JP4103708B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、冷凍機の冷媒圧縮に用いられるスクリュー圧縮機に関する。

一般に、スクリュー圧縮機は、図７に示すように、ケーシング４０と、このケーシング４０内に配置されたスクリューロータ４１と、このスクリューロータ４１の一端側のジャーナル４６をベアリング４４を介して支持するベアリングホルダ４５とを備える。

上記スクリューロータ４１は、複数のスクリュー溝４１ａを有し、このスクリュー溝４１ａには、上記スクリューロータ４１の径方向に上記スクリューロータ４１を挟むように配置された一対のゲートロータ４２，４２が噛み合っている。上記スクリューロータ４１の他端側の軸部４３は、図示しないモータに連結され、このモータの駆動により、上記スクリューロータ４１が、軸心廻りに回転すると共に、上記ゲートロータ４２が、上記軸心に垂直な軸心廻りに回転する。

そして、上記スクリューロータ４１の回転により、上記軸部４３側から吸入された低圧の流体（冷媒ガス）は、上記スクリュー溝４１ａに沿って圧縮されつつ上記ジャーナル４６側へ送られて吐出される。このとき、上記ケーシング４０と上記スクリュー溝４１ａと上記一対のゲートロータ４２，４２とにより、スクリュー溝からなる上方の圧縮室３１とスクリュー溝からなる下方の圧縮室３２とが形成される。

上記スクリュー圧縮機では、上記スクリュー溝からなる圧縮室３１，３２内にある高圧の流体が、上記スクリューロータ４１と上記ベアリングホルダ４５との間を通って、低圧の上記ベアリング４４側へ漏れ出すことを防ぐために、図８に示すように、上記スクリューロータ４１に対向する上記ベアリングホルダ４５の対向面である円筒面に連続した環状のラビリンス溝５０を設けている（特開平６−１０１６７２号公報：特許文献１参照）。

しかしながら、上記従来のスクリュー圧縮機では、上記ラビリンス溝５０が連続した環状であるため、上記圧縮室３１，３２内にある高圧の流体が、上記環状の連続したラビリンス溝５０を通って、図９中の矢印Ｂ，Ｃに示すように、上記圧縮室３１，３２から低圧のスクリュー溝へ漏れ出していた。要するに、上記連続した環状のラビリンス溝５０が、周方向のバイパス通路となり、高圧のスクリュー溝から低圧のスクリュー溝への流体の漏れの増加をまねいていた。そして、この周方向の漏れが、上記ベアリング４４側への漏れに比べて、大きな性能の低下をまねいていた。
特開平６−１０１６７２号公報（段落番号［０００２］）

そこで、本発明の課題は、流体がスクリューロータの周方向へ漏れ出すことを防止して性能の向上を図ることができるスクリュー圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のスクリュー圧縮機は、スクリューロータと、このスクリューロータの軸心方向吐出側に対向して配置される静止部材とを備えたスクリュー圧縮機であって、
上記スクリューロータの対向面と上記静止部材の対向面とは、互いに対向し、
上記対向面は、上記スクリューロータの軸心に対して直角な端面と、上記軸心と同軸の周面とを有し、
上記両対向面の内の少なくとも一方に、かつ、上記端面と上記周面との内の少なくとも上記端面に、複数のラビリンス溝を同心状に互いに間隔をあけて設け、
各ラビリンス溝は、周方向に分離された複数の溝部からなり、各ラビリンス溝において、周方向に隣り合う上記溝部の間には、この溝部が存在しない平坦部が設けられ、上記端面のあらゆる半径方向において少なくとも一つの上記溝部を有することを特徴としている。

この発明によれば、上記ラビリンス溝は、周方向に分離された複数の溝部からなるので、上記ラビリンス溝は、連続した環状のラビリンス溝を周方向に断続的にして通路を区切った構造となり、流体が上記溝部を通って上記対向面の周方向へ漏れ出すことを防ぐことができて、性能の向上を図ることができる。また、上記ラビリンス溝を設けているので、上記スクリューロータの軸心側への流体の漏れと、上記スクリューロータと上記静止部材との接触による焼付きを回避できる。上記対向面は、端面と周面とを有しているので、上記対向面は、段付き構造を形成し、流体の低圧側への漏れを確実に防ぐことができる。具体的に述べると、上記端面にて、上記スクリューロータの径方向および周方向への流体の漏れを防ぎ、上記周面にて、上記スクリューロータの軸心方向および周方向への流体の漏れを防ぐ。上記端面のあらゆる半径方向において、ラビリンス効果が得られる。もしも、上記溝部の存在しない平坦部が、上記半径方向に連なっていると、その箇所でラビリンス効果が得られなくて、流体漏れが大きくなるのである。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、スクリューロータと、このスクリューロータの軸心方向吐出側に対向して配置される静止部材とを備えたスクリュー圧縮機であって、
上記スクリューロータの対向面と上記静止部材の対向面とは、互いに対向し、
上記対向面は、上記スクリューロータの軸心に対して直角な端面と、上記軸心と同軸の周面とを有し、
上記両対向面の内の少なくとも一方に、かつ、上記端面と上記周面との内の少なくとも上記周面に、複数のラビリンス溝を同心状に互いに間隔をあけて設け、
各ラビリンス溝は、周方向に分離された複数の溝部からなり、各ラビリンス溝において、周方向に隣り合う上記溝部の間には、この溝部が存在しない平坦部が設けられ、上記周面のあらゆる母線方向において少なくとも一つの上記溝部を有する。

この一実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記ラビリンス溝は、周方向に分離された複数の溝部からなるので、上記ラビリンス溝は、連続した環状のラビリンス溝を周方向に断続的にして通路を区切った構造となり、流体が上記溝部を通って上記対向面の周方向へ漏れ出すことを防ぐことができて、性能の向上を図ることができる。また、上記ラビリンス溝を設けているので、上記スクリューロータの軸心側への流体の漏れと、上記スクリューロータと上記静止部材との接触による焼付きを回避できる。上記対向面は、端面と周面とを有しているので、上記対向面は、段付き構造を形成し、流体の低圧側への漏れを確実に防ぐことができる。具体的に述べると、上記端面にて、上記スクリューロータの径方向および周方向への流体の漏れを防ぎ、上記周面にて、上記スクリューロータの軸心方向および周方向への流体の漏れを防ぐ。上記周面のあらゆる母線方向において、ラビリンス効果が得られる。もしも、上記溝部の存在しない平坦部が、上記母線方向に連なっていると、その箇所でラビリンス効果が得られなくて、流体漏れが大きくなるのである。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ラビリンス溝は、周方向に分離された複数の溝部からなるので、流体が上記溝部を通って上記対向面の周方向へ漏れ出すことを防ぐことができて、性能の向上を図ることができる。また、上記ラビリンス溝を設けているので、上記スクリューロータの軸心側への流体の漏れと、上記スクリューロータと上記静止部材との接触による焼付きを回避できる。上記対向面は、端面と周面とを有しているので、上記対向面は、段付き構造を形成し、流体の低圧側への漏れを確実に防ぐことができる。上記端面に、上記端面のあらゆる半径方向において少なくとも一つの上記溝部を有するので、上記端面のあらゆる半径方向において、ラビリンス効果が得られる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記ラビリンス溝は、周方向に分離された複数の溝部からなるので、流体が上記溝部を通って上記対向面の周方向へ漏れ出すことを防ぐことができて、性能の向上を図ることができる。また、上記ラビリンス溝を設けているので、上記スクリューロータの軸心側への流体の漏れと、上記スクリューロータと上記静止部材との接触による焼付きを回避できる。上記対向面は、端面と周面とを有しているので、上記対向面は、段付き構造を形成し、流体の低圧側への漏れを確実に防ぐことができる。上記周面に、上記周面のあらゆる母線方向において少なくとも一つの上記溝部を有するので、上記周面のあらゆる母線方向において、ラビリンス効果が得られる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態である要部拡大断面図を示している。このスクリュー圧縮機は、スクリューロータ１と、このスクリューロータ１の軸心方向吐出側に対向して配置される静止部材２とを備える。

なお、このスクリュー圧縮機は、上記スクリューロータ１と上記静止部材２との間の構造以外は、図７の従来のスクリュー圧縮機と同様の構成であるため、その説明を省略する。また、図７中の符号と同一の符号は、図７と同一の構成であるため、その説明を省略する。また、図１では、上記スクリューロータ１と上記静止部材２との間の隙間は、実際より大きく描かれている。

上記スクリューロータ１は、スクリュー溝１ａを有し、このスクリュー溝１ａと図示しないケーシングおよびゲートロータとにより、圧縮室３１を形成する。上記静止部材２は、ベアリングホルダである。

上記スクリューロータ１の対向面１０と上記静止部材２の対向面２０とは、互いに対向する。

上記スクリューロータ１の対向面１０は、平滑であり、このスクリューロータ１の外周面から順次、上記スクリューロータ１の軸心に対して直角な径方向の端面１１と、この端面１１に連接された上記軸心と同軸の（外）周面１２とを有する。同様に、上記静止部材２の対向面２０は、平滑であり、端面２１と、この端面２１に連接された（内）周面２２とを有する。要するに、上記スクリューロータ１は、上記対向面１０を形成する段付き状の凸部を有し、上記静止部材２は、上記対向面２０を形成する段付き状の凹部を有する。

上記スクリューロータ１の対向面１０である上記端面１１と上記周面１２とに、被覆部材３を設けている。この被覆部材３は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂膜等の、上記スクリューロータ１および上記静止部材２よりも軟らかい材質からなる。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記スクリューロータ１の対向面１０と上記静止部材２の対向面２０とは、平滑であるので、流体（冷媒ガス）が周方向へ漏れ出すことを防ぐことができて、性能の向上を図ることができる。もちろん、上記スクリューロータ１の軸心側への流体の漏れを防ぐことができる。また、上記スクリューロータ１の対向面１０に、被覆部材３が配置されているので、上記スクリューロータ１が上記静止部材２に接近しても、上記被覆部材３が磨耗して、焼付きを回避できる。

また、上記端面１１，２１を有するので、上記スクリューロータ１の径方向および周方向への流体の漏れを防ぎ、上記周面１２，２２を有するので、上記スクリューロータ１の軸心方向および周方向への流体の漏れを防ぐ。

なお、図示しないが、上記被覆部材３を、上記静止部材２の対向面２０のみに、または、上記スクリューロータ１の対向面１０と上記静止部材２の対向面２０との両方に、設けてもよい。また、上記被覆部材３を、上記端面１１，２１または上記周面１２，２２の一方のみに、設けてもよい。

（第２の実施形態）
図２は、本発明のスクリュー圧縮機の他の実施形態を示している。このスクリュー圧縮機では、上記スクリューロータ１の対向面１０である上記端面１１と上記周面１２とに、それぞれ、等間隔に配置された複数の同心状のラビリンス溝４を設けている。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

具体的に述べると、上記端面１１のラビリンス溝４は、図３に示すように、周方向に等間隔に分離された複数の溝部４ａからなる。言い換えると、上記ラビリンス溝４は、連続した環状のラビリンス溝を周方向に断続的にして通路を区切った構造となる。また、一つの上記ラビリンス溝４において、周方向に隣り合う上記溝部４ａ，４ａの間には、この溝部４ａが存在しない平坦部４ｂが設けられている。この平坦部４ｂは、上記端面１１の半径方向において、略一直線状に連なっている。

同様に、上記周面１２のラビリンス溝４は、図４（ａ）の平面図、図４（ｂ）の横断面図に示すように、周方向に等間隔に分離された複数の溝部４ａからなる。一つの上記ラビリンス溝４において、周方向に隣り合う上記溝部４ａ，４ａの間には、平坦部４ｂが設けられている。この平坦部４ｂは、上記周面１２の母線方向において、略一直線状に連なっている。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ラビリンス溝４は、周方向に分離された複数の溝部４ａからなるので、流体が周方向へ漏れ出すことを防ぐことができて、性能の向上を図ることができる。また、上記ラビリンス溝４を設けているので、上記スクリューロータ１の軸心側への流体の漏れと、上記スクリューロータ１と上記静止部材２との接触による焼付きを回避できる。なお、その他の効果は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

なお、図示しないが、上記ラビリンス溝４を、上記静止部材２の対向面２０のみに設けてもよい。また、上記ラビリンス溝４を、上記端面１１，２１または上記周面１２，２２の一方のみに、設けてもよい。

（第３の実施形態）
図５と図６は、本発明のスクリュー圧縮機の別の実施形態を示している。このスクリュー圧縮機では、図５に示すように、上記スクリューロータ１の上記端面１１に、上記端面１１のあらゆる半径方向において少なくとも一つの上記溝部４ａを有しており、さらに、図６に示すように、上記スクリューロータ１の上記周面１２に、上記周面１２のあらゆる母線方向において少なくとも一つの上記溝部４ａを有している。なお、その他の構造は、上記第１と上記第２の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

具体的に述べると、上記端面１１のラビリンス溝４では、図５に示すように、上記平坦部４ｂは、上記端面１１の半径方向において、交互に設けられる。言い換えると、上記溝部４ｂは、上記端面１１の半径方向において、千鳥状に設けられる。

同様に、上記周面１２のラビリンス溝４では、図６に示すように、上記平坦部４ｂは、上記周面１２の母線方向において、交互に設けられる。言い換えると、上記溝部４ｂは、上記周面１２の母線方向において、千鳥状に設けられる。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記端面１１のあらゆる半径方向において、ラビリンス効果が得られる。また、上記周面１２のあらゆる母線方向において、ラビリンス効果が得られる。なお、その他の効果は、上記第１と上記第２の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、上記対向面１０，２０は、上記端面１１，２１のみ、または、上記周面１２，２２のみであってもよい。

また、上記静止部材２は、ベアリングホルダ以外に、例えば、ケーシングまたはスペーサ等をいう。上記被覆部材３は、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂膜以外に、例えば、二硫化モリブデンを含む樹脂膜、または、Ｎｉ−Ｐ（ニッケル−リン）などの金属マトリック中にＰＴＦＥ等のフッ素化合物の共析粒子が分散した複合めっき被膜等からなる。上記スクリューロータ１の吐出側とは、上記スクリューロータ１の一端側（ジャーナル側）をいい、上記スクリューロータ１の他端側から吸入された流体（冷媒ガス）を吐出する側である。また、上記軸心方向とは、上記スクリューロータ１を基準に定義する。

また、上記対向面１０，２０の周面１２，２２には、上記スクリューロータ１が外周面でかつ上記静止部材２が内周面の場合と、上記スクリューロータ１が内周面でかつ上記静止部材２が外周面の場合とがある。

また、上記被覆部材２（または上記ラビリンス溝４）を、上記スクリューロータ１の端面１１と上記静止部材２の周面２２とに設けてもよく、または、上記被覆部材２（または上記ラビリンス溝４）を、上記スクリューロータ１の周面１２と上記静止部材２の端面２１とに設けてもよい。

また、上記ラビリンス溝４を、上記両対向面１０，２０の内の何れか一方に設けるのが好ましく、流体の周方向への漏れを一層確実に防ぐことができる。具体的には、上記ラビリンス溝４を、両端面１１，２１（または両周面１２，２２）の内の何れか一方に設ける。

本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態を示す要部拡大断面図である。 本発明のスクリュー圧縮機の他の実施形態を示す要部拡大断面図である。 スクリューロータを示す正面図である。 スクリューロータを示す構成説明図である。 本発明のスクリュー圧縮機の別の実施形態を示すと共にスクリューロータを示す正面図である。 スクリューロータを示す平面図である。 従来のスクリュー圧縮機を示す一部断面側面図である。 図７のＡ部の拡大断面図である。 従来のスクリュー圧縮機の正面側からみた作用説明図である。

符号の説明

１ スクリューロータ
２ 静止部材（ベアリングホルダ）
３ 被覆部材
４ ラビリンス溝
４ａ 溝部
１０ 対向面
１１ 端面
１２ 周面
２０ 対向面
２１ 端面
２２ 周面

Claims (2)

1. スクリューロータ（１）と、このスクリューロータ（１）の軸心方向吐出側に対向して配置される静止部材（２）とを備えたスクリュー圧縮機であって、
   上記スクリューロータ（１）の対向面（１０）と上記静止部材（２）の対向面（２０）とは、互いに対向し、
   上記対向面（１０，２０）は、上記スクリューロータ（１）の軸心に対して直角な端面（１１，２１）と、上記軸心と同軸の周面（１２，２２）とを有し、
   上記両対向面（１０，２０）の内の少なくとも一方に、かつ、上記端面（１１，２１）と上記周面（１２，２２）との内の少なくとも上記端面（１１，２１）に、複数のラビリンス溝（４）を同心状に互いに間隔をあけて設け、
   各ラビリンス溝（４）は、周方向に分離された複数の溝部（４ａ）からなり、各ラビリンス溝（４）において、周方向に隣り合う上記溝部（４ａ，４ａ）の間には、この溝部（４ａ）が存在しない平坦部（４ｂ）が設けられ、上記端面（１１，２１）のあらゆる半径方向において少なくとも一つの上記溝部（４ａ）を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. スクリューロータ（１）と、このスクリューロータ（１）の軸心方向吐出側に対向して配置される静止部材（２）とを備えたスクリュー圧縮機であって、
   上記スクリューロータ（１）の対向面（１０）と上記静止部材（２）の対向面（２０）とは、互いに対向し、
   上記対向面（１０，２０）は、上記スクリューロータ（１）の軸心に対して直角な端面（１１，２１）と、上記軸心と同軸の周面（１２，２２）とを有し、
   上記両対向面（１０，２０）の内の少なくとも一方に、かつ、上記端面（１１，２１）と上記周面（１２，２２）との内の少なくとも上記周面（１２，２２）に、複数のラビリンス溝（４）を同心状に互いに間隔をあけて設け、
   各ラビリンス溝（４）は、周方向に分離された複数の溝部（４ａ）からなり、各ラビリンス溝（４）において、周方向に隣り合う上記溝部（４ａ，４ａ）の間には、この溝部（４ａ）が存在しない平坦部（４ｂ）が設けられ、上記周面（１２，２２）のあらゆる母線方向において少なくとも一つの上記溝部（４ａ）を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。

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