JPS6165085A - スクリユ−圧縮機 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はスクリュー圧ＮＭ機に係り、給油式スクリュー
圧＃ｉ！機においては、製品を小形化する際の吐出端部
の圧縮気体の洩れ防止に有効であり、無給油式スクリュ
ー圧縮機においては、潤滑油が圧縮室内へ侵入すること
を防止するのに好適なスクリューロータ形状を備えたス
クリュー圧縮機に関するものである。

〔発明の背景〕

まず、従来のスクリュー圧縮機を第３図ないし第５図を
参照して説明する。

ここに、第３図は、従来の給油式スクリュー圧縮機の断
面図、第４図は、第３図のＡ部課細断面図である。

第３図において、１はケーシング、２は吸込ケーシング
、３，４は、噛合って回転する雌雄一対のスクリューロ
ータで、３は雌ロータ、４は雄ロータを示し、５，６は
、雌ロータ３のロータ軸を支持する軸受、７．８は、雉
ロータ４のロータ軸を支持する軸受、９は、圧縮空気の
吐出口を示している。

吸入された空気は、＃雄ロータ３，４が噛合って回転す
るスクリューロータと、これを囲むケーシング１および
吸込ケーシング２の中で圧縮され、吐出口９から圧縮空
気となって吐出される。

その圧縮途中において、圧縮空気の冷却と、スクリュー
ロータ間のシールおよび潤滑のため給油が行なわれてい
る。

吐出口９の近くのＡ部におけるスクリューロータの形状
は第４図のようになっている。

３ａは、雌ロータ３のスクリュー部端面、３ｂは、雌ロ
ータ３のロータ軸を示し、その段付部には切欠効果を防
止する円弧溝１１が形成されている。円ｉ溝１１は、段
付部を半径Ｒの円弧で滑らかに切削したものである。

ここで、スクリューロータの吐出側である高圧側１ｏと
円弧溝１１のあるロータ軸の低圧側との間は、図のよう
に隙間Ｃと多少の潤滑油により圧縮空気の洩れを減少さ
せているのである。この隙間Ｃと面封化のシール血中り
により圧縮空気の洩れ量が変化する。

従来の方法では、スクリューロータの段付部における切
欠効果による強度的な面から円弧溝１１のＲ寸法が必要
であり、このためシール血中りの寸法が短くなる。

特に、小形の圧縮機では、スクリューロータ径の小形化
にともない、ロータ歯底径Ｄ１が小さくなる。それにも
かかわらず、軸受寿命の確保上などからロータ軸径Ｄ７
　はそれほど小さくできない場合が多いに のような場合、シール血中りがほとんどなくなることも
あり、高圧側１０の空気が円弧部１１を通ってロータ軸
３ｂの低圧側へ洩れ出し性能の低下をまねく。

次に、無給油式スクリュー圧縮機においても、上記給油
式と全く共通の問題があり、第５図で説明するような固
有の問題がある。

ここに、第５図は、従来の無給油式スクリュー圧縮機の
吐出側ロータ軸部の断面図である。

第５図において、１′はケーシング、３′はスクリュー
ロータ、３’　ａはスクリュー部端面、３’　ｂはロー
タ軸、１２はエアシール、１３はオイルシール、１４は
、大気へ開放されたベント室、１６゜１７は軸受、１５
は給油口を示している。

無給油式スクリュー圧縮機においては、圧縮原理は先の
給油式スクリュー圧縮機と同じであるが、無給油のため
圧縮途中への給油はなく、また、軸受など潤滑を要する
部分から、圧縮室への油の侵入を許されない。

従来の無給油式スクリュー圧縮機の軸封手段は、第５図
のように、圧縮室からの空気の洩れ出しを防ぐエアシー
ル１２と、軸受１７，１８あるいは増速ギヤケース（図
示せず）内の潤滑油が圧縮室へ侵入するのを防ぐオイル
シール１５からなっており、この両者の併設されている
間には、大気へ開放しているベント室１６が形成されて
いる。

このオイルシール１３に対するもつとも厳しい運転条件
は、無負荷運転時、すなわち吸入弁を閉塞すると同時に
圧縮機吐出圧力を大気へ開放した運転状態である。この
とき、吸入ボート（図示せず）へつながるすべての圧縮
室のスクリュー歯溝は４００〜６００　ｍｍ　Ｈｇ程度
の負圧となるため、スクリュー歯溝に隣接するロータ軸
３’　ｂ部分ちこれにつられて負圧となる。

これは吐出側においても発生し１次のようなメカニズム
で油が圧縮室へ侵入する可能性がある。

無負荷運転時においては、ロータ！１ｌｌ１３’ｂとエ
アシール１２のすきまから、ベント室１４の空気が圧縮
室へ吸い込まれ、これによりベント室１４の圧力が低下
し、オイルシール１３のシール限界圧力を超えた場合は
、油が圧縮室内へ吸入される。

したがって軸封手段はこれらの条件を考慮して吸入側、
吐出側それぞれに設けられるが、オイルシールの設計と
しては、２００〜３５０℃に達する吐出空気温度による
熱膨張をうける吐出側軸封（シールと軸の隙間をあまり
小さくできない）の方が厳しく、吸入側に比べ信頼性と
しても低いというのが実状であるという問題があった６
なお、本発明に関連する先行技術情報として開示されて
いるものはない。

〔発明の目的〕

本発明は、前述の従来技術の問題点を解決するためにな
されたもので、給油式スクリュー圧縮機においては、高
圧側からロータ軸側への圧縮気体の洩れ出しを最低減に
抑え、圧縮機の性能向上を図り、加えて無給油式スクリ
ュー圧縮機においては、無負荷運転時に潤滑油が圧縮室
内へ侵入する可能性を最大限低くできるスクリューロー
タ形状を備えたスクリュー圧縮機の提供を、その目的と
している。

〔発明の概要〕

本発明に係るスクリュー圧縮機の精成は、１゜ケーシン
グ内に峻雄ロータが噛合って回転するスクリューロータ
と、そのスクリューロータまわりの軸封および軸受手段
とからなるスクリュー圧縮機において、前記スクリュー
ロータのスクリュー部端面とロータ軸との段付部に形成
される円弧溝を、当該円弧の中心点がスクリュー部端面
がら円弧の半径寸法だけ離れ、がっ、ロータ軸外径上ま
たはその近傍に位置するように形成したことである。

なお、本発明を開発した考え方を付記すると、次のとお
りである。

給油式スクリュー圧縮機の小＃機の性能向上をはかるた
め、各部品の形状見直しと各部のギャップを調べていく
過程で、スクリューロータ吐出側（高圧側）端面のシー
ル性能が、圧縮機の性能を大きく左右することがわかっ
た。

一方、無給油式スクリュー圧縮機の場合は、無負荷運転
時において、吐出圧力は大気圧以上に保たれるので、は
ぼ大気圧の軸受部から吐出側軸封手段を通して潤滑油を
吸い込むような現象は起こらないように考えられがちで
あるが、実状はそうではない。

半数以上のスクリュー歯溝は負圧となり、これらに近い
ロータ軸のまわりは同じく負正になる。

このことを、第６図および第７図（ａ）に示す。

第６図は、第５図のスクリューロータと吐出側からみた
断面図、第７図（ａ）は、従来の無給油式スクリュー圧
縮機のロータ軸まわりの圧力分布図である。

第６図において、３′は雌ロータ、４′は雄ロータ、９
′は吐出口を示し、矢印はスクリューロータの回転方向
を示している。図中の中心線上よりの角度θ４．θ、と
、第５図におけるＢ−Ｂ断面における吐出側軸まわりの
圧力分布の一例を示したのが第７図（ａ）である。

第７図（ａ）は、横軸にロータ軸上の位置として雌、雄
ロータの回転角度θ２．θ、をとり、縦軸にロータ軸ま
わりの圧力をとり、大気圧をＯとして大気圧以上を＋側
、大気圧以下を一側にして圧力の変化を示している。

図から明らかなように、ロータ軸まわりの圧力は大気圧
以上の部分と以下の部分にわかれる。何らかの外因によ
って潤滑油が圧縮室へ侵入するような状態が発生する場
合には、第７図（ａ）のロータ軸まわりの圧力が負圧と
なるようなθ１．θ、の角度部分で潤滑油が通過するこ
とになる。

したがって、スクリューロータの吐出側ロータ軸部の形
状は、下記の条件を満たしたものでなければならない。

１）高圧側からのガスの洩れを小さくする。

２）スクリューロータのスクリュー部端面とロータ軸と
の段付部における切欠効果を小さくする。

３）無給油式スクリュー圧縮機では、この１）。

２）に加え、無負荷運転時に油を圧縮室内へ吸込まない
。

本発明は、これら条件を満足するようにスクリューロー
タ形状を改良したものである。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の各実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に得る給油式スクリ
ュー圧縮機のスクリューロータ段付部の断面図で、先の
第３図のＡ部に相当する部分の詳細図であり、図中、第
３，４図と同一符号のものは、前述の従来技術と同等部
分であるから、その説明を省略する。

第１図において、２１は、スクリューロータ３のスクリ
ュー部端面３ａとロータ軸、３　ｂとのなす段付部の切
欠効果を防止するために設けた円弧溝で、この円弧溝２
１の円弧の中心Ｏは、スクリュー部端面３ａから円弧の
半径寸法Ｒだけ離れ、かっ、ロータ軸３ｂの外径上ない
しその近傍にあり、その円弧がスクリュー部端面３ａに
接する形状に形成されている。

これにより、シール血中りは、もつとも短い部分でもロ
ータ歯底径Ｄ１　とロータ軸径り、の差の１／２を確保
でき１円弧溝２１のＲの影響を受けることがない、・ この結果、給油式スクリュー圧縮機では全断熱効率が２
％向上し、その全吐出し空気量を増加させることができ
る。

次に、無給油式スクリュー圧縮機における実施例を第２
図に示す。

第２図は、本発明の他の実施例に係る無給油式スクリュ
ー圧縮機の吐出側ロータ軸部の断面図で。

図中、第５図と同一符号のものは、前述の従来技術と同
等部分であるから、その説明を省略する。

第２図において、２２は、スクリューロータ３′のスク
リュー部端面３’　ａとロータ軸３’　ｂとのなす段付
部の切欠効果を防止するために設けた長円溝で、この長
円溝２２の一方の円弧の中心○は、スクリュー部端面３
’　ａから円弧の半径寸法Ｒだけ離れ、かつ、ロータ軸
３’　　ｂの外径上ないしその近傍にあり、その円弧が
スクリュー部端面３’　ａに接している。さらにこの溝
は、ロータ軸３’　ｂの長手方向に延びて長円溝状に形
成され、他の末端は、中心０１　、半径Ｒの円弧となっ
ている。

これにより、前述の第１図の実施例と同様、シール血中
りは十分に確保される。

また、従来にくらベシール血中りが増加したことにより
、長円溝２２の容槽の小の圧力は、圧縮室内の圧力の変
化を受けにくくなっており、圧縮気気の洩Ｉｔが低下し
ている上、ロータ軸まわりの圧力分布は第７図（ｂ）の
ように均圧化される。

第７図（ｂ）は、第２図の実施例に係る無給油式スクリ
ュー圧縮機のロータ軸まわりの圧力分布図で、第７回（
ａ）に対応するものである。

図から明らかなように、ロータ軸まわりの圧力分布は均
圧化されており、極端な負圧部分をなくすことができ、
ベント室１４内の圧力も太きなばらつきが無いようにで
きて、部分的に圧力がオイルシール１３のシール限界圧
力（約２０〜３０閣Ａｑ）を超えるような現象の発生を
防止できる。

したがって無負荷運転時に潤滑油が圧縮室１０′内へ侵
入するような現象を防止できる。

なお、上記に関連した他の実施例を第８図に示す。

第８図は１本発明のさらに他の実施例に係る無給油式ス
クリュー圧縮機の吐出側ロータ軸部の断面図であり、図
中、第５図と同一符号のものは、従来技術と同等部分で
あるから、その説明を省略する。

第８図において、２３は、ケーシング１′側に設けた溝
で、ロータ軸まわりの圧力の分布を均圧化するための溝
である。

これにより第２図の例同様、無負荷運転時に潤滑油が圧
縮室内へ浸入するような現象を防止する効果がある。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、給油式スクリュー
圧縮機においては、高圧側からロータ軸側への圧縮気体
の洩れ出しを最低限に抑え、圧縮機の性能向上を図り、
加えて無給油式スクリュー圧縮機においては、無負荷運
転時に潤滑油が圧縮室内へ侵入する可能性を最大値低く
することの可能なスクリューロータ形状を備えたスクリ
ュー圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る給油式スクリュー圧
縮機のスクリューロータ段付部の断面図、第２図は、本
発明の他の実施例に係る無給油式スクリュー圧縮機の吐
出側ロータ軸部の断面図、第３図は、従来の給油式スク
リュー圧縮機の断面図、第４図は、第３図のＡ部詳細断
面図、第５図は。 従来の無給油式スクリュー圧縮機の吐出側ロータ軸部の
断面図、第６図は、第５図のスクリューロータを吐出側
からみた断面図、第７図（ａ）は、従来の無給油式スク
リュー圧縮機のロータ軸まわりの圧力分布図、第７図（
ｂ）は、第２図の実施例に係る無給油式スクリュー圧縮
機のロータ軸まわりの圧力分布図、第８図は、本発明の
さらに他の実施例に係る無給油式スクリュー圧縮機の吐
出側ロータ軸部の断面図である。 １．１′・・・ケーシング、３，３′・・・雌ロータ、
４゜４′・・・雄ロータ、３ａ、３’　　ａ・・・スク
リュー部端面、３ｂ、３’　　ｂ・・・ロータ軸、５，
６，７，８゜１６．１７・・・軸受、１２・・・エアシ
ール、１３・・・オイルシール、２１・・・円弧溝、２
２・・・長円溝６　　　パゝ＼代理人　弁理士　高橋明
夫−４」パ ３良 第２（２１ ３′ 第３０ 第　４ｃ２１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシング内に雌雄ロータが噛合つて回転するスク
   リューロータと、そのスクリューロータまわりの軸封お
   よび軸受手段とからなるスクリュー圧縮機において、前
   記スクリューロータのスクリュー部端面とロータ軸との
   段付部に形成される円弧溝を、当該円弧の中心点がスク
   リュー部端面から円弧の半径寸法だけ離れ、かつ、ロー
   タ軸外径上またはその近傍に位置するように形成したこ
   とを特徴とするスクリュー圧縮機。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、円弧に
   よつて形成される円弧溝を、ロータ軸の長手方向に延ば
   して長円溝状に形成したものであるスクリュー圧縮機。