JP7072417B2 - Screw compressor - Google Patents
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Description
本発明は、スクリュー圧縮機に係り、更に詳しくは、吸込ポートを備えるスクリュー圧縮機に関する。 The present invention relates to a screw compressor, and more particularly to a screw compressor provided with a suction port.
スクリュー圧縮機には、互いに噛合いながら回転する雌雄一対のスクリューロータと、両スクリューロータを収納するケーシングとを備えているものがある。この圧縮機では、両スクリューロータの螺旋状の歯溝とそれらを取り囲むケーシングの内壁面とにより複数の作動室が形成されており、作動室に気体を吸い込むための吸込ポート及び作動室から圧縮された気体を吐出するための吐出ポートがケーシングに設けられている。作動室は、両スクリューロータの回転に伴って軸方向に移動しつつ、容積を増加させて吸込ポートを介して気体を吸い込んだ後、容積を減少させて気体を圧縮し、吐出ポートを介して圧縮気体を吐出する。この圧縮機では、作動室がこのような工程を繰り返すことで気体を連続的に圧縮している。このような圧縮原理のため、ケーシングにおけるロータ軸方向の一方側に吸込ポートを設けると共に、ケーシングにおけるロータ軸方向の他方側に吐出ポートを設けている。 Some screw compressors include a pair of male and female screw rotors that rotate while meshing with each other, and a casing that houses both screw rotors. In this compressor, a plurality of working chambers are formed by the spiral tooth grooves of both screw rotors and the inner wall surface of the casing surrounding them, and are compressed from the suction port for sucking gas into the working chamber and the working chamber. A discharge port for discharging the gas is provided in the casing. The working chamber moves axially with the rotation of both screw rotors, increases the volume and sucks the gas through the suction port, then decreases the volume to compress the gas and passes through the discharge port. Discharge the compressed gas. In this compressor, the working chamber continuously compresses the gas by repeating such a process. Due to such a compression principle, a suction port is provided on one side of the casing in the rotor axial direction, and a discharge port is provided on the other side of the casing in the rotor axial direction.
上述した構造を備えるスクリュー圧縮機としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のオイルフリースクリュー圧縮機は、性能及び耐久性の低下を招くことなく容量調節を可能とすることを目的として、雌雄一対のスクリューロータの双方にわたって延在する一条の歯溝（作動室）が吸込ポートに開口した状態を経て最大歯溝体積に達する前に、当該一条の歯溝及びこれよりも吐出側の歯溝を吸込ポートから遮断する第１の状態と、当該一条の歯溝が最大歯溝体積に達したときに、当該一条の歯溝及びこれよりも吐出側の歯溝を吸込ポートから遮断する第２の状態とのいずれかに切替え可能なものである。 As a screw compressor having the above-mentioned structure, for example, there is one described in Patent Document 1. The oil-free screw compressor described in Patent Document 1 has a single tooth groove extending over both a pair of male and female screw rotors for the purpose of enabling capacity adjustment without deteriorating performance and durability. The first state of blocking the one tooth groove and the tooth groove on the discharge side from the suction port before reaching the maximum tooth groove volume through the state in which the working chamber) is opened to the suction port, and the first state of the one. When the tooth groove reaches the maximum tooth groove volume, it is possible to switch to either a second state in which the single tooth groove and the tooth groove on the discharge side thereof are blocked from the suction port.
特許文献１に記載のスクリュー圧縮機を含む上述のスクリュー圧縮機では、作動室の容積が零から最大容積へ増加する工程において、負圧になった作動室に吸込ポートを介して気体が吸い込まれる。 In the above-mentioned screw compressor including the screw compressor described in Patent Document 1, gas is sucked into the negative pressure working chamber through the suction port in the step of increasing the volume of the working chamber from zero to the maximum volume. ..
給液式のスクリュー圧縮機では、その構造上、シールラインを境に低圧（吸込空間）の作動室と高圧（吐出空間）の作動室とが隣接しているので、作動室に供給した液体が高圧の圧縮気体と共にシールラインを介して低圧の吸込空間へ漏れ出る。この漏れ出た液体によって、吸込ポートから作動室への気体の吸込みが阻害されるので、作動室内に吸い込まれる気体の圧力が圧力損失により低下する。 Due to the structure of the liquid supply type screw compressor, the low pressure (suction space) working chamber and the high pressure (discharge space) working chamber are adjacent to each other with the seal line as the boundary, so the liquid supplied to the working chamber can be used. It leaks into the low pressure suction space through the seal line together with the high pressure compressed gas. The leaked liquid hinders the suction of gas from the suction port into the working chamber, so that the pressure of the gas sucked into the working chamber drops due to the pressure loss.
また、特許文献１に記載のオイルフリースクリュー圧縮機のように、無給液式のスクリュー圧縮機では、その構造上、スクリューロータが給液式の場合よりも高速回転するので、作動室に一度吸い込まれた気体が遠心力により吸込ポート側に逆流する。この逆流により、吸込ポートから作動室への気体の新たな吸込みが阻害されるので、作動室内に吸い込まれる気体の圧力が圧力損失により低下する。 Further, in a non-supply type screw compressor such as the oil-free screw compressor described in Patent Document 1, the screw rotor rotates at a higher speed than in the case of the liquid supply type due to its structure, so that the screw rotor is once sucked into the working chamber. The discharged gas flows back to the suction port side due to centrifugal force. This backflow hinders the new suction of gas from the suction port into the working chamber, so that the pressure of the gas sucked into the working chamber drops due to the pressure loss.
このように、従来のスクリュー圧縮機では、給液式及び無給液式の場合であっても、吸込ポートを介して作動室に気体を吸い込む際の圧力損失による圧力低下という問題がある。 As described above, the conventional screw compressor has a problem that the pressure drops due to the pressure loss when the gas is sucked into the working chamber through the suction port even in the case of the liquid supply type and the non-liquid supply type.
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、作動室に気体を吸い込む際の圧力損失を低減して圧縮効率を向上させることができるスクリュー圧縮機を提供するものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a screw compressor capable of reducing pressure loss when sucking gas into an operating chamber and improving compression efficiency. It is something to do.
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、螺旋状の溝を複数有するスクリューロータと、前記スクリューロータを収容する収容室を有し、前記収容室の壁面と前記スクリューロータの溝とで作動室が複数形成されるケーシングとを備え、前記ケーシングは、前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の一方側端部の位置に設けられ、前記作動室から気体を吐出させるための吐出ポートと、前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の他方側の位置に設けられ、前記ケーシングの外部から前記作動室に気体を吸い込むための第１吸込ポートと、前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の一方側端部の位置で且つ前記スクリューロータの軸線を含む特定の仮想平面に対して前記吐出ポートの反対側の位置に前記第１吸込ポートとは分離して設けられ、前記ケーシングの外部から前記作動室に気体を吸い込むための第２吸込ポートとを有し、前記スクリューロータは、互いに噛み合って回転する雄ロータ及び雌ロータで構成され、前記特定の仮想平面は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの双方の軸線を含む平面であり、前記第２吸込ポートは、前記吐出ポートへ気体を吐出する吐出工程から気体を吸い込む吸込工程へ転じた直後の歯溝が形成する作動室に対して連通すると共に、前記収容室に対して前記スクリューロータの軸方向に開口することを特徴とする。 The present application includes a plurality of means for solving the above problems, for example, a screw rotor having a plurality of spiral grooves and a storage chamber for accommodating the screw rotor, and a wall surface of the storage chamber. A casing in which a plurality of working chambers are formed by the groove of the screw rotor and the groove of the screw rotor is provided, and the casing is provided at a position of one side end portion of the screw rotor in the axial direction in the accommodation chamber, and gas is provided from the working chamber. A discharge port for discharging gas, a first suction port provided at a position on the other side of the screw rotor in the accommodation chamber in the axial direction and for sucking gas into the operating chamber from the outside of the casing, and the accommodation. Separated from the first suction port at the position of one end of the screw rotor in the chamber in the axial direction and at a position opposite to the discharge port with respect to a specific virtual plane including the axis of the screw rotor. Provided, the screw rotor has a second suction port for sucking gas into the working chamber from the outside of the casing, and the screw rotor is composed of a male rotor and a female rotor that rotate by meshing with each other, and the specific virtual plane. Is a plane including the axes of both the male rotor and the female rotor, and the second suction port has a tooth groove immediately after shifting from the discharge step of discharging gas to the discharge port to the suction step of sucking gas. It is characterized in that it communicates with the working chamber to be formed and opens in the axial direction of the screw rotor with respect to the accommodating chamber .
本発明によれば、従来の吸込ポートと同様な第１吸込ポートに加えて、第１吸込ポートとは分離して異なる位置に第２吸込ポートを設けることで、作動室に気体を吸い込むための開口面積が第２吸込ポート分増加するので、第１吸込ポート及び第２吸込ポートを介して作動室に流入する気体の圧力損失を低減することができる。その結果、吸込工程の作動室内の気体の圧力低下が抑制されるので、スクリュー圧縮機の圧縮効率が向上する。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, in addition to the first suction port similar to the conventional suction port, the second suction port is provided at a position different from the first suction port to suck gas into the working chamber. Since the opening area is increased by the amount of the second suction port, the pressure loss of the gas flowing into the working chamber via the first suction port and the second suction port can be reduced. As a result, the pressure drop of the gas in the operating chamber of the suction process is suppressed, so that the compression efficiency of the screw compressor is improved.
Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.
以下、本発明のスクリュー圧縮機の実施の形態について図面を用いて例示説明する。 Hereinafter, embodiments of the screw compressor of the present invention will be illustrated and described with reference to the drawings.
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を図１～図３を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機（ツインスクリュー式の圧縮機）を示す断面図である。図２は、図１に示す第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機をII－II矢視から見た断面図である。図３は、図１に示す第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機をIII－III矢視から見た断面図である。図１及び図２中、スクリュー圧縮機の左側が吸入側であり、右側が吐出側である。図３中、白抜き矢印は回転方向を示している。
[First Embodiment]
The configuration of the screw compressor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a screw compressor (twin screw type compressor) according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the screw compressor according to the first embodiment shown in FIG. 1 as viewed from the arrow II-II. FIG. 3 is a cross-sectional view of the screw compressor according to the first embodiment shown in FIG. 1 as viewed from the arrow III-III. In FIGS. 1 and 2, the left side of the screw compressor is the suction side, and the right side is the discharge side. In FIG. 3, the white arrow indicates the direction of rotation.
図１において、スクリュー圧縮機１は、ツインスクリュー式の圧縮機であり、スクリューロータとして互いに噛み合って回転する雄ロータ２及び雌ロータ３と、両ロータ２、３を収容するケーシング４とを備えている。雄ロータ２は、吸込側軸受６と吐出側軸受７、８とにより軸線Ｌｍを中心に回転自在に支持されている。雌ロータ３は、吸込側軸受１０と吐出側軸受１１、１２とにより軸線Ｌｆを中心に回転自在に支持されている。スクリュー圧縮機１は、ケーシング４よりも上流側に配置される吸込みフィルタや吸込み絞り弁（ともに図示せず）を備えている。スクリュー圧縮機１は、例えば、給液式の圧縮機であり、スクリュー圧縮機１を駆動する電動機等の原動機やスクリュー圧縮機１の下流側（吐出側）に接続される液分離器、その他の機器（ともに図示せず）と共に圧縮機ユニットを構成する。
In FIG. 1, the screw compressor 1 is a twin-screw compressor, and includes a
雄ロータ２は、螺旋状の雄歯を複数有する歯部２１と、歯部２１の軸方向（図１中、左右方向）の両側端部にそれぞれ一体に設けられた吸込側及び吐出側のシャフト部２２、２３とで構成されている。雄ロータ２の歯部２１の隣接する雄歯間には、螺旋状の歯溝（溝）が形成されている。吸込側のシャフト部２２は、先端部がケーシング４の外側に延出しており、原動機に連結される。雌ロータ３は、螺旋状の雌歯を複数有する歯部３１と、歯部３１の軸方向の両側端部にそれぞれ一体に設けられた吸込側及び吐出側のシャフト部３２、３３とで構成されている。雌ロータ３の歯部３１の隣接する雌歯間には、螺旋状の歯溝（溝）が形成されている。
The
ケーシング４は、雄ロータ２の歯部２１と雌ロータ３の歯部３１とを互いが噛み合った状態で収容する収容室としてのボア４６を有している。ボア４６は、図３に示すように、一部が重複する２つの円筒穴で構成されている。ボア４６を形成する壁面は、図１～図３に示すように、雄ロータ２の歯部２１の径方向外側を覆う円筒状の第１周面４６ａと、雌ロータ３の歯部３１の径方向外側を覆う円筒状の第２周面４６ｂと、雄ロータ２及び雌ロータ３の歯部２１、３１の吐出側端面に対向する軸方向一方側（図１及び図２中、右側）の吐出側端面４６ｃと、雄ロータ２及び雌ロータ３の歯部２１、３１の吸込側端面に対向する軸方向他方側（図１及び図２中、左側）の吸込側端面４６ｄとの４つの面により構成されている。図３に示すように、第１周面４６ａと第２周面４６ｂとで一対の交線が形成されており、ロータ噛合い部の膨張側（図３中、上側）に位置する交線を膨張側カスプ４６ｆと称し、ロータ噛合い部の圧縮側（図３中、下側）に位置する交線を圧縮側カスプ４６ｇと称する。
The
ボア４６内に雄ロータ２及び雌ロータ３の歯部２１、３１が収容されることで、雄ロータ２及び雌ロータ３の複数の歯溝とそれを取り囲むボア４６の壁面とで複数の作動室Ｓが形成される。作動室Ｓには、雄ロータ２及び雌ロータ３の潤滑、圧縮気体の冷却、雄ロータ２及び雌ロータ３とケーシング４との隙間等のシールを目的として、液体（例えば、油や水）が供給される。
By accommodating the
ケーシング４は、図１及び図２に示すように、吐出側である軸方向一方側が開口する有底筒状の主ケーシング４１と、主ケーシング４１の開口部を閉塞するように主ケーシング４１に取り付けられた吐出側ケーシング４２とを有している。主ケーシング４１は、その内壁面がボア４６の第１周面４６ａ、第２周面４６ｂ、吸込側端面４６ｄを構成している。吐出側ケーシング４２は、主ケーシング４１側の端面がボア４６の吐出側端面４６ｃを構成している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
主ケーシング４１の軸方向他方側（図１中、左側）の端部には、雄ロータ２用の吸込側軸受６を保持する吸込側軸受室４８及び雌ロータ３用の吸込側軸受１０を保持する吸込側軸受室４９がそれぞれ設けられており、各吸込側軸受室４８、４９の他方側（図１中、左側）が開口している。主ケーシング４１には、両吸込側軸受室４８、４９の開口部を閉塞する吸込側カバー４３が取り付けられている。
At the end of the
吐出側ケーシング４２には、雄ロータ２用の吐出側軸受７、８を保持する吐出側軸受室５０及び雌ロータ３用の吐出側軸受１１、１２を保持する吐出側軸受室５１がそれぞれ設けられており、各吐出側軸受室５０、５１の一方（図１中、右側）が開口している。吐出側ケーシング４２には、両吐出側軸受室５０、５１の開口を閉塞する吐出側カバー４４が取り付けられている。
The
ケーシング４には、図２に示すように、作動室Ｓからケーシング４の外部へ圧縮気体を吐出するための吐出流路６１が設けられている。吐出流路６１は、ボア４６とケーシング４の外部とを連通させるものであり、吐出側ケーシング４２に設けられた第１吐出流路部６２と、主ケーシング４１に設けられて第１吐出流路部６２に接続する第２吐出流路部６３とで構成されている。吐出流路６１は、ケーシング４の外壁面側の開口部を構成する吐出口（図示せず）と、ボア４６側の開口部を構成する吐出ポート６５とを有している。吐出ポート６５は、図２及び図３に示すように、作動室Ｓから気体を吐出させるためのものであり、ボア４６におけるロータ軸方向の一方側端部（図２中、右側端部）の位置で且つ雄ロータ２及び雌ロータ３の双方の軸線Ｌｍ、Ｌｆを含む特定の仮想平面ＳＰｔに対して一方側（図２及び図３中、下側）の位置に開口するように設けられている。吐出ポート６５は、例えば、ボア４６に対してロータ軸方向のみに開口するアキシャル吐出ポートとして構成されている。
As shown in FIG. 2, the
主ケーシング４１には、図２に示すように、ケーシング４の外部から作動室Ｓに気体を吸い込むための吸込流路７１が設けられている。吸込流路７１は、ケーシング４の外部とボア４６とを連通させるものであり、主ケーシング４１の外壁面側の開口部を構成する吸込口７２と、ボア４６側の異なる２つの開口部を構成する第１吸込ポート７４及び第２吸込ポート７５とを有している。吸込流路７１は、第１吸込ポート７４側と第２吸込ポート７５側とに分岐した１つの流路で構成されている。
As shown in FIG. 2, the
吸込口７２は、主ケーシング４１の外周面における軸方向他方側（図２中、左側）且つ特定の仮想平面ＳＰｔに対して他方側（図２中、上側）に設けられている。第１吸込ポート７４及び第２吸込ポート７５は、作動室Ｓに気体を吸い込むためのものであり、互いに独立して設けられている。
The
第１吸込ポート７４は、ボア４６におけるロータ軸方向の他方側（図２中、左側）の位置で且つ特定の仮想平面ＳＰｔに対して少なくとも他方側（図２中、上側）の位置に開口するように設けられている。第１吸込ポート７４は、例えば、ボア４６に対してロータ軸方向及びロータ径方向の両方向に開口している１つの開口部である。具体的には、第１吸込ポート７４は、ボア４６の吸込側端面４６ｄに設けられたアキシャル第１ポート７４ａと、ボア４６の第１周面４６ａ及び第２周面４６ｂ（図３参照）における軸方向他方側（図２中、左側）且つ特定の仮想平面ＳＰｔに対して少なくとも他方側の領域に設けられ、アキシャル第１ポート７４ａと共に１つの開口を形成するラジアル第１ポート７４ｂとで構成されている。すなわち、アキシャル第１ポート７４ａとラジアル第１ポート７４ｂは、ボア４６の吸込側端面４６ｄと第１周面４６ａ及び第２周面４６ｂとの角部で連続する開口部を構成している。アキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂは、は、容積が拡大していく工程の作動室Ｓと連通する一方、容積が最大に至った作動室Ｓ及び容積が縮小していく工程の作動室Ｓとの連通が遮断されるように形成されている。
The
第２吸込ポート７５は、図２及び図３に示すように、吐出ポート６５へ気体を吐出する吐出工程から気体を吸い込む吸込工程へ転じた直後の作動室Ｓに対して連通する（開口する）ように設けられている。具体的には、第２吸込ポート７５は、例えば、ボア４６の第１周面４６ａ及び第２周面４６ｂにおけるロータ軸方向の一方側端部（図２中、右側端部）の位置で且つ特定の仮想平面ＳＰｔに対して他方側（図２及び図３中、上側）の位置、すなわち、特定の仮想平面ＳＰｔに対して吐出ポート６５の反対側の位置に、第１吸込ポート７４とは分離して開口するように設けられている。第２吸込ポート７５は、ボア４６に対してロータ径方向のみに開口するラジアル吸込ポートとして構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
主ケーシング４１の吸込流路７１内には、図２に示すように、ロータ軸方向に延在するカバー１４が雄ロータ２と雌ロータ３との噛合い部（シールライン）を覆うように設けられている。給液式の場合、運転中に高圧側の作動室Ｓと低圧側の作動室Ｓとの圧力差によって、雄ロータ２と雌ロータ３との噛合い部の隙間から、作動室Ｓ内の圧縮気体中に含まれる液体が噴出する。カバー１４は、当該噛合い部の隙間から噴出する液体が吸込み絞り弁（図示せず）へ向かうのを抑制し、噴出した液体による吸込気体の加熱を抑制するものである。
As shown in FIG. 2, a
上記構成のスクリュー圧縮機１においては、図１に示す雄ロータ２が原動機により駆動されると、雄ロータ２が雌ロータ３を回転駆動し、気体がスクリュー圧縮機１内へ吸い込まれる。気体は、スクリュー圧縮機１の上流側に位置する吸込フィルタや吸込み絞り弁（ともに図示せず）を通過した後、図２に示す吸込流路７１から第１吸込ポート７４及び第２吸込ポート７５を介して作動室Ｓ内に吸い込まれる。作動室Ｓは、図１に示す両ロータ２、３の回転の進行に伴い軸方向に移動しつつ容積が増減する。これにより、気体が作動室Ｓ内に吸い込まれ圧縮される。その後、作動室Ｓは、図２及び図３に示す両ロータ２、３の回転の進行により吐出ポート６５に開口し、作動室Ｓ内の気体が吐出ポート６５を介して吐出流路６１から下流側の機器に吐出される。両ロータ２、３の回転がさらに進行すると、作動室Ｓの容積がほぼ零となり、作動室Ｓが再び吸込工程に転じる。これらの工程を繰り返すことで気体が継続的に圧縮される。
In the screw compressor 1 having the above configuration, when the
次に、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の作用及び効果を従来のスクリュー圧縮機と比較しつつ図４～図８を用いて説明する。
先ず、比較例としての従来のスクリュー圧縮機の構成について図４を用いて説明する。図４は、比較例としての従来のスクリュー圧縮機（ツインスクリュー式の圧縮機）を示す縦断面図である。図４中、スクリュー圧縮機の左側が吸込側、右側が吐出側である。なお、図４において、図１～図３に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
Next, the operation and effect of the screw compressor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 4 to 8 while comparing with the conventional screw compressor.
First, the configuration of a conventional screw compressor as a comparative example will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a vertical sectional view showing a conventional screw compressor (twin screw type compressor) as a comparative example. In FIG. 4, the left side of the screw compressor is the suction side, and the right side is the discharge side. In FIG. 4, those having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 3 have the same reference numerals, and therefore detailed description thereof will be omitted.
図４に示す比較例のスクリュー圧縮機１０１が本実施の形態に係るスクリュー圧縮機１（図２参照）と異なる主な点は、吸込流路１７１のボア４６側の開口部が第１吸込ポート７４のみで構成されており、主ケーシング１４１には第２吸込ポート７５（図２参照）が存在していないことである。すなわち、比較例の吸込流路１７１は、吸込口７２が主ケーシング１４１の外壁面側の開口部を構成すると共に第１吸込ポート７４が主ケーシング１４１のボア４６側の開口部を構成する分岐のない流路である。比較例のスクリュー圧縮機１０１のそれ以外の構成は、本実施の形態に係るスクリュー圧縮機１の構成と同様である。
The main difference between the
比較例のスクリュー圧縮機の動作を図５及び図６を用いて説明する。図５は、比較例としての従来のスクリュー圧縮機におけるボア壁面の展開図であり、吸込工程から吐出工程までの遷移を示す説明図である。図６は、比較例としての従来のスクリュー圧縮機及び第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの回転角度に対する作動室の容積の変化を示す説明図である。図６中、横軸θはスクリューロータの回転角度を、縦軸Ｖｓは作動室の容積を示している。 The operation of the screw compressor of the comparative example will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a development view of a bore wall surface in a conventional screw compressor as a comparative example, and is an explanatory diagram showing a transition from a suction process to a discharge process. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a change in the volume of the working chamber with respect to the rotation angle of the screw rotor in the conventional screw compressor as a comparative example and the screw compressor according to the first embodiment. In FIG. 6, the horizontal axis θ indicates the rotation angle of the screw rotor, and the vertical axis Vs indicates the volume of the working chamber.
図５において、中央の縦線はボア（収容室）４６の圧縮側カスプ４６ｇ（図３参照）を、左右の縦線はボア４６の膨張側カスプ４６ｆ（図３参照）を示している。左側の斜線は雄ロータ２の歯先線を、右側の斜線は雌ロータ３の歯先線を示している。歯先線と交差する上端側の横線はボア４６の吐出側端面４６ｃ（図４参照）を、下端側の横線はボア４６の吸込側端面４６ｄ（図４参照）を示している。下端部のハッチング部分は主ケーシング１４１を、上端部のハッチング部分は吐出側ケーシング４２を示している。主ケーシング１４１の左右両側のハッチングが施されていない部分は、吸込流路１７１（図４参照）を示している。吐出側ケーシング４２の中央部のハッチングが施されていない部分は、吐出流路６１（図４参照）を示している。ボア４６の吐出側端面４６ｃのうち吐出流路６１の領域は、吐出ポート６５（図４参照）を示している。ボア４６の吸込側端面４６ｄのうち吸込流路７１の領域は、第１吸込ポート７４のアキシャル第１吸入ポート７４ａ（図４参照）を示している。また、第１吸込ポート７４のラジアル第１吸入ポート７４ｂ（図４参照）を破線で示している。雄ロータ２の隣接する歯先線間（歯溝）及び雌ロータ３の歯先線間（歯溝）に作動室Ｓが形成されている。
In FIG. 5, the central vertical line indicates the
図５において、作動室Ｓは、吸込側端面４６ｄ上の雄ロータ２及び雌ロータ３の噛合い領域の位置で生まれ、雄ロータ２及び雌ロータ３の回転に伴い、吐出側端面４６ｃに向かって移動しながらその容積を徐々に拡大していく（ハッチングで示した作動室Ｓの状態（ａ）から状態（ｃ）へ遷移する工程を参照）。この容積拡大の期間中、作動室Ｓは第１吸込ポート７４のアキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂと連通した状態にあり、作動室Ｓには第１吸込ポート７４を介して気体が吸い込まれる。すなわち、この遷移工程は、図６に示すように、作動室Ｓがその容積を拡大して気体を吸い込む吸込工程である。
In FIG. 5, the working chamber S is created at the position of the meshing region of the
その後、作動室Ｓは、雄ロータ２及び雌ロータ３の回転により、その容積が最大容積に至る（ハッチングで示した雌ロータ３側の作動室Ｓの状態（ｄ）又は雄ロータ２側の作動室Ｓの状態（ｅ）を参照）。最大容積に至った作動室Ｓは、第１吸込ポート７４のアキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂとの連通が遮断された状態となり、ほぼ密閉された空間となる。したがって、最大容積の作動室Ｓには、気体が供給されることはない。すなわち、図６に示すように、作動室Ｓがほぼ最大容積に達した状態において、作動室Ｓの吸込工程が終了する。
After that, the volume of the operating chamber S reaches the maximum volume due to the rotation of the
最大容積に至った作動室Ｓは、アキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂとの連通が遮断された状態で、両ロータ２、３の回転に伴い吐出側端面４６ｃに向かって移動しながらその容積を徐々に縮小していく（ハッチングで示した作動室Ｓの状態（ｅ）から状態（ｆ）へ遷移する工程を参照）。これにより、作動室Ｓに閉じ込められた気体が圧縮される。すなわち、この遷移工程は、図６に示すように、作動室Ｓがその容積を縮小して気体を圧縮する圧縮工程である。
The working chamber S, which has reached the maximum volume, moves toward the discharge
その後、作動室Ｓは、両ロータ２、３の回転に伴い、その容積を縮小しつつ吐出ポート６５に連通した状態となり、密閉空間でなくなる（ハッチングで示した作動室Ｓの状態（ｇ）から状態（ｈ）へ遷移する工程を参照）。これにより、作動室Ｓの圧縮工程が終了し、作動室Ｓ内の気体が吐出ポート６５を介して吐出される。すなわち、この遷移工程は、図６に示すように、作動室Ｓがその容積を縮小しつつ気体を吐出する吐出工程である。
After that, as the
吐出工程の作動室Ｓはその容積が最終的にほぼ零になると、作動室Ｓの吐出工程が終了する。容積がほぼ零になった作動室Ｓは、両ロータ２、３の回転に伴い、吸い込み途中の作動室に転じる。すなわち、作動室Ｓが第１吸込ポート７４のアキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂと連通した状態になり、再度吸込工程に戻る。
When the volume of the working chamber S in the discharging process finally becomes almost zero, the discharging process of the working chamber S ends. The working chamber S whose volume has become almost zero turns to the working chamber in the middle of suction as the
このように、比較例のスクリュー圧縮機１０１は、作動室Ｓが状態（ａ）から状態（ｈ）へ遷移し、これを繰り返すことで、気体を継続的に圧縮する。すなわち、図６に示す吸込工程、圧縮工程、吐出工程を順に繰り返すことで、気体を継続的に圧縮する。
As described above, in the
ところで、比較例のスクリュー圧縮機１０１においては、吸込ポート７４を介して作動室Ｓに気体を吸い込む際に圧力損失（吸込損失）が生じ、その分、圧縮効率が低下する。したがって、作動室Ｓに気体を吸い込む際の圧力損失の更なる低減が求められている。
By the way, in the
次に、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の作用及び効果を図７及び図８を用いて説明する。図７は、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるボア壁面の展開図であり、吸込工程から吐出工程までの遷移を示す説明図である。図８は、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機、比較例のクリュー圧縮機、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機の各々における作動室の容積と作動室内の気体の圧力との関係を示す特性図（指圧線図）である。図８中、横軸Ｖｓは作動室の容積を、縦軸Ｐｓは作動室の圧力を示している。図７及び図８において、図１～図６に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。 Next, the operation and effect of the screw compressor according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a developed view of a bore wall surface in the screw compressor according to the first embodiment, and is an explanatory view showing a transition from a suction step to a discharge step. FIG. 8 shows the relationship between the volume of the working chamber and the pressure of the gas in the working chamber in each of the screw compressor according to the first embodiment, the crew compressor of the comparative example, and the screw compressor described in Patent Document 1. It is a characteristic diagram (screw pressure diagram) shown. In FIG. 8, the horizontal axis Vs indicates the volume of the operating chamber, and the vertical axis Ps indicates the pressure of the operating chamber. In FIGS. 7 and 8, those having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 6 have the same reference numerals, and therefore detailed description thereof will be omitted.
本実施の形態のスクリュー圧縮機１においては、作動室Ｓに気体を吸い込むためのボア４６側の開口部として、第１吸込ポート７４に加えて、第１吸込ポート７４とは独立して異なる位置に設けた第２吸込ポート７５を備えている（図２及び図３を参照）。図７に示す本実施の形態に係る展開図が図５に示す比較例の展開図と異なる点は、主ケーシング４１の左右両側のハッチングが施されていない部分が吸込流路７１を示していること、及び、第１吸込ポート７４とは異なる第２吸込ポート７５が二点鎖線で示されていることである。
In the screw compressor 1 of the present embodiment, in addition to the
図７において、ハッチングで示した雌ロータ３側の作動室Ｓは、状態（ａ）から状態（ｂ）へ遷移する吸込工程では、第１吸込ポート７４のアキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂと連通した状態である一方、第２吸込ポート７５との連通が遮断された状態である。ハッチングで示した雄ロータ２側の作動室Ｓは、状態（ｂ）から状態（ｃ）へ遷移する工程では、第１吸込ポート７４のアキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂと連通した状態である一方、第２吸込ポート７５との連通が遮断された状態である。したがって、当該作動室Ｓには、従来と同様に、第１吸込ポート７４のみを介して気体が吸い込まれる。
In FIG. 7, the working chamber S on the
また、ハッチングで示した雌ロータ３側の作動室Ｓは、状態（ｃ）の吸込工程において、第１吸込ポート７４に連通すると共に、第２吸込ポート７５に連通した状態となる。また、ハッチングで示した雄ロータ２側の作動室Ｓは、状態（ｄ）の吸込工程において、第１吸込ポート７４に連通すると共に、第２吸込ポート７５に連通した状態となる。したがって、当該作動室Ｓには、第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５を介して気体が吸い込まれる。
Further, the working chamber S on the
作動室Ｓのその後の圧縮工程及び吐出工程は、比較例のスクリュー圧縮機１０１の場合と同様である。
Subsequent compression steps and discharge steps of the working chamber S are the same as in the case of the
このように、作動室Ｓの吸込工程の一部分の過程において、第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５を介して作動室Ｓに気体が吸い込まれる。したがって、作動室Ｓに気体を吸い込むためのボア４６側の開口部の開口面積が第２吸込ポート７５分増加する。
As described above, in a part of the suction process of the working chamber S, the gas is sucked into the working chamber S through the
ここで、図８において、圧力損失のない理想的な第１指圧線図（二点鎖線）Ｃ１、比較例のスクリュー圧縮機１０１における損失を考慮した第２指圧線図（一点鎖線）Ｃ２、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機における圧力損失を考慮しない第３指圧線図Ｃ３（実線）、本実施の形態のスクリュー圧縮機における損失を考慮した第４指圧線図Ｉ（破線）を比較する。
Here, in FIG. 8, an ideal first chain pressure diagram (two-dot chain line) C1 without pressure loss, a second finger pressure diagram (single-dot chain line) C2 in consideration of the loss in the
比較例の第２指圧線図Ｃ２及び本実施の形態の第４指圧線図Ｉでは、作動室Ｓ内に取り込まれる気体の元々の圧力Ｐ（容積Ｖｓが０のときの圧力）が損失のない理想的な第１指圧線図Ｃ１に対して低下している。これは、ケーシング４よりも上流側の吸込み絞り弁や吸込フィルタ（ともに図示せず）等の通過の際の圧力損失を考慮したものである。
In the second acupressure diagram C2 of the comparative example and the fourth acupressure diagram I of the present embodiment, there is no loss in the original pressure P (pressure when the volume Vs is 0) of the gas taken into the working chamber S. It is lower than the ideal first acupressure diagram C1. This takes into consideration the pressure loss when passing through the suction throttle valve, the suction filter (both not shown), etc. on the upstream side of the
また、比較例の第２指圧線図Ｃ２では、作動室Ｓの容積Ｖｓが０の状態から増加する吸込工程において、作動室Ｓに取り込まれる気体の圧力が第１指圧線図Ｃ１に対して低下する。これは、上述したように、吸込流路１７１から吸込ポート７４を介して作動室Ｓに吸い込む際に摩擦抵抗や渦の発生等による気体の圧力損失が発生するためである。
Further, in the second acupressure diagram C2 of the comparative example, in the suction step in which the volume Vs of the operating chamber S increases from the state of 0, the pressure of the gas taken into the operating chamber S decreases with respect to the first acupressure diagram C1. do. This is because, as described above, when suction is performed from the
本実施の形態の第４指圧線図Ｉでも、比較例の第２指圧線図Ｃ２と同様に、吸込工程において、作動室Ｓに吸い込まれる気体の圧力が各種損失により低下する。しかし、本実施の形態は、比較例のスクリュー圧縮機１０１と比較すると、第２吸込ポート７５の分開口面積が増加するので、その分、作動室Ｓに流入する気体の流速が低下し、当該気体の圧力損失が低減される。したがって、吸込工程にある作動室Ｓに吸い込まれる気体の圧力降下を比較例のスクリュー圧縮機１０１よりも抑制することができ、スクリュー圧縮機１の圧縮効率が向上する。
Also in the fourth acupressure diagram I of the present embodiment, the pressure of the gas sucked into the working chamber S decreases due to various losses in the suction step, as in the second acupressure diagram C2 of the comparative example. However, in the present embodiment, as compared with the
なお、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機における第３指圧線図Ｃ３は、作動室が最大容積に達する前に作動室を密閉し、その後の作動室の最大容積までの容積増大に伴い気体を膨張させることで、作動室が最大容積に達したときに作動室を密閉する場合よりも、圧縮工程の駆動動力の低減が可能であることを示している。すなわち、特許文献１に記載の技術は、作動室に吸い込まれる気体の圧力損失を低減することで圧縮効率を向上させる（駆動動力を低減する）本実施の形態とは異なるものである。 In the third finger pressure diagram C3 in the screw compressor described in Patent Document 1, the working chamber is sealed before the working chamber reaches the maximum volume, and gas is introduced as the volume of the working chamber increases to the maximum volume thereafter. It is shown that by expanding the working chamber, it is possible to reduce the driving power of the compression process as compared with the case where the working chamber is closed when the working chamber reaches the maximum volume. That is, the technique described in Patent Document 1 is different from the present embodiment in which the compression efficiency is improved (driving power is reduced) by reducing the pressure loss of the gas sucked into the working chamber.
ところで、作動室Ｓに吸い込まれた気体の一部は、遠心力によって吸込ポートから逆流して作動室Ｓに吸い込まれる気体に対して抵抗となり、作動室Ｓの吸込量が低下する。吸込ポート１つ１つの開口面積が過度に大きいと、この逆流現象の影響が大きくなる。本実施の形態においては、第２吸込ポート７５を第１吸込ポート７４とは独立して異なる位置に設けているので、各吸込ポートの開口面積を過度に大きくせずに、全体の開口面積を大きくすることができる。したがって、吸込ポートの全体の開口面積を増加させた場合であっても、気体の吸込ポートからの逆流現象を抑制することができる。
By the way, a part of the gas sucked into the working chamber S flows back from the suction port due to the centrifugal force and becomes a resistance to the gas sucked into the working chamber S, and the suction amount of the working chamber S decreases. If the opening area of each suction port is excessively large, the influence of this backflow phenomenon becomes large. In the present embodiment, since the
上述したように、本発明の第１の実施の形態によれば、従来の吸込ポートと同様な第１吸込ポート７４に加えて、第１吸込ポート７４とは分離して異なる位置に第２吸込ポート７５を設けることで、作動室Ｓに気体を吸い込むための開口面積が第２吸込ポート７５分増加するので、第１吸込ポート７４及び第２吸込ポート７５を介して作動室Ｓに流入する気体の圧力損失を低減することができる。その結果、吸込工程の作動室Ｓ内の気体の圧力低下が抑制されるので、スクリュー圧縮機１の圧縮効率が向上する。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, in addition to the
また、本実施の形態においては、作動室に供給された液体が雄ロータ２及び雌ロータ３の歯部２１、３１の吐出側端面と吐出側ケーシング４２の端面との隙間（端面隙間）から低圧の作動室Ｓ側へ噴出するが、第２吸込ポート７５を、ボア４６の吐出側端面４６ｃでなくボア４６の第１周面４６ａ及び第２周面４６ｂの吐出側端部に設けて、ラジアルポートとして構成しているので、第２吸込ポート７５を介した気体の吸込みが当該端面隙間から噴出する液体によって阻害されることを抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the liquid supplied to the working chamber has a low pressure from the gap (end face gap) between the discharge side end face of the
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図９及び図１０を用いて例示説明する。図９は、本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機（ツインスクリュー式の圧縮機）を示す縦断面図である。図１０は、第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるボア壁面の展開図であり、吸込工程から吐出工程までの遷移を示す説明図である。図９中、スクリュー圧縮機の左側が吸込側、右側が吐出側である。なお、図９及び図１０において、図１～図８に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, the screw compressor according to the second embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a vertical sectional view showing a screw compressor (twin screw type compressor) according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a developed view of a bore wall surface in the screw compressor according to the second embodiment, and is an explanatory view showing a transition from a suction step to a discharge step. In FIG. 9, the left side of the screw compressor is the suction side, and the right side is the discharge side. In FIGS. 9 and 10, those having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 8 have the same reference numerals, and therefore detailed description thereof will be omitted.
図９に示す第２の実施の形態によるスクリュー圧縮機１Ａは、大略第１の実施の形態と同様の構成であるが、吸込流路７１Ａ及び吸込流路７１Ａのボア４６側の開口部の１つである第２吸込ポート７５Ａの構成が異なる。具体的には、第２吸込ポート７５Ａは、第１の実施の形態の吸込ポート７５と同様に、吐出ポート６５へ気体を吐出する吐出工程から気体を吸い込む吸込工程へ転じた直後の作動室Ｓに対して連通する（開口する）ように設けられているが、第１の実施の形態の吸込ポート７５のようなラジアル吸込ポートでなく、ボア４６に対してロータ軸方向のみに開口するアキシャル吸込ポートとして構成されている。第２吸込ポート７５Ａは、ボア４６の吐出側端面４６ｃ（ロータ軸方向の一方側端面）における特定の仮想平面ＳＰｔに対して他方側（図９中、上側）の位置、すなわち、特定の仮想平面ＳＰｔに対して吐出ポート６５の反対側の位置に、第１吸込ポート７４とは分離して開口するように設けられている。吸込流路７１Ａは、主ケーシング４１Ａに設けられた第１流路部７７と、吐出側ケーシング４２Ａに設けられ、第１流路部７７に連続する第２流路部７８とで構成されている。第１流路部７７は、吸込流路７１Ａの吸込口７２及び第１吸込ポート７４を有しており、主ケーシング４１Ａの吐出側の端面に開口して第２流路部７８に連通している。第１流路部７７は、吸込口７２から第１吸込ポート７４側と第２流路部７８側に分岐している。第２流路部７８は、吸込流路７１Ａの第２吸込ポート７５Ａを有しており、吐出側ケーシング４２Ａにおける主ケーシング４１Ａ側の端面に開口して第１流路部７７に連通している。
The
次に、第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の作用及び効果を説明する。図１０に示す本実施の形態に係る展開図が図７に示す第１の実施の形態に係る展開図と異なる点は、主ケーシング４１Ａの左右両側のハッチングが施されていない部分及び吐出側ケーシング４２Ａの右端部のハッチングが施されていない部分が吸込流路７１Ａを示していること、さらに、ボア４６の吐出側端面４６ｃのうち吸込流路７１Ａの領域が第１吸込ポート７４とは異なる第２吸込ポート７５Ａ（アキシャルポート）を示していることである。
Next, the operation and effect of the screw compressor according to the second embodiment will be described. The development view of the present embodiment shown in FIG. 10 differs from the development view of the first embodiment shown in FIG. 7 in that the left and right sides of the
図１０において、ハッチングで示した雌ロータ３側の作動室Ｓは、状態（ｃ）の吸込工程において、第１吸込ポート７４（アキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂ）と連通する共に、第２吸込ポート７５Ａに連通した状態となる。したがって、当該作動室Ｓには、第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５Ａを介して気体が吸い込まれる。このように、作動室Ｓの吸込工程の一部分の過程において、第１の実施の形態と同様に、第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５Ａを介して作動室Ｓに気体が吸い込まれる。したがって、作動室Ｓに気体を吸い込むためのボア４６側の開口部の開口面積が第２吸込ポート７５Ａ分増加する。
In FIG. 10, the working chamber S on the
上述したように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、作動室Ｓに気体を吸い込むための開口面積が第２吸込ポート７５Ａ分増加するので、作動室Ｓに流入する気体の圧力損失を低減することができる。その結果、吸込工程の作動室Ｓ内の気体の圧力低下が抑制されるので、スクリュー圧縮機１Ａの圧縮効率が向上する。
As described above, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the opening area for sucking the gas into the working chamber S is increased by the
また、本実施の形態によれば、第２吸込ポート７５Ａをアキシャルポートとして構成しているので、作動室Ｓに吸い込まれた気体が遠心力により第２吸込ポート７５Ａを介して逆流することを防止することができる。
Further, according to the present embodiment, since the
［第２の実施の形態の変形例］
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機について図１１を用いて例示説明する。図１１は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機（ツインスクリュー式の圧縮機）を示す縦断面図である。図１１中、スクリュー圧縮機の左側が吸込側、右側が吐出側である。なお、図１１において、図１～図１０に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
[Modified example of the second embodiment]
Next, the screw compressor according to the modified example of the second embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to FIG. FIG. 11 is a vertical sectional view showing a screw compressor (twin screw type compressor) according to a modification of the second embodiment of the present invention. In FIG. 11, the left side of the screw compressor is the suction side, and the right side is the discharge side. In FIG. 11, those having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 10 have the same reference numerals, and therefore detailed description thereof will be omitted.
図１１に示す第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機１Ｂは、大略第２の実施の形態と同様の構成であるが、吸込流路の構成が異なる。具体的には、吸込流路は、主ケーシング４１Ｂに設けられ、比較例のスクリュー圧縮機１０１の吸込流路１７１と同様な経路でケーシング４の外部とボア４６を連通させる第１吸込流路７１Ｂと、吐出側ケーシング４２Ｂに設けられ、第１吸込流路７１Ｂとは独立した異なる経路でケーシング４の外部とボア４６を連通させる第２吸込流路８１とで構成されている。第１吸込流路７１Ｂは、第２の実施の形態と同様な吸込口７２が主ケーシング４１Ｂの外壁面側の開口部を構成すると共に、第１吸込ポート７４がボア４６側の開口部を構成している。第２吸込流路８１は、吐出側ケーシング４２Ｂの外壁面側の開口部を構成し主ケーシング４１Ｂの吸込口７２とは独立した異なる第２の吸込口８２と、ボア４６側の開口部を構成する第２の実施の形態と同様な第２吸込ポート７５Ａとを有している。本変形例においても、作動室Ｓに気体を吸い込むためのボア４６側の開口部の開口面積が第２吸込ポート７５Ａ分増加する。
The
本発明の第２の実施の形態の変形例によれば、第２の実施の形態と同様に、作動室Ｓに気体を吸い込むための開口面積が第２吸込ポート７５Ａ分増加するので、作動室Ｓに流入する気体の圧力損失を低減することができる。その結果、吸込工程の作動室Ｓ内の気体の圧力低下が抑制されるので、スクリュー圧縮機１Ｂの圧縮効率が向上する。
According to the modification of the second embodiment of the present invention, as in the second embodiment, the opening area for sucking the gas into the working chamber S is increased by the
また、本変形例によれば、異なる位置に分離して設けた第１吸込ポート７４と第２吸込ポート７５Ａに応じて、吸込流路を２つの独立した第１吸込流路７１Ｂ及び第２吸込流路８１により構成したので、第１吸込流路７１Ｂ及び第２吸込流路８１の各流路長を短縮できる。したがって、流路長の短縮が可能な分、第１吸込流路７１Ｂ及び第２吸込流路８１における圧力損失の低減により作動室Ｓに吸い込まれる気体の圧力低下が更に抑制できるので、スクリュー圧縮機１Ｂの圧縮効率が更に向上する。
Further, according to this modification, the suction flow paths are divided into two independent first
また、本変形例によれば、吐出側ケーシング４２Ｂ内に配置した雄ロータ２用の吐出側軸受７、８（図１参照）及び雌ロータ３用の吐出側軸受１１、１２（図１参照）の近傍に第２吸込流路８１を設けているので、第２吸込流路８１に流れる気体によって、雄ロータ２用の吐出側軸受７、８及び雌ロータ３用の吐出側軸受１１、１２を冷却することが可能である。吐出側ケーシング４２Ｂに第２吸込流路８１を設けない場合、雄ロータ２用の吐出側軸受７、８及び雌ロータ３用の吐出側軸受１１、１２を液冷する必要があり、液体による撹拌損失が発生する。本変形例では、第２吸込流路８１に流れる気体による冷却効果の分、液冷の割合を低下させることで、撹拌損失を低減し省エネルギを図ることができる。
Further, according to this modification, the
なお、本変形例においては、ケーシング４に第１吸込流路７１Ｂと第２吸込流路８１を独立して設けているので、第１吸込流路７１Ｂと第２吸込流路８１の各々に吸込み絞り弁が必要である。本構成の場合、各吸込み絞り弁の開閉を独立に制御することで、無負荷運転時に二段階の減圧運転圧力で減圧運転を行うスクリュー圧縮機を構成することが可能である。例えば、給液式のスクリュー圧縮機では、圧縮気体に含まれる液体を分離するための分離器と圧縮機本体との圧力差を利用して圧縮機本体に液体を供給するので、分離器から圧縮機本体へ液体を供給するためには、所定の圧力差（最小循環給液圧力）以上の圧力が必要である。本変形例においては、各吸込み絞り弁を独立に開閉制御することで、無負荷運転時に、最小循環給液圧力以上の減圧運転圧力と最小循環給液圧力よりも低い減圧運転圧力の二段階で減圧運転を行うことが可能である（例えば、ＷＯ２０１６／００２６３５号を参照）。
In this modification, since the first
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図１２及び図１３を用いて例示説明する。図１２は、本発明の第３の実施の形態に係るスクリュー圧縮機（ツインスクリュー式の圧縮機）を示す縦断面図である。図１３は、第３の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるボア壁面の展開図であり、吸込工程から吐出工程までの遷移を示す説明図である。図１２中、スクリュー圧縮機の左側が吸込側、右側が吐出側である。なお、図１２及び図１３において、図１～図１１に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, the screw compressor according to the third embodiment of the present invention will be illustrated and described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a vertical sectional view showing a screw compressor (twin screw type compressor) according to a third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a developed view of a bore wall surface in the screw compressor according to the third embodiment, and is an explanatory view showing a transition from a suction step to a discharge step. In FIG. 12, the left side of the screw compressor is the suction side, and the right side is the discharge side. In addition, in FIGS. 12 and 13, those having the same reference numerals as those shown in FIGS. 1 to 11 have the same reference numerals, and therefore detailed description thereof will be omitted.
図１２に示す第３の実施の形態に係るスクリュー圧縮機１Ｃが第１の実施の形態と異なる点は、吸込流路７１Ｃ及び吸込流路７１Ｃのボア４６側の開口部の１つである第２吸込ポート７５Ｃの構成が異なる。具体的には、第２吸込ポート７５Ｃは、ボア４６に対してロータ軸方向及びロータ径方向の両方向に開口している１つの開口部である。具体的には、第２吸込ポート７５Ｃは、アキシャル第２ポート７５ｄと、アキシャル第２ポート７５ｄと共に１つの開口を形成するラジアル第２ポート７５ｅとで構成されている。アキシャル第２ポート７５ｄは、ボア４６の吐出側端面４６ｃ（ロータ軸方向の一方側端面）における特定の仮想平面ＳＰｔに対して他方側（図１２中、上側）の位置、すなわち、特定の仮想平面ＳＰｔに対して吐出ポート６５の反対側の位置に、第１吸込ポート７４とは分離して開口するように設けられている。ラジアル第２ポート７５ｅは、ボア４６の第１周面４６ａ及び第２周面４６ｂ（図３参照）におけるロータ軸方向の一方側端部（図１２中、右側端部）の位置で且つ特定の仮想平面ＳＰｔに対して他方側（図１２中、上側）の位置、すなわち、特定の仮想平面ＳＰｔに対して吐出ポート６５の反対側の位置に、第１吸込ポート７４とは分離して開口するように設けられている。アキシャル第２ポート７５ｄとラジアル第２ポート７５ｅは、ボア４６の吐出側端面４６ｃと第１周面４６ａ及び第２周面４６ｂとの角部で連続する開口部を構成している。
The
吸込流路７１Ｃは、主ケーシング４１Ｃに設けられた第１流路部７７Ｃと、吐出側ケーシング４２Ｃに設けられ、第１流路部７７Ｃに連続する第２流路部７８Ｃとで構成されている。第１流路部７７Ｃは、吸込流路７１Ｃの吸込口７２及び第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５Ｃのラジアル第２ポート７５ｅを有しており、主ケーシング４１Ｃの吐出側の端面に開口して第２流路部７８Ｃに連通している。第１流路部７７Ｃは、吸込口７２から第１吸込ポート７４側とラジアル第２ポート７５ｅ側とに分岐している。第２流路部７８Ｃは、吸込流路７１Ｃの第２吸込ポート７５Ｃのアキシャル第２ポート７５ｄを有しており、吐出側ケーシング４２Ｃにおける主ケーシング４１Ｃ側の端面に開口して第１流路部７７Ｃに連通している。
The
次に、第３の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の作用及び効果を説明する。図１３に示す本実施の形態に係る展開図が図７に示す第１の実施の形態に係る展開図と異なる点は、主ケーシング４１Ｃの左右両側のハッチングが施されていない部分及び吐出側ケーシング４２Ｃの右端部のハッチングが施されていない部分が吸込流路７１Ｃを示していること、ボア４６の吐出側端面４６ｃのうち吸込流路７１Ｃの領域が第１吸込ポート７４とは異なる第２吸込ポート７５Ｃのアキシャル第２ポート７５ｄを示していること、さらに、第１吸込ポート７４とは異なる第２吸込ポート７５Ｃのラジアル第２ポート７５ｅを二点鎖線で示していることである。
Next, the operation and effect of the screw compressor according to the third embodiment will be described. The development view of the present embodiment shown in FIG. 13 differs from the development view of the first embodiment shown in FIG. 7 in that the left and right sides of the
図１３において、ハッチングで示した雌ロータ３側の作動室Ｓは、状態（ｃ）の吸込工程において、第１吸込ポート７４（アキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂ）と連通する共に、第２吸込ポート７５Ｃのアキシャル第２ポート７５ｄとラジアル第２ポート７５ｅに連通した状態となる。また、ハッチングで示した雄ロータ２側の作動室Ｓは、状態（ｄ）の吸込工程において、第１吸込ポート７４（アキシャル第１ポート７４ａ及びラジアル第１ポート７４ｂ）と連通する共に、第２吸込ポート７５Ｃのラジアル第２ポート７５ｅに連通した状態となる。したがって、当該作動室Ｓには、第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５Ｃを介して気体が吸い込まれる。このように、作動室Ｓの吸込工程の一部分の過程において、第１の実施の形態と同様に、第１吸込ポート７４に加えて、第２吸込ポート７５Ｃを介して作動室Ｓに気体が吸い込まれる。したがって、作動室Ｓに気体を吸い込むためのボア４６側の開口部の開口面積が第２吸込ポート７５Ｃ分増加する。
In FIG. 13, the working chamber S on the
上述したように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、作動室Ｓに気体を吸い込むための開口面積が第２吸込ポート７５Ｃ分増加するので、作動室Ｓに流入する気体の圧力損失を低減することができる。その結果、吸込工程の作動室Ｓ内の気体の圧力低下が抑制されるので、スクリュー圧縮機１Ｃの圧縮効率が向上する。
As described above, according to the third embodiment, as in the first embodiment, the opening area for sucking the gas into the working chamber S is increased by the
また、本実施の形態によれば、第２吸込ポート７５Ｃを、ボア４６に対してロータ軸方向及びロータ径方向の両方向に開口する１つの開口部（アキシャル第２ポート７５ｄとラジアル第２ポート７５ｅとが連続したもの）として構成したので、第２吸込ポートがロータ径方向及びロータ軸方向のいずれか一方に開口する場合（第１の実施の形態及び第２の実施の形態の場合）と比較して、第２吸込ポート７５Ｃの開口面積をより大きくすることができる。したがって、第２吸込ポート７５Ｃの開口面積の更なる増加分、作動室Ｓに流入する気体の圧力損失を更に低減することができる。
Further, according to the present embodiment, one opening (axial
［その他の実施の形態］
なお、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。
[Other embodiments]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. The above-described embodiments have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. For example, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
具体的には、上述した実施の形態においては、スクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｃの吸込流路７１、７１Ａ、７１Ｃの吸込口７２（吸込み絞り弁を接続する部分）を第２吸込ポート７５、７５Ａ、７５Ｃよりも第１吸込ポート７４に近い位置に設けた例を説明したが（図２、９、１２を参照）、吸込口７２を第２吸込ポート７５、７５Ａ、７５Ｃ寄りに設ける構成も可能である。ただし、第１吸込ポート７４は、第２吸込ポート７５、７５Ａ、７５Ｃよりも開口面積が大きいので、吸込口７２（吸込み絞り弁）を第１吸込ポート７４寄りに設ける方が圧力損失の低減に関して有利である。
Specifically, in the above-described embodiment, the suction port 72 (the portion connecting the suction throttle valve) of the
また、上述した実施の形態においては、給液式のスクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを例に説明したが、無給液式のスクリュー圧縮機にも本発明を適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the liquid supply
また、上述した実施の形態においては、ツインスクリュー式のスクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを例に説明したが、マルチスクリュー式のスクリュー圧縮機にも本発明を適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the twin screw
また、上述した実施の形態においては、ツインスクリュー式のスクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを例に説明したが、シングルスクリュー式の圧縮機にも本発明を適用することができる。以下、具体的な構成を図１４及び図１５を用いて簡潔に説明する。図１４は、本発明のその他の実施の形態に係るスクリュー圧縮機（シングルスクリュー式の圧縮機）を平面視の状態で示す概念図である。図１５は、図１４に示すその他の実施の形態に係るスクリュー圧縮機をXV－XV矢視から見た概念図である。図１４及び図１５中、白抜き矢印は回転方向を示している。
Further, in the above-described embodiment, the twin screw
図１４及び図１５に示す本実施の形態に係るスクリュー圧縮機９１は、螺旋状の溝９２ａを複数有するスクリューロータ９２と、スクリューロータ９２と噛み合う２つの歯車ロータ９３と、スクリューロータ９２及び２つの歯車ロータ９３を収容するケーシング９４とを備えている。２つの歯車ロータ９３は、スクリューロータ９２を挟んで対称な位置に配置されている。また、２つの歯車ロータ９３は、軸方向がスクリューロータ９２の軸方向に対して直交すると共に互いに平行となるように配置されている。ケーシング９４は、スクリューロータ９２の外周面を覆うように収容する収容室９５を内部に有している。
The
収容室９５の壁面とスクリューロータ９２の溝９２ａと歯車ロータ９３とで複数の作動室Ｓが形成されている。各作動室は、スクリューロータ９２が１８０度回転することで、吸込工程から吐出工程までを行う。すなわち、スクリューロータ９２の軸線Ｌｓを含み歯車ロータ９３の軸方向に直交する特定の仮想平面ＳＰｓを境界に、一方側（図１５中、上側）に位置する作動室Ｓと、特定の仮想平面ＳＰｓに対して他方側（図１５中、下側）に位置する作動室Ｓとが、それぞれ吸込工程から吐出工程を行う。
A plurality of working chambers S are formed by the wall surface of the
収容室９５におけるロータ軸方向の一方側端部（図１４中、下側端部）の位置には、作動室Ｓから収容室９５外へ圧縮気体を吐出するための吐出ポート９６が設けられている。吐出ポート９６は、仮想平面ＳＰｓを境界に一方側に位置する作動室Ｓと他方側に位置する作動室Ｓに応じて、２つ設けられている。すなわち、２つの吐出ポート９６は、特定の仮想平面ＳＰｓに対して一方側（図１５中、上側）及び他方側（図１５中、下側）の位置であって、スクリューロータ９２の軸線Ｌｓの周りに１８０°反対側の位置に開口している。
A
収容室９５におけるロータ軸方向の他方側（図１４中、上側）の位置には、作動室Ｓに気体を吸い込むための第１吸込ポート９７が設けられている。また、収容室９５には、作動室Ｓに気体を吸い込むための吸込ポートとして、第１吸込ポート９７とは独立して異なる位置に第２吸込ポート９８が設けられている。第２吸込ポート９８は、吐出ポート９６へ気体を吐出する吐出工程から気体を吸い込む吸込工程へ転じた直後の作動室Ｓに対して連通する（開口する）ように設けられている。第２吸込ポート９８は、２つの吐出ポート９６に応じて２つ設けられている。具体的には、各第２吸込ポート９８は、収容室９５におけるロータ軸方向の一方側端部（図１４中、下側端部）の位置で且つ特定の仮想平面ＳＰｓに対して各吐出ポート９６の反対側の位置に、第１吸込ポート９７とは分離して開口するように設けられている。
A
本実施の形態に係るシングルスクリュー式のスクリュー圧縮機９１においても、第１～第３の実施の形態に係るツインスクリュー式のスクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃと同様に、作動室Ｓに気体を吸い込むための開口面積が第２吸込ポート９８分増加するので、作動室Ｓに流入する気体の圧力損失を低減することができる。その結果、吸込工程の作動室Ｓ内の気体の圧力低下が抑制されるので、スクリュー圧縮機９１の圧縮効率が向上する。
Also in the single screw
なお、本実施の形態に係るスクリュー圧縮機９１では、歯車ロータ９３の数が２つである構成を例に説明したが、歯車ロータの数が１つ又は３つ以上の構成ででも適用可能である。
In the
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…スクリュー圧縮機、 ２…雄ロータ（スクリューロータ）、 ３…雌ロータ（スクリューロータ）、 ４…ケーシング、 ４６…ボア（収容室）、 ６５…吐出ポート、 ７１、７１Ａ、７１Ｃ…吸込流路、 ７４…第１吸込ポート、 ７５、７５Ａ、７５Ｃ…第２吸込ポート、７１Ｂ…第１吸込流路、８１…第２吸込流路、 ９１…スクリュー圧縮機、 ９２…スクリューロータ、 ９３…歯車ロータ、 ９４…ケーシング、 ９５…収容室、 ９６…吐出ポート、 ９７…第１吸込ポート、 ９８…第２吸込ポート、 Ｓ…作動室、Ｌｍ…雄ロータの軸線、Ｌｆ…雌ロータの軸線、Ｌｓ…軸線、ＳＰｔ…仮想平面、ＳＰｓ…仮想平面 1, 1A, 1B, 1C ... Screw compressor, 2 ... Male rotor (screw rotor), 3 ... Female rotor (screw rotor), 4 ... Casing, 46 ... Bore (accommodation chamber), 65 ... Discharge port, 71, 71A , 71C ... suction flow path, 74 ... first suction port, 75, 75A, 75C ... second suction port, 71B ... first suction flow path, 81 ... second suction flow path, 91 ... screw compressor, 92 ... screw Rotor, 93 ... Gear rotor, 94 ... Casing, 95 ... Containment chamber, 96 ... Discharge port, 97 ... 1st suction port, 98 ... 2nd suction port, S ... Operating chamber, Lm ... Male rotor axis, Lf ... Female Rotor axis, Ls ... axis, SPt ... virtual plane, SPs ... virtual plane
Claims (4)
前記スクリューロータを収容する収容室を有し、前記収容室の壁面と前記スクリューロータの溝とで作動室が複数形成されるケーシングとを備え、
前記ケーシングは、
前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の一方側端部の位置に設けられ、前記作動室から気体を吐出させるための吐出ポートと、
前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の他方側の位置に設けられ、前記ケーシングの外部から前記作動室に気体を吸い込むための第１吸込ポートと、
前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の一方側端部の位置で且つ前記スクリューロータの軸線を含む特定の仮想平面に対して前記吐出ポートの反対側の位置に前記第１吸込ポートとは分離して設けられ、前記ケーシングの外部から前記作動室に気体を吸い込むための第２吸込ポートとを有し、
前記スクリューロータは、互いに噛み合って回転する雄ロータ及び雌ロータで構成され、
前記特定の仮想平面は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの双方の軸線を含む平面であり、
前記第２吸込ポートは、前記吐出ポートへ気体を吐出する吐出工程から気体を吸い込む吸込工程へ転じた直後の歯溝が形成する作動室に対して連通すると共に、前記収容室に対して前記スクリューロータの軸方向に開口する
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。 A screw rotor with multiple spiral grooves and
It has a storage chamber for accommodating the screw rotor, and includes a casing in which a plurality of working chambers are formed by a wall surface of the storage chamber and a groove of the screw rotor.
The casing is
A discharge port provided at the position of one end of the screw rotor in the axial direction in the accommodation chamber for discharging gas from the operating chamber, and a discharge port.
A first suction port provided at a position on the other side of the screw rotor in the accommodation chamber in the axial direction and for sucking gas into the working chamber from the outside of the casing .
Separated from the first suction port at the position of one end of the screw rotor in the axial direction in the casing and at a position opposite to the discharge port with respect to a specific virtual plane including the axis of the screw rotor. It has a second suction port for sucking gas into the working chamber from the outside of the casing .
The screw rotor is composed of a male rotor and a female rotor that rotate by meshing with each other.
The specific virtual plane is a plane including the axes of both the male rotor and the female rotor.
The second suction port communicates with the operating chamber formed by the tooth groove immediately after shifting from the discharge process of discharging gas to the discharge port to the suction process of sucking gas, and the screw with respect to the accommodation chamber. Opens in the axial direction of the rotor
A screw compressor characterized by that.
前記スクリューロータを収容する収容室を有し、前記収容室の壁面と前記スクリューロータの溝とで作動室が複数形成されるケーシングとを備え、
前記ケーシングは、
前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の一方側端部の位置に設けられ、前記作動室から気体を吐出させるための吐出ポートと、
前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の他方側の位置に設けられ、前記作動室に気体を吸い込むための第１吸込ポートと、
前記収容室における前記スクリューロータの軸方向の一方側端部の位置で且つ前記スクリューロータの軸線を含む特定の仮想平面に対して前記吐出ポートの反対側の位置に前記第１吸込ポートとは分離して設けられ、前記作動室に気体を吸い込むための第２吸込ポートとを有し、
前記スクリューロータは、互いに噛み合って回転する雄ロータ及び雌ロータで構成され、
前記特定の仮想平面は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの双方の軸線を含む平面であり、
前記第２吸込ポートは、前記収容室に対して前記スクリューロータの径方向及び軸方向の双方に開口する
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。 A screw rotor with multiple spiral grooves and
It has a storage chamber for accommodating the screw rotor, and includes a casing in which a plurality of working chambers are formed by a wall surface of the storage chamber and a groove of the screw rotor.
The casing is
A discharge port provided at the position of one end of the screw rotor in the axial direction in the accommodation chamber for discharging gas from the operating chamber, and a discharge port.
A first suction port provided at a position on the other side of the screw rotor in the accommodation chamber in the axial direction for sucking gas into the working chamber, and a first suction port.
Separated from the first suction port at the position of one end of the screw rotor in the axial direction in the accommodation chamber and at a position opposite to the discharge port with respect to a specific virtual plane including the axis of the screw rotor. It has a second suction port for sucking gas into the working chamber.
The screw rotor is composed of a male rotor and a female rotor that rotate by meshing with each other.
The specific virtual plane is a plane including the axes of both the male rotor and the female rotor.
The second suction port is a screw compressor characterized by opening in both the radial direction and the axial direction of the screw rotor with respect to the accommodation chamber.
前記ケーシングは、前記ケーシングの外部と前記収容室を連通させ、前記第１吸込ポート及び前記第２吸込ポートが前記収容室側の異なる２つの開口部を構成する１つの吸込流路を備える
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。 In the screw compressor according to claim 1 or 2.
The casing communicates the outside of the casing with the accommodation chamber, and the first suction port and the second suction port include one suction flow path constituting two different openings on the accommodation chamber side. Characterized screw compressor.
前記ケーシングは、
前記ケーシングの外部と前記収容室を連通させ、前記第１吸込ポートが前記収容室側の開口部を構成する第１吸込流路と、
前記第１吸込流路とは異なる経路で前記ケーシングの外部と前記収容室を連通させ、前記第２吸込ポートが前記収容室側の開口部を構成する第２吸込流路とを備える
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。 In the screw compressor according to claim 1 or 2.
The casing is
A first suction flow path that communicates the outside of the casing with the accommodation chamber, and the first suction port constitutes an opening on the accommodation chamber side.
It is characterized in that the outside of the casing and the accommodation chamber are communicated with each other by a route different from the first suction flow path, and the second suction port includes a second suction flow path forming an opening on the accommodation chamber side. Screw compressor.
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