JP6876759B2 - オイル再循環ユニットを備えた螺旋状圧縮機 - Google Patents
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Description
スクロール圧縮機ともいう螺旋状圧縮機において、軌道を旋回する螺旋は固定螺旋内で回転する。軌道を旋回する螺旋の移動は、圧縮室の形成と関連し、圧縮室内に冷却剤ガスが吸入された後、螺旋の回転により圧縮されて高圧室に送出される。軌道を旋回する螺旋の移動のために、コンポーネント等の潤滑が必要となり、オイルは圧縮機の吸入側から圧縮機の高圧側へ送出される。一定量の溶解された冷却剤を含むオイルを吸入側に再移送するため、オイル再循環ユニットが提供されている。
高圧室から吸入圧力室へのオイル回路の短絡による冷却効率の損失を最小化するために、オイルは冷却剤からできるだけ分離され、オイル再循環回路を通して逆圧室へ、そしてそれに続いて吸入圧力に弛緩して戻ってくる。
また、特許文献2には、オイル再循環ユニットを備えた圧縮機が開示され、オイル再循環ユニットは、スロットルリングするために螺旋溝を備えた2個のオイル伝達要素で構成される。この場合、オイル再循環ユニットから分岐した第2オイル供給ラインが提供され、オイル供給ラインは逆圧レベルの オイルを逆圧チャンバーに送出する。
先行技術の短所は、一般的にオイル再循環が柔軟でなく圧力レベルが他の構成シナリオに容易に合わせることができないということにある。
この設計により、均一な螺旋状ノズルインサートを使用して、中間圧力を広い領域に設定することができる。カウンターボア、つまり拡大領域は、それぞれの螺旋状ノズルの両端部と、スロットルカスケードの一部である全ての螺旋状ノズルで使用することができる。拡大領域を通る密封ボアの穴の長さを短くすることよって、層流流動チャンネルの長さが短くなり、これによって制限とスロットルリングの効果が減少する。中間圧力は、例えば、第1貫流制限機の制限を変更することによって、例えば減少させたり、カスケード内の他の貫流制限機を変更しないにことによって増加することができる。
オイル再循環ユニット(2)は、端部面から高圧チャンネル(5)に連結した逆圧螺旋状ノズル(3)からなる。高圧チャンネル(5)は、オイルを螺旋状圧縮機の高圧室(8)から逆圧螺旋状ノズル(3)に案内する。
また、オイル再循環ユニット(2)は、端部面から、吸入圧力室内にオイル排出のための吸入圧力チャンネル(6)に連結した吸入圧力螺旋状ノズル(4)からなる。逆圧螺旋状ノズル(3)と吸入圧力螺旋状ノズル(4)との間に逆圧レベルという圧力レベルに逆圧チャンネル(7)が分岐して、逆圧チャンネル(7)はオイルを逆圧室内に排出する。
吸入圧力螺旋状ノズル(4)は、シリンダーボアとして具現された中間ハウジング内の円筒状空洞部(21、22)で形成される。円筒状空洞部の内に螺旋状ノズルインサート(20)が配置される。螺旋状ノズルインサート(20)は、螺旋状ノズル(3)が螺旋状ノズルインサート(20)の表面と円筒状空洞部(21、22)の壁との間に設けられ、円筒状空洞部の壁と相互作用する。螺旋状ノズルインサートの表面は円筒状空洞部(21、22)の壁と、螺旋状ノズルインサート(20)の接触領域で螺旋状スロットルチャンネルを形成する螺旋状ホームと、を含むことが望ましい。固定螺旋(11)の円筒状空洞部(21)は拡大領域(15)を含み、拡大領域内において螺旋状ノズルインサート(20)が円筒状空洞部の壁と接触しないので、拡大領域(15)の部分でスロットルリングが行われないか、著しく減少する。
拡大領域(15、23)において拡大領域の調整は、螺旋(12)の有効長さの変化によるスロットルリングの調整を可能にする。より長い拡大領域は螺旋、及び、それに伴うスロットルリングを減らし、逆に、より短い拡大領域は螺旋及びスロットルリングを増加させる。
一方、円筒状空洞部(21、22)は、ボアとして全体長さにわたって一定の直径を有し、拡大領域で螺旋状ノズルインサート(20)が縮小した直径を有することから、拡大領域でのスロットルリングが行われない。
また、高圧チャンネル(5)は供給ボアとして円筒状空洞部(21、22)から直線で、または、角度を持って形成されることができる。
逆圧螺旋状ノズル(3)と吸入圧力螺旋状ノズル(4)との間に流動ボアを備えた摩耗板(17)が配置されて、摩耗板(17)は2個の螺旋状ノズルと固定螺旋(11)を中間ハウジング(18)から分離することがよい。
同様に、吸入圧力螺旋状ノズル(4)の吸入圧力スロットルリング領域(24)の前方に逆圧チャンネル(7)への分岐を有した流入領域を有することが望ましい。
逆圧スロットルリング領域(14)の後、及び吸入圧力スロットルリング領域の後の各々に、冷却剤オイル用の収集領域が配置されることが好ましい。
本発明の構想は、言い換えれば、ボアの壁において層流螺旋状ノズルとして冷却剤オイルに対する層流を持った螺旋状ノズルがスロットルリングのための抵抗調節手段として使われるということである。螺旋状ノズルインサート(20)の螺旋状プロファイル及びボアの壁は流動チャンネルを形成する。この場合、正確に接触した壁を持った領域のみでオイルのスロットルリングが作用をする。作用領域の調整は、他の部分においてパラメーターを維持しながらボア構造の変化によって簡単に、且つ、ローコストで、そして望ましく達成される。
特に、望ましくは、全ての作動点で逆圧レベルの設定が最適化されたオイル管理で行われることである。
個別作動点に対する差の製造は、ボア直径及び通路の形態で相違した加工によって行われる。
本発明の重要な実施例は、固定螺旋内のカウンターシンク、それに沿った拡大領域の拡大した直径、及び高圧室から逆圧螺旋状ノズルへの傾いた流動経路にある。
冷却剤ガスはオイルと共に吸入圧力室(9)から吸入され、螺旋(11、12)との間でまた圧縮され、高圧室(8)内に送出され、回路は完結される。
図2では、図1とは違い、吸入圧力螺旋状ノズル(4)の領域を細かく分画して示した。逆圧レベルに弛緩した冷却剤オイルは流動ボアを備えた摩耗板(17)を通し、吸入圧力螺旋状ノズル(4)内に至る。そこから、冷却剤オイルは、冷却剤オイルに対する分岐を有した流入領域(19)から逆圧チャンネル(7)内に案内される。逆圧チャンネル(7)は、逆圧室(10)に連結し、逆圧室は軌道を旋回する螺旋(12)が移動する間に相当する逆圧を発生させるために軌道を旋回する螺旋(12)の後面と作用連結される。逆圧チャンネル(7)を通じて逆圧室(10)内に案内されない冷却剤オイルは、これから吸入圧力螺旋状ノズル(4)内で、吸入圧力スロットルリング領域(24)内でさらに弛緩し、吸入圧力螺旋状ノズル(4)の収集領域(25)内に至る。更にそこから冷却剤オイルは吸入圧力で吸入圧力チャンネル(6)に送出される。吸入圧力チャンネル(6)内を通り冷却剤オイルは、最終的に吸入圧力室(9)内に至る。吸入圧力室(9)内で冷却剤オイルは、冷却剤ガスと共に吸入圧力レベルに吸入ガス入口から固定螺旋に吸入され、最終的に螺旋(11、12)間で圧縮され、ここに図示したオイルの回路が閉鎖される。吸入圧力の圧力調整は、中間ハウジング(18)内の拡大領域(23)を通して行われる。
2: オイル再循環ユニット
3: 逆圧螺旋状ノズル
4: 吸入圧力螺旋状ノズル
5: 高圧チャンネル
6: 吸入圧力チャンネル
7: 逆圧チャンネル
8: 高圧室
9: 吸入圧力室
10: 逆圧室
11: 固定螺旋
12: 軌道を旋回する螺旋
13: (逆圧螺旋状ノズルの)流入領域
14: 逆圧スロットルリング領域
15: (固定螺旋の)拡大領域
16、25: 収集領域
17: (流動ボアを備えた)摩耗板
18: 中間ハウジング
19: 分岐を有した流入領域
20: 螺旋状ノズルインサート
21: (固定螺旋内の)円筒状空洞部
22: (中間ハウジング内の)円筒状空洞部
23: (中間ハウジングの)拡大領域
24: 吸入圧力スロットルリング領域
26: 中央ボア
27: 段差ボア
28: オーバーフルー開口
29: 空洞部
Claims (10)
- 吸入圧力室(9)から出てきたガスを高圧室(8)内に圧縮する固定螺旋(11)及び軌道を旋回する螺旋(12)を含むオイル再循環ユニット(2)を備えた螺旋状圧縮機(1)として、逆圧室(10)は、前記軌道を旋回する螺旋(12)に連結され、前記軌道を旋回する螺旋(12)を前記固定螺旋(11)に対して加圧し、前記オイル再循環ユニット(2)は、オイル供給のために端部面で連結した高圧チャンネル(5)を備えた逆圧螺旋状ノズル(3)、及び前記吸入圧力室(9)内にオイル排出のために端部面で連結した吸入圧力チャンネル(6)を備えた吸入圧力螺旋状ノズル(4)を含み、前記逆圧螺旋状ノズル(3)と前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)との間に、前記逆圧室(10)内にオイル排出のための逆圧チャンネル(7)が配置される前記螺旋状圧縮機(1)において、
前記逆圧螺旋状ノズル(3)は、前記固定螺旋(11)内の円筒状空洞部(21)及び螺旋状ノズルインサート(20)で形成され、前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)は、中間ハウジング(18)内の円筒状空洞部(22)及び螺旋状ノズルインサート(20)で形成され、前記固定螺旋(11)内の前記円筒状空洞部(21)は、拡大領域(15)を含み、前記拡大領域(15)内で前記螺旋状ノズルインサート(20)は、前記円筒状空洞部(21)に接触しないこと、
前記逆圧螺旋状ノズル(3)の逆圧スロットルリング領域(14)の前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)が接続される側に前記拡大領域(15)が配置されること、及び
オイルは前記逆圧スロットルリング領域(14)を通過しながらスロットルリングによって弛緩された後、スロットルリングが行われない前記拡大領域(15)を経て前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)に伝えられることを特徴とする螺旋状圧縮機。 - 前記中間ハウジング(18)内の前記円筒状空洞部(22)は、拡大領域(23)を含み、前記拡大領域(23)内で前記螺旋状ノズルインサート(20)は、前記円筒状空洞部(22)と接触しないことを特徴とする請求項1に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記円筒状空洞部(21、22)は前記拡大領域(15、23)でさらに大きい直径を有するので、前記拡大領域(15、23)でスロットルリングが行われないことを特徴とする請求項1又は2に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記円筒状空洞部(21、22)は、全体長さにわたって一定した直径を有し、前記拡大領域(15、23)で前記螺旋状ノズルインサート(20)は減少した直径を有するので、前記拡大領域(15、23)でスロットルリングが行われないことを特徴とする請求項1又は2に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記高圧チャンネル(5)は、前記高圧室(8)から前記逆圧螺旋状ノズル(3)に向けて角度(α)で傾斜して形成されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記高圧チャンネル(5)は、供給ボアとして形成され、前記供給ボアは、円筒状空洞部(21)に対し同軸である中央ボア(26)及び、これに対して軸方向にオフセットした段差ボア(27)で形成されて、前記段差ボア(27)及び前記中央ボア(26)は、前記高圧室(8)から前記逆圧螺旋状ノズル(3)に向けて順に配置されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記逆圧螺旋状ノズル(3)と前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)間に、流動ボアを備えた摩耗板(17)が配置されることを特徴とする請求項1に乃至6のいずれか1項に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記逆圧螺旋状ノズル(3)は、逆圧スロットルリング領域(14)の高圧チャンネル(5)の接続される側に流入領域(13)が配置されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)は、吸入圧力スロットルリング領域(24)の前記逆圧チャンネル(7)の接続される側に、前記逆圧チャンネル(7)への分岐を有した流入領域(19)が配置されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の螺旋状圧縮機。
- 前記逆圧スロットルリング領域(14)の前記吸入圧力螺旋状ノズル(4)が接続される側に、そして前記吸入圧力スロットルリング領域(24)の前記吸入圧力チャンネル(6)が接続される側に、それぞれ収集領域(16、25)が配置されることを特徴とする請求項9に記載の螺旋状圧縮機。
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