JPS6215514Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、圧縮気体容量を調整する調整弁を有
する油冷式スクリユ圧縮機に係り、詳しくは当該
圧縮機の軸受部等の潤滑を終えた油を、常に吸入
締切り直後の作用空間に隣設する高圧側の圧縮室
内に回収せしめ、その回収油で圧縮室内の潤滑密
封を効果的に行なうようにした調整弁付油冷式ス
クリユ圧縮機に関するものである。

（従来技術） 近年、冷凍機用の圧縮機に圧縮気体容量を調整
する調整弁付油冷式スクリユ圧縮機が多く用いら
れて来た。調整弁付油冷式スクリユ圧縮機の一般
的構造は公知であり、その基本的な構造機能は図
面の第１図、第２図、第３図および第４図に示す
とおりである。まず、これらの図に基づいてその
一般的構造機能を説明する。

第１図において、７は平行に配置した二つの中
空円筒１，２を有するケーシングである。このケ
ーシング７の二つの中空円筒１，２の内壁３，４
はケーシング内に、互いに交線１７，１８で重合
するひようたん型断面の筒状孔３−４を形成す
る。そのケーシング７の筒状孔３−４内に、互い
にかみ合う二つのスクリユロータ、すなわちオス
ロータ５およびメスロータ６を収容し、この二つ
のロータ５，６を第２図、第３図および第４図に
示すように、それぞれ両端の軸を軸受８，９，１
０，１１，１２，１３によつて回転自在に支承す
る。

オスロータ５の駆動側軸部１４にはメカニカル
シール１５を配置し、軸受潤滑油のもれを防止す
る。一方反対側軸端にはバランスピストン１６を
設け、これによりロータ５の軸方向の推力を軽減
せしめるように構成されている。第１図、第２図
および第３図において、オス、メスロータ５，６
のかみ合いの下方で、筒状孔３−４の下側交線１
８を尖端とし、その両側傾斜壁１９，２０はケー
シング７の筒状孔の内壁の１部分を形成し、ロー
タ軸に平行に摺動する調整弁２１を設ける。

第２図で、ケーシング７の筒状孔３−４の左端
に吸入口２２を、右端に吐出口２３を備え、気体
は吸入室２４からロータの回転により吸入口２２
を経て吸入され、ロータ５，６のかみ合いみぞと
ケーシングの筒状孔３−４の内周面とで囲まれた
圧縮室の容積を逐次縮少し、圧縮気体として吐出
口２３より吐出される。

調整弁２１はロツド２５に固定され、ロツド２
５の他端はピストン２６に固定されている。ピス
トン２６は油圧シリンダ２７内で、ピストン２６
の両面に作用する油圧の変動（図示せず）によ
り、第２及び第３図で示す左右方向に移動可能に
構成されている。即ちピストン２６の動きによ
り、ロツド２５を介して調整弁２１が左右に移動
する。

第２図における調整弁２１の位置は、ケーシン
グ７の筒状孔３−４の内周面で調整弁２１用に切
欠いた溝の端面２８と調整弁２１の吸入側端面２
９とが接触した状態を示しており、このとき圧縮
室は最大となり、最大負荷運転の吐出量となる。

また、圧縮機の運転中は別途潤滑油供給手段に
よりケーシング７に設けた給油通路７１より、調
整弁２１に設けた連通溝７２、通路７３及び噴射
口４５で構成する主給油通路を介して、当該圧縮
機の設計圧力に応じた圧力範囲にある圧縮室内に
潤滑油を供給し、前記圧縮室内の冷却・密封及び
ロータの潤滑を行うようになつている。

そして調整弁２１の動作は、吐出ガスの消費量
が減少すると、その信号を受けて別途給油手段
（図示せず）からシリンダ２７の油圧供給口３０
に作動油が供給される。すると、他方の供給口３
１よりシリンダ内の油が排出され、これによりピ
ストン２６は図中右の方向に移動し、調整弁２１
は端面２８を離れて第３図に示すようにケーシン
グ７の円筒内孔３−４内の吸入側の内周面に開口
３２を生ずる。

吸入口２２よりロータ溝内に吸入された気体は
この開口３２に連通する間、開口３２から戻り室
３３に流れる。戻り室は吸入室２４に連通してい
るので、圧縮開始は調整弁２１の端面２９から始
まる。

調整弁２１の移動により、気体の圧縮は調整弁
２１の吸入側端面２９より筒状孔３−４の吐出側
端面までの長さ３４の範囲に形成された圧縮室内
で行われる。

そして、吐出容量が変動すると、調整弁２１は
前記したピストン２６の移動に連動して図中左右
に移動しこれにより圧縮気体の吸入締切り位置が
変更され、吐出気体の容量が自動調整される。

また、軸受及びバランスピストン、メカニカル
シール等に対する給油、回収経路は、第１図、第
４図及び第５図に示すようになつている。即ちオ
イルポンプ又はその他の圧送手段により供給され
た潤滑油は、前記圧縮室内に連通する主給油通路
とは別にケーシング１７に穿設した給油口３５か
ら通路３６，３７，３８，７５，７６を介して各
軸受８，９，１０，１１，１２，１３に供給さ
れ、そこからさらにバランスピストン１６及びメ
カニカルシール１５等を潤滑するように構成され
ている。

そして、前記軸受９，１０，１２，１３および
メカニカルシール１５へ供給した潤滑油の回収は
室７７，回収通路４１を介して行う一方、軸受
８，１１およびバランスピストン１６へ供給した
潤滑油は回収通路３９，室７８，回収通路４１を
介して、それらをケーシングに設けた回収孔４２
より圧縮機の吸入締切り後の圧縮室に回収してい
た。この回収方法は既に数多く公開されている。

第５図は、このケーシング７に設けた回収孔４
２の従来の開口位置を示すもので、ケーシング７
の筒状孔３−４の内周面とロータ５，６の外周の
シール線を展開した図である。同図において、中
心線４３より右側はオスロータ５および円筒孔３
側を示し、左側はメスロータ６および円筒孔４側
を示す。中央部上位の二点鎖線４４は調整弁２１
の摺動する切欠き溝を示す。

斜線４６，４７はオス，メスロータ５，６の山
の頂部とケーシングの内内面とがシールされるシ
ール線で、該シール線によつて吸入気体が締め切
られた状態にあるときのシール線の位置を示す。

そして前記回収孔４２は、前記シール線によつ
て形成された吸入締切り後の圧縮室の任意の意
置、即ち図中で示す開口４８，４８′に連通しこ
こに前述の回収潤滑油を導入するように構成され
ている。

また、他の例では同図に示すように中心線４３
から遠く離れた位置に開口４９を設けたものもあ
る。

このように、従来の回収潤滑油の回収位置は、
ケーシングのしかも吸入締め切り後の圧縮室の任
意の位置に回収するようになつていた。

（考案が解決しようとする問題点） 従来の調整弁付油冷式スクリユ圧縮機は以上の
ように構成されるものであるが、調整弁２１を移
動させ圧縮気体の容量制御を行う際に、例えば第
２図から第３図に示す位置に摺動移動した場合
は、吸入締切り位置がずれて、開口４８，４８′
あるいは４９は、圧縮機の吸入側即ち開口３２を
介して戻り室３３に連通し、よつて軸受等の潤滑
油は圧縮機の吸入側に回収することとなり、これ
により回収された潤滑油中に溶解した冷媒ガス及
び前記圧縮室から軸受９，１２を介して漏洩した
高温の冷媒ガス等が圧縮機吸入側で膨張する。

また、それに加えて吸入過程にある冷媒ガスの
温度をも昇温させる結果となる。これにより中間
負荷運転時における吸入ガス量を大巾に減少させ
るという欠陥を有していた。

それと共に、前記軸受室から回収される潤滑油
（回収油）の回収開口がケーシング１７側にある
為、前記した中間負荷運転時に於ては吸入締切り
位置から遠く離れ、圧縮機の適正位置即ち吸入締
切り直後の作用空間（圧縮室）内に対する給油が
なされなくなる。

これにより、前記作用空間内の潤滑、密封が不
充分となり、該作用空間内からの圧縮ガスの漏洩
量が増大し、その再圧縮に伴う動力損失が大きく
なる他、前記調整弁の移動に伴い前記した潤滑油
の回収開口に連通する圧縮室内の圧力も変化する
ので前記軸受室との圧力差も変動し、よつて潤滑
油の循環量も一定にできない。

一方、前述した第５中の開口４９に示す位置に
前記潤滑油を回収する場合は、オス・メスロータ
のシール線によつて吸入気体の吸入閉じ込みが完
了する直前までの作用空間内はまだ吸入口と連通
状態にある為、前記潤滑油中に溶解する冷媒ガス
が該作用空間内で分離膨張する為、吸入口から前
記作用空間内に流入するガス量が減少し、これに
よる吸入効率の低下が大きい等多くの問題を有し
ていた。

（考案の目的） 本考案は、このような欠陥をなくし、圧縮機の
容量調整時に調整弁が移動しても、常に吸入締切
り直後の作用空間に隣設する高圧側の圧縮室（圧
縮作用空間内）に前記軸受等を循環した潤滑油が
回収できるようにし、これにより中間負荷制御時
における圧縮機の吸入効率の低下及び漏洩ガスの
再圧縮に伴う動力損失の増化を防止し、効率の高
い調整弁付油冷式スクリユ圧縮機を提供すること
を目的とする。

（考案の構成） 本考案は、以上の目的を達成する為に、平行に
配置した二つの中空円筒の内壁により形成され、
二つの交線で互いに重合してなるひようたん型断
面の筒状孔と、その一端部に吸入口と他端部に吐
出口とを有するケーシング、該筒状孔の中で回転
自在に設けて互いにかみ合う二つのスクリユロー
タ、及びケーシングの筒状孔の重合する下方位置
で筒状孔の内周面の一部分を形成し、ロータ軸に
平行に摺動自在に設けて、圧縮室の吸入締切り位
置を変えることにより圧縮気体容量を調整する調
整弁とからなる油冷式スクリユ圧縮機において、 前記ケーシングにはスクリユロータを支承する
軸受、バランスピストン、メカニカルシール等に
循環した潤滑油を回収する回収通路を穿設し、該
回収通路を前記調整弁を収容する摺動溝の内周面
に開口せしめる一方、前記調整弁には、該調整弁
の全摺動区間に於て、前記ケーシングの回収通路
開口と連通する長さを有する長溝をその摺動面に
設け、さらに該長溝に連通してかつ前記調整弁の
傾斜壁に開口する回収口を穿設すると共に、該回
収口の開口を、前記調整弁の吸入側端面と該調整
弁の中心線との交点上にメスロータのシール線が
あるときに該メスロータの溝巾だけ進んだ隣のシ
ール線の高圧側直近に設けたことを特徴とする。

（実施例） 以下、本考案の実施例について説明する。ここ
で、第１図〜第５図で用いた部品と同一機能のも
のについては同一符号を用いる。また、調整弁付
油冷式スクリユ圧縮機のロータ、ケーシングおよ
び調整弁などの基本構造は、第１図〜第４図で説
明したとおり同一構成であるので省略する。

第６図および第７図において、第７図の給油口
３５より通路３６，３７，３８，７５，７６を経
て、各軸受８，９，１０，１１，１２，１３，バ
ランスピストン１６およびメカニカルシール１５
等を潤滑した潤滑油は回収通路３９，室７７，７
８および回収通路４０，４１に導入する構造まで
は従来例と同じである。

そして、本考案は前記回収通路４０，４１から
の潤滑油を、圧縮室内の冷却、密封、潤滑用の主
給油通路である通路７１，連通溝７２，通路７３
とは別に、ケーシングに穿設した回収通路５０に
連通せしめる。そして、該回収通路の一端は調整
弁２１を収容するケーシング７の内周面に開口さ
せる一方、調整弁２１の前記開口に対向する摺動
面には該調整弁の摺動方向を長手方向とし、かつ
前記調整弁の吐出口２３方向の摺動極限位置より
吸入口２２方向の摺動極限位置までの摺動距離に
対応する長さを有する長溝状の溝５１を穿設せし
め、前記ケーシング側の回収通路５０と前記調整
弁側の溝５１とが該調整弁の摺動位置に関係なく
常時連通するように供給通路を形成する。それと
共に、前記溝５１と連通する回収孔５２を前記調
整弁に穿設せしめ、その一端の開口５３を該調整
弁の傾斜壁１９に設ける。これにより前記各軸受
等を潤滑した潤滑油は、前記開口５３より常に連
続的に圧縮作用空間に回収されることになる。

即ち、この開口５３は、第８図の展開図に示す
ように調整弁２１の吸入側端面２９と該調整弁の
中心線４３の交点５４上にメスロータ６のシール
線５５があるとき、該メスロータのみぞ巾５６だ
け進んだ隣のシール線５７の高圧側直近に設け
る。

したがつて、このシール線５７が、調整弁２１
の吸入側端面２９を基準に見たときの圧縮機の吸
入行程終了又は圧縮工程初期の締切り線つまり吸
入の完全な締切り線の位置を示すものであり、例
えば調整弁２１が圧縮機の中間負荷制御状態にお
ける位置に移動した場合においても常に前記潤滑
油を吸入締切り直後の作用空間に隣設し、かつ圧
縮作用空間中で最も低い圧力状態にある圧縮室内
に回収することになるので、吸入が締切られる直
前に於ても該圧縮室内と吸入口とが連通すること
もなくなる。またこの開口位置は前記メスロータ
に噛み合うオスロータ側のシール線直近であつて
も構わない。

それと共に、前記圧縮室は吸入ガスの圧縮初期
の位置であるから、例えば軸受又はバランスピス
トン等に対する潤滑油の供給圧力が一定であるな
らば前記調整弁の移動位置にかかわらず回収すべ
き圧縮室との圧力差は常時一定に保つことができ
る。よつて、前記潤滑油の循環量も安定すると共
にバランスピストンの動作も安定する。

また、上記実施例において、調整弁２１の吸入
側端面２９を筒状孔３−４の吸入口２２の端面か
らの距離５８をできるだけ小さくすることによ
り、容量調整時の吸入効率をさらに向上させるこ
とができる。

即ち、ロータの溝巾５６をＰとするとき、この
間隔５８を（0.15〜0.3P）とすることにより、例
えば前記調整弁２１の吸入側端面２９がケーシン
グの切り欠き溝の端面２８から離れて中間負荷制
御の状態に移行した場合、前記した吸入口２２の
端面における吸入縁においておす、めすロータ
５・６と共働して形成する作用空間は、前記戻り
室３３と連通していることになるため、ケーシン
グの吸入口２２の端面から切り欠き溝の端面２８
との間においては無駄な圧縮作用は行われないこ
とになるからそれによる中間負荷時の動力損失も
さらに小さくできる。

第９図および第１０図に示すグラフは、調整弁
の開度による吐出ガス容量の変化と、動力消費の
減少割合を本考案と、従来機とで比較した図であ
る。

第９図において、横軸に調整弁の開口率を％で
示し、縦軸に吐出ガス容量および動力減少率を％
で表わす。

また、従来機のケーシング７側に回収孔４２を
設けた場合の調整弁２１の移動に伴う吐出ガス量
の変化は曲線５９に示すとおりで、そのときの動
力変化は曲線６０である。

これを本考案の如く回収孔５２を調整弁２１に
設けた場合、その吐出ガス量の変化は曲線６１
に、動力の変化は曲線６２に示すようになる。つ
まり、本考案の方が吐出ガス量の変化が直線に近
い状態となり、これにより消費動力も大きく軽減
していることがわかる。

また、第１０図は、吐出ガス容量の変化に対す
る動力減少割合を示すもので、直線６３は理論的
な理想値である。同図から明らかなように、従来
型は曲線６４で示すようにガス容量50％以下では
動力が軽減されない。一方、本考案のものは、曲
線６５に示すように、従来に比して、大きく動力
が軽減されることが分る。

（効 果） 本考案は、以上のようになるので、軸受、メカ
ニカルシール、バランスピストンを循環した高温
の潤滑油は、調整弁２１に穿設された回収孔５２
を介して前記調整弁の摺動移動に関係なく、常に
圧縮作用空間中で最も圧力の低い吸入締切り直後
の作用空間に隣設する圧縮室内に対し回収される
ことになるから、前記潤滑油中に溶解した冷媒ガ
スが前記圧縮室内で分離膨張し作用空間内に吸入
されるガス量を減少させることもなくなり、さら
に軸受潤滑油と共に回収される高温の冷媒ガスに
よつて吸入過程にあるガスが昇温することもなく
なる。

さらに、前述した如く常に吸入締切り直後の作
用空間に隣設する高圧側の圧縮室に前記回収潤滑
油が供給されるのでこれにより該圧縮室内の密封
も十分に行われるから吸入口への圧縮ガスの漏洩
も防止できる。以上により、大巾な吸入効率の向
上が図れると共に、前記漏洩に伴う動力損失も軽
減できる。

また、前述したように潤滑油の回収位置は圧縮
作用空間中で最も低い圧力状態にあるところの圧
縮室内であることから、前述した軸受及びバラン
スピストン前後との圧力差を一定かつ最大にと
れ、これにより前記潤滑油の循環量も安定すると
共に、バランスピストンの動作もより確実とする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来型の調整弁付油冷式スクリユ圧縮
機の横断面図で第４図の−断面図、第２図及
び第３図は第１図の−断面図で、調整弁２１
の作動を示す説明図、第４図は従来型の第１図
−断面を示す平面図、第５図は従来型の第１図
のケーシング７の筒状孔３−４の内周面およびロ
ータ５，６の外周の展開図、第６図は本考案の一
実施例を示す調整弁付油冷式スクリユ圧縮機の横
断面図で第７図の−断面図、第７図は第６図
の−断面を示す平面図、第８図は本考案の一
実施例である第６図のケーシングの筒状孔３−４
の内周面およびロータ５，６外周を示す展開図、
第９図は調整弁の開口率に対する吐出ガス容量お
よび消費動力の減少率を示すグラフ、第１０図は
容量調整時の吐出ガス容量に対する消費動力の減
少割合を示すグラフである。 １，２……中空円筒、３，４……中空円筒の内
壁、５……オスロータ、６……メスロータ、７…
…ケーシング、８，９，１０，１１，１２，１３
……軸受、１５……メカニカルシール、２１……
調整弁、１９，２０……調整弁の傾斜壁、２９…
…調整弁の吸入側端部、５２……回収孔。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 平行に配置した二つの中空円筒の内壁により形
   成され、二つの交線で互いに重合してなるひよう
   たん型断面の筒状孔と、その一端部に吸入口と他
   端部に吐出口とを有するケーシング、該筒状孔の
   中で回転自在に設けて互いにかみ合う二つのスク
   リユロータ、及びケーシングの筒状孔の重合する
   下方位置で筒状孔の内周面の一部分を形成し、ロ
   ータ軸に平行に摺動自在に設けて、圧縮室の吸入
   締切り位置を変えることにより圧縮気体容量を調
   整する調整弁とからなる油冷式スクリユ圧縮機に
   おいて、前記ケーシングにはスクリユロータを支
   承する軸受、バランスピストン、メカニカルシー
   ル等に循環した潤滑油を回収する回収通路を穿設
   し、該回収通路を前記調整弁を収容する摺動溝の
   内周面に開口せしめる一方、前記調整弁には、該
   調整弁の全摺動区間に於て、前記ケーシングの回
   収通路開口と連通する長さを有する長溝をその摺
   動面に設け、さらに該長溝に連通してかつ前記調
   整弁の傾斜壁に開口する回収孔を穿設すると共
   に、該回収孔の開口を、前記調整弁の吸入側端面
   と該調整弁の中心線との交点上にメスロータのシ
   ール線があるときに該メスロータの溝巾だけ進ん
   だ隣のシール線の高圧側直近に設けたことを特徴
   とする調整弁付油冷式スクリユ圧縮機。