JP2013113271A - Screw compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリュー圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a screw compressor.
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スクリュー圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このスクリュー圧縮機では、シリンダの内部にスクリューロータが収容され、このスクリューロータにゲートロータが噛み合っている。これにより、スクリューロータの外周に形成される螺旋溝の内部では、ゲートロータのゲートと、スクリューロータと、シリンダ内壁との間に圧縮室が区画される。スクリュー圧縮機には、スクリューロータの軸方向の一端側（吸入側）に吸入口が形成され、スクリューロータの軸方向の他端側（吐出側）に吐出口が形成されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a screw compressor that compresses a refrigerant by a rotary motion of a screw rotor is known (see, for example, Patent Document 1). In this screw compressor, a screw rotor is accommodated in a cylinder, and a gate rotor is engaged with the screw rotor. Thereby, inside the spiral groove formed on the outer periphery of the screw rotor, a compression chamber is defined between the gate of the gate rotor, the screw rotor, and the cylinder inner wall. In the screw compressor, a suction port is formed on one end side (suction side) in the axial direction of the screw rotor, and a discharge port is formed on the other end side (discharge side) in the axial direction of the screw rotor.
スクリュー圧縮機の運転時には、流体が吸入口を通じて螺旋溝内に流入する。この螺旋溝内では、スクリューロータの回転に伴って圧縮室が区画される。この状態からスクリューロータがさらに回転すると、流体が封止された状態の圧縮室の体積が徐々に縮小していく。これにより、圧縮室内の流体が徐々に圧縮される。この状態からスクリューロータがさらに回転すると、圧縮室と吐出口とが連通する。その結果、圧縮室内の高圧の流体は、吐出口を通じて吐出室へ吐出される。 During operation of the screw compressor, fluid flows into the spiral groove through the suction port. In this spiral groove, a compression chamber is defined as the screw rotor rotates. When the screw rotor further rotates from this state, the volume of the compression chamber in a state where the fluid is sealed is gradually reduced. Thereby, the fluid in the compression chamber is gradually compressed. When the screw rotor further rotates from this state, the compression chamber communicates with the discharge port. As a result, the high-pressure fluid in the compression chamber is discharged to the discharge chamber through the discharge port.
ところで、上述したようなスクリュー圧縮機の運転停止直後には、螺旋溝内の流体の圧力が、スクリューロータの吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象が生じてしまうことがある。この点について詳細に説明する。 By the way, immediately after the operation of the screw compressor as described above is stopped, a so-called reverse differential pressure phenomenon may occur in which the pressure of the fluid in the spiral groove becomes lower than the pressure on the suction side of the screw rotor. This point will be described in detail.
スクリュー圧縮機の運転時には、スクリューロータの吐出側と吸入側との間で、所定の差圧（いわゆる高低差圧）が発生する。従って、スクリュー圧縮機の運転停止直後には、スクリューロータが通常運転時と逆方向に回転してしまい、スクリューロータの吐出側の流体が、螺旋溝内を通じてスクリューロータの吸入側へ逆流してしまうことがある。このようにして流体が逆流すると、螺旋溝内では、流体が封入された部屋の容積が徐々に拡大していき、この流体が膨張して減圧される。このような流体の減圧の度合（すなわち、膨張比）は、通常運転時のスクリューロータにおける、流体の圧縮比によって定まることになる。 During operation of the screw compressor, a predetermined differential pressure (so-called high / low differential pressure) is generated between the discharge side and the suction side of the screw rotor. Therefore, immediately after the operation of the screw compressor is stopped, the screw rotor rotates in the opposite direction to that during normal operation, and the fluid on the discharge side of the screw rotor flows back to the suction side of the screw rotor through the spiral groove. Sometimes. When the fluid flows backward in this way, the volume of the chamber in which the fluid is enclosed gradually expands in the spiral groove, and the fluid is expanded and decompressed. The degree of decompression of the fluid (that is, the expansion ratio) is determined by the compression ratio of the fluid in the screw rotor during normal operation.
一方、スクリュー圧縮機の運転停止直後には、上述した高低差圧が均圧されていく。このため、スクリューロータの吐出側の圧力は速やかに低くなり、スクリューロータの吸入側の圧力は速やかに高くなっていく。このような状態で、均圧後もスクリューロータが慣性力により逆回転を続けると、通常運転時よりも圧力が低下した状態となった吐出側の流体が、上述した所定の膨張比で減圧されてしまう。これに対し、吸入側の流体は、通常運転時よりも圧力が上昇した状態である。このため、スクリュー圧縮機の運転停止直後には、螺旋溝内の流体の圧力が、スクリューロータの吸入側の圧力よりも低くなってしまう、いわゆる逆差圧現象が生じるおそれがある。 On the other hand, immediately after the operation of the screw compressor is stopped, the above-described high / low differential pressure is equalized. For this reason, the pressure on the discharge side of the screw rotor quickly decreases, and the pressure on the suction side of the screw rotor increases rapidly. In such a state, if the screw rotor continues to reversely rotate due to inertial force even after pressure equalization, the discharge-side fluid whose pressure is lower than that during normal operation is reduced at the predetermined expansion ratio described above. End up. On the other hand, the pressure of the fluid on the suction side is higher than that during normal operation. For this reason, immediately after the operation of the screw compressor is stopped, the pressure of the fluid in the spiral groove may be lower than the pressure on the suction side of the screw rotor, so-called reverse differential pressure phenomenon may occur.
この逆差圧現象を回避するためには、運転中のスクリューロータを停止する前に、圧縮室の圧縮比を最低の圧縮比とすることが考えられる。具体的に、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、圧縮比を最低の圧縮比に設定すると、高低差圧に起因してスクリューロータが逆回転して流体が螺旋溝内を逆流しても、流体が最低の膨張比でしか減圧されなくなる。 In order to avoid this reverse differential pressure phenomenon, it is conceivable that the compression ratio of the compression chamber is set to the lowest compression ratio before stopping the operating screw rotor. Specifically, immediately after stopping the operation of the screw compressor, if the compression ratio is set to the lowest compression ratio, even if the screw rotor rotates backward due to the high / low differential pressure, the fluid flows backward in the spiral groove. Is decompressed only at the lowest expansion ratio.
しかしながら、スクリュー圧縮機を運転停止させる前に、スライドバルブを吸入側に移動させて圧縮室の圧縮比を最低の圧縮比とすると、吐出口の開口面積が大きくなる。そのため、吐出室内の高圧ガスが螺旋溝内を逆流して一気に吸入室側に流入する。その結果、高低差圧が均圧された後も、スクリューロータが逆回転し続けることとなり、吸入室内の圧力が吐出室内の圧力よりも高くなってしまう。このように、吸入室内の圧力と吐出室内の圧力との大小関係が通常運転時と逆転すると、螺旋溝の内部を仕切るためのゲートが、通常運転時とは逆方向に押されてしまうという問題がある。 However, if the slide valve is moved to the suction side and the compression ratio of the compression chamber is set to the lowest compression ratio before stopping the operation of the screw compressor, the opening area of the discharge port becomes large. For this reason, the high-pressure gas in the discharge chamber flows backward in the spiral groove and flows into the suction chamber at a stretch. As a result, the screw rotor continues to reversely rotate even after the high / low differential pressure is equalized, and the pressure in the suction chamber becomes higher than the pressure in the discharge chamber. As described above, when the magnitude relationship between the pressure in the suction chamber and the pressure in the discharge chamber is reversed from that in the normal operation, the gate for partitioning the inside of the spiral groove is pushed in the direction opposite to that in the normal operation. There is.
具体的に、ゲートロータのゲートは、螺旋溝の内部と、ゲートロータが収容される螺旋溝の外部空間（吸入側の空間）とを仕切るように配設されている。このため、螺旋溝内の圧力が螺旋溝の外部空間の圧力よりも高くなる通常運転時においては、ゲートに対して、螺旋溝の内部から外部へ向かう方向に流体の圧力が作用する。従って、ゲートロータは、このような通常運転時の状態を基準として、ゲートとスクリューロータとの間に所定のシールが確保されるように設計されている。 Specifically, the gate of the gate rotor is disposed so as to partition the inside of the spiral groove and the external space (suction side space) of the spiral groove in which the gate rotor is accommodated. For this reason, during normal operation in which the pressure in the spiral groove is higher than the pressure in the external space of the spiral groove, the fluid pressure acts on the gate in the direction from the inside of the spiral groove to the outside. Therefore, the gate rotor is designed so that a predetermined seal is secured between the gate and the screw rotor on the basis of such a state during normal operation.
一方、スクリュー圧縮機の運転停止直後に上述した逆差圧現象が生じると、螺旋溝内の圧力が、螺旋溝の外部空間の圧力よりも低くなってしまう。これにより、ゲートに対しては、螺旋溝の外部から内部へ向かう方向に流体の圧力が作用するので、ゲートは、上述した通常運転時とは逆方向に押されることになる。このような状態で、スクリューロータが逆回転すると、ゲートは、通常運転時と異なる部位でスクリューロータと接触してしまう。その結果、例えばゲートロータのアーム部から樹脂製のゲートが剥がれてしまったり、ゲートのシール部の摩耗が促進されたりする、という不具合を招くおそれがある。 On the other hand, when the above-described reverse differential pressure phenomenon occurs immediately after the screw compressor is stopped, the pressure in the spiral groove becomes lower than the pressure in the external space of the spiral groove. As a result, the pressure of the fluid acts on the gate in the direction from the outside to the inside of the spiral groove, so that the gate is pushed in the direction opposite to that in the normal operation described above. In such a state, when the screw rotor rotates in the reverse direction, the gate contacts the screw rotor at a portion different from that during normal operation. As a result, for example, the resin gate may be peeled off from the arm portion of the gate rotor, or wear of the seal portion of the gate may be promoted.
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、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、逆差圧現象の発生を抑制し、ひいてはゲートロータの耐久性を向上させることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to suppress the occurrence of a reverse differential pressure phenomenon immediately after the operation of the screw compressor is stopped, thereby improving the durability of the gate rotor.
本発明は、圧縮室（23）を構成する複数の螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41）に噛み合わされる複数のゲート（51）が放射状に形成されたゲートロータ（50）と、該スクリューロータ（40）が挿入されるシリンダ部（31）を有するケーシング（30）とを備えたスクリュー圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。 In the present invention, a screw rotor (40) formed with a plurality of spiral grooves (41) constituting a compression chamber (23) and a plurality of gates (51) meshed with the spiral grooves (41) are formed radially. The following solution was taken for a screw compressor including a gate rotor (50) formed and a casing (30) having a cylinder part (31) into which the screw rotor (40) is inserted. .
すなわち、第１の発明は、前記圧縮室（23）に吸入される冷媒が流通する吸入室（S1）と、該圧縮室（23）から吐出された冷媒が流通する吐出室（S2）とに前記ケーシング（30）内を区画する隔壁部（34）と、
前記隔壁部（34）に設けられ、前記吸入室（S1）と前記吐出室（S2）とを連通するバイパス通路（35）と、
前記スクリューロータ（40）の運転時に前記バイパス通路（35）を閉じる一方、該スクリューロータ（40）の運転停止直後で且つ前記吸入室（S1）内の圧力が前記吐出室（S2）内の圧力よりも高くなった場合に該バイパス通路（35）を開く開閉機構（60）とを備えたことを特徴とするものである。
That is, according to the first aspect of the invention, the suction chamber (S1) through which the refrigerant sucked into the compression chamber (23) flows and the discharge chamber (S2) through which the refrigerant discharged from the compression chamber (23) flows. A partition (34) partitioning the casing (30);
A bypass passage (35) provided in the partition wall (34) and communicating the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2);
While the screw rotor (40) is operated, the bypass passage (35) is closed, and immediately after the screw rotor (40) is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) is the pressure in the discharge chamber (S2). And an opening / closing mechanism (60) that opens the bypass passage (35) when the height is higher.
第１の発明では、ケーシング（30）内は、隔壁部（34）によって吸入室（S1）と吐出室（S2）とに区画される。吸入室（S1）には、圧縮室（23）に吸入される冷媒が流通し、吐出室（S2）には、圧縮室（23）から吐出された冷媒が流通している。隔壁部（34）には、バイパス通路（35）が設けられる。バイパス通路（35）によって吸入室（S1）と吐出室（S2）とが連通している。バイパス通路（35）は、開閉機構（60）によって開閉自在となっている。具体的に、スクリューロータ（40）の運転時には、バイパス通路（35）が閉じられる。また、スクリューロータ（40）の運転停止直後で且つ吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなった場合には、バイパス通路（35）が開かれる。 In the first invention, the inside of the casing (30) is partitioned into a suction chamber (S1) and a discharge chamber (S2) by the partition wall (34). The refrigerant sucked into the compression chamber (23) flows through the suction chamber (S1), and the refrigerant discharged from the compression chamber (23) flows through the discharge chamber (S2). The partition wall (34) is provided with a bypass passage (35). The suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2) communicate with each other through the bypass passage (35). The bypass passage (35) can be opened and closed by an opening / closing mechanism (60). Specifically, the bypass passage (35) is closed when the screw rotor (40) is operated. Further, immediately after the operation of the screw rotor (40) is stopped, and when the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), the bypass passage (35) is opened.
このような構成とすれば、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、逆差圧現象の発生を抑制し、ひいてはゲートロータ（50）の耐久性を向上させることができる。 With such a configuration, the occurrence of the reverse differential pressure phenomenon can be suppressed immediately after the screw compressor is stopped, and the durability of the gate rotor (50) can be improved.
具体的に、スクリュー圧縮機の運転停止直後には、吐出室（S2）内の高圧ガスが螺旋溝（41）内を逆流して一気に吸入室（S1）側に流入してしまうという問題がある。そして、高低差圧が均圧された後も、スクリューロータ（40）が逆回転し続けることとなり、吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなってしまう。 Specifically, immediately after the operation of the screw compressor is stopped, there is a problem that the high-pressure gas in the discharge chamber (S2) flows backward in the spiral groove (41) and flows into the suction chamber (S1) at once. . And even after the high and low differential pressures are equalized, the screw rotor (40) continues to rotate in reverse, and the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2).
これに対し、本発明では、スクリューロータ（40）の運転停止直後で且つ吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなった場合には、開閉機構（60）によってバイパス通路（35）を開いて、吸入室（S1）側に流入した高圧ガスを吐出室（S2）側に戻すことで、吸入室（S1）内の圧力が上昇するのを抑えることができる。このため、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、吸入室（S1）内の圧力が、吐出室（S2）内の圧力よりも高くなり、螺旋溝（41）内の圧力がスクリューロータ（40）の吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象の発生を抑制できる。 On the other hand, in the present invention, immediately after the operation of the screw rotor (40) is stopped and the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), the opening / closing mechanism (60) By opening the bypass passage (35) and returning the high-pressure gas flowing into the suction chamber (S1) to the discharge chamber (S2), it is possible to prevent the pressure in the suction chamber (S1) from rising. . Therefore, immediately after the operation of the screw compressor is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), and the pressure in the spiral groove (41) is increased in the screw rotor (40). Occurrence of a so-called reverse differential pressure phenomenon that is lower than the pressure on the suction side can be suppressed.
そして、逆差圧現象を抑制すると、スクリューロータ（40）の逆回転中に、ゲートロータ（50）のゲート（51）が通常運転時と逆方向に押し付けられることを抑制できる。これにより、例えば、ゲートロータ（50）のアーム部から樹脂製のゲート（51）が剥がれてしまったり、ゲートロータ（50）のゲート（51）のシール部の摩耗が促進したりする、という不具合を回避できる。従って、ゲートロータ（50）の耐久性を向上できる。 When the reverse differential pressure phenomenon is suppressed, it is possible to suppress the gate (51) of the gate rotor (50) from being pressed in the reverse direction during the normal operation during the reverse rotation of the screw rotor (40). As a result, for example, the resin gate (51) is peeled off from the arm portion of the gate rotor (50) or the wear of the seal portion of the gate (51) of the gate rotor (50) is promoted. Can be avoided. Therefore, the durability of the gate rotor (50) can be improved.
第２の発明は、第１の発明において、
前記スクリューロータ（40）の駆動軸（21）と平行な方向へ移動することによって、圧縮行程の終了時点を変更して、前記圧縮室（23）の圧縮比を調整するスライドバルブ（4）を備え、
前記スライドバルブ（4）は、前記スクリューロータ（40）を運転停止させる前に、前記圧縮室（23）の圧縮比が最低の圧縮比となる位置に移動するように構成されていることを特徴とするものである。
According to a second invention, in the first invention,
A slide valve (4) that adjusts the compression ratio of the compression chamber (23) by changing the end point of the compression stroke by moving in a direction parallel to the drive shaft (21) of the screw rotor (40). Prepared,
The slide valve (4) is configured to move to a position where the compression ratio of the compression chamber (23) becomes the lowest compression ratio before stopping the operation of the screw rotor (40). It is what.
第２の発明では、圧縮室（23）の圧縮比を調整するスライドバルブ（4）を備える。スライドバルブ（4）がスクリューロータ（40）の駆動軸（21）と平行な方向へ移動することで、圧縮行程の終了時点が変更される。スクリューロータ（40）を運転停止させる前には、圧縮室（23）の圧縮比が最低の圧縮比となる位置にスライドバルブ（4）が移動される。 In 2nd invention, the slide valve (4) which adjusts the compression ratio of a compression chamber (23) is provided. When the slide valve (4) moves in a direction parallel to the drive shaft (21) of the screw rotor (40), the end point of the compression stroke is changed. Before the operation of the screw rotor (40) is stopped, the slide valve (4) is moved to a position where the compression ratio of the compression chamber (23) becomes the lowest compression ratio.
このような構成とすれば、高低差圧に起因してスクリューロータ（40）が逆回転して冷媒が螺旋溝（41）内を逆流しても、螺旋溝（41）内での冷媒が膨張されて減圧される度合（すなわち、膨張比）を小さくすることができる。 With such a configuration, the refrigerant in the spiral groove (41) expands even if the screw rotor (40) rotates in reverse due to the high and low differential pressure and the refrigerant flows back in the spiral groove (41). The degree of pressure reduction (that is, the expansion ratio) can be reduced.
なお、上述したように、高低差圧に起因してスクリューロータ（40）が逆回転するのを抑えるためには、スクリューロータ（40）の運転停止直後の圧縮比を下げればよいので、スライドバルブ（4）のストロークを長くすることも考えられる。しかしながら、その場合には、スクリュー圧縮機が大型化してしまうという問題がある。また、スライドバルブ（4）の全長が長くなるため、高圧ガスの圧力によって変形しやすくなり、スクリューロータ（40）と接触するおそれがある。 As described above, in order to suppress the reverse rotation of the screw rotor (40) due to the high / low differential pressure, the compression ratio immediately after the screw rotor (40) is stopped may be lowered. It is possible to lengthen the stroke of (4). However, in that case, there exists a problem that a screw compressor will enlarge. Further, since the entire length of the slide valve (4) becomes long, the slide valve (4) is likely to be deformed by the pressure of the high-pressure gas and may come into contact with the screw rotor (40).
これに対し、本発明では、バイパス通路（35）を開閉する開閉機構（60）を設けるだけという比較的簡単な構成で、上述した逆差圧現象を抑えることができる。 On the other hand, in the present invention, the above-described reverse differential pressure phenomenon can be suppressed with a relatively simple configuration in which only an opening / closing mechanism (60) for opening and closing the bypass passage (35) is provided.
第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記開閉機構（60）は、前記吸入室（S1）と前記吐出室（S2）との圧力差によって開閉する逆止弁（70）で構成されていることを特徴とするものである。
According to a third invention, in the first or second invention,
The opening / closing mechanism (60) includes a check valve (70) that opens and closes due to a pressure difference between the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2).
第３の発明では、開閉機構（60）が逆止弁（70）で構成される。逆止弁（70）は、吸入室（S1）と吐出室（S2）との圧力差によって開閉される。 In the third invention, the opening / closing mechanism (60) is constituted by a check valve (70). The check valve (70) is opened and closed by a pressure difference between the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2).
このような構成とすれば、スクリューロータ（40）の運転停止直後で且つ吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなった場合にのみ、逆止弁（70）によってバイパス通路（35）を開くことができ、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、上述した逆差圧現象を抑制できる。 With such a configuration, the check valve (70) is provided only immediately after the operation of the screw rotor (40) is stopped and only when the pressure in the suction chamber (S1) is higher than the pressure in the discharge chamber (S2). ) Can open the bypass passage (35), and the above-described reverse differential pressure phenomenon can be suppressed immediately after the screw compressor is stopped.
本発明によれば、スクリューロータ（40）の運転停止直後で且つ吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなった場合には、開閉機構（60）によってバイパス通路（35）を開いて、吸入室（S1）側に流入した高圧ガスを吐出室（S2）側に戻すことで、吸入室（S1）内の圧力が上昇するのを抑えることができる。このため、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、吸入室（S1）内の圧力が、吐出室（S2）内の圧力よりも高くなり、螺旋溝（41）内の圧力がスクリューロータ（40）の吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象の発生を抑制できる。 According to the present invention, immediately after the operation of the screw rotor (40) is stopped, and when the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), the opening / closing mechanism (60) bypasses it. By opening the passage (35) and returning the high-pressure gas flowing into the suction chamber (S1) to the discharge chamber (S2), it is possible to suppress an increase in the pressure in the suction chamber (S1). Therefore, immediately after the operation of the screw compressor is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), and the pressure in the spiral groove (41) is increased in the screw rotor (40). Occurrence of a so-called reverse differential pressure phenomenon that is lower than the pressure on the suction side can be suppressed.
そして、逆差圧現象を抑制すると、スクリューロータ（40）の逆回転中に、ゲートロータ（50）のゲート（51）が通常運転時と逆方向に押し付けられることを抑制できる。これにより、例えば、ゲートロータ（50）のアーム部から樹脂製のゲート（51）が剥がれてしまったり、ゲートロータ（50）のゲート（51）のシール部の摩耗が促進したりする、という不具合を回避できる。従って、ゲートロータ（50）の耐久性を向上できる。 When the reverse differential pressure phenomenon is suppressed, it is possible to suppress the gate (51) of the gate rotor (50) from being pressed in the reverse direction during the normal operation during the reverse rotation of the screw rotor (40). As a result, for example, the resin gate (51) is peeled off from the arm portion of the gate rotor (50) or the wear of the seal portion of the gate (51) of the gate rotor (50) is promoted. Can be avoided. Therefore, the durability of the gate rotor (50) can be improved.
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。 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.
《実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係るスクリュー圧縮機の構成を示す縦断面図、図２は横断面図である。図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機（1）は、圧縮機構（20）と、圧縮機構（20）を駆動するための駆動機構（15）と、圧縮機構（20）の容積比ＶＩを調整するための可変ＶＩ機構（3）と、圧縮機構（20）及び駆動機構（15）を収容するケーシング（30）とを備えている。このスクリュー圧縮機（1）は、冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍回路に接続されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a screw compressor according to
圧縮機構（20）は、ケーシング（30）内に設けられたシリンダ部（31）と、このシリンダ部（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。 The compression mechanism (20) includes a cylinder part (31) provided in the casing (30), one screw rotor (40) rotatably disposed in the cylinder part (31), and the screw rotor. Two gate rotors (50) meshing with (40).
ケーシング（30）内には、圧縮機構（20）の吸入口（24）に臨む吸入室（S1）と、圧縮機構（20）の吐出口（25）に臨む吐出室（S2）とが、隔壁部（34）によって区画形成されている。ケーシング（30）には、吐出室（S2）と連通するように吐出管（図示省略）が接続されている。吐出管は、吐出室（S2）内の冷媒をケーシング（30）の外部（冷媒回路の高圧ライン）へ送るための配管である。 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 section is formed by the portion (34). A discharge pipe (not shown) is connected to the casing (30) so as to communicate with the discharge chamber (S2). The discharge pipe is a pipe for sending the refrigerant in the discharge chamber (S2) to the outside of the casing (30) (high-pressure line of the refrigerant circuit).
シリンダ部（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、シリンダ部（31）の軸方向沿いに延びるスライド溝（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。 At two locations in the circumferential direction of the cylinder portion (31), communication portions (32) are formed so as to bulge outward in the radial direction and to connect the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2). The communication portion (32) includes a slide groove (33) extending along the axial direction of the cylinder portion (31), and a slide valve (4) described later can move in the axial direction in the slide groove (33). It is attached to.
駆動機構（15）は、スクリューロータ（40）に挿通する駆動軸（21）と、駆動軸（21）を回転させる電動機（16）とを有している。スクリューロータ（40）と駆動軸（21）とは、キー（22）によって連結されている。これにより、スクリューロータ（40）は、駆動機構（15）によって回転駆動されるようになっている。 The drive mechanism (15) includes a drive shaft (21) inserted through the screw rotor (40) and an electric motor (16) that rotates the drive shaft (21). The screw rotor (40) and the drive shaft (21) are connected by a key (22). Thereby, the screw rotor (40) is rotationally driven by the drive mechanism (15).
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）の吐出側に位置するベアリングホルダ（17）に回転自在に支持されている。このベアリングホルダ（17）は、ボールベアリング（18）を介して駆動軸（21）を支持している。また、スクリューロータ（40）は、シリンダ部（31）に回転可能に嵌合されている。 The drive shaft (21) is arranged coaxially with the screw rotor (40). The tip of the drive shaft (21) is rotatably supported by a bearing holder (17) located on the discharge side of the compression mechanism (20). The bearing holder (17) supports the drive shaft (21) via a ball bearing (18). The screw rotor (40) is rotatably fitted to the cylinder part (31).
電動機（16）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。これにより、スクリュー圧縮機（1）は、電動機（16）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。スクリュー圧縮機（1）の運転容量（単位時間当たりに圧縮機構（20）から吐出される冷媒の吐出量）は、冷媒回路の利用側の負荷に応じて制御される。その際、可変ＶＩ機構（3）のスライドバルブ（4）は、利用側の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。 The electric motor (16) is configured to be able to adjust the rotation speed by inverter control. Thereby, the screw compressor (1) can change the operating capacity by adjusting the rotation speed of the electric motor (16). The operating capacity of the screw compressor (1) (the amount of refrigerant discharged from the compression mechanism (20) per unit time) 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) has a volume ratio (compression ratio) at which optimum compression efficiency is obtained with respect to the operating capacity controlled according to the load on the use side. Be controlled. 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.
図３に示すように、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）の吸入側の端部から吐出側の端部へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）が複数本形成されている。 As shown in FIG. 3, the screw rotor (40) is a metal member formed in a substantially columnar shape. A plurality of spiral grooves (41) extending spirally from the suction side end of the screw rotor (40) toward the discharge side end are formed on the outer peripheral surface of the screw rotor (40).
スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）は、吸入側の端部がテーパー状に形成されている。図３に示すスクリューロータ（40）では、テーパー状に形成された面に螺旋溝（41）の始端が開口する一方、螺旋溝（41）の終端は開口していない。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側の端部において吸入室（S1）に開放されており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。 Each spiral groove (41) of the screw rotor (40) has a tapered end on the suction side. In the screw rotor (40) shown in FIG. 3, the starting end of the spiral groove (41) is open on the tapered surface, but the end of the spiral groove (41) is not open. The spiral groove (41) of the screw rotor (40) is opened to the suction chamber (S1) at the end on the suction side, and this open part is the suction port (24) of the compression mechanism (20).
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、シリンダ部（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。２つのゲートロータ（50）は、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）がシリンダ部（31）の一部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 gate rotor (50) is a resin member. Each gate rotor (50) is provided with a plurality of gates (51) formed in a rectangular plate shape radially. Each gate rotor (50) is arranged outside the cylinder part (31) so as to be axially symmetric with respect to the rotation axis of the screw rotor (40). The two gate rotors (50) are arranged at equiangular intervals (180 ° intervals in this embodiment) around the rotation center axis of the screw rotor (40). 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 of the cylinder part (31) and meshes with the spiral groove (41) of the screw rotor (40).
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。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). 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).
図２に示すように、ゲートロータ（50）が取り付けられたロータ支持部材（55）は、シリンダ部（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。ゲートロータ室（90）は、吸入室（S1）と連通しており、低圧となっている。つまり、ゲートロータ（50）には、スクリューロータ（40）の吸入側の冷媒の圧力が作用する。 As shown in FIG. 2, the rotor support member (55) to which the gate rotor (50) is attached is located in the gate rotor chamber (90) defined in the casing (30) adjacent to the cylinder part (31). Contained. The gate rotor chamber (90) communicates with the suction chamber (S1) and has a low pressure. That is, the pressure of the refrigerant on the suction side of the screw rotor (40) acts on the gate rotor (50).
図２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）を介して回転自在に支持されている。 The rotor support member (55) disposed on the right side of the screw rotor (40) in FIG. 2 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 a ball bearing (92).
圧縮機構（20）では、シリンダ部（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。 In the compression mechanism (20), a space surrounded by the inner peripheral surface of the cylinder portion (31), the spiral groove (41) of the screw rotor (40), and the gate (51) of the gate rotor (50) is compressed. (23)
上述したように、スクリュー圧縮機（1）は、圧縮機構（20）の容積比ＶＩを調整するための可変ＶＩ機構（3）を備えている。この容積比ＶＩは、圧縮機構（20）における吐出容積Ｖdに対する吸入容積Ｖsの比（Ｖs／Ｖｄ）を意味し、換言すると、圧縮機構（20）の圧縮比を意味する。図１に示すように、可変ＶＩ機構（3）は、スライドバルブ（4）と、スライドバルブ（4）の位置を変更するためのシリンダ（5）とを有している。 As described above, the screw compressor (1) includes the variable VI mechanism (3) for adjusting the volume ratio VI of the compression mechanism (20). The volume ratio VI means the ratio (Vs / Vd) of the suction volume Vs to the discharge volume Vd in the compression mechanism (20), in other words, the compression ratio of the compression mechanism (20). As shown in FIG. 1, the variable VI mechanism (3) has a slide valve (4) and a cylinder (5) for changing the position of the slide valve (4).
スライドバルブ（4）は、スライド溝（33）に摺動自在に嵌合している。スライド溝（33）内において、スライドバルブ（4）は、スクリューロータ（40）の吸入側に最も近づく位置と、吸入口（24）から最も離れる位置との間を進退自在に構成されている。 The slide valve (4) is slidably fitted in the slide groove (33). In the slide groove (33), the slide valve (4) is configured to be movable back and forth between a position closest to the suction side of the screw rotor (40) and a position farthest from the suction port (24).
圧縮機構（20）では、スライドバルブ（4）の位置に応じて、吐出口（25）の開口面積が変化する。これにより、圧縮室（23）と吐出口（25）との連通位置が変更される。その結果、圧縮室（23）から冷媒が吐出される吐出行程のタイミングが調整され、容積比ＶＩが調整される。 In the compression mechanism (20), the opening area of the discharge port (25) changes according to the position of the slide valve (4). Thereby, the communication position of the compression chamber (23) and the discharge port (25) is changed. As a result, the timing of the discharge stroke in which the refrigerant is discharged from the compression chamber (23) is adjusted, and the volume ratio VI is adjusted.
スライドバルブ（4）が図１に示す位置にあると、吸入口（24）から最も離れた位置（吐出室（S2）に最も近い位置）において、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通する。これにより、圧縮室（23）の吐出行程の開始のタイミング（圧縮行程の終了のタイミング）が最も遅くなり、容積比ＶＩが最大の容積比ＶＩmax（すなわち、最大の圧縮比）となる。 When the slide valve (4) is in the position shown in FIG. 1, the compression chamber (23) and the discharge port (25) are located at the position farthest from the suction port (24) (the position closest to the discharge chamber (S2)). Communicate. Thereby, the start timing (end timing of the compression stroke) of the discharge stroke of the compression chamber (23) becomes the latest, and the volume ratio VI becomes the maximum volume ratio VImax (that is, the maximum compression ratio).
一方、スライドバルブ（4）が図４に示す位置にあると、吸入口（24）から最も近い位置において、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通する。これにより、圧縮室（23）の吐出行程の開始のタイミング（圧縮行程の終了のタイミング）が最も早くなり、容積比ＶＩが最低の容積比ＶＩmin（すなわち、最低の圧縮比）となる。 On the other hand, when the slide valve (4) is at the position shown in FIG. 4, the compression chamber (23) and the discharge port (25) communicate with each other at a position closest to the suction port (24). Thereby, the start timing (end timing of the compression stroke) of the discharge stroke of the compression chamber (23) becomes the earliest, and the volume ratio VI becomes the lowest volume ratio VImin (that is, the lowest compression ratio).
シリンダ（5）は、シリンダチューブ（6）と、シリンダチューブ（6）内に装填されたピストン（7）と、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、アーム（9）とスライドバルブ（4）とを連結する連結ロッド（10a）と、アーム（9）をスクリューロータ（40）の吸入側に付勢するスプリング（10b）とを備えている。シリンダチューブ（6）の内部は、ピストン（7）によって区画されており、その内部圧力の差圧によってスライドバルブ（4）の位置が変更される。 The cylinder (5) includes a cylinder tube (6), a piston (7) loaded in the cylinder tube (6), an arm (9) connected to the piston rod (8) of the piston (7), and an arm A connecting rod (10a) for connecting (9) and the slide valve (4) and a spring (10b) for urging the arm (9) toward the suction side of the screw rotor (40) are provided. The inside of the cylinder tube (6) is partitioned by the piston (7), and the position of the slide valve (4) is changed by the differential pressure of the internal pressure.
図５に示すように、隔壁部（34）には、吸入室（S1）と吐出室（S2）とを連通するバイパス通路（35）が形成されている。バイパス通路（35）は、開閉機構（60）によって開閉自在に塞がれている。バイパス通路（35）は、ケーシング（30）の周方向に間隔をあけて複数形成されており、このバイパス通路（35）に対応して開閉機構（60）も周方向に複数配設されている（図２参照）。開閉機構（60）は、開閉蓋（61）と、開閉蓋（61）に取り付けられた開閉ロッド（62）と、圧縮バネ（63）とを備えている。 As shown in FIG. 5, a bypass passage (35) that connects the suction chamber (S 1) and the discharge chamber (S 2) is formed in the partition wall (34). The bypass passage (35) is closed to be opened and closed by an opening / closing mechanism (60). A plurality of bypass passages (35) are formed at intervals in the circumferential direction of the casing (30), and a plurality of opening / closing mechanisms (60) are also arranged in the circumferential direction corresponding to the bypass passages (35). (See FIG. 2). The opening / closing mechanism (60) includes an opening / closing lid (61), an opening / closing rod (62) attached to the opening / closing lid (61), and a compression spring (63).
開閉蓋（61）は、バイパス通路（35）よりも吐出室（S2）側に配設されている。開閉ロッド（62）は、隔壁部（34）を貫通して吸入室（S1）側に延び、隔壁部（34）に対して摺動自在となっている。圧縮バネ（63）は、吸入室（S1）側に配設されており、開閉蓋（61）を隔壁部（34）側に付勢している。ここで、スクリュー圧縮機（1）の運転時には、吐出室（S2）内の圧力が吸入室（S1）内の圧力よりも高いので、その差圧と圧縮バネ（63）の付勢力とによって、開閉蓋（61）が隔壁部（34）側に付勢される。これにより、バイパス通路（35）が開閉蓋（61）によって閉じられた状態となる。なお、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後における開閉機構（60）の開閉動作については後述する。 The open / close lid (61) is disposed closer to the discharge chamber (S2) than the bypass passage (35). The open / close rod (62) extends through the partition wall (34) toward the suction chamber (S1) and is slidable with respect to the partition wall (34). The compression spring (63) is disposed on the suction chamber (S1) side, and urges the opening / closing lid (61) toward the partition wall (34). Here, during operation of the screw compressor (1), the pressure in the discharge chamber (S2) is higher than the pressure in the suction chamber (S1), so the differential pressure and the biasing force of the compression spring (63) The open / close lid (61) is biased toward the partition wall (34). As a result, the bypass passage (35) is closed by the open / close lid (61). The opening / closing operation of the opening / closing mechanism (60) immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped will be described later.
−運転動作−
以下、スクリュー圧縮機（1）の運転動作について説明する。図１に示すように、スクリュー圧縮機（1）において電動機（16）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、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程及び吐出行程を繰り返す。ここでは、図６においてドットを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
-Driving action-
Hereinafter, the operation of the screw compressor (1) will be described. As shown in FIG. 1, when the electric motor (16) is started in the screw compressor (1), 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６（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、図６（ａ）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. 6A, 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 FIG. 6 (a). 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）がさらに回転すると、図６（ｂ）の状態となる。図６（ｂ）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、図６（ｂ）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 FIG.6 (b), the compression chamber (23) which attached the dot is a closed state. 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 FIG. 6 (b), and the gate (51) It is partitioned from the suction chamber (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）がさらに回転すると、図６（ｃ）の状態となる。図６（ｃ）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、圧縮されたガス冷媒が圧縮室（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 FIG.6 (c), the compression chamber (23) which attached the dot is in the state connected 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 gas refrigerant is pushed out from the compression chamber (23) to the discharge chamber (S2). Go.
−スクリュー圧縮機の運転停止動作−
スクリュー圧縮機（1）の運転時には、スクリューロータ（40）の吐出側と吸入側との間で、所定の差圧（いわゆる高低差圧）が発生する。つまり、スクリュー圧縮機（1）の運転時には、吐出室（S2）の圧力が冷媒回路の高圧ラインの圧力と同等となり、吸入室（S1）の圧力が冷媒回路の低圧ラインの圧力と同等となる。特に、上述した最大ＶＩ運転時には、このような高低差圧が顕著となる。この状態から、スクリュー圧縮機（1）を運転停止させると、上述した高低差圧によってスクリューロータ（40）が通常運転時とは逆方向に回転し、吐出室（S2）の冷媒が、螺旋溝（41）の内部を通じて、吸入室（S1）へ逆流してしまうことがある。
-Stop operation of screw compressor-
During operation of the screw compressor (1), a predetermined differential pressure (so-called high / low differential pressure) is generated between the discharge side and the suction side of the screw rotor (40). That is, during operation of the screw compressor (1), the pressure in the discharge chamber (S2) is equivalent to the pressure in the high-pressure line of the refrigerant circuit, and the pressure in the suction chamber (S1) is equivalent to the pressure in the low-pressure line of the refrigerant circuit . In particular, at the time of the maximum VI operation described above, such a high and low differential pressure becomes significant. When the operation of the screw compressor (1) is stopped from this state, the screw rotor (40) rotates in the direction opposite to that during normal operation due to the above-described high and low pressure differentials, and the refrigerant in the discharge chamber (S2) becomes spiral groove. (41) may flow backward into the suction chamber (S1).
このようにしてスクリューロータ（40）が逆回転すると、螺旋溝（41）の内部では、ゲート（51）によって冷媒が封入された部屋の容積が徐々に拡大していくので、この冷媒が膨張して減圧されることになる。 When the screw rotor (40) rotates in the reverse direction in this way, the volume of the chamber in which the refrigerant is sealed by the gate (51) gradually expands inside the spiral groove (41), so that the refrigerant expands. Will be decompressed.
一方、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後には、冷媒回路の高低差圧は速やかに均圧していく。従って、吐出室（S2）の内圧は速やかに低くなっていき、吸入室（S1）の内圧は速やかに高くなっていく。このようにして圧力が低下した吐出室（S2）内の冷媒が、逆回転中のスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）内で膨張すると、この冷媒の圧力はさらに低くなってしまう。これに対し、吸入室（S1）の内圧は速やかに上昇するため、螺旋溝（41）内で膨張した冷媒の圧力が、吸入室（S1）の内圧よりも低くなってしまう、逆差圧現象が生じるおそれがある。 On the other hand, immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped, the high / low differential pressure of the refrigerant circuit is quickly equalized. Therefore, the internal pressure of the discharge chamber (S2) is quickly lowered, and the internal pressure of the suction chamber (S1) is quickly raised. When the refrigerant in the discharge chamber (S2) whose pressure has been reduced in this way expands in the spiral groove (41) of the screw rotor (40) that is rotating in the reverse direction, the pressure of the refrigerant is further reduced. On the other hand, since the internal pressure of the suction chamber (S1) rises quickly, the pressure difference of the refrigerant expanded in the spiral groove (41) becomes lower than the internal pressure of the suction chamber (S1). May occur.
このようにして、螺旋溝（41）内の圧力と吸入室（S1）の圧力との大小関係が、通常運転時と逆転してしまうと、ゲート（51）には、通常運転時と逆方向の押し付け力が作用してしまい、ゲート（51）がアーム部（57）から剥離したり、ゲート（51）の摩耗が促進されたりする、という不具合が生じる。具体的に、通常運転時においては、閉じきり状態の螺旋溝（41）の内圧がゲートロータ室（90）の内圧よりも高くなるため、ゲート（51）には、螺旋溝（41）の内部側からゲートロータ室（90）側に向かって押し付け力が作用する。通常運転時には、このような状態において、ゲート（51）とスクリューロータ（40）との間のシール性が確保される。 In this way, if the magnitude relationship between the pressure in the spiral groove (41) and the pressure in the suction chamber (S1) is reversed from that in normal operation, the gate (51) has a reverse direction to that in normal operation. This causes a problem that the gate (51) is peeled off from the arm portion (57) or wear of the gate (51) is promoted. Specifically, during normal operation, the internal pressure of the closed spiral groove (41) is higher than the internal pressure of the gate rotor chamber (90), so that the gate (51) has an internal pressure inside the spiral groove (41). A pressing force acts from the side toward the gate rotor chamber (90) side. During normal operation, the sealability between the gate (51) and the screw rotor (40) is ensured in such a state.
これに対し、スクリューロータ（40）が逆回転して上述した逆差圧現象が生じると、螺旋溝（41）の内圧がゲートロータ室（90）の内圧よりも低くなる。その結果、ゲート（51）には、ゲートロータ室（90）側から螺旋溝（41）の内部側に向かって押し付け力が作用する。このような状態で、スクリューロータ（40）がさらに逆回転すると、樹脂製のゲート（51）が金属製のアーム部（57）に対してめくれ上がり、ゲート（51）がアーム部（57）から剥がれてしまうおそれがある。また、ゲート（51）とスクリューロータ（40）とが、通常運転と異なる箇所で接触してしまうことで、ゲート（51）の摩耗が促進されてしまうおそれもある。 On the other hand, when the screw rotor (40) rotates reversely and the above-described reverse differential pressure phenomenon occurs, the internal pressure of the spiral groove (41) becomes lower than the internal pressure of the gate rotor chamber (90). As a result, a pressing force acts on the gate (51) from the gate rotor chamber (90) side toward the inner side of the spiral groove (41). In this state, when the screw rotor (40) is further rotated in the reverse direction, the resin gate (51) is turned up with respect to the metal arm portion (57), and the gate (51) is moved from the arm portion (57). There is a risk of peeling. Further, the gate (51) and the screw rotor (40) may come into contact with each other at a location different from the normal operation, so that the wear of the gate (51) may be promoted.
そこで、本実施形態では、このような不具合を未然に回避するために、吸入室（S1）と吐出室（S2）とを連通するバイパス通路（35）を設け、バイパス通路（35）を開閉機構（60）によって開閉自在としている。 Therefore, in this embodiment, in order to avoid such a problem, a bypass passage (35) that connects the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2) is provided, and the bypass passage (35) is opened and closed. It can be opened and closed by (60).
図７に示すように、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後には、スクリューロータ（40）の逆回転により、吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなるため、その差圧により、開閉蓋（61）が圧縮バネ（63）の付勢力に抗して隔壁部（34）から離れる方向に移動し、バイパス通路（35）が開いた状態となる。これにより、吸入室（S1）側に流入した高圧ガスを吐出室（S2）側に戻して、吸入室（S1）内の圧力が上昇するのを抑えることができる。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後において、吸入室（S1）内の圧力が、吐出室（S2）内の圧力よりも高くなり、螺旋溝（41）内の圧力がスクリューロータ（40）の吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象を抑制できる。 As shown in FIG. 7, immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2) due to the reverse rotation of the screw rotor (40). Therefore, due to the differential pressure, the opening / closing lid (61) moves away from the partition wall (34) against the urging force of the compression spring (63), and the bypass passage (35) is opened. As a result, the high-pressure gas that has flowed into the suction chamber (S1) side can be returned to the discharge chamber (S2) side, and an increase in pressure in the suction chamber (S1) can be suppressed. For this reason, immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), and the pressure in the spiral groove (41) 40) The so-called reverse differential pressure phenomenon, which is lower than the pressure on the suction side, can be suppressed.
そして、逆差圧現象を抑制すると、スクリューロータ（40）の逆回転中に、ゲートロータ（50）のゲート（51）が通常運転時と逆方向に押し付けられることを抑制できる。これにより、例えば、ゲートロータ（50）のアーム部から樹脂製のゲート（51）が剥がれてしまったり、ゲートロータ（50）のゲート（51）のシール部の摩耗が促進したりする、という不具合を回避できる。従って、ゲートロータ（50）の耐久性を向上できる。 When the reverse differential pressure phenomenon is suppressed, it is possible to suppress the gate (51) of the gate rotor (50) from being pressed in the reverse direction during the normal operation during the reverse rotation of the screw rotor (40). As a result, for example, the resin gate (51) is peeled off from the arm portion of the gate rotor (50) or the wear of the seal portion of the gate (51) of the gate rotor (50) is promoted. Can be avoided. Therefore, the durability of the gate rotor (50) can be improved.
さらに、本実施形態では、スクリュー圧縮機（1）を運転停止させる前に、スライドバルブ（4）を図４に示す位置に移動させ、容積比ＶＩを最低容積比ＶＩminとしている。これにより、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後に、高低差圧に起因してスクリューロータ（40）を逆回転させながら冷媒が逆流しても、容積比ＶＩが最低容積比ＶＩminに設定されているため、螺旋溝（41）内での冷媒の膨張、ひいては逆差圧現象の発生を抑えることができる。 Furthermore, in this embodiment, before stopping the operation of the screw compressor (1), the slide valve (4) is moved to the position shown in FIG. 4, and the volume ratio VI is set to the minimum volume ratio VImin. As a result, immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped, the volume ratio VI is set to the minimum volume ratio VImin even if the refrigerant flows backward while rotating the screw rotor (40) backward due to the high and low differential pressure. Therefore, the expansion of the refrigerant in the spiral groove (41), and hence the occurrence of the reverse differential pressure phenomenon can be suppressed.
《実施形態２》
図８は、本実施形態２に係る開閉機構の構成を示す縦断面図である。前記実施形態１との違いは、開閉機構（60）の構成のみであるため、以下、実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
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FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the opening / closing mechanism according to the second embodiment. Since the difference from the first embodiment is only the configuration of the opening / closing mechanism (60), the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only the differences will be described.
図８に示すように、開閉機構（60）は、隔壁部（34）に取り付けられた逆止弁（70）で構成されている。逆止弁（70）は、外筒部（71）と、外筒部（71）の内周面に嵌合された内筒部（72）と、保持部（73）と、球状に形成された弁体部（74）と、圧縮バネ（75）とを備えている。 As shown in FIG. 8, the opening / closing mechanism (60) is constituted by a check valve (70) attached to the partition wall (34). The check valve (70) is formed in a spherical shape with an outer cylinder part (71), an inner cylinder part (72) fitted to the inner peripheral surface of the outer cylinder part (71), and a holding part (73). The valve body part (74) and the compression spring (75) are provided.
外筒部（71）は、隔壁部（34）に形成された取付孔（34a）に嵌合されて取り付けられている。内筒部（72）の筒孔は、バイパス通路（35）を構成している。 The outer cylinder part (71) is fitted and attached to an attachment hole (34a) formed in the partition wall part (34). The cylinder hole of the inner cylinder part (72) constitutes a bypass passage (35).
保持部（73）は、有底筒状に形成され、その開口側端部が内筒部（72）の吐出側の端部に取り付けられている。保持部（73）の底面には、吐出室（S2）に連通する連通孔（73a）が形成されている。 The holding part (73) is formed in a bottomed cylindrical shape, and its opening side end part is attached to the discharge side end part of the inner cylinder part (72). A communication hole (73a) communicating with the discharge chamber (S2) is formed on the bottom surface of the holding portion (73).
弁体部（74）は、保持部（73）の筒内に収容されている。圧縮バネ（75）は、保持部（73）の底面と弁体部（74）との間に配設され、バイパス通路（35）を塞ぐように弁体部（74）を内筒部（72）側に付勢している。 The valve body part (74) is accommodated in the cylinder of the holding part (73). The compression spring (75) is disposed between the bottom surface of the holding portion (73) and the valve body portion (74), and the valve body portion (74) is connected to the inner cylinder portion (72) so as to close the bypass passage (35). ) Side.
そして、スクリュー圧縮機（1）の運転時には、吐出室（S2）内の圧力が吸入室（S1）内の圧力よりも高いので、その差圧と圧縮バネ（75）の付勢力とによって、弁体部（74）が内筒部（72）側に付勢される。これにより、バイパス通路（35）が弁体部（74）によって閉じられた状態となる。 During the operation of the screw compressor (1), the pressure in the discharge chamber (S2) is higher than the pressure in the suction chamber (S1), so the valve pressure is determined by the differential pressure and the biasing force of the compression spring (75). The body part (74) is biased toward the inner cylinder part (72). As a result, the bypass passage (35) is closed by the valve body (74).
一方、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後には、スクリューロータ（40）の逆回転により、吸入室（S1）内の圧力が吐出室（S2）内の圧力よりも高くなる。そのため、図９に示すように、吸入室（S1）と吐出室（S2）との差圧によって、弁体部（74）が圧縮バネ（75）の付勢力に抗して内筒部（72）から離れる方向に移動し、バイパス通路（35）が開いた状態となる。 On the other hand, immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2) due to the reverse rotation of the screw rotor (40). Therefore, as shown in FIG. 9, the valve body (74) resists the urging force of the compression spring (75) due to the differential pressure between the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2). ), The bypass passage (35) is opened.
これにより、吸入室（S1）側に流入した高圧ガスを、バイパス通路（35）及び保持部（73）の連通孔（73a）を介して吐出室（S2）側に戻して、吸入室（S1）内の圧力が上昇するのを抑えることができる。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転停止直後において、吸入室（S1）内の圧力が、吐出室（S2）内の圧力よりも高くなり、螺旋溝（41）内の圧力がスクリューロータ（40）の吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象を抑制できる。 As a result, the high-pressure gas flowing into the suction chamber (S1) is returned to the discharge chamber (S2) through the bypass passage (35) and the communication hole (73a) of the holding portion (73), and the suction chamber (S1 ) Can be prevented from rising. For this reason, immediately after the operation of the screw compressor (1) is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) becomes higher than the pressure in the discharge chamber (S2), and the pressure in the spiral groove (41) 40) The so-called reverse differential pressure phenomenon, which is lower than the pressure on the suction side, can be suppressed.
以上説明したように、本発明は、スクリュー圧縮機の運転停止直後において、逆差圧現象の発生を抑制し、ひいてはゲートロータの耐久性を向上させることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。 As described above, the present invention provides a highly practical effect of suppressing the occurrence of the reverse differential pressure phenomenon immediately after stopping the operation of the screw compressor and thus improving the durability of the gate rotor. Therefore, it is extremely useful and has high industrial applicability.
1 スクリュー圧縮機
4 スライドバルブ
21 駆動軸
23 圧縮室
30 ケーシング
31 シリンダ部
34 隔壁部
35 バイパス通路
40 スクリューロータ
41 螺旋溝
50 ゲートロータ
51 ゲート
60 開閉機構
70 逆止弁
S1 吸入室
S2 吐出室
1 Screw compressor
4 Slide valve
21 Drive shaft
23 Compression chamber
30 casing
31 Cylinder part
34 Bulkhead
35 Bypass passage
40 screw rotor
41 Spiral groove
50 Gate rotor
51 Gate
60 Opening / closing mechanism
70 Check valve
S1 suction chamber
S2 Discharge chamber
Claims (3)
前記圧縮室（23）に吸入される冷媒が流通する吸入室（S1）と、該圧縮室（23）から吐出された冷媒が流通する吐出室（S2）とに前記ケーシング（30）内を区画する隔壁部（34）と、
前記隔壁部（34）に設けられ、前記吸入室（S1）と前記吐出室（S2）とを連通するバイパス通路（35）と、
前記スクリューロータ（40）の運転時に前記バイパス通路（35）を閉じる一方、該スクリューロータ（40）の運転停止直後で且つ前記吸入室（S1）内の圧力が前記吐出室（S2）内の圧力よりも高くなった場合に該バイパス通路（35）を開く開閉機構（60）とを備えたことを特徴とするスクリュー圧縮機。 Screw rotor (40) in which a plurality of spiral grooves (41) constituting the compression chamber (23) are formed, and a gate rotor in which a plurality of gates (51) meshed with the spiral grooves (41) are formed radially (50) and a screw compressor comprising a casing (30) having a cylinder part (31) into which the screw rotor (40) is inserted,
The casing (30) is partitioned into a suction chamber (S1) through which the refrigerant sucked into the compression chamber (23) flows and a discharge chamber (S2) through which the refrigerant discharged from the compression chamber (23) flows. Partition walls (34) to be
A bypass passage (35) provided in the partition wall (34) and communicating the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2);
While the screw rotor (40) is operated, the bypass passage (35) is closed, and immediately after the screw rotor (40) is stopped, the pressure in the suction chamber (S1) is the pressure in the discharge chamber (S2). A screw compressor comprising: an opening / closing mechanism (60) that opens the bypass passage (35) when the height is higher.
前記スクリューロータ（40）の駆動軸（21）と平行な方向へ移動することによって、圧縮行程の終了時点を変更して、前記圧縮室（23）の圧縮比を調整するスライドバルブ（4）を備え、
前記スライドバルブ（4）は、前記スクリューロータ（40）を運転停止させる前に、前記圧縮室（23）の圧縮比が最低の圧縮比となる位置に移動するように構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。 In claim 1,
A slide valve (4) that adjusts the compression ratio of the compression chamber (23) by changing the end point of the compression stroke by moving in a direction parallel to the drive shaft (21) of the screw rotor (40). Prepared,
The slide valve (4) is configured to move to a position where the compression ratio of the compression chamber (23) becomes the lowest compression ratio before stopping the operation of the screw rotor (40). And screw compressor.
前記開閉機構（60）は、前記吸入室（S1）と前記吐出室（S2）との圧力差によって開閉する逆止弁（70）で構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。 In claim 1 or 2,
The screw compressor, wherein the opening / closing mechanism (60) is constituted by a check valve (70) that opens and closes due to a pressure difference between the suction chamber (S1) and the discharge chamber (S2).
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| GB2537996B (en) * | 2014-01-29 | 2020-06-17 | Mitsubishi Electric Corp | Screw compressor |
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