JP5207822B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば冷凍機の冷媒圧縮に用いられるスクリュー圧縮機に関する。

一般に、この種のスクリュー圧縮機は、ケーシング内にスクリューロータが配置され、スクリューロータの両側に軸直角に２本のゲートロータが配置されている。これらゲートロータは、スクリューロータのスクリュー溝と噛み合い、スクリューロータの歯面に沿って追随回転し、スクリューロータのスクリュー溝とケーシングとの間の空間を遮ってこの空間内の流体（例えば冷媒ガス）を圧縮する機能を有している。また、スクリューロータの軸の一端側（高圧側）は、軸受を介して軸受箱に支持されているとともに、スクリューロータの軸の他端側が、図示しないモータに連結されている。

したがって、モータの駆動によりスクリューロータが回転すると、スクリュー溝内に冷媒ガスが吸引され、吸引された冷媒ガスは、スクリューロータの歯面に沿って追随回転するゲートロータによりスクリュー溝に沿って圧縮され、圧縮機内部の吐出流路に吐出される。

ところで、スクリュー圧縮機においては、運転時にスクリューロータのスクリュー溝が開口される吐出流路（外周部高圧域）側が高圧、軸受側がそれよりも低圧となり、それらの間に差圧が発生する。そのため、スクリューロータと軸受箱との間にシール部が設けられている。例えば、スクリューロータと軸受箱との間に、螺旋溝からなるスラストシール部および複数個の環状溝からなるラジアルシール部を備えた段付シール部を設け、吐出流路（外周部高圧域）側とそれよりも低圧の軸受側とを段付シール部によって区画するとともに、起動時等の過渡的な運転状態下で発生する逆圧現象、つまりスラストシール部の間隙圧力に対し低圧側の圧力が上昇する現象が発生しても、内外周が連続する螺旋溝により短時間のうちにスラストシール部の間隙圧力を上昇させて、逆圧に対向させ得るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１０１６７２号公報（図１）

スクリュー圧縮機においては、スクリューロータのスクリュー溝が開口される吐出流路（外周部高圧域）側の高圧の流体がスクリューロータと軸受箱との間を通ってそれよりも低圧の軸受側に洩れだすと、圧縮機の性能が低下する。したがって、シールの目的に反するようにスラストシール部に常に吐出流路（外周部高圧域）側の圧力が作用するようにしたものにあっては、信頼性の点で難がある。

ところで、シールの性能低下を抑制するには、スクリューロータと軸受箱との隙間を小さくすることが有効である。しかし、この場合、隙間を過度に小さくするとスクリューロータと軸受箱が焼きつく不具合が発生する可能性が高くなり、圧縮機の信頼性が低下する。このため、シール性能低下の改善が進まない状況にあった。

本発明の技術的課題は、ラジアルシール部のシール機能を高めて、流体がスクリューロータの軸方向へ洩れだすことを防止することで、圧縮機の信頼性の向上を図ることができるようにすることにある。

本発明に係るスクリュー圧縮機は、ケーシング内に回転自在に収容されたスクリューロータと、ケーシング内でスクリューロータの吐出側軸端部を囲繞し、軸受を介して支持する軸受箱と、軸受箱の開口縁とスクリューロータとの対向面に設けられてスクリューロータの外周部高圧域に対しこれよりも低圧の軸受箱の内部空間を区画するシール部とを備え、シール部に、スクリューロータと軸受箱とを径方向で対向させたラジアルシール部を設けて、このラジアルシール部の相対する面の一方に、スクリューロータの回転に伴って低圧側から外周部高圧域方向に流体を送ろうとする力を発生させる螺旋溝を設けるとともに、ラジアルシール部の相対する面の他方に、スクリューロータや軸受箱よりも軟らかい材質からなる被覆部材を設けたものである。

本発明に係るスクリュー圧縮機においては、スクリューロータと軸受箱とを径方向で対向させたラジアルシール部の相対する面の一方に、スクリューロータの回転に伴って低圧側から外周部高圧域方向に流体を送ろうとする力を発生させる螺旋溝を設けるとともに、ラジアルシール部の相対する面の他方に、スクリューロータや軸受箱よりも軟らかい材質からなる被覆部材を設けているので、スクリューロータが回転すると、ラジアルシール部に低圧側から外周部高圧域方向に流体を送ろうとする力が発生する。そのため、外周部高圧域側からラジアルシール部を通って低圧側へ洩れようとする流体は、低圧側の圧力に螺旋溝による流体を送ろうとする力がプラスされた圧力の抵抗を受け、その洩れる量が抑制される。また、ラジアルシール部の相対する面の他方に設けた、スクリューロータや軸受箱よりも軟らかい材質からなる被覆部材は、ラジアルシール部から流体が洩れだす隙間を小さくする。このため、洩れ量抑制効果を更に高めることができて、圧縮機の性能を一層向上させることができる。

実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機のシール部周辺の一部断面表示を含む構造図、図２は図１のシール部Ａを拡大して示す断面図である。

本実施形態のスクリュー圧縮機は、図１のようにケーシング６と、ケーシング６内に配置されたスクリューロータ１と、スクリューロータ１の一端側（高圧側）の軸端部７を軸受８を介して支持する軸受箱２とを備えている。

スクリューロータ１は、複数条のスクリュー溝９を有し、これらスクリュー溝９にはスクリューロータ１の両側に軸直角に配置された２本のゲートロータ（一方のみ示す）１０が噛み合っている。ゲートロータ１０は、周知のようにスクリューロータ１の歯面に沿って追随回転し、スクリューロータ１のスクリュー溝９とケーシング６との間の空間を遮ってこの空間内の流体（例えば冷媒ガス）を圧縮する機能を有する。スクリューロータ１の他端部の軸部は、図示しないモータに連結されている。

また、スクリューロータ１と軸受箱２の開口縁との間にシール部Ａが設けられている。シール部Ａは、図２のようにスクリューロータ１と軸受箱２とを径方向で対向させたラジアルシール部Ｂと、ラジアルシール部Ｂに連続しスクリューロータ１と軸受箱２とを軸方向で対向させたスラストシール部Ｃとからなる段付シール状に形成されている。

これを更に詳述すると、ラジアルシール部Ｂは、相対する面の一方、ここでは軸受箱２側の面に、スクリューロータ１の回転に伴って低圧側（軸受８側）から外周部高圧域方向、つまり運転時にスクリューロータ１のスクリュー溝９が開口される吐出流路１１の方向に揚力を発生する螺旋溝４を設けたものである。

スラストシール部Ｃは、相対する面の一方、ここでは軸受箱２側の面に、同心円状の複数個の環状溝３から成るラビリンスを設けたものである。

以上のように構成された本実施形態のスクリュー圧縮機において、モータの駆動によりスクリューロータ１が回転すると、スクリュー溝９内に冷媒ガスが吸引され、吸引された冷媒ガスは、スクリューロータ１の歯面に沿って追随回転するゲートロータ１０によりスクリュー溝９に沿って圧縮され、圧縮機内部の吐出流路１１に吐出される。

本実施形態に係るスクリュー圧縮機においては、スクリューロータと軸受箱とを径方向で対向させたラジアルシール部の相対する面の一方に、スクリューロータの回転に伴って低圧側から外周部高圧域方向に揚力を発生する螺旋溝４を設けているので、スクリューロータ１の回転時、ラジアルシール部Ｂでは、螺旋溝４の側壁による搬送機能によって低圧側から外周部高圧域方向に流体を送ろうとする力が発生する。そのため、外周部高圧域側からラジアルシール部Ｂを通って低圧側へ洩れようとする流体は、低圧側の圧力に螺旋溝４による揚力がプラスされた圧力の抵抗を受け、その洩れる量が抑制される。このため、圧縮機の性能が向上する。

なお、ここでは軸受箱２側の面にラジアルシール部Ｂの螺旋溝４とスラストシール部Ｃの環状溝３を設けたものを例に挙げて説明したが、これら螺旋溝４と環状溝３をスクリューロータ１側の面に設けてもよいことは言うまでもない。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の要部であるシール部を拡大して示す断面図であり、図中、前述の実施形態１と同一部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図１を参照するものとする。

本実施形態のスクリュー圧縮機は、図３のようにラジアルシール部Ｂの相対する面の他方、つまりスクリューロータ１側の面に、スクリューロータ１や軸受箱２よりも軟らかい材質（例えばリン酸マンガンやニッケルグラファイトなど）からなる被覆部材５を設けるとともに、スラストシール部Ｃの相対する面の他方、つまりスクリューロータ１側の面にも、連続させて被覆部材５を形成し、これらラジアルシール部Ｂ及びスラストシール部Ｃから流体が洩れだす隙間を小さくしたものである。それ以外の構成は、全て前述の実施形態１と同一であり、実施形態１の持つ機能を全て備えている。

本実施形態のスクリュー圧縮機においては、被覆部材５によってラジアルシール部Ｂ及びスラストシール部Ｃから流体が洩れだす隙間を小さくしているので、洩れ量抑制効果を更に高めることができて、圧縮機の性能を一層向上させることができる。

また、ラジアルシール部Ｂやスラストシール部Ｃの相対する面が過度に接触する場合には、被覆部材５が摩耗して焼付きによる不具合の発生を回避するので、信頼性も確保することができる。

なお、ここではスクリューロータ１側の面に被覆部材５を設けたものを例に挙げて説明したが、この被覆部材５を軸受箱２側に設けてもよいことは言うまでもない。

本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機のシール部周辺の一部断面表示を含む構造図である。 図１のシール部Ａを拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の要部であるシール部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ スクリューロータ、２ 軸受箱、３ 環状溝、４ 螺旋溝、５ 被覆部材、６ ケーシング、７ 軸端部（吐出側軸端部）、８ 軸受、１１ 吐出流路（外周部高圧域）、Ａ シール部、Ｂ ラジアルシール部、Ｃ スラストシール部。

Claims (3)

1. ケーシング内に回転自在に収容されたスクリューロータと、
   前記ケーシング内で前記スクリューロータの吐出側軸端部を囲繞し、軸受を介して支持する軸受箱と、
   前記軸受箱の開口縁と前記スクリューロータとの対向面に設けられて前記スクリューロータの外周部高圧域に対しこれよりも低圧の前記軸受箱の内部空間を区画するシール部とを備え、
   前記シール部に、前記スクリューロータと前記軸受箱とを径方向で対向させたラジアルシール部を設けて、このラジアルシール部の相対する面の一方に、前記スクリューロータの回転に伴って前記低圧側から前記外周部高圧域方向に流体を送ろうとする力を発生させる螺旋溝を設けるとともに、ラジアルシール部の前記相対する面の他方に、前記スクリューロータや前記軸受箱よりも軟らかい材質からなる被覆部材を設けたことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 前記ラジアルシール部に連続させて、前記スクリューロータと前記軸受箱とを軸方向で対向させたスラストシール部を設けて、このスラストシール部の相対する面の一方に、同心円状の複数個の環状溝からなるラビリンスを設けたことを特徴とする請求項１記載のスクリュー圧縮機。
3. 前記スラストシール部の前記相対する面の他方に、前記スクリューロータや前記軸受箱よりも軟らかい材質からなる被覆部材を設けたことを特徴とする請求項２記載のスクリュー圧縮機。

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