WO2024075176A1 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

スクリュー圧縮機 Download PDF

Info

Publication number
WO2024075176A1
WO2024075176A1 PCT/JP2022/037095 JP2022037095W WO2024075176A1 WO 2024075176 A1 WO2024075176 A1 WO 2024075176A1 JP 2022037095 W JP2022037095 W JP 2022037095W WO 2024075176 A1 WO2024075176 A1 WO 2024075176A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
guide
valve body
casing
body portion
wall
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/037095
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優 木庭
雅浩 神田
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/037095 priority Critical patent/WO2024075176A1/ja
Publication of WO2024075176A1 publication Critical patent/WO2024075176A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/12—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves

Definitions

  • This disclosure relates to a screw compressor used, for example, as a refrigerant compressor in a refrigerator or the like.
  • Vi the internal volume ratio
  • Compressors equipped with a slide valve are often used as a structure that allows the internal volume ratio Vi to be changed (see, for example, Patent Document 1).
  • the compressor in Patent Document 1 adjusts the discharge timing of the refrigerant compressed in the compression chamber according to the position of the slide valve to adjust the internal volume ratio.
  • Patent Document 1 can adjust the internal volume ratio and optimize compressor efficiency by controlling the position of the slide valve so that the discharge timing is appropriate for the operating conditions at the time. While the technology of Patent Document 1 can optimize compressor efficiency, it is possible that the slide valve may vibrate due to the pulsation of the discharge gas discharged from the compression chamber and the pressure change within the compression chamber, and come into contact with the casing that houses the slide valve, etc., generating noise. However, the technology of Patent Document 1 does not consider noise caused by the vibration of the slide valve.
  • slide valves used to adjust the internal volume ratio are also used to control operating capacity.
  • slide valves for controlling operating capacity may come into contact with the casing that houses the slide valve due to vibration, generating noise.
  • the present disclosure is intended to solve the problems described above, and aims to provide a screw compressor that can suppress noise caused by the slide valve.
  • the screw compressor according to the present disclosure comprises a casing having a cylindrical inner surface portion in which a discharge port is formed, a screw rotor rotatably arranged within the inner surface portion of the casing, and a slide valve arranged between the casing and the screw rotor and slidable in the direction of the rotation axis of the screw rotor.
  • the slide valve comprises a valve body portion constituting a part of the discharge port, a guide portion that guides the valve body portion in the direction of the rotation axis, and a connecting portion that connects the valve body portion and the guide portion.
  • a slide groove is formed in the casing in which the slide valve is arranged, and the casing comprises a guide wall that is part of the inner wall portion extending in the direction of the rotation axis of the slide groove and faces the guide portion, and a gap is provided between the guide portion and the guide wall to avoid contact between the guide portion and the guide wall during operation.
  • the screw compressor according to the present disclosure has a gap between the guide portion and the guide wall of the casing to prevent contact between the guide portion and the guide wall during operation. Therefore, even if the slide valve vibrates due to pulsation of the discharge gas and pressure changes in the compression chamber during operation, the guide portion does not come into contact with the guide wall, and the operating noise of the compressor can be reduced. In other words, the screw compressor can suppress noise caused by the slide valve.
  • FIG. 1 is a partial schematic cross-sectional view of a screw compressor according to a first embodiment.
  • FIG. FIG. 2 is a perspective view of the structure of FIG. 1 excluding a casing and a drive unit. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a perspective view of a slide valve of the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a suction process of the compression section of the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing a compression process of the compression section of the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a discharge process of the compression section of the screw compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a slide valve of the screw compressor according to the first embodiment, taken in a direction perpendicular to the rotation axis direction.
  • FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a screw compressor of a comparative example.
  • 1 is a partial schematic cross-sectional view of a screw compressor according to a first embodiment.
  • FIG. 7 is a partial schematic cross-sectional view of a screw compressor according to a second embodiment.
  • Fig. 1 is a partial schematic cross-sectional view of a screw compressor 100 according to a first embodiment.
  • Fig. 2 is a perspective view of a structure in which a casing 1 and a drive unit 3 are removed from Fig. 1.
  • Fig. 3 is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A shown in Fig. 1.
  • Fig. 4 is a perspective view of a slide valve 8 of the screw compressor 100 according to the first embodiment.
  • a single screw compressor will be taken as an example of the screw compressor 100.
  • the screw compressor 100 includes a casing 1 forming an outer shell, a compression unit 2, and a drive unit 3.
  • the casing 1 houses the compression section 2 and the drive section 3. Inside the casing 1, a cylindrical inner cylinder surface portion 1a (see FIG. 3) is formed, which houses the screw rotor 5 (described below) of the compression section 2. In addition, a discharge port 21 is formed in the inner cylinder surface portion 1a of the casing 1.
  • the inside of the casing 1 is divided into a low pressure space 10 and a high pressure space 11 by a partition wall 13, which is part of the casing 1.
  • the compression section 2 includes a screw shaft 4, a screw rotor 5 fixed to the screw shaft 4, a pair of gate rotors 6, a gate rotor support 7, and a pair of slide valves 8.
  • the compression section 2 also includes a bearing 90 that rotatably supports the end of the screw shaft 4, and a bearing support 9 that has the bearing 90 inside.
  • the direction in which the screw shaft 4, which is the rotation axis of the screw rotor 5, extends is called the rotation axis direction
  • the direction perpendicular to the rotation axis direction is called the radial direction
  • the direction around the screw shaft 4 is called the circumferential direction.
  • the screw shaft 4 extends in the axial direction of the casing 1, with one end of the shaft supported rotatably by a bearing 90 and the other end of the shaft connected to the drive unit 3. The screw shaft 4 is rotated by the drive unit 3.
  • the drive unit 3 is composed of an electric motor 30.
  • the electric motor 30 is composed of a stator 31 that is fixed in contact with the inside of the casing 1, and a motor rotor 32 that is rotatably arranged inside the stator 31.
  • the motor rotor 32 is connected to the axial end of the screw shaft 4 and arranged coaxially with the screw rotor 5.
  • the screw compressor 100 rotates the screw rotor 5 by the electric motor 30 driving the screw shaft 4.
  • the electric motor 30 is driven by an inverter (not shown) so that the rotational speed can be changed, and is operated by accelerating and decelerating the rotational speed of the screw shaft 4.
  • the screw rotor 5 is cylindrical, and as shown in FIG. 2, a number of tooth grooves 5a are formed on the outer circumferential surface, extending in a spiral shape from one end to the other end.
  • the screw rotor 5 is arranged to rotate within the inner cylindrical surface portion 1a of the casing 1.
  • the screw rotor 5 is fixed to the screw shaft 4, and rotates together with the screw shaft 4, which is rotated by the drive unit 3.
  • the low pressure space 10 side in the direction of the rotational axis of the screw rotor 5 is the refrigerant intake side.
  • the high pressure space 11 side in the direction of the rotational axis of the screw rotor 5 is the refrigerant discharge side.
  • the gate rotor 6 forms the compression chamber 20 together with the screw rotor 5, and on its outer circumferential surface, a number of gate rotor teeth 6a are formed that fit into the tooth grooves 5a of the screw rotor 5.
  • the pair of gate rotors 6 are arranged so as to sandwich the screw rotor 5 in the radial direction.
  • the tooth grooves 5a of the screw rotor 5 and the gate rotor teeth 6a of the gate rotor 6 are engaged with each other to form the compression chamber 20.
  • the screw compressor 100 is configured such that two gate rotors 6 are arranged facing one screw rotor 5 with a 180 degree shift.
  • the compression chamber 20 is formed on each of the upper side and the lower side of the screw shaft 4.
  • the gate rotor support 7 has a number of gate rotor support teeth 7a that are provided facing the number of gate rotor teeth 6a, and supports the gate rotor 6.
  • the slide valve 8 is disposed between the casing 1 and the screw rotor 5, and is provided so as to be freely slidable in the direction of the rotational axis of the screw rotor 5. Specifically, as shown in FIG. 1, the slide valve 8 is disposed in a slide groove 12 formed in the casing 1 and extending in the direction of the rotational axis.
  • the slide valve 8 is a valve that adjusts the internal volume ratio Vi or the operating capacity.
  • the internal volume ratio Vi is the ratio between the volume of the compression chamber 20 at the completion of suction and the volume of the compression chamber 20 at the start of discharge.
  • the slide valve 8 comprises a valve body portion 80, a guide portion 81, a connecting portion 82, and a support rod 83, as shown in Figures 1, 2, and 4.
  • the valve body portion 80 is located on the outer periphery of the screw rotor 5, and is provided so as to be able to slide freely in the direction of the rotation axis.
  • the valve body portion 80 has an outer surface 80a that is in the shape of an outwardly convex arc, and an inner surface 80b that is in the shape of an outwardly convex arc that follows the outer periphery of the screw rotor 5.
  • the outward side refers to the side away from the screw rotor 5, that is, the radially outward side.
  • the guide portion 81 is located on the outer periphery of the bearing support 9 as shown in FIG. 1, and slides in the direction of the rotation axis while sliding against the outer periphery of the bearing support 9. In other words, the guide portion 81 guides the valve body portion 80 in the direction of the rotation axis.
  • the guide portion 81 In a cross section perpendicular to the direction of the rotation axis, the guide portion 81 has an outer surface 81a that is in the shape of an outwardly convex arc, and an inner surface 81b that is in the shape of an outwardly convex arc that follows the outer periphery of the bearing support 9.
  • the inner surface 81b of the guide portion 81 faces the outer periphery of the bearing support 9.
  • a discharge passage 8a that communicates with the discharge port 21 is formed between the valve body portion 80 and the guide portion 81.
  • the end face 80c of the valve body portion 80 on the discharge passage 8a side constitutes part of the discharge port 21.
  • the refrigerant discharged from the discharge port 21 passes through the discharge passage 8a and is discharged into the high-pressure space 11.
  • the slide valve 8 is not limited to adjusting the internal volume ratio Vi, but may also control the operating capacity.
  • the slide valve for controlling the operating capacity adjusts the operating capacity by shifting the timing at which the compression chamber is completely closed. In the following, the explanation will be given assuming that the slide valve 8 adjusts the internal volume ratio Vi.
  • the connecting portion 82 is a portion that connects the valve body portion 80 and the guide portion 81.
  • the connecting portion 82 is a cylindrical rod member.
  • the support rod 83 is a cylindrical rod member that extends in the direction of the rotation axis from the end of the valve body portion 80 opposite the connecting portion 82.
  • the support rod 83 is a portion that is supported by the support portion 1b provided on the casing 1.
  • the support portion 1b has a hole into which the support rod 83 is inserted, and the support rod 83 is inserted into this hole to support the slide valve 8 so that it can slide freely in the direction of the rotation axis.
  • a drive rod 85 extending in the direction of the rotation axis is fixed to the end face of the guide portion 81 opposite the connecting portion 82 in the slide valve 8.
  • the slide valve 8 slides in the direction of the rotation axis along the outer periphery of the screw rotor 5, with the support rod 83 and the drive rod 85 as support axes.
  • the slide valve 8 configured as above has a gap 15 between the guide portion 81 and the guide wall 14, which is a part of the casing 1, when placed in the slide groove 12.
  • the guide wall 14 is a wall portion that faces the guide portion 81 and extends in the direction of the rotation axis, and is a part that constitutes the inner wall portion of the slide groove 12 together with the end face 13a of the partition wall 13.
  • the guide wall 14 is a part of the inner wall portion that extends in the direction of the rotation axis of the slide groove 12, and is a wall portion that faces the guide portion 81.
  • the guide wall 14 has at least a guide surface 14a, which is a wall surface that faces the guide portion 81, configured in an arc shape that follows the outer surface 81a of the guide portion 81 when viewed in the direction of the rotation axis.
  • the screw compressor 100 has a gap 15 between the guide portion 81 and the guide wall 14, thereby suppressing noise caused by the slide valve 8. This point will be explained later.
  • the outer surface 80a of the valve body portion 80 functions as a sealing surface between the low pressure space 10 and the high pressure space 11 as described below.
  • the inside of the casing 1 is divided into the low pressure space 10 and the high pressure space 11 by the partition wall 13, which is a part of the casing 1 as described above.
  • the partition wall 13 is a wall portion formed opposite the outer surface 80a of the valve body portion 80 of the slide valve 8, dividing the inside of the casing 1 into the low pressure space 10 and the high pressure space 11.
  • the outer surface 80a of the valve body portion 80 facing the end surface 13a also functions as a sealing surface, similar to the end surface 13a of the partition wall 13. In this way, the end surface 13a of the partition wall 13 and the outer surface 80a of the valve body portion 80 function as sealing surfaces, reducing refrigerant leakage from the high pressure space 11 to the low pressure space 10 and improving performance.
  • the slide valve 8 is connected to the drive unit 84 via a drive rod 85.
  • the slide valve 8 moves parallel to the screw shaft 4 by the drive rod 85, which moves in the direction of the rotation axis when driven by the drive unit 84.
  • the drive unit 84 is, for example, configured to be driven by gas pressure, hydraulically, or by a motor.
  • Figure 1 shows a configuration in which the drive unit 84 is driven by gas pressure, and this configuration is briefly described below.
  • the drive unit 84 has a connecting plate 86 fixed to the drive rod 85, a piston 87 fixed to the connecting plate 86, a cylinder 88 that houses the piston 87 so that it can slide axially, and a flange portion 89 that extends outward from the end of the cylinder 88 on the suction side (the right side in Figure 1).
  • the inside of the cylinder 88 is divided by the piston 87 into a front chamber 88a on the suction side and a rear chamber 88b on the discharge side, and the piston 87 moves in the direction of the rotation axis inside the cylinder 88 according to the pressure introduced into the front chamber 88a and the rear chamber 88b.
  • the slide valve 8 moves in the direction of the rotation axis via the connecting plate 86 and the drive rod 85.
  • the screw compressor 100 adjusts the discharge timing of the refrigerant sucked into the compression chamber 20 by moving the valve body portion 80 of the slide valve 8 in the direction of the rotation axis, thereby adjusting the internal volume ratio Vi.
  • the internal volume ratio Vi is the ratio between the volume of the compression chamber 20 at the completion of suction and the volume of the compression chamber 20 at the start of discharge, and represents the ratio between the volume of the compression chamber 20 at the completion of suction and the volume of the compression chamber 20 when the discharge port 21 opens.
  • the internal volume ratio Vi is determined by the timing at which the discharge port 21 opens, i.e., the position of the end face 80c of the valve body portion 80 on the discharge passage 8a side.
  • the screw compressor 100 advances the discharge timing by moving the slide valve 8 toward the suction side to move the position of the end face 80c of the valve body portion 80 toward the suction side. By advancing the discharge timing, the screw compressor 100 operates with a low internal volume ratio. Also, the screw compressor 100 delays the discharge timing by moving the slide valve 8 toward the discharge side to move the position of the end face 80c of the valve body portion 80 toward the discharge side. By delaying the discharge timing, the screw compressor 100 operates with a high internal volume ratio.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the suction process of the compression section 2 of the screw compressor 100 according to the first embodiment.
  • Fig. 6 is an explanatory diagram showing the compression process of the compression section 2 of the screw compressor 100 according to the first embodiment.
  • Fig. 7 is an explanatory diagram showing the discharge process of the compression section 2 of the screw compressor 100 according to the first embodiment. Note that in Figs. 5 to 7, each process will be described with a focus on the compression chamber 20 indicated by dotted hatching.
  • Figure 5 shows the state of the compression chamber 20 during the suction stroke.
  • the screw rotor 5 is driven by the electric motor 30 and rotates in the direction of the solid arrow. This causes the volume of the compression chamber 20 to decrease, as shown in Figure 6.
  • the compression chamber 20 becomes connected to the discharge port 21 as shown in FIG. 7. This causes the high-pressure refrigerant gas compressed in the compression chamber 20 to be discharged to the outside through the discharge port 21. Then, the same compression occurs again on the back surface of the screw rotor 5.
  • Figure 8 is a cross-sectional view of the slide valve 8 of the screw compressor 100 according to the first embodiment, cut in a direction perpendicular to the direction of the rotation axis.
  • the upper side is the casing 1 side
  • the lower side is the screw rotor 5 side.
  • the slide valve 8 is configured such that the radius of curvature r1 of the outer surface 81a of the guide portion 81 is smaller than the radius of curvature r2 of the outer surface 80a of the valve body portion 80. This provides a gap 15 between the guide portion 81 and the guide wall 14.
  • Figure 9 is a schematic cross-sectional view of a comparative screw compressor.
  • the outer surface 800a of the valve body portion 800 of the slide valve 8A and the outer surface 801a of the guide portion 801 are formed with the same radius of curvature.
  • a small gap 150 is provided between the outer surface 801a of the guide portion 801 and the guide surface 140a of the guide wall 140, although this is not shown in detail in Figure 9.
  • the slide valve 8A vibrates due to the pulsation of the discharge gas discharged from the compression chamber 200 and the pressure change within the compression chamber 200.
  • arrow a1 indicates the flow of the discharge gas
  • arrow a2 indicates the force acting on the slide valve 8A due to the change in internal pressure within the compression chamber 20.
  • the vibration of the slide valve 8A is specifically the vibration of the guide portion 801 due to the gap 150 between the guide portion 801 and the guide wall 140.
  • the guide portion 801 vibrates, the guide portion 801 and the guide wall 140 come into intermittent contact with each other, generating noise.
  • the compressor generates operating noise.
  • the valve body portion 800 has no gap between the end face 130a of the partition wall 130, since the outer surface 800a of the valve body portion 800 functions as a sealing surface between the low pressure space 10 and the high pressure space 11 as described above. For this reason, the valve body portion 800 does not vibrate, but rather the guide portion 801 vibrates to generate noise.
  • Figure 10 is a partial schematic cross-sectional view of the screw compressor according to the first embodiment.
  • arrow a1 indicates the flow of discharge gas
  • arrow a2 indicates the force acting on the slide valve 8 due to the change in internal pressure in the compression chamber 20.
  • the radius of curvature r1 of the outer surface 81a of the guide portion 81 is set to be smaller than the radius of curvature r2 of the outer surface 80a of the valve body portion 80.
  • the screw compressor 100 has a gap 15 between the guide portion 81 and the guide wall 14.
  • a gap 15 is formed between the guide portion 81 and the guide wall 14 to prevent the guide portion 81 from contacting the guide wall 14 during operation.
  • a gap 15 is secured between the guide portion 81 and the guide wall 14 to the extent that the guide portion 81 does not contact the guide wall 14 even if the guide portion 81 of the slide valve 8 vibrates.
  • This gap 15 is formed along the outer surface 81a of the guide portion 81 when viewed in a cross section perpendicular to the rotation axis direction, and is also formed to extend in the rotation axis direction.
  • the guide surface 14a of the guide wall 14, which constitutes the inner wall surface of the slide groove 12, and the end surface 13a of the partition wall 13 are configured to overlap in the radial position when viewed in the rotation axis direction. In other words, the guide surface 14a of the guide wall 14 and the end surface 13a of the partition wall 13 are flush with each other.
  • the screw compressor 100 does not make noise even if the slide valve 8 vibrates due to pulsation of the discharge gas and pressure changes in the compression chamber 20 during operation, as the guide portion 81 does not come into contact with the guide wall 14. In other words, the screw compressor 100 can reduce operating noise.
  • the discharge gas may not pass through the flow path in the casing 1 through which it should pass, but may pass through an unintended flow path via the gap 15. If the discharge gas does not pass through the intended flow path, it will not pass through, for example, an oil separation section provided in the intended flow path. In this case, the screw compressor 100 will not be able to separate the refrigeration oil from the discharge gas, and the oil separation efficiency may decrease. For this reason, it is required that the width h of the gap 15 is not set too large. This width h is the width of the gap 15 when viewed in a cross section perpendicular to the rotation axis direction.
  • the width h of the gap 15 may be set to a width at which a seal portion 15a is formed in the gap 15 by refrigeration oil.
  • the width h of the gap 15 is set to 1.0 mm or less.
  • the refrigeration oil contained in the discharge gas discharged from the discharge port 21 forms a seal portion 15a in the gap 15 by an oil film. This makes it possible to prevent the discharge gas from passing through the gap 15.
  • the width h of the gap is preferably 0.1 mm or more to avoid contact between the guide portion 81 and the guide wall 14 during operation as described above. Therefore, the width h of the gap is preferably 0.1 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the mechanism by which noise is generated by the slide valve 8 is due to the intermittent contact between the guide portion 81 and the guide wall 14, as described above.
  • the valve body portion 80 In the slide valve 8, there is no gap between the valve body portion 80 and the partition wall 13, as described above, or even if there is a gap, during operation, the valve body portion 80 is pressed radially outward by the internal pressure of the compression chamber 20 and comes into contact with the partition wall 13. Specifically, when the internal pressure of the compression chamber 20 acts on the slide valve 8 during operation, the slide valve 8 bends as follows.
  • the slide valve 8 bends so as to bend toward the partition wall 13 (upward in Figure 1) with the support portion between the support rod 83 and the support portion 1b of the casing 1 and the fixed portion between the drive rod 85 and the connecting plate 86 as fulcrums. Therefore, the valve body portion 80 of the slide valve 8 comes into contact with the partition wall 13. This contact is maintained during operation. Therefore, the valve body portion 80 does not vibrate, and no noise is generated from the valve body portion 80.
  • the screw rotor 5 rotates in the reverse direction to equalize the pressure difference between the high pressure space 11 and the low pressure space 10, creating a negative pressure in the compression chamber 20, and the slide valve 8 is drawn toward the screw rotor 5 (inward in the radial direction).
  • the support part between the support rod 83 and the support part 1b of the casing 1 and the fixed part between the drive rod 85 and the connecting plate 86 serve as fulcrums, and the slide valve 8 is bent so as to bend in the opposite direction to the partition wall 13 (downward in FIG. 1). If the slide valve 8 does not have a support rod 83, the fulcrum will be only one point, the fixed part between the drive rod 85 and the connecting plate 86. In this case, when the valve body part 80 is drawn toward the screw rotor 5, the slide valve 8 is bent significantly, and the valve body part 80 may come into contact with the screw rotor 5.
  • the slide valve 8 is provided with a support rod 83, and has fulcrums at both ends in the direction of the rotation axis, so to speak.
  • the screw compressor 100 can reduce the amount of deflection of the slide valve 8 when the screw rotor 5 rotates in reverse, and can prevent contact between the valve body portion 80 and the screw rotor 5.
  • the screw compressor 100 can prevent contact between the slide valve 8 and the screw rotor 5 when the screw rotor 5 rotates in reverse, and can prevent the slide valve 8 from being damaged by the screw rotor 5.
  • the screw compressor 100 may also be configured to prevent contact between the slide valve 8 and the screw rotor 5 by adjusting the shape and dimensions of the inner surface 81b of the guide portion 81 as follows.
  • the inner surface 81b of the guide portion 81 of the slide valve 8 may have a protrusion that protrudes relatively farther toward the screw rotor 5 than the valve body portion 80 at both ends in the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the rotation axis direction.
  • the protrusion provided on the guide portion 81 abuts against the bearing support 9 before the valve body portion 80 contacts the screw rotor 5, preventing contact between the valve body portion 80 and the screw rotor 5.
  • this configuration is one example, and the structure for preventing contact between the valve body portion 80 and the screw rotor 5 by adjusting the shape and dimensions of the inner surface 81b of the guide portion 81 is not limited to the above configuration.
  • the screw compressor 100 of the first embodiment includes a casing 1 having a cylindrical inner cylinder surface portion 1a in which a discharge port 21 is formed, and a screw rotor 5 arranged to be freely rotatable within the inner cylinder surface portion 1a of the casing 1.
  • the screw compressor 100 further includes a slide valve 8 arranged between the casing 1 and the screw rotor 5 and slidable in the direction of the rotation axis of the screw rotor 5.
  • the slide valve 8 includes a valve body portion 80 constituting a part of the discharge port 21, a guide portion 81 that guides the valve body portion 80 in the direction of the rotation axis, and a connecting portion 82 that connects the valve body portion 80 and the guide portion 81.
  • a slide groove 12 in which the slide valve 8 is arranged is formed in the casing 1, and the casing 1 includes a guide wall 14 that is a part of the inner wall portion extending in the direction of the rotation axis of the slide groove 12 and faces the guide portion 81.
  • a gap 15 is provided between the guide portion 81 and the guide wall 14 to avoid contact between the guide portion 81 and the guide wall 14 during operation.
  • the screw compressor 100 can prevent contact between the guide portion 81 and the guide wall 14 of the casing 1, and can reduce the operating noise of the compressor. In other words, the screw compressor 100 can suppress the generation of noise caused by the slide valve 8.
  • the valve body portion 80 and the guide portion 81 have outer surfaces 80a and 81a that face the casing 1 in a cross section perpendicular to the rotation axis direction.
  • the outer surface 80a of the valve body portion 80 and the outer surface 81a of the guide portion 81 are formed in an outwardly convex arc shape.
  • the radius of curvature r1 of the outer surface 81a of the guide portion 81 is configured to be smaller than the radius of curvature r2 of the outer surface 80a of the valve body portion 80, and a gap 15 is provided.
  • the screw compressor 100 can form a gap 15 that prevents contact between the guide portion 81 and the guide wall 14 during operation.
  • the guide surface 14a which is the wall surface facing the guide portion 81 of the guide wall 14, and the end surface 13a, which is the surface facing the valve body portion 80 of the partition wall 13, which is part of the casing 1 and forms the inner wall portion of the slide groove 12 together with the guide wall 14, are flush with each other.
  • the screw compressor 100 can form a gap 15 that prevents contact between the guide portion 81 and the guide wall 14 during operation.
  • the partition wall 13 is a wall portion whose end face 13a contacts the outer surface 80a of the valve body portion 80 to seal between the outer surface 80a and divides the inside of the casing 1 into a low pressure space 10 and a high pressure space 11.
  • the above configuration allows the screw compressor 100 to reduce refrigerant leakage from the high pressure space 11 to the low pressure space 10, improving performance.
  • the width h of the gap 15 when viewed in a cross section perpendicular to the rotation shaft direction is set to a width at which a seal portion 15a is formed in the gap 15 by refrigeration oil.
  • the width of the gap 15 is 0.1 mm or more and 1.0 mm or less.
  • the screw compressor 100 can prevent the discharge gas discharged from the discharge port 21 from passing through an unintended flow path via the gap 15.
  • the screw compressor 100 includes a support rod 83 provided on the slide valve 8, and a drive rod 85 fixed to the end face 80c of the guide portion 81 opposite the connecting portion 82 and connected to the drive device 84.
  • the support rod 83 is formed to extend in the direction of the rotation axis from the end face 80c of the valve body portion 80 opposite the connecting portion 82.
  • the slide valve 8 slides in the direction of the rotation axis with the support rod 83 and drive rod 85 as support axes.
  • the screw compressor 100 can reduce the amount of deflection of the slide valve 8 when the screw rotor 5 rotates in reverse, and can prevent the slide valve 8 from coming into contact with the screw rotor 5. As a result, the screw compressor 100 can prevent the slide valve 8 from being damaged by the screw rotor 5.
  • Embodiment 2 In the above-described embodiment 1, the radius of curvature r1 of the outer surface 81a of the guide portion 81 is made smaller than the radius of curvature r2 of the outer surface 80a of the valve body portion 80, thereby forming the gap 15.
  • the embodiment 2 relates to a structure for forming a gap different from that of the embodiment 1. The following description will focus on the configuration of the embodiment 2 that differs from the embodiment 1, and the configuration not described in the embodiment 2 is the same as the embodiment 1.
  • FIG. 11 is a partial schematic cross-sectional view of a screw compressor 101 according to embodiment 2.
  • the outer surface 80a of the valve body portion 80 and the outer surface 81a of the guide portion 81 have the same radius of curvature.
  • the guide wall 14 is formed at a position away from the outer surface 81a of the guide portion 81 to form a gap 15.
  • the guide wall 14 is formed at a position away from the outer surface 81a of the guide portion 81 by the gap 15.
  • the screw compressor 101 of the second embodiment has the same effect as the first embodiment, and since the outer surface 80a of the valve body portion 80 and the outer surface 81a of the guide portion 81 have the same radius of curvature, the manufacture of the slide valve 8 can be simplified and the manufacture can be performed at low cost. Specifically, for example, if the outer surface 80a of the valve body portion 80 and the outer surface 81a of the guide portion 81 have the same radius of curvature, these outer surfaces can be machined simultaneously with one cutting tool, simplifying the manufacturing process.

Abstract

スクリュー圧縮機は、吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシングと、ケーシングの内筒面部内で回転自在に配置されたスクリューロータと、ケーシングとスクリューロータとの間に配置され、スクリューロータの回転軸方向にスライド自在なスライドバルブと、を備える。スライドバルブは、吐出口の一部を構成する弁体部と、弁体部を回転軸方向に案内するガイド部と、弁体部とガイド部とを連結する連結部と、を備える。ケーシングには、スライドバルブが配置されるスライド溝が形成されており、ケーシングは、スライド溝の回転軸方向に延びる内壁部の一部であってガイド部に対向するガイド壁を備えている。ガイド部とガイド壁との間には、運転中のガイド部とガイド壁との接触を避ける隙間が設けられている。

Description

スクリュー圧縮機
　本開示は、例えば冷凍機等の冷媒圧縮機に用いられるスクリュー圧縮機に関するものである。
　低ＧＷＰ冷媒対応のスクリュー圧縮機に対し、期間成績係数（ＳＥＥＲ）等の改善および運転範囲の拡大が市場から求められている。スクリュー圧縮機において、圧縮部にて圧縮された冷媒ガスの吐出タイミングが固定されている構造では、圧縮比等の運転条件の違いにより、過圧縮状態または不足圧縮状態となる場合がある。過圧縮状態または不足圧縮状態では、吐出時の損失により圧縮機効率が低下してしまうことが判っている。
　これらの対策として、従来、吸入完了時の圧縮室の容積と吐出開始時の圧縮室の容積との比である内部容積比（以下、Ｖｉ）を変更可能とする構造が提案されている。内部容積比Ｖｉを変更可能な構造としては、スライドバルブを搭載した圧縮機が多く採用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の圧縮機は、スライドバルブの位置に応じて圧縮室で圧縮された冷媒の吐出タイミングを調整し、内部容積比を調整している。
特許第４１４７８９１号公報
　特許文献１の技術では、その時の運転条件に適した吐出タイミングとなるようにスライドバルブの位置を制御することで、内部容積比を調整し、圧縮機効率を最適化することができる。このように、特許文献１の技術では、圧縮機効率を最適化できる一方で、スライドバルブが、圧縮室から吐出された吐出ガスの脈動および圧縮室内の圧力変化によって振動し、スライドバルブ等を収容するケーシングと接触して騒音が発生する可能性がある。しかしながら、特許文献１の技術では、スライドバルブの振動による騒音について何ら検討されていない。
　また、スライドバルブは、上記のように内部容積比調整用として用いられるものの他、運転容量制御用として用いられるものもある。運転容量制御用のスライドバルブは、内部容積比調整用のスライドバルブと同様に、振動によりスライドバルブ等を収容するケーシングと接触して騒音が発生する可能性がある。
　本開示は、上記のような課題を解決するためのもので、スライドバルブに起因する騒音発生を抑制することが可能なスクリュー圧縮機を提供することを目的とする。
　本開示に係るスクリュー圧縮機は、吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシングと、ケーシングの内筒面部内で回転自在に配置されたスクリューロータと、ケーシングとスクリューロータとの間に配置され、スクリューロータの回転軸方向にスライド自在なスライドバルブと、を備え、スライドバルブは、吐出口の一部を構成する弁体部と、弁体部を回転軸方向に案内するガイド部と、弁体部とガイド部とを連結する連結部と、を備え、ケーシングには、スライドバルブが配置されるスライド溝が形成されており、ケーシングは、スライド溝の回転軸方向に延びる内壁部の一部であってガイド部に対向するガイド壁を備えており、ガイド部とガイド壁との間には、運転中のガイド部とガイド壁との接触を避ける隙間が設けられているものである。
　本開示に係るスクリュー圧縮機は、ガイド部とケーシングのガイド壁との間に、運転中のガイド部とガイド壁との接触を避ける隙間が設けられている。このため、運転中に吐出ガスの脈動および圧縮室内の圧力変化によってスライドバルブが振動しても、ガイド部がガイド壁に接触せず、圧縮機の運転音を低減することができる。つまり、スクリュー圧縮機は、スライドバルブに起因する騒音発生を抑制できる。
実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の部分概略断面図である。 図１からケーシングおよび駆動部を除いた構造の斜視図である。 図１に示したＡ－Ａ線矢視の概略断面図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機のスライドバルブの斜視図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮部の吸入工程を示した説明図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮部の圧縮工程を示した説明図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の圧縮部の吐出工程を示した説明図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機のスライドバルブを回転軸方向に垂直な方向で切断した断面図である。 比較例のスクリュー圧縮機の概略断面図である。 実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の部分概略断面図である。 実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の部分概略断面図である。
　以下、図面を参照して、本開示の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、および配置等は、本開示の範囲内で適宜変更することができる。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の部分概略断面図である。図２は、図１からケーシング１および駆動部３を除いた構造の斜視図である。図３は、図１に示したＡ－Ａ線矢視の概略断面図である。図４は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００のスライドバルブ８の斜視図である。実施の形態１では、スクリュー圧縮機１００としてシングルスクリュー圧縮機を例に説明する。スクリュー圧縮機１００は、図１に示すように、外郭を構成するケーシング１と、圧縮部２と、駆動部３と、を備えている。
　ケーシング１は、圧縮部２および駆動部３を内部に収容するものである。ケーシング１の内部には、圧縮部２の後述のスクリューロータ５を収容する円筒状の内筒面部１ａ（図３参照）が形成されている。また、ケーシング１の内筒面部１ａには吐出口２１が形成されている。ケーシング１の内部は、ケーシング１の一部である隔壁１３によって、低圧空間１０と、高圧空間１１と、に区画されている。
　圧縮部２は、図１に示すように、スクリュー軸４と、スクリュー軸４に固定されたスクリューロータ５と、一対のゲートロータ６と、ゲートロータサポート７と、一対のスライドバルブ８と、を備えている。また、圧縮部２は、スクリュー軸４の端部を回転自在に支持する軸受９０と、軸受９０を内部に有する軸受サポート９と、を備えている。以下の説明において、スクリューロータ５の回転軸であるスクリュー軸４が延びる方向を回転軸方向、回転軸方向に垂直な方向を径方向、スクリュー軸４周りの方向を周方向という。
　スクリュー軸４は、ケーシング１の管軸方向に延びており、一方の軸端部が軸受９０によって回転自在に支持され、他方の軸端部が駆動部３に連結されている。スクリュー軸４は、駆動部３によって回転される。
　駆動部３は、電動機３０によって構成されている。電動機３０は、ケーシング１の内部に接触して固定されたステーター３１と、ステーター３１の内側に回転自在に配置されたモータロータ３２と、で構成されている。モータロータ３２は、スクリュー軸４の軸端部に接続されており、スクリューロータ５と同一軸線上に配置されている。スクリュー圧縮機１００は、電動機３０が駆動してスクリュー軸４を回転させることで、スクリューロータ５を回転させる。なお、電動機３０は、図示することは省略したインバータによって回転速度を変更可能に駆動されており、スクリュー軸４の回転速度を加減速させて運転される。
　スクリューロータ５は、円柱状であり、図２に示すように外周面には一端側から他端側に向かって螺旋状に延びる複数の歯溝５ａが形成されている。スクリューロータ５は、ケーシング１の内筒面部１ａ内で回転するように配置されている。スクリューロータ５は、スクリュー軸４に固定されており、駆動部３によって回転するスクリュー軸４とともに回転する。スクリューロータ５の回転軸方向における低圧空間１０側が冷媒の吸入側である。スクリューロータ５の回転軸方向における高圧空間１１側が冷媒の吐出側である。
　ゲートロータ６は、スクリューロータ５とともに圧縮室２０を形成するものであり、その外周面には、スクリューロータ５の歯溝５ａに嵌り合う複数のゲートロータ歯部６ａが形成されている。図３に示すように、一対のゲートロータ６は、スクリューロータ５を径方向に挟むように配置されている。圧縮部２では、スクリューロータ５の歯溝５ａと、ゲートロータ６のゲートロータ歯部６ａと、が相互に噛み合い係合されて圧縮室２０が形成されている。図３に示すように、スクリュー圧縮機１００は、１つのスクリューロータ５に対し、２つのゲートロータ６を１８０度ずらして対向させて配置した構成である。そのため、圧縮室２０は、スクリュー軸４の上側と、スクリュー軸４の下側と、のそれぞれに形成されている。ゲートロータサポート７は、図３に示すように、複数のゲートロータ歯部６ａと対向して設けられた複数のゲートロータサポート歯部７ａを有しており、ゲートロータ６を支持するものである。
　スライドバルブ８は、ケーシング１とスクリューロータ５との間に配置され、スクリューロータ５の回転軸方向にスライド自在に設けられている。具体的には、スライドバルブ８は、図１に示すように、ケーシング１に形成された回転軸方向に延びるスライド溝１２内に配置されている。スライドバルブ８は、内部容積比Ｖｉまたは運転容量を調整する弁である。内部容積比Ｖｉとは、吸入完了時の圧縮室２０の容積と吐出開始時の圧縮室２０の容積との比である。
　スライドバルブ８は、図１、図２および図４に示すように弁体部８０と、ガイド部８１と、連結部８２と、支持ロッド８３と、を備えている。弁体部８０は、スクリューロータ５の外周に位置し、回転軸方向にスライド自在に設けられている。弁体部８０は、回転軸方向と垂直な断面において、外方に凸の円弧形状の外面８０ａと、スクリューロータ５の外周形状に沿う外方に凸の円弧形状の内面８０ｂと、を有する。ここで、外方とはスクリューロータ５から離れる側であって径方向の外方である。
　ガイド部８１は、図１に示すように軸受サポート９の外周に位置し、軸受サポート９の外周部と摺動しながら、回転軸方向にスライドする。つまり、ガイド部８１は、弁体部８０を回転軸方向へ案内する。ガイド部８１は、回転軸方向と垂直な断面において、外方に凸の円弧形状の外面８１ａと、軸受サポート９の外周形状に沿う外方に凸の円弧形状の内面８１ｂと、を有する。ガイド部８１の内面８１ｂは、軸受サポート９の外周面に対向している。
　弁体部８０とガイド部８１との間には、吐出口２１に連通する吐出通路８ａが形成されている。弁体部８０は、吐出通路８ａ側の端面８０ｃが吐出口２１の一部を構成する部分である。吐出口２１から吐出された冷媒は、吐出通路８ａを通って高圧空間１１に吐出される。
　なお、スライドバルブ８は、内部容積比Ｖｉを調整するものに限らず、運転容量を制御するものでもよい。運転容量制御用のスライドバルブは、圧縮室の閉じ込み完了のタイミングをずらすことで運転容量を調整するものである。以下では、スライドバルブ８が、内部容積比Ｖｉを調整するものであるとして説明を行う。
　連結部８２は、弁体部８０とガイド部８１とを連結する部分である。連結部８２は、円柱状の棒部材である。支持ロッド８３は、弁体部８０において連結部８２とは反対側の端部から回転軸方向に延びた円柱状の棒部材である。支持ロッド８３は、ケーシング１に設けられた支持部１ｂに支持される部分である。支持部１ｂは、支持ロッド８３が挿入される穴を有し、この穴に支持ロッド８３が挿入されてスライドバルブ８を回転軸方向にスライド自在に支持する。スライドバルブ８においてガイド部８１の連結部８２とは反対側の端面には、回転軸方向に延びる駆動ロッド８５が固定されている。スライドバルブ８は、支持ロッド８３と駆動ロッド８５とを支持軸として、スクリューロータ５の外周に沿って回転軸方向にスライドする。
　以上のように構成されたスライドバルブ８は、スライド溝１２内に配置された状態においてガイド部８１とケーシング１の一部であるガイド壁１４との間に隙間１５を有している。ここで、ガイド壁１４は、ガイド部８１に対向し、回転軸方向に延びる壁部であって、隔壁１３の端面１３ａとともにスライド溝１２の内壁部を構成する部分である。つまり、ガイド壁１４は、スライド溝１２の回転軸方向に延びる内壁部の一部であって、ガイド部８１に対向する壁部である。ガイド壁１４は、少なくともガイド部８１と対向する壁面であるガイド面１４ａが、回転軸方向に見てガイド部８１の外面８１ａに沿う円弧形状に構成されている。スクリュー圧縮機１００は、ガイド部８１とガイド壁１４との間に隙間１５を有することで、スライドバルブ８に起因する騒音の抑制を図っている。この点については改めて説明する。
　また、弁体部８０の外面８０ａは、以下に説明するように低圧空間１０と高圧空間１１とのシール面として機能する。ケーシング１内は、上述のようにケーシング１の一部である隔壁１３によって、低圧空間１０と高圧空間１１とに区画されている。隔壁１３は、ケーシング１内を低圧空間１０と高圧空間１１とに区画し、スライドバルブ８の弁体部８０の外面８０ａと対向して形成された壁部である。隔壁１３は、弁体部８０の外面８０ａとの対向面である端面１３ａがシール面として機能し、端面１３ａが弁体部８０の外面８０ａと接触して外面８０ａとの間をシールすることでケーシング１内を低圧空間１０と高圧空間１１とに区画している。端面１３ａに対向する弁体部８０の外面８０ａもまた、隔壁１３の端面１３ａと同様にシール面として機能する。このように、隔壁１３の端面１３ａおよび弁体部８０の外面８０ａがシール面として機能することで、高圧空間１１から低圧空間１０への冷媒漏れが低減され、性能が改善される。
　スライドバルブ８は、駆動ロッド８５を介して駆動装置８４に接続されている。スライドバルブ８は、駆動装置８４の駆動により回転軸方向に動作する駆動ロッド８５によって、スクリュー軸４と並行に移動する。駆動装置８４は、例えばガス圧で駆動する構成、油圧で駆動する構成、またはモータで駆動する構成等である。図１には、駆動装置８４がガス圧で駆動する構成を示しており、その構成について以下に簡単に説明する。
　駆動装置８４は、駆動ロッド８５に固定された連結板８６と、連結板８６に固定されたピストン８７と、ピストン８７を軸方向に摺動自在に収容するシリンダ８８と、シリンダ８８の吸入側（図１の右側）の端部から外方に延びるフランジ部８９と、を有する。シリンダ８８の内部は、ピストン８７によって吸入側の前面室８８ａと、吐出側の背面室８８ｂと、に仕切られており、前面室８８ａおよび背面室８８ｂに導入される圧力に応じてピストン８７がシリンダ８８内を回転軸方向に移動する。ピストン８７の回転軸方向の移動に連動して、連結板８６および駆動ロッド８５を介してスライドバルブ８が回転軸方向へ移動するようになっている。
　スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８の弁体部８０が回転軸方向に移動することで、圧縮室２０に吸い込んだ冷媒の吐出タイミングを調整し、内部容積比Ｖｉを調整する。内部容積比Ｖｉは、上述したように、吸入完了時の圧縮室２０の容積と吐出開始時に圧縮室２０の容積との比であり、吸入完了時の圧縮室２０の容積と吐出口２１が開くときの圧縮室２０の容積との比を表している。つまり、内部容積比Ｖｉは、吐出口２１が開くタイミング、すなわち弁体部８０の吐出通路８ａ側の端面８０ｃの位置によって決定される。
　具体的には、スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８を吸入側に移動させて弁体部８０の端面８０ｃの位置を吸入側に移動させることで吐出タイミングを早める。スクリュー圧縮機１００は、吐出タイミングを早めることで、低内部容積比の運転を行う。また、スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８を吐出側に移動させて弁体部８０の端面８０ｃの位置を吐出側に移動させることで、吐出タイミングを遅らせる。スクリュー圧縮機１００は、吐出タイミングを遅らせることで、高内部容積比の運転を行う。
　次に、図５～図７に基づいて、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の動作について説明する。図５は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の圧縮部２の吸入工程を示した説明図である。図６は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の圧縮部２の圧縮工程を示した説明図である。図７は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の圧縮部２の吐出工程を示した説明図である。なお、図５～図７では、ドットのハッチングで示した圧縮室２０に着目して各工程について説明する。
　スクリュー圧縮機１００は、図５～図７に示すように、スクリューロータ５が電動機３０によりスクリュー軸４を介して回転することで、ゲートロータ６のゲートロータ歯部６ａが圧縮室２０を構成する歯溝５ａ内を相対的に移動する。これにより、圧縮室２０内では、吸入工程（図５）、圧縮工程（図６）および吐出工程（図７）を一サイクルとして、このサイクルを繰り返すようになっている。
　図５は、吸入工程における圧縮室２０の状態を示している。スクリューロータ５が電動機３０により駆動されて実線矢印の方向に回転する。これにより、図６に示すように圧縮室２０の容積が縮小する。
　引き続き、スクリューロータ５が回転すると、図７に示すように、圧縮室２０が吐出口２１に連通する。これにより、圧縮室２０内で圧縮された高圧の冷媒ガスが吐出口２１より外部へ吐出される。そして、再びスクリューロータ５の背面で同様の圧縮が行われる。
　次に、スライドバルブ８に起因する騒音の抑制を図るための構造について説明する。
　図８は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００のスライドバルブ８を回転軸方向に垂直な方向で切断した断面図である。図８において上側がケーシング１側、下側がスクリューロータ５側である。スライドバルブ８は、ガイド部８１の外面８１ａの曲率半径ｒ１が、弁体部８０の外面８０ａの曲率半径ｒ２よりも小さく構成されている。これにより、ガイド部８１とガイド壁１４との間に隙間１５が設けられている。
　次に、上記した構成の作用について説明する。まず、比較例として従来構成のものについて説明する。
　図９は、比較例のスクリュー圧縮機の概略断面図である。比較例のスクリュー圧縮機では、スライドバルブ８Ａの弁体部８００の外面８００ａとガイド部８０１の外面８０１ａとが同じ曲率半径で形成されている。そして、ガイド部８０１の外面８０１ａとガイド壁１４０のガイド面１４０ａとの間には、図９では詳細図示されていないが、僅かな隙間１５０が設けられている。スクリュー圧縮機は、運転中に、圧縮室２００から吐出された吐出ガスの脈動および圧縮室２００内の圧力変化によってスライドバルブ８Ａが振動する。図９において、矢印ａ１は吐出ガスの流れを示し、矢印ａ２は圧縮室２０内の内圧変化によってスライドバルブ８Ａに作用する力を示している。
　スライドバルブ８Ａの振動とは、具体的には、ガイド部８０１とガイド壁１４０との間に隙間１５０を有することによるガイド部８０１の振動である。ガイド部８０１が振動することで、ガイド部８０１とガイド壁１４０とが断続的に接触して騒音を発生させる。つまり、圧縮機の運転音が発生する。なお、弁体部８００は、弁体部８００の外面８００ａが上述したように低圧空間１０と高圧空間１１とのシール面として機能する関係上、隔壁１３０の端面１３０ａとの間に隙間を有していない。このため、弁体部８００は振動せず、あくまでもガイド部８０１が振動して騒音を発生させる。
　図１０は、実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の部分概略断面図である。図１０において、矢印ａ１は吐出ガスの流れを示し、矢印ａ２は圧縮室２０内の内圧変化によってスライドバルブ８に作用する力を示している。実施の形態１のスクリュー圧縮機１００は、上述したようにガイド部８１の外面８１ａの曲率半径ｒ１が、弁体部８０の外面８０ａの曲率半径ｒ２よりも小さく設定されている。
　この構成により、スクリュー圧縮機１００は、ガイド部８１とガイド壁１４との間に隙間１５を有している。言い換えれば、ガイド部８１とガイド壁１４との間には、運転中のガイド部８１とガイド壁１４との接触を避ける隙間１５が形成されている。つまり、ガイド部８１とガイド壁１４との間には、スライドバルブ８のガイド部８１が振動しても、ガイド部８１がガイド壁１４と接触しない程度の隙間１５が確保されている。この隙間１５は、回転軸方向に垂直な断面で見てガイド部８１の外面８１ａに沿って形成され、また、回転軸方向に延びて形成されている。なお、スライド溝１２の内壁面を構成するガイド壁１４のガイド面１４ａと隔壁１３の端面１３ａとは、回転軸方向に見たときの径方向の位置が重なるように構成されている。つまり、ガイド壁１４のガイド面１４ａと隔壁１３の端面１３ａとは、面一になっている。
　スクリュー圧縮機１００は、上記構成を備えたことで、運転中に、吐出ガスの脈動および圧縮室２０内の圧力変化によってスライドバルブ８が振動しても、ガイド部８１がガイド壁１４に接触せず、騒音が発生しない。つまり、スクリュー圧縮機１００は、運転音を低減できる。
　ここで、ガイド部８１の外面８１ａの曲率半径が弁体部８０の外面８０ａの曲率半径よりも小さすぎると、言い換えれば、隙間１５が大きすぎると、吐出ガスが本来通過すべきケーシング１内の流路を通らず、隙間１５を介して意図しない流路を通る可能性がある。吐出ガスが本来の流路を通らないと、吐出ガスは本来の流路に設けられた例えば油分離部を通過しない。この場合、スクリュー圧縮機１００は、吐出ガスから冷凍機油を分離できず、油分離効率が低下する可能性がある。このため、隙間１５の幅ｈは、あまり大きく設定されないことが求められる。この幅ｈは、隙間１５を回転軸方向に垂直な断面で見たときの幅である。
　また、隙間１５の幅ｈは、隙間１５に、冷凍機油によるシール部１５ａが形成される幅に設定されてもよい。この場合、隙間１５の幅ｈは、１．０ｍｍ以下に設定される。隙間１５の幅ｈが１．０ｍｍ以下であると、吐出口２１から吐出された吐出ガスに含まれる冷凍機油が、油膜によるシール部１５ａを隙間１５に形成する。これにより、吐出ガスが隙間１５を通過することを抑制できる。また、隙間の幅ｈは、上述したように運転中のガイド部８１とガイド壁１４との接触を避けるため、０．１ｍｍ以上が望ましい。よって、隙間の幅ｈは、０．１ｍｍ以上～１．０ｍｍ以下が望ましい。
　スライドバルブ８に起因する騒音の発生メカニズムは、上述したようにガイド部８１とガイド壁１４とが断続的に接触することに因る。スライドバルブ８において、弁体部８０と隔壁１３との間には、上述したように隙間は無く、または仮に隙間があったとしても、運転時には、圧縮室２０の内圧により弁体部８０が径方向の外方に押圧されて隔壁１３に接触する。具体的には、運転時に圧縮室２０の内圧がスライドバルブ８に作用すると、スライドバルブ８は以下のように撓む。すなわち、スライドバルブ８は、支持ロッド８３とケーシング１の支持部１ｂとの支持部分と、駆動ロッド８５と連結板８６との固定部分と、を支点として、隔壁１３の方向（図１の上方）に反るように撓む。このため、スライドバルブ８の弁体部８０が隔壁１３に接触する。この接触は、運転中、保たれる。このため、弁体部８０は振動せず、弁体部８０から発生する騒音はない。
　一方、運転停止時には、高圧空間１１と低圧空間１０との差圧が均圧しようとするためにスクリューロータ５が逆回転することで圧縮室２０が負圧になり、スライドバルブ８がスクリューロータ５側（径方向の内方）に引き寄せられる。その際は、支持ロッド８３とケーシング１の支持部１ｂとの支持部分と、駆動ロッド８５と連結板８６との固定部分と、が支点となり、スライドバルブ８が、隔壁１３とは反対方向（図１の下方）に反るように撓む。仮に、スライドバルブ８が支持ロッド８３を備えていない場合、支点が駆動ロッド８５と連結板８６との固定部分の１箇所のみとなる。この場合、弁体部８０がスクリューロータ５に引き寄せられた際、スライドバルブ８は大きく撓んで弁体部８０がスクリューロータ５に接触する可能性がある。
　これに対し、スライドバルブ８は支持ロッド８３を備えており、いわば回転軸方向の両端部に支点を有する。このため、スクリュー圧縮機１００は、スクリューロータ５の逆回転時におけるスライドバルブ８の撓み量を低減でき、弁体部８０とスクリューロータ５との接触を防止できる。つまり、スクリュー圧縮機１００は、スクリューロータ５の逆回転時におけるスライドバルブ８とスクリューロータ５との接触を防止でき、スライドバルブ８がスクリューロータ５によって損傷することを防止できる。
　また、スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８とスクリューロータ５との接触を防止する構造として、ガイド部８１の内面８１ｂの形状および寸法を、以下のように調整した構造としてもよい。具体的には例えば、スライドバルブ８のガイド部８１の内面８１ｂが、回転軸方向に垂直な断面で見て周方向の両端部に、弁体部８０よりもスクリューロータ５側に相対的に突出する突起部を有する構成としてもよい。この構成により、スライドバルブ８がスクリューロータ５側に引き寄せられた際に、ガイド部８１に設けた突起部が、弁体部８０がスクリューロータ５に接触するよりも先に軸受サポート９に当接し、弁体部８０とスクリューロータ５との接触が防止される。なお、この構成は一例であって、ガイド部８１の内面８１ｂの形状および寸法の調整により弁体部８０とスクリューロータ５との接触を防止する構造は、上記の構成に限定するものではない。
　以上説明したように、実施の形態１のスクリュー圧縮機１００は、吐出口２１が形成された円筒状の内筒面部１ａを有するケーシング１と、ケーシング１の内筒面部１ａ内で回転自在に配置されたスクリューロータ５と、を備える。スクリュー圧縮機１００は、更に、ケーシング１とスクリューロータ５との間に配置され、スクリューロータ５の回転軸方向にスライド自在なスライドバルブ８を備える。スライドバルブ８は、吐出口２１の一部を構成する弁体部８０と、弁体部８０を回転軸方向に案内するガイド部８１と、弁体部８０とガイド部８１とを連結する連結部８２と、を備える。ケーシング１には、スライドバルブ８が配置されるスライド溝１２が形成されており、ケーシング１は、スライド溝１２の回転軸方向に延びる内壁部の一部であって、ガイド部８１に対向するガイド壁１４を備えている。ガイド部８１とガイド壁１４との間には、運転中のガイド部８１とガイド壁１４との接触を避ける隙間１５が設けられている。
　上記構成により、スクリュー圧縮機１００は、ガイド部８１とケーシング１のガイド壁１４との接触を防止でき、圧縮機の運転音を低減することができる。つまり、スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８に起因する騒音発生を抑制できる。
　弁体部８０およびガイド部８１は、回転軸方向に垂直な断面においてケーシング１に対向する外面８０ａおよび外面８１ａを有する。弁体部８０の外面８０ａおよびガイド部８１の外面８１ａは、外方に凸の円弧形状に形成されている。ガイド部８１の外面８１ａの曲率半径ｒ１が、弁体部８０の外面８０ａの曲率半径ｒ２よりも小さく構成されて隙間１５が設けられている。
　上記構成により、スクリュー圧縮機１００は、運転中のガイド部８１とガイド壁１４との接触を避ける隙間１５を形成できる。
　ガイド壁１４のガイド部８１と対向する壁面であるガイド面１４ａと、ケーシング１の一部であってガイド壁１４とともにスライド溝１２の内壁部を構成する隔壁１３の、弁体部８０との対向面である端面１３ａと、は面一である。
　上記構成により、スクリュー圧縮機１００は、運転中のガイド部８１とガイド壁１４との接触を避ける隙間１５を形成できる。
　隔壁１３は、端面１３ａが弁体部８０の外面８０ａに接触して外面８０ａとの間をシールし、ケーシング１内を低圧空間１０と高圧空間１１とに区画する壁部である。
　上記構成により、スクリュー圧縮機１００は、高圧空間１１から低圧空間１０への冷媒漏れを低減でき、性能を改善できる。
　隙間１５は、回転軸方向に垂直な断面で見たときの隙間１５の幅ｈが、隙間１５に冷凍機油によるシール部１５ａが形成される幅に設定されている。隙間１５の幅は、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である。
　上記構成により、スクリュー圧縮機１００は、吐出口２１から吐出された吐出ガスが隙間１５を介して意図しない流路を通過することを避けることができる。
　スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８に備えられた支持ロッド８３と、ガイド部８１の連結部８２とは反対側の端面８０ｃに固定され、駆動装置８４に連結される駆動ロッド８５と、を備える。支持ロッド８３は、弁体部８０の連結部８２とは反対側の端面８０ｃから回転軸方向に延びて形成されている。スライドバルブ８は、支持ロッド８３と駆動ロッド８５とを支持軸として回転軸方向にスライドする。
　上記構成により、スクリュー圧縮機１００は、スクリューロータ５の逆回転時におけるスライドバルブ８の撓み量を低減でき、スライドバルブ８とスクリューロータ５とが接触することを防止できる。その結果、スクリュー圧縮機１００は、スライドバルブ８がスクリューロータ５によって損傷することを防止できる。
実施の形態２．
　上記実施の形態１では、ガイド部８１の外面８１ａの曲率半径ｒ１を弁体部８０の外面８０ａの曲率半径ｒ２よりも小さくすることで、隙間１５が形成されていた。実施の形態２は、実施の形態１とは別の隙間の形成構造に関する。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる構成を中心に説明するものとし、実施の形態２で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
　図１１は、実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１０１の部分概略断面図である。実施の形態２のスクリュー圧縮機１０１は、弁体部８０の外面８０ａとガイド部８１の外面８１ａとが同じ曲率半径を有する。また、スクリュー圧縮機１０１は、ガイド壁１４がガイド部８１の外面８１ａから離れた位置に形成されて隙間１５が構成されている。言い換えれば、スクリュー圧縮機１０１は、ガイド壁１４がガイド部８１の外面８１ａから隙間１５の分だけ離れた位置に形成されている。この構成により、実施の形態２のスクリュー圧縮機１０１は、スクリュー圧縮機１００と同様に、ガイド部８１とガイド壁１４との間に、運転中のガイド部８１とガイド壁１４との接触を避ける隙間１５が設けられている。
　実施の形態２のスクリュー圧縮機１０１は、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、弁体部８０の外面８０ａとガイド部８１の外面８１ａとが同じ曲率半径を有するため、スライドバルブ８の製造を簡単化でき、低コストに製造できる。具体的には例えば、弁体部８０の外面８０ａとガイド部８１の外面８１ａとが同じ曲率半径であると、これらの外面を加工する際に、１つの切削工具で同時に加工することができ、製造工程を簡単化できる。
　ところで、近年の環境規制の高まりから、圧縮機に用いられる冷媒として低ＧＷＰ冷媒が注目されている。低ＧＷＰ冷媒は密度が小さいことから、冷凍能力が小さくなりやすい。このため、圧縮機を搭載した冷凍サイクル装置では、圧縮機のモータをインバータ駆動して運転周波数を高めることで冷凍能力を確保することが多い。圧縮機のモータの回転数が増大すると、それに伴って圧縮機から発生する騒音も大きくなる傾向にある。本開示のスクリュー圧縮機１００および１０１は、上述したように圧縮機から発生する騒音の低減を図れるため、低ＧＷＰ冷媒を用いる際に有効性が高い。
　１　ケーシング、１ａ　内筒面部、１ｂ　支持部、２　圧縮部、３　駆動部、４　スクリュー軸、５　スクリューロータ、５ａ　歯溝、６　ゲートロータ、６ａ　ゲートロータ歯部、７　ゲートロータサポート、７ａ　ゲートロータサポート歯部、８　スライドバルブ、８Ａ　スライドバルブ、８ａ　吐出通路、９　軸受サポート、１０　低圧空間、１１　高圧空間、１２　スライド溝、１３　隔壁、１３ａ　端面、１４　ガイド壁、１４ａ　ガイド面、１５　隙間、１５ａ　シール部、２０　圧縮室、２１　吐出口、３０　電動機、３１　ステーター、３２　モータロータ、８０　弁体部、８０ａ　外面、８０ｂ　内面、８０ｃ　端面、８１　ガイド部、８１ａ　外面、８１ｂ　内面、８２　連結部、８３　支持ロッド、８４　駆動装置、８５　駆動ロッド、８６　連結板、８７　ピストン、８８　シリンダ、８８ａ　前面室、８８ｂ　背面室、８９　フランジ部、９０　軸受、１００　スクリュー圧縮機、１０１　スクリュー圧縮機、１３０　隔壁、１３０ａ　端面、１４０　ガイド壁、１４０ａ　ガイド面、１５０　隙間、２００　圧縮室、８００　弁体部、８００ａ　外面、８０１　ガイド部、８０１ａ　外面。

Claims (8)

  1. 　吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシングと、
    　前記ケーシングの前記内筒面部内で回転自在に配置されたスクリューロータと、
    　前記ケーシングと前記スクリューロータとの間に配置され、前記スクリューロータの回転軸方向にスライド自在なスライドバルブと、
    　を備え、
    　前記スライドバルブは、
    　前記吐出口の一部を構成する弁体部と、
    　前記弁体部を前記回転軸方向に案内するガイド部と、
    　前記弁体部と前記ガイド部とを連結する連結部と、
    　を備え、
    　前記ケーシングには、前記スライドバルブが配置されるスライド溝が形成されており、
    　前記ケーシングは、前記スライド溝の前記回転軸方向に延びる内壁部の一部であって前記ガイド部に対向するガイド壁を備えており、
    　前記ガイド部と前記ガイド壁との間には、運転中の前記ガイド部と前記ガイド壁との接触を避ける隙間が設けられているスクリュー圧縮機。
  2. 　前記弁体部および前記ガイド部は、前記回転軸方向に垂直な断面において前記ケーシングに対向する外面を有し、
    　前記弁体部の外面および前記ガイド部の外面は、外方に凸の円弧形状に形成され、
    　前記ガイド部の前記外面の曲率半径が、前記弁体部の前記外面の曲率半径よりも小さく構成されて前記隙間が設けられている請求項１記載のスクリュー圧縮機。
  3. 　前記ガイド壁の前記ガイド部と対向する壁面であるガイド面と、前記ケーシングの一部であって前記ガイド壁とともに前記スライド溝の前記内壁部を構成する隔壁の、前記弁体部との対向面である端面と、は面一である請求項２記載のスクリュー圧縮機。
  4. 　前記隔壁は、前記端面が前記弁体部の外面に接触して前記外面との間をシールし、前記ケーシング内を低圧空間と高圧空間とに区画する壁部である請求項３記載のスクリュー圧縮機。
  5. 　前記弁体部および前記ガイド部は、前記回転軸方向に垂直な断面において前記ケーシングに対向する外面を有し、
    　前記弁体部の外面および前記ガイド部の外面は、外方に凸の円弧形状に形成され、
    　前記弁体部の前記外面と前記ガイド部の前記外面とは同じ曲率半径を有し、
    　前記ガイド壁が前記ガイド部の前記外面から前記隙間の分だけ離れた位置に形成されている請求項１記載のスクリュー圧縮機。
  6. 　前記隙間は、前記回転軸方向に垂直な断面で見たときの前記隙間の幅が、前記隙間に冷凍機油によるシール部が形成される幅に設定されている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
  7. 　前記隙間の前記幅は、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下である請求項６記載のスクリュー圧縮機。
  8. 　前記スライドバルブに備えられ、前記弁体部の前記連結部とは反対側の端面から前記回転軸方向に延びて形成され、前記ケーシングの支持部に支持された支持ロッドと、
    　前記ガイド部の前記連結部とは反対側の前記端面に固定され、駆動装置に連結される駆動ロッドと、を備え、
    　前記スライドバルブは、前記支持ロッドと前記駆動ロッドとを支持軸として前記回転軸方向にスライドする請求項１～請求項７のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
PCT/JP2022/037095 2022-10-04 2022-10-04 スクリュー圧縮機 WO2024075176A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/037095 WO2024075176A1 (ja) 2022-10-04 2022-10-04 スクリュー圧縮機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/037095 WO2024075176A1 (ja) 2022-10-04 2022-10-04 スクリュー圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024075176A1 true WO2024075176A1 (ja) 2024-04-11

Family

ID=90607722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/037095 WO2024075176A1 (ja) 2022-10-04 2022-10-04 スクリュー圧縮機

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024075176A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5583292U (ja) * 1978-11-29 1980-06-09
JP2012092827A (ja) * 2010-09-30 2012-05-17 Daikin Industries Ltd スクリュー圧縮機
JP2016130483A (ja) * 2015-01-14 2016-07-21 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー（ホンコン）リミテッド スクリュー流体機械
WO2016189648A1 (ja) * 2015-05-26 2016-12-01 三菱電機株式会社 スクリュー圧縮機、及びそのスクリュー圧縮機を備えた冷凍サイクル装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5583292U (ja) * 1978-11-29 1980-06-09
JP2012092827A (ja) * 2010-09-30 2012-05-17 Daikin Industries Ltd スクリュー圧縮機
JP2016130483A (ja) * 2015-01-14 2016-07-21 ジョンソンコントロールズ ヒタチ エア コンディショニング テクノロジー（ホンコン）リミテッド スクリュー流体機械
WO2016189648A1 (ja) * 2015-05-26 2016-12-01 三菱電機株式会社 スクリュー圧縮機、及びそのスクリュー圧縮機を備えた冷凍サイクル装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4911260B1 (ja) スクリュー圧縮機
KR101368396B1 (ko) 스크롤 압축기
US8920149B2 (en) Single-screw compressor having an adjustment mechanism for adjusting a compression ratio of the compression chamber
KR20130051347A (ko) 스크롤 압축기
WO2010146793A1 (ja) スクリュー圧縮機
KR20130051343A (ko) 스크롤 압축기
WO2024075176A1 (ja) スクリュー圧縮機
JP6906887B2 (ja) スクロール流体機械
JP2013127203A (ja) スクリュー圧縮機
KR100486603B1 (ko) 스크롤 압축기의 용량 가변 장치
JP6121000B2 (ja) スクリュー圧縮機
WO2020021707A1 (ja) スクリュー圧縮機
JP2013177868A (ja) スクリュー圧縮機
KR102158532B1 (ko) 전동식 압축기
JP2016020651A (ja) スクリュー圧縮機
WO2010109839A1 (ja) シングルスクリュー圧縮機
WO2022239679A1 (ja) スクロール圧縮機
CN110206728B (zh) 一种涡旋压缩机和空调器
JP6843307B1 (ja) ロータリ圧縮機
JP2018087519A (ja) スクロール型圧縮機
EP4151858A1 (en) Screw compressor
WO2022244219A1 (ja) スクリュー圧縮機
JP7462163B2 (ja) スクロール圧縮機
JP7429891B2 (ja) スクロール圧縮機
WO2023248450A1 (ja) スクリュー圧縮機