JP5414345B2

JP5414345B2 - 二段スクリュー圧縮機

Info

Publication number: JP5414345B2
Application number: JP2009109350A
Authority: JP
Inventors: 健伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP2010255600A

Description

この発明は、冷媒を圧縮する二段スクリュー圧縮機に関するものである。

従来の二段スクリュー圧縮機においては、低段スクリューローターに対して一対の対向する低段ゲートローターを組み合わせると共に、高段スクリューローターに対して高段ゲートローターを一個のみ組み合わせることで、部品の共通化及び部品点数の低減を図り、ひいては加工性、組立て性、経済性の向上及びコンパクト化を図った装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２５７５７８号公報（第５頁、第１図）

上述の二段スクリュー圧縮機においては、高段スクリューローターに対して高段ゲートローターを一個のみ組み合わせる場合、一対のゲートローターを有するものに比べ、スクリュー軸に曲げ荷重が作用して撓みが発生し易くなる。また、ケーシングのスクリューボアは吐出温度の影響を受け、熱膨張する。このため、スクリューローターとケーシングのスクリューボア内壁との隙間を決定する際、スクリュー軸の撓みとスクリューボアの熱膨張を考慮する必要がある。撓みの方向は圧縮部とは逆向きであり、スクリューボアの熱膨張の方向は半径方向であるため、圧縮部の高段スクリューローターと高段スクリューボア内壁との隙間が拡がり、冷媒が高段の吸込側に漏れることにより、効率が低下する問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するために為されたものであり、圧縮時における冷媒の漏れを軽減し、効率の向上した二段スクリュー圧縮機を得ることを目的とする。

この発明に係る二段スクリュー圧縮機は、電動機と、この電動機によって回転駆動されるスクリュー軸と、このスクリュー軸の電動機側に取付けられ圧縮溝が刻まれた低段スクリューローターと、この低段スクリューローターに刻まれた圧縮溝に嵌合することで従動して回転運動する１対の低段ゲートローターと、前記低段スクリューローターを回転可能に囲む低段スクリューボアと、前記低段スクリューローターと前記一対の低段ゲートローターとを収納し、前記低段スクリューボアを構成要素の一部に含むとともに外部から冷媒ガスを吸入する低段ケーシングと、前記スクリュー軸の前記低段スクリューローターよりも先端側に取付けられ圧縮溝が刻まれた高段スクリューローターと、この高段スクリューローターに刻まれた圧縮溝に嵌合することで従動して回転運動する高段ゲートローターと、前記高段スクリューローターを回転可能に囲む高段スクリューボアと、前記高段スクリューローターと前記高段ゲートローターとを収納し、前記高段スクリューボアを構成要素として一部に含む高段ケーシングと、を備え、前記低段スクリューローターと前記低段ゲートローターの回転運動によって前記冷媒を圧縮する低段圧縮機構を構成し、この低段圧縮機構によって圧縮された冷媒を前記高段スクリューローターと前記高段ゲートローターの回転運動によってさらに圧縮して外部へ吐出する高段圧縮機構を構成し、前記高段スクリューローター、前記高段ゲートローター及び前記高段スクリューボアにより高段圧縮部が形成され、前記高段ケーシングは、前記高段圧縮部近傍の前記高段スクリューボアの外壁に対応する部分に設けられたポートを備え、前記高段ケーシングは、前記ポートを介して外部から冷却材を吸入して前記高段スクリューボアの外壁を冷却するものである。

この発明によれば、高段スクリューボアの外壁を冷却材によって冷却することにより、高段スクリューボアの熱膨張を抑制することができる。これにより、高段スクリューローターと高段スクリューボアの内壁との隙間が縮小し、冷媒が高段の吸込側に漏れることを抑制でき、結果として、圧縮効率の向上が図れる。

この発明の実施の形態における二段スクリュー圧縮機の構成図である。この発明の実施の形態における冷却された冷媒または潤滑油の注入位置を示す図である。この発明の実施の形態におけるスクリューボアの熱膨張による位置の違いを示す図である。

実施の形態．
以下、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、この発明の実施形態における二段スクリュー圧縮機の圧縮機構造部の構成図である。図１に示すように、二段スクリュー圧縮機は、モーターケーシング７ｃに収容された電動機６と、この電動機６によって回転駆動されるスクリュー軸４と、このスクリュー軸４の電動機６側に取付けられ圧縮溝が刻まれている低段スクリューローター１ｂと、この低段スクリューローター１ｂに刻まれた圧縮溝に噛み合うことで従動して回転運動する１対の低段ゲートローター２ｂ２ｂと、前記低段スクリューローター１ｂを回転可能に囲む低段スクリューボア３ｂと、前記低段スクリューローター１ｂと前記一対の低段ゲートローター２ｂ２ｂとを収納し、前記低段スクリューボア３ｂを構成要素の一部に含むとともに外部から冷媒ガスを吸入する低段ケーシング７ｂと、前記スクリュー軸４の前記低段スクリューローター１ｂよりも先端側に取付けられ低段スクリューローター１ｂと同様の圧縮溝が刻まれた高段スクリューローター１ａと、この高段スクリューローター１ａに刻まれた圧縮溝に噛み合うことで従動して回転運動する高段ゲートローター２ａと、前記高段スクリューローター２ａを回転可能に囲む高段スクリューボア３ａと、前記高段スクリューローター１ａと前記高段ゲートローター２ａとを収納し、前記高段スクリューボア３ａを構成要素として一部に含む高段ケーシング７ａとから構成されている。
また、低段スクリューローター１ｂと低段ゲートローター２ｂおよびスクリュー４の外周を囲む低段スクリューボア３ｂとから低段圧縮部が構成されている。
また、高段スクリューローター１ａと高段ゲートローター２ａおよびスクリュー４の外周を囲む高段スクリューボア３ａとから高段圧縮部が構成されている。

低段圧縮部においては、低段スクリューローター１ｂに対して、低段ゲートローター２ｂを一対組み合わせるのに対し、高段圧縮部においては、高段スクリューローター１ａに対して、高段ゲートローター２ａを一個のみ組み合わせている。

また、この図１のスクリュー軸４は後述する電動機６の回転駆動力を高段スクリューローター１ａと低段スクリューローター１ｂに伝達するためのものであり、軸受５はスクリュー軸４を支えるものであり、この軸受５はスクリュー軸４を半径方向に支持する高段側主軸受５ａ、スクリュー軸４を軸方向に支持する中間軸受５ｂ、及びスクリュー軸４を半径方向に支持する低段側主軸受５ｃで構成されている。また、電動機６はこのスクリュー軸４に接続され、高段・低段の各機器を駆動するものである。ケーシング７は１から６まで等の各機器を収納するものである。また、前述したスクリューボア３はケーシングの一部である。ケーシング７は高段圧縮機構の各機器等を収納する高段ケーシング室７ａと、この高段ケーシングに接続され、低段圧縮機構の各機器等を収納する低段ケーシング室７ｂと、この低段ケーシング室に接続され、電動機６を収納するモーターケーシング７ｃとで構成されている。冷媒ガス８は低段圧縮部にて圧縮された後、高段圧縮部においても圧縮され、高温高圧となり吐出するが、中間圧に維持された高段ケーシング室に冷却された冷媒または潤滑油９をポート１０より注入することで、吐出ガス温度を低下させる。

図２は、この発明の実施の形態における冷却された冷媒または潤滑油の注入位置を示す図である。また、図３はこの発明の実施の形態におけるスクリューボアの熱膨張による位置の違いを示す図である。
次にこの実施の形態の動作について図１〜図３を用いて説明する。
スクリュー軸の軸径をほぼ同一とした際、ゲートローターが一対の場合と１個の場合とでは、１個の方が撓み易い。撓む方向は、非圧縮部側に撓むため、圧縮部とは逆向きである。また、高段スクリューボア３ａは熱膨張し、熱膨張の方向は半径方向である。そのため、従来の高段圧縮部では、圧縮部にあたるスクリューとスクリューボア内壁との隙間はスクリュー軸の撓みとスクリューボアの熱膨張の分、拡がる。この現象に対し、図２に示すように、高段圧縮部１１は圧縮による発熱のため高温となる。従って、この高段圧縮部１１近傍の高段スクリューボア３ａが熱膨張し易い。そこでこの高段圧縮部１１近傍の高段スクリューボア３ａの外壁を冷却するように構成する。これを実現するために、高段ゲートローター２ａの、高段圧縮部１１近傍の高段スクリューボア３ａの外壁に対応する部分のポート１０より冷却された冷媒または潤滑油９を冷却材として注入する。

次に効果について説明する。
高段圧縮部１１近傍の高段スクリューボア３ａの外壁を冷却することにより、高段スクリューボア３ａの熱膨張を抑制することができ、図３に示すように、高段スクリューローター１ａと高段スクリューボア３ａの内壁との隙間が縮小する。このことにより、軸の撓みはあるものの、冷媒が低段側に漏れることを軽減でき、結果として、効率の向上が図れる。

１ａ高段スクリューローター、１ｂ低段スクリューローター、２ａ高段ゲートローター、２ｂ低段ゲートローター、３ａ高段スクリューボア、３ｂ低段スクリューボア、４スクリュー軸、５ａ高段主軸受、５ｂ中間軸受、５ｃ低段主軸受、６電動機、７ａ高段ケーシング、７ｂ低段ケーシング、７ｃモーターケーシング、８冷媒ガス、９冷却材（冷却された潤滑油または冷媒）、１０ポート、１１高段圧縮部。

Claims

電動機と、
この電動機によって回転駆動されるスクリュー軸と、
このスクリュー軸の電動機側に取付けられ圧縮溝が刻まれた低段スクリューローターと、
この低段スクリューローターに刻まれた圧縮溝に嵌合することで従動して回転運動する１対の低段ゲートローターと、
前記低段スクリューローターを回転可能に囲む低段スクリューボアと、
前記低段スクリューローターと前記一対の低段ゲートローターとを収納し、前記低段スクリューボアを構成要素の一部に含むとともに外部から冷媒ガスを吸入する低段ケーシングと、
前記スクリュー軸の前記低段スクリューローターよりも先端側に取付けられ圧縮溝が刻まれた高段スクリューローターと、
この高段スクリューローターに刻まれた圧縮溝に嵌合することで従動して回転運動する高段ゲートローターと、
前記高段スクリューローターを回転可能に囲む高段スクリューボアと、
前記高段スクリューローターと前記高段ゲートローターとを収納し、前記高段スクリューボアを構成要素として一部に含む高段ケーシングと、を備え、
前記低段スクリューローターと前記低段ゲートローターの回転運動によって前記冷媒を圧縮する低段圧縮機構を構成し、この低段圧縮機構によって圧縮された冷媒を前記高段スクリューローターと前記高段ゲートローターの回転運動によってさらに圧縮して外部へ吐出する高段圧縮機構を構成し、
前記高段スクリューローター、前記高段ゲートローター及び前記高段スクリューボアにより高段圧縮部が形成され、
前記高段ケーシングは、前記高段圧縮部近傍の前記高段スクリューボアの外壁に対応する部分に設けられたポートを備え、
前記高段ケーシングは、前記ポートを介して外部から冷却材を吸入して前記高段スクリューボアの外壁を冷却することを特徴とする二段スクリュー圧縮機。
前記冷却材は所定の温度以下の冷媒であることを特徴とする請求項１記載の二段スクリュー圧縮機。
前記冷却材は所定の温度以下の潤滑油であることを特徴とする請求項１記載の二段スクリュー圧縮機。