(57)【要約】【課題】  スクリュー圧縮機において、吸入流体温度の上昇及びロータとハウジング間のクリアランスの増大による吐出性能低下を抑制する。【解決手段】  ハウジング７に切り欠き７ｃを設ける。この切り欠き７ｃは、吐出口７ｂ、潤滑油空間９、冷却水流路２６、２７等の高温側と、吸入口７ａ近傍の低温側との間に位置し、高温側から低温側へ熱を伝導する方向の断面積を小さくする。これにより、吐出口７ｂ等の高温側から吸入口７ａ近傍の低温側への熱伝導が抑えられるため、吸入気体温度の上昇及びロータ１、２とロータハウジング７間のクリアランスの増大を防止することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口（７ａ）と吐出口（７ｂ）と冷却水流路（２６、２７）とを有するハウジング（７）と、
前記ハウジング（７）の内部空間に配置されるとともに、互いに噛み合う螺旋状の歯が形成された一対のロータ（１、２）とを備え、
前記一対のロータ（１、２）の回転により前記吸入口（７ａ）から吸入した気体を圧縮して前記吐出口（７ｂ）から吐出するスクリュー圧縮機において、
前記ハウジング（７）に、前記吐出口（７ｂ）および前記冷却水流路（２６、２７）側から前記吸入口（７ａ）側への熱の移動を抑制する低熱伝導構造を設けたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記低熱伝導構造は、前記ハウジング（７）における熱伝導方向の断面積を小さくする切り欠き（７ｃ）であることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記切り欠き（７ｃ）は、前記ロータ（１、２）の歯の螺旋方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記低熱伝導構造は、前記吸入口（７ａ）側の吸入側ハウジング（７１）と前記吐出口（７ｂ）および前記冷却水流路（２６、２７）側の吐出側ハウジング（７０）とに前記ハウジング（７）を分割するとともに、前記吸入側ハウジング（７１）と前記吐出側ハウジング（７０）との間に低熱伝導率の断熱部材（８０）を配置して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
前記ハウジング（７）は、前記ロータ（１、２）の歯の螺旋方向に沿って分割されていることを特徴とする請求項４に記載のスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から気体を取り込み圧縮して吐出するスクリュー圧縮機に関するもので、例えば燃料電池などに用いられるような圧縮比が比較的小さい空気供給装置として好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、螺旋状の歯が形成された一対のロータをハウジング内で作動させ、外部から吸入した気体を圧縮して吐出するスクリュー圧縮機において、ハウジングに冷却水流路を設けて吐出口の近傍を冷却するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−２８６８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した従来のスクリュー圧縮機は、駆動伝達部や吐出口近傍等のように冷却水の温度以上に高温となる部位には冷却効果がある。
【０００４】
しかしながら、外気温度が冷却水温度よりも低い場合は吸入口近傍は冷却水温度よりも低温になりやすいが、吐出口近傍の熱や冷却水の熱がハウジングを介して吸入口近傍に伝わるため、ハウジング全体の温度が上昇してしまい、吸入流体温度の上昇及びロータとハウジング間のクリアランスの増大により吐出性能が低下するという問題があった。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、スクリュー圧縮機において、吸入流体温度の上昇及びロータとハウジング間のクリアランスの増大による吐出性能低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、吸入口（７ａ）と吐出口（７ｂ）と冷却水流路（２６、２７）とを有するハウジング（７）と、ハウジング（７）の内部空間に配置されるとともに、互いに噛み合う螺旋状の歯が形成された一対のロータ（１、２）とを備え、一対のロータ（１、２）の回転により吸入口（７ａ）から吸入した気体を圧縮して吐出口（７ｂ）から吐出するスクリュー圧縮機において、ハウジング（７）に、吐出口（７ｂ）および冷却水流路（２６、２７）側から吸入口（７ａ）側への熱の移動を抑制する低熱伝導構造を設けたことを特徴とする。
【０００７】
これによると、吸入口側への熱伝導が抑えられるため、吸入流体温度の上昇及びロータとハウジング間のクリアランスの増大を防止することができ、吐出性能低下を抑制することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、低熱伝導構造は、ハウジング（７）における熱伝導方向の断面積を小さくする切り欠き（７ｃ）であることを特徴とする。
【０００９】
これによると、熱伝導方向の断面積が小さくなって吸入口側への熱伝導が抑えられるため、請求項１の発明の効果を得ることができる。また、ハウジングに切り欠きを設けるだけであるため、安価に実施することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載のスクリュー圧縮機の切り欠き（７ｃ）は、ロータ（１、２）の歯の螺旋方向に沿って設けることができる。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、低熱伝導構造は、吸入口（７ａ）側の吸入側ハウジング（７１）と吐出口（７ｂ）および冷却水流路（２６、２７）側の吐出側ハウジング（７０）とにハウジング（７）を分割するとともに、吸入側ハウジング（７１）と吐出側ハウジング（７０）との間に低熱伝導率の断熱部材（８０）を配置して構成されていることを特徴とする。
【００１２】
これによると、分割した部位の接触熱抵抗や断熱部材の断熱効果によって吸入口側への熱伝導が抑えられるため、請求項１の発明の効果を得ることができる。
【００１３】
請求項５に記載の発明のように、請求項４に記載のスクリュー圧縮機のハウジング（７）は、ロータ（１、２）の歯の螺旋方向に沿って分割することができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係るスクリュー圧縮機の断面構成を示す概念図、図２は図１のロータの斜視図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のスクリュー圧縮機は、ねじ状のオスロータ１およびメスロータ２と、駆動源の回転力によりロータ１、２を回転駆動する回転伝達機構３と、一対のロータ１、２および回転伝達機構３を収納するケーシング４と、駆動源の回転力を受ける入力軸５等から構成されている。なお、図１において一対のロータ１、２は紙面奥側と手前側に並んで配置されている。
【００１７】
オスロータ１およびメスロータ２は、電動式モータ１００等の駆動源から回転力を得た回転伝達機構３により回転駆動される。本実施形態では、オスロータ１が駆動側、メスロータ２が従動側になっており、それぞれ回転軸１ａ、２ａを中心として回転する。
【００１８】
図２、図３に示すように、オスロータ１およびメスロータ２は、互いに噛合するように螺旋状の突起部（歯）が形成された雄ねじ状に形成されている。図３に示すように、オスロータ１の歯先１ｂとメスロータ２の歯元２ｃが噛み合い、オスロータ１の歯元１ｃとメスロータ２の歯先２ｂが噛み合うように構成されている。
【００１９】
図１に戻り、ケーシング４は、モータ１００側から順に、潤滑ボックス６、ロータハウジング７およびカバー８から構成されている。潤滑ボックス６、ロータハウジング７およびカバー８は、ボルト（図示せず）等の締結手段によって強固に結合されている。ロータ１、２と回転伝達機構３はそれぞれ離隔した状態でケーシング４内に収納されており、一対のロータ１、２はロータハウジング７内に収納され、回転伝達機構３は循環ボックス６内に収納されている。
【００２０】
潤滑ボックス６内には、回転伝達機構３と、回転伝達機構３に供給される潤滑油とが収納された潤滑油空間９が形成されている。潤滑油としては、例えばエンジンオイルと同程度の粘度を有するオイルを用いることができる。回転伝達機構３を構成する歯車等には、潤滑油空間９内の潤滑油がはねかけられることにより潤滑が行われる。
【００２１】
潤滑ボックス６には、モータ１００から回転力を受ける入力軸５が設けられている。潤滑ボックス６には、モータ１００側に第１ベアリング１１が設けられ、潤滑油空間９側に第２ベアリング１２が設けられており、入力軸５はこれらのベアリング１１、１２を介して潤滑ボックス６に支持されている。また、潤滑ボックス６に形成された入力軸５が挿入される挿通穴の内部には、第１、第２ベアリング１１、１２に供給される潤滑油がケーシング４外に流出するのを阻止するための第１オイルシール１３が装着されている。
【００２２】
ロータハウジング７内には一対のロータ１、２が収納されたロータ室１０が形成されている。ロータハウジング７には、ロータ室１０内に気体を吸入するための吸入口７ａと、ロータ室１０外に気体を吐出するための吐出口７ｂが形成されている。吸入口７ａはロータハウジング７の軸方向端部のうちカバー８側に設けられており、吐出口７ｂはロータハウジング７の軸方向端部のうち潤滑ボックス６側に設けられている。
【００２３】
ロータ１、２の外周先端とロータ室１０の内壁との間は、微小な隙間が形成されたシール構造となっている。ロータ１、２とロータ室１０内壁との間には、吸入口７ａから吸入された気体を圧縮するための圧縮室１０ａが形成されている。
【００２４】
上述のように、ロータ１、２は回転伝達機構３により回転駆動される。回転伝達機構３は、入力軸５の回転をオスロータ回転軸１ａとメスロータ回転軸２ａに伝達するとともに、一対のロータ１、２を同期回転させるように構成されている。回転伝達機構３は、モータ１００によって駆動される入力軸５の回転をオスロータ回転軸１ａに伝える第１、第２ギヤ１４、１５と、これらのギヤ１４、１５からオスロータ回転軸１ａに伝えられた回転をメスロータ回転軸２ａに伝える第３、第４ギヤ１６、１７等から構成される。なお、第３、第４ギヤ１６、１７は、一対のロータ１、２を同期回転させるためのタイミングギヤである。
【００２５】
オスロータ回転軸１ａとメスロータ回転軸２ａは、一端側が第３、第４ベアリング１８、１９を介してロータハウジング７に回転可能に支持され、他端側が第５、第６ベアリング２０、２１を介してカバー８に回転可能に支持されている。
【００２６】
また、ロータハウジング７に形成されたロータ回転軸１ａ、２ａが挿入される挿通穴には、第３、第４ベアリング１８、１９に供給される潤滑油がロータ室１０内に漏れるのを阻止するための第２、第３オイルシール２２、２３が装着されている。さらに、カバー８に形成されたロータ回転軸１ａ、２ａが挿入される挿通穴にも、第５、第６ベアリング２０、２１に封入されているグリースがロータ室１０内に漏れるのを阻止するための第４、第５オイルシール２４、２５が装着されている。
【００２７】
ロータハウジング７内には、作動時に高温となる吐出口７ｂ近傍と潤滑ボックス６側を冷却するために、冷却水が流通する冷却水流路２６、２７が形成されている。
【００２８】
図１、図３に示すように、ロータハウジング７の外周面には、ロータ１、２の歯の螺旋方向に沿って、換言するとロータ１、２の歯のねじれ角に沿って、切り欠き７ｃが設けられている。また、切り欠き７ｃは、ロータハウジング７の軸方向に離れて２列設けられている。因みに、図３はロータ１、２の歯の螺旋方向に沿った断面図である。
【００２９】
そして、切り欠き７ｃは、吐出口７ｂ、潤滑油空間９、冷却水流路２６、２７等の高温側と、吸入口７ａ近傍の低温側との間に位置し、高温側から低温側へ熱を伝導する方向の断面積を小さくすることにより、高温側から低温側への熱の移動を抑制するようになっている。なお、切り欠き７ｃは、本発明の低熱伝導構造に相当する。
【００３０】
次に、本実施形態のスクリュー圧縮機の作動について説明する。
【００３１】
一対のロータ１、２が、回転伝達機構３により同期回転されると、ロータハウジング７のカバー８側に設けられた吸入口７ａから気体が圧縮室１０ａに吸い込まれる。このとき、圧縮室１０ａは、一対のロータ１、２の回転とともに、カバー８側から潤滑油空間９側に移動しながらその体積が縮小していくため、圧縮室１０ａ内の気体は次第に加圧圧縮されながら潤滑油空間９側に移動していく。
【００３２】
そして、一対のロータ１、２の回転角が所定の角度に達すると、圧縮室１０ａがロータハウジング７の潤滑油空間９側に設けられた吐出口７ｂに到達し、それまで密閉されていた圧縮室１０ａが吐出口７ｂにて開放された状態となるので、圧縮室１０ａ内の圧縮された気体が吐出口７ｂから吐出される。
【００３３】
本実施形態では、切り欠き７ｃを設けたことによって、吐出口７ｂ等の高温側から吸入口７ａ近傍の低温側への熱伝導が抑えられるため、吸入気体温度の上昇及びロータ１、２とロータハウジング７間のクリアランスの増大を防止することができ、吐出性能低下を抑制することができる。
【００３４】
また、ロータハウジング７に切り欠き７ｃを設けるだけであるため、安価に実施することができる。
【００３５】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態に係るスクリュー圧縮機の断面構成を示す概念図、図５は図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３６】
図４、図５に示すように、本実施形態は、ロータハウジング７がロータ１、２の歯の螺旋方向に沿って分割されている。すなわち、ロータハウジング７は、吐出口７ｂや冷却水流路２６、２７が形成された吐出側ハウジング７０と、吸入口７ａが形成された吸入側ハウジング７１とに分割されている。
【００３７】
吐出側ハウジング７０と吸入側ハウジング７１との合わせ面間には、樹脂等の低熱伝導率の断熱部材８０が設けられている。なお、吐出側ハウジング７０と吸入側ハウジング７１とに分割し、両ハウジング７０、７１間に断熱部材８０を配置する構成が、本発明の低熱伝導構造に相当する。
【００３８】
本実施形態によると、分割した部位の接触熱抵抗や断熱部材８０の断熱効果によって、吐出口７ｂ等の高温側から吸入口７ａ近傍の低温側への熱伝導が抑えられるため、吸入気体温度の上昇及びロータ１、２とロータハウジング７間のクリアランスの増大を防止することができ、吐出性能低下を抑制することができる。
【００３９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。図６は第３実施形態に係るスクリュー圧縮機の断面構成を示す概念図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４０】
図６に示すように、本実施形態は、ロータハウジング７がロータ１、２の歯の螺旋方向に沿って分割されている。すなわち、ロータハウジング７は、吐出口７ｂや冷却水流路２６、２７が形成された吐出側ハウジング７０と、吸入口７ａが形成された吸入側ハウジング７１とに分割されている。
【００４１】
吐出側ハウジング７０と吸入側ハウジング７１との合わせ面間には、ゴム製のシール部材９０が設けられている。なお、吐出側ハウジング７０と吸入側ハウジング７１とに分割した構成が、本発明の低熱伝導構造に相当する。
【００４２】
本実施形態によると、分割した部位の接触熱抵抗によって、吐出口７ｂ等の高温側から吸入口７ａ近傍の低温側への熱伝導が抑えられるため、吸入気体温度の上昇及びロータ１、２とロータハウジング７間のクリアランスの増大を防止することができ、吐出性能低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスクリュー圧縮機の断面構成を示す概念図である。
【図２】図１のロータの斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るスクリュー圧縮機の断面構成を示す概念図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るスクリュー圧縮機の断面構成を示す概念図である
【符号の説明】
【００４４】
１、２…ロータ、７…ハウジング、７ａ…吸入口、７ｂ…吐出口、７ｃ…切り欠き、２６、２７…冷却水流路。
【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】
2006138217.tif 000007
【図６】
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