JPH0634636Y2 - 圧縮機の保護装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は主としてスクリュー圧縮機の保護装置、詳しく
は圧縮機における固定部と、該固定部に対向して回転す
るロータとのクリアランスが温度上昇により減少し、前
記ロータが固定部の対向面に接触することによる事故を
防止する保護装置に関する。

（従来の技術） 従来、例えばスクリュー圧縮機は、例えば米国特許第4,
074,957号明細書及び図面に示され、また、第６図に示
した如く、圧縮室（Ｂ）をもったケーシング（Ａ）内に
スクリューロータ（Ｒ）を内装し、前記圧縮室（Ｂ）に
連通する吸入チャンバーから圧縮流体を吸入して、吐出
チャンバー（Ｃ）を経て吐出する如く構成されている。
尚、第６図において（Ｇ）はゲートロータである。

所で、以上の如く構成する圧縮機では、その機能上前記
ケーシング（Ａ）の内周面と前記スクリューロータ
（Ｒ）の外周面とのクリアランスを小さくするほどその
性能を向上できるのであるが、前記圧縮機を例えば冷凍
装置に適用した場合、その運転条件が変化したり、運転
に異常を来たしたりして、圧縮流体の温度が上昇し、前
記圧縮室内部の温度が急変すると、前記ロータ（Ｒ）が
圧縮流体の加熱により熱膨張し、その外周面が前記ケー
シング（Ａ）の内周面に接触することが生ずるのであ
る。

従って、従来では斯かる接触事故を防ぐため、性能を犠
牲にして前記クリアランスを大き目に設定しているので
ある。

（考案が解決しようとする問題点） しかして、前記した従来例のように、クリアランスを大
きくすることにより、前記ロータ（Ｒ）のケーシング内
面への接触事故を少なくできるのであるが、反面それだ
け性能が低下するし、また、前記クリアランスを大きく
するにしても限度があって、前記した接触事故を根本的
には解決できないのである。

しかして、前記した接触事故を解消するためには吐出チ
ャンバー又は吐出配管を流れる吐出流体の温度を検出
し、一定以上の温度になったとき、例えば圧縮機を停止
するように成すことが考えられるが、急激な温度変化が
生じた場合の接触事故は依然として防止できないのであ
る。

即ち、前記ロータ（Ｒ）の熱容量がケーシング（Ａ）に
比較して小さいことから、吐出流体温度が上昇すると
き、ケーシング（Ａ）の温度上昇に比較してスクリュー
ロータ（Ｒ）の温度上昇が早く、このときロータ（Ｒ）
が熱膨張により前記ケーシング内面へ接触するのであっ
て、この接触は、前記ロータ（Ｒ）の温度を上昇させる
吐出流体温度とケーシング温度との温度変化に基因する
のであり、従って、温度変化の少ない温度上昇をもとに
圧縮機を停止する吐出流体温度を所定温度に設定した場
合、吐出流体の急激な温度上昇の条件下では前記した設
定温度より低い温度でも接触することになるのである。
尚、吐出流体の急激な温度上昇の条件下でも接触事故が
生じないようにするには、前記した設定温度を下げれば
よいが、斯くするときには充分余裕があるにも拘わら
ず、圧縮機を停止してしまうことになり、圧縮機の運転
上好ましいものでないのである。

本考案の目的は、吐出流体の急激な温度上昇があっても
簡単な構成で前記ロータの固定部における対向面への接
触を確実に防止することができるようにしたものであ
る。

（問題点を解決するための手段） 本考案は、主としてスクリュー圧縮機における固定部
（１）と、該固定部（１）に対向して回転するロータ
（２）とのクリアランスが温度上昇で減少し、前記ロー
タ（２）が前記固定部（１）の対向面に接触するのを防
止するための保護装置であって、前記固定部（１）の温
度を検出する第１温度検出器（20）と、吐出流体の温度
を検出する第２温度検出器（21）及び前記第１温度検出
器（20）により検出される固定部温度と第２温度検出器
（21）により検出される吐出流体温度との温度差を検出
する温度差検出手段とを備えると共に、前記温度差が予
め設定する温度差以上になったとき、吐出流体の温度上
昇を低下させる温度低下手段（23）を備えていることを
特徴とするものである。

（作用） 固定部温度と吐出流体温度との温度差が、予め設定する
温度差以上になったとき、圧縮器を停止したり、リキッ
ドインジェクションを行なって温度低下させるのであっ
て、吐出流体の急激な温度上昇があっても、簡単な構成
により前記ロータ（２）の固定部対向面への接触を未然
に防止できるのである。

（実施例） 図面に示したものは、冷凍装置用スクリュー圧縮機に適
用したものであって、圧縮機において固定部となるケー
シング（１）は、円筒状内壁（11）をもち、この内壁
（11）により形成される圧縮室（10）には一つのスクリ
ューロータ（２）を内装している。

このスクリューロータ（２）は外周にスクリュー溝（2
a）を備え、このスクリュー溝（2a）間の山部外周面を
前記内壁（11）の内周面に対し所定のクリアランスをも
とに対向させている。

そして、前記スクリュー溝（2a）に噛合う歯をもった１
対のゲートロータ（３）を前記スクリューロータ（２）
の側方に配設しており、前記ケーシング（１）の一側
（第２図における左側）に内装するモータ（図示せず）
による前記スクリューロータ（２）及びゲートロータ
（３）の回転により、前記ケーシング（１）の一側に設
ける吸入チャンバー（12）から低圧の冷媒ガスを前記圧
縮室（10）に吸込み、前記内壁（11）とスクリューロー
タ（２）及びゲートロータ（３）とで形成する圧縮空間
で圧縮した後、スライド弁（４）に設ける吐出ポート
（13）から吐出チャンバー（14）を経て油回収器（５）
に吐出するのである。

更に詳記すると、前記ケーシング（１）の内壁（11）
は、前記吸入チャンバー（12）に一部が開口してバイパ
スポート（15）を形成する細長い開口部（16）を設けて
おり、その途中を前記吐出チャンバー（14）に連通させ
て前記吐出ポート（13）を形成していると共に、前記開
口部（16）に前記吐出ポート（13）の位置を変更すると
同時に前記バイパスポート（15）の開度を変更して圧縮
機の容量を制御する前記スライド弁（４）を摺動自由に
設けている。

このスライド弁（４）は、第２図に示した通り、中間部
に三角形状の連通部（41）を備え、この連通部（41）を
介して前記圧縮室（10）と前記吐出ポート（13）とが連
通するのであって、前記スライド弁（４）の摺動によ
り、前記吐出ポート（13）の圧縮室（10）への開口位置
を変化させるのであり、また、前記スライド弁（４）の
前部（42）により前記バイパスポート（15）の開度調整
を行なうのである。

このスライド弁（４）は図示していないが、背面側（第
２図において右側）に制御室を形成してこの制御室に高
圧圧力を作用させると共に、前記制御室に、一端が低圧
側と接続され途中に電磁弁をもったバランス通路を複数
本段階的に接続し、これらバランス通路を前記電磁弁の
開閉で制御し、前記スライド弁（４）の位置制御を行な
い、全容量運転と部分容量運転とに制御が行なえるよう
にするのである。

尚、第1,2図において（６）は前記ロータ（２）の駆動
軸で、図示していないが、前記ケーシング（１）に軸受
を介して支持すると共に、一側がモータの出力軸に連結
している。

しかして、第1,2図に示したものは、以上の如く構成す
るスクリュー圧縮機において、前記ケーシング（１）に
おける前記内壁（11）を支持する支持壁（17）（18）の
うち、前記吐出チャンバー（14）に内設されている支持
壁（18）に、前記ケーシング（１）の温度を検出する第
１温度検出器（20）を設けると共に、前記内壁（11）に
設ける前記吐出ポート（13）に対向する外壁部に、吐出
ポート（13）から吐出される吐出ガス温度を検出する第
２温度検出器（21）を設けるのである。

また、第３図に示すように、入力側に前記各温度検出器
（20）（21）を接続し、かつ、出力側に温度低下手段
（23）を接続すると共に、CPUを内蔵したコントローラ
（22）から成る温度差検出手段を設け、該コントローラ
（22）において前記各温度検出器（20）（21）からの検
出結果を比較して、前記第１温度検出器（20）により検
出される固定部温度と第２温度検出器（21）により検出
される吐出流体温度との温度差を演算し、演算結果の温
度差が、固定部（１）とロータ（２）とのクリアランス
が許容限界クリアランスに近づいていると想定して予め
設定する温度差以上になったとき、前記モータの駆動を
停止するなどの温度低下手段（23）を作動させるのであ
る。

即ち、前記ケーシング（１）はスクリューロータ（２）
に対し熱容量が大きく、第５図に示した通り実線で示し
た吐出ガスの温度変化に比較して鎖線で示した前記ケー
シング（１）の温度変化は緩慢となるのである。

従って、吐出ガスの温度変化に比較して緩慢に変化する
前記ケーシング（１）の温度をもとに吐出ポート（13）
の近くで最も吐出ガス温度の変化を敏感に抽出できる吐
出ガスの温度とを比較することにより、簡単な構成で吐
出ガスの温度を高くして運転しているときでも、また、
吐出ガスの温度を低くして運転しているときでも、即ち
吐出ガスの温度に拘らずケーシング（１）の温度と吐出
ガスの温度との温度差を検出できるのである。

また、前記吐出ガスの温度変化に対する前記クリアラン
スの変化は、第５図点線で示した通りであって、前記ク
リアランスが零近くになる手前の許容限界点（Ｏ）にお
いて前記温度低下手段（23）を作動させる如く成すので
ある。

この温度低下手段（23）は、前記した如く主としてモー
タの駆動を停止し、圧縮機の運転を停止するのである
が、その他、前記圧縮室（10）の中間、即ち、圧縮途中
部位にリキッドインジェクションチューブを接続し、こ
のインジェクションチューブの途中に流量制御弁又は開
閉弁を介装し、これら流量制御弁又は開閉弁を制御し、
積極的に液冷媒をインジェクションして温度低下を行な
うように構成してもよいのである。

また、前記第１及び第２温度検出器（20）（21）が検出
する各温度の温度差の検出は、次のようにして行うこと
もできる。即ち、第４図の如く前記各検出器（20）（2
1）のサーミスタ（Th₁）（Th₂）を検出端とし、固定抵
抗（R₁）（R₂）と、前記各サーミスタ（Th₁）（Th₂）と
を組合わせてホイートストンブリッジ回路を形成し、こ
のブリッジ回路の出力端に電圧検出器（Vm）を接続して
電圧検出を行ない、一定電圧になるとその接点を動作す
る如く成すのであって、斯くすることにより簡単な構成
で温度差の検出が可能となる。

しかして、以上の構成において前記モータを駆動して前
記圧縮機を運転する場合、吐出ガス温度が正常範囲にあ
れば、吐出ガス温度とケーシング（１）の温度との温度
差は殆んど変化なく運転されるのであり、このときのク
リアランスは正常クリアランスに維持されるのである。

この状態から運転条件が急変するなどが原因で吐出ガス
温度が急激に上昇し、この吐出ガス温度と前記第１温度
検出機（20）により検出するケーシング（１）の温度と
の温度差が所定以上になると、前記吐出ガスの温度上昇
が前記スクリューロータ（２）の熱膨張によりクリアラ
ンスが許容限界を越えると判断し、前記した温度低下手
段（23）を作動させるのであって、前記ロータ（２）の
ケーシング内壁（11）への接触を未然に防止できるので
ある。

又以上説明した実施例はスクリュー圧縮機に適用したも
のであるが、その他スクロール形圧縮機やロータリ圧縮
機などの容積形回転圧縮機に適用することもできる。

（考案の効果） 本考案は、前記固定部（１）の温度を検出する第１温度
検出器（20）と、吐出流体の温度を検出する第２温度検
出器（21）及び前記第１温度検出器（20）により検出さ
れる固定部温度と第２温度検出器（21）により検出され
る吐出流体温度との温度差を検出する温度差検出手段と
を備えると共に、前記温度差が予め設定する温度差以上
になったとき、吐出流体の温度上昇を低下させる温度低
下手段（23）を備えていることを特徴とするものである
から、換言すると固定部（１）の温度と、該固定部
（１）に比較して熱容量が小さいロータ（２）の温度を
上昇させる吐出流体温度との温度差をもとに圧縮機の運
転を停止するなどの温度低下手段（23）を作動させるの
であるから、運転条件の急変などにより吐出流体の温度
が急激に変化しても、前記第１及び第２温度検出器（2
0）（21）の検出結果から検出する温度差により吐出流
体の温度変化を検出できるから、吐出流体の温度が低い
場合でも、前記ロータ（２）の熱膨張により固定部
（１）とのクリアランスが許容限界を越え前記固定部
（１）の対向面に接触するのを未然に防止できるのであ
り、しかも、固定部（１）の温度を検出する第１温度検
出器（20）と吐出流体の温度を検出する第２温度検出器
（21）とにより検出温度をもとにその温度差を検出する
ようにしたから、簡単な構成で吐出流体の温度低下制御
が可能となるのである。

更に詳記すると、前記温度差をもとに温度低下手段（2
3）を作動させて吐出流体の温度上昇を低下させるよう
にしているから、接触事故が生ずるような吐出流体の急
激な温度上昇が生ずる場合、このときの吐出流体の温度
が低い場合でも、その温度上昇を低下して接触事故を未
然に防止できるし、また、定常運転時、つまり温度変化
が少ないか又は無い場合吐出流体の温度が高い場合で
も、温度低下手段（23）を作動させることなく運転継続
させられるのであって、接触事故が生ずる危険がないに
も拘らず圧縮機を停止してしまうような従来の問題、即
ち、従来技術の問題点として記載した運転停止頻度が増
大する問題をも解決できるのである。

何れにしても、定常運転時における吐出流体の温度如何
に拘らず、つまり吐出流体温度を高く運転している場合
でも、また低く運転している場合でも、この吐出流体の
温度が急激に上昇するときには、前記温度低下手段（2
3）を作動させ、前記ロータ（２）の固定部（１）への
接触を未然になくし得るのである。

しかも、前記温度差をもとに温度低下手段（23）を作動
させるようにしたから、例えば実施例に示したようなホ
イートストンブリッジ回路を用いて温度差検出ができ、
従って、温度の変化率を演算する場合に比較して構成を
簡単にできる利点も有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案保護装置の一例を適用したスクリュー圧
縮機の部分断面正面図、第２図は第１図に示したスクリ
ュー圧縮機のスクリューロータを鎖線で示した部分断面
側面図、第３図は本考案の一例を示す保護装置の概要
図、第４図は温度変化の検出例を示す電気回路図、第５
図は吐出ガス温度とケーシング温度との温度変化とクリ
アランスの変化を示すグラフ、第６図は従来例の説明図
である。 （１）……ケーシング（固定部） （１）……ケーシング（固定部） （２）……スクリューロータ （20）……第１温度検出器 （21）……第２温度検出器 （23）……温度低下手段

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機における固定部（１）と、該固定部
   （１）に対向して回転するロータ（２）とのクリアラン
   スの温度上昇による減少に対し保護する保護装置であっ
   て、前記固定部（１）の温度を検出する第１温度検出器
   （20）と、吐出流体の温度を検出する第２温度検出器
   （21）及び前記第１温度検出器（20）により検出される
   固定部温度と第２温度検出器（21）により検出される吐
   出流体温度との温度差を検出する温度差検出手段とを備
   えると共に、前記温度差が予め設定する温度差以上にな
   ったとき、吐出流体の温度上昇を低下させる温度低下手
   段（23）を備えていることを特徴とする圧縮機の保護装
   置。