JP2000314386A - スクリュー式流体機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吐出流体の高温からギヤ室を保護すると共
に、ギヤ室の温度が吸入流体に伝わることを抑制し、性
能と耐久性などを高く保つ。 【解決手段】 一対のスクリュ−ロ−タと、これらが接
触しないように同期回転させるタイミングギヤ組と、各
ロ−タを収容するロ−タ室１７及びこれと連通する流体
の吸入口１９と吐出口２１を有するケ−シング９と、タ
イミングギヤ組を収容するギヤ室２５とを備え、ギヤ室
２５を吸入口１９側でロ−タ室１７に隣接配置し、ギヤ
室２５とロ−タ室１７との間に熱伝導抑制手段３１を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スクリュ−式の
流体機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】公開実用平成４−４２２８４号公報に図
２のような機械駆動式過給機２０１（スクリュ−式流体
機械）が記載されている。

【０００３】この機械駆動式過給機２０１は、入力プ−
リ２０３、電磁クラッチ２０５、増速ギヤ組２０７、タ
イミングギヤ組２０９、スクリュ−式のエアコンプレッ
サ２１１などから構成されている。

【０００４】スクリュ−式エアコンプレッサ２１１は、
一対のスクリュ−ロ−タ２１３、２１５と、ケ−シング
２１７を有し、このコンプレッサケ−シング２１７は、
各ロ−タ２１３、２１５を収容するロ−タ室２１９と、
ロ−タ室２１９と連通する吸入口２２１及び吐出口２２
３を備えている。

【０００５】ロ−タ室２１９と各ロ−タ２１３、２１５
の間及び各ロ−タ２１３、２１５の間には、空気の洩れ
を最小限にしながら互いの接触を防止する適度な隙間が
設けられている。

【０００６】増速ギヤ組２０７とタイミングギヤ組２０
９は、ギヤケ−シング２２５に設けられたギヤ室２２７
に収容されており、ギヤ室２２７に封入されたオイルに
よって潤滑され冷却される。

【０００７】又、ギヤケ−シング２２５（ギヤ室２２
７）は吐出口２２３側でコンプレッサケ−シング２１７
（ロ−タ室２１９）に連結されている。

【０００８】エンジンの駆動力はベルト２２９からプ−
リ２０３に入力し、増速ギヤ組２０７で増速され、更
に、タイミングギヤ組２０９を介してロ−タ２１３、２
１５を回転させ、エアコンプレッサ２１１を駆動する。

【０００９】駆動されたエアコンプレッサ２１１は吸入
口２２１から吸入した吸気をロ−タ２１３、２１５とロ
−タ室２１９との間で軸方向左側に移動させながら圧縮
し、吐出口２２３から吐き出してエンジンを過給する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】スクリュ−式の流体機
械は、圧縮型の流体機械であり、例えば、圧力比は３．
５（ＭＭＣ）程であり、吐出口側の流体温度は２５０℃
（計算値で３６０％）程に達する。

【００１１】ところが、従来の機械駆動式過給機２０１
では、ギヤケ−シング２２５がコンプレッサケ−シング
２１７の吐出口２２３側に配置されているから、吐出し
吸気の高温により、ギヤ室２２７のオイルとオイルシ−
ルが耐熱限界を超えて劣化する恐れがある。

【００１２】オイルとオイルシ−ルが劣化すると、潤滑
と冷却が不充分になり、発熱、振動などによって性能と
耐久性が低下する。

【００１３】これを防止するには、例えば、冷却水を循
環させ、あるいは、冷却オイルを吹き付けるような強制
冷却手段が必要であり、これに伴って、システムが複雑
化し、コスト高になり、大型になると共に、複雑化によ
ってシステムの信頼性が低下する。

【００１４】又、スクリュ−式の流体機械は、燃料電池
などにも用いられ、この場合燃料の酸素を燃料電池に供
給するために電動モ−タによって高速で駆動され大量の
空気を圧縮する。

【００１５】このように高速で駆動される場合、吐出口
側が更に高温になり、オイルとオイルシ−ルの劣化が促
進される。

【００１６】又、上記のように、ロ−タ室２１９や各ロ
−タ２１３、２１５の間に適度な隙間を設けるために
は、関連部材単品の加工精度をそれぞれ高くする必要が
あり、更に、各部材を加工精度の等級で選別し、所定の
隙間になるように、これらを組み合わせて組付ける必要
があり、組付け性が悪い。

【００１７】従って、部材の加工コストが高く、組付け
コストも高い。

【００１８】そこで、この発明は、吐出側の高温からギ
ヤ室を保護して性能と耐久性を高く保ち、又、部材の加
工コストが低減され、組付け性の良いスクリュ−式流体
機械の提供を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１のスクリュ−式
流体機械は、スクリュ−状の歯すじで互いに噛み合う一
対のロ−タと、駆動力を各ロ−タに伝達しながら、各歯
すじが接触しないようにこれらを同期回転させるタイミ
ングギヤ組と、各ロ−タを収容するロ−タ室及びこれと
連通する流体の吸入口と吐出口を有するコンプレッサケ
−シングと、タイミングギヤ組を収容するギヤ室を有す
るギヤケ−シングとを備え、このギヤケ−シングを前記
吸入口側でコンプレッサケ−シングに連結すると共に、
ギヤケ−シングとコンプレッサケ−シングとの間に熱伝
導抑制手段を配置したことを特徴とする。

【００２０】このように、本発明のスクリュ−式流体機
械は、従来例と異なって、ギヤケ−シング（ギヤ室）を
コンプレッサケ−シング（ロ−タ室）の吸入口側に配置
したことにより、ギヤ室は吐出口側の高温の影響から解
放される。

【００２１】従って、ギヤ室のオイルやオイルシ−ルが
耐熱限界を超えて劣化することがなく、タイミングギヤ
組などが充分に潤滑され冷却されるから、温度上昇や振
動が防止され、性能と耐久性が高く保たれる。

【００２２】又、強制冷却手段が不要になるから、これ
に伴うシステムの複雑化、コスト上昇、大型化、複雑化
によるシステムの信頼性低下などが防止される。

【００２３】更に、本発明のスクリュ−式流体機械で
は、ギヤ室とロ−タ室との間に熱伝導抑制手段を配置す
ることにより、これらの間の熱伝導を抑制したから、ギ
ヤ室で発生する熱が吸入口側に伝わって流体を高温にす
ることが防止され、効率が高く保たれる。

【００２４】従って、例えば、燃料電池に用いられる場
合のように高速で駆動される用途でも、本発明のスクリ
ュ−式の流体機械は、オイルやオイルシ−ルの劣化と吸
入側の流体温度の上昇が防止され、性能、耐久性、効率
が高く保たれる。

【００２５】請求項２の発明は、請求項１記載のスクリ
ュ−式流体機械であって、熱伝導抑制手段が、コンプレ
ッサケ−シングとギヤケ−シングとの接触個所に配置さ
れたスペ−サであることを特徴とし、請求項１の構成と
同等の効果を得る。

【００２６】又、ギヤ室から吸入口側への熱伝導抑制
を、スペ−サによって極めて低コストに行える。

【００２７】更に、スペ−サは、厚さの異なるもの、あ
るいは、材質（熱伝導抑制作用）の異なるものを低コス
トで得られるから、スクリュ−式流体機械の用途に応じ
てこれらを使い分けることにより、充分な熱伝導抑制効
果が得られる。

【００２８】又、スペ−サをコンプレッサケ−シングと
ギヤケ−シングとの間に配置することによって、これら
の相対位置を調整できるから、関連部材の加工精度をそ
れだけ下げることが可能になると共に、部材を加工精度
の等級で選別して組付ける必要がなくなる。従って、部
材の加工コストが大きく低減されると共に、組付けが容
易になり、組付けコストが低減される。

【００２９】請求項３の発明は、請求項２記載のスクリ
ュ−式流体機械であって、スペ−サの厚さを変えること
により、吐出口側でロ−タの端面とロ−タ室との隙間を
適正値に調整したことを特徴とし、請求項２の構成と同
等の効果を得る。

【００３０】コンプレッサケ−シングとギヤケ−シング
の間隔を変えれば、吐出口側でロ−タの端面とロ−タ室
との隙間が変化する。

【００３１】そこで、この構成では、コンプレッサケ−
シングとギヤケ−シングとの間に配置するスペ−サの厚
さを変えることにより、吐出口側でロ−タの端面とロ−
タ室との隙間を適正値に調整し、ロ−タとケ−シングと
の接触と、流体の漏れとを防止した。

【００３２】従って、接触による騒音、振動、発熱など
が防止され、効率と耐久性が高く保たれる。

【００３３】更に、熱伝導抑制用のスペ−サを隙間調整
用のスペ−サに利用したことによって、隙間調整専用の
スペ−サが不要になるから、部品点数と部品コストとが
それだけ低減される。

【００３４】又、スペ−サによって、ロ−タの端面とロ
−タ室との隙間を適正値に調整できるから、関連部材単
品の加工精度をそれだけ下げることが可能になると共
に、部材を加工精度の等級で選別して組付ける必要がな
くなり、部材の加工コストが大きく低減されると共に、
組付けが容易になり、組付けコストが低減される。

【００３５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態（スクリュ−
式流体機械１）を説明する。

【００３６】このスクリュ−式流体機械１は燃料電池に
燃料の酸素を供給するために用いられており、請求項
１、２、３の特徴を備えている。図１はスクリュ−式流
体機械１を示しており、左右の方向は図１での左右の方
向である。又、符号を与えていない部材等は図示されて
いない。

【００３７】スクリュ−式流体機械１は、エアコンプレ
ッサ３、タイミングギヤ組、電動モ−タ５などから構成
されている。

【００３８】エアコンプレッサ３は、スクリュ−ロ−タ
７（例えば、雄型のスクリュ−ロ−タ）と雌型のスクリ
ュ−ロ−タ、コンプレッサケ−シング９などから構成さ
れている。

【００３９】雄型のスクリュ−ロ−タ７は、ロ−タ軸１
１にロ−タ本体１３を固定して形成されており、同様
に、雌型のスクリュ−ロ−タはロ−タ軸にロ−タ本体を
固定して形成されている。

【００４０】雄型スクリュ−ロ−タ７のロ−タ本体１３
には雄型のスクリュ−状歯すじ１５が設けられ、雌型ス
クリュ−ロ−タのロ−タ本体には雌型のスクリュ−状歯
すじが設けられており、各ロ−タはそれぞれの歯すじに
よって互いに噛み合っている。

【００４１】ケ−シング９は、ロ−タ室１７及びこれと
連通する吸入口１９及び吐出口２１を備えており、各ロ
−タはロ−タ室１７に収容されている。

【００４２】ロ−タ室１７と各ロ−タ本体の間及び各ロ
−タ本体の間には、空気の洩れを最小限にしながら互い
の接触を防止する適度な隙間が設けられている。

【００４３】タイミングギヤ組はギヤケ−シング２３に
設けられたギヤ室２５に収容されており、ギヤ室２５に
はオイルが封入されている。

【００４４】タイミングギヤ組は、互いに噛み合ったタ
イミングギヤ２７と他側のタイミングギヤとで構成され
ている。タイミングギヤ２７は一方のロ−タ軸１１に連
結されており、他のタイミングギヤは他方のロ−タ軸に
連結されている。

【００４５】タイミングギヤ組は各ロ−タを反対方向に
同期回転させ、それぞれの歯すじが接触しないように噛
み合わせる。

【００４６】ケ−シング２３はケ−シング９の吸入口１
９側に連結されており、その隔壁２９をロ−タ室１７と
ギヤ室２５とで共有している。

【００４７】ケ−シング２３（ギヤ室２５）を吸入口１
９側に配置して、吐出口２１から遠ざけたことにより、
吐出口２１側の高温からギヤ室２５が保護される。

【００４８】又、コンプレッサケ−シング９（ロ−タ室
１７）とケ−シング２３（ギヤ室２５）との接触個所に
はスペ−サ３１（熱伝導抑制手段）が配置されている。

【００４９】各ロ−タ軸は隔壁２９を貫通しており、そ
れぞれベアリング３３によってケ−シング９に支承さ
れ、ベアリング３５によってケ−シング２３に支承され
ている。

【００５０】ケ−シング２３と各ロ−タ軸との間には、
ベアリング３５とタイミングギヤ組との両側に、オイル
シ−ル３７、３９がそれぞれ配置されており、ギヤ室２
５からのオイル漏れを防止している。

【００５１】又、ケ−シング２３には、オイルシ−ル３
７の左側にオイル流路４１が設けられている。このオイ
ル流路４１からはオイルが注入され、各ロ−タ軸と隔壁
２９との間にオイルフィルムを形成する。

【００５２】更に、ロ−タ軸１１はギヤケ−ス２５の外
部に突き出しており、その先端にはキ−４３が取り付け
られている。

【００５３】又、電動モ−タ５の出力軸４５はロ−タ軸
１１と同軸配置されており、その先端にはキ−４７が取
り付けられている。

【００５４】ロ−タ軸１１と出力軸４５は、これらの外
周に係合し各キ−４３、４７によって回り止めされたス
リ−ブによって連結されるか、あるいは、ロ−タ軸１１
と出力軸４５の外周にそれぞれ係合し各キ−４３、４７
によって回り止めされたフランジ同士を固定して連結さ
れる。

【００５５】電動モ−タ５は、タイミングギヤ組を介し
て各ロ−タを回転させ、エアコンプレッサ３を駆動す
る。駆動されたエアコンプレッサ３は吸入口１９から吸
入した空気を各ロ−タ本体の歯すじとロ−タ室１７の間
で軸方向左側に移動させながら圧縮し、吐出口２１から
吐き出して燃料電池に供給する。

【００５６】ロ−タ室１７とギヤ室２５の間に配置され
たスペ−サ３１は、ギヤ室２５で生じた熱が吸入口１９
に伝達されるのを抑制し、吸入される空気が高温になる
ことを防止し、エアコンプレッサ３の効率を高く保つ。

【００５７】又、ケ−シング９とケ−シング２３との間
隔を変えると、吐出口２１側で各ロ−タの端面とロ−タ
室１７との隙間４９が変化する。

【００５８】そこで、スペ−サ３１は、この隙間４９が
適正値になるように厚さが調整されており、上記のよう
に、流体の漏れとロ−タとロ−タ室１７の接触とを防止
している。

【００５９】こうして、スクリュ−式流体機械１が構成
されている。

【００６０】上記のように、スクリュ−式流体機械１
は、ギヤケ−シング２３をコンプレッサケ−シング９の
吸入口１９側に配置したから、ギヤ室２５のオイルやオ
イルシ−ル３７、３９が耐熱限界を超えて劣化すること
はない。

【００６１】従って、タイミングギヤ組が充分に潤滑さ
れ冷却されるから、温度上昇、振動などが防止される。

【００６２】又、強制冷却手段が不要になるから、これ
に伴うシステムの複雑化、コスト上昇、大型化、複雑化
によるシステムの信頼性低下などが防止される。

【００６３】又、ロ−タ室１７（ケ−シング９）とギヤ
室２５（ケ−シング２３）との間に熱伝導を抑制するス
ペ−サ３１を配置したことにより、ギヤ室２５で発生す
る熱が吸入口１９側に伝わって空気を高温にすることが
防止されるから、効率が高く保たれる。

【００６４】従って、燃料電池用のように高速で駆動さ
れる場合でも、スクリュ−式流体機械１は性能、効率、
耐久性が高く保たれる。

【００６５】又、スペ−サ３１によって、ロ−タ本体の
端面とロ−タ室１７との隙間４９を適正に調整できるか
ら、それだけ関連部材の単品加工精度を下げることが可
能になると共に、部材を加工精度の等級で選別して組付
ける必要がなくなる。

【００６６】従って、部材の加工コストが大きく低減さ
れると共に、組付けが容易になり、組付けコストが低減
される。

【００６７】又、スペ−サ３１は低コストであるから、
熱伝導抑制を低コストで行える。

【００６８】更に、スペ−サ３１は、厚さの異なるも
の、あるいは、材質（熱伝導抑制作用）の異なるものを
低コストで得られるから、スクリュ−式流体機械１の用
途に応じてこれらを使い分けることにより、充分な熱伝
導抑制効果が得られる。

【００６９】又、熱伝導抑制用のスペ−サ３１を隙間調
整用のスペ−サに利用したことによって、隙間調整専用
のスペ−サが不要になるから、部品点数と部品コストと
がそれだけ低減される。

【００７０】なお、本発明のスクリュ−式流体機械にお
いて、スペ−サは厚さ調整用のシムでもよい。

【００７１】又、スペ−サは、コンプレッサの吐出口や
ギヤ室で発生する熱に耐えられる温度特性と熱伝導抑制
作用とを備えたものならば、プラスチック、ゴム、ある
いは、金属をこれらでコ−ティングしたものなど、全て
の材質と構造のものを用いることができる。

【００７２】又、熱伝導抑制手段は、スペ−サのような
独立した部材ではなく、例えば、ケ−シングやギヤケ−
スに熱伝導性の低いコ−ティングを施して形成してもよ
い。

【００７３】又、本発明のスクリュ−式流体機械は、エ
ンジンを過給するス−パ−チャ−ジャに用いてもよい。

【００７４】

【発明の効果】本発明のスクリュ−式流体機械は、ギヤ
室をコンプレッサケ−シングの吸入口側に配置したこと
によってギヤ室のオイルやオイルシ−ルの劣化が防止さ
れ、タイミングギヤ組が充分に潤滑され冷却されるか
ら、性能と耐久性が高く保たれる。

【００７５】又、強制冷却手段が不要になるから、これ
に伴うシステムの複雑化、コスト上昇、大型化、複雑化
によるシステムの信頼性低下などが防止される。

【００７６】又、ギヤ室とロ−タ室との間に熱伝導抑制
手段を配置したことにより、ギヤ室の熱が吸入口側に伝
わって流体を高温にすることが防止され、効率が高く保
たれる。

【００７７】請求項２の発明は、請求項１の構成と同等
の効果を得ると共に、ギヤ室と吸入流体との熱伝導抑制
をスペ−サによって低コストで行える。

【００７８】又、厚さの異なるスペ−サや材質の異なる
スペ−サにより、スクリュ−式流体機械の用途に応じ
て、低コストで熱伝導を充分に抑制できる。

【００７９】又、スペ−サを用いることによって関連部
材の単品加工精度を下げることが可能になり、部材の加
工コストと組付けコストが大きく低減される。

【００８０】請求項３の発明は、請求項２の構成と同等
の効果を得ると共に、スペ−サの厚さを変えることによ
って吐出口側でロ−タ端面とロ−タ室の隙間を適正値に
調整できるから、騒音、振動、発熱などが防止され、効
率が高く保たれる。

【００８１】又、熱伝導抑制用のスペ−サを隙間調整用
のスペ−サに利用したことにより、隙間調整専用のスペ
−サが不要になり、部品点数と部品コストとがそれだけ
低減される。

【００８２】又、スペ−サによってロ−タ端面とロ−タ
室の隙間が適正値に調整され、関連部材品の単加工精度
をそれだけ下げることが可能になり、部材の加工コスト
と組付けコストが大きく低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図２】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ スクリュ−式流体機械 ７ スクリュ−ロ−タ ９ コンプレッサケ−シング １７ ロ−タ室 １９ 吸入口 ２１ 吐出口 ２３ ギヤケ−シング ２５ ギヤ室 ２７ タイミングギヤ ３１ スペ−サ（熱伝導抑制手段） ３７、３９ オイルシ−ル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリュ−状の歯すじで互いに噛み合う
   一対のロ−タと、駆動力を各ロ−タに伝達しながら、各
   歯すじが接触しないようにこれらを同期回転させるタイ
   ミングギヤ組と、各ロ−タを収容するロ−タ室及びこれ
   と連通する流体の吸入口と吐出口を有するコンプレッサ
   ケ−シングと、タイミングギヤ組を収容するギヤ室を有
   するギヤケ−シングとを備え、このギヤケ−シングを前
   記吸入口側でコンプレッサケ−シングに連結すると共
   に、ギヤケ−シングとコンプレッサケ−シングとの間に
   熱伝導抑制手段を配置したことを特徴とするスクリュ−
   式流体機械。
2. 【請求項２】 請求項１記載の発明であって、熱伝導抑
   制手段が、コンプレッサケ−シングとギヤケ−シングと
   の接触個所に配置されたスペ−サであることを特徴とす
   るスクリュ−式流体機械。
3. 【請求項３】 請求項２記載の発明であって、スペ−サ
   の厚さを変えることにより、吐出口側でロ−タの端面と
   ロ−タ室との隙間を適正値に調整したことを特徴とする
   スクリュ−式流体機械。