スクリューコンプレッサーの動作原理と、完全密閉型、半密閉型、開放型の比較

1. 往復ピストン式冷凍コンプレッサーと比較して、スクリュー式冷凍コンプレッサーは、高速、軽量、小型、省スペース、低排気脈動など、一連の利点があります。

2. スクリュー式冷凍コンプレッサーは、往復運動する質量慣性力がないため、動的バランス性能が優れ、運転が安定しており、ベース振動が小さく、基礎も小さくて済みます。

3. スクリュー式冷凍コンプレッサーは、構造がシンプルで部品点数が少ない。エアバルブやピストンリングなどの摩耗部品がなく、ローターやベアリングなどの主要な摩擦部品は強度と耐摩耗性が比較的高く、潤滑状態も良好であるため、加工量が少なく、材料消費量も少なく、運転サイクルが長く、使用信頼性が高く、メンテナンスが容易であり、運転の自動化を実現するのに有利である。

4. スピードコンプレッサーと比較して、スクリューコンプレッサーは強制送風という特徴を持ち、吐出圧力の影響をほとんど受けず、吐出量が小さい場合でもサージ現象が発生しません。条件の範囲内であれば、効率を高く維持することができます。

5. スライドバルブは調整に使用され、エネルギーの無段階調整を実現できます。

6. スクリューコンプレッサーは液体の入口に敏感ではなく、オイル噴射によって冷却できるため、同じ圧力比では、排気温度はピストン式よりもはるかに低く、単段圧力比が高くなります。

7. クリアランス容積がないため、体積効率が高い。

スクリューコンプレッサーの動作原理と構造：

1. 吸入プロセス：

スクリュータイプの吸込口は、圧縮室が空気を完全に吸い込めるように設計する必要がありますが、スクリュー式空気圧縮機には吸排気弁群がなく、吸気は調整弁の開閉によってのみ調整されます。ローターが回転すると、メインローターと補助ローターの歯溝の間隔は、吸込端壁の開口部に達したときに最大になります。空気は完全に排出され、排出が終わると、歯溝は真空状態になります。空気入口に向くと、外気が吸い込まれ、軸方向に沿ってメインローターと補助ローターの歯溝に流れ込みます。スクリュー式空気圧縮機のメンテナンス注意 空気が歯溝全体を満たすと、ローターの吸込側の端面がケーシングの空気入口から離れ、歯溝間の空気が密閉されます。

2. 閉鎖および搬送プロセス：

メインローターと補助ローターが吸気されると、メインローターと補助ローターの歯の頂点がケーシングに密着し、歯溝内に空気が閉じ込められて外部に漏れなくなる、すなわち（密閉過程）。2つのローターは回転を続け、吸気端で歯の頂点と歯溝が一致し、一致面が徐々に排気端に向かって移動する。

3. 圧縮および燃料噴射プロセス：

搬送過程において、噛み合い面は徐々に排気端に向かって移動する。すなわち、噛み合い面と排気口との間の歯溝は徐々に狭くなり、歯溝内のガスは徐々に圧縮されて圧力が上昇する。これが圧縮過程である。圧縮中、圧力差によって潤滑油も圧縮室内に噴霧され、室内の空気と混合される。

4. 排気プロセス：

ローターの噛み合い端面がケーシングの排気口と連通するようになると（このとき圧縮ガスの圧力が最大となる）、歯頂と歯溝の噛み合い面が排気口に移動するまで圧縮ガスの排出が始まります。このとき、2つのローターの噛み合い面とケーシングの排気口との間の空間はゼロとなり、つまり排気プロセスが完了します。同時に、ローターの噛み合い面とケーシングの空気入口との間の歯溝の長さが最大となり、吸気プロセスが再び始まります。

1. 完全密閉型スクリューコンプレッサー

本体は、熱変形が小さい高品質で低多孔性の鋳鉄構造を採用しています。本体は、内部に排気チャネルを備えた二重壁構造を採用しており、高強度で優れた騒音低減効果があります。本体の内部および外部の力は基本的にバランスが取れており、開放型または半閉鎖型で高圧に耐えるリスクはありません。シェルは、高強度で美しい外観と軽量の鋼構造です。垂直構造を採用しているため、コンプレッサーは小さな面積を占有し、チラーのマルチヘッド配置に有利です。下部ベアリングはオイルタンクに浸されており、ベアリングは十分に潤滑されています。ローターの軸方向の力は、半閉鎖型および開放型と比較して 50% 低減されています (排気側のモーターシャフトのバランス機能)。水平モーターの片持ちのリスクがなく、信頼性が高いです。スクリューローター、スライドバルブ、モーターローターの自重がマッチング精度に与える影響を回避し、信頼性を向上させています。優れた組み立てプロセス。オイルフリーポンプスクリュー垂直設計により、コンプレッサーの運転中または停止中にオイル不足が発生しません。下部ベアリングはオイルタンクに一体的に浸漬され、上部ベアリングは差圧給油方式を採用しています。システムの差圧要求が低く、緊急時のベアリング潤滑保護機能を備えているため、ベアリングの潤滑油不足を防ぎ、季節の変わり目における装置の起動を容易にします。

欠点：排気冷却方式を採用しており、モーターが排気口付近にあるため、モーターコイルが焼損しやすい。また、故障が発生した場合に迅速に対処できない。

2. 半密閉型スクリューコンプレッサー

モーターは液体噴霧で冷却されるため、モーターの動作温度が低く、耐用年数が長くなります。開放型コンプレッサーは空冷モーターを使用するため、モーターの動作温度が高く、モーターの寿命に影響し、機械室の動作環境が悪くなります。モーターは排気ガスで冷却されるため、モーターの動作温度が非常に高く、モーターの寿命が短くなります。一般的に、外部オイルセパレーターは容量が大きいですが、効率が非常に高いです。内蔵オイルセパレーターはコンプレッサーと一体化されており、容量が小さいため、効果は比較的劣ります。二次オイルセパレーターのオイル分離効果は99.999%に達することができ、さまざまな動作条件下でコンプレッサーの良好な潤滑を確保できます。

しかしながら、プランジャー式半密閉型スクリューコンプレッサーはギア伝動によって加速するため、回転速度が高く（約12,000rpm）、摩耗が大きく、信頼性が低い。

3. オープンスクリューコンプレッサー

オープンユニットの利点は以下のとおりです。

1) コンプレッサーがモーターから分離されているため、コンプレッサーをより広い範囲で使用できます。

2) 同じコンプレッサーを異なる冷媒で使用することができます。ハロゲン化炭化水素冷媒に加えて、一部の部品の材質を変更することでアンモニアを冷媒として使用することもできます。

3) 異なる冷媒や運転条件に応じて、異なる容量のモーターを装備することができます。

4) オープンタイプは、シングルスクリューとツインスクリューに分けられます。

単軸スクリューコンプレッサは、ケーシング内に設置された円筒形のスクリューと、対称的に配置された2つの平面スターホイールで構成されています。スクリュー溝、ケーシング（シリンダー）の内壁、およびスターホイールの歯は、閉じた空間を形成します。動力はスクリューシャフトに伝達され、スクリューによってスターホイールが回転します。ガス（作動流体）は吸入室からスクリュー溝に入り、圧縮された後、排気口と排気室から排出されます。スターホイールの役割は、往復ピストンコンプレッサのピストンに相当します。スターホイールの歯がスクリュー溝内で相対的に移動すると、閉じた空間が徐々に減少し、ガスが圧縮されます。

スクリューコンプレッサーの動作原理と、完全密閉型、半密閉型、開放型の比較

単軸スクリューコンプレッサーのスクリューには6つの溝があり、スターホイールには11個の歯があり、これは6気筒に相当します。2つのスターホイールは同時にスクリューの溝に噛み合います。したがって、スクリューが1回転するごとに、12気筒が作動するのと同等の働きをします。

周知のとおり、スクリューコンプレッサー（ツインスクリューとシングルスクリューを含む）はロータリーコンプレッサーの中で最大の割合を占めています。国際市場の観点から見ると、1963年から1983年までの20年間、世界のスクリューコンプレッサー販売台数の年間成長率は30%でした。現在、日本、ヨーロッパ、米国の中容量コンプレッサーの80%はツインスクリューコンプレッサーです。同じ動作範囲のシングルスクリューコンプレッサーとツインスクリューコンプレッサーを比較すると、ツインスクリューコンプレッサーは優れた加工技術と高い信頼性により、スクリューコンプレッサー市場全体の80%以上を占めています。シングルスクリューコンプレッサーは20%未満です。以下では、この2つのコンプレッサーを簡単に比較します。

1. 構造

単軸圧縮機のスクリューとスターホイールは一対の球面ウォーム対であり、スクリュー軸とスターホイール軸は空間的に垂直に保たれなければならない。一方、二軸圧縮機の雌ローターと雄ローターは一対の歯車対に相当し、雄ローター軸と雌ローター軸は平行に保たれる。構造的に、単軸圧縮機のスクリューとスターホイールの協調精度を保証することは難しく、そのため機械全体の信頼性は二軸圧縮機よりも低い。

2. ドライブモード

どちらのタイプのコンプレッサーも、モーターに直接接続することも、ベルトプーリーで駆動することも可能です。ツインスクリューコンプレッサーの回転速度が高い場合は、加速ギアを上げる必要があります。

3. 冷却能力調整方法

両コンプレッサーの風量調整方法は基本的に同じで、どちらもスライドバルブによる連続調整、またはプランジャーによる段階調整を採用できる。スライドバルブを用いて調整する場合、ツインスクリューコンプレッサーは1つのスライドバルブで済むのに対し、シングルスクリューコンプレッサーは同時に2つのスライドバルブが必要となるため、構造が複雑になり信頼性が低下する。

4. 製造コスト

単軸スクリューコンプレッサー：スクリューベアリングとスターホイールベアリングには一般的なベアリングを使用でき、製造コストは比較的低い。

二軸スクリューコンプレッサー：2つのスクリューローターにかかる負荷が比較的大きいため、高精度ベアリングを使用する必要があり、製造コストが比較的高くなります。

5. 信頼性

単軸スクリューコンプレッサー：単軸スクリューコンプレッサーのスターホイールは、故障しやすい部品です。スターホイールの材質には高い要求が求められるだけでなく、定期的な交換が必要です。

ツインスクリューコンプレッサー：ツインスクリューコンプレッサーには摩耗部品がなく、トラブルのない運転時間は4万時間から8万時間に達します。

6. 組み立てとメンテナンス

単軸圧縮機のスクリューシャフトとスターホイールシャフトは空間内で垂直に保つ必要があるため、軸方向および半径方向の位置精度に対する要求が非常に高く、そのため単軸圧縮機の組み立ておよびメンテナンスの容易さは、二軸圧縮機よりも劣ります。

開放型ユニットの主な欠点は以下のとおりです。

（１）シャフトシールは漏れやすく、ユーザーによる頻繁なメンテナンスの対象にもなります。

（２）搭載モーターは高速回転し、空気の流れによる騒音が大きく、コンプレッサー自体の騒音も比較的大きいため、環境に影響を与える。

（３）オイルセパレーターやオイルクーラーなどの複雑なオイルシステムコンポーネントを構成する必要があり、ユニットがかさばり、使用やメンテナンスが不便である。

4、3スクリューコンプレッサー

3ローターの独特な幾何学的構造により、2ローターコンプレッサーよりも漏れ率が低くなります。3ロータースクリューコンプレッサーはベアリングへの負荷を大幅に軽減できます。ベアリング負荷の軽減により排気面積が増加し、効率が向上します。あらゆる負荷条件下でユニットの漏れを低減することは非常に重要であり、特に部分負荷運転時にはその影響はさらに大きくなります。

負荷自己調整：システムが変化すると、センサーが迅速に反応し、コントローラーが関連する計算を実行して、迅速かつ正確に自己調整します。自己調整はアクチュエータ、ガイドベーン、ソレノイドバルブ、スライドバルブに制限されず、直接、迅速かつ確実に実行できます。