JPH0551076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 オイルフリー式容積形流体機械の吐出温度低減
法に関する。

〔発明の背景〕

容積形流体機械において、吸気量を減らした運
転（部分あるいは無負荷運転という）の際の吐出
ガス温度を低くする方法として、特公昭55−
17236号に示されているように、吐出室に連通し
ない圧縮室に新鮮な空気を注入することが知られ
ている。

この方法を容積形流体機械に適用すると、空気
が圧縮室に注入されることになり、注入された空
気は吐出室に至るまでに再圧縮され、これにより
圧縮熱が発生し、この熱のために吐出室に吐出さ
れたときは高温となり、吐出室のガス温度を低く
することは期待できない。

また、注入された空気を再圧縮するので不必要
な圧縮動力を消費する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、無負荷運転時における吐出室
のガス温度を、両ロータ間およびケーシング間の
隙が実質的に零になる温度よりも低く望ましくは
全負荷運転時の吐出ガス温度を著しく超えない程
度に維持できるオイルフリー式容積形流体機械を
提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、全負荷運転時における吐出ガ
ス温度よりも低温ガスを、吐出室とこれに常時連
らなつている圧縮室を含む吐出領域に吹き出す手
段を備えたことにある。

このように構成すると、温度を低くすべき吐出
領域に、圧縮室を経由することなく、低温ガスが
吹き出されるので、注入ガスは圧縮による圧縮熱
を発生することがなくなり、効果的に吐出領域の
ガス温度を低下させることができる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第１図〜第５図により
説明する。

第１図において、スクリユーロータ１は電動機
２によつて駆動され、吸込室３の空気を吸込んで
圧縮し、高圧の空気を吐出室４に吐出する。全負
荷時には吸込室の弁５は全開され、空気は吸込フ
イルタ６より吸込まれて吸込室３に入る。圧縮機
より吐出された高圧空気は逆止弁７を経てアフタ
ーローラ８に入り、常温ないし60〜70℃程度の温
度まで冷却された後、ラインの配管９に送り出さ
れる。アフタークーラからラインまでの間には、
空気を溜めるタンクが設けられることもある。

ラインの空気使用量が多いときには、３方電磁
弁１１のポート１２とポート１３とが接触し、ポ
ート１４は閉じられている。また、２方電磁弁１
５は閉止されている。ラインの空気使用量が減少
する配管９の圧力が上昇するので、これを圧力ス
イツチ１０が検知し、３方電磁弁１１のポート１
３を閉止し、同時にポート１２とポート１４とを
接続する。さらに、２方電磁弁１５を開く。３方
電磁弁のポート１２とポート１４との接続によ
り、配管９の中の高圧空気はシリンダ１６中に送
りこまれ、ピストン１７を押し、吸込室弁５を閉
じる。このため圧縮機の吸込室は真空状態にな
る。一方、２方電磁弁の開放により、吐出室４の
高圧空気は大量に開放され、吐出圧力は低下す
る。アフタークーラからの高圧空気の逆流は逆止
弁７によつて阻止される。この状態では、圧縮機
の吐出し空気量はほぼ零となり、また軸動力も小
さくなる。

ラインの配管９の中の空気量が減つてくると、
配管中の空気圧力が下がり、圧力スイツチ１０が
これを検知して、２方電磁弁１５を閉じ、同時に
３方電磁弁のポート１４を閉じ、さらにポート１
２とポート１３を接続する。このため、吸込室弁
５が開き、空気が圧縮機に吸込まれ圧縮される。

圧力スイツチ１０によつて操作される第２の２
方電磁弁２０があり、この２方電磁弁の一端は、
アフタークーラ経過後の配管９に、また他端は圧
縮室の吐室に挿入したパイプ２２にそれぞれ接続
している。配管９から２方電磁弁２０を経て吐出
室中の吹吹出し口３９に至る管路の途中には絞り
２１を設けてある。この絞り２１は、必ずしも本
発明の構成要件ではない。

第４図には吐出室内に設けた吹出し口の一例を
示す。図において、１はロータ、３は吸込室、４
は吐出室である。吹出し口３９につながるパイプ
２２の一端は上記のように第３図の２方電磁弁２
０を介して配管９と接続している。パイプ２２の
他端は第４図のように、吐出室内で、ロータの近
くに口を開けている。

第３図において、ラインの空気使用量が減ると
配管９の中の圧力が下がり、圧力スイツチが作動
して、第１図で述べたのと同じように、吸込室弁
５が閉じられ、また、２方電磁弁１５が開いて、
吐出室の高圧空気が大気に開放される。それと同
時に、本実施例では第２の２方電磁弁２０が開放
され、配管９の中の高圧の空気が吹出し口３９か
ら吐出室に吹出される。ロータから吐出される空
気は吹出し口３９から吹出された空気と混合し、
温度が下がる。何故なら、吹出し口３９から吹出
される空気はアフタークーラ８を通過した後の空
気なので温度が低いからである。

吐出室のみでなく、吐出行程中のロータ内の空
気温度も本発明により低くなる。第２図で説明し
たように、無負荷時には、吐出ポートに開口する
直前の作動空間内圧力は一般には吐出室の圧力よ
り低く、吐出ポートに開口した直後に吐出室から
多量の空気が作動空間内に流れこむ。本発明によ
れば上記のように吐出室内の空気温度は低くんつ
ているので、吐出ポートに開口した直後の作動空
間には冷たい空気が流れこみ、ロータ内も冷やさ
れる。

さらに、吐出室の温度が下がれば、ロータ間あ
るいはロータ・ケーシング間のすきまを通つて吐
出側から低圧側に漏れる空気の温度も低くなるの
で、圧縮行程中の空気温度も下がる。

第５図は、吐出室への吹出し方法の他の実施例
を示す。本図は、吐出行程中のロータを周方向に
模型的に展開したもので、３０及び３１は互いに
隣りあうローブ、３２はこれらのローブによつて
形成された溝、すなわち作動空間である。ローブ
及び溝はロータの回転に伴つて矢印３３の方向に
移動する。３５はケーシング、３６は吐出室であ
る。吐出室に挿入されパイプ２２は、一端はロー
タの吐出端面に面して口を開け、他端は２方電磁
弁２０（第３図）を介してアフタークーラ後流の
配管９に接続している。パイプ２２の空気吹出し
口３９は、作動空間が圧縮行程を終つて最初に吐
出室に開口する附近に設けられる。

ロータが回転し、点３８が点３７を通過する
と、３２の作動空間が吐出室に開口し、無負荷状
態では吐出室の空気が作動空間内に流入するが、
本実施例のように、空気の吹出し口３９を上記の
ような位置に設けておけば、吐出室の空気より
は、パイプ２２内の冷えた空気が優先的に作動空
間内に流れこみ、ロータの冷却は一そう良くな
る。

第６図は吐出室の空気吹出し口の、他の例を示
す。本図は、ロータの回転軸に直角な断面内で吐
出ポート附近を切断した図を示し、３６は吐出室
である。雄ロータ４０及び雌ロータ４１がそれぞ
れ矢印４３及び４４のように回転し、雄ロータの
ローブ４５及び雌ロータのローブ４６がそれぞれ
吐出ポートの縁４７及び４８を通過すると、雄ロ
ータ側の作動空間４９及び雌ロータ側の作動空間
５０がそれぞれ吐出室に開口する。２個の空気の
吹出し口３９はそれぞれ図のように、吐出しポー
トの縁４７及び４８にほぼ沿つて設けられる。吹
出し口３９とつながるパイプ２２の他端は前記と
同じく電磁弁２０（第３図）を介してアフターク
ーラ後流の配管９と接続している。無負荷状態で
は、吹出し口３９から冷たい空気が吹出される
が、この流れは、吐出ポートに開口した作動空間
の口に沿つて流れるので、効率良く内へ冷たい空
気が流れ、ロータの冷却効果がさらに良くなる。

以上の実施例はすべてのアフタークーラ後の圧
力が無負荷時の吐出室圧力より高い場合に適用さ
れるが、第７図に示す実施例では、吐出室圧力よ
り低い圧力の空気でも冷却が可能である。第７図
は第５図と同じく、吐出行程中のロータを周方向
に展開したものである。図において、隣り合うロ
ーブ３０及び３１は、ロータの回転によつて矢印
３３の方向に進み溝３２に先行するローブ３０の
端面３４の最後部３８が吐出ポートの縁３７を通
過した直後から吐出行程が始まるが、冷却用空気
の吹出し口３９は、作動空間３２が吐出行程にか
かる前に、作動空間に口を開ける。無負荷時に
は、第２図に示したように、吐出行程にかかる前
の作動空間内の圧力は真空に近く、吹出し口３９
に供給する空気の圧力は吐出室の圧力より低くで
もよい。したがつて、冷却用の空気は、アフター
クーラ通過後の配管から取る必要はなく、例えば
大気から供給することもできる。真空ポンプの場
合には、吐出室圧力よりも高い圧力は供給できな
いので、この実施例のように吹出し口を設け、冷
却用の空気を大気からとりこむのが有効である。

以上の実施例はいずれもスクリユー圧縮機を例
にとつて説明したが、本発明の他の原理のオイル
フリー流体機械、例えばスクロール形流体機械、
可動翼形流体機械あるいはスクリユー真空ポンプ
にもそのまま適用できる。

次に第６図に場すPV線図によつて本発明の実
施例の効果をさらに詳細に述べる。

第６図において、実線は、全負荷のPV線図、
点線が無負荷時における本発明の実施例のPV線
図、一点鎖線が無負荷時における従来のものの
PV線図である。

また横軸のV_sが吸込完了、V_Dが吐出開始、V_N
が空気の注入位置である。

本発明のPV線図A′−B′−C′−E′−D′−A′で囲
まれた面積は、従来のPV線図A′−B′−F″−G″−
C″−E′−D′−A′で囲まれた面積より小さく、本
発明は消費電力が少なくてすむ。また本発明は、
圧縮過程での空気注入がないので、G″→C″まで
圧縮する際の圧縮機が発生しない。従つて、冷却
のために注入されたガスがもつている熱量のすべ
てが冷却に有効に利用できる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、オイルフリー
スクリユー圧縮機の無負荷時の異常な温度上昇を
避けることができるので、ロータの焼損の危険性
がなくなるほか、従来のように異常な温度上昇を
見越して必要以上に大きなすきまを設ける必要が
なく、漏れ損失が減り、圧縮機効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２
図は第１図の圧縮機部分の詳細図、第３図及び第
４図はそれぞれ別々の他の実施例における圧縮機
吐出ポート附近の詳細図、第５図はとくに真空ポ
ンプに適した実施例の説明図、第６図はPV線図
である。 １……ロータ、４……吐出し室、２０……２方
電磁弁、２２……パイプ、３９……吹出し口、８
……アフタークーラ、１０……圧力スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 吸込室弁５、アフタークーラ８、及び吐出室
   開放弁１５を備え、吸込室弁を閉じ、吐出室開放
   弁を開放して吸込室圧力及び吐出圧力をともに全
   負荷時よりも下げて無負荷運転を行うオイルフリ
   ー容積形圧縮機において、無負荷運転時に、アフ
   タークーラ後流のガスの一部を吐出室内に吹出さ
   せる手段を有することを特徴とするオイルフリー
   式容積形流体機械。 ２ 特許請求の範囲第１項において、作動空間が
   圧縮行程を終えて最初に吐出し室に開口する位置
   近くに、空気の吹出し口３９を設けたことを特徴
   とするオイルフリー式容積形流体機械。 ３ 特許請求の範囲第１項において圧力及び温度
   ともに吐出室の状態より低いガスを、吐出室に開
   いていない作動空間に噴出させることを特徴とす
   るオイルフリー式容積形流体機械。