JP2019178614A5

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Publication number: JP2019178614A5
Application number: JP2018066557A
Authority: JP
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2021-05-13
Anticipated expiration: 2038-03-30

Description

本発明を適用した実施例１によるスクリューロータ（雄ロータ）の軸方向側面外観及び軸方向縦断面を模式的に示す図である。実施例１のスクリューロータ（雄ロータ）の径方向断面を模式的に示す図である。実施例１によるスクリューロータ（雌ロータ）の軸方向外観及び軸方向縦断面を模式的に示す図である。実施例１のスクリューロータ（雌ロータ）の径方向断面を模式的に示す図である。実施例１による圧縮機本体の軸方向断面を模式的に示す図である。本発明を適用した実施例２によるスクリューロータ（雄ロータ）の軸方向縦断面を模式的に示す図である。実施例２によるスクリューロータ（雄ロータ）の径方向断面を模式的に示す図である。実施例２によるスクリューロータ（雌ロータ）の軸方向縦断面を模式的に示す図である。実施例２によるスクリューロータ（雌ロータ）の径方向断面を模式的に示す図である。

図１（ａ）に、中空スクリューロータの雄ロータ１の軸方向側面の外観を、図１（ｂ）に軸方向縦断面を模式的に示す。雄ロータ１は、外周に螺旋状のローブ部２（以下、「歯」という場合もある。）を備え、このローブ部２の軸方向両端にロータ軸部を備える。

図２（ａ）に、図１（ａ）のＡ-Ａ線による雄ロータ１の径方向断面、図２（ｂ）に図１（ａ）のＢ-Ｂ線による雄ロータ１の径方向断面を示す。本実施例の特徴の一つとして、ローブ部２の外表面と軸心方向に対向する中空部４の内表面までの厚みであるローブ部肉厚７は、高負荷側にあたる端で厚く、軸方向で対になる低負荷側にあたる端に向かうに従い薄くなるようになっている。即ち軸方向でローブ部肉厚７の厚みが異なる。本実施例では、低負荷側から高負荷側に向かうにつれて徐々にローブ部肉厚７が厚くなる（螺旋）テーパ形状とするが、高圧側に向うＮ（１以上の自然数）段の階段状にローブ部肉厚７を厚くするようにしてもよい。

これにより、中空スクリューロータの質量軽減に伴った熱や高負荷への応力を確保することができる。特に、本実施例はローブ部２の外周表面の形状には手を加える必要がないのも利点である。即ちローブ部２の外周表面は、シングルスクリューロータ、ツインスクリューロータ、マルチスクリューロータの区別なく、圧縮作用に大きな影響（圧縮漏れ等）を与える部分であるため、表面側でとり得る形状には制限がある。本実施例は、軸心側に形状的特徴を備えるため、圧縮性能を確保したまま熱や負荷への対抗手段になるという効果がある。

積層造形としては、光造形方式、粉末焼結積層造形方式、インクジェット方式、原料溶解積層方式、石膏パウダー方式、シート成形方式、フィルム転写イメージ積層方式及び金属光造形複合加工方式等が適用できる。また、スクリューロータの素材は、樹脂や金属であってもよい。更に、積層方向は軸を水平方向、鉛直方向又は斜め方向でもよい。

次いで、上記雄ロータ１及び雌ロータ６を備える圧縮機本体８について説明する。
図５に、スクリュー圧縮機本体８の構成を模式的に示す。図５（ａ）は、上面から観察した場合の断面透過図であり、図５（ｂ）は、側面から観察した軸方向断面図である。

実施例２は、中空スクリューロータのローブ部２の外周形状は実施例１と同様であるが、螺旋状の歯部の外形に沿った形状の中空部１７と、ローブ部２の径方向中心部から歯部の歯底部に繋がる中実部１８を備える点が実施例１と異なる。即ち実施例２の雄ロータ１は、中空部分の中央に中実部１８を備え、これがローブ部２の軸心側の歯底と一体構造体となる点を特徴の一つとする。即ち中空部１７は、ローブ部２の軸心側の内面から軸心に向かって延在し、歯底軸心側と中実部１８の外周によって囲まれた空間として構成される。かかる構成によってローブ部２の補強を効果がある。

図７に示すように、図７（ａ）の高負荷側のローブ部２におけるローブ部肉厚７は、図７（ｂ）低負荷側のローブ部２におけるローブ部肉厚７と異なり厚い。実施例２も実施例１と同様に熱や高負荷の影響を受ける高圧側のローブ部肉厚を厚くすることで、これらに対する応力を確保することができる。

図８は、実施例２の雌ロータ６の軸方向縦断面を模式的に示す。また、図９は、雌ロータ６の径方向断面を模式的に示し、図９（ａ）は、図８のＣ−Ｃ線による径方向断面図であり、図９（ｂ）は、図８のＤ−Ｄ線による径方向断面図である。

実施例２の雌ロータ６は、螺旋状の歯部の外形に沿った形状の中空部１７と、ローブ部２の径方向中心部から歯部の歯底部に繋がる中実部１８を備える点が実施例１と異なる。即ち実施例２の雌ロータ６は、中空部分の中央に中実部１８を備え、これがローブ部２の軸心側の歯底と一体構造体となる点を特徴の一つとする。かかる構成によって、ローブ部２の補強をする。

そして、図９に示すように、図９（ａ）の高負荷側のローブ部２におけるローブ部肉厚７は、図９（ｂ）低負荷側のローブ部２におけるローブ部肉厚７と異なり厚い。実施例２も実施例１と同様に、熱や高負荷の影響を受ける高圧側のローブ部肉厚を厚くすることで、これらに対する応力を確保することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記種々の例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更や置換が可能である。例えば、上記例では、スクリュー圧縮機本体８を構成する全てのスクリューロータを中空状としたが、いずれか１のスクリューロータのみを中空状としてもよい（他方は中実）。また、実施例１の雄雌ロータと、実施例２の雄雌ロータの組み合わせを各々組み合わせることもできる。

また、圧縮機としては空気を圧縮するものに限定されず、他の気体を圧縮する圧縮機であってもよい。また、各実施例では、無給油式スクリュー圧縮機本体用のロータを例としたが、圧縮作動室に供給する液体は油のみならず水や他の液体であってもよい。また、給油式スクリュー圧縮機本体にも本発明は適用することができる。更に、２以上の圧縮機本体からなる複数段構成（高圧段圧縮機本体と、低圧段圧縮機本体とからなる多段構成等）であってもよい。
また、上記各実施例では流体機械として空気圧縮機を例としたが、例えば、膨張機やポンプ装置に適用することも可能である。膨張機に適用する場合は、圧縮気体が流入する側が高負荷であり、膨張した気体を吐き出す側が低圧である。気体の流れ方向と、ローブ部肉厚７の関係が逆となる。

Claims

外周が、軸方向に所定長さ延伸する螺旋状の歯を有するスクリューロータであって、
前記スクリューロータの径方向断面が、
軸心方向に所定厚みをもって前記螺旋状の歯を構成するローブ部と
前記ローブ部の軸心方向内面から軸心側に向かって延在する中空部とを備え、
前記ローブ部が、前記スクリューロータの外周が高負荷となる側と、外周が低負荷となる側とで前記所定厚みが異なるものであるスクリューロータ。
請求項１に記載のスクリューロータであって、
前記高負荷となる側の前記所定厚みが、前記低負荷となる側の前記所定厚みより厚いものであるスクリューロータ。
請求項２に記載のスクリューロータであって、
前記低負荷となる側から前記高負荷となる側に向かって前記所定厚みが厚くなるものであるスクリューロータ。
請求項１に記載のスクリューロータであって、
前記中空部が、軸芯方向の全てに渡って延在するものであるスクリューロータ。
請求項１に記載のスクリューロータであって、
前記中空部の軸心に、該中空部の軸方向長さと概略一致する中実部を更に備え、
前記中実部の外周と前記ローブ部の歯底とが一体構成体として接続するものであり、
前記中空部が、ローブ部の軸心側内面と、前記中実部とに囲まれた空間となるものであるスクリューロータ。
請求項１に記載のスクリューロータであって、
前記螺旋状の歯の軸方向両端部に、前記中空部と外部を連通する中空穴を更に備え、
前記中空穴を介して前記中空部に液体又は気体の媒体が流通可能とするものであるスクリューロータ。
請求項１に記載のスクリューロータであって、
少なくとも前記螺旋状の歯の軸方向両端部と、前記軸方向に所定長さ延伸する前記ローブ部とが鋳造によって成型されたものであるスクリューロータ。
請求項１に記載のスクリューロータであって、
少なくとも前記螺旋状の歯の軸方向両端部と、前記軸方向に所定長さ延伸する前記ローブ部とが、一体構成物として構成されたものであるスクリューロータ。
請求項８に記載のスクリューロータであって、
三次元造形機によって、前記一体構成物として構成されるものであるスクリューロータ。
外周が、軸方向に所定長さ延伸する螺旋状の歯を有するスクリューロータと、前記スクリューロータを収容するボア内壁を有するケーシングとを備える流体機械本体であって、
前記スクリューロータの径方向断面が、
軸心方向に所定厚みをもって前記螺旋状の歯を構成するローブ部と
前記ローブ部の軸心方向内面から軸心側に向かって延在する中空部とを備え、
前記ローブ部が、前記スクリューロータの外周が高負荷となる側と、外周が低負荷となる側とで前記所定厚みが異なるものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
前記ローブ部の前記高負荷となる側の前記所定厚みが、前記低負荷となる側の前記所定厚みより厚いものである流体機械本体。
請求項１１に記載の流体機械本体であって、
前記ローブ部の前記低負荷となる側から前記高負荷となる側に向かって前記所定厚みが厚くなるものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
前記中空部が、軸芯方向の全てに渡って延在するものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
前記中空部の軸心に、該中空部の軸方向長さと概略一致する中実部を更に備え、
前記中実部の外周と前記ローブ部の歯底とが一体構成体として接続するものであり、
前記中空部が、ローブ部の軸心側内面と、前記中実部とに囲まれた空間となるものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
前記螺旋状の歯の軸方向両端部に、前記中空部と外部を連通する中空穴を更に備え、
前記中空穴を介して前記中空部に液体又は気体の媒体が流通可能とするものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
少なくとも前記螺旋状の歯の軸方向両端部と、前記軸方向に所定長さ延伸する前記ローブ部とが鋳造によって成型されたものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
少なくとも前記螺旋状の歯の軸方向両端部と、前記軸方向に所定長さ延伸する前記ローブ部とが、一体構成物として構成されたものである流体機械本体。
請求項１７に記載の流体機械本体であって、
三次元造形機によって、前記一体構成物として構成されたものである流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
前記スクリューロータを１又は複数有し、少なくとも１の前記スクリューロータが前記中空部を備える流体機械本体。
請求項１０に記載の流体機械本体であって、
前記流体機械本体が、圧縮機本体、ポンプ装置本体又は膨張機本体である流体機械本体。