JP2012097645A - Compressor - Google Patents
Compressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012097645A JP2012097645A JP2010245259A JP2010245259A JP2012097645A JP 2012097645 A JP2012097645 A JP 2012097645A JP 2010245259 A JP2010245259 A JP 2010245259A JP 2010245259 A JP2010245259 A JP 2010245259A JP 2012097645 A JP2012097645 A JP 2012097645A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- drive shaft
- oil
- compression mechanism
- compressor
- heating
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、圧縮機に関し、特に圧縮機の性能向上の対策に係るものである。 The present invention relates to a compressor, and particularly relates to measures for improving the performance of the compressor.
従来より、冷媒回路に接続されて冷媒を圧縮する圧縮機が知られている。この種の圧縮機として、例えば特許文献１には、スクリューロータ及びゲートロータを有するスクリュー式の圧縮機構を備えたものがある。スクリューロータは、外周面に複数条の螺旋溝が形成された略円柱状に形成されている。ゲートロータは、回転軸と、該回転軸の端部から径方向外方へ放射状に延びる複数の長方形板状のゲートを有し、このゲートがスクリューロータの螺旋溝と噛み合わされる。スクリューロータとゲートロータとは、ケーシングに収容される。これにより、圧縮機構の内部では、スクリューロータの螺旋溝と、ゲートロータと、ケーシングの内壁面との間に、圧縮室が形成される。
Conventionally, a compressor connected to a refrigerant circuit and compressing the refrigerant is known. As this type of compressor, for example,
スクリューロータは、駆動機構（電動機）の駆動軸と連結され、駆動軸によって回転駆動される。スクリューロータが回転すると、螺旋溝と噛み合うゲートが周方向に回転し、ゲートロータが回転する。すると、ゲートは、螺旋溝の始端（低圧の冷媒が吸入される吸入側の端部）から終端（高圧の冷媒が吐出される吐出側の端部）に向かって相対的に移動していく。これに伴い、閉じきり状態となった圧縮室の容積が徐々に縮小していき、圧縮室内の冷媒が圧縮される。 The screw rotor is connected to a drive shaft of a drive mechanism (electric motor) and is rotationally driven by the drive shaft. When the screw rotor rotates, the gate meshing with the spiral groove rotates in the circumferential direction, and the gate rotor rotates. Then, the gate relatively moves from the start end (end portion on the suction side where low-pressure refrigerant is sucked) to the end portion (end portion on the discharge side where high-pressure refrigerant is discharged) of the spiral groove. Along with this, the volume of the compression chamber that is completely closed is gradually reduced, and the refrigerant in the compression chamber is compressed.
同文献に開示された圧縮機では、インバータ回路によって電動機の運転周波数（圧縮機の容量）が可変に構成されている。つまり、この圧縮機では、駆動軸の回転数が調整可能となっており、冷凍サイクルの冷媒の循環量、ひいては冷凍装置（例えばチラー）の冷却能力が調整可能となっている。 In the compressor disclosed in this document, the operating frequency of the electric motor (compressor capacity) is variably configured by an inverter circuit. That is, in this compressor, the rotation speed of the drive shaft can be adjusted, and the circulation amount of the refrigerant in the refrigeration cycle, and thus the cooling capacity of the refrigeration apparatus (for example, chiller) can be adjusted.
ところで、上記のような圧縮機構には、例えばスクリューロータとゲートとの間の摺接部等を潤滑するために、圧縮機構の内部に潤滑油が供給される。ここで、上述したような駆動軸の回転数が可変な圧縮機において、例えば冷却能力を増大させるために、駆動軸の回転数を高速化させるとする。この場合、圧縮機構の内部では、潤滑油の粘性抵抗によって、余分な動力を消費することとなり、機械損失が増大してしまう。その結果、駆動軸を高速域で回転させる運転条件下において、圧縮機の効率の低下を招くという問題があった。 By the way, in the compression mechanism as described above, for example, lubricating oil is supplied into the compression mechanism in order to lubricate a sliding contact portion between the screw rotor and the gate. Here, in the compressor in which the rotational speed of the drive shaft as described above is variable, for example, in order to increase the cooling capacity, the rotational speed of the drive shaft is increased. In this case, extra power is consumed inside the compression mechanism due to the viscous resistance of the lubricating oil, and mechanical loss increases. As a result, there has been a problem that the efficiency of the compressor is reduced under operating conditions in which the drive shaft is rotated in a high speed range.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、駆動軸の回転数が高速域となる運転条件下において、圧縮機の機械損失の増大を防止することである。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to prevent the increase in the mechanical loss of a compressor on the driving | running conditions from which the rotation speed of a drive shaft becomes a high speed area.
第１の発明は、冷凍サイクルが行われる冷媒回路（2）に接続されて冷媒を圧縮する圧縮機を対象とし、駆動軸（23）を有する駆動機構（20）と、前記駆動軸（23）に駆動されて冷媒を内部で圧縮する圧縮機構（30）と、前記圧縮機構（30）の内部へ潤滑油を供給する油供給機構（50）と、前記駆動軸（23）の回転数を調整する回転数調整部（82）と、前記駆動軸（23）の回転数が所定の高速域になると、前記圧縮機構（30）へ供給される潤滑油の粘度を低下させる油粘度低下機構（70,84）と、を備えていることを特徴とする。 The first invention is directed to a compressor connected to a refrigerant circuit (2) in which a refrigeration cycle is performed and compresses the refrigerant, and includes a drive mechanism (20) having a drive shaft (23), and the drive shaft (23). The compression mechanism (30) that is driven by the compressor to compress the refrigerant inside, the oil supply mechanism (50) that supplies lubricating oil to the inside of the compression mechanism (30), and the rotational speed of the drive shaft (23) are adjusted And an oil viscosity reducing mechanism (70) for reducing the viscosity of the lubricating oil supplied to the compression mechanism (30) when the rotational speed of the rotational speed adjusting unit (82) and the drive shaft (23) reach a predetermined high speed range. , 84).
第１の発明では、駆動機構（20）によって駆動軸（23）が回転駆動されると、圧縮機構（30）が駆動され、圧縮機構（30）の内部で冷媒が圧縮される。駆動軸（23）は回転数調整部（82）によって回転数が調整可能となっている。これにより、圧縮機構（30）で圧縮される単位時間当たりの冷媒の容量が可変となる。 In the first invention, when the drive shaft (23) is rotationally driven by the drive mechanism (20), the compression mechanism (30) is driven, and the refrigerant is compressed inside the compression mechanism (30). The rotational speed of the drive shaft (23) can be adjusted by the rotational speed adjustment section (82). Thereby, the capacity | capacitance of the refrigerant | coolant per unit time compressed with a compression mechanism (30) becomes variable.
本発明では、油供給機構（50）によって圧縮機構（30）の内部に潤滑油が供給される。これにより、圧縮機構（30）の内部の摺動部の潤滑が図られる。ここで、本発明では、駆動軸（23）の回転数が所定の高速域になると、油粘度低下機構（70,84）が圧縮機構（30）へ供給される潤滑油の粘度を低下させる。これにより、圧縮機構（30）の内部では、駆動軸（23）の高速回転時において、潤滑油の粘性抵抗を低減できる。従って、駆動軸（23）の回転数が高速域となる運転条件下において、冷媒の圧縮に寄与しない機械損失が増大してしまうことを回避できる。 In the present invention, the lubricating oil is supplied into the compression mechanism (30) by the oil supply mechanism (50). Thereby, lubrication of the sliding part inside a compression mechanism (30) is achieved. Here, in the present invention, when the rotational speed of the drive shaft (23) reaches a predetermined high speed range, the oil viscosity reducing mechanism (70, 84) reduces the viscosity of the lubricating oil supplied to the compression mechanism (30). As a result, the viscous resistance of the lubricating oil can be reduced inside the compression mechanism (30) when the drive shaft (23) rotates at a high speed. Therefore, it is possible to avoid an increase in mechanical loss that does not contribute to refrigerant compression under operating conditions in which the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range.
第２の発明は、第１の発明において、前記油粘度低下機構（70,84）は、前記油供給機構（50）から前記圧縮機構（30）へ供給される潤滑油を加熱して該潤滑油の粘度を低下させる加熱機構（70）を備えていることを特徴とする。 In a second aspect based on the first aspect, the oil viscosity reducing mechanism (70, 84) heats the lubricating oil supplied from the oil supply mechanism (50) to the compression mechanism (30) to perform the lubrication. A heating mechanism (70) for reducing the viscosity of the oil is provided.
第２の発明の油粘度低下機構（70,84）は、加熱機構（70）を有する。つまり、駆動軸（23）の回転数が高速域となると、加熱機構（70）が潤滑油を加熱し、これにより潤滑油の粘度が低下する。その結果、圧縮機構（30）の内部では、駆動軸（23）の回転数が高速域となる運転条件下において、潤滑油の粘性抵抗を低減して、機械損失の増大を抑制できる。 The oil viscosity decreasing mechanism (70, 84) of the second invention has a heating mechanism (70). That is, when the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed region, the heating mechanism (70) heats the lubricating oil, thereby reducing the viscosity of the lubricating oil. As a result, in the compression mechanism (30), under the operating conditions where the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range, the viscosity resistance of the lubricating oil can be reduced and increase in mechanical loss can be suppressed.
第３の発明は、第２の発明において、前記油粘度低下機構（70,84）は、前記駆動軸（23）の回転数を示す指標を検出する回転数検出部（95）と、前記回転数検出部（95）の検出値が所定値以上になると、前記加熱機構（70）の加熱動作を実行させる加熱制御部（84）とを備えていることを特徴とする。 In a third aspect based on the second aspect, the oil viscosity reducing mechanism (70, 84) includes a rotational speed detector (95) for detecting an index indicating the rotational speed of the drive shaft (23), and the rotation A heating control unit (84) is provided that executes the heating operation of the heating mechanism (70) when the detection value of the number detection unit (95) reaches a predetermined value or more.
第３の発明では、回転数検出部（95）によって駆動軸（23）の回転数が直接的、あるいは間接的に検出される。回転数検出部（95）の検出値が所定値以上になると、加熱制御部（84）は、加熱機構（70）による加熱動作を実行させる。これにより、駆動軸（23）の回転数が高速域となる運転条件下において、潤滑油を加熱して該潤滑油の粘度を確実に低下させることができる。 In the third invention, the rotational speed of the drive shaft (23) is detected directly or indirectly by the rotational speed detector (95). When the detection value of the rotation speed detection unit (95) becomes a predetermined value or more, the heating control unit (84) causes the heating mechanism (70) to perform a heating operation. As a result, under operating conditions where the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range, the lubricating oil can be heated to reliably reduce the viscosity of the lubricating oil.
第４の発明は、第３の発明において、前記加熱制御部（84）は、前記回転数検出部（95）の検出値が大きくなるにつれて、前記加熱機構（70）の加熱能力を増大させるように構成されていることを特徴とする。 In a fourth aspect based on the third aspect, the heating control section (84) increases the heating capability of the heating mechanism (70) as the detection value of the rotation speed detection section (95) increases. It is comprised by these.
第４の発明では、回転数検出部（95）の検出値が大きくなるほど、加熱機構（70）の加熱能力が増大していく。つまり、駆動軸（23）の回転数が大きくなればなるほど、潤滑油の粘性抵抗に起因する機械損失も大きくなるが、本発明では、このような回転数の増大に対応するように油の粘度が低下していく。よって、圧縮機構（30）の機械損失を効果的に低減できる。 In 4th invention, the heating capability of a heating mechanism (70) increases, so that the detection value of a rotation speed detection part (95) becomes large. That is, as the rotational speed of the drive shaft (23) increases, the mechanical loss due to the viscous resistance of the lubricating oil also increases. However, in the present invention, the viscosity of the oil is adjusted to cope with such an increase in the rotational speed. Will go down. Therefore, the mechanical loss of the compression mechanism (30) can be effectively reduced.
第５の発明は、第２乃至４のいずれか１つの発明において、前記加熱機構（70）は、ヒータで構成されていることを特徴とする。 According to a fifth invention, in any one of the second to fourth inventions, the heating mechanism (70) includes a heater.
第５の発明では、駆動軸（23）の回転数が所定の高速域となると、加熱機構（70）としてのヒータ（70）によって潤滑油が加熱され、該潤滑油の粘度が低下される。 In the fifth invention, when the rotational speed of the drive shaft (23) reaches a predetermined high speed range, the lubricating oil is heated by the heater (70) as the heating mechanism (70), and the viscosity of the lubricating oil is reduced.
第６の発明は、第１乃至第５のいずれか１つの発明において、前記圧縮機構（30）は、スクリュー式の圧縮機構で構成されていることを特徴とする。 A sixth invention is characterized in that, in any one of the first to fifth inventions, the compression mechanism (30) is a screw-type compression mechanism.
第６の発明の圧縮機構（30）は、スクリュー式（例えばシングルスクリュー式やツインスクリュー式）に構成される。このスクリュー式の圧縮機構（30）では、駆動軸（23）の回転数が高速域となり、スクリューロータが高速回転すると、潤滑油の粘性抵抗に起因して機械損失が増大し易い。これに対し、本発明では、駆動軸（23）の回転数が高速域となると、潤滑油の粘度を低下させて粘性抵抗を低減できるため、このような機械損失の増大を効果的に回避できる。 The compression mechanism (30) of 6th invention is comprised by the screw type (for example, single screw type or a twin screw type). In this screw type compression mechanism (30), when the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range and the screw rotor rotates at a high speed, mechanical loss tends to increase due to the viscous resistance of the lubricating oil. On the other hand, in the present invention, when the rotational speed of the drive shaft (23) is in the high speed range, the viscosity of the lubricating oil can be reduced to reduce the viscous resistance, so that an increase in such mechanical loss can be effectively avoided. .
本発明によれば、駆動軸（23）の回転数が高速域となる運転条件下において、圧縮機構（30）へ供給される潤滑油の粘度を低下させているため、圧縮機構（30）の内部の潤滑油の粘性抵抗を低減できる。従って、高速域における機械損失を低減でき、圧縮機効率を向上させることができる。従って、この圧縮機が適用される冷凍装置の性能（例えばＣＯＰ（Coefficient Of Performance）やＩＰＬＶ（Integrated Part Load Value）等）の向上を図ることができる。 According to the present invention, since the viscosity of the lubricating oil supplied to the compression mechanism (30) is reduced under operating conditions where the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range, the compression mechanism (30) The viscous resistance of the internal lubricating oil can be reduced. Therefore, the mechanical loss in the high speed range can be reduced, and the compressor efficiency can be improved. Therefore, it is possible to improve the performance (for example, COP (Coefficient Of Performance) and IPLV (Integrated Part Load Value)) of the refrigeration apparatus to which the compressor is applied.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
〈スクリュー圧縮機の基本構成〉
本発明の実施形態に係るスクリュー圧縮機（10）は、例えば空調装置やチラーユニット等の冷凍装置（1）に適用されている。また、本実施形態のスクリュー圧縮機（10）は、いわゆるシングルスクリュー圧縮機で構成されている。図１に示すように、この冷凍装置（1）は、冷媒回路（2）を備えている。冷媒回路（2）は、スクリュー圧縮機（10）、熱源側熱交換器（3）、膨張弁（4）、利用側熱交換器（5）、四路切換弁（6）等を含む閉回路で構成されている。冷媒回路（2）には、冷媒が充填されている。冷媒回路（2）では、冷媒が循環することにより、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following description of the preferred embodiment is merely illustrative in nature and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
<Basic configuration of screw compressor>
The screw compressor (10) according to the embodiment of the present invention is applied to a refrigeration apparatus (1) such as an air conditioner or a chiller unit. Moreover, the screw compressor (10) of this embodiment is comprised with what is called a single screw compressor. As shown in FIG. 1, the refrigeration apparatus (1) includes a refrigerant circuit (2). The refrigerant circuit (2) is a closed circuit including a screw compressor (10), a heat source side heat exchanger (3), an expansion valve (4), a use side heat exchanger (5), a four-way switching valve (6), etc. It consists of The refrigerant circuit (2) is filled with a refrigerant. In the refrigerant circuit (2), a vapor compression refrigeration cycle is performed by circulating the refrigerant.
冷媒回路（2）は、スクリュー圧縮機（10）の吐出側に接続される吐出管（7）と、スクリュー圧縮機（10）の吸入側に接続される吸入管（8）とを備えている。熱源側熱交換器（3）及び利用側熱交換器（5）は、それぞれフィンアンドチューブ式の熱交換器で構成されている。膨張弁（4）は、開度が調整可能な電子膨張弁で構成されている。 The refrigerant circuit (2) includes a discharge pipe (7) connected to the discharge side of the screw compressor (10) and a suction pipe (8) connected to the suction side of the screw compressor (10). . The heat source side heat exchanger (3) and the use side heat exchanger (5) are each constituted by a fin-and-tube heat exchanger. The expansion valve (4) is an electronic expansion valve whose opening degree can be adjusted.
四路切換弁（6）は、第１から第４までのポートを備えている。第１ポートは吐出管（7）と接続し、第２ポートは吸入管（8）と接続している。第３ポートは、熱源側熱交換器（3）の一端と接続し、第４ポートは、利用側熱交換器（5）の一端と接続している。四路切換弁（6）は、第１ポートと第３ポートとが連通して第２ポートと第４ポートとが連通する第１状態（図１に実線で示す状態）と、第１ポートと第４ポートとが連通して第２ポートと第３ポートとが連通する状態（図１に破線で示す状態））とに切換可能となっている。 The four-way selector valve (6) includes first to fourth ports. The first port is connected to the discharge pipe (7), and the second port is connected to the suction pipe (8). The third port is connected to one end of the heat source side heat exchanger (3), and the fourth port is connected to one end of the use side heat exchanger (5). The four-way selector valve (6) includes a first state (state indicated by a solid line in FIG. 1) in which the first port and the third port communicate with each other and the second port and the fourth port communicate with each other; The state can be switched to a state in which the fourth port communicates and the second port communicates with the third port (a state indicated by a broken line in FIG. 1).
図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、該ケーシング（11）に収容される電動機（20）と、該電動機（20）によって駆動される圧縮機構（30）とを備えている。 As shown in FIG. 2, the screw compressor (10) includes a casing (11), an electric motor (20) accommodated in the casing (11), and a compression mechanism (30) driven by the electric motor (20). And.
ケーシング（11）は、横長の略円筒状の密閉容器で構成されている。ケーシング（11）の軸方向の前方寄り（図２における吐出管（7）寄り）の下部と、ケーシング（11）の軸方向の後方寄り（図２における吸入管（8）寄り）の下部とには、ケーシング（11）を支持する脚部（12,12）がそれぞれ設けられている。 The casing (11) is composed of a horizontally long substantially cylindrical sealed container. The lower part of the casing (11) closer to the front in the axial direction (closer to the discharge pipe (7) in FIG. 2) and the lower part of the casing (11) closer to the rear in the axial direction (closer to the suction pipe (8) in FIG. 2) Are provided with leg portions (12, 12) for supporting the casing (11).
吐出管（7）は、ケーシング（11）の上部を貫通しており、吐出管（7）の流入端とケーシング（11）の内部とが連通している。これにより、ケーシング（11）の内部は、圧縮機構（30）に区画される前方側の空間が、吐出管（7）と連通する高圧室（14）を構成している。 The discharge pipe (7) penetrates the upper part of the casing (11), and the inflow end of the discharge pipe (7) communicates with the inside of the casing (11). Thereby, the inside of the casing (11) forms a high-pressure chamber (14) in which the space on the front side partitioned by the compression mechanism (30) communicates with the discharge pipe (7).
吸入管（8）は、ケーシング（11）の後側の頂部を貫通しており、吸入管（8）の流出端とケーシング（11）の内部とが連通している。これにより、ケーシング（11）の内部は、圧縮機構（30）に区画される後方側の空間が、吸入管（8）と連通する低圧室（13）を構成している。 The suction pipe (8) passes through the top on the rear side of the casing (11), and the outflow end of the suction pipe (8) communicates with the inside of the casing (11). As a result, the interior of the casing (11) forms a low-pressure chamber (13) in which the rear space defined by the compression mechanism (30) communicates with the suction pipe (8).
電動機（20）は、モータから成る駆動機構を構成しており、ケーシング（11）の内部の低圧室（13）に収容されている。電動機（20）は、ケーシング（11）の内周壁面に固定される円筒状のステータ（21）と、該ステータ（21）の内部に嵌挿される円筒状のロータ（22）とを備えている。ロータ（22）の内部には、駆動軸（23）が一体的に固定されている。駆動軸（23）は、圧縮機構（30）と連結するようにケーシング（11）を軸方向に延びている。低圧室（13）には、駆動軸（23）の一端部を回転自在に支持する第１軸受け（24）が設けられている。高圧室（14）には、駆動軸（23）の他端部を回転自在に支持する第２軸受け（25）が設けられている。 The electric motor (20) constitutes a drive mechanism composed of a motor, and is accommodated in a low pressure chamber (13) inside the casing (11). The electric motor (20) includes a cylindrical stator (21) fixed to the inner peripheral wall surface of the casing (11), and a cylindrical rotor (22) fitted into the stator (21). . A drive shaft (23) is integrally fixed inside the rotor (22). The drive shaft (23) extends in the axial direction of the casing (11) so as to be connected to the compression mechanism (30). The low pressure chamber (13) is provided with a first bearing (24) that rotatably supports one end of the drive shaft (23). The high pressure chamber (14) is provided with a second bearing (25) that rotatably supports the other end of the drive shaft (23).
図２〜図４に示すように、圧縮機構（30）は、シングルスクリュー式の圧縮機構で構成されている。圧縮機構（30）は、ケーシング（11）の内壁に形成される円筒壁部（31）と、該円筒壁部（31）の内部に配設される１つのスクリューロータ（32）と、該スクリューロータ（32）に噛み合う２つのゲートロータ（40）とを備えている。 As shown in FIGS. 2 to 4, the compression mechanism (30) is a single screw type compression mechanism. The compression mechanism (30) includes a cylindrical wall portion (31) formed on the inner wall of the casing (11), one screw rotor (32) disposed in the cylindrical wall portion (31), and the screw And two gate rotors (40) meshing with the rotor (32).
スクリューロータ（32）は、駆動軸（23）に回転駆動されるように該駆動軸（23）と連結している。スクリューロータ（32）は、略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（32）の外形は、円筒壁部（31）の内径よりも僅かに小さく設定されている。これにより、円筒壁部（31）の内周面とスクリューロータ（32）の外周面とは、微小な隙間を介して実質的に摺接するように構成されている。 The screw rotor (32) is coupled to the drive shaft (23) so as to be rotationally driven by the drive shaft (23). The screw rotor (32) is a metal member formed in a substantially cylindrical shape. The outer shape of the screw rotor (32) is set slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical wall portion (31). Thereby, the inner peripheral surface of the cylindrical wall portion (31) and the outer peripheral surface of the screw rotor (32) are configured to substantially come into sliding contact with each other through a minute gap.
スクリューロータ（32）の外周部には、スクリューロータ（32）の軸方向一端から他端に向かって螺旋状に延びる複数の螺旋溝（33）が形成されている。なお、本実施形態では、６本の螺旋溝（33）が形成されているが、これに限らず、５本以下７本以上であっても良い。 A plurality of spiral grooves (33) extending spirally from one axial end to the other end of the screw rotor (32) are formed on the outer peripheral portion of the screw rotor (32). In the present embodiment, six spiral grooves (33) are formed. However, the number is not limited to this, and may be five or less and seven or more.
ゲートロータ（40）は、円柱状のゲート軸部（41）と、円板状の基部（42）と、該基部（42）から径方向外方へ放射状に延びるアーム部（43）と、該アーム部（43）の表面（ゲート軸部（41）と反対側の面）に形成される板状のゲート（44）とを備えている。各ゲートロータ（40）は、スクリューロータ（32）の軸心を挟んで、略対称位置、及び対称形状となるように構成されている。 The gate rotor (40) includes a cylindrical gate shaft portion (41), a disc-shaped base portion (42), an arm portion (43) extending radially outward from the base portion (42), And a plate-like gate (44) formed on the surface of the arm portion (43) (surface opposite to the gate shaft portion (41)). Each gate rotor (40) is configured to have a substantially symmetrical position and a symmetrical shape across the axis of the screw rotor (32).
ゲート軸部（41）及び基部（42）及びアーム部（43）は、一体的に形成される金属製の支持部材を構成している。ゲート軸部（41）は、駆動軸（23）と直交する方向に延びる姿勢で回転自在となるように軸受け（図示省略）に支持されている。基部（42）は、やや肉厚の円板状に形成されている。複数（本実施形態では、１１枚）のアーム部（43）は、各々がスクリューロータ（32）の螺旋溝（33）に係合するような長方形板状に形成されている。各ゲート（44）は、樹脂製の部材で構成されている。複数のゲート（44）は、各々がスクリューロータ（32）の螺旋溝（33）に歯合するような長方形板状に形成されている。つまり、スクリューロータ（32）とゲート（44）とは、僅かな隙間を介して実質的に線接触するように構成されている。 The gate shaft portion (41), the base portion (42), and the arm portion (43) constitute a metal support member that is integrally formed. The gate shaft portion (41) is supported by a bearing (not shown) so as to be rotatable in a posture extending in a direction orthogonal to the drive shaft (23). The base (42) is formed in a slightly thick disk shape. The plurality (11 in this embodiment) of the arm portions (43) are formed in a rectangular plate shape such that each engages with the spiral groove (33) of the screw rotor (32). Each gate (44) is made of a resin member. The plurality of gates (44) are formed in a rectangular plate shape that meshes with the spiral groove (33) of the screw rotor (32). That is, the screw rotor (32) and the gate (44) are configured to be substantially in line contact with each other through a slight gap.
圧縮機構（30）の内部では、円筒壁部（31）の内周面と、スクリューロータ（32）の螺旋溝（33）と、ゲートロータ（40）のゲート（44）との間に、圧縮室（34）が形成される。スクリューロータ（32）の螺旋溝（33）は、軸方向前方側（低圧室（13）側）の端部に開放部が形成され、この開放部が圧縮機構（30）の吸入口（35）を構成している。また、円筒壁部（31）には、軸方向後方側（高圧室（14）側）寄りの部位に開口溝（図示省略）が形成され、この開口溝が圧縮機構（30）の吐出口（図示省略）を構成している。 In the compression mechanism (30), compression is performed between the inner peripheral surface of the cylindrical wall (31), the spiral groove (33) of the screw rotor (32), and the gate (44) of the gate rotor (40). A chamber (34) is formed. The spiral groove (33) of the screw rotor (32) has an open portion at the end on the axially front side (low pressure chamber (13) side), and this open portion serves as the suction port (35) of the compression mechanism (30). Is configured. In addition, an opening groove (not shown) is formed in the cylindrical wall portion (31) near the axially rear side (the high pressure chamber (14) side), and this opening groove serves as a discharge port ( (Not shown).
高圧室（14）には、高圧冷媒に含まれる冷凍機油（潤滑油）を分離するための油分離器（26）と、油分離器（26）で分離した油が溜まり込む油貯留部（27）が設けられている。油分離器（26）は、圧縮機構（30）の吐出口から吐出管（7）までの間の冷媒流路中に配置されている。油貯留部（27）は、油分離器（26）の下方であって、ケーシング（11）の底部に形成されている。 The high-pressure chamber (14) includes an oil separator (26) for separating the refrigerating machine oil (lubricating oil) contained in the high-pressure refrigerant, and an oil reservoir (27) in which the oil separated by the oil separator (26) is stored. ) Is provided. The oil separator (26) is disposed in the refrigerant flow path from the discharge port of the compression mechanism (30) to the discharge pipe (7). The oil reservoir (27) is formed below the oil separator (26) and at the bottom of the casing (11).
本実施形態のスクリュー圧縮機（10）は、油供給機構（50）と加熱機構（70）とを備えている。 The screw compressor (10) of this embodiment includes an oil supply mechanism (50) and a heating mechanism (70).
油供給機構（50）は、圧縮機構（30）の内部へ潤滑油を供給するものである。つまり、圧縮機構（30）の内部へ供給された油は、スクリューロータ（32）と円筒壁部（31）との間の各摺接部や、スクリューロータ（32）とゲート（44）との間の各摺接部の潤滑に利用される。油供給機構（50）は、油供給路（51）と油貯留タンク（52）とを備えている。油供給路（51）は、流入端が油貯留部（27）に連通し、流出端が圧縮機構（30）の圧縮途中箇所に接続されている。つまり、油供給路（51）の流出端は、圧縮機構（30）の圧縮室（34）において、冷媒が中間圧（吸入圧と吐出圧との間の圧力）となる箇所に接続されている。これにより、油供給機構（50）では、高圧室（14）の流体の圧力と圧縮室（34）の圧縮途中箇所の流体の圧力との差圧を利用して、油貯留部（27）の潤滑油を圧縮機構（30）の内部へ送ることができる。 The oil supply mechanism (50) supplies lubricating oil to the inside of the compression mechanism (30). That is, the oil supplied to the inside of the compression mechanism (30) is slidably contacted between the screw rotor (32) and the cylindrical wall (31), or between the screw rotor (32) and the gate (44). It is used to lubricate each sliding contact portion. The oil supply mechanism (50) includes an oil supply path (51) and an oil storage tank (52). The oil supply path (51) has an inflow end communicating with the oil reservoir (27), and an outflow end connected to a compression midpoint of the compression mechanism (30). In other words, the outflow end of the oil supply path (51) is connected to a location where the refrigerant has an intermediate pressure (pressure between the suction pressure and the discharge pressure) in the compression chamber (34) of the compression mechanism (30). . As a result, the oil supply mechanism (50) uses the differential pressure between the pressure of the fluid in the high pressure chamber (14) and the pressure of the fluid in the compression chamber (34) in the middle of compression. Lubricating oil can be sent into the compression mechanism (30).
油貯留タンク（52）は、油供給路（51）の途中に設けられている。油貯留タンク（52）は、例えば円筒形状の密閉容器で構成されている。油貯留タンク（52）には、油供給路（51）を流れる油が一時的に滞留する。 The oil storage tank (52) is provided in the middle of the oil supply path (51). The oil storage tank (52) is composed of, for example, a cylindrical sealed container. In the oil storage tank (52), the oil flowing through the oil supply path (51) temporarily stays.
本実施形態の加熱機構（70）は、ヒータ装置（71）で構成されている。ヒータ装置（71）は、電源部（72）と、該電源部（72）と接続するヒータ部（73）とを有している。ヒータ部（73）は、油貯留タンク（52）の内部に配設されている。 The heating mechanism (70) of the present embodiment is composed of a heater device (71). The heater device (71) includes a power supply unit (72) and a heater unit (73) connected to the power supply unit (72). The heater part (73) is disposed inside the oil storage tank (52).
本実施形態のスクリュー圧縮機（10）は、コントローラ部（80）とインバータ部（81）と、各種のセンサ部（91〜96）とを備えている。コントローラ部（80）は、スクリュー圧縮機（10）の運転制御を行うためのものである。インバータ部（81）は、電動機（20）の運転周波数を変更するためのインバータ回路を構成している。 The screw compressor (10) of the present embodiment includes a controller unit (80), an inverter unit (81), and various sensor units (91 to 96). The controller unit (80) is for performing operation control of the screw compressor (10). The inverter unit (81) constitutes an inverter circuit for changing the operating frequency of the electric motor (20).
上述した各種のセンサ部として、スクリュー圧縮機（10）には、高圧圧力センサ（91）、高圧冷媒温度センサ（92）、低圧圧力センサ（93）、低圧冷媒温度センサ（94）、回転数検出センサ（95）、油温度センサ（96）とが設けられている。 As the various sensor units described above, the screw compressor (10) includes a high pressure sensor (91), a high pressure refrigerant temperature sensor (92), a low pressure refrigerant sensor (93), a low pressure refrigerant temperature sensor (94), and a rotational speed detection. A sensor (95) and an oil temperature sensor (96) are provided.
高圧圧力センサ（91）及び高圧冷媒温度センサ（92）は、高圧室（14）に設けられている。高圧圧力センサ（91）は、圧縮機構（30）で圧縮された後の高圧冷媒の圧力Ｈｐを検出する。高圧冷媒温度センサ（92）は、圧縮機構（30）で圧縮された後の高圧冷媒の温度Ｔｄを検出する。低圧圧力センサ（93）及び低圧冷媒温度センサ（94）は、低圧室（13）に設けられている。低圧圧力センサ（93）は、圧縮機構（30）に吸入される前の低圧冷媒の圧力Ｌｐを検出する。低圧冷媒温度センサ（94）は、圧縮機構（30）に吸入される前の低圧冷媒の温度Ｔｓを検出する。 The high pressure sensor (91) and the high pressure refrigerant temperature sensor (92) are provided in the high pressure chamber (14). The high pressure sensor (91) detects the pressure Hp of the high pressure refrigerant after being compressed by the compression mechanism (30). The high-pressure refrigerant temperature sensor (92) detects the temperature Td of the high-pressure refrigerant after being compressed by the compression mechanism (30). The low pressure sensor (93) and the low pressure refrigerant temperature sensor (94) are provided in the low pressure chamber (13). The low pressure sensor (93) detects the pressure Lp of the low pressure refrigerant before being sucked into the compression mechanism (30). The low-pressure refrigerant temperature sensor (94) detects the temperature Ts of the low-pressure refrigerant before being sucked into the compression mechanism (30).
回転数検出センサ（95）は、例えばインバータ部（81）等に設けられている。回転数検出センサ（95）は、電動機（20）の駆動軸（23）の回転数（換言すると、電動機（20）の運転周波数）を検出する回転数検出部を構成している。 The rotation speed detection sensor (95) is provided, for example, in the inverter unit (81). The rotation speed detection sensor (95) constitutes a rotation speed detector that detects the rotation speed of the drive shaft (23) of the electric motor (20) (in other words, the operating frequency of the electric motor (20)).
上述したコントローラ部（80）は、駆動軸（23）の回転数を調整する回転数調整部（82）と、加熱機構（70）の加熱能力を調整する加熱制御部（84）とを備えている。 The controller section (80) described above includes a rotation speed adjustment section (82) that adjusts the rotation speed of the drive shaft (23), and a heating control section (84) that adjusts the heating capability of the heating mechanism (70). Yes.
回転数調整部（82）は、インバータ部（81）のスイッチング素子の切換タイミングを変更する指令を出力し、電動機（20）の運転周波数を制御するように構成されている。つまり、回転数調整部（82）は、運転条件に応じて、駆動軸（23）ひいてはスクリューロータ（32）の回転数を調整するように構成されている。例えば回転数調整部（82）は、冷凍装置（1）の利用側熱交換器（5）の負荷（例えば冷却負荷）に応じて、回転数を制御する。 The rotation speed adjustment unit (82) is configured to output a command to change the switching timing of the switching element of the inverter unit (81) and to control the operating frequency of the electric motor (20). That is, the rotation speed adjustment unit (82) is configured to adjust the rotation speed of the drive shaft (23), and thus the screw rotor (32), according to operating conditions. For example, the rotation speed adjustment unit (82) controls the rotation speed in accordance with a load (for example, a cooling load) of the use side heat exchanger (5) of the refrigeration apparatus (1).
加熱制御部（84）は、駆動軸（23）の回転数に応じて、加熱機構（70）の加熱能力を調整する。具体的に、加熱制御部（84）は、駆動軸（23）の回転数が高速域になると、加熱機構（70）の加熱能力を増大させる。これにより、本実施形態では、駆動軸（23）の回転数が高速域の運転条件下において、圧縮機構（30）の内部へ供給される油の粘度が低下する。即ち、本実施形態の加熱機構（70）と回転数検出センサ（95）と加熱制御部（84）とは、駆動軸（23）の回転数が所定の高速域になると、圧縮機構（30）へ供給される潤滑油の粘度を低下させる、油粘度低下機構を構成している。 The heating controller (84) adjusts the heating capability of the heating mechanism (70) according to the rotational speed of the drive shaft (23). Specifically, the heating control unit (84) increases the heating capability of the heating mechanism (70) when the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range. Thereby, in this embodiment, the viscosity of the oil supplied to the inside of the compression mechanism (30) is reduced under the operating condition where the rotational speed of the drive shaft (23) is in a high speed range. That is, the heating mechanism (70), the rotation speed detection sensor (95), and the heating control unit (84) of the present embodiment are configured so that the compression mechanism (30) is used when the rotation speed of the drive shaft (23) is in a predetermined high speed range. Constitutes a mechanism for lowering the viscosity of the lubricating oil supplied to the oil.
−運転動作−
以下、前記スクリュー圧縮機（10）の運転動作について説明する。スクリュー圧縮機（10）の電動機（20）が起動すると、図５に示すように、駆動軸（23）が回転するのに伴ってスクリューロータ（32）が回転する。スクリューロータ（32）が回転に伴ってゲートロータ（40）も回転し、圧縮機構（30）では、吸入行程、圧縮行程、吐出行程が繰り返し行われる。ここでは、図５において網掛けを付した圧縮室（34）に着目して説明する。
-Driving action-
Hereinafter, the operation of the screw compressor (10) will be described. When the electric motor (20) of the screw compressor (10) is started, the screw rotor (32) rotates as the drive shaft (23) rotates as shown in FIG. As the screw rotor (32) rotates, the gate rotor (40) also rotates, and in the compression mechanism (30), the suction stroke, the compression stroke, and the discharge stroke are repeatedly performed. Here, the description will be given focusing on the compression chamber (34) shaded in FIG.
図５(Ａ)において、網掛けを付した圧縮室（34）は、吸入口（35）を通じて低圧室（13）と連通している。また、圧縮室（34）が形成されている螺旋溝（33）は、図５(Ａ)の下側に位置するゲートロータ（40）のゲート（44）と噛み合わされている。スクリューロータ（32）が回転すると、ゲート（44）が螺旋溝（33）の終端へ向かって相対的に移動し、それに伴って圧縮室（34）の容積が拡大する。その結果、吸入管（8）より低圧室（13）に流入した低圧ガス冷媒は、吸入口（35）を通じて圧縮室（34）へ吸い込まれる。 In FIG. 5 (A), the compression chamber (34) shaded is in communication with the low pressure chamber (13) through the suction port (35). Further, the spiral groove (33) in which the compression chamber (34) is formed meshes with the gate (44) of the gate rotor (40) located on the lower side of FIG. When the screw rotor (32) rotates, the gate (44) relatively moves toward the end of the spiral groove (33), and the volume of the compression chamber (34) increases accordingly. As a result, the low-pressure gas refrigerant flowing into the low-pressure chamber (13) from the suction pipe (8) is sucked into the compression chamber (34) through the suction port (35).
図５(Ａ)に示すスクリューロータ（32）が更に回転すると、図５(Ｂ)に示す状態となる。図５(Ｂ）において、網掛けを付した圧縮室（34）は、閉じきり状態となっている。つまり、この圧縮室（34）が形成されている螺旋溝（33）は、図５(Ｂ)の上側に位置するゲートロータ（40）のゲート（44）と噛み合わされ、このゲート（44）によって低圧室（13）から仕切られている。スクリューロータ（32）の回転に伴ってゲート（44）が螺旋溝（33）の終端に向かって移動すると、圧縮室（34）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（34）内のガス冷媒が圧縮される。 When the screw rotor (32) shown in FIG. 5 (A) further rotates, the state shown in FIG. 5 (B) is obtained. In FIG. 5B, the compression chamber (34) shaded is in a closed state. That is, the spiral groove (33) in which the compression chamber (34) is formed meshes with the gate (44) of the gate rotor (40) located on the upper side of FIG. It is partitioned from the low pressure chamber (13). When the gate (44) moves toward the end of the spiral groove (33) as the screw rotor (32) rotates, the volume of the compression chamber (34) gradually decreases. As a result, the gas refrigerant in the compression chamber (34) is compressed.
図５(Ｂ)に示す状態のスクリューロータ（32）が更に回転すると、図５(Ｃ)に示す状態となる。図５(Ｃ)において、網掛けを付した圧縮室（34）は、吐出口（図示省略）を介して高圧室（14）と連通する。これにより、スクリューロータ（32）の回転に伴ってゲート（44）が螺旋溝（33）の終端へ向かって移動すると、圧縮されたガス冷媒が圧縮室（34）から高圧室（14）へ押し出されてゆく。 When the screw rotor (32) in the state shown in FIG. 5 (B) further rotates, the state shown in FIG. 5 (C) is obtained. In FIG. 5C, the shaded compression chamber (34) communicates with the high pressure chamber (14) through a discharge port (not shown). As a result, when the gate (44) moves toward the end of the spiral groove (33) as the screw rotor (32) rotates, the compressed gas refrigerant is pushed out from the compression chamber (34) to the high-pressure chamber (14). I'm going.
高圧室（14）へ流出した冷媒は、油分離器（26）を通過する（図２を参照）。油分離器（26）では、冷媒中に含まれる油が油分離器（26）の表面に補足される。油分離器（26）に補足された油は、ケーシング（11）の底部の油貯留部（27）に貯められる。以上のようにして、油が分離された高圧ガス冷媒は、吐出管（7）より冷媒回路（2）へ送られる。この冷媒回路（2）を冷媒が循環すると、例えば熱源側熱交換器（3）が凝縮器となり、利用側熱交換器（5）が蒸発器となる冷凍サイクルが行われる。 The refrigerant that has flowed out into the high-pressure chamber (14) passes through the oil separator (26) (see FIG. 2). In the oil separator (26), the oil contained in the refrigerant is supplemented on the surface of the oil separator (26). The oil supplemented by the oil separator (26) is stored in the oil reservoir (27) at the bottom of the casing (11). As described above, the high-pressure gas refrigerant from which the oil has been separated is sent from the discharge pipe (7) to the refrigerant circuit (2). When the refrigerant circulates through the refrigerant circuit (2), for example, a refrigeration cycle is performed in which the heat source side heat exchanger (3) serves as a condenser and the use side heat exchanger (5) serves as an evaporator.
−油粘度の調整動作−
上述したスクリュー圧縮機（10）の運転時には、例えば利用側熱交換器（5）の冷却負荷に応じて、電動機（20）の駆動軸（23）の回転数が調節される。このような、圧縮機構（30）の容量制御においては、圧縮機構（30）の運転周波数によっては、圧縮機構（30）の圧縮機効率が低下するという問題があった。この点について、図６を参照しながら説明する。
-Adjustment of oil viscosity-
During operation of the screw compressor (10) described above, for example, the rotational speed of the drive shaft (23) of the electric motor (20) is adjusted according to the cooling load of the use side heat exchanger (5). In such capacity control of the compression mechanism (30), there is a problem that the compressor efficiency of the compression mechanism (30) decreases depending on the operating frequency of the compression mechanism (30). This point will be described with reference to FIG.
図６に示すように、従来例のスクリュー圧縮機では、圧縮機構の運転周波数が比較的大きくなる所定の高速域（図６において、２点鎖線で囲む領域Ｌ）において、圧縮機効率が小さくなっている。これは、駆動軸（23）の回転数が大きくなり、スクリューロータ（32）が高速回転すると、これに起因して潤滑油の粘性抵抗が増大し、機械損失が増大してしまうためである。 As shown in FIG. 6, in the conventional screw compressor, the compressor efficiency decreases in a predetermined high speed region (region L surrounded by a two-dot chain line in FIG. 6) in which the operating frequency of the compression mechanism is relatively large. ing. This is because when the rotational speed of the drive shaft (23) increases and the screw rotor (32) rotates at a high speed, the viscous resistance of the lubricating oil increases due to this, and the mechanical loss increases.
また、同図において、圧縮機構の運転周波数が比較的小さくなる所定の低速域（図６において、２点鎖線で囲む領域Ｍ）においても、圧縮機効率が小さくなっている。これは、冷媒の流量が少量となる低速域の運転下において、圧縮機構の内部の隙間から冷媒が漏れると、この冷媒の漏れの影響により容積効率が大幅に低下してしまうからである。 In the same figure, the compressor efficiency is low even in a predetermined low speed region (region M surrounded by a two-dot chain line in FIG. 6) where the operating frequency of the compression mechanism is relatively low. This is because when the refrigerant leaks from the gap inside the compression mechanism under low speed operation where the flow rate of the refrigerant is small, the volumetric efficiency is greatly reduced due to the influence of the refrigerant leakage.
以上のように、従来例の圧縮機構では、駆動軸の回転数を高速域とした場合には、機械損失に起因して圧縮機効率が低下する一方、駆動軸の回転数を低速域とした場合には、隙間からの冷媒漏れに起因して圧縮機効率が低下してしまう、という不具合があった。そこで、本実施形態では、このような不具合に起因する圧縮機の性能低下を防止するために、潤滑油の粘度を調整するようにしている。 As described above, in the conventional compression mechanism, when the rotational speed of the drive shaft is set to the high speed range, the compressor efficiency is reduced due to mechanical loss, while the rotational speed of the drive shaft is set to the low speed range. In this case, there is a problem that the compressor efficiency is lowered due to the refrigerant leakage from the gap. Therefore, in the present embodiment, the viscosity of the lubricating oil is adjusted in order to prevent a deterioration in the performance of the compressor due to such a problem.
具体的に、本実施形態では、冷媒中に含まれる冷凍機油（潤滑油）の特性として、比較的高粘度の特性の潤滑油が用いられる。この潤滑油の粘度は、ヒータ装置（71）をＯＦＦ状態として油供給路（51）から潤滑油を圧縮機構（30）へ供給した場合に、駆動軸（23）の回転数が比較的小さい（低速域）運転条件下であっても、圧縮室（34）の隙間を潤滑油によって十分にシールできる粘度に設定されている。このため、駆動軸（23）の回転数が低速域である場合において、冷媒が隙間から漏れてしまうことを回避でき、これにより、圧縮機効率の改善を図ることができる。 Specifically, in this embodiment, a lubricating oil having a relatively high viscosity characteristic is used as a characteristic of the refrigerating machine oil (lubricating oil) contained in the refrigerant. The viscosity of the lubricating oil is such that when the heater device (71) is turned off and the lubricating oil is supplied from the oil supply passage (51) to the compression mechanism (30), the rotational speed of the drive shaft (23) is relatively small ( The viscosity is set so that the gap between the compression chambers (34) can be sufficiently sealed with lubricating oil even under low-speed operation conditions. For this reason, when the rotation speed of the drive shaft (23) is in the low speed range, it is possible to avoid the refrigerant leaking from the gap, and thus the compressor efficiency can be improved.
一方、本実施形態のスクリュー圧縮機（10）の運転時には、図７に示すような制御が行われる。まず、ステップＳ１においては、冷凍装置（1）の冷却負荷（必要な冷却能力）が算出される。コントローラ部（80）は、冷媒回路（2）において、この冷却負荷に対応すべく冷媒循環量を確保するように、電動機（20）の運転周波数（駆動軸（23）の回転数）を調整する（ステップＳ２）。次いで、ステップＳ３では、回転数検出センサ（95）によって、電動機（20）の周波数が検出される。ここで、コントローラ部（80）には、この周波数が所定の高速域となっているか否かを判断するための判定値（所定値＝ｆmax）が設定されている。ステップＳ４において、検出された周波数がｆmax以上である場合、ステップＳ５へ移行し、そうでない場合には、ステップＳ１へ戻る。 On the other hand, during operation of the screw compressor (10) of the present embodiment, control as shown in FIG. 7 is performed. First, in step S1, the cooling load (required cooling capacity) of the refrigeration apparatus (1) is calculated. The controller unit (80) adjusts the operating frequency of the electric motor (20) (the rotational speed of the drive shaft (23)) in the refrigerant circuit (2) so as to ensure the amount of refrigerant circulation to cope with this cooling load. (Step S2). Next, in step S3, the frequency of the electric motor (20) is detected by the rotation speed detection sensor (95). Here, a determination value (predetermined value = fmax) for determining whether or not this frequency is in a predetermined high speed range is set in the controller unit (80). If the detected frequency is greater than or equal to fmax in step S4, the process proceeds to step S5, and if not, the process returns to step S1.
ステップＳ５へ移行すると、加熱制御部（84）は、加熱機構（70）による加熱動作を実行させる。この加熱動作では、ヒータ部（73）が電源部（72）と通電する。これにより、油貯留タンク（52）の内部では、潤滑油がヒータ部（73）によって加熱される。以上のようにして加熱された油は、油供給路（51）を通じて圧縮機構（30）の圧縮室（例えば図５(Ｂ）に示す状態の圧縮室（34）へ供給される。 If transfering it to step S5, a heating control part (84) will perform the heating operation by a heating mechanism (70). In this heating operation, the heater part (73) energizes the power source part (72). Thereby, lubricating oil is heated by the heater part (73) inside the oil storage tank (52). The oil heated as described above is supplied to the compression chamber (for example, the compression chamber (34) in the state shown in FIG. 5B) of the compression mechanism (30) through the oil supply path (51).
このようにして、圧縮室（34）へ加熱された潤滑油が供給されると、圧縮室（34）内の潤滑油の粘度が低下する。これにより、駆動軸（23）の回転数が高速域となり、スクリューロータ（32）が高速回転する運転条件下において、圧縮室（34）内の潤滑油を比較的低粘度に維持することができる。その結果、潤滑油の粘性抵抗に起因する、機械損失を低減でき、圧縮機効率の改善を図ることができる。 In this way, when heated lubricating oil is supplied to the compression chamber (34), the viscosity of the lubricating oil in the compression chamber (34) decreases. As a result, the rotational speed of the drive shaft (23) becomes a high speed range, and the lubricating oil in the compression chamber (34) can be maintained at a relatively low viscosity under the operating conditions in which the screw rotor (32) rotates at a high speed. . As a result, the mechanical loss due to the viscous resistance of the lubricating oil can be reduced, and the compressor efficiency can be improved.
このような加熱動作時には、検出された周波数が大きくなるにつれて、目標とする潤滑油の粘度Ｖｓが低く調整される（図８を参照）。また、加熱動作時には、油温度センサ（96）で検出された油の温度Ｔoil、及び高圧圧力センサ（91）で検出された高圧圧力Ｈｐとから、圧縮機構（30）へ供給される油の粘度Ｖａが推定される。加熱動作時には、推定された油の粘度Ｖａが、現在の目標となる油の粘度Ｖｓに近づくように、ヒータ部（73）の加熱能力が調整される。これにより、駆動軸（23）の回転数が大きくなるにつれて、潤滑油の温度を高くして潤滑油の粘度を低下させることができる。従って、いわゆる機械損失が顕著なりやすい、スクリューロータ（32）の高速回転域において、油の粘度を低減させて機械損失を効果的に低減できる。 During such heating operation, the target viscosity Vs of the lubricating oil is adjusted to be lower as the detected frequency increases (see FIG. 8). Further, during the heating operation, the viscosity of the oil supplied to the compression mechanism (30) from the oil temperature Toil detected by the oil temperature sensor (96) and the high pressure Hp detected by the high pressure sensor (91). Va is estimated. During the heating operation, the heating capability of the heater section (73) is adjusted so that the estimated oil viscosity Va approaches the current target oil viscosity Vs. Thereby, as the rotational speed of the drive shaft (23) increases, the temperature of the lubricating oil can be increased and the viscosity of the lubricating oil can be reduced. Therefore, the mechanical loss can be effectively reduced by reducing the viscosity of the oil in the high-speed rotation region of the screw rotor (32) where the so-called mechanical loss is likely to be remarkable.
−実施形態の効果−
以上のように、上記実施形態では、圧縮機構（30）の運転周波数（即ち、駆動軸（23）の回転数）が高速域となる運転条件下において、圧縮機構（30）へ供給される潤滑油を加熱し、この潤滑油の粘度を低下させている。これにより、高速域の運転時において、潤滑油の粘性抵抗に起因して機械損失が増大してしまうのを回避でき、機械効率や圧縮機効率を改善できる。
-Effect of the embodiment-
As described above, in the above embodiment, the lubrication supplied to the compression mechanism (30) under the operating condition where the operating frequency of the compression mechanism (30) (that is, the rotational speed of the drive shaft (23)) is in a high speed range. The oil is heated to reduce the viscosity of the lubricating oil. Thereby, it is possible to avoid an increase in mechanical loss due to the viscous resistance of the lubricating oil during high-speed operation, and to improve the mechanical efficiency and the compressor efficiency.
また、上記実施形態では、圧縮機構（30）の運転周波数（即ち、駆動軸（23）の回転数）が低速域となる運転条件下において、ヒータ装置（71）を停止させ、比較的高粘度の潤滑油を圧縮機構（30）へ供給するようにしている。これにより、低速域の運転時において、スクリューロータ（32）と円筒壁部（31）との間の隙間や、スクリューロータ（32）とゲート（44）との間の隙間を、比較的高粘度の油によってシールすることができる。従って、冷媒漏れに起因して容積効率や圧縮機効率が低下しやすい、低速域での運転条件下において、冷媒漏れを確実に防止してスクリュー圧縮機（10）の効率の改善を図ることができる。 In the above embodiment, the heater device (71) is stopped under a driving condition in which the operating frequency of the compression mechanism (30) (that is, the rotational speed of the drive shaft (23)) is in a low speed range, so that the viscosity is relatively high. Is supplied to the compression mechanism (30). This allows the gap between the screw rotor (32) and the cylindrical wall (31) and the gap between the screw rotor (32) and the gate (44) to be relatively highly viscous during low-speed operation. Can be sealed with oil. Therefore, it is possible to reliably prevent refrigerant leakage and improve the efficiency of the screw compressor (10) under operating conditions in a low speed range in which volumetric efficiency and compressor efficiency are likely to decrease due to refrigerant leakage. it can.
以上のように、本実施形態では、低速域から高速域に亘って高い圧縮機効率を得ることができるため、このような運転条件の変化に依らず、冷凍装置（1）で高い性能を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, high compressor efficiency can be obtained from the low speed range to the high speed range, so that high performance is obtained in the refrigeration apparatus (1) regardless of such changes in operating conditions. be able to.
〈その他の実施形態〉
上記実施形態では、電動機（20）の運転周波数（駆動軸（23）の回転数）をインバータ部（81）を介して直接的に検出しているが、これに限らず、利用側熱交換器（5）の冷却負荷や他の検出値から間接的に求めるようにしも良い。
<Other embodiments>
In the above embodiment, the operating frequency of the electric motor (20) (the rotational speed of the drive shaft (23)) is directly detected via the inverter unit (81). It may be obtained indirectly from the cooling load of (5) and other detected values.
また、上記実施形態では、潤滑油の粘度を、潤滑油の温度及び圧力から推定するようにしているが、例えば粘度計を用いて潤滑油の粘度を直接的に検出するようにしも良い。 Moreover, in the said embodiment, although the viscosity of lubricating oil is estimated from the temperature and pressure of lubricating oil, you may make it detect the viscosity of lubricating oil directly, for example using a viscometer.
また、上記実施形態では、１つのスクリューロータ（32）と２つのゲートロータ（40）とを噛合させて流体を圧縮する、シングルスクリュー式の圧縮機について、本発明を適用しているが、一対のスクリューロータの間で流体を圧縮する、ツインスクリュー式の圧縮機等の他の形式のスクリュー圧縮機について、本発明を適用しても良い。また、スクリュー圧縮機に限らず、例えばロータリー式、スクロール式、揺動ピストン式等の他の方式の圧縮機に本発明を適用することもできる。 In the above embodiment, the present invention is applied to a single screw type compressor that compresses fluid by meshing one screw rotor (32) and two gate rotors (40). The present invention may be applied to other types of screw compressors such as a twin screw compressor that compresses fluid between the screw rotors. Further, the present invention can be applied not only to the screw compressor but also to other types of compressors such as a rotary type, a scroll type, and a swing piston type.
以上説明したように、本発明は、圧縮機に関し、特に圧縮機の性能向上の対策について有用である。 As described above, the present invention relates to a compressor, and is particularly useful for measures for improving the performance of the compressor.
1 冷凍装置
2 冷媒回路
10 スクリュー圧縮機
20 電動機（駆動機構）
23 駆動軸
30 圧縮機構（スクリュー式圧縮機構）
50 油供給機構
51 油供給路
70 ヒータ部（ヒータ、加熱機構、油粘度低下機構）
82 回転数調整部
84 加熱制御部（油粘度低下機構）
95 回転数検出センサ（回転数検出部、油粘度低下機構）
1 Refrigeration equipment
2 Refrigerant circuit
10 Screw compressor
20 Electric motor (drive mechanism)
23 Drive shaft
30 Compression mechanism (screw type compression mechanism)
50 Oil supply mechanism
51 Oil supply path
70 Heater (heater, heating mechanism, oil viscosity reduction mechanism)
82 Speed adjuster
84 Heating control unit (oil viscosity reduction mechanism)
95 Rotational speed detection sensor (Rotational speed detector, Oil viscosity reduction mechanism)
Claims (6)
駆動軸（23）を有する駆動機構（20）と、
前記駆動軸（23）に駆動されて冷媒を内部で圧縮する圧縮機構（30）と、
前記圧縮機構（30）の内部へ潤滑油を供給する油供給機構（50）と、
前記駆動軸（23）の回転数を調整する回転数調整部（82）と、
前記駆動軸（23）の回転数が所定の高速域になると、前記圧縮機構（30）へ供給される潤滑油の粘度を低下させる油粘度低下機構（70,84）と、
を備えていることを特徴とする圧縮機。 A compressor connected to a refrigerant circuit (2) in which a refrigeration cycle is performed and compresses the refrigerant,
A drive mechanism (20) having a drive shaft (23);
A compression mechanism (30) driven by the drive shaft (23) to compress the refrigerant therein;
An oil supply mechanism (50) for supplying lubricating oil into the compression mechanism (30);
A rotation speed adjustment section (82) for adjusting the rotation speed of the drive shaft (23);
An oil viscosity reducing mechanism (70, 84) for reducing the viscosity of the lubricating oil supplied to the compression mechanism (30) when the rotational speed of the drive shaft (23) reaches a predetermined high speed range;
The compressor characterized by having.
前記油粘度低下機構（70,84）は、前記油供給機構（50）から前記圧縮機構（30）へ供給される潤滑油を加熱して該潤滑油の粘度を低下させる加熱機構（70）を備えていることを特徴とする圧縮機。 In claim 1,
The oil viscosity reducing mechanism (70, 84) includes a heating mechanism (70) for heating the lubricating oil supplied from the oil supplying mechanism (50) to the compression mechanism (30) to reduce the viscosity of the lubricating oil. The compressor characterized by having.
前記油粘度低下機構（70,84）は、
前記駆動軸（23）の回転数を示す指標を検出する回転数検出部（95）と、
前記回転数検出部（95）の検出値が所定値以上になると、前記加熱機構（70）の加熱動作を実行させる加熱制御部（84）とを備えていることを特徴とする圧縮機。 In claim 2,
The oil viscosity reducing mechanism (70, 84)
A rotational speed detector (95) for detecting an index indicating the rotational speed of the drive shaft (23);
A compressor comprising: a heating control unit (84) that executes a heating operation of the heating mechanism (70) when a detection value of the rotation speed detection unit (95) becomes a predetermined value or more.
前記加熱制御部（84）は、前記回転数検出部（95）の検出値が大きくなるにつれて、前記加熱機構（70）の加熱能力を増大させるように構成されていることを特徴とする圧縮機。 In claim 3,
The compressor characterized in that the heating controller (84) is configured to increase the heating capacity of the heating mechanism (70) as the detection value of the rotation speed detector (95) increases. .
前記加熱機構（70）は、ヒータで構成されていることを特徴とする圧縮機。 In any one of Claims 2 thru | or 4,
The compressor characterized in that the heating mechanism (70) comprises a heater.
前記圧縮機構（30）は、スクリュー式の圧縮機構で構成されていることを特徴とする圧縮機。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The compressor, wherein the compression mechanism (30) is a screw type compression mechanism.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010245259A JP2012097645A (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Compressor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010245259A JP2012097645A (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Compressor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012097645A true JP2012097645A (en) | 2012-05-24 |
Family
ID=46389843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010245259A Withdrawn JP2012097645A (en) | 2010-11-01 | 2010-11-01 | Compressor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012097645A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109642579A (en) * | 2016-08-23 | 2019-04-16 | 三菱电机株式会社 | Helical-lobe compressor and refrigerating circulatory device |
| JP2019218931A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 株式会社神戸製鋼所 | Screw compressor |
| JP2020516812A (en) * | 2017-04-12 | 2020-06-11 | クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＫｎｏｒｒ−Ｂｒｅｍｓｅ Ｓｙｓｔｅｍｅ ｆｕｅｒ Ｎｕｔｚｆａｈｒｚｅｕｇｅ ＧｍｂＨ | Compressor system with adjustable and/or controllable temperature monitoring device |
| US20220034319A1 (en) * | 2019-04-19 | 2022-02-03 | Daikin Industries, Ltd. | Screw compressor |
| JP7453324B1 (en) | 2022-12-12 | 2024-03-19 | 株式会社神戸製鋼所 | Screw compressor and compressor unit |
-
2010
- 2010-11-01 JP JP2010245259A patent/JP2012097645A/en not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109642579A (en) * | 2016-08-23 | 2019-04-16 | 三菱电机株式会社 | Helical-lobe compressor and refrigerating circulatory device |
| JP2020516812A (en) * | 2017-04-12 | 2020-06-11 | クノル−ブレムゼ ジステーメ フューア ヌッツファールツォイゲ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＫｎｏｒｒ−Ｂｒｅｍｓｅ Ｓｙｓｔｅｍｅ ｆｕｅｒ Ｎｕｔｚｆａｈｒｚｅｕｇｅ ＧｍｂＨ | Compressor system with adjustable and/or controllable temperature monitoring device |
| JP2019218931A (en) * | 2018-06-22 | 2019-12-26 | 株式会社神戸製鋼所 | Screw compressor |
| US11415136B2 (en) | 2018-06-22 | 2022-08-16 | Kobe Steel, Ltd. | Screw compressor |
| JP7146478B2 (en) | 2018-06-22 | 2022-10-04 | 株式会社神戸製鋼所 | Screw compressor and gas compression system |
| US20220034319A1 (en) * | 2019-04-19 | 2022-02-03 | Daikin Industries, Ltd. | Screw compressor |
| US11913452B2 (en) * | 2019-04-19 | 2024-02-27 | Daikin Industries, Ltd. | Screw compressor |
| JP7453324B1 (en) | 2022-12-12 | 2024-03-19 | 株式会社神戸製鋼所 | Screw compressor and compressor unit |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4639413B2 (en) | Scroll compressor and air conditioner | |
| JP5695187B2 (en) | Refrigerant compressor and refrigeration cycle apparatus using the same | |
| WO2010021137A1 (en) | Freeze cycling device | |
| JP2008267787A5 (en) | ||
| JP2009127902A (en) | Refrigerating device and compressor | |
| JP6083173B2 (en) | AIR CONDITIONER AND COMPRESSOR USED FOR THE SAME | |
| JP6253278B2 (en) | Refrigeration cycle | |
| JP2012097645A (en) | Compressor | |
| JP2012097638A (en) | Compressor and refrigerating apparatus | |
| US11841020B2 (en) | Variable volume ratio screw compressor | |
| CN113587499B (en) | Refrigerating machine oil circulation amount control method of air conditioning system | |
| JP4696530B2 (en) | Fluid machinery | |
| JP2017194064A (en) | Refrigeration cycle | |
| JP5831345B2 (en) | Refrigeration equipment | |
| JP4013552B2 (en) | Hermetic compressor | |
| JP2012097644A (en) | Compressor | |
| JP2013053579A (en) | Rotary compressor | |
| EP3505765B1 (en) | Screw compressor and refrigeration cycle device | |
| JP6896569B2 (en) | Scroll compressor and its control method and air conditioner | |
| TWI639770B (en) | Single screw compressor and refrigeration cycle device | |
| JP2013108453A (en) | Screw compressor | |
| JP2013064331A (en) | Screw compressor and refrigerating device | |
| JP2013087975A (en) | Refrigeration apparatus | |
| JP2012251478A (en) | Compressor assembly | |
| JP5418638B2 (en) | Refrigeration equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20140107 |