JP2002213382A

JP2002213382A - ヘリカル形液封式圧縮機

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Publication number: JP2002213382A
Application number: JP2001005696A
Authority: JP
Inventors: Naoki Endo; 尚樹遠藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-31
Anticipated expiration: 2021-01-12
Also published as: JP3541220B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、圧縮空間への封液の収容性能を向上
させ、羽根車とケーシングの最近接点においてボス面か
ら封液が離れてしまう現象を防止し、圧縮空間のシール
を完全にし、圧縮機としての性能を向上させたヘリカル
形液封式圧縮機を提供することを目的とする。【解決手段】本発明によるヘリカル形液封式圧縮機は、
作動空間の仕切りの一部を形成するらせん状の羽根を持
つ羽根車をケーシング内に偏心して設け、このケーシン
グにシールの役割を果たす封液を供給し、駆動装置によ
って羽根車を回転・作動させてなるヘリカル形液封式圧
縮機において、上記封液に対し上記羽根の根本方向に移
動する分力を与える形状の補助翼を羽根車に単数枚また
は複数枚設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、液封式圧縮機、特に
ヘリカル形液封式圧縮機に関し、冷凍サイクルおよびヒ
ートポンプをはじめ、一般的な圧縮機、送風機および真
空ポンプとして使用が可能であり、化学工業、機械工
業、食品工業、農林水産業等多くの産業に応用が可能で
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のヘリカル形液封式圧縮機は、たと
えば特開昭５０−１２４２０９号公報に記載されている
ように、円筒状のケーシング内にらせん状の羽根を持つ
羽根車を配置し、かつ封液が注入されている。羽根車を
駆動装置により回転させると遠心力の作用で封液はケー
シングの内面に付着して封液を形成し、羽根車とケーシ
ング間の距離が広い側に羽根車ボス面、封液面および羽
根面で囲まれる空所を形成する。この空所が気体を圧縮
する孤立した圧縮空間を形成し、この圧縮空間が吸入側
から吐出側へ移動するに従ってその容積を次第に減少さ
せ、作動ガスを圧縮して吐出側から吐出する。

【０００３】一方、通常の封液式圧縮機では、羽根は軸
に平行に取り付けられ、しかも回転方向に傾いた形状を
持つので、羽根がケーシングと羽根車が最接近する位置
からケーシングと羽根車が最も離れる位置まで回転して
いく過程、すなわち封液から羽根がボス面の方から徐々
に抜け出していく過程では封液をボス面から半径方向に
放出し易く、逆に、羽根がケーシングと羽根車が最も離
れた位置からケーシングと羽根車が最接近する位置まで
回転していく過程、すなわち封液に羽根が沈んでいく過
程では、封液を羽根の根本の方向に収容し易くなってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した従
来のヘリカル形液封式圧縮機においては、羽根形状がら
せん形状のため、羽根面が羽根車の軸に対して傾いてお
り、封液は羽根面に沿って吐出側に流出する。このと
き、半径方向よりも抵抗の少ない周方向に流出しやすく
なるため、封液の羽根根本への収容効率が低下する。し
たがって、封液の羽根根本への収容および封液の羽根根
本からの放出の効率が悪くなる。特に、羽根根本への封
液の収容性能が悪いと、羽根車とケーシングの最近接点
においてボス面から封液が離れてしまう状況が発生し、
圧縮空間のシールが不完全となり、圧縮機としての性能
が著しく低下する。

【０００５】従来、羽根車とケーシングの最近接する位
置において、封液がボス面から離脱するのを防止する技
術としては、（１）圧縮機のケーシング内に供給する封液の供給圧力
を高める。（２）圧縮機の吸入部を下に吐出部が上になるよう装置
を傾け、封液に作用する重力により、吸入側の封液の静
圧を高める。ことが知られている。しかし、これらの方法では封液の
ボス面からの離脱を完全に防止することは出来なかっ
た。

【０００６】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、圧縮空間
への封液の収容性能を向上させ、羽根車とケーシングの
最近接点においてボス面から封液が離れてしまう現象を
防止し、圧縮空間のシールを完全にし、圧縮機としての
性能を向上させたヘリカル形液封式圧縮機を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明によるヘリカル形液封式圧縮機は、作動空間の
仕切りの一部を形成するらせん状の羽根を持つ羽根車を
ケーシング内に偏心して設け、このケーシングにシール
の役割を果たす封液を供給し、駆動装置によって羽根車
を回転・作動させてなるヘリカル形液封式圧縮機におい
て、上記封液に対し上記羽根の根本方向に移動する分力
を与える形状の補助翼を羽根車のボスの両端の間に納ま
るように、単数枚または複数枚設けたことを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明によるヘリカル形液封式圧縮
機は、補助翼を羽根車の軸方向に連続して設けたことを
特徴とする。また、本発明によるヘリカル形液封式圧縮
機は、補助翼を羽根車の軸方向に断続して設けたことを
特徴とする。また、本発明によるヘリカル形液封式圧縮
機は、補助翼を羽根車の軸心に平行に設けたことを特徴
とする。また、本発明によるヘリカル形液封式圧縮機
は、補助翼を羽根車の軸心に非平行に設けたことを特徴
とする。また、本発明によるヘリカル形液封式圧縮機
は、補助翼の断面形状を流線型にしたことを特徴とす
る。また、本発明によるヘリカル形液封式圧縮機は、補
助翼の表面を低摩擦化処理したことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明によるヘリカル形液
封式圧縮機の実施の形態を図面に基づき説明する。図１
において、ヘリカル形液封式圧縮機１は、円筒状のケー
シング２内に羽根車３を偏心して配置して構成されてい
る。図２には、ケーシング２内に配置された羽根車３を
示しており、羽根車３は駆動用の回転軸７に嵌着する円
柱状のボス４およびこのボス４の表面に取り付けられた
らせん状の羽根５から構成されている。

【００１０】また、補助翼６が羽根車３の羽根５に、軸
方向に長さを有し、ボス４の表面に接することなく、か
つ、回転方向８に向かって傾斜した断面形状を持って羽
根車の両端の間に納まるように設けられている。この補
助翼６は、その中心線が羽根車３の軸心に平行あるいは
非平行（ほぼ平行）に設けられる。また、補助翼６は、
図３に示すように作動空間２０の形成には関与せず、ま
た、作動空間２０を分断することもないように設けられ
る。

【００１１】図１，２，３に示した例では、らせん状の
羽根５が４枚、補助翼６も４枚の場合について示してい
るが、補助翼６は単数枚でも複数枚でも良い。また、補
助翼６の流体抵抗を減らすため、その断面を流線形にし
たり、補助翼６表面に公知の低摩擦化処理を施すのが望
ましい。また、図に示した例では、羽根車３のボス４の
径を軸方向に同一とするとともに、羽根５のらせんのピ
ッチをケーシング２の一端に配置された吸入ポート９の
側からケーシング２の他端に配置された吐出ポート１０
の側に進むにつれ漸次小さくしているが、補助翼６は、
羽根車のボスの径を軸方向に変化させるとともにらせん
状の羽根のピッチを軸方向に均等としたヘリカル形液封
式圧縮機、および、羽根車のボスの径を軸方向に変化さ
せるとともにらせん状の羽根のピッチを軸方向に変化さ
せヘリカル形液封式圧縮機ついても適用可能である。

【００１２】吸入ポート９および吐出ポート１０の外側
には吸入室１１および吐出室１２がそれぞれ設けられて
おり、吸入管１３および吐出管１４がそれぞれ連接して
いる。また、吸入室１１および吐出室１２には軸受装
置１５および軸封装置１６が備えられている。ケーシン
グ２内には封液１７が封入されており、この封液１７は
被圧縮気体よりも蒸気圧の低い液を使用する。

【００１３】このように構成されたヘリカル形液封式圧
縮機１において、気体を圧縮する作用は次のとおりであ
る。ケーシング２内に封液が１７が封入された状態で羽
根車３を回転方向８の方向に回転させると、遠心力の作
用で封液１７はケーシング２の内面１８に付着して液封
１９を形成する。封液１９の厚みは周方向にほぼ一様で
あるのに対し、羽根車３はケーシング２の中心に対して
偏心した位置にあるため、羽根車３のボス４の下部と液
封１９の間に空所２０が形成される。

【００１４】この空所２０は隣接する羽根５によって軸
方向に隔てられ、独立した空間となっている。この空所
２０を圧縮のための作動空間２０として利用する。作動
空間２０は、羽根車３の回転につれて吸入ポート９側か
ら吐出ポート１０側に移動し、その容積を次第に減少さ
せて気体を圧縮し、吐出ポート１０から気体を吐出す
る。

【００１５】このような一連の動作を行うには、図３に
示すように、ケーシング２と羽根車３とが最近接する位
置２１において、封液１７により液封１９が根車３のボ
ス４の面に接して存在していることが不可欠である。本
発明においては上記したように、補助翼６が羽根車３の
羽根５に、軸方向に長さを有し、ボス４の表面に接する
ことなく、かつ、回転方向８に向かって傾斜した断面形
状を持つ補助翼６が設けられているため、封液１７は補
助翼６により回転軸と直交する面において羽根の根本方
向の分力を受ける。

【００１６】その際、補助翼６はその断面の中心線が羽
根車３の回転軸７に対し平行あるいはほぼ平行となるよ
うに設置されているため、補助翼６表面に沿って流れる
封液に対し軸方向の力を付与することがほとんどない。
この結果、ボス４面に向かう半径方向の力を減殺するこ
ともない。したがって、ケーシング２と羽根車３が最も
離れる位置２２とケーシング２と羽根車３とが最近接す
る位置２１との間の位置に補助翼６が位置しているとき
には、封液１７を羽根５の根本の方向あるいはボス４表
面の方向に移動させ、ケーシング２と羽根車３とが最近
接する位置２１においては封液１７が羽根車３のボス４
表面に接するような作用を生じる。

【００１７】また、ケーシング２と羽根車３とが最近接
する位置２１からケーシング２と羽根車３が最も離れる
位置２２の間では、封液１７は半径方向、すなわち羽根
５の根本から羽根５の先端方向に遠心力により放出され
るが、補助翼６は回転方向８に向かって傾斜した断面形
状を持っているため、補助翼６が封液１７の運動を妨げ
ることはない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
動空間の仕切りの一部を形成するらせん状の羽根を持つ
羽根車をケーシング内に偏心して設け、このケーシング
にシールの役割を果たす封液を供給し、駆動装置によっ
て羽根車を回転・作動させてなるヘリカル形液封式圧縮
機において、上記封液に対し上記羽根の根本方向に移動
する分力を与える形状の補助翼を羽根車に単数枚または
複数枚設けたことにより、封液の羽根車根本からの放出
および羽根車根本への収容を容易にし、安定した液封を
それぞれの位置において形成できるという、格別の効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるヘリカル形液封式圧縮機の縦断面
図である。

【図２】本発明によるヘリカル形液封式圧縮機の羽根車
の説明図である。

【図３】本発明によるヘリカル形液封式圧縮機の横断面
図である。

【図４】従来のヘリカル形液封式圧縮機の羽根車の説明
図である。

【図５】従来のヘリカル形液封式圧縮機の横断面図であ
る。

【符号の説明】

１ヘリカル形液封式圧縮機２ケーシング３羽根車４ボス５羽根６補助翼７回転軸８回転方向９吸入ポート１０吐出ポート１１吸入室１２吐出室１３吸入管１４吐出管１５軸受装置１６軸封装置１７封液１８ケーシング内面１９液封２０空所（作動空間）２１ケーシングと羽根車が最も近接する位置２２ケーシングと羽根車が最も離れる位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】作動空間の仕切りの一部を形成するらせん
状の羽根を持つ羽根車をケーシング内に偏心して設け、
このケーシングにシールの役割を果たす封液を供給し、
駆動装置によって羽根車を回転・作動させてなるヘリカ
ル形液封式圧縮機において、上記封液に対し上記羽根の
根本方向に移動する分力を与える形状の補助翼を羽根車
のボス両端の間に納まるように、単数枚または複数枚設
けたことを特徴とするヘリカル形液封式圧縮機。
【請求項２】補助翼を羽根車の軸方向に連続して設けた
ことを特徴とする請求項１記載のヘリカル形液封式圧縮
機。
【請求項３】補助翼を羽根車の軸方向に断続して設けた
ことを特徴とする請求項１記載のヘリカル形液封式圧縮
機。
【請求項４】補助翼を羽根車の軸心に平行に設けたこと
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
記載のヘリカル形液封式圧縮機。
【請求項５】補助翼を羽根車の軸心に非平行に設けたこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載のヘリカル形液封式圧縮機。
【請求項６】補助翼の断面形状を流線型にしたことを特
徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載
のヘリカル形液封式圧縮機。
【請求項７】補助翼の表面を低摩擦化処理したことを特
徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載
のヘリカル形液封式圧縮機。