(57)【要約】【課題】圧力脈動を軽減することができ、吐出時の騒音を小さくすることができるオイルフリースクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】螺旋状の歯を備え噛み合うように回転する雄ロータ２及び雌ロータ３と、これら雄ロータ２及び雌ロータ３を収納して圧縮作動室を形成するとともに、圧縮作動室に空気を吸入するための吸入ポート６、圧縮作動室から圧縮空気を吐出するための吐出ポート７ａ，７ｂ及び吐出通路８が形成されたケーシング４とを備えるオイルフリースクリュー圧縮機１において、吐出通路８は、吐出ポート７ａ，７ｂから雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向（図１中ほぼ左方向）に向かって形成され、かつ緩やかに湾曲されて形成され、その吐出口９が雄ロータ２及び雌ロータ３の略径方向（図１中ほぼ下方向）に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状の歯を備え噛み合うように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圧縮作動室を形成するとともに、前記圧縮作動室に空気を吸入するための吸入ポート、前記圧縮作動室から圧縮空気を吐出するための吐出ポート及び吐出通路が形成されたケーシングとを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、
前記吐出通路は、前記吐出ポートから前記雄ロータ及び前記雌ロータの略軸方向に向かって形成され、かつ緩やかに湾曲されて形成され、その吐出口が前記雄ロータ及び前記雌ロータの略径方向に形成されていることを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。
【請求項２】
螺旋状の歯を備え噛み合うように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作動室を形成するとともに、前記作動室に空気を吸入するための吸入ポート、前記作動室から圧縮空気を吐出するための吐出ポート及び吐出通路が形成されたケーシングとを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、
前記吐出通路は、前記吐出ポートから前記雄ロータ及び前記雌ロータの略軸方向に向かって形成され、その吐出口が前記雄ロータ及び前記雌ロータの略軸方向に形成されていることを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１又は２記載のオイルフリースクリュー圧縮機において、前記雄ロータ及び前記雌ロータをそれぞれ回転自在に支持する軸受のうち吐出側に設けた軸受は、針状ころ軸受、あるいは針状ころ軸受を含む複数の軸受であることを特徴とするオイルフリースクリュー圧縮機。
【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わり、特に、内燃機関用の過給機や燃料電池用の空気供給機等に好適なオイルフリースクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー圧縮機は、回転軸が平行でかつ螺旋状の歯が噛み合うように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するケーシングとを備えており、雄ロータ及び雌ロータの歯溝とケーシングの内壁とで複数の圧縮作動室が形成されている。これら圧縮作動室は、雄ロータ及び雌ロータの回転に伴って軸方向に移動しながら、その容積が減少されて空気を圧縮するようになっている。
【０００３】
また、ケーシングには、圧縮作動室に空気を吸入するための吸入ポート（吸気口）と、圧縮作動室から圧縮空気を吐出するための吐出ポート及び吐出通路（排気口）とが形成されている（例えば、特許文献１参照）。そして、特許文献１には明確に記載されていないが、吐出ポート（言い換えれば、圧縮作動室が吐出通路に連通する開口部）は圧縮作動室における雄ロータ及び雌ロータの径方向側及び軸方向側に形成され、吐出通路は吐出ポートから雄ロータ及び雌ロータの径方向に向かって形成されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１０１６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来技術には以下のような課題が存在する。
【０００６】
例えばオイルフリースクリュー圧縮機は、圧縮作動室内を潤滑油のある状態で運転する油冷式スクリュー圧縮機に比べ、雄ロータ及び雌ロータの回転数が比較的高く、圧縮空気の吐出等が周期的に繰り返されて圧力脈動を生じている。そして、開き始め状態（すなわち半開の状態）の吐出ポートは流路面積が小さく、通過する空気流速が速いため、吐出ポートから吐出通路にかけて圧力脈動が大きく発生する部分となっている。
【０００７】
上記従来技術は、吐出通路が吐出ポートから雄ロータ及び雌ロータの径方向に向かって形成されているため、圧縮作動室から雄ロータ及び雌ロータの軸方向側に吐出される吐出直後の圧縮空気が、吐出通路における（雄ロータ及び雌ロータの軸方向側の）壁面と衝突して圧力を高めるので、圧力脈動を増大させてしまい、吐出時の騒音が大きくなっていた。特に、オイルフリースクリュー圧縮機等は高速回転（例えば回転数２００００ｒｐｍ程度）であるから、その騒音の周波数が人の耳に最も大きく聞こえる１〜４ｋＨｚ程度の範囲となっていた。
【０００８】
本発明の目的は、圧力脈動を軽減することができ、吐出時の騒音を小さくすることができるオイルフリー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】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、螺旋状の歯を備え噛み合うように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圧縮作動室を形成するとともに、前記圧縮作動室に空気を吸入するための吸入ポート、前記圧縮作動室から圧縮空気を吐出するための吐出ポート及び吐出通路が形成されたケーシングとを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、前記吐出通路は、前記吐出ポートから前記雄ロータ及び前記雌ロータの略軸方向に向かって形成され、かつ緩やかに湾曲されて形成され、その吐出口が前記雄ロータ及び前記雌ロータの略径方向に形成されている。
【００１０】
本発明においては、圧縮空気を吐出するための吐出通路を、吐出ポートから雄ロータ及び雌ロータの略軸方向に向かって形成し、かつ緩やかに湾曲させて形成し、その吐出口を雄ロータ及び雌ロータの径方向に形成する。これにより、圧縮作動室の圧縮空気がその圧縮移動方向とほぼ同じ方向の吐出通路に吐出され、圧縮空気が吐出通路に沿って緩やかに流れを変えるようになる。すなわち、圧縮作動室から雄ロータ及び雌ロータの軸方向側に吐出される吐出直後の圧縮空気が吐出通路の壁面と衝突しなくなり、圧力脈動を軽減することができる。したがって、吐出時に発生する騒音を小さくすることができる。
【００１１】
（２）上記目的を達成するために、また本発明は、螺旋状の歯を備え噛み合うように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作動室を形成するとともに、前記作動室に空気を吸入するための吸入ポート、前記作動室から圧縮空気を吐出するための吐出ポート及び吐出通路が形成されたケーシングとを備えるオイルフリースクリュー圧縮機において、前記吐出通路は、前記吐出ポートから略軸方向に向かって形成され、その吐出口が略軸方向に形成されている。
【００１２】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記雄ロータ及び前記雌ロータをそれぞれ回転自在に支持する軸受のうち吐出側に設けた軸受は、針状ころ軸受、あるいは針状ころ軸受を含む複数の軸受である。
【００１３】
このように吐出側の軸受を径方向寸法の小さい針状ころ軸受、あるいは針状ころ軸受を含む複数の軸受とすることで、上記吐出通路を径方向面積を大きくして形成することができる。これにより、吐出通路内の流速を小さくすることができ、吐出時の騒音をさらに小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ケーシングの吐出通路（または吐出通路の一部）を吐出ポートから雄ロータ及び雌ロータの略軸方向、すなわち圧縮移動方向とほぼ同じ方向に向かって形成する。これにより、圧縮作動室から雄ロータ及び雌ロータの軸方向側に吐出される吐出直後の圧縮空気が吐出通路の壁面と衝突しなくなり、圧力脈動を軽減することができる。したがって、吐出時の騒音を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
本発明の第１実施形態を図１及び図２により説明する。図１は、本発明のオイルフリースクリュー圧縮機の第１実施形態の詳細構造を表す軸方向縦段面図であり、図２は、水平断面図である。
【００１７】
これら図１及び図２において、オイルフリースクリュー圧縮機１は、回転軸が平行でかつ螺旋状の歯が噛み合うようにそれぞれ回転する雄ロータ２及び雌ロータ３と、これら雄ロータ２及び雌ロータ３を収納して複数の圧縮作動室（図示せず）を形成するケーシング４とを備えている。
【００１８】
ケーシング４には、雄ロータ２及び雌ロータ３を収納する略円筒状ボア５と、前記圧縮作動室に空気を吸入するための吸入ポート６と、前記圧縮作動室で生成した圧縮空気を吐出するための軸方向側（図１中左側）の吐出ポート７ａ及び径方向側（図１中下側）の吐出ポート７ｂと、これら吐出ポート７ａ，７ｂからの圧縮空気が流れる吐出通路８と、ケーシング４の外表面に形成され吐出通路８の出口である吐出口９とが設けられている。
【００１９】
雄ロータ２及び雌ロータ３は、吸入側（図１及び図２中右側）に設けた例えばラジアル荷重を負担する円筒ころ軸受１０と、吐出側（図１及び図２中左側）に設けた例えばラジアル荷重及びアキシャル荷重の双方を負担する組合アンギュラ玉軸受１１により回動可能に支持されている。これら円筒ころ軸受１０及び組合アンギュラ玉軸受１１の前記圧縮作動室側にはシール部材１２，１３がそれぞれ設けられ、軸受１０，１１を潤滑するグリース（潤滑油）が前記圧縮作動室に流入しないようになっている。
【００２０】
また、雄ロータ２及び雌ロータ３の吐出側端部には一対のタイミングギヤ１４Ａ，１４Ｂが嵌合されている。そして、雌ロータ３の吐出側端部に連結された回動機（図示せず）により回転動力が伝達されると、雄ロータ２及び雌ロータ３は回転駆動するようになっている。このとき、上記圧縮作動室は、雄ロータ２及び雌ロータ３の軸方向（吸入側から吐出側、図１及び図２中右側から左側）に移動しながら、その容積が増加されて吸入ポート６から空気を吸入し、容積が増加されて吸気した空気を圧縮するようになっている。
【００２１】
ここで、本実施形態の大きな特徴として、吐出通路８は、吐出ポート７ａ，７ｂから雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向（図１中ほぼ左方向）に向かって形成され、その流路断面積を大きくしつつ緩やかに（例えば流路方向の曲率を大きくして）湾曲されて、その吐出口９が雄ロータ２及び雌ロータ３の略径方向（図１中ほぼ下方向）に形成されている。
【００２２】
次に、本実施形態の動作及び作用効果を説明する。
オイルフリースクリュー圧縮機１の運転時、回動機の回転動力が伝達されると、雄ロータ２及び雌ロータ３が回転駆動する。これら雄ロータ２及び雌ロータ３の噛合回転に伴って、上記圧縮作動室は雄ロータ２及び雌ロータ３の軸方向（吸込側から吐出側）に移動しながら、その容積が増加されて吸入ポート６から空気を吸入し、容積が減少されて吸入した空気を圧縮する。
【００２３】
このとき、本実施形態においては、圧縮空気を吐出するための吐出通路８を、吐出ポート７ａ，７ｂから雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向に向かって形成し、かつ緩やかに湾曲させて、その吐出口９を雄ロータ２及び雌ロータ３の径方向に形成する。これにより、圧縮作動室の圧縮空気がその圧縮移動方向とほぼ同じ方向の吐出通路８に吐出され、圧縮空気が吐出通路８に沿って緩やかに流れを変えるようになる。すなわち、圧縮作動室から雄ロータ２及び雌ロータ３の軸方向側に吐出される吐出直後の圧縮空気が吐出通路８の壁面と衝突しなくなり、圧力脈動を軽減することができる。したがって、吐出時に発生する騒音を小さくすることができ、例えば吐出口９に接続された吐出配管やアフタークーラ等で生じるような下流側の騒音も小さくすることができる。
【００２４】
本発明の第２実施形態を図３により説明する。本実施形態は、吐出口を雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向に向けて形成した実施形態である。
【００２５】
図３は、本実施形態によるオイルフリースクリュー圧縮機の詳細構造を表す縦段面図である。この図３において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００２６】
本実施形態において、吐出通路１５は、吐出ポート７ａ，７ｂから雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向（図３中ほぼ左方向）に向かって形成され、その吐出口１６が雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向に形成されている。なお、吐出口１６及び吐出通路１５は、上記タイミングギヤ１４Ａ，１４Ｂに干渉しないように設けられている。
【００２７】
以上のように構成した本実施形態によれば、上記第１実施形態と同様、圧縮作動室から雄ロータ２及び雌ロータ３の軸方向側に吐出される吐出直後の圧縮空気が吐出通路１５の壁面と衝突しなくなり、圧力脈動を軽減することができる。したがって、吐出時に発生する騒音を小さくすることができる。
【００２８】
本発明の第３実施形態を図４により説明する。本実施形態は、吐出側に設けた軸受を針状ころ軸受とした実施形態である。
【００２９】
図４は、本実施形態によるオイルフリースクリュー圧縮機の詳細構造を表す縦段面図である。この図４において、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３０】
本実施形態においては、雄ロータ２及び雌ロータ３は、吸入側（図４中右側）に設けたラジアル荷重及びアキシャル荷重を負担するシールドタイプの単列深溝玉軸受１７及び吐出側（図１及び図２中左側）に設けたラジアル荷重を負担する針状ころ軸受１８により回動可能に支持されている。また、吐出通路８’が、上記第１実施形態同様、吐出ポート７ａ，７ｂから雄ロータ２及び雌ロータ３の略軸方向（図４中ほぼ左方向）に向かって形成され、かつ緩やかに湾曲されて、その吐出口９’が雄ロータ２及び雌ロータ３の略径方向（図４中ほぼ下方向）に形成されている。
【００３１】
以上のように構成した本実施形態によっても、上記第１実施形態同様、圧力脈動を軽減し、吐出時の騒音を小さくすることができる。また、吐出側の軸受を径方向寸法の小さい針状ころ軸受１８とすることにより、上記第１実施形態に比べ、吐出通路８’を径方向面積を大きくして形成することができる。これにより、吐出通路８’内の流速を小さくすることができるので、圧力損失を小さくするとともに、吐出時の騒音をさらに小さくすることができる。
【００３２】
また、吐出側の軸受を径方向寸法の小さい針状ころ軸受１８とすることにより、吐出側のシール部材１３’を小さくすることができ、吸込側の軸受をシールドタイプの単列深溝玉軸受１７とすることにより、吸込側のシール部を簡素化することができる効果もある。
【００３３】
なお、上記第３実施形態においては、吐出側の軸受を針状ころ軸受１８、吸込側の軸受を単列深溝玉軸受１７とする構成を例にとって説明したが、これに限られない。すなわち、吸込側の軸受はアキシャル荷重を十分に受けるものであれば、単列深溝玉軸受１７以外の他の種類の軸受でもよい。また、吐出側の軸受を針状ころ軸受１６Ａ，１６Ｂとそれ以外の他の種類の軸受との組み合わせとしてもよく、このとき吐出側にアキシャル荷重を十分に受ける軸受を設ける場合は、吸込側の軸受はラジアル荷重のみを受ける軸受としてもよい。これらの場合も上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明のオイルフリースクリュー圧縮機の第１実施形態の詳細構造を表す軸方向縦段面図である。
【図２】本発明のオイルフリースクリュー圧縮機の第１実施形態の詳細構造を表す水平段面図である。
【図３】本発明のオイルフリースクリュー圧縮機の第２実施形態の詳細構造を表す軸方向縦段面図である。
【図４】本発明のオイルフリースクリュー圧縮機の第３実施形態の詳細構造を表す軸方向縦段面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    オイルフリースクリュー圧縮機
２    雄ロータ
３    雌ロータ
４    ケーシング
６    吸入ポート
７ａ  吐出ポート
７ｂ  吐出ポート
８    吐出通路
９    吐出口
１８  針状ころ軸受
１５  吐出通路
１６  吐出口
【図１】
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【図２】
2005232979.tif 000004
【図３】
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【図４】
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