JP5388973B2 - スクリュロータ及びこのスクリュロータを備えた圧縮機 - Google Patents
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Description
この水潤滑式の圧縮機のスクリュロータは、金属製のシャフトの周囲に、シャフトの軸方向に沿って螺旋状に捩れたフライトを有するロータ本体を備えている。そして、このロータ本体は、水環境下で良好な耐食性を発揮できるように樹脂で形成されている。
また、スクリュロータを製造する際には螺旋状に捩れたフライトに沿って仕上げ研磨を行う必要があり、仕上げ研磨中に研削装置の砥石がフライトが薄くなっている部分に接触する場合がある。また、圧縮機に組み込まれたスクリュロータをメンテナンスの際に取り外す際にも、圧縮機に対して挿脱されるスクリュロータの端部がロータ室の壁に触れる場合がある。このような場合にも、スクリュロータの端部、特にフライトが薄くなっている脆弱な部分で欠けや割れが起こりやすい。
即ち、本発明のスクリュロータは、水潤滑式の圧縮機に用いられると共に樹脂製のロータ本体を備えたスクリュロータであって、前記ロータ本体の軸方向の両端部のみに、当該ロータ本体の端部を保護する端部保護部材を、前記ロータ本体と一体に備えていることを特徴とするものである。
なお、前記端部保護部材としては、前記ロータ本体の端部と同一の断面形状を備えた板部材を用いることができる。このようにすれば、ロータ本体の端部を全面に亘って保護することができ、設けられた端部保護部材がスクリュロータ同士の噛み合いの邪魔になることもない。
このようにすれば、端部保護部材の線膨張係数とロータ本体の線膨張係数との差が小さくなり、圧縮機を使用した際にスクリュロータに熱が加わっても、また端部保護部材とロータ本体とを射出成形などで一体に成形する際にも、端部保護部材とロータ本体とが同じように熱膨張(収縮)して両者間に応力が発生し、この応力が原因で端部保護部材がロータ本体から剥がれることを抑制できる。
なお、上述のスクリュロータを備えた水潤滑式の圧縮機では、スクリュロータの製造時やメンテナンス時に欠けや割れが発生することがないので、圧縮機の製造コストやランニングコストを下げることができ、圧縮機の利便性を高めることが可能となる。
以下、本発明に係るスクリュロータ1及び圧縮機2の第1実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。まず、本発明のスクリュロータ1を備えた圧縮機2について説明する。
図1に示すように、圧縮機2は、内部が空洞とされた圧縮機本体3を備えている。この空洞とされた圧縮機本体3の内部はロータ室(図示略)とされており、このロータ室内の上下方向の中途側にはスクリュロータ1、1が水平方向に距離をあけて左右一対設けられている。この圧縮機2は、水を潤滑剤として互いに噛み合うスクリュロータ1により空気などの被圧縮気体を圧縮する水潤滑式のものであり、一般的な圧縮機のように潤滑剤として用いられるオイルを使用することがないため食品や医薬の分野などに好ましくは用いられている。
図2に示すように、スクリュロータ1は、水平方向に沿った軸心回りに円柱状に形成された金属製のシャフト6と、このシャフト6の周囲を囲むように配備されたロータ本体7とを備えている。
ロータ本体7は、シャフト6の周囲に形成された筒体であり、水潤滑の環境で腐食することがないようにエポキシ樹脂などの熱硬化性の硬質樹脂で形成されている。ロータ本体7は、外周面に軸心回りに螺旋状に捩れたフライト9が軸心回りに等間隔をあけて6箇所に亘って径外側に向かって突出状に備えていて、軸垂直方向に歯車状の断面を備えている。
ところが、このようにして線膨張係数を低くしたロータ本体7は硬質である反面靱性に劣る傾向がある。特に、螺旋状に捩れたフライト9ではスクリュロータ1の端部に近づくほど図3(b)に示すようにフライト9の先端(両端)が尖って薄くなり、尖って薄くなった脆弱な部分11で欠けや割れが頻発しやすいという問題がある。
また、スクリュロータ(従来のスクリュロータ)を製造する場合にあっても、成形後のフライト9の表面を砥石などを備えた研削装置を用いて仕上げ研磨する際に欠けや割れが頻発する。というのも、この仕上げ研磨は、螺旋状に捩れたフライト9に沿って研削装置の砥石を移動させながら行われるため、誤ってフライト9の脆弱な部分11に砥石が接触したり当たったりすると、そのときの衝撃で脆弱な部分11に欠けや割れが発生してしまうからである。
図2に示すように、第1実施形態の端部保護部材10は、ロータ本体7より靱性が高い、言い換えればロータ本体7に比べて欠けや割れが発生し難い材料から板状に形成されている。
また、端部保護部材10は、ロータ本体7の端部と同一の断面形状を備えた板部材であり、ロータ本体7の端部と同様に軸垂直方向に歯車状の断面を備えていてロータ本体7の端部を全面に亘って保護することができるようになっている。このようにすれば、取り付けられた端部保護部材10がスクリュロータ1同士の噛み合いの邪魔になることがない。
上述した端部保護部材10をロータ本体7の両端部に一体に取り付ける方法としては、様々な方法を採用できる。
また、端部保護部材10を、ロータ本体7の成形に合わせて端部保護部材10を一体とすることでロータ本体7の端部に対して取り付けることもできる。
「第2実施形態」
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
具体的には、第2実施形態のスクリュロータ1は軸心回りに6箇所のフライト9を備えており、これらの6箇所に亘って設けられるフライト9の先端(両端)は尖って薄くなっていて、このフライト9の両端部が脆弱な部分11とされている。そして、第2実施形態の端部保護部材10は、フライト9の両端部の断面形状に合わせて外周側に向かって凸状に湾曲した断面(板面)を備えた板部材をそれぞれのフライト9に対応して複数備えている。
本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、発明の本質を変更しない範囲で各部材の形状、構造、材質、組み合わせなどを適宜変更可能である。
2 圧縮機
3 圧縮機本体
4 供給配管
5 送出配管
6 シャフト
7 ロータ本体
8 回り止め部
9 フライト
10 端部保護部材
11 脆弱な部分
12 金型
13 研削装置の砥石
Claims (9)
- 水潤滑式の圧縮機に用いられると共に樹脂製のロータ本体を備えたスクリュロータであって、
前記ロータ本体の軸方向の両端部のみに、当該ロータ本体の端部を保護する端部保護部材を、前記ロータ本体と一体に備えていることを特徴とするスクリュロータ。 - 前記端部保護部材は、前記ロータ本体の端部と同一の断面形状を備えた板部材であることを特徴とする請求項1に記載のスクリュロータ。
- 前記端部保護部材は、前記ロータ本体の端部において欠けが発生しやすい脆弱な部分と同一の断面形状を備えた部材であることを特徴とする請求項1に記載のスクリュロータ。
- 前記ロータ本体は、軸方向に沿って螺旋状に捩れたフライトを備えており、
前記フライトの軸方向の端面が前記脆弱な部分とされていることを特徴とする請求項3に記載のスクリュロータ。 - 前記端部保護部材は、前記ロータ本体の90〜110%の線膨張係数を備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のスクリュロータ。
- 前記ロータ本体の線膨張係数が1.0×10−5〜4.0×10−5/℃とされていることを特徴とする請求項5に記載のスクリュロータ。
- 前記ロータ本体は、母材であるエポキシ樹脂にシリカを配合して形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のスクリュロータ。
- 前記端部保護部材は、ガラス繊維強化樹脂またはカーボン繊維強化樹脂で形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のスクリュロータ。
- 請求項1〜8のいずれかに記載のスクリュロータを備えた圧縮機。
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