(57)【要約】スクリュー圧縮機は、吐出ポートを備えたハウジングと、吐出ポートから吐出流を発生させるためにハウジングに設けられた、少なくとも１つの雄ロータと少なくとも１つの雌ロータとを含んだ、複数のロータと、を含む。吐出ポートは、半径方向部分と軸方向部分とを備える。吐出ポートは、半径方向部分が軸方向部分よりも先行して開口する、つまり、吐出流の運動エネルギが回収できるように、複数のロータに対し位置決めされる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出ポートを備えたハウジングと、
上記吐出ポートを通過する吐出流を発生させるために上記ハウジングに回転可能に設けられた、少なくとも１つの雄ロータと、少なくとも１つの雌ロータと、を含んだ、複数のロータと、を含み、かつ、
上記吐出ポートは、半径方向部分と、軸方向部分と、を備え、
上記吐出ポートは、上記吐出流の運動エネルギが回収され得るように、上記半径方向部分が上記軸方向部分に先行して開口するように、上記複数のロータに対し、位置決めされることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
上記半径方向部分は、半径方向ポートエッジによって区分され、かつ、上記軸方向部分は、軸方向ポートエッジによって区分され、
上記半径方向部分が上記軸方向部分よりも先行して開口することとなるように、上記半径方向ポートエッジが、上記複数のロータのピッチ角に対し、上記軸方向ポートエッジよりも先行した位置となっ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３】
上記半径方向部分は、上記雄ロータに対応した雄半径方向部分と、上記雌ロータに対応した雌半径方向部分と、を備え、かつ、
該半径方向部分は、上記雄半径方向部分が上記雌半径方向部分よりも先行して開口するように、上記複数のロータに対し位置決めされ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４】
上記雄半径方向部分は、雄半径方向ポートエッジにより区分され、かつ、上記雌半径方向部分は、雌半径方向ポートエッジにより区分され、
上記雄半径方向部分が、上記雌半径方向部分に先行して開口することとなるように、上記雄ロータのピッチ角に沿った上記雄半径方向ポートエッジが、上記雌ロータのピッチ角に沿った上記雌半径方向ポートエッジよりも先行した位置となっていることを特徴とする請求項３に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
上記ハウジングは、ロータハウジングと、吐出ハウジングと、により区分され、かつ、
上記半径方向部分は、上記ロータハウジング上に定義され、かつ、上記軸方向部分は、上記吐出ハウジング上に定義され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６】
上記吐出ハウジングは、上記吐出ポートの上記軸方向部分を定義し、かつ、該吐出ポートの上記半径方向部分からの流れを受け入れる半径方向の流れ部分を定義することを特徴とする請求項５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、スクリュー圧縮機に関し、より具体的には、流量効率を向上し、かつ、スクリュー圧縮機からの吐出流において発生した運動エネルギの回収を可能とする、スクリュー圧縮機の吐出ポートの設計に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のロータを備えた一般的な圧縮機においては、これらの複数のロータが回転すると、ガスが回転ポケット内で圧縮される。圧力比もしくは容積比（ＶI）は、吐出ポートの半径方向にも軸方向にも、通常、同等である。これにより、幾つかの種類のガスは過圧縮となり、さらに、特に、先端速度の大きい機械装置では、力学的な損失と、ガス流に付与された運動エネルギの損失と、によって、上記圧縮機の非効率運転を招いてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧縮機によって生じた運動エネルギを圧力に変換するときの効率を高める要求があることは明らかである。
【０００４】
このため、本発明の主な目的は、必要に応じて運動エネルギもしくは力学的な損失を回収する圧縮機の吐出ポートの改良を可能とすることである。
【０００５】
本発明のその他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に基づいて、上記の目的および利点は、容易に達成される。
【０００７】
本発明によれば、吐出ポートを備えたハウジングと、上記吐出ポートを通過する吐出流を発生させるために上記ハウジングに回転可能に設けられた、少なくとも１つの雄ロータと、少なくとも１つの雌ロータと、を含んだ、複数のロータと、を備えた、スクリュー圧縮機であって、かつ、上記吐出ポートは、半径方向部分と、軸方向部分と、を備え、上記吐出ポートは、上記半径方向部分が上記軸方向部分に先行して開口するように、つまり、上記吐出流の運動エネルギが回収され得るように、上記複数のロータに対し、位置決めされることを特徴とするスクリュー圧縮機が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、スクリュー圧縮機に関し、より具体的には、圧縮ガスの吐出流に付与された運動エネルギを、少なくとも部分的に圧力に変換し、これにより、圧縮機効率を向上する、機能強化された吐出ポートの特徴、を備えたスクリュー圧縮機に関する。
【０００９】
図１において、本発明の吐出ポート１０を示す。
【００１０】
吐出ポート１０は、ガス流の圧縮・吐出用の複数のロータが回転可能に設けられる内部空間を区分する、半径方向の壁１２と軸方向の壁１４とを備えたハウジングに、組み込まれる。スクリュー圧縮機は、回転矢印１６により概略的に示された、少なくとも１つの雄ロータと、回転矢印１８によって概略的に示された、少なくとも１つの雌ロータと、を通常含む。図１に示すように、吐出ポート１０は、半径方向部分２０と、軸方向部分２２と、を備える。半径方向部分２０は、半径方向の壁１２上の半径方向ポートエッジ２４，２６により区分され、かつ、ロータ１６，１８から吐出する半径方向の吐出流のために設けられた、吐出ポートを定義する。
【００１１】
軸方向吐出部分２２は、軸方向ポートエッジ２８，３０により区分され、かつ、軸方向にロータ１６，１８から吐出する流れのために設けられた、吐出ポートを好適に定義する。
【００１２】
これに関連して、「半径方向」および「軸方向」の用語については、圧縮機内の回転ロータにおける半径と軸とに基づいて定められる。
【００１３】
図１は、本発明の半径方向の吐出部分２０の先行した開口を説明するために、軸方向吐出部分２２に重ね合わせた形で半径方向の吐出部分２０を概略的に示す。この先行した開口は、好適に、圧縮機の運転効率を改善し、ロータ１６，１８によって流れに付与された、運動エネルギの少なくとも一部を回収することを可能とする。
【００１４】
本発明によれば、ガス接線方向速度は、ロータ吐出端部壁の付近で増大し、ガス軸方向速度は、スクリュー圧縮機溝内のロータ噛合先端領域の付近で増大する。従って、本発明によれば、軸方向吐出ポートよりも先行して半径方向吐出ポートを開口することにより、半径方向に吐出されるガスを過圧縮のない状態にすることが可能となり、これにより、該吐出ポートにおいてより大きなガス接線方向速度により生じた運動エネルギを利用することが可能となる。
【００１５】
軸方向吐出部分の開口に先行して、半径方向吐出部分の開口を行うことにより、ガスの軸方向に生じる抵抗を低減することが可能となり、圧縮機のハウジングつまり溝の内部の軸方向のガスの流れを改善することが可能となる。従って、好適には、本発明により、圧縮機吐出ポートの軸方向吐出部分の開口よりも先行して、接線方向つまり半径方向の吐出部分の開口を行うことにより、ガス流に付与された運動エネルギの少なくとも一部を取り込むことが可能となり、これにより、圧縮機効率を向上することが可能となる。
【００１６】
本発明の好適な態様によれば、ロータ１６，１８のピッチ角に対し、半径方向ポートエッジ２４，２６を軸方向ポートエッジ２８，３０よりも先行した位置に位置決めすることにより、好適な開口が、与えられる。
【００１７】
図１に示すように、さらに、本発明により、雌ロータ１８に対応する半径方向部分２０の一部を開口するよりも先行して、雄ロータに対応する半径方向部分の一部を開口することにより、効率が改善する。従って、本発明により、雄半径方向ポートエッジ２４は、好適には、雌ロータ１８のピッチ角に対する雌半径方向ポートエッジ２６よりも先行するように、雄ロータ１６のピッチ角に対し位置決めされる。
【００１８】
本発明によれば、図１に図示されるようなポートは、ロータハウジングもしくはステータハウジングと、吐出ハウジングと、により区分される。上記のロータハウジングもしくはステータハウジングは、ロータが回転する円筒状の表面を定義する。上記の吐出ハウジングは、上記のロータハウジングもしくはステータハウジングの軸方向外側に位置し、ロータ用のベアリングを通常備え、かつ、本発明の軸方向のポートを備える。
【００１９】
図２〜図４は、吐出ハウジングと、ステータハウジングと、のそれぞれから、このポートを示したものであり、該吐出ポートの輪郭をさらに明確にするために壁部分の断面も示されている。
【００２０】
図２は、吐出ハウジング上の軸方向ポート３２を示し、このポート３２の周囲を区分した、吐出ハウジングの壁３４も、概略的に示す。ポート３２は、軸方向ポートエッジ２８，３０により区分される。これらのポートエッジ２８，３０は、軸方向の吐出を可能とする十分な距離だけ延び、次に、後側エッジ部分４０，４２まで線３６，３８に沿って下向きに曲線を描き、次に、反対方向に延びた部分４４にまで戻って、所望の輪郭を定義する。また、軸方向吐出ポート３２は、図１と関連して説明されたように、また、図３および図４と関連して以下に説明されるように、半径方向吐出ポートから流出する半径方向の流れを受け入れる部分を定義する、壁４６，４８，５０を含む。
【００２１】
図３は、本発明による半径方向吐出ポート５２を説明するために、ステータハウジングの平面図の概略を示す。図のように、概略的に示された壁５４は、雄ロータと雌ロータとが回転可能に配置される、２つの互いにかみ合う円筒状の空間５６，５８を区分する。半径方向吐出ポート５２は、外側エッジによって区分された上部の輪郭６０を備え、上記外側エッジは、望ましくは吐出ハウジング３４のエッジ４８と合致する。半径方向吐出ポート５２は、図３に示され、かつ、ほぼＶ字の形状を定めるように点６２まで下方向に延びた、半径方向ポートエッジ２４，２６によりさらに区分される。
【００２２】
図４は、本発明による半径方向吐出ポート５２のＶ字形状の輪郭をより明確に示すために、側方から見た上記構造の概略を示す。さらに、図４は、必要に応じて、雄ロータ半径方向ポートを雌半径ロータ半径方向ポートよりも先行して開口することを好適に可能とするように、非対称なつまり斜めとなった、エッジ２４，２６を、強調した形で示す。
【００２３】
ここに記載された、吐出ハウジングの要素と、ステータハウジングもしくはやロータハウジングの要素とは、別々の部材であってもよいし、一体の鋳造品や一体の要素であってもよく、これらは、本発明の範囲内の事項である。
【００２４】
以上の記載より、スクリュー圧縮機からの吐出流の効率を好適に向上する、スクリュー圧縮機用の吐出ポートが提供されること、が容易に理解されよう。本発明に基づいて、つまり、軸方向吐出ポートに比べて、半径方向吐出ポートを先行して開口することを可能とし、さらに、雌吐出ポートよりも先行して雄吐出ポートを開口することを可能とすることによって、上記の効果が達成される。
【００２５】
本発明は、ここに説明され、また、示された実施例に限定されるものではない。なお、上記の実施例は、本発明を実施するための最良の形態を単に示すものであり、これらの実施例については、部品の形態、寸法、配置の改良や、詳細な運転の改良、が可能である。このような全ての改良は、請求項により定まる本発明の趣旨と範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による、機能強化された、半径方向と軸方向の吐出ポートの概略図。
【図２】本発明による、圧縮機の吐出ハウジング部分に設けられた、軸方向の吐出ポートの概略図。
【図３】本発明による、ステータハウジングもしくはロータハウジングの平面図。
【図４】図３のハウジングの概略図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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