JP2014070567A - Single screw compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シングルスクリュー圧縮機に関し、特に、ゲートロータの摺動損失の低減対策に係るものである。 The present invention relates to a single screw compressor, and particularly relates to measures for reducing sliding loss of a gate rotor.
従来より、ケーシングに収容された1つのスクリューロータ及び2つのゲートロータを備え、スクリューロータの螺旋溝とゲートロータのゲートとが噛み合って形成される圧縮室で流体を圧縮するシングルスクリュー圧縮機が知られている(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a single screw compressor that includes one screw rotor and two gate rotors housed in a casing, and compresses fluid in a compression chamber formed by meshing a spiral groove of the screw rotor and a gate of the gate rotor. (For example, see Patent Document 1).
このシングルスクリュー圧縮機は、そのケーシング内に円筒壁が形成されている。この円筒壁の内部にはスクリューロータが回転自在に収容されている。ケーシングの円筒壁の内面とスクリューロータの外面とは摺接自在に構成され、このスクリューロータの外面に螺旋溝が形成されている。また、上記ケーシングの円筒壁には貫通孔が形成されている。この貫通孔の外側にゲートロータ収容室が連通し、このゲートロータ収容室にゲートロータが配置されている。このゲートロータは、放射状に設けられた複数のゲートを有している。そして、上記ゲートロータのゲートは、上記ケーシングの円筒壁の貫通孔を通じて上記スクリューロータの螺旋溝と噛み合って、螺旋溝とゲートと円筒壁の内面との間に圧縮室が形成される。 This single screw compressor has a cylindrical wall formed in its casing. A screw rotor is rotatably accommodated inside the cylindrical wall. The inner surface of the cylindrical wall of the casing and the outer surface of the screw rotor are configured to be slidable, and a spiral groove is formed on the outer surface of the screw rotor. A through hole is formed in the cylindrical wall of the casing. A gate rotor accommodating chamber communicates with the outside of the through hole, and the gate rotor is disposed in the gate rotor accommodating chamber. This gate rotor has a plurality of gates provided radially. The gate of the gate rotor is engaged with the spiral groove of the screw rotor through the through hole of the cylindrical wall of the casing, and a compression chamber is formed between the spiral groove, the gate, and the inner surface of the cylindrical wall.
ここで、上記ゲートロータのゲートの端面と上記ケーシングの円筒壁の貫通孔の内面とを全面で摺接させて、上記ゲートロータのゲートの端面と上記ケーシングの円筒壁の貫通孔の内面との隙間をシールし、上記圧縮室から流体が洩れないようにしている。 Here, the end surface of the gate of the gate rotor and the inner surface of the through hole of the cylindrical wall of the casing are brought into sliding contact with each other, and the end surface of the gate rotor of the gate rotor and the inner surface of the through hole of the cylindrical wall of the casing The gap is sealed so that fluid does not leak from the compression chamber.
しかしながら、従来のシングルスクリュー圧縮機の場合、上記ゲートロータのゲートが上記圧縮室の閉じ切り位置に達する前から、上記ゲートロータのゲートの端面と上記ケーシングの円筒壁の貫通孔の内面とを摺接させて、上記ゲートロータのゲートの端面と上記ケーシングの円筒壁の貫通孔の内面との隙間をシールしている。このため、上記ゲートロータの摺動抵抗が増加してしまうという問題があった。 However, in the case of the conventional single screw compressor, before the gate of the gate rotor reaches the closed position of the compression chamber, the end surface of the gate of the gate rotor and the inner surface of the through hole of the cylindrical wall of the casing are slid. The gap between the end face of the gate of the gate rotor and the inner surface of the through hole of the cylindrical wall of the casing is sealed. For this reason, there existed a problem that the sliding resistance of the said gate rotor will increase.
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、ゲートロータの摺動抵抗を従来よりも低減し、シングルスクリュー圧縮機の運転効率を向上させることにある。 This invention is made | formed in view of this point, The objective is to reduce the sliding resistance of a gate rotor than before, and to improve the operating efficiency of a single screw compressor.
第1の発明は、円筒壁(30)が形成されたケーシング(10)と、該ケーシング(10)の円筒壁(30)に収容され且つ複数の螺旋溝(41)が形成されたスクリューロータ(40)と、上記ケーシング(10)の円筒壁(30)に形成された貫通孔(3)を通じて上記螺旋溝(41)に噛み合うゲート(51)が放射状に複数形成されたゲートロータ(50)とを備え、上記スクリューロータ(40)の螺旋溝(41)と上記ゲートロータ(50)のゲート(51)とが噛み合って形成される圧縮室(23)で流体を圧縮するシングルスクリュー圧縮機である。そして、上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)は、閉じきり直後の圧縮室(23)を形成したゲート(51)の後縁(51a)に対向する位置を境界(C)とし、上記ゲート(51)の後縁(51a)の後方側で上記ゲート(51)の端面(52)に非摺接となる非摺接面(2a)と、上記境界(C)を含んで上記ゲート(51)の後縁(51a)の前方側で上記ゲートの端面(52)に摺接する平坦面(2b)とを備えている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a casing (10) having a cylindrical wall (30) formed therein, and a screw rotor accommodated in the cylindrical wall (30) of the casing (10) and having a plurality of spiral grooves (41) ( 40) and a gate rotor (50) in which a plurality of gates (51) that engage with the spiral groove (41) through a through hole (3) formed in the cylindrical wall (30) of the casing (10) are radially formed. A single screw compressor that compresses fluid in a compression chamber (23) formed by meshing a spiral groove (41) of the screw rotor (40) and a gate (51) of the gate rotor (50). . And the inner surface (2) of the through-hole (3) of the cylindrical wall (30) is located at a position facing the rear edge (51a) of the gate (51) that forms the compression chamber (23) immediately after closing ( C), the non-sliding contact surface (2a) that is non-sliding contact with the end surface (52) of the gate (51) on the rear side of the rear edge (51a) of the gate (51), and the boundary (C) In addition, a flat surface (2b) that is in sliding contact with the end surface (52) of the gate is provided on the front side of the rear edge (51a) of the gate (51).
第1の発明では、上記スクリューロータ(40)の回転とともに上記ゲートロータ(50)が回転し、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の前縁(51b)が上記内面の境界(C)に達するまでの間、上記非摺接面(2a)によって上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通穴(3)の内面(2)とは摺接しない。そして、上記ゲートロータ(50)の回転が進み、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の前縁(51b)が上記内面(2)の境界(C)に達したときに、ゲート(51)の前縁(51b)と上記内面(2)の平坦面(2b)とが摺接し始める。上記ゲートロータ(50)の回転が更に進むと、ゲート(51)の端面(52)が、その前縁(51b)から後縁(51a)へ向かって徐々に平坦面(2b)と摺接し、最終的に上記ゲート(51)の後縁(51a)が上記境界(C)に達したときに、上記ゲート(51)の端面(52)全体が上記貫通孔(3)の内面(2)の平坦面(2b)に摺接し、且つ上記圧縮室(23)が閉じ切り状態となる。 In the first invention, the gate rotor (50) rotates with the rotation of the screw rotor (40), and the front edge (51b) of the gate (51) of the gate rotor (50) is the boundary (C) of the inner surface. The end surface (52) of the gate (51) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) are not slidably contacted by the non-sliding surface (2a). Then, when the rotation of the gate rotor (50) advances and the front edge (51b) of the gate (51) of the gate rotor (50) reaches the boundary (C) of the inner surface (2), the gate (51 ) And the flat surface (2b) of the inner surface (2) begin to slidably contact each other. When the rotation of the gate rotor (50) further proceeds, the end surface (52) of the gate (51) gradually comes into sliding contact with the flat surface (2b) from the front edge (51b) toward the rear edge (51a), Finally, when the rear edge (51a) of the gate (51) reaches the boundary (C), the entire end surface (52) of the gate (51) is formed on the inner surface (2) of the through hole (3). The flat surface (2b) is slidably contacted, and the compression chamber (23) is closed.
第2の発明は、第1の発明において、上記内面(2)の非摺接面(2a)は、上記ゲート(51)が進行するに従って、上記非摺接面(2a)と上記ゲート(51)の端面(52)との隙間が小さくなるように傾斜している傾斜面で構成されている。 According to a second invention, in the first invention, the non-sliding contact surface (2a) of the inner surface (2) is formed so that the non-sliding contact surface (2a) and the gate (51) ) Is inclined so that the gap with the end surface (52) is small.
第2の発明では、上記ゲートロータ(50)の回転に伴い、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)が上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に徐々に近づく。これにより、上記ゲート(51)の端面(52)と上記貫通孔(3)の内面(2)とが上記境界(C)で接触したときの衝撃が緩和される。 In the second invention, as the gate rotor (50) rotates, the gate (51) of the gate rotor (50) gradually approaches the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30). . Thereby, the impact when the end surface (52) of the gate (51) and the inner surface (2) of the through hole (3) contact at the boundary (C) is alleviated.
第3の発明は、第1の発明において、上記内面(2)の非摺接面(2a)は、上記ゲート(51)が進行するに従って、上記非摺接面(2a)と上記ゲート(51)の端面(52)との隙間が段階的に小さくなるように形成される段差面で構成されている。 According to a third aspect, in the first aspect, the non-sliding contact surface (2a) of the inner surface (2) is formed so that the non-sliding contact surface (2a) and the gate (51) ) Is formed of a stepped surface formed so that the gap with the end surface (52) is gradually reduced.
第3の発明では、上記ゲートロータ(50)の回転に伴い、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)が上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に段階的に近づく。これにより、上記ゲート(51)の端面(52)と上記貫通孔(3)の内面(2)とが接触したときの衝撃が緩和される。 In the third invention, as the gate rotor (50) rotates, the gate (51) of the gate rotor (50) is stepped on the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30). Get closer. Thereby, the impact when the end surface (52) of the gate (51) and the inner surface (2) of the through hole (3) come into contact with each other is reduced.
本発明によれば、上記ケーシング(10)の円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に上記非摺接面(2a)を形成したので、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の前縁(51b)が上記内面(2)の境界(C)に達するまでの間、上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とが摺接しない。この場合、上記ゲート(51)の前縁(51b)が上記内面(2)の境界(C)に達するまでの間、上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)との間に隙間が生じるが、上記圧縮室(23)が閉じ切り状態ではないので、この隙間をシールする必要はない。 According to the present invention, since the non-sliding contact surface (2a) is formed on the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) of the casing (10), the gate of the gate rotor (50) Until the front edge (51b) of (51) reaches the boundary (C) of the inner surface (2), the end surface (52) of the gate (51) and the through hole (3) of the cylindrical wall (30) There is no sliding contact with the inner surface (2). In this case, until the front edge (51b) of the gate (51) reaches the boundary (C) of the inner surface (2), the end surface (52) of the gate (51) and the cylindrical wall (30) penetrate. Although a gap is formed between the hole (3) and the inner surface (2), the compression chamber (23) is not in a closed state, and therefore it is not necessary to seal this gap.
これにより、上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とを無駄に摺接させないようにすることにより、従来に比べて、上記ゲートロータ(50)の摺動損失を低減することができ、シングルスクリュー圧縮機の運転効率を向上させることができる。 As a result, the end surface (52) of the gate (51) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) are prevented from being slid in vain. The sliding loss of the gate rotor (50) can be reduced, and the operating efficiency of the single screw compressor can be improved.
また、上記第2の発明によれば、ゲートロータ(50)のゲート(51)が上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に徐々に近づくようにして、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とが上記境界(C)で接触したときの衝撃を緩和するようにした。これにより、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の摩耗及び折損を抑制することができる。 According to the second aspect of the invention, the gate rotor (50) gate (51) gradually approaches the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) so that the gate rotor The impact when the gate (51) of (50) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) contact at the boundary (C) was reduced. Thereby, abrasion and breakage of the gate (51) of the gate rotor (50) can be suppressed.
また、上記第3の発明によれば、ゲートロータ(50)のゲート(51)が上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に段階的に近づくようにして、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とが上記境界(C)で接触したときの衝撃を緩和するようにした。これにより、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の摩耗及び折損を抑制することができる。 According to the third aspect of the invention, the gate (51) of the gate rotor (50) approaches the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) in a stepwise manner. The impact was mitigated when the gate (51) of the rotor (50) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) contacted at the boundary (C). Thereby, abrasion and breakage of the gate (51) of the gate rotor (50) can be suppressed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本実施形態のシングルスクリュー圧縮機(1)(以下、単にスクリュー圧縮機という。)は、例えば冷凍サイクルを行う冷媒回路(図示なし)に設けられて上記冷媒回路内の冷媒を圧縮するためのものである。 The single screw compressor (1) of the present embodiment (hereinafter simply referred to as a screw compressor) is provided in a refrigerant circuit (not shown) that performs a refrigeration cycle, for example, and compresses the refrigerant in the refrigerant circuit. It is.
スクリュー圧縮機(1)は、図1に示すように、圧縮機構(20)とそれを駆動する電動機(15)とが1つのケーシング(10)に収容されている。圧縮機構(20)は駆動軸(21)を介して電動機(15)と連結されている。このケーシング(10)内には、冷媒回路の蒸発器から低圧のガス冷媒が導入されるとともに上記低圧のガスを圧縮機構(20)へ案内する低圧空間(S1)と、圧縮機構(20)から吐出された高圧のガス冷媒が流入する高圧空間(S2)とが区画形成されている。 As shown in FIG. 1, the screw compressor (1) includes a compression mechanism (20) and an electric motor (15) for driving the compression mechanism (20) in one casing (10). The compression mechanism (20) is connected to the electric motor (15) via the drive shaft (21). In the casing (10), low-pressure gas refrigerant is introduced from the evaporator of the refrigerant circuit, and the low-pressure space (S1) for guiding the low-pressure gas to the compression mechanism (20), and the compression mechanism (20) A high-pressure space (S2) into which the discharged high-pressure gas refrigerant flows is partitioned.
シングルスクリュー圧縮機(1)は、図2に示すように、ケーシング(10)に形成された円筒壁(30)と、1つのスクリューロータ(40)と、2つのゲートロータ(50)とを備えている。 As shown in FIG. 2, the single screw compressor (1) includes a cylindrical wall (30) formed in the casing (10), one screw rotor (40), and two gate rotors (50). ing.
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。このスクリューロータ(40)は、ケーシング(10)の円筒壁(30)の内側に回転自在に収容されている。スクリューロータ(40)の外径は、ケーシング(10)の円筒壁(30)の内径よりも若干小さく設定されており、スクリューロータ(40)の外周面がケーシング(10)の円筒壁(30)の内周面と摺接するように構成されている。 The screw rotor (40) is a metal member formed in a substantially cylindrical shape. The screw rotor (40) is rotatably accommodated inside the cylindrical wall (30) of the casing (10). The outer diameter of the screw rotor (40) is set slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical wall (30) of the casing (10), and the outer peripheral surface of the screw rotor (40) is the cylindrical wall (30) of the casing (10). It is comprised so that it may slidably contact with the inner peripheral surface.
スクリューロータ(40)の外周部には、スクリューロータ(40)の軸方向一端から他端へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝(41)が複数形成されている。複数の螺旋溝(41)の各々は、円柱状のスクリューロータ(40)の軸心周りに対称な形状をしている(すなわち、スクリューロータ(40)の横断面において、螺旋溝(41)のそれぞれは、スクリューロータ(40)の中心に対して点対称な形状をしている。)。このスクリューロータ(40)の中心部には、駆動軸(21)が挿通されている。 A plurality of spiral grooves (41) extending spirally from one axial end to the other end of the screw rotor (40) are formed on the outer periphery of the screw rotor (40). Each of the plurality of spiral grooves (41) has a symmetrical shape around the axis of the cylindrical screw rotor (40) (that is, in the cross section of the screw rotor (40), Each has a point-symmetric shape with respect to the center of the screw rotor (40).) A drive shaft (21) is inserted through the center of the screw rotor (40).
上記ケーシング(10)には、上記円筒壁(30)に形成された2つの貫通孔(3)が形成されている。これらの貫通孔(3)の外側にそれぞれゲートロータ収容室(60)が連通している。このゲートロータ収容室(60)は、上記低圧空間(S1)に連通するとともにゲートロータ(50)とゲートロータ支持部材(55)とが収容されている。 Two through holes (3) formed in the cylindrical wall (30) are formed in the casing (10). The gate rotor accommodating chamber (60) communicates with the outside of these through holes (3). The gate rotor accommodating chamber (60) communicates with the low pressure space (S1) and accommodates the gate rotor (50) and the gate rotor support member (55).
各ゲートロータ(50)は、長方形板状に形成された複数のゲート(51)が放射状に設けられた樹脂製の部材である。各ゲートロータ(50)とスクリューロータ(40)とが噛み合うことによって、ゲート(51)と螺旋溝(41)と上記円筒壁(30)の内周面との間に圧縮室(23)が形成される。各ゲートロータ(50)は、円筒壁(30)の外側にスクリューロータ(40)を挟んで対称に配置され、軸心がスクリューロータ(40)の軸心と直交している。 Each gate rotor (50) is a resin member provided with a plurality of gates (51) formed in a rectangular plate shape radially. The compression chamber (23) is formed between the gate (51), the spiral groove (41), and the inner peripheral surface of the cylindrical wall (30) by meshing each gate rotor (50) with the screw rotor (40). Is done. Each gate rotor (50) is symmetrically disposed on the outside of the cylindrical wall (30) with the screw rotor (40) interposed therebetween, and the axis is perpendicular to the axis of the screw rotor (40).
ゲートロータ支持部材(55)は、図3に示すように、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。 As shown in FIG. 3, the gate 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におけるスクリューロータ(40)の右側に配置されたゲートロータ支持部材(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ゲートロータ支持部材(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。 The gate 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 gate 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.
上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)は、図4に示すように、ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)が対向している。この貫通孔(3)の内面(2)は、スクリューロータ(40)の軸方向に沿って延び、上記内面(2)には、図5に示すように、平坦面(2b)及び傾斜面(2a)が設けられている。この傾斜面(2a)が、本発明の非摺接面(2a)を構成する。この傾斜面(2a)の傾斜角は、5°から40°の範囲に設定されている。この傾斜面(2a)の長さは、図5のAで示す長さに設定されている。 As shown in FIG. 4, the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) faces the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30). The inner surface (2) of the through hole (3) extends along the axial direction of the screw rotor (40). The inner surface (2) has a flat surface (2b) and an inclined surface (as shown in FIG. 5). 2a) is provided. This inclined surface (2a) constitutes the non-sliding contact surface (2a) of the present invention. The inclination angle of the inclined surface (2a) is set in the range of 5 ° to 40 °. The length of the inclined surface (2a) is set to the length indicated by A in FIG.
−運転動作−
上記スクリュー圧縮機(1)の運転動作について説明する。
-Driving action-
The operation of the screw compressor (1) will be described.
スクリュー圧縮機(1)において電動機(15)を起動すると、駆動軸(21)の回転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、圧縮行程および吐出行程を繰り返す。図6において網掛けを付した圧縮室(23)に着目して説明する。 When the electric motor (15) is started in the screw compressor (1), the screw rotor (40) rotates with the rotation of the drive shaft (21). 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. Description will be made by paying attention to the compression chamber (23) shaded in FIG.
図6(A)において、網掛けを付した圧縮室(23)は、低圧空間(S1)に連通している。また、この圧縮室(23)を形成する螺旋溝(41)は、同図の下側に位置するゲートロータ(50)のゲート(51)と噛み合っている。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)の始端側から終端側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、低圧空間(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. 6 (A), the compression chamber (23) with shading communicates with the low-pressure space (S1). Further, the spiral groove (41) forming the compression chamber (23) meshes with the gate (51) of the gate rotor (50) located on the lower side of the figure. When the screw rotor (40) rotates, the gate (51) relatively moves from the start end side to the end end side 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 low-pressure space (S1) is sucked into the compression chamber (23) through the suction port (24).
スクリューロータ(40)が更に回転すると、図6(B)の状態となる。同図において、網掛けを付した圧縮室(23)は、閉じきり状態となっている。つまり、この圧縮室(23)を形成する螺旋溝(41)は、同図の上側に位置するゲートロータ(50)のゲート(51)と噛み合わされ、このゲート(51)によって低圧空間(S1)から仕切られる。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)の始端側から終端側へ向かって相対的に移動すると、圧縮室(23)の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室(23)内のガス冷媒が圧縮される。 When the screw rotor (40) further rotates, the state shown in FIG. In the figure, the compression chamber (23) with shading is completely closed. That is, the spiral groove (41) forming the compression chamber (23) is engaged with the gate (51) of the gate rotor (50) located on the upper side of the drawing, and the low pressure space (S1) is formed by the gate (51). Partitioned from. Then, when the gate (51) relatively moves from the start end side to the end end side of the spiral groove (41) with the rotation of the screw rotor (40), the volume of the compression chamber (23) is gradually reduced. As a result, the gas refrigerant in the compression chamber (23) is compressed.
スクリューロータ(40)が更に回転すると、図6(C)の状態となる。同図において、網掛けを付した圧縮室(23)は、吐出口(図示省略)を介して高圧空間(S2)と連通した状態となっている。そして、スクリューロータ(40)の回転に伴ってゲート(51)が螺旋溝(41)の終端へ向かって移動すると、圧縮された冷媒ガスが圧縮室(23)から高圧空間(S2)へ押し出されてゆく。 When the screw rotor (40) further rotates, the state shown in FIG. In the figure, the shaded compression chamber (23) is in communication with the high-pressure space (S2) via a discharge port (not shown). When the gate (51) moves toward the end of the spiral groove (41) as the screw rotor (40) rotates, the compressed refrigerant gas is pushed out from the compression chamber (23) to the high-pressure space (S2). Go.
上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)には、上述したように、平坦面(2b)及び傾斜面(2a)が設けられている。ここで、平坦面(2b)及び傾斜面(2a)の境界(C)は、閉じきり直後の圧縮室(23)を形成したゲート(51)の後縁(51a)に対向する位置にある。なお、境界(C)を含んで上記境界(C)の前方側(ゲート(51)の後縁(51a)の前方側)が平坦面(2b)であり、境界(C)の後方側が傾斜面(2a)である。この傾斜面(2a)は、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)が進行するに従って、上記ゲート(51)の端面(52)との隙間が徐々に小さくなるように傾斜している。 As described above, the flat surface (2b) and the inclined surface (2a) are provided on the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30). Here, the boundary (C) between the flat surface (2b) and the inclined surface (2a) is at a position facing the rear edge (51a) of the gate (51) forming the compression chamber (23) immediately after closing. The front side of the boundary (C) including the boundary (C) (the front side of the rear edge (51a) of the gate (51)) is a flat surface (2b), and the rear side of the boundary (C) is an inclined surface. (2a). The inclined surface (2a) is inclined so that the gap with the end surface (52) of the gate (51) gradually decreases as the gate (51) of the gate rotor (50) advances.
図7は、ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)との摺接状態を示している。尚、以下、図7に示す内面(2)の網掛けを付した部分が傾斜面(2a)を示し、内面(2)の網掛けを付していない部分が平坦面(2b)を示している。 FIG. 7 shows a sliding contact state between the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30). In the following, the shaded portion of the inner surface (2) shown in FIG. 7 indicates the inclined surface (2a), and the non-shaded portion of the inner surface (2) indicates the flat surface (2b). Yes.
図7(A)において、ゲートロータ(50)のゲート(51)(図7の斜線を付したゲート(51))は、上記スクリューロータ(40)の螺旋溝(41)に進入していない状態である。この状態において、ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)は、上記内面(2)の傾斜面(2a)に対向し、両者は互いに非接触の状態である。 7A, the gate (51) of the gate rotor (50) (the hatched gate (51) in FIG. 7) has not entered the spiral groove (41) of the screw rotor (40). It is. In this state, the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) faces the inclined surface (2a) of the inner surface (2), and they are not in contact with each other.
ゲートロータ(50)の回転が進んで図7(B)の状態になると、ゲートロータ(50)のゲート(51)が上記スクリューロータ(40)の螺旋溝(41)に進入し始める。このとき、ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)は、その前縁(51b)が上記内面(2)の境界(C)に達し、上記内面(2)の平坦面(2b)に摺接している。 When the rotation of the gate rotor (50) advances and the state shown in FIG. 7B is reached, the gate (51) of the gate rotor (50) begins to enter the spiral groove (41) of the screw rotor (40). At this time, the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) has its front edge (51b) reaching the boundary (C) of the inner surface (2), and the flat surface (2b) of the inner surface (2). ).
ゲートロータ(50)の回転が更に進んで、図7(C)の状態になると、ゲートロータ(50)のゲート(51)は、その前縁側の側面が上記スクリューロータ(40)の螺旋溝(41)の内壁に当接して、ゲート(51)と螺旋溝(41)とが噛み合い始める。この状態の斜視図を図8に示す。この状態において、上記圧縮室(23)は閉じきり状態ではない。ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)は、その一部が上記内面(2)の平坦面(2b)に摺接している。ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)は、その後縁が上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に非摺接の状態である。 When the rotation of the gate rotor (50) further progresses to the state shown in FIG. 7C, the side surface on the front edge side of the gate (51) of the gate rotor (50) is the spiral groove ( In contact with the inner wall of 41), the gate (51) and the spiral groove (41) begin to mesh. A perspective view of this state is shown in FIG. In this state, the compression chamber (23) is not completely closed. A part of the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) is in sliding contact with the flat surface (2b) of the inner surface (2). The end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) is in a non-sliding contact with the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30).
ゲートロータ(50)の回転が更に進んで、図7(D)の状態になると、ゲートロータ(50)のゲート(51)は、その後縁が図7(C)の状態よりも上記内面(2)の境界(C)に近づく。この状態でも、図7(C)の状態と同様に、上記圧縮室(23)は閉じきり状態ではない。 When the rotation of the gate rotor (50) further proceeds to the state of FIG. 7D, the rear edge of the gate (51) of the gate rotor (50) is more than the inner surface (2) than the state of FIG. ) Approaches the boundary (C). Even in this state, similarly to the state of FIG. 7C, the compression chamber (23) is not completely closed.
ゲートロータ(50)の回転が更に進んで、図7(E)の状態になると、ゲートロータ(50)のゲート(51)は、その前縁側と後縁側と先端側との各側面が上記スクリューロータ(40)の螺旋溝(41)の内壁に当接し、上記圧縮室(23)が閉じ切られた直後の状態になる。この状態の斜視図を図9に示す。このとき、ゲートロータ(50)のゲート(51)は、その後縁が上記内面(2)の境界(C)に達し、上記ゲート(51)の端面(52)の全面が上記内面(2)の平坦面(2b)に摺接する。これにより、ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)との隙間がシールされ、上記圧縮室(23)の流体が外側へ洩れなくなる。 When the rotation of the gate rotor (50) further progresses to the state of FIG. 7 (E), the gate (51) of the gate rotor (50) has its front side, rear end side, and front end side each having the above screw side. The state comes into contact with the inner wall of the spiral groove (41) of the rotor (40) and immediately after the compression chamber (23) is closed. A perspective view of this state is shown in FIG. At this time, the gate (51) of the gate rotor (50) has its rear edge reaching the boundary (C) of the inner surface (2), and the entire end surface (52) of the gate (51) is the same as the inner surface (2). Touch the flat surface (2b). As a result, the gap between the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) is sealed, and the compression chamber (23) Fluid will not leak outside.
また、図7(E)と図9からわかるように、上記内面(2)の境界(C)の境界線が、上記内面(2)の内側から外側へ向かって傾斜している。平面視で、この境界線と上記圧縮室(23)を閉じ切ったゲート(51)の後縁とが重なるように構成されている。これにより、上記圧縮室(23)の閉じ切りのタイミングと、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)と上記ケーシング(10)の貫通孔(3)の内面(2)との隙間を完全にシールするタイミングとを一致させている。 Further, as can be seen from FIGS. 7E and 9, the boundary line of the boundary (C) of the inner surface (2) is inclined from the inner side to the outer side of the inner surface (2). In the plan view, the boundary line and the rear edge of the gate (51) that closes the compression chamber (23) overlap each other. Thereby, the closing timing of the compression chamber (23), the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50), and the inner surface (2) of the through hole (3) of the casing (10) The timing for completely sealing the gap is matched.
ゲートロータ(50)の回転が更に進んで図7(F)になると、上記圧縮室(23)の容積が収縮し始めて流体が圧縮される。その後、ゲートロータ(50)の回転が更に進んで、再び図7(A)の状態となり、図7(A)から図7(F)までの状態が繰り返される。 When the rotation of the gate rotor (50) further progresses to become FIG. 7 (F), the volume of the compression chamber (23) begins to contract and the fluid is compressed. Thereafter, the rotation of the gate rotor (50) further proceeds, and the state shown in FIG. 7 (A) is obtained again, and the state shown in FIGS. 7 (A) to 7 (F) is repeated.
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、上記ケーシング(10)の貫通孔(3)の内面(2)に上記非摺接面(2a)を形成したので、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の前縁(51b)が上記内面(2)の境界(C)に達するまでの間、上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とが摺接しない。この場合、上記ゲート(51)の前縁(51b)が上記内面(2)の境界(C)に達するまでの間、上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)との間に隙間が生じるが、上記圧縮室(23)が閉じ切り状態ではないので、この隙間をシールする必要はない。
-Effect of the embodiment-
According to this embodiment, since the non-sliding contact surface (2a) is formed on the inner surface (2) of the through hole (3) of the casing (10), the front of the gate (51) of the gate rotor (50) Until the edge (51b) reaches the boundary (C) of the inner surface (2), the end surface (52) of the gate (51) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) Does not slide. In this case, until the front edge (51b) of the gate (51) reaches the boundary (C) of the inner surface (2), the end surface (52) of the gate (51) and the cylindrical wall (30) penetrate. Although a gap is formed between the hole (3) and the inner surface (2), the compression chamber (23) is not in a closed state, and therefore it is not necessary to seal this gap.
これにより、上記ゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とを無駄に摺接させないようにすることにより、従来に比べて、上記ゲートロータ(50)の摺動損失を低減することができ、シングルスクリュー圧縮機の運転効率を向上させることができる。 As a result, the end surface (52) of the gate (51) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) are prevented from being slid in vain. The sliding loss of the gate rotor (50) can be reduced, and the operating efficiency of the single screw compressor can be improved.
また、本実施形態によれば、ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)が上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に徐々に近づくようにして、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の端面(52)と上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)とが上記境界(C)で接触したときの衝撃を緩和するようにした。これにより、上記ゲートロータ(50)のゲート(51)の摩耗及び折損を抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) is gradually approached to the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30), Mitigates impact when the end surface (52) of the gate (51) of the gate rotor (50) and the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) contact at the boundary (C). I did it. Thereby, abrasion and breakage of the gate (51) of the gate rotor (50) can be suppressed.
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
<< Other Embodiments >>
About the said embodiment, it is good also as the following structures.
上記実施形態では、上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)に、非接触面として傾斜面(2a)を形成したが、これに限定されず、例えば、図10や図11に示すような段差面(2a)で構成してもよい。この段差面(2a)の段数は、図10に示すように1つであってもよいし、図11に示すように2つで合ってもよいし、3つ以上であってもよい。このように、上記貫通孔(3)の内面(2)の非摺接面を段差面(2a)にすることにより、傾斜面(2a)で形成する場合に比べて、非摺接面を容易に形成することができる。 In the above embodiment, the inclined surface (2a) is formed as the non-contact surface on the inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30). However, the present invention is not limited to this. You may comprise by the level | step difference surface (2a) as shown in FIG. The number of steps on the step surface (2a) may be one as shown in FIG. 10, two may be combined as shown in FIG. 11, or three or more. In this way, the non-sliding surface of the inner surface (2) of the through hole (3) is made to be a stepped surface (2a), so that the non-sliding surface can be made easier than when the inclined surface (2a) is formed. Can be formed.
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.
以上説明したように、本発明は、シングルスクリュー圧縮機に関し、特に、ゲートロータの摺動損失の低減対策について有用である。 As described above, the present invention relates to a single screw compressor, and is particularly useful for measures for reducing the sliding loss of the gate rotor.
1 シングルスクリュー圧縮機
2 内面
2a 傾斜面(非摺接面)
2b 平坦面
3 貫通孔
10 ケーシング
20 圧縮機構
30 円筒壁
40 スクリューロータ
50 ゲートロータ
1 Single screw compressor
2 Inside
2a Inclined surface (non-sliding surface)
2b Flat surface
3 Through hole
10 Casing
20 Compression mechanism
30 cylindrical wall
40 screw rotor
50 Gate rotor
Claims (3)
上記スクリューロータ(40)の螺旋溝(41)と上記ゲートロータ(50)のゲート(51)とが噛み合って形成される圧縮室(23)で流体を圧縮するシングルスクリュー圧縮機であって、
上記円筒壁(30)の貫通孔(3)の内面(2)は、閉じきり直後の圧縮室(23)を形成したゲート(51)の後縁(51a)に対向する位置を境界(C)とし、上記ゲート(51)の後縁(51a)の後方側で上記ゲート(51)の端面(52)に非摺接となる非摺接面(2a)と、上記境界(C)を含んで上記ゲート(51)の後縁(51a)の前方側で上記ゲートの端面(52)に摺接する平坦面(2b)とを備えていることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 A casing (10) formed with a cylindrical wall (30), a screw rotor (40) accommodated in the cylindrical wall (30) of the casing (10) and formed with a plurality of spiral grooves (41), and the casing A gate rotor (50) in which a plurality of gates (51) engaged with the spiral groove (41) through a through hole (3) formed in the cylindrical wall (30) of (10) are radially formed,
A single screw compressor that compresses fluid in a compression chamber (23) formed by meshing a spiral groove (41) of the screw rotor (40) and a gate (51) of the gate rotor (50),
The inner surface (2) of the through hole (3) of the cylindrical wall (30) is located at the position facing the rear edge (51a) of the gate (51) that forms the compression chamber (23) immediately after closing (C) And a non-sliding contact surface (2a) that is non-sliding contact with the end surface (52) of the gate (51) on the rear side of the rear edge (51a) of the gate (51) and the boundary (C). A single screw compressor, comprising: a flat surface (2b) slidably contacting the end surface (52) of the gate on the front side of the rear edge (51a) of the gate (51).
上記内面(2)の非摺接面(2a)は、上記ゲート(51)が進行するに従って、上記非摺接面(2a)と上記ゲート(51)の端面(52)との隙間が小さくなるように傾斜している傾斜面で構成されていることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 1,
The non-sliding contact surface (2a) of the inner surface (2) has a smaller clearance between the non-sliding contact surface (2a) and the end surface (52) of the gate (51) as the gate (51) advances. A single screw compressor characterized in that it is composed of an inclined surface that is inclined as described above.
上記内面(2)の非摺接面(2a)は、上記ゲート(51)が進行するに従って、上記非摺接面(2a)と上記ゲート(51)の端面(52)との隙間が段階的に小さくなるように形成される段差面で構成されていることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。 In claim 1,
The non-sliding contact surface (2a) of the inner surface (2) has a stepped gap between the non-sliding contact surface (2a) and the end surface (52) of the gate (51) as the gate (51) advances. A single screw compressor characterized by comprising a stepped surface formed to be small.
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EP3546758A4 (en) * | 2017-01-30 | 2020-07-01 | Daikin Industries, Ltd. | Single-screw compressor |
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- 2012-09-28 JP JP2012217218A patent/JP2014070567A/en active Pending
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