JP2002519574A - 二段コンプレッサ及びその様なコンプレッサを冷却する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、らせんスクリュー型の二段コンプレッサに関するものであり、液体が両方の段（１、２）に注入され、コンプレッサが各段階に雄形ローターと、雌形ローターと、第一段コンプレッサ（１）の出口（２１）と、第二段コンプレッサ（２）の入口との間に配置された接続ダクト（８）とを具備し、第一段（１）において圧縮されたガスが、第二段コンプレッサ（２）へ送られる。ポンプ（６）は、接続ダクト（８）に存在する液体沈殿物を、熱交換器（１３）を介して運び、熱交換器（１３）で冷却される液体は、両段のコンプレッサに送られる。また本発明は、二段コンプレッサ（１、２）を冷却する方法に関連しており、冷却は液体を両方の段（１、２）に注入することによって行われ、第一段（１）で圧縮されたガスが、第一段コンプレッサ（１）の出口と第二段コンプレッサの入口（２２）との間に配置された接続ダクト（８）を介して、第二段（２）へ送られる。その方法は、第一段コンプレッサ（１）に、接続ダクト（８）におけるガスから分離された液体を注入し、冷却液体を両段のコンプレッサ（１、２）に注入する前に、熱交換器において分離された液体を冷却することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は、二つの段階の液体注入を含む二段らせんスクリューコンプレッサに
関するものであり、両方の段で液体注入部を備え、コンプレッサが各段に雄型及
び雌型ローターと、第一段コンプレッサの出口と第二コンプレッサー段階におけ
る第二コンプレッサーとの間に配置される接続ダクトとを具備し、それを介して
、第一段で圧縮されたガスが、第二段に送られる。また本発明は、二段コンプレ
ッサの冷却方法に関連しており、液体が両方の段に注入され、第一段で圧縮され
たガスが、第一段における出口と第二段における入口との間を接続するダクトを
介して、第二段へ送られる。

【０００２】 （背景技術） 液体、例えば油などの潤滑剤を、コンプレッサを冷却し、それによって圧縮ガ
スを冷却して、複数のローターハウジングに対して複数のらせんローターを潤滑
にし且つ、シールするため、使用することが知られている。この目的のため、液
体を充分に分離した形で、コンプレッサの複数の作業チャンバに注入する。

【０００３】 多段階コンプレッサを使用する時、液体含有ガスが一つの段から次の段へ、接
続ダクトを介して通過する。第一段から得られる加熱油含有ガスが、第二圧縮段
に送られ、それによってまた、ガス内にある油の温度が上げられる。また更に油
の温度が、この第二段で上げられる。従って、コンプレッサを冷却するため、冷
却油を別の段に、第一段において行われるのと同じ方法で、注入する必要がある
。

【０００４】 コンプレッサを最大容量で運転させる必要がない時、複数の段のコンプレッサ
が普通は、複数の圧縮作業チャンバ、すなわち二つの相互隣接または複数の並置
チャンバの間を短絡（short-circuit）する、放射状配置のリフト弁またはスラ
イド弁の補助によって、負荷を軽くする。これは、殆どが雌型ローターである第
二駆動ローターを不安定にする。この不安定性は、複数のローターの“ガタガタ
音”また回転摩損及び大きな雑音を生じさせる。

【０００５】 本発明の目的は、複数の二段コンプレッサの冷却を改善し、それによってその
様な複数のコンプレッサにおける圧縮を改善し、それによって第二段コンプレッ
サに送られる潤滑剤の殆どが、確実に低温にすることである。

【０００６】 （発明の開示） この目的は、請求項1の前提条件によるらせん形スクリュー二段コンプレッサ
と、請求項９の前提条件による二つのコンプレッサの冷却方法によって達成され
る。本発明による二段コンプレッサは、ポンプが接続ダクト内にある液体沈殿物
を熱交換器に運び、熱交換器内で冷却された液体を二段のコンプレッサに運ぶた
めに機能することを特徴とする。本発明による方法は、接続ダクト内で第一段コ
ンプレッサに注入された液体を分離させ、且つ熱交換器内の分離した液体を冷却
し、その後に冷却した液体を両方の段のコンプレッサに注入することを特徴とす
る。

【０００７】 本発明によるコンプレッサ及び本発明による方法の有利な実施例は、各個別の
請求項による請求の範囲から明らかである。

【０００８】 らせん形スクリューコンプレッサにおける駆動手段によって直接駆動されるロ
ーターは、普通は雌形ローターである。雌形ローターは、駆動雌形ローターによ
って回転させる。コンプレッサの負荷を軽減して、コンプレッサがアイドリング
モードで運転するかまたは、部分的な負荷だけを伝達する時、二次運転ローター
に対して、不安定になり、ガタ音やガラ音が生じ始める傾向がある。この結果、
両方のローターに、好ましくない雑音と摩損が生じる。二次運転ローターに、潤
滑剤及びシール液体を循環させるポンプを駆動させることによって、二次運転ロ
ーターが負荷を受け、それによって安定して、これ以上ガラ音を生じない。第一
段における雌形ローターは、好ましくは循環ポンプである。

【０００９】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明を、その一例である実施例と、添付図面を参照してより詳しく説明する
。

【００１０】 らせんスクリューコンプレッサの構造及び主要な作動を、図１及び図２を参照
して簡単に説明する。

【００１１】 互いに組み合わさった一対のらせんローター１０１、１０２は、二つの壁１０
３、１０４と、その間に延びる樽形壁１０５によって画定された作業チャンバに
回転可能に装着されている。樽形壁１０５は、通常、図にから明らかなように、
蓋との相互作用シリンダーの形に対応した形をしている。各ローター１０１、１
０２は、個々に数個のローブ１０６及び１０７と、ローターに沿ってらせん状に
延びる複数の中間溝を有している。一方のローター１０１は、ピッチ円状で外向
きに配置されたローブ１０６を主要部分として具備した雄モーター型式であり、
他方のローター１０２は、ピッチ円状で内向きに配置された各ローブ１０７を主
要部分として備えた雌ローター型式である。雌ローター１０２は通常、ローター
１０１よりも多くのローブを有する。典型的な組み合わせの一つでは、雄ロータ
ー１０１が四つのローブを有し、雌ローター１０２が六つのローブを有する。

【００１２】 圧縮されるガス、普通は空気、が入口ポート１０８を介して作業チャンバに送
られ、そして複数のローターと複数の壁との間に画定される複数のＶ形作業チャ
ンバで圧縮される。各作業チャンバは、ローター１０１、１０２が回転すると、
図1において右側へ移動する。ゆえに作業チャンバの容積は、そのサイクルの間
、減少し続け、続いてカットオフされている入口ポート１０８と連通する。ガス
はそれによって圧縮され、圧縮ガスが出口ポート１０９を介して、コンプレッサ
を離れる。入口圧力対出口圧力の割合は、入口ポート１０１との連通がカットオ
フされた直後の作業チャンバの容積と、出口ポート１０９と連通し始めた時の前
記作業チャンバの容積との間の内部寸法関係によって決定される。

【００１３】 図3は、らせんスクリューコンプレッサを概略的に図示しており、そのコンプ
レッサは二段のコンプレッサを有しており、各コンプレッサ段１、２は図1及び
図2で説明した設計構造をしている。ローターハウジングと複数のロータローブ
との間をシールし、滑らかにし、対象物を冷却するため、潤滑剤が、複数のコン
プレッサ段１、２の作業チャンバに、供給される。潤滑剤は油、水または水を基
本とする液体、例えば（少なくとも一種の）添加物を加えた水でもよい。コンプ
レッサ段１、２は、二つの相互分離ユニットを示している。第一段コンプレッサ
１は、コンプレッサの雄ロータを運転する駆動シャフト３を具備している。第二
段コンプレッサ２は、駆動シャフト４を有している。このコンプレッサ段階2は
、またその雄ローターによって運転される。駆動シャフト３、４は、個別の運転
手段（図示せず）によって個々に運転され、歯車または単一運転手段によって運
転されるような別の何らかの方法で互いに接続され得る。

【００１４】 また第一段コンプレッサ１は、コンプレッサ段１の雌ローターによって駆動さ
れる第二駆動シャフト５を具備している。この駆動シャフト５の別の端部は、ポ
ンプ６に接続されて、ポンプ駆動シャフトとして機能する。

【００１５】 第一段コンプレッサ１は、第一段で圧縮されるガスに用の入口７を有しており
、第一段で圧縮されたガス用の出口２１を有している。出口２１は、ダクト８に
よって、第二段コンプレッサ２の入口に接続されている。第二段コンプレッサは
、圧縮ガス出口２３を有する。この出口２３は、導管９を介して液体分離機の入
口２４に接続されている。

【００１６】 液体分離機１０の上部に第一入口２５が配置されており、第一入口には圧縮ガ
スを出すために、導管１１が接続されている。液体出口２６（潤滑剤出口）は、
前記分離機の下部に備えられている。液体分離機１０の第二出口２６（液体出口
）は、コンプレッサ段１、２の作業チャンバに、導管１２と熱交換器１３と別の
導管１７を介して、接続され且つ開放しており、この前記導管１７はコンプレッ
サ段階１及び２の上流の分流導管１７ａ及び１７ｂに分かれる。

【００１７】 ポンプ入口２７は導管１４によって、二つのコンプレッサ段１、２を互いに接
続する接続ダクト８に接続されている。ポンプ出口２８は、液体分離機１０と熱
交換器１３との間で導管に１２に、別の導管１５によって接続されている。

【００１８】 熱交換器１３は、熱交換器へ空気を吹き付けることによって、または入口導管
１８を介して熱交換機に入り、出口導管１９を介して熱交換器を離れる流体によ
って、冷却される。流体は、液体またはガスであり得る。

【００１９】 液体トラップまたは相分離機１６（liquid trap or phase separator）が、コ
ンプレッサ段１の出口２１をコンプレッサ段２の入口２２に接合する、接続ダク
ト８に備えられている。この場合、導管１４が接続ダクトとポンプ６との間にあ
って、液体とラップまたは相分離機１６の底の領域につながっている。

【００２０】 動作時に、例えば空気などの流体が、入口7を介して第一段コンプレッサ１に
送られる。同時に潤滑剤がこの段階の複数の作業チャンバに、分流導管１７ａを
介して送られる。第一段で圧縮される潤滑剤含有ガスが、接続ダクト８を介して
、第二段コンプレッサ２に送られて、更に圧縮される。

【００２１】 圧縮潤滑剤含有ガスが、接続ダクト８を介して流されると、潤滑剤が存在する
大部分が、液体とラップまたは相分離機１６においてガスから分離され、この液
体は冷却を目的に、ポンプによって、導管１２そして熱交換器１３に流される。

【００２２】 第二段コンプレッサ２において必要な潤滑剤の大部分は、分流導管１７ｂを介
して第二段の複数の作業チャンバに送られ、前期潤滑剤が、熱交換機１３におい
て冷却される。

【００２３】 第二段コンプレッサ２において圧縮される潤滑剤含有ガスは、導管９を介して
液体分離機１０へ送られる。潤滑剤は、液体分離機１０においてガスから分離さ
れる。潤滑剤は、液体分離機１０の底部に集まり、ガスが前記分離機の上部に集
まる。ガスは導管１１を介して液体分離機１０を離れ、潤滑剤は熱交換器１３へ
流れ、そこで冷却される。そして冷却潤滑剤が、コンプレッサ段１及び２の各作
業チャンバへ、導管１７、１７ａ、１７ｂを介して運ばれる。

【００２４】 図４に図示された装置は、図3の装置とは異なって、ポンプ６からの導管１５
が、液体分離機１０を熱交換器１３に接続する導管１２につながる代わりに、液
体分離機１０につながっている。従って液体分離機１０は、その下部に第二入口
２０を備え、それによって液体を、液体分離機における液体レベルの下のレベル
の導管１５によって、確実に送る。

【００２５】 この実施例において、ガスが溶解し、ポンプ6によって接続ダクト８から液体
分離機１０へ送られる潤滑剤を、そのガス内容物の一部から、除去することがで
きる。

【００２６】 本発明により使用される潤滑剤は、油、水または水を基本とする潤滑剤、すな
わち水に（少なくとも一種の）添加物を加えたものであり得る。

【００２７】 ポンプは、第一段コンプレッサ１の雌ローターに直接接続することによって、
運転されるので、このモーターには、ローターのねじれ振動を防ぐ及びまたは防
止する減速モーメント（retarding moment）が伝えられる。その様なねじれ振動
は、コンプレッサ、すなわちコンプレッサ段１は、負荷が軽減される時、及びガ
スの力によって雌ローターに伝達されるトルクが、ゼロに近い時、特に起こる。

【００２８】 コンプレッサに対する負荷は、軽減させることができるか、または容量をロー
ターハウジングにおける一つ以上ののローターシャフトから放射方向の、リフト
弁の補助によって、調整することができる。コンプレッサは、その負荷を軽減さ
せるか、相互隣接した複数の作業チャンバをスライド弁の補助により、短絡、す
なわち相互接続させることによって、調整するか選択できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のらせん形スクリューコンプレッサの縦断面図

【図２】 図１におけるII-II線を介した横断面図

【図３】 本発明によるらせん形スクリューコンプレッサの第一実施例を図示した回路図

【図４】 本発明による第二実施例を示した回路図

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 熱交換器において分離された液体を冷却することを特徴 とする。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体が両方の段階（１、２）に注入され、各コンプレッサ段
   階が雄形及び雌形ローターと、第一段コンプレッサ（１）の出口（２１）と、第
   二段コンプレッサ（２）の出口（２２）との間に延びる接続ダクト（８）とを備
   え、第一段（１）で圧縮されたガスが、そのダクトを介して第二段（２）へ送ら
   れる、らせん形スクリュー形の二段コンプレッサであり、 接続ダクト（８）に存在する液体沈殿物を、熱交換器（１３）へ運び、熱交換器
   （１３）で冷却された液体を、コンプレッサの両方の段（１、２）へ送ることを
   特徴とするコンプレッサ。
2. 【請求項２】 ポンプ（６）が第一段コンプレッサ（１）における複数のロ
   ータの一つによって運転されることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ
   。
3. 【請求項３】 ポンプ（６）が雌ローターによって運転されることを特徴と
   する請求項２に記載のコンプレッサ。
4. 【請求項４】 接続ダクト（８）の一部分が、液体トラップとして、または
   分離チャンバ（１６）として形成され、液体がガスから分離されることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンプレッサ。
5. 【請求項５】 液体分離機（１０）が、ポンプ（６）と熱交換器（１３）と
   の間に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンプ
   レッサ。
6. 【請求項６】 第二段コンプレッサ（２）の出口（２３）が、導管によって
   液体分離機（１０）に接続されることを特徴とする請求項５に記載のコンプレッ
   サ。
7. 【請求項７】 液体分離機（１０）の液体出口（２６）が、熱交換器（１３
   ）に接続されることを特徴とする請求項５または６に記載のコンプレッサ。
8. 【請求項８】 液体が油または水であることを特徴とする請求項１〜７のい
   ずれか一行に記載のコンプレッサ。
9. 【請求項９】 雄形及び雌形ローターを具備したらせんスクリュー型の二段
   コンプレッサ（１、２）の冷却方法であり、冷却が液体を両方の段（１、２）に
   注入することによって行われ、更に前記コンプレッサが、第一段コンプレッサ（
   １）の出口（２１）と、第二段コンプレッサ（２）の入口（２２）との間に配置
   された接続ダクト（８）を具備し、第一段（１）において圧縮されるガスが、前
   記ダクト（８）を介して第二段（２）へ送られ、 接続ダクト（８）において、第一段コンプレッサ（１）に注入され液体を分離し
   、熱交換器において冷却された液体を、コンプレッサ（１、２）の両方の段に注
   入する前に、熱交換器（１３）において分離された液体を冷却することを特徴と
   する方法。
10. 【請求項１０】 本質的に、第一段コンプレッサ（１）に注入される全ての
    液体を分離することを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 【請求項１１】 第二段コンプレッサ（２）から排出する液体を、液体分離
    機（１０）で分離すること、前記分離液体を熱交換器（１３）へ送ることを特徴
    とする請求項９または１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】 第一段コンプレッサからの液体を、液体分離機（１０）に
    送ることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 接続ダクト（８）からの液体を、熱交換器（１３）を介し
    て運び、熱交換器（１３）からの液体を、コンプレッサ（１、２）により運転さ
    れるポンプ（６）によって、コンプレッサ（１、２）へ注入することを特徴とす
    る請求項１２に記載の方法。