JP2011094611A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリュー圧縮機におけるゲートロータの損傷・破損防止対策。
【解決手段】スクリュー圧縮機（1）は、ケーシング（10）の内部に、スクリューロータ（30）、及びゲートロータ（40）を有する圧縮機構（20）を備えている。ケーシング（10）は、圧縮機構（20）に吸入される低圧の冷媒が流れる低圧室（12）と、圧縮機構（20）で圧縮された冷媒が流れる高圧室（11）とを有し、バイパス機構（50）は、高圧室（11）と低圧室（12）とを繋ぐ内側バイパス通路（52）と、内挿弁（53）とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に関し、特にゲートロータの損傷・破損防止対策に係るものである。

従来より、冷凍空調用などの圧縮機として用いられるシングルスクリュー圧縮機が知られている。例えば、特許文献１のシングルスクリュー圧縮機は、外周面に複数の螺旋溝を有するスクリューロータと、複数の歯を有する円板状の２枚のゲートロータとを備えている。２枚のゲートロータは、軸心がスクリューロータの軸心と直交し、スクリューロータを挟んで対称に設けられている。そして、円筒壁の内周面と、スクリューロータの歯溝と、ゲートロータの歯により、円筒壁内に２つの圧縮室が形成されている。

このシングルスクリュー圧縮機では、スクリューロータの回転に伴って、ゲートロータの歯がスクリューロータの歯溝を移動し、圧縮室の容積が拡大後に縮小する動作を繰り返す。圧縮機の容量が拡大する間は、冷媒が圧縮室へ吸入され、圧縮室の容積が縮小を始めると、吸入された冷媒が圧縮される。そして、圧縮室である歯溝が吐出口に連通すると、圧縮された高圧冷媒が圧縮室から吐出される。

特開２００４−３２４６０１号公報

ところで、従来のシングルスクリュー圧縮機は、図１１に示すように、通常運転時では約３６００ｒｐｍ一定の回転数で回転している。このシングルスクリュー圧縮機は、図１２に示すように、低圧側と高圧側とがスクリューロータ及びゲートロータ（a）で構成される圧縮室を介して繋がっているため、シングルスクリュー圧縮機が急停止した場合、冷媒の高低圧差によってスクリューロータが逆回転してしまう。このとき、スクリューロータは７０００ｒｐｍの回転数に達する場合があり、圧縮室内はゲートロータ（a）の圧縮側（冷媒の下流側）の冷媒の圧力が低くなる一方、非圧縮側（冷媒の上流側）の冷媒の圧力が高くなってしまう。これにより、図１３に示すように、ゲートロータ（a）の背面側のゲートロータサポート（b）が非圧縮側（冷媒の上流側）の圧縮室内の冷媒の圧力によって圧縮側（下流側）の圧縮室内に向かってめくれ上がって損傷・破損するという問題があった。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、スクリュー圧縮機のゲートロータの損傷・破損を防止することを目的とする。

本発明は、スクリュー圧縮機において、ケーシング（10）の内部の高圧側と低圧側とを連通させてケーシング（10）内の圧力差を小さくするようにしたものである。

第１の発明は、ケーシング（10）と、該ケーシング（10）の内部に収容され、スクリューロータ（30）、及び軸心がスクリューロータ（30）の軸心と直交する円板状のゲートロータ（40）を有する圧縮機構（20）とを備えたスクリュー圧縮機を前提としている。上記圧縮機構（20）は、上記ケーシング（10）の内部の高圧側と低圧側とを連通させる連通機構（50）を備えている。

上記第１の発明では、圧縮機構（20）において、スクリューロータ（30）とゲートロータ（40）との間に圧縮室が形成される。このスクリューロータ（30）の回転に伴って圧縮室の容積が増減する。この圧縮室の容積の増減により、流体が圧縮される。

そして、ケーシング（10）内の流体の圧力差が大きくなって圧縮機構（20）のスクリューロータ（30）等が逆回転するような場合等には、連通機構（50）は、ケーシング（10）の内部の流体の高圧側と低圧側とを連通させる。ケーシング（10）の内部の高圧側と低圧側とが連通すると、高圧側の流体が低圧側へ流れてケーシング（10）の内部の流体の圧力差が小さくなる。これにより、圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記ケーシング（10）には、圧縮機構（20）に吸入される低圧の流体が流れる低圧室（12）と、圧縮機構（20）で圧縮された流体が流れる高圧室（11）とを有する一方、上記連通機構（50）は、高圧室（11）と低圧室（12）とを繋ぐ連通路（52,62）と、該連通路（52,62）を流れる流体量を調節する弁機構（53,63）とを備えている。

上記第２の発明では、ケーシング（10）内の流体の圧力差が大きくなって圧縮機構（20）のスクリューロータ（30）等が逆回転するような場合等には、連通機構（50）は、弁機構（53,63）を開く。弁機構（53,63）が開かれると、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体は、連通路（52,62）を通過して低圧室（12）へ流れ、ケーシング（10）の内部の流体の圧力差が小さくなる。これにより、圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

第３の発明は、上記第２の発明において、上記連通路（52）は、ケーシング（10）の内部に設けられている。

上記第３の発明では、ケーシング（10）内の流体の圧力差が大きくなって圧縮機構（20）のスクリューロータ（30）等が逆回転するような場合等には、連通機構（50）は、弁機構（53）を開く。弁機構（53）が開かれると、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体は、ケーシング（10）の内部に設けられた連通路（52）を通過して低圧室へ流れ、ケーシング（10）の内部の圧力差が小さくなる。これにより、圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記ケーシング（10）は、スクリューロータ（30）の周りを囲むシリンダ部材（25）と、該シリンダ部材（25）に形成され、且つ高圧室（11）の流体をシリンダ部材（25）に導く加熱溝（26）とを備える一方、上記連通路（52）の高圧室（11）側の端部は、上記加熱溝（26）と連通している。

上記第４の発明では、スクリューロータ（30）は、回転すると温度が高くなる。高圧室（11）内を流れる流体は、加熱溝（26）に供給されてシリンダ部材（25）を加熱する。シリンダ部材（25）が加熱されることで、シリンダ部材（25）とスクリューロータ（30）との間の温度差が小さくなる。シリンダ部材（25）とスクリューロータ（30）との間の温度差が小さくなると、両部材の熱膨張度の差が小さくなる。これにより、シリンダ部材（25）とスクリューロータ（30）との間の熱膨張度の差に起因する隙間や干渉が生じない。

また、ケーシング（10）内の流体の圧力差が大きくなって圧縮機構（20）のスクリューロータ（30）等が逆回転するような場合等には、連通機構（50）は、弁機構（53）を開く。弁機構（53）が開かれると、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体は、加熱溝（26）を介して連通路（52）に供給される。連通路（52,62）を通過した流体は低圧室（12）へ流れる。これにより、ケーシング（10）の高圧室（11）と低圧室（12）との圧力差が小さくなる。この結果、圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

第５の発明は、上記第２〜第４の発明の何れか１つにおいて、上記連通路（62）は、ケーシング（10）の外部に設けられている。

上記第５の発明では、ケーシング（10）内の流体の圧力差が大きくなって圧縮機構（20）のスクリューロータ（30）等が逆回転するような場合等には、連通機構（50）は、弁機構（63）を開く。弁機構（63）が開かれると、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体は、ケーシング（10）の外部に設けられた連通路（62）を通過して低圧室へ流れ、その結果、ケーシング（10）の内部の圧力差が小さくなる。これにより、圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

第６の発明は、上記第２〜第５の発明の何れか１つにおいて、上記連通機構（50）は、圧縮機構（20）が停止する際に、弁機構（53,63）を開く第１の弁制御器（70）を備えている。

上記第６の発明では、上記第２の弁制御器（70）は、圧縮機構（20）が運転中には弁機構（53,63）を閉じる一方、圧縮機構（20）が停止する際は弁機構（53,63）を開く。弁機構（53,63）が開くと、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体が連通路（52,62）を通過して低圧室（12）へ流れ、ケーシング（10）の内部の流体の圧力差が小さくなる。

第７の発明は、上記第２〜第６の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機構（20）は、スクリューロータ（30）又はゲートロータ（40）の回転方向を検知する回転方向検知器（76）を備え、
上記連通機構（50）は、上記回転方向検知器（76）のスクリューロータ（30）又はゲートロータ（40）の逆回転の検知に基づいて弁機構（53,63）を開く第２の弁制御器（70）を備えている。

上記第７の発明では、回転方向検知器（76）が、スクリューロータ（30）又はゲートロータ（40）の回転方向を検知する。そして、第２の弁制御器（70）は、回転方向検知器（76）がスクリューロータ（30）又はゲートロータ（40）の回転が逆回転であることを検知すると弁機構（53,63）を開く。弁機構（53,63）が開くと、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体が連通路（52,62）を通過して低圧室（12）へ流れ、ケーシング（10）の内部の流体の圧力差が小さくなる。

第８の発明は、上記第２〜第７の発明の何れか１つにおいて、上記圧縮機構（20）を回転駆動させるＤＣモータ（81）と、該ＤＣモータ（81）の回生電力を蓄電させる蓄電装置（82）と、該蓄電装置（82）の蓄電電力に基づいて上記弁機構（53,63）を駆動させる第３の弁制御器（83）とを備えている。

上記第８の発明では、圧縮機構（20）はＤＣモータ（81）によって回転駆動している。例えば、停電等によって圧縮機構（20）が急停止すると、冷媒の高低圧差によってスクリューロータ（30）が逆回転する。スクリューロータ（30）の逆回転に伴い、ＤＣモータ（81）も逆回転する。これにより、ＤＣモータ（81）が発電機となり、発生した回生電力は蓄電装置（82）に蓄電される。第３の弁制御器（83）は、蓄電装置（82）の電力を利用して弁機構（53,63）を駆動させて弁機構（53,63）を開く。弁機構（53,63）が開かれると、ケーシング（10）の高圧室（11）を流れる流体は、連通路（52,62）を通過して低圧室（12）へ流れ、ケーシング（10）の内部の流体の圧力差が小さくなる。これにより、圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

上記第１の発明によれば、連通機構（50）を設けてケーシング（10）の内部の流体の高圧側と低圧側とを連通させるようにしたため、ケーシング（10）の内部の圧力差を小さくすることができる。つまり、従来は、例えば、圧縮機構部を急停止させると、ケーシング内の流体の高圧側と低圧側との圧力差によってスクリューロータ及びゲートロータが逆回転し、ゲートロータが損傷等していたが、このような場合であっても、高圧側の流体を圧縮機構（20）を介さずに低圧側へ流すことで、ケーシング（10）内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくすることができるため、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制することができる。これにより、圧縮機構（20）における非圧縮側の流体の圧力が圧縮側の流体の圧力よりも高くなるのを確実に防止することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。

上記第２の発明によれば、連通路（52,62）と、該連通路（52,62）を通過する流体量を調節する弁機構（53,63）を設けたため、圧縮機構（20）を介すことなく、高圧室（11）内の流体を低圧室（12）へ流すことができる。つまり、従来は、例えば、圧縮機構部を急停止すると、ケーシング内の流体の高圧側と低圧側との圧力差によってスクリューロータ及びゲートロータが逆回転し、ゲートロータが損傷等していたが、このような場合であっても、高圧側の流体を圧縮機構（20）を介さずに低圧側へ流すことで、ケーシング（10）内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくすることができるため、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制することができる。これにより、圧縮機構（20）において、非圧縮側の流体の圧力が圧縮側の流体の圧力よりも高くなるのを確実に防止することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。

上記第３の発明によれば、ケーシング（10）の内部に連通路（52）を設けたため、ケーシング（10）の外部に別途、連通路を設けることなく、高圧室（11）の流体を低圧室（12）へ流すことができる。つまり、ケーシング（10）の外部に連通路を設ける構造に比べてスクリュー圧縮機を小型化することができる。

上記第４の発明によれば、高圧室（11）を流れる流体が通過する加熱溝（26）を設けたため、加熱溝（26）を流れる流体によってシリンダ部材（25）を加熱することができる。これにより、シリンダ部材（25）とスクリューロータ（30）との間の温度差を小さくすることができる。つまり、従来は、スクリュー圧縮機の動作中において、スクリューロータとシリンダ部材との温度差が大きいため、両部材の熱膨張度の差が大きくなり、その結果、シリンダ部材とスクリューロータとの間で隙間や干渉が生じていたが、本発明では、シリンダ部材（25）を加熱してスクリューロータ（30）との温度差を小さくし、両部材の熱膨張度の差を小さくすることで、シリンダ部材（25）とスクリューロータ（30）との間で隙間や干渉の発生を防止することができる。

さらに、加熱溝（26）と連通路（52,62）とを繋ぐようにしたため、加熱溝（26）を流れる流体を低圧室（12）へ流入させることができる。つまり、高圧側の流体を圧縮機構部（20）を介さずに低圧側へ流すことで、ケーシング（10）内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくすることができるため、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制することができる。これにより、圧縮機構（20）において、非圧縮側の流体の圧力が圧縮側の流体の圧力よりも高くなるのを確実に防止することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。

上記第５の発明によれば、ケーシング（10）の外部に連通路（62）を設けたため、ケーシング（10）の内部に連通路（62）を設けることなく、高圧室（11）を流れる流体を低圧室（12）へ流すことができる。つまり、ケーシング（10）の内部に連通路を形成する構造に比べてケーシング（10）の簡易に連通路を形成することができる。

上記第６の発明によれば、圧縮機構（20）を停止させる際に、弁機構（53,63）を開くようにしたため、圧縮機構（20）を急停止させても、高圧側の流体を圧縮機構（20）を介さずに低圧側へ流すことで、ケーシング（10）内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくすることができるため、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制することができる。これにより、圧縮機構（20）における非圧縮側の流体の圧力が圧縮側の流体の圧力よりも高くなるのを確実に防止することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。

上記第７の発明によれば、スクリューロータ（30）等が逆回転すると、弁機構（53,63）を開くようにしたため、ケーシング（10）内の高圧側と低圧側との圧力差を小さくすることができる。このため、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制することができる。これにより、圧縮機構（20）における非圧縮側の流体の圧力が圧縮側の流体の圧力よりも高くなるのを低減することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。

上記第８の発明によれば、ＤＣモータ（81）の回生電力を蓄電するようにしたため、停電等による電力供給停止時においても弁機構（53,63）を開くことができる。つまり、停電等の電力供給が停止すると、弁機構（53,63）を駆動させるための電力確保ができないことが問題となる。ところが、本発明によれば、そのような事態であっても、ＤＣモータ（81）の逆回転時の回生電力を利用して弁機構（53,63）を開くことができるため、スクリューロータ（30）の逆回転を抑制することができる。

実施形態に係るスクリュー圧縮機を示す模式図である。 (A)及び(B)は、実施形態に係るスクリューロータ及びゲートロータを示す斜視図である。 実施形態に係るスクリュー圧縮機を示す模式図であり、バイパス機構を閉じた状態を示すものである。 実施形態に係るバイパス機構の動作を示すフローチャート図である。 実施形態のその他の形態に係るバイパス機構の一例を示すケーシングの概略断面図である。 実施形態のその他の形態に係るバイパス機構の一例を示すケーシングの概略斜視図である。 実施形態のその他の形態に係るバイパス機構の一例を示すケーシングの概略断面図である。 実施形態のその他の形態に係るバイパス機構の一例を示すケーシングの概略断面図である。 実施形態のその他の形態に係るバイパス機構の一例を示すケーシングの概略断面図である。 実施形態の変形例に係るスクリュー圧縮機を示す模式図である。 従来例に係るスクリュー圧縮機の回転数と時間、及び圧縮室圧力と時間との関係を示すグラフである。 従来のスクリュー圧縮機の通常運転時におけるゲートロータの状態を示す模式図である。 従来のスクリュー圧縮機の急停止時等におけるゲートロータの状態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態のシングルスクリュー圧縮機（1）（以下、スクリュー圧縮機（1）は、冷凍空調に用いられ、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するものである。

図１及び図２に示すように、上記スクリュー圧縮機（1）は、全密閉型に構成されている。このスクリュー圧縮機（1）は、中空の円筒状のケーシング（10）とバイパス機構（50）とを備えている。

上記ケーシング（10）は、その内部の中央位置に、低圧冷媒を圧縮する圧縮機構（20）を収容している。また、ケーシング（10）の内部には、冷媒回路の蒸発器（図示せず）から低圧のガス冷媒が導入されると共に該低圧ガスを圧縮機構（20）へ案内する低圧室（12）と、上記圧縮機構（20）を挟んで圧縮機構（20）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する高圧室（11）とが区画形成されている。そして、ケーシング（10）内には、図示はしないが、電動機が固定されており、該電動機と圧縮機構（20）とが回転軸である駆動軸（21）によって連結されている。

上記圧縮機構（20）は、ケーシング（10）内に形成されたシリンダ（25）と、該シリンダ（25）の中に配置された１つのスクリューロータ（30）と、該スクリューロータ（30）に噛み合う２つ（一対）のゲートロータ（40）とを有している。スクリューロータ（30）は、上記駆動軸（21）に装着され、キーによって駆動軸（21）に対する回り止めが施されている。

上記シリンダ（25）は、所定の厚みに形成されてケーシング（10）内のスクリューロータ（30）の周りに設置される部材であって、本発明に係るシリンダ部材を構成している。シリンダ（25）は、スクリューロータ（30）の周囲からケーシング（10）の内面壁に跨って取り付けられている。シリンダ（25）は、その一面側（図１では右側端）が高圧室（11）に面する一方、他面側（図１では左側端）が低圧室（12）に面している。つまり、ケーシング（10）の内部空間は、シリンダ（25）によって冷媒の高圧側と低圧側とに仕切られている。

上記シリンダ（25）には、高圧側の面から低圧側に向かって凹んだ溝部（26,26）が形成されている。高圧室（11）の冷媒が溝部（26,26）に流れるとシリンダ（25）が加熱される。シリンダ（25）が加熱されると、シリンダ（25）とスクリューロータ（30）との温度差が小さくなる。つまり、シリンダ（25）及びスクリューロータ（30）の熱膨張度の差が小さくなるため、スクリュー圧縮機（1）の動作中において、シリンダ（25）とスクリューロータ（30）との間で熱膨張度の違いに起因した隙間や干渉の発生を防止することができる。尚、この溝部（26）は、本発明に係る加熱溝を構成している。

図２に示すように、上記スクリューロータ（30）の外周面には、螺旋状の歯溝（31）が複数（本実施形態では、６本）形成されている。スクリューロータ（30）は、シリンダ（25）に回転可能に嵌合しており、歯先外周面が該シリンダ（25）に包囲されている。一方、各ゲートロータ（40）は、外周面に複数（本実施形態１では、１１枚）の平歯（41）を有する円板状に形成されている。各ゲートロータ（40）は、シリンダ（25）の外側にスクリューロータ（30）を挟んで対称に配置され、軸心がスクリューロータ（30）の軸心と直交している。そして、各ゲートロータ（40）は、平歯（41）がシリンダ（25）の一部を貫通してスクリューロータ（30）の歯溝（31）に噛み合うように構成されている。また、スクリューロータ（30）は金属製であり、ゲートロータ（40）は樹脂製である。尚、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の詳細については後述する。

図１に示すように、上記各ゲートロータ（40）は、ケーシング（10）内に区画形成されたゲートロータ室（図示なし）に配置されている。ゲートロータ（40）には、その中心に回転軸である従動軸（図示なし）が連結されている。この従動軸は、ゲートロータ室に設けられた軸受ハウジングによって回転可能に支持されている。この軸受ハウジングは、ボール軸受を介して従動軸を支持し、ゲートロータ（40）を片持ち支持している。尚、各ゲートロータ室は、低圧空間（低圧室（12））に連通している。

上記圧縮機構（20）では、シリンダ（25）の内周面とスクリューロータ（30）の歯溝（31）と、ゲートロータ（40）の平歯（41）によって囲まれた空間が圧縮室（23）になる。スクリューロータ（30）は、図１及び図２における左側端部が吸入側であり、右側端部が吐出側である。そして、スクリューロータ（30）の吸入側端部の外周部分は、テーパ状に形成されている。スクリューロータ（30）の歯溝（31）は、吸入側端部において低圧空間（低圧室（12））に開放しており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口になっている。

上記圧縮機構（20）は、スクリューロータ（30）の回転に伴って、ゲートロータ（40）の平歯がスクリューロータ（30）の歯溝（31）を移動することにより、圧縮室（23）の拡大動作および縮小動作が繰り返される。これにより、冷媒の吸入行程、圧縮行程及び吐出行程が順に行われる。

上記バイパス機構（50）は、図１及び図３に示すように、高圧室（11）を流れる冷媒を低圧室（12）へ流すためのものであって、本発明に係る連通機構を構成している。このバイパス機構（50）は、ケーシング（10）の内部に設けられる内側バイパス機構（51）と、ケーシング（10）の外部に設けられる外側バイパス機構（61）と、スクリューロータ（30）の回転数を検知する回転数検知センサ（76）と、両バイパス機構（51,61）に接続されるバイパスコントローラ（70）とを備えている。

上記内側バイパス機構（51）は、内側バイパス通路（52）と、内挿弁（53）とを備えている。

上記内側バイパス通路（52）は、ケーシング（10）の内部に形成されるバイパス通路であって、本発明に係る連通路を構成している。内側バイパス通路（52）は、冷媒が流通する通路に形成され、その一端がシリンダ（25）の溝部（26）の底部に繋がって高圧空間（高圧室（11））に連通する一方、他端がシリンダ（25）を貫通してケーシング（10）の低圧空間（低圧室（12））と連通している。

上記内挿弁（53）は、上記内側バイパス通路（52）の冷媒の通過量を調節する電磁弁であって、本発明に係る弁機構を構成している。内挿弁（53）は、内挿弁本体（54）と、開閉機構（図示なし）とを有している。

上記内挿弁本体（54）は、ケーシング（10）の外側から内側バイパス通路（52）まで挿通され、開閉機構によってケーシング（10）の内側方向と外側方向とに移動可能に構成されている。尚、開閉機構は、図示はしないが、コイルバネ、コイル、プランジャ、電磁ガイド、及び電磁コイルで構成されている。内挿弁（53）は、内挿弁本体（54）をケーシング（10）の内側に向けて移動させることで、内側バイパス通路（52）を塞ぐことができる一方、ケーシング（10）の外側に向けて移動させることで内側バイパス通路（52）を連通させることができる。内側バイパス通路（52）を連通させると、ケーシング（10）の高圧空間（高圧室（11））と低圧空間（低圧室（12））とが連通する。

尚、開閉機構は、バイパスコントローラ（70）に接続され、内挿弁本体（54）は、バイパスコントローラ（70）によって移動を制御されている。

上記外側バイパス機構（61）は、外側バイパス通路（62）と、外挿弁（63）とを備えている。

上記外側バイパス通路（62）は、ケーシング（10）の外部に形成されるバイパス通路であって、本発明に係る連通路を構成している。外側バイパス通路（62）は、中空の筒状に形成されたパイプ部材であって、その一端がケーシング（10）の高圧空間（高圧室（11））が形成される位置に挿通されている一方、他端がケーシング（10）の低圧空間（低圧室（12））が形成される位置に挿通されている。

上記外挿弁（63）は、外側バイパス通路（62）に設けられる電磁弁であって、本発明に係る弁機構を構成している。外挿弁（63）は、開閉可能な電磁弁に構成され、外側バイパス通路（62）の略中央部に設けられている。外挿弁（63）を閉じると、外側バイパス通路（62）を塞ぐことができる一方、外挿弁（63）を開くことで外側バイパス通路（62）を連通させることができる。外側バイパス通路（62）が連通すると、ケーシング（10）の高圧空間（高圧室（11））と低圧空間（低圧室（12））とが連通する。

尚、外挿弁（63）は、バイパスコントローラ（70）に接続され、該バイパスコントローラ（70）によって開閉動作が制御されている。

上記回転数検知センサ（76）は、スクリューロータ（30）の回転数を検知するセンサであって、本発明に係る回転方向検知器を構成している。回転数検知センサ（76）は、駆動軸（21）に取り付けられて該駆動軸の回転数を検知している。そして、回転数検知センサ（76）は、バイパスコントローラ（70）に接続され、検知したスクリューロータ（30）の回転数のデータをバイパスコントローラ（70）に送っている。つまり、回転数検知センサ（76）は、スクリューロータ（30）の回転数を検知することでスクリューロータ（30）の回転方向を検知している。

上記バイパスコントローラ（70）は、内挿弁（53）及び外挿弁（63）の開閉動作を制御するものであって、本発明に係る第１及び第２の弁制御器を構成している。バイパスコントローラ（70）は、後述する所定の条件を満たすと内挿弁（53）及び外挿弁（63）を閉じるよう構成されている。

具体的に、バイパスコントローラ（70）は、図１及び図４に示すように、上記内挿弁（53）及び外挿弁（63）に接続される一方、スクリュー圧縮機（1）の動力用の供給電源部（74）と、空調機（72）の動作を制御する動作コントローラ（73）と、漏電ブレーカ（75）と、スクリュー圧縮機（1）の非常停止装置（71）と、回転数検知センサ（76）とに接続されている。

−運転動作−
次に、上記シングルスクリュー圧縮機（1）の運転動作について説明する。

このシングルスクリュー圧縮機（1）において電動機を起動すると、駆動軸（21）が回転するのに伴ってスクリューロータ（30）が回転する。このスクリューロータ（30）の回転に伴ってゲートロータ（40）も回転し、圧縮機構（20）が吸入工程、圧縮行程及び吐出行程を繰り返す。

上記圧縮機構（20）では、スクリューロータ（30）が回転することにより、スクリュー圧縮機（1）の容積が歯溝（31）の移動（即ち、平歯（41）の移動）に伴って拡大した後に縮小する動作を行う。圧縮室（23）の容積が拡大する間は、低圧空間（低圧室（12））の低圧ガス冷媒が吸入口を通じて圧縮室（23）に吸入される（吸入工程）。スクリューロータ（30）の回転が進むと、ゲートロータ（40）の平歯（41）により圧縮室（23）が仕切られた状態となり、圧縮室（23）の容積の拡大動作が終了して縮小動作が開始される。この圧縮室（23）の容積が縮小する間は、吸入された冷媒が圧縮される（圧縮行程）。圧縮室（23）は、スクリューロータ（30）がさらに回転することで移動して行き、やがて吐出口と連通する。このように、圧縮室（23）の吐出側端部が開口すると、圧縮室（23）から高圧空間（高圧室（11））へ高圧ガス冷媒が吐出される（吐出行程）。

−バイパス機構の動作−
圧縮機構（20）の停止時での内挿弁（53）及び外挿弁（63）の動作について説明する。本実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、所定の条件（図４に示す各ステップ）を満たした場合、バイパスコントローラ（70）が内挿弁（53）、及び外挿弁（63）を開状態にする。

具体的には、バイパスコントローラ（70）には、非常停止装置（71）から起動信号が送られ、漏電ブレーカ（75）から作動信号が送られ、動作コントローラ（73）から空調機（72）の停止信号が送られる。また、バイパスコントローラ（70）には、供給電源部（74）からスクリュー圧縮機（1）への供給電力量のデータが送られる。また、バイパスコントローラ（70）には、回転数検知センサ（76）からスクリューロータ（30）の回転数のデータが送られる。

バイパスコントローラ（70）は、図４に示すように、ＳＴ１において非常停止装置（71）が起動する場合、ＳＴ２において動作コントローラ（73）が空調機（72）を停止する場合、ＳＴ３において漏電ブレーカ（75）が作動した場合に圧縮機構（20）が停止状態と判断し、ＳＴ４に移行する。

また、バイパスコントローラ（70）は、ＳＴ６において供給電源部（74）からスクリュー圧縮機（1）への供給電力量を検知する。そして、ＳＴ７において供給電力量が低下を検知し、ＳＴ８において供給電力量が、空調機（72）の最低負荷運転時の半分（５０％）以下となるとＳＴ９に移行する一方、空調機（72）の最低負荷運転時の半分（５０％）より大きいと再度ＳＴ７に戻る。次に、ＳＴ９においてスクリュー圧縮機（1）が起動から１０分が経過しているとＳＴ４に移行する一方、スクリュー圧縮機（1）が起動から１０分が経過していないと再びＳＴ７に戻る。

また、バイパスコントローラ（70）は、ＳＴ１０において回転数検知センサ（76）がスクリューロータ（30）の駆動軸（21）の回転数を検知し、ＳＴ１１において検知した回転数の低下を検知し、ＳＴ１２において回転数が、通常運転時のスクリューロータ（30）の回転数の９０％以下であるとＳＴ１３に移行する一方、通常運転時のスクリューロータ（30）の回転数の９０％よりも大きいと再度ＳＴ１１に戻る。次に、ＳＴ１３においてスクリュー圧縮機（1）が起動から１０分が経過しているとＳＴ４に移行する一方、スクリュー圧縮機（1）が起動から１０分が経過していないと再びＳＴ１１に戻る。

次に、バイパスコントローラ（70）は、ＳＴ４においてバイパス開始指令を出して、ＳＴ５において内挿弁（53）及び外挿弁（63）を開状態にする。両弁（53,63）が開状態になると、内側バイパス通路（52）及び外側バイパス通路（62）が連通状態となり、高圧室（11）を流れる冷媒が、内側バイパス通路（52）及び外側バイパス通路（62）を通過して低圧室（12）に流れる。これにより、低圧室（12）の冷媒の圧力が高くなるため、高圧室（11）の冷媒の圧力と低圧室（12）の冷媒の圧力との間の圧力差が小さくなる。つまり、高圧室（11）の冷媒圧力と低圧室（12）の冷媒圧力との差圧が小さくなると、高圧室（11）の冷媒が圧縮機構（20）を介して低圧室（12）へ流れることがなくなるため、圧縮機構（20）のスクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

尚、バイパスコントローラ（70）は、サーミスタ等の温度保護装置等の機器に接続しし、該機器が稼動すると内挿弁（53）及び外挿弁（63）を開くように構成してもよい。

−実施形態の効果−
上記本実施形態によれば、内側バイパス通路（52）と、内挿弁（53）と、外側バイパス通路（62）と外挿弁（63）とを設けたため、高圧室（11）内の冷媒を圧縮機構（20）を介すことなく低圧室（12）へ流すことができる。つまり、従来、例えば、圧縮機構を急停止すると、ケーシング内の流体の高圧側と低圧側との圧力差によってスクリューロータ及びゲートロータが逆回転し、ゲートロータが損傷等していたが、このような場合であっても、本実施形態のスクリュー圧縮機（1）は、高圧室（11）の冷媒を圧縮機構（20）を介さずに低圧室（12）へ流すことで、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制させて、ケーシング（10）内の高圧室（11）と低圧室（12）との圧力差を小さくすることができる。

また、バイパスコントローラ（70）を設けて非常停止装置（71）が起動する場合、動作コントローラ（73）が空調機（72）を停止する場合、漏電ブレーカ（75）が作動した場合、及び供給電源部（74）のスクリュー圧縮機（1）への供給電力量が低下した場合に内挿弁（53）及び外挿弁（63）を開状態にしたため、圧縮機構（20）を急停止させても、高圧側の流体を圧縮機構（20）を介さずに低圧側へ流すことで、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制させて、ケーシング（10）内の高圧室（11）と低圧室（12）との圧力差を小さくすることができる。

さらに、回転数検知センサ（76）に基づいてスクリューロータ（30）、及びゲートロータ（40）が逆回転すると、内挿弁（53）、及び外挿弁（63）を開くようにしたためスクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転を抑制させて、ケーシング（10）内の高圧室（11）と低圧室（12）との圧力差を小さくすることができる。

そして、内挿弁（53）及び外挿弁（63）とを両方設けるようにしたため、短時間でケーシング（10）内の高圧室（11）と低圧室（12）との圧力差を小さくすることができる。

これらにより、圧縮室（23）において、非圧縮側の冷媒の圧力が圧縮側の流体の圧力よりも高くなるのを確実に防止することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。

また、高圧室（11）を流れる高圧冷媒が通過する溝部（26,26）を設けたため、溝部（26,26）を流れる高圧冷媒によってシリンダ（25）を加熱することができる。これにより、シリンダ（25）とスクリューロータ（30）との間の温度差を小さくすることができる。つまり、従来は、スクリュー圧縮機の動作中において、スクリューロータとシリンダとの温度差が大きいため、両部材の熱膨張度の差が大きくなり、その結果、シリンダとスクリューロータとの間で隙間や干渉が生じていたが、本実施形態では、シリンダ（25）を加熱してスクリューロータ（30）との温度差を小さくし、両部材の熱膨張度の差を小さくすることで、シリンダ（25）とスクリューロータ（30）との間で隙間や干渉の発生を防止することができる。

−実施形態の変形例−
次に、上記実施形態の変形例について説明する。本変形例では、上記実施形態の電動機の構成が異なっている。

具体的に、図１０に示すように、本変形例に係るスクリュー圧縮機（1）は、上記実施形態に係るスクリュー圧縮機（1）に加えて、電動機（81）と、バッテリー（82）と、回生コントローラ（83）とをさらに備えている。

上記電動機（81）は、ステータとロータとを備えたブラシレスＤＣ（直流）モータである。尚、電動機（81）は、本発明に係るＤＣモータを構成している。上記ステータは、圧縮機構（20）の下方に配置され、ケーシング（10）の胴部に固定されている。上記ロータには、該ロータと共に回転する駆動軸（21）が連結されている。上記バッテリー（82）は、上記電動機（81）で発生した電力を蓄えるものであって、本発明に係る蓄電装置を構成している。

上記回生コントローラ（83）は、上記バッテリー（82）の電力を利用して内挿弁（53）、及び外挿弁（63）の開閉制御をするものであって、本発明に係る第３の弁制御器を構成している。

次に、本変形例のバイパス機構（50）の動作について説明する。本変形例では、例えば、停電等によってスクリュー圧縮機（1）への電力供給が停止した場合を想定している。つまり、電力供給が停止すると、スクリューロータ（30）が冷媒の高低圧差によって逆回転する一方、内挿弁（53）及び外挿弁（63）は電力不足で駆動することができないという事態を想定している。

具体的には、停電等が発生すると、スクリュー圧縮機（1）が急停止する。これにより、冷媒の高低圧差によってスクリューロータが逆回転する。このとき、電動機（81）が発電機となり、発生した回生電力はバッテリー（82）に蓄電される。回生コントローラ（83）は、バッテリー（82）の電力を利用して内挿弁（53）及び外挿弁（63）を駆動させて両弁（53,63）を開く。

内挿弁（53）を開く（内挿弁本体（54）をケーシング（10）の外側に向けて移動させる）と、内側バイパス通路（52）が連通する。内側バイパス通路（52）が連通すると、ケーシング（10）の高圧空間（高圧室（11））と低圧空間（低圧室（12））とが連通する。また、外挿弁（63）を開くと外側バイパス通路（62）が連通する。外側バイパス通路（62）が連通すると、ケーシング（10）の高圧空間（高圧室（11））と低圧空間（低圧室（12））とが連通する。

これにより、低圧室（12）の冷媒の圧力が高くなるため、高圧室（11）の冷媒の圧力と低圧室（12）の冷媒の圧力との間の圧力差が小さくなる。つまり、高圧室（11）の冷媒圧力と低圧室（12）の冷媒圧力との差圧が小さくなると、高圧室（11）の冷媒が圧縮機構（20）を介して低圧室（12）へ流れることがなくなるため、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（40）の逆回転が抑制される。

本変形例によれば、電動機（81）の回生電力を蓄電するようにしたため、停電等による電力供給停止時においても内挿弁（53）及び外挿弁（63）を開くことができる。つまり、停電等の電力供給が停止すると、内挿弁（53）や外挿弁（63）を駆動させるための電力確保ができないことが問題となる。ところが、本変形例によれば、そのような事態であっても、電動機（81）の逆回転時の回生電力を利用して両弁（53,63）を開くことができる。これにより、スクリューロータ（30）の逆回転を抑制することができる。この結果、ゲートロータ（40）の損傷・破損等を確実に防止することができる。その他の構成、作用・効果は実施形態と同様である。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

本実施形態では、回転数検知センサ（76）をスクリューロータ（30）の駆動軸（21）に取り付けたが、回転数検知センサ（76）は、スクリューロータ（30）に取り付けてもよいし、ゲートロータ（40）の従動軸に取り付けてもよい。

また、本実施形態のスクリュー圧縮機（1）は、バイパス機構（50）の構成として、内側バイパス機構（51）と、外側バイパス機構（61）とを両方備えるようにしたが、バイパス機構（50）は、上記内側バイパス機構（51）と外側バイパス機構（61）との何れか一つを備えて構成するようにしてもよい。

また、シリンダ（25）に形成される内側バイパス通路（52）は、上記実施形態の溝部（26,26）以外に、図５〜図９に示すように、シリンダ（25）の様々な位置の溝部に形成するようにしてもよい。

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、スクリュー圧縮機に関し、特に、ゲートロータの損傷・破損防止対策について有用である。

１０ ケーシング
１１ 高圧室
１２ 低圧室
２０ 圧縮機構
２５ シリンダ
２６ 溝部
３０ スクリューロータ
４０ ゲートロータ
５０ バイパス機構
５２ 内側バイパス通路
５３ 内挿弁
６２ 外側バイパス通路
６３ 外挿弁
７０ バイパスコントローラ
７６ 回転数検知センサ
８１ 電動機
８２ バッテリー
８３ 回生コントローラ

Claims (8)

1. ケーシング（10）と、
   該ケーシング（10）の内部に収容され、スクリューロータ（30）、及び軸心がスクリューロータ（30）の軸心と直交する円板状のゲートロータ（40）を有する圧縮機構（20）とを備えたスクリュー圧縮機であって、
   上記圧縮機構（20）は、上記ケーシング（10）の内部の高圧側と低圧側とを連通させる連通機構（50）を備えている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１において、
   上記ケーシング（10）は、圧縮機構（20）に吸入される低圧の流体が流れる低圧室（12）と、圧縮機構（20）で圧縮された流体が流れる高圧室（11）とを有する一方、
   上記連通機構（50）は、高圧室（11）と低圧室（12）とを繋ぐ連通路（52,62）と、該連通路（52,62）を流れる流体量を調節する弁機構（53,63）とを備えている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項２において、
   上記連通路（52）は、ケーシング（10）の内部に設けられている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項３において、
   上記ケーシング（10）は、スクリューロータ（30）の周りを囲むシリンダ部材（25）と、該シリンダ部材（25）に形成され、且つ高圧室（11）の流体をシリンダ部材（25）に導く加熱溝（26）とを備える一方、
   上記連通路（52,62）の高圧室（11）側の端部は、上記加熱溝（26）と連通している
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項２〜４の何れか１つにおいて、
   上記連通路（62）は、ケーシング（10）の外部に設けられている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 請求項２〜５の何れか１つにおいて、
   上記連通機構（50）は、圧縮機構（20）が停止する際に、弁機構（53,63）を開く第１の弁制御器（70）を備えている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
7. 請求項２〜６の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機構（20）は、スクリューロータ（30）又はゲートロータ（40）の回転方向を検知する回転方向検知器（76）を備え、
   上記連通機構（50）は、上記回転方向検知器（76）のスクリューロータ（30）又はゲートロータ（40）の逆回転の検知に基づいて弁機構（53,63）を開く第２の弁制御器（70）を備えている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
8. 請求項２〜７の何れか１つにおいて、
   上記圧縮機構（20）を回転駆動させるＤＣモータ（81）と、該ＤＣモータ（81）の回生電力を蓄電させる蓄電装置（82）と、該蓄電装置（82）の蓄電電力に基づいて上記弁機構（53,63）を駆動させる第３の弁制御器（83）とを備えている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

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