(57)【要約】【課題】  雌雄ロータ軸すき間を介した圧縮気体の漏洩に対して、特に吐出端面すき間と軸受室との間の圧力差の大きい領域の封止性能を向上すること【解決手段】  互いに噛み合って回転する雌雄一対のロータと、それらを収納するケーシングによって構成され、ロータ軸とケーシングとの間のすき間に液体を供給しうる機能を備えたスクリュー圧縮機において、雌雄ロータ軸の少なくともいずれか一方を収納するケーシングの内面に環状の溝を有し、ロータ軸中心と吐出開始位置を結ぶ線分から、ロータ軸中心と雌雄ロータの最終接触点を結ぶ線分までの範囲において、溝深さが最少となる部分が存在すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する雌雄一対のロータと、それらを収納するケーシングによって構成され、ロータ軸とケーシングとの間のすき間に液体を供給する機能を備えたスクリュー圧縮機において、
雌雄ロータ軸の少なくともいずれか一方を収納するケーシングの内面に環状の溝を有し、ロータ軸中心と吐出ポートの吐出開始位置を結ぶ線分から、ロータ軸中心と雌雄ロータの最終接触点を結ぶ線分までの範囲において、溝深さが最少となる部分が存在す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に記載のスクリュー圧縮機において、溝の深さが最少となる部分において、溝の深さはロータ軸の回転方向に不連続に拡大する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、互いに噛み合う雌雄ロータの歯溝とケーシングによって形成されるスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２に従来のスクリュー圧縮機を示す。スクリュー圧縮機１は、ねじれたローブを持ち互いに噛み合って回転する雄ロータ２と雌ロータ３、それらを収納するケーシング４、および雌雄両ロータをそれぞれ回転自在に支持するための吸込側軸受５と吐出側軸受６によって構成される。一般的には、雄ロータ２は吸込側端部（紙面左方）にロータ軸を介して外部の回転駆動源（図に示さず）に接続される。
【０００３】
回転駆動源によって回転駆動された雄ロータ２は、雌ロータ３を回転駆動し、雌雄両ロータの歯溝とそれを囲むケーシング４の内壁面とで形成される作動空間が膨張および収縮することによって、空気等の流体を吸込口７から吸入し、所定の圧力まで圧縮したのち、吐出ポート８から吐出する。
【０００４】
図３に、図２におけるＡ部の拡大図を示す。雄ロータ２および雌ロータ３と、それらの端面に対向するケーシング４の壁面との間には吐出端面すき間９が存在する。また、雄ロータ２のロータ軸１０および雌ロータ３のロータ軸１１と、それを内包するケーシング４の壁面との間においても、それぞれ雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３が存在する。従って、作動空間および吐出ポート８から吐出端面すき間９内に漏洩した圧縮気体は、軸受室１４との圧力差により、雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３を介して軸受室１４内に漏洩する。そして、この漏洩現象は圧縮機効率を低下させる要因となる懸念がある。
【０００５】
雌雄ロータ軸すき間を介した圧縮気体の漏洩を防ぐことを目的として、例えば特許文献１に記載の給油式スクリュー圧縮機が開示されている。特許文献１においては、スクリューロータ吐出側端面と吐出側軸受との間にスクリュー軸とケーシングとのすき間を一定とした単純すき間シールを設け、このシールの反ロータ側に軸受給油孔をケーシングに形成している。軸受給油口から単純すき間シール内に供給された潤滑油は、作動空間からスクリューロータ端面を経由して漏洩する圧縮空気をシールする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図４に、図２において吐出ポートを通るＢ断面を示す。雌雄両ロータの回転に伴い作動空間内の圧力が変化すること、および吐出ポート８の影響により、吐出端面すき間９における圧縮気体の圧力分布は一様でなく、特に吐出ポート８近傍において高い。従って、雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３における圧縮気体の漏洩量は、吐出ポート近傍領域１５において大きくなると考えられる。
【０００８】
特許文献１に記載の給油式スクリュー圧縮機では、シール内のすき間の大きさが一様であるため、スクリュー圧縮機のロータ軸すき間に特有の圧力分布を考慮したものではなく、特に圧縮気体の漏洩量の多い領域において効果的に漏洩を防ぐ効果は無い。
【０００９】
本発明の目的は、雌雄ロータ軸すき間を介した圧縮気体の漏洩に対して、特に吐出端面すき間と軸受室との間の圧力差の大きい吐出ポート近傍における封止性能を向上し、高効率な圧縮機を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明では、互いに噛み合って回転する雌雄一対のロータと、それらを収納するケーシングによって構成され、ロータ軸とケーシングとの間のすき間に液体を供給しうる機能を備えたスクリュー圧縮機において、雌雄ロータ軸の少なくともいずれか一方を収納するケーシングの内面に環状の溝を有し、ロータ軸中心と吐出ポートの吐出開始位置を結ぶ線分から、ロータ軸中心と雌雄ロータの最終接触点を結ぶ線分までの範囲において、溝深さが最少となる部分が存在することを特徴とする。
【００１１】
また、溝の深さが最少となる部分において、溝の深さはロータ軸の回転方向に不連続に拡大することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、溝深さが最少となる部分の近傍において溝内の液体の圧力が最も高くなるため、特に吐出端面すき間から圧縮室外部に漏洩する圧縮気体の量の多い領域を高圧の液膜が効果的に封止することが可能となる。これによりスクリュー圧縮機の高効率化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例におけるスクリュー圧縮機の垂直断面図である。
【図２】一般的なスクリュー圧縮機の垂直断面図である。
【図３】図２におけるＡ部の拡大図である。
【図４】図２におけるＢ断面図である。
【図５】本発明の第１実施例における図１に記載のＣ断面図である。
【図６】本発明の第１実施例における雄側封止溝内部の潤滑油圧力分布図である。
【図７】本発明の第２実施例における図１に記載のＣ断面図である。
【図８】本発明の第２実施例における雄側封止溝内部の潤滑油圧力分布図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の第１の実施例を図１、図５、および図６により説明する。なお、本実施例は空気を圧縮するスクリュー型空気圧縮機に関するものである。また、構成は図２、図３、および図４に示される構成と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１５】
本実施例において、図２、３、および図４と異なる点は、雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３を形成するケーシング４の内面に環状の雄側封止溝１６および雌側封止溝１７を設けたこと、およびそれらに潤滑油を供給するための雄側給油孔１８および雌側給油孔１９を設けたことにある。
【００１６】
図５に、図１におけるＣ断面図を示す。雄ロータ２の軸中心に対して、雄ロータ２の吐出開始位置２０と作動空間の吐出完了時における雌雄両ロータの最終接触点２１の間の角度範囲において、雄側軸封溝１６の溝深さが最少となる位置２２がある。また、雌ロータ３の軸中心に対して、雌ロータ３の吐出開始位置２３と作動空間の吐出完了時における雌雄両ロータの最終接触点２１の間の角度範囲において、雌側軸封溝１６の溝深さが最少となる位置２４がある。
【００１７】
図６に、本実施例における雄側封止溝１６内の潤滑油の圧力分布を示す。溝の深さが雄ロータ２の回転方向に変化し、また雄ロータ軸１０が回転するため、くさび効果によって雄側封止溝１６内の圧力は溝深さが最も小さい位置２２において最も高くなる。本実施例において、溝深さが最も小さい位置２２は、雄ロータ２の軸中心に対して、雄ロータ２の吐出開始位置２０と作動空間の吐出完了時における雌雄両ロータの最終接触点２１の間の角度範囲であり、すなわち吐出ポート近傍領域１５である。従って、吐出端面すき間９の圧力が最も高く、雄ロータ軸すき間１２における圧縮空気の漏洩速度が最も大きい吐出ポート近傍領域１５において、雄側封止溝１６内の潤滑油の圧力が高くなる。この効果は、雌側封止溝１７においても同様である。以上により、雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３における圧縮空気の漏洩を効果的に抑制し、圧縮機の高効率化を実現することができる。
【実施例２】
【００１８】
以下、本発明の第２の実施例を図１、図７、および図８により説明する。なお、本実施例は実施例１と同様にスクリュー型空気圧縮機に関するものであり、実施例１と同じ箇所については、同じ記号を付して説明する。
【００１９】
図１におけるＣ断面図を図７に示す。本実施例が実施例１と異なる点は、雄側封止溝１６および雌側封止溝１７それぞれの溝深さの最も小さい位置２２および２４が、実施例１に比べてそれぞれの正の回転方向にあること、およびその位置においてそれぞれの溝深さが不連続に拡大することにある。
【００２０】
図８に、本実施例における雄側封止溝１６内の潤滑油の圧力分布を示す。スクリュー圧縮機１の圧縮比に対して吐出ポート８下流側の圧力が小さい場合においては、吐出ポート８における圧縮空気の圧力よりも吐出完了直前における作動空間２５内の圧縮空気の圧力の方が高くなる。従って、雄ロータ軸すき間１２内の圧縮空気の漏洩流量は吐出ポート近傍１５よりも吐出完了直前における作動空間２５近傍の方が大きくなる懸念がある。従って、雄側軸封溝１６の溝深さが最も小さい位置２２を、雄ロータ２の軸中心と雌ロータ３の軸中心を結ぶ線分より正の回転方向位置に設けた。また、雄側軸封溝１６の溝深さが最も小さい位置２２において溝深さを不連続に拡大させることにより、雄側封止溝１６内の潤滑油の圧力を、溝深さが最も小さい位置２２において局所的に大きくすることが可能となる。これらの構成と効果は、雌側軸封溝１７においても同様である。
【００２１】
以上により、雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３における圧縮空気の漏洩量に対して、吐出ポート８下流側の影響よりも吐出完了直前における作動空間２５の圧力の影響の方が大きい場合においても、雄側軸封溝１６および雌側軸封溝１７の溝深さが最少となる部分の位置を雌雄ロータの軸中心を結ぶ線分に対して正の回転方向位置に設けることによって、雄ロータ軸すき間１２および雌ロータ軸すき間１３において特に圧縮空気の漏洩量の大きい領域を効果的に封止し、圧縮機を高効率化することが可能となる。
【符号の説明】
【００２２】
１…スクリュー圧縮機  ２…雄ロータ  ３…雌ロータ  ４…ケーシング  ５…吸込側軸受  ６…吐出側軸受  ７…吸込口  ８…吐出ポート  ９…吐出端面すき間  １０…雄ロータ軸  １１…雌ロータ軸  １２…雄ロータ軸すき間  １３…雌ロータ軸すき間  １４…軸受室  １５…吐出ポート近傍領域  １６…雄側封止溝  １７…雌側封止溝  １８…雄側給油孔  １９…雌側給油孔  ２０…雄ロータ２の吐出開始位置  ２１…吐出完了時における雌雄両ロータの最終接触点  ２２…雄側軸封溝１６の溝深さが最も小さい位置  ２３…雌ロータ３の吐出開始位置  ２４…雌側軸封溝１７の溝深さが最も小さい位置  ２５…吐出完了直前における作動空間
【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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【図７】
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【図８】
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