JP2022071940A5

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Publication number: JP2022071940A5
Application number: JP2020181081A
Authority: JP
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2040-10-29

Description

特許文献１に開示された液冷式ガス圧縮機は、二つの液噴射ノズルが向き合うように配置されており、二つの液噴射ノズルから噴射された液体を衝突させる構造である。すなわち、特許文献１の液供給機構は、液体が衝突する際に、まず液膜が形成され、つぎの液膜の先端がちぎれることにより、液体を微細液滴化させる、という作用効果を奏するものである。 The liquid-cooled gas compressor disclosed in Patent Document 1 has two liquid injection nozzles arranged to face each other, and has a structure in which the liquids injected from the two liquid injection nozzles collide with each other. That is, the liquid supply mechanism of Patent Document 1 has the effect that when the liquid collides, a liquid film is formed first, and then the tip of the liquid film is torn off, thereby making the liquid into fine droplets. is.

また、特許文献２には、噴射口よりも上流側の位置、すなわちノズル手前部に設けられた旋回室で発生させた旋回流を伴って潤滑剤をスクリュー圧縮機の作動室内へ噴霧する技術も開示されている。このような液供給機構の発明は、その内部で発生させた旋回流を伴ってノズルから噴射された液体を遠心力の作用で微小液滴化することにより、上述した液体噴霧の目的を効果的に達成する。 Further, Patent Document 2 discloses a technique for spraying a lubricant into a working chamber of a screw compressor accompanied by a swirl flow generated in a swirl chamber provided upstream of the injection port, that is, in front of the nozzle. disclosed. In the invention of such a liquid supply mechanism, the liquid sprayed from the nozzle accompanied by the swirling flow generated therein is formed into fine droplets by the action of the centrifugal force, thereby effectively achieving the above-described object of the liquid spray. to achieve

図２に示す液ジェット２３は、液供給機構３８が理想的に噴霧展開させるメカニズムを説明する便宜上の模式図であり、実施例１の液供給機構３８ａ（図３），３９（図８）と、実施例１の液供給機構３８ｂ（図９）と、実施例３の液供給機構３８ｃ（図１０）と、実施例１の液供給機構３８ｄ（図１１）と、を総称する。 The liquid jet 23 shown in FIG. 2 is a schematic diagram for convenience of explaining the mechanism of the liquid supply mechanism 38 for ideally spreading the spray. , the liquid supply mechanism 38b (FIG. 9) of the first embodiment, the liquid supply mechanism 38c (FIG. 10) of the third embodiment , and the liquid supply mechanism 38d (FIG. 11) of the first embodiment.

図３では、図４に示すように旋回流路に液導入流路が１か所に設けられているが、図６の旋回流路と図７の液導入流路を設けることにより、より安定な旋回流を形成することが可能となる。なお、図３のバッファ空間４６ａの中で、液が液膜４７から微細液滴４９への遷移が完了することが望ましく、そのためには、噴射ノズルの直径Ｄとバッファ空間４６ａの奥行Ｈの関係が、Ｈ／Ｄ≧２となることが望ましい。 In FIG. 3, as shown in FIG. 4, the liquid introduction channel is provided at one location in the swirl flow channel. A swirling flow can be formed. In addition, it is desirable that the transition of the liquid from the liquid film 47 to the fine droplets 49 is completed in the buffer space 46a of FIG. It is desirable that the relationship be H/D≧2.

このように、バッファ空間４６は、噴射口４５から圧縮室１３内に噴射された液体が霧状化できるだけの奥行Ｈを有するものと定義した。逆に霧状化できない条件として、不図示の狭いバッファ空間において、直径Ｄと奥行Ｈとの関係がＨ／Ｄ＜２であれば、噴射口４５から噴出された液体が霧状の微細液滴４９になる以前に、狭い空間の内面に衝突して不均一に付着するので、上述した目的を達成できない。 In this way, the buffer space 46 is defined as having a depth H sufficient to atomize the liquid injected into the compression chamber 13 from the injection port 45 . Conversely, as a condition in which atomization is not possible, if the relationship between the diameter D and the depth H is H/D<2 in a narrow buffer space (not shown), the liquid ejected from the ejection port 45 is a fine atomized liquid. Before becoming the droplet 49 , it collides with the inner surface of the narrow space and adheres unevenly, so the above purpose cannot be achieved.

つぎに、旋回流発生部の構造について、図４～図８を用いて説明する。図４は、図３のＢ－Ｂ線で断裁した旋回流路４２ａの断面図である。図５は、図３のＣ－Ｃ線で断裁した旋回流路４２ａへの液導入流路４１ａの断面図である。液体は、図３の給液孔１６から図５の液導入流路４１ａを上向き矢印のように上昇し、図４の旋回流路４２ａへ入ると渦巻形状の内壁に案内されて反時計周りに回転し、噴射ノズル４４ａへ入って、噴射口４５ａからスピン回転しながら噴出される。 Next, the structure of the swirling flow generating portion will be described with reference to FIGS. 4 to 8. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the swirl flow path 42a cut along line BB of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the liquid introduction channel 41a to the swirl channel 42a cut along line CC in FIG. The liquid rises from the liquid supply hole 16 in FIG. 3 through the liquid introduction channel 41a in FIG. It rotates, enters the injection nozzle 44a , and is spouted from the injection port 45a while spinning.

また、旋回流４３をより強力に生成する旋回流路４２ｂの変形例の構造について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、液導入流路４１ｂを点対称の２か所に設けた変形例に係る旋回流路４２ｂを図３のＢ－Ｂ線相当により断裁した断面図である。図７は、図６の変形例に係る旋回流路に連通する液導入流路を図３のＣ－Ｃ線相当により断裁した断面図である。 A structure of a modified example of the swirl flow path 42b that more strongly generates the swirl flow 43 will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a swirl flow path 42b according to a modified example in which liquid introduction flow paths 41b are provided at two point-symmetrical locations, taken along line BB in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view of the liquid introduction channel communicating with the swirl channel according to the modification of FIG. 6, cut along line CC of FIG.

図６に示すように、旋回流路４２ｂは、噴射ノズル４４の中心から点対称の２か所で巴状に、いわば「Ｎ字状」又は「逆Ｎ字状」に形成されている。このような旋回流路４２ｂに液体を供給し、巴状の渦巻回転による旋回流４３を継続させるため、図７に示すような液導入流路４１ｂも点対称の２か所配設されている。いうまでもなく、図６の旋回流路４２ｂの方が、図４の旋回流路４２ａよりも強力な旋回流４３を発生させる。 As shown in FIG. 6, the swirl flow path 42b is formed in a tortoise shape at two point-symmetrical points from the center of the injection nozzle 44, in a so-called "N-shape" or "inverted N-shape". In order to supply the liquid to the swirl flow path 42b and to continue the swirl flow 43 caused by the swirling rotation of the toe shape, the liquid introduction flow path 41b as shown in FIG. 7 is also arranged at two points symmetrically. . Needless to say, the swirl flow path 42b in FIG. 6 generates a stronger swirl flow 43 than the swirl flow path 42a in FIG.

図８の特徴として、旋回流による遠心力の効果が、中空となった傘状の液膜４７ｂとして強調されている。中空となった傘状の液膜４７ｂがちぎれると、図３の液糸４８ａよりも微細な液糸４８ｂを経て微細液滴４９が生成される。図３に示した傘状が中実の液膜４７ａに対し、図８において、中空の傘状に広がる円錐形の液膜４７ｂの外周先端部は、他の物体に衝突するまでの距離や時間が長いほど、液糸４８ｂが細長く伸びる。図８の特徴として、そのように液糸４８ｂの延線伸びが長いほど、微細液滴４９の粒径も微細化する。 As a feature of FIG. 8, the effect of the centrifugal force due to the swirling flow is emphasized as a hollow umbrella-shaped liquid film 47b. When the hollow umbrella-shaped liquid film 47b is torn, fine droplets 49 are generated through liquid threads 48b that are finer than the liquid threads 48a of FIG. In contrast to the solid umbrella-shaped liquid film 47a shown in FIG. is longer, the liquid thread 48b is elongated. As a feature of FIG. 8, the longer the elongation of the liquid thread 48b , the finer the particle size of the fine droplets 49 becomes.

本装置は、スクリュー圧縮機１００において、対象流体に対する圧縮効率を上げるために、噴射ノズル４４の取り付け位置に応じ、その噴射口４５から噴射される液ジェット２３の形状を適切に制御することにより、圧縮１３内に微細液滴４９を均一に噴霧させるものである。なお、圧縮１３内における噴射口４５の周囲は、スクリュー圧縮機１００の構造上、線対照の扇型や放射状でなく、いびつな空間形状である。 In the screw compressor 100, this apparatus appropriately controls the shape of the liquid jet 23 injected from the injection port 45 according to the mounting position of the injection nozzle 44 in order to increase the compression efficiency for the target fluid. The fine droplets 49 are uniformly sprayed into the compression 13 . In addition, due to the structure of the screw compressor 100, the area around the injection port 45 in the compression 13 has an irregular spatial shape, not a symmetrical fan shape or a radial shape.

本装置は、いびつな空間形状の圧縮１３内に微細液滴４９を均一に噴霧することを可能にする。そのため、噴射ノズル４４のノズル中心軸を通るように仮想した何れかの断面で視認される断面形状は、噴射口４５の縁部がノズル中心軸に対して非対称である。非対称な噴射口４５から噴射される液ジェット２３の形状も非対称となる。例えば、非対称な扇型とは、完全対称に開く扇型に対し、一方側の半径が他方側の半径よりも大きく形成されている。 The device enables a uniform spraying of fine droplets 49 into the compression 13 of distorted spatial geometry. Therefore, in the cross-sectional shape visually recognized in any cross section imaginary passing through the nozzle central axis of the injection nozzle 44, the edge of the injection port 45 is asymmetric with respect to the nozzle central axis. The shape of the liquid jet 23 injected from the asymmetric injection port 45 is also asymmetric. For example, an asymmetric fan shape is a fan shape that opens completely symmetrically and has a larger radius on one side than the radius on the other side.

したがって、本装置は、いびつな空間形状の圧縮１３内に微細液滴４９を均一に噴霧できる。その結果、本装置の微細液滴４９は、表面積を大きく確保してまんべんなく熱交換する対象流体の冷却効果を向上させるほか、スクリューロータ１や圧縮室１３の内壁の表面に均一に被膜形成することによる潤滑作用によりシール機能の目的も達成できる。 Therefore, the apparatus can uniformly spray the fine droplets 49 into the distorted spatial shape of the compression 13 . As a result, the fine liquid droplets 49 of this device secure a large surface area and improve the cooling effect of the fluid to be evenly heat-exchanged. The purpose of the sealing function can also be achieved by the lubricating action of

［５］旋回流発生部は、噴射ノズル４４の上流の流路に、旋回流路４２と導入流路４１とそれぞれを形成する２種類の流路形成枠を積層して構成すると良い。旋回流路４２は、板部材に蝸牛形状の抜き孔が穿設されたものである。また、導入流路４１も、板部材に抜き孔が穿設されたものである。これらは、旋回流路４２を形成する蝸牛形状の外周寄りに、導入流路４１の切り欠き孔が接続されるように配置される。このように位置決めされた平板状の部品を積層する構成は、金属製品であるスクリュー圧縮機１００に好適であり、生産性が良好である。 [5] The swirling flow generating section is preferably configured by stacking two types of flow path forming frames forming the swirling flow path 42 and the introduction flow path 41 respectively in the flow path upstream of the injection nozzle 44 . The swirl flow path 42 is formed by drilling a cochlea-shaped hole in a plate member. The introduction channel 41 is also formed by drilling a hole in a plate member. These are arranged so that the cutout hole of the introduction channel 41 is connected to the cochlea-shaped outer periphery side forming the swirling channel 42 . The configuration in which the plate-shaped parts positioned in this manner are stacked is suitable for the screw compressor 100, which is a metal product, and has good productivity.

Claims

Screw compression chamber atomization comprising a liquid supply mechanism for supplying liquid into the compression chamber of a screw compressor comprising a screw rotor, a casing housing the screw rotor, and a compression chamber formed in the casing a device,
The liquid supply mechanism is
one injection nozzle that opens an injection port in the compression chamber and injects the liquid;
a swirling flow path for generating a swirling flow in the liquid supplied to the injection nozzle;
a buffer space having a depth in which the liquid injected into the compression chamber from the injection port is atomized;
with
an edge of the injection port is asymmetrical with respect to the nozzle central axis, when viewed at any cross section passing through the nozzle central axis of the injection nozzle;
Screw compression chamber atomizer.

The edge of the injection port visually recognized in the cross section is obliquely continuous with respect to the central axis of the nozzle.
The screw compression chamber spray device according to claim 1.

The edge of the injection port viewed in the cross section forms a discontinuous step with respect to the central axis of the nozzle.
The screw compression chamber spray device according to claim 1.

A relationship between the diameter D of the injection nozzle and the depth H of the buffer space is H/D≧2,
The screw compression chamber spray device according to claim 1.

The swirling flow generating portion upstream of the injection nozzle is configured by stacking two flow path forming frames that respectively form a swirling flow path and an introduction flow path,
The screw compression chamber spray device according to any one of claims 1 to 4.