(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内で雄ロータと雌ロータが各ロータにそれぞれ固定したタイミングギヤによって微少間隙を保持しながら回転させ、各部の温度がほぼ一定に達した状態でスクリュウ圧縮機の性能の測定を行なうスクリュウ圧縮機の試験方法において、
正常なスクリュウ圧縮機のロータバックラッシュに対して吸込風量または吐出温度が振り分け比について測定され、統計処理として相関特性が設定され、該相関特性に、吸込風量の下限値（Ｑｄｌ）あるいは吐出温度の上限値（Ｔｕｐ）が設定され、試験しようとするスクリュウ圧縮機について振り分け比の設定が行われ、試験しようとするスクリュウ圧縮機に、吸込風量の下限値（Ｑｄｌ）あるいは吐出温度の上限値（Ｔｕｐ）が設定され、および振り分け比が設定された相関特性について吸込風量が下限値（Ｑｄｌ）を上回るか、あるいは吐出温度が上限値（Ｔｕｐ）を下回ると判定されるときに、昇圧または昇温を行なってスクリュウ圧縮機の性能測定を行なうことを特徴とするスクリュウ圧縮機の試験方法。
【請求項２】
請求項１において、試験しようとするスクリュウ圧縮機は設定された振り分け比によってはその吸込風量が前記下限値Ｑｄｌ以下、あるいはその吐出温度が上限値Ｔｕｐ以上であると判定されるときは、振り分け比の変更を行うことを特徴とするスクリュウ圧縮機の試験方法。
【請求項３】
請求項１において、前記相関特性は、一方のタイミングギヤを拘束しながら他方のタイミングギヤのロータとの締まり嵌めによる固定を緩め、該他方のタイミングギヤが設けられているロータにサーボモータを介して間歇的にトルクを印加して上記両ロータ間の微少間隙を所望なものに振り分け調整をして測定されたものであることを特徴とするスクリュウ圧縮機の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケーシング内に雄ロータと雌ロータを有し、これら両ロータが各ロータにそれぞれ締まり嵌めで固定したタイミングギヤによって微少間隙を保持しながら回転するスクリュウ圧縮機における性能試験に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスクリュウ圧縮機の組立て、特に、ロータ間位置調整は、特開平１−１５５０８９号公報に記載されているように、例えば雄ロータに固定されるタイミングギヤの無い状態で、雌ロータに固定したタイミングギヤを介して雌ロータにブレーキを掛けながら雄ロータを正逆両方向に回転させ、その回転中にエンコーダなどで測定した雄雌各ロータの回転位相差を用いて両ロータ間の間隙を計測する（ロータバックラッシュ計測）。次に、計測した両ロータ間の間隙について前進側の間隙と後進側に間隙を所望の比で振り分けて両ロータ間の微少間隙を設定している（振り分け調整）。
【０００３】
即ち、雄ロータにタイミングギヤを締まり嵌めで固定して、雌ロータのタイミングギヤを拘束しながら、雄ロータと当該雄ロータに固定したタイミングギヤとの間に圧油を印加して両者間の締まり嵌めを緩め、雄ロータの歯面をハンマで叩くことによって、雄ロータと当該雄ロータに固定したタイミングギヤとの間で相対的な位置ずれを生じさせ、シム（厚さゲ−ジ）を両ロータ間に挿入して両ロータ間の微少間隙が所望な値になっているかどうかを確認（シム計測）し、ハンマ叩きとシム計測を繰り返して両ロータ間の微少間隙を所望なもの（値）に設定していく。
【０００４】
その後に、スクリュウ圧縮機の試験を実施する。この試験はＪＩＳ  Ｂ  ８３４１に規定された試験装置にスクリュウ圧縮機本体を組み込み、所要の条件で運転（回転）し各部の温度がほぼ一定に達したことを確認して、吐き出し圧力，吐き出し温度，吸い込み状態空気量（吐き出し空気量），振動騒音，全断熱効率などの各性能（以下スクリュウ圧縮機の性能）を試験装置の配管内オリフィス板を用いた空気圧力測定，流量測定，温度測定などで求めて、スクリュウ圧縮機の性能が仕様値を満足しているか判定し、実測値で性能（品質）を保証している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、手作業で両ロータ間の微少間隙設定（振り分け調整）を行なうために、シム計測に時間が掛かるだけでなく、ハンマ叩きが作業者の熟練度で左右されて振り分け調整の精度が乱れ、振り分け調整の信頼度が低かった。    スクリュウ圧縮機の性能試験での温度上昇はロータの熱膨張を伴い、また、駆動力上昇はロータの軸ねじれや変形を起こすので、ロータ同士が接触して各ロータの表面に保護用に設けているコーティング膜を損傷させたりロータを軸支しているベアリングを破壊する恐れがあった。
【０００６】
そこで、スクリュウ圧縮機の性能試験ではロータ同士が接触して異常音が発生したら直ちに試験を中止できるように、ロータを低速で回転させ昇圧・昇温の上昇勾配を緩やかにしており、そのためにプロファイルの最高値までの到達時間を早くすることができず、性能試験に時間が掛かる問題があった。
【０００７】
それゆえ本発明の目的は、各部がほぼ一定の温度に達するまでの時間が短くて効率的にスクリュウ圧縮機の性能測定を行なうことができるスクリュウ圧縮機の試験方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明になるスクリュウ試験方法は、ケーシング内で雄ロータと雌ロータが各ロータにそれぞれ固定したタイミングギヤによって微少間隙を保持しながら回転させ、各部の温度がほぼ一定に達した状態でスクリュウ圧縮機の性能の測定を行なうスクリュウ圧縮機の試験方法において、正常なスクリュウ圧縮機のロータバックラッシュに対して吸込風量または吐出温度が振り分け比について測定され、統計処理として相関特性が設定され、該相関特性に、吸込風量の下限値（Ｑｄｌ）あるいは吐出温度の上限値（Ｔｕｐ）が設定され、試験しようとするスクリュウ圧縮機について振り分け比の設定が行われ、試験しようとするスクリュウ圧縮機に、吸込風量の下限値（Ｑｄｌ）あるいは吐出温度の上限値（Ｔｕｐ）が設定され、および振り分け比が設定された相関特性について吸込風量が下限値（Ｑｄｌ）を上回るか、あるいは吐出温度が上限値（Ｔｕｐ）を下回ると判定されるときに、昇圧または昇温を行なって、すなわち昇圧または昇温を急速に行ってスクリュウ圧縮機の性能測定を行なうことにある。
【０００９】
試験しようとするスクリュウ圧縮機は、設定された振り分け比によってはその吸入風量が前記下限値Ｑｄｌ以下、あるいはその吐出温度が上限値Ｔｕｐ以上であるときは振り分け比の変更を行なう。
【００１０】
前記相関特性は、一方のタイミングギヤを拘束しながら他方のタイミングギヤのロータとの締まり嵌めによる固定を緩め、該他方のタイミングギヤが設けられているロータにサーボモータを介して間歇的にトルクを印加して上記両ロータ間の微少間隙を所望なものに振り分け調整をして測定されたものである。
【００１１】
本発明によれば、各部がほぼ一定の温度に達するまでの時間が短くて効率的にスクリュウ圧縮機の性能測定を行なうことができるスクリュウ圧縮機の試験方法を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明試験方法を図１乃至図６に示す一実施形態に従って説明する。    まず、図１は、スクリュウ圧縮機とそのロータバックラッシュの計測装置を示している。図１において、雄ロータ２と雌ロータ３がベアリングによりハウジング１にラジアル及びスラスト方向に支持され、ハウジング１はロータバックラッシュ計測用のフレーム２１に固定される。
【００１３】
雄ロータ２はサーボモータであるダイレクトドライブモータ（以下、ＤＤモータと称する）２２で回転駆動され、回転角θ1はエンコーダ２３で検出される。雌ロータ３の回転角θ２はエンコーダ２４で検出される。
【００１４】
雄タイミングギヤ４に斜歯の外部ギヤ２５をかみ合わせる。この外部ギヤ２５はダイレクトドライブモータ（以下、ＤＤモータと称する）２６で回転駆動される。組立用フレーム２１に支持部材２７が設けられ、支持部材２７にサーボモータであるダイレクトモータ（以下、ＤＤモータと称する）２８が設置されている。また、支持部材２７にリニヤガイド２９の固定部が設置され、その可動部はＤＤモータ２８の回転軸に螺合された雌ねじ３０と結合されている。リニヤガイド２９の可動部にＤＤモータ２６が設けられている。従って、ＤＤモータ２８の回転で、外部ギヤ２５はリニヤガイド２９に案内されて上下する。ＤＤモータ２８の回転角θ３はエンコーダ３１で検出される。
【００１５】
雌ロータ３には雌タイミングギヤ５が締まり嵌めで固定され、ブレーキギヤ９を介してフレーム２１に固定されたサーボモータであるダイレクトドライブモータ（以下、ＤＤモータと称する）１０でトルクをかけ得るようになっている。
【００１６】
油圧シリンダ６，ピストン７および油圧設備１５は雄タイミングギヤ４を雄ロータ２に着脱するためのもので、その着脱処理は後で説明する。
【００１７】
３２は制御用パソコンで、バスシステム３３を介してドライバ３４〜３７に駆動信号を出すと各モータ１０，２２，２６及び２８が作動する。各エンコーダ２３，２４及び３１が検出する回転角θ１〜θ３はインターポレータ３８及びバスシステム３３を介してパソコン３２に送られて、制御のフイードバックや相関特性図の作成などに利用される。
【００１８】
ロータ２，３間のギャップ計測は、特開平１−１５５０８９号公報に記載されている通り、雄タイミングギヤ４のない状態でロータ２，３をハウジング１内でかみ合わせ、雌ロータ３に雌タイミングギヤ５，ブレーキギヤ９，ＤＤモ−タ１０でトルクを付加しながら雄ロータ２を正逆両方向に回転させ、その回転中に測定した両ロータ２，３の回転位相差で計測する（ロータバックラッシュ計測）。雄ロータ２の回転角θ１はエンコーダ２３で計測し、雌ロータ３の回転角θ２はエンコーダ２４で計測し、雄ロータ２を正逆に回転させ、一定のサンプリングで回転角θ１，θ２を取り込み，回転角差（θ１−θ２）を演算して求める。計測時には両ロータ２，３同士を確実に接触させるため、ブレーキギヤ９を介しＤＤモータ１０でトルクをかけている。
【００１９】
ロータバックラッシュ計測後、雄タイミングギヤ４を雄ロータ２に圧入する。  図２に示すように、油圧シリンダ６，ピストン７を雄タイミングギヤ４に組み合わせて油圧設備１５で油圧室８に油圧をかけ、雄タイミングギヤ４の内径を拡大させて、同時に挿入（圧入）方向に推力をかける。すると、雄タイミングギヤ４は雌タイミングギヤ５のはす歯とかみ合う。この時、外部ギヤ２５で矢印Ｄで示すように雄タイミングギヤ４を回転させる。すると雄タイミングギヤ４は回転し、雌タイミングギヤ５のはす歯の斜傾方向に捻らじれた形に進行する。外部ギヤ２５から雄タイミングギヤ４へ回転力が充分伝達できるようにＤＤモータ２８で外部ギヤ２５を雄タイミングギヤ４の移動速度に合わせて移動させる。
【００２０】
すると、両タイミングギヤ４，５は間隙を保ったまま、雄タイミングギヤ４が外部ギヤ２５に押されて、雄ロータ２に圧入される。
【００２１】
図３は、図１に示したスクリュウ圧縮機におけるロータ及びタイミングギヤの微少間隙の状況をモデルで示しており、雄タイミングギヤ４と雌タイミングギヤ５がかみ合っている個所（一点鎖線円イで示す部分）を拡大して一点鎖線円甲に示し、雄ロータ２と雌ロータ３が噛み合っている個所（一点鎖線円ロで示す部分）を拡大して一点鎖線円乙に示している。前進側において両タイミングギヤ４、５の間隙Ｂ１は無く、後進側に間隙Ｂ２がある。また、両ロータ２、３の前進側および後進側のそれぞれに微少間隙Ｇ１，Ｇ２が設定される。
【００２２】
微少間隙Ｇ１、Ｇ２は雄ロータ２に対する雄タイミングギヤ４の固定位置をずらすことで変化する。
【００２３】
どの位置で固定したら良いかについては、特開平１−１５５０８９号公報に記載されているように、例えば、雄ロータ２から雄タイミングギヤ４を外し、雌タイミングギヤ５を介して雌ロータ３にブレーキを掛けながら雄ロータ２を正逆両方向に回転させ、その回転中に各ロータ２，３に連結したエンコーダ２３，２４で各ロータ２，３の回転位相差を測定する（この作業を計測作業と呼ぶ）。
【００２４】
そして、この測定結果を用いて所望の圧縮性能が得られるような両ロータ２，３の前進側および後進側のそれぞれに微少間隙Ｇ１，Ｇ２を得て、その目標位置になるように雄タイミングギヤ４を雄ロータ２に締まり嵌めで固定する（振り分け調整）。
【００２５】
この振り分け調整を行なうに場合に、雌タイミングギヤ５を拘束しながら雄タイミングギヤ４の雄ロータ２との締まり嵌めによる固定を緩め、雄ロータ２にサーボモータ２２を介して間歇的にトルクを印加して上記両ロータ２，３間の微少間隙Ｇ１，Ｇ２を所望な振り分け比になるようにするか、雄ロータ２にサーボモータ２２を介して間歇的にトルクを印加し、間歇的なトルク印加の間に上記サーボモータ２２による駆動系での静止摩擦力によるトルク以上で間歇的に印加される各トルクよりそれぞれ小さいトルクを正逆に印加する。この正逆のトルク印加の際の上記両ロータ２，３の相対位置の中間値を得て、この中間値と上記両ロータ２，３間の所望な微少間隙の偏差から見て、次の間歇的なトルク印加を行うことで上記両ロータ２，３間の微少間隙Ｇ１，Ｇ２を所望な振り分け比になるようにする。このような作業を行なうことで、トルク印加時にロータ２，３やタイミングギヤ４，５が一旦は弾性変形してもすぐ解消した上で次のトルク印加が行なわれるために、振り分け調整精度は非常に高いものでロータ２，３同士の接触を起こしていない。
【００２６】
図４は、スクリュウ圧縮機におけるロータ及びタイミングギヤの微少間隙を所望の振り分け調整位置にした状況を示している。
【００２７】
ここで、前進側および後進側それぞれの微少間隙Ｇ１，Ｇ２の和Ｇ０（＝Ｇ１＋Ｇ２）に対する後進側の微少間隙Ｇ２の間隙の比α（＝Ｇ２／Ｇ０×１００）を振り分け比（間隙比）とする。
【００２８】
振り分け比αをパラメータとして、前進側および後進側それぞれの微少間隙Ｇ１，Ｇ２の和Ｇ０と吸込風量および吐出温度の相関特性図について説明する。
【００２９】
吸込風量および吐出温度はＪＩＳ  Ｂ  ８３４１に規定された試験装置を利用して測定する。正常な特性を示した多数のスクリュウ圧縮機の各測定値は、パソコン３２を用いて、その表計算機能で統計処理してグラフ化させ、相関特性を表す相関特性図を作成する（図７のステップ１）。その例を図５，図６に示している。
【００３０】
図５，図６において、Ｑｓは吸込風量の基準値でＱｄｌは吸込風量の下限値であり、Ｔｓは吐出温度の基準値でＴｕｐは吐出温度の上限値である。
【００３１】
次に、ある任意なスクリュウ圧縮機についてＪＩＳ  Ｂ  ８３４１に規定された試験装置にスクリュウ圧縮機本体を組み込み（図７のステップ２）、性能試験を実施することについて説明する。
【００３２】
試験対象であるスクリュウ圧縮機における前進側および後進側それぞれの微少間隙Ｇ１，Ｇ２の和Ｇ０と振り分け比（間隙比）αは、図１に示す計測装置による計測から求めることができる（図７のステップ３）。
【００３３】
図５，図６からその試験対象であるスクリュウ圧縮機における吸込風量が下限値Ｑｄｌ以上であることおよび吐出温度が上限値Ｔｕｐ以下であることを確認する（図７のステップ４）。例えば、前進側および後進側それぞれの微少間隙Ｇ１，Ｇ２の和Ｇ０がＧＮで振り分け比αがα＝２０のスクリュウ圧縮機について検討すると、図５によれば吸込風量は基準風量Ｑｓ程度であり、また図６によれば吐出温度は上限値Ｔｕｐを充分下廻っており、スクリュウ圧縮機の性能が仕様値を満足していることが推定できる。
【００３４】
従って、このスクリュウ圧縮機の組立ては予定通り行なわれ、ロータ同士が接触して各ロータの表面に保護用に設けているコーティング膜を損傷させたりロータを軸支しているベアリングを破壊する恐れ（心配）はないことが判定できる。  もしも図５，図６から吸込風量が下限値Ｑｄｌ近傍あるいはそれ以下、または吐出温度が上限値Ｔｕｐ程度あるいはそれ以上であると予測できるときは、スクリュウ圧縮機を図１の計測装置で振り分け比αの変更を行ない、吸込風量を下限値Ｑｄｌ以上そして吐出温度は上限値Ｔｕｐ以下となるようする。
【００３５】
その後ＪＩＳ  Ｂ  ８３４１に規定された試験装置にスクリュウ圧縮機本体を組み込み性能試験を実施するが（図７のステップ５）、昇圧・昇温の上昇勾配を急にしてプロファイルの最高値までの到達時間を早くし、各部がほぼ一定の温度に達するまでの時間を短縮しても安全であることを推定してあるので問題を生じない。
【００３６】
それで効率的にスクリュウ圧縮機の性能測定を行なうことができる。
【００３７】
また、稼働中のスクリュウ圧縮機についてメインテナンスを行なった後で、そのスクリュウ圧縮機が正常に戻ったかどうかを確かめる場合にも、前進側および後進側それぞれの微少間隙Ｇ１，Ｇ２の和Ｇ０と振り分け比αを計測してから、上記相関特性図で吸込風量が下限値Ｑｄｌ以上であり、また吐出温度は上限値Ｔｕｐ以下であることを判定して、短時間のうちにスクリュウ圧縮機の性能試験を実施できる。特に大型大容量のスクリュウ圧縮機は、設置場所と製作場所が遠く離れている場合に、製作場所に持ち帰ることは大変である。しかしながら前述した相関特性を利用すれば、設置場所で解体や補修をし組立てをして、その場で性能試験を行なうことができるので、運搬が不要で非常に効率的である。
【００３８】
さらに、前進側および後進側それぞれの微少間隙Ｇ１，Ｇ２の和Ｇ０が設計上分かっているスクリュウ圧縮機について、吸込風量と吐出温度の仕様値を満足させるために振り分け比αを如何なる値に選定するかを前述した相関特性より求め、図１に示した計測装置でその振り分け比αになるように位置調整をして、性能試験の測定をすることもできる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればスクリュウ圧縮機の各部がほぼ一定の温度に達するまでの時間が短くて効率的にスクリュウ圧縮機の性能試験のための測定を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明試験方法の一実施形態になるスクリュウ圧縮機とそのロータバックラッシュの計測装置を示す図である。
【図２】  図１に示したスクリュウ圧縮機の雄ロータに雄タイミングギヤを固定する状況を説明する図である。
【図３】  図１に示したスクリュウ圧縮機のロータとタイミングギヤのかみ合い状況を説明する図である。
【図４】  図１に示したスクリュウ圧縮機のロータとタイミングギヤのかみ合い状況を雄ロータの回転角と雄雌両ロータの相対位置の関係で示した図である。
【図５】  スクリュウ圧縮機の両ロータ間の間隙および両ロータ間の間隙に対する後進側に間隙の比と吸込風量との相関特性を示す図である。
【図６】  スクリュウ圧縮機の両ロータ間の間隙および両ロータ間の間隙に対する後進側に間隙の比と吐出温度との相関特性を示す図である。
【図７】  図５、図６に示した相関特性図を用い、スクリュウ圧縮機の性能試験を行う工程を示す図である。
【符号の説明】
１…ハウジング                  ２，３…ロータ
４，５…タイミングギヤ          ６…油圧シリンダ
７…ピストン                    ８…油圧室
９…ブレーキギヤ                １０，２２，２６，２８…モータ
１５…油圧設備
２１…フレーム                  ２３，２４，３１…エンコーダ
２５…外部ギヤ                  ２７…支持部材
２９…リニヤガイド              ３０…雌ねじ
３２…制御用パソコン            ３３…バスシステム
３４〜３７…ドライバ            ３８…インターポレータ
【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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【図７】
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