JPH03179190A - 回転式流体圧縮・吸引機械の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は回転式流体圧縮・吸引機械に関し、−層詳細に
は、１本または一対のロータをケーシング内に内包する
回転式流体圧縮機械あるいは流体吸引機械において、流
体を漏洩あるいはオイル混入などを伴うことなく移送す
ることのできる回転式流体圧縮・吸引機械に関する。

（従来の技術） 回転式流体圧縮・吸引機械としては、スクリューポンプ
またはスクリューコンプレッサあるいはネジコンプレッ
サとして広く知られているポンプまたはコンプレッサ（
以下、単にスクリューポンプと称することがある）が代
表的なものである。

これらスクリューポンプの多くは、外周の歯形が軸方向
に適宜捩れた螺旋状の歯形を有する雌雄一対のスクリュ
ーロータが互いに噛合いながら回転し、歯形外周とケー
シング内側面、＃雄一対のスクリューロータの歯形各部
で形成される空間をロータの回転による歯部の噛合によ
り順次減少させて流体を圧縮し、あるいは増加させて流
体を吸引する。

尚、「互いに噛合いながら回転Ｊとは、一対のスクリュ
ーロータが小間隙を保ちつつ互いに同期しながら回転し
ていることをも含む。

かかる回転式流体圧縮・吸引機械において、ロータ間の
噛合間隙およびロータとケーシングとのクリアランスは
、高圧流体のシール性等の観点から極めて重要であり、
これらの加工精度は回転式流体圧縮・吸引機械の性能を
左右する。特に、スクリューポンプにおいては、雌雄一
対のスクリューロータの螺旋歯形の加工精度が流体の圧
縮・吸引性能に大きく影響を与えるため、前記螺旋歯形
の加工には細心の注意と高度の加工精度とが要求される
。

また、一対のロータの噛合間隙から高圧流体の逆流洩れ
をなくすため、油の噴射やロータの回転速度を増速する
等の手段が講じられている。

しかし、多量の油の噴射に対しては油分離器等の装置が
必要となり、ロータ回転速度の増速については騒音や軸
受部分などの機械損失の増大を招くなど種々の問題点を
有する。

これら上記問題点を解決するため、特公昭５６−１７５
２３号公報或いは特公昭５５−１５６３９号公報には、
雌雄一対のロータ基体を回転させつつ電気メツキを施す
こと、あるいは予めロータ基体に施したメツキ層を溶解
しながら雌雄一対のロータ基体間の噛合間隙を適正な値
になるように調整することが提案されている。

また、特公昭５６−２１８８１号公報には、洋雄一対の
ロータ基体の噛合間隙に応じ厚さの異なる熱硬化性合成
樹脂被膜層を形成するため、ｔｌ［一対のロータ基体を
熱硬化性樹脂に浸漬し、ロータ基体を加熱しながら駆動
側のロータ基体を回転させて被覆することが、特公昭５
６−２７７１２号公報には、ロータの心金の回りに金属
モールド成形し、かつその表面に金属メツキ層を形成す
る方法が夫々提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記特公昭５６−１７５２３号公報或いは特公昭５５−
１５６３９号公報において提案されているロータ基体に
メツキを施すロータの製造方法等では、ロータの機械加
工等において高度の寸法精度が要求されず加工が容易で
あるという利点を有する。

しかしながら、これら特公昭においては、ロータ基体の
みに金属メツキ層が必要とされるのにもかかわらず、導
電体としてメツキ液中に浸漬する治具および支持板に付
着するメツキ層を如何なる方法で排除するかが具体的に
示されておらず、しかもメツキ層は均等厚さに付着する
ので、厚みの異なるメツキ層を作って噛み合い精度を向
上させるには不向きである点などが解決されていない。

また、特公昭５６−２１８８１号公報において提案され
ている雌雄一対のロータ基体の外表面に熱硬化性樹脂の
被膜層を形成する方法は、ロータ基体間の噛合を適正小
間隙にすることができるものの、ロータ基体とケーシン
グ基体とのクリアランスを適正小間隙にすることができ
ず、かかる方法ではロータ基体以外にも樹脂が付着する
現象も発生する。

更に、特公昭５６−２７７１２号公報に提案されている
方法においては、結果的にモールド形を正確に製作しな
いとメツキ成形前のロータの寸法精度が維持されず、総
合的に工数が多くなり経済的な方法ではない。

このように従来技術においては、雌雄一対のロータ基体
間の噛合間隙のみを適正小間隙に形成するものであって
、ロータ基体間の噛合間隙およびロータ基体とケーシン
グ基体とのクリアランスを共に適正小間隙に形成するこ
とができず、かかる一対のロータとケーシングとから戒
る圧縮・吸引機械は、運転中にロータとケーシングとの
クリアランスから流体が洩れ易く、圧縮機械等の圧縮性
能を低下させる原因の一つとなる。

そこで、本発明の目的は、回転するロータをケーシング
内に内包する流体圧縮機等において、ロータとケーシン
グとのクリアランス等から流体が洩れ難く、圧縮性能等
の性能が優れた回転式流体圧縮・吸引機械を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 前記問題点、つまりロータ基体間の噛合間隙およびロー
タ基体とケーシング基体とのクリアランス等の間隙を容
易に適正小間隙に形成することが困難であるという問題
点は、下記の構成を有する本発明によって解消すること
がでる。

すなわち、本発明は、１本または互いに噛合って回転す
る＃１１一対のロータをケーシング内に内包する流体圧
縮・吸引機械において、該ロータの基体外周面およびケ
ーシングの基体内側面に付着硬化層が形成されており、
前記付着硬化層の厚さが、一対のロータ基体間の噛合間
隙およびロータ基体とケーシング基体とのクリアランス
の大きさに応じて変化し、前記噛合間隙およびクリアラ
ンスが適正小間隙に形成されていることを特徴とする回
転式流体圧縮・吸引機械である。

かかる構成を有する本発明は、ロータがスクリューロー
タである回転式流体圧縮・吸引機械に好適に適用するこ
とができる。

尚、本発明においていう「ケーシング」とは、ロータよ
りも遅く回転または回転することなくロータを内包して
いるものをいい、ケーシングの内側面に溝等が設けられ
ていてもよい。

（作用） 本発明によれば、１本または互いに噛合って回転する雌
雄一対のロータ基体をケーシング基体内に組立てた後、
前記ロータ基体を回転させながらケーシング内に、ロー
タ基体およびケーシング基体に付着して硬化層を形成す
る基体状化合物を供給し、ロータ基体の外周面およびケ
ーシング基体の内側面に順次硬化層を積層させるため、
ロータ基体間の噛合間隙およびロータ基体とケーシング
とのクリアランスの大きさに応じた厚さの付着硬化層を
形成することができる。

その結果、ロータ基体間の噛合間隙およびロータ基体と
ケーシングとのクリアランスを適正小間隙、すなわちロ
ータが滑らかに回転できると共に、流体の洩れを可及的
に少くすることができる適正小間隙に形成でき、圧縮機
等の圧縮性能等の性能を著しく向上することができる。

（実施例） 本発明を、回転式流体圧縮機械とＬ２て代表的なスクリ
ュー式圧縮機について詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例であるスクリュー式圧縮機の
一部破断斜視図で第２図は第１図の八−Ａ線での断面図
である。

ｌはケーシングで、このケーシングは並行軸線を有する
２つの和文る円筒形壁２．３から成る筒形室８と、この
筒形室８の両側の側壁４．５とから成る。そして、側壁
５には吸入側カバー６を有し、この吸入側カバー６には
吸入穴７が形成されている。この吸入穴７は筒形室８の
一方端に開口され、筒形室８の他方端側には吐出穴９が
開口している。

螺旋状の山１２と螺旋状の谷１４にて形成される歯形を
有する雄スクリユーロータ１６と、螺旋状の山１３と螺
旋状の谷１５とで形成される歯形を有する雌スクリユー
ロータ１７とが互いに噛合って回転するように筒形室８
に配設され、雄スクリユーロータ１６の端部回転軸は延
長してケーシングｌを貫通・突出し、突出した貫通軸に
駆動歯車１８．１９が設けである。該歯車１８はバック
ラッシュを最小にするため２枚に分轄され回転方向への
ズレを調節可能に設けである。

雄スクリユーロータＩ６はこの駆動歯車１８．１９を介
し、適当な電動機で駆動され、雌スクリユーロータ１７
を従動せしめる。雌謹一対のスクリューロータ１６．１
７の軸部は、前記両側の側壁４．５に一側が同一面にあ
るように配設した気密シール部材２０．ベアリング２１
によって前記ケーシングｌおよび吸入側カバー６に回転
可能に軸支されている。

また、第３図に示す矢印の方向に一対のスクリューロー
タ１６．１７は噛合いながら回転する。

前記吸入穴７に連通ずる螺旋状の谷１４．１５の空間容
積に吸入ガスが流入し、回転に伴い吸入穴７と連通が断
たれた圧縮工程に移り、一対のスクリューロータの噛合
の進行に伴い谷１４．１５の空間容積が減少しガスを圧
縮しつつ最小容積近くで吐出穴９に吐出する。

上記雄スクリユーロータ１６と雌スクリユーロータ１７
とは鋼材、鋳鉄、アル旦ニューム等の合金材で形成され
、機械加工、精密鋳造（ロストワンクスなど）、転造等
によって製造される。

この様に製造された本実施例に係る雌雄一対のスクリュ
ーロータ１６．１７の基体１６Ａ、１７Ａを、第３図の
二点鎖線で示す。

尚、第３図において、ケーシング１の基体ＩＡも同様に
二点鎖線で示す。

かかるスクリューロータ基体１６Ａ、１７Ａおよびケー
シング基体ｌＡには、その加工精度等のため、第３図に
示す如くロータ基体１６Ａ、１７Ａ間の噛合間隙および
ロータ基体１６Ａ、１７Ａとケーシング基体ＩＡとのク
リアランスが流体洩れが発生し難い適正小間隙よりも大
きくなり易い。

しかも、これら間隙の大きさは場所によって異なること
が一般的である。

この点、本実施例に係るスクリュー式圧縮機においては
、ロータ基体１６Ａ、１７Ａの外周面およびケーシング
ＩＡの内側面に付着硬化層が形成されており、前記付着
硬化層の厚さがロータ基体１６Ａ、１７Ａ間の噛合間隙
およびロータ基体１６Ａ、１７Ａとケーシング基体１Ａ
とのクリアランスの大きさに応じて変化し、第３図の実
線１６ａ、１７ａで示す外形のロータ１６．１７および
円筒形壁２．３を有するケーシングｌを形成する。

その結果、ロータ１６．１７の歯形の外形は、ロータ１
６．１７間の噛合間隙を油膜が形成される程度の適正な
小間隙とすることができる理想歯形曲線に成形されてい
る。

また、ケーシング１の円筒形壁２．３も、ロータ１６．
１７とのクリアランスを油膜が形成される程度の適正な
小間隙とすることができる形状に形成されている。

かかる形状のロータ１６．１７およびケーシング１とす
ることができる付着硬化層としては、ロータ基体１６Ａ
、１７Ａ、およびケーシング基体ＩＡを腐蝕させたりす
ることがなく且つ経年変化のないものであって、扱う流
体に対しての耐蝕性および熱安定性を有するものであれ
ばよく、セラミック等の無機物、又は三次元的に分子が
架橋されているフタル酸成分とグリセリン成分とから成
るポリエステル、或いはポリメチルメタクリレート等の
有機物を挙ることができる。

次に、上記スクリュー式圧縮機の製造方法について説明
する。

機械加工、精密鋳造、転造等によって製造された１１１
１１１１一対のスクリューロータ基体１６Ａ、１７Ａを
ケーシング基体ＩＡ内に保持するとともに、このケーシ
ングｌを着脱可能に支持板に取り付ける。

次いで、駆動側ロータ基体（図では雄ロータ基体１６）
を低速で回転させることによってｑｊｊｌ一対のロータ
基体１６Ａ、１７Ａを回転させる。

更に、ケーシング基体ｌＡ内に、ロータ基体１６Ａ、１
７Ａおよびケーシング基体ＩＡに付着し硬化層を形成す
る気体状化合物を供給する。

かかる気体状化合物としては、ロータ基体等に付着し、
ロータ基体等を腐蝕させたりすることがなく且つ経年変
化のないものであって、扱う流体に対しての耐蝕性およ
び熱安定性を有する硬化層を形成するものであればよく
、無水フタル酸とグリセリンとの反応生成物および／ま
たはその低分子化合物、或いはメチルメタクリレートモ
ノマー等を挙ることができる。

この様な気体状化合物は、ロータ基体１６Ａ、１７Ａの
外周面およびケーシング基体１Ａの内側面に付着して硬
化層を順次積層する。

この際に、ロータ基体１６’Ａ、１７Ａは回転している
ため、ロータ基体１６Ａ、１７ＡおよびケーシングＩＡ
の内側面に形成される付着硬化層の厚さが、ロータ基体
１６Ａ、１７Ａ間の噛合間隙およびロータ基体１６Ａ、
１７ＡとケーシングＩＡとのクリアランスの大きさに応
じて変化する結果、前記噛合間隙およびクリアランスを
適正小間隙に形成することができる。

この様にケーシング基体ＩＡ内に気体状化合物を供給し
、回転しているロータ基体１６Ａ、１７Ａの外周面およ
びケーシング基体ＩＡの内側面に付着硬化層を形成する
に当り、第４図に示す製造装置を用いることが便利であ
る。

第４図は、スクリュー式圧縮機たるポンプ２５の製造装
置の概略図である。

ロータ基体１６Ａ、１７Ａおよびケーシング基体ＩＡに
付着して硬化層を形成する気体状化合物を得るため、液
状又は固体の化合物を混合ガス発生装置２２を用いてガ
ス状にして、バルブ３２、逆止弁３０．２９を通りポン
プ２５に送り込み循環回路３６を循環させるとともに、
ポンプ２５を気体状化合物の流量にあわせて低速運転を
させる。

そして、順次気体状化合物が雌雄一対のスクリューロー
タ基体１６Ａ、１７Ａの外周面およびケーシング基体Ｉ
Ａの内側面に付着し硬化層を形成する。ので、気体状化
合物を補給しつつ一定時間循環させる。

その後、ポンプ２５の１対のロータ回転数を通常の回転
数にまで上昇させてからバルブ２７を閉じて圧力計２６
のガス圧を調べる。この場合、ポンプ内部のロータとケ
ーシングの間隙に付着硬化層が形成されて適正な間隙に
なると圧力が、所定の圧力まで上昇する。ここで、圧力
が所定の圧力に達していない場合にはバルブ２７を開き
、再び１対のロータ回転数を低下させ気体状化合物の循
環を続ける。

そして、所定時間後、上記同様にバルブ２７を閉じ圧力
計の圧力を再度調べ、所定の圧力となったらガス発生装
置３２のバルブを閉じるとともにバルブ２７を開き、ポ
ンプ２５のみ運転して形成された付着硬化層の更に一層
の固化を待ってポンプ２５の仕上加工を完了する。

なお、熱硬化性樹脂から成る硬化層がロータ基体の外表
面等に形成される場合は、熱風発生装置２３を運転させ
てポンプ２５に熱風を送り込みポンプ内およびケーシン
グ温度を高温に保持し硬化の促進と時間の短縮を図るこ
ともできる。

ここで、スクリュー式圧縮機において、本発明を通用し
た具体例を示す。

（例１） 気体状化合物として、下記の如く、重合時に分子鎖が三
次元的に架橋し硬化するポリエステルとなる無水フタル
酸とグリセリンとの反応生成物および／またはその低分
子化合物を用い、第４図に示す製造装置によってスフ ノユー式圧縮機を製造 した。

前記反応生成物および／またはその低分子化合物を混合
ガス発生装置２２を用いてガス状にして、バルブ３２、
逆止弁３０．２９を通りポンプ２５に送り込み循環回路
３６を循環させるとともに、ポンプ２５をガスの流量に
あわせて低速運転（ロータ回転数を通常回転数の約１／
２とした）をさせる。そして、順次ガス状体を補給しつ
つ一定時間循環させる。

その後、ポンプ２５のロータ回転数を通常回転数にまで
上昇させてからバルブ２７を閉じて圧力計２６のガス圧
を調べる。この場合、ポンプ内部のロータとケーシング
の間隔にポリエステルが付着して適当の間隔になると圧
力が、７気圧〜１４気圧程度まで上昇する。ここで、前
記圧力に達していない場合にはロータ回転数を低下させ
てからバルブ２７を開き再びガスの循環を続ける。

そして、所定時間後、上記同様にバルブ２７を閉じ圧力
計のガス圧を再度調べ、所定の定圧となったらガス発生
装置３２のバルブを閉じるとともにバルブ２７を開き、
ポンプ２５のみ運転して付着したポリエステル層の硬化
を待ってポンプ２５の仕上加工を完了する。

この際、熱風発生装置２３を運転させてポンプ２５に熱
風を送り込みポンプ内およびケーシング温度を８０〜１
００°Ｃにし硬化の促進と時間の短縮を図ることもでき
る。

また、ポリエステルの多数の＝○が金属表面と強固に接
着して硬化層として完全なものとなる。

この様にして製造されたポンプ２５を分解して付着硬化
層（ポリエステル層）を点検してみたところ、ポリエス
テル層は、ロータ基体の外表面およびケーシング基体の
内側面に、その厚さを変化しつつ被覆しており、ロータ
基体間の噛合間隙およびロータ基体とケーシング基体と
のクリアランスは共に適正小間隙となっていた。

また、かかるポンプ２５を運転してみたところ、ロータ
の回転は滑らかであり、圧縮比も良好であった。

（例２） 硬化層としてメタクリ酸樹脂を使用する。

ポリメチルメタクリレートモノマーを少量の過酸化物触
媒（ＢＰＯ）を使用し、８０〜１００°Ｃで重合率１０
〜２０％程度までシロップ状に重合されて液状のプレポ
リマーを作りこれを例１と同様に、ガス発生装置２２を
使用してガス状にしてバルブ３２、逆止弁３０．２９を
通りポンプ２５に送り込み、循環回路３６を循環させる
とともに、ポンプ２５を低速運転する。そして、ポンプ
２５のロータおよびケーシング内にモノマーが付着した
時点で、バルブ３２を閉じ熱風発生装置２３を運転して
ポンプ内に熱風を送りポンプ内の温度を８０〜１００℃
に上昇し、重合が進んだら再び熱風を止めてガス発生装
置２２を作動させガスを循環させる。そして、何回か同
様の動作を繰り返す。その間に例１と同様にポンプ２５
のロータ回転数を通常回転数に上昇させ、バルブ２７を
閉じ圧力を圧力計２６で測定し、一定圧力（７気圧〜１
４気圧）となった時点でガス発生装置２２を止め熱風を
循環させて完全重合させる。この一定圧力状態がポンプ
内面への適正な付着硬化層の形成を示すものであり、ロ
ータやケーシングの精密な仕上げ状態を機械を分解して
検査するなどの手数が全く不用となる。

また、ポンプ２５を運転してみたところ、ロータの回転
は滑らかであり、圧縮比も良好であった。

なお、例２は、熱可塑性樹脂を用いた場合であり、循環
回路３６内へのガスの循環と熱風の循環を繰り返すこと
により付着硬化層を形成する。

以上、スクリュー式圧縮機について説明してきたが、本
発明はスクリュー式圧縮機に限定されるものではなく、
いずれの形式の回転式流体圧縮機械にも応用でき、ギア
ポンプ、へりカルギアポンプ、ルーツブロア等にも汎用
的に使用することができることは勿論のこと、ロータが
１本であるネジコンプレッサやトロコイドポンプ等にも
適用することができる。

尚、ロータがＩ本であるネジコンプレッサやトロコイド
ポンプ等においては、ロータ基体間の噛合間隙が形式さ
れることがないため、ロータ基体とケーシング基体との
クリアランスが適正小間隙に形式される。

また、圧縮機械のみならず、吸引機械にも本発明を適用
することもできる。

さらに、一対のロータ基体が互いに接触しつつ回転する
流体圧縮・吸引機械にも本発明を適用することができる
。

（発明の効果） 本発明によれば、ある程度の形状、寸法精度に製作され
た１本またはｑａ一対のロータ基体およびケーシング基
体を用いてロータ間の噛合間隙るよびロータ基体とケー
シング基体とのクリアランスを容易に適正小間隙にする
ことができるため、圧縮機等の運転の際に、前記噛合間
隙およびクリアランスからの流体の洩れがなく、圧縮機
等の性能、特に圧縮性能を大幅に向上できるので、高い
圧力比を得ることができる。

このように、本発明によれば、高度の加工精度を必要と
せず、少い加工工数で容易に高性能の回転式流体圧縮・
吸引機械を製作することができる。

また、ロータの回転数を少なくすることができるため、
騒音を軽減することができ、圧縮機等の小形軽量化も図
ることができる。

さらに、ロータの外周面およびケーシングの内側面が樹
脂で被覆されているため、ロータおよびケーシングのサ
ビ止めの効果を有する。

さらにまた、圧縮機等の使用経年による噛合部の摩耗に
対しても、その適正小間隙補償のための補修が気化状化
合物の送入だけでよく、圧縮機等の近傍に第４図に示す
装置を設備するか、または移動車両等に積載設備を設置
し現場に急行させる等の処理により、容易に補修が行え
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるスクリュー式圧縮機の
部分破断斜視図、第２図は第１図のＡＡ線での断面図、
第３図はロータ基体とケーシング基体との組立状態を示
す説明図、第４図は本発明の製造装置を説明する概略図
である。 １・・・ケーシング、　　ＩＡ・・・ケーシング基体、
　２，３・・・円筒形壁、　４，５・・・側壁、　６・
・・吸引側カバー　　７・・・吸入穴、　８・・・円筒
形室、　９・・・吐出穴、１２．１３・・・スクリュー
ロータの山、１４．１５・・・スクリューロータの谷、
１６・・・雄スクリユーロータ、 １６Ａ・・・雄スクリユーロータ基体、１７・・・雌ス
クリユーロータ、 １７Ａ・・・雌スクリユーローフ基体、１８．１９・・
・駆動歯車、 ２０・・・気密シール、　　２１・・・ベヤリング。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１本または互いに噛合って回転する雌雄一対のロー
   タをケーシング内に内包する流体圧縮・吸引機械におい
   て、該ロータの基体外周面およびケーシングの基体内側
   面に付着硬化層が形成されており、前記付着硬化層の厚
   さが、一対のロータ基体間の噛合間隙およびロータ基体
   とケーシング基体とのクリアランスの大きさに応じて変
   化し、前記噛合間隙およびクリアランスが適正小間隙に
   形成されていることを特徴とする回転式流体圧縮・吸引
   機械。 ２、ロータがスクリューロータである特許請求の範囲第
   １項記載の回転式流体圧縮・吸引機械。