Screw compressor

この発明は、例えば、冷媒等のガスを圧縮するスクリュー圧縮機に関する。

従来、スクリュー圧縮機としては、図８の拡大断面図に示すように、ケーシング１０１のシリンダ１１０内に、スクリューロータ１０２が収納され、このスクリューロータ１０２にゲートロータ１０３が噛合され、上記スクリューロータ１０２および上記ゲートロータ１０３の相互の噛合によって形成される圧縮室にて、ガスを圧縮するものがある（特許第３７３１３９９号公報：特許文献１参照）。

つまり、図９の図８のＢ−Ｂ方向矢視図に示すように、上記スクリューロータ１０２の溝部１２１と、上記ゲートロータ１０３の歯部１３１とが、噛合して、上記圧縮室を形成する。 そして、上記圧縮室に、上記スクリューロータ１０２の軸１０２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室にて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ１０２の軸１０２ａ方向の他端側から、吐出する。

図９では、上記スクリューロータ１０２の紙面左側を、上記圧縮室へガスを吸入する吸入側とし、上記スクリューロータ１０２の紙面右側を、上記圧縮室からガスを吐出する吐出側とする。

図８と図９に示すように、上記ゲートロータ１０３の一面１３０と、この一面１３０に対向する上記ケーシング１０１のシール面１１１との間には、僅かな隙間があり、上記ケーシング１０１の上記シール面１１１と、上記ゲートロータ１０３の上記一面１３０との接触を、防止している。 上記シール面１１１の幅Ｗは、上記スクリューロータ１０２の吸入側から吐出側まで、均一である。

特許第３７３１３９９号公報

しかしながら、上記従来のスクリュー圧縮機では、図９に示すように、上記シール面１１１の幅Ｗは、上記スクリューロータ１０２の吸入側から吐出側まで、均一であるので、上記スクリューロータ１０２の吐出側で、上記圧縮室内のガスが、上記ケーシング１０１の上記シール面１１１と、上記ゲートロータ１０３の上記一面１３０との間から、矢印Ｌ方向に、上記ゲートロータ１０３を収納する低圧の空間（以下、この空間の圧力をＰｇとする）へ、漏れ出す問題があった。

つまり、上記圧縮室内のガスの圧力は、上記スクリューロータ１０２の吐出側で、高くなる（図９のＰｓ＜Ｐｄ）一方、上記シール面１１１の幅Ｗは一定であるため、上記スクリューロータ１０２の吐出側で、上記シール面１１１と上記一面１３０との間の圧力勾配（ｄＰ／ｄｘ＝（Ｐｄ−Ｐｇ）／Ｗ）が、大きくなって、上記スクリューロータ１０２の吐出側で、上記圧縮室内のガスが、漏れだしていた。

一方、上記ケーシング１０１と上記ゲートロータ１０３との間からのガスの漏れを防止するために、上記シール面１１１の幅Ｗを均一に大きくすると、上記シール面１１１の平面度を出す面積が大きくなって、上記ケーシング１０１と上記ゲートロータ１０３とが接触する問題があった。

そこで、この発明の課題は、ケーシングとゲートロータとの間からのガスの漏れを防止しつつ、ケーシングとゲートロータとの接触を防止できるスクリュー圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のスクリュー圧縮機は、
シリンダを有するケーシングと、
このシリンダに嵌合される円筒状のスクリューロータと、
このスクリューロータに噛合するゲートロータとを備え、
上記ケーシングにおける上記ゲートロータの一面に対向するシール面の幅に関して、上記スクリューロータのガスの吐出側の幅は、上記スクリューロータのガスの吸入側の幅よりも、大きいことを特徴としている。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ケーシングの上記シール面の幅に関して、上記スクリューロータのガスの吐出側の幅は、上記スクリューロータのガスの吸入側の幅よりも、大きいので、上記スクリューロータおよび上記ゲートロータの相互の噛合によって形成される圧縮室内のガスの圧力は、上記スクリューロータのガスの吐出側で、高くなるが、上記シール面の吐出側の幅は、大きく、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との間から、上記圧縮室内のガスの漏れを防止できる。

また、上記シール面の吸入側の幅は、小さいままでよく、上記シール面の平面度を出す面積を小さくできて、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との接触を、防止できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、
上記シール面は、上記スクリューロータ側の第１端縁と、この第１端縁に対向する第２端縁とを有し、
上記第１端縁は、上記スクリューロータの軸に平行に、形成され、
上記第２端縁は、上記スクリューロータのガスの吸入側から吐出側に向かって順に、第１部分と第２部分とを有し、
上記第１部分は、上記第１端縁に対して吐出側が離隔するように、形成されている一方、
上記第２部分は、上記第１端縁に対して平行になるように、形成されている。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記第１部分は、上記第１端縁に対して吐出側が離隔するように、形成されている一方、上記第２部分は、上記第１端縁に対して平行になるように、形成されているので、上記シール面の吐出側の幅を小さくできて、上記シール面の平面度を出す面積を小さくできて、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との接触を、防止できる。

また、一般的に、上記スクリューロータおよび上記ゲートロータの相互の噛合によって形成される圧縮室内のガスの圧力は、上記スクリューロータのガスの吐出側で、一定であるため、吐出側の上記第２部分を、上記第１端縁に対して平行になるように、形成しても、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との間から、上記圧縮室内のガスの漏れを防止できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、
上記スクリューロータおよび上記ゲートロータの相互の噛合によって形成される圧縮室内のガスの圧力は、上記スクリューロータのガスの吐出側で、一定であり、
上記第２部分は、上記圧縮室内のガスの圧力が一定である部分に対応した位置に、設けられている。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記第２部分は、上記圧縮室内のガスの圧力が一定である部分に対応した位置に、設けられているので、上記圧縮室内のガスの漏れを、有効に、防止できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、
上記ゲートロータの上記一面と上記シール面との間の隙間に関して、上記スクリューロータのガスの吐出側の隙間は、上記スクリューロータのガスの吸入側の隙間よりも、小さい。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータの上記一面と上記シール面との間の隙間に関して、上記スクリューロータのガスの吐出側の隙間は、上記スクリューロータのガスの吸入側の隙間よりも、小さいので、上記スクリューロータおよび上記ゲートロータの相互の噛合によって形成される圧縮室内のガスの圧力は、上記スクリューロータのガスの吐出側で、高くなるが、上記ゲートロータの上記一面と上記シール面との間の吐出側の隙間は、小さく、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との間から、上記圧縮室内のガスの漏れを防止できる。

また、上記ゲートロータの上記一面と上記シール面との間の吸入側の隙間は、大きいままでよく、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との接触を、防止できる。

また、一実施形態のスクリュー圧縮機では、
上記シール面は、上記スクリューロータのガスの吸入側から吐出側に向かって順に、第１平面部と第２平面部とを有し、
上記第１平面部は、上記ゲートロータの上記一面に対して吐出側が接近するように、形成されている一方、
上記第２平面部は、上記ゲートロータの上記一面に対して平行になるように、形成されている。

この実施形態のスクリュー圧縮機によれば、上記第１平面部は、上記ゲートロータの上記一面に対して吐出側が接近するように、形成されている一方、上記第２平面部は、上記ゲートロータの上記一面に対して平行になるように、形成されているので、上記ゲートロータの上記一面と上記シール面との間の吐出側の隙間を大きくできて、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との接触を、防止できる。

また、一般的に、上記スクリューロータおよび上記ゲートロータの相互の噛合によって形成される圧縮室内のガスの圧力は、上記スクリューロータのガスの吐出側で、一定であるため、吐出側の上記第２平面部を、上記ゲートロータの上記一面に対して平行になるように、形成しても、上記ケーシングの上記シール面と、上記ゲートロータの上記一面との間から、上記圧縮室内のガスの漏れを防止できる。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記ケーシングの上記シール面の幅に関して、上記スクリューロータのガスの吐出側の幅は、上記スクリューロータのガスの吸入側の幅よりも、大きいので、上記ケーシングと上記ゲートロータとの間からのガスの漏れを防止しつつ、上記ケーシングと上記ゲートロータとの接触を防止できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明のスクリュー圧縮機の一実施形態である横断面図を示している。 このスクリュー圧縮機は、シングルスクリュー圧縮機であり、シリンダ１０を有するケーシング１と、このシリンダ１０に嵌合される円筒状のスクリューロータ２と、このスクリューロータ２に噛合するゲートロータ３とを備える。

上記スクリューロータ２は、この外周面に、複数の螺旋状の溝部２１を有する。 上記ゲートロータ３は、円盤状であり、この外周面に、歯車状に複数の歯部３１を有する。 上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１とは、互いに、噛合する。

上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって、圧縮室Ｃが、形成される。 つまり、この圧縮室Ｃは、上記スクリューロータ２の上記溝部２１と、上記ゲートロータ３の上記歯部３１と、上記ケーシング１の上記シリンダ１０の内面とによって、区画された空間である。

上記ゲートロータ３は、上記スクリューロータ２の軸２ａを点対称として、上記スクリューロータ２の左右に一対配置されている。 上記ケーシング１には、上記シリンダ１０に貫通する貫通孔１２が設けられ、上記ゲートロータ３は、この貫通孔１２から、上記シリンダ１０内に進入している。

上記スクリューロータ２は、上記軸２ａを中心として、矢印Ｓ方向に、回転し、このスクリューロータ２の回転に伴って、上記ゲートロータ３が、回転して、上記圧縮室Ｃ内のガスを圧縮する。 上記スクリューロータ２は、上記ケーシング１に収納された（図示しない）モータにより、回転される。

つまり、上記圧縮室Ｃに、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の一端側から、低圧のガスを吸入し、この低圧のガスを上記圧縮室Ｃにて圧縮してから、この圧縮された高圧のガスを、上記スクリューロータ２の軸２ａ方向の他端側にある吐出口１３から、吐出する。

図２の拡大断面図、および、図３の図２のＡ−Ａ方向矢視図に示すように、上記ゲートロータ３の一面３０に、上記ケーシング１のシール面１１が、対向している。

図３では、上記スクリューロータ２の紙面左側を、上記圧縮室Ｃへガスを吸入する吸入側とし、上記スクリューロータ２の紙面右側を、上記圧縮室Ｃからガスを吐出する吐出側とする。

上記ケーシング１の上記シール面１１は、上記シリンダ１０の内面に、連接される面である。 上記ケーシング１の上記シール面１１は、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行な方向に延在している。

上記ゲートロータ３の上記一面３０は、上記圧縮室Ｃの内面の一部を形成している。 上記ケーシング１の上記シール面１１と上記ゲートロータ３の上記一面３０との間には、例えば６０μｍ程度の隙間がある。

上記ケーシング１の上記シール面１１の幅に関して、上記スクリューロータ２のガスの吐出側の幅Ｗｄは、上記スクリューロータ２のガスの吸入側の幅Ｗｓよりも、大きい。

具体的に述べると、上記シール面１１における上記スクリューロータ２側の第１端縁１１ａは、直線状で、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行に、形成される。 上記シール面１１における上記第１端縁１１ａに対向する第２端縁１１ｂは、直線状で、上記第１端縁１１ａに対して吐出側が離隔するように傾斜して、形成される。 つまり、上記シール面１１の幅は、吐出側に次第に、大きくなっている。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ケーシング１の上記シール面１１の幅に関して、上記スクリューロータ２のガスの吐出側の幅Ｗｄは、上記スクリューロータ２のガスの吸入側の幅Ｗｓよりも、大きいので、上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２のガスの吐出側で、高くなるが、上記シール面１１の吐出側の幅Ｗｄは、大きく、上記ケーシング１の上記シール面１１と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との間から、上記圧縮室Ｃ内のガスの漏れを防止できる。

つまり、上記圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２の吐出側で、高くなる（図３のＰｓ＜Ｐｄ）が、上記シール面１１の吐出側の幅Ｗｄは、上記シール面１１の吸入側の幅Ｗｓよりも、大きいため、上記スクリューロータ２の吐出側で、上記シール面１１と上記一面３０との間の圧力勾配（ｄＰ／ｄｘ＝（Ｐｄ−Ｐｇ）／Ｗｄ）が、小さくなって、上記スクリューロータ２の吐出側で、上記圧縮室Ｃ内のガスが、上記ゲートロータ３を収納する低圧の空間へ、漏れ出ることを防止できる。 なお、上記圧力Ｐｓは、上記圧縮室Ｃ内の吸入側のガスの圧力であり、上記圧力Ｐｄは、上記圧縮室Ｃ内の吐出側のガスの圧力であり、上記圧力Ｐｇは、上記ゲートロータ３を収納する低圧の空間の圧力である。

また、上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記シール面１１の吸入側の幅Ｗｓは、小さいままでよく、上記シール面１１の平面度を出す面積を小さくできて、上記ケーシング１の上記シール面１１と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との接触を、防止できる。

なお、図４に示すように、シール面１６における（図３参照の）上記スクリューロータ２側の第１端縁１６ａは、直線状で、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行に、形成される一方、上記シール面１６における上記第１端縁１６ａに対向する第２端縁１６ｂは、凹曲線状で、上記第１端縁１６ａに対して吐出側が離隔するように、形成されるようにしてもよい。

（第２の実施形態）
図５は、この発明のスクリュー圧縮機の第２の実施形態を示している。 上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、ケーシングのシール面の形状が相違する。 なお、この第２の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、シール面１７は、スクリューロータ２側の第１端縁１７ａと、この第１端縁１７ａに対向する第２端縁１７ｂとを有している。

上記第１端縁１７ａは、上記スクリューロータ２の軸２ａに平行に、直線状に形成されている。

上記第２端縁１７ｂは、上記スクリューロータ２のガスの吸入側から吐出側に向かって順に、第１部分１７１と第２部分１７２とを有する。

上記第１部分１７１は、上記第１端縁１７ａに対して吐出側が離隔するように、直線状に形成されている。 なお、上記第１部分１７１は、曲線状に形成されていてもよい。

上記第２部分１７２は、上記第１端縁１７ａに対して平行になるように、直線状に形成されている。

詳しく述べると、上記スクリューロータ２およびゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２のガスの吐出側で、一定である。 上記第２部分１７２は、上記圧縮室Ｃ内のガスの圧力が一定である部分に対応した位置に、設けられている。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記第１部分１７１は、上記第１端縁１７ａに対して吐出側が離隔するように、形成されている一方、上記第２部分１７２は、上記第１端縁１７ａに対して平行になるように、形成されているので、上記シール面１７の吐出側の幅を小さくできて、上記シール面１７の平面度を出す面積を小さくできて、上記ケーシング１の上記シール面１７と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との接触を、防止できる。

また、一般的に、上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２のガスの吐出側で、一定であるため、吐出側の上記第２部分１７２を、上記第１端縁１７ａに対して平行になるように、形成しても、上記ケーシング１の上記シール面１７と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との間から、上記圧縮室Ｃ内のガスの漏れを防止できる。

また、上記第２部分１７２は、上記圧縮室Ｃ内のガスの圧力が一定である部分に対応した位置に、設けられているので、上記圧縮室Ｃ内のガスの漏れを、有効に、防止できる。

（第３の実施形態）
図６は、この発明のスクリュー圧縮機の第３の実施形態を示している。 上記第１の実施形態と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、ケーシングのシール面の形状が相違する。 なお、この第３の実施形態において、上記第１の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図６に示すように、ゲートロータ３の一面３０とシール面１８との間の隙間に関して、スクリューロータ２のガスの吐出側の隙間Ｈ２は、上記スクリューロータ２のガスの吸入側の隙間Ｈ１よりも、小さい。

上記シール面１８は、上記ゲートロータ３の上記一面３０に対して吐出側が次第に接近するように、形成されている。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記ゲートロータ３の上記一面３０と上記シール面１８との間の隙間に関して、上記スクリューロータ２のガスの吐出側の隙間Ｈ２は、上記スクリューロータ２のガスの吸入側の隙間Ｈ１よりも、小さいので、上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２のガスの吐出側で、高くなるが、上記ゲートロータ３の上記一面３０と上記シール面１８との間の吐出側の隙間は、小さく、上記ケーシング１の上記シール面１８と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との間から、上記圧縮室Ｃ内のガスの漏れを防止できる。

また、上記ゲートロータ３の上記一面３０と上記シール面１８との間の吸入側の隙間は、大きいままでよく、上記ケーシング１の上記シール面１８と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との接触を、防止できる。

（第４の実施形態）
図７は、この発明のスクリュー圧縮機の第４の実施形態を示している。 上記第３の実施形態と相違する点を説明すると、この第４の実施形態では、ケーシングのシール面の形状が相違する。 なお、この第４の実施形態において、上記第３の実施形態と同一の部分には、同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

図７に示すように、シール面１９は、スクリューロータ２のガスの吸入側から吐出側に向かって順に、第１平面部１９１と第２平面部１９２とを有する。

上記第１平面部１９１は、ゲートロータ３の一面３０に対して吐出側が接近するように、形成されている。

上記第２平面部１９２は、上記ゲートロータ３の上記一面３０に対して平行になるように、形成されている。

なお、上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２のガスの吐出側で、一定であり、上記第２平面部１９２は、上記圧縮室Ｃ内のガスの圧力が一定である部分に対応した位置に、設けられていてもよい。

上記構成のスクリュー圧縮機によれば、上記第１平面部１９１は、上記ゲートロータ３の上記一面３０に対して吐出側が接近するように、形成されている一方、上記第２平面部１９２は、上記ゲートロータ３の上記一面３０に対して平行になるように、形成されているので、上記ゲートロータ３の上記一面３０と上記シール面１９との間の吐出側の隙間を大きくできて、上記ケーシング１の上記シール面１９と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との接触を、防止できる。

また、一般的に、上記スクリューロータ２および上記ゲートロータ３の相互の噛合によって形成される圧縮室Ｃ内のガスの圧力は、上記スクリューロータ２のガスの吐出側で、一定であるため、吐出側の上記第２平面部１９２を、上記ゲートロータ３の上記一面３０に対して平行になるように、形成しても、上記ケーシング１の上記シール面１９と、上記ゲートロータ３の上記一面３０との間から、上記圧縮室Ｃ内のガスの漏れを防止できる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。 例えば、ケーシングのシール面の幅は、吐出側に段階的に、大きくなるように形成してもよく、シール面の吐出側の幅が、シール面の吸入側の幅よりも、大きければ、シール面は、どのような形状であってもよい。

また、ゲートロータの一面とシール面との間の隙間は、吐出側に段階的に、小さくなるように形成してもよく、吐出側の隙間が、吸入側の隙間よりも、小さければ、シール面は、どのような形状であってもよい。

本発明のスクリュー圧縮機の第１実施形態を示す横断面図である。

スクリュー圧縮機の拡大断面図である。

図２のＡ−Ａ方向矢視図である。

シール面の他の実施形態を示す断面図である。

本発明のスクリュー圧縮機の第２実施形態を示す平面図である。

本発明のスクリュー圧縮機の第３実施形態を示す側面図である。

本発明のスクリュー圧縮機の第４実施形態を示す側面図である。

従来のスクリュー圧縮機の拡大断面図である。

図８のＢ−Ｂ方向矢視図である。

符号の説明

１ ケーシング １０ シリンダ １１ シール面 １１ａ 第１端縁 １１ｂ 第２端縁 １２ 貫通孔 １３ 吐出口 １６ シール面 １６ａ 第１端縁 １６ｂ 第２端縁 １７ シール面 １７ａ 第１端縁 １７ｂ 第２端縁 １７１ 第１部分 １７２ 第２部分 １８ シール面 １９ シール面 １９１ 第１平面部 １９２ 第２平面部 ２ スクリューロータ ２ａ 軸 ２１ 溝部 ３ ゲートロータ ３０ 一面 ３１ 歯部 Ｃ 圧縮室 Ｈ１ ゲートロータの一面とシール面との間の吸入側の隙間 Ｈ２ ゲートロータの一面とシール面との間の吐出側の隙間 Ｗｓ シール面の吸入側の幅 Ｗｄ シール面の吐出側の幅