JPS6017284A - スクリユ−式流体作動機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はスクリュ一式流体作動機械、詳しくは固定のケ
ーシング内において少なくともひとつノヒニオンホイー
ルの歯と係合し、回転するひとつのスクリューを備えた
シングルスクリユ一式流体作動機械に関する。 従来、以上の如く構成するシングルスクリユ一式流体作
動機械、主としてシングルスクリユ一式コンプレッサー
はフランス特Ｍｌ’　１，５３１，９９８号及び同１，
５８６，８５２号並びに英国特許１，５４８、、ｌＳ　
９０号及び同１，５５５，３２９号において記載されて
いる。 しかしてこの種コンプレッサーの効率は明らかに、各部
品間のクリアランスにより左右されるのであり、これら
クリアランスのいくつかは調整できるようになっている
。このクリアランス調整可能の例としては前記フランス
特許１１．ｌＳ　３１．９９８号が開示するコンプレッ
サーにおけるピニオンホイールとケーシングとの間のク
リアランスや、前記フランス特許１，５８６．８３２号
に示されているように、台形状歯を備えた筒状ピニオン
ホイールを使用した場合のピニオンホイールとスクリュ
ーとめ間のクリアランスなどである。 また、前記各英国特許に示されたコンプレッサーに使用
されている筒状外形のスクリューの場合、効率はきわめ
て微妙に前記スクリューとケーシングとの間のクリアラ
ンスに左右されることとなるが、スクリューがそこに示
される如く筒状の輪郭であるため、このクリアランスは
調整し得す、従ってこの場合の効率については装置全体
の加工上の精度にのみ頼らざるを得ないのである。 こ−で云うクリアランスは、冷凍装置において例えば冷
ｆｆｔ２２）の圧縮のためのオイル注入無しで使用され
るシングルスクリユーコンプレッサーの場合に、特に決
定的な要素となる。 所で、以上のクリアランスの寸法を減少させることは従
来から試みられているが、クリアランスが直径の約５×
１０　の半径方向の遊び

【構造の正確さに基づく真正の
限界点】を下まわる場合、この棟のコンプレッサーのた
めにスクリュー及びケーシングを形成する際、鋳鉄など
の工業用材料ヲ用いた場合、コンブレラ叩−においてス
クリューとケーシングとが焼付が生じ易くなってしまい
、この焼付により、殆んどの場合装置全体が致命的に損
傷されてしまう問題がある。 特にシングルスクリユーコンプレッサーにおけるスクリ
ューをよ、その構造上、ケーシングの内周面と対向する
外周表面の面積が、低圧ボート側と高圧ボート側とで最
大となっているので、前記ケーシングの内周面と接触し
た場合、前記した面積の最大部分での発熱が最も大きく
なり、焼付が生ずる可能性が高いのである。 しかして、従来、この問題解決のためにスクリューもし
くはケーシングの表面にハニカムを形成し、このハニカ
ムにより前記スクリュー及びケーシングの間の焼付作用
を制限する如く成したものが特開昭５８−１３１０２号
公報に示されているように提案されている。 しかしながら、このハニカムの形成については極めてコ
ストが高くつく問題がある。 本発明の目的は、簡単な加工により効率を大幅に低下さ
せることなく焼付きを確実に防止でき、低コストで信頼
性を大幅に向上できるようにする点にある。 即ち、本発明は、ケーシングの内周面と対向する外周表
面の面積が最大となる低圧ボート側と高圧ボート側との
うち、低圧ボート側においては、液吸込などによって温
度変化が著るしく、そのためケーシングとスクリューと
のクリアランスが小さくなり、ケーシングとの接触の可
能性が高いことと、圧縮初期においては圧力上昇が少な
く差圧も小さいこととに着目して、低圧ボート側の端部
における前記ケーシングとスクリューとのクリアランス
を面圧ボート側から低圧ボート側に向って増大するごと
くしたのである。 不発ｒｌＪの実施例として、スクリューに適用する場合
とゲージングに適用する場合とがあるが、外周表面を筒
形に形成するスクリューに適用するのが好ましい。この
場合、前記スクリューの外周表面において、低圧ボート
側端部を除くけ〈全面を筒形とし、明記低圧ボー）側端
部を、円錐形とし、この円錐の最小径部分を低圧ボート
に臨ませるごとく成すのである。 また、本発明機械は、前記したオイル注入をしないコン
プレッサーに適用し得るのみならず、圧縮ガスの膨張に
より機械的エネルギーを得るための気体膨張式エンジン
であって、液体注入によってはシーリングを確実なもの
とするのがきわめて難しい場合に対しても適用可能であ
るし、また、当該クリアランスが決定的な要素となる超
高圧比のポンプに対しても適用可能である。 本発明の一実施例をＮ面に従って、以後詳記することに
より本発明は一層明確なものとなろう第１ＮＩとおいて
スクリュー

【１）は、通常１ｍリケーシング（６］内の
軸【２】を中心として回転するとともに、歯

【５】を備
えた２つのビニオンホイール（４）、（４３と係合する
。ｎｒＪ記ケーシング

【６］には低圧ボート（６）及び
各ビニオンホイールに近接して位置する高圧ボート（７
］（断面ｌこより図面に現われないケーシング上方部分
に位置するため点線にて示す］を設ける。 前記スクリュー（１］には孔（８］を設け、前記孔（８
］を介して空洞部【９）側と前記低圧ボート側とを連通
させるとともに、前記各個におけるスラストのバランス
を取り、これによＱ軸方回のスラストを除く如く成すの
である。 また、前記スクリュー（１７ζこは、該スクリュー【１
］における前記高庄側端部に既知の如くねじに似た螺旋
から覗るラビリンスシール都（１０）を設けるが、この
螺旋ねじの径は前記ケーシング【３】の孔（３０）の径
とは丈等しくしておくことにより、組立時前記螺旋ねじ
のねじ山と前記ケーシング

【６）の内周面とが接触した
場合、前記ねじ山が摩擦により急激にすり減らされるこ
とにより、極めて小さなりリアランスが得られ、これに
より前記高圧側において前記スクリュー【１】と前記ケ
ーシング（６］とのは〈完全な漏れのないシールが得ら
れるのである。尚、前記した如く小さめのクリアランス
であるにもか＼わらず、スクリュー

【１】とケーシング
（５）との間に焼付が生じないのは、前記ケーシング（
６）に対する前記ねじ山の摩擦により生じる摩擦片が前
記螺旋ねじの溝部へ自、、ずと埋め込まれるし、また、
前記各摩擦片が前記ケーシング

【６】と前記ねじ山との
間でローリングを始めても、このローリングは前記ねじ
が螺旋状であることによりこのねじの溝部により速やか
に停止させられることによるものである。 しかしながら、…Ｊ記蝉旋ねじは、前記スクリュー（１
］において該スクリュー（１）に設けるねじ

【１１】の
溝部を設けた部分まで延ばすことは出来ない。なぜなら
そのように勉ばすことにより、前記螺旋ねじが溝部を介
してクリアランスが生じてしまう力）らである。 従って、スクリューねじ

【１１】の端部

【１２】と、前
記螺旋ねじから成るシール品

【１０】との間には通常、
平坦で且つ障害物の無い円１Ｍ部分

【１６】を残してお
くのである。 第１図並びに第２図において一層明確に示した如く、本
発明機械は、低圧ボート

【６】側に位置する端部で最大
のクリアランスを有し、かつ、このクリアランスが前記
スクリュー（１］の母線に沿って前記高圧ボート（７）
側へ近づくにつれて減少する如く成すのである。 尚、このための好ましい且つ簡単な実施形態としでは、
前記スクリュー

【１】の低圧ボー）　（６）側の端部形
状を、円錐形（１４）とし、前記スクリュー（１］の低
圧ボート

【６】側に位置する＠部が最小径となり、高圧
ボート（７］側に向って、その径が順次増大するごとく
成すのである。 具体的な数値で例を示すと、直径１４０−のスクリュー

【１】と、前記スクリュー

【１】に噛合い、同じ＜１４
０−の直径とした二つの対称的配置のピニオンホイール
（４）、（４）、！：を使うコンプレッサーであって、
毎分６０００回転（ｒｐｍ）で約２５００１　／ｍｉｎ
　の行程体積を有するものを使って４ノ４〜ルから１２
バ・−ルまで冷媒（２２］を圧縮すると共に、同冷媒液
の注入により冷却される如くなしている場合において、
前記スクリュー

【１】がその全長にわたって筒状であり
且つスクリュー（１）に対するケーシング（５］の半径
方向クリアランスが約ｏ、ｉ　−である場合、冷媒は約
６５％以下の等エントロピー効率しか得られないが、こ
のクリアランスによれば、焼付は全熱みられない。 しかし、前記した半径方向のクリアランスを２５ミクロ
ンまで減らすと、焼付はだいたいＶ−１間的に生じるこ
と＼なる。 ところが一方、前記した実施例のごとく…■記ススクリ
ユー１１］の低圧ボート（６）側端）ｔｂを円錐形（１
４）とし、この円錐形（１４）部分以外は２５ミクロン
の半径方向クリアランスを維持し、また前記円錐形（１
４）の最小径部分とケーシング

【６】との半径方向のク
リアランスを０．１顛とし、かつ、前記円錐形（１４）
の長さを１５鱈トした場合、このコンプレッサーにおけ
る等エントロピー効率は７０％以上に向上し急激な液汲
みをして温度変化があっても何ら焼付が生じないのであ
る。 尚、前記円錐形（１４］の長さは、スクリュー（１］の
全長の約３分の１程度とするのである。一般に、シング
ルスクリューコンプレッ・す−の場合、そのスクリュー
（１）の形状は、第２図のごとく低圧ボート側端部と高
圧ボート側端部とｌこおいて外周表面の表面積が最大と
なり、回転中にケーシング（３）の内周面と接触した場
合、これら端部において発熱が最大となり、焼付きが発
生ずることになるのである。 所で、スクリュー（１］の運転中、低圧ボート側端部は
通常Ｏ〜１０°Ｃ程度のガスを吸込み、高圧側端部にお
いては、６０〜７０°Ｃの高温となっており定常運転で
はスクリュー（１］とケーシング（３）とはは！同じ温
度となっているが、液吸込時など、過渡的条件下では、
前記スクリュー（１］とケーシング（６］との熱容量の
相違により温度差が生じ、前記スクリュー

【１】とケー
シング（３］とのクリアランスが減少して接触すること
が生ずる。 この現象は、特に温度差がつき易い低圧側端部において
著るしく発生し、この低圧側端部で焼付きの問題が特に
生ずるのである。 ことに着目して、前記したごとく低圧ボート側に位置す
る端部でのクリアランスを高圧ボー）　ｆｌｌｌｌがら
雌ボート側に向って増大するごとく成したのであって、
斯くすることにより効率を低下することなく、焼付きを
確実に防止できるのである。 即ち、スクリューコンブレッザーの圧縮過程において、
圧縮初期における圧力上昇は第６図のごとく小さく、吸
入圧に対する差圧も小さい。 このため、前記低圧ボート側の端部におけるクリアラン
スが大きくとも、このクリアランスからの漏れは少なく
効率に与える影響も少なくできるのである。 以上説明した実施例は、スクリュー

【１】に適用したが
、ケーシング

【３】に適用してもよいまた、平板状のビ
ニオンホイールを持ったコンプレッサーに対し本発明を
適用する場合を示したが、前記フランス特許１，５８６
．８５２の筒状ビニオンホイールをもったコンプレッサ
ーやポンプもしくは気体膨張式装置等に本発明を適用し
た場合でも本発明を格別に修正する心安はない。 以上の如く本発明は、スクリューの低圧ボート側に位置
する端部での前記スクリューとケーシングの間のクリア
ランスを、高圧ボート側から低圧ボート側に向って増大
するごとく成したから、簡単な加工により、効率を大幅
に低下させることなく焼付きを確実に防止でき、低コス
トにより信頼性を向上できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を組み込んだスクリュ一式流体作動機械
の断面図、第２図は第１図に示す本発明についての概略
斜視図、第５図は圧縮過程の圧力特性図である。 （１］・・・スクリュー

【２】・・・軸 （６］・・・ケーシング （４）・・・ビニオンホイール （５）・・・歯

【６】・・・低圧ボート （７）・・・高圧ボート （１４］・・・円錐形 代理人　弁理士　津　１）直　久

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固定状のケーシング内で軸を中心に回転し、少
   なくとも一つのピニオンホイールの歯と係合するねじ　
   を設けたスクリューを備え、前記ケーシングには、少な
   くとも一つの低圧ボートと、少なくとも一つの高圧ボー
   トとを備え、前記低圧ボート側に位置する端部における
   前記スクリューとケーシングとの間のクリアランスが、
   高圧ボート側から低圧ボート側に回って増大するごとく
   成っていることを特徴とするスクリュ一式流体作動機械
   。