JP2010255610A

JP2010255610A - Single screw compressor

Info

Publication number: JP2010255610A
Application number: JP2009109728A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Tsukamoto; 和幸塚本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP5383303B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a single screw compressor capable of reducing a gap between the outer diameter of a screw rotor and the inner diameter of a casing so as to reduce leakage of compressed gas by restricting flexure of a screw rotor shaft due to the resultant force of a compression load and machine weight in regard to a single screw compressor including a screw rotor and a gate rotor. <P>SOLUTION: This single screw compressor includes: a screw rotor 1; a gate rotor 2 engaged with the screw rotor 1; and a casing 3 covering the peripheral part of the screw rotor 1. A compression chamber 10 formed by the screw rotor 1, the gate rotor 2 and the casing 3 is arranged to be positioned under a screw shaft 4. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、単一のスクリューローターを有し、冷凍機の冷媒圧縮機等に利用するシングルスクリュー圧縮機に関するもので、特にそのスクリューローターに組み合わされるゲートローターを１つ備えた形式であって、そのゲートローターの配置に関するものである。 The present invention relates to a single screw compressor that has a single screw rotor and is used for a refrigerant compressor of a refrigerator, and in particular, has a single gate rotor combined with the screw rotor, It relates to the arrangement of the gate rotor.

従来のシングルスクリュー圧縮機においては、スクリュー溝をもち、モーター及び駆動軸に結合されるスクリューローターと、このスクリューローターに係合する一対２個のゲートローターと容量制御弁、ケーシングなどにより構成されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、１つのスクリューローターに１つのゲートローターを係合させているものがある（特許文献１、特許文献３参照）。 A conventional single screw compressor includes a screw rotor having a screw groove and coupled to a motor and a drive shaft, a pair of two gate rotors engaged with the screw rotor, a capacity control valve, a casing, and the like. (For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2).
In addition, there is one in which one gate rotor is engaged with one screw rotor (see Patent Document 1 and Patent Document 3).

特許第３１７０８８２号公報（第１−３頁、図１及び図４）Japanese Patent No. 3170882 (page 1-3, FIG. 1 and FIG. 4) 特開２００８−２９１６８１号公報（第４頁、図１）Japanese Patent Laying-Open No. 2008-291681 (page 4, FIG. 1) 特開平６−４２４７５号公報（第２頁、図４）JP-A-6-42475 (second page, FIG. 4)

（１）従来技術の課題の説明
従来のシングルスクリュー圧縮機においては、特許文献１の図１に示されているように、スクリュー溝をもち、モーター及び駆動軸に結合されるスクリューローターと、このスクリューローターに係合する一対のゲートローターにより構成されている。この構造の場合、圧縮室は特許文献２の図１のＣに示されているように、スクリューローター軸に対称に形成されるため、圧縮による半径方向の荷重が相殺され、圧縮工程においてスクリューローター軸に圧縮荷重が作用しない構造であった。しかしながら、ゲートローターを一対有しているため、部品点数が増え、組立工数も多いという問題があった。 (1) Description of problems in the prior art In a conventional single screw compressor, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, a screw rotor having a screw groove and coupled to a motor and a drive shaft, It is comprised by a pair of gate rotor engaged with a screw rotor. In the case of this structure, as shown in FIG. 1C of Patent Document 2, the compression chamber is formed symmetrically with respect to the screw rotor axis, so that the radial load due to compression is canceled out, and the screw rotor is compressed in the compression process. The structure was such that no compressive load was applied to the shaft. However, since it has a pair of gate rotors, there are problems that the number of parts is increased and the number of assembly steps is also large.

一方、特許文献１の図４に示されているように、１つのスクリューローターに１つのゲートローターを係合させているものがある。このような構造の場合、圧縮室はスクリューローター軸の上部に形成される。そのため、スクリューローター軸はスクリューローターの重量を含めた自重により下方へたわみ、さらに圧縮荷重がスクリューローター軸の上方に発生するので、スクリューローター軸を下方にたわませる方向へ発生し、スクリューローター軸のたわみが大きくなる。したがって、スクリューローターとケーシングとの隙間を十分に確保していなければ、この圧縮荷重と自重とによるたわみにより、運転中にスクリューローターの外周面とケーシングの内周面とが接触し、両者が焼き付いてしまう恐れがあった。このため、スクリューローター外径とケーシング内径との隙間を大きくしなければならず、２つのゲートローターを有するシングルスクリュー圧縮機に比べて圧縮ガスの漏れが増大し、性能が劣るという問題があった。 On the other hand, as shown in FIG. 4 of Patent Document 1, there is one in which one gate rotor is engaged with one screw rotor. In the case of such a structure, the compression chamber is formed at the upper part of the screw rotor shaft. Therefore, the screw rotor shaft bends downward due to its own weight including the weight of the screw rotor, and further a compressive load is generated above the screw rotor shaft, so that the screw rotor shaft is generated in a direction to bend downward. The deflection becomes larger. Therefore, if there is not enough clearance between the screw rotor and the casing, the outer surface of the screw rotor and the inner surface of the casing come into contact with each other during operation due to the deflection caused by the compression load and its own weight, and both of them seize. There was a fear. For this reason, the gap between the outer diameter of the screw rotor and the inner diameter of the casing has to be increased, and there has been a problem that the leakage of compressed gas is increased and the performance is inferior compared to a single screw compressor having two gate rotors. .

特許文献３の図４では、圧縮室がスクリュローター軸の下方に形成されるようにゲートローターを配置しているが、本特許文献は、圧縮工程に要する角度を約３００°とすることを特徴としており、特に圧縮荷重によるスクリューローター軸のたわみ軽減を目的とするものではなく、圧縮室が形成される位置は、特定されていない。 In FIG. 4 of Patent Document 3, the gate rotor is arranged so that the compression chamber is formed below the screw rotor shaft, but this patent document is characterized in that the angle required for the compression process is about 300 °. In particular, it is not intended to reduce the deflection of the screw rotor shaft due to the compression load, and the position where the compression chamber is formed is not specified.

（２）発明の目的の説明
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、圧縮荷重と自重との合力によるスクリューローター軸のたわみを小さくし、圧縮ガスの漏れが少なくなるようにスクリューローター外径とケーシング内径との隙間を小さくすることができるシングルスクリュー圧縮機を提供することを目的とする。 (2) Description of the object of the present invention The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the deflection of the screw rotor shaft due to the resultant force of the compression load and its own weight, thereby reducing the leakage of compressed gas. It aims at providing the single screw compressor which can make the clearance gap between a screw rotor outer diameter and a casing internal diameter small so that it may decrease.

本発明に係るシングルスクリュー圧縮機は、１つのスクリューローターと、このスクリューローターに係合する１つのゲートローターと、前記スクリューローターの外周部を覆うケーシングとを備え、
前記スクリューローターと前記ゲートローターと前記ケーシングとによって形成される圧縮室がスクリューローター軸の下方に位置するように配置されたものである。 The single screw compressor according to the present invention includes one screw rotor, one gate rotor that engages with the screw rotor, and a casing that covers the outer periphery of the screw rotor,
A compression chamber formed by the screw rotor, the gate rotor, and the casing is disposed so as to be positioned below the screw rotor shaft.

本発明によれば、圧縮室をスクリューローター軸の下方に形成されるように配置したので、スクリューローター軸に作用する圧縮荷重と自重による合力によって生じるスクリューローター軸のたわみを小さくすることができる。 According to the present invention, since the compression chamber is arranged so as to be formed below the screw rotor shaft, it is possible to reduce the deflection of the screw rotor shaft caused by the resultant force of the compression load acting on the screw rotor shaft and its own weight.

本発明の実施の形態１に係るゲートローターを１つ備えたシングルスクリュー圧縮機の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the single screw compressor provided with one gate rotor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１のシングルスクリュー圧縮機の水平断面図である。It is a horizontal sectional view of the single screw compressor of FIG. 圧縮室に作用する圧縮荷重とスクリューローター軸に作用する自重の作用方向を表す図である。It is a figure showing the acting direction of the compression load which acts on a compression chamber, and the dead weight which acts on a screw rotor axis | shaft.

実施の形態１．
（１．１）構成の詳細な説明
図１は、本発明の実施の形態１を示すシングルスクリュー圧縮機の断面図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線における水平断面図である。
このシングルスクリュー圧縮機は、１つのスクリューローター１と、このスクリューローター１に係合する１つのゲートローター２と、スクリューローター１の外周部を覆うケーシング３とを備えている。 Embodiment 1 FIG.
(1.1) Detailed Description of Configuration FIG. 1 is a cross-sectional view of a single screw compressor showing Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view taken along line XX of FIG.
The single screw compressor includes one screw rotor 1, one gate rotor 2 that engages with the screw rotor 1, and a casing 3 that covers the outer periphery of the screw rotor 1.

スクリューローター１は、外周部に複数のスクリュー溝１１を螺旋状に形成したものであり、軸受５ａ、５ｂにて回転自在に支持されたスクリューローター軸４に取り付けられている。そして、このスクリューローター軸４に結合された電動機６により、スクリューローター１は回転駆動される。 The screw rotor 1 has a plurality of screw grooves 11 formed in a spiral shape on the outer peripheral portion, and is attached to a screw rotor shaft 4 that is rotatably supported by bearings 5a and 5b. The screw rotor 1 is rotationally driven by an electric motor 6 coupled to the screw rotor shaft 4.

ゲートローター２は、スクリューローター１のスクリュー溝１１に係合する複数の歯２１を歯車状に形成したものであり、ゲートローター軸２２に取り付けられ、軸受２３ａ、２３ｂにて回転自在に支持されている。 The gate rotor 2 has a plurality of teeth 21 engaged with the screw grooves 11 of the screw rotor 1 formed in a gear shape, is attached to the gate rotor shaft 22 and is rotatably supported by bearings 23a and 23b. Yes.

そして、本実施の形態において、圧縮室１０は、スクリューローター１とゲートローター２とケーシング３とによって形成され、かつ、スクリューローター軸４の下方に配置されている。すなわち、圧縮室１０は、スクリューローター１のスクリュー溝１１と、このスクリュー溝１１に係合するゲートローター２の歯２１と、スクリューローター１の外周部を覆うケーシング３とで区画形成される。また、圧縮された吐出ガスの容量を調節するためのスライドバルブ７が軸方向に移動可能に設けられている。 In the present embodiment, the compression chamber 10 is formed by the screw rotor 1, the gate rotor 2, and the casing 3, and is disposed below the screw rotor shaft 4. That is, the compression chamber 10 is defined by the screw groove 11 of the screw rotor 1, the teeth 21 of the gate rotor 2 that engage with the screw groove 11, and the casing 3 that covers the outer periphery of the screw rotor 1. A slide valve 7 for adjusting the volume of the compressed discharge gas is provided so as to be movable in the axial direction.

ケーシング３は、上記のようにスクリューローター１の外周部を覆うとともに、ゲートローター２を内蔵する筐体部分が形成されている。また、上記の電動機６の固定子６ｂはケーシング３の内面に固定されており、回転子６ａが上記スクリューローター軸４の一端部に結合されている。さらに図示しない作動流体の吸入口と吐出口がケーシング３に設けられている。 The casing 3 covers the outer periphery of the screw rotor 1 as described above, and is formed with a housing portion that houses the gate rotor 2. The stator 6 b of the electric motor 6 is fixed to the inner surface of the casing 3, and the rotor 6 a is coupled to one end of the screw rotor shaft 4. Furthermore, a suction port and a discharge port for working fluid (not shown) are provided in the casing 3.

（１．２）動作及び効果の詳細な説明
このように構成されたシングルスクリュー圧縮機においては、図３に示すように、スクリューローター軸４に圧縮荷重（圧縮ガスの圧力）ｐとスクリューローター１およびスクリューローター軸４自重Ｗが作用する。この場合、圧縮室１０はスクリューローター軸４の下方に配置されているので、圧縮加重ｐはスクリューローター軸４に対して斜め上向きに作用し、その鉛直方向の分力がスクリューローター軸４に作用する自重Ｗの力を減少する方向に働く。つまり、圧縮加重ｐと自重Ｗとの合力が小さくなるため、スクリューローター軸４のたわみを小さくすることができる。
このため、従来の１つのゲートローターを有するシングルスクリュー圧縮機に比べて、スクリューローター１の外径とケーシング３の内径との隙間を小さくすることができるので、圧縮ガスの漏れを低減することができる。
また、スクリューローター軸がたわむことによって発生するスクリューローター外周面とケーシング内周面との接触、ひいては焼付きを回避することができる。
従って、部品点数が少ないことによる安価で、性能の良く、信頼性が高いシングルスクリュー圧縮機を得ることができる。 (1.2) Detailed Description of Operation and Effect In the single screw compressor configured as described above, as shown in FIG. 3, the compression load (compressed gas pressure) p and the screw rotor 1 are applied to the screw rotor shaft 4. And the screw rotor shaft 4 self-weight W acts. In this case, since the compression chamber 10 is disposed below the screw rotor shaft 4, the compression load p acts obliquely upward with respect to the screw rotor shaft 4, and the vertical component force acts on the screw rotor shaft 4. It works to reduce the force of its own weight W. That is, since the resultant force between the compression load p and the dead weight W is reduced, the deflection of the screw rotor shaft 4 can be reduced.
For this reason, since the clearance gap between the outer diameter of the screw rotor 1 and the internal diameter of the casing 3 can be made small compared with the conventional single screw compressor which has one gate rotor, it can reduce the leakage of compressed gas. it can.
Further, it is possible to avoid contact between the outer peripheral surface of the screw rotor and the inner peripheral surface of the casing, which is caused by the deflection of the screw rotor shaft, and thus seizure.
Therefore, it is possible to obtain a single screw compressor that is inexpensive, has high performance, and has high reliability due to the small number of parts.

実施の形態２．
（２）構成、動作、効果の説明
図２は、本発明の実施の形態２に係るシングルスクリュー圧縮機の水平断面図である。
実施の形態１において説明したとおり、スクリューローター軸４に作用する圧縮荷重ｐと自重Ｗの合力を小さくすることができるので、軸受５ａ、５ｂに作用するラジアル荷重が小さくなる。
従って、従来の圧縮室の位置を考慮しない１つのゲートローターを備えたシングルスクリュー圧縮機に比し、同じ軸受寿命を確保しようとする場合、軸受のサイズを小さくすることができる。 Embodiment 2. FIG.
(2) Description of Configuration, Operation, and Effect FIG. 2 is a horizontal sectional view of a single screw compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
As described in the first embodiment, since the resultant force of the compression load p acting on the screw rotor shaft 4 and the own weight W can be reduced, the radial load acting on the bearings 5a and 5b is reduced.
Therefore, the size of the bearing can be reduced when the same bearing life is to be ensured as compared with a conventional single screw compressor including one gate rotor that does not consider the position of the compression chamber.

１スクリューローター、２ゲートローター、３ケーシング、４スクリューローター軸、５ａ、５ｂ軸受、６電動機、６ａ回転子、６ｂ固定子、７スライドバルブ、１０圧縮室、１１スクリュー溝、２１歯、２２ゲートローター軸、２３ａ、２３ｂ軸受。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw rotor, 2 Gate rotor, 3 Casing, 4 Screw rotor shaft, 5a, 5b Bearing, 6 Electric motor, 6a Rotor, 6b Stator, 7 Slide valve, 10 Compression chamber, 11 Screw groove, 21 Teeth, 22 Gate rotor Shaft, 23a, 23b Bearing.

Claims

One screw rotor, one gate rotor that engages with the screw rotor, and a casing that covers the outer periphery of the screw rotor,
A single screw compressor, wherein a compression chamber formed by the screw rotor, the gate rotor, and the casing is disposed below the screw rotor shaft.

2. The single screw compressor according to claim 1, wherein a size of a bearing supporting the screw rotor shaft is reduced by reducing a resultant force of a compression load and its own weight acting on the screw rotor shaft.