特許 7405728 スクリュー圧縮室内噴霧装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-18

(45)【発行日】2023-12-26

(54)【発明の名称】スクリュー圧縮室内噴霧装置

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20231219BHJP

   F04C 29/02 20060101ALI20231219BHJP

   F04C 29/04 20060101ALI20231219BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 Q

F04C29/02 311L

F04C29/04 B

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020181081

(22)【出願日】2020-10-29

(65)【公開番号】P2022071940

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-07-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 英二

(72)【発明者】

【氏名】千葉 紘太郎

(72)【発明者】

【氏名】保坂 知幸

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０７６３７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４４６９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平４－０６３１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００９３６５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国実用新案第２０９２４４８４３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／１６

Ｆ０４Ｃ ２９／０２

Ｆ０４Ｃ ２９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スクリューロータと、該スクリューロータを収納するケーシングと、該ケーシング内に形成される圧縮室と、を備えたスクリュー圧縮機の前記圧縮室内に液体を供給する液供給機構により構成されるスクリュー圧縮室内噴霧装置であって、
該液供給機構は、
前記圧縮室内に噴射口を開口して前記液体を噴射する一つの噴射ノズルと、
該噴射ノズルに供給される前記液体に旋回流を発生させる旋回流路と、
前記噴射口から前記圧縮室内に噴射された液体が霧状化される奥行のバッファ空間と、
を備え、
前記噴射ノズルのノズル中心軸を通る何れかの断面での視認によれば、前記噴射口の縁部が前記ノズル中心軸に対して非対称である、
スクリュー圧縮室内噴霧装置。

【請求項2】

前記断面で視認した前記噴射口の縁部は、前記ノズル中心軸に対して斜めに連続する、
請求項１に記載のスクリュー圧縮室内噴霧装置。

【請求項3】

前記断面で視認した前記噴射口の縁部は、前記ノズル中心軸に対して不連続な段差を形成する、
請求項１に記載のスクリュー圧縮室内噴霧装置。

【請求項4】

前記噴射ノズルの直径Ｄと前記バッファ空間の奥行Ｈとの関係がＨ／Ｄ≧２となる、
請求項１に記載のスクリュー圧縮室内噴霧装置。

【請求項5】

前記噴射ノズルの上流の旋回流発生部は、旋回流路と導入流路とそれぞれを形成する２つの流路形成枠を積層して構成された、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載のスクリュー圧縮室内噴霧装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スクリュー圧縮機の圧縮室内へ液体を噴霧するスクリュー圧縮室内噴霧装置に関する。

【背景技術】

【0002】

空気のような気体を始めとする対象流体を圧縮する装置としてスクリュー圧縮機がある。スクリュー圧縮機は、スクリュー状の雄と雌の２つのロータを噛合わせることにより、圧縮ガスを生成する装置である。スクリュー圧縮機では、ガスの圧縮効率を上げるために、雄と雌のスクリューロータを収納するケーシング内に形成されるガス圧縮室（以下、「作動室」、又は単に「圧縮室」ともいう）内に、油などの液体を噴射する液供給機構が設けられている。

【0003】

液供給機構により噴射された液体は、発熱する圧縮ガスに混入する液冷用ミストとなって熱交換する冷却機能のほか、スクリューロータ間の隙間や、スクリューロータとケーシングの間の隙間から対象流体が漏れることを低減するシール機能も発揮する。そのような冷却、密封及び潤滑等の液体噴霧目的に適合する噴射口近辺（以下、「噴射ノズル」又は「液噴射ノズル」ともいう）の構造が開示されている（例えば、特許文献１）。

【0004】

特許文献１に開示された液冷式ガス圧縮機は、二つの液噴射ノズルが向き合うように配置されており、二つの液噴射ノズルから噴射された液体を衝突させる構造である。すなわち、特許文献１の液供給機構は、液体が衝突する際に、まず液膜が形成され、つぎの液膜の先端がちぎれることにより、液体を微細液滴化させる、という作用効果を奏するものである。

【0005】

また、特許文献２には、噴射口よりも上流側の位置、すなわちノズル手前部に設けられた旋回室で発生させた旋回流を伴って潤滑剤をスクリュー圧縮機の作動室内へ噴霧する技術も開示されている。このような液供給機構の発明は、その内部で発生させた旋回流を伴ってノズルから噴射された液体を遠心力の作用で微小液滴化することにより、上述した液体噴霧の目的を効果的に達成する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】WO2019/239703 A1

【文献】US2019/0093659 A1

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した液体噴霧の目的をより効果的に達成するためには、液噴射ノズルから出る液体を微小液滴化する必要がある。液噴射ノズルから出る液体は、まず液柱や液膜を形成し、次に液柱や液膜の先端が破れて微小液滴が形成される。しかしながら、特許文献１や特許文献２の従来発明では、液噴射ノズルの噴射口のバッファ空間が狭いために、液体が液柱や液膜の状態で作動内に供給されるため、熱交換による対象流体の冷却が不十分であり、また液柱や液膜が微粒化する以前に、直接スクリューロータに衝突してしまい、微細液滴を圧縮室内で均一に噴霧させることが不十分であった。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、微細液滴を圧縮室内で均一に噴霧させることが可能なスクリュー圧縮室内噴霧装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決する本発明は、スクリューロータと、スクリューロータを収納するケーシングと、ケーシング内に形成される圧縮室と、を備えたスクリュー圧縮機の圧縮室内に液体を供給する液供給機構により構成されるスクリュー圧縮室内噴霧装置であって、液供給機構は、圧縮室内に噴射口を開口して液体を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルに供給される液体に旋回流を発生させる旋回流路と、噴射口から圧縮室内に噴射された液体が霧状化される奥行のバッファ空間と、を備え、噴射ノズルのノズル中心軸を通る何れかの断面での視認によれば、噴射口の縁部がノズル中心軸に対して非対称である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、微細液滴を圧縮室内で均一に噴霧させることが可能なスクリュー圧縮室内噴霧装置を提供できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置が適用されたスクリュー圧縮機の内部構成を示す縦断面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ線で断裁した、ケーシング、スクリューロータ及び液供給機構の断面図である。

【図3】本発明の実施例１に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置の構造と、それによる液ジェットの微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。

【図4】図３のＢ－Ｂ線で断裁した旋回流路の断面図である。

【図5】図３のＣ－Ｃ線で断裁した旋回流路への液導入流路の断面図である。

【図6】液導入流路を点対称の２か所に設けた変形例に係る旋回流路を図３のＢ－Ｂ線相当により断裁した断面図である。

【図7】図６の変形例に係る旋回流路に連通する液導入流路を図３のＣ－Ｃ線相当により断裁した断面図である。

【図8】図３に示した微小液滴化プロセスについて、旋回流による遠心力の効果を強調して説明するための拡大断面図である。

【図9】本発明の実施例２に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置の構造と、それによる液ジェットの微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。

【図10】本発明の実施例３に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置の構造と、それによる液ジェットの微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。

【図11】本発明の実施例４に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置の構造と、それによる液ジェットの微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置の実施例について説明する。各図において同一要素については同一の符号を記し、重複する説明は省略する。なお、本発明は以下に説明する各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、以下に説明する実施例は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明の実施例１に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置（以下、「実施例１の本装置」ともいう）が適用されたスクリュー圧縮機１００の内部構成を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ－Ａ線で断裁した、ケーシング４、スクリューロータ１及び液供給機構３８の断面図である。図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機１００は、スクリューロータ１と、スクリューロータ１を収納するケーシング４と、を備えている。スクリューロータ１は、ねじれた歯（ローブ）を持ち互いに噛み合って回転する雄ロータ２と雌ロータ３とを有しており、これらを総称する。

【0014】

また、スクリュー圧縮機１００は、雄ロータ２及び雌ロータ３をそれぞれ回転自在に支持するための吸込側軸受５と吐出側軸受６、及びオイルシール、メカニカルシールなどの軸封部品７を備えている。ここで、「吸込側」とは、スクリューロータ１の軸方向における空気等の気体の吸込側をいう。また、「吐出側」とは、スクリューロータ１の軸方向における気体の吐出側をいう。一般的には、雄ロータ２は、その吸込側端部がロータ軸を介して回転駆動源であるモータ８に接続される。

【0015】

ケーシング４の内面は、雄ロータ２を覆う円筒状の雄側ボア９と、雌ロータ３を覆う円筒状の雌側ボア１０と、を形成する。雄ロータ２及び雌ロータ３は、それぞれケーシング４の雄側ボア９及び雌側ボア１０に対して数１０～数１００μｍのすき間を保って、ケーシング４に収容される。雄側ボア９と雌側ボア１０との交線は２本あり、低圧側の交線を吸込側カスプ１１と定義し、高圧側の交線を圧縮側カスプ（圧縮側交線）１２と定義する。

【0016】

モータ８によって回転駆動された雄ロータ２は、雌ロータ３を回転駆動し、雄ロータ２及び雌ロータ３の歯溝とそれを囲む雄側ボア９及び雌側ボア１０とで形成される圧縮室１３が膨張及び収縮する。これにより、空気等の気体が吸込口１４から吸入され、所定の圧力まで圧縮された後、吐出ポート１５から吐出される。

【0017】

また、圧縮室１３、吸込側軸受５、吐出側軸受６、及び軸封部品７に対して、スクリュー圧縮機１００の外部から給液孔１６、吸込側軸受給液孔１７、及び吐出側軸受給液孔１８を介して液体が注入される。

【0018】

図２に示す液ジェット２３は、液供給機構３８が理想的に噴霧展開させるメカニズムを説明する便宜上の模式図であり、実施例１の液供給機構３８ａ（図３），３９（図８）と、実施例１の液供給機構３８ｂ（図９）と、実施例３の液供給機構３８ｃ（図１０）と、実施例１の液供給機構３８ｄ（図１１）と、を総称する。

【0019】

液供給機構３８は、スクリュー圧縮機１００の圧縮（作動）室１３内に、給液孔１６から注入する液体を液ジェット２３の形態で噴射して、冷却、密封、又は潤滑等の目的を達成する。すなわち、液供給機構３８は、液ジェット２３の噴射角度、到達領域、及び液滴の粒径まで、意図したとおり生成する。このような液ジェット２３の微小液滴化プロセスについて、図３、図８～図１１を用いて後述する。これらの図３、図８～図１１において、矢印で液体の流れを示している。

【0020】

図３は、実施例１の液供給機構３８ａの構造と、それによる液ジェット２３（図２）の微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。図３に示すように、実施例１のスクリュー圧縮室内噴霧装置（本装置）を主要構成する液供給機構３８ａは、噴射ノズル４４ａと、旋回流路４２ａと、導入流路４１ａと、液バッファ空間（以下、単に「バッファ空間」という）４６ａと、を備える。なお、噴射ノズル４４ａ、旋回流路４２ａ、導入流路４１ａ、及びバッファ空間４６ａは、実施例１～実施例４その他の区別に応じて符号４４ａ～４４ｄ，４２ａ，４２ｂ，４１ａ，４１ｂ，４６ａ～４６ｄといった区別をするが、区別の必要が無ければ、符号４４，４２，４１，４６でそれぞれを総称する。

【0021】

噴射ノズル４４ａは、圧縮室１３内に噴射口４５ａを開口して液体を噴射する。旋回流路４２ａは、噴射ノズル４４ａに供給される液体に旋回流を発生させる。噴射口４５ａから噴射された直後の液体は、柱状、又は傘状液膜４７ａといった塊であり、微細化されておらず、熱交換に必要な表面積が確保されていない。噴射された直後の液体に対し、噴射ノズル４４ａの内部で旋回中であった液体は、噴射口４５ａから旋回しながら噴射されるので、遠ざかるほど扇状又は漏斗状に拡散する。

【0022】

このように噴射直後の液体を放射状に拡散させながら微粒化するために必要な移動距離として、奥行Ｈを確保された空間をバッファ空間４６と呼ぶ。すなわち、バッファ空間４６は、噴射口４５から圧縮室１３内に噴射された液体が霧状化できる奥行Ｈを有する。

【0023】

このように放射状に拡散する液体は、スクリューロータ１の表面や圧縮室１３の内壁に到達するまで、奥行Ｈの距離を移動する間に、柱状、又は傘状液膜４７ａといった塊から液糸４８ａ及び微細液滴４９へと順次に微粒化する。なお、傘状液膜４７、及び液糸４８にも形状の違いを示すために、符号４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂといった区別をするが、区別の必要が無ければ、符号４７，４８でそれぞれを総称する。

【0024】

また、噴射ノズル４４のノズル中心軸を通るように仮想した何れかの断面で視認される断面形状は、噴射口４５の縁部がノズル中心軸に対して非対称である。非対称な扇型とは、完全対称に開く扇型に対し、一方側の半径が他方側の半径よりも大きく形成されている。

【0025】

図２に示す雄雌のスクリューロータ１がケーシング４の内壁との間に形成する空間が非対称な形状であり、そのような空間内に均一に噴霧するために、圧縮側カスプ１２の近傍で雄側ボア９にバッファ空間４６が設けられている。

【0026】

その最奥に配設された噴射口４５から噴射された液体は、非対称な扇型に形成されたバッファ空間４６を経て圧縮室１３に拡散するまでの間に微細液滴４９に微粒化して霧状化される。

【0027】

本装置のバッファ空間４６は、噴射された液体を霧状化させるために必要な奥行Ｈを有する。すなわち、噴射ノズル４４の噴射口４５から、液体が液柱や液膜の状態で供給されると、直接にスクリューロータ１に衝突する以前に所定広さのバッファ空間４６内で、柱状、又は傘状液膜４７といった塊から液糸４８及び微細液滴４９となり、圧縮室（作動室）１３内で均一に噴霧させることが可能である。

【0028】

その結果、表面積の大きな微細液滴４９との熱交換により、対象流体の冷却効果が向上するほか、スクリューロータ１や圧縮室１３の内壁の表面に均一に被膜形成することによる潤滑作用によりシール機能の目的も達成できる。

【0029】

図３では、図４に示すように旋回流路に液導入流路が１か所に設けられているが、図６の旋回流路と図７の液導入流路を設けることにより、より安定な旋回流を形成することが可能となる。なお、図３のバッファ空間４６ａの中で、液が液膜４７から微細液滴４９への遷移が完了することが望ましく、そのためには、噴射ノズルの直径Ｄとバッファ空間４６ａの奥行Ｈの関係が、Ｈ／Ｄ≧２となることが望ましい。

【0030】

このように、バッファ空間４６は、噴射口４５から圧縮室１３内に噴射された液体が霧状化できるだけの奥行Ｈを有するものと定義した。逆に霧状化できない条件として、不図示の狭いバッファ空間において、直径Ｄと奥行Ｈとの関係がＨ／Ｄ＜２であれば、噴射口４５から噴出された液体が霧状の微細液滴４９になる以前に、狭い空間の内面に衝突して不均一に付着するので、上述した目的を達成できない。

【0031】

このような原因により、特許文献１や特許文献２に記載の従来技術では、液噴射ノズルの噴射口のバッファ空間が狭いために、液が液柱や液膜の状態でガス圧縮室内に供給されるため、熱交換による圧縮ガスの冷却が不十分であった。また、液柱(特許文献２の場合)や液膜(特許文献１の場合)が直接にスクリューロータ１の表面に衝突してしまい、微細液滴をガス圧縮室内に均一に噴霧させることが不十分であった。

【0032】

これらの従来技術に対し、実施例１の本装置では、噴射ノズル４４ａの噴射口４５ａに液体噴射用のバッファ空間４６ａを設けることで、液を微細液滴化してからガス圧縮室１３（図１，図２）に供給することが可能となった。さらに、実施例１の本装置は、噴射ノズル４４のノズル中心軸を通るように仮想した何れかの断面において、断面形状を視認すると、噴射口４５の縁部がノズル中心軸に対して非対称である。実施例１の本装置は、このようにしたことで、液ジェット２３（図２）の形状を適切に制御することが可能である。

【0033】

また、実施例１の本装置は、図２に示すように、液が噴射されるガス圧縮室１３の形状は左右対称とは限らない。そのように非対称で平坦でもない形状の圧縮側カスプ１２近辺に取り付けられる噴射ノズル４４の位置に応じて、液ジェット２３の形状を適切に制御する必要がある。実施例１の本装置は、その課題も解決すべく、噴射口４５の縁部がノズル中心軸に対して非対称にした。このように、実施例１の本装置は、ノズル高さを左右で異なるようにすることで、液ジェット２３の形状を適切に制御できて好結果が得られた。

【0034】

一方、図３に示す噴射ノズル内旋回流（以下、単に「旋回流」という）４３で生じる遠心力により、噴射ノズル４４ａの噴射口４５ａでは、ノズル高さが低いところから、傘状の液膜４７ａが形成されるため、液ジェット２３（図２）の形状は、左右非対称な形状に形成される。旋回流路４２ａで生成された旋回流４３は、噴射ノズル４４ａを通過後、噴射ノズル噴射口４５ａからバッファ空間４６ａへ噴射される。

【0035】

噴射された液は、まず傘状の液膜４７ａを形成し、液膜の先端が糸状の液糸４８ａに分裂し、その後、液糸４８ａが液滴４９へと分裂して微細液滴４９が生成される。図３に示すバッファ空間４６ａは、微小液滴化プロセスに必要最小限の大きさで示されているが、バッファ空間４６は、より大きい方が有利であることを図８に明示して後述する。

【0036】

つぎに、旋回流発生部の構造について、図４～図８を用いて説明する。図４は、図３のＢ－Ｂ線で断裁した旋回流路４２ａの断面図である。図５は、図３のＣ－Ｃ線で断裁した旋回流路４２ａへの液導入流路４１ａの断面図である。液体は、図３の給液孔１６から図５の液導入流路４１ａを上向き矢印のように上昇し、図４の旋回流路４２ａへ入ると渦巻形状の内壁に案内されて反時計周りに回転し、噴射ノズル４４ａへ入って、噴射口４５ａからスピン回転しながら噴出される。

【0037】

また、旋回流４３をより強力に生成する旋回流路４２ｂの変形例の構造について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、液導入流路４１ｂを点対称の２か所に設けた変形例に係る旋回流路４２ｂを図３のＢ－Ｂ線相当により断裁した断面図である。図７は、図６の変形例に係る旋回流路に連通する液導入流路を図３のＣ－Ｃ線相当により断裁した断面図である。

【0038】

図６に示すように、旋回流路４２ｂは、噴射ノズル４４の中心から点対称の２か所で巴状に、いわば「Ｎ字状」又は「逆Ｎ字状」に形成されている。このような旋回流路４２ｂに液体を供給し、巴状の渦巻回転による旋回流４３を継続させるため、図７に示すような液導入流路４１ｂも点対称の２か所配設されている。いうまでもなく、図６の旋回流路４２ｂの方が、図４の旋回流路４２ａよりも強力な旋回流４３を発生させる。

【0039】

ここで、図８を用いて、液の微細液滴化プロセスをより詳細に説明する。図８は、図３用いて上述した微小液滴化プロセスについて、旋回流による遠心力の効果を強調して説明するための拡大断面図である。図３と同様に図８においても、噴射ノズル４４ａ内で形成された旋回流４３により、噴射ノズル４４ａ内の液には遠心力が付加される。この遠心力の効果により、噴射口４５ａから出た液は、周方向に拡散することにより中空となった傘状の液膜４７ｂを形成する。

【0040】

図８の特徴として、旋回流による遠心力の効果が、中空となった傘状の液膜４７ｂとして強調されている。中空となった傘状の液膜４７ｂがちぎれると、図３の液糸４８ａよりも微細な液糸４８ｂを経て微細液滴４９が生成される。図３に示した傘状が中実の液膜４７ａに対し、図８において、中空の傘状に広がる円錐形の液膜４７ｂの外周先端部は、他の物体に衝突するまでの距離や時間が長いほど、液糸４８ｂが細長く伸びる。図８の特徴として、そのように液糸４８ｂの延線伸びが長いほど、微細液滴４９の粒径も微細化する。

【0041】

以上のように、実施例１の本装置により、圧縮ガスの冷却や、スクリューロータ２，３間の隙間や、スクリューロータ１とケーシング４との間の隙間で生じるガス漏れ低減を図ることが可能となる。実施例１の本装置では、液噴射ノズル４４から出る液体を微小液滴化してガス圧縮室１３内に供給するため、熱交換による圧縮ガスの冷却が改善され、また微細液滴をガス圧縮室１３内に均一に噴霧させることが可能となる。

【実施例2】

【0042】

図９を用いて、実施例２に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置（実施例２の本装置）について説明する。図９は、実施例２の本装置の構造と、それによる液ジェット２３（図２）の微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。実施例２の本装置では、Ｖ字断面形状をしたバッファ空間４６ｂに対して、噴射ノズル４４ｂの噴射口４５ｂが、Ｖ字を下方から見てその先端を跨ぐように設けられている。これにより、ノズル噴射口高さが左右非対称となり、バッファ空間４６ｂの形状と相まって、液ジェット２３を所望どおりの適切な形状に制御して展開することが可能となる。

【実施例3】

【0043】

図１０を用いて、実施例３に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置（実施例３の本装置）について説明する。図１０は、実施例３の本装置の構造と、それによる液ジェット２３（図２）の微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。実施例３の本装置では、バッファ空間４６ｃの手前（図の下方）中心部を形成する部位に、左右の高さが異なる段差部が設けられた。実施例３の本装置でも噴射ノズル４４ｃの噴射口４５ｃの左右から噴射される傘状液膜４７が非対称となり、バッファ空間４６ｃの形状と相まって、液ジェット２３を段差部の左右高さを加減するような適切な形状に制御して展開することが可能となる。

【実施例4】

【0044】

図１１を用いて、実施例４に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置（実施例４の本装置）について説明する。図１１は、実施例４の本装置の構造と、それによる液ジェット２３（図２）の微小液滴化プロセスを示す拡大断面図である。実施例４の本装置は、バッファ空間４６ｄが、その手前（図の下方）中心部から左右非対称の台形になるような断面形状に形成された。

【0045】

実施例３の本装置でも噴射ノズル４４ｄの噴射口４５ｄの左右から噴射される傘状液膜４７が非対称となり、バッファ空間４６ｄの形状に適合する噴霧が可能となる。以上に限らず、図３から図１１の各実施形態を組み合わせることによっても、バッファ空間４６の形状に適合する噴霧が可能となる。

【0046】

本発明の実施形態に係るスクリュー圧縮室内噴霧装置（本装置）は、以下のように総括できる。
［１］本装置が適用されるスクリュー圧縮機１００は、スクリューロータ１と、それらスクリューロータ１を収納するケーシング４と、そのケーシング４内に形成される圧縮室１３と、を備えて構成される。そのスクリュー圧縮機１００の圧縮室１３内に液体を供給するための液供給機構３８により、本装置が主要構成される。

【0047】

液供給機構３８は、噴射ノズル４４と、旋回流路４２と、バッファ空間４６と、を備える。噴射ノズル４４は、圧縮室１３内に噴射口４５を開口して液体を噴射する。旋回流路４２は、噴射ノズル４４に供給される液体に旋回流を発生させる。噴射ノズル４４の内部で旋回中であった液体は、噴射口４５から旋回しながら噴射されるので、遠ざかるほど扇状又は放射状に広がる。

【0048】

本装置のバッファ空間４６は、噴射された液体を霧状化させるために必要な奥行Ｈを有する。したがって、噴射ノズル４４の噴射口４５から、液体が液柱や液膜の状態で供給されると、直接にスクリューロータ１に衝突する以前に、所定広さのバッファ空間４６内で、柱状、又は傘状液膜４７といった塊から液糸４８及び微細液滴４９となる。その結果、液体は圧縮室（作動室）１３内で均一に噴霧される。

【0049】

このように広がる液体は、スクリューロータ１の表面や圧縮室１３の内壁に到達するまで、奥行Ｈの距離を移動する間に、柱状、又は傘状液膜４７といった塊から液糸４８及び微細液滴４９へと微粒化する。

【0050】

本装置は、スクリュー圧縮機１００において、対象流体に対する圧縮効率を上げるために、噴射ノズル４４の取り付け位置に応じ、その噴射口４５から噴射される液ジェット２３の形状を適切に制御することにより、圧縮１３内に微細液滴４９を均一に噴霧させるものである。なお、圧縮１３内における噴射口４５の周囲は、スクリュー圧縮機１００の構造上、線対照の扇型や放射状でなく、いびつな空間形状である。

【0051】

本装置は、いびつな空間形状の圧縮１３内に微細液滴４９を均一に噴霧することを可能にする。そのため、噴射ノズル４４のノズル中心軸を通るように仮想した何れかの断面で視認される断面形状は、噴射口４５の縁部がノズル中心軸に対して非対称である。非対称な噴射口４５から噴射される液ジェット２３の形状も非対称となる。例えば、非対称な扇型とは、完全対称に開く扇型に対し、一方側の半径が他方側の半径よりも大きく形成されている。

【0052】

したがって、本装置は、いびつな空間形状の圧縮１３内に微細液滴４９を均一に噴霧できる。その結果、本装置の微細液滴４９は、表面積を大きく確保してまんべんなく熱交換する対象流体の冷却効果を向上させるほか、スクリューロータ１や圧縮室１３の内壁の表面に均一に被膜形成することによる潤滑作用によりシール機能の目的も達成できる。

【0053】

［２］本装置の噴射ノズル４４をそのノズル中心軸を含んだ、ある断面で視認した噴射口４５の縁部は、ノズル中心軸に対して斜めに連続する。その噴射口４５の形状は、円筒状の菅を斜め一直線に断裁したような状態であると良い。噴射口４５の縁部を断裁する面は、圧縮室１３内に形成されるバッファ空間４６を形成する面が、図２、及び図８に示すように、ノズル中心軸に対して直交せず、斜めに交差して形成される。なお、斜めの交差線は、必ずしも一直線でなく曲線でも構わない。

【0054】

［３］本装置の噴射ノズル４４をそのノズル中心軸を含んだ、ある断面で視認した噴射口４５の縁部は、図９、及び図１０に示すように、ノズル中心軸に対して不連続な段差を形成する形状でも良い。給液孔１６から見たバッファ空間４６の手前（図の下方）中心部を形成する面は、ノズル中心軸に対して平面でなく、Ｖ字形状部や階段状の段差部にノズル中心軸が交差して形成される。これらの形状は、生産性を考慮した加工工程による。

【0055】

［４］本装置の噴射ノズル４４の直径Ｄとバッファ空間４６の奥行Ｈとの関係をＨ／Ｄ≧２にすることが好ましい。そのように構成された本装置は、噴射された液体が良好に霧状化されるので、上述した液体噴霧の目的を効果的に達成できる。

【0056】

［５］旋回流発生部は、噴射ノズル４４の上流の流路に、旋回流路４２と導入流路４１とそれぞれを形成する２種類の流路形成枠を積層して構成すると良い。旋回流路４２は、板部材に蝸牛形状の抜き孔が穿設されたものである。また、導入流路４１も、板部材に抜き孔が穿設されたものである。これらは、旋回流路４２を形成する蝸牛形状の外周寄りに、導入流路４１の切り欠き孔が接続されるように配置される。このように位置決めされた平板状の部品を積層する構成は、金属製品であるスクリュー圧縮機１００に好適であり、生産性が良好である。

【符号の説明】

【0057】

１ スクリューロータ、２ 雄ロータ、３ 雌ロータ、４ ケーシング、５ 吸込側軸受、６ 吐出側軸受、７ 軸封部品、８ モータ、９ 雄側ボア、１０ 雌側ボア、１１ 吸込側カスプ、１２ 圧縮側カスプ（圧縮側交線）、１３ 圧縮室、１６ 給液孔、１７ 吸込側軸受給液孔、１８ 吐出側軸受給液孔、１９ 段差、２３ 液ジェット、２８ 吸込側端面、２９ 吐出側端面、３８ 液供給機構、４１ 液導入流路、４２ 旋回流路、４３ （噴射ノズル内）旋回流、４４ 噴射ノズル、４５ （噴射ノズルの）噴射口、４６ バッファ空間、４７ 傘状液膜、４８ 液糸、４９ 微細液滴、１００ スクリュー圧縮機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】