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JPWO2015193974A1 - Two stage screw compressor - Google Patents

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JPWO2015193974A1
JPWO2015193974A1 JP2016528694A JP2016528694A JPWO2015193974A1 JP WO2015193974 A1 JPWO2015193974 A1 JP WO2015193974A1 JP 2016528694 A JP2016528694 A JP 2016528694A JP 2016528694 A JP2016528694 A JP 2016528694A JP WO2015193974 A1 JPWO2015193974 A1 JP WO2015193974A1
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Abstract

二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構と、低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、低段圧縮機構及び高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、を備え、低段圧縮機構は、低段スクリューロータと、一対の低段ゲートロータと、低段ケーシングと、を有しており、高段圧縮機構は、高段スクリューロータと、1つの高段ゲートロータと、高段ケーシングと、を有しており、低段スクリューロータ及び高段スクリューロータは同径であり、低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも小さくなるように形成されており、高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも大きく360°よりも小さくなるように形成されている。The two-stage screw compressor includes a low-stage compression mechanism that compresses a fluid, a high-stage compression mechanism that further compresses the fluid compressed by the low-stage compression mechanism, and a screw shaft that drives the low-stage compression mechanism and the high-stage compression mechanism. The low-stage compression mechanism includes a low-stage screw rotor, a pair of low-stage gate rotors, and a low-stage casing, and the high-stage compression mechanism includes the high-stage screw rotor, one The low-stage screw rotor and the high-stage screw rotor have the same diameter, and the compression groove of the low-stage screw rotor has a stroke from the start of compression to the completion of discharge. The rotation angle is formed to be smaller than 180 °, and the compression groove of the high-stage screw rotor has a rotation angle from the start of compression to the completion of discharge of greater than 180 ° and smaller than 360 °. It is formed.

Description

本発明は、二段スクリュー圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a two-stage screw compressor.

特許文献1には、低段圧縮機構と高段圧縮機構とを備えた二段スクリュー圧縮機が記載されている。この二段スクリュー圧縮機において、低段側回転軸と高段側回転軸とは一体のほぼ同軸径で形成されている。また、低段スクリューロータと高段スクリューロータとは共通化されている。さらに、低段スクリューロータに対して一対の低段ゲートロータが嵌合しており、高段スクリューロータに対して高段ゲートロータが1個のみ嵌合している。   Patent Document 1 describes a two-stage screw compressor including a low-stage compression mechanism and a high-stage compression mechanism. In this two-stage screw compressor, the low-stage side rotary shaft and the high-stage side rotary shaft are formed with an integral substantially coaxial diameter. Moreover, the low stage screw rotor and the high stage screw rotor are made common. Furthermore, a pair of low stage gate rotors are fitted to the low stage screw rotor, and only one high stage gate rotor is fitted to the high stage screw rotor.

特許第4120733号公報Japanese Patent No. 4120733

特許文献1の二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機構では、低段圧縮機構からの吐出冷媒が、スクリュー回転角180°以下の行程で圧縮される。このため、一行程で冷媒が圧縮される圧縮速度が大きくなってしまい、吐出口から吐出される冷媒の流速及び加速度が大きくなってしまう。このため、特に、インバータ駆動によりモータの回転数を高めた場合や、高圧又は高密度の冷媒を使用した場合には、吐出口におけるオーバーシュートや吐出抵抗が大きくなり、冷媒吐出時における圧力損失や脈動が大きくなってしまうという問題点があった。   In the high-stage compression mechanism of the two-stage screw compressor of Patent Document 1, the refrigerant discharged from the low-stage compression mechanism is compressed in a stroke with a screw rotation angle of 180 ° or less. For this reason, the compression speed at which the refrigerant is compressed in one stroke increases, and the flow velocity and acceleration of the refrigerant discharged from the discharge port increase. For this reason, especially when the motor speed is increased by driving the inverter, or when a high-pressure or high-density refrigerant is used, overshoot and discharge resistance at the discharge port increase, and pressure loss and There was a problem that pulsation would increase.

本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、高段圧縮機構におけるオーバーシュートや吐出抵抗を抑えることができ、流体吐出時の圧力損失や脈動を低減することができる二段スクリュー圧縮機を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress overshoot and discharge resistance in a high-stage compression mechanism, and can reduce pressure loss and pulsation during fluid discharge. An object of the present invention is to provide a two-stage screw compressor.

本発明に係る二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構と、前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、を備え、前記低段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する一対の低段ゲートロータと、前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、前記高段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する1つの高段ゲートロータと、前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており、前記低段スクリューロータ及び前記高段スクリューロータは同径であり、前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも小さくなるように形成されており、前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも大きく360°よりも小さくなるように形成されているものである。   The two-stage screw compressor according to the present invention includes a low-stage compression mechanism that compresses a fluid, a high-stage compression mechanism that further compresses the fluid compressed by the low-stage compression mechanism, the low-stage compression mechanism, and the high-stage compression mechanism. A screw shaft that drives a compression mechanism, and the low-stage compression mechanism includes a low-stage screw rotor that has a helical compression groove formed on an outer peripheral surface and is driven to rotate by the screw shaft, and the low-stage screw rotor. A pair of low-stage gate rotors that rotate following the rotation of the low-stage screw rotor, and a cylindrical inner cylinder surface that rotatably accommodates the low-stage screw rotor. A high-stage compression mechanism, wherein the high-stage compression mechanism includes a high-stage screw rotor having a helical compression groove formed on an outer peripheral surface and driven to rotate by the screw shaft; One high-stage gate rotor that has a plurality of teeth that mesh with the compression grooves of the Liu rotor, and that rotates following the rotation of the high-stage screw rotor, and a cylindrical inner cylinder surface that rotatably accommodates the high-stage screw rotor The low-stage screw rotor and the high-stage screw rotor have the same diameter, and the compression groove of the low-stage screw rotor rotates in the stroke from the start of compression to the completion of discharge. The compression groove of the high stage screw rotor is formed so that the angle is smaller than 180 °, and the rotation angle of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is larger than 180 ° and smaller than 360 °. Is formed.

本発明によれば、高段圧縮機構での圧縮速度を小さくすることができるため、高段圧縮機構の吐出口におけるオーバーシュートや吐出抵抗を抑えることができ、流体吐出時の圧力損失や脈動を低減することができる。   According to the present invention, since the compression speed of the high-stage compression mechanism can be reduced, overshoot and discharge resistance at the discharge port of the high-stage compression mechanism can be suppressed, and pressure loss and pulsation during fluid discharge can be reduced. Can be reduced.

本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the two-stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機の低段圧縮機構12の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the low stage compression mechanism 12 of the two-stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機構13の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the high stage compression mechanism 13 of the two-stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機における低段スクリューロータ3の外周面の構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of the outer peripheral surface of the low stage screw rotor 3 in the two stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機における低段スクリューロータ3の外周面の構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of the outer peripheral surface of the low stage screw rotor 3 in the two stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機における高段スクリューロータ4の外周面の構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of the outer peripheral surface of the high stage screw rotor 4 in the two-stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機における高段スクリューロータ4の外周面の構成を示す展開図である。It is an expanded view which shows the structure of the outer peripheral surface of the high stage screw rotor 4 in the two-stage screw compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention.

実施の形態1.
本発明の実施の形態1に係る二段スクリュー圧縮機について説明する。図1は、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の概略構成を示す断面図である。図2は、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の低段圧縮機構12の概略構成を示す斜視図である。図3は、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機構13の概略構成を示す斜視図である。二段スクリュー圧縮機は、冷凍機などに用いられる冷凍サイクル装置の構成要素の1つとなるものである。なお、図1〜図3を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書全文に示されている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
Embodiment 1 FIG.
A two-stage screw compressor according to Embodiment 1 of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a two-stage screw compressor according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the low-stage compression mechanism 12 of the two-stage screw compressor according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the high-stage compression mechanism 13 of the two-stage screw compressor according to the present embodiment. A two-stage screw compressor is one of the components of a refrigeration cycle apparatus used in a refrigerator or the like. In the following drawings including FIG. 1 to FIG. 3, the dimensional relationship and shape of each component may be different from the actual ones. Moreover, the form of the component shown by the whole specification is an illustration to the last, and is not limited to these description.

図1〜図3に示すように、本実施の形態における二段スクリュー圧縮機は、流体(例えば、冷凍サイクル装置を循環する冷媒)を圧縮する低段圧縮機構12と、低段圧縮機構12で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構13と、低段圧縮機構12及び高段圧縮機構13を駆動するスクリュー軸5と、スクリュー軸5を回転させる電動機2と、を有している。本例の二段スクリュー圧縮機は、低段圧縮機構12及び高段圧縮機構13が共通のスクリュー軸5により駆動されるシングルスクリュー型である。低段圧縮機構12、高段圧縮機構13、スクリュー軸5及び電動機2は、二段スクリュー圧縮機の全体の外殻となる筒状のケーシング本体1に収容されている。ケーシング本体1の筒軸方向において、電動機2は一端側に配置されており、高段圧縮機構13は他端側に配置されており、低段圧縮機構12は電動機2と高段圧縮機構13との間に配置されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the two-stage screw compressor in the present embodiment includes a low-stage compression mechanism 12 that compresses a fluid (for example, a refrigerant that circulates in the refrigeration cycle apparatus), and a low-stage compression mechanism 12. A high-stage compression mechanism 13 that further compresses the compressed fluid, a low-stage compression mechanism 12, a screw shaft 5 that drives the high-stage compression mechanism 13, and an electric motor 2 that rotates the screw shaft 5 are provided. The two-stage screw compressor of this example is a single screw type in which the low-stage compression mechanism 12 and the high-stage compression mechanism 13 are driven by a common screw shaft 5. The low-stage compression mechanism 12, the high-stage compression mechanism 13, the screw shaft 5, and the electric motor 2 are accommodated in a cylindrical casing body 1 that is an outer shell of the entire two-stage screw compressor. In the cylinder axis direction of the casing body 1, the electric motor 2 is disposed on one end side, the high-stage compression mechanism 13 is disposed on the other end side, and the low-stage compression mechanism 12 includes the electric motor 2 and the high-stage compression mechanism 13. It is arranged between.

低段圧縮機構12は、低段ケーシング1a(図2では図示せず)、低段スクリューロータ3、及び一対の低段ゲートロータ7を備えている。低段ケーシング1aは、ケーシング本体1の一部を構成しており、円筒状の内筒面1cを有している。内筒面1cには、圧縮した流体を吐出する低段吐出口10(後述)が設けられている。低段スクリューロータ3は、低段ケーシング1a(内筒面1c)に回転自在に収容されており、スクリュー軸5により回転駆動されるようになっている。低段スクリューロータ3の外周面には、複数の螺旋状の圧縮溝3a(スクリュー溝)が形成されている。一対の低段ゲートロータ7のそれぞれは、圧縮溝3aに噛み合う複数の歯7aを放射状に備えており、低段スクリューロータ3の回転に従動して回転するようになっている。一対の低段ゲートロータ7は、低段スクリューロータ3の周方向において位相が180°異なる位置に配置されている。低段スクリューロータ3の圧縮溝3a、低段ゲートロータ7、及び低段ケーシング1aの内筒面1cで囲まれた空間には、低段スクリューロータ3の回転に伴って容積が変化する低段圧縮室6が形成される。本例では、低段スクリューロータ3の溝数(圧縮溝3aの本数)は6本であり、低段ゲートロータ7の歯数(歯7aの数)は11個である。すなわち、低段圧縮機構12の歯数比は6:11である。   The low-stage compression mechanism 12 includes a low-stage casing 1a (not shown in FIG. 2), a low-stage screw rotor 3, and a pair of low-stage gate rotors 7. The low-stage casing 1a constitutes a part of the casing body 1 and has a cylindrical inner cylindrical surface 1c. The inner cylinder surface 1c is provided with a low-stage discharge port 10 (described later) for discharging the compressed fluid. The low-stage screw rotor 3 is rotatably accommodated in the low-stage casing 1 a (inner cylinder surface 1 c) and is rotationally driven by the screw shaft 5. A plurality of helical compression grooves 3 a (screw grooves) are formed on the outer peripheral surface of the low-stage screw rotor 3. Each of the pair of low-stage gate rotors 7 is provided with a plurality of teeth 7a that mesh with the compression grooves 3a in a radial manner, and is rotated by the rotation of the low-stage screw rotor 3. The pair of low stage gate rotors 7 are arranged at positions whose phases are different by 180 ° in the circumferential direction of the low stage screw rotor 3. In the space surrounded by the compression groove 3 a of the low stage screw rotor 3, the low stage gate rotor 7, and the inner cylindrical surface 1 c of the low stage casing 1 a, the low stage whose volume changes as the low stage screw rotor 3 rotates. A compression chamber 6 is formed. In this example, the number of grooves of the low stage screw rotor 3 (the number of the compressed grooves 3a) is 6, and the number of teeth of the low stage gate rotor 7 (the number of teeth 7a) is 11. That is, the gear ratio of the low-stage compression mechanism 12 is 6:11.

高段圧縮機構13は、高段ケーシング1b(図3では図示せず)、高段スクリューロータ4、及び1つの高段ゲートロータ9を備えている。高段ケーシング1bは、ケーシング本体1の一部を構成しており、円筒状の内筒面1dを有している。内筒面1dには、圧縮した流体を吐出する高段吐出口11(後述)が設けられている。高段スクリューロータ4は、高段ケーシング1b(内筒面1d)に回転自在に収容されており、スクリュー軸5により回転駆動されるようになっている。高段スクリューロータ4の外周面には、複数の螺旋状の圧縮溝4a(スクリュー溝)が形成されている。高段ゲートロータ9は、圧縮溝4aに噛み合う複数の歯9aを放射状に備えており、高段スクリューロータ4の回転に従動して回転するようになっている。高段スクリューロータ4の圧縮溝4a、高段ゲートロータ9、及び高段ケーシング1bの内筒面1dで囲まれた空間には、高段スクリューロータ4の回転に伴って容積が変化する高段圧縮室8が形成される。本例では、高段スクリューロータ4の溝数(圧縮溝4aの本数)は3本であり、高段ゲートロータ9の歯数(歯9aの数)は11個である。すなわち、高段圧縮機構13の歯数比は3:11である。   The high-stage compression mechanism 13 includes a high-stage casing 1b (not shown in FIG. 3), a high-stage screw rotor 4, and one high-stage gate rotor 9. The high-stage casing 1b constitutes a part of the casing body 1 and has a cylindrical inner cylindrical surface 1d. The inner cylinder surface 1d is provided with a high-stage discharge port 11 (described later) for discharging the compressed fluid. The high stage screw rotor 4 is rotatably accommodated in the high stage casing 1 b (inner cylinder surface 1 d) and is driven to rotate by the screw shaft 5. A plurality of helical compression grooves 4 a (screw grooves) are formed on the outer peripheral surface of the high-stage screw rotor 4. The high stage gate rotor 9 is radially provided with a plurality of teeth 9 a that mesh with the compressed grooves 4 a, and is rotated by the rotation of the high stage screw rotor 4. In the space surrounded by the compression groove 4a of the high stage screw rotor 4, the high stage gate rotor 9, and the inner cylindrical surface 1d of the high stage casing 1b, the high stage whose volume changes as the high stage screw rotor 4 rotates. A compression chamber 8 is formed. In this example, the number of grooves of the high stage screw rotor 4 (the number of the compressed grooves 4a) is 3, and the number of teeth of the high stage gate rotor 9 (the number of teeth 9a) is 11. That is, the gear ratio of the high-stage compression mechanism 13 is 3:11.

電動機2は、ケーシング本体1に対して内接固定された電動機ステータ2aと、電動機ステータ2aの内側に配置された電動機ロータ2bと、を備えている。電動機ステータ2aに電力を供給する電源として、本例では、スクリュー軸5の駆動回転数(周波数)を変化させることができるインバータ電源14が用いられている。なお、電動機ステータ2aに電力を供給する電源としては、周波数50Hz又は60Hzの一般商用電源を用いることもできる。電動機ロータ2b、低段スクリューロータ3及び高段スクリューロータ4は、同一軸線上に配置されており、いずれもスクリュー軸5に固定されている。本例では、低段スクリューロータ3と高段スクリューロータ4とは同径である。また、一対の低段ゲートロータ7と高段ゲートロータ9とは、いずれも同径でありかつ同一構成である。   The electric motor 2 includes an electric motor stator 2a that is inscribed and fixed to the casing main body 1, and an electric motor rotor 2b that is disposed inside the electric motor stator 2a. In this example, an inverter power source 14 that can change the drive rotation speed (frequency) of the screw shaft 5 is used as a power source for supplying electric power to the motor stator 2a. In addition, as a power supply which supplies electric power to the motor stator 2a, a general commercial power supply with a frequency of 50 Hz or 60 Hz can also be used. The electric motor rotor 2b, the low-stage screw rotor 3 and the high-stage screw rotor 4 are arranged on the same axis, and are all fixed to the screw shaft 5. In this example, the low-stage screw rotor 3 and the high-stage screw rotor 4 have the same diameter. The pair of low-stage gate rotor 7 and high-stage gate rotor 9 both have the same diameter and the same configuration.

図4及び図5は、低段スクリューロータ3の外周面の構成を示す展開図である。図4及び図5では、低段ケーシング1aの内筒面1cに形成されている低段吐出口10の位置及び形状を併せて示している。図4及び図5において、上下方向は低段スクリューロータ3の外周面の周方向(上端から下端までで360°)を表しており、白抜き太矢印は低段スクリューロータ3の回転方向(展開図上で圧縮溝3aが進む方向)を示している。図の上端及び下端は一方の低段ゲートロータ7の位置を表しており、上下方向の中央部は他方の低段ゲートロータ7の位置を表している。また、図4及び図5において、右側は、流体が低段圧縮室6に吸入される吸入側を表しており、左側は、圧縮した流体が低段圧縮室6から吐出される吐出側を表している。図4は、図中の破線内の低段圧縮室6で流体の圧縮が開始される時点(流体の吸入が完了した時点)の状態を示しており、図5は、図中の破線内の低段圧縮室6から流体の吐出が開始される時点(流体の圧縮が完了した時点)の状態を示している。   4 and 5 are development views showing the configuration of the outer peripheral surface of the low-stage screw rotor 3. 4 and 5 also show the position and shape of the low-stage discharge port 10 formed on the inner cylindrical surface 1c of the low-stage casing 1a. 4 and 5, the vertical direction represents the circumferential direction of the outer peripheral surface of the low-stage screw rotor 3 (360 ° from the upper end to the lower end), and the white thick arrow indicates the rotational direction (deployment) of the low-stage screw rotor 3. In the drawing, the direction in which the compressed groove 3a advances is shown. The upper and lower ends in the figure represent the position of one low-stage gate rotor 7, and the central portion in the vertical direction represents the position of the other low-stage gate rotor 7. 4 and 5, the right side represents the suction side where the fluid is sucked into the low stage compression chamber 6, and the left side represents the discharge side where the compressed fluid is discharged from the low stage compression chamber 6. ing. FIG. 4 shows a state at the time when fluid compression is started in the low-stage compression chamber 6 within the broken line in the drawing (when the fluid suction is completed), and FIG. 5 shows the state within the broken line in the drawing. The state at the time when the discharge of the fluid from the low stage compression chamber 6 is started (when the compression of the fluid is completed) is shown.

図4及び図5に示すように、低段スクリューロータ3の圧縮溝3aは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ1が180°よりも小さくなるように形成されている(φ1<180°)。本例の構成では、回転角φ1は約160°である。また、内筒面1cに形成されている2つの低段吐出口10は、位相が互いに180°異なる位置に配置されている。低段吐出口10のそれぞれは、吐出側の端部に設けられており、展開図において概ね直角三角形状となるように形成されている。すなわち、低段吐出口10のそれぞれは、展開図において、スクリュー軸5の軸方向(図中の左右方向)に対して平行又は垂直となる2辺と、圧縮溝3a(又は、隣り合う圧縮溝3a間の山部)に沿って直線状又は曲線状に形成される吸入側の斜辺10aと、を有している。低段吐出口10の斜辺10aがスクリュー軸5の軸方向に対してなす角度はθ1である(図5参照)。   As shown in FIGS. 4 and 5, the compression groove 3a of the low stage screw rotor 3 is formed so that the rotation angle φ1 of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is smaller than 180 ° (φ1 <180). °). In the configuration of this example, the rotation angle φ1 is about 160 °. Further, the two low-stage discharge ports 10 formed on the inner cylindrical surface 1c are arranged at positions where the phases are different from each other by 180 °. Each of the low-stage discharge ports 10 is provided at an end portion on the discharge side, and is formed to have a substantially right triangle shape in the developed view. That is, each of the low-stage discharge ports 10 includes two sides that are parallel or perpendicular to the axial direction of the screw shaft 5 (the left-right direction in the drawing) and the compressed groove 3a (or the adjacent compressed groove). And a slant side 10a on the suction side that is formed in a straight line shape or a curved shape along the crest portion 3a. The angle formed by the hypotenuse 10a of the low-stage discharge port 10 with respect to the axial direction of the screw shaft 5 is θ1 (see FIG. 5).

図6及び図7は、高段スクリューロータ4の外周面の構成を示す展開図である。図6及び図7では、高段ケーシング1bの内筒面1dに形成されている高段吐出口11の位置及び形状を併せて示している。図6及び図7において、上下方向は高段スクリューロータ4の外周面の周方向(上端から下端までで360°)を表しており、白抜き太矢印は高段スクリューロータ4の回転方向(展開図上で圧縮溝4aが進む方向)を示している。図の上端及び下端は、高段ゲートロータ9の位置を表している。また、図6及び図7において、右側は、流体が高段圧縮室8に吸入される吸入側を表しており、左側は、圧縮した流体が高段圧縮室8から吐出される吐出側を表している。図6は、図中の破線内の高段圧縮室8で流体の圧縮が開始される時点(流体の吸入が完了した時点)の状態を示しており、図7は、図中の破線内の高段圧縮室8から流体の吐出が開始される時点(流体の圧縮が完了した時点)の状態を示している。   6 and 7 are development views showing the configuration of the outer peripheral surface of the high-stage screw rotor 4. 6 and 7 also show the position and shape of the high-stage discharge port 11 formed on the inner cylindrical surface 1d of the high-stage casing 1b. 6 and 7, the vertical direction represents the circumferential direction of the outer peripheral surface of the high-stage screw rotor 4 (360 ° from the upper end to the lower end), and the white thick arrow represents the rotational direction (deployment) of the high-stage screw rotor 4. In the drawing, the direction in which the compressed groove 4a advances is shown. The upper end and the lower end of the figure represent the position of the high stage gate rotor 9. 6 and 7, the right side represents the suction side where the fluid is sucked into the high-stage compression chamber 8, and the left side represents the discharge side where the compressed fluid is discharged from the high-stage compression chamber 8. ing. FIG. 6 shows a state at the time when the compression of the fluid is started in the high-stage compression chamber 8 within the broken line in the drawing (when the suction of the fluid is completed), and FIG. 7 shows the state within the broken line in the drawing. The state at the time when the discharge of fluid from the high-stage compression chamber 8 is started (when the compression of the fluid is completed) is shown.

図6及び図7に示すように、高段スクリューロータ4の圧縮溝4aは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ2が180°よりも大きく360°よりも小さくなるように形成されている(180°<φ2<360°)。本例の構成では、回転角φ2は約320°であり、低段スクリューロータ3の回転角φ1の2倍である。つまり、高段スクリューロータ4の圧縮溝4aは、低段スクリューロータ3の圧縮溝3aと比較して、スクリュー軸5の軸方向(図中の左右方向)に対する傾斜が大きくなるように形成されている。また、高段吐出口11は、吐出側の端部に設けられており、展開図において概ね直角三角形状となるように形成されている。すなわち、高段吐出口11は、展開図において、スクリュー軸5の軸方向に対して平行又は垂直となる2辺と、圧縮溝4a(又は、隣り合う圧縮溝4a間の山部)に沿って直線状又は曲線状に形成される吸入側の斜辺11aと、を有している。高段吐出口11の斜辺11aがスクリュー軸5の軸方向に対してなす角度はθ2である(図7参照)。スクリュー軸5の軸方向に対する圧縮溝4aの傾斜は圧縮溝3aの傾斜よりも大きいため、角度θ2は角度θ1よりも大きくなる(θ2>θ1)。   As shown in FIGS. 6 and 7, the compression groove 4a of the high stage screw rotor 4 is formed so that the rotation angle φ2 of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is larger than 180 ° and smaller than 360 °. (180 ° <φ2 <360 °). In the configuration of this example, the rotation angle φ2 is about 320 °, which is twice the rotation angle φ1 of the low-stage screw rotor 3. That is, the compression groove 4 a of the high-stage screw rotor 4 is formed so as to have a larger inclination with respect to the axial direction (left-right direction in the drawing) of the screw shaft 5 than the compression groove 3 a of the low-stage screw rotor 3. Yes. Further, the high-stage discharge port 11 is provided at an end portion on the discharge side, and is formed to have a substantially right triangle shape in the developed view. That is, the high-stage discharge port 11 is along the two sides that are parallel or perpendicular to the axial direction of the screw shaft 5 and the compressed groove 4a (or the peak between adjacent compressed grooves 4a) in the development view. And a hypotenuse 11a on the suction side that is formed in a straight or curved shape. The angle formed by the hypotenuse 11a of the high stage discharge port 11 with respect to the axial direction of the screw shaft 5 is θ2 (see FIG. 7). Since the inclination of the compression groove 4a with respect to the axial direction of the screw shaft 5 is larger than the inclination of the compression groove 3a, the angle θ2 is larger than the angle θ1 (θ2> θ1).

ここで、低段スクリューロータ3及び高段スクリューロータ4は、同等の寸法(同径)で形成されている。また、一対の低段ゲートロータ7及び1つの高段ゲートロータ9は、同形状かつ同寸法で形成されている。低段圧縮機構12では、歯数比が6:11で低段ゲートロータ7の数が2つであるのに対して、高段圧縮機構13では、歯数比が3:11で高段ゲートロータ9の数が1つである。このため、高段圧縮機構13の圧縮溝4aの容積と低段圧縮機構12の圧縮溝3aの容積との比は、概ね1:2である。   Here, the low stage screw rotor 3 and the high stage screw rotor 4 are formed with the same dimension (same diameter). The pair of low stage gate rotors 7 and one high stage gate rotor 9 are formed in the same shape and the same dimensions. In the low-stage compression mechanism 12, the gear ratio is 6:11 and the number of the low-stage gate rotor 7 is two, whereas in the high-stage compression mechanism 13, the gear ratio is 3:11 and the high stage gate. The number of rotors 9 is one. For this reason, the ratio of the volume of the compression groove 4a of the high-stage compression mechanism 13 and the volume of the compression groove 3a of the low-stage compression mechanism 12 is approximately 1: 2.

本実施の形態の高段スクリューロータ4では、圧縮溝4aの回転角φ2が大きくなるため、スクリュー軸5に対する圧縮溝4aの角度も大きくなる。これにより、圧縮溝4aの山部に沿った形状に形成される高段吐出口11の斜辺11aの角度を大きくすることができ、高段吐出口11の面積を拡大することができる。図6及び図7では、面積を最大とした場合の高段吐出口11を示している。   In the high-stage screw rotor 4 of the present embodiment, the rotation angle φ2 of the compression groove 4a is increased, so that the angle of the compression groove 4a with respect to the screw shaft 5 is also increased. Thereby, the angle of the hypotenuse 11a of the high stage discharge port 11 formed in the shape along the peak part of the compression groove 4a can be enlarged, and the area of the high stage discharge port 11 can be expanded. 6 and 7 show the high-stage discharge port 11 when the area is maximized.

(動作説明)
次に、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の動作について説明する。
電動機2の電動機ステータ2aに通電されると、電動機ロータ2bが回転する。電動機ロータ2bが回転することにより、スクリュー軸5を介して低段スクリューロータ3及び高段スクリューロータ4が回転させられる。低段スクリューロータ3が回転することにより、一対の低段ゲートロータ7が従動して回転する。また、高段スクリューロータ4が回転することにより、高段ゲートロータ9が従動して回転する。
(Description of operation)
Next, the operation of the two-stage screw compressor according to this embodiment will be described.
When the motor stator 2a of the motor 2 is energized, the motor rotor 2b rotates. As the motor rotor 2 b rotates, the low-stage screw rotor 3 and the high-stage screw rotor 4 are rotated via the screw shaft 5. As the low-stage screw rotor 3 rotates, the pair of low-stage gate rotors 7 follow and rotate. Moreover, when the high stage screw rotor 4 rotates, the high stage gate rotor 9 is driven and rotated.

低段圧縮機構12では、低段ゲートロータ7の歯7aが低段スクリューロータ3の圧縮溝3a内を相対的に移動する。これにより、低段圧縮機構12では、低段圧縮室6内に流体(例えば、冷媒)を吸入する吸入行程と、低段圧縮室6内で流体を圧縮する圧縮行程と、低段圧縮室6内で圧縮した流体を低段吐出口10から吐出する吐出行程と、が順次繰り返して行われる。例えば、図4及び図5において破線内の低段圧縮室6に注目した場合、図4に示す時点で吸入行程が終了して圧縮行程が開始され、図5に示す時点で圧縮行程が終了して吐出行程が開始される。低段圧縮機構12で圧縮及び吐出された流体は、高段圧縮機構13で吸入されてさらに圧縮される。   In the low stage compression mechanism 12, the teeth 7 a of the low stage gate rotor 7 relatively move in the compression groove 3 a of the low stage screw rotor 3. Thus, in the low-stage compression mechanism 12, a suction stroke for sucking fluid (for example, refrigerant) into the low-stage compression chamber 6, a compression stroke for compressing fluid in the low-stage compression chamber 6, and the low-stage compression chamber 6. The discharge process of discharging the fluid compressed inside from the low-stage discharge port 10 is sequentially repeated. For example, when attention is paid to the low-stage compression chamber 6 in the broken line in FIGS. 4 and 5, the suction stroke is finished at the time shown in FIG. 4 and the compression stroke is started, and the compression stroke is finished at the time shown in FIG. The discharge stroke is started. The fluid compressed and discharged by the low stage compression mechanism 12 is sucked by the high stage compression mechanism 13 and further compressed.

高段圧縮機構13では、高段ゲートロータ9の歯9aが高段スクリューロータ4の圧縮溝4a内を相対的に移動する。これにより、高段圧縮機構13では、高段圧縮室8内に流体を吸入する吸入行程と、高段圧縮室8内で流体を圧縮する圧縮行程と、高段圧縮室8内で圧縮した流体を高段吐出口11から吐出する吐出行程と、が順次繰り返して行われる。例えば、図6及び図7において破線内の高段圧縮室8に注目した場合、図6に示す時点で吸入行程が終了して圧縮行程が開始され、図7に示す時点で圧縮行程が終了して吐出行程が開始される。高段圧縮機構13で圧縮された流体は、二段スクリュー圧縮機の外部に吐出される。   In the high stage compression mechanism 13, the teeth 9 a of the high stage gate rotor 9 relatively move in the compression groove 4 a of the high stage screw rotor 4. Thereby, in the high-stage compression mechanism 13, the suction stroke for sucking fluid into the high-stage compression chamber 8, the compression stroke for compressing the fluid in the high-stage compression chamber 8, and the fluid compressed in the high-stage compression chamber 8 And the discharge stroke of discharging from the high-stage discharge port 11 are sequentially repeated. For example, when attention is paid to the high-stage compression chamber 8 within the broken line in FIGS. 6 and 7, the suction stroke is completed at the time shown in FIG. 6 and the compression stroke is started, and the compression stroke is completed at the time shown in FIG. The discharge stroke is started. The fluid compressed by the high stage compression mechanism 13 is discharged to the outside of the two-stage screw compressor.

このように、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機では、低段圧縮機構12と高段圧縮機構13とが同一のスクリュー軸5で接続されている。二段スクリュー圧縮機に吸入された流体は、圧縮開始から吐出完了までの行程を低段圧縮機構12と高段圧縮機構13とで2回実施されて外部に吐出される。高段圧縮機構13の圧縮溝4aにおける圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ2は、従来の圧縮溝に対して約2倍となっている。このため、高段圧縮機構13での圧縮に要する時間も従来の約2倍となり、高段圧縮機構13での圧縮速度を小さくすることができる。これにより、高段吐出口11から吐出される流体の流速及び加速度を低減することができる。よって、高段圧縮機構13の高段吐出口11におけるオーバーシュートや吐出抵抗を抑えることができ、流体吐出時の圧力損失や脈動を低減することができる。したがって、二段スクリュー圧縮機の性能を向上させることができるとともに、二段スクリュー圧縮機の振動や騒音を低減することができる。また、本実施の形態によれば、二段スクリュー圧縮機の性能を向上させることができることから、二段スクリュー圧縮機の小型軽量化及び省エネルギー化を図ることもできる。   Thus, in the two-stage screw compressor according to the present embodiment, the low-stage compression mechanism 12 and the high-stage compression mechanism 13 are connected by the same screw shaft 5. The fluid sucked into the two-stage screw compressor is discharged twice after the process from the start of compression to the completion of discharge is performed twice by the low-stage compression mechanism 12 and the high-stage compression mechanism 13. The rotation angle φ2 of the stroke from the compression start to the discharge completion in the compression groove 4a of the high-stage compression mechanism 13 is about twice that of the conventional compression groove. For this reason, the time required for compression by the high-stage compression mechanism 13 is also about twice that of the prior art, and the compression speed of the high-stage compression mechanism 13 can be reduced. Thereby, the flow velocity and acceleration of the fluid discharged from the high stage discharge port 11 can be reduced. Therefore, overshoot and discharge resistance at the high-stage discharge port 11 of the high-stage compression mechanism 13 can be suppressed, and pressure loss and pulsation during fluid discharge can be reduced. Therefore, the performance of the two-stage screw compressor can be improved, and vibration and noise of the two-stage screw compressor can be reduced. Moreover, according to this Embodiment, since the performance of a two-stage screw compressor can be improved, the size and weight reduction and energy saving of a two-stage screw compressor can also be achieved.

また、本実施の形態では、高段吐出口11の斜辺11aがスクリュー軸5の軸方向に対してなす角度θ2を大きくすることができるため、高段吐出口11を大きく形成することができる。したがって、高段吐出口11から吐出される流体の流速を抑えることができ、吐出損失及びオーバーシュート損失を低減することができるため、二段スクリュー圧縮機の性能をさらに向上させることができる。   In the present embodiment, the angle θ2 formed by the hypotenuse 11a of the high stage discharge port 11 with respect to the axial direction of the screw shaft 5 can be increased, so that the high stage discharge port 11 can be formed large. Therefore, the flow rate of the fluid discharged from the high stage discharge port 11 can be suppressed, and the discharge loss and the overshoot loss can be reduced. Therefore, the performance of the two-stage screw compressor can be further improved.

流体吐出時の圧力損失や脈動は、電動機2の回転数が高い場合に特に問題となる。このため、インバータで可変回転数に駆動される電動機2を備えた二段インバータスクリュー圧縮機に本実施の形態を適用することによって、より大きな効果が得られる。   Pressure loss and pulsation during fluid discharge are particularly problematic when the rotational speed of the electric motor 2 is high. For this reason, a bigger effect is acquired by applying this Embodiment to the two-stage inverter screw compressor provided with the electric motor 2 driven to variable rotation speed with an inverter.

本実施の形態では、一対の低段ゲートロータ7と1つの高段ゲートロータ9とが同一構成であるため、これらを共通部品化することができる。また、本実施の形態では、高段ゲートロータ9の数が1つであるため、部品点数を削減することができる。したがって、本実施の形態では、共通部品化及び部品点数削減という利点を確保しつつ、性能を向上させた二段スクリュー圧縮機を得ることができる。   In the present embodiment, since the pair of low stage gate rotors 7 and one high stage gate rotor 9 have the same configuration, they can be made into a common part. In the present embodiment, since the number of high stage gate rotors 9 is one, the number of parts can be reduced. Therefore, in the present embodiment, it is possible to obtain a two-stage screw compressor with improved performance while securing the advantages of common parts and a reduced number of parts.

本実施の形態では、高段圧縮機構13と低段圧縮機構12との容積比が概ね1:2であるため、高段スクリューロータ4と低段スクリューロータ3とを同径とし、高段ゲートロータ9と低段ゲートロータ7とを同径とした場合、低段ゲートロータ7は2個で高段ゲートロータ9は1個となる。圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角を180°より大きくした場合にはゲートロータを2個にはできないので、元々ゲートロータが1個である高段圧縮機構13では回転角φ2を180°よりも大きくすることができる。したがって、本実施の形態では、特許文献1に記載された二段スクリュー圧縮機の利点(周辺部品の共通化、部品点数削減)を確保しつつ、損失を低減することができる。   In this embodiment, since the volume ratio between the high stage compression mechanism 13 and the low stage compression mechanism 12 is approximately 1: 2, the high stage screw rotor 4 and the low stage screw rotor 3 have the same diameter, and the high stage gate is provided. When the rotor 9 and the low stage gate rotor 7 have the same diameter, the number of the low stage gate rotor 7 is two and the number of the high stage gate rotor 9 is one. When the rotation angle of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is greater than 180 °, the number of gate rotors cannot be reduced to two. Therefore, in the high-stage compression mechanism 13 that originally has one gate rotor, the rotation angle φ2 is set to 180 °. Can be larger. Therefore, in the present embodiment, it is possible to reduce the loss while ensuring the advantages of the two-stage screw compressor described in Patent Document 1 (peripheral parts are common and the number of parts is reduced).

以上説明したように、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構12と、低段圧縮機構12で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構13と、低段圧縮機構12及び高段圧縮機構13を駆動するスクリュー軸5と、を備え、低段圧縮機構12は、外周面に螺旋状の圧縮溝3aが形成され、スクリュー軸5により回転駆動される低段スクリューロータ3と、低段スクリューロータ3の圧縮溝3aに噛み合う複数の歯7aを備え、低段スクリューロータ3の回転に従動して回転する一対の低段ゲートロータ7と、低段スクリューロータ3を回転自在に収容する筒状の内筒面1cを備える低段ケーシング1aと、を有しており、高段圧縮機構13は、外周面に螺旋状の圧縮溝4aが形成され、スクリュー軸5により回転駆動される高段スクリューロータ4と、高段スクリューロータ4の圧縮溝4aに噛み合う複数の歯9aを備え、高段スクリューロータ4の回転に従動して回転する1つの高段ゲートロータ9と、高段スクリューロータ4を回転自在に収容する筒状の内筒面1dを備える高段ケーシング1bと、を有しており、低段スクリューロータ3及び高段スクリューロータ4は同径であり、低段スクリューロータ3の圧縮溝3aは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ1が180°よりも小さくなるように形成されており、高段スクリューロータ4の圧縮溝4aは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ2が180°よりも大きく360°よりも小さくなるように形成されているものである。   As described above, the two-stage screw compressor according to the present embodiment includes the low-stage compression mechanism 12 that compresses the fluid, and the high-stage compression mechanism 13 that further compresses the fluid compressed by the low-stage compression mechanism 12. A low-stage compression mechanism 12 and a screw shaft 5 that drives the high-stage compression mechanism 13. The low-stage compression mechanism 12 is formed with a helical compression groove 3 a on the outer peripheral surface and is driven to rotate by the screw shaft 5. A low-stage screw rotor 3, a plurality of teeth 7 a meshing with the compression grooves 3 a of the low-stage screw rotor 3, a pair of low-stage gate rotors 7 that rotate following the rotation of the low-stage screw rotor 3, A high-stage compression mechanism 13 having a helical compression groove 4a formed on the outer peripheral surface, and a low-stage casing 1a having a cylindrical inner cylinder surface 1c that rotatably accommodates the screw rotor 3. Screw shaft 5 A high-stage screw rotor 4 that is driven to rotate further, and a plurality of teeth 9 a that mesh with the compression grooves 4 a of the high-stage screw rotor 4, and one high-stage gate rotor 9 that rotates following the rotation of the high-stage screw rotor 4. And a high stage casing 1b having a cylindrical inner cylinder surface 1d for rotatably accommodating the high stage screw rotor 4, and the low stage screw rotor 3 and the high stage screw rotor 4 have the same diameter. The compression groove 3a of the low-stage screw rotor 3 is formed such that the rotation angle φ1 of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is smaller than 180 °, and the compression groove 4a of the high-stage screw rotor 4 is compressed The rotation angle φ2 of the stroke from the start to the completion of discharge is formed to be larger than 180 ° and smaller than 360 °.

また、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、一対の低段ゲートロータ7及び高段ゲートロータ9は同径であるものである。ここで、低段ゲートロータ7及び高段ゲートロータ9の部品素材を共通とした場合であっても、加工段階及び製品への組込段階において低段ゲートロータ7の径と高段ゲートロータ9の径とを数mm〜十数mm程度変えることがある。言い換えれば、低段ゲートロータ7の径と高段ゲートロータ9の径との差が数mm〜十数mm(最大で20mm)である場合には、低段ゲートロータ7の径と高段ゲートロータ9の径とが完全に同一である場合と同様に部品共通化の効果が得られる。したがって、本実施の形態においては、低段ゲートロータ7及び高段ゲートロータ9の間における「同径」には、低段ゲートロータ7の径と高段ゲートロータ9の径とが完全に同一である場合だけでなく、低段ゲートロータ7の径と高段ゲートロータ9の径との差が20mm以下である場合も含まれる。   Further, in the two-stage screw compressor according to the present embodiment, the pair of the low-stage gate rotor 7 and the high-stage gate rotor 9 have the same diameter. Here, even when the component materials of the low-stage gate rotor 7 and the high-stage gate rotor 9 are made common, the diameter of the low-stage gate rotor 7 and the high-stage gate rotor 9 are obtained in the processing stage and the product incorporation stage. The diameter may be changed by about several mm to several tens of mm. In other words, when the difference between the diameter of the low-stage gate rotor 7 and the diameter of the high-stage gate rotor 9 is several mm to several tens of mm (maximum 20 mm), the diameter of the low-stage gate rotor 7 and the high-stage gate As in the case where the diameter of the rotor 9 is completely the same, the effect of sharing parts can be obtained. Therefore, in the present embodiment, the “same diameter” between the low-stage gate rotor 7 and the high-stage gate rotor 9 has the same diameter as the low-stage gate rotor 7 and the high-stage gate rotor 9. And the case where the difference between the diameter of the low-stage gate rotor 7 and the diameter of the high-stage gate rotor 9 is 20 mm or less.

また、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、低段ケーシング1aの内筒面1cには、低段スクリューロータ3の圧縮溝3aで圧縮された流体を吐出する低段吐出口10が設けられており、高段ケーシング1bの内筒面1dには、高段スクリューロータ4の圧縮溝4aで圧縮された流体を吐出する高段吐出口11が設けられており、低段吐出口10は、スクリュー軸5に対して傾いた斜辺10aを低段ケーシング1aの吸入側に有しており、高段吐出口11は、スクリュー軸5に対して傾いた斜辺11aを高段ケーシング1bの吸入側に有しており、高段吐出口11の斜辺11aがスクリュー軸5に対してなす角度θ2は、低段吐出口10の斜辺10aがスクリュー軸5に対してなす角度θ1よりも大きいものである。   In the two-stage screw compressor according to the present embodiment, the low-stage discharge port 10 for discharging the fluid compressed in the compression groove 3a of the low-stage screw rotor 3 is provided on the inner cylindrical surface 1c of the low-stage casing 1a. A high-stage discharge port 11 for discharging the fluid compressed in the compression groove 4a of the high-stage screw rotor 4 is provided on the inner cylindrical surface 1d of the high-stage casing 1b. Has an inclined side 10a inclined with respect to the screw shaft 5 on the suction side of the low-stage casing 1a, and the high-stage discharge port 11 has an inclined side 11a inclined with respect to the screw shaft 5 at the intake of the high-stage casing 1b. The angle θ2 formed by the hypotenuse 11a of the high stage discharge port 11 with respect to the screw shaft 5 is larger than the angle θ1 formed by the hypotenuse 10a of the low stage discharge port 10 with respect to the screw shaft 5. is there.

また、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、スクリュー軸5を回転させる電動機2をさらに備え、電動機2は、インバータで駆動されるものである。   The two-stage screw compressor according to the present embodiment further includes an electric motor 2 that rotates the screw shaft 5, and the electric motor 2 is driven by an inverter.

上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。   The above embodiments and modifications can be implemented in combination with each other.

1 ケーシング本体、1a 低段ケーシング、1b 高段ケーシング、1c、1d 内筒面、2 電動機、2a 電動機ステータ、2b 電動機ロータ、3 低段スクリューロータ、3a、4a 圧縮溝、4 高段スクリューロータ、5 スクリュー軸、6 低段圧縮室、7 低段ゲートロータ、7a、9a 歯、8 高段圧縮室、9 高段ゲートロータ、10 低段吐出口、10a、11a 斜辺、11 高段吐出口、12 低段圧縮機構、13 高段圧縮機構、14 インバータ電源。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Casing main body, 1a Low stage casing, 1b High stage casing, 1c, 1d Inner cylinder surface, 2 Electric motor, 2a Electric motor stator, 2b Electric motor rotor, 3 Low stage screw rotor, 3a, 4a Compression groove, 4 High stage screw rotor, 5 Screw shaft, 6 Low stage compression chamber, 7 Low stage gate rotor, 7a, 9a Teeth, 8 High stage compression chamber, 9 High stage gate rotor, 10 Low stage discharge port, 10a, 11a Oblique side, 11 High stage discharge port, 12 Low stage compression mechanism, 13 High stage compression mechanism, 14 Inverter power supply.

本発明に係る二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構と、前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、を備え、前記低段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する低段ゲートロータと、前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、前記高段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する高段ゲートロータと、前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも小さくなるように形成されており、前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも大きく360°よりも小さくなるように形成されているものである。 The two-stage screw compressor according to the present invention includes a low-stage compression mechanism that compresses a fluid, a high-stage compression mechanism that further compresses the fluid compressed by the low-stage compression mechanism, the low-stage compression mechanism, and the high-stage compression mechanism. A screw shaft that drives a compression mechanism, and the low-stage compression mechanism includes a low-stage screw rotor that has a helical compression groove formed on an outer peripheral surface and is driven to rotate by the screw shaft, and the low-stage screw rotor. of comprising a plurality of teeth which mesh with the compressed grooves, the comprises a low-stage gate rotor you rotated by the rotation of the low-stage screw rotors, the cylindrical inner circumferential surface for rotatably accommodating the low-stage screw rotor A high-stage compression mechanism, wherein the high-stage compression mechanism has a helical compression groove formed on an outer peripheral surface and is driven to rotate by the screw shaft; and the high-stage screw. Comprising a plurality of teeth which mesh with the compressed grooves of the rotor, and a high-stage gate rotor you rotated by the rotation of the high-stage screw rotors, a cylindrical inner circumferential surface for rotatably accommodating the high-stage screw rotors a high-stage casing having has a compression groove of the low-stage screw rotors is formed to be smaller than the rotation angle is 180 ° stroke from the compression start to discharge completion, the high stage The compression groove of the screw rotor is formed so that the rotation angle of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is larger than 180 ° and smaller than 360 °.

Claims (4)

流体を圧縮する低段圧縮機構と、
前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、
前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、
を備え、
前記低段圧縮機構は、
外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、
前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する一対の低段ゲートロータと、
前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、
前記高段圧縮機構は、
外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、
前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する1つの高段ゲートロータと、
前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており、
前記低段スクリューロータ及び前記高段スクリューロータは同径であり、
前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも小さくなるように形成されており、
前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が180°よりも大きく360°よりも小さくなるように形成されている二段スクリュー圧縮機。
A low-stage compression mechanism for compressing fluid;
A high-stage compression mechanism for further compressing the fluid compressed by the low-stage compression mechanism;
A screw shaft for driving the low-stage compression mechanism and the high-stage compression mechanism;
With
The low-stage compression mechanism is
A low-stage screw rotor having a helical compression groove formed on the outer peripheral surface and driven to rotate by the screw shaft;
A plurality of teeth that mesh with the compression grooves of the low-stage screw rotor, and a pair of low-stage gate rotors that rotate following the rotation of the low-stage screw rotor;
A low-stage casing having a cylindrical inner cylindrical surface that rotatably accommodates the low-stage screw rotor,
The high-stage compression mechanism is
A helical compression groove formed on the outer peripheral surface, and a high stage screw rotor that is driven to rotate by the screw shaft;
A plurality of teeth that mesh with the compression grooves of the high-stage screw rotor, and one high-stage gate rotor that rotates following the rotation of the high-stage screw rotor;
A high-stage casing having a cylindrical inner cylindrical surface that rotatably accommodates the high-stage screw rotor,
The low-stage screw rotor and the high-stage screw rotor have the same diameter,
The compression groove of the low-stage screw rotor is formed so that the rotation angle of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is smaller than 180 °,
The compression groove of the high-stage screw rotor is a two-stage screw compressor formed so that the rotation angle of the stroke from the start of compression to the completion of discharge is larger than 180 ° and smaller than 360 °.
前記一対の低段ゲートロータ及び前記高段ゲートロータは同径である請求項1に記載の二段スクリュー圧縮機。   The two-stage screw compressor according to claim 1, wherein the pair of low-stage gate rotors and the high-stage gate rotor have the same diameter. 前記低段ケーシングの内筒面には、前記低段スクリューロータの圧縮溝で圧縮された流体を吐出する低段吐出口が設けられており、
前記高段ケーシングの内筒面には、前記高段スクリューロータの圧縮溝で圧縮された流体を吐出する高段吐出口が設けられており、
前記低段吐出口は、前記スクリュー軸に対して傾いた斜辺を前記低段ケーシングの吸入側に有しており、
前記高段吐出口は、前記スクリュー軸に対して傾いた斜辺を前記高段ケーシングの吸入側に有しており、
前記高段吐出口の斜辺が前記スクリュー軸に対してなす角度は、前記低段吐出口の斜辺が前記スクリュー軸に対してなす角度よりも大きいものである請求項1又は請求項2に記載の二段スクリュー圧縮機。
On the inner cylinder surface of the low-stage casing, a low-stage discharge port for discharging the fluid compressed in the compression groove of the low-stage screw rotor is provided,
The inner cylinder surface of the high-stage casing is provided with a high-stage discharge port for discharging the fluid compressed in the compression groove of the high-stage screw rotor,
The low stage discharge port has a hypotenuse inclined with respect to the screw shaft on the suction side of the low stage casing,
The high stage discharge port has an oblique side inclined with respect to the screw shaft on the suction side of the high stage casing,
The angle formed by the oblique side of the high-stage discharge port with respect to the screw shaft is greater than the angle formed by the oblique side of the low-stage discharge port with respect to the screw shaft. Two-stage screw compressor.
前記スクリュー軸を回転させる電動機をさらに備え、
前記電動機は、インバータで駆動されるものである請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の二段スクリュー圧縮機。
An electric motor for rotating the screw shaft;
The two-stage screw compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the electric motor is driven by an inverter.
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