JP5383303B2 - シングルスクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、単一のスクリューローターを有し、冷凍機の冷媒圧縮機等に利用するシングルスクリュー圧縮機に関するもので、特にそのスクリューローターに組み合わされるゲートローターを１つ備えた形式であって、そのゲートローターの配置に関するものである。

従来のシングルスクリュー圧縮機においては、スクリュー溝をもち、モーター及び駆動軸に結合されるスクリューローターと、このスクリューローターに係合する一対２個のゲートローターと容量制御弁、ケーシングなどにより構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、１つのスクリューローターに１つのゲートローターを係合させているものがある（特許文献１、特許文献３参照）。

特許第３１７０８８２号公報（第１−３頁、図１及び図４） 特開２００８−２９１６８１号公報（第４頁、図１） 特開平６−４２４７５号公報（第２頁、図４）

（１）従来技術の課題の説明
従来のシングルスクリュー圧縮機においては、特許文献１の図１に示されているように、スクリュー溝をもち、モーター及び駆動軸に結合されるスクリューローターと、このスクリューローターに係合する一対のゲートローターにより構成されている。この構造の場合、圧縮室は特許文献２の図１のＣに示されているように、スクリューローター軸に対称に形成されるため、圧縮による半径方向の荷重が相殺され、圧縮工程においてスクリューローター軸に圧縮荷重が作用しない構造であった。しかしながら、ゲートローターを一対有しているため、部品点数が増え、組立工数も多いという問題があった。

一方、特許文献１の図４に示されているように、１つのスクリューローターに１つのゲートローターを係合させているものがある。このような構造の場合、圧縮室はスクリューローター軸の上部に形成される。そのため、スクリューローター軸はスクリューローターの重量を含めた自重により下方へたわみ、さらに圧縮荷重がスクリューローター軸の上方に発生するので、スクリューローター軸を下方にたわませる方向へ発生し、スクリューローター軸のたわみが大きくなる。したがって、スクリューローターとケーシングとの隙間を十分に確保していなければ、この圧縮荷重と自重とによるたわみにより、運転中にスクリューローターの外周面とケーシングの内周面とが接触し、両者が焼き付いてしまう恐れがあった。このため、スクリューローター外径とケーシング内径との隙間を大きくしなければならず、２つのゲートローターを有するシングルスクリュー圧縮機に比べて圧縮ガスの漏れが増大し、性能が劣るという問題があった。

特許文献３の図４では、圧縮室がスクリュローター軸の下方に形成されるようにゲートローターを配置しているが、本特許文献は、圧縮工程に要する角度を約３００°とすることを特徴としており、特に圧縮荷重によるスクリューローター軸のたわみ軽減を目的とするものではなく、圧縮室が形成される位置は、特定されていない。

（２）発明の目的の説明
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、圧縮荷重と自重との合力によるスクリューローター軸のたわみを小さくし、圧縮ガスの漏れが少なくなるようにスクリューローター外径とケーシング内径との隙間を小さくすることができるシングルスクリュー圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係るシングルスクリュー圧縮機は、１つのスクリューローターと、このスクリューローターに係合する１つのゲートローターと、前記スクリューローターの外周部を覆うケーシングとを備え、
前記スクリューローターと前記ゲートローターと前記ケーシングとによって形成される圧縮室がスクリューローター軸の下方に位置するように配置されたものである。

本発明によれば、圧縮室をスクリューローター軸の下方に形成されるように配置したので、スクリューローター軸に作用する圧縮荷重と自重による合力によって生じるスクリューローター軸のたわみを小さくすることができる。

本発明の実施の形態１に係るゲートローターを１つ備えたシングルスクリュー圧縮機の縦断面図である。 図１のシングルスクリュー圧縮機の水平断面図である。 圧縮室に作用する圧縮荷重とスクリューローター軸に作用する自重の作用方向を表す図である。

実施の形態１．
（１．１）構成の詳細な説明
図１は、本発明の実施の形態１を示すシングルスクリュー圧縮機の断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線における水平断面図である。
このシングルスクリュー圧縮機は、１つのスクリューローター１と、このスクリューローター１に係合する１つのゲートローター２と、スクリューローター１の外周部を覆うケーシング３とを備えている。

スクリューローター１は、外周部に複数のスクリュー溝１１を螺旋状に形成したものであり、軸受５ａ、５ｂにて回転自在に支持されたスクリューローター軸４に取り付けられている。そして、このスクリューローター軸４に結合された電動機６により、スクリューローター１は回転駆動される。

ゲートローター２は、スクリューローター１のスクリュー溝１１に係合する複数の歯２１を歯車状に形成したものであり、ゲートローター軸２２に取り付けられ、軸受２３ａ、２３ｂにて回転自在に支持されている。

そして、本実施の形態において、圧縮室１０は、スクリューローター１とゲートローター２とケーシング３とによって形成され、かつ、スクリューローター軸４の下方に配置されている。すなわち、圧縮室１０は、スクリューローター１のスクリュー溝１１と、このスクリュー溝１１に係合するゲートローター２の歯２１と、スクリューローター１の外周部を覆うケーシング３とで区画形成される。また、圧縮された吐出ガスの容量を調節するためのスライドバルブ７が軸方向に移動可能に設けられている。

ケーシング３は、上記のようにスクリューローター１の外周部を覆うとともに、ゲートローター２を内蔵する筐体部分が形成されている。また、上記の電動機６の固定子６ｂはケーシング３の内面に固定されており、回転子６ａが上記スクリューローター軸４の一端部に結合されている。さらに図示しない作動流体の吸入口と吐出口がケーシング３に設けられている。

（１．２）動作及び効果の詳細な説明
このように構成されたシングルスクリュー圧縮機においては、図３に示すように、スクリューローター軸４に圧縮荷重（圧縮ガスの圧力）ｐとスクリューローター１およびスクリューローター軸４自重Ｗが作用する。この場合、圧縮室１０はスクリューローター軸４の下方に配置されているので、圧縮加重ｐはスクリューローター軸４に対して斜め上向きに作用し、その鉛直方向の分力がスクリューローター軸４に作用する自重Ｗの力を減少する方向に働く。つまり、圧縮加重ｐと自重Ｗとの合力が小さくなるため、スクリューローター軸４のたわみを小さくすることができる。
このため、従来の１つのゲートローターを有するシングルスクリュー圧縮機に比べて、スクリューローター１の外径とケーシング３の内径との隙間を小さくすることができるので、圧縮ガスの漏れを低減することができる。
また、スクリューローター軸がたわむことによって発生するスクリューローター外周面とケーシング内周面との接触、ひいては焼付きを回避することができる。
従って、部品点数が少ないことによる安価で、性能の良く、信頼性が高いシングルスクリュー圧縮機を得ることができる。

実施の形態２．
（２）構成、動作、効果の説明
図２は、本発明の実施の形態２に係るシングルスクリュー圧縮機の水平断面図である。
実施の形態１において説明したとおり、スクリューローター軸４に作用する圧縮荷重ｐと自重Ｗの合力を小さくすることができるので、軸受５ａ、５ｂに作用するラジアル荷重が小さくなる。
従って、従来の圧縮室の位置を考慮しない１つのゲートローターを備えたシングルスクリュー圧縮機に比し、同じ軸受寿命を確保しようとする場合、軸受のサイズを小さくすることができる。

１ スクリューローター、２ ゲートローター、３ ケーシング、４ スクリューローター軸、５ａ、５ｂ 軸受、６ 電動機、６ａ 回転子、６ｂ 固定子、７ スライドバルブ、１０ 圧縮室、１１ スクリュー溝、２１ 歯、２２ ゲートローター軸、２３ａ、２３ｂ 軸受。

Claims (2)

1. １つのスクリューローターと、このスクリューローターに係合する１つのゲートローターと、前記スクリューローターの外周部を覆うケーシングとを備え、
   前記スクリューローターと前記ゲートローターと前記ケーシングとによって形成される圧縮室がスクリューローター軸の下方に位置するように配置されたことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
2. 前記スクリューローター軸に作用する圧縮荷重と自重の合力を小さくすることにより、１つのゲートローターを備え圧縮室がスクリューローター軸の上部に形成されたシングルスクリュー圧縮機と比較して、前記スクリューローター軸を支持する軸受のサイズを小さくしたことを特徴とする請求項１記載のシングルスクリュー圧縮機。

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