JP2000283071A - Screw compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スクリュ圧縮機に
関し、特に、スライド弁機構により内部容積比調節が成
されるアキシャルポート及びラジアルポートを備える油
冷式スクリュ圧縮機に関する。The present invention relates to a screw compressor, and more particularly, to an oil-cooled screw compressor having an axial port and a radial port whose internal volume ratio is adjusted by a slide valve mechanism.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スクリュ圧縮機例えばスクリュ式空気圧
縮機において、吐出口のポートの形状と大きさについて
は、吐出圧力の値に応じて最適のポート形状、大きさを
決定している。その際、圧縮運転によって圧縮された空
気は吐出口のポートから吐出されるときに、ラジアル方
向、アキシャル方向へと吐き出されるが、従来のスクリ
ュ式空気圧縮機における吐出口のポートの態様は、ラジ
アル方向、アキシャル方向が同時に吐き出されるような
ポートの形状、大きさとなっているのが普通である。2. Description of the Related Art In a screw compressor, for example, a screw type air compressor, an optimum port shape and size of a discharge port is determined according to a discharge pressure value. At this time, when the air compressed by the compression operation is discharged from the port of the discharge port, the air is discharged in the radial direction and the axial direction, but the form of the port of the discharge port in the conventional screw air compressor is radial. Usually, the shape and size of the port are such that the direction and the axial direction are simultaneously discharged.
【０００３】この種のスクリュ式空気圧縮機では、理論
的には、空気をどの値の圧力まで圧縮するかによって、
動力ロスの少ない最適の内部容積比Ｖi が設計時点に決
定されるものであり、使用条件が一定である場合、その
容積比Ｖi は条件に合わせた最適内部容積比Ｖioとする
べきであり、このＶioからずれたポートの大きさでは動
力ロスにつながるものである。[0003] In this type of screw air compressor, theoretically, depending on the pressure to which air is compressed,
Are those in which the power loss less optimum internal volume ratio V i is determined at the time the design, if it is used condition is constant, the volume ratio V i should be the optimum internal volume ratio V io tailored to conditions There are those that lead to a power loss the magnitude of the port offset from the V io.
【０００４】このようなことから、ラジアル方向、アキ
シャル方向とも条件に合わせた最適な内部容積比Ｖioと
するのが理想的であり、何れか一方でも最適な内部容積
比Ｖ ioからずれるということは、即、動力ロスをもたら
すこととなる。そうした意味から、現状では条件に合致
したＶioとなるように「ラジアルポート内部容積比Ｖ ir
＝アキシャルポート内部容積比Ｖia」となっている。[0004] From such a thing, radial direction, space
Optimal internal volume ratio V according to conditions in both char directionioWhen
Ideally, one or the other has an optimal internal volume
Ratio V ioDeviating immediately results in power loss
Will be. In that sense, the conditions are currently met
Vio"Radial port internal volume ratio V ir
= Axial port internal volume ratio ViaIt has become.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、吐出口のポ
ートがラジアル方向、アキシャル方向に同時に吐き出さ
れるような形状、大きさとなっているものにあって、内
部容積比調節を行わせるためのスライド弁機構を採用し
たとすると、スライド弁機構を操作することによってＶ
ir＝Ｖiaの条件からずれる事態となり、そのために動力
ロスが生じる結果、折角、期待している省エネ効果が発
揮されなくなるのが問題である。By the way, the slide valve for adjusting the internal volume ratio is such that the port of the discharge port is shaped and sized so as to be discharged simultaneously in the radial direction and the axial direction. Assuming that a mechanism is adopted, operating the slide valve mechanism will
There is a problem that the condition of ir = Via is deviated, and as a result, power loss occurs. As a result, the expected energy saving effect is not exhibited.
【０００６】従来、内部容積比が高い状態でフルロード
運転からアンロード運転に切換えたときに、スライド弁
機構の個所でガスが圧縮されて吸込口に戻す圧縮ガスの
量が多くなり、そのために動力損失が多くなる問題があ
る点から、スライド弁機構を低内部容積比側に操作した
後にアンロード運転に切換える制御を行わせて無駄な動
力損失を少なくするようにした改良技術が、例えば特開
平05−033789号公報によって提案されており、一方、ラ
ジアルポートの開口開始とアキシャルポートの開口開始
に時間差を設けて段階的に開口することにより、吐出ポ
ート開口面積の急激な増加を緩和するようにした改良技
術が、例えば特開平06−323269号公報によって提案され
ており、これらはスライド弁機構の操作に基づく内部容
積比の変化に起因する問題点の解消を図る技術ではある
が、圧縮運転時におけるより一層の省エネ効果の実を挙
げようとする本発明の解決課題とは掛け離れた内容の先
行技術に過ぎないものである。Conventionally, when switching from full load operation to unload operation in a state where the internal volume ratio is high, the amount of compressed gas which is compressed at the slide valve mechanism and returned to the suction port increases, and Because there is a problem that power loss increases, an improved technology that reduces unnecessary power loss by performing control to switch to unload operation after operating the slide valve mechanism to the low internal volume ratio side is, for example, a feature. Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 05-033789 proposes that the opening of the radial port and the opening of the axial port are gradually opened with a time lag between the start of the opening and the opening of the axial port to mitigate a sudden increase in the opening area of the discharge port. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 06-323269 proposes an improved technique, which involves a problem caused by a change in the internal volume ratio based on the operation of the slide valve mechanism. Although this is a technique for solving the problem, it is merely a prior art that is far from the solution to the problem of the present invention that seeks to achieve even more energy-saving effects during the compression operation.
【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みて成さ
れたものであり、アキシャルポート及びラジアルポート
に対しスライド弁機構による内部容積比調節が成される
構造のスクリュ圧縮機において、アキシャルポートによ
って決まる内部容積比Ｖiaとラジアルポートによって決
まる内部容積比Ｖirとの間にある決まった条件を持たせ
るように構成することによって、消費電力の低減が図れ
てより良い省エネ効果が得られることが、本発明者等に
よる諸種の検討並びに実験の結果に基づいて知見される
に及び、ここに発明されるに至ったものであり、したが
って、本発明の目的は、アキシャルポート及びラジアル
ポートに対しスライド弁機構による内部容積比調節が成
されるスクリュ圧縮機に関して、圧縮運転時におけるよ
り良い省エネ効果を図らせようとすることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a screw compressor having a structure in which an internal volume ratio is adjusted by a slide valve mechanism for an axial port and a radial port. determined by be configured to have a certain fixed condition between the internal volume ratio V ir determined by the internal volume ratio V ia and the radial ports, the better energy-saving effect Hakare reduces power consumption can be obtained by Has been found based on the results of various studies and experiments by the present inventors, and the present invention has been accomplished.Therefore, the object of the present invention is to provide an axial port and a radial port. Better energy savings during compression operation for screw compressors whose internal volume ratio is adjusted by a slide valve mechanism It is to attempt achieved.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明に係る請求項１の発明は、互いに噛み合う一
対の雄ロータと雌ロータとを有し、かつ、アキシャルポ
ート及びラジアルポートに対しスライド弁機構による内
部容積比調節が成されるスクリュ圧縮機において、アキ
シャルポートによって決まる内部容積比Ｖiaをラジアル
ポートによって決まる内部容積比Ｖirよりも大きく形成
してなることを特徴とするスクリュ圧縮機である。The present invention has the following configuration to achieve the above object. That is, the invention of claim 1 according to the present invention is a screw compression method having a pair of male and female rotors meshing with each other, and wherein the internal volume ratio of the axial port and the radial port is adjusted by a slide valve mechanism. An internal volume ratio Via determined by an axial port is formed to be larger than an internal volume ratio Vir determined by a radial port.
【０００９】また、本発明に係る請求項２の発明は、上
記請求項１の発明のスクリュ圧縮機に関して、内部容積
比ＶiaがＶia＝４．０の条件で、内部容積比Ｖirが４．
０＜Ｖir≦６．０である構成としてなることを特徴とす
る。Further, the invention of claim 2 according to the present invention, with respect to the screw compressor of the invention described in claim 1, in the internal volume ratio V ia is V ia = 4.0 conditions, the internal volume ratio V ir 4.
It is characterized in that 0 <V ir ≦ 6.0.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。図１に
は、本発明の実施の形態に係るスクリュ圧縮機が断面図
で示される。また図２には、図１の矢視線Ａ−Ａに沿う
拡大断面図が示され、さらに図３には、図１におけるラ
ジアルポート８部の拡大図が示される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a screw compressor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged view of the radial port 8 in FIG.
【００１１】図１において油冷式スクリュ圧縮機１は容
量調節用スライド弁２を備えてなる。このスクリュ圧縮
機１は、一方に吸込口３を、他方に吐出口４を設けたケ
ーシング５内のロータ室６に互いに噛合う雌雄一対のス
クリュロータ７を回転可能に収容して形成されている。
また、上記スライド弁２は、スクリュロータ７から見
て、吸込口３の反対側に、スクリュロータ７の歯溝部
を、スクリュロータ７の周囲を取囲むロータ室６の内壁
面とともに覆うように、ロータ軸に平行に摺動可能に嵌
挿されている。このスライド弁２の吸込側端面は、図示
する状態ではストッパ８に当接しており、スクリュロー
タ７から見て、吸込口３の反対側の吸込側部分を該吸込
口３に連通させる上記吸込側端面とストッパ８との間の
流路は閉じられた状態、即ち１００％容量の全負荷運転
状態となっている。さらに、このスライド弁２は、これ
と吸込側のケーシング５の内壁面との間に介装されたば
ね９により常時吐出側に向けて付勢されている。In FIG. 1, an oil-cooled screw compressor 1 is provided with a slide valve 2 for capacity adjustment. The screw compressor 1 is formed by rotatably housing a pair of male and female screw rotors 7 that mesh with each other in a rotor chamber 6 in a casing 5 having a suction port 3 on one side and a discharge port 4 on the other. .
Further, the slide valve 2 covers the tooth groove portion of the screw rotor 7 on the opposite side of the suction port 3 as viewed from the screw rotor 7, together with the inner wall surface of the rotor chamber 6 surrounding the periphery of the screw rotor 7. It is slidably fitted parallel to the rotor shaft. The suction-side end face of the slide valve 2 is in contact with a stopper 8 in the state shown in the figure, and when viewed from the screw rotor 7, connects the suction-side portion opposite to the suction port 3 to the suction port 3. The flow path between the end face and the stopper 8 is in a closed state, that is, a full load operation state of 100% capacity. Further, the slide valve 2 is constantly biased toward the discharge side by a spring 9 interposed between the slide valve 2 and the inner wall surface of the casing 5 on the suction side.
【００１２】一方、ケーシング５の吐出側には油圧シリ
ンダ１０が突設してあり、そのピストン１１の一方の端
面は吐出口４に連通している。また、油圧シリンダ１０
のピストンロッド１２は、上記スライド弁２に結合して
いる。このピストン１１の他方の空間部は高圧部或いは
低圧部に適宜切換え可能に連通させ得るようになってお
り、ピストン１１、ピストンロッド１２を介してスライ
ド弁２に対して吸込側に向かう方向の力を作用させ、か
つその力を強くし、或いは弱くし得るようになってい
る。On the other hand, a hydraulic cylinder 10 protrudes from the discharge side of the casing 5, and one end face of the piston 11 communicates with the discharge port 4. The hydraulic cylinder 10
Is connected to the slide valve 2. The other space of the piston 11 can be connected to the high-pressure portion or the low-pressure portion so as to be switchable as appropriate. And can increase or decrease its force.
【００１３】そして、容量を小さくして部分負荷運転状
態にするには、上記他方の空間内の油を低圧側に通じさ
せる一方、上記一方の端面に作用する吐出圧力プラス上
記ばね９による力によってスライド弁２を吐出側に移動
させる。この結果、スライド弁２の上記吸込側端面とス
トッパ８との間の流路が開き、スクリュロータ７から見
て、吸込口３の反対側の吸込側部分が該吸込口３に連通
し、一旦スクリュロータ７に吸込まれたガスの一部が吸
込口３に戻るようになり、部分負荷運転状態となる。In order to reduce the capacity to the partial load operation state, the oil in the other space is allowed to flow to the low pressure side, while the discharge pressure acting on the one end face plus the force of the spring 9 is used. The slide valve 2 is moved to the discharge side. As a result, the flow path between the suction-side end face of the slide valve 2 and the stopper 8 opens, and the suction-side portion opposite to the suction port 3 when viewed from the screw rotor 7 communicates with the suction port 3. Part of the gas sucked into the screw rotor 7 returns to the suction port 3, and a partial load operation state is established.
【００１４】また、スクリュロータ７を収納しているロ
ータ室６の吐出口４への開口部である吐出ポートは、ロ
ータ軸方向に開口したアキシャルポート２０と、径方向
に開口したラジアルポート２１とからなっていて、アキ
シャルポート２０の軸方向から見たポート形状は図３に
斜線を施して示した領域の通りである。A discharge port, which is an opening to the discharge port 4 of the rotor chamber 6 housing the screw rotor 7, has an axial port 20 opened in the rotor axis direction, and a radial port 21 opened in the radial direction. The axial shape of the axial port 20 as viewed from the axial direction is as shown by the hatched area in FIG.
【００１５】本発明に係る上記実施形態においては、ア
キシャルポート２０によって決まる内部容積比（以下、
アキシャル容積比と称す）Ｖiaがラジアルポート２１に
よって決まる内部容積比（以下、ラジアル容積比と称
す）Ｖirよりも常に大きくなるように、アキシャルポー
ト２０及びラジアルポート２１の形状及び大きさを予め
設定している。In the above embodiment according to the present invention, the internal volume ratio (hereinafter, referred to as the internal volume ratio) determined by the axial port 20.
The shape and size of the axial port 20 and the radial port 21 are determined in advance so that the axial volume ratio V ia is always larger than the internal volume ratio V ir determined by the radial port 21 (hereinafter referred to as the radial volume ratio). You have set.
【００１６】上述するような「アキシャル容積比Ｖia＞
ラジアル容積比Ｖir」の条件を設定したことによって、
スクリュ圧縮機運転時の動力、即ち該圧縮機を駆動する
モータの入力を従来のものよりも低減させることが可能
となったのであり、この点を定量的に明らかにするため
に、下記の通り具体的な実験例を挙示してこれに基づい
て説明する。As described above, “axial volume ratio V ia >
Radial volume ratio V ir ”
The power during the operation of the screw compressor, that is, the input of the motor that drives the compressor, can be reduced as compared with the conventional one, and in order to quantitatively clarify this point, A specific example of an experiment will be described and the description will be made based on the example.
【００１７】実験に使用した圧縮機は、型式：ＨＭ５５
Ａ（空冷式、５５ｋＷ），風量：９．０m3／min （１０
０％フルロード時），動力（入力）：６１ｋＷ，吐出圧
力：７kgf/cm2 の容量調節用スライド弁２付スクリュ圧
縮機である。The compressor used in the experiment was of the type: HM55
A (air cooling type, 55 kW), air volume: 9.0 m 3 / min (10
This is a screw compressor with a slide valve 2 for capacity adjustment of 0% full load, power (input): 61 kW, discharge pressure: 7 kgf / cm 2 .
【００１８】上記スクリュ圧縮機において、アキシャル
容積比Ｖiaとラジアル容積比Ｖirの関係を下記のよう
に、 １．スライド弁（アキシャル容積比Ｖia＝４．０，ラ
ジアル容積比Ｖir＝４．０、従来技術対応例） ２．スライド弁（アキシャル容積比Ｖia＝５．５，ラ
ジアル容積比Ｖir＝４．０、本発明実施形態例） ３．スライド弁（アキシャル容積比Ｖia＝６．０，ラ
ジアル容積比Ｖir＝４．０、本発明実施形態例） にそれぞれ設定した３種について、容量調節弁６を調節
して各％負荷運転を行わせた際のインバータ消費電力を
実測し比較した結果は、下記表１の％数値に、また、図
４のグラフにそれぞれ示される通りである。[0018] In the screw compressor, the relationship between the axial volume ratio V ia a radial volume ratio V ir as follows, 1. 1. Slide valve (axial volume ratio V ia = 4.0, radial volume ratio V ir = 4.0, example of conventional technology) 2. Slide valve (axial volume ratio V ia = 5.5, radial volume ratio V ir = 4.0, embodiment of the present invention) For each of the three types set for the slide valves (axial volume ratio V ia = 6.0, radial volume ratio V ir = 4.0, the embodiment of the present invention), the capacity control valve 6 is adjusted to perform each% load operation. The results of the actual measurement and comparison of the inverter power consumption at the time of the execution are shown in the following numerical values of Table 1 and as shown in the graph of FIG.
【００１９】[0019]
【表１】 [Table 1]
【００２０】「表１」及び図４を参照して、本発明の実
施形態に係るスライド弁、ではスライド弁（従来
技術対応例）に比べて約９０％負荷以下の負荷運転時に
おいて消費電力の低減が成されている。但し、フルロー
ド運転付近では逆に、スライド弁、の方が５％未満
の消費電力上昇となっている。なお、スライド弁より
もスライド弁の方がより省エネ効果が顕れているが、
理論計算上、仮にアキシャル容積比Ｖiaを６．０よりも
大きくしたとしても、更なる動力改善は２〜３％程度し
か臨めなく、逆にフルロード運転時の動力が増す傾向と
なって、省エネ改善の実が一義的に上がるとは言い切れ
なく、以上の結果を纏めてみると、ラジアル容積比Ｖir
＝４．０の場合、アキシャル容積比Ｖiaは４．０超過、
６．０未満の範囲の値が適当であると思料される。Referring to Table 1 and FIG. 4, the slide valve according to the embodiment of the present invention consumes less power than a slide valve (an example corresponding to the prior art) at a load of about 90% or less. Reductions have been made. However, in the vicinity of the full load operation, on the contrary, the power consumption of the slide valve is increased by less than 5%. Although the slide valve is more energy-saving than the slide valve,
According to theoretical calculations, even if the axial volume ratio Via is set to be larger than 6.0, further power improvement can be achieved only by about 2 to 3%, and conversely, the power during full load operation tends to increase. not be said is the real energy-saving improvement increases uniquely, and try to sum up the overall result, radial volume ratio V ir
= 4.0, the axial volume ratio Via exceeds 4.0,
Values in the range of less than 6.0 are considered appropriate.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施されるものであって、以下に記載されるような効果を
奏する。即ち、本発明によれば、アキシャルポート及び
ラジアルポートに対しスライド弁機構による内部容積比
調節が成されるスクリュ圧縮機において、アキシャルポ
ートによって決まる内部容積比Ｖiaをラジアルポートに
よって決まる内部容積比Ｖirよりも大きく形成してなる
構成としたことにより、Ｖir＝Ｖiaである従来の同種の
スクリュ圧縮機に比して、圧縮機を駆動するモータの消
費電力を節減することが可能であり、より良い省エネ効
果を齎すものである。The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects. That is, according to the present invention, in a screw compressor in which the internal volume ratio is adjusted by the slide valve mechanism with respect to the axial port and the radial port, the internal volume ratio Via determined by the axial port is changed to the internal volume ratio Via determined by the radial port. By adopting a configuration formed to be larger than ir, it is possible to reduce the power consumption of the motor that drives the compressor, as compared with a conventional screw compressor of the same type where V ir = V ia . , Which brings better energy saving effect.
【図１】本発明の実施の形態に係るスクリュ圧縮機の断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of a screw compressor according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の矢視線Ａ−Ａに沿う拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along the line AA of FIG. 1;
【図３】図１におけるラジアルポート８部の拡大図であ
る。FIG. 3 is an enlarged view of a radial port 8 in FIG. 1;
【図４】本発明の実施の形態に係るスクリュ圧縮機及び
従来の同種スクリュ圧縮機における風量−消費電力特性
線図である。FIG. 4 is an air volume-power consumption characteristic diagram of the screw compressor according to the embodiment of the present invention and a conventional screw compressor of the same type.
１…油冷式スクリュ圧縮機 ２…容量調節用スライド弁
３…吸込口 ４…吐出口 ５…ケーシング
６…ロータ室 ７…スクリュロータ ８…ストッパ
９…ばね １０…油圧シリンダ １１…ピストン
１２…ピストンロッド ２０…アキシャルポート ２１…ラジアルポートDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Oil-cooled screw compressor 2 ... Slide valve for capacity adjustment 3 ... Suction port 4 ... Discharge port 5 ... Casing
6: Rotor chamber 7: Screw rotor 8: Stopper
9 ... Spring 10 ... Hydraulic cylinder 11 ... Piston
12 ... Piston rod 20 ... Axial port 21 ... Radial port
Claims (2)
タとを有し、かつ、アキシャルポート及びラジアルポー
トに対しスライド弁機構による内部容積比調節が成され
るスクリュ圧縮機において、アキシャルポートによって
決まる内部容積比Ｖiaをラジアルポートによって決まる
内部容積比Ｖirよりも大きく形成してなることを特徴と
するスクリュ圧縮機。1. A screw compressor having a pair of a male rotor and a female rotor meshing with each other, wherein an internal volume ratio of an axial port and a radial port is adjusted by a slide valve mechanism. screw compressor and characterized by being larger than the internal volume ratio V ir determined a volume ratio V ia by radial ports.
で、内部容積比Ｖirが４．０＜Ｖir≦６．０である請求
項１記載のスクリュ圧縮機。2. The screw compressor according to claim 1, wherein the internal volume ratio V ir satisfies 4.0 <V ir ≦ 6.0 when the internal volume ratio V ia is V ia = 4.0.
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