(57)【要約】【課題】吸気抵抗を抑えつつ、吸込み口からの油流出の防止効果を高めることができる油冷式スクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】互いに噛合いながら回転する雄ロータ４及び雌ロータ５と、雄ロータ４及び雌ロータ５を収納して複数の作動室を形成するケーシング６と、ケーシング６に形成され吸気行程の作動室に対してロータ径方向外側で連通するラジアル吸込みポート７と、ラジアル吸込みポート７内に設けられ、雄ロータ４と雌ロータ５との噛合い部を覆うようにロータ軸方向に延在するリブ８とを有し、作動室内に油を注入する油冷式スクリュー圧縮機において、リブ８は、ロータ軸方向吸込み側の接続端部の幅寸法Ａがロータ軸方向吐出側の接続端部の幅寸法Ｂより大きくなるように、ロータ軸方向吐出側の接続端部からロータ軸方向吸込み側の接続端部に向かって幅が広がるように形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータを収納して複数の作動室を形成するケーシングと、前記ケーシングに形成され、吸気行程の作動室に対してロータ径方向外側で連通するラジアル吸込みポートと、前記ラジアル吸込みポート内に設けられ、前記雄ロータと前記雌ロータとの噛合い部を覆うようにロータ軸方向に延在するリブとを有し、前記作動室内に油を注入する油冷式スクリュー圧縮機において、
前記リブは、前記ケーシングに接続された前記リブのロータ軸方向吸込み側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ａが、前記ケーシングに接続された前記リブのロータ軸方向吐出側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ｂより大きくなるように、前記ロータ軸方向吐出側の接続端部から前記ロータ軸方向吸込み側の接続端部に向かってロータ軸間方向の幅が広がるように形成したことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記リブは、前記リブのロータ軸方向吐出側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ｂが、前記雄ロータと前記雌ロータとの軸心間距離となるように形成したことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記リブは、前記リブのロータ軸方向吸込み側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ａが、前記ロータ軸方向吐出側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ｂよりロータ回転角換算で２０度程度大きくなるように形成したことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の油冷式スクリュー圧縮機において、前記リブは、前記ロータ軸方向吸込み側の接続端部を含みロータ軸方向にロータ軸間方向の幅寸法Ａで一定となるように形成された部分を有し、この部分のロータ軸方向の長さ寸法Ｃがロータ歯部の長さ寸法を基準として２０％程度となるように形成したことを特徴とする油冷式スクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアル吸込みポートを有する油冷式スクリュー圧縮機に係り、特に、ラジアル吸込みポート内にリブを設けた油冷式スクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スクリュー圧縮機は、互いに噛合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータと、これら雄ロータ及び雌ロータを収納して複数の作動室を形成するケーシングとを有している。そして、雄ロータ及び雌ロータの回転に伴って、作動室がロータ軸方向に移動するとともに、作動室内の気体（例えば空気）を圧縮するようになっている。なお、ケーシングには、例えば吸気行程の作動室に対してロータ径方向外側で連通するラジアル吸込みポートと、吐気行程の作動室に対して連通する吐出ポートとが形成されている。
【０００３】
ここで、例えば圧縮熱の冷却、ロータの潤滑、ロータ間の隙間（シールライン）やロータとケーシングとの間の隙間のシールを目的として、圧縮行程の作動室内に油を注入する油冷式のスクリュー圧縮機が知られている。このようなスクリュー圧縮機においては、ロータ間の隙間がロータとケーシングとの隙間よりも大きく、特に、このロータ間の隙間を介して高圧側作動室から低圧側作動室に向かう（言い換えれば、吐出ポートからラジアル吸込みポートに向かう方向の）噴出し流れが生じ、圧縮空気中に含まれる油も高温のオイルミストとなって吸気側に噴き出す。そして、この高温のオイルミストが吸気を温め膨張させて密度を低下させるため、圧縮機の性能を低下させる要因となっていた。
【０００４】
そこで、これに対応するため、ラジアル吸込みポート内に、シールラインを覆うようにロータ軸方向に延在するリブを設けた構造が提唱されている（例えば特許文献１及び２参照）。特許文献１に記載の従来技術では、断面がシールラインに向かって凹状に形成されたリブ（カバー）が設けられている。また、特許文献２に記載の従来技術では、断面がシールラインに向かって凸状に形成されたリブ（案内装置）が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３０７１９０号公報（図３及び図４等参照）
【特許文献２】特公昭３８−９３８８号公報（図１〜図３等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したようにスクリュー圧縮機においては、ロータ間の隙間を介して高圧側作動室から低圧側作動室に向かう噴出し流れが生じている。そして、本願発明者らの実験により、この噴出し流れの一部は、吸気の流れによって押し戻されたとしても、一部は、ケーシングにおけるロータ軸方向吸込み側の内端面（詳細には、ロータ歯部の軸方向吸込み側の外端面に対向するケーシングの内端面）に向かって広がるように噴出し、その内端面で向きを変えて吸込み口に向かう流れとなりやすいことが確認された。そこで、本願発明者らは、ラジアル吸込みポートにおけるリブの占有面積を可能な限り小さくして吸気抵抗を抑えつつ、吸込み口から外部への油流出を防止する効果を高めるために、ケーシングのロータ軸方向吸込み側の内端面の近傍におけるリブの一部分（言い換えれば、リブのロータ軸方向吸込み側の部分）を他の部分（言い換えれば、リブのロータ軸方向吐出側の部分）より大きくすることが好ましいとの考えに至った。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１及び２においては、このような点について配慮されておらず、リブのロータ軸間方向の幅寸法が全体に亘ってほぼ一定（ロータの軸心間距離を覆う程度、若しくはそれ以下）となっている。そのため、特に、例えば吸込み絞り弁の弁体をラジアル吸込みポート内に配置するような場合に、ケーシングのロータ軸方向吸込み側の内端面で跳ね返った油が弁体の上部に付着する可能性があり、この弁体の開閉動作に伴い、弁体に付着された油が飛散して吸込み口から流出する可能性が高かった。
【０００８】
本発明の目的は、吸気抵抗を抑えつつ、油流出の防止効果を高めることができる油冷式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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、互いに噛合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータを収納して複数の作動室を形成するケーシングと、前記ケーシングに形成され、吸気行程の作動室に対してロータ径方向外側で連通するラジアル吸込みポートと、前記ラジアル吸込みポート内に設けられ、前記雄ロータと前記雌ロータとの噛合い部を覆うようにロータ軸方向に延在するリブとを有し、前記作動室内に油を注入する油冷式スクリュー圧縮機において、前記リブは、前記ケーシングに接続された前記リブのロータ軸方向吸込み側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ａが、前記ケーシングに接続された前記リブのロータ軸方向吐出側の接続端部におけるロータ軸間方向の幅寸法Ｂより大きくなるように、前記ロータ軸方向吐出側の接続端部から前記ロータ軸方向吸込み側の接続端部に向かってロータ軸間方向の幅が広がるように形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、吸気抵抗を抑えつつ、油流出の防止効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による油冷式スクリュー圧縮機の構造を表す横方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による油冷式スクリュー圧縮機の構造を表す縦方向断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による油冷式スクリュー圧縮機を構成する吸込み絞り弁の構造を表す断面図であり、開放状態を示す。
【図４】本発明の一実施形態による油冷式スクリュー圧縮機を構成する吸込み絞り弁の構造を表す断面図であり、閉塞状態を示す。
【図５】図１中断面Ｖ−Ｖにおける断面図である。
【図６】図１中断面VI−VIにおける断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態による油冷式スクリュー圧縮機の構造を表す横方向断面図であり、図２は、縦方向断面図である。図３及び図４は、吸込み絞り弁の構造を表す断面図であり、図３は開放状態を示し、図４は閉塞状態を示している。図５は、図１中断面Ｖ−Ｖにおける断面図であり、図６は、図１中断面VI−VIにおける断面図である。
【００１３】
これら図１〜図６において、油冷式スクリュー圧縮機は、空気を圧縮する圧縮機本体１と、この圧縮機本体１を駆動する電動機２と、圧縮機本体１の吸込み側（図２中上側）に設けられた吸込み絞り弁３とを備えている。
【００１４】
圧縮機本体１は、回転軸が平行で螺旋状の歯をそれぞれ有し、互いに噛合いながら回転する雄ロータ４及び雌ロータ５と、これら雄ロータ４及び雌ロータ５を収納するケーシング６とを備えており、雄ロータ４及び雌ロータ５の歯部とケーシング６との間に複数の作動室が形成されている。ケーシング６には、吸気行程の作動室に対してロータ径方向外側で連通するラジアル吸込みポート７（図１及び図２中の点線はポートラインを示す）と、吐気行程の作動室に対して連通する吐出ポート８とが形成されている。
【００１５】
ケーシング６のラジアル吸込みポート７内には、雄ロータ４と雌ロータ５との噛合い部（シールライン）を覆うようにロータ軸方向（図1及び図２中左右方向）に延在するリブ９が設けられている。リブ９は、ロータ軸方向両側（図1及び図２中左右両側）の端部がケーシング６に接続されており、断面がシールラインに向かって凹状に形成されている。なお、リブ９は、ケーシング６と一体的に成形されている。
【００１６】
雄ロータ４は、ころ軸受１０Ａ及び玉軸受１１Ａで回転可能に支持されるとともに、歯車等を介して電動機２の回転軸に連結されており、電動機２の駆動によって回転するようになっている。雌ロータ５は、ころ軸受１０Ｂ及び玉軸受１１Ｂで回転可能に支持されており、雄ロータ４の回転に伴い、雄ロータ４と噛合いながら回転するようになっている。そして、雄ロータ４及び雌ロータ５が回転すると、作動室はロータ軸方向（図１及び２中左方向）に移動し、ラジアル吸込みポート７を介し吸込んだ空気を圧縮して、吐出ポート８を介し圧縮空気を吐出するようになっている。また、圧縮行程の作動室には、冷却・潤滑・シールを目的として油が注入されるようになっている。
【００１７】
吸込み絞り弁３は、曲げ流路１２ａ及びシリンダ１２ｂを形成するハウジング１２と、シリンダ１２ｂ内に摺動可能に設けられたピストン１３と、このピストン１３に接続されて曲げ流路１２ａの下流側（図３及び図４中下側）に向かって延在する軸１４と、曲げ流路１２ａの下流側に形成された弁座１２ｃと、この弁座１２ｃの下流側（言い換えれば、ラジアル吸込みポート７内）に位置し且つ軸１４に対してスライド可能に挿通されて、弁座１２ｃを開閉可能とする弁板（バルブシート）１５と、軸１４の先端部に中央部より大径となるように形成され、弁板１５の下流側へのスライドを制限するストッパ部１４ａと、この軸１４のストッパ部１４ａを上流側（図３及び図４中上側）に移動させるための付勢力をピストン１３に付与するスプリング１６と、このスプリング１６の付勢力に対抗して軸１４のストッパ部１４ａを下流側に移動させるための圧力をピストン１３に付与する操作圧力系統（図示せず）とを備えている。
【００１８】
操作圧力系統は、圧縮機本体１の吐出側の圧縮空気系統から抽出した圧縮空気の一部をシリンダ１２ｂ内のピストン１３で隔てられた操作室１７に導入する系統であり、例えば制御装置（図示せず）からの駆動信号によって開閉する電磁弁（図示せず）が設けられている。
【００１９】
そして、例えばセンサで検出された圧縮機本体１の吐出側圧力が予め設定された所定の圧力以下である場合、制御装置は電磁弁を開き状態に制御して、操作室１６に圧縮空気を導入する。これにより、スプリング１６の付勢力（及び弁板１５に作用する圧力）に打ち勝つような圧力がピストン１３に作用し、ピストン１３とともに軸１４のストッパ部１４ａが下流側に移動する（図３参照）。そして、圧縮機本体１の運転中では、吸込み圧力の作用によって弁板１５が下流側のストッパ部１４ａまでスライドし、弁座１２ｃが開放される。その結果、吸気量が最大となる。一方、例えば何らかの異常が生じて圧縮機本体１が停止すると、圧縮機本体１の吐出側の圧縮空気の一部が吸込み側に逆流する作用によって弁板１５が上流側の弁座１２ｃまでスライドし、弁座１２ｃが閉塞される（図３中二点鎖線で示す）。これにより、圧縮空気の逆流を防止するようになっている。
【００２０】
また、例えばセンサで検出された圧縮機本体１の吐出側圧力が予め設定された所定の圧力を超えた場合、制御装置は電磁弁を閉じ状態に制御する。これにより、スプリング１６の付勢力の作用により、ピストン１３とともに軸１４のストッパ部１４ａが上流側に移動する（図４参照）。その結果、弁板１５のリフト量（言い換えれば、弁座１２ｃと弁板１５との隙間量）が制限されて、吸気量が低減されるようになっている。
【００２１】
以上のように構成されたスクリュー圧縮機においては、雄ロータ４と雌ロータ５との噛合い部を介して高圧側作動室から低圧側作動室に向かう噴出し流れ（言い換えれば、図２中実線矢印で示すように、吐出ポート８からラジアル吸込みポート７に向かう方向の噴出し流れ）が生じている。この噴出し流れは、ケーシング６におけるロータ軸方向吸込み側（図１及び図２中右側）の内端面１８（詳細には、雄ロータ４及び雌ロータ５の歯部の軸方向吸込み側の外端面に対向するケーシング６の内端面）に向かって広がるように噴出している（図１中実線矢印参照）。そのため、少なくともケーシング６の内端面１８の近傍におけるリブ８の一部分、すなわちリブ８のロータ軸方向吸込み側の部分の大きさが不十分であれば、図２中点線矢印イで示すように、リブ８から抜け出した噴出し流れがケーシング６の内端面１８で向きを変えて吸込み口に向かう流れとなる。特に、本実施形態のように、吸込み絞り弁３の弁体１５をラジアル吸込みポート７内に配置するような場合、ケーシング６の内端面１８で跳ね返った油が弁体１５の上部に付着する可能性があり、この弁体１５の開閉動作に伴い、弁体１５に付着された油が飛散して吸込み口から流出する可能性が高かった。
【００２２】
そこで、本実施形態では、リブ８は、ロータ軸方向吸込み側の接続端部の幅寸法Ａがロータ軸方向吐出側の接続端部の幅寸法Ｂより大きくなるように、ロータ軸方向吐出側の接続端部からロータ軸方向吸込み側の接続端部に向かってロータ軸間方向の幅が広がるように形成されている。言い換えれば、リブ１８は、ロータ軸方向吸込み側の接続端部を含めロータ軸方向に幅寸法Ａでほぼ一定となるように形成された第１の部分と、ロータ軸方向吐出側の接続端部を含めロータ軸方向に幅寸法Ｂで一定となるように形成された第２の部分と、これら第１及び第２の部分の間に形成されてロータ軸方向に幅寸法ＡからＢまで徐々に変化する第３の部分とで構成されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、リブ８のロータ軸方向吐出側の接続端部の幅寸法Ｂは、雄ロータ４と雌ロータ５との軸心間距離としている。また、リブ８のロータ軸方向吸込み側の接続端部の幅寸法Ａは、この幅寸法Ｂより、ロータ回転角換算で２０度程度大きくとなるようにしている。また、前述した第１の部分の長さ寸法Ｃは、ロータ歯部の長さ寸法を基準として２０％程度となるようにしている。
【００２４】
そして、上述したリブ８の構造とすることにより、例えばロータ軸方向に幅寸法Ｂで一定とする構造と比べ、図２中点線矢印イで示すような流れを抑えることができ、吸込み口から外部への油流出を防止する効果を高めることができる。また、例えばロータ軸方向に幅寸法Ａで一定とする構造と比べ、ラジアル吸込みポート７に占めるリブ８の占有面積を小さくして吸気抵抗を抑えることができる。したがって、本実施形態においては、吸気抵抗を抑えつつ、油流出防止効果を高めることができる。また、吸気の温度上昇、すなわち吸気の密度低下を抑制することができ、圧縮機の性能低下を抑制することができるという効果も得られる。
【００２５】
なお、上記一実施形態においては、リブ８は、断面がシールラインに向かって凹状に形成した場合を例にとって説明したが、これに限られず、例えばシールラインに向かって凸状に形成してもよい。この場合も、上記同様の効果を得ることができる。
【００２６】
また、上記一実施形態においては、本発明の適用対象として、ラジアル吸込みポート７内に吸込み絞り弁３の弁体１５を配置した油冷式スクリュー圧縮機を例にとって説明したが、これに限られず、ラジアル吸込みポート７内に吸込み絞り弁３の弁体１５を配置しない油冷式スクリュー圧縮機に適用してもよいことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００２７】
４    雄ロータ
５    雌ロータ
６    ケーシング
７    ラジアル吸込みポート
８    リブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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