JP2011132834A - Single screw compressor - Google Patents
Single screw compressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011132834A JP2011132834A JP2009291153A JP2009291153A JP2011132834A JP 2011132834 A JP2011132834 A JP 2011132834A JP 2009291153 A JP2009291153 A JP 2009291153A JP 2009291153 A JP2009291153 A JP 2009291153A JP 2011132834 A JP2011132834 A JP 2011132834A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- load
- slide valve
- discharge
- discharge port
- operating state
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)
Abstract
Description
本発明は、シングルスクリュー圧縮機に関し、特に、吸入容積と吐出容積との比率（容積比：ＶＩ）を調整する可変ＶＩ機構（容積比調整機構）の構造に関するものである。 The present invention relates to a single screw compressor, and more particularly to the structure of a variable VI mechanism (volume ratio adjusting mechanism) that adjusts a ratio (volume ratio: VI) between a suction volume and a discharge volume.
従来より、スクリューロータの回転運動によって冷媒を圧縮する圧縮機構を備えたシングルスクリュー圧縮機（図８参照）が知られている。このシングルスクリュー圧縮機（以下、スクリュー圧縮機という）（100）は、ケーシング（130）が有するシリンダ壁（131）の中で回転するスクリューロータ（140）に、上記シリンダ壁（131）の開口を通じてゲートロータ（150）が噛み合うことにより、圧縮室（123）が形成されるようになっている。スクリューロータ（140）は一端（図の左側端部）が吸入側になっており、他端（図の右側端部）が吐出側になっている。そして、スクリューロータ（140）の吸入側がゲートロータ（150）で閉じ切られると、スクリューロータ（140）の螺旋溝に低圧ガスが封入された圧縮室（123）が形成され、そこからさらにスクリューロータ（140）が回転することによってその圧縮室（123）が縮小しながら吐出側へ移動して吐出口（125）と連通すると、高圧になったガスがケーシング（130）の吐出側に流出する。 2. Description of the Related Art Conventionally, a single screw compressor (see FIG. 8) having a compression mechanism that compresses a refrigerant by the rotational movement of a screw rotor is known. This single screw compressor (hereinafter referred to as a screw compressor) (100) is formed through the opening of the cylinder wall (131) into the screw rotor (140) rotating in the cylinder wall (131) of the casing (130). The compression chamber (123) is formed by meshing the gate rotor (150). The screw rotor (140) has one end (the left end in the figure) on the suction side and the other end (the right end in the figure) on the discharge side. When the suction side of the screw rotor (140) is closed by the gate rotor (150), a compression chamber (123) in which low-pressure gas is sealed in the spiral groove of the screw rotor (140) is formed, and further from there, the screw rotor When the compression chamber (123) moves to the discharge side while being contracted by rotating (140) and communicates with the discharge port (125), the high-pressure gas flows out to the discharge side of the casing (130).
このスクリュー圧縮機（100）において、吸入容積と吐出容積との比率（容積比：ＶＩ）を調整する可変ＶＩ機構（容積比調整機構）（103）として、スクリューロータ（140）の軸方向に沿って移動するスライドバルブ（104）を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。上記スライドバルブ（104）は、スクリューロータ（140）の軸方向へスライドさせて高圧ガスが吐出開始（圧縮完了）される位置を変更することにより吐出容積を変化させて、吸入容積に対する吐出容積の比率を変更するものである。 In this screw compressor (100), the variable VI mechanism (volume ratio adjusting mechanism) (103) for adjusting the ratio (volume ratio: VI) between the suction volume and the discharge volume is arranged along the axial direction of the screw rotor (140). It has been proposed to provide a slide valve (104) that moves in a moving manner (for example, see Patent Document 1). The slide valve (104) is slid in the axial direction of the screw rotor (140) to change the discharge volume by changing the position at which high-pressure gas starts to be discharged (compression is completed). The ratio is changed.
上記スクリュー圧縮機（100）は、インバータ制御をすることで、図示していない電動機の回転速度を変更し、それによって運転容量を制御するように構成されている。そして、その運転容量（単位時間当たりの冷媒吐出量）は、冷媒回路の利用側の負荷に応じて制御される。このとき、上記可変ＶＩ機構（103）のスライドバルブ（104）は、負荷に応じて制御される運転容量に対して、最適の圧縮効率が得られる容積比（圧縮比）になるように制御される。そのため、運転状態が定格負荷（１００％負荷）状態であるか部分負荷状態であるかによって変化する運転容量に応じて、スライドバルブ（104）は、スクリューロータ（140）の軸方向へ位置が変化する。なお、上記スクリュー圧縮機（100）において、上記スライドバルブ（104）は、定格負荷の運転状態よりも部分負荷の運転状態の方が、吐出側の開口が大きくなるように位置が変化する。 The screw compressor (100) is configured to change the rotational speed of an electric motor (not shown) by performing inverter control, thereby controlling the operating capacity. The operating capacity (refrigerant discharge amount per unit time) is controlled according to the load on the usage side of the refrigerant circuit. At this time, the slide valve (104) of the variable VI mechanism (103) is controlled so as to have a volume ratio (compression ratio) at which optimum compression efficiency is obtained with respect to the operating capacity controlled according to the load. The Therefore, the position of the slide valve (104) in the axial direction of the screw rotor (140) changes according to the operating capacity that changes depending on whether the operating state is the rated load (100% load) state or the partial load state. To do. In the screw compressor (100), the position of the slide valve (104) changes so that the opening on the discharge side is larger in the partial load operation state than in the rated load operation state.
ここで、上記ケーシング（130）に設けられている吐出口（125）を、図９（Ａ）に示すように部分負荷の運転状態で最大の開口面積が得られるように形成すると、吐出口がスクリューロータ（140）のランドを跨いで隣り合う螺旋溝が連通してしまうため、定格負荷の運転状態の時に、隣り合う圧縮室同士が圧力が異なるのに連通してしまい、所期の圧縮比が得られなくなってしまう不具合が生じる。そのため、上記吐出口は、図９（Ｂ）に示すように定格負荷の運転状態に合わせて開口面積を定める必要がある。 Here, when the discharge port (125) provided in the casing (130) is formed so as to obtain the maximum opening area in the partial load operation state as shown in FIG. Adjacent spiral grooves across the land of the screw rotor (140) communicate with each other, so the adjacent compression chambers communicate with each other even when the pressure is different during the rated load operation, and the desired compression ratio There is a problem that cannot be obtained. Therefore, it is necessary to determine the opening area of the discharge port in accordance with the operating condition of the rated load as shown in FIG.
しかし、逆に定格負荷の運転状態に合わせてケーシング（130）の吐出口（125）の開口面積を設定すると、スライドバルブ（104）の位置を図９（Ｂ）に仮想線で示す部分負荷の状態に対応する位置にしたときに、十分な開口面積が得られなくなる。その結果、部分負荷運転時の吐出抵抗による圧力損失が大きくなり、スクリュー圧縮機の性能が低下してしまう。 However, conversely, if the opening area of the discharge port (125) of the casing (130) is set according to the operating condition of the rated load, the position of the slide valve (104) is the partial load indicated by the phantom line in FIG. When the position corresponds to the state, a sufficient opening area cannot be obtained. As a result, pressure loss due to discharge resistance during partial load operation increases, and the performance of the screw compressor decreases.
本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、定格負荷の運転状態において、圧力の異なる圧縮室同士が連通することによる不具合の発生を防止するとともに、部分負荷の運転状態において、十分な大きさの吐出開口面積を得られるようにして、スクリュー圧縮機の性能が低下するのを防止することである。 The present invention was devised in view of such problems, and its purpose is to prevent the occurrence of problems due to the communication between compression chambers having different pressures in the rated load operating state. It is to prevent the performance of the screw compressor from being deteriorated by obtaining a sufficiently large discharge opening area in the operating state of the load.
第１の発明は、外周面に螺旋溝（41）が形成されて一端が流体の吸入側となり他端が吐出側となるスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）を回転可能に収納するシリンダ壁（31）を備えたケーシング（30）と、スクリューロータ（40）を負荷に応じて回転速度可変に駆動する駆動機構（26）と、上記シリンダ壁（31）にその軸方向沿いに形成されたスライド溝（33）に軸方向へ移動可能に装着されて吐出開始位置を調整するスライドバルブ（4）を有する容積比調整機構（3）と、上記スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）に形成される圧縮室（23）にスクリューロータ（40）の吐出側で連通するように上記ケーシング（30）に形成された吐出口（28）とを備えたシングルスクリュー圧縮機を前提としている。 The first invention has a screw rotor (40) having a spiral groove (41) formed on the outer peripheral surface, one end being a fluid suction side and the other end being a discharge side, and the screw rotor (40) being rotatably housed. A casing (30) having a cylinder wall (31) to be driven, a drive mechanism (26) for driving the screw rotor (40) with a variable rotational speed according to the load, and the cylinder wall (31) along the axial direction thereof A volume ratio adjusting mechanism (3) having a slide valve (4) that is mounted on the formed slide groove (33) so as to be movable in the axial direction and adjusts the discharge start position, and a spiral groove ( 41) On the premise of a single screw compressor provided with a discharge port (28) formed in the casing (30) so as to communicate with the compression chamber (23) formed in the discharge rotor of the screw rotor (40). Yes.
そして、このシングルスクリュー圧縮機の吐出口（28）は、主吐出ポート（28a）と副吐出ポート（28b，28c，28d）とを含み、主吐出ポート（28a）が、定格負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて開口形状が定められたポートであって、定格負荷の運転状態と部分負荷の運転状態のいずれでもスライドバルブ（4）に閉塞されずに開放されて流体が吐出されるポートであり、副吐出ポート（28b，28c，28d）が、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて開口形状が定められたポートであって、定格負荷の運転状態でスライドバルブ（4）に閉塞され、部分負荷の運転状態でスライドバルブ（4）から開放されて流体が吐出されるポートであることを特徴としている。 The discharge port (28) of the single screw compressor includes a main discharge port (28a) and a sub discharge port (28b, 28c, 28d), and the main discharge port (28a) is in an operating state at a rated load. A port whose opening shape is determined in accordance with the position of the slide valve (4). The port is opened without being blocked by the slide valve (4) in either the rated load operation state or the partial load operation state. The discharge port and the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are ports whose opening shape is determined according to the position of the slide valve (4) in the partial load operation state, and operated at the rated load. It is a port that is closed by the slide valve (4) in a state and is opened from the slide valve (4) in a partial load operation state and discharges fluid.
この第１の発明では、スクリュー圧縮機を定格負荷の運転状態にしているときは、副吐出ポート（28b，28c，28d）はスライドバルブ（4）に閉塞されるので、主吐出ポート（28a）だけから冷媒などの流体が吐出される。この主吐出ポート（28a）は、定格負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて形成されるものであるから、隣り合う圧縮室（23）同士は連通しない。また、スクリュー圧縮機を部分負荷の運転状態にすると、運転容量に対応する位置にスライドバルブ（4）が移動して、副吐出ポート（28b，28c，28d）がスライドバルブ（4）から開放されるので、主吐出ポート（28a）と副吐出ポート（28b，28c，28d）の両方から流体が吐出され、吐出抵抗が低減される。 In the first aspect of the invention, when the screw compressor is in the rated load operating state, the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are closed by the slide valve (4), so the main discharge port (28a) A fluid such as a refrigerant is discharged only from. Since the main discharge port (28a) is formed in accordance with the position of the slide valve (4) in the rated load operating state, the adjacent compression chambers (23) do not communicate with each other. In addition, when the screw compressor is in a partial load operation state, the slide valve (4) moves to a position corresponding to the operation capacity, and the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are opened from the slide valve (4). Therefore, fluid is discharged from both the main discharge port (28a) and the sub discharge ports (28b, 28c, 28d), and discharge resistance is reduced.
第２の発明は、第１の発明において、複数の部分負荷運転状態に対応する複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）を備えていることを特徴としている。 The second invention is characterized in that, in the first invention, a plurality of sub discharge ports (28b, 28c, 28d) corresponding to a plurality of partial load operation states are provided.
この第２の発明では、複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）を設けているので、複数の部分負荷運転状態に応じて、複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）を使って制御が行われることになる。 In the second aspect of the invention, since a plurality of sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are provided, a plurality of sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are used according to a plurality of partial load operation states. Control will be performed.
第３の発明は、第２の発明において、上記副吐出ポート（28b，28c）が、７５％負荷及び５０％負荷の運転状態に対応する２つのポートであり、７５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28b）が、スライドバルブ（4）によって、定格負荷運転状態で閉塞される一方、７５％負荷と５０％負荷の運転状態で開放される位置に形成され、５０％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28c）が、スライドバルブ（4）によって、定格負荷と７５％負荷の運転状態で閉塞される一方、５０％負荷の運転状態で開放される位置に形成されていることを特徴としている。 According to a third invention, in the second invention, the auxiliary discharge ports (28b, 28c) are two ports corresponding to a 75% load and a 50% load operation state, and correspond to a 75% load operation state. The secondary discharge port (28b) is closed by the slide valve (4) in the rated load operation state, and is formed at a position where it is opened in the 75% load and 50% load operation state, and the 50% load operation is performed. The sub discharge port (28c) corresponding to the state is formed at a position where the slide valve (4) is closed at the rated load and the 75% load operation state, and opened at the 50% load operation state. It is characterized by that.
第４の発明は、第２の発明において、上記副吐出ポート（28b，28c，28d）が、７５％負荷、５０％負荷及び２５％負荷の運転状態に対応する３つのポートであり、７５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28b）が、スライドバルブ（4）によって、定格負荷運転状態で閉塞される一方、７５％負荷と５０％負荷と２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成され、５０％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28c）が、スライドバルブ（4）によって、定格負荷と７５％負荷の運転状態で閉塞される一方、５０％負荷と２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成され、２５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28d）が、スライドバルブ（4）によって、定格負荷と７５％負荷と５０％負荷の運転状態で閉塞される一方、２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成されていることを特徴としている。 According to a fourth invention, in the second invention, the auxiliary discharge ports (28b, 28c, 28d) are three ports corresponding to operating states of 75% load, 50% load and 25% load, and 75% The sub discharge port (28b) corresponding to the operating state of the load is closed in the rated load operating state by the slide valve (4), while being opened in the operating state of 75% load, 50% load and 25% load. The sub discharge port (28c) formed at the position and corresponding to the operating state of 50% load is blocked by the slide valve (4) in the operating state of rated load and 75% load, while 50% load and 25% The sub-discharge port (28d), which is formed at a position that is opened in the operating state of the load and corresponds to the operating state of 25% load, is operated at the rated load, 75% load, and 50% load by the slide valve (4). 25% while being blocked by It is characterized in that it is formed at a position that is open at the load operating conditions.
ここで、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）として、期間成績係数が知られている。この期間成績係数は、年間を通じれば、負荷の大きい期間や小さい期間、その中間の期間などがあることから、それぞれの負荷時のＣＯＰに重み付けをして、年間のＣＯＰを求める考え方である。この期間成績係数には、例えば米国冷凍空調工業会で定められているＩＰＬＶ（Integrated Part Load Value）があり、このＩＰＬＶは、定格（１００％）負荷時のＣＯＰをＡ、７５％負荷時のＣＯＰをＢ、５０％負荷時のＣＯＰをＣ、そして２５％負荷時のＣＯＰをＤとすると、
ＩＰＬＶ＝０．０１Ａ＋０．４２Ｂ＋０．４５Ｃ＋０．１２Ｄ
で求められると定められている。このことは、ＩＰＬＶの対象になっている全ての冷凍機を平均すれば、年間の運転時間の４５％が５０％負荷、年間の運転時間の４２％が７５％負荷で、２５％負荷時と１００％負荷時は、それぞれ年間の運転時間の１２％と１％であると考えられていることを意味している。
Here, the period coefficient of performance is known as the coefficient of performance (COP) of the refrigeration apparatus. This period coefficient of performance is a concept of obtaining the annual COP by weighting the COP at each load, since there are a period with a large load, a period with a small load, an intermediate period, etc. throughout the year. This period coefficient of performance includes, for example, IPLV (Integrated Part Load Value) defined by the American Refrigeration and Air Conditioning Industry Association. This IPLV is COP at the rated (100%) load, and COP at the 75% load. Is B, COP at 50% load is C, and COP at 25% load is D,
IPLV = 0.01A + 0.42B + 0.45C + 0.12D
It is stipulated that it is required. This means that if all the refrigerators that are subject to IPLV are averaged, 45% of the annual operating hours are 50% loaded, 42% of the annual operating hours are 75% loaded, and 25% loaded. 100% load means that it is considered to be 12% and 1% of the annual operating hours, respectively.
重み付けの数値は米国と日本とでは相違すると考えられるが、期間成績係数を求めるときに部分負荷時のＣＯＰを重視すべきことに変わりはなく、そのためには、部分負荷時の運転効率を高めることが望ましい。そこで、上記第３の発明では、７５％負荷及び５０％負荷の２つの運転状態を基準にして部分負荷時に用いられる副吐出ポート（28b，28c）を形成し、上記第４の発明では、７５％負荷、５０％負荷及び２５％負荷の３つの運転状態を基準にして部分負荷時に用いられる副吐出ポート（28b，28c，28d）を形成している。こうすることにより、部分負荷の運転状態の位置に設定されたときに吐出口（28）の面積が大きくなるので、期間成績係数を高めるために重要な部分負荷運転時の吐出抵抗を低減することができる。 Although the weighting numbers are considered to be different between the United States and Japan, there is no change in the importance of COP at partial load when calculating the period coefficient of performance. To that end, increase the operating efficiency at partial load. Is desirable. Therefore, in the third invention, the sub discharge ports (28b, 28c) used at the partial load are formed on the basis of two operating states of 75% load and 50% load. In the fourth invention, 75 The sub discharge ports (28b, 28c, 28d) used at the partial load are formed on the basis of three operation states of% load, 50% load and 25% load. By doing this, the area of the discharge port (28) becomes large when set to the position of the partial load operation state, so the discharge resistance during partial load operation, which is important to increase the period coefficient, should be reduced. Can do.
第５の発明は、第２から第４の発明の何れか１つにおいて、上記スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）が、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の吐出側での螺旋溝（41）の傾きに対応する方向に傾斜して形成され、上記副吐出ポート（28b，28c，28d）の側面が、上記スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜に沿うように傾斜して形成されていることを特徴としている。 According to a fifth invention, in any one of the second to fourth inventions, the discharge side end face (4a) of the slide valve (4) is on the discharge side of the slide valve (4) in the partial load operation state. The sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) are formed so that the side surfaces of the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are inclined to the discharge side end surface (4a) of the slide valve (4). It is characterized by being formed so as to be inclined.
この第５の発明では、部分負荷時のスライドバルブ（4）の位置に対応する螺旋溝（41）の傾きが定格負荷時のスライドバルブ（4）の位置に対応する螺旋溝（41）の傾きよりも緩やかであること（図６参照）から、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜が緩やかになり、副吐出ポート（28b，28c，28d）の側面の傾斜も緩やかになる。この傾斜が急であると隣り合う圧縮室（23）同士が連通してしまうことが考えられるが、この第５の発明では上記傾斜が緩やかになるので、隣り合う圧縮室（23）同士が連通することを確実に防止できる。 In the fifth aspect of the invention, the inclination of the spiral groove (41) corresponding to the position of the slide valve (4) at the partial load is the inclination of the spiral groove (41) corresponding to the position of the slide valve (4) at the rated load. (See FIG. 6), the inclination of the discharge-side end face (4a) of the slide valve (4) becomes gentle, and the inclination of the side faces of the sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) also becomes gentle. . If this inclination is steep, it is conceivable that adjacent compression chambers (23) communicate with each other. However, in the fifth aspect, the inclination becomes gentle, so that adjacent compression chambers (23) communicate with each other. Can be surely prevented.
第６の発明は、第５の発明において、上記副吐出ポート（28b，28c，28d）が、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜に対応して傾斜しているスクリューのランド幅（隣り合う螺旋溝（41）の間の山の幅のことをいう）よりも狭い幅に形成されていることを特徴としている。 A sixth invention is the land of a screw according to the fifth invention, wherein the auxiliary discharge port (28b, 28c, 28d) is inclined corresponding to the inclination of the discharge side end face (4a) of the slide valve (4). It is characterized by being formed narrower than the width (referring to the width of a mountain between adjacent spiral grooves (41)).
この第６の発明では、副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅がスクリューのランド幅よりも狭いので、副吐出ポート（28b，28c，28d）がランドを跨ぐことがなく、隣り合う圧縮室（23）（螺旋溝（41））同士が連通しない。 In the sixth aspect of the invention, since the width of the sub discharge port (28b, 28c, 28d) is narrower than the land width of the screw, the sub discharge port (28b, 28c, 28d) does not straddle the land and is compressed adjacent to the land. The chambers (23) (spiral grooves (41)) do not communicate with each other.
第７の発明は、第５または第６の発明において、上記複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）が、吐出側から吸入側になるほど幅が狭く形成されていることを特徴としている。 The seventh invention is characterized in that, in the fifth or sixth invention, the plurality of sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) are formed so as to become narrower from the discharge side to the suction side.
この第７の発明では、スライドバルブ（4）の可動域において、スライドバルブ（4）の吐出側に対応するランドの幅が吐出側から吸入側に向かって細くなっている（図６参照）のに合わせて、各副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅を設定している。したがって、この発明においても、副吐出ポート（28b，28c，28d）がランドを跨ぐことがなく、隣り合う圧縮室（23）（螺旋溝（41））同士が連通しない。 In the seventh aspect of the invention, in the movable range of the slide valve (4), the width of the land corresponding to the discharge side of the slide valve (4) is narrowed from the discharge side to the suction side (see FIG. 6). The width of each sub discharge port (28b, 28c, 28d) is set according to the above. Therefore, also in this invention, the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) do not straddle the lands, and the adjacent compression chambers (23) (spiral grooves (41)) do not communicate with each other.
本発明によれば、スクリュー圧縮機を定格負荷の運転状態にしているときは、主吐出ポート（28a）だけから流体が吐出され、このときに隣り合う圧縮室（23）同士が連通しないので、圧力の異なる圧縮室（23）同士が連通することによる不具合の発生を防止できる。また、スクリュー圧縮機を部分負荷の運転状態にすると、主吐出ポート（28a）と副吐出ポート（28b，28c，28d）の両方から流体が吐出されるので、十分な大きさの吐出開口面積を得ることができる。したがって、吐出抵抗に起因する圧力損失が大きくならないので、スクリュー圧縮機の性能が低下してしまうのも防止できる。 According to the present invention, when the screw compressor is operating at the rated load, fluid is discharged only from the main discharge port (28a), and the adjacent compression chambers (23) do not communicate with each other at this time. It is possible to prevent the occurrence of problems due to the compression chambers (23) having different pressures communicating with each other. In addition, when the screw compressor is in a partial load operation state, fluid is discharged from both the main discharge port (28a) and the sub discharge ports (28b, 28c, 28d), so that a sufficiently large discharge opening area is provided. Obtainable. Therefore, since the pressure loss due to the discharge resistance does not increase, it is possible to prevent the performance of the screw compressor from being deteriorated.
上記第２の発明によれば、複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）を設けることにより、複数の部分負荷運転状態に応じて細かい制御を行うことができるようにしているので、スクリュー圧縮機の性能が低下するのをより確実に防止できる。 According to the second aspect of the present invention, by providing a plurality of sub discharge ports (28b, 28c, 28d), fine control can be performed according to a plurality of partial load operation states. It is possible to more reliably prevent the performance of the machine from deteriorating.
上記第３の発明によれば、７５％負荷及び５０％負荷の２つの運転状態を基準にして部分負荷時に用いられる副吐出ポート（28b，28c）を形成し、上記第４の発明によれば、７５％負荷、５０％負荷及び２５％負荷の３つの運転状態を基準にして部分負荷時に用いられる副吐出ポート（28b，28c，28d）を形成しているので、これらの部分負荷の運転状態のときに吐出口（28）の面積を大きくすることができる。したがって、部分負荷の運転状態での吐出抵抗を低減することができるので、圧力損失も低減され、ひいては期間成績係数を高めることが可能となる。 According to the third invention, the sub discharge ports (28b, 28c) used at the time of partial load are formed with reference to two operating states of 75% load and 50% load, and according to the fourth invention, The sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) used at the partial load are formed based on the three operating states of 75% load, 50% load and 25% load. In this case, the area of the discharge port (28) can be increased. Therefore, since the discharge resistance in the partial load operation state can be reduced, the pressure loss is also reduced, and consequently the period coefficient of performance can be increased.
上記第５の発明によれば、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜と副吐出ポート（28b，28c，28d）の側面の傾斜が緩やかになるようにしているので、定格負荷の運転時などに、隣り合う圧縮室（23）同士が副吐出ポート（28b，28c，28d）を介して連通することを確実に防止できる。したがって、所期の圧縮比が得られなくなる不具合を確実に防止できる。 According to the fifth aspect of the present invention, the inclination of the discharge-side end face (4a) of the slide valve (4) and the inclination of the side faces of the sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) are made gentle. During the operation, the adjacent compression chambers (23) can be reliably prevented from communicating with each other via the sub discharge ports (28b, 28c, 28d). Therefore, it is possible to reliably prevent a problem that the desired compression ratio cannot be obtained.
上記第６の発明によれば、副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅をスクリューのランド幅よりも狭くして、副吐出ポート（28b，28c，28d）によって隣り合う圧縮室（23）（螺旋溝（41））同士が連通しないようにしているので、定格負荷の運転時などに隣り合う圧縮室（23）同士が連通せず、第５の発明の効果をより確実にすることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the width of the auxiliary discharge port (28b, 28c, 28d) is made narrower than the land width of the screw, and the adjacent compression chamber (23) by the auxiliary discharge port (28b, 28c, 28d). Since the spiral grooves (41) are not communicated with each other, the adjacent compression chambers (23) are not communicated with each other when the rated load is operated, and the effect of the fifth aspect of the invention can be further ensured. it can.
上記第７の発明によれば、スライドバルブ（4）の吐出側に対応するランドの幅が吐出側から吸入側に向かって細くなっているのに合わせて、各副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅を吐出側から吸入側に向かって細くしているので、定格負荷の運転時などに隣り合う圧縮室（23）同士が連通せず、第５，第６の発明の効果をより確実にすることができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the width of the land corresponding to the discharge side of the slide valve (4) is narrowed from the discharge side toward the suction side, so that the sub discharge ports (28b, 28c, Since the width of 28d) is narrowed from the discharge side to the suction side, the adjacent compression chambers (23) do not communicate with each other during operation at the rated load, and the effects of the fifth and sixth inventions are further improved. Can be sure.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態のシングルスクリュー圧縮機（1）（以下、単にスクリュー圧縮機と言う。）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するためのものである。 The single screw compressor (1) of the present embodiment (hereinafter simply referred to as a screw compressor) is provided in a refrigerant circuit that performs a refrigeration cycle and compresses the refrigerant.
上記スクリュー圧縮機（1）は、圧縮機構（20）と、この圧縮機構（20）における吸入容積と吐出容積との比率（容積比：ＶＩ）を調整する可変ＶＩ機構（容積比調整機構）（3）とを備えている。 The screw compressor (1) includes a compression mechanism (20) and a variable VI mechanism (volume ratio adjustment mechanism) that adjusts the ratio (volume ratio: VI) between the suction volume and the discharge volume in the compression mechanism (20). And 3).
〈圧縮機構〉
上記圧縮機構（20）は、図１〜図３に示すように、上記スクリュー圧縮機（1）のケーシング（30）内に形成されたシリンダ壁（31）と、このシリンダ壁（31）の中に回転可能に配置された１つのスクリューロータ（40）と、このスクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。
<Compression mechanism>
As shown in FIGS. 1 to 3, the compression mechanism (20) includes a cylinder wall (31) formed in a casing (30) of the screw compressor (1), and a cylinder wall (31). One screw rotor (40) rotatably arranged on the two and two gate rotors (50) meshing with the screw rotor (40).
上記ケーシング（30）内には、上記圧縮機構（20）の吸入口（24）に臨む吸入室（S1）と該圧縮機構（20）の吐出口（25）に臨む吐出室（S2）とが区画形成されている。上記シリンダ壁（31）における周方向の２カ所には、径方向外側に膨出するとともに上記吸入室（S1）と吐出室（S2）とを連通するように連通部（32）が形成されている。この連通部（32）には、シリンダ壁（31）の軸方向沿いにのびるスライド溝（33）が含まれ、このスライド溝（33）に、後述するスライドバルブ（4）が軸方向へ移動可能に装着されている。そして、上記スライド溝（33）とスライドバルブ（4）により、上記可変ＶＩ機構（3）が構成されている。なお、上記吐出口（25）には、スライドバルブ（4）に形成されているバルブ側吐出口（27）と、シリンダ壁（31）に形成されているシリンダ側吐出口（28）とが含まれている。 In the casing (30), there are a suction chamber (S1) facing the suction port (24) of the compression mechanism (20) and a discharge chamber (S2) facing the discharge port (25) of the compression mechanism (20). A compartment is formed. A communication portion (32) is formed at two locations in the circumferential direction of the cylinder wall (31) so as to bulge radially outward and to connect the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2). Yes. The communication part (32) includes a slide groove (33) extending along the axial direction of the cylinder wall (31), and a slide valve (4) described later can be moved in the axial direction in the slide groove (33). It is attached to. The slide groove (33) and the slide valve (4) constitute the variable VI mechanism (3). The discharge port (25) includes a valve side discharge port (27) formed in the slide valve (4) and a cylinder side discharge port (28) formed in the cylinder wall (31). It is.
上記スクリューロータ（40）には、図示していない電動機から延びる駆動軸（21）が挿通している。スクリューロータ（40）と駆動軸（21）は、キー（22）によって連結され、スクリューロータ（40）が、上記電動機と駆動軸（21）からなる駆動機構（26）で駆動されるようになっている。駆動軸（21）は、スクリューロータ（40）と同軸上に配置されている。駆動軸（21）の先端部は、圧縮機構（20）の吐出側（図１における駆動軸（21）の軸方向を左右方向とした場合の右側）に位置するベアリングホルダ（60）に回転自在に支持されている。このベアリングホルダ（60）は、ボールベアリング（61）を介して駆動軸（21）を支持している。また、上記スクリューロータ（40）は、シリンダ壁（31）に回転可能に嵌合しており、その外周面がシリンダ壁（31）の内周面と油膜を介して摺接している。 A drive shaft (21) extending from an electric motor (not shown) is inserted through the screw rotor (40). The screw rotor (40) and the drive shaft (21) are connected by a key (22), and the screw rotor (40) is driven by a drive mechanism (26) including the electric motor and the drive shaft (21). ing. The drive shaft (21) is arranged coaxially with the screw rotor (40). The tip of the drive shaft (21) is freely rotatable by a bearing holder (60) located on the discharge side of the compression mechanism (20) (the right side when the axial direction of the drive shaft (21) in FIG. 1 is the left-right direction). It is supported by. The bearing holder (60) supports the drive shaft (21) via a ball bearing (61). The screw rotor (40) is rotatably fitted to the cylinder wall (31), and its outer peripheral surface is in sliding contact with the inner peripheral surface of the cylinder wall (31) via an oil film.
上記電動機は、インバータ制御により回転速度を調整することができるように構成されている。このことにより、上記スクリュー圧縮機（1）は、電動機の回転速度を調整して運転容量を変更することができるようになっている。スクリュー圧縮機（1）の運転容量（単位時間当たりの冷媒吐出量）は、冷媒回路の利用側の負荷に応じて制御される。その際、上記可変ＶＩ機構（3）のスライドバルブ（4）は、負荷に応じて制御される運転容量に対して、最適の圧縮効率が得られる容積比（圧縮比）になるように制御される。具体的には、運転状態が定格負荷（１００％負荷）状態であるか部分負荷状態であるかによって変化する運転容量に応じて、スライドバルブ（4）は、スクリューロータ（40）の軸方向へ位置が変化する。なお、上記スクリュー圧縮機（1）において、上記スライドバルブ（4）は、定格負荷の運転状態（図１の状態）と部分負荷の運転状態（図２の状態）とを比較すると、負荷の小さい運転状態の方が上記シリンダ側吐出口（28）の面積が大きくなるように、図１において左側（吸入側）へ位置が変化する。 The electric motor is configured to be able to adjust the rotation speed by inverter control. As a result, the screw compressor (1) can change the operating capacity by adjusting the rotational speed of the electric motor. The operating capacity (refrigerant discharge amount per unit time) of the screw compressor (1) is controlled according to the load on the usage side of the refrigerant circuit. At that time, the slide valve (4) of the variable VI mechanism (3) is controlled so as to obtain a volume ratio (compression ratio) at which an optimum compression efficiency is obtained with respect to the operation capacity controlled according to the load. The Specifically, the slide valve (4) moves in the axial direction of the screw rotor (40) according to the operating capacity that changes depending on whether the operating state is a rated load (100% load) state or a partial load state. The position changes. In the screw compressor (1), the slide valve (4) has a small load when compared with the rated load operation state (state of FIG. 1) and the partial load operation state (state of FIG. 2). In FIG. 1, the position changes to the left side (suction side) so that the area of the cylinder side discharge port (28) becomes larger in the operating state.
図４，図５に示すスクリューロータ（40）は、概ね円柱状に形成された金属製の部材である。スクリューロータ（40）の外周面には、スクリューロータ（40）の一端（流体（冷媒）の吸入側の端部）から他端（吐出側の端部）へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）が複数本（本実施形態では、６本）形成されている。 The screw rotor (40) shown in FIGS. 4 and 5 is a metal member formed in a substantially cylindrical shape. On the outer peripheral surface of the screw rotor (40), a spiral groove extending in a spiral shape from one end of the screw rotor (40) (end on the suction side of the fluid (refrigerant)) to the other end (end on the discharge side) 41) are formed (six in this embodiment).
上記スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）は、図５における左端（吸入側の端部）が始端となり、同図における右端が終端（流体の吐出側）となっている。また、スクリューロータ（40）は、同図における左端部がテーパー状に形成されている。図５に示すスクリューロータ（40）では、テーパー面状に形成されたその左端面に螺旋溝（41）の始端が開口する一方、その右端面に螺旋溝（41）の終端は開口していない。 Each helical groove (41) of the screw rotor (40) has a left end (end portion on the suction side) in FIG. 5 as a start end and a right end in the drawing ends (end on the fluid discharge side). Further, the screw rotor (40) has a tapered left end in the figure. In the screw rotor (40) shown in FIG. 5, the start end of the spiral groove (41) is opened at the left end face formed in a tapered surface, whereas the end of the spiral groove (41) is not opened at the right end face. .
上記各ゲートロータ（50）は、樹脂製の部材である。各ゲートロータ（50）には、長方形板状に形成された複数枚（本実施形態では、１１枚）のゲート（51）が放射状に設けられている。各ゲートロータ（50）は、シリンダ壁（31）の外側に、スクリューロータ（40）の回転軸に対して軸対称となるように配置されている。つまり、本実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、二つのゲートロータ（50）が、スクリューロータ（40）の回転中心軸周りに等角度間隔（本実施形態では１８０°間隔）で配置されている。各ゲートロータ（50）の軸心は、スクリューロータ（40）の軸心と直交している。各ゲートロータ（50）は、ゲート（51）がシリンダ壁（31）の一部（図示せず）を貫通してスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）に噛み合うように配置されている。 Each said gate rotor (50) is a resin-made member. Each gate rotor (50) is provided with a plurality of (11 in this embodiment) gates (51) formed in a rectangular plate shape in a radial pattern. Each gate rotor (50) is arranged outside the cylinder wall (31) so as to be axially symmetric with respect to the rotational axis of the screw rotor (40). That is, in the screw compressor (1) of the present embodiment, the two gate rotors (50) are arranged at equiangular intervals (180 ° intervals in the present embodiment) around the rotation center axis of the screw rotor (40). Yes. The axis of each gate rotor (50) is orthogonal to the axis of the screw rotor (40). Each gate rotor (50) is arranged so that the gate (51) penetrates a part (not shown) of the cylinder wall (31) and meshes with the spiral groove (41) of the screw rotor (40).
上記ゲートロータ（50）は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている（図４を参照）。ロータ支持部材（55）は、基部（56）とアーム部（57）と軸部（58）とを備えている。基部（56）は、やや肉厚の円板状に形成されている。アーム部（57）は、ゲートロータ（50）のゲート（51）と同数だけ設けられており、基部（56）の外周面から外側へ向かって放射状に延びている。軸部（58）は、棒状に形成されて基部（56）に立設されている。軸部（58）の中心軸は、基部（56）の中心軸と一致している。ゲートロータ（50）は、基部（56）及びアーム部（57）における軸部（58）とは反対側の面に取り付けられている。各アーム部（57）は、ゲート（51）の背面に当接している。 The gate rotor (50) is attached to a metal rotor support member (55) (see FIG. 4). The rotor support member (55) includes a base portion (56), an arm portion (57), and a shaft portion (58). The base (56) is formed in a slightly thick disk shape. The same number of arms (57) as the gates (51) of the gate rotor (50) are provided and extend radially outward from the outer peripheral surface of the base (56). The shaft portion (58) is formed in a rod shape and is erected on the base portion (56). The central axis of the shaft portion (58) coincides with the central axis of the base portion (56). The gate rotor (50) is attached to a surface of the base portion (56) and the arm portion (57) opposite to the shaft portion (58). Each arm part (57) is in contact with the back surface of the gate (51).
上記ゲートロータ（50）が取り付けられたロータ支持部材（55）は、シリンダ壁（31）に隣接してケーシング（30）内に区画形成されたゲートロータ室（90）に収容されている（図３を参照）。図３におけるスクリューロータ（40）の右側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が下端側となる姿勢で設置されている。一方、同図におけるスクリューロータ（40）の左側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が上端側となる姿勢で設置されている。各ロータ支持部材（55）の軸部（58）は、ゲートロータ室（90）内の軸受ハウジング（91）にボールベアリング（92,93）を介して回転自在に支持されている。なお、各ゲートロータ室（90）は、吸入室（S1）に連通している。 The rotor support member (55) to which the gate rotor (50) is attached is accommodated in a gate rotor chamber (90) defined in the casing (30) adjacent to the cylinder wall (31) (see FIG. 3). The rotor support member (55) disposed on the right side of the screw rotor (40) in FIG. 3 is installed in such a posture that the gate rotor (50) is on the lower end side. On the other hand, the rotor support member (55) disposed on the left side of the screw rotor (40) in the figure is installed in such a posture that the gate rotor (50) is on the upper end side. The shaft portion (58) of each rotor support member (55) is rotatably supported by a bearing housing (91) in the gate rotor chamber (90) via ball bearings (92, 93). Each gate rotor chamber (90) communicates with the suction chamber (S1).
上記圧縮機構（20）では、シリンダ壁（31）の内周面と、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と、ゲートロータ（50）のゲート（51）とによって囲まれた空間が圧縮室（23）になる。圧縮室（23）は、図３における水平方向の中心線よりも上側に位置する第１圧縮室（23a）と、その中心線よりも下側に位置する第２圧縮室（23b）とから構成されている（図５を参照）。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部において吸入室（S1）に開放されており、この開放部分が上記圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。 In the compression mechanism (20), the space surrounded by the inner peripheral surface of the cylinder wall (31), the spiral groove (41) of the screw rotor (40), and the gate (51) of the gate rotor (50) is compressed. It becomes room (23). The compression chamber (23) includes a first compression chamber (23a) located above the horizontal center line in FIG. 3 and a second compression chamber (23b) located below the center line. (See FIG. 5). The spiral groove (41) of the screw rotor (40) is opened to the suction chamber (S1) at the suction side end, and this open part is the suction port (24) of the compression mechanism (20).
〈可変ＶＩ機構（容積比調整機構）〉
上記可変ＶＩ機構（3）は、上述したシリンダ壁（31）の連通部（32）のスライド溝（33）と、このスライド溝（33）に摺動自在に嵌合するように収容されたスライドバルブ（4）に加え、上記ベアリングホルダ（60）の吐出側に固定されて上記吐出室（S2）に位置する油圧シリンダ（5）を含んでいる（図１，２を参照）。
<Variable VI mechanism (volume ratio adjustment mechanism)>
The variable VI mechanism (3) includes a slide groove (33) of the communicating portion (32) of the cylinder wall (31) and a slide accommodated so as to be slidably fitted in the slide groove (33). In addition to the valve (4), it includes a hydraulic cylinder (5) fixed to the discharge side of the bearing holder (60) and positioned in the discharge chamber (S2) (see FIGS. 1 and 2).
上記スライドバルブ（4）は、第１及び第２圧縮室（23a,23b）の両方に設けられている。上述したように、上記スライドバルブ（4）と上記シリンダ壁（31）には、上記圧縮機構（20）の吐出口（25）を構成するバルブ側吐出口（27）とシリンダ側吐出口（28）がそれぞれ形成されており、この吐出口（25）により、上記圧縮室（23）と上記吐出室（S2）とが連通している。また、上記スライドバルブ（4）は、その内面がシリンダ壁（31）の内周面の一部を構成するとともに、シリンダ壁（31）の軸心方向にスライド可能に構成されている。上記スライドバルブ（4）の一端は上記吐出室（S2）に面し、他端は上記吸入室（S1）に面している。 The slide valve (4) is provided in both the first and second compression chambers (23a, 23b). As described above, the slide valve (4) and the cylinder wall (31) are provided on the valve side discharge port (27) and the cylinder side discharge port (28) constituting the discharge port (25) of the compression mechanism (20). ) Are formed, and the compression chamber (23) and the discharge chamber (S2) communicate with each other through the discharge port (25). Further, the inner surface of the slide valve (4) constitutes a part of the inner peripheral surface of the cylinder wall (31) and is slidable in the axial direction of the cylinder wall (31). One end of the slide valve (4) faces the discharge chamber (S2), and the other end faces the suction chamber (S1).
上記油圧シリンダ（5）は、シリンダチューブ（6）と、該シリンダチューブ（6）内に装填されたピストン（7）と、該ピストン（7）のピストンロッド（8）に連結されたアーム（9）と、該アーム（9）と上記スライドバルブ（4）とを連結する連結ロッド（10a）と、アーム（9）を図１の右方向（アーム（9）をケーシング（30）から引き離す方向）に付勢するスプリング（10b）とを備えている。また、上記シリンダチューブ（6）内におけるピストン（7）の両側には第１シリンダ室（11）（図１におけるピストン（7）の左側）と第２シリンダ室（12）（図１におけるピストン（7）の右側）とが形成されている。そして、上記油圧シリンダ（5）は、ピストン（7）の左右のシリンダ室（11，12）の圧力を調整することによって、スライドバルブ（4）の位置を調整するように構成されている。 The hydraulic cylinder (5) includes a cylinder tube (6), a piston (7) loaded in the cylinder tube (6), and an arm (9) connected to the piston rod (8) of the piston (7). ), A connecting rod (10a) for connecting the arm (9) and the slide valve (4), and the arm (9) in the right direction in FIG. 1 (direction in which the arm (9) is separated from the casing (30)). And a spring (10b) for biasing. Further, on both sides of the piston (7) in the cylinder tube (6), there are a first cylinder chamber (11) (left side of the piston (7) in FIG. 1) and a second cylinder chamber (12) (piston (in FIG. The right side of 7) is formed. The hydraulic cylinder (5) is configured to adjust the position of the slide valve (4) by adjusting the pressure in the left and right cylinder chambers (11, 12) of the piston (7).
スライドバルブ（4）がスライドすると、吐出口（25）の開度が変化して圧縮行程の終了位置（吐出行程の開始位置）が変化するようになっている。例えば、図１は、スライドバルブ（4）が右寄りにスライドした状態を示し、この状態では吐出口（25）が螺旋溝（41）のほぼ終端付近で開口している。この状態は、定格負荷の運転状態に対応した状態（高ＶＩ運転状態）である。スクリュー圧縮機（1）では、この状態が最も吐出のタイミングが遅い状態であり、圧縮比が最も大きくなる。 When the slide valve (4) slides, the opening degree of the discharge port (25) is changed to change the end position of the compression stroke (start position of the discharge stroke). For example, FIG. 1 shows a state in which the slide valve (4) is slid to the right. In this state, the discharge port (25) is opened substantially near the end of the spiral groove (41). This state is a state corresponding to the rated load operation state (high VI operation state). In the screw compressor (1), this state is the state with the latest discharge timing, and the compression ratio is the largest.
また、図２は、スライドバルブ（4）が左寄りにスライドした状態を示し、この状態では、吐出口（25）が螺旋溝（41）の中間寄りで開口している。この状態は、部分負荷の運転状態に対応した状態（低ＶＩ運転状態）である。この状態では、前記高ＶＩ運転状態（図１を参照）よりも吐出のタイミングが早くなり、高ＶＩ運転状態よりも圧縮比は小さくなる。 FIG. 2 shows a state in which the slide valve (4) is slid to the left. In this state, the discharge port (25) is opened near the middle of the spiral groove (41). This state is a state corresponding to the partial load operation state (low VI operation state). In this state, the discharge timing is earlier than in the high VI operation state (see FIG. 1), and the compression ratio is smaller than in the high VI operation state.
本実施形態では、冷媒回路の運転状態に応じてスクリュー圧縮機（1）が最も高効率となるように最適のＶＩ値が選択されて、スライドバルブ（4）の位置が調整されるようになっている。このとき、図示しない制御機構により、運転状態（利用側の負荷）に応じて、インバータ制御で電動機の回転数が制御され、容量制御が行われている。 In the present embodiment, the optimum VI value is selected so that the screw compressor (1) has the highest efficiency in accordance with the operating state of the refrigerant circuit, and the position of the slide valve (4) is adjusted. ing. At this time, the rotational speed of the electric motor is controlled by inverter control according to the operating state (use side load) by a control mechanism (not shown), and capacity control is performed.
なお、スライドバルブ（4）には、その動作中の位置にかかわらず、内周面がバルブガイド（15）の外周面と摺接するように回り止め（図示せず）が施されている。このことにより、スライドバルブ（4）の内周面は、ケーシング（30）のシリンダ壁（31）の内周面と同一円筒上に位置する状態に保持される。そのため、この実施形態において、スライドバルブ（4）が回転してしまうことはなく、スライドバルブ（4）の内周面とスクリューロータ（40）の外周面は干渉しない。 The slide valve (4) is provided with a detent (not shown) so that the inner peripheral surface is in sliding contact with the outer peripheral surface of the valve guide (15) regardless of the position during operation. As a result, the inner peripheral surface of the slide valve (4) is held in a state of being located on the same cylinder as the inner peripheral surface of the cylinder wall (31) of the casing (30). Therefore, in this embodiment, the slide valve (4) does not rotate, and the inner peripheral surface of the slide valve (4) and the outer peripheral surface of the screw rotor (40) do not interfere with each other.
一方、上記吐出口（25）を構成するシリンダ側吐出口（28）は、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように、主吐出ポート（28a）と副吐出ポート（28b，28c，28d）とを含んでいる。主吐出ポート（28a）は、定格負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて開口形状が定められたポートであって、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示しているように、定格負荷の運転状態と部分負荷の運転状態のいずれでもスライドバルブ（4）に閉塞されずに開放されて、流体が吐出されるポートである。また、副吐出ポート（28b，28c，28d）は、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて開口形状が定められたポートであって、定格負荷の運転状態でスライドバルブ（4）に閉塞される一方、部分負荷の運転状態でスライドバルブ（4）から開放されて流体が吐出されるポートである。 On the other hand, the cylinder side discharge port (28) constituting the discharge port (25) has a main discharge port (28a) and a sub discharge port (28b, 28c) as shown in FIGS. 28d). The main discharge port (28a) is a port whose opening shape is determined in accordance with the position of the slide valve (4) in the rated load operating state, and is shown in FIGS. 6 (A) to 6 (D). As described above, the port is opened without being closed by the slide valve (4) in both the rated load operation state and the partial load operation state, and the fluid is discharged. The auxiliary discharge ports (28b, 28c, 28d) are ports whose opening shape is determined according to the position of the slide valve (4) in the partial load operation state. While being closed by 4), it is a port that is opened from the slide valve (4) in a partially loaded state and discharges fluid.
本実施形態では、上記副吐出ポート（28b，28c，28d）として、複数の部分負荷運転状態に対応するように複数のポートが設けられている。具体的には、上記副吐出ポート（28b，28c，28d）は、７５％負荷、５０％負荷及び２５％負荷の運転状態に対応する３つのポートからなっている。主吐出ポート（28a）と各副吐出ポート（28b，28c，28d）は、互いに離れた位置に形成されている。また、各副吐出ポート（28b，28c，28d）は主吐出ポート（28a）に対して吸入側に形成されている。 In the present embodiment, a plurality of ports are provided as the auxiliary discharge ports (28b, 28c, 28d) so as to correspond to a plurality of partial load operation states. Specifically, the sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) are composed of three ports corresponding to the operating states of 75% load, 50% load and 25% load. The main discharge port (28a) and the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are formed at positions separated from each other. Each sub discharge port (28b, 28c, 28d) is formed on the suction side with respect to the main discharge port (28a).
図６（Ａ）〜図６（Ｄ）は、スクリューロータ（40）を展開した状態でスライドバルブ（4）とシリンダ側吐出口（28）との位置関係を示す図である。７５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28b）（第１副吐出ポート（28b）という）は、スライドバルブ（4）によって、図６（Ａ）に示すように定格負荷運転状態で閉塞される一方、図６（Ｂ）〜図６（Ｄ）に示すように７５％負荷と５０％負荷と２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成されている。５０％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28c）（第２副吐出ポート（28c）という）は、スライドバルブ（4）によって、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように定格負荷と７５％負荷の運転状態で閉塞される一方、図６（Ｃ）及び図６（Ｄ）に示すように５０％負荷と２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成されている。また、２５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28d）（第３副吐出ポート（28d）という）は、スライドバルブ（4）によって、図６（Ａ）〜図６（Ｃ）に示すように定格負荷と７５％負荷と５０％負荷の運転状態で閉塞される一方、図６（Ｄ）に示すように２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成されている。 6 (A) to 6 (D) are views showing the positional relationship between the slide valve (4) and the cylinder side discharge port (28) in a state where the screw rotor (40) is developed. The sub discharge port (28b) (referred to as the first sub discharge port (28b)) corresponding to the 75% load operation state is blocked by the slide valve (4) in the rated load operation state as shown in FIG. 6 (A). On the other hand, as shown in FIG. 6 (B) to FIG. 6 (D), it is formed at a position where it is opened in the operating state of 75% load, 50% load and 25% load. The sub discharge port (28c) (referred to as the second sub discharge port (28c)) corresponding to the 50% load operation state is shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B) by the slide valve (4). While closed at the rated load and 75% load operating conditions, as shown in FIGS. 6 (C) and 6 (D), it is formed at a position where it is opened at the 50% load and 25% load operating conditions. . Further, the sub discharge port (28d) (referred to as the third sub discharge port (28d)) corresponding to the operating state of 25% load is shown in FIGS. 6 (A) to 6 (C) by the slide valve (4). As shown in FIG. 6 (D), it is formed at a position where it is opened in the operating state of 25% load while being blocked in the operating state of rated load, 75% load and 50% load.
一方、上記スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）は、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の吐出側での螺旋溝（41）の傾きに対応する方向に傾斜して形成されている。具体的には、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）は、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）に示すように、７５％負荷から５０％負荷の間の運転状態での螺旋溝の傾き（この傾きは、図６（Ｂ）及び図６（Ｃ）におけるスライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）のコーナーの２つのポイントＰ，Ｑをスクリューのランドに軸直角方向へ投影したポイントＰ’、Ｑ’を結ぶ線分Ｐ’Ｑ’に対応する傾きである）に基づいて定められている。つまり、スクリューロータ（40）が回転して線分Ｐ’Ｑ’がスライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の位置に来たときに、線分ＰＱと重なるようになっている。また、上記各副吐出ポート（28b，28c，28d）の側面は、上記スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜に沿うように傾斜して形成されている。 On the other hand, the discharge side end face (4a) of the slide valve (4) is formed to be inclined in a direction corresponding to the inclination of the spiral groove (41) on the discharge side of the slide valve (4) in the partial load operation state. ing. Specifically, the discharge-side end face (4a) of the slide valve (4) is spiraled in an operating state between 75% load and 50% load, as shown in FIGS. 6 (B) and 6 (C). The inclination of the groove (this inclination is determined in the direction perpendicular to the axis of the two points P and Q of the corner of the discharge side end face (4a) of the slide valve (4) in FIGS. 6 (B) and 6 (C). This is a slope corresponding to a line segment P′Q ′ connecting the projected points P ′ and Q ′). That is, when the screw rotor (40) rotates and the line segment P'Q 'reaches the position of the discharge side end face (4a) of the slide valve (4), it overlaps the line segment PQ. Further, the side surfaces of the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are formed so as to be inclined along the inclination of the discharge side end surface (4a) of the slide valve (4).
上記各副吐出ポート（28b，28c，28d）は、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜の基準になっている螺旋溝（41）の部分（線分Ｐ’Ｑ’に対応する部分）におけるランドの幅（スクリューのランド幅という）よりも狭い幅に形成されている。さらに、上記複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）は、吐出側から吸入側に向かうほど幅が狭くなるように形成されている。これは、図６（Ａ）〜図６（Ｄ）に示すように、スライドバルブ（4）の可動域において、スライドバルブ（4）の吐出側に対応するランドの幅が吐出側から吸入側に向かって細くなっているのに合わせて、各副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅を設定したものである。 Each of the sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) corresponds to the portion of the spiral groove (41) (line segment P'Q ') that serves as a reference for the inclination of the discharge-side end face (4a) of the slide valve (4) The width of the land (referred to as the land width of the screw). Further, the plurality of sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are formed so that the width becomes narrower from the discharge side toward the suction side. As shown in FIGS. 6A to 6D, the width of the land corresponding to the discharge side of the slide valve (4) is changed from the discharge side to the suction side in the movable range of the slide valve (4). The width of each sub discharge port (28b, 28c, 28d) is set in accordance with the narrowing toward the surface.
定格負荷の運転状態に対応する主吐出ポート（28a）に加えて、７５％負荷と５０％負荷と２５％負荷に対応する３つの副吐出ポート（28b，28c，28d）を設けている理由は、以下の通りである。 The reason for providing three sub discharge ports (28b, 28c, 28d) corresponding to 75% load, 50% load and 25% load in addition to the main discharge port (28a) corresponding to the operating condition of the rated load Is as follows.
まず、冷凍装置の成績係数（ＣＯＰ）として、期間成績係数という考え方が知られている。この期間成績係数は、年間を通じれば、負荷の大きい期間や小さい期間、その中間の期間などがあることから、それぞれの負荷時のＣＯＰに重み付けをして、年間のＣＯＰを求める考え方である。この期間成績係数には、例えば米国冷凍空調工業会で定められているＩＰＬＶ（Integrated Part Load Value）があり、このＩＰＬＶは、定格（１００％）負荷時のＣＯＰをＡ、７５％負荷時のＣＯＰをＢ、５０％負荷時のＣＯＰをＣ、そして２５％負荷時のＣＯＰをＤとすると、
ＩＰＬＶ＝０．０１Ａ＋０．４２Ｂ＋０．４５Ｃ＋０．１２Ｄ
で求められると定められている。このことは、ＩＰＬＶの対象になっている全ての冷凍機を平均すれば、年間の運転時間の４５％が５０％負荷、年間の運転時間の４２％が７５％負荷で、２５％負荷時と１００％負荷時は、それぞれ年間の運転時間の１２％と１％であると考えられていることを意味している。
First, the concept of a period performance coefficient is known as a coefficient of performance (COP) of a refrigeration apparatus. This period coefficient of performance is a concept of obtaining the annual COP by weighting the COP at each load, since there are a period with a large load, a period with a small load, an intermediate period, etc. throughout the year. This period coefficient of performance includes, for example, IPLV (Integrated Part Load Value) defined by the American Refrigeration and Air Conditioning Industry Association. This IPLV is COP at the rated (100%) load, and COP at the 75% load. Is B, COP at 50% load is C, and COP at 25% load is D,
IPLV = 0.01A + 0.42B + 0.45C + 0.12D
It is stipulated that it is required. This means that if all the refrigerators that are subject to IPLV are averaged, 45% of the annual operating hours are 50% loaded, 42% of the annual operating hours are 75% loaded, and 25% loaded. 100% load means that it is considered to be 12% and 1% of the annual operating hours, respectively.
重み付けの数値は米国と日本とでは相違すると考えられるが、期間成績係数を求めるときに部分負荷時のＣＯＰを重視すべきことに変わりはなく、そのためには、部分負荷時の運転効率を高めることが望ましい。そこで、本実施形態では、スライドバルブ（4）が部分負荷の運転状態の位置に設定されたときにシリンダ側吐出口（28）の面積が大きくなるようにして吐出抵抗を低減することによって、部分負荷の運転状態での圧力損失による効率の低下を防止できるようにしており、それによって期間成績係数を高められるようにしている。 Although the weighting numbers are considered to be different between the United States and Japan, there is no change in the importance of COP at partial load when calculating the period coefficient of performance. To that end, increase the operating efficiency at partial load. Is desirable. Therefore, in the present embodiment, when the slide valve (4) is set to the position of the partial load operation state, the discharge resistance is reduced by increasing the area of the cylinder side discharge port (28), thereby reducing the partial resistance. A reduction in efficiency due to pressure loss in the operating state of the load can be prevented, thereby increasing the period coefficient of performance.
−運転動作−
上記スクリュー圧縮機（1）における圧縮機構（20）及び可変ＶＩ機構（3）の運転動作について説明する。
-Driving action-
The operation of the compression mechanism (20) and the variable VI mechanism (3) in the screw compressor (1) will be described.
〈圧縮機構〉
上記電動機を起動すると、駆動軸（21）が回転するのに伴ってスクリューロータ（40）が回転する。このスクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）も回転し、上記圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程および吐出行程を繰り返す。ここでは、図７においてドットを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
<Compression mechanism>
When the electric motor is started, the screw rotor (40) rotates as the drive shaft (21) rotates. As the screw rotor (40) rotates, the gate rotor (50) also rotates, and the compression mechanism (20) repeats the suction stroke, the compression stroke, and the discharge stroke. Here, the description will be given focusing on the compression chamber (23) with dots in FIG.
図７(Ａ)において、ドットを付した圧縮室（23）は、吸入室（S1）に連通している。また、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、同図の下側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされている。スクリューロータ（40）が回転すると、このゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動し、それに伴って圧縮室（23）の容積が拡大する。その結果、吸入室（S1）の低圧ガス冷媒が吸入口（24）を通じて圧縮室（23）へ吸い込まれる。 In FIG. 7A, the compression chamber (23) provided with dots communicates with the suction chamber (S1). Further, the spiral groove (41) in which the compression chamber (23) is formed meshes with the gate (51) of the gate rotor (50) located on the lower side of the figure. When the screw rotor (40) rotates, the gate (51) relatively moves toward the terminal end of the spiral groove (41), and the volume of the compression chamber (23) increases accordingly. As a result, the low-pressure gas refrigerant in the suction chamber (S1) is sucked into the compression chamber (23) through the suction port (24).
スクリューロータ（40）が更に回転すると、図７(Ｂ)の状態となる。同図において、ドットを付した圧縮室（23）は、閉じきり状態となっている。つまり、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、同図の上側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされ、このゲート（51）によって吸入室（S1）から仕切られている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮室（23）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（23）内のガス冷媒が圧縮される。 When the screw rotor (40) further rotates, the state shown in FIG. In the figure, the compression chamber (23) to which dots are attached is completely closed. That is, the spiral groove (41) in which the compression chamber (23) is formed meshes with the gate (51) of the gate rotor (50) located on the upper side of the drawing, and the suction chamber (51) is formed by the gate (51). It is partitioned from S1). When the gate (51) moves toward the end of the spiral groove (41) as the screw rotor (40) rotates, the volume of the compression chamber (23) gradually decreases. As a result, the gas refrigerant in the compression chamber (23) is compressed.
スクリューロータ（40）が更に回転すると、図７(Ｃ)の状態となる。同図において、ドットを付した圧縮室（23）は、吐出口（25）を介して吐出室（S2）と連通した状態となっている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮された冷媒ガスが圧縮室（23）から吐出室（S2）へ押し出されてゆく。 When the screw rotor (40) further rotates, the state shown in FIG. In the figure, the compression chamber (23) with dots is in communication with the discharge chamber (S2) via the discharge port (25). When the gate (51) moves toward the end of the spiral groove (41) as the screw rotor (40) rotates, the compressed refrigerant gas is pushed out from the compression chamber (23) to the discharge chamber (S2). Go.
〈可変ＶＩ機構（容積比調整機構）〉
次に、可変ＶＩ機構（3）の動作について説明する。
<Variable VI mechanism (volume ratio adjustment mechanism)>
Next, the operation of the variable VI mechanism (3) will be described.
上述したように、スクリュー圧縮機（1）の運転容量を調整するときにスライドバルブ（4）がスライドすると、吐出口（25）における吐出開始位置が変化し、その結果、吐出口（25）の開度が変化して圧縮行程の終了位置（吐出行程の開始位置）も変化する。 As described above, when the slide valve (4) slides when adjusting the operating capacity of the screw compressor (1), the discharge start position at the discharge port (25) changes, and as a result, the discharge port (25) As the opening degree changes, the end position of the compression stroke (start position of the discharge stroke) also changes.
図１は、スライドバルブ（4）が右寄りにスライドした状態を示し、この状態では吐出口（25）が螺旋溝（41）のほぼ終端付近で開口し、冷凍装置を定格負荷で運転するのに対応した高ＶＩ運転状態になっている。スクリュー圧縮機（1）では、この状態が最も吐出のタイミングが遅い状態であり、圧縮比が最も大きくなる。 FIG. 1 shows a state in which the slide valve (4) slides to the right. In this state, the discharge port (25) opens near the end of the spiral groove (41), and the refrigeration unit is operated at the rated load. Corresponding high VI operation state. In the screw compressor (1), this state is the state with the latest discharge timing, and the compression ratio is the largest.
また、図２は、スライドバルブ（4）が左寄りにスライドした状態を示し、この状態では、吐出口（25）が螺旋溝（41）の中間寄りで開口し、冷凍装置を部分負荷で運転するのに対応した低ＶＩ運転状態になっている。これにより、前記高ＶＩ運転状態（図１を参照）よりも吐出のタイミングが早くなり、高ＶＩ運転状態よりも圧縮比は小さくなる。 FIG. 2 shows a state in which the slide valve (4) slides to the left. In this state, the discharge port (25) opens near the middle of the spiral groove (41), and the refrigeration apparatus is operated at a partial load. It is in the low VI operation state corresponding to. As a result, the discharge timing is earlier than in the high VI operation state (see FIG. 1), and the compression ratio is smaller than in the high VI operation state.
ここで、スライドバルブ（4）が定格負荷の運転状態に対応する位置にある図６（Ａ）の状態では、３つの副吐出ポート（28b，28c，28d）は全てスライドバルブ（4）によって閉塞され、主吐出ポート（28a）はスライドバルブ（4）に閉塞されずに開放されている。このとき、圧縮室（23）で圧縮された冷媒は、主吐出ポート（28a）を通って吐出室（S2）へ流出する。 Here, in the state of FIG. 6 (A) where the slide valve (4) is in a position corresponding to the operating condition of the rated load, all three sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are blocked by the slide valve (4). The main discharge port (28a) is opened without being closed by the slide valve (4). At this time, the refrigerant compressed in the compression chamber (23) flows out to the discharge chamber (S2) through the main discharge port (28a).
スライドバルブ（4）が７５％負荷の運転状態に対応する位置にある図６（Ｂ）の状態では、第２副吐出ポート（28c）と第３副吐出ポート（28d）がスライドバルブ（4）によって閉塞され、主吐出ポート（28a）と第１副吐出ポート（28b）がスライドバルブ（4）から開放されている。このとき、圧縮室（23）で圧縮された冷媒は、主吐出ポート（28a）と第１副吐出ポート（28b）を通って吐出室（S2）へ流出する。 In the state of FIG. 6 (B) where the slide valve (4) is at a position corresponding to the 75% load operation state, the second sub discharge port (28c) and the third sub discharge port (28d) are connected to the slide valve (4). The main discharge port (28a) and the first sub discharge port (28b) are opened from the slide valve (4). At this time, the refrigerant compressed in the compression chamber (23) flows out to the discharge chamber (S2) through the main discharge port (28a) and the first sub discharge port (28b).
スライドバルブ（4）が５０％負荷の運転状態に対応する位置にある図６（Ｃ）の状態では、第３副吐出ポート（28d）がスライドバルブ（4）によって閉塞され、主吐出ポート（28a）と第１副吐出ポート（28b）と第２副吐出ポート（28c）がスライドバルブ（4）から開放されている。このとき、圧縮室（23）で圧縮された冷媒は、主吐出ポート（28a）と第１副吐出ポート（28b）と第２副吐出ポート（28c）を通って吐出室（S2）へ流出する。 In the state of FIG. 6C where the slide valve (4) is in a position corresponding to the 50% load operation state, the third sub-discharge port (28d) is closed by the slide valve (4), and the main discharge port (28a ), The first sub discharge port (28b) and the second sub discharge port (28c) are opened from the slide valve (4). At this time, the refrigerant compressed in the compression chamber (23) flows out into the discharge chamber (S2) through the main discharge port (28a), the first sub discharge port (28b), and the second sub discharge port (28c). .
スライドバルブ（4）が２５％負荷の運転状態に対応する位置にある図６（Ｄ）の状態では、主吐出ポート（28a）と第１副吐出ポート（28b）と第２副吐出ポート（28c）と第３副吐出ポート（28d）がすべてスライドバルブ（4）から開放されている。このとき、圧縮室（23）で圧縮された冷媒は、主吐出ポート（28a）と第１副吐出ポート（28b）と第２副吐出ポート（28c）と第３副吐出ポート（28d）を通って吐出室（S2）へ流出する。 In the state of FIG. 6D where the slide valve (4) is in a position corresponding to the operating state of 25% load, the main discharge port (28a), the first sub discharge port (28b), and the second sub discharge port (28c) ) And the third auxiliary discharge port (28d) are all open from the slide valve (4). At this time, the refrigerant compressed in the compression chamber (23) passes through the main discharge port (28a), the first sub discharge port (28b), the second sub discharge port (28c), and the third sub discharge port (28d). To the discharge chamber (S2).
このように、本実施形態では、複数の部分負荷の運転状態のすべてにおいて、主吐出ポート（28a）からだけではなく、対応する副吐出ポート（28b，28c，28d）からも冷媒が吐出される。そのため、吐出抵抗が小さくなり、圧力損失が低減される。また、定格負荷の運転状態では、主吐出ポート（28a）だけから冷媒が吐出される。 As described above, in the present embodiment, the refrigerant is discharged not only from the main discharge port (28a) but also from the corresponding auxiliary discharge ports (28b, 28c, 28d) in all of the operation states of the plurality of partial loads. . Therefore, the discharge resistance is reduced and the pressure loss is reduced. Further, in the operation state at the rated load, the refrigerant is discharged only from the main discharge port (28a).
また、本実施形態では、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）を、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の吐出側での螺旋溝（41）の傾き（線分Ｐ’Ｑ’の傾き）に対応して傾斜させている。これに対して、定格負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の吐出側での螺旋溝（41）の傾きに対応するようにスライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）を傾斜させる（図６（Ａ）の仮想線を参照）と、その傾きが急であるため、部分負荷の運転状態になったときに、図６（Ｄ）に仮想線で示すように隣り合う圧縮室（23）同士が連通してしまうことがある。そして、そうなると、所期の圧縮比が得られなくなってしまう。一方、本実施形態では、スライドバルブ（4）の傾きを部分負荷の状態での螺旋溝（41）の傾きに対応するように設定している。定格負荷の運転状態では螺旋溝（41）の傾きが部分負荷の状態よりも急角度になるため、本実施形態では、すべての運転状態において、隣り合う螺旋溝（41）（圧縮室（23））同士が連通することはない。 Further, in the present embodiment, the discharge-side end face (4a) of the slide valve (4) is inclined with respect to the inclination (line segment P′Q) of the spiral groove (41) on the discharge side of the slide valve (4) in the partial load operation state. It is tilted according to 'tilt'. On the other hand, the discharge side end face (4a) of the slide valve (4) is inclined so as to correspond to the inclination of the spiral groove (41) on the discharge side of the slide valve (4) in the rated load operating state (see FIG. 6 (A) (see the phantom line) and the slope thereof is steep, so when a partial load operation state is reached, the adjacent compression chambers (23) as shown by the phantom line in FIG. 6 (D) They may communicate with each other. Then, the desired compression ratio cannot be obtained. On the other hand, in this embodiment, the inclination of the slide valve (4) is set so as to correspond to the inclination of the spiral groove (41) in the partial load state. In the rated load operation state, the inclination of the spiral groove (41) becomes steeper than in the partial load state. Therefore, in this embodiment, in all operation states, the adjacent spiral groove (41) (compression chamber (23) ) There is no communication between them.
さらに、本実施形態では、各幅吐出ポート（28b，28c，28d）の側面を傾斜させるとともに、吐出側から吸入側に向かって、つまり第１副吐出ポート（28b）から第３副吐出ポート（28d）に向かってその幅を狭くするとともに、さらに各副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅を各部分負荷に対応するスクリューのランド幅よりも狭くしているから、各副吐出ポート（28b，28c，28d）がスライドバルブ（4）から開放されたときに、隣り合う螺旋溝（41）（圧縮室（23））同士が連通しない状態をより確実にすることができる。 Further, in the present embodiment, the side surfaces of the respective width discharge ports (28b, 28c, 28d) are inclined, and from the discharge side toward the suction side, that is, from the first sub discharge port (28b) to the third sub discharge port ( 28d), the width of each sub discharge port (28b, 28c, 28d) is made narrower than the land width of the screw corresponding to each partial load. When 28b, 28c, 28d) are opened from the slide valve (4), it is possible to more reliably prevent the adjacent spiral grooves (41) (compression chambers (23)) from communicating with each other.
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、主吐出ポート（28a）に加えて副吐出ポート（28b，28c，28d）を設けることにより、部分負荷時の冷媒の吐出抵抗に起因する圧力損失を低減できる。そのため、部分負荷時の運転効率を高めることができ、ひいては期間成績係数を向上させることが可能となる。また、定格負荷の運転状態では主吐出ポート（28a）だけから冷媒が吐出され、隣り合う圧縮室（23）同士が連通しないので、所期の圧縮比が得られなくなる不具合は生じない。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, by providing the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) in addition to the main discharge port (28a), it is possible to reduce the pressure loss due to the refrigerant discharge resistance at the time of partial load. Therefore, the operation efficiency at the time of partial load can be improved, and consequently the period coefficient of performance can be improved. Further, since the refrigerant is discharged only from the main discharge port (28a) and the adjacent compression chambers (23) do not communicate with each other in the rated load operating state, there is no problem that the desired compression ratio cannot be obtained.
また、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）を、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の吐出側での螺旋溝の傾きに対応して傾斜させることにより、運転中に、隣り合う螺旋溝（圧縮室（23））同士が連通することによる不具合が生じるのを防止できる。さらに、各副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅や傾きを上記のように特定したことにより、隣り合う螺旋溝（圧縮室（23））同士が連通するのをより確実に防止できる。 In addition, by inclining the discharge-side end face (4a) of the slide valve (4) corresponding to the inclination of the spiral groove on the discharge side of the slide valve (4) in the partial load operation state, It is possible to prevent inconvenience caused by communication between the matching spiral grooves (compression chambers (23)). Furthermore, by specifying the width and inclination of each sub-discharge port (28b, 28c, 28d) as described above, it is possible to more reliably prevent the adjacent spiral grooves (compression chambers (23)) from communicating with each other.
具体的には、部分負荷時のスライドバルブ（4）の位置に対応する螺旋溝（41）の傾きが定格負荷時のスライドバルブ（4）の位置に対応する螺旋溝（41）の傾きよりも緩やかであることから、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜が緩やかになり、副吐出ポート（28b，28c，28d）の側面の傾斜も緩やかになる。この傾斜が急であると隣り合う圧縮室（23）同士が連通することが考えられるが、本実施形態では上記傾斜が緩やかになるので、隣り合う圧縮室（23）同士が連通することを確実に防止できる。したがって、所期の圧縮比が得られなくなる不具合を確実に防止できる。 Specifically, the inclination of the spiral groove (41) corresponding to the position of the slide valve (4) at the partial load is greater than the inclination of the spiral groove (41) corresponding to the position of the slide valve (4) at the rated load. Since it is gentle, the inclination of the discharge side end face (4a) of the slide valve (4) becomes gentle, and the inclination of the side faces of the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) also becomes gentle. If this inclination is steep, it is conceivable that adjacent compression chambers (23) communicate with each other. However, in this embodiment, since the inclination becomes gentle, it is ensured that adjacent compression chambers (23) communicate with each other. Can be prevented. Therefore, it is possible to reliably prevent a problem that the desired compression ratio cannot be obtained.
また、この実施形態では、副吐出ポート（28b，28c，28d）の幅をスクリューのランド幅よりも狭くしていることと、スライドバルブ（4）の可動域において、スライドバルブ（4）の吐出側に対応するランドの幅が吐出側から吸入側に向かって細くなっているのに合わせて、各副吐出ポートの幅（28b，28c，28d）も吐出側から吸入側に向かって細くなるようにしているので、副吐出ポート（28b，28c，28d）がランドを跨ぐことがなく、隣り合う圧縮室（23）（螺旋溝（41））同士が連通しない。したがって、所期の圧縮比が得られなくなる不具合をより確実に確実に防止できる。 Further, in this embodiment, the width of the sub discharge port (28b, 28c, 28d) is narrower than the land width of the screw, and the discharge of the slide valve (4) is within the movable range of the slide valve (4). The width of each land discharge port (28b, 28c, 28d) is also narrowed from the discharge side to the suction side in accordance with the width of the land corresponding to the side becoming narrower from the discharge side to the suction side. Therefore, the sub discharge ports (28b, 28c, 28d) do not straddle the land, and the adjacent compression chambers (23) (spiral grooves (41)) do not communicate with each other. Therefore, it is possible to more reliably and reliably prevent a problem that the desired compression ratio cannot be obtained.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.
例えば、上記実施形態では、主吐出ポート（28a）に加えて３つの副吐出ポート（28b，28c，28d）を設けているが、７５％負荷及び５０％負荷の運転状態に対応する２つの副吐出ポート（28b，28c）だけを設けるようにしてもよい。また、副吐出ポートは、場合によっては１つでもよいし、４つ以上にしてもよい。これらの場合、部分負荷として設定する値は、７５％、５０％、２５％に限らず、適宜変更可能である。 For example, in the above embodiment, three sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are provided in addition to the main discharge port (28a), but two sub discharge ports corresponding to 75% load and 50% load operating states are provided. Only the discharge ports (28b, 28c) may be provided. In addition, the number of sub discharge ports may be one or four or more depending on circumstances. In these cases, the value set as the partial load is not limited to 75%, 50%, and 25%, and can be changed as appropriate.
また、主吐出ポート（28a）は、図６（Ａ）に仮想線で示すように、スライドバルブ（4）が定格負荷時の位置にあるときの吐出側端面（4a）のＰ点に一致する位置まで吸入側へ幅を広く形成すると、吐出抵抗をさらに低減することができる。 Further, the main discharge port (28a) coincides with the point P on the discharge side end face (4a) when the slide valve (4) is in the position at the rated load, as indicated by a virtual line in FIG. 6 (A). If the width is widened to the suction side to the position, the discharge resistance can be further reduced.
また、上記実施形態では、副吐出ポート（28b，28c，28d）をスライドバルブに対して図６（Ａ）〜図６（Ｄ）の下側のみに設けているが、図６（Ａ）に仮想線で示しているように、下側と上側の両方に設けてもよい。そうすれば、部分負荷時における吐出開口の面積をより大きくすることができるから、冷媒吐出時の圧力損失をより効果的に低減することができる。 Moreover, in the said embodiment, although the sub discharge port (28b, 28c, 28d) is provided only in the lower side of FIG. 6 (A)-FIG. 6 (D) with respect to the slide valve, FIG. As indicated by phantom lines, it may be provided on both the lower side and the upper side. By doing so, the area of the discharge opening at the time of partial load can be made larger, so that the pressure loss at the time of refrigerant discharge can be reduced more effectively.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、スクリュー圧縮機において吸入容積と吐出容積との比率を調整する可変ＶＩ機構について有用である。 As described above, the present invention is useful for the variable VI mechanism that adjusts the ratio between the suction volume and the discharge volume in the screw compressor.
1 シングルスクリュー圧縮機
3 可変ＶＩ機構（容積比調整機構）
4 スライドバルブ
4a 吐出側端面
23 圧縮室
28 シリンダ側吐出口（吐出口）
26 駆動機構
28a 主吐出ポート
28b 第１副吐出ポート
28c 第２副吐出ポート
28d 第３副吐出ポート
30 ケーシング
31 シリンダ壁
33 スライド溝
41 螺旋溝
40 スクリューロータ
1 Single screw compressor
3 Variable VI mechanism (volume ratio adjustment mechanism)
4 Slide valve
4a Discharge end face
23 Compression chamber
28 Cylinder side discharge port (discharge port)
26 Drive mechanism
28a Main discharge port
28b 1st secondary discharge port
28c Second secondary discharge port
28d 3rd sub discharge port
30 casing
31 Cylinder wall
33 Slide groove
41 Spiral groove
40 screw rotor
Claims (7)
上記吐出口（28）は、主吐出ポート（28a）と副吐出ポート（28b，28c，28d）とを含み、
主吐出ポート（28a）は、定格負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて開口形状が定められたポートであって、定格負荷の運転状態と部分負荷の運転状態のいずれでもスライドバルブ（4）に閉塞されずに開放されて流体が吐出されるポートであり、
副吐出ポート（28b，28c，28d）は、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の位置に合わせて開口形状が定められたポートであって、定格負荷の運転状態でスライドバルブ（4）に閉塞され、部分負荷の運転状態でスライドバルブ（4）から開放されて流体が吐出されるポートである
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 A screw rotor (40) having a spiral groove (41) formed on the outer peripheral surface and having one end on the fluid suction side and the other end on the discharge side, and a cylinder wall (31) for rotatably storing the screw rotor (40) , A drive mechanism (26) for driving the screw rotor (40) at a rotational speed variable in accordance with a load, and a slide groove formed along the axial direction of the cylinder wall (31) ( 33) is formed in a volume ratio adjusting mechanism (3) having a slide valve (4) which is mounted so as to be movable in the axial direction and adjusts a discharge start position, and a spiral groove (41) of the screw rotor (40). A single screw compressor comprising a discharge port (28) formed in the casing (30) so as to communicate with the compression chamber (23) on the discharge side of the screw rotor (40);
The discharge port (28) includes a main discharge port (28a) and a sub discharge port (28b, 28c, 28d),
The main discharge port (28a) is a port whose opening shape is determined according to the position of the slide valve (4) in the rated load operating state, and slides in either the rated load operating state or the partial load operating state. It is a port that is opened without being blocked by the valve (4) and discharges fluid.
The auxiliary discharge ports (28b, 28c, 28d) are ports whose opening shape is determined according to the position of the slide valve (4) in the partial load operation state, and the slide valve (4) in the rated load operation state A single screw compressor characterized in that it is a port that is closed by a valve and is opened from the slide valve (4) in a partially loaded operating state to discharge fluid.
複数の部分負荷運転状態に対応する複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）を備えている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 1,
A single screw compressor comprising a plurality of sub discharge ports (28b, 28c, 28d) corresponding to a plurality of partial load operation states.
上記副吐出ポート（28b，28c）は、７５％負荷及び５０％負荷の運転状態に対応する２つのポートであり、
７５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28b）は、スライドバルブ（4）によって、定格負荷運転状態で閉塞される一方、７５％負荷と５０％負荷の運転状態で開放される位置に形成され、
５０％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28c）は、スライドバルブ（4）によって、定格負荷と７５％負荷の運転状態で閉塞される一方、５０％負荷の運転状態で開放される位置に形成されている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 2,
The auxiliary discharge ports (28b, 28c) are two ports corresponding to the operating state of 75% load and 50% load,
The secondary discharge port (28b) corresponding to the 75% load operating state is closed at the rated load operating state by the slide valve (4), while being opened at the 75% load and 50% load operating states. Formed,
The sub discharge port (28c) corresponding to the 50% load operating state is closed by the slide valve (4) in the rated load and 75% load operating state, and opened in the 50% load operating state. The single screw compressor characterized by being formed in.
上記副吐出ポート（28b，28c，28d）は、７５％負荷、５０％負荷及び２５％負荷の運転状態に対応する３つのポートであり、
７５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28b）は、スライドバルブ（4）によって、定格負荷運転状態で閉塞される一方、７５％負荷と５０％負荷と２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成され、
５０％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28c）は、スライドバルブ（4）によって、定格負荷と７５％負荷の運転状態で閉塞される一方、５０％負荷と２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成され、
２５％負荷の運転状態に対応する副吐出ポート（28d）は、スライドバルブ（4）によって、定格負荷と７５％負荷と５０％負荷の運転状態で閉塞される一方、２５％負荷の運転状態で開放される位置に形成されている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 2,
The sub discharge ports (28b, 28c, 28d) are three ports corresponding to the operating states of 75% load, 50% load and 25% load,
The sub discharge port (28b) corresponding to the 75% load operating state is closed by the slide valve (4) in the rated load operating state, and opened in the 75% load, 50% load and 25% load operating states. Formed at the position to be
The sub discharge port (28c) corresponding to the 50% load operating state is blocked by the slide valve (4) in the rated load and 75% load operating states, while in the 50% load and 25% load operating states. Formed in the open position,
The sub discharge port (28d) corresponding to the 25% load operating state is blocked by the slide valve (4) in the rated load, 75% load and 50% load operating states, while in the 25% load operating state. A single screw compressor characterized in that it is formed at a position to be opened.
上記スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）が、部分負荷の運転状態におけるスライドバルブ（4）の吐出側での螺旋溝（41）の傾きに対応する方向に傾斜して形成され、
上記副吐出ポート（28b，28c，28d）の側面が、上記スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜に沿うように傾斜して形成されている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In any one of claims 2 to 4,
The discharge side end face (4a) of the slide valve (4) is formed to be inclined in a direction corresponding to the inclination of the spiral groove (41) on the discharge side of the slide valve (4) in the partial load operation state,
A single screw compressor characterized in that a side surface of the sub discharge port (28b, 28c, 28d) is formed to be inclined along the inclination of the discharge side end surface (4a) of the slide valve (4). .
上記副吐出ポート（28b，28c，28d）は、スライドバルブ（4）の吐出側端面（4a）の傾斜に対応して傾斜しているスクリューのランド幅よりも狭い幅に形成されている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 5,
The auxiliary discharge port (28b, 28c, 28d) is formed to have a width narrower than the land width of the screw inclined corresponding to the inclination of the discharge side end face (4a) of the slide valve (4). Features a single screw compressor.
上記複数の副吐出ポート（28b，28c，28d）は、吐出側から吸入側になるほど幅が狭く形成されている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 5 or 6,
The single screw compressor, wherein the plurality of sub-discharge ports (28b, 28c, 28d) are formed so as to become narrower from the discharge side toward the suction side.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009291153A JP5526760B2 (en) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Single screw compressor |
| US13/516,924 US9051935B2 (en) | 2009-12-22 | 2010-12-22 | Single screw compressor |
| ES10838962T ES2721149T3 (en) | 2009-12-22 | 2010-12-22 | Single screw compressor |
| BR112012015082-0A BR112012015082B1 (en) | 2009-12-22 | 2010-12-22 | A PROPELLER COMPRESSOR |
| EP10838962.8A EP2518322B1 (en) | 2009-12-22 | 2010-12-22 | Single-screw compressor |
| CN201080056876.8A CN102656367B (en) | 2009-12-22 | 2010-12-22 | Single-screw compressor |
| PCT/JP2010/007447 WO2011077724A1 (en) | 2009-12-22 | 2010-12-22 | Single-screw compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009291153A JP5526760B2 (en) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Single screw compressor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011132834A true JP2011132834A (en) | 2011-07-07 |
| JP5526760B2 JP5526760B2 (en) | 2014-06-18 |
Family
ID=44345851
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009291153A Active JP5526760B2 (en) | 2009-12-22 | 2009-12-22 | Single screw compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5526760B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013537282A (en) * | 2010-09-14 | 2013-09-30 | ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー | Volume ratio control system and method |
| CN106762633A (en) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 麦克维尔空调制冷(苏州)有限公司 | A kind of multiscrew formula determines frequency refrigeration compressor |
| CN107524599A (en) * | 2017-10-13 | 2017-12-29 | 苏州利森空调制冷有限公司 | Single screw compressor internal volume rate regulating mechanism |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005054719A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Daikin Ind Ltd | Screw compressor |
-
2009
- 2009-12-22 JP JP2009291153A patent/JP5526760B2/en active Active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005054719A (en) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Daikin Ind Ltd | Screw compressor |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013537282A (en) * | 2010-09-14 | 2013-09-30 | ジョンソン コントロールズ テクノロジー カンパニー | Volume ratio control system and method |
| CN106762633A (en) * | 2017-01-10 | 2017-05-31 | 麦克维尔空调制冷(苏州)有限公司 | A kind of multiscrew formula determines frequency refrigeration compressor |
| CN107524599A (en) * | 2017-10-13 | 2017-12-29 | 苏州利森空调制冷有限公司 | Single screw compressor internal volume rate regulating mechanism |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP5526760B2 (en) | 2014-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2011077724A1 (en) | Single-screw compressor | |
| WO2009084233A1 (en) | Screw compressor | |
| JP2012092827A (en) | Screw compressor | |
| WO2021200858A1 (en) | Screw compressor, and refrigeration device | |
| JP4005035B2 (en) | Variable capacity rotary compressor | |
| JP5526760B2 (en) | Single screw compressor | |
| JP4735757B2 (en) | Single screw compressor | |
| JP4412417B2 (en) | Single screw compressor | |
| WO2016129266A1 (en) | Screw compressor | |
| JP2004324601A (en) | Single screw compressor | |
| JP4821660B2 (en) | Single screw compressor | |
| JP2022075840A (en) | Screw compressor | |
| JP6500964B1 (en) | Screw compressor | |
| JP2013177868A (en) | Screw compressor | |
| JP6728988B2 (en) | Screw compressor | |
| JP2018009516A (en) | Screw compressor | |
| JP2012197734A (en) | Screw compressor | |
| JP2004316586A (en) | Screw compressor | |
| WO2011077657A1 (en) | Screw compressor | |
| JP2016020651A (en) | Screw compressor | |
| JP7372581B2 (en) | Screw compressor and refrigeration equipment | |
| JP2016109095A (en) | Screw compressor | |
| JP2013113271A (en) | Screw compressor | |
| KR100750303B1 (en) | Scroll compressor | |
| JP2017210915A (en) | Screw compressor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20121005 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20121011 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131217 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140214 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140318 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140331 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5526760 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |