JPS623319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコンプレツサー装置を、その動力消費
量を実質的に変えることなく、その設計圧縮比よ
りも高い圧縮比のものに改変する方法に関するも
のである。

この方法は、起動機と、この起動機に直結され
かつ設計圧縮比においてこの起動機の最大出力に
正確に適合するように作られたスクリユーコンプ
レツサーとを有するコンプレツサー装置に適用さ
れるものである。

内燃機関であれ電気モーターであれスクリユー
ローター型のコンプレツサーを駆動するに適した
起動機として、通常所定の速度での連続運転を許
す出力の大きさにより種々の容量のものが利用さ
れている。最適な経済性を有するコンプレツサー
装置を生産するために、選ばれた起動機の特性に
正確に適合する様にスクリユーローター型コンプ
レツサーを設計することが広く行なわれている。
この種のスクリユーローター型コンプレツサー
は、最も広く用いられている運転条件すなわち空
気を大気圧から約100psiゲージ圧（７Kg／cm²すな
わち700KPaゲージ圧）に圧縮するように設計さ
れている。この場合圧縮比は約８対１である。

この種のコンプレツサー装置は連続的に生産さ
れ適正な価格で利用されている。しかしながら、
通常の圧縮比より幾分高い吐出圧力が必要とされ
ることが時々ある。この場合、幾分高い吐出圧力
を出させる様にコンプレツサーを運転するのに必
要な動力は起動機の通常の出力をはるかに越えて
おり、前述の構成のコンプレツサー装置では実現
が不可能である。その結果、非常に高価な特別に
設計された別のコンプレツサーを使用するかある
いは更に多くのスペースとコストのかかる別の装
置をコンプレツサー装置に付加させるかしか残さ
れた手段はなかつた。

特公昭37―323号公報に開示されているよう
に、従来のスクリユーローター型コンプレツサー
は、低圧端壁と、バレル部材と、高圧端壁とで構
成されたケーシングを備えている。このケーシン
グは、らせん状のランドと溝とを有する一対の噛
み合うローターが回転自在に配設された作動域を
取り囲んでいる。このケーシングには作動域の壁
にそれぞれ備えられた入口及び出口を通つて作動
域に連通する入口チヤンネル及び出口チヤンネル
が備えられている。これらの入口及び出口の各々
はバレル部材の壁に配置された半径方向部分と、
それぞれの端壁に配置された軸線方向部分とで構
成されている。これらの入口及び出口は、直面す
るローターの溝の端部と協働する縁部によつて画
定されていて、入口チヤンネル又は出口チヤンネ
ルとローターの溝との間の連通が、ローターの或
る角度位置において、すなわち回転により、それ
ぞれ開始されたり、しや断されたりするようにな
つている。入口の端部は、通常、溝との連通がし
や断された時に、その溝は作動流体で完全に充満
されているが、まだ他のローターのランドはその
溝に入り始めていないというような位置に、配置
されている。

本発明の目的はコンプレツサー装置に簡単かつ
安価な改良を施し、起動機からの動力以外の付加
的動力を必要としないで吐出圧力を増加させるこ
とにある。このことは通常のエアーコンプレツサ
ーでは、吐出圧力を100psiゲージ圧から約115psi
ゲージ圧（８Kg／cm²ゲージ圧すなわち800KPaゲ
ージ圧）に高めることを意味する。

動力消費を変えることなく吐出圧力を増加させ
るための絶対的な条件は、コンプレツサー内を通
るガスの流量を減少させることである。この様な
ガス流量の減少は、コンプレツサーのスピードを
減少させるかあるいはコンプレツサー入口を絞る
ことにより行なうことができる。しかし、起動機
は要求される出力を提供するために正規の速度で
作動しなくてはならないから、コンプレツサーの
スピードを減少させるには起動機とコンプレツサ
ーとの間に減速装置を介在させなければならな
い。

また、別個に絞り弁を設けることによりコンプ
レツサー入口を絞れば、コンプレツサーの吸い込
み量が減少し、コンプレツサー内部の圧力比をよ
り増加させることができるが、同時に絞り調整に
より多くのロスが生じる。この様にして生じたロ
スは非常に大きいもであるため、コンプレツサー
の効率は許容できない程度に低くなり、その結果
体積容量が低くなりすぎ経済的な使用に耐えられ
なくなる。

本発明によれば、前述の減速装置あるいは絞り
調整等が不要となる。そして、ガス流量の減少
は、それらの手段の代りに、未圧縮のガスをコン
プレツサーの作動域から入口チヤンネルに戻して
やることにより得られる。未圧縮のガスを戻すこ
とは、低圧端板部材に配置されている入口の軸部
方向部分を拡張して、少くとも１つのローターの
シヤフトを入口が完全に取り囲むようにすること
によつて得られる。これにより、各ローターの端
面における溝は、他のローターのランドがこの溝
の内に完全に入つてしまうまで、入口との連通を
しや断されることはない。このことは溝の中に入
つたランド部分の体積と同じ体積の作動ガスが、
圧縮が開始される前に入口チヤンネルに戻される
ことを意味している。換言すれば、コンプレツサ
ーの体積容量が減少されたわけである。以下、添
付図面に示された実施例に沿つて本発明を詳述す
る。

第１図に示されたコンプレツサー装置は、電気
モーターを用いた起動機１０と、軸継手１４によ
つて起動機１０に直接連結されたスクリユーコン
プレツサー１２とを有する。

第２図に示されるコンプレツサー１２の低圧側
端板部材１６において、低圧入口２４の軸線方向
部分を画成する通常の（従来のものの）縁部位置
１８，２０，２２は破線で示されていて、直面す
るローターの端面と協働して密封するための平ら
な表面が低圧入口２４とローターとの間に存在し
ていた。また、本発明の実施例における低圧入口
２４の形状が実線２６，２８，３０で示されてい
て、前述した従来のものにおける密封するための
平らな表面は無くなり、低圧入口はローターのシ
ヤフトを取り囲んでいる開いたチヤンネルに変わ
つている。

第３図に示されるように、コンプレツサー１２
のケースは、低圧側端板部材１６をバレル部材３
２と高圧側端板部材３４とから成る。このケース
は、図にはシヤフト３８，４０，４２，４４だけ
が示されているローターを収容する作動域３６を
画定している。ローターのシヤフトは軸受を介し
て端板部材１６，３４に装架されている。雄ロー
ターのシヤフト３８はケースの外まで伸び、軸継
手１４によつて起動機１０に連結されている。

作動域３６は低圧入口２４を通して入口チヤン
ネル４６と、また高圧出口４８を通して出口チヤ
ンネルとそれぞれ連通している。

作動域３６を画定しているバレル部材３２の内
表面は、入口チヤンネル４６に流体連通しかつロ
ーター先端部に隣接してシールをしていない逃が
し部５０を有する。逃がし部５０は、協働するロ
ーターの先端部と同一のリード角を有するスクリ
ユーラインに沿つた端部によつて周辺方向に拘束
されている。これら端部の従来のものの位置は破
線５２，５４で示され、本発明の実施例における
端部の位置は実線５６，５８で示されている。

高圧出口４８の従来の形状は破線６０で示さ
れ、高圧出口４８の本発明の実施例における形状
は実線６２で示されている。

本発明による変更は、コンプレツサーの入口の
軸線方向部分を、少なくとも１つのローターのシ
ヤフトを完全に取り囲むように拡張することであ
る。すなわち、第２図において従来のものの低圧
入口の軸線方向部分を画成する縁部位置１８，２
０，２２を無くして、符号２２，３０，２０，２
６，１８，２８で囲まれている部分を開放して、
ローターのシヤフトを低圧入口が取り囲むよう
に、端板部材１６に備えられている低圧入口の軸
線方向部分を円周方向に拡張することである。こ
のようにすれば、第３図に見るごとく符号２８，
３０の間に低圧入口２４と連通する入口チヤンネ
ル４６が画成されることになる。

この結果、コンプレツサーの定格吐出圧力より
もはるかに高い吐出圧力が要求される場合には、
上述したタイプのコンプレツサー装置が最大限に
利用できる。例えばコンプレツサー装置が約
100psiゲージ圧の定格吐出圧力で設計されてい
て、115psiゲージ圧の吐出圧力が要求された場
合、同量のガスを圧縮するのに必要な動力は定格
圧縮の場合よりも約７％多くなる。しかしながら
コンプレツサーが通常の作動に対して最も経済的
に作動するよう設計されている、すなわち、起動
機が許容限度内の出力を発生するように構成され
ている場合、前述のような起動機の連続的な過負
荷作動は危険であり許されない。

本発明の目的はこのような危険をおかすことな
く望ましい結果を得ることにあり、その解決方法
として、コンプレツサーの入口の軸線方向部分
を、少なくとも１つのローターのシヤフトを完全
に取り囲むように拡張するようにしている。

低圧フエイズの領域の変更は種々の方法でなし
得ることができる。その最も簡単で経済的な方法
は、低圧入口の軸線方向部分を拡張（即ち、第２
図において符号２２，３０，２０，２６，１８，
２８で囲まれた部分を開放させてしまうように、
低圧側端板部材に加工を施す）させることであ
り、低圧側端板部材を切削したり、あるいは低圧
側端板部材用の鋳造模型のほんのわずか調整する
ことにより達成できる。これらの変更、すなわち
端板部材の切削又は鋳造模型の調整のための費用
は装置全体の費用に比べて実質的には無視出来る
程度のものである。しかしながら、この様にして
得られる体積容量の減少も吐出圧力の約10％から
15％程度の増加に相当する５％から７％減少にと
どまる。

吐出圧力の10％〜15％以上の増加が要求される
場合には、低圧フエイズと圧縮フエイズとの間の
境界を画定する端部の位置調整のために、ケース
のバレル部を変更して逃がし部を増加させてやる
ことが必要となる。これらの変更も前述の場合と
同様に、切削作業あるいは鋳造模型の調整により
比較的簡単に行なうことができる。この様にして
所望の体積容量の減少が実現される。

体積容量の減少を行なうため、前述の二つの方
法を、各々別々にあるいは一緒に用いることが可
能である。

改良されたコンプレツサーにより最高の効率を
得るためには、出口チヤンネルと連通する際のガ
ス状流体の圧力が出来るだけ出口チヤンネル内の
圧力と等しくなつていなければならない。このこ
とは、閉じた部分の体積と出口チヤンネルに向か
つて開いた部分の体積との比が吐出圧と入口圧と
の比に相当するように高圧出口の寸法を減少させ
なければならない、ということを意味する。すな
わち、もしコンプレツサーが、体積比を4.4対１
とすることにより圧力比が８対１となる様に設計
されているとき、コンプレツサーの体積容量を７
％減少させることにより体積比4.8対１に対応す
る圧力比９対１に変更しなければならない場合、
吐出側の開いた部分の体積はコンプレツサーの最
大理論入口側体積の22％（＝１００／４．４）から19.4
％ （＝９３／４．８に減少させなくてはならない。高圧出
口の 寸法減少は鋳造模型の調整によつて行なうのが現
実的であり、切削作業では無理である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のコンプレツサー装
置の全体を示す正面図、第２図は低圧側端板部材
を示す断面図、第３図はコンプレツサーのロータ
ーに沿つてみた断面図である。 １０：起動機、１４：軸継手、１６：低圧側端
板部材、２４：低圧入口、３２：バレル部材、３
４：高圧側端板部材、３８：軸、４６：入口チヤ
ンネル、４８：高圧出口、５０：逃がし部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 起動機と、該起動機に直結され且つある設計
   圧縮比において該起動機の最大出力に正確に適合
   するように作られたスクリユーコンプレツサーと
   を有するコンプレツサー装置を、その動力消費量
   を実質的に変えることなく、設計圧縮比よりも高
   い圧縮比のものに改変する方法において、前記コ
   ンプレツサーの入口の軸線方向部分を、少なくと
   も１つのローターのシヤフトを完全に取り囲むよ
   うに拡張することを特徴とするコンプレツサー装
   置の改変方法。