JP6088212B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に関する。

スクリュー圧縮機は、螺旋状のローブを持ち互いに噛み合って回転する雄・雌一対のロータ、該一対のロータを収納するケーシング、および雄・雌両ロータをそれぞれ回転自在に支持するための吸込側軸受と吐出側軸受によって構成される。

図９は、スクリュー圧縮機１０１のケーシング内を斜め上方の軸方向から目視した内部構成図である。
一般的に、雄ロータ１０２は吸込側端部に駆動軸のシャフト部１０２ｓを有し、シャフト部１０２ｓがスクリュー圧縮機１０１の外部において回転駆動源に接続される。
すなわち、雄ロータ１０２が外部動力により駆動され、雄ロータ１０２の駆動により、雌ロータ１０３が駆動される構成である。換言すれば、雄ロータ１０２が駆動ロータであり、雌ロータ１０３は従動ロータを構成している。

また、吸込側軸受と雄・雌両ロータ１０２、１０３の吸込側(図９の手前側)の端部、および吐出側軸受と雄・雌両ロータ１０２、１０３の吐出側(図９の奧側)端部の間には、シャフト部１０２ｓ、１０３ｓを除いて、それぞれ吸込側・吐出側軸受と雄・雌両ロータ１０２、１０３とが画設される隔壁が設けられている。

回転駆動源によって回転駆動される雄ロータ１０２は、もう一方の雌ロータ１０３を回転駆動し、雄・雌両ロータ１０２、１０３の歯溝１０２ｍ、１０３ｍとそれを囲むケーシングの内壁面とで形成される作動室が、膨張することによって負圧となり空気等の流体を吸込んで、収縮することによって容積を減少させ、空気等の気体を圧縮する。
この作動室には、他の空間と連通するすき間が複数あり、これらのすき間は作動室内の圧縮気体の他空間への内部漏洩の流路となる。

特に、雄・雌両ロータ１０２、１０３が接触または近接して雌ロータ１０３が駆動される駆動面(シールラインｓ１００(ｓ１０１、ｓ１０２))の反回転側(吸込側)の面の後進面の間に形成されるすき間(シールラインｓ１０２)は、すき間の大きさおよびすき間を介した他空間との圧力差が他のすき間に較べて大きいため、他空間への気体の漏洩量が大きく、圧縮機効率を低下させる主な要因となる。なお、後進面の間に形成されるすき間とは、シールラインｓ１０２を形成する雄・雌両ロータ１０２、１０３の反回転側(吸込側)の間のすき間をいう。
このすき間の密閉、雄・雌ロータ１０２、１０３の摺動部の潤滑、および圧縮気体の冷却を目的として、圧縮機外部から作動室内に液体を注入するスクリュー圧縮機がある。

この類のスクリュー圧縮機に関して、例えば特許文献１に給油式スクリュー圧縮機が開示されている。特許文献１に記載の給油式スクリュー圧縮機では、ケーシングのボア部において、雌雄両ロータの歯溝の長手方向中央部に給油ノズルが設けられている。
また、特許文献２には、吸込側軸受が収納された空間とスクリューロータが収納された空間との間の隔壁に、吸込側軸受の内部を通過した後の潤滑油をスクリューロータ側に流して回収する第１の回収孔および第２の回収穴とを備えたことを特徴とするスクリュー圧縮機が開示されている。

特開２００１−１５３０７３号公報(図１、図２等) 特許第４０６６０３８号公報(図１等)

ところで、特許文献１に記載された構成は、ケーシングのボア部に給油ノズルが設けられた場合、給油ノズルから給油された潤滑油は回転する雌雄両ロータの遠心力を受けてケーシングの内壁面に向けて移動し、ケーシングの内壁面に付着する。
特許文献２に記載のスクリュー圧縮機は、吸込側軸受に供給される潤滑油を、第２の回収穴を設けることで低減し、吸い込み側軸受けの撹拌ロスを低減することができる。なお、第１の回収穴および第２の回収穴の位置については、潤滑油を雄ロータまたは雌ロータの半径方向の位置に関してのみ記載がある。

特許文献１および特許文献２に記載のスクリュー圧縮機については、いずれも給油後の潤滑油が回転する雄・雌両ロータの遠心力によってケーシングの内壁面に付着する懸念がある。従って、潤滑油による密閉が特に必要な雄・雌両ロータ１０２、１０３の後進面の間に形成されるすき間は、雌ロータ１０３の外径より内側の位置であることから、当該すき間には潤滑油が届きにくいという課題がある。
さらには、ケーシングの内壁面に付着した潤滑油を、雄・雌両ロータ１０２、１０３がローブの歯先で攪拌するため、潤滑油が雄・雌両ロータ１０２、１０３の回転に際しての抵抗(トルク)となり、損失動力が大きくなる課題も生じる。

本発明の目的は、圧縮機外部から供給された液体(潤滑油)で雌雄両ロータの後進面の間に形成されたすき間を密閉することが可能なスクリュー圧縮機の実現にある。

上記の目的を達成するため、本発明では第一の手段として、螺旋状のローブを持ち互いに噛み合って回転する雄・雌一対のロータと、それらを収納するケーシングによって構成され、ケーシング内部に液体を供給しうる機能を備えたスクリュー圧縮機において、雄・雌ロータの軸方向に見て、前記雄ロータと前記雌ロータとが噛み合う前記雄ロータのローブの表面におけるその歯先を境に反回転方向側の後進面側にあって、前記雌ロータの軸中心を中心として、雌ロータの吸込側端面における歯底径と歯先径の間の領域に連通する液体供給口を、雄・雌ロータの吸込側端面と対向するケーシング内壁に有することを特徴とする。
また、第二の手段として、第一の手段において、雄・雌ロータの軸方向に見て、ケーシング内壁における液体供給口の位置は、雌ロータ軸中心を中心として、ケーシングの雌ロータ側ボアと雄ロータ側ボアとの上側の交点よりも下側に位置する下側の交点と、雄ロータ軸中心との間の角度の範囲に在ることを特徴とする。
さらに、第三の手段として、第一・第二の手段において、雌ロータの吸込側端面および雄ロータの吸込側端面と、ケーシング吸込側内壁とは、前記液体供給口から供給される前記液体が漏出しないように近接して配置されている。

本発明によれば、圧縮機外部から供給された液体で雄・雌両ロータの後進面の間に形成されたすき間を密閉することが可能なスクリュー圧縮機を実現できる。

本発明に係る実施形態１のスクリュー圧縮機のケーシング内を雄ロータ側の側方から見た要部断面を含む側面図。 実施形態１のスクリュー圧縮機のケーシング内の雄・雌ロータを上方から見た上面図。 実施形態１のスクリュー圧縮機のケーシング内を、雄ロータを省略して、雄ロータ側の側方から見た要部断面を含む側面図。 スクリュー圧縮機の雄・雌ロータと吸込側隔壁の接触面における断面の図１のＡ−Ａ線断面図。 (ａ)は図２のＣ方向から見た吸込端から吐き出し端までにおける雄・雌ロータ間のシールラインを示す図であり、(ｂ)は(ａ)の各シールラインのすき間を示す図。 雄・雌ロータにおける前進面と後進面とを示す雄・雌ロータを吸込側の斜め上方から見た斜視図。 本発明に係る実施形態２のスクリュー圧縮機のケーシング内の雄ロータを側方から見た側面図。 図１のＤ−Ｄ線断面図。 スクリュー圧縮機のケーシング内を斜め上方の軸方向から目視した内部構成図。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
＜＜実施形態１＞＞
図１は、本発明に係る実施形態１のスクリュー圧縮機１のケーシング４内を雄ロータ２側の側方から見た要部断面を含む側面図である。
図２は、実施形態１のスクリュー圧縮機１のケーシング４内の雄・雌ロータ２、３を上方から見た上面図である。
図３は、実施形態１のスクリュー圧縮機１のケーシング内を、雄ロータ２を省略して、雄ロータ２側の側方から見た要部断面を含む側面図である。なお、図３はケーシング内の雌ロータ３を側方から見たものである。
図４は、スクリュー圧縮機１の雄・雌ロータ２、３と吸込側隔壁９の接触面における断面の図１のＡ−Ａ線断面図である。図４中の矢印は、雄ロータ２および雌ロータ３の各回転方向を示す。なお、図４では、凹部２４の形状を明確にするため、その輪郭を実線で示している。

実施形態１のスクリュー圧縮機１は、運転中の機内に外部から潤滑油を供給し、空気などの被圧縮気体を圧縮して出力する機械である。
具体的には、スクリュー圧縮機１は、互いに噛み合う雄・雌ロータ２、３のシールライン(詳細は後記)および各歯溝２ｍ、３ｍとケーシング４とによって形成される作動室(作動空間)に外部から潤滑油(液体)を供給し、空気などの被圧縮気体を圧縮する機能を備えた圧縮機である。
潤滑油は、潤滑、冷却、および、被圧縮気体を圧縮する作動室(作動空間)をシールする役割をもつ。
雄・雌ロータ２、３のシールライン(後に詳述)は、駆動側の雄ロータ２の歯が従動側の雌ロータ３の歯に接触して、雄ロータ２が雌ロータ３を駆動するとともに、駆動側の雄ロータ２の歯が従動側の雌ロータ３の歯に接触または近接して、作動室を他の空間からシールするラインである。

スクリュー圧縮機１は、互いに噛み合う雄ロータ２および雌ロータ３と、両ロータ２、３を収納するケーシング４と、および両ロータ２、３をそれぞれ回転自在に支持するための吸込側軸受５ａ、５ｂおよび吐出側軸受６ａ、６ｂとを備え、構成されている。吐出側軸受６ａ、６ｂは、円筒ころ軸受とアンギュラ玉軸受による組み合わせ軸受であり、ラジアル荷重とスラスト荷重との両方を受けることができる。
雄ロータ２と雌ロータ３とは、ネジ状である螺旋状の凸状の歯と凹状の歯とを互いに噛み合わせて回転するものであり、ネジ状の螺旋状のローブ２ｔ、３ｔをそれぞれ有している。

図４に示すように、雄ロータ２は、ネジ状である螺旋状の凸状の歯２ｈが形成されており、ネジ状の螺旋状のローブ(突き出し部)２ｔと、隣接するローブ２ｔ間の歯溝２ｍとを有している。
雌ロータ３は、雄ロータ２の凸状の歯２ｈが噛み合う状の凹状の歯３ｈが形成されており、ネジ状の螺旋状のローブ(突き出し部)３ｔと、隣接するローブ３ｔ間の歯溝３ｍとを有している。

雄ロータ２は、吸込側(図１の紙面左側)端部に、ケーシング４外に突出するシャフト部７ｍを有し、シャフト部７ｍがケーシング４の外部において、不図示のモータ等の回転駆動源に接続される。一方、雌ロータ３は、シャフト部７ｗを有するが、ケーシング４外に突出することなく、駆動源に接続されず、ケーシング４内に枢設されている。つまり、雄ロータ２は、駆動ロータであり、雌ロータ３は、雄ロータ２の噛み合いによって駆動される従動ロータである。

雄・雌ロータ２、３およびケーシング４の内面４ｎで囲繞される作動室(空間)で圧縮された圧縮空気が、ケーシング４とシャフト部７ｍ、７ｗの摺動面を介して、外部に漏洩することを防ぐため，メカニカルシール８が設けられている。メカニカルシール８は、例えば、ステンレス鋼板(ＳＵＳ３０４など)に、カーボンのパッキンの面を摺動させてシールする構造である。

吸込側軸受５ａ、５ｂと雄・雌ロータ２、３との間には、シャフト部７ｍ、７ｗを除いて、吸込側隔壁９が設けられている。また、吐出側軸受６ａ、６ｂと雄・雌両ロータ２、３の間には、シャフト部７ｍ、７ｗを除いて、吐出側隔壁１０が設けられている。
ケーシング４の吸い込み側(図１、３の紙面左側)には、圧縮する空気を外部から内部に吸い込む吸込口１１がケーシング４に貫設されている。一方、ケーシング４の吐き出し側には、圧縮する空気を吐き出す吐出ポート１２が形成されている。

そこで、スクリュー圧縮機１において、吸込口１１がある側(図１、３の紙面左側)を吸込側と定義する一方、吐出ポート１２がある側(図１、３の紙面右側)を吐出側と定義する。
不図示の回転駆動源によって回転駆動された雄ロータ２は、前記したように、シールラインにおける後記の前進面の接触部で雌ロータ３に接触して雌ロータ３を回転駆動する。また、雄・雌両ロータ２、３の噛み合いのラインのシールラインで、雄ロータ２と雌ロータ３とが接触または近接して、雄・雌両ロータ２、３で形成される作動空間の雄・雌両ロータ２、３の噛み合い部を封止する。

そして、雄・雌両ロータ２、３の歯溝２ｍ、３ｍと、それを囲む前記ケーシング４の内壁と、雄・雌両ロータ２、３の噛み合いのラインのシールラインで形成される作動室(作動空間)が膨張および収縮することによって、吸込口１１から流入した空気は吸込された後、圧縮される。
つまり、作動室の容積は、ある時点まで膨張して負圧となり、吸込口１１から外部の空気を作動室内に吸込する。その後、作動室の容積は、次第に収縮して作動室内に吸込された空気を圧縮する。
そして、圧縮された空気は、吐出ポート１２から外部の圧縮空気消費機器（図示せず）に供給される。このとき、作動室内の圧力は、吸込口１１に近いほど低く、吐出ポート１２に近いほど高い。

スクリュー圧縮機１の動作に際して、雄・雌両ロータ２、３の回転中は、吸込側軸受５ａ、５ｂ，吐出側軸受６ａ、６ｂ，およびメカニカルシール８を固体摩擦や磨耗を可及的に抑制して潤滑する必要があるため、吸込側軸受給油穴１３および吐出側軸受給油穴１４から潤滑油を供給して潤滑膜を形成し、摺動面やころがり面が直接触れ合わないようにする。それぞれの軸受(５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ)を潤滑した後の潤滑油は、ケーシング４下部に形成される吸込側油回収穴１５および吐出側油回収穴１６を通過させて、雄・雌両ロータ２、３の不図示の油回収部に回収する。吸込側軸受給油穴１３および吐出側軸受給油穴１４から供給される潤滑油は、それぞれ１〜５リットル／分(ｍｉｎ)程度である。

このとき、潤滑油の回収が円滑に行われないと吸込側軸受５ａ、５ｂおよび吐出側軸受６ａ、６ｂの攪拌損失動力が増大する。そのため、雄・雌両ロータ２、３の油回収部における潤滑油の回収位置は、攪拌を避けるために吸込側・吐出側軸受５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂより出来るだけ下方にして重力の作用により油溜まりを軸受(５ａ、５ｂ、６ａ、６ｂ)から遠ざけ、かつ、圧力による潤滑油の流れを円滑にするため、低圧である必要がある。

＜シールライン＞
以下、雄ロータ２と雌ロータ３とが噛み合い、両者間をシール(封止)する作用を担うシールラインについて説明する。
図４において、雌ロータ３と噛み合う雄ロータ２のローブ２ｔの表面(外周面)において、歯先１７を境に回転方向側を雄側前進面１８、および回転方向逆側(反回転方向側)を雄側後進面１９と定義する。また、雄ロータ２と噛み合う雌ロータ３の歯溝３ｍ(外周面)において、歯底２０を境に回転方向側を雌側前進面２１、および回転方向逆側(反回転方向側)を雌側後進面２２と定義する。

雄・雌ロータ２、３の噛み合い部に存在するすき間は、そのすき間を介して吐出圧力にある作動室の空間と吸込圧力にある作動室の空間とが隣接するため、作動室に存在する複数のすき間のうち、最も空気(被圧縮気体)の内部漏洩の体積効率に対する影響が大きい。
雄・雌ロータ２、３間のすき間は、雄側前進面１８と雌側前進面２１との間のすき間、および雄側後進面１９と雌側後進面２２との間のすき間によって形成される。
前記のシールラインは、雄側前進面１８と雌側前進面２１との間の領域(接触部とすき間)および雄側後進面１９と雌側後進面２２との間の領域(すき間)で形成され、隣接する作動室の空間を隔絶し、シールする作用を担う。

図５(ａ)は、図２のＣ方向から見た吸込端から吐き出し端までにおける雄・雌ロータ２、３間のシールラインｓ(ｓ１、ｓ２)を示す図であり、図５(ｂ)は、図５(ａ)の各シールラインｓ(ｓ１、ｓ２)のすき間(寸法)を示す図である。図５(ａ)の実線は、雌ロータ３を示し、雄ロータ２は省略して示している。

図６は、雄・雌ロータ２、３における前進面と後進面とを示す雄・雌ロータ２、３を吸込側の斜め上方から見た斜視図である。
一つのシールラインｓ(ｓ１、ｓ２)は、図５(ａ)、図６に示すように、雄・雌ロータ２、３の歯２ｈ、３ｈの一回り毎に形成される。シールラインｓにおける前進面のシールラインｓ１は、雄側前進面１８と雌側前進面２１とで形成され、後進面のシールラインｓ２は、雄側後進面１９と雌側後進面２２とで形成される。
そして、雄・雌ロータ２、３の回転に伴って、各シールラインｓ(ｓ１、ｓ２)は、図５(ａ)、図６の矢印α１に示すように、吸込側から吐出側へ、平行移動する。

本実施形態のスクリュー圧縮機１は、図５(ｂ)に示すように、雄ロータ２の雄側前進面１８が雌側前進面２１に接触して雌ロータ３に、駆動源からの駆動力を伝達する。そのため、雄側前進面１８と雌側前進面２１との間のすき間は、実質ゼロに近く小さい。一方、雄ロータ２の雄側後進面１９と、雌ロータ３の雌側後進面２２との間に形成されるすき間，すなわち後進面すき間２３(図４参照)は、比較的大きい。
従って、空気(被圧縮気体)の内部漏洩による効率低下を最小限にするためには、雄側後進面１９と雌側後進面２２との間のすき間の後進面すき間２３(図４参照)を潤滑油によって封じる必要がある。

そこで、後進面すき間２３に潤滑油を供給するため、図１に示すように、後進面すき間２３を含む雄・雌ロータ２、３と近接して対向するケーシング４の吸込側隔壁９の箇所に、潤滑油を受ける凹部２４を設ける。そして、吸込側隔壁９に凹部２４と連通する給油口(液体供給口)２５を設ける。給油口２５から供給される潤滑油の量は、１０リットル／分(ｍｉｎ)以上とする。これにより、少ない潤滑油の量で確実に後進面すき間２３を潤滑油で封じることができる。

ここで、ケーシング４における吸込側隔壁９の凹部２４を囲繞する(囲む)吸込側隔壁９と、雄ロータ２の吸込側端面２ｐおよび雌ロータ３の吸込側端面３ｐとの間の寸法(距離)は、潤滑油が凹部２４からケーシング４の吸込側隔壁９と雄・雌ロータ２、３との間に漏出しないように、５００μｍ以下の近接した寸法(距離)としている。

図４に示すように、凹部２４は、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て、雌ロータ３の軸中心２６を中心とする扇形の形状をしており、その内径は雌ロータ３の歯底半径ｒ１であり、また、外径は雌ロータ３のピッチ円半径ｒ２である。なお、外径は雌ロータ３の歯先円の半径ｒ３(軸方向に見たローブ３ｔが形成する円)としてもよい。
これにより、雌ロータ３が回転する毎に、給油口２５から機内(ケーシング４の内部)に供給された潤滑油が、雌側後進面２２の大部分に付着するため、後進面すき間２３を潤滑油によって封じることが可能になる。

また、凹部２４の上端は、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て、雌ロータ軸中心２６と雄ロータ軸中心２８を結ぶ線分上にある。換言すれば、凹部２４の上端は、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て、雌ロータ軸中心２６と雌ロータ３の歯底２０と雄ロータ２の歯先１７が接する点とを通る直線上にある。

凹部２４の下端は、雌ロータ軸中心２６と、雌ロータ側ボアｗｂと雄ロータ側ボアｍｂの交点のカスプ部２７を結ぶ線分上にある。
すなわち、給油口２５の位置は、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て雌ロータ軸中心２６を中心として、ケーシング４の雌ロータ側ボアｗｂと雄ロータ側ボアｍｂの交点のカスプ部２７と、雄ロータ軸中心２８との間の角度の範囲に存在する。

これによって、雌側後進面２２に付着した潤滑油が遠心力によって雌ロータ３の周方向(外径方向)に飛散した場合においても、ケーシング４の内壁面に付着することが抑制され、雄ロータ２の歯溝２ｍに付着する。そのため、雌ロータ３がケーシング４の内壁面の潤滑油を撹拌する際に生じる損失動力を増大させることがない。
従って、潤滑油により、雄ロータ２の雄側後進面１９と雌ロータ３の雌側後進面２２との間のすき間の後進面すき間２３の密閉を促進することが可能となる。

図５に示されるように，後進面のシールラインｓ２は，雌雄ロータ軸より下方に位置する。すなわち，雄・雌ロータ２、３で形成される後進面すき間２３は全域が，雌雄ロータ軸より下方に位置する。従って，吸込側隔壁９における雌雄ロータ軸の上方に凹部２４を設けても，潤滑油は後進面すき間２３に供給されない。このような理由から、凹部２４の上端を、雌ロータ軸中心２６と雄ロータ軸中心２８を結ぶ線分上に一致させている。

後進面すき間２３に入った潤滑油は、雄・雌両ロータ２、３の回転に伴い、図５(ａ)、図６の矢印α１に示すように、各シールラインｓ(ｓ１、ｓ２)が吸込側から吐き出し側へ平行移動するに伴い、吸込側端面２ｐ、３ｐから吐出側端面２ｑ、３ｑに輸送されることとなる。
従って、雄・雌両ロータ２、３の吸込側端面２ｐ、３ｐから吐出側端面２ｑ、３ｑまでの雌雄ロータ２、３間の後進面すき間２３を一様に密閉可能となる。

ここで、重力により潤滑油が凹部２４の下部に溜まる懸念があること、および、潤滑油が、雌側後進面２２に付着すると遠心力の影響を受けることなどから、給油口２５の凹部２４との連通位置は、雌ロータ軸中心２６に近く、かつ上方であることが望ましい。何故なら、給油口２５の凹部２４との連通位置を、雌ロータ軸中心２６に近くにすることで遠心力(＝ｍｒω^２)のｒを小さくし、遠心力(＝ｍｒω^２)を小さくできる。また、給油口２５を上方にすることにより、後進面すき間２３またはその近傍に給油口２５を配置して潤滑油を供給することができるからである。
なお、潤滑油は、低圧の吸込側と高圧の吐出側との圧力差により、不図示のタンク、冷却器などを介して冷却されたりしつつ、ケーシング４内を循環する。

以上により、被圧縮気体(空気)の内部漏洩による圧縮機効率の低下に最も影響の大きい雄・雌両ロータ２、３の後進面１９、２２の間に形成されたすき間(後進面すき間２３)に対して潤滑油を供給し、すき間を介した被圧縮気体の内部漏洩を抑制することが可能となる。そのため、圧縮する被圧縮気体の流量を増やすことが可能である。

さらに、ケーシング４の壁面に液体が付着しにくくなり、雄・雌両ロータ２、３がローブ２ｔ、３ｔの歯先で攪拌する潤滑油の量が減るため、軸動力を低減することが可能となる。
そのため、潤滑油の撹拌による損失動力を最小限に抑え、かつ、空気(被圧縮気体)の最も内部漏洩量の多い雄・雌ロータ２、３間のすき間を効果的に密閉する給油構造を実現できる。従って、高効率なスクリュー圧縮機１の実現が可能となる。

なお、実施形態１では、潤滑油を、ケーシング４の雌ロータ側ボアｗｂと雄ロータ側ボアｍｂ側から雄・雌ロータ２、３に供給する構成は記載しなかったが、ケーシング４の雄・雌ロータ側ボアｍｂ、ｗｂ(図４参照)から雄・雌ロータ２、３に潤滑油を供給してもよい。
例えば、従来、ケーシング４の雄・雌ロータ側ボアｍｂ、ｗｂから雄・雌ロータ２、３へ潤滑油を５０リットル／分(ｍｉｎ)位供給しているが、給油口２５から潤滑油を供給することで、ケーシング４の雄・雌ロータ側ボアｍｂ、ｗｂから雄・雌ロータ２、３へ潤滑油の量を２０リットル／分(ｍｉｎ)程度に低減できる。

＜＜実施形態２＞＞
次に、実施形態２のスクリュー圧縮機２１について説明する。
図７は、本発明に係る実施形態２のスクリュー圧縮機２１のケーシング内の雄ロータ２を側方から見た側面図である。図８は、図１のＤ−Ｄ線断面図である。
実施形態２のスクリュー圧縮機２１は、実施形態１の凹部２４を形成することなく、実施形態１の凹部２４の領域(図８に示す給油口形成領域２４Ｒ)に、潤滑油を供給する給油口２５Ｂを形成するものである。
これ以外の構成は、実施形態１と同様であるから、同様な構成要素には同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。

スクリュー圧縮機２１では、後進面すき間２３に潤滑油を供給するため、図８に示すように、ケーシング４における吸込側隔壁９の後進面すき間２３を含む雄・雌ロータ２、３と近接して対向する箇所に、潤滑油を供給する給油口２５Ｂを形成する給油口形成領域２４Ｒを定めている。そして、吸込側隔壁９の給油口形成領域２４Ｒに吸込側隔壁９と、雄ロータ２の吸込側端面２ｐおよび雌ロータ３の吸込側端面３ｐとの間に連通する給油口２５Ｂを設けている。

給油口２５から供給される潤滑油の量は、実施形態１と同様、１０リットル／分(ｍｉｎ)以上である。
ここで、ケーシング４における吸込側隔壁９の給油口２５Ｂを囲繞する(囲む)吸込側隔壁９と、雄ロータ２の吸込側端面２ｐおよび雌ロータ３の吸込側端面３ｐとの間の寸法(距離)は、給油口２５Ｂからの潤滑油が、吸込側隔壁９と雄・雌ロータ２、３の吸込側端面２ｐ、３ｐとの間に漏出しないように、５００μｍ以下の近接した寸法(距離)としている。

図８に示すように、ケーシング４における吸込側隔壁９の給油口形成領域２４Ｒは、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て、雌ロータ３の軸中心２６を中心とする扇形の形状をしており、その内径は雌ロータ３の歯底半径ｒ１であり、また、外径は雌ロータ３のピッチ円半径ｒ２である。なお、外径は雌ロータ３の歯先円(軸方向に見たローブ３ｔが形成する円)の径ｒ３としてもよい。

また、給油口形成領域２４Ｒの上端は、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て、雄側前進面１８および雌側前進面２１と、雄側後進面１９および雌側後進面２２との境界である雌ロータ軸中心２６と雄ロータ軸中心２８とを結ぶ線分上にある。換言すれば、給油口形成領域２４Ｒの上端は、雌ロータ軸中心２６と雌ロータ３の歯底２０と雄ロータ２の歯先１７が接する点とを通る直線上にある。
給油口形成領域２４Ｒの下端は、雄・雌ロータ２、３の軸方向に見て、雌ロータ軸中心２６と、雌ロータ側ボアｗｂと雄ロータ側ボアｍｂの交点のカスプ部２７を結ぶ線分上にある。

給油口２５Ｂの位置は、雌ロータ軸中心２６を中心として、ケーシング４の雌ロータ側ボアｗｂと雄ロータ側ボアｍｂの交点のカスプ部２７と、雌ロータ３の歯底２０と雄ロータ２の歯先１７が接する点との間の角度の範囲に存在する。
これにより、雌ロータ３が回転する毎に、給油口２５から機内(ケーシング４の内部)に供給された潤滑油が、雌側後進面２２の後進面すき間２３(図８参照)またはその近傍に付着するため、後進面すき間２３を潤滑油によって封じることが可能になる。

また、雌側後進面２２に付着した潤滑油が遠心力によって雌ロータ３の周方向(外径方向)に飛散した場合においても、ケーシング４の内壁面に付着することが抑制され、雄ロータ２の歯溝２ｍに付着する。そのため、雌ロータ３の潤滑油を攪拌する損失動力を増大させることがない。
従って、潤滑油により、雄ロータ２の雄側後進面１９と雌ロータ３の雌側後進面２２との間のすき間の後進面すき間２３の密閉を促進することが可能となる。

図５に示されるように，後進面のシールラインｓ２は，雌雄ロータ軸より下方に位置する。すなわち，雄・雌ロータ２、３で形成される後進面すき間２３は全域が，雌雄ロータ軸より下方に位置する。従って，吸込側隔壁９における雌雄ロータ軸の上方に凹部２４を設けても，潤滑油は後進面すき間２３に供給されない。そのため、実施形態１と同様、給油口形成領域２４Ｒの上端を、雌ロータ軸中心２６と雄ロータ軸中心２８を結ぶ線分上に一致させている。

後進面すき間２３に入った潤滑油は、雄・雌両ロータ２、３の回転に伴い、図５(ａ)、図６の矢印α１に示すように、各シールラインｓ(ｓ１、ｓ２)が、吸込側から吐き出し側へ平行移動するに伴って、吸込側端面２ｐ、３ｐから吐出側端面２ｑ、３ｑに輸送される。
従って、雄・雌両ロータ２、３の吸込側端面２ｐ、３ｐから吐出側端面２ｑ、３ｑまでの雌雄ロータ２、３間の後進面すき間２３を一様に密閉可能となる。
ここで、重力により潤滑油が凹部２４の下部に溜まる懸念があること、および、潤滑油が、雌側後進面２２に付着すると遠心力の影響を受けることなどから、実施形態１と同様な理由で、給油口２５の連通位置は、雌ロータ軸中心２６に近く、かつ上方であることが望ましい。

以上により、潤滑油の撹拌による損失動力を最小限に抑え、かつ、最も空気(被圧縮気体)の内部漏洩量の多い雌雄ロータ２、３間のすき間を効果的に密閉する給油構造を実現し、高効率なスクリュー圧縮機２１の実現が可能となる。

なお、実施形態２では、給油口２５Ｂを、予め定めた給油口形成領域２４Ｒに設ける場合を例示したが、給油口２５Ｂを、雄ロータ２の雄側後進面１９と、雌ロータ３の雌側後進面２２との間に形成されるすき間の後進面すき間２３(図８参照)に対向する位置に設けると、給油口２５Ｂから供給される潤滑油が直接、後進面すき間２３に注入されるので、後進面すき間２３の封止をより確実にできるので、より望ましい。

前記実施形態１、２のスクリュー圧縮機１、２１では、被圧縮気体として、空気を例示したが、空気以外の他の気体、冷媒であってもよく、被圧縮気体は、本発明の作用効果を奏するものであれば、限定されない。

以上、本発明の様々な実施形態を述べたが、本発明の範囲内で様々な修正と変更が可能である。すなわち、本発明は発明の趣旨を変更しない範囲において適宜、任意に変更可能である。

１ スクリュー圧縮機
２ 雄ロータ
２ｐ 雄ロータの吸い込み側端面
２ｔ 雄ロータのローブ
３ 雌ロータ
３ｐ 雌ロータの吸い込み側端面
３ｔ 雌ロータのローブ
４ ケーシング
９ 吸込側隔壁(ケーシング吸込側内壁)
１０ 吐出側隔壁
１１ 吸込口
１７ 雄ロータの歯先
１９ 雄側後進面(雄ロータの後進面)
２０ 雌ロータの歯底
２２ 雌側後進面(雌ロータの後進面)
２３ 後進面すき間(雄ロータの後進面とこれに対向する雌ロータの後進面とで形成される空間)
２４ 凹部
２５ 給油口(液体供給口)
２６ 雌ロータ軸中心(雌ロータの軸中心)
２７ カスプ部(交点)
２８ 雄ロータ軸中心
ｗｂ 雌ロータ側ボア
ｍｂ 雄ロータ側ボア
ｒ１ 雌ロータの歯底半径(雌ロータの歯底径)
ｒ３ 雌ロータの歯先円の半径(雌ロータの歯先径)

Claims (5)

1. 螺旋状のローブを有して互いに噛み合って回転する雄・雌一対のロータと、
   該雄・雌一対のロータを収納するケーシングと、
   前記雄・雌のロータの吸込側端面と対向するケーシング吸込側内壁に設けられ、前記ケーシング内部に液体を供給する液体供給口とを備え、
   前記液体供給口は、前記雄・雌ロータの軸方向に見て、
   前記雄ロータと前記雌ロータとが噛み合う前記雄ロータのローブの表面におけるその歯先を境に反回転方向側の後進面側にあって、前記雌ロータの軸中心を中心として、前記雌ロータの吸込側端面における歯底径と歯先径との間の領域に連通するとともに、前記雌ロータの軸中心を中心として、前記ケーシングの雌ロータ側ボアと雄ロータ側ボアとの上側の交点よりも下側に位置する下側の交点と、雄ロータ軸中心との間の角度の範囲に位置し、
   前記雌ロータの吸込側端面および前記雄ロータの吸込側端面と、前記ケーシング吸込側内壁とは、前記液体供給口から供給される前記液体が漏出しないように近接して配置される
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
   前記雌ロータの吸込側端面および前記雄ロータの吸込側端面と、前記ケーシング吸込側内壁との間の隙間は、５００μｍ以内である
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
   前記液体供給口からの前記液体の供給量は、１０リットル／ｍｉｎ以上である
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項１から請求項３のうちの何れか一項に記載のスクリュー圧縮機において、
   前記液体供給口は、前記雄・雌ロータの軸方向に見て、前記雄ロータと前記雌ロータとが噛み合う前記雄ロータのローブの表面におけるその歯先を境に反回転方向側の雄ロータの後進面とこれに対向する前記雌ロータの後進面とで形成される空間に対向する位置に設けられる
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項１または請求項３のうちの何れか一項に記載のスクリュー圧縮機において、
   前記雄・雌のロータの吸込側端面と対向するケーシング吸込側内壁に、前記雄・雌ロータの軸方向に見て、前記雌ロータの吸込側端面における歯底径と歯先径との間の領域にあって、前記雌ロータの軸中心を中心として、前記ケーシングの雌ロータ側ボアと雄ロータ側ボアとの上側の交点よりも下側に位置する下側の交点と、雄ロータ軸中心との間の角度の範囲に位置する凹部を備える
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

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