JPS6147993B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スライド弁式スクリユ圧縮機に関す
るものである。

（従来の技術） このスクリユ圧縮機は、第１図，第２図に示す
ように、互いに噛合いながら回転する雌雄一対の
スクリユロータ（以下、ロータという。）５，６
をケーシング７のロータ室８（第１図中、ロータ
５と重複して表われるためカツコを付して示
す。）内に有するとともに、ロータ室８の一方の
端面は、ロータ５，６の歯溝９の位置に対応させ
て部分的に切欠いて形成した開口部（アキシヤル
ポート）１０により吸込ケーシング７ａ内を経て
吸込口１１に連通し、また他方の端面において
は、開口部の形状は異なるものの同様にして吐出
口１２に連通している。さらに、ロータ室８の下
部には、ロータ室８と一部重複し、かつ上記吸込
口１１に連通する円柱状空隙部が形成してあり、
この中にロータ室８の壁面の一部を形成する断面
山形でかつ山形の各辺が円弧からなる曲面２を有
するスライド弁（長さL₁）３１がロータ軸方向に
摺動自在に嵌挿してあり、その前方側に設けた固
定弁３１ａにより前進限の位置決めがなされてい
る。

そして、このスクリユ圧縮機は、吸込口１１よ
り吸込んだ気体を、ロータ５，６とケーシング７
との間のロータ室８内に閉込めて圧縮した後、吐
出口１２へ吐出する一方、スライド弁３１を進退
させることによりロータ室８の壁面部において、
ロータ室８と吸込口１１とを連通させる開口部で
あるラジアルポート１３（第１図中一点鎖線で示
すように、スライド弁３１が固定弁３１ａから離
れた状態の時に形成される。）を面積調節可能に
形成し、ロータ５，６による閉込み開始位置を調
節することにより容量制御が行えるようになつて
いる。

（発明が解決しようとする間題点） 従来のスライド弁３１は、第３図，第４図に示
すように、吸込口側の端面３３が摺動方向に垂直
な平面により形成されているため、容量制御開始
時では、ラジアルポート１３の開口部面積をいか
に僅かずつ変化させても、閉込み開始時における
閉込み空間の体積（以下、吸込容量という。）の
急激かつ不連続的な変化を避けることができなか
つた。

この不連続的な変化を、第５ａ図〜第５ｆ図，
第６ａ図〜第６ｆ図にしたがつて、さらに詳述す
る。

第５ａ図〜第５ｆ図は、スクリユ圧縮機の吸込
口１１側の端面部における回転の進行に伴う状態
の変化を示すもので、第５ａ図から第５ｆ図へと
移るにしたがつて、ロータ５，６が矢印方向に順
次回転し、これとともに斜線部で示す一閉込み空
間１４が閉込み開始直後の第５ａ図より徐々に圧
縮されてゆく状態を示している。なお、この閉込
み空間１４は、上記ラジアルポート１３が閉鎖状
態にある（したがつて、ラジアルポート１３は、
第５ａ図〜第５ｆ図中には現われない。）場合に
形成されるものを示し、また、説明を簡単にする
ため、上記開口部１０を形成する端面１７の下方
突出部１８すなわちロータ５，６の歯溝端部を閉
じる部分（第２図中、点ｓ，ｔ，ｕ，ｖで囲まれ
る部分で、第５ａ図以下において便宜上太線で表
わしてある。）の幅Ｗと、スライド弁３１の曲面
２の幅ｗとは等しいものとする（第２図参照）。

第６ａ図〜第６ｆ図は、第５ａ図〜第５ｆ図の
Ｘ―Ｘ線断面部分（ただし、第５ｂ図〜第５ｆ図
についてはＸ―Ｘ断面の表示は省略してある。）
を平面に展開して表わしたもので、第６ａ図〜第
６ｆ図の各々は、第５ａ図〜第５ｆ図の同じアル
フアベツトのものに対応する。図示するように、
スライド弁３１の端面３３は、固定弁３１ａに当
接した状態、ななわち端面１７と一致した位置に
あり、曲面２によりラジアルポート１３は閉じら
れている（したがつて、ラジアルポート１３は第
６ａ図〜第６ｆ図中には現われない。）また、第
６ａ図〜第６ｆ図の斜線部は第５ａ図〜第５ｆ図
中の斜線部に対応する閉込み空間１４を示し、第
６ａ図〜第６ｆ図へと移るにしたがつて、図中、
上方に向つて徐々に移動している。一方、この閉
込み空間１４の図示しない吐出口側の端部は端面
１９に至つており、所定角度回転する間、この端
面１９により吐出口側の端部が閉じられているた
め、第６ａ図より第６ｆ図に移るにしたがつて、
閉込み空間１４の容積が減少し、気体の圧縮が行
われるものである。

ついで、第７ａ図〜第７ｆ図は、第６ａ図〜第
６ｆ図の状態よりスライド弁３１を、その端面３
３がロータ室８の端面１７より若干吐出口側（図
中、上方）に位置するように少しだけ移動させ
て、ラジアルポート１３をごく僅かだけ開いた状
態とし、この時の気体閉込み状態の変化を、上記
同様第５ａ図〜第５ｆ図の同アルフアベツトの図
に対応させて表わしたものである。この場合、上
記閉込み空間１４に対応する部分は、第７ａ図〜
第７ｄ図においては、ドツト部分２０で示すよう
に、ラジアルポート１３により吸込口１１に連通
しているため、気体の閉込みは行われず、第７ｅ
図以降においてのみ斜線部で示すように閉込み空
間１５が形成され、すなわち、雌雄ロータ５，６
の接触部分であるＶ形の斜線部の最下点Ｍ（閉込
み点）がロータ室８の端面１７側より移動してス
ライド弁３１の端面３３の位置に達して、はじめ
て閉込み空間１５が形成される。

したがつて、上記吸込容量は、第６ａ図〜第６
ｆ図の場合は、第６ａ図の閉込み空間１４の容積
となるのに対して、第７ａ図〜第７ｆ図の場合
は、第７ｅ図の閉込み空間１５の容積となり、ラ
ジアルポート１３を僅かに開くだけで、吸込容量
は第６ａ図の状態から第７ｅ図の状態（第６ｅ図
の閉込み空間１４と同容積である。）まで、急激
かつ不連続的に変化している。このラジアルポー
ト１３をさらに小さくしても、閉込み開始時の最
下点Ｍの位置が端面１７へより近ずくだけで図中
端面１７より上方にあり、閉込み空間１５が第７
ｄ図を過ぎてからでないと形成されない以上、や
はり吸込容量は上記同様第６ａ図の状態から不連
続的に変化する。

なお、スライド弁３１を吐出口側へ移動させて
ラジアルポート１３を拡大してゆくと、それとと
もに閉込み開始時の最下点Ｍの位置が上昇してゆ
き、吸込容量は連続的に小さくなつてゆく。

以上より、スライド弁３１の移動とともに吸込
容量は、第８図曲線に示すように変化する。こ
こで、横軸はスライド弁の移動距離ｌ、本例の場
合は具体的には、端面１７，３３間の距離を、縦
軸は第５ａ図〜第５ｆ図，第６ａ図〜第６ｆ図の
状態（ラジアルポート１３が閉じた状態）におけ
る吸込容量に対する上記移動距離ｌの位置での吸
込容量の比率（％）を示す。

図示するように、曲線は垂直部ABと傾斜部
BCとからなつている。点Ａは端面１７と端面３
３とが同一平面上に位置し（移動距離ｌ＝０）、
ラジアルポート１３が閉じている状態、点Ｂはラ
ジアルポート１３を開き始めた時の状態、すなわ
ち第７ｅ図の距離ｌを無限小にした時の状態、点
Ｃはラジアルポート１３を引続き拡大した時の状
態を示し、ラジアルポート１３の開口時におい
て、曲線は上記のように点Ａから点Ｂまで不連
続的に変化している。

斯る不連続的な変化に対して、圧縮気体として
空気のように比較的重い気体を用いている場合
は、気体の摩擦抵抗が大きく、上記変化に対する
気体の吸込み量の変化の追随性が悪いため、見か
け上は、第８図中、曲線（破線）により示すよ
うに、スライド弁３１の移動に対して吸込容量は
連続的に変化する。すなわち、現実にはスライド
弁３１を徐々に移動させることにより、吸込容量
の最大値から連続的に容量制御を行なうことがで
きる。

しかしながら、圧縮気体として水素，ヘリウム
のような軽い気体を用いた場合は、その摩擦抵抗
が小さく、上記追随性が良いため、見かけ上の吸
込容量も略曲線と同様な変化をする。この結
果、この種の気体を用いた場合は、容量制御の開
始時に連続的な制御を行うことができないという
欠点を有している。

本発明は、上記従来の欠点に鑑みてなされたも
ので、圧縮気体に軽い気体を用いた場合でも、容
量制御の開始時より連続的に制御することを可能
としたスライド弁式スクリユ圧縮機を提供しよう
とするものである。

（発明の構成） 上記の問題点を解決するために、本発明は、雌
雄ロータ間のロータ室壁面の一部を形成する断面
山形でかつ山形の各辺が円弧からなる曲面を有す
るとともに、ロータ軸方向に摺動自在に設けら
れ、ロータ室と吸込口とを開口部面積調節可能に
連通させて容量制御するスライド弁を備えたスク
リユ圧縮機において、スライド弁の上記曲面の吸
込口側を、上記山形の頂部が曲面の側縁部の吸込
口側の角部より吸込口側に位置するように形成
し、かつ、この頂部を吸込ケーシング内に突入可
能に形成した。

（実施例） 次に、本発明を一実施例である図面にしたがつ
て説明する。

第９，１０図は、本発明に係るスクリユ圧縮機
のスライド弁（長さL₂）１を示し、第３，４図に
示すスライド弁３１と、吸込口側の端面３３の形
状を除いて、他は実質的に同様である。

すなわち、スライド弁１は上記のようにロータ
室８の壁面の一部を形成するる断面山形でかつ形
の各辺が円弧からなる曲面２を有する一方、その
吸込口側の端面３は、これと曲面２との交線４が
ロータ５，６の歯すじ方向と一致するように傾斜
させて形成してあり、山形の頂部２６が曲面２の
側縁部２ａ（本明細書では最も外側の稜線部分を
いう。）の吸込口側の角部２７より吸込口側に位
置している。また、端面３１が吸込ケーシング７
ａ内に突入可能なようにストツパ２３が吸込ケー
シング７ａ内に固定してある。

第１１図は、本発明に係るスライド弁式スクリ
ユ圧縮機を示し、スライド弁３１がスライド弁１
に、固定弁３１ａがストツパ２３に代る点を除い
て、他は実質的に第１図，第２図に示すスクリユ
圧縮機と同一であり、対応する部分には同一番号
を付し説明を省略する。また、第２図は、スライ
ド弁１の番号をカツコ内に併記することにより、
第１１図の側面図として共用してある。

つづいて、スライド弁１の移動に対する吸込容
量の変化を第１２ａ図〜第１２ｆ図にしたがつて
説明する。

上記のように交線４（図面上、端面３と重複し
て表われる。）はロータ５，６の歯すじ方向に傾
斜していることにより、第１２ａ図〜第１２ｆ図
では、交線４と歯すじを示す線２２（展開図であ
るから直線となる。）とは平行となる。この結
果、スライド弁１を、図中上方へ徐々に移動させ
てゆくと、端面１７を示す線上におけるロータ
５，６の歯溝の位置がこの線上を外側から中央部
に向つて（矢印Ｖ方向に）移動してゆくのと同様
に、スライド弁１の両側からラジアルポート１３
は開いてゆく。

第１３ａ図〜第１３ｃ図は、このラジアルポー
ト１３の変化する状態の一例を示すもので、例え
ば第１２ｃ図の状態において、スライド弁１だけ
を上動させた場合の変化を示す。図より明らかな
ようにラジアルポート１３は第１３ａ図では全閉
状態にあり図中には表われておらず、第１３ｂ図
から第１３ｃ図へと移るにつれて拡大している。
この結果、第１３ａ図，第１３ｂ図の閉込み空間
１６は第１３ｃ図では閉込み開始前の状態となつ
ている。

したがつて、ラジアルポート１３の開き始めの
状態を示す第１２ａ図〜第１２ｆ図において、第
５ａ図〜第５ｆ図，第６ａ図〜第６ｆ図の閉込み
空間１４に対応する部分は、第１２ａ図では、ド
ツト部分２１で示してあり、ラジアルポート１３
により吸込口１１に連通し、気体の閉込みは開始
されていないが、第１２ｂ図以降では、斜線部で
示す部分が上記中央部に向つてラジアルポート１
３の部分を通り越して閉込み空間１６となつてい
る。

閉込み開始時の状態を示す第１２ｂ図の閉込み
空間１６の容積（吸込容量でもある。）は、ラジ
アルポート１３を小さくしてゆけば、いくらでも
第５ａ図，第６ａ図の閉込み空間１４の容積（す
なわち、吸込容量の最大値）に近づけることがで
きる。つまり、スライド弁１をラジアルポート１
３が全閉となる位置（第１３ａ図参照，ラジアル
ポート１３は全閉ゆえ図中に表われない。）から
図中上方へ移動させてラジアルポート１３を開い
てゆくとともに（第１３ｂ図，第１３ｃ図参
照）、吸込容量は、その最大値である上記全閉時
の値（第５ａ図，第６ａ図における値と同じ。）
から連続的に減少してゆく。

このスライド弁１を用いた場合の吸込容量の変
化を、上記第８図のグラフに表わすと曲線のよ
うになり、スライド弁１の移動距離ｌの増加とと
もに、点Ａより滑らかに単調減少する状態を示し
ている。ここで、ｌ＝０はラジアルポート１３が
開く直前（第１３ａ図の状態に対応する。）のス
ライド弁１の位置を意味している。

なお、上記実施例では、スライド弁１の曲面２
の幅ｗを端面１７の下方突出部１８の幅Ｗと等し
くしたが、本発明はこれに限るものでなく、例え
ば幅ｗの方をより大きくしてもよく、この場合
は、容量制御開始時のスライド弁の位置が変わる
以外は、実質的に上記実施例と変わらない。一
方、幅ｗの方より小さくすると、容量制御開始時
に若干不連続的な変化を生じるが、変化の大きさ
は第８図の不連続部ABに比べて小さい。

また、上記実施例におけるスライド弁１は端面
３を全体的に、かつ、ロータ５，６の歯すじ方向
に傾斜させて形成したものであつたが、この他
種々の形状のものがあり、以下他の実施例を示す
とともに、上記実施例と共通する部分には同一番
号を付して説明を省略する。

第１４図，第１５図に示すスライド弁１Ａはス
ライド弁１と共通の交線４を有するものである
が、ここから垂直方向に切除せずに適宜勾配をつ
けて略三角錐状に切除して形成したものである。

第１６図，第１７図に示すスライド弁１Ｂもス
ライド弁１と共通の交線４を有するものである
が、ここから垂直方向にスライド弁１Ｂの下面ま
で切除せずに、途中まで切除したものである。本
発明は、ロータ室壁面の一部を形成する曲面２の
頂部２６を角部２７より吸込口側に位置させるも
のであるから、スライド弁１Ｂ先端の上記切除部
の下方あるいは前方（図中左側）に続く延設部２
８の形状は、適宜吸込ケーシング７ａの形状，取
扱いガスの種類等を考慮して決めればよい。

したがつて、延設部２８の前部はスライド弁１
Ｂの本体部分（切除部以外の部分）と同一断面形
状であつてもよい。

この例が、第１８図，第１９図に示すスライド
弁１Ｃで、第１１図中の長さL₂より若干長く形
成したスライド弁１Ｃの材料の上面中間部に略Ｖ
形の切除部２９を加工して形成したものである。
図示するように、上記スライド弁１と共通の曲面
２を有するともに、その前方に２点鎖線で示すよ
うに切除部２９を介して、スライド弁１Ｃの本体
部分の同一断面形状の延設部２８を一体的に形成
してある。

なお、第１８図，第１９図では曲面２の部分と
延設部２８とを区別するため、便宜上実線と２点
鎖線とを使つて表現してある。

第２０図，第２１図に示すスライド弁１Ｄは、
端面３の外縁側の一部分だけ歯すじ方向に傾斜さ
せて形成したものである。

第２２図〜第２５図に示すスライド弁１Ｅ，１
Ｆは交線４がジグザグ状になるように形成したも
のであり、全体として歯すじ方向に傾斜してい
る。

以上の実施例では、いずれも端面３、したがつ
て交線４の傾斜が歯すじ方向に一致しているもの
を示したが、曲面２の頂部２６が角部２７より吸
込口に位置している限り、一致させなくてもよ
い。両者の不一致の結果、吸込容量の変化の若干
の不連続部が生じるのは、上記幅ｗとＷとの関係
の場合と同様である。

また、曲面２はスライド弁１（１Ａ，…，１Ｆ
も同様）の軸心に関して対称である必要はなく、
ロータ室８に対してスライド弁１を偏心させて設
けた場合は、頂部２６は軸心からずれることにな
る。

（発明の効果） 以上の説明より明らかなように、本発明によれ
ば、スライド弁の上部曲面の吸込口側を、山形の
頂部が曲面の側縁部の吸込口側の角部より吸込口
側に位置するように形成してある。このため、閉
込み空間の形成が始まる位置あるいはその近傍よ
りラジアルポートが開き、ロータの回転につれて
閉込み空間が移動してゆく方向にラジアルポート
の開口部は拡大してゆく。この結果、スライド弁
の移動とともに、吸込容量をその最大値から連続
的にあるいは適宜それに近い変化で減少させてゆ
くことができる。したがつて、圧縮気体として、
水素，ヘリウムのような軽い気体を用いても、容
量制御を開始時より連続的に滑らかに行うことが
可能となる等の効果を有している。

なお、圧縮気体として、空気のような比較的重
い気体を用いた場合には、上述（第８頁後段）の
ように、従来のスライド弁を用いても比較的滑ら
かな容量制御を行うことができるのであるが。本
発明のスライド弁を用いることにより、より滑ら
かな容量制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスライド弁式スクリユ圧縮機の
縦断面図、第２図は第１図のＩ―Ｉ線断面図、第
３図，第４図は従来のスライド弁の平面図，正面
図、第５ａ図〜第５ｆ図は第１図のスクリユ圧縮
機の吸込口側端部を示し、第５ａ図から第５ｆ図
に行くにしたがつてロータが回転してゆく状態を
示す説明用断面図（ただし、便宜上端面１７部分
のハツチングは省略する。）、第６ａ図〜第６ｆ図
は第５ａ図〜第５ｆ図のＸ―Ｘ線断面（断面箇所
は第５ａ図にのみ表示する。）の概略展開図、第
７ａ図〜第７ｆ図は従来のスライド弁を移動させ
た時の第６ａ図〜第６ｆ図に対応する概略展開
図、第８図は吸込容量の変化を示すグラフ、第９
図，第１０図は本発明に係るスライド弁式スクリ
ユ圧縮機のスライド弁の平面図，正面図、第１１
図は本発明に係るスライド弁式スクリユ圧縮機の
縦断面図、第１２ａ図〜第１２ｆ図は本発明に係
るスライド弁式スクリユ圧縮機の第６ａ図〜第６
ｆ図に対応する概略展開図、第１３ａ図〜第１３
ｃ図はスライド弁の位置とラジアルポートの開口
状態との関係を示す上記Ｘ―Ｘ線断面部に対応す
る概略展開図、第１４図〜第２５図はスライド弁
の他の実施例を示す部分平面図，部分正面図であ
る。 １……スライド弁、２……曲面、３……スライ
ド弁の端面、５，６……スクリユロータ、７ａ…
…吸込ケーシング、８……ロータ室、１１……吸
込口、１３……ラジアルポート、２６……頂部、
２７……角部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 雌雄ロータ間のロータ室壁面の一部を形成す
   る断面山形でかつ山形の各辺が円弧からなる曲面
   を有するとともに、ロータ軸方向に摺動自在に設
   けられ、ロータ室と吸込口とを開口部面積調節可
   能に連通させて容量制御するスライド弁を備えた
   スクリユ圧縮機において、スライド弁の上記曲面
   の吸込口側を、上記山形の頂部が曲面の側縁部の
   吸込口側の角部より吸込口側に位置するように形
   成し、かつ、この頂部を吸込ケーシング内に突入
   可能に形成したことを特徴とするスライド弁式ス
   クリユ圧縮機。