(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に沿って相連通する一対のボアと、該ボア内にそれぞれ収容され、且つ、互いに噛合して被圧縮流体を圧縮する雄ロータと雌ロータと、該ボアに連通させて形成され、上記ロータの圧縮始めの回転位置でその歯溝と連通してこれに上記被圧縮流体を導入する吸入口と、上記ボアに連通させて設けられ、上記ロータの圧縮終わりの回転位置で上記歯溝に連通してこれより圧縮後の被圧縮流体を排出する吐出口とを有するスクリュー圧縮機において、
上記雄ロータ、雌ロータの少なくともいずれか一方の歯にその各歯溝を吸入口に対して連通させて被圧縮流体をバイパスさせる連通口を形成すべく、上記吸入口側の端面を始端とし吸入口側と反対側を終端として、上記歯の始端の部分を、そのボア内面に対して摺接する歯のシール線および歯のピッチ円に沿わせて、その外側近傍から除去し、さらに、上記歯のピッチ円の径方向で該ピッチ円の外側部分が除去され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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被圧縮流体を導入・圧縮して排出すべく軸方向に沿って相隣接する一対のボア内に互いに噛み合って被圧縮流体を圧縮するロータを雄・雌一対収容したスクリュー圧縮機に係り、特に、吐出量の変更を可能にするためのスクリュー圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮比が高く主として空気熱源ヒートポンプ等に用いられる圧縮機として図４乃至図６に示す如き構造のスクリュー圧縮機が知られている。
図示されるように、この圧縮機では、ケーシング１内に、軸方向に沿って相連通するボア２，３が一対形成され、その一方には、一方のボア内面２aに沿って回転する雄ロータ４が収容され、他方には、他方のボア内面３aに沿って回転し、かつ、上記雄ロータ４と噛み合って回転する雌ロータ５が収容されている。
そして、上記ケーシング１には、各ロータ４，５の圧縮始めの回転位置で雌ロータ４の歯溝６と連通してこれに低圧側（蒸発器側）から被圧縮流体を導入する吸入口７と、圧縮始めの回転位置よりも回転が進んだ圧縮終わりの回転位置に、歯溝６と雄ロータ４の歯８とで圧縮した高圧の被圧縮流体を高圧側（凝縮器側）に排出する吐出口９が形成され、図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に示すように、雌ロータ５の歯溝６内に被圧縮流体を導入（図６（Ａ））、圧縮し（図６（Ｂ），（Ｃ））、排出する（図６（Ｄ））ように構成されている。
【０００３】
また、上記ケーシング１下部は、吐出量の調節のため、スライド弁１２が取り付けられていて、この弁の開度をアクチュエータ等で部分負荷と全負荷の間で調節することにより、ボア２，３内と吸入口７とを連通させ被圧縮流体の一部をバイパスさせるように構成されていて、その上記スライド弁１２が開いているときに、各ロータ４，５、ボア内面２ａ，３ａに対して下方から潤滑油を吹き付けるように構成されている。
【０００４】
なお、図４に示すように、一般には、雄ロータ４は4枚の歯、雌ロータ５は6枚の歯を有し、雄ロータ４は、その歯８及び歯溝１０の少なくとも大部分がそのピッチ円ＰＣＤの外側に、雌ロータ５は、雄ロータ４に噛み合う歯溝６と歯１１の少なくとも大部分がピッチ円ＰＣＤの内側にあり、雄ロータ４の歯８にピッチ円ＰＣＤの外側まで延びたアデンダム（ピッチ円ＰＣＤの外側に位置する歯部先端部）が、雌ロータ５の歯１１には、ピッチ円ＰＣＤの内側に延びたデデンダム（ピッチ円ＰＣＤの内側に位置する歯底）が形成され、理論押し退け量の増大が図られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記スライド弁によって吐出量を調節するという方法には、吐出量（風量）を減少側に調節すると、圧縮効率（等温効率、あるいは断熱効率）が悪化してしまうという問題があり、コストを犠牲にしても吐出容量の高いスクリュー圧縮機を選択せざるを得ない。
しかし、このように吐出能力が大きい圧縮機を使用する場合でも、圧縮機を駆動する駆動源の定格動力が圧縮機の最大負荷に対応していない場合のように、実際には圧縮機を部分負荷で使用する場合が多く、圧縮機の運転効率を改善することは極めて難しいという問題があった。
【０００６】
なお、関連技術として、特開昭56-12092号公報には、上記吸入口側の端部側のロータの歯に隣接する歯間を連通する連通溝を形成し、この連通溝から被圧縮流体をバイパスさせることにより、圧縮に関与する歯溝の容量を調節し、圧縮機の吐出量を調節する技術が示されている。
しかし、連通溝を単に設けるだけでは溝の通路抵抗により良好な被圧縮流体のバイパスがなされず、その分、動力損失が生じてしまうという問題がある。
本発明の主目的は、吐出量の調節を可能にする新規なスクリュー圧縮機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１記載の発明は、軸方向に沿って相連通する一対のボアと、該ボア内にそれぞれ収容され、且つ、互いに噛合して被圧縮流体を圧縮する雄ロータと雌ロータと、該ボアに連通させて形成され、上記ロータの圧縮始めの回転位置でその歯溝と連通してこれに上記被圧縮流体を導入する吸入口と、上記ボアに連通させて設けられ、上記ロータの圧縮終わりの回転位置で上記歯溝に連通してこれより圧縮後の被圧縮流体を排出する吐出口とを有するスクリュー圧縮機において、上記雄ロータ、雌ロータの少なくともいずれか一方の歯にその各歯溝を吸入口に対して連通させて被圧縮流体をバイパスさせる連通口を形成すべく、上記吸入口側の端面を始端とし吸入口側と反対側を終端として、上記歯の始端の部分を、そのボア内面に対して摺接する歯のシール線および歯のピッチ円に沿わせて、その外側近傍から除去し、さらに、上記歯のピッチ円の径方向で該ピッチ円の外側部分が除去されることを特徴とする。
【０００８】
このような構成により連通口がボア内面によって閉じられるまでは、吸入口に対して歯溝を連通させることができ、歯溝から吸入口に余剰な被圧縮流体の一部を、抵抗なくバイパスさせることができる。
このため、無駄な動力を損失させることなく、圧縮機の吐出量を調節することができ、連通口の形成のみで駆動源の定格動力に対応する全負荷時の吐出容量を設定することできる。
また、連通口をボア内面に対する歯のシール線に沿わせて形成すると、潤滑油に対する歯の攪拌抵抗を減少させることができ、この分、動力損失を軽減することができるという利点が得られる。
さらに、歯をシール線のみならずピッチ円に沿わせて除去して連通口を形成すると、歯の噛み合い率の低下、回転力伝達のためのトルク不足に対応でき、潤滑油に対する歯の攪拌抵抗をさらに減少させることができる。
さらに、歯のピッチ円の径方向外側部分で除去され、ピッチ円より下側の歯元を残したことによって、動力損失も軽減させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るスクリュー圧縮機の風量調節方法の一実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
なお、既に従来の技術の欄で説明した構成と同一の構成又は同様な構成については基本的に同一符号を付して説明を省略する。
図１及び図２はこの発明に係るスクリュー圧縮機を示し、図１はボアと雄・雌ロータの収容状態を示す横断面図、図２は一つの歯溝について透視した雌ロータの透視図である。
【００１１】
図１に示すように、まず、圧縮機の本体たるケーシング１内に、軸方向に沿って互いに連通するボア２，３を一対形成すると共に、ボア２，３の一端部に連通させて吸入口７を形成し、ボア２，３の他端に連通させて吐出口９を形成する。そして、ボア２，３の一方には、例えば、歯数が４枚、ねじれ角が３００゜の雄ロータ１４を回転自在に収容し、他方には、この雄ロータ１４と噛合して回転する雌ロータ１５を収容する。
この際、これら雄ロータ１４、雌ロータ１５の少なくともいずれか一方、例えば、雌ロータ１５には、図２に示すように、その相隣接する歯溝１６間を連通すると共に、その各歯溝１６を上記吸入口７に対しそれぞれ連通して被圧縮流体（NH3等の冷媒等）を吸入口７にバイパスさせる連通口１７を形成しておく。
各連通口１７は、吸入口７側の端面を始端Ａとし、また、吸入口１９と反対側を終端Ｂとして雌ロータ１５の各歯１８の歯先側を、そのボア３内面と摺接する歯のシール線（いわゆる噛み合いシール線）Ｓに沿わせてその外側近傍から除去することにより形成する。
この場合、終端Bの位置を吸入口７側寄りに設定すれば雌ロータ１５の歯溝１６の容量は100％側に近づき、吐出口９側に設定すれば歯溝１６の容量は逆に0％側に近づく。
【００１２】
つまり、圧縮始めのロータ回転位置から圧縮終りより所定回転角手前のロータ回転位置までの間は、連通口１７を通じて上記吸入口７に上記雌ロータ１５の歯溝１６を連通させて、この間、雄ロータ１４の歯１９と雌ロータ１５の歯溝１６との噛み合いによって余剰な被圧縮流体の一部を歯溝１６から吸入口７にバイパスさせ、これによって、被圧縮流体の充填に対する雌ロータ１５の歯溝１６の容量を減少させ、圧縮機の全負荷時の吐出量（風量）を調節するのである。
【００１３】
よって係る方法によれば、除去の終端Ｂ位置の設定のみで雌ロータ１５の歯溝１６の容量の調節は自由で任意なものとなり、圧縮機の全負荷時の吐出量を圧縮機駆動源（モータ、エンジン等）の定格動力に対応させることができる。
そして、上記シール線Ｓに沿わせて雌ロータ１５の歯１６を除去すると、この分潤滑油に対する撹拌損失が小さくなり、この分、動力損失を小さく抑えることができる。
そして、上記連通口１７の形成の際、歯１８の始端Ａ側の除去を、図２に示すように、ピッチ円ＰＣＤ近傍のその外側で、且つ、ピッチ円ＰＣＤに沿わせて行えば、歯の噛み合い率の低下や、回転トルク不足に対応することが可能となり、これによって耐久性、信頼性を充分に得ることが可能となる。
【００１４】
従って、全負荷時の吐出容量に対して駆動源の定格動力が不足する場合でも、上記連通口１７の形成によって特別な附属品の追加なく駆動源の定格動力に対応でき、廉価なスクリュー圧縮機とすることができる。
なお、この実施形態の説明にあっては、特に、雌ロータ１５の歯１８に連通口１７を形成する例について説明をしたが、雄ロータ１４の歯１９に同様に連通口１７を形成することも、また、これら雄・雌ロータ１４，１５の歯１９，１８に連通口１７を形成することも可能である。
【００１５】
（実施例）
以下に、本発明に係る方法で製造したスクリュー圧縮機の一実施例について説明する。
【００１６】
図３に示すように、容量80％を越えたとき、雌ロータ１５の歯溝１６が吸入口７に連通するよう雌ロータ１５の歯１８に、シール線Ｓ及びピッチ円ＰＣＤに沿わせて除去（斜線Ｄ）連通口１７を形成し、連通口１７による通路抵抗を動力損失の観点から評価し、併せて、シール漏れ、吐出量の評価を行った。
容量80％未満では、雌ロータ１５の歯１８とボア内面３ａとのシールは維持され、雌ロータ１５の歯溝１６からボア３内への漏れは認められなかった。
吐出量は、ほぼ歯の除去前の吐出量を100％としてほぼ80％となり、シール線に沿った除去が有効であったことが認められた。
容量80％以上では、動力損失は従来のスクリュー圧縮機と比較してかなり小さく、連通口１７の通路抵抗が極めて小さい、潤滑油の撹拌抵抗が小さくなっていることが認められた。なお、動力損失にも大きな変動がなく、ピッチ円より下側の歯元を残した効果も認められた。
【００１７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
（１）請求項１に記載の発明によれば、連通口がボア内面によって閉じられるまでは、吸入口に対して歯溝を連通させることができ、歯溝に充填された余剰な被圧縮流体の一部を、抵抗なく吸入口にバイパスさせることができるので、無駄な動力を損失させることなく、圧縮機の吐出量を自由に調節することができる（請求項１）。
（２）連通口の形成のみで駆動源の定格動力に対応する全負荷時の吐出容量を設定することできる（請求項１）。
（３）連通口をボア内面に対する歯のシール線に沿わせて形成することにより、潤滑油に対する歯の攪拌抵抗を減少させることができ、この分、動力損失を軽減できる（請求項１）。
（４）歯の噛み合い率の低下、回転力伝達のためのトルク不足に対応でき、潤滑油に対する歯の攪拌抵抗をさらに減少させることができる（請求項１）。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係るスクリュー圧縮機を説明するための図で、ボアと雄・雌ロータの収容状態を示す横断面図である。
【図２】  この発明に係るスクリュー圧縮機を説明するための図で、一つの歯溝について透視した雌ロータの透視図である。
【図３】  この発明に係るスクリュー圧縮機の一実施例を示す図で、一つの歯溝について透視した雌ロータの透視図である。
【図４】  従来のスクリュー圧縮機の構造を説明するための図で、ボアと雄ロータ及び雌ロータとの関係を示す横断面図である。
【図５】  従来のスクリュー圧縮機の構造を説明するための側断面図である。
【図６】  従来の雄ロータと雌ロータとの関係を示す概略平面図である。
【符号の説明】
１      ケーシング
２，３  ボア
７      吸入口
９      吐出口
１４    雄ロータ
１５    雌ロータ
１６    雌ロータの歯溝
１７    連通口
Ａ      始端
Ｂ      終端
Ｓ      シール線
１８    雌ロータの歯
１９    雄ロータの歯
ＰＣＤ  ピッチ円
【図１】
0003764225.tif 000002
【図２】
0003764225.tif 000003
【図３】
0003764225.tif 000004
【図４】
0003764225.tif 000005
【図５】
0003764225.tif 000006
【図６】
0003764225.tif 000007