(57)【要約】【課題】圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できるゲートロータを提供する。【解決手段】ゲートロータ本体部３０の外側部分３０Ａの弾性係数は、ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂの弾性係数よりも、大きい。上記内側部分３０Ｂの弾性係数は、小さいので、この内側部分３０Ｂは、逆圧により、弾性変形し易く、逆圧への耐力向上によりゲートロータ３の欠損を防止する。一方、上記外側部分３０Ａの弾性係数は、大きいので、この外側部分３０Ａは、逆圧により、弾性変形し難く、圧縮室Ｃのシール機能を保持できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板部（３５）と、この円板部（３５）の外周面に周方向に間隔をあけて配置された複数の歯部（３１）とを有するゲートロータ本体部（３０）を備え、
上記歯部（３１）の先端部分の弾性係数は、上記歯部（３１）の根元部分の弾性係数よりも、大きいことを特徴とするゲートロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のゲートロータにおいて、
上記ゲートロータ本体部（３０）の軸（３０ａ）方向からみて、上記円板部（３５）の外周面に一致する第１仮想円（５１）と同心状に、この第１仮想円（５１）よりも径方向外側に位置し、かつ、上記歯部（３１）の径方向長さの中心よりも径方向内側に位置する第２仮想円（５２）を形成したとき、
上記ゲートロータ本体部（３０）における上記第２仮想円（５２）よりも径方向外側の部分（３０Ａ）の弾性係数は、上記ゲートロータ本体部（３０）における上記第２仮想円（５２）よりも径方向内側の部分（３０Ｂ）の弾性係数よりも、大きいことを特徴とするゲートロータ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のゲートロータにおいて、
上記ゲートロータ本体部（３０）の上記円板部（３５）の一面を支持する支持部（４０）を有し、
この支持部（４０）は、上記歯部（３１）の根元部分を支持することを特徴とするゲートロータ。
【請求項４】
シリンダ（１０）を有するケーシング（１）と、
このシリンダ（１０）に嵌合される円筒状のスクリューロータ（２）と、
このスクリューロータ（２）に噛合する請求項１から３の何れか一つに記載のゲートロータ（３）と
を備え、
上記ゲートロータ（３）の上記ゲートロータ本体部（３０）の歯部（３１）は、上記スクリューロータ（２）に噛合していることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲートロータ、および、このゲートロータを用いたスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリュー圧縮機としては、スクリューロータと、このスクリューロータに噛合するゲートロータとを備えたものがある（特表平１１−５０４０９６号公報：特許文献１参照）。
【０００３】
上記ゲートロータは、ゲートロータ本体部と、このゲートロータ本体部を支持する支持部とを有する。ゲートロータ本体部は、スクリューロータの溝部に噛合する歯部を有する。ゲートロータ本体部は、単一の樹脂材料により、形成される。この材料は、弾性係数の高い材料を使用している。
【０００４】
図３Ａの展開図に示すように、スクリュー圧縮機の通常運転において、スクリューロータ１０２の溝部１２１は、矢印ａ方向に移動し、ゲートロータ１０３のゲートロータ本体部１３０および支持部１４０は、矢印ｂ方向に移動する。
【０００５】
ゲートロータ本体部１３０における支持部１４０側と反対側の面と、スクリューロータ１０２の溝部１２１とは、圧縮室を形成する。つまり、溝部１２１において、ゲートロータ本体部１３０よりも支持部１４０側の空間が、低圧状態となり、ゲートロータ本体部１３０よりも支持部１４０側と反対側の空間が、高圧状態となっている。この通常運転時において、支持部１４０は、ゲートロータ１０３を保護できる。
【０００６】
ここで、スクリュー圧縮機をポンプダウン等の処置を行わずに停止した場合、高低差圧の働きにより、スクリューロータ１０２とゲートロータ１０３は、通常運転時（例えば2570rpm）以上の逆回転が起こる。
【０００７】
つまり、図３Ｂに示すように、スクリューロータ１０２の溝部１２１は、矢印ｃ方向に移動し、ゲートロータ１０３のゲートロータ本体部１３０および支持部１４０は、矢印ｄ方向に移動する。
【０００８】
逆回転が発生すると、高低差圧が小さくなり、固定圧縮比を持つスクリュー圧縮機の圧縮室内部では、運転時とは逆の圧力バランスとなる。
【０００９】
つまり、溝部１２１において、ゲートロータ本体部１３０よりも支持部１４０側の空間が、高圧状態となり、ゲートロータ本体部１３０よりも支持部１４０側と反対側の空間が、低圧状態となる。
【００１０】
この逆回転による逆圧発生時には、支持部１４０は、ゲートロータ１０３を保護することは不可能であり、ゲートロータ本体部１３０に大きな負荷がかかってしまう。つまり、ゲートロータ本体部１３０には、矢印ｅ方向に、支持部１４０からめくりあがる力が、かかる。
【００１１】
そして、上記ゲートロータ本体部１３０は、弾性係数の高い単一の樹脂材料により、形成されているので、逆回転での逆圧時に発生する応力集中で、ゲートロータ本体部１３０が破損してしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特表平１１−５０４０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこで、この発明の課題は、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できるゲートロータおよびスクリュー圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明のゲートロータは、
円板部と、この円板部の外周面に周方向に間隔をあけて配置された複数の歯部とを有するゲートロータ本体部を備え、
上記歯部の先端部分の弾性係数は、上記歯部の根元部分の弾性係数よりも、大きいことを特徴としている。
【００１５】
この発明のゲートロータによれば、このゲートロータをスクリュー圧縮機に用いた場合、上記歯部の根元部分の弾性係数は、小さいので、この根元部分は、逆圧により、弾性変形し易く、逆圧への耐力向上によりゲートロータ欠損を防止する。一方、上記歯部の先端部分の弾性係数は、大きいので、この先端部分は、逆圧により、弾性変形し難く、圧縮室のシール機能を保持できる。したがって、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できる。
【００１６】
また、一実施形態のゲートロータでは、
上記ゲートロータ本体部の軸方向からみて、上記円板部の外周面に一致する第１仮想円と同心状に、この第１仮想円よりも径方向外側に位置し、かつ、上記歯部の径方向長さの中心よりも径方向内側に位置する第２仮想円を形成したとき、
上記ゲートロータ本体部における上記第２仮想円よりも径方向外側の部分の弾性係数は、上記ゲートロータ本体部における上記第２仮想円よりも径方向内側の部分の弾性係数よりも、大きい。
【００１７】
この実施形態のゲートロータによれば、上記ゲートロータ本体部における上記第２仮想円よりも径方向外側の部分の弾性係数は、上記ゲートロータ本体部における上記第２仮想円よりも径方向内側の部分の弾性係数よりも、大きいので、上記ゲートロータ本体部の径方向外側の部分と、上記ゲートロータ本体部の径方向内側の部分とを、異なる材料として、ゲートロータを２色成形により容易に製造できる。
【００１８】
また、このゲートロータをスクリュー圧縮機に用いた場合、逆圧による欠損が生じやすく、かつ、スクリューロータとの圧縮室の形成に寄与しない部分である、歯部の根元部分の弾性係数を、確実に小さくできる。
【００１９】
また、一実施形態のゲートロータでは、上記ゲートロータ本体部の上記円板部の一面を支持する支持部を有し、この支持部は、上記歯部の根元部分を支持する。
【００２０】
この実施形態のゲートロータによれば、上記支持部は、上記歯部の根元部分を支持するので、このゲートロータをスクリュー圧縮機に用いた場合、正圧時に、弾性係数の小さな歯部の根元部分は、弾性変形し易いが、この歯部の根元部分を支持部により確実に支持できる。
【００２１】
また、この発明のスクリュー圧縮機は、
シリンダを有するケーシングと、
このシリンダに嵌合される円筒状のスクリューロータと、
このスクリューロータに噛合する上記ゲートロータと
を備え、
上記ゲートロータの上記ゲートロータ本体部の歯部は、上記スクリューロータに噛合していることを特徴としている。
【００２２】
この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータを備えるので、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できる。
【発明の効果】
【００２３】
この発明のゲートロータによれば、上記歯部の先端部分の弾性係数は、上記歯部の根元部分の弾性係数よりも、大きいので、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できる。
【００２４】
この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータを備えるので、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のゲートロータおよびスクリュー圧縮機の一実施形態を示す断面図である。
【図２】ゲートロータ本体部の平面図である。
【図３Ａ】通常運転時のゲートロータおよびスクリューロータの作用説明図である。
【図３Ｂ】逆回転時のゲートロータおよびスクリューロータの作用説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
【００２７】
図１は、この発明のゲートロータおよびスクリュー圧縮機の一実施形態である横断面図を示している。このスクリュー圧縮機は、シングルスクリュー圧縮機であり、シリンダ１０を有するケーシング１と、このシリンダ１０に嵌合される円筒状のスクリューロータ２と、このスクリューロータ２に噛合するゲートロータ３とを備える。
【００２８】
上記スクリューロータ２は、外周面に、複数の螺旋状の溝部２１を有する。上記ゲートロータ３は、こま状であり、外周面に、歯車状に複数の歯部３１を有する。上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１とは、互いに、噛合する。
【００２９】
上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって、圧縮室Ｃが、形成される。つまり、この圧縮室Ｃは、上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１と、上記ケーシング１の上記シリンダ１０の内面とによって、区画された空間である。
【００３０】
上記ゲートロータ３は、上記スクリューロータ２の軸２ａを点対称として、上記スクリューロータ２の左右に一対配置されている。上記ケーシング１には、上記シリンダ１０の外側に、ゲートロータ室Ｌが設けられ、このゲートロータ室Ｌに、上記ゲートロータ３を収納している。上記ゲートロータ室Ｌと上記シリンダ１０とは、貫通孔１２により連通している。上記ゲートロータ３は、この貫通孔１２から、上記シリンダ１０内に進入している。
【００３１】
上記スクリューロータ２は、上記軸２ａを中心として、矢印Ｒ方向に、回転し、このスクリューロータ２の回転に伴って、上記ゲートロータ３が、軸３ａを中心として、回転して、上記圧縮室Ｃ内のガスを圧縮する。上記スクリューロータ２は、上記ケーシング１に収納された（図示しない）モータにより、回転される。
【００３２】
つまり、上記圧縮室Ｃに、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室Ｃにて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の他端側にある吐出口１３から、吐出する。
【００３３】
上記ゲートロータ３は、ゲートロータ本体部３０と、このゲートロータ本体部３０を取り付ける支持部４０とを有する。上記ゲートロータ本体部３０は、上記スクリューロータ２に噛合する。上記支持部４０は、上記ケーシング１に支持されている。
【００３４】
図２に示すように、上記ゲートロータ本体部３０は、円盤状であり、円板部３５と、この円板部３５の外周面に周方向に間隔をあけて配置された複数の歯部３１とを有する。
【００３５】
上記円板部３５は、中央の孔部３２を有する。この孔部３２の中心は、上記ゲートロータ本体部３０の軸３０ａに一致している。円板部３５には、ピン穴３３が設けられている。上記孔部３２および上記ピン穴３３には、上記支持部４０の図示しない凸部が、嵌め込まれる。
【００３６】
上記歯部３１の先端部分の弾性係数は、上記歯部３１の根元部分の弾性係数よりも、大きい。また、上記歯部３１の先端部分の曲げ強度は、上記歯部３１の根元部分の曲げ強度よりも、小さい。
【００３７】
具体的に述べると、上記ゲートロータ本体部３０の軸３０ａ方向からみて、円板部３５の外周面に一致する第１仮想円５１と同心状に、この第１仮想円５１よりも径方向外側に位置し、かつ、歯部３１の径方向長さの中心よりも径方向内側に位置する第２仮想円５２を形成したとき、ゲートロータ本体部３０における第２仮想円５２よりも径方向外側の部分（以下、ゲートロータ本体部３０の外側部分３０Ａという）の弾性係数は、ゲートロータ本体部３０における第２仮想円５２よりも径方向内側の部分（以下、ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂという）の弾性係数よりも、大きい。また、上記ゲートロータ本体部３０の外側部分３０Ａの曲げ強度は、上記ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂの曲げ強度よりも、小さい。
【００３８】
上記ゲートロータ本体部３０の外側部分３０Ａの材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂であり、例えば、東レの「トレリナ（登録商標）」A585（曲げ強度は、242[MPa]であり、曲げ弾性率は、13.3[GPa]である。）を用いる。
【００３９】
上記ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂの材料は、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂であり、例えば、東レの「トレリナ（登録商標）」A604（曲げ強度は、275[MPa]であり、曲げ弾性率は、13.0[GPa]である。）や、東レの「トレリナ（登録商標）」A604F（曲げ強度は、270[MPa]であり、曲げ弾性率は、12.8[GPa]である。）や、東レの「アミラン（登録商標）」GF強化66ナイロン（曲げ強度は、290[MPa]であり、曲げ弾性率は、9.5[GPa]である。）を用いる。
【００４０】
このように、上記ゲートロータ本体部３０の外側部分３０Ａと、上記ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂとを、異なる材料として、ゲートロータ３を２色成形により容易に製造できる。
【００４１】
上記支持部４０は、例えば、鉄等の金属からなる。支持部４０は、ゲートロータ本体部３０の円板部３５の一面を、支持する。この円板部３５の一面は、通常運転時のスクリューロータ２の正回転時に圧縮室Ｃを形成する他面とは、反対側の面である。そして、支持部４０は、少なくとも歯部３１の根元部分（ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂ）を、支持する。
【００４２】
上記構成のゲートロータ３によれば、このゲートロータ３をスクリュー圧縮機に用いた場合、上記歯部３１の根元部分の弾性係数は、小さいので、この根元部分は、逆回転時に発生する逆圧により、弾性変形し易く、逆圧への耐力向上によりゲートロータ３の欠損を防止する。一方、上記歯部３１の先端部分の弾性係数は、大きいので、この先端部分は、逆圧により、弾性変形し難く、圧縮室Ｃのシール機能を保持できる。したがって、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できる。
【００４３】
つまり、本発明では、逆圧発生時に歯部３１の根元部分に応力が集中することを、試行錯誤の結果実験にて導き、この歯部３１の根元部分の弾性係数を小さくして、歯部３１の根元部分を弾性変形し易くすることで、逆圧による欠損を防止している。また、この歯部３１の根元部分は、圧縮室Ｃの形成に寄与しないので、弾性変形し易くしても問題ない。一方、歯部３１の先端部分に関しては、逆圧による応力が集中し難いため、弾性係数を大きくして弾性変形し難くできて、圧縮室Ｃのシール機能を保持できる。
【００４４】
また、上記ゲートロータ本体部３０の外側部分３０Ａの弾性係数は、上記ゲートロータ本体部３０の内側部分３０Ｂの弾性係数よりも、大きいので、このゲートロータ３をスクリュー圧縮機に用いた場合、逆圧による欠損が生じやすく、かつ、スクリューロータ２との圧縮室Ｃの形成に寄与しない部分である、歯部３１の根元部分の弾性係数を、確実に小さくできる。
【００４５】
また、上記支持部４０は、上記歯部３１の根元部分を支持するので、このゲートロータ３をスクリュー圧縮機に用いた場合、正圧時に、弾性係数の小さな歯部３１の根元部分は、弾性変形し易いが、この歯部３１の根元部分を支持部４０により確実に支持できる。
【００４６】
上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータ３を備えるので、圧縮性能を保持しつつ、逆圧に対する耐力を向上できる。
【００４７】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、歯部３１の根元部分のみの弾性係数を、ゲートロータ本体部３０におけるその他の部分の弾性係数よりも、小さくしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  ケーシング
１０  シリンダ
２  スクリューロータ
２ａ  軸
２１  溝部
３  ゲートロータ
３ａ  軸
３０  ゲートロータ本体部
３０Ａ  外側部分
３０Ｂ  内側部分
３０ａ  軸
３１  歯部
３５  円板部
４０  支持部
５１  第１仮想円
５２  第２仮想円
Ｃ  圧縮室
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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