JP2005054719A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 全負荷時における過圧縮を低減すると共に部分負荷時における固有圧縮比の低下を防止して、性能の向上が図れるスクリュー圧縮機を提供すること。
【解決手段】 このスクリュー圧縮機は、シリンダ部１０内に、スクリューロータ２とスライドバルブ３とを備える。このシリンダ部１０は、一方がスライドバルブ３側に開口すると共に他方がスクリューロータ２側に開口する副ポート１２を有する。そして、全負荷時には、副ポート１２をスライドバルブ３によって開放してシリンダ部１０の吐出ポート１１に連通することで、スクリューロータ２のスクリュー溝２ａ内の流体を、副ポート１２を通して、吐出ポート１１へ流すことができる。一方、部分負荷時には、副ポート１２をスライドバルブ３によって閉鎖して吐出ポート１１に連通しないことで、スクリュー溝２ａ内の流体が副ポート１２を通って吐出ポート１１へ流れることを防止できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、冷凍機における冷媒流体の圧縮に用いられるスクリュー圧縮機に関する。

従来のスクリュー圧縮機は、ケーシングと、このケーシングのシリンダ部内に配置されたスクリューロータと、上記スクリューロータの外周に沿って配置されると共に圧縮開始および吐出のタイミングを調整するスライドバルブとを備えている（実開平１−５６５９２号公報：特許文献１参照）。

そして、全負荷時における過圧縮を低減して、性能の向上を図るために、上記スライドバルブの開口部（ポート）を大きくしている。

しかしながら、上記従来のスクリュー圧縮機では、早期に、上記シリンダ部の吐出ポートと上記スクリューロータのスクリュー溝（圧縮室）とを連通させるので、部分負荷時における固有圧縮比が低下し（すなわち、上記スクリュー溝内での流体の圧力上昇が不足し）、上記吐出ポートから上記スクリュー溝に逆流が生じて、効率が低下するおそれがある。
実開平１−５６５９２号公報

そこで、この発明の課題は、全負荷時における過圧縮を低減すると共に部分負荷時における固有圧縮比の低下を防止して、性能の向上が図れるスクリュー圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のスクリュー圧縮機は、ケーシングと、このケーシングのシリンダ部内に配置されたスクリューロータと、上記スクリューロータの外周に沿って配置されると共に圧縮開始および吐出のタイミングを調整するスライドバルブとを備えたスクリュー圧縮機において、
上記シリンダ部は、一方が上記スライドバルブ側に開口すると共に他方が上記スクリューロータ側に開口する副ポートを有し、この副ポートは、全負荷時には上記スライドバルブによって開放されて上記シリンダ部の吐出ポートに連通する一方、部分負荷時には上記スライドバルブによって閉鎖されて上記吐出ポートに連通しないことを特徴としている。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記副ポートは、全負荷時には上記スライドバルブによって開放されて上記シリンダ部の吐出ポートに連通するので、全負荷時に、上記スクリューロータのスクリュー溝（圧縮室）内の圧縮流体を、上記副ポートを通して、上記吐出ポートへ流すことができる。一方、上記副ポートは、部分負荷時には上記スライドバルブによって閉鎖されて上記吐出ポートに連通しないので、部分負荷時に、上記圧縮室内の圧縮流体が上記副ポートを通って上記吐出ポートへ流れることを防止できる。

要するに、全負荷時のみに、上記圧縮流体を吐出するための開口（ポート）面積を、上記吐出ポートに上記副ポートを加えた面積として、大きくすることができる。

したがって、流量が最大で過圧縮の影響が最大になる全負荷時には、ポート面積を大きくすることができ、過圧縮を低減して性能の向上が図れる。一方、容量が制御されている部分負荷時には、ポート面積を元の大きさに戻して小さくすることができ、固有圧縮比の低下を防止し、上記圧縮室内で流体の圧力を確実に上昇して、上記吐出ポートから上記圧縮室への流体の逆流を防止できる。

この発明のスクリュー圧縮機によれば、上記副ポートは、全負荷時には上記スライドバルブによって開放されて上記シリンダ部の吐出ポートに連通するので、全負荷時にポート面積を大きくすることができ、過圧縮を低減して性能の向上が図れる。一方、上記副ポートは、部分負荷時には上記スライドバルブによって閉鎖されて上記吐出ポートに連通しないので、部分負荷時に、ポート面積を元の大きさに戻して小さくすることができ、固有圧縮比の低下を防止して効率の低下を防ぐことができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、この発明のスクリュー圧縮機の一実施形態である展開状態の簡略平面図を示している。このスクリュー圧縮機は、ケーシング１と、このケーシング１のシリンダ部１０内に配置されたスクリューロータ２と、上記スクリューロータ２の外周に沿って配置されたスライドバルブ３とを備える。

上記スクリューロータ２の外周面には、複数の螺旋状のスクリュー溝２ａが設けられている。このスクリュー溝２ａには、上記スクリューロータ２の径方向に上記スクリューロータ２を挟むように配置された一対のゲートロータ４，４の歯部４ａ，４ａが噛み合っている。

上記スクリューロータ２は、図示しないモータに連結され、このモータの駆動により、上記スクリューロータ２が、軸心廻りに回転すると共に、上記ゲートロータ４が、上記軸心に垂直な軸心廻りに回転する。

上記スクリューロータ２の回転により、上記スクリューロータ２の一端側から吸込まれた低圧の流体（冷媒ガス）は、上記スクリュー溝２ａに沿って圧縮されつつ上記スクリューロータ２の他端側へ送られて吐出される。なお、上記スクリューロータ２の回転により、上記スクリュー溝２ａは、図１の上から下に、移動する。

このとき、上記スクリュー溝２ａと上記歯部４ａとの噛み合いにより、圧縮室５が形成され、この圧縮室５から、高圧の流体が、上記シリンダ部１０に形成された上記吐出ポート１１へ吐出される。

上記スライドバルブ３は、上記シリンダ部１０に形成された嵌込凹部１６に、上記スクリューロータ２の軸心方向に沿って往復動自在に嵌め込まれ、圧縮開始および吐出のタイミングを調整する。なお、上記吐出ポート１１は、上記嵌込凹部１６の一部を有する。

具体的に述べると、上記スライドバルブ３は、低圧側に第１の端面３１と、高圧側に第２の端面３２とを有する。上記シリンダ部１０の上記嵌込凹部１６は、低圧側端面２０と一対のスライドバルブ摺動面２１，２１とにて形成される。なお、上記低圧側とは、上記流体が低圧状態である側をいい、上記高圧側とは、上記流体が高圧状態である側をいう。

そして、図１に示すように、上記スライドバルブ３を低圧側に移動して、上記スライドバルブ３の上記第１の端面３１を、上記シリンダ部１０の上記低圧側端面２０に接触させたとき、上記スクリューロータ２の一端側（低圧側）から上記スライドバルブ３の上記第２の端面３２まで流体を圧縮して、上記圧縮室５による流体の圧縮時間を長くした全負荷状態となる。

一方、図３に示すように、上記スライドバルブ３を高圧側に移動して、上記スライドバルブ３の上記第１の端面３１を、上記シリンダ部１０の上記低圧側端面２０から離間させたとき、上記スライドバルブ３の上記第１の端面３１から上記スライドバルブ３の上記第２の端面３２まで流体を圧縮して、上記圧縮室５による流体の圧縮時間を短くした部分荷状態となる。

要するに、上記スライドバルブ３を低圧側に移動したとき、上記流体の圧縮開始および吐出のタイミングを早くする。一方、上記スライドバルブ３を高圧側に移動したとき、上記流体の圧縮開始および吐出のタイミングを遅くする。

図１と図２に示すように、上記シリンダ部１０は、一方が上記スライドバルブ３側（上記スクリューロータ２の回転の下流側の上記スライドバルブ摺動面２１）に開口すると共に他方が上記スクリューロータ２側（シリンダ内周面２２）に開口する副ポート１２を有する。すなわち、この副ポート１２は、上記スライドバルブ摺動面２１と上記シリンダ内周面２２とを切り欠いて形成される。なお、図２では、スクリューロータ２を省略して描いている。

そして、上記副ポート１２は、上記スライドバルブ３によって開放されたときに上記吐出ポート１１に連通する一方、上記スライドバルブ３によって閉鎖されたときに上記吐出ポート１１に連通しない。

また、上記シリンダ部１０は、上記スクリューロータ２の回転の下流側の上記スライドバルブ摺動面２１と上記シリンダ内周面２２と上記吐出ポート１１側を切り欠いて形成された固定ポート１３を有する。すなわち、この固定ポート１３は、上記スライドバルブ３の位置に関わらず、上記吐出ポート１１に連通される。

次に、上記構成のスクリュー圧縮機の作用および効果を説明する。

全負荷時には、図１に示すように、上記副ポート１２を上記スライドバルブ３によって開放して上記吐出ポート１１に連通する。これにより、上記スクリュー溝２ａ（上記圧縮室５）内の上記圧縮流体を、直接に上記吐出ポート１１へ流すと共に、上記副ポート１２を通して上記吐出ポート１１へ流すことができる。このように、全負荷時において、上記圧縮流体を吐出するための開口（ポート）面積を大きくすることができ、過圧縮を低減して性能の向上を図ることができる。

部分負荷時には、図３に示すように、上記スライドバルブ３を移動して、上記副ポート１２の上記スライドバルブ摺動面２１側を上記スライドバルブ３によって閉鎖して、上記副ポート１２を上記吐出ポート１１に連通しない。これにより、上記スクリュー溝２ａ内の上記圧縮流体が、上記副ポート１２を通って、上記吐出ポート１１へ流れることを防止して、上記圧縮流体は、上記吐出ポート１１へ直接に流れるのみとなる。このように、部分負荷時において、上記開口面積として上記副ポート１２の面積を省くことができ、固有圧縮比の低下を防止して効率の低下を防ぐことができる。

次に、図４に比較例を示す。すなわち、図４では、図１中の副ポート１２の代わりに、上記固定ポート１３を仮想線にて示す位置まで拡大した場合を示す。この場合、この拡大された固定ポート１５を、上記スライドバルブ３によって閉鎖して上記吐出ポート１１に連通しないようにすることはできず、従来例と同様に、上記固定ポート１５を介して早期に上記吐出ポート１１と上記圧縮室５とを連通するので、部分負荷時における固有圧縮比が低下して、効率が低下する欠点がある。

要するに、この発明のスクリュー圧縮機では、図１に示すように、上記副ポート１２を、上記固定ポート１３に先行して開口する位置（すなわち、上記固定ポート１３よりも低圧側）に設けると共に、上記スライドバルブ摺動面２１と上記シリンダ内周面２２とにのみ開口させているので、全負荷時での開放および部分負荷時での閉鎖を、巧妙に行なうことができる。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、上記副ポート１２を、上記シリンダ部１０を切り欠いて形成する以外に、上記スライドバルブ摺動面２１と上記シリンダ内周面２２とを貫通する孔にて形成してもよい。また、この発明のスクリュー圧縮機として、上記実施形態のシングルのスクリュー圧縮機以外に、一対の雄雌ロータの噛み合いにて圧縮室を形成するツインのスクリュー圧縮機に適用してもよい。

本発明のスクリュー圧縮機の一実施形態を示す展開状態の簡略平面図である。 全負荷時でのケーシングとスライドバルブとを示す斜視図である。 部分負荷時でのケーシングとスライドバルブとを示す簡略平面図である。 比較例における全負荷時でのケーシングとスライドバルブとを示す簡略平面図である。

符号の説明

１ ケーシング
２ スクリューロータ
２ａ スクリュー溝
３ スライドバルブ
１０ シリンダ部
１１ 吐出ポート
１２ 副ポート

Claims (1)

1. ケーシング（１）と、このケーシング（１）のシリンダ部（１０）内に配置されたスクリューロータ（２）と、上記スクリューロータ（２）の外周に沿って配置されると共に圧縮開始および吐出のタイミングを調整するスライドバルブ（３）とを備えたスクリュー圧縮機において、
   上記シリンダ部（１０）は、一方が上記スライドバルブ（３）側に開口すると共に他方が上記スクリューロータ（２）側に開口する副ポート（１２）を有し、この副ポート（１２）は、全負荷時には上記スライドバルブ（３）によって開放されて上記シリンダ部（１０）の吐出ポート（１１）に連通する一方、部分負荷時には上記スライドバルブ（３）によって閉鎖されて上記吐出ポート（１１）に連通しないことを特徴とするスクリュー圧縮機。
   

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