JP2010185431A - Ｚスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｚスクリューコンプレッサのエアエンドにおけるリーク損失を低減し、コンプレッサの効率向上を図るＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法を提供する。
【解決手段】スクリューロータ２の螺旋溝２Ａと、ゲートロータブレード１の羽根１Ａとの間の巾方向の隙間（クリアランス）の大きさδ１、δ２、δ３を空気の吸入側から吐出側に向けて次第に小さくし、リーク損失を低減してエアエンドの効率向上を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、互いに噛合するスクリューロータとゲートロータブレードとの巾方向のクリアランスを吸入側から吐出側に向かうに従って減少させて、作動時におけるリーク損失を低減してコンプレッサとしての効率向上を図るようにしたＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法に関する。
なお、本発明において「Ｚスクリュー」とは、１本のスクリューロータと軸直角に配置された２個のゲートロータとの噛合により圧縮室を構成するものである。

所謂Ｚスクリューコンプレッサとしてのエアエンドまわりの概要構造としては図２に示すものがある。なお、Ｚスクリューコンプレッサに関する公知技術としては図２に示すようなものはなく、「特許文献１」に示すものがあるが、このものの構造は図２に示すものとは相違する。

図２に示すように、Ｚスクリューコンプレッサのエアエンドとしては円筒状のスクリューロータ２とゲートロータブレード１等とからなる。スクリューロータ２は外周に螺旋溝２Ａを形成するものからなり、ゲートロータブレード１は複数枚の羽根１Ａを放射状に形成するものからなり、スクリューロータ２の左右に同一形状のものが螺旋溝２Ａに羽根１Ａを噛合した状態に配設される。
なお、正確にはゲートロータブレード１はブレードとゲートロータとからなるが、説明の都合上一体的構造のものとして以下説明を進める。
スクリューロータ２を図略の動力源により回転することによりゲートロータブレード１が回転し、その羽根１Ａが螺旋溝２Ａに沿って進み、空気圧縮室を形成する。即ち、吸入側では大きな体積の空気室が形成されているが、ゲートロータブレード１の回転により空気室の体積が次第に減少し、結果として所望圧力の圧縮空気が吐出側から吐出されることになる。

特開２００３−１８４７６７号公報（図１）

図３は、従来のＺスクリューコンプレッサにおけるエアエンドのスクリューロータ２の螺旋溝２Ａとゲートロータブレード１の羽根１Ａとの関係を示すものである。
図示のように、すべての羽根１Ａは巾寸法Ｗが一定のものからなり、羽根１Ａと螺旋溝２Ａの巾方向には微小な隙間３（大きさをδで示す）が形成されている。この隙間３はエアエンドの作動時におけるスクリューロータ２と、ゲートロータブレード１との接触を防止するためのものであり、極力小さい方がエアエンドの効率向上には望ましいが、ある程度の大きさはどうしても必要となる。この隙間３を小さくすると、スクリューロータ２やゲートロータブレード１の部品精度を向上させる必要があり、コスト高となると共に組み付けを正確に行う必要が生じて作業コストが大となり、場合によっては円滑に組み付けられない問題点が生ずる。なお、隙間３の大きさδが一定の場合に、圧縮工程において圧力上昇に従ってリーク損失が増大することになるが、このリーク損失を常に一定にすることがコンプレッサの効率向上のために必要となる。

本発明は、以上の事情に鑑みて発明されたものであり、リーク損失を低減すると共にメカニカルロスの軽減や組立性の向上を図ることのできるＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法を提供することを目的とする。

本発明は、以上の目的を達成するために、請求項１の発明は、螺旋溝を形成するスクリューロータと、該ロータの前記螺旋溝に噛合するゲートロータブレード等とからなり、相互の噛合により空気室の体積を変化せしめて圧縮空気を形成すべく形成されるＺスクリューコンプレッサにおける前記スクリューロータとゲートロータブレードとの間からのリークを低減せしめる方法であって、該方法は前記ゲートロータブレードの羽根の巾寸法を一定とし、前記ゲートロータブレードの羽根と前記スクリューロータ螺旋溝との巾方向のクリアランスを空気の吸入側から吐出側に向かって減少させることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、前記クリアランスは、コンプレッサの作動時において少なくともゼロにならない寸法から形成されることを特徴とする。

本発明の請求項１のＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法によれば、リーク損失は空気圧縮力の小さな吸入側よりも空気圧縮力の大きい吐出側の方が大となるため、吸入側よりも吐出側のクリアランスを小さくし、全体としてのリーク損失を低減することができる。

また、本発明の請求項２のＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法によれば、前記クリアランスを小さくしても作動時においてゼロにならない寸法にすることにより、メカニカルロスを低減でき、ブレードの摩擦寿命の延長を図ることができる。

本発明におけるスクリューロータの螺旋溝とゲートロータブレードの羽根との関係を示す概略軸断面図。 Ｚスクリューコンプレッサのエアエンドの概要構造を示す斜視図。 従来のＺスクリューコンプレッサのスクリューロータの螺旋溝とゲートロータブレードの羽根との関係を示す概略軸断面図。

以下、本発明のＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法の実施の形態を図面を参照して詳述する。
図１は、本発明におけるスクリューロータ２とゲートロータブレード１との関係を示すものである。図示ではスクリューロータ２の螺旋溝２Ａは３箇所示されているが、勿論螺旋溝２Ａは吸入側から吐出側に向かって連続して形成されている。

本実施形態では、ゲートロータブレード１の羽根１Ａの巾寸法Ｗは一定のものからなる。今仮りに３箇所の螺旋溝２Ａを螺旋溝２Ａ−１，２Ａ−２，２Ａ−３とし、螺旋溝２Ａ−１と羽根１Ａとの間の片側の隙間３−１の大きさをδ１とし、螺旋溝２Ａ−２と羽根１Ａとの間の片側の隙間３−２の大きさをδ２とし、螺旋溝２Ａ−３と羽根１Ａとの間の片側の隙間３−３の大きさをδ３とすると、δ１＞δ２＞δ３の関係になる。前記のように螺旋溝２Ａは連続に形成されているため、隙間の大きさδ１、δ２、δ３は吸入側から吐出側に向かって次第に減少するものからなる。

以上のように、螺旋溝２Ａと羽根１Ａとの隙間３（クリアランス）を次第に小さくすることにより空気洩れが従来より大幅に少なくなる。

なお、吐出側の最後の隙間３の大きさを仮りにδｎとすれば、このδｎの大きさはコンプレッサの作動時においてもゼロにならない寸法のものからなり、その値はエアエンドの大きさ、材質等を勘案し、例えば、実験的に定められる。

以上のように、隙間３を次第に変化させるためにはスクリューロータ２の螺旋溝２Ａの加工を工夫することが必要であるが、エンドミル加工により４軸又は５軸制御によって加工が可能である。

本発明は以上の説明の内容からなるが、なお、本発明は以上の説明の内容に限定するものではなく、同一技術的範疇のものが適用されることは勿論である。

本発明は、Ｚスクリューコンプレッサに適用されるが、その形式については限定するものではなく、スクリューロータ及びこれに噛合するゲートロータブレードを有するエアエンドのすべてに適用可能であり、その利用範囲は極めて広い。

１ ゲートロータブレード
１Ａ 羽根
２ スクリューロータ
２Ａ 螺旋溝
３ 隙間（クリアランス）

Claims (2)

1. 螺旋溝を形成するスクリューロータと、該ロータの前記螺旋溝に噛合するゲートロータブレード等とからなり、相互の噛合により空気室の体積を変化せしめて圧縮空気を形成すべく形成されるＺスクリューコンプレッサにおける前記スクリューロータとゲートロータブレードとの間からのリークを低減せしめる方法であって、該方法は前記ゲートロータブレードの羽根の巾寸法を一定とし、前記ゲートロータブレードの羽根と前記スクリューロータ螺旋溝との巾方向のクリアランスを空気の吸入側から吐出側に向かうに従って減少させることを特徴とするＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法。
2. 前記クリアランスは、コンプレッサの作動時において少なくともゼロにならない寸法から形成されることを特徴とする請求項１に記載のＺスクリューコンプレッサにおけるリーク損失低減方法。

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