JP6136513B2

JP6136513B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP6136513B2
Application number: JP2013087016A
Authority: JP
Inventors: 雅章上川; 下地　美保子; 美保子下地; 啓介新宮; 和幸塚本; 利秀幸田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-04-18
Filing date: 2013-04-18
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2033-04-18
Also published as: JP2014211101A

Description

本発明は、圧縮機に設置される油分離器の構造に関するものである。

圧縮機において、軸受の潤滑や圧縮熱の冷却、隙間のシールを目的として、軸受や圧縮室に多量の油が供給されているが、この供給された油は圧縮された気体と共に圧縮室から吐出部に吐き出されるため、油分離機構にて油と気体を分離して、再度軸受や圧縮室に供給する必要がある。また、吐出部に吐き出された油が圧縮機外のサイクル側へ吐き出された場合、凝縮器や蒸発器での熱交換に悪影響を及ぼし、性能低下の要因となるため、サイクル側へ吐き出される前に油分離機構にて気体を分離して回収する必要がある。

油と気体を分離する油分離器を備えた圧縮機が知られている。油と気体を分離する方式としてはサイクロン方式と呼ばれる気液の密度差を利用して遠心力で油と気体を分離させる方式があり、その構成は二重の円筒部で形成され、油分離を行うための遠心力を発生させる遠心分離部分と、遠心力によって油と分離され旋回しながら下降する気体を内筒部分の内側へ旋回上昇させてサイクル側へ吐き出す通路部分とで構成されている。

サイクロン方式の油分離器を備えた圧縮機において、効率的に油と気体を分離させるためには、遠心分離部分での遠心力、すなわち旋回流速の低下を抑えて旋回流速を維持する必要があり、また、圧縮機性能を向上させるためには、通路部分での上昇流の旋回方向の流速を抑え、油を分離した後の旋回上昇流が開口面積の縮小する出口部や出口部を通過する際、またその後の逆止弁部を通過する際に発生する圧力損失を低減させる必要がある。

そこで、内筒部分の外周から外筒内壁に向かって板状の旋回流強化板を設けて旋回流速を維持させ、旋回流速の低下を抑制して効率的に油を分離させるとともに、内筒内部の空間を円周方向に整流板で垂直に仕切って油分離後の旋回上昇流の抵抗にし、旋回方向の流速を抑制することで圧力損失を低減させる、油分離効率および冷凍サイクルの性能を高くする油分離器を備えた圧縮機が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−８３２７２号公報 (図１)

しかしながら、従来の油分離器を備えた圧縮機では、遠心分離部分の旋回流速を維持する旋回流強化板および通路部分の旋回上昇流の速度を抑制する整流板を設けるにあたり溶接などの作業が発生するため、部品の組立などの製造性が悪く、製造に時間やコストを要するという問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、旋回流強化板や整流板を設けるための溶接などの作業を発生させることなく遠心分離部分の旋回流速を維持させるとともに通路部分の旋回上昇流の速度を抑制し、安価でかつ容易な構造にて高効率な油分離効率および圧力損失低減による圧縮機性能の向上を実現させる圧縮機を提供することを目的とする。

本発明に係る圧縮機は、サイクロン油分離器の内筒部を鋳造により成形し、外周面と内周面の面粗度を異なるものとし、外周面は面粗度を小さくして旋回流の抵抗を小さくし、内周面は鋳肌面のままで面粗度を大きくして旋回流の抵抗を大きくしたことを特徴とするものである。

本発明によれば、油分離器内筒部の外周面の面粗度を小さくして旋回流に対する抵抗を小さくすることで、遠心分離を行うための旋回流速を維持させ、旋回流速の低下を抑制することができるとともに、油分離器内筒部の内周面の面粗度を大きくして旋回流に対する抵抗を大きくすることで、油分離後の上昇流における旋回方向の流速を抑制し旋回上昇流による圧力損失を低減させることができるため、容易な構造および安い費用で、高効率な油分離効率および圧損低減による圧縮機性能の向上を実現できる圧縮機を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の横断面図である。本発明の実施の形態１に係る油分離器の縦断面図である。本発明の実施の形態１に係る油分離器の横断面図である。本発明の実施の形態２に係る油分離器の縦断面図である。本発明の実施の形態２に係る油分離器の横断面図である。本発明の実施の形態３に係る油分離器の縦断面図である。本発明の実施の形態３に係る油分離器の横断面図である。本発明の実施の形態４に係る油分離器の縦断面図である。本発明の実施の形態４に係る油分離器の横断面図である。

以下、本発明に係る圧縮機の好適な実施の形態について図を参照して説明する。なお、これらの実施の形態によって本発明が限定されることはない。

実施の形態１．
本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機について、図１〜３を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の断面模式図であり、より詳しくは二点鎖線より右側（A側）は本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機を水平方向に切断した横断面概略図であり、二点鎖線より左側（B側）は本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機を垂直方向に切断した縦断面概略図である。

図２は、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の図１に示す断面模式図における油分離器の断面の様子を拡大した図であり、図３は、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の油分離器を横方向に切断し、下面から見た場合の断面の様子を示した図である。

この実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１は、油分離器を備えたシングルスクリュー圧縮機であり、圧縮機本体部２と圧縮機本体部２を構成するケーシング３にボルトによって締結された油分離器４とで構成されている。

圧縮機本体部２は、図１に示すように、筒状のケーシング３と、ケーシング３内に収容されたモーター５と、モーター５に固定されモーター５によって回転駆動されるスクリュー軸６と、スクリュー軸６に固定されたスクリューローター７と、スクリュー軸６のモーター５に固定されていない側の端部を回転自在に支持する軸受８と、を備えている。

また、スクリューローター７の側面には、スクリュー軸６に対して軸対象となるように配置された一対のゲートロータ９を備え、ケーシング３の側面とスクリューローター７の間に摺動可能に設けられたスライドバルブ１０とを備えている。

モーター５はケーシング３内に内接して固定されたステーター５ａと、ステーター５ａの内側に配置されたモーターローター５ｂとから構成されており、モーターローター５ｂはスクリュー軸６に固定され、スクリューローター７と同一線上に配置されている。

スクリューローター７は円柱状であり、外周面にはスクリューローター７の一端から他端に向かって複数の螺旋状に延びるスクリュー溝７ａが複数本形成されている。ケーシング３は低圧の冷媒ガスで満たされる吸入圧力側と高圧の冷媒ガスで満たされる吐出圧力側とが隔てられ、スクリューローター７の一端側は冷媒ガスの吸入側となり吸入圧力側と連通し、スクリューローター７の他端側は冷媒ガスの吐出側となりスクリュー溝７ａが吐出圧力側と連通する。

ゲートロータ９は円板状であり、外周面には周方向に沿って複数の歯部９ａが設けられている。ゲートロータ９の歯部９ａはスクリューローター７のスクリュー溝７ａに噛み合うように配置されており、スクリュー溝７ａとゲートロータ９の歯部９ａとケーシング３の内周面とスライドバルブ１０とによって囲まれた空間は、圧縮される冷媒ガスが満たされる圧縮室１１として形成されている。また、圧縮室１１には軸受８の潤滑および圧縮室１１のシールをおこなうための油が注入されている。

スライドバルブ１０は、スクリューローター７の外周面に沿って、スクリューローター７の吸入圧力側と吐出圧力側に摺動可能に設けられており、中央部には、開口部１０ａを有している。

また、ケーシング３の吐出圧力側の内周面には吐出室１２へつながる吐出口（図示せず）が開口しており、圧縮室１１内に満たされた高圧の冷媒ガスおよび油はスライドバルブ１０に開口した開口部１０ａおよびこの吐出口を介して吐出室１２に吐出される。

吐出室１２は、圧縮室１１内の高圧の冷媒ガスおよび油が吐出される空間であり、吐出室１２内に満たされた高圧の冷媒ガスおよび油を油分離器４へと導出する。

次に、油分離器４について図１〜３を用いて詳細に説明する。油分離器４は冷媒ガスと油を分離するためのサイクロン方式の油分離器であり、図１に示すように、圧縮機本体部２のケーシング３に、ボルトによって締結されている。

油分離器４は二重円筒で形成されており、外筒部１３と、外筒部１３内部に設けられた内筒部１４と、外筒部１３および内筒部１４の上部開口部を覆う蓋部１５と、外筒部１３の底を覆う底部１６と、外筒部１３の内部下方に設けられた整波板１７とで構成されている。

外筒部１３は圧縮機本体部２とボルトによって締結され、外筒部１３の内側面の上方に圧縮機本体部２の吐出室１２と連通する流入口（図示せず）が設けられており、外筒部１３の内周面は面粗度が小さくなるよう機械加工が施されている。

また、内筒部１４と蓋部１５は一体化されており、蓋部１５がボルトによって外筒部１３に締結されている。内筒部１４は外周面と内周面の面粗度が異なるように加工されており、外周面は面粗度を小さくする切削加工が施され、内周面は面粗度を大きくする溝加工が施されている。

蓋部１５は円盤形状をしており、図３に示すように、中央には上下に貫通し内筒部１４の内径よりも小さな径を有する穴を設けている。この穴は油分離器４において油を分離させた後の冷媒ガスをスクリュー圧縮機１から外部へ排出する出口部１５ａであり、出口部１５ａの下流には逆止弁１８が設けられている。

また、整波板１７は、内筒部１４の開口面と平行に延在しており、外筒部１３内部の下方に降下してくる冷媒ガスを折り返させるとともに油面の乱れを抑える板である。さらに、外筒部１３内部の最下端には冷媒ガスと分離された油が貯留される油貯留部１９が形成されている。

次に、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機における冷媒ガスおよび油の流れの過程を説明する。

スクリューローター７と同一軸線上に固定されたモーター５が回転することで、スクリューローター７の吸入圧力側から吸込まれた低圧の冷媒ガスは、圧縮室１１で圧縮されつつ、スクリューローター７の吐出圧力側へ送られる。高圧に圧縮された冷媒ガスは圧縮室１１に注入されている油と一緒に吐出口から吐出室１２へ吐出され、吐出室１２から油分離器４へと導出される。

油分離器４に到達した冷媒ガスおよび油は外筒部１３の側面に開口した流入口より流入し、外筒部１３と内筒部１４の間の隙間を旋回しながら下降する。この際、旋回下降する冷媒ガスおよび油のうち、冷媒ガスよりも密度の高い油は遠心力によって外筒部１３の内周面へ飛ばされ、油と冷媒ガスが分離される。

また、外筒部１３の内周面および内筒部１４の外周面は加工によって面粗度が小さく施されているため、旋回流の摩擦抵抗による流速低下が抑制されて旋回流の速度が維持され、遠心力の低下による油分離効率の悪化を防止し、油分離効率を向上させることができる。

また、旋回流により分離された油は重力により、油貯留部１９へ落下し、油貯留部１９へ溜められた油は、ケーシング３内に設けられた経路（図示せず）を通って圧縮室１１や軸受８へ供給される。

一方、油と分離した冷媒ガスは旋回しながら下降し整波板１７で折り返し、旋回を継続しながら上昇流となって内筒部１４内部へ流入される。そして、内筒部１４内側を経由し、蓋部１５の出口部１５ａから逆止弁１８を通過してサイクル側へ流出される。

その際、内筒部１４内周面は加工によって面粗度が大きく施されているため、旋回方向の流れの抵抗となることで上昇流の旋回方向の流速が抑制され、上昇旋回流による油の巻き込みの抑制や逆止弁１８での圧力損失を低下させ、圧縮機の性能を向上させることできる。

以上のように本実施の形態１によれば、外筒部の内周面および内筒部の外周面の面粗度を小さくし、内筒部内周面の面粗度を大きくすることで、外筒部と内筒部の間に発生した旋回流の流速を維持させるとともに内筒部の内部を流れる旋回方向の流れを抑制することができる。

すなわち、旋回強化板および整流板を設けることなく、内筒部外部を流れる旋回流の流速を維持するとともに、内筒部内部を流れる上昇流の旋回方向の流れを抑制することができるので、製造に手間のかかる旋回強化板や整流板の溶接作業が省け、製造時間、コストを低減させることができ、容易に安価な高性能、高油分離効率なスクリュー圧縮機を得ることができる。

実施の形態２
本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機について、図４，５を用いて説明する。
図４は実施の形態２に係わるスクリュー圧縮機におけるサイクロン油分離器の断面の様子を拡大した図であり、図５は、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の油分離器を横方向に切断し、下面から見た場合の断面の様子を示した図である。実施の形態２に係わるスクリュー圧縮機全体の断面構造は、内筒部と蓋部が円筒蓋部に置き換わった点を除いて実施の形態１で示す図１とほぼ同様であるため、図２に示すように油分離器分の拡大図のみを記載し、説明を行う。

この実施の形態２が図２に示す実施の形態１と異なるのは、蓋部、内筒部を鋳造により一体形成し、その境界面を曲面に形成した点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。

図４に示すように、油分離器２０は、外筒部２１と、外筒部２１の上部を覆う円筒蓋部２２と、外筒部２１の底を覆う底部１６と、外筒部２１の内部下方に設けられた整波板１７とで構成されている。

円筒蓋部２２は、鋳造により蓋部２２ａと内筒部２２ｂが一体形成されており、ボルトによって外筒部２１と締結されている。内筒部２２ｂの外周面には面粗度が小さくなるよう機械加工が施されているが、内筒部２２ｂの内周面は加工が施されておらず、鋳肌面を残した形状となっている。さらに、外筒部２１についても鋳造により形成されており、外筒部２１の内周面には面粗度が小さくなるよう機械加工が施されている。

また、図５に示すように、蓋部２２ａの中央には上下に貫通し内筒部２２ｂの内径よりも小さな径を有する出口部２２ｃが設けられ、蓋部２２ａと内筒部２２ｂの境界は、内筒部２２ｂの内周面から蓋部２２ａの出口部２２ｃの縁にかけて滑らかなＲ形状の曲面が形成されている。なお、蓋部２２ａおよび内筒部２２ｂは鋳造により形成されているため、内筒部２２ｂの内周面の上部から蓋部２２ａの出口部２２ｃにかけての曲面の形成には、曲面状の板を溶接することや、曲面を形成する加工を実施するといった面倒な作業は必要なく、鋳物の型にあらかじめ成形しておくことで容易に形成することができる。

次に、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機における冷媒ガスおよび油の流れの過程を説明する。

スクリューローター７と同一軸線上に固定されたモーター５が回転することで、スクリューローター７の吸入圧力側から吸込まれた低圧の冷媒ガスは、圧縮室１１で圧縮されつつ、スクリューローター７の吐出圧力側へ送られる。高圧に圧縮された冷媒ガスは圧縮室１１に注入されている油と一緒に吐出口から吐出室１２へ吐出され、吐出室１２から油分離器２０へと導出される。

油分離器２０に到達した冷媒ガスおよび油は外筒部２１の側面に開口した流入口より流入し、外筒部２１と内筒部２２ｂの間の隙間を旋回しながら下降する。この際、旋回下降する冷媒ガスおよび油のうち、冷媒ガスよりも密度の高い油は遠心力によって外筒部２１の内周面へ飛ばされ、油と冷媒ガスが分離される。

また、外筒部２１の内周面および内筒部２２ｂの外周面は加工によって面粗度が小さく施されているため、旋回流の摩擦抵抗による流速低下が抑制されて旋回流の速度が維持され、遠心力の低下による油分離効率の悪化を防止し、油分離効率を向上させることができる。

一方、油と分離した冷媒ガスは旋回しながら下降し整波板１７で折り返し、旋回を継続しながら上昇流となって内筒部２２ｂ内部へ流入される。そして、内筒部２２ｂ内側を経由し、蓋部２２ａの出口部２２ｃから逆止弁１８を通過してサイクル側へ流出される。

その際、内筒部２２ｂ内周面は鋳肌面がそのまま残されているため面粗度が大きく、旋回方向の流れの抵抗となることで旋回流が抑制され、上昇旋回流による油の巻き込みの抑制や蓋部２２ａの出口部２２ｃおよび逆止弁１８での圧力損失を低下させ、圧縮機の性能を向上させることできる。

さらに、内筒部２２ｂの内周面から蓋部２２ａの出口部２２ｃの縁にかけて滑らかな曲面が形成されているため、急な開口面積の変化に伴った縮流による圧力損失の発生を抑制し、内筒部２２ｂ内に流れ込んだ上昇流を油分離器２０から抵抗なく流出させることができ、流路急縮小による圧力損失をさらに抑制することができる。

以上のように本実施の形態２によれば、蓋部および内筒部を鋳造により一体形成することで、加工を施すことなく内筒部内周面の面粗度を大きくでき、また、溶接などの作業をすることなく蓋部と内筒部の境界を曲面に仕上げることができる。よって、内筒部の内周面の面粗度を大きくする加工および、蓋部と内筒部の境目に曲面状の板を溶接して形成するといった手間のかかる作業を省くことができるので、製造工程を少なくすることができ、本実施の形態１よりもさらに容易に安価な構造で、生産性に優れた、高性能、高油分離効率なスクリュー圧縮機を得ることができる。

実施の形態３
本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機について、図６，７を用いて説明する。
図６は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機における油分離器の断面の様子を拡大した図であり、図７は、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機の油分離器を横方向に切断し、下面から見た場合の断面の様子を示した図である。実施の形態３に係わるスクリュー圧縮機全体の断面構造は、内筒部と蓋部が円筒蓋部に置き換わった点および、整流板の有無を除いて実施の形態１で示す図１とほぼ同様であるため、図６に示すように油分離器分の拡大図のみを記載し、説明を行う。

この実施の形態３が図４に示す実施の形態２と異なるのは、内筒部の内部に整流板を設けている点である。その他の構成については実施の形態２と同一又は同等である。なお、実施の形態２と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。

図６に示すように、油分離器３０は、外筒部２１と、外筒部２１の上部を覆う円筒蓋部３１と、外筒部２１の底を覆う底部１６と、外筒部２１の内部下方に設けられた整波板１７とで構成されている。

円筒蓋部３１は、鋳造により蓋部３１ａと内筒部３１ｂが一体形成されており、図７に示すように、蓋部３１ａの中央には上下に貫通し内筒部３１ｂの内径よりも小さな径を有する出口部３１ｃが設けられ、蓋部３１ａと内筒部３１ｂの境界は、内筒部３１ｂの内周面から蓋部３１ａの出口部３１ｃの縁にかけて滑らかなＲ形状の曲面が形成されている。

また、内筒部３１ｂ内部の下方には内筒部３１ｂ内部の空間の開口断面を分割するように、内筒部３１ｂと鋳造により一体形成された整流板３１ｄが設けられている。内筒部３１ｂの内周面は加工が施されておらず、鋳肌面を残した形状となっている。

なお、整流板３１ｄは蓋部３１ａおよび３１ｂと鋳造により一体形成されているため、溶接などの作業が発生せず、面倒な作業は必要なく、鋳物の型にあらかじめ成形しておくことで容易に形成することができる。

次に、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機における冷媒ガスおよび油の流れの過程を説明する。

スクリューローター７と同一軸線上に固定されたモーター５が回転することで、スクリューローター７の吸入圧力側から吸込まれた低圧の冷媒ガスは、圧縮室１１で圧縮されつつ、スクリューローター７の吐出圧力側へ送られる。高圧に圧縮された冷媒ガスは圧縮室１１に注入されている油と一緒に吐出口から吐出室１２へ吐出され、吐出室１２から油分離器３０へと導出される。

油分離器３０に到達した冷媒ガスおよび油は外筒部２１の側面に開口した流入口より流入し、外筒部２１と内筒部３１ｂの間の隙間を旋回しながら下降する。この際、旋回下降する冷媒ガスおよび油のうち、冷媒ガスよりも密度の高い油は遠心力によって外筒部２１の内周面へ飛ばされ、油と冷媒ガスが分離される。

また、外筒部２１の内周面および内筒部３１ｂの外周面は加工によって面粗度が小さく施されているため、旋回流の摩擦抵抗による流速低下が抑制されて旋回流の速度が維持され、遠心力の低下による油分離効率の悪化を防止し、油分離効率を向上させることができる。

一方、油と分離した冷媒ガスは旋回しながら下降し整波板１７で折り返し、旋回を継続しながら上昇流となって内筒部３１ｂ内部へ流入される。そして、内筒部３１ｂ内側を経由し、油分離器３０の出口部３１ｃから逆止弁１８を通過してサイクル側へ流出される。

その際、内筒部３１ｂの内部には整流板３１ｄが設けられているため、上昇流の旋回が抑制され、さらに、内筒部３１ｂの内周面には鋳肌面がそのまま残されているため面粗度が大きく、旋回方向の流れの抵抗となることで旋回流がさらに抑制され、上昇旋回流による油の巻き込みの抑制や蓋部３１ａの出口部３１ｃおよび逆止弁１８での圧力損失を低下させて、圧縮機の性能を向上させることできる。

さらに、内筒部３１ｂの内周面から蓋部３１ａの出口部３１ｃの縁にかけて滑らかな曲面が形成されているため、急な開口面積の変化に伴った縮流による圧力損失の発生を抑制し、内筒部３１ｂ内に流れ込んだ上昇流を油分離器３０から抵抗なく流出させることができ、流路急縮小による圧力損失をさらに抑制することができる。

以上のように本実施の形態３によれば、蓋部と内筒部を鋳造により一体形成し、さらに整流板を内筒部内側に鋳造により一体形成することで、蓋部と内筒部を鋳造により一体形成する工程と合わせて整流板を製造することができるので、製造に手間のかかる内筒部内側の溶接作業をすることなく、内筒部の内側に整流板を作成することができる。すなわち、本実施の形態２と同じ製造工程の回数で整流板を設けることができるので、優れた生産性を維持したまま、さらに高性能、高分離効率なスクリュー圧縮機を得ることができる。

実施の形態４
本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機について、図８，９を用いて説明する。
図８は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機における油分離器の断面の様子を拡大した図であり、図９は、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機の油分離器を横方向に切断し、下面から見た場合の断面の様子を示した図である。実施の形態４に係わるスクリュー圧縮機全体の断面構造は内筒部と蓋部が円筒蓋部に置き換わった点および、整流板の有無を除いて実施の形態１で示す図１とほぼ同様であるため、図８に示すように油分離器分の拡大図のみを記載し、説明を行う。

この実施の形態４が図６に示す実施の形態３と異なるのは、整流板を設けている位置が内筒部の内部ではなく、外筒部内部であり、内筒部と整波板の間の空間に設けている点である。その他の構成については実施の形態４と同一又は同等である。なお、実施の形態３と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。

図８に示すように、油分離器４０は、外筒部４１と、外筒部４１の上部を覆う円筒蓋部３１と、外筒部４１の底を覆う底部１６と、外筒部４１の内部下方に設けられた整波板１７とで構成されている。

円筒蓋部３１は、鋳造により蓋部３１ａと内筒部３１ｂが一体形成されており、図９に示すように、蓋部３１ａの中央には上下に貫通し内筒部３１ｂの内径よりも小さな径を有する出口部３１ｃが設けられ、蓋部３１ａと内筒部３１ｂの境界は、内筒部３１ｂの内周面から蓋部３１ａの出口部３１ｃの縁にかけて滑らかなＲ形状の曲面が形成されている。

また、外筒部４１内部には内筒部３１ｂと整波板１７の間に位置する空間部分に、外筒部４１内部の空間の開口断面を分割するように、外筒部４１と鋳造により一体形成された整流板４１ｄが設けられている。なお、整流板４１ｄが設けられる位置は、内筒部３１ｂに流入する旋回流の流れによる油の遠心分離に影響を与えない程度の距離を保って設けられ、例えば、整流板４１ｄは、整波板１７の上面から内筒部３１ｂの下端面の中間の位置よりも下寄りに設けられている。

なお、整流板４１ｄは外筒部４１と鋳造により一体形成されているため、溶接などの作業が発生せず、面倒な作業は必要なく、鋳物の型にあらかじめ成形しておくことで容易に形成することができる。

次に、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機における冷媒ガスおよび油の流れの過程を説明する。

スクリューローター７と同一軸線上に固定されたモーター５が回転することで、スクリューローター７の吸入圧力側から吸込まれた低圧の冷媒ガスは、圧縮室１１で圧縮されつつ、スクリューローター７の吐出圧力側へ送られる。高圧に圧縮された冷媒ガスは圧縮室１１に注入されている油と一緒に吐出口から吐出室１２へ吐出され、吐出室１２から油分離器４０へと導出される。

油分離器４０に到達した冷媒ガスおよび油は外筒部４１の側面に開口した流入口より流入し、外筒部４１と内筒部３１ｂの間の隙間を旋回しながら下降する。この際、旋回下降する冷媒ガスおよび油のうち、冷媒ガスよりも密度の高い油は遠心力によって外筒部４１の内周面へ飛ばされ、油と冷媒ガスが分離される。

また、外筒部４１の内周面および内筒部３１ｂの外周面は加工によって面粗度が小さく施されているため、旋回流の摩擦抵抗による流速低下が抑制されて旋回流の速度が維持され、遠心力の低下による油分離効率の悪化を防止し、油分離効率を向上させることができる。

一方、油と分離した冷媒ガスは旋回しながら下降するが、内筒部３１ｂと整波板１７の間には外筒部４１内部の空間の断面を分割するように整流板４１ｄが設けられており，その整流板４１ｄで旋回方向の流れが抑制される。そして整波板１７で折り返し、旋回が抑制された状態で上昇流となって内筒部３１ｂ内部へ流入される。そして、内筒部３１ｂ内側を経由し、油分離器４０の出口部３１ｃから逆止弁１８を通過してサイクル側へ流出される。

その際、整流板４１ｄが外筒部４１内部の内筒部３１ｂと整波板１７の間に設けられているため、内筒部３１ｂに流入する前に上昇流の旋回が抑制され、上昇旋回流による油の巻き込みの抑制や蓋部３１ａの出口部３１ｃおよび逆止弁１８での圧力損失をより効果的に低下させて、圧縮機の性能を向上させることできる。

以上のように本実施の形態４によれば、整流板を鋳造により外筒部と一体形成することで、外筒部を形成する工程と合わせて整流板を製造することができるので、製造に手間のかかる外筒部内側の溶接作業をすることなく、外筒部の内側に整流板を作成することができる。したがって、本実施の形態３同様、本実施の形態２と同じ製造工程の回数で整流板を設けることができるので、優れた生産性を維持したまま、さらに高性能、高分離効率なスクリュー圧縮機を得ることができる。

さらに、整流板を内筒部内部ではなく、外筒部内部の内筒部と整波板の間に位置する空間に設けるため、内筒部に流入する前に、下降している旋回流の旋回方向の流れおよび上昇している旋回流の旋回方向の流れを共に抑制することができるので、上昇旋回流による油の巻き込みの抑制や蓋部の出口部および逆止弁での圧力損失をより効果的に低下させて、圧縮機の性能を向上させることできる。

なお、本実施の形態２、３、４において、蓋部と内筒部の境界には内筒部の内周面から蓋部の出口部の縁に向かって滑らかなＲ形状の曲面が形成されているが、蓋部と内筒部の境界の形状は曲面に限らず、内筒部の内周面から蓋部の出口部の縁に向かって円錐状に先細りになっていくスロート形状にした場合でも、溶接や加工などの面倒な作業が不要で、流路急縮小による圧力損失を防ぎ、本実施の形態２、３、４と同様の効果を得ることができる。

１スクリュー圧縮機、２圧縮機本体部、３ケーシング、４油分離器、５モーター、５ａステーター、５ｂモーターローター、６スクリュー軸、７スクリューローター、７ａスクリュー溝、８軸受、９ゲートロータ、９ａ歯部、１０スライドバルブ、１０ａ開口部、１１圧縮室、１２吐出室、１３外筒部、１４内筒部、１５蓋部、１５ａ出口部、１６底部、１７整波板、１８逆止弁、１９油貯留部、２０油分離器、２１外筒部、２２円筒蓋部、２２ａ蓋部、２２ｂ内筒部、２２ｃ出口部、３０油分離器、３１円筒蓋部、３１ａ蓋部、３１ｂ内筒部、３１ｃ出口部、３１ｄ整流板、４０油分離器、４１外筒部、４１ｄ整流板

Claims

圧縮機本体部と、
前記圧縮機本体部と一体化して構成され、前記圧縮機本体部より吐出された気体と油とを旋回分離する油分離器と、を有し、
前記油分離器は、前記圧縮機本体部より吐出された気体および油を旋回下降させる外筒部と、前記外筒部の内部に設けられ、油と分離された気体を前記油分離器の外部へ導出させる内筒部と、を備え、
前記内筒部は鋳造により成形され、
前記内筒部の内周面は、鋳肌面のままであり、前記内筒部の外周面よりも面粗度が大きいことを特徴とする圧縮機。
前記外筒部の上部開口部を覆うように設けられ、前記内筒部と鋳造により一体成形された蓋部を備え、
前記蓋部と前記内筒部の境界は、前記蓋部の中央に設けられた上下貫通穴の縁から前記内筒部の内周面にかけて滑らかな曲面を形成していることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
前記外筒部の上部開口部を覆うように設けられ、前記内筒部と鋳造により一体成形された蓋部を備え、
前記蓋部と前記内筒部の境界は、前記蓋部の中央に設けられた上下貫通穴の縁から前記内筒部の内周面にかけて円錐状に広がっていくスロート形状を形成していることを特徴とする請求項１もしくは請求項２のいずれかに記載の圧縮機。
前記内筒部内部の下方には、鋳造により前記内筒部と一体成形され、前記内筒部における内部空間の開口断面を分割する整流板が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機。
前記外筒部の内部下方に設けられ、前記内筒部の開口面と平行に延在する整波板と、
鋳造により前記外筒部と一体成形され、
前記内筒部と前記整波板の間の空間に、前記外筒部の開口断面を分割するように設けられた整流板とを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機。
前記整流板は、前記整波板の上面から前記内筒部の下端面の中間の位置よりも下寄りに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
前記圧縮機は、外郭を構成するケーシングと、前記ケーシング内で回転可能に配置されたスクリューロータと、前記ケーシングおよび前記スクリューロータで区画された圧縮室を有するスクリュー圧縮機であり、前記圧縮機外部からの気体の逆流を防止する逆止弁を前記油分離器の出口側に設けていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の圧縮機。