(57)【要約】ハウジング・アッセンブリと、ロータ軸を中心に回転するよう該ハウジング・アッセンブリで保持される少なくとも１つのロータを有する圧縮機。該ロータは第１の面を有し、第１のハウジング部材は、該ロータの第１の面に対して間隔を空けて面する第２の面を有する。ハウジングは、該第２の面上にコーティングを有し、かつ該第２の面から該コーティング内へ突出する複数のインサートを有する。
2006512532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング・アッセンブリと、
第１の端部から第２の端部まで延在し、かつロータ軸を中心に回転するよう該ハウジング・アッセンブリで保持されるロータ、
とを含んでなる圧縮機であって、
該ロータは第１の面を有し、
該ハウジング・アッセンブリは、第１の材料から形成される第１のハウジング部材と、該第１の面に対して間隔を空けて面する第２の面を有し、
該ハウジングは第２の面上にコーティングを有し、かつ
該ハウジングは該第２の面から該コーティング内へ突出する複数のスペーサ部材を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記ロータが、スクリュー型のオスロータであり、かつ前記圧縮機が、該オスロータとかみ合う少なくとも１つのスクリュー型メスロータをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
前記ロータが、
ローブ形の作用部分、及び
該作用部分の入口端と出口端における入口及び出口のシャフト・スタッブを含んでなり、
前記ハウジング・アッセンブリが、
前記ロータの作用部分を概ね取り囲むロータ・ハウジングと、
前記第１のハウジング部材としての、かつ前記ロータ・ハウジングに固定される出口ケーシングと、
該出口ケーシングの軸受室中で担持され、かつ前記出口シャフト・スタッブを受容する複数の軸受装置、
とを含んでなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項４】
前記ロータの第１の面に面するよう３つから５つの前記スペーサ部材が配置されることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項５】
前記スペーサ部材が、前記第１の材料よりも可鍛性の材料のみからなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項６】
前記スペーサ部材が真ちゅうのみからなることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項７】
前記スペーサ部材が、本質的に円形の円柱形状のピンとして形成されることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項８】
前記スペーサ部材が、前記第１のハウジング部材に圧入係合していることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項９】
前記スペーサ部材のそれぞれが、実質的に前記コーティングの露出面と同じ高さの露出末端面を有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項１０】
前記コーティングが、４０から２５０μｍの間の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項１１】
第１の末端面を有する作用部分を有するロータと、
該ロータを、ロータ軸を中心に回転するよう保持し、かつ該ロータの作用部分の第１の末端面に面する第１の面を有する、ハウジング・アッセンブリとを含んでなる圧縮機の製造、再生又は修理方法であって、前記方法は、
前記第１のハウジング部材から延在する複数のスペーサ部材を配置することと、
該スペーサ部材を機械加工することと、
前記スペーサ部材周囲の前記第１の面の上にコーティングを適用すること、
を含んでなることを特徴とする、圧縮機の製造、再生又は修理方法。
【請求項１２】
前記スペーサ部材を機械加工することが、前記スペーサ部材の第１の末端面の共平面を提供することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記方法が、
前記スペーサ部材の高さに関連する厚さに、前記コーティングを可塑的に変形することをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載方法。
【請求項１４】
前記スペーサ部材を配置することが、圧入することを含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１５】
前記方法が、
前記複数のスペーサ部材を挿入する前に、古いスペーサ部材を除去することをさらに含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機に関し、より詳細にはスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー型圧縮機は、通常冷凍用途において使用される。そのような圧縮機において、相互にかみ合うローブ形のオスとメスのロータ又はスクリューが、それぞれの軸を中心に駆動され、低圧側入口端から高圧側出口端又は吐出端まで冷媒を送り込む。ロータは、通常、それらのローブ形の作用部分の入口側と出口側それぞれにおける軸受で支持される。ロータの吐出端の表面と、近接するハウジング表面の間のクリアランスは、圧縮効率に影響を及ぼす。密なあるいは小さいクリアランスは、内部漏れを低減するため効率を向上させる。密なクリアランスを維持するには、それら表面の正確な機械加工及び位置合わせ（アライメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ））が必要とされる場合がある。しかしながら、密なクリアランスは、表面間の金属同士が接触する危険をもたらし、損傷を生じさせる可能性がある。従って、金属間のクリアランスを維持しながら漏れを制御するために、部分的に金属間のクリアランスをふさぐよう、ハウジング表面上に比較的柔軟なコーティングを利用することが知られている。ロータがそのコーティングに接触した場合、金属成分や性能に対して実質的に損傷を与えることなく、コーティングが適合し、かつ／又は摩耗する。種々の可塑的に適合可能なコーティングが周知であり、リン酸鉄、リン酸マグネシウム、ニッケル−ポリマーアマルガム、ニッケル−亜鉛合金、ポリエステル含有アルミニウム−ケイ素合金、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）含有アルミニウム−ケイ素合金があげられる。これらは、例えば、溶射、物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）及び水性蒸着法などを含む適切な方法で適用することができる。
【０００３】
そのような圧縮機を製造する代表的な方法において、（例えば、ハウジング・アッセンブリの出口ケーシング部材の）吐出口端のハウジング表面が正確に機械加工される。次いで、コーティングが適用され、所望する最終厚に機械加工される。この例では、続く末端クリアランスの設定プロセスにおける正確さをもたらすため、正確な厚さが要求される。このプロセスでは、ロータが組み立てられ、ハウジング・アッセンブリのロータ・ハウジング部内に配置される。出口ケーシングを、軸受けと共にロータ・シャフトの吐出端に組み付ける。シムを、スラスト軸受及びラジアル軸受と共働するように組み込むことで、出口ケーシングに対するロータの長手方向における動きを抑制する。ロータは、測定機器の目盛りがゼロ（０）になるまで、出口ケーシングに対抗して引っ張られる。次に、ロータを、それぞれのスラスト軸受によって制止されるまで押し離す。この変位容積を測定し、それにより最終的なアッセンブリにおけるクリアランスが決定される。それぞれの測定されたクリアランスが特定の範囲内にあれば、圧縮機をさらに組み立てる。もしそうではなく、いずれかのロータに関してクリアランスが特定の範囲外であれば、測定されるクリアランスを特定のクリアランスにより一致させるように別のシムの組み合わせを選択し、プロセスを繰り返す。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
圧縮機は、ハウジング・アッセンブリと、ロータ軸を中心に回転するよう該ハウジング・アッセンブリに保持される、少なくとも１つのロータを有する。ロータは第１の面を有し、第１のハウジング部材は、該ロータの第１の面に対して間隔を空けて面する第２の面を有する。該ハウジングは、第２の面上のコーティングと、該第２の面から該コーティング内に突出する多数のインサートを有する。
【０００５】
ハウジングは、第１の材料で作製され、インサートは、該第１の材料よりもより可鍛性を有する材料のみからなることが有利である。
【０００６】
本発明の１つ以上の実施態様の詳細を、添付の図面と以下の開示で説明する。本発明のその他の特徴、目的並びに利点は、開示、図面並びに特許請求の範囲から明らかとなろう。
【０００７】
図面における同じ符号並びに称呼は同じ部材を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、圧縮機、並びに製造、再生及び／又は修理方法に関する。スペーサ部材は、そのような製造、再生及び／又は修理方法を改善するために、圧縮機の１つ以上の選択面にコーティングを適用することを伴う。図１は、それぞれが長手方向の中心軸５００、５０２、５０４を有する３つのロータ２６、２８及び３０を駆動するモータ２４を含むハウジング・アッセンブリ２２を有する圧縮機２０を示している。代表的な実施態様においては、ロータ２６は圧縮機内で中心になるよう配置され、メスロータ２８と３０のメスのローブ形ボディ又は作用部分３４と３６とかみ合うオスのローブ形ボディ又は作用部分３２を有する。各ロータは、作用部分の第１の端部と第２の端部から延在するシャフト部分（例えば、関連する作用部分３２、３４及び３６と一体的に形成される、スタッブ４０と４１及び４２と４３及び４４と４５（図１））を備える。これらシャフト・スタッブのそれぞれは、関連するロータ軸を中心に回転するよう、１つ以上の軸受アッセンブリによってハウジングに実装される。
【０００９】
代表的な実施態様において、モータは、ロータ５０及びステーター５２を有する電動モータである。オスロータ２６の第１のシャフト・スタッブ４０の末端部分５４は、ステータ５２内で延在し、かつモータ２４がオスロータ２６を軸５００を中心に回転させるように駆動可能なようにそこに固定される。軸５００について作用する第１の方向においてそのように駆動されると、オスロータは、メスロータをそれらの軸５０２及び５０４を中心に該第１の方向とは反対向きの方向で駆動する。ロータの作用部分のかみ合った回転により、第１の（入口）末端プレナム５６から第２の（出口／吐出口）末端プレナム５８へと、圧縮しながら流体を導く結果となる。この流れは、上流方向と下流方向を決定する。代表的なハウジング・アッセンブリ２２は、ロータ入口末端シャフト・スタッブが適切な軸受、シールなどを介してそこに取り付けられた横軸ウエブ６２を有するロータ・ハウジング６０を備える。ロータ・ハウジング６０は、ロータ作用部分を実質的に収容しかつ取り囲むよう、上流においてウエブから延在する。ロータ・ハウジング６０は、モータ２４を支持かつ収容するようロータ・ハウジングと協働するモータ・ケーシング６４と整合するよう上流に延在する。その下流端においては、ロータ・ハウジング６０は出口ケーシング７０と整合する。ロータのそれぞれについて、出口ケーシングは、それらロータの下流（出口／吐出口端）シャフト・スタッブを回転可能なように取り付けるための一連の軸受アッセンブリ（以下に説明）を担持する軸受室を有する。出口ケーシングは、ロータ作用部分の吐出口端面（表面）に近接して面する状態で上流側に面した末端面７２（図２）をさらに備える。軸受カバー・プレート７８は、軸受室を覆うよう、出口ケーシングの中央に取り付けられる。吐出口ハウジング８０（図１）は、軸受カバー・プレートを取り囲むよう設けられる。代表的なロータとハウジングの材料は金属である。代表的なハウジング部材は、ねずみ鋳鉄製である。代表的なロータは可鍛鉄及び／又は延性鋼製である。
【００１０】
図２は、オスロータ及びメスロータの出口端シャフト・スタッブの取付けをより詳細に示している。入口から出口への方向に一直線に並んで、オスロータは、ラジアル軸受９０、スラスト軸受９２及びスラスト対抗軸受９４を有する。ロータ作用部分の軸受９０と吐出口端面１００の間におけるシャフト・スタッブに沿って、浮ブッシュシール１０２は、シャフトと係合するよう出口ケーシングに担持され、かつ、軸シール１０４が、面１００に係合するよう出口ケーシングに保持される。面７２と面１００の間のクリアランスは、いずれかの空隙及び／又はシムに加えて軸受９０、９２及び９４の協働によって決定される。シャフト・スタッブの端部に固定されるロータ・キャップ１１２は、３つの内側レースのサンドイッチを容易に外れないようにつなぐよう、第３の軸受９４の内側レースの出口端リムを支える。軸受保持装置１１４は、前負荷ばね１１６と係合する入口端リムと軸受カバー・プレート７８と係合する出口端リムを有し、入口端リムはさらに第３の軸受９４の外側レースと係合する。
【００１１】
各メスロータの出口端シャフト・スタッブは、入口から出口への方向に一直線に並んで、ラジアル軸受１２０、スラスト軸受１２２、及びスラスト対抗軸受１２４を有する。浮ブッシュシール１２６は、軸受室の低減された径を有するベース部分においてシャフトと係合する。その入口端リムにおいて、軸受１２０の内側レースは、シャフト・スタッブの肩部と接触する。シャフト・スタッブに固定されたロータ・キャップ１４０は、３つの内側レースのサンドイッチを容易に外れないようにつなぐよう、軸受１２４の内側レースの出口端リムを支える。軸受保持装置１４２は、軸受１２４の外側レースと係合する入口端リムと、前負荷ばね１４３と係合する出口端リムを有し、出口端リムはさらに軸受カバー・プレートと係合する。
【００１２】
図２は、出口ケーシングにおいて、面７２へのコーティング２００と、出口ケーシング中でボア２２２内に取り付けられ、かつ、面７２から該コーティング内へと突出する複数のピン２２０を、厚さを誇張してさらに示している。図示する代表的な実施態様において、ピンのうち４つは、ロータ軸の共通する平面に沿って配置されており、一方、その他のピンは同様に配向されているが、その平面から離れて配置されている。これら４つのピンについて、外側のピンのそれぞれは、メスロータの内の１つと関連して設けられており、かつ、ピンの入口端面２２４がメスロータのローブに沿って設けられる出口端面１１８の部分の行程面に向かって近接して面するように配置される。内側のピンのそれぞれは、メスロータの１つに対して同様に配置されるが、図３にさらに詳細に示すように、オスロータの端面１００のロータのローブに沿った行程面内にも又、配置される。
【００１３】
図３は、ピンの長さＬ1、ピンの径Ｄ1、コーティング厚Ｔ1、金属と金属の間全体のクリアランスＴ2、及び金属とコーティング間のクリアランスＴ3をさらに確認している。
【００１４】
図４は、メスロータの代表的な出口端面（表面）１１８を示している。該面は、複数のローブの端部と、ローブの谷の内側中央の連続した環状部分２５２によって画定される部分２５０を備える。図示する実施態様中の、出口端面において、シャフト・スタッブは径Ｄ2を有し、中央部分２５２は谷径Ｄ3を有し、かつローブは外径Ｄ4を有する。
【００１５】
代替のピンの配置において、メスロータに関連する各ピンは、谷径Ｄ3の内側に、完全に収まるように配置される。これにより、ピンがロータの配向に関係なく端面と一列に並ぶことが保証されるので、最小数のピンが容認される。１つという少ない数のピンを使用することは可能であるが、クリアランスを設定するプロセスの間、正確に配向させるという目的のためには３つが有利である。もし、ピンが完全に谷径Ｄ3と外径Ｄ4の間に収まるよう配置され、クリアランス設定プロセスの間、配向を無視した接触を確実にしたい場合、特に、幅広なピン（大きなＤ1又は環状部分のような領域を有するピン）を使用するか、あるいはより多くのピンを使用しなくてはならなくなる。
【００１６】
代表的な製造方法において、ピンを組み込み、（例えば、Ｔ1に対する）所望の露出が得られるよう、面７２が機械加工されるのと同じ製造装置でそれらの端部を機械加工する。次いで、少なくともＴ1の厚さにまでコーティングを適用する。平坦なあるいはその他のプレートを、ピンの端面２２４と係合して停止するまでコーティングの真上に押しつけても良い。プレートと圧縮力が取り除かれると、コーティングはピンの露出に一致するかあるいはほんのわずか大きい均一な厚さＴ1が保持されるよう、圧縮によって、コーティングを可塑的に変形するのが好ましい。あるいは又、ロータの端面を、ピンの端面２２４に係合して停止するまでロータをコーティング内へ引き込むことによって、コーティングを可塑的に変形するのに使用することができる。ロータが回転し、プロセスが繰り返されない限り、ローブ内側の面に圧縮されないコーティング部分が残るため、この方法はあまり好ましくはない。
【００１７】
代表的なピン材料は真ちゅうである。アルミニウム、青銅、あるいはエンジニアリングプラスチックなどのその他の材料も代替的に使用できる。以下に説明するように、ロータとピンが接触した際、ロータが本質的に損傷を受けない状態で、潜在的にピンが犠牲になるよう、ピン材料は柔軟で可鍛性であるか、さもなければロータよりも変形可能であることが好ましい。
【００１８】
コーティングは、従来技術で周知の適合性を有するコーティング材料（例えば、上述の）であるか、あるいはさらに開発したものが好ましい。適用する際、コーティングは、３０〜５００μｍの典型的な厚さを有してよい。最初の圧縮後、代表的な厚さＴ1は２０〜３００μｍとするのが好ましい。より好ましくは、そのような厚さは４０〜２５０μｍであってよい。典型的な金属とコーティングの間のクリアランスＴ2は、５〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくはそのようなクリアランスＴ2は１０〜２０μｍであり、残る金属間のクリアランスＴ3は、５０〜２７０μｍであることが好ましい。代表的なコーティングプロセスは上記した通りである。コーティングのプロセスとプロセスの間に、予め形成されたコーティング層（例えば、感圧性接着剤を有する自己粘着製品）がコーティングプロセスと交互に適用される。
【００１９】
本発明の１つ以上の実施態様を説明してきた。それにも関わらず、本発明の趣旨並びに範囲から逸脱することなく様々な変更が可能であることは理解されたい。例えば、開放駆動圧縮機、シングルロータ・スクリュー圧縮機、あるいはその他のマルチロータ・スクリュー圧縮機を含む種々の圧縮機に適用することができるであろう。従って、その他の態様も本発明の特許請求の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、圧縮機の長手方向における部分概略断面図である。
【図２】図２は、図１の圧縮機の一部の拡大図である。
【図３】図３は、図２の圧縮機の一部の拡大図である。
【図４】図４は、メスロータの作用部分の構造図である。
【図１】
2006512532.tif 000003
【図２】
2006512532.tif 000004
【図３】
2006512532.tif 000005
【図４】
2006512532.tif 000006
【国際調査報告】
2006512532.tif 000007
2006512532.tif 000008