(57)【要約】【課題】スクリュー圧縮機において、消費電力や振動および騒音の増大を抑制する。【解決手段】吸入ポートおよび吐出ポート３を有するケーシング２０内に雌雄一対のロータ１、２が互いにかみ合った状態で回転可能に収納され、両ロータ１、２とケーシング２０とによって形成される作動空間８内に閉じ込められたガスに液体を注入し液体が混合された状態のガスを圧縮するスクリュー圧縮機である。ケーシング２０のロータ吐出側端面に対向する壁面には凹部１０が設けられている。作動空間８は吐出ポート３と隔絶される直前に凹部１０と連通され、この連通は当該作動空間８の容積が実質的に０になるまで持続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入ポートおよび吐出ポートを有するケーシング内に雌雄一対のロータが互いにかみ合った状態で回転可能に収納され、
前記両ロータと前記ケーシングとによって形成される作動空間内に閉じ込められたガスに液体を注入し液体が混合された状態のガスを圧縮するスクリュー圧縮機において、
前記ケーシングのロータ吐出側端面に対向する壁面に凹部を有し、
前記作動空間は前記吐出ポートと隔絶される直前に前記凹部と連通され、
この連通は当該作動空間の容積が実質的に０になるまで持続される
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、前記作動空間はその容積が実質的に０となる前に前記吐出ポートから隔絶されることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、前記凹部の輪郭のうち、前記両ロータの回転に伴い最初に前記雄ロータの輪郭と接する部分は、前記作動空間が前記吐出ポートと隔絶される瞬間における当該雄ロータの前進面に一致する形状となっていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１において、前記作動空間が前記吐出ポートと隔絶された瞬間に当該作動空間の容積が実質的に０となることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項５】
請求項３において、前記吐出ポートの吐出最終部を回転角度のマイナスの位置で前記吐出ポートと作動空間が隔絶される位置に設定すると共に、前記凹部の輪郭の雄ロータの前進面に一致する部分をさらに回転角度のマイナスの位置における雄ロータの前進面に合わせて設定した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】
本発明は、スクリュー圧縮機に係り、特に液体が混入された状態でガスを圧縮するスクリュー圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なスクリュー圧縮機を図５及び図６を用いて説明する。図５は従来の一般的なスクリュー圧縮機の吐出終了直前の状態の吐出端面における断面図、図６は図５の吐出終了の瞬間の状態の吐出端面における拡大断面図である。
【０００３】
スクリュー圧縮機は、図５に示すように、ボア２１を破線で示すケーシング２０内に互いにかみ合う一対の雌ロータ１および雄ロータ２が矢印の方向にそれぞれ回転するように収納されており、両ロータ１、２の回転に伴い作動空間として作用する溝内のガスは圧縮され、吐出ポート３を経て吐出室（図示せず）に吐出される。
【０００４】
両ロータ１、２のかみ合い部分には、接触点４と接触点５および接触点４と接触点６をそれぞれ両端にした作動空間７および作動空間８が形成される。
【０００５】
一方の作動空間７はロータ１、２の回転に伴って容積が膨張しつつ適宜溝状に形成される。この作動空間７はロータ１、２の他端で吸入ポート（図示せず）に連通している。
【０００６】
他方の作動空間８は、容積が収縮しつつ適宜溝状に形成され、吐出終了直前では吐出ポート３以外は外部に対して閉じた空間になる。作動空間８内には、圧縮過程のガスの冷却および内部漏洩の原因となる作動空間の隙間を密閉する目的で液体が注入され、作動空間８内で液体が混合されたガスが圧縮される。吐出過程では、液体に比べ密度の小さいガスが先に吐出されるため、吐出終了直前の作動空間８内は液体で満たされ、ガスはほとんど無くなる。
【０００７】
ロータ１、２がさらに回転すると、図６に示すように、作動空間８が吐出ポート３と隔絶されて閉止作動空間９となる。それからロータ１、２がさらに回転して閉止作動空間９の容積がさらに縮小しても、内部に液体の出口が存在しないため、閉止作動空間９内の圧力が急激に上昇し、振動や騒音を招くばかりでなく、ロータの損傷および軸受けの寿命短縮を招く恐れがある。
【０００８】
そこで、特公昭６２−３５８号公報（特許文献１）に示すスクリュー圧縮機が案出されている。このスクリュー圧縮機では、ケーシングのロータ吐出側端面と対向する内壁面に凹部を有し、この凹部の輪郭の一部は、作動空間が吐出ポートと隔絶されて閉止作動空間が形成されたときにおける雌ロータの閉止作動空間を形成している溝の先行フランク形状に実質的に沿う形状になっており、作動空間が吐出ポートと隔絶されて閉止作動空間となった後に閉止作動空間と凹部とが連通されるようにしたことにより、液体の閉じ込みを解消し、振動や騒音の小さいスクリュー圧縮機を提案している。
【０００９】
【特許文献１】特公昭６２−３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１のスクリュー圧縮機では、作動空間が吐出ポートと隔絶されて閉止作動空間となった後に閉止作動空間と凹部とが連通されるものであり、作動空間が吐出ポートと隔絶される直前に作動空間の内圧が非常に高くなることに関しては何ら配慮されていない。
【００１１】
即ち、吐出過程では液体に比べ密度の小さいガスが先に吐出されるため、作動空間が吐出ポートと隔絶される直前の作動空間内は液体で満たされガスがほとんど無い状態となる。これによって、作動空間が吐出ポートと隔絶される直前では、面積の小さくなった吐出ポートと作動空間との間の極めて狭い連通領域を通して液体を吐出させることとなるため、作動空間の内圧が非常に高くなり、ロータを駆動するトルクを断続的に増大させ、それに伴い消費電力や振動および騒音の増大を招く、という問題があることが分かった。
【００１２】
なお、上記特許文献１のスクリュー圧縮機は、吐出終了直前に作動空間が吐出ポートと隔絶されて閉止作動空間を形成するスクリュー圧縮機に限定され、作動空間が吐出ポートと隔絶された瞬間に作動空間の容積が実質的に０となるスクリュー圧縮機には適応することができない、という課題あった。
【００１３】
本発明の目的は、消費電力や振動および騒音の増大を抑制できる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】
前述の目的を達成するために、本発明は、吸入ポートおよび吐出ポートを有するケーシング内に雌雄一対のロータが互いにかみ合った状態で回転可能に収納され、前記両ロータと前記ケーシングとによって形成される作動空間内に閉じ込められたガスに液体を注入し液体が混合された状態のガスを圧縮するスクリュー圧縮機において、前記ケーシングのロータ吐出側端面に対向する壁面に凹部を有し、前記作動空間は前記吐出ポートと隔絶される直前に前記凹部と連通され、この連通は当該作動空間の容積が実質的に０になるまで持続される構成にしたことにある。
【００１５】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記作動空間はその容積が実質的に０となる前に前記吐出ポートから隔絶されること。
（２）前記凹部の輪郭のうち、前記両ロータの回転に伴い最初に前記雄ロータの輪郭と接する部分は、前記作動空間が前記吐出ポートと隔絶される瞬間における当該雄ロータの前進面に一致する形状となっていること。
（３）前記作動空間が前記吐出ポートと隔絶された瞬間に当該作動空間の容積が実質的に０となること。
（４）前記吐出ポートの吐出最終部を回転角度の進んだ位置で前記吐出ポートと作動空間が隔絶される位置に設定すると共に、前記凹部の輪郭の雄ロータの前進面に一致する部分をさらに進んだ位置における雄ロータの前進面に合わせて設定したこと。
【発明の効果】
【００１６】
係る本発明のスクリュー圧縮機によれば、吐出終了直前から作動空間の容積が実質的に０になるまでの液体の過圧縮を防止して断続的なトルク増加を減少でき、これによって省エネルギ化と共に振動および騒音の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態及び従来例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のスクリュー圧縮機を図１から図３を用いて説明する。図１は本発明の第１実施形態のスクリュー圧縮機の吐出終了直前の状態の吐出端面における断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１のスクリュー圧縮機の回転角度が０度の状態の吐出端面における断面図である。
【００１８】
本実施形態のスクリュー圧縮機は、作動空間に注入する液体として一般的な油を使用した油冷式スクリュー圧縮機である。また、本発明では、雄ロータ２の歯先が両ロータ１、２の中心を結ぶ線上に位置する図３の状態を雌ロータ１および雄ロータ２の回転角度にして０度とし、図１及び図３の矢印の方向を正の回転方向と定義する。さらに、雄ロータ２の場合は、二面ある歯先と歯底を結んだ輪郭のうち、歯面の法線方向が回転方向を向いている方を「前進面」という言葉で定義し、雌ロータ１の場合は歯面の法線方向が回転方向とは逆の方向を向いている方を「前進面」という言葉で定義する。
【００１９】
スクリュー圧縮機は、図１に示すように、ボア２１を破線で示すケーシング２０内に互いにかみ合う一対の雌ロータ１および雄ロータ２が矢印の方向にそれぞれ回転するように収納されており、両ロータ１、２の回転に伴い作動空間として作用する溝内のガス(空気)は圧縮され、吐出ポート３を経て吐出室（図示せず）に吐出される。
【００２０】
図１に示す状態では、両ロータ１、２は吐出端面上の点４、５、６の３箇所で理論上接触している。通常は、両ロータ１、２を円滑に回転させるために、接触点４、５、６には内部漏洩があまり大きくならない程度のわずかな隙間が設けられている。両ロータ１、２のかみ合い部分には、接触点４と接触点５および接触点４と接触点６をそれぞれ両端にした作動空間７および作動空間８が形成される。
【００２１】
一方の作動空間７は両ロータ１、２の回転に伴って容積が膨張しつつ適宜溝状に形成される。この作動空間７は両ロータ１、２の他端で吸入ポート（図示せず）に連通している。
【００２２】
他方の作動空間８は、容積が収縮しつつ適宜溝状に形成される。作動空間８内には、圧縮過程のガスの冷却および内部漏洩の原因となる作動空間の隙間を密閉する目的で油が注入され、作動空間８内で油が混合されたガスが圧縮される。吐出過程では、油に比べ密度の小さいガスが先に吐出されるため、吐出終了直前の作動空間８内は油で満たされ、ガスはほとんど無くなる。
【００２３】
吐出ポート３の吐出最終部１２は、両ロータ１、２の中心を結ぶ線上またはそれより図１における若干下側に設定されている。また、ケーシング２０のロータ吐出側端面に対向する壁面１３には凹部１０が設けられている。凹部１０の輪郭の一部（すなわち、点６、１１を結ぶ曲線）は、雄ロータ２の回転角度にしてマイナス１０度の位置における雄ロータ２の前進面に合致するように設定されている。その他の凹部１０の輪郭は、雌ロータ１の歯底径を直径とする円弧、雌ロータ１の回転角度にして６０度の位置における雌ロータの前進面、および雌ロータ１の歯先径を直径とする円弧に合致するように設定されている。これによって、作動空間８と凹部１０とがスムースに連通され、流出される油の流通抵抗をより小さくすることができる。
【００２４】
作動空間８は吐出ポート３と隔絶される直前に凹部１０と連通される。換言すれば、作動空間８は吐出終了直前に吐出ポート３と凹部１０との両方に連通される。この作動空間８と凹部１０との連通は作動空間８の容積が実質的に０になるまで持続される。
【００２５】
図２に示す瞬問では、吐出ポート３と作動空間８、作動空間８と凹部１０、凹部１０と吸入５側とがそれぞれ連通している。
【００２６】
次に、係るスクリュー圧縮機の動作について説明する。両ロータ１、２の回転に伴って、作動空間８は大気からガス（空気）を吸入後、容積の縮小と共にガスを圧縮し、またその圧縮過程の初期に油が注入され、その後吐出ポート３と連通されて圧縮空気を吐出する。さらに、吐出終了直前において、作動空間８は、吐出ポート３と連通しつつ、凹部１０の輪郭の点６〜１１を結ぶ曲線を介して凹部１０と連通し、作動空間８の容積の縮小に応じて、その内部の流体を吐出ポート３および凹部１０に吐出する。このとき、従来技術で述べた理由により、作動空間８内にある流体はそのほとんどが油であるため、凹部１０を通して吸入側に排出される空気はほとんどない。従って、本実施形態に示した構成により内部漏洩が増加することは無く、効率低下の懸念は無い。
【００２７】
作動空間８は、その容積の収縮過程において、常に吐出ポート３または凹部１０の少なくとも一方と連通しており、安定した油の流出面積を確保することができるため、油が流出する際の抵抗が急激に増大することを防ぐことができる。これにより、作動空間８内の油は過圧縮されることなく吸入側へ排出されるため、油の過圧縮によるロータの駆動トルクの大幅な増大を防ぐことができ、省エネルギ化を図るだけでなく、振動および騒音の増大を防ぐことが可能となる。
【００２８】
なお、本実施形態では、凹部１０が吸入側に連通している場合を説明したが、凹部１０の容積が吐出ポート３と隔絶される直前の作動空間８の容積より十分に大きい場合には、必ずしも作動空間８と凹部１０とが連通したときに、凹部１０が吸入側と連通している必要はない。
【００２９】
また、本実施形態の構成は、作動空間が吐出ポートと隔絶された瞬間に作動空間の容積が実質的に０となるスクリュー圧縮機にも適応することが可能である。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のスクリュー圧縮機について図４を用いて説明する。図４は本発明の第２実施形態のスクリュー圧縮機の吐出終了直前の状態の吐出端面における断面図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００３０】
この第２実施形態では、吐出ポート３の吐出最終部１２を、雄ロータ１の回転角度にしてマイナス１０度の位置において、吐出ポート３と作動空間８が隔絶される位置に設定したこと、また凹部１０の輪郭の一部、すなわち点６、１１を結ぶ曲線をマイナス２０度の位置における雄ロータ２の前進面に合わせて設定したことにある。そして、吐出終了直前には、吐出ポート３と作動空間８、作動空間８と凹部１０、凹部１０と吸入側とがそれぞれ連通される。
【００３１】
この第２実施形態によれば、第１実施形態に比べ、両ロータ１、２の回転過程において、吸入側に連通する作動空間７が吐出ポート３と連通する時間を短縮することが可能となる。作動空間８と吐出ポート３とが隔絶された後は、作動空間８の中にある油は、凹部１０を通して吸入側へ排出される。これにより、作動空間８内の油の過圧縮を防ぐことが可能となるだけでなく、吐出ポート３から吸入側に連通する作動空間７に流出する空気の量を減らすことが可能となるため、スクリュー圧縮機の効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施形態のスクリュー圧縮機の吐出終了直前の状態の吐出端面における断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のスクリュー圧縮機の回転角度が０度の状態の吐出端面における断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態のスクリュー圧縮機の吐出終了直前の状態の吐出端面における断面図である。
【図５】従来の一般的なスクリュー圧縮機の吐出終了直前の状態の吐出端面における断面図である。
【図６】図５の吐出終了の瞬間の状態の吐出端面における拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…雌ロータ、２…雄ロータ、３…吐出ポート、４…雌ロータと雄ロータの接触点、５…雌ロータと雄ロータの接触点、６…雌ロータと雄ロータの接触点、７…吸入側に連通する作動空間、８…吐出ポートに連通する作動空間、９…閉止された作動空間、１０…液圧縮防止用凹部、１１…凹部１０の輪郭の一部を決定する点、１２…吐出ポート３の吐出最終部、１３…ケーシングの吐出側端面、２０…ケーシング、２１…ボア。
【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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