JPH02191890A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、空気等の気体を圧送するのに用いられるスク
リュー圧縮機に間する。

［従来の技術］ スクリュー圧縮機においては第１３図に示すように、吸
込開口部１から吸込まれた気体は、ロータ２．２−とケ
ーシング３とで形成される溝空間に閉じ込められ、ロー
タ２．２°の回転が進むと、その溝空間は組込み容積比
の容積まで縮小され、気体はその組み込み容積比に相当
する組み込み圧力比の圧力まで高められて吐出開口部４
から吐出される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の吐出時の流量変化に伴い、吐出開口部４付近の圧
力が変動する。この圧力変動により直接に圧縮機ケーシ
ングが加振され、ケーシング表面から騒音を発する。ま
た、この圧力変動はロータを加振し、この加振力が軸受
を介してケーシングに伝達される。更に、ロータが振動
することによりギヤ、軸受部も騒音を発する。

他方、スクリュー圧縮機の吐出側の騒音は、ケーシング
の固体伝播により吐出側から吸込側に伝達される。また
、吐出側の圧力変動は、ロータ間の隙間、ロータとケー
シング間の１９３！ｆｍから吸込側にもれにより伝播す
る。この吸込開口部１での騒音は、後者が支配的である
ことを本発明者は本研究により確認している。

上記のロータ間の隙間、ロータとケーシング間の隙間の
大きさは、製造上の精度（加工精度、組立精度）、熱変
形、軸トルクによるロータのねじれ変形等を考慮して決
めている。この隙間の値は小さいほど吐出側から吸込側
への圧力変動のもれに基づく伝達は少なくるが、実際に
は制約があるため、ある限界値以下にすることはできな
い６従来、この種の圧縮機は、比較的圧力比が高く、そ
の使用運転範囲が限られており、最高効率点はその運転
点を目標として設計されている。その設計運転点を外れ
た範囲では、性能の低下、上記騒音の増加が著しい、ま
た、一部にはスライドベーンと呼ばれる機構を備えて運
転範囲を広くしているものが提供されているが、構造が
複雑である６本発明は、簡単な構造で広範囲での高効率
、低騒音化が得られるスクリュー圧縮機を提供すること
を目的としている。

［課題を解決すめたの手段］ 本発明によれば、運転範囲が２ｉＩＪＬ、圧力比共に広
範囲であるスクリュー圧ｔｘｔｔａにおいて、ロータと
ケーシングとで形成される一溝の組み込み容積比が組み
込み容積より少ない定点から徐々に吐出し始めるように
ケーシングの吐出用開口部を略テーパ状に切欠いた形状
に形成している。

この定点は後述する組込み容積比が７０％〜９０％にな
るような位置が好ましい。

上記の略テーパ状に切り欠いた切欠部に当る容積を、ロ
ータとケーシングとで形成される一溝について、その−
消の吸込み容積に対して約１％〜６％とするのが好まし
い。

また、上記容積が、上記−清が当初の切欠かないものと
して吐き出すときの８積に対して約１％〜８％とするの
が好ましい。

また、上記の徐々に吐き出し始める位置から当初の切欠
く前の吐き出し始める位置の間で、切欠かないものとし
て上記の一溝の容積が減少する分に対して約５％〜５０
％とするのが好ましい。

また、ロータ頂部の線とケーシング内面とで形成される
シールラインが必ず各Ｍ雄ロータについて２本以上存在
させるのが好ましい。

［作用］ 上記のように構成されさたスクリュー圧縮機においては
、略テーパ状の切欠部がら溝空間内の気体が徐々に吐出
開口部へ吐き出され切欠部がない場合に比べてその急激
な流れが緩和される６したがって、吐出流に伴う吐出開
口部内での圧力変動中（圧力脈動中）が減少し、騒音が
低減し、また、急激な流れによる損失が低下する。

［実施例］ 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図において、クーシングアには雄ロータ
６と雌ロータ６゛とがロータ同土間及びケーシング間に
隙間を設けて収められている。そして、吸込開口部５よ
り吸込まれた気体は、ロータ６．６−とケーシング７と
で形成される溝空間に閉じ込められ、ロータ６．６−の
回転により圧縮されて吐出開口部９から吐出されるよう
になっている。

その吐出開口部９には、斜線部で示すように略テーパ状
に切欠いた切欠部８が形成されている。

この切欠部８の略テーパ状の断面形状は、第３図（ａ）
〜（ｃ）に示すように、凹状切欠部８ａ、突状切欠部８
ｂ、又は、吸込開口部５側が曲線状の切欠部８Ｃに形成
してもよい、また、ケーシング７の内方から見て吐出開
口部９の形状は第４図（ｆ）に示すように、縁線Ａがロ
ータ６．６゛の溝の縁線Ｃ，Ｃ−と平行になるようにｖ
字状に形成され、切欠部８の縁線Ａに対向する側の縁線
Ｂは、図示の例では縁線Ａと平行に形成されている。

そして、この切欠部８に当る容積Ｖ　は、ロータ６．６
−とケーシング７とで形成される一溝の吸込み容積Ｖｍ
ａｘに対して約１％〜６％にとられている。この切欠部
８のケーシング７の内方から見た全体形状は、第４図（
ａ）〜（ｄ）に示すように、第３図の切欠部８を基本形
とし、縁線Ａ、ＢがＶ字形の画先端部で一致した切欠部
８Ａ、縁線Ａ、ＢがＶ字形の下端部で一致した切欠部８
Ｂ、縁線Ｂを縁線Ｃ，Ｃ−に接する円弧状にしてその両
端部を縁線Ａと一致させた切欠部８ｃ、縁線Ｂを複数（
図示の例では４個）の分離された縁１ａ、Ｃ１Ｃ゛に接
する曲線状に形成し、両端を縁線Ａに−致させた切欠部
８Ｄに形成し、又は、第４図（ｅ）に示すように、縁線
Ｂを雄ロータ６側だけに設けた切欠部８Ｅに形成しても
よい。

他方、第５図及び第６図に示すケーシング７の内面及び
内面の展開図において、ロータ頂部の線とケーシング７
の内面とで形成されるシールラインＥは、雄ロータ６、
雌ロータ６−についてそれぞれ２本以上になるように形
成されている。そして、縁線Ｂの位置、形状は第７図に
示すように決められている。

第７図には、雄ロータ６の回転角度に対する一溝当りの
容Ｗ！■の変化が示されている０図の左半部は吸込行程
、右半部は圧縮行程を示し、ピークは前行程の連続部で
あって、鎖部の容積は一溝の吸込容積ＶｍａＸとなって
おり、切欠部８の縁線Ｂにより定点■から吐出開口部９
へ吐出が始まり、吐出開口部９の縁線Ａで定点■から完
全な吐出が始まり、第６図に示す位置ａにおいて吐出が
終るようになっているに こで、定点■における容量ｌヒＶｉＢずなわちＶｍａｘ
／ＶＢ、定点■における容積比ＶｉＡずなわちＶｍａｘ
／Ｖ八とすると、組込み容積比Ｖ１８／Ｖｉ＾は７０％
〜９０％となるように、定点■の位置が決められている
。

次に、この切欠部８の作用を説明する。略テーパ状に形
成された切欠部８により溝空間の気体が徐々に吐出開口
部９へ吐き出され（あるいは、吐出開口部９から逆流し
）、切欠部８がない場合に比べ、その急激な流れが緩和
される。そのなめ、吐出流（あるいは、逆流）に伴う吐
出開口部９内での圧力変動中（圧力脈動中）が減少し、
騒音が減少する。また、急激な流れによる損失が低下し
、性能の良好な範囲が拡大される。

また、シールラインＥの本数を少くとも２本とすること
により、吐出側がら吸込側への圧力変動の伝播が減少し
、吸込開口部の騒音が低減される。

次に、本発明による実験結果例を第８図〜第１２図につ
いて説明する。

ここで、実際の運転時の吐出圧力をＰ２、実際運転時の
吸込圧力を２１、圧力比π＝Ｐ２　／Ｐｉ、組込み圧力
比πｆ＝（Ｖｉ）ｎ（ｎはポリトロープ指数）とすると
、πくπ１では過ヂ■圧縮となり、πン７ｒｉでは圧縮
不足となることは自明である。

第８図（ａ）及び（ｂ）には、実際の圧力変動が、πく
πｉ、π〉πｌについて、鎖線ＰＯで示す従来の切欠部
なしと本発明による実線Ｐで示す切欠部ありが示されて
いる。いずれのケースでも、本発明による圧力変動が小
さいことが判る。

第９図には、相対騒音レベルが鎖線ｓＯで示す従来の切
欠部なしに対し、本発明による実線Ｓで示す切欠部あり
が示され、本発明による相対騒音レベルが小さいことが
判る。

第１０図（ａ）及び（ｂ）には、π〈π１、π〉πｉに
ついて、騒音レベル低減量及び効率変化量と切欠部の容
積の一溝の吸込容積に対する比（Ｖ　　／Ｖｍａｘ）と
の関係が示されている。いずれの場合でも、Ｖ　　／Ｖ
ｍａｘが１％〜６％が実用上有効な範囲Ｒ１であること
が確認できた。

第１１図には、本発明の別の実施例の試験結果が示され
ている。この実施例では５切欠部の容積の定点の（第７
図）における容積すなわち一溝が当初の切欠部がないも
のとして吐き出すときの容積に対する比（Ｖ　　／ＶＡ
）の値が、騒音レベル低減量及び効率変化量の両者から
実用上有効な範囲Ｒ２として、約１％〜８％であること
が確認できた。

第１２図にも、本発明の別の実施例の試験結果が示され
ている。この実施例では、切欠部の容量の定点■及び■
における容積の差すなわち徐々に吐き出し始める位置か
ら、当初の切欠部がない場合の吐き出し始める位置の間
で、切欠部がないものとして、その−消の容積が減少す
る分に対する比［Ｖ　　／　（ＶＢ−ＶＡ）１の値が、
騒音レベル低減量及び効率変化量の両者から実用上有効
な範囲Ｒ３として、約５％〜５０％であることが確認で
きた。

［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、簡
単な構造の切欠部により吐出開口部における急激な流れ
を緩和し、圧力変動中（圧力脈動中）を減少して騒音を
低減し、また、急激な流れによる損失を押えて性能の良
好な範囲を拡大することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する側断面図、第２図は第
１図のＩ−Ｉ線矢視断面図、第３図（ａ）〜第３図（Ｃ
）はそれぞれ切欠部の実施例を示す側断面図、第４図（
ａ）〜第４図（ｆ）はそれぞれ切欠部の実施例を示すケ
ーシング内方から見た図面、第５図及び第６図はそれぞ
れケーシングの内面を示す斜視図及び展開図、第７図は
一溝当りの容積の変化を説明する図面１．第８図（ａ）
及び（ｂ）は圧力変動の試験結果を示す図面、第９図は
相対騒音レベルの試験結果を示す図、第１０図＜ａ）、
（ｂ）、第１１図（ａ）、（ｂ）及び第１２図（ａ）、
（ｂ）はそれぞれ本発明の第１、第２及び第３実施例の
試験結果を示す騒音レベル低減量、効率変化量特性図、
第１３図は従来の圧縮機を示す側断面図である。 ６・・・雄ロータ　　６−・・・雌ロータ７・・・ケー
シング　　８．８ａ〜８Ｃ１８Ａ、〜８Ｅ・・・切欠部
　　９・・・吐出開口部第１図 第２図 ３　ｆｆ１（ａ）第：５　Ｍ））第３　ｅｆｆｌ（ｃ）
；＝二 ａ 口；二 ＼ ｂ ｇこ： ＼ 叱 第 図 第 図 第 図 圧力比 Ｘ襦禍−訃砕誓 き 第 図（０］ 第 １０図（１）） ｙ／’７ｍ（ 第ｆｌ！！１（ａ） πくＬ 「 Ｖ”／ｖ１ ｚ 第１１ 因（ｂ） γルへ７ＡＸ 第 ；３ 図 第 図（０） 手 続 補 正 書 平成２年２月７日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 運転範囲が流量、圧力比共に広範囲であるスクリュー圧
   縮機において、ロータとケーシングとで形成される一溝
   の組み込み容積比が組み込み容積より少ない定点から徐
   々に吐出し始めるようにケーシングの吐出用開口部を略
   テーパ状に切欠いた形状に形成したことを特徴とするス
   クリュー圧縮機。