JP2014029133A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

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Mihoko Shimoji
美保子 下地
Toshihide Koda
利秀 幸田
Hideaki Nagata
英彰 永田
Soichi Shiraishi
聡一 白石
Masaaki Kamikawa
雅章 上川
Naoto Kaminakai
直人 上中居
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Abstract

【課題】内部容積比Viが小さく設定された場合でも、吐出圧損を小さく保ちつつ弁本体背面側のシール面を確保できる高効率なスクリュー圧縮機を提供する。
【解決手段】スクリューロータ3の内部容積比Viを可変にするための可変Vi弁8を備え、可変Vi弁8の弁本体8aの背面側と対向して形成された隔壁11によってケーシング本体1内が吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとに区画されたスクリュー圧縮機100であって、弁本体8aの吐出口端部8iは、背面側8eが内面側8gよりも突出するように内面側8gに切り欠き8jが形成され、可変Vi弁8の弁本体8a及びガイド部8bはその背面側に凸部を有し、連結部8cは、弁本体8a及びガイド部8bの凸部を含む領域で、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとを連結している。
【選択図】図4

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に係り、より詳しくは、運転圧縮比に応じて吐出開始のタイミングを調整する可変Vi弁を備えたスクリュー圧縮機に関するものである。
スクリュー圧縮機(より詳しくはシングルスクリュー圧縮機)は、ケーシング本体に形成された円筒状の内筒面部内にスクリューロータを回転自在に収容している。そして、該スクリューロータの外周面に形成されたスクリュー溝、外周部にスクリュー溝に噛み合い係合する歯部が形成されたゲートロータ及び前記内筒面部によって圧縮室を形成し、該圧縮室内で冷媒を圧縮する。このような従来のスクリュー圧縮機においては、スクリュー溝の外周面側となる内筒面部に形成される吸入ガスバイパス口や吐出口の一端を担い、バイパス口や吐出口の開度とタイミングを調整するスライドバルブを設けている。このスライドバルブは、外周形状が円弧で形成された弁本体、該弁本体の吐出側に設けるガイド部品、及び弁本体とガイド部品とを連結する連結棒からなる。また、スライドバルブは、スクリューロータを収容するケーシング本体の内筒面部の一部を構成するようにケーシング本体とは別体の部品としてケーシング本体内に収められ、スクリューロータの回転軸方向に可動するようになっている。
また、従来のスクリュー圧縮機は、弁本体の背面側と対向して形成された隔壁によって、ケーシング本体内が吐出圧力空間(圧縮室で圧縮された冷媒が吐出される空間)と吸入圧力空間(圧縮室に吸入される冷媒が存在する空間)とに区画されている。このため、隔壁の内周面(弁本体との対向面)と弁本体の外周面との間にシール面が形成されている。
そして、上記のように構成された従来のスクリュー圧縮機の中には、連結棒による吐出部の流体抵抗を小さくするために、スクリューロータの回転軸方向において弁本体とガイド部品との距離が短くなる位置に連結棒を偏位させている(寄せている)ものも提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、上記のように構成された従来のスクリュー圧縮機の中にはインバータ駆動されるものも提案されている。スクリュー圧縮機がインバータ駆動される場合においては、運転容量の調整を回転数制御によって行うことができるため、スライドバルブを吸入ガスバイパス機構としてではなく、吐出口の開度と吐出開始のタイミングを調整する機構となる可変Vi弁として用いるように構成したものもある(例えば、特許文献2参照)。
特許第3214100号公報(第3−4頁、図3) 特許第4147891号公報(第4−5頁、図1)
スクリュー圧縮機における内部容積比Viというのは、冷媒吸込み時の歯溝空間容積と冷媒吐出前の歯溝空間容積との比であり、冷媒の吸込みが完了したときの圧縮室の容積と吐出口が開くときの圧縮室の容積との比を表している。そして、可変Vi弁が固定タイプのスクリュー圧縮機の場合、例えば中圧縮比のスクリュー圧縮機で低圧縮比の運転を行うと、吐出口が開く前にガスが吐出圧力以上に過圧縮され、余分な圧縮仕事を行うことになる。また、逆に中圧縮比のスクリュー圧縮機で高圧縮比で運転を行うと、吐出圧力に到達する前に吐出口が開くため、ガスの逆流が生じる不足圧縮の状態となる。これらはいずれの場合も動力のロスを生じ、効率の低下を招く。
そこで、特許文献1又は2のスクリュー圧縮機においては、低圧縮比運転の際の動力ロス、すなわち、スクリュー圧縮機の効率の低下を防止するために、吐出タイミングを早めるように内部容積比Viを小さく設定すること、あるいは可変Vi弁を内部容積比Viが小さくなる位置へ移動させることが考えられる。しかしながら、このような場合、スライドバルブが構成する吐出口端部は吸入圧力側へ移動するため、弁本体背面側の吐出圧力空間と吸入圧力空間とを区画するシール面の漏れ方向長さが短くなるか、あるいはシール面が無くなって、吐出圧力空間から吸込圧力空間への冷媒漏れが増大し、スクリュー圧縮機の効率を低下させるという問題点があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内部容積比Viが小さく設定された場合においても、吐出圧損を小さく保ちつつ弁本体背面側のシール面を確保できる高効率なスクリュー圧縮機を提供することを目的としたものである。
本発明に係るスクリュー圧縮機は、吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシング本体と、該ケーシング本体の前記内筒面部内に回転可能に収容され、複数のスクリュー溝が外周部に設けられたスクリューロータと、外周部に前記スクリュー溝に噛み合い係合する歯部が形成され、前記スクリュー溝及び前記内筒面部と圧縮室を形成するゲートロータと、前記ケーシング本体とスクリューロータとの間に配設されて前記スクリューロータの内部容積比Viを可変にするための可変Vi弁と、を備え、前記可変Vi弁は、前記内筒面部の一部を構成するように前記スクリューロータの回転軸方向に移動自在に設けられ、前記回転軸方向の一方の端部である吐出口端部が前記吐出口の一部を構成し、前記吐出口が開口するタイミングを調節する弁本体と、該弁本体を前記回転軸方向に案内するガイド部と、前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結する連結部と、を備え、前記弁本体の背面側と対向して形成された隔壁によって、前記ケーシング本体内が吐出圧力空間と吸入圧力空間とに区画されたスクリュー圧縮機であって、前記弁本体の前記吐出口端部は、背面側が内面側よりも突出するように内面側に切り欠きが形成され、前記弁本体及び前記ガイド部は、前記回転軸と垂直な断面において、その背面側に凸部を有し、前記連結部は、前記弁本体及び前記ガイド部の前記凸部を含む領域で、前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結しているものである。
本発明によれば、弁本体の吐出口端部は、背面側が内面側よりも突出するように内面側に切り欠きが形成されている。つまり、本発明に係る弁本体は、その吐出口端部の背面側が従来の可変Vi弁よりも突出した形状となっている。このため、本発明においては、内部容積比Viを小さく設定した場合でも、可変Vi弁の背面側に形成される吐出圧力側と吸込圧力側とを隔てるシール面を確保することができる。したがって、動力ロスの低減と吐出圧力側から吸込圧力側への冷媒ガスの漏れを防止することができる。
ここで、弁本体の吐出口端部とガイド部との間の空間は、圧縮室から吐出された冷媒の通路となる空間である。このため、切り欠きの高さ(スクリューロータの回転軸と垂直な方向における切り欠きの長さ)が低いと、冷媒の通路面積が縮小して吐出圧損が増大し、スクリュー圧縮機の効率が低下してしまうことが懸念される。一方、切り欠きの高さを高くするために弁本体を大きくすると、弁本体の周囲に設けられたゲートロータ支持部品等と弁本体とが干渉してしまうことが懸念される。しかしながら、本願発明は、回転軸と垂直な断面において、弁本体及びガイド部の背面側に凸部を有し、連結部は弁本体及びガイド部の凸部を含む領域で弁本体の吐出口端部とガイド部とを連結している。このため、本発明は、弁本体を大きくすることなく、つまり弁本体の周囲に設けられたゲートロータ支持部品等と弁本体とが干渉することを防止しつつ切り欠きの高さを高くできる。つまり、本発明は、吐出圧損の増大を防止でき、スクリュー圧縮機の効率の低下も防止できる。
したがって、本発明は、内部容積比Viが小さく設定された場合においても、吐出圧損を小さく保ちつつ弁本体背面側のシール面を確保できる高効率なスクリュー圧縮機を提供することができる。
本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の概略構成図であり、スクリューロータの回転軸方向に切断した断面図である。 図1のA−A断面図である。 図1のB−B断面図である。 本発明の実施の形態1に係る可変Vi弁を示す斜視図である。 本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機における、内部容積比Viが大きい場合と小さい場合の可変Vi弁の内面側を含むケーシング本体の内筒面部及びスクリューロータの展開図である。 本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の可変Vi弁の作用説明図である。 従来のスクリュー圧縮機の可変Vi弁の作用説明図である。 本発明の実施の形態1に係る可変Vi弁との比較対象となる可変Vi弁を内面側から示した斜視図である。 比較対象となる可変Vi弁の作用説明図である。 本発明の実施の形態2に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施の形態2に係る可変Vi弁の部分縦断面図である。 本発明の実施の形態3に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。 本発明の実施の形態3に係る可変Vi弁の部分縦断面図である。
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の概略構成図であり、スクリューロータの回転軸方向に切断した断面図である。また、図2は図1のA−A断面図である。以下、これら図1及び図2等を参照しながら、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100について説明する。なお、図1、図2及び以下に示す図において、同一の符号を付したものは同一又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表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。
本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100は、シングルスクリュー圧縮機であり、図1及び図2に概略構成を示すように、ケーシング本体1、スクリューロータ3、ゲートロータ12、スクリューロータ3を回転駆動するモータ2、及びスクリューロータ3の内部容積比Viを可変にするための可変Vi弁8等を備えている。
ケーシング本体1は、スクリューロータ3、ゲートロータ12、及びスクリューロータ3を回転駆動させるモータ2、可変Vi弁8等を収容するものであり、その内部には、スクリューロータ3を収納する略円筒状の内筒面部1aが形成されている。また、ケーシング本体1の内筒面部1aには、吐出口7が形成されている。
ケーシング本体1の内筒面部1aには、略円筒形状のスクリューロータ3が収容されている。このスクリューロータ3の外周面には、複数条のスクリュー溝3aが螺旋状に形成されている。また、スクリューロータ3には、その中心軸(回転軸)にスクリュー軸4が設けられている。このスクリュー軸4は、ケーシング本体1の吐出圧力空間1cに設けられた高圧側軸受4aと吸入圧力空間1dに設けられた低圧側軸受(図示せず)によって回転自在に支持されている。
また、スクリュー軸4の低圧側軸受側には、モータ2が接続されている。このモータ2は、ケーシング本体1に内接して固定されたステータ2aと、ステータ2aの内側に配設されたモータロータ2bとから構成され、インバータ方式で回転数が制御されるようになっている。
また、ケーシング本体1には、内筒面部1a(つまり、スクリューロータ3)の左右に、一対のゲートロータ12が設けられている。これらゲートロータ12は、略円板形状をしており、内筒面部1a(つまり、スクリューロータ3)の左右に形成されたゲートロータサポート室14に収容されている。詳しくは、ゲートロータ12は、ゲートロータサポート室14に収容されたゲートロータサポート13に取り付けられている。ゲートロータサポート13は、その中心軸(回転軸)がスクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)と略垂直となるように配置され、ゲートロータサポート室14の上部及び下部に配置された軸受13aによって回転自在に支持されている。図2に示すように、内筒面部1a(つまり、スクリューロータ3)の左側に形成されたゲートロータサポート室14に収容されているゲートロータ12及びゲートロータサポート13と、内筒面部1a(つまり、スクリューロータ3)の右側に形成されたゲートロータサポート室14に収容されているゲートロータ12及びゲートロータサポート13とは、スクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)を中心にして180°回転させた配置となっている。
ゲートロータ12は、内筒面部1a及びスクリューロータ3と共に圧縮室5を形成するものであり、その外周部には、スクリュー溝3aに噛み合い係合する複数の歯部12aが形成されている(後述の図4参照)。詳しくは、ケーシング本体1には、内筒面部1a内とゲートロータサポート室14とを連通する(内筒面部1aに開口する)開口部1bが形成されている。そして、ゲートロータ12の外周部は、開口部1bに挿入されている。つまり、ゲートロータ12は開口部1bを介して内筒面部1a内に挿入され、ゲートロータ12の歯部12aがスクリューロータ3のスクリュー溝3aに噛み合わされている。これにより、ゲートロータ12、内筒面部1aの内壁及びスクリューロータ3で囲まれた空間(換言すると、ゲートロータ12の歯部12a及び内筒面部1aで仕切られたスクリュー溝3a)が圧縮室5となる。
また、ケーシング本体1内には、一対の可変Vi弁8が設けられている。これら可変Vi弁8は、ケーシング本体1とスクリューロータ3との間に配設されて前記スクリューロータ3の内部容積比Viを可変にするものである。これら可変Vi弁8は、吐出口7の一部を形成しており、ロッド9及び駆動装置10に連結され、スクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)方向に沿って移動可能となっている。また、ケーシング本体1は、可変Vi弁8の背面側と対向して形成された隔壁11により、吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとに区画されている。なお、図1においては、一対の可変Vi弁8のうち一方の可変Vi弁8についてのみ記載されており、他方の可変Vi弁8は省略してある。
次に可変Vi弁8の詳細構造を説明する。
図3は、図1のB−B断面図である。また、図4は、本発明の実施の形態1に係る可変Vi弁を示す斜視図である。なお、図4は、可変Vi弁8がケーシング本体1内に収容されている状態で、当該可変Vi弁8近傍を内面側(スクリューロータ3側)からみた斜視図である。
可変Vi弁8は、弁本体8a、ガイド部8b、及び、両者を連結する連結部8cを備えている。弁本体8aは、内筒面部1aの一部を構成するようにスクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)方向に移動自在に設けられている。ガイド部8bの端部には、上述のロッド9が連結されている。このガイド部8bは、ロッド9のスクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)方向への移動に伴って、高圧側軸受4aを収納するハウジングの外周部と摺動しながら、スクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)方向へ移動する。つまり、ガイド部8bは、弁本体8aを、スクリューロータ3の回転軸(つまり、スクリュー軸4)方向へ案内する。また、弁本体8aとガイド部8bとの間には、吐出口7に連通する吐出通路が形成されている。つまり、弁本体8aは、吐出口端部8iと内面側8gとの境界が吐出口7の一部を構成し、吐出口7が開口するタイミングを調整するものである。
また、本実施の形態1では、可変Vi弁8の弁本体8a、ガイド部8b及び連結部8cを以下のような形状に構成している。
弁本体8aは、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、背面側8eが外周側(スクリューロータ3から離れる側)に凸となった円弧形状となっており、内面側8gがスクリューロータ3の外周形状に対応して外周側に凸となった円弧形状となっている。また、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、弁本体8aは、その背面側8eに、例えば背面側8eよりも曲率半径の小さな円弧形状の凸部8mが形成されている。上述のように、ケーシング本体1は、可変Vi弁8の背面側8eと対向して形成された隔壁11により、吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとに区画されている。このため、弁本体8aの背面側8eと凸部8mとを滑らかに接続し、吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとのシール面を形成している。
また、弁本体8aの吐出口端部8i(より詳しくは、内面側8gとの境界)は、スクリューロータ3のスクリュー溝3aに沿うように、吸入圧力空間1dから吐出圧力空間1cに向かって傾斜して形成されている。換言すると、弁本体8aの吐出口端部8i(より詳しくは、内面側8gとの境界)は、スクリュー溝3aのプロフィールに沿う形状となっている。
ガイド部8bは、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、背面側8fが外周側(スクリューロータ3から離れる側)に凸となった円弧形状となっている。また、ガイド部8bの内面側8hは、高圧側軸受4aを収納するハウジングの外周部の形状に対応して、外周側に凸となった円弧形状となっている。また、本実施の形態1では、ガイド部8bの背面側8fには、弁本体8aの凸部8mと対向する位置に、例えば背面側8fよりも曲率半径の小さな円弧形状の凸部が形成されている。
連結部8cは、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部を含む領域で、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとを連結している。換言すると、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、連結部8cの少なくとも一部は、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部に配置されている。
さらに、本実施の形態1においては、弁本体8aの吐出口端部8iは、背面側8eが内面側8gよりも突出するように、連結部8cを避けて内面側8gに切り欠き8jが形成されている。換言すると、弁本体8aは、吸入側端部8lから吐出口端部8iまでの長さを背面側8eと内面側8gとで異ならせ、背面側8eの長さが長く、内面側8gの長さが短くなるように、連結部8cを避けて切り欠き8jが形成されている。
次に可変Vi弁8の動作について説明する。
図5は、本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機における、内部容積比Viが大きい場合と小さい場合の可変Vi弁の内面側を含むケーシング本体の内筒面部及びスクリューロータの展開図で、(a)は内部容積比を大きく設定した状態における可変Vi弁8の位置、(b)は内部容積比を小さく設定した状態における可変Vi弁8の位置を示す。なお、破線はスクリューロータ3のスクリュー溝3aを示す。
内部容積比Viは、前述のように、冷媒吸込み時の歯溝空間容積と冷媒吐出前の歯溝空間容積との比であり、冷媒の吸込みが完了したときの圧縮室5の容積と吐出口が開くときの圧縮室5の容積との比を表している。つまり、内部容積比Viは、吐出口7が開くタイミング、すなわち、可変Vi弁8の吐出口端部8iの内面位置によって決定される。
ここで、内部容積比Viを大きく設定する場合は、吐出のタイミングを遅らせるために、図5(a)に示すように、可変Vi弁8の内面側8gで形成される吐出口端部8iの位置を、矢印aで示すように、より吐出側に設定する。また、内部容積比Viを小さく設定する場合は、吐出のタイミングを早めるために、図5(b)に示すように、可変Vi弁8の内面側8gで形成される吐出口端部8iの位置を、矢印bで示すように、より吸込側に設定する。
図6は本発明の実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の可変Vi弁の作用説明図であり、図7は従来のスクリュー圧縮機の可変Vi弁の作用説明図である。なお、図6(a)及び図7(a)は内部容積比Viが大きく設定された状態を、図6(b)及び図7(b)は内部容積比Viが小さく設定された状態を示す。また、図6及び図7に示す太線の矢印は、圧縮室5から吐出口7を通って吐出圧力空間1cへ吐出される冷媒の流れを示している。
従来のスクリュー圧縮機は、内部容積比Viが大きい場合、図7(a)に示すように、可変Vi弁80の吐出口端部80iがより吐出側に設定されている。このため、ケーシング本体1の吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとを隔てるシール面、つまり隔壁11と可変Vi弁80の弁本体80aの背面側80eとの間のシール面を確保することができる。
しかし、従来のスクリュー圧縮機は、内部容積比Viが小さい場合、図7(b)に示すように、可変Vi弁80の吐出口端部80iがより吸込側に設定される。このため、ケーシング本体1の吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとを隔てるシール面、つまり隔壁11と可変Vi弁80の弁本体80aの背面側80eとの間のシール面が短くなり、又はシール面を確保することができなくなって、吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dが連通してしまうことがある。
これに対して、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の可変Vi弁8は、図6(a)に示すように、内部容積比Viが大きい場合は従来の可変Vi弁80の場合と同様に、ケーシング本体1の吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとを隔てるシール面、つまり隔壁11と可変Vi弁8の弁本体8aの背面側8eとの間のシール面を確保することができる。さらに、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機の可変Vi弁8は、図6(b)に示すように、内部容積比Viが小さい場合においても、可変Vi弁8に切り欠き8jを設けているため、ケーシング本体1の吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとを隔てるシール面、つまり隔壁11と可変Vi弁8の弁本体8aの背面側8eとの間のシール面を確保することができる。
ここで、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとの間の空間は、圧縮室から吐出された冷媒の吐出通路となる空間である。このため、切り欠き8jの高さ(スクリューロータ3の回転軸と垂直な方向における切り欠き8jの長さ)が低いと、冷媒の通路面積が縮小して吐出圧損が大きくなり、スクリュー圧縮機100の効率が低下してしまうことが懸念される。しかしながら、本実施の形態1に係る可変Vi弁8においては、上述のように、連結部8cは、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部を含む領域で、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとを連結している。換言すると、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、連結部8cの少なくとも一部は、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部に配置されている。このため、本実施の形態1に係る可変Vi弁8は、冷媒の通路面積が縮小して吐出圧損が増大することを抑制でき、スクリュー圧縮機100の効率が低下してしまうことも抑制している。以下、詳しく説明する。
図8は、本発明の実施の形態1に係る可変Vi弁との比較対象となる可変Vi弁を内面側から示した斜視図である。また、図9は、この比較対象となる可変Vi弁の作用説明図である。なお、図9に示す太線の矢印は、圧縮室5から吐出口7を通って吐出圧力空間1cへ吐出される冷媒の流れを示している。
図8及び図9に示した比較対象となる可変Vi弁18は、基本的に本実施の形態1に係る可変Vi弁8と同様の形状となっている。しかしながら、比較対象となる可変Vi弁18は、連結部18cの配置位置が本実施の形態1に係る可変Vi弁8と異なる。つまり、比較対象となる可変Vi弁18は、弁本体18aには本実施の形態1に係る凸部8mが形成されておらず、ガイド部18bにも本実施の形態1に係る凸部が形成されていない。このため、比較対象となる可変Vi弁18は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において連結部18cが弁本体18aの背面側18e及びガイド部18bの背面側18fから突出しないように、弁本体18aの吐出口端部18iとガイド部18bとが連結部18cで連結されている。このため、比較対象となる可変Vi弁18は、連結部18cを避けるように切り欠き18jを形成する必要があるため、切り欠き18jの高さが低くなってしまい、冷媒の通路面積が縮小してしまう。このため、比較対象となる可変Vi弁18は、内部容積比Viが大きい場合も小さい場合も、吐出圧損が増大してしまう。
比較対象となる可変Vi弁18において切り欠き18jの高さを高くして冷媒の通路面積を増大させるには、弁本体18aを大きくして連結部18cを外周側へ偏位させればよい。しかし、弁本体18aを大きくすると、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面における背面側18eのシール線長さが長くなってしまう。このため、吐出圧力空間1cから吸入圧力空間1dへの漏れ損失が増大してしまう場合がある。また、弁本体18aを大きくすると、弁本体18aの背面側18e近傍に配置された部品(ゲートロータサポート13、ゲートロータサポート13を回転自在に支持する軸受13a等)と弁本体18aとが干渉してしまう場合もある。
これに対して、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100の可変Vi弁8においては、上述のように、連結部8cは、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部を含む領域で、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとを連結している。このため、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100の可変Vi弁8は、弁本体8aの背面側8eに突出させて連結部8cを設けることができる。つまり、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100の可変Vi弁8は、凸部8mを除く領域において弁本体8aを大きくすることなく、切り欠き8jの高さを高くして切り欠き8jで形成される冷媒の通路面積を大きく確保することができる。したがって、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100の可変Vi弁8は、弁本体8aの背面側8e近傍に配置された部品と弁本体8aとの干渉を避けながら、かつ、連結部8cの強度(取り付け断面積)を確保しながら、切り欠き8jの高さを高くして切り欠き8jで形成される冷媒の通路面積を大きく確保することができ、吐出圧損が増大することを抑制できる。
以上、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100は、背面側8eが内面側8gよりも突出するように、弁本体8aの吐出口端部8iの内面側8gに切り欠き8jが形成されている。このため、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100は、適正な内部容積比Viに設定することができ、これにより動力ロスを低減させ、かつケーシング本体1の吐出圧力空間1cと吸入圧力空間1dとを隔てるシール面、つまり隔壁11と可変Vi弁8の弁本体8aの背面側8eとの間のシール面を確保することができるので、冷媒ガスの漏れを防止することができる。
また、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100は、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部を含む領域で、連結部8cが弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとを連結している。このため、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100の可変Vi弁8は、弁本体8aの背面側8e近傍に配置された部品と弁本体8aとの干渉を避けながら、かつ、連結部8cの強度(取り付け断面積)を確保しながら、切り欠き8jで形成される冷媒の通路面積を大きく確保でき、吐出圧損が増大することを抑制できる。
したがって、本実施の形態1に係るスクリュー圧縮機100は、スクリュー圧縮機100の効率を向上させることができる。
[実施の形態2]
図10は、本発明の実施の形態2に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。図11は、本発明の実施の形態2に係る可変Vi弁の部分縦断面図である。なお、図10は、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100をスクリューロータ3の回転軸と垂直な断面で切断した図面である。また、図11は、本実施の形態2に係る可変Vi弁8を図1のB−B断面位置に相当する位置で切断した図面である。
以下、これら図10及び図11を用いて、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100について説明する。なお、本実施の形態2では実施の形態1との差異点を説明するものとし、本実施の形態2で説明されていない構成は実施の形態1と同様である。
実施の形態1で示した可変Vi弁8は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、スクリューロータ3の周方向の略中央部となる位置に弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部が形成されていた。つまり、実施の形態1で示した可変Vi弁8は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、スクリューロータ3の周方向の略中央部となる位置に連結部8cが配置されていた。
これに対して、本実施の形態2に係る可変Vi弁8は、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとの距離が短くなる側に寄せて、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部が形成されている。そして、これに伴い、連結部8cも、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとの距離が短くなる側に寄せて配置されている。換言すると、本実施の形態2に係る可変Vi弁8は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、一対のゲートロータ12のうちの近接するゲートロータ12から離れた側の端部に寄せて、弁本体8aの凸部8m及びガイド部8bの凸部が形成されている。そして、これに伴い、連結部8cも、一対のゲートロータ12のうちの近接するゲートロータ12から離れた側の端部に寄せて配置されている。
また、本実施の形態2では、弁本体8aの背面側8eの外周形状に対応させて連結部8cの内面側を切り欠き、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において略三日月形状となるように連結部8cを形成している。つまり、本実施の形態2に係る連結部8cは、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、弁本体8aの凸部8mの領域内にのみ配置されている。
以上、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100は、実施の形態1とほぼ同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100は、実施の形態1で示したスクリュー圧縮機100と比較して、次のような効果を得ることもできる。つまり、実施の形態1で示した可変Vi弁8は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、スクリューロータ3の周方向の略中央部となる位置に連結部8cが配置されていた。このため、実施の形態1で示したスクリュー圧縮機100は、弁本体8aの背面側8e近傍に配置された部品と弁本体8aとの間のスペースが小さく、連結部8cを弁本体8aの背面側8eからあまり突出させることができなかった。これに対し、本実施の形態2に係る可変Vi弁8は、弁本体8aの吐出口端部8iとガイド部8bとの距離が短くなる側に寄せて、連結部8cが配置されている。換言すると、本実施の形態2に係る可変Vi弁8は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、一対のゲートロータ12のうちの近接するゲートロータ12から離れた側の端部に寄せて、連結部8cが形成されている。このため、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100は、実施の形態1で示したスクリュー圧縮機100と比較して、弁本体8aの背面側8e近傍に配置された部品と弁本体8aとの間のスペースが大きくなり、連結部8cを弁本体8aの背面側8eからの連結部8cの突出量を大きくすることができる。したがって、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100は、実施の形態1で示したスクリュー圧縮機100と比較して、切り欠き8jをより高く形成できるので、吐出圧損が増大することをより抑制できる。
また、本実施の形態2に係るスクリュー圧縮機100は、スクリューロータ3の回転軸と垂直な断面において、弁本体8aの凸部8mの領域内にのみ連結部8cが配置されている。このため、切り欠き8jをさらに高く形成できるので、吐出圧損が増大することをさらに抑制できる。
なお、実施の形態1で示した可変Vi弁8の連結部8cの形状を、本実施の形態2と同様な形状にしても勿論よい。本実施の形態2で示した効果と同様の効果を得ることができる。
[実施の形態3]
図12は、本発明の実施の形態3に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。図13は、本発明の実施の形態3に係る可変Vi弁の部分縦断面図である。なお、図12は、本実施の形態3に係るスクリュー圧縮機100をスクリューロータ3の回転軸と垂直な断面で切断した図面である。また、図13は、本実施の形態3に係る可変Vi弁8を図1のB−B断面位置に相当する位置で切断した図面である。
以下、これら図12及び図13を用いて、本実施の形態3に係るスクリュー圧縮機100について説明する。なお、本実施の形態3では実施の形態1及び実施の形態2との差異点を説明するものとし、本実施の形態3で説明されていない構成は実施の形態1又は実施の形態2と同様である。
実施の形態1及び実施の形態2では、1つの連結部8cで弁本体8aとガイド部8bとを連結していた。これに限らず、図12及び図13に示すように、実施の形態1及び実施の形態2の可変Vi弁8の連結部8cを複数設け、弁本体8aとガイド部8bとを複数箇所で連結してもよい。なお、図12及び図13は、実施の形態2の可変Vi弁8の連結部を複数にした例を示している。
以上、本実施の形態3に係るスクリュー圧縮機100は、実施の形態1又は実施の形態2とほぼ同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態3に係るスクリュー圧縮機100は、弁本体8aとガイド部8bとの間の連結強度(耐久性)を実施の形態1及び実施の形態2よりも向上させることができる。
1 ケーシング本体、1a 内筒面部、1b 開口部、1c 吐出圧力空間、1d 吸入圧力空間、2 モータ、2a ステータ、2b モータロータ、3 スクリューロータ、3a スクリュー溝、4 スクリュー軸、4a 高圧側軸受、5 圧縮室、7 吐出口、8 可変Vi弁、8a 弁本体、8b ガイド部、8c 連結部、8e,8f 背面側、8g,8h 内面側、8i 吐出口端部、8j 切り欠き、8l 吸込側端部、8m 凸部、9 ロッド、10 駆動装置、11 隔壁、12 ゲートロータ、12a 歯部、13 ゲートロータサポート、13a 軸受、14 ゲートロータサポート室、18 可変Vi弁、18a 弁本体、18b ガイド部、18c 連結部、18e,18f 背面側、18g,18h 内面側、18i 吐出口端部、18j 切り欠き、80 可変Vi弁、80a 弁本体、80b ガイド部、80c 連結部、80e 背面側、80g 内面側、80i 吐出口端部、100 スクリュー圧縮機。

Claims (6)

  1. 吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシング本体と、
    該ケーシング本体の前記内筒面部内に回転可能に収容され、複数のスクリュー溝が外周部に設けられたスクリューロータと、
    外周部に前記スクリュー溝に噛み合い係合する歯部が形成され、前記スクリュー溝及び前記内筒面部と圧縮室を形成するゲートロータと、
    前記ケーシング本体とスクリューロータとの間に配設されて前記スクリューロータの内部容積比Viを可変にするための可変Vi弁と、
    を備え、
    前記可変Vi弁は、
    前記内筒面部の一部を構成するように前記スクリューロータの回転軸方向に移動自在に設けられ、前記回転軸方向の一方の端部である吐出口端部が前記吐出口の一部を構成し、前記吐出口が開口するタイミングを調節する弁本体と、
    該弁本体を前記回転軸方向に案内するガイド部と、
    前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結する連結部と、
    を備え、
    前記弁本体の背面側と対向して形成された隔壁によって、前記ケーシング本体内が吐出圧力空間と吸入圧力空間とに区画されたスクリュー圧縮機であって、
    前記弁本体の前記吐出口端部は、背面側が内面側よりも突出するように内面側に切り欠きが形成され、
    前記弁本体及び前記ガイド部は、前記スクリューロータの回転軸と垂直な断面において、その背面側に凸部を有し、
    前記連結部は、前記弁本体及び前記ガイド部の前記凸部を含む領域で、前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結していることを特徴とするスクリュー圧縮機。
  2. 前記回転軸と垂直な断面において、
    前記弁本体及び前記ガイド部の背面側は円弧形状に形成されており、
    前記凸部は、前記弁本体及び前記ガイド部の背面側よりも曲率半径の小さい円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のスクリュー圧縮機。
  3. 前記弁本体の前記吐出口端部は、前記吸入圧力空間から前記吐出圧力空間に向かって傾斜して形成され、
    前記弁本体及び前記ガイド部の前記凸部は、前記弁本体と前記ガイド部との前記回転軸方向の距離が短くなる側に寄せて配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のスクリュー圧縮機。
  4. 前記連結部は、
    その内面側が前記弁本体の背面側の外周形状に対応して切り欠かれ、
    前記回転軸と垂直な断面において、前記弁本体の前記凸部の領域内にのみ設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
  5. 前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とは、複数の前記連結部で連結されていることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
  6. インバータ回転数制御により容量制御を行うことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
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