(57)【要約】【課題】圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止するスクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】ゲートロータ３は、ゲートロータ本体３０と、このゲートロータ本体３０を取り付けるシャフト部４０とを有する。シャフト部４０の軸部４１とゲートロータ本体３０の孔部３２との間Ｓには、弾性体５が配置されている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲートロータ本体（３０）と、
このゲートロータ本体（３０）を取り付けるシャフト部（４０）と
を備え、
上記ゲートロータ本体（３０）は、複数の歯部（３１）と、中央の孔部（３２）とを有し、
上記シャフト部（４０）は、上記ゲートロータ本体（３０）を一面（４３ａ）に支持する台部（４３）と、この台部（４３）の一面（４３ａ）に設けられると共に上記孔部（３２）に挿入される軸部（４１）とを有し、
上記シャフト部（４０）の軸部（４１）と上記ゲートロータ本体（３０）の孔部（３２）との間には、弾性体（５，５Ａ）が配置されていることを特徴とするゲートロータ。
【請求項２】
請求項１に記載のゲートロータにおいて、
上記弾性体（５）は、板バネであることを特徴とするゲートロータ。
【請求項３】
請求項２に記載のゲートロータにおいて、
上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネであることを特徴とするゲートロータ。
【請求項４】
請求項１に記載のゲートロータにおいて、
上記弾性体（５Ａ）は、環状のゴムであることを特徴とするゲートロータ。
【請求項５】
シリンダ（１０）を有するケーシング（１）と、
このシリンダ（１０）に嵌合される円筒状のスクリューロータ（２）と、
このスクリューロータ（２）に噛合する請求項１から４の何れか一つに記載のゲートロータ（３，３Ａ）と
を備え、
上記ゲートロータ（３，３Ａ）の上記ゲートロータ本体（３０）の歯部（３１）は、上記スクリューロータ（２）に噛合し、
上記ゲートロータ（３，３Ａ）の上記シャフト部（４０）は、上記ケーシング（１）に支持されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項６】
外周面に複数本の螺旋状の溝（１１１）を有する回転自在のスクリューロータ（１０２）と、
中央に開口（１２１）が形成され、前記開口（１２１）の周囲に前記スクリューロータ（１０２）の溝（１１１）に噛み合う複数の歯（１１２）が放射状に配置されたゲートロータ（１０５、１０６）と、
前記ゲートロータ（１０５、１０６）の開口（１２１）に隙間（１２２）を有する状態で挿入されたゲートロータシャフト（１０８、１０９）と、
前記ゲートロータ（１０５、１０６）の開口（１２１）と前記ゲートロータシャフト（１０８、１０９）との隙間（１２２）および／または前記ゲートロータ（１０５、１０６）の前記ゲートロータシャフト（１０８、１０９）回りの回転を止める複数の回り止めピンのうちの少なくとも１つの周囲に、配置された弾性体（１２８、１２９）と
を備えている、
スクリュー圧縮機（１０１）。
【請求項７】
前記隙間（１２２）に配置された弾性体（１２８）は、前記ゲートロータ（１０５、１０６）に対して、複数の前記回り止めピンのうちの１本に向けて前記ゲートロータ（１０５、１０６）の半径方向への弾性力を与える、
請求項６に記載のスクリュー圧縮機（１０１）。
【請求項８】
前記隙間（１２２）に配置された弾性体は、リング状であり、前記隙間（１２２）全体を埋める、
請求項６に記載のスクリュー圧縮機（１０１）。
【請求項９】
複数の前記回り止めピンのうちの１つは、他の回り止めピンよりも遊びを有する状態で前記ゲートロータシャフトと前記ゲートロータとの間を連結するフローティングピンである、
請求項６から８のいずれかに記載のスクリュー圧縮機（１０１）。
【請求項１０】
前記弾性体（１２９）は、リング状であり、前記フローティングピンである前記回り止めピンの周囲に配置されている、
請求項９に記載のスクリュー圧縮機（１０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲートロータ、および、このゲートロータを用いたスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリュー圧縮機としては、図１６の拡大断面図に示すように、ケーシング２０１のシリンダ２１０内に、スクリューロータ２０２が収納され、このスクリューロータ２０２にゲートロータ２０３が噛合され、上記スクリューロータ２０２および上記ゲートロータ２０３の相互の噛合によって形成される圧縮室にて、ガスを圧縮するものがある（特許第３７３１３９９号公報：特許文献１参照）。
【０００３】
つまり、上記スクリューロータ２０２の溝部２２１と、上記ゲートロータ２０３の歯部２３１とが、噛合して、上記圧縮室を形成する。そして、上記圧縮室に、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室にて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａ方向の他端側から、吐出する。
【０００４】
上記ゲートロータ２０３は、上記歯部２３１を有するゲートロータ本体２３０と、このゲートロータ本体２３０を固定するシャフト部２４０とを有する。上記シャフト部２４０は、上記ケーシング２０１に支持されている。
【０００５】
ここで、圧縮機の運転中、上記圧縮室にてガスを圧縮しているので、上記スクリューロータ２０２は、高温になって、上記スクリューロータ２０２の熱膨張は、大きくなる。一方、上記ケーシング２０１における上記ゲートロータ２０３を収納するゲートロータ室Ｌは、低圧であり、このゲートロータ室Ｌにあるガスは、相対的に低温であるため、上記ケーシング２０１における上記ゲートロータ室Ｌ周りの部分の熱膨張は、小さくなる。このケーシング２０１のゲートロータ室Ｌ周りの部分は、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａと上記ゲートロータ２０３の軸２０３ａとの間の距離を決定する部分である。
【特許文献１】特許第３７３１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のスクリュー圧縮機では、上記ゲートロータ２０３は、上記ケーシング２０１に支持されているので、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータ２０２の熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシング２０１の熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａと上記ゲートロータ２０３の軸２０３ａとの間の距離が変化する問題があった。つまり、圧縮機の運転中に、上記ケーシング２０１と上記スクリューロータ２０２との温度差により、上記ゲートロータ２０３が撓む問題があった。
【０００７】
このとき、上記ゲートロータ本体２３０は、上記シャフト部２４０に固定されているため、上記ゲートロータ本体２３０の歯部２３１が上記スクリューロータ２０２の溝部２２１に食い込んで、上記歯部２３１の磨耗量が多くなっていた。
【０００８】
この結果、上記ゲートロータ本体２３０の歯部２３１と上記スクリューロータ２０２の溝部２２１との隙間が大きくなって、圧縮機の性能が低下していた。
【０００９】
なお、上記従来のスクリュー圧縮機では、上記ケーシング２０１における上記シリンダ２１０周りの部分に高圧室を設けて、上記ケーシング２０１と上記スクリューロータ２０２との温度差を小さくしているが、上記ケーシング２０１の上記ゲートロータ室Ｌ周りの部分に高圧室を設けておらず、上記ゲートロータ２０３の撓みは、解消できない。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止するスクリュー圧縮機、および、この圧縮機に用いられるゲートロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、第１発明のゲートロータは、ゲートロータ本体と、このゲートロータ本体を取り付けるシャフト部とを備え、上記ゲートロータ本体は、複数の歯部と、中央の孔部とを有し、上記シャフト部は、上記ゲートロータ本体を一面に支持する台部と、この台部の一面に設けられると共に上記孔部に挿入される軸部とを有し、上記シャフト部の軸部と上記ゲートロータ本体の孔部との間には、弾性体が配置されていることを特徴としている。
【００１２】
この発明のゲートロータによれば、上記シャフト部の軸部と上記ゲートロータ本体の孔部との間には、弾性体が配置されているので、上記ゲートロータ本体は、上記シャフト部の上記台部上でスライド可能となる。
【００１３】
このため、このゲートロータをスクリュー圧縮機に用い、上記ゲートロータ本体の歯部をスクリューロータに噛合すると共に上記シャフト部をケーシングに支持した場合に、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータの熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシングの熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータの軸と上記ゲートロータの軸（つまり、上記シャフト部の軸）との間の距離が変化しても、上記ゲートロータ本体は、上記シャフト部の上記台部上でスライドして、上記スクリューロータと上記ゲートロータ本体との位置関係は、適切な距離を維持する。
【００１４】
この結果、上記ゲートロータ本体の上記スクリューロータへの食い込みを防止して、上記ゲートロータ本体の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。また、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとが互いに強く押し付けあうことによる無駄な動力を低減する。また、上記弾性体により、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとの圧接力を、ガスが漏れない程度に保持できる。
【００１５】
したがって、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００１６】
また、第２発明のゲートロータでは、上記弾性体は、板バネである。
【００１７】
第２発明のゲートロータによれば、上記弾性体は、板バネであるので、上記弾性体を簡単な構成にできる。
【００１８】
また、第３発明のゲートロータでは、上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネである。
【００１９】
第３発明のゲートロータによれば、上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネであるので、上記板バネを簡単な構成にできる。
【００２０】
また、第４発明のゲートロータでは、上記弾性体は、環状のゴムである。
【００２１】
第４発明のゲートロータによれば、上記弾性体は、環状のゴムであるので、上記弾性体を簡単な構成にできる。
【００２２】
また、第５発明のスクリュー圧縮機は、シリンダを有するケーシングと、このシリンダに嵌合される円筒状のスクリューロータと、このスクリューロータに噛合する上記ゲートロータとを備え、上記ゲートロータの上記ゲートロータ本体の歯部は、上記スクリューロータに噛合し、上記ゲートロータの上記シャフト部は、上記ケーシングに支持されていることを特徴としている。
【００２３】
第５発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータを備えるので、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータの熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシングの熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータの軸と上記ゲートロータの軸（つまり、上記シャフト部の軸）との間の距離が変化しても、上記ゲートロータ本体は、上記シャフト部の上記台部上でスライドして、上記スクリューロータと上記ゲートロータ本体との位置関係は、適切な距離を維持する。
【００２４】
この結果、上記ゲートロータ本体の上記スクリューロータへの食い込みを防止して、上記ゲートロータ本体の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。また、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとが互いに強く押し付けあうことによる無駄な動力を低減する。また、上記弾性体により、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとの圧接力を、ガスが漏れない程度に保持できる。
【００２５】
したがって、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００２６】
第６発明のスクリュー圧縮機は、スクリューロータと、ゲートロータと、ゲートロータシャフトと、弾性体とを備えている。スクリューロータは、外周面に複数本の螺旋状の溝を有し、回転自在である。ゲートロータは、その中央に開口が形成されている。ゲートロータの開口の周囲には、スクリューロータの溝に噛み合う複数の歯が放射状に配置されている。ゲートロータシャフトは、ゲートロータの開口に隙間を有する状態で挿入されている。弾性体は、ゲートロータの開口とゲートロータシャフトとの隙間、および／またはゲートロータのゲートロータシャフト回りの回転を止める複数の回り止めピンのうちの少なくとも１つの周囲に配置されている。
【００２７】
第６発明のスクリュー圧縮機によれば、ゲートロータシャフトの周囲に隙間が形成され、弾性体がゲートロータシャフトの周囲の隙間および／またはゲートロータシャフト回りの回転を止める複数の回り止めピンのうちの少なくとも１つの周囲に配置されているので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００２８】
第７発明のスクリュー圧縮機は、第６発明のスクリュー圧縮機であって、隙間に配置された弾性体は、ゲートロータに対して、複数の回り止めピンのうちの１本に向けてゲートロータの半径方向への弾性力を与える。
【００２９】
第７発明のスクリュー圧縮機によれば、隙間に配置された弾性体がゲートロータに対して回り止めピンに向けてゲートロータの半径方向への弾性力を与えているので、回り止めピンによって半径方向への移動が拘束されている歯について、半径方向の伸びを弾性体によって効果的に吸収することが可能である。
【００３０】
第８発明のスクリュー圧縮機は、第６発明のスクリュー圧縮機であって、隙間に配置された弾性体は、リング状であり、隙間全体を埋める。
【００３１】
第８発明のスクリュー圧縮機によれば、隙間に配置された弾性体が、リング状であり、かつ、隙間全体を埋めるので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。また、リング状の弾性体を隙間全体に埋めることにより、ゲートロータの歯の寿命をさらに延ばすことが可能である。
【００３２】
第９発明のスクリュー圧縮機は、第６発明から第８発明のいずれかのスクリュー圧縮機であって、複数の回り止めピンのうちの１つは、フローティングピンである。フローティングピンは、他の回り止めピンよりも遊びを有する状態でゲートロータシャフトとゲートロータとの間を連結する。
【００３３】
第９発明のスクリュー圧縮機によれば、複数の回り止めピンのうちの１つは、他の回り止めピンよりも遊びを有する状態でゲートロータシャフトとゲートロータとの間を連結するフローティングピンであるので、フローティングピンについて他の回り止めピンよりも可動しろを大きく取ることができるので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００３４】
第１０発明のスクリュー圧縮機は、第９発明のスクリュー圧縮機であって、弾性体は、リング状であり、フローティングピンである回り止めピンの周囲に配置されている。
【００３５】
第１０発明のスクリュー圧縮機によれば、弾性体が、リング状であり、フローティングピンである回り止めピンの周囲に配置されているので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【発明の効果】
【００３６】
第１発明のゲートロータによれば、上記シャフト部の軸部と上記ゲートロータ本体の孔部との間には、弾性体が配置されているので、このゲートロータをスクリュー圧縮機に用いた場合に、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００３７】
第２発明によれば、弾性体を簡単な構成にできる。
【００３８】
第３発明によれば、板バネを簡単な構成にできる。
【００３９】
第４発明によれば、弾性体を簡単な構成にできる。
【００４０】
第５発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータを備えるので、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００４１】
第６発明によれば、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができる。これにより、ゲートロータの歯の歯先がスクリューロータの溝の奥壁でこすれて摩耗することがなくなり、ゲートロータの磨耗を防止することができる。
【００４２】
第７発明によれば、回り止めピンによって半径方向への移動が拘束されている歯について、半径方向の伸びを弾性体によって効果的に吸収することができる。
【００４３】
第８発明によれば、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができ、かつ、リング状の弾性体を隙間全体に埋めることにより、ゲートロータの歯の寿命をさらに延ばすことができる。
【００４４】
第９発明によれば、フローティングピンについて他の回り止めピンよりも可動しろを大きく取ることができるので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができる。
【００４５】
第１０発明によれば、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４７】
（第１の実施形態）
図１は、この発明のゲートロータおよびスクリュー圧縮機の第１の実施形態である横断面図を示している。このスクリュー圧縮機は、シングルスクリュー圧縮機であり、シリンダ１０を有するケーシング１と、このシリンダ１０に嵌合される円筒状のスクリューロータ２と、このスクリューロータ２に噛合するゲートロータ３とを備える。
【００４８】
上記スクリューロータ２は、外周面に、複数の螺旋状の溝部２１を有する。上記ゲートロータ３は、こま状であり、外周面に、歯車状に複数の歯部３１を有する。上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１とは、互いに、噛合する。
【００４９】
上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって、圧縮室Ｃが、形成される。つまり、この圧縮室Ｃは、上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１と、上記ケーシング１の上記シリンダ１０の内面とによって、区画された空間である。
【００５０】
上記ゲートロータ３は、上記スクリューロータ２の軸２ａを点対称として、上記スクリューロータ２の左右に一対配置されている。上記ケーシング１には、上記シリンダ１０の外側に、ゲートロータ室Ｌが設けられ、このゲートロータ室Ｌに、上記ゲートロータ３を収納している。上記ゲートロータ室Ｌと上記シリンダ１０とは、貫通孔１２により連通している。上記ゲートロータ３は、この貫通孔１２から、上記シリンダ１０内に進入している。
【００５１】
上記スクリューロータ２は、上記軸２ａを中心として、矢印Ｒ方向に、回転し、このスクリューロータ２の回転に伴って、上記ゲートロータ３が、軸３ａを中心として、回転して、上記圧縮室Ｃ内のガスを圧縮する。上記スクリューロータ２は、上記ケーシング１に収納された（図示しない）モータにより、回転される。
【００５２】
つまり、上記圧縮室Ｃに、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室Ｃにて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の他端側にある吐出口１３から、吐出する。
【００５３】
上記ゲートロータ３は、ゲートロータ本体３０と、このゲートロータ本体３０を取り付けるシャフト部４０とを有する。上記ゲートロータ本体３０は、上記スクリューロータ２に噛合する。上記シャフト部４０は、上記ケーシング１に支持されている。上記ゲートロータ本体３０は、例えば、樹脂からなり、上記シャフト部４０は、例えば、金属からなる。
【００５４】
図２と図３に示すように、上記ゲートロータ本体３０は、円盤状であり、外周面の複数の歯部３１と、中央の孔部３２とを有する。図２は、ゲートロータ本体の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００５５】
上記歯部３１は、上記スクリューロータ２の溝部２１に噛合する。上記孔部３２の中心は、上記ゲートロータ本体３０の軸３０ａと一致している。また、上記ゲートロータ本体３０には、ピン穴３３が設けられ、このピン穴３３に、図示しない位置決めピンが挿通される。
【００５６】
図４と図５に示すように、上記シャフト部４０は、台部４３と、この台部４３の一面４３ａに設けられる第１の軸部４１と、この台部４３の他面に設けられる第２の軸部４２とを有する。図４は、シャフト部の平面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【００５７】
上記台部４３は、外周面に、複数の歯部４４を有する。この歯部４４は、上記ゲートロータ本体３０の歯部３１に対応している。また、上記台部４３には、ピン穴４５が設けられ、このピン穴４５に、図示しない位置決めピンが挿通される。上記第１の軸部４１の軸および上記第２の軸部４２の軸は、上記シャフト部４０の軸４０ａと一致している。上記第２の軸部４２は、軸受けを介して、上記ケーシング１に支持される。
【００５８】
図６と図７に示すように、上記ゲートロータ３では、上記ゲートロータ本体３０は、上記シャフト部４０の上記台部４３の上記一面４３ａに支持される。上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１は、上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２に挿入される。図６は、ゲートロータの平面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【００５９】
上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１と上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２との間の隙間Ｓには、弾性体５が配置されている。図６では、分かりやすくするために、上記弾性体５を黒塗りで示している。
【００６０】
上記弾性体５は、板バネである。この板バネは、環状の波形バネである。この波形バネの山部は、外周面に位置し、この波形バネの谷部は、内周面に位置する。この波形バネの山部が、上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２の内周面に接触し、この波形バネの谷部が、上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１の外周面に接触する。なお、図示しないが、この板バネを渦巻きバネとしてもよい。
【００６１】
上記弾性体５は、常に、上記ゲートロータ本体３０の軸３０ａと上記シャフト部４０の軸４０ａとが一致するように、付勢している。そして、上記ゲートロータ本体３０に外部から力が働くと、上記ゲートロータ本体３０は、上記弾性体５の弾発力に対抗して、上記シャフト部４０の上記台部４３上を移動する。
【００６２】
上記ゲートロータ本体３０のピン穴３３と、上記シャフト部４０のピン穴４５とは、互いに軸が一致するように、重なっており、図示しない位置決めピンが挿通される。
【００６３】
上記構成のゲートロータ３によれば、上記シャフト部４０の軸部４１と上記ゲートロータ本体３０の孔部３２との間には、上記弾性体５が配置されているので、上記ゲートロータ本体３０は、上記シャフト部４０の上記台部４３上でスライド可能となる。
【００６４】
このため、このゲートロータ３をスクリュー圧縮機に用い、上記ゲートロータ本体３０の歯部３１をスクリューロータ２に噛合すると共に上記シャフト部４０をケーシング１に支持した場合に、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータ２の熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシング１の熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータ２の軸２ａと上記ゲートロータ３の軸３ａ（つまり、上記シャフト部４０の軸４０ａ）との間の距離が変化しても、上記ゲートロータ本体３０は、上記シャフト部４０の上記台部４３上でスライドして、上記スクリューロータ２と上記ゲートロータ本体３０との位置関係は、適切な距離を維持する。
【００６５】
この結果、上記ゲートロータ本体３０の上記スクリューロータ２への食い込みを防止して、上記ゲートロータ本体３０の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。また、上記ゲートロータ本体３０と上記スクリューロータ２とが互いに強く押し付けあうことによる無駄な動力を低減する。また、上記弾性体５により、上記ゲートロータ本体３０と上記スクリューロータ２との圧接力を、上記圧縮室Ｃからガスが漏れない程度に保持できる。
【００６６】
したがって、圧縮機の運転中に、ケーシング１とスクリューロータ２との温度差により、ゲートロータ３が撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータ３のスクリューロータ２への食い込みを防止して、ゲートロータ３の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００６７】
また、上記弾性体５は、板バネであるので、上記弾性体５を簡単な構成にできる。また、上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネであるので、上記板バネを簡単な構成にできる。
【００６８】
上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータ３を備えるので、圧縮機の運転中に、ケーシング１とスクリューロータ２との温度差により、ゲートロータ３が撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータ３のスクリューロータ２への食い込みを防止して、ゲートロータ３の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００６９】
（第２の実施形態）
図８は、この発明のゲートロータの第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、弾性体の構成が相違する。なお、上記第１の実施形態と同一の符号は、上記第１の実施形態と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００７０】
この第２の実施形態のゲートロータ３Ａでは、弾性体５Ａは、環状のゴムである。この環状のゴムの外周面が、上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２の内周面に接触し、この環状のゴムの内周面が、上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１の外周面に接触する。
【００７１】
上記弾性体５Ａは、常に、上記ゲートロータ本体３０の軸と上記シャフト部４０の軸とが一致するように、付勢している。そして、上記ゲートロータ本体３０に外部から力が働くと、上記ゲートロータ本体３０は、上記弾性体５Ａの弾発力に対抗して、上記シャフト部４０上を移動する。
【００７２】
したがって、上記第１の実施形態の作用効果に加えて、上記弾性体５Ａは、環状のゴムであるので、上記弾性体５Ａを簡単な構成にできる。
【００７３】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、ゲートロータのシャフト部の軸部を一つとし、この一つの軸部にゲートロータ本体を取り付けると共に、この一つの軸部をケーシングに支持してもよい。また、ゲートロータの数量を、増減してもよい。
【００７４】
（第３の実施形態）
つぎに本発明のスクリュー圧縮機の第３の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００７５】
従来より、螺旋状の溝を有するスクリューロータと、その螺旋状の溝に噛み合う複数の歯を有するゲートロータとを備えたスクリュー圧縮機がある。このゲートロータは、合成樹脂で製造される場合が多く、ゲートロータの歯の摩耗を低減することが課題になっている。
【００７６】
そこで、米国特許第４８９０９８９号公報のスクリュー圧縮機のように、ゲートロータを支持するゲートロータサポート上で回転方向についての自由度を与えるために、フローテイングピン周りにばねを使い、ゲートロータサポートに対してゲートロータの相対的な回転方向への動きを動きやすくするための構造が提案されている。
【００７７】
しかし、スクリュー圧縮機は、構造が複雑であり、幾何学的に部品精度および組立精度に限界があり、ゲートロータの歯とスクリューロータの溝との隙間が無視できない場合があり、さらに隙間のバラツキが激しくなるおそれがある。このようなゲートロータの歯とスクリューロータの溝との隙間のバラツキが生じても、上記文献のスクリュー圧縮機の構造では、隙間のバラツキを吸収することができなかった。
【００７８】
また、運転中にゲートロータの歯の熱膨張および負荷変動により、樹脂製のゲートロータの歯が磨耗してしまい、性能低下の原因となる。とくに、ゲートロータの歯は、一般的に幅よりも高さの方が大きいので、熱膨張した際に高さ方向（半径方向）への伸びが大きくなる。ゲートロータの歯が半径方向へ伸びることによって、ゲートロータの歯先はスクリューロータの溝の奥壁でこすれて摩耗しやすくなる。このような熱膨張によるゲートロータの歯の伸びが生じても、上記文献のスクリュー圧縮機の構造では、歯の伸び分を吸収することができなかった。
【００７９】
そこで、以下に述べる第３の実施形態では、ゲートロータの摩耗および摩耗による性能低下を抑えることができるスクリュー圧縮機を提供している。
【００８０】
＜シングルスクリュー圧縮機１０１の構成＞
図９〜１５に示されるシングルスクリュー圧縮機１０１は、１本のスクリューロータ１０２と、スクリューロータ１０２を収納するケーシング１０３と、スクリューロータ１０２の回転軸となるシャフト１０４と、２個のゲートロータ１０５、１０６と、スクリューロータ１０２の軸方向から支持するスラスト軸受１０７と、２つのゲートロータ１０５、１０６のためのゲートロータシャフト１０８、１０９とを備えている。
【００８１】
スクリューロータ１０２は、外周面に複数本の螺旋状の溝１１１を有している円柱状のロータである。スクリューロータ１０２は、シャフト１０４と一体になって、ケーシング１０３の内部で回転することが可能である。スクリューロータ１０２は、スラスト軸受１０７によって、軸方向に沿って吐出側から吸入側へ向かう方向（ガスの吸入方向Ｆ１の反対方向）から支持されている。シャフト１０４は、一端がスクリューロータ１０２と結合され、他端がケーシング１０３外部の駆動用モータ（図示せず）に連結されている。
【００８２】
ケーシング１０３は、円筒形状の部材であり、スクリューロータ１０２およびシャフト１０４を回転自在に収納する。
【００８３】
２つのゲートロータ、すなわち、第１ゲートロータ１０５および第２ゲートロータ１０６は、いずれも、中央に開口１２１が形成され、開口１２１の周囲にスクリューロータ１０２の溝１１１に噛み合う複数の歯１１２が放射状に配置された回転体であり、ゲートロータシャフト１０８、１０９の回りに回転することが可能である。
【００８４】
第３の実施形態のゲートロータ１０５、１０６は、合成樹脂で製造されている。ここで、スクリュー圧縮機１０１に使用される関係上、耐圧性、耐摩耗性の高い合成樹脂でゲートロータ１０５、１０６を製造するのが好ましい。
【００８５】
ゲートロータシャフト１０８、１０９は、２つのゲートロータ１０５、１０６のそれぞれの開口１２１に挿入され、ゲートロータ１０５、１０６を回転自在に支持する。具体的には、ゲートロータシャフト１０８、１０９は、ゲートロータ１０５、１０６を支持するゲートロータサポート１２７を有している。ゲートロータサポート１２７は、ゲートロータシャフト１０８、１０９に対して同軸上に固定されている。ゲートロータサポート１２７は、ゲートロータ１０５、１０６とほぼ相似形であって少し小さい寸法を有している。ゲートロータ１０５、１０６は、ゲートロータサポート１２７に対して回転できないようにピン１２４で固定されている。ゲートロータシャフト１０８、１０９は、スクリューロータ１０２のシャフト１０４に対して直交している。
【００８６】
ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２は、ケーシング１０３に形成されたスリット１１４を通して、ケーシング１０３内部のスクリューロータ１０２の螺旋状の溝１１１と噛み合うことが可能である。２枚のゲートロータ１０５、１０６は、スクリューロータ１０２の回転中心に対して左右対称に配置されている。なお、ゲートロータ１０５、１０６を上下対称に配置してもよい。
【００８７】
スクリューロータ１０２が回転すれば、第１ゲートロータ１０５および第２ゲートロータ１０６の複数の歯１１２は、順次複数の溝１１１に噛み合うことができる。
【００８８】
ゲートロータシャフト１０８、１０９は、ゲートロータ１０５、１０６の開口１２１に隙間１２２を有する状態で挿入されている。ゲートロータシャフト１０８、１０９は、ゲートロータ１０５、１０６を回転自在に支持する。
【００８９】
隙間１２２は、０．１〜０．８ｍｍ程度の範囲が好ましい。すなわち、隙間１２２が０．１ｍｍ未満だとゲートロータ１０５、１０６の歯の径方向の伸びを吸収できず、また、０．８ｍｍを超えるとゲートロータ１０５、１０６の回転振れが大きくなり、歯１１２が正常に溝１１１に噛み合うことが困難になるので、これらの不具合を考慮して、上記範囲内に設定されている。
【００９０】
第１の弾性体であるコイルバネ１２８は、ゲートロータ１０５、１０６の開口１２１とゲートロータシャフト１０８、１０９との隙間１２２に配置されている。
【００９１】
しかも、第２の弾性体であるＯリング１２９は、ゲートロータ１０５、１０６のゲートロータシャフト１０８、１０９回りの回転を止める複数の回り止めピン１２３、１２４のうちの少なくとも１つのフローティングピン１２４の周囲に配置されている。
【００９２】
このように、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲に隙間１２２が形成され、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８およびフローティングピン１２４周囲のＯリング１２９により、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００９３】
ここで、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先とスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁との間の隙間、すなわち先端隙間の調整は、低負荷運転時の吸入温度または常温（環境温度）において、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先がスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁に当たるように調整される。
【００９４】
隙間１２２に配置されたコイルバネ１２６は、ゲートロータ１０５、１０６に対して部分的に、複数の回り止めピン１２３、１２４のうちの１本であるガイドピン１２３に向けてゲートロータ１０５、１０６の半径方向への弾性力を与えている。これにより、ガイドピン１２３によって半径方向への移動が拘束されている歯１１２について、半径方向の伸びをコイルバネ１２６によって効果的に吸収することが可能である。
【００９５】
フローティングピン１２４は、他の回り止めピン（ガイドピン１２３）よりも遊びを有する状態でゲートロータシャフト１０８、１０９とゲートロータ１０５、１０６との間を連結している。
【００９６】
フローティングピン１２４は、ゲートロータ１０５、１０６に対しては遊びがない状態で密に嵌合されているが、ゲートロータサポート１２７に対しては、ゲートロータ１０５、１０６の回転方向についての遊び（可動しろ）だけでなく半径方向についての遊び（可動しろ）を有する状態で、緩い連結状態になっている。
【００９７】
したがって、２本の回り止めピンのうちの一方のフローティングピン１２４を他方のガイドピン１２３よりも可動しろを大きく取ることができるので、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００９８】
フローティングピン１２４のゲートロータ１０５、１０６の半径方向についての遊び（可動しろ）は、ゲートロータ１０５、１０６の歯の半径方向への熱膨張による伸び量を吸収できるように、０．１〜０．８ｍｍ程度に設定されている。０．１ｍｍ未満だと歯１１２の伸びをフローティングピン１２４の可動しろで十分に吸収できず、０．８ｍｍを超えるとゲートロータ１０５、１０６の円滑な回転に影響が出るなどの問題がある。
【００９９】
第２の弾性体であるＯリング１２９は、リング状であり、フローティングピン１２４の周囲に配置されている。このＯリング１２９により、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１００】
Ｏリング１２９は、ゲートロータ１０５よりもたわみやすい（ヤング率の低い）弾性材料で製造されたリング状の部材である。例えば、Ｏリング１２９は、合成ゴム、合成樹脂その他の弾性材料で製造することが可能である。
【０１０１】
また、ケーシング１０３の外周面には、ケーシング１０３内部で圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出ポート１１０が、第１ゲートロータ１０５および第２ゲートロータ１０６に対応してそれぞれ１個ずつ開口されている。
【０１０２】
これらの吐出ポート１１０は、スクリューロータ１０２の回転時において、スクリューロータ１０２外周面における溝１１１に連通することが可能になるように、ケーシング１０３の外周面の適宜の位置に開口されている。
【０１０３】
＜シングルスクリュー圧縮機１０１の動作説明＞
図９〜１５に示されるシングルスクリュー圧縮機１０１は、以下のようにしてガスを圧縮する。
【０１０４】
まず、シャフト１０４がケーシング１０３外部のモータ（図示せず）から回転駆動力を受けると、スクリューロータ１０２が矢印Ｒ１（図９参照）の方向に回転する。このとき、スクリューロータ１０２の螺旋状の溝１１１に噛み合う２枚のゲートロータ１０５、１０６は、その歯１１２が螺旋状の溝１１１の内壁に押されることによって、矢印Ｒ２の方向へ回転する。このとき、図９〜１０のスクリューロータ１０２の紙面手前側では、ケーシング１０３の内面と、スクリューロータ１０２の溝１１１と、ゲートロータ１０５の歯１１２とで仕切られて形成された紙面手前側の圧縮室の容積が減少する。それとともに、スクリューロータ１０２の紙面奥側では、ケーシング１０３の内面と、スクリューロータ１０２の溝１１１と、ゲートロータ１０６の歯１１２とで仕切られて形成された紙面奥側の圧縮室の容積が減少する。
【０１０５】
これらの２つの圧縮室の容積の減少を利用することによって、ケーシング１０３の吸入側開口１１５から導入される圧縮前の冷媒Ｆ１（図１０参照）は、溝１１１と歯１１２とが噛み合う直前に圧縮室に導かれ、溝１１１と歯１１２とが噛み合っている間に圧縮室の容積が減少して冷媒が圧縮され、その後、溝１１１と歯１１２との噛み合いが外れた直後に、圧縮された冷媒Ｆ２（図１０参照）が、ゲートロータ１０５、１０６にそれぞれ対応する図１０の紙面手前側および紙面奥側に開口する吐出ポート１０から吐出される。
【０１０６】
＜第３の実施形態の特徴＞
（１）
第３の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲に隙間１２２が形成され、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８およびフローティングピン１２４周囲のＯリング１２９により、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。これにより、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先がスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁でこすれて摩耗することがなくなり、ゲートロータ１０５、１０６の磨耗を防止することが可能となる。
【０１０７】
（２）
また、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先とスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁との間の隙間、すなわち先端隙間を管理することが可能になる。例えば、運転条件が変化に応じて、先端隙間も自動的に調整される。これにより、スクリュー圧縮機１０１の性能の低下を防止することが可能である。
【０１０８】
（３）
しかも、スクリュー圧縮機１０１の加工精度および組立精度の自由度が広がるので、製造コストを低減させることが可能である。
【０１０９】
（４）
しかも、圧縮媒体である冷媒ガスなどが液体状態でスクリュー圧縮機１０１に導入されるいわゆる液圧縮の状態になり、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２にかかる負荷が変動する場合があっても、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の異常磨耗、またはゲートロータ１０５、１０６とスクリューロータ１０２との間で生じる焼付きを防止できる。これにより、スクリュー圧縮機１０１の信頼性を向上することが可能になる。
【０１１０】
例えば、ゲートロータ１０５、１０６の開口１２１とゲートロータシャフト１０８、１０９との隙間１２２、その隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８、およびフローティングピン１２４周囲に配置されたＯリング１２９を備えているので、ゲートロータ１０５、１０６が半径方向に移動可能であり、それによって、異常な液圧縮が生じても先端隙間から液状態の冷媒をスクリュー圧縮機１０１の外部へ逃がすことが可能である。
【０１１１】
（５）
さらに、第３の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、隙間１２２に配置されたコイルバネ１２６がゲートロータ１０５、１０６に対して部分的にガイドピン１２３に向けてゲートロータ１０５、１０６の半径方向への弾性力を与えている。したがって、ガイドピン１２３によって半径方向への移動が拘束されている歯１１２について、半径方向の伸びをコイルバネ１２６によって効果的に吸収することが可能である。
【０１１２】
（６）
第３の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、複数の回り止めピン１２３、１２４のうちの一本は、他の回り止めピン（ガイドピン１２３）よりも遊びを有する状態でゲートロータシャフト１０８、１０９とゲートロータ１０５、１０６との間を連結するフローティングピン１２４であるので、フローティングピン１２４をガイドピン１２３よりも可動しろを大きく取ることができ、これにより、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１１３】
（７）
第３の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、第２の弾性体であるＯリング１２９は、リング状であり、フローティングピン１２４の周囲に配置されているので、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１１４】
また、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びや歯先の摩耗状況等に対応して、Ｏリング１２９の寸法および材質を適宜変更すれば、ゲートロータ１０５、１０６の寿命を延ばすことも可能になる。
【０１１５】
＜第３の実施形態の変形例＞
（Ａ）
上記第３の実施形態では、２種類の弾性体、すなわち、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８と、フローティングピン１２４周囲のＯリング１２９とを両方備えた構成をあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１１６】
本発明の変形例として、いずれか一方の弾性体、すなわち、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１３３に配置されたコイルバネ１２８、またはフローティングピン１２４周囲のＯリング１２９のいずれか一方を備えた構成であっても、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１１７】
（Ｂ）
上記第３の実施形態では、本発明における隙間１２２に配置された弾性体の例として、コイルバネ１２６をあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、リング状の弾性体を隙間１２２全体を埋めてもよい。この場合、ゲートロータ１０５、１０６の全周について、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１１８】
また、リング状の弾性体を隙間１２２全体に埋めることにより、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の寿命をさらに延ばすことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、スクリューロータおよびゲートロータを備えたスクリュー圧縮機について広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明のゲートロータおよびスクリュー圧縮機の第１の実施形態を示す横断面図である。
【図２】図１のゲートロータ本体の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のシャフト部の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図１のゲートロータの平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明のゲートロータの第２の実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係わるシングルスクリュー圧縮機の主要部分の構成図。
【図１０】図９のシングルスクリュー圧縮機の正面図。
【図１１】図９のスクリューロータおよびゲートロータの配置を示す構成図。
【図１２】図９のゲートロータおよびゲートロータサポートが結合された部分における、（ａ）は正面図、および（ｂ）は背面図。
【図１３】図９のゲートロータシャフトの周囲の隙間に配置されたコイルバネ周辺部分の拡大図。
【図１４】図９のゲートロータ、ゲートロータサポート、およびゲートロータシャフトの切欠正面図。
【図１５】図１１のゲートロータの回転拘束用の孔およびＯリング周辺の部分拡大断面図。
【図１６】従来のスクリュー圧縮機の拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１  ケーシング
１０  シリンダ
１１  シール面
１２  貫通孔
１３  吐出口
２  スクリューロータ
２ａ  軸
２１  溝部
３，３Ａ  ゲートロータ
３ａ  軸
３０  ゲートロータ本体
３０ａ  軸
３１  歯部
３２  孔部
３３  ピン穴
４０  シャフト部
４０ａ  軸
４１  第１の軸部
４２  第２の軸部
４３  台部
４３ａ  一面
４４  歯部
４５  ピン穴
５  弾性体（板バネ）
５Ａ  弾性体（ゴム）
Ｃ  圧縮室
Ｌ  ゲートロータ室
Ｓ  隙間１０１  スクリュー圧縮機
１０２  スクリューロータ
１０３  ケーシング
１０４  シャフト
１０５  第１ゲートロータ
１０６  第２ゲートロータ
１０８、１０９  ゲートロータシャフト
１１１  溝
１１２  歯
１２１  開口
１２２  隙間
１２３  ガイドピン
１２４  フローティングピン
１２７  ゲートロータサポート
１２８  コイルバネ（第１の弾性体）
１２９  Ｏリング（第２の弾性体）
【図１】
2009174520.tif 000003
【図２】
2009174520.tif 000004
【図３】
2009174520.tif 000005
【図４】
2009174520.tif 000006
【図５】
2009174520.tif 000007
【図６】
2009174520.tif 000008
【図７】
2009174520.tif 000009
【図８】
2009174520.tif 000010
【図９】
2009174520.tif 000011
【図１０】
2009174520.tif 000012
【図１１】
2009174520.tif 000013
【図１２】
2009174520.tif 000014
【図１３】
2009174520.tif 000015
【図１４】
2009174520.tif 000016
【図１５】
2009174520.tif 000017
【図１６】
2009174520.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に複数本の螺旋状の溝（１１１）を有する回転自在のスクリューロータ（１０２）と、
中央に開口（１２１）が形成され、前記開口（１２１）の周囲に前記スクリューロータ（１０２）の溝（１１１）に噛み合う複数の歯（１１２）が放射状に配置されたゲートロータ（１０５、１０６）と、
前記ゲートロータ（１０５、１０６）の開口（１２１）に隙間（１２２）を有する状態で挿入されたゲートロータシャフト（１０８、１０９）と、
前記ゲートロータ（１０５、１０６）の開口（１２１）と前記ゲートロータシャフト（１０８、１０９）との隙間（１２２）および／または前記ゲートロータ（１０５、１０６）の前記ゲートロータシャフト（１０８、１０９）回りの回転を止める複数の回り止めピンのうちの少なくとも１つの周囲に、配置された弾性体（１２８、１２９）と
を備えており、
前記隙間（１２２）に配置された弾性体（１２８）は、前記ゲートロータ（１０５、１０６）に対して、複数の前記回り止めピンのうちの１本に向けて前記ゲートロータ（１０５、１０６）の半径方向への弾性力を与える、
スクリュー圧縮機（１０１）。
【請求項２】
複数の前記回り止めピンのうちの１つは、他の回り止めピンよりも遊びを有する状態で前記ゲートロータシャフトと前記ゲートロータとの間を連結するフローティングピンである、
請求項１に記載のスクリュー圧縮機（１０１）。
【請求項３】
前記弾性体（１２９）は、リング状であり、前記フローティングピンである前記回り止めピンの周囲に配置されている、
請求項２に記載のスクリュー圧縮機（１０１）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゲートロータ、および、このゲートロータを用いたスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリュー圧縮機としては、図１６の拡大断面図に示すように、ケーシング２０１のシリンダ２１０内に、スクリューロータ２０２が収納され、このスクリューロータ２０２にゲートロータ２０３が噛合され、上記スクリューロータ２０２および上記ゲートロータ２０３の相互の噛合によって形成される圧縮室にて、ガスを圧縮するものがある（特許第３７３１３９９号公報：特許文献１参照）。
【０００３】
つまり、上記スクリューロータ２０２の溝部２２１と、上記ゲートロータ２０３の歯部２３１とが、噛合して、上記圧縮室を形成する。そして、上記圧縮室に、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室にて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａ方向の他端側から、吐出する。
【０００４】
上記ゲートロータ２０３は、上記歯部２３１を有するゲートロータ本体２３０と、このゲートロータ本体２３０を固定するシャフト部２４０とを有する。上記シャフト部２４０は、上記ケーシング２０１に支持されている。
【０００５】
ここで、圧縮機の運転中、上記圧縮室にてガスを圧縮しているので、上記スクリューロータ２０２は、高温になって、上記スクリューロータ２０２の熱膨張は、大きくなる。一方、上記ケーシング２０１における上記ゲートロータ２０３を収納するゲートロータ室Ｌは、低圧であり、このゲートロータ室Ｌにあるガスは、相対的に低温であるため、上記ケーシング２０１における上記ゲートロータ室Ｌ周りの部分の熱膨張は、小さくなる。このケーシング２０１のゲートロータ室Ｌ周りの部分は、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａと上記ゲートロータ２０３の軸２０３ａとの間の距離を決定する部分である。
【特許文献１】特許第３７３１３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のスクリュー圧縮機では、上記ゲートロータ２０３は、上記ケーシング２０１に支持されているので、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータ２０２の熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシング２０１の熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータ２０２の軸２０２ａと上記ゲートロータ２０３の軸２０３ａとの間の距離が変化する問題があった。つまり、圧縮機の運転中に、上記ケーシング２０１と上記スクリューロータ２０２との温度差により、上記ゲートロータ２０３が撓む問題があった。
【０００７】
このとき、上記ゲートロータ本体２３０は、上記シャフト部２４０に固定されているため、上記ゲートロータ本体２３０の歯部２３１が上記スクリューロータ２０２の溝部２２１に食い込んで、上記歯部２３１の磨耗量が多くなっていた。
【０００８】
この結果、上記ゲートロータ本体２３０の歯部２３１と上記スクリューロータ２０２の溝部２２１との隙間が大きくなって、圧縮機の性能が低下していた。
【０００９】
なお、上記従来のスクリュー圧縮機では、上記ケーシング２０１における上記シリンダ２１０周りの部分に高圧室を設けて、上記ケーシング２０１と上記スクリューロータ２０２との温度差を小さくしているが、上記ケーシング２０１の上記ゲートロータ室Ｌ周りの部分に高圧室を設けておらず、上記ゲートロータ２０３の撓みは、解消できない。
【００１０】
そこで、この発明の課題は、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止するスクリュー圧縮機、および、この圧縮機に用いられるゲートロータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、第１参考例のゲートロータは、ゲートロータ本体と、このゲートロータ本体を取り付けるシャフト部とを備え、上記ゲートロータ本体は、複数の歯部と、中央の孔部とを有し、上記シャフト部は、上記ゲートロータ本体を一面に支持する台部と、この台部の一面に設けられると共に上記孔部に挿入される軸部とを有し、上記シャフト部の軸部と上記ゲートロータ本体の孔部との間には、弾性体が配置されていることを特徴としている。
【００１２】
この参考例のゲートロータによれば、上記シャフト部の軸部と上記ゲートロータ本体の孔部との間には、弾性体が配置されているので、上記ゲートロータ本体は、上記シャフト部の上記台部上でスライド可能となる。
【００１３】
このため、このゲートロータをスクリュー圧縮機に用い、上記ゲートロータ本体の歯部をスクリューロータに噛合すると共に上記シャフト部をケーシングに支持した場合に、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータの熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシングの熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータの軸と上記ゲートロータの軸（つまり、上記シャフト部の軸）との間の距離が変化しても、上記ゲートロータ本体は、上記シャフト部の上記台部上でスライドして、上記スクリューロータと上記ゲートロータ本体との位置関係は、適切な距離を維持する。
【００１４】
この結果、上記ゲートロータ本体の上記スクリューロータへの食い込みを防止して、上記ゲートロータ本体の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。また、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとが互いに強く押し付けあうことによる無駄な動力を低減する。また、上記弾性体により、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとの圧接力を、ガスが漏れない程度に保持できる。
【００１５】
したがって、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００１６】
また、第２参考例のゲートロータでは、上記弾性体は、板バネである。
【００１７】
第２参考例のゲートロータによれば、上記弾性体は、板バネであるので、上記弾性体を簡単な構成にできる。
【００１８】
また、第３参考例のゲートロータでは、上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネである。
【００１９】
第３参考例のゲートロータによれば、上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネであるので、上記板バネを簡単な構成にできる。
【００２０】
また、第４参考例のゲートロータでは、上記弾性体は、環状のゴムである。
【００２１】
第４参考例のゲートロータによれば、上記弾性体は、環状のゴムであるので、上記弾性体を簡単な構成にできる。
【００２２】
また、第５参考例のスクリュー圧縮機は、シリンダを有するケーシングと、このシリンダに嵌合される円筒状のスクリューロータと、このスクリューロータに噛合する上記ゲートロータとを備え、上記ゲートロータの上記ゲートロータ本体の歯部は、上記スクリューロータに噛合し、上記ゲートロータの上記シャフト部は、上記ケーシングに支持されていることを特徴としている。
【００２３】
第５参考例のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータを備えるので、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータの熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシングの熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータの軸と上記ゲートロータの軸（つまり、上記シャフト部の軸）との間の距離が変化しても、上記ゲートロータ本体は、上記シャフト部の上記台部上でスライドして、上記スクリューロータと上記ゲートロータ本体との位置関係は、適切な距離を維持する。
【００２４】
この結果、上記ゲートロータ本体の上記スクリューロータへの食い込みを防止して、上記ゲートロータ本体の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。また、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとが互いに強く押し付けあうことによる無駄な動力を低減する。また、上記弾性体により、上記ゲートロータ本体と上記スクリューロータとの圧接力を、ガスが漏れない程度に保持できる。
【００２５】
したがって、圧縮機の運転中に、ケーシングとスクリューロータとの温度差により、ゲートロータが撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータのスクリューロータへの食い込みを防止して、ゲートロータの磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００２６】
第１発明のスクリュー圧縮機は、スクリューロータと、ゲートロータと、ゲートロータシャフトと、弾性体とを備えている。スクリューロータは、外周面に複数本の螺旋状の溝を有し、回転自在である。ゲートロータは、その中央に開口が形成されている。ゲートロータの開口の周囲には、スクリューロータの溝に噛み合う複数の歯が放射状に配置されている。ゲートロータシャフトは、ゲートロータの開口に隙間を有する状態で挿入されている。弾性体は、ゲートロータの開口とゲートロータシャフトとの隙間、および／またはゲートロータのゲートロータシャフト回りの回転を止める複数の回り止めピンのうちの少なくとも１つの周囲に配置されている。また、隙間に配置された弾性体は、ゲートロータに対して、複数の回り止めピンのうちの１本に向けてゲートロータの半径方向への弾性力を与える。
【００２７】
第１発明のスクリュー圧縮機によれば、ゲートロータシャフトの周囲に隙間が形成され、弾性体がゲートロータシャフトの周囲の隙間および／またはゲートロータシャフト回りの回転を止める複数の回り止めピンのうちの少なくとも１つの周囲に配置されているので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。また、隙間に配置された弾性体がゲートロータに対して回り止めピンに向けてゲートロータの半径方向への弾性力を与えているので、回り止めピンによって半径方向への移動が拘束されている歯について、半径方向の伸びを弾性体によって効果的に吸収することが可能である。
【００２８】
第２発明のスクリュー圧縮機は、第１発明のスクリュー圧縮機であって、複数の回り止めピンのうちの１つは、フローティングピンである。フローティングピンは、他の回り止めピンよりも遊びを有する状態でゲートロータシャフトとゲートロータとの間を連結する。
【００２９】
第２発明のスクリュー圧縮機によれば、複数の回り止めピンのうちの１つは、他の回り止めピンよりも遊びを有する状態でゲートロータシャフトとゲートロータとの間を連結するフローティングピンであるので、フローティングピンについて他の回り止めピンよりも可動しろを大きく取ることができるので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００３０】
第３発明のスクリュー圧縮機は、第９発明のスクリュー圧縮機であって、弾性体は、リング状であり、フローティングピンである回り止めピンの周囲に配置されている。
【００３１】
第３発明のスクリュー圧縮機によれば、弾性体が、リング状であり、フローティングピンである回り止めピンの周囲に配置されているので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【発明の効果】
【００３２】
第１発明によれば、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができる。これにより、ゲートロータの歯の歯先がスクリューロータの溝の奥壁でこすれて摩耗することがなくなり、ゲートロータの磨耗を防止することができる。
【００３３】
また、回り止めピンによって半径方向への移動が拘束されている歯について、半径方向の伸びを弾性体によって効果的に吸収することができる。
【００３４】
第２発明によれば、フローティングピンについて他の回り止めピンよりも可動しろを大きく取ることができるので、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができる。
【００３５】
第３発明によれば、ゲートロータの歯の径方向の伸びを吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３７】
（第１参考例）
図１は、ゲートロータおよびスクリュー圧縮機の第１参考例である横断面図を示している。このスクリュー圧縮機は、シングルスクリュー圧縮機であり、シリンダ１０を有するケーシング１と、このシリンダ１０に嵌合される円筒状のスクリューロータ２と、このスクリューロータ２に噛合するゲートロータ３とを備える。
【００３８】
上記スクリューロータ２は、外周面に、複数の螺旋状の溝部２１を有する。上記ゲートロータ３は、こま状であり、外周面に、歯車状に複数の歯部３１を有する。上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１とは、互いに、噛合する。
【００３９】
上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって、圧縮室Ｃが、形成される。つまり、この圧縮室Ｃは、上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１と、上記ケーシング１の上記シリンダ１０の内面とによって、区画された空間である。
【００４０】
上記ゲートロータ３は、上記スクリューロータ２の軸２ａを点対称として、上記スクリューロータ２の左右に一対配置されている。上記ケーシング１には、上記シリンダ１０の外側に、ゲートロータ室Ｌが設けられ、このゲートロータ室Ｌに、上記ゲートロータ３を収納している。上記ゲートロータ室Ｌと上記シリンダ１０とは、貫通孔１２により連通している。上記ゲートロータ３は、この貫通孔１２から、上記シリンダ１０内に進入している。
【００４１】
上記スクリューロータ２は、上記軸２ａを中心として、矢印Ｒ方向に、回転し、このスクリューロータ２の回転に伴って、上記ゲートロータ３が、軸３ａを中心として、回転して、上記圧縮室Ｃ内のガスを圧縮する。上記スクリューロータ２は、上記ケーシング１に収納された（図示しない）モータにより、回転される。
【００４２】
つまり、上記圧縮室Ｃに、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室Ｃにて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の他端側にある吐出口１３から、吐出する。
【００４３】
上記ゲートロータ３は、ゲートロータ本体３０と、このゲートロータ本体３０を取り付けるシャフト部４０とを有する。上記ゲートロータ本体３０は、上記スクリューロータ２に噛合する。上記シャフト部４０は、上記ケーシング１に支持されている。上記ゲートロータ本体３０は、例えば、樹脂からなり、上記シャフト部４０は、例えば、金属からなる。
【００４４】
図２と図３に示すように、上記ゲートロータ本体３０は、円盤状であり、外周面の複数の歯部３１と、中央の孔部３２とを有する。図２は、ゲートロータ本体の平面図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【００４５】
上記歯部３１は、上記スクリューロータ２の溝部２１に噛合する。上記孔部３２の中心は、上記ゲートロータ本体３０の軸３０ａと一致している。また、上記ゲートロータ本体３０には、ピン穴３３が設けられ、このピン穴３３に、図示しない位置決めピンが挿通される。
【００４６】
図４と図５に示すように、上記シャフト部４０は、台部４３と、この台部４３の一面４３ａに設けられる第１の軸部４１と、この台部４３の他面に設けられる第２の軸部４２とを有する。図４は、シャフト部の平面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。
【００４７】
上記台部４３は、外周面に、複数の歯部４４を有する。この歯部４４は、上記ゲートロータ本体３０の歯部３１に対応している。また、上記台部４３には、ピン穴４５が設けられ、このピン穴４５に、図示しない位置決めピンが挿通される。上記第１の軸部４１の軸および上記第２の軸部４２の軸は、上記シャフト部４０の軸４０ａと一致している。上記第２の軸部４２は、軸受けを介して、上記ケーシング１に支持される。
【００４８】
図６と図７に示すように、上記ゲートロータ３では、上記ゲートロータ本体３０は、上記シャフト部４０の上記台部４３の上記一面４３ａに支持される。上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１は、上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２に挿入される。図６は、ゲートロータの平面図であり、図７は、図６のＣ−Ｃ断面図である。
【００４９】
上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１と上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２との間の隙間Ｓには、弾性体５が配置されている。図６では、分かりやすくするために、上記弾性体５を黒塗りで示している。
【００５０】
上記弾性体５は、板バネである。この板バネは、環状の波形バネである。この波形バネの山部は、外周面に位置し、この波形バネの谷部は、内周面に位置する。この波形バネの山部が、上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２の内周面に接触し、この波形バネの谷部が、上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１の外周面に接触する。なお、図示しないが、この板バネを渦巻きバネとしてもよい。
【００５１】
上記弾性体５は、常に、上記ゲートロータ本体３０の軸３０ａと上記シャフト部４０の軸４０ａとが一致するように、付勢している。そして、上記ゲートロータ本体３０に外部から力が働くと、上記ゲートロータ本体３０は、上記弾性体５の弾発力に対抗して、上記シャフト部４０の上記台部４３上を移動する。
【００５２】
上記ゲートロータ本体３０のピン穴３３と、上記シャフト部４０のピン穴４５とは、互いに軸が一致するように、重なっており、図示しない位置決めピンが挿通される。
【００５３】
上記構成のゲートロータ３によれば、上記シャフト部４０の軸部４１と上記ゲートロータ本体３０の孔部３２との間には、上記弾性体５が配置されているので、上記ゲートロータ本体３０は、上記シャフト部４０の上記台部４３上でスライド可能となる。
【００５４】
このため、このゲートロータ３をスクリュー圧縮機に用い、上記ゲートロータ本体３０の歯部３１をスクリューロータ２に噛合すると共に上記シャフト部４０をケーシング１に支持した場合に、圧縮機の運転中に、上記スクリューロータ２の熱膨張が大きくなる一方、上記ケーシング１の熱膨張が小さくなって、上記スクリューロータ２の軸２ａと上記ゲートロータ３の軸３ａ（つまり、上記シャフト部４０の軸４０ａ）との間の距離が変化しても、上記ゲートロータ本体３０は、上記シャフト部４０の上記台部４３上でスライドして、上記スクリューロータ２と上記ゲートロータ本体３０との位置関係は、適切な距離を維持する。
【００５５】
この結果、上記ゲートロータ本体３０の上記スクリューロータ２への食い込みを防止して、上記ゲートロータ本体３０の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。また、上記ゲートロータ本体３０と上記スクリューロータ２とが互いに強く押し付けあうことによる無駄な動力を低減する。また、上記弾性体５により、上記ゲートロータ本体３０と上記スクリューロータ２との圧接力を、上記圧縮室Ｃからガスが漏れない程度に保持できる。
【００５６】
したがって、圧縮機の運転中に、ケーシング１とスクリューロータ２との温度差により、ゲートロータ３が撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータ３のスクリューロータ２への食い込みを防止して、ゲートロータ３の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００５７】
また、上記弾性体５は、板バネであるので、上記弾性体５を簡単な構成にできる。また、上記板バネは、環状の波形バネまたは渦巻きバネであるので、上記板バネを簡単な構成にできる。
【００５８】
上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータ３を備えるので、圧縮機の運転中に、ケーシング１とスクリューロータ２との温度差により、ゲートロータ３が撓んでも、簡単な構成で、ゲートロータ３のスクリューロータ２への食い込みを防止して、ゲートロータ３の磨耗量を低減させて、圧縮機の能力低下を防止する。
【００５９】
（第２参考例）
図８は、この発明のゲートロータの第２参考例を示している。上記第１参考例と相違する点を説明すると、この第２参考例では、弾性体の構成が相違する。なお、上記第１参考例と同一の符号は、上記第１参考例と同じ構成であるため、その説明を省略する。
【００６０】
この第２参考例のゲートロータ３Ａでは、弾性体５Ａは、環状のゴムである。この環状のゴムの外周面が、上記ゲートロータ本体３０の上記孔部３２の内周面に接触し、この環状のゴムの内周面が、上記シャフト部４０の上記第１の軸部４１の外周面に接触する。
【００６１】
上記弾性体５Ａは、常に、上記ゲートロータ本体３０の軸と上記シャフト部４０の軸とが一致するように、付勢している。そして、上記ゲートロータ本体３０に外部から力が働くと、上記ゲートロータ本体３０は、上記弾性体５Ａの弾発力に対抗して、上記シャフト部４０上を移動する。
【００６２】
したがって、上記第１参考例の作用効果に加えて、上記弾性体５Ａは、環状のゴムであるので、上記弾性体５Ａを簡単な構成にできる。
【００６３】
なお、この発明は上述の参考例に限定されない。例えば、ゲートロータのシャフト部の軸部を一つとし、この一つの軸部にゲートロータ本体を取り付けると共に、この一つの軸部をケーシングに支持してもよい。また、ゲートロータの数量を、増減してもよい。
【００６４】
（本発明の実施形態）
つぎに本発明のスクリュー圧縮機の本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００６５】
従来より、螺旋状の溝を有するスクリューロータと、その螺旋状の溝に噛み合う複数の歯を有するゲートロータとを備えたスクリュー圧縮機がある。このゲートロータは、合成樹脂で製造される場合が多く、ゲートロータの歯の摩耗を低減することが課題になっている。
【００６６】
そこで、米国特許第４８９０９８９号公報のスクリュー圧縮機のように、ゲートロータを支持するゲートロータサポート上で回転方向についての自由度を与えるために、フローテイングピン周りにばねを使い、ゲートロータサポートに対してゲートロータの相対的な回転方向への動きを動きやすくするための構造が提案されている。
【００６７】
しかし、スクリュー圧縮機は、構造が複雑であり、幾何学的に部品精度および組立精度に限界があり、ゲートロータの歯とスクリューロータの溝との隙間が無視できない場合があり、さらに隙間のバラツキが激しくなるおそれがある。このようなゲートロータの歯とスクリューロータの溝との隙間のバラツキが生じても、上記文献のスクリュー圧縮機の構造では、隙間のバラツキを吸収することができなかった。
【００６８】
また、運転中にゲートロータの歯の熱膨張および負荷変動により、樹脂製のゲートロータの歯が磨耗してしまい、性能低下の原因となる。とくに、ゲートロータの歯は、一般的に幅よりも高さの方が大きいので、熱膨張した際に高さ方向（半径方向）への伸びが大きくなる。ゲートロータの歯が半径方向へ伸びることによって、ゲートロータの歯先はスクリューロータの溝の奥壁でこすれて摩耗しやすくなる。このような熱膨張によるゲートロータの歯の伸びが生じても、上記文献のスクリュー圧縮機の構造では、歯の伸び分を吸収することができなかった。
【００６９】
そこで、以下に述べる本発明の実施形態では、ゲートロータの摩耗および摩耗による性能低下を抑えることができるスクリュー圧縮機を提供している。
【００７０】
＜シングルスクリュー圧縮機１０１の構成＞
図９〜１５に示されるシングルスクリュー圧縮機１０１は、１本のスクリューロータ１０２と、スクリューロータ１０２を収納するケーシング１０３と、スクリューロータ１０２の回転軸となるシャフト１０４と、２個のゲートロータ１０５、１０６と、スクリューロータ１０２の軸方向から支持するスラスト軸受１０７と、２つのゲートロータ１０５、１０６のためのゲートロータシャフト１０８、１０９とを備えている。
【００７１】
スクリューロータ１０２は、外周面に複数本の螺旋状の溝１１１を有している円柱状のロータである。スクリューロータ１０２は、シャフト１０４と一体になって、ケーシング１０３の内部で回転することが可能である。スクリューロータ１０２は、スラスト軸受１０７によって、軸方向に沿って吐出側から吸入側へ向かう方向（ガスの吸入方向Ｆ１の反対方向）から支持されている。シャフト１０４は、一端がスクリューロータ１０２と結合され、他端がケーシング１０３外部の駆動用モータ（図示せず）に連結されている。
【００７２】
ケーシング１０３は、円筒形状の部材であり、スクリューロータ１０２およびシャフト１０４を回転自在に収納する。
【００７３】
２つのゲートロータ、すなわち、第１ゲートロータ１０５および第２ゲートロータ１０６は、いずれも、中央に開口１２１が形成され、開口１２１の周囲にスクリューロータ１０２の溝１１１に噛み合う複数の歯１１２が放射状に配置された回転体であり、ゲートロータシャフト１０８、１０９の回りに回転することが可能である。
【００７４】
本発明の実施形態のゲートロータ１０５、１０６は、合成樹脂で製造されている。ここで、スクリュー圧縮機１０１に使用される関係上、耐圧性、耐摩耗性の高い合成樹脂でゲートロータ１０５、１０６を製造するのが好ましい。
【００７５】
ゲートロータシャフト１０８、１０９は、２つのゲートロータ１０５、１０６のそれぞれの開口１２１に挿入され、ゲートロータ１０５、１０６を回転自在に支持する。具体的には、ゲートロータシャフト１０８、１０９は、ゲートロータ１０５、１０６を支持するゲートロータサポート１２７を有している。ゲートロータサポート１２７は、ゲートロータシャフト１０８、１０９に対して同軸上に固定されている。ゲートロータサポート１２７は、ゲートロータ１０５、１０６とほぼ相似形であって少し小さい寸法を有している。ゲートロータ１０５、１０６は、ゲートロータサポート１２７に対して回転できないようにピン１２４で固定されている。ゲートロータシャフト１０８、１０９は、スクリューロータ１０２のシャフト１０４に対して直交している。
【００７６】
ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２は、ケーシング１０３に形成されたスリット１１４を通して、ケーシング１０３内部のスクリューロータ１０２の螺旋状の溝１１１と噛み合うことが可能である。２枚のゲートロータ１０５、１０６は、スクリューロータ１０２の回転中心に対して左右対称に配置されている。なお、ゲートロータ１０５、１０６を上下対称に配置してもよい。
【００７７】
スクリューロータ１０２が回転すれば、第１ゲートロータ１０５および第２ゲートロータ１０６の複数の歯１１２は、順次複数の溝１１１に噛み合うことができる。
【００７８】
ゲートロータシャフト１０８、１０９は、ゲートロータ１０５、１０６の開口１２１に隙間１２２を有する状態で挿入されている。ゲートロータシャフト１０８、１０９は、ゲートロータ１０５、１０６を回転自在に支持する。
【００７９】
隙間１２２は、０．１〜０．８ｍｍ程度の範囲が好ましい。すなわち、隙間１２２が０．１ｍｍ未満だとゲートロータ１０５、１０６の歯の径方向の伸びを吸収できず、また、０．８ｍｍを超えるとゲートロータ１０５、１０６の回転振れが大きくなり、歯１１２が正常に溝１１１に噛み合うことが困難になるので、これらの不具合を考慮して、上記範囲内に設定されている。
【００８０】
第１の弾性体であるコイルバネ１２８は、ゲートロータ１０５、１０６の開口１２１とゲートロータシャフト１０８、１０９との隙間１２２に配置されている。
【００８１】
しかも、第２の弾性体であるＯリング１２９は、ゲートロータ１０５、１０６のゲートロータシャフト１０８、１０９回りの回転を止める複数の回り止めピン１２３、１２４のうちの少なくとも１つのフローティングピン１２４の周囲に配置されている。
【００８２】
このように、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲に隙間１２２が形成され、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８およびフローティングピン１２４周囲のＯリング１２９により、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００８３】
ここで、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先とスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁との間の隙間、すなわち先端隙間の調整は、低負荷運転時の吸入温度または常温（環境温度）において、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先がスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁に当たるように調整される。
【００８４】
隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８は、ゲートロータ１０５、１０６に対して部分的に、複数の回り止めピン１２３、１２４のうちの１本であるガイドピン１２３に向けてゲートロータ１０５、１０６の半径方向への弾性力を与えている。これにより、ガイドピン１２３によって半径方向への移動が拘束されている歯１１２について、半径方向の伸びをコイルバネ１２８によって効果的に吸収することが可能である。
【００８５】
フローティングピン１２４は、他の回り止めピン（ガイドピン１２３）よりも遊びを有する状態でゲートロータシャフト１０８、１０９とゲートロータ１０５、１０６との間を連結している。
【００８６】
フローティングピン１２４は、ゲートロータ１０５、１０６に対しては遊びがない状態で密に嵌合されているが、ゲートロータサポート１２７に対しては、ゲートロータ１０５、１０６の回転方向についての遊び（可動しろ）だけでなく半径方向についての遊び（可動しろ）を有する状態で、緩い連結状態になっている。
【００８７】
したがって、２本の回り止めピンのうちの一方のフローティングピン１２４を他方のガイドピン１２３よりも可動しろを大きく取ることができるので、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００８８】
フローティングピン１２４のゲートロータ１０５、１０６の半径方向についての遊び（可動しろ）は、ゲートロータ１０５、１０６の歯の半径方向への熱膨張による伸び量を吸収できるように、０．１〜０．８ｍｍ程度に設定されている。０．１ｍｍ未満だと歯１１２の伸びをフローティングピン１２４の可動しろで十分に吸収できず、０．８ｍｍを超えるとゲートロータ１０５、１０６の円滑な回転に影響が出るなどの問題がある。
【００８９】
第２の弾性体であるＯリング１２９は、リング状であり、フローティングピン１２４の周囲に配置されている。このＯリング１２９により、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【００９０】
Ｏリング１２９は、ゲートロータ１０５よりもたわみやすい（ヤング率の低い）弾性材料で製造されたリング状の部材である。例えば、Ｏリング１２９は、合成ゴム、合成樹脂その他の弾性材料で製造することが可能である。
【００９１】
また、ケーシング１０３の外周面には、ケーシング１０３内部で圧縮された冷媒ガスを吐出するための吐出ポート１１０が、第１ゲートロータ１０５および第２ゲートロータ１０６に対応してそれぞれ１個ずつ開口されている。
【００９２】
これらの吐出ポート１１０は、スクリューロータ１０２の回転時において、スクリューロータ１０２外周面における溝１１１に連通することが可能になるように、ケーシング１０３の外周面の適宜の位置に開口されている。
【００９３】
＜シングルスクリュー圧縮機１０１の動作説明＞
図９〜１５に示されるシングルスクリュー圧縮機１０１は、以下のようにしてガスを圧縮する。
【００９４】
まず、シャフト１０４がケーシング１０３外部のモータ（図示せず）から回転駆動力を受けると、スクリューロータ１０２が矢印Ｒ１（図９参照）の方向に回転する。このとき、スクリューロータ１０２の螺旋状の溝１１１に噛み合う２枚のゲートロータ１０５、１０６は、その歯１１２が螺旋状の溝１１１の内壁に押されることによって、矢印Ｒ２の方向へ回転する。このとき、図９〜１０のスクリューロータ１０２の紙面手前側では、ケーシング１０３の内面と、スクリューロータ１０２の溝１１１と、ゲートロータ１０５の歯１１２とで仕切られて形成された紙面手前側の圧縮室の容積が減少する。それとともに、スクリューロータ１０２の紙面奥側では、ケーシング１０３の内面と、スクリューロータ１０２の溝１１１と、ゲートロータ１０６の歯１１２とで仕切られて形成された紙面奥側の圧縮室の容積が減少する。
【００９５】
これらの２つの圧縮室の容積の減少を利用することによって、ケーシング１０３の吸入側開口１１５から導入される圧縮前の冷媒Ｆ１（図１０参照）は、溝１１１と歯１１２とが噛み合う直前に圧縮室に導かれ、溝１１１と歯１１２とが噛み合っている間に圧縮室の容積が減少して冷媒が圧縮され、その後、溝１１１と歯１１２との噛み合いが外れた直後に、圧縮された冷媒Ｆ２（図１０参照）が、ゲートロータ１０５、１０６にそれぞれ対応する図１０の紙面手前側および紙面奥側に開口する吐出ポート１０から吐出される。
【００９６】
＜本発明の実施形態の特徴＞
（１）
本発明の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲に隙間１２２が形成され、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８およびフローティングピン１２４周囲のＯリング１２９により、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。これにより、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先がスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁でこすれて摩耗することがなくなり、ゲートロータ１０５、１０６の磨耗を防止することが可能となる。
【００９７】
（２）
また、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の歯先とスクリューロータ１０２の溝１１１の奥壁との間の隙間、すなわち先端隙間を管理することが可能になる。例えば、運転条件が変化に応じて、先端隙間も自動的に調整される。これにより、スクリュー圧縮機１０１の性能の低下を防止することが可能である。
【００９８】
（３）
しかも、スクリュー圧縮機１０１の加工精度および組立精度の自由度が広がるので、製造コストを低減させることが可能である。
【００９９】
（４）
しかも、圧縮媒体である冷媒ガスなどが液体状態でスクリュー圧縮機１０１に導入されるいわゆる液圧縮の状態になり、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２にかかる負荷が変動する場合があっても、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の異常磨耗、またはゲートロータ１０５、１０６とスクリューロータ１０２との間で生じる焼付きを防止できる。これにより、スクリュー圧縮機１０１の信頼性を向上することが可能になる。
【０１００】
例えば、ゲートロータ１０５、１０６の開口１２１とゲートロータシャフト１０８、１０９との隙間１２２、その隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８、およびフローティングピン１２４周囲に配置されたＯリング１２９を備えているので、ゲートロータ１０５、１０６が半径方向に移動可能であり、それによって、異常な液圧縮が生じても先端隙間から液状態の冷媒をスクリュー圧縮機１０１の外部へ逃がすことが可能である。
【０１０１】
（５）
さらに、本発明の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、隙間１２２に配置されたコイルバネ１２６がゲートロータ１０５、１０６に対して部分的にガイドピン１２３に向けてゲートロータ１０５、１０６の半径方向への弾性力を与えている。したがって、ガイドピン１２３によって半径方向への移動が拘束されている歯１１２について、半径方向の伸びをコイルバネ１２６によって効果的に吸収することが可能である。
【０１０２】
（６）
本発明の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、複数の回り止めピン１２３、１２４のうちの一本は、他の回り止めピン（ガイドピン１２３）よりも遊びを有する状態でゲートロータシャフト１０８、１０９とゲートロータ１０５、１０６との間を連結するフローティングピン１２４であるので、フローティングピン１２４をガイドピン１２３よりも可動しろを大きく取ることができ、これにより、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１０３】
（７）
本発明の実施形態のスクリュー圧縮機１０１では、第２の弾性体であるＯリング１２９は、リング状であり、フローティングピン１２４の周囲に配置されているので、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１０４】
また、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びや歯先の摩耗状況等に対応して、Ｏリング１２９の寸法および材質を適宜変更すれば、ゲートロータ１０５、１０６の寿命を延ばすことも可能になる。
【０１０５】
＜本発明の実施形態の変形例＞
（Ａ）
上記本発明の実施形態では、２種類の弾性体、すなわち、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１２２に配置されたコイルバネ１２８と、フローティングピン１２４周囲のＯリング１２９とを両方備えた構成をあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０６】
本発明の変形例として、いずれか一方の弾性体、すなわち、ゲートロータシャフト１０８、１０９の周囲の隙間１３３に配置されたコイルバネ１２８、またはフローティングピン１２４周囲のＯリング１２９のいずれか一方を備えた構成であっても、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１０７】
（Ｂ）
上記本発明の実施形態では、本発明における隙間１２２に配置された弾性体の例として、コイルバネ１２６をあげて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、リング状の弾性体を隙間１２２全体を埋めてもよい。この場合、ゲートロータ１０５、１０６の全周について、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の径方向の伸びを吸収することが可能である。
【０１０８】
また、リング状の弾性体を隙間１２２全体に埋めることにより、ゲートロータ１０５、１０６の歯１１２の寿命をさらに延ばすことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、スクリューロータおよびゲートロータを備えたスクリュー圧縮機について広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】ゲートロータおよびスクリュー圧縮機の第１参考例を示す横断面図である。
【図２】図１のゲートロータ本体の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のシャフト部の平面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図１のゲートロータの平面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図である。
【図８】本発明のゲートロータの第２参考例を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係わるシングルスクリュー圧縮機の主要部分の構成図。
【図１０】図９のシングルスクリュー圧縮機の正面図。
【図１１】図９のスクリューロータおよびゲートロータの配置を示す構成図。
【図１２】図９のゲートロータおよびゲートロータサポートが結合された部分における、（ａ）は正面図、および（ｂ）は背面図。
【図１３】図９のゲートロータシャフトの周囲の隙間に配置されたコイルバネ周辺部分の拡大図。
【図１４】図９のゲートロータ、ゲートロータサポート、およびゲートロータシャフトの切欠正面図。
【図１５】図１１のゲートロータの回転拘束用の孔およびＯリング周辺の部分拡大断面図。
【図１６】従来のスクリュー圧縮機の拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  ケーシング
１０  シリンダ
１１  シール面
１２  貫通孔
１３  吐出口
２  スクリューロータ
２ａ  軸
２１  溝部
３，３Ａ  ゲートロータ
３ａ  軸
３０  ゲートロータ本体
３０ａ  軸
３１  歯部
３２  孔部
３３  ピン穴
４０  シャフト部
４０ａ  軸
４１  第１の軸部
４２  第２の軸部
４３  台部
４３ａ  一面
４４  歯部
４５  ピン穴
５  弾性体（板バネ）
５Ａ  弾性体（ゴム）
Ｃ  圧縮室
Ｌ  ゲートロータ室
Ｓ  隙間１０１  スクリュー圧縮機
１０２  スクリューロータ
１０３  ケーシング
１０４  シャフト
１０５  第１ゲートロータ
１０６  第２ゲートロータ
１０８、１０９  ゲートロータシャフト
１１１  溝
１１２  歯
１２１  開口
１２２  隙間
１２３  ガイドピン
１２４  フローティングピン
１２７  ゲートロータサポート
１２８  コイルバネ（第１の弾性体）
１２９  Ｏリング（第２の弾性体）