JP2003003976A - スクリュ圧縮機 - Google Patents
スクリュ圧縮機Info
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Abstract
たスクリュ圧縮機を提供する。 【解決手段】 スクリュ圧縮機1において、スクリュロ
ータ13の吐出側端面に対向するケーシング12の部分
に形成され、吸込口17,吐出口19に連通しないスク
リュロータ13の歯溝35と吸込口17に連通する帰還
路34とに開口し、歯溝35を帰還路34に連通させる
柱状空間部32と、柱状空間部32内に摺動可能に嵌挿
され、上記吐出側端面に向かって前進して歯溝35と帰
還路34とを非連通状態とする一方、逆方向に後退する
ことによりこの両者を連通状態とするピストン33とか
らなるピストン弁31を設け、ピストン33の背面側空
間部32Aを、起動時には歯溝35より圧力が低い吸込
口17に連通させ、起動完了後は歯溝35よりも圧力が
高い吐出口19に連通させる圧力切換え流路36を設け
た。
Description
特にインバータにより回転数制御されるスクリュ圧縮機
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、スクリュ圧縮機において、その起
動トルクを軽減するために、種々の構造のスクリュ圧縮
機や制御方法が提案されている。例えば、インバータに
より回転数制御されるスクリュ圧縮機は公知であり、通
常、その起動に際しては、過大な起動トルクを回避する
ためにインバータにより徐々に圧縮機のモータの回転数
を上げて行く制御が行われる。しかしながら、冷凍機に
用いられるインバータ制御によるスクリュ圧縮機の場
合、起動時に、徐々に回転数を上げてゆくようにして
も、必ずしも起動トルクは軽減されない。即ち、この冷
凍機では、一般に圧縮機とその吐出側に逆止弁が設けら
れており、この逆止弁が正常に作動せず、圧縮機の吐出
側の圧力が異常に高くなり、上記モータに過大な負荷を
掛けることになる。 【0003】また、スクリュ圧縮機の起動トルクを軽減
するためにスライド弁が用いられる場合(特開平6-1738
72号公報)、吸込み絞り弁が用いられる場合(特開平10
-220383号公報)がある。スライド弁は、周知のよう
に、互いに噛合う雌雄のスクリュロータの外周部に対向
して設けられ、かつ、駆動シリンダにより上記外周部に
沿って前後に移動可能に設けられる。そして、スライド
弁が吐出側に向かって後退することによりスクリュロー
タの歯溝部を吸込口に連通させる流路が開かれ、一旦吸
込んだガスの一部を吸込口に戻され、逆にスライド弁が
吸込み側に向かって、前進し、ストッパに当接すること
により、上記流路が閉られ、一旦吸込まれたガスは吸込
口に戻されることなく、その全てが圧縮され、吐出口か
ら吐出される。換言すれば、スクリュ圧縮機は、スライ
ド弁が吐出側に移動しているときに部分負荷運転状態と
なり、スライド弁が吸込み側に移動してゆくにつれて全
負荷運転状態に移行してゆくこととなり、この部分負荷
運転状態にすることにより、上記起動トルクが軽減され
る。 【0004】一方、吸込み絞り弁は、吸込流路を開閉す
るもので、スクリュ圧縮機の起動時に、吸込み絞り弁を
閉じることにより、吸気が制限され、スクリュ圧縮機は
無負荷運転状態となり、起動トルクが軽減される。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】上述したように、スク
リュ圧縮機をインバータにより回転数制御しても、起動
トルクが必ずしも軽減されず、モータに過大な負荷を掛
ける場合がある。これに対して、スライド弁を用いて起
動トルクを軽減しようとすると、このスライド弁および
その摺動部に高精度の加工が要求され、かつ、その駆動
部も必要となり、構造が非常に複雑になるという問題が
ある。また、吸込み絞り弁を用いる場合、吸込み絞り弁
自体が複雑な構造を有するもので、非常にコスト高にな
るという問題がある。本発明は、斯る従来の問題をなく
すことを課題としてなされたもので、簡単な構造で、起
動トルクの軽減を可能としたスクリュ圧縮機を提供しよ
うとするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、スクリュ圧縮機において、互いに噛合う
雌雄一対のスクリュロータの吐出側端面に対向するケー
シングの部分に形成され、吸込口および吐出口のいずれ
にも連通しないスクリュロータの歯溝と上記吸込口に連
通する帰還路とに開口し、上記歯溝を上記帰還路に連通
させる柱状空間部と、この柱状空間部内に摺動可能に嵌
挿され、上記吐出側端面に向かって前進して上記歯溝と
上記帰還路とを非連通状態とする一方、逆方向に後退す
ることにより上記歯溝と上記帰還路とを連通状態とする
ピストンとからなるピストン弁を設けるとともに、上記
ピストンの背面側空間部を、起動時には上記歯溝より圧
力が低い低圧部に連通させ、起動完了後は上記歯溝より
も圧力が高い高圧部に連通させる圧力切換え流路を設け
た構成とした。 【0007】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図1〜4は、本発明の第一実施形
態に係るインバータ制御による油冷式スクリュ圧縮機1
を示し、圧縮機本体11のケーシング12内には、互い
に噛合う雌雄一対のスクリュロータ13、即ち雌ロータ
13Fと雄ロータ13Mとが回転可能に収容されてい
る。スクリュロータ13の内の一方、例えば雄ロータ1
3Mはインバータ14を介して電源15に接続されたモ
ータ16により駆動される。圧縮機本体11の一方に
は、吸込口17に通じる吸込流路18が接続され、他方
には、吐出口19から延びる吐出流路21が接続されて
いる。 【0008】吐出流路21には油分離回収器22が介在
しており、ここでガスと油が分離され、ガスは油分離回
収器22の上方から延びる吐出流路19の部分に送り出
され、分離された油は油分離回収器22の下部の油溜ま
り部23に一旦溜められた後、この油溜まり部23から
延びる油流路24へと出て行く。この油流路24には、
図示しない油クーラが設けられており、油流路24の油
はこの油クーラで冷却された後、圧縮機本体11内のガ
ス圧縮空間部、軸受・軸封部等の注油箇所に導かれる。
さらに、この注油箇所に導かれた油は、吐出口19から
圧縮ガスに随伴して油分離回収器22に向けて吐出さ
れ、ここでガスから分離されて回収され、繰返し使用さ
れる。 【0009】圧縮機本体11のケーシング12における
雌ロータ13Fの吐出側端面に対向する部分には、ピス
トン弁31が設けられている。即ち、ケーシング12の
上記部分には、柱状空間部32が形成され、この柱状空
間部32内には摺動可能にピストン33が嵌挿され、柱
状空間部32とピストン33とによりピストン弁31が
形成されている。一方、ケーシング12の上記部分から
延び、スクリュロータ13が収容されたロータ室とは別
空間を形成するように、かつ吸込口17に連通するよう
に帰還路34が形成されている。そして、この柱状空間
部32は、吸込口17および吐出口19のいずれにも連
通しない雌ロータ13Fの歯溝35と帰還路34とに開
口し、ピストン33が上記吐出側端面に向かって前進
し、柱状空間部32の開口部を閉じることにより、歯溝
35と帰還路34とを非連通状態とし、ピストン33が
逆方向に後退し、上記開口部を開くことにより歯溝35
と帰還路34とを連通状態とするようになっている。 【0010】また、ピストン33の背面側空間部32A
に連通するように圧力切換え流路36が設けられてお
り、この圧力切換え流路36は低圧側流路36Aと高圧
側流路36Bとに分岐し、一方の低圧側流路36Aは歯
溝35よりも圧力が低い低圧部、例えば吸込口17に連
通し、他方の高圧側流路36Bは歯溝35よりも圧力が
高い高圧部、例えば吐出口19に連通している。なお、
図2および3において、Xは吐出口19に至ることを示
している。さらに、圧力切換え流路36は背面側空間部
32Aに低圧側流路36A或いは高圧側流路36Bのい
ずれかを連通させるように切換え可能に設けられてお
り、この第一実施形態では、低圧側流路36Aに低圧側
開閉弁37Aを介在させ、高圧側流路36Bに高圧側開
閉弁37Bを介在させてある。低圧側開閉弁37Aおよ
び高圧側開閉弁37Bに代えて、分岐点に流路切換弁を
設けてもよい。 【0011】斯かる構成からなる油冷式スクリュ圧縮機
1において、起動時には、図2に示すように、インバー
タ14からの信号により低圧側開閉弁37Aが開状態
(図中白抜き状態で示す。)、高圧側開閉弁37Bが閉
状態(図中黒塗り状態で示す。)にされる。これによ
り、ピストン33の前面側の圧力に比して、背面側の圧
力が低くなり、ピストン33は後退して柱状空間部32
の開口部を開き、歯溝35と帰還路34とを連通状態と
し、歯溝35内のガスを吸込口17に逃がし、部分負荷
運転状態にする。即ち、油冷式スクリュ圧縮機1の負荷
が軽減され、起動トルクが小さくなり、インバータ14
により円滑にモータ16の回転数を上昇させてゆくこと
ができる。 【0012】その後、モータ16の回転数が定格回転数
に達し、起動完了すると、図3に示すように、インバー
タ14からの信号により低圧側開閉弁37Aが閉状態、
高圧側開閉弁37Bが開状態にされる。これにより、ピ
ストン33の前面側の圧力に比して、背面側の圧力が高
くなり、ピストン33は前進して柱状空間部32の開口
部を閉じ、歯溝35と帰還路34とを非連通状態とし、
全負荷運転状態に移行させる。 【0013】このように、この油冷式スクリュ圧縮機1
では、部分負荷運転状態或いは全負荷運転状態に切換え
るピストン33を、流体圧、ばね等を利用した伸縮シリ
ンダのような駆動装置によらず、弁による圧力切換えの
みで作動させるようになっており、構造が単純になって
いる。また、雌ロータ13Fと雄ロータ13Mの噛合い
部における両ロータの外周形状に合わせて形成され、こ
の両ロータの外周に沿って進退可能に設けられる上述し
た従来のスライド弁を用いた構造に比して、本実施形態
では、スクリュロータ13の端面側におけるケーシング
12の部分にピストン弁31を設けているため、加工は
非常に簡単となる。 【0014】なお、低圧側流路36Aが連通する上記低
圧部は吸込口17に限定するものでなく、歯溝35より
も低圧の部分であればよく、高圧側流路36Bが連通す
る上記高圧部についても、吐出口19に限定するもので
なく、歯溝35よりも高圧の部分であればよく、例えば
油溜まり部23や油流路24であってもよい。また、上
述した第一実施形態では、雌ロータ13F側にピストン
弁31が設けられているが、本発明はこれに限定するも
のでなく、ピストン弁31を雄ロータ13M側に設けて
もよく、雌ロータ13F側および雄ロータ13M側の両
者に設けてもよく、いずれも本発明に含まれる。 【0015】さらに、本発明は上記第一実施形態に係る
油冷式スクリュ圧縮機1を複数段、直列に配置した圧縮
機をも含み、図5は、その一例として、本発明の第二実
施形態に係る二段形の油冷式スクリュ圧縮機2を示した
ものである。なお、図5において、上述した第一実施形
態に係る油冷式スクリュ圧縮機1と互いに共通する部分
については、同一番号を付して説明を省略する。この油
冷式スクリュ圧縮機2では、圧縮機本体11は、駆動側
の各ロータが同軸上に配置され、それぞれモータ16に
より駆動される第一段スクリュロータ131と第二段ス
クリュロータ132とを有している。そして、第一段ス
クリュロータ131の吸込み部は吸込口17に連通し、
第一段スクリュロータ131の吐出部と第二段スクリュ
ロータ132の吸込み部とは中間流路41により連通
し、第二段スクリュロータ132の吐出部は吐出口19
に連通している。 【0016】第一段スクリュロータ131と第二段スク
リュロータ132のそれぞれの吐出側端面には、上記同
様、ピストン331を有するピストン弁311およびピ
ストン332を有するピストン弁312が設けられ、ピ
ストン331および332のそれぞれの背面側空間部に
連通するように、圧力切換え流路361および362が
接続されている。これらの圧力切換え流路361および
362のそれぞれは、低圧側流路36A1或いは36A
2と高圧側流路36B1或いは36B2とに分岐し、低
圧側流路36A1或いは36A2には、低圧側開閉弁3
7A1或いは37A2が設けられ、高圧側流路36B1
或いは36B2には、高圧側開閉弁37B1或いは37
B2が設けられている。 【0017】図5において、低圧側流路36A1が連通
する接続先をa、低圧側流路36A 2が連通する接続先
をb、高圧側流路36B1が連通する接続先をc、高圧
側流路36B2が連通する接続先をdで表してあり、例
えばaおよびbは吸込口17に連通する部分で、cおよ
びdは吐出口19に連通する部分である。なお、本発明
はこれに限定するものでなく、aはピストン331が嵌
挿された柱状空間部が連通するスクリュロータ131の
歯溝よりも低圧の部分であればよく、cについてもこの
歯溝よりも高圧の部分であればよく、例えば中間流路4
1であってもよく、油流路24であってもよい。また、
bはピストン332が嵌挿された柱状空間部が連通する
スクリュロータ132の歯溝よりも低圧の部分であれば
よく、中間流路41およびこの上流側の部分であればよ
く、dについてもこの歯溝よりも高圧の部分であればよ
く、例えば吐出流路21であってもよく、油流路24で
あってもよい。 【0018】そして、斯かる構成からなる油冷式スクリ
ュ圧縮機2において、起動時には、インバータ14から
の信号により低圧側開閉弁37A1および37A2が開
状態、高圧側開閉弁37B1および37B2が閉状態に
され、起動完了すると、インバータ14からの信号によ
り低圧側開閉弁37A1および37A2が閉状態、高圧
側開閉弁37B1および37B2が開状態にされる。こ
れにより、上記同様に、油冷式スクリュ圧縮機2は、起
動時には、部分負荷運転状態で、起動トルクが軽減さ
れ、徐々にモータ16の回転数を上げ、起動が完了して
から全負荷運転に移行し、モータ16に過大な負荷を描
けないようになっている。 【0019】図6は、冷凍機に適用された本発明の第三
実施形態に係る油冷式スクリュ圧縮機3を示し、圧縮機
の構造自体は油冷式スクリュ圧縮機2と実質的に同一で
あり、この油冷式スクリュ圧縮機2と互いに共通する部
分については、同一番号を付して説明を省略する。図示
するように、圧縮機本体11から油分離回収器22に至
り、この上部から延びた油冷式スクリュ圧縮機2の吐出
流路21に対応する流路は凝縮器51、膨張弁52およ
び蒸発器53を経て、油冷式スクリュ圧縮機2の吸込流
路18に対応する流路となって圧縮機本体11に戻り、
周知の冷媒の循環流路Iを形成している。 【0020】そして、この冷凍機において、その起動時
には、上記同様に、インバータ14からの信号により低
圧側開閉弁37A1および37A2が開状態、高圧側開
閉弁37B1および37B2が閉状態にされ、起動完了
すると、インバータ14からの信号により低圧側開閉弁
37A1および37A2が閉状態、高圧側開閉弁37B
1および37B2が開状態にされ、これによりモータ1
6の過負荷を生じることなく、円滑な起動がなされるよ
うになっている。なお、上述した各実施形態では、油冷
式スクリュ圧縮機について説明したが、本発明はこれに
限定するものでなく、オイルフリースクリュ圧縮機をも
含み、この場合には、油分離回収器22および油流路2
4は省かれる。 【0021】 【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
によれば、スクリュ圧縮機において、互いに噛合う雌雄
一対のスクリュロータの吐出側端面に対向するケーシン
グの部分に形成され、吸込口および吐出口のいずれにも
連通しないスクリュロータの歯溝と上記吸込口に連通す
る帰還路とに開口し、上記歯溝を上記帰還路に連通させ
る柱状空間部と、この柱状空間部内に摺動可能に嵌挿さ
れ、上記吐出側端面に向かって前進して上記歯溝と上記
帰還路とを非連通状態とする一方、逆方向に後退するこ
とにより上記歯溝と上記帰還路とを連通状態とするピス
トンとからなるピストン弁を設けるとともに、上記ピス
トンの背面側空間部を、起動時には上記歯溝より圧力が
低い低圧部に連通させ、起動完了後は上記歯溝よりも圧
力が高い高圧部に連通させる圧力切換え流路を設けた構
成としてある。 【0022】このため、簡単な構造で、起動トルクの軽
減が可能となり、モータの過負荷を生じることなく円滑
に起動することが可能になるという効果を奏する。
圧縮機の全体構成を示す図である。 【図2】 図1に示す油冷式スクリュ圧縮機における圧
縮機本体の起動時における断面図である。 【図3】 図1に示す油冷式スクリュ圧縮機における圧
縮機本体の起動完了後の断面図である。 【図4】 図2のIV−IV線断面図である。 【図5】 本発明の第二実施形態に係る油冷式スクリュ
圧縮機の全体構成を示す図である。 【図6】 本発明の第三実施形態に係る油冷式スクリュ
圧縮機を適用した冷凍機の全体構成を示す図である。 【符号の説明】 1,2,3 油冷式スクリュ圧縮機 11 圧縮機本
体 12 ケーシング 13 スクリュ
ロータ 14 インバータ 16 モータ 17 吸込口 19 吐出口 31 ピストン弁 32 柱状空間
部 32A 背面側空間部 33 ピストン 34 帰還路 35 歯溝 36 圧力切換え流路 36A 低圧側
流路 36B 高圧側流路 37A 低圧側
開閉弁 37B 高圧側開閉弁
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータ
の吐出側端面に対向するケーシングの部分に形成され、
吸込口および吐出口のいずれにも連通しないスクリュロ
ータの歯溝と上記吸込口に連通する帰還路とに開口し、
上記歯溝を上記帰還路に連通させる柱状空間部と、この
柱状空間部内に摺動可能に嵌挿され、上記吐出側端面に
向かって前進して上記歯溝と上記帰還路とを非連通状態
とする一方、逆方向に後退することにより上記歯溝と上
記帰還路とを連通状態とするピストンとからなるピスト
ン弁を設けるとともに、上記ピストンの背面側空間部
を、起動時には上記歯溝より圧力が低い低圧部に連通さ
せ、起動完了後は上記歯溝よりも圧力が高い高圧部に連
通させる圧力切換え流路を設けたことを特徴とするスク
リュ圧縮機。
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