(57)【要約】【課題】二段スクリュー圧縮機において、圧縮機複数台で構成される冷凍サイクルで使用しても圧縮機が確実に始動可能な信頼性の高いものとすること。【解決手段】二段スクリュー圧縮機５０は、低段ケーシング１内に低段圧縮機構部２を収納した低段圧縮機５１と、高段ケーシング４内に高段圧縮機構部３を収納した高段圧縮機５３と、低段圧縮機構部２の吐出ポート６３と高段圧縮機構部３の吸入ポート６８とを連通する中間段ケーシング８５とを備える。高段ケーシング４には、圧縮機始動時に高段圧縮機構部３の吐出ポート６９から吐出される冷媒ガスを高段圧縮機構部３の吸入側にバイパスし圧縮機始動完了後に閉じるようにした第１のバイパス通路８２及び第１のピストン弁８４が備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低段ケーシング内に低段圧縮機構部を収納した低段圧縮機と、
高段ケーシング内に高段圧縮機構部を収納した高段圧縮機と、
低段圧縮機構部の吐出ポートと高段圧縮機構部の吸入ポートとを連通する中間段ケーシングと、を備えた二段スクリュー圧縮機において、
圧縮機始動時に前記高段圧縮機構部の吐出ポートから吐出される冷媒ガスを前記高段圧縮機構部の吸入側にバイパスし圧縮機始動完了後に閉じるように第１のバイパス通路及び第１のピストン弁を前記高段ケーシングに備えた
ことを特徴とする二段スクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載の二段スクリュー圧縮機において、圧縮機始動時に前記高段圧縮機構部の圧縮途中から吐出される冷媒ガスを前記高段圧縮機構部の吸入側にある前記中間段ケーシング内にバイパスするように第２のバイパス通路及び第２のピストン弁を前記高段ケーシングに備えたことを特徴とする二段スクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載の二段スクリュー圧縮機において、圧縮機始動時に前記低段圧縮機構部に沿って軸方向に移動して前記低段圧縮機の容量を小さくするスライド弁を前記低段ケーシングに備えたことを特徴とする二段スクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１に記載の二段スクリュー圧縮機において、前記低段圧縮機及び前記高段圧縮機を駆動する電動機を前記中間段ケーシング内に収納して備え、前記電動機をインバータを用いて駆動することを特徴とする二段スクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段スクリュー圧縮機に係り、特に冷凍機に使用される二段スクリュー圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機が始動するためには、電動機の始動トルクが圧縮機始動時の負荷トルクを超える必要がある。始動トルクを増加させるには、電動機の定格出力がより大きいものを選定すれば良いが、モータ体格が大きくなるために圧縮機が大型化する。そこで、従来のスクリュー圧縮機では、始動時の始動負荷を低減するために、圧縮機を構成するケーシングにスライド弁やバイパス弁を設け、圧縮途中の冷媒ガスを圧縮前に戻すということが行われてきた。係る従来技術に関連するものとしては、特開２００３−３９７６号公報（特許文献１）が挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スクリュー圧縮機１台で構成される冷凍サイクルにおいては、スライド弁やバイパス弁により、圧縮途中の冷媒ガスを圧縮前に戻すことで起動可能な場合が多い。しかし、スクリュー圧縮機が複数台で構成される冷凍サイクルの場合、運転中のスクリュー圧縮機と停止中のスクリュー圧縮機が混在するという状況が存在する。通常、このような冷凍サイクルではスクリュー圧縮機の吐出側に逆止弁が付いており、運転中のスクリュー圧縮機から高圧の冷媒ガスが停止中のスクリュー圧縮機に流れ込まないようになっている。この停止中のスクリュー圧縮機を始動するには、逆止弁の上流側圧力に打勝つだけの始動トルクが電動機に要求される。このような場合、スクリュー圧縮機が停止中で冷凍サイクル内の圧力がバランスしている状態より、始動時の負荷トルクが大きくなり、スライド弁やバイパス弁で圧縮途中の冷媒ガスを圧縮前に戻すだけでは始動が困難な場合がある。特に、二段スクリュー圧縮機ではその始動がより困難であった。
【０００５】
本発明の目的は、圧縮機複数台で構成される冷凍サイクルで使用しても圧縮機が確実に始動可能な信頼性の高い二段スクリュー圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述の目的を達成するために、本発明は、低段ケーシング内に低段圧縮機構部を収納した低段圧縮機と、高段ケーシング内に高段圧縮機構部を収納した高段圧縮機と、低段圧縮機構部の吐出ポートと高段圧縮機構部の吸入ポートとを連通する中間段ケーシングと、を備えた二段スクリュー圧縮機において、圧縮機始動時に前記高段圧縮機構部の吐出ポートから吐出される冷媒ガスを前記高段圧縮機構部の吸入側にバイパスすると共に圧縮機始動完了後にこのバイパスを閉じるように第１のバイパス通路及び第１のピストン弁を前記高段ケーシングに備えた構成にしたことにある。
【０００７】
係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）圧縮機始動時に前記高段圧縮機構部の圧縮途中から吐出される冷媒ガスを前記高段圧縮機構部の吸入側にある前記中間段ケーシング内にバイパスするように第２のバイパス通路及び第２のピストン弁を前記高段ケーシングに備えたこと。
（２）圧縮機始動時に前記低段圧縮機構部に沿って軸方向に移動して前記低段圧縮機の容量を小さくするスライド弁を前記低段ケーシングに備えたこと。
（３）前記低段圧縮機及び前記高段圧縮機を駆動する電動機を前記中間段ケーシング内に収納して備え、前記電動機をインバータを用いて駆動すること。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、圧縮機複数台で構成される冷凍サイクルで使用しても圧縮機が確実に始動可能な信頼性の高い二段スクリュー圧縮機が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例の二段スクリュー圧縮機について、図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の二段スクリュー圧縮機５０の縦断面図、図２は図１の二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機部分の横断面図である。
【００１０】
まず、本実施例の二段スクリュー圧縮機５０の全体構成に関して説明する。
【００１１】
二段スクリュー圧縮機５０は、低段圧縮機５１、モータ部５２、高段圧縮機５３、及び給排油経路を備えて構成されている。圧縮される気体は、低段圧縮機５１からモータ部５２を経て高段圧縮機５３へ流れ、圧縮機外に吐出されるので、以下の説明では低段側を上流側、高段側を下流側として方向を示す。
【００１２】
低段圧縮機５１は、低段メインケーシング１、低段スクリューロータ２、スライド弁１７、ロッド１８、ピストン１９、コイルばね２０、吐出ケーシング２２、ころ軸受８、９、及び玉軸受１０などから構成されている。
【００１３】
低段メインケーシング１は、横方向に延び周方向で交差する一対の円筒状ボア１ａ、この円筒状ボア１ａに沿って延びる凹部１ｂ、横方向に延びるピストン室２１、及びこのピストン室２１のピストン両側に給排油する油通路などを形成している。さらに、吸入口１５、吸入室６１、低段吸入ポート６２、及び低段吐出ポート６３を形成する部分は同一部材である低段メインケーシング１により形成されている。吸入口１５、吸入室６１、及び低段吸入ポート６２は、低段スクリューロータ２への吸込み流路を形成するものである。低段吐出ポート６３は低段スクリューロータ２からの吐出通路を形成するものである。
【００１４】
低段スクリューロータ２は、低段圧縮機構部を構成するものであり、互いに噛合わされた一対の低段雄ロータ２Ａ及び低段雌ロータ（図示せず）から構成され、一対の円筒状ボア１ａに収納されている。低段雄ロータ２Ａの両側に設けられた軸部６４、６５は、低段メインケーシング１に設置されたころ軸受８と、吐出ケーシング２２に設置されたころ軸受９及び玉軸受１０とにより支持されている。低段雌ロータも、低段雄ロータ２Ａと同様に、両側に設けられた軸部がころ軸受と玉軸受とにより支持されている。吐出ケーシング２２は、ガス通路８７を有して、低段吐出ポート６３とモータカバー２３のガス通路８８とを連通している。
【００１５】
スライド弁１７は、低段スクリューロータ２の噛合い部に吸込まれた吸入冷媒ガスの一部を吸入側へバイパスして容量制御するためのものであり、横方向に延びる凹部１ａに移動可能に収納されている。油圧ピストン１９は、ロッド１８を介してスライド弁１７を左右に駆動するものであり、横方向に延びるピストン室２１の中に摺動可能に収納されている。コイルばね２０は、ピストン室２１の反スライド弁室側に配置され、ピストン１９を常にスライド弁側に押圧する力を付与している。スライド弁１７、ロッド１８、ピストン１９、及びコイルばね２０により容量制御機構部を構成している。
【００１６】
モータ部５２は、モータケーシング２４、モータステータ５、モータロータ６、ころ軸受１２、モータカバー２３、玉軸受１１、及びギヤカップリング７などから構成されている。モータ部５２は、低段圧縮機５１と高段圧縮機５３との間に挟持され、その駆動力を低段圧縮機５１の低段雄ロータ２Ａ及び高段圧縮機５３の高段雄ロータ３Ａに伝達するように構成されている。モータステータ５及びモータロータ６により駆動用電動機８１が構成されている。モータカバー２３及びモータケーシング２４により中間段ケーシング８５が構成されている。
【００１７】
モータステータ５はモータケーシング２４に装着され、モータロータ６は、モータステータ５内で、高段雄ロータ３Ａの一側に形成された軸部６６に固着されている。高段雄ロータ３Ａの軸部６６は、モータロータ６の両側で、玉軸受１１及びころ軸受１２によりモータケーシング２４に支持されている。高段雄ロータ３Ａの軸部６６の先端部はギヤカップリング７を介して低段雄ロータ２Ａの軸部６４に連結されている。係る構成によって、駆動用電動機８１の駆動力は、低段雄ロータ２Ａ及び高段雄ロータ３Ａに伝達される。なお、低段及び高段の雌ロータは雄ロータ２Ａ、３Ａにより駆動される。そして、モータカバー２３には、吐出ケーシング２２とモータケーシング２４とを連通するガス通路８８が形成されている。また、モータケーシング２４には、高段メインケーシング４に冷媒ガスを導入する吸入室８９が形成されている。
【００１８】
高段圧縮機５３は、高段圧縮機構部を構成するものであり、高段メインケーシング４、高段スクリューロータ３、ころ軸受１２、１３、玉軸受１４、モータケーシング２４、第１のピストン弁８４、第２のスプリング８３、第２のピストン弁２６（図２参照）、及び第２のスプリング４１（図２参照）などから構成されている。ここで、ころ軸受１２及びモータケーシング２４は、モータ部５２の構成要素と共通である。
【００１９】
高段メインケーシング４は、横方向に延び周方向で交差する一対の円筒状ボア４ａ、高段吸入ポート６８、高段吐出ポート６９、第１のバイパス通路８２、油通路８６、第２のバイパス通路２５（図２参照）、及び油通路７０（図２参照）を形成している。
【００２０】
高段スクリューロータ３は、互いに噛合わされた一対の低段雄ロータ３Ａ及び低段雌ロータ（図示せず）から構成され、一対の円筒状ボア４ａに収納されている。低段雄ロータ３Ａの両側に設けられた軸部６６、６７は、モータケーシング２４に設置されたころ軸受１２と、高段メインケーシング４設置されたころ軸受１３及び玉軸受１４とで支持されている。高段雌ロータも、高段雄ロータ３Ａと同様に、両側に設けられた軸部がころ軸受と玉軸受とで支持されている。
【００２１】
第１のバイパス通路８２及び第１のピストン弁８４は、圧縮機始動時に高段圧縮機構部３の高段吐出ポート６９から吐出される冷媒ガスを高段圧縮機構部３の吸入側にある中間段ケーシング８５内にバイパスすると共に、圧縮機始動完了後に閉じるように設けられている。圧縮機始動完了後の第１のバイパス通路８２の閉路状態において、第１のピストン弁８４の両側の圧力を受ける面は、中間段ケーシング８５の中間圧力を受ける面と、油通路８６の高圧を受ける面となるようになっている。すなわち、圧縮機始動完了後に高段圧縮機構部３が通常圧縮状態になった際には、高段吐出ポート６９から加わる高圧は第１のピストン弁８４の側面となっている。これによって、第１のピストン弁８４による第１のバイパス通路８２の閉路が継続される。
【００２２】
第２のバイパス通路２５及び第２のピストン弁２６は、圧縮機始動時に高段圧縮機構部３の圧縮途中の冷媒ガスを高段圧縮機構部３の吸入側にある中間段ケーシング８５内にバイパスすると共に、圧縮機始動完了後に閉じるように設けられている。圧縮機始動完了後には、油通路７０に高圧油が供給され、第２のピストン弁２６の背面に高圧が加えられるので、第２のピストン弁２６は閉じた状態を継続する。なお、図２に示す例では、高圧段側雄ロータ３Ａの横に圧縮途中の冷媒ガスを圧縮前に戻すための第２のバイパス通路２５を設けているが、この第２のバイパス通路２５を高圧段側雌ロータ１０の横に設けるようにしても良い。
【００２３】
次に、本実施例の二段スクリュー圧縮機５０の冷媒ガス及び油の流れを説明する。
【００２４】
モータ部５２の駆動用電動機８１に通電されてモータロータ６が通常回転状態になると、低段スクリューロータ２及び高段スクリューロータ３も通常運転状態で駆動される。これによって、低温、低圧の冷媒ガスは、吸入口１５から吸入室６１に吸入される。その後、冷媒ガスは、低段吸入ポート６２から一対の低段スクリューロータ２の噛み合い歯面と低段メインケーシング１により形成される圧縮室に吸入され、圧縮室の縮小により徐々に圧縮されて中間圧冷媒ガスとなる。この中間圧冷媒ガスは、低段吐出ポート６３から吐出ケーシング２２のガス通路８７に吐出された後、モータカバー２３のガス通路８８からモータケーシング２４の吸入室８９を通って高段吸入ポート６８に吸入される。高段吸入ポート６８から一対の高段スクリューロータ３の噛み合い歯面と高段メインケーシング４により形成される圧縮室に吸入され、圧縮室の縮小により徐々に圧縮される。圧縮された高温、高圧の冷媒ガスは、吐出ポート６９から吐出され、吐出口１６より外部へ吐出される。
【００２５】
上述した圧縮動作によって、圧縮反力がスクリューロータ２、３に作用するが、ラジアル荷重をころ軸受８、９、１２、１３、７８、７９により支持し、スラスト荷重を玉軸受１０、１１、１４、８０により支持している。これらの軸受の潤滑、冷却用の油は別に設置された油タンクからメインケーシング１、吐出ケーシング２２、モータカバー２３、モータケーシング２４及び主ケーシング４にそれぞれ設けられた油通路を通り各軸受部に差圧給油される。なお、この油は、容量制御用として低段圧縮機５１及び高段圧縮機５３の容量制御をおこなうスライド弁１７及び第２のピストン弁２６などを動作するためにも使用される。
【００２６】
二段スクリュー圧縮機５０の始動時には、第２のピストン弁２６がスプリング４１のスプリング力で第２のバイパス通路２５を開いている。これによって、高段スクリューロータ３の噛合い歯面と高段メインケーシング４とにより形成される圧縮室内で圧縮途中の冷媒ガスが高段吸入ポート６８へバイパスされる。また、二段スクリュー圧縮機５０の始動時には、第１のピストン弁８４がスプリング８３のスプリング力で第１のバイパス通路８２を開いている。これによって、高段スクリューロータ３の吐出ポート１６から吐出された冷媒ガスが高段吸入ポート６８へバイパスされる。始動完了後は軸受部へ給油する潤滑油の一部を第１及び第２のピストン弁８４、に印加してピストン弁８４、２６を閉じる。これにより、始動時の負荷が大幅に低減されるため、圧縮機複数台で構成される冷凍サイクルに本実施例の二段スクリュー圧縮機５０で使用しても、確実に始動し高い信頼性を得ることができる。また、二段スクリュー圧縮機５０の電動機をインバータで駆動するような場合においても、同様に始動時の負荷が低減できるため、高い信頼性を得ることができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施例の二段スクリュー圧縮機５０は、低段ケーシング１内に低段圧縮機構部２を収納した低段圧縮機５１と、高段ケーシング４内に高段圧縮機構部３を収納した高段圧縮機５３と、低段圧縮機構部２の吐出ポート６３と高段圧縮機構部３の吸入ポート６８とを連通する中間段ケーシング８５とを備え、高段ケーシング４には、圧縮機始動時に高段圧縮機構部３の吐出ポート６９から吐出される冷媒ガスを高段圧縮機構部３の吸入側にバイパスし圧縮機始動完了後に閉じるようにした第１のバイパス通路８２及び第１のピストン弁８４が備えられているので、圧縮機複数台で構成される冷凍サイクルで使用しても、圧縮機が確実に始動可能な信頼性の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例を示す二段スクリュー圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機部分の横断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…低段メインケーシング、１ａ…円筒状ボア、１ｂ…凹部、２…低段スクリューロータ、２Ａ…低段雄ロータ、３…高段スクリューロータ、３Ａ…高段雄ロータ、３Ｂ…高段雌ロータ、４…高段メインケーシング、４ａ…円筒状ボア、５…モータステータ、６…モータロータ、７…ギヤカップリング、８、９…ころ軸受、１０、１１…玉軸受、１２、１３…ころ軸受、１４…玉軸受、１５…吸入口、１６…吐出口、１７…スライド弁、１８…ロッド、１９…ピストン、２０…コイルばね、２１…ピストン室、２２…低段吐出ケーシング、２３…モータカバー、２４…モータケーシング、２５…第２のバイパス通路、２６…第２のピストン弁、４１…第２のスプリング、５０…スクリュー圧縮機、５１…低段圧縮機、５２…モータ部、５３…高段圧縮機、６１…吸入室、６２…低段吸入ポート、６３…低段吐出ポート、６４〜６７…軸部、６８…高段吸入ポート、６９…高段吐出ポート、７０…油通路、７１、７２…給油通路、７３…共通給油通路、７４、７５…給油通路、７５、７６…軸部、７８、７９…ころ軸受、８０…玉軸受、８１…電動機、８２…第１のバイパス通路、８３…第１のスプリング、８４…第１のピストン弁、８５…中間段ケーシング、８６…油通路、８７、８８…ガス通路、８９…吸入室。
【図１】
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【図２】
2006138286.tif 000004