TW502089B - Screw compressor - Google Patents

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502089 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 __ B7_五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明是有關於一種螺旋壓縮機，更具體地，係關於 一種使用冷凍循環的螺旋壓縮機，這種壓縮機非常適合減 少油流出量（流出壓縮機的油量）。 已知一種油分離器，其中從壓縮機構區所排出之氣體 內所包含之油係藉由離心操作而分離與恢復，如日本專利 案No.JP-A-7-24339中所揭示。這種型式的油分離器稱爲旋 風型油分離器。安裝旋風型油分離器以便引進從壓縮機排 放的氣體進到設置於油儲存槽上方之旋風型油分離空間區 內，在此油首先藉由離心力分離，之後細微的油霧狀物在 一油收集室中。 在離心分離型的油分離器中，一般油分離空間區和油 儲存槽係整體構成。油藉由在油分離空間區中的旋轉流所 產生之離心力而放置在一壁表面上，當旋轉的時候沿著內 壁滴下，並聚集在油儲存槽中，此儲存槽係位於油分離空 間區之下。氣體經由與油分離空間區連通之排放管而排到 外面。 發明槪述 在上述離心分離型之油分離器中，由於油分離空間區 和油儲存槽是整體構成的，爲了確保高分離效率，所以必 須要增加在油儲存槽中的油表面與排放管的入口之間的距 離（在下文中稱爲在油表面上方之空間距離），因此，難以減 _ ---4-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐） I I 裝 ； 訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502089 A7 B7 經濟部智慧財1局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 小油分離器的尺寸。相反地，就減小油分離器的尺寸而言 ’爲了固定所維持的油之必須量，所以必須減小在油表面 上方之空間距離。因此，產生出一項缺點，就是藉由氣體 進入到排放管的吸力所產生之旋轉流使油外流量顯著增加 〇 再者，在上述習知油分離器中，由於在油分離空間區 的旋轉流會導致油面的顯著波動，因此會產生一項問題， 就是很難藉由使用油面視覺觀測機構（例如觀測玻璃）來控制 壓縮機內油殘留量。 本發明目的是設置一種螺旋壓縮機，藉由小型簡單的 結構就能夠減少油外流量（流出壓縮機的油量）。 本發明更進一步目的是要設置一種螺旋壓縮機，設有 一油分離器更適合以視覺觀測在壓縮機內殘留油之油面。 爲了達成上述目的，根據本發明的一觀點，設有一螺 旋，包括有：一對相互嚙合的公母螺旋轉子；支撐轉子之 一軸承；驅動轉子之一馬達；存放轉子、軸承和馬達之一 外殻；一排放通道，經由此通道螺旋轉子所壓縮之冷凍氣 體可以排放；一油分離空間區，係與排放通道連通；一油 儲存槽，用於累積在油分離空間區所分離之油；且設一排 放埠以便於連通油分離空間區，用以排放在油分離空間區 內分離油之氣體，其中油分離空間區是圓柱形之外形；排 放通道大致上是以切線方向連接到圓柱形油分離空間區上 ;且油分離空間區的下部係經由一連通通道而連接到油儲 存槽，該連通通道具有比油分離空間區之截面積更小之通 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 502089 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 _五、發明説明（3 ) 道面積。 最好是，可設一圓柱形構件與油分離空間區同心，如 此排放埠能與圓柱形構件的內部空間連通’且排放通道可 以與圓柱形油分離空間區之內壁和圓柱形構件之間的空間 相連通。 根據本發明的另一觀點，設有一螺旋壓縮機’包括有 :一公轉子和一母轉子，這兩個轉子係相互嚙合；一排放 通道，用以使壓縮氣體能從公母轉子排放；一油分離空間 區用以分離油與排放通道所排放之壓縮氣體；一油儲存槽 ，用以累積分離過的油；及一外殼，用以儲存公母轉子、 排放通道、油分離空間區和油儲存槽，其中油分離空間區 是圓柱形的外形；設置一排放埠在油分離空間區上部，以 導引氣體到其外面；油分離空間區設有與此同心之圓柱形 構件，以便使排放埠能與圓柱形構件的內部相連通；排放 通道以切線方向連接到圓柱形油分離空間區；油分離空間 區和油儲存槽經由一連通通道而相互連接，該連通通道具 有比油分離空間區之圓柱形部分之截面積更小的截面積。 根據本發明另一項觀點，設有一螺旋壓縮機，包括： 一主要外殼，用以儲存相互嚙合之公母轉子、一軸承和馬 達；一排放外殻，具有一排放通道，經由此通道公母轉子 所壓縮的冷凍氣體可以排放，一油分離空間區，係與排放 通道和排放埠相連通；及一油儲存槽，設在油分離空間區 的下部，其中設置於排放外殼中的油分離空間區係具有圓 柱形外形；圓柱形油分離空間區設有與此同心之圓柱形構 --:S ---- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 111 11 11 I ϋ n ϋ * n — 訂 11.1 n 11 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502089 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A 7 B7五、發明説明（4 ) 件.，以便排放埠能與圓柱形構件之內部空間相連通；排放 通道具有一開口，以便使冷凍氣體會沿著圓柱形油分離空 間區之內側壁表面流動；且此螺旋壓縮機更包含一連通通 道，經由此通道油分離空間區之下部和油儲存槽相互連接 在一起，構成連接通道以便具有比油分離空間區之圓柱形 部分之截面積更小之通道面積。 最好是，油儲存槽可以與主要外殼的下部一體成形。 並且，用於連通油分離空間區與油儲存槽之連通通道可設 置在油分離空間區之下端。更進一步地，油分離空間區的 底部可大體形成一圓錐外形或構成具有大致呈球面的曲線 。在油分離空間區的底部形成圓錐外形之情況下，螺旋溝 紋可以設在圓錐形油分離空間區之內壁上。而且，油儲存 槽可設置一裝置，用於觀察或偵測在油儲存槽內之油面， 例如觀測玻璃。 爲了使壓縮機小型化且達成足夠的油分離效果，油分 離空間區的容積可以是壓縮機每小時排放量的〇.〇1 5到 0.020%。 現在將參照附圖描述本發明實施例。 圖示簡單說明 圖1是一縱向剖面圖，顯示本發明一實施例之螺旋壓縮 機的整體結構； 圖2A是沿著圖1之線A-A所作之剖面圖，用於顯示螺 旋壓縮機之油分離空間區和油儲存槽的細部，且圖2B是沿 11 II 11 I I I n I ΙΊ I — ^ I —I: I — n 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 502089 A7 B7五、發明説明（5 ) 著掘2A之線B-B所作之剖面圖； 圖3A和3B是對應於圖2A和2B之剖面圖，用於顯示圖i 的螺旋壓縮機之油分離空間區和油儲存槽之進一步實施例 f 圖4A和4B是對應於圖2A和2B之剖面圖，用於顯示如 圖1螺旋壓縮機的油分離空間區和油儲存槽之進一步實施例 > 圖5A和5B是對應於圖2A和2B之剖面圖，用於顯示如 圖1螺旋壓縮機的油分離空間區和油儲存槽之其他實施例’ 且圖5C是圖5A中C部分之放大圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 主要元件對照 1 主要外殼 2 馬達蓋 3 排放外殼 4 油分離空間區 4b 圓錐部 4a 球面曲線部 6 轉子 7 馬達 8 吸入淳 9 吸入埠 10 滾軸軸承 11 滾軸軸承 111 n 11 — I I 11 n ΙΊ I — 訂 I 11 I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 502089 A7 B7 五、發明説明（6 ) 12 滾軸軸承 13 軸承 14 排放通道 14 排放埠 15 排放通道 16 圓柱孔 17 軸承室 18 擋板 19 油儲存槽 20 連接通道 21 觀測玻璃 22 螺旋溝槽 23 油滴 41 外側空間 42 內側空間 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳實施例之詳細說明 圖1是一縱向剖面圖，顯示本發明一實施例之螺旋壓縮 機的整體結構，圖2A是沿著圖1之線Α·Α所作之剖面圖’ 用於顯示壓縮機的油分離空間區和油儲存槽之細部，並且 圖2B是沿著圖2A之線B-B所作之剖面圖。 螺旋壓縮機包括螺旋轉子6,包含一公轉子和母轉子， 滾軸軸承10、11和12以及一球狀軸承13，用於旋轉支撐轉子 6, 一主要外殻1，用以儲存驅動馬達7和轉子6, 一馬達蓋2 I紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ' 502089 經濟部智慧財產局員工消費合作社印^ A7 ____B7_五、發明説明（7 ) ，·內有一吸入埠8，一排放外殻3，其中形成有一排放通道 15和油分離空間區4，及一排放通道14，與油分離空間區4 連通。 主要外殼1設有一圓柱形孔16，用於容納螺旋轉子6， 及一吸入埠9，用於引進經由吸入璋8所吸入之氣體進入到 圓柱形孔16內，及類似物，上述構件均形成於主要外殼1內 。並且，一對公母螺旋轉子之任一個的轉子軸係直接連接 到馬達7上。 藉由轉子6所壓縮之冷凍氣體會經由排放通道15被排放 到形成在排放外殻3內之排放空間（即油分離空間）4。排放通 道15係以切線方向連接到圓柱形油分離空間區4，致使冷凍 器氣體，在通過排放通道15之後，會沿著圓柱形油分離空 .間區4之內壁表面流動。排放外殼3藉由螺栓或其他機構而 固定至主要外殼1上。在排放外殼3的末端，安裝一擋板18 用以關閉容納轉子軸承12和球狀軸承13之軸承室17。油儲 存槽19成形於排放外殻3的下部並且在主要外殼1排放側的 下部內，致使在油儲存槽所累積的油經由形成在主要外殻1 和排放外殼3內之油供給通道而供給到每一軸承區。 油分離空間區4和油儲存槽19經由一比油分離空間區4 截面積更小之連接通道20相互連接。 如圖2A所示，排放空間4形成一圓柱外形，並且配置一 管狀外形的圓柱狀構件5以便與圓柱形排放空間4同心。設 置此圓柱形構件5以便延伸到排放空間4的垂直方向上之中 央部位。再者，排放埠14設在排放外殼3的上部以便與圓柱 -_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I 11 I I n 辦衣 Ί n ϋ ^ ϋ I I I n n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 502089 A7 _B7__ 五、發明説明（8 ) 形構件5連接。 下列是有關冷凍氣體和油流動的描述。 經由設在馬達蓋2內之吸入埠8所吸入之低溫和低壓冷 凍氣體，其經由在馬達7和主要外殼1之間的氣體通道以及 經由在定子和馬達轉子之間的空氣間隙通過之。接著，在 馬達7冷卻之後，氣體係經由成形在主要外殻1內之吸入埠9 而吸入到藉由公母螺旋轉子之齒腹與主要外殻1嚙合所形成 之壓縮室內。接著，藉由減少在壓縮室的容積逐漸地壓縮 冷凍氣體，藉以變成高溫和高壓氣體。最後，冷凍氣體經 由排放通道1 5排入排放空間4(油分離空間區）。 油分離空間區4的容積設爲壓縮機每小時排放量之0.015 到0.020%。這樣的容積能夠產生小尺寸的壓縮機和足夠之 油分離效率。油分離空間區對於壓縮機排放量的容積比率 可根據壓縮機的操作情況、冷凍媒介之種類、油的種類等 來適當地調節。 滾軸軸承10、11和12承受壓縮機在壓縮時作用於公母 螺旋轉子上之壓縮反作用力的徑向負荷，且球狀軸承13能 承受其推力。用於潤滑及冷卻的油係經由與每一軸承連接 的油通道藉由在其間壓力差，從設在壓縮機構區之下部的 高壓油儲存槽19饋送到壓縮室。接著，連同壓縮氣體，油 被排進油分離空間區4,然後回到油儲存槽19。 排放空間4藉由同心設置之圓柱形構件5分隔成一外側 空間41和一內側空間42。排放通道開放在油分離空間區之 內壁的切線方向上。來自排放通道15所排放之氣體和油的 ---—--44-__ 1.1— I n 11. 111J— I 、tTn I n 务 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502089 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9 ) 混合物在圓柱形排放空間內壁之切線方向排入外側空間41 ，且沿著圓柱形內壁流動。藉此逐漸產生一旋轉流，如此 冷凍氣體內所包含的油藉由離心力吹向外面，並且停留在 內壁，藉此油與氣體分離。分離過的油沿著圓柱形內壁落 下，通過用於連接油分離空間區4和油儲存槽19之連通通道 20，且累積在油分離空間區4下面之油儲存槽19。例如，連 通通道20可以一管構成。在油分離空間區4內之旋轉流會造 成再分散，如此可再次帶走分離過的油。然而，因爲分離 油經由一小通道面積的連接通道而回復到油儲存槽19,所 以可防止油藉由在分離空間內的氣流所帶走。 在油被分離之後，壓縮過的冷凍氣體流進到在圓柱形 構件5中之內側空間42，且經由排放埠14排放到壓縮機外面 〇 當油儲存槽19塡滿了分離過的油時，氣體則不能流進 油儲存槽19內，以至於在油分離空間區4中所產生之旋轉流 對在油儲存槽19內之油不發生作用。藉此，在油儲存槽19 內之油表面能保持靜止狀態。於是，藉由至少在鄰近油儲 存槽19之下端之位置上供給一觀測玻璃21或其他油水平視 覺觀測機構來觀測在油儲存槽19內之油面，以便於設一機 構爲避免供給到壓縮機內之油短缺。 接下來，將參照圖3到圖5描述油分離空間區4之其他範 例。 圖3A和3B顯示一範例，其中連接油分離空間4到油儲 存槽19之連接通道20係配置在油分離空間區4下端之中央附 -^4-2.=_- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I. I I n I ϋ I I 111ΙΊ11 11 n n 11 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產笱員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 502089 A7 __B7___ 五、發明説明（) 近。 圖4A和4B顯示一範例，油分離空間4之下面內壁部分 大體上形成一球面彎曲部4a。藉由旋轉流而受到離心分離 的油會向下流在圓柱內壁表面而在外圍方向上流動。根據 這範例，當油滴和/或油薄膜停留在內壁時，油滴和/或油膜 的流下速度會增加，直到他們到達連接通道20爲止，如此 油能有效地恢復到油儲存槽19內。 圖5A和5B顯示一範例，其中油分離空間4之下面內壁 部分大體上形成爲圓錐部4b，所以能產生與圖4A和4B所示 之範例相同之效果。而且，在這範例中，螺旋溝槽22形成 在圓錐部4b的內壁。這溝槽向下扭轉以便對應於旋轉流之 流動方向。藉由離心分離停留在內壁表面之油滴23和/或油 膜會流入螺旋溝紋中，且藉由該溝紋而捕捉，致使能防止 在內壁表面上的油藉由旋轉流而帶走，也就是能避免油再 分散。這範例也提供了下流速度增加之效果，致使油能有 效地恢復到油儲存槽空間內。 在上述範例中，已經說明油分離空間4和油儲存槽19係 與螺旋壓縮機之外殻一體成形之情況，然而，除了與排放 外殻3—體成形的油分離空間區4之外，也可以設置一包括 圓柱形油分離空間區的油分離器、與油分離空間區同心設 置之一圓柱形構件，與油分離空間區和圓柱形構件內部連 通之一排放埠等構件以作爲與壓縮機外殻分開之構件。在 此情形中，設置一排放通道15,致使含有油且從壓縮機轉 子所排放之壓縮氣體可以油分離空間區內壁之切線方向流 ^____ I I ϋ J 訂 I I I I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 502089 A7 __B7_五、發明説明（11 ) 入圓柱形油分離空間區內。此排放通道可成形在排放外殼3 之中，或可藉由一分離管而成形。 除了在壓縮外殻之下面部分（主要外殼和排放外殻）形成 如上述範例所示之油儲存槽19以外，還可設置一油槽，以 作爲與壓縮機外殼分離之構件，以便於作爲油儲存槽之用 。在油分離空間區和/或油儲存槽設置成一分離構件之情況 中，連接通道20可藉由一比油分離空間區之截面積小之分 離管形成用以相互連接這兩元件。 根據本發明，由於油分離空間區和油儲存槽係經由在 油分離空間區中的連通通道而分開設置，即使在油儲存槽 之油表面上方之空間距離減少的情況下，仍可以有效控制 油再分散到油分離空間區。因此，本發明提供一項效果， 就是壓縮機可製成小一點的尺寸而藉由簡單構造之機構可 以減少油外流量（亦即油流出壓縮機之量）。 而且，根據本發明，由於在油儲存槽之油面不容易受 到在油分離空間區內之旋轉流影響，所以油面很穩定。因 此，可以藉由設置一油面觀測機構例如觀測玻璃來檢查在 壓縮機內殘留之油量，致使能預防油的短缺。 ----------1衣----Ί--1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^14-

Claims (1)

1. 隻齊年穿411肖旁>乍-1.卩延 502089 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1·—種螺旋壓縮機，包含： 一對公和母螺旋轉子，係相互嚙合； 一軸承，用以支撐該轉子； 一馬達，用以驅動該轉子； 一外殼，用以儲存轉子、軸承和馬達； 一排放通道，經由此通道可以排放該螺旋轉子所壓縮 的冷凍氣體； 一油分離空間區，係與該排放通道連通； 一油儲存槽，用以儲存在該油分離空間區中所分離的 油；且 設置一排放埠，以便與該油分離空間區連通，該油分 離空間區係用以排放在該油分離空間區中分離過之油的氣 體，其中 該油分離空間區是圓柱形外形，該排放通道係以切線 方向連接到圓柱形油分離空間區，且 該油分離空間區之下部係經由一連通通道連接到該油 儲存槽’該連通通道具有一比該油分離空間區之截面積更 小之通道面積。 2 .如申請專利第1項之螺旋壓縮機，其中 該圓柱形油分離空間區設有一與其同心的圓柱形構件 ，使得該排放埠與圓柱形構件之內部空間連通，且該排放 通道會與在該圓柱形油分離空間區的內壁和該圓柱形構件 之間的空間相連通。 3 · —種螺旋壓縮機，包含： 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -15- ----------^------1T------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502089 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一公轉子和一母轉子，其係相互嚙合； 一排放通道，使壓縮氣體能從該公和母轉子排放； 一油分離空間區，用以分離油與該排放通道所排放之 壓縮氣體； 一油儲存槽，用以儲存所分離之油；及 一外殼，用以儲存公和母轉子、排放通道、油分離空 間區、和油儲存槽，其中 該的油分離空間區是圓柱形外形，在該油分離空間區 之上部設置一排放埠，用以導引氣體到其外面，該油分離 空間區設有一與其同心的圓柱形構件，使得該排放埠會與 圓柱形構件之內部空間連通，該排放通道以切線方向連接 到該油分離空間區，且該油分離空間區和該油儲存槽經由 一連通通道相互連接，該連通通道係具有一比該之油分離 空間區之圓柱形部分之截面積更小的截面積。 4 · 一種螺旋壓縮機，包含： 一主要外殼，用以儲存相互嚙合的一公轉子和一母轉 子、一軸承和一馬達； 一排放外殼，具有一排放通道，經由此通道可以排放 該公母轉子所壓縮的冷凍氣體，且具有一油分離空間區與 該排放通道相連通，及一排放埠；及 一油儲存槽，設在該油分離空間區之下部，其中 設置在排放外殻中的該油分離空間區係爲圓柱外形； 該圓柱形油分離空間區設有一與其同心之圓柱形構件 ，使得該排放埠能與該圓柱形構件之內側空間連接； 本紙張尺度逋用中國國家揉率（CNS ) A4规格（210X297公着-16- " ----------^------1T------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 502089 A8 B8 C8 ________ D8 六、申請專利範圍 • 該排放通道具有一開口，使得冷凍氣體能沿著該圓柱 形油分離空間區的內壁表面流動；且 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 該螺旋壓縮機更包含一連通通道，經由此通道該油分 離空間區之下部和該油儲存槽可以互相連接，構成連通通 道以便具有一比該油分離空間區的圓柱形部分的截面積更 小之通道面積。 5 ·如申請專利範圍第4項之螺旋壓縮機，其中 該油儲存槽係在外殼的下面與該主要外殼一體成形。 6 ·如申請專利範圍第3項之螺旋壓縮機，其中‘ 用以連通該油分離空間區與該油儲存槽的該連通通道 係設置在該油分離空間區的下端。 7 .如申請專利範圍第1項之螺旋壓縮機，其中 該油儲存槽設有一裝置，用以視覺觀測或偵測在該油 儲存槽內之油面。 8 .如申請專利範圍第1項之螺旋壓縮機，其中 安裝在該油分離空間區之底部以大致具有一球面曲面 〇 9.如申請專利範圍第1項之螺旋壓縮機，其中 該油分離空間區之底部大致形成圓錐形。 1〇 .如申請專利範圍第9項之螺旋壓縮機，其中 一螺旋溝槽係設置在該圓錐形油分離空間區之內壁上 〇 1 1 ·如申請專利範圍第1項之螺旋壓縮機，其中 油分離空間區的容積係爲壓縮機每小時排放量之0.015 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 7l7 - 502089 A8 Β8 C8 D8 、申請專利範圍 到 0.020%。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -18-