JP2015214908A - スクリュー流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】スライド弁とスクリューロータとの間に形成される隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を低減する。
【解決手段】スクリュー流体機械は、スクリューロータと、該スクリューロータを収容するためのボアを有するケーシングと、このケーシングの内面に設けられ前記スクリューロータの外周面に沿って往復移動するスライド弁１７とを備えている。このスライド弁を前記スクリューロータ側へ押付けるための押圧手段と、スクリューロータの吸込側端面に対向するケーシングの吸込端面８の部分、及びスクリューロータの吐出側端面に対向するケーシングの吐出端面９の部分に設けられ、前記スクリューロータに接触しないようにスライド弁を支持するスライド弁支持部２１ａ，２１ｂとを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、スライド弁を有するスクリュー流体機械に関し、特に、ＨＦＣ系、ＨＦＯ系等の冷媒、空気や二酸化炭素等の自然系冷媒及びその他の圧縮性気体を扱うスクリュー流体機械に好適なものである。

スクリュー流体機械は、冷凍空調用圧縮機や空気圧縮機として広く普及している。また冷凍空調用圧縮機としてのスクリュー流体機械は、空気調和機、チラー、冷凍機などの冷凍サイクル装置の主要構成機器であり、省エネ化を図ることは社会的要求が極めて強く、高エネルギー効率、高能力であることが益々重要になっている。

また、スクリュー流体機械では、一般に容量制御用などのためにスライド弁を設けることが知られている。この種従来技術としては特許文献１（実公昭６２−４０１５１号公報）や特許文献２（特開２００４−２０４７５３号公報）に記載のものなどがある。

上記特許文献１のものには、圧縮気体容量を調整する摺動弁（スライド弁）を備えたスクリュー圧縮機が記載されている。また、この特許文献１には、ケーシングに設けた潤滑油供給通路から加圧された油を前記摺動弁の摺動面に供給するように構成したものにおいて、摺動面下面に作用する圧力がより吸入圧力に近くなるようにして、前記摺動弁が作動空間（作動室）の圧力により下方（ケーシング側）に押し付けられるようにし、これにより前記摺動弁の浮き上がりを防止して、該摺動弁がスクリューロータ外周と接触するのを防止するようにしたものが記載されている。

上記特許文献２のものにも、圧縮機の容量制御を行うためのスライドバルブ（スライド弁）を備えたスクリュー圧縮機が記載されている。また、この特許文献２には、ケーシングに、スライドバルブの外周面側に開口する第一の油通路を形成し、一方前記スライド弁には、一端が前記第一の油通路側に開口すると共に他端が雄ロータと雌ロータの噛み合い部に開口する第二の油通路を形成し、前記雄ロータと雌ロータの噛み合い部若しくは圧縮室に、圧縮性能を低下させることなく給油することができるように、スライドバルブを用いて給油制御するようにしたものが記載されている。

実公昭６２−４０１５１号公報 特開２００４−２０４７５３号公報

上記特許文献１のものには、上述したように、作動室への給油を行う給油式スクリュー圧縮機における摺動弁構造、特に、前記摺動弁の浮き上がりを防止して、該摺動弁がスクリューロータ外周と接触するのを防止することについて記載されている。

上記特許文献２のものには、スクリュー圧縮機の容量制御において、雄雌ロータの噛み合い部若しくは圧縮室に、前記スライドバルブを用いて給油制御するものが記載されている。

しかし、これら特許文献１、２のものには、スライド弁（摺動弁、スライドバルブ）外周面とケーシング内面との間や、スライド弁とスクリューロータとの間から吐出側の圧縮されたガスが吸込側へ漏洩することに対する配慮がない。

即ち、スライド弁を用いる従来のスクリュー流体機械では、スライド弁とスクリューロータ（雄雌ロータ）との間、及び前記スライド弁とケーシングとの間には隙間が存在するため、圧縮した高圧ガスがこれら隙間を通じて吸込室や圧縮途中の作動室へと漏れ込んでエネルギー損失が発生し、これによりエネルギー効率の低下を引き起すという課題がある。

本発明の目的は、スライド弁とスクリューロータとの間に形成される隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を低減することのできるスクリュー流体機械を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、スクリューロータと、該スクリューロータを収容するためのボアを有するケーシングと、このケーシングの内面に設けられ前記スクリューロータの外周面に沿って往復移動するスライド弁とを備えているスクリュー流体機械において、前記スライド弁を前記スクリューロータ側へ押付けるための押圧手段と、前記スクリューロータの吸込側端面に対向する前記ケーシングの吸込端面の部分、及び前記スクリューロータの吐出側端面に対向する前記ケーシングの吐出端面の部分に設けられ、前記スクリューロータに接触しないように前記スライド弁を支持するスライド弁支持部とを備えることを特徴とする。

本発明の他の特徴は、互いに噛み合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータを有するスクリューロータと、前記雄ロータ及び雌ロータを収容するためのボアを有するケーシングと、このケーシングの内面に設けられ前記雄ロータ及び雌ロータの外周面に沿って往復移動するスライド弁とを備えているスクリュー流体機械において、前記スライド弁を前記スクリューロータ側へ押付けるために該スライド弁の外周側と前記ケーシング内面との間に設けられた圧力付与部と、前記スクリューロータの吸込側端面に対向する前記ケーシングの吸込端面近傍の部分、及び前記スクリューロータの吐出側端面に対向する前記ケーシングの吐出端面近傍の部分に設けられ、前記スクリューロータに接触しないように前記スライド弁を支持するスライド弁支持部とを備えることにある。

本発明によれば、スライド弁とスクリューロータとの間に形成される隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を低減することのできるスクリュー流体機械を得ることができる効果が得られる。

本発明のスクリュー流体機械の実施例１を示す断面図。 図１のＡ方向から雌ロータ付近を見た断面図で、スライド弁が右端位置にある状態を示す図。 図１のＡ方向から雌ロータ付近を見た断面図で、スライド弁が左端位置にある状態を示す図。 図３のＢ−Ｂ線矢視断面図。 図４のＣ方向からスライド弁を見た要部平面図。 図３のＧ−Ｇ線矢視断面図。 本発明のスクリュー流体機械の実施例２を示す図で、図４に相当する図。 図７のＤ方向からケーシング内面を見た要部平面図。 本発明のスクリュー流体機械の実施例３を示す図で、図３に相当する図。 図９のＥ−Ｅ線矢視断面図。 図１０のＦ方向からスライド弁を見た要部平面図。 本発明のスクリュー流体機械の実施例４を示す図で、図２に相当する図。 本発明のスクリュー流体機械の実施例５を示す図で、スクリューロータとそのボア及びスライド弁との配置関係を説明する模式図。

以下、本発明のスクリュー流体機械の具体的実施例を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明のスクリュー流体機械の実施例１を図１〜図６を用いて説明する。
まず、本実施例のスクリュー流体機械の全体構造に関して図１を用い、図２も参照しながら説明する。図１は本実施例１のスクリュー流体機械を示す断面図（水平断面図）である。

図１において、１はスクリュー流体機械で、本実施例では、前記スクリュー圧縮機１は冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮するスクリュー圧縮機である場合について説明する。前記スクリュー流体機械１は、圧縮部２とその駆動部３とを、ケーシング４（メインケーシング４ａ、吐出ケーシング４ｂ、モータケーシング４ｃ、吸込カバー４ｄ、吐出カバー４ｅ）内に収納して構成されている。モータケーシング４ｃの吸込側を塞ぐ吐出カバー４ｄには吸込口１５が設けられており、この吸込口１５からスクリュー流体機械１内に吸い込まれたガス冷媒は、前記モータケーシング４ｃ内に設置されているモータ１４を通過した後に、前記メインケーシング４ａに形成されている吸込室１０（図２参照）から、雄ロータ５と雌ロータ６を有するスクリューロータとメインケーシング４ａなどにより形成される作動室へと吸い込まれる。

前記作動室に取り込まれたガス冷媒は、前記スクリューロータの回転により圧縮された後、吐出ケーシング４ｂやスライド弁１７（図２参照）に形成されている吐出口（吐出ポート）から吐出室１１に吐出されて、その後サイクロン式などの油分離器１６で油を分離された後、吐出部（図示せず）からスクリュー流体機械１の外部（冷凍サイクルの冷媒配管）へと吐出される。

前記圧縮部２は、前記駆動部３に配設されている前記モータ１４により駆動され、互いに噛合いながら回転する雄ロータ５及び雌ロータ６、これら雄ロータ５及び雌ロータ６を収納するメインケーシング４、前記雄ロータ５及び雌ロータ６を回転自在に軸支する軸支手段（軸受）１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂなどを備えている。前記軸支手段１２ａは前記雄ロータ５のロータ軸５ｂの吸込側を支持する２つのころ軸受で構成され、前記軸支手段１２ｂは前記雄ロータ５のロータ軸５ｂの吐出側を支持するころ軸受と玉軸受で構成されている。前記軸支手段１３ａは前記雌ロータ６のロータ軸６ｂの吸込側を支持するころ軸受で構成され、前記軸支手段１３ｂは前記雌ロータ６のロータ軸６ｂの吐出側を支持するころ軸受と玉軸受で構成されている。

前記雄ロータ５及び雌ロータ６の歯溝５ａ，６ａ、メインケーシング４ａのボア（各ロータの径方向に相対する壁面）７、メインケーシング４ａの吸込端面８、前記吐出ケーシング４ｂの吐出端面９及び前記スライド弁１７等により複数の前記作動室が形成される。

なお、図１に示した例では、前記ケーシング４を、メインケーシング４ａ、吐出ケーシング４ｂ、モータケーシング４ｃ、吸込カバー４ｄ及び吐出カバー４ｅの５つに分割している例を示したが、ケーシング４はこのような分割には限られるものではなく、分割数を増減しても良い。例えば、吸込側の前記軸支手段１２ａ，１３ａを設けている前記メインケーシング４ａの部分を分離して吸込ケーシングを設けるようにしても良い。

次に、このスクリュー流体機械における圧縮行程について説明する。
雄ロータ５がモータ１４により回転させられるとこれと噛み合う前記雌ロータ６も回転し、これにより前記雄雌ロータ５，６などにより形成される前記作動室はスクリューロータの吸込側端部で生成されて、その後軸方向に移動しながら内容積を拡大した後、縮小に転じてロータの吐出側端部で消滅する。前記作動室は内容積拡大中にケーシングに形成された前記吸込室１０と連通してガス冷媒を吸込み、作動室容積がほぼ最大の時に前記吸込室１０の輪郭から外れて吸込室１０を閉口し、吸込が完了する。その後、この作動室の容積の縮小により内部に閉じ込められたガス冷媒の圧縮が開始されて作動室の内圧が上昇し、更に前記作動室が軸方向に移動して圧縮が進むと、該作動室は前記吐出口を介して吐出室１１に開口し、圧縮を終了して吐出を開始する。

前記スライド弁１７の部分の基本構成を、図１も参照しながら、図２及び図３により説明する。図２は、図１のＡ方向から雌ロータ付近を見た断面図で、スライド弁が右端位置にある状態を示す図、図３は図１のＡ方向から雌ロータ付近を見た断面図で、スライド弁が左端位置にある状態を示す図である。

前記雄ロータ５と雌ロータ６の噛み合い部において、メインケーシング４ａに形成した凹部内に収納されるスライド弁１７は、ロッド１８を介してピストン１９と連結されており、ピストン背面空間１９ａの圧力を調整することにより、スライド弁１７を軸方向に往復移動させることができる。なお、ピストン背面空間１９ａの圧力調整手段については説明を省略する。

図２及び図３に示す例では、前記スライド弁１７を内部容積比調整弁（以下、単に容積比調整弁ともいう）として示しており、スライド弁１７の軸方向移動により、前記作動室の内部容積比(吸込完了容積に対する吐出開始容積の比)を変更することができるように構成されている。

図２に示すスライド弁１７は、最右端（吐出カバー４ｅ側）に移動している状態を示しており、内部容積比が最も高い設定となる位置にある。前記スライド弁１７の径方向外周面（雄ロータ５と雌ロータ６に対して反対側の面）には、前記メインケーシング４ａの前記凹部の内面との対向する面に周方向溝１７ａと軸方向溝１７ｂが形成されている。この軸方向溝１７ｂは、メインケーシング４ａに設けた給油孔２０と連通するように構成されている。

図３に示すスライド弁１７は、最左端（メインケーシング４ａ側）に移動している状態を示しており、内部容積比が最も低い設定となる位置にある。この状態でも、前記スライド弁１７の外周面に設けた前記軸方向溝１７ｂは、前記メインケーシング４ａに設けた前記給油孔２０と連通している。即ち、前記スライド弁１７に形成した前記軸方向溝１７ｂはメインケーシング４ａの前記給油孔２０と常に連通するように構成されている。

前記給油孔２０を介して、概略吐出圧力となっている前記油分離器１６などからの高圧油を、前記スライド弁１７に設けた周方向溝１７ａと軸方向溝１７ｂへ供給することにより、前記スライド弁１７を前記雄雌ロータ５，６側へ押付ける押圧手段（圧力付与部）が構成されている。なお、給油孔２０への給油経路についての説明は省略する。

次に、前記スライド弁１７の支持部の基本構成について図６も用いて説明する。前記スライド弁１７を支持するために、前記メインケーシング４ａの吸込端面８部近傍には吸込端面側のスライド弁支持部２１ａが形成されており、更に前記メインケーシング４ａの吐出端面９部近傍にも、図６にも示すように、吐出端面側のスライド弁支持部２１ｂが形成されている。これらスライド弁支持部２１ａ，２１ｂは、前記スライド弁１７を前記雄雌モータ５，６側に押付ける際、該スライド弁１７が前記雄雌モータ５，６に接触することを防止するために設けている。

次に、本実施例の効果について図４〜図６を用いて説明する。図４は図３のＢ−Ｂ線矢視断面図、図５は図４のＣ方向からスライド弁を見た要部平面図、図６は図３のＧ−Ｇ線矢視断面図である。

概略吐出圧力の高圧の油を、給油孔２０からスライド弁１７に設けた軸方向溝１７ｂと周方向溝１７ａへ供給することにより、スライド弁１７をスクリューロータ（雄雌ロータ５，６）側へ押付けることができる。一方、前記スライド弁１７は、図２、図３及び図６に示すように、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによって、前記雄雌ロータ５，６に接触しないように支持されている。

従って、前記スライド弁１７は、外周面に供給される高圧油による押付けと、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによる支持により、前記雄雌ロータ５，６との間の隙間を最小に保つことが可能となり、この隙間が増大するのを抑制することができる。このため、前記スライド弁１７と前記雄ロータ５，６との間に形成される隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を低減することができる。

また、前記スライド弁１７と前記メインケーシング４ａとの相対面に、スライド弁１７の軸方向溝１７ａ及び周方向溝１７ｂを設けて給油するように構成しているので、前記スライド弁１７と前記メインケーシング４ａとの相対面を油でシールすることができ、スライド弁１７とメインケーシング４ａとの相対面に形成される隙間からの漏れによるエネルギー損失も低減することができる。

更に、本実施例では、前記スライド弁１７に軸方向溝１７ｂを設けているので、このスライド弁１７の軸方向移動に対しても、軸方向溝１７ｂは前記給油孔２０と常に連通して、前記周方向溝１７ａへの給油も途切れさせることがない。従って、前記スライド弁１７と前記メインケーシング４ａとの相対面に形成される隙間を油により常に確実にシールすることが可能となる。

なお、前記スライド弁１７の前記周方向溝１７ａは、前記吐出端面９側に配設されるようにすれば、給油によるシール部領域をより大きくできるので、スライド弁１７とメインケーシング４ａとの相対面の隙間からの漏れ防止効果を一層高めることができる。

また、前記スライド弁１７に形成している前記周方向溝１７ａと前記軸方向溝１７ｂへの給油によるシール効果や押付け効果を調整するため、図５の点線１７ｃで示すように、前記周方向溝１７ａと前記軸方向溝１７ｂを連通するように適切な大きさの溝を設けても良く、或いは前記周方向溝１７ａ、前記軸方向溝１７ｂ及び前記点線１７ｃで示す溝を合わせて一つの三角形状の溝に形成しても、軸方向溝と円周方向溝の効果を同様に発揮させることができる。

なお、図５において、前記点線１７ｃで示す溝を形成する場合には、前記軸方向溝１７ｂに対して対称配置とするのが良い。但し、前記点線１７ｃで示す溝や、前記周方向溝１７ａ、前記軸方向溝１７ｂは、図示した形状に限定されるものではなく、給油によるスライド弁１７の押付け効果やシール効果を適切に調整することができる形状であればどのような形状としても良い。

また、図６において、２３は前記吐出ケーシング４ｂに形成された軸方向の吐出口、２４は前記スライド弁１７の吐出側内周に形成された径方向の吐出口である。

本発明のスクリュー流体機械の実施例２を、図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明のスクリュー流体機械の実施例２を示す図で、上記図４に相当する図、図８は図７のＤ方向からケーシング内面を見た要部平面図である。なお、本実施例２の説明にあたっては上述した実施例１と異なる点を中心に説明し、同一部分については説明を省略する。なお、スクリュー流体機械の全体構成については図１と同様である。

上述した実施例１では、スライド弁１７のスクリューロータ側への押圧手段（圧力付与部）を、前記スライド弁１７の外周面に形成した前記周方向溝１７ａと軸方向溝１７ｂなどにより構成した例を説明したが、本実施例２では、図７、図８に示すように、前記スライド弁１７の外周面に対面するメインケーシング４ａ内面に周方向溝２２を形成し、この周方向溝２２にメインケーシング４ａに形成した給油孔２０からの高圧油を導くことで、スライド弁１７の押圧手段（圧力付与部）を構成するようにしたものである。

スライド弁１７を雄ロータ５、雌ロータ６側へ押付ける前記押圧手段の構成について更に詳しく説明する。メインケーシング４ａに設けた前記周方向溝２２は、メインケーシング４ａに設けた前記給油孔２０と連通する位置に形成されているので、概略吐出圧力の高圧油を前記油分離器１６などから前記給油孔２０に導いて、この給油孔２０から前記周方向溝２２へ前記高圧油を供給することにより、前記スライド弁１７を前記雄雌ロータ５，６側へ押付けることができる。

このように、概略吐出圧力の高圧の油を、給油孔２０からメインケーシング４ａに設けた周方向溝２２へ供給することにより、スライド弁１７を雄雌ロータ５，６側へ押付けることができる。一方、前記スライド弁１７は、図２、図３及び図６に示す上記実施例１と同様に、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによって、前記雄雌ロータ５，６に接触しないように支持されている。

従って、前記スライド弁１７は、外周面側に供給される高圧油による押付けと、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによる支持により、前記雄雌ロータ５，６との間の隙間を最小に保つことが可能となり、この隙間が増大するのを抑制することができる。このため、前記スライド弁１７と前記雄雌ロータ５，６との間に形成される隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を低減することができる。

また、前記スライド弁１７と前記メインケーシング４ａとの相対面に、前記周方向溝２２を設けて給油するように構成しているので、前記スライド弁１７と前記メインケーシング４ａとの相対面を油でシールすることができ、スライド弁１７とメインケーシング４ａとの相対面に形成される隙間からの漏れによるエネルギー損失も低減することができる。

更に、本実施例２では、メインケーシング４ａに前記周方向溝２２を設けるようにしていることから、前記スライド弁１７が軸方向に移動しても、該スライド弁外周面への給油を途切れさせることがない。従って、前記スライド弁１７と前記メインケーシング４ａとの相対面に形成される隙間を油により常に確実にシールすることが可能となる。

また、前述した実施例１のものでは、スライド弁１７の外周面に周方向溝１７ａを設けているので、軸方向溝１７ｂも必要になるが、本実施例２では軸方向溝を設ける必要がなく、スライド弁１７の押付力を調整する場合に必要に応じて、軸方向溝などを設けるようにすればよい。

なお、メインケーシング４ａに設けた前記周方向溝２２は、より吐出端面９側に配設されるようにした方が、給油によるシール部領域をより拡大できるので、スライド弁１７とメインケーシング４ａとの相対面の隙間からの漏れ防止効果を一層高めることができる。

また、メインケーシング４ａに設ける前記周方向溝２２は円周方向に形成するものには限定されず、給油によるシール効果や押付効果が得られる形状であれば良い。従って、メインケーシング４ａに設けた前記周方向溝２２と、実施例１のように、スライド弁１７に設けた周方向溝１７ａや軸方向溝１７ｂとの組合せとしても良い。

本発明のスクリュー流体機械の実施例３について、図９〜図１１を用いて説明する。図９は本発明のスクリュー流体機械の実施例３を示す図で、図３に相当する図、図１０は図９のＥ−Ｅ線矢視断面図、図１１は図１０のＦ方向からスライド弁を見た要部平面図である。なお、本実施例３の説明にあたっては上述した実施例１と異なる点を中心に説明し、同一部分については説明を省略する。なお、スクリュー流体機械の全体構成については図１と同様である。

まず、本実施例３の基本構成について説明する。図９に示すスライド弁３０は、最も左端側（吸込側）に移動している状態を示しており、スクリュー流体機械の内部容積比としては最も低い設定になっている。本実施例３においても、上記実施例１と同様に、スライド弁３０の外周面（雄雌ロータ５，６とは反対側の面であってメインケーシング４ａと対向する面）に周方向溝３０ａと軸方向溝３０ｂとを配設している。

本実施例３が上記実施例１と異なる点は、図９〜図１１に示すように、前記周方向溝３０ａ或いは前記軸方向溝３０ｂと、前記雄雌ロータ５，６などで形成される圧縮途中の前記作動室とを連通する連通路３０ｃを、前記スライド弁３０内部を貫通するように設けていることである。圧縮途中の前記作動室は吸込圧力と吐出圧力の中間的な圧力（中間圧）となっており、この作動室のガス（油も混合されている）を、前記連通路３０ｃを介して前記周方向溝３０ａ及び前記軸方向溝３０ｂに供給できる。従って、スライド弁３０の外周面とメインケーシング４ａ内周面とで形成される隙間に、前記中間圧を作用させることができ、これにより前記スライド弁３０を雄雌ロータ５，６側へ押付けることができる。

このように、前記スライド弁３０の外周面と前記メインケーシング４ａ内周面との間に中間圧を作用させることにより、前記スライド弁３０をスクリューロータ側へ押付けることができる。一方、前記スライド弁１７は、図２、図３及び図６に示す上記実施例１と同様に、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによって、前記雄雌ロータ５，６に接触しないように支持されている。

従って、前記スライド弁３０は、その外周面側に供給される中間圧による押付けと、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによる支持により、前記雄雌ロータ５，６との間の隙間を最小に保つことが可能となる。このため、前記スライド弁３０と前記雄雌ロータ５，６との間に形成される隙間からの漏れによるエネルギー損失も低減することができる。

また、前記スライド弁３０と前記メインケーシング４との相対面の隙間に、前記作動室から中間圧のガスと油の混合物を導入することにより、前記隙間を油でシールすることができ、この隙間からの漏れによるエネルギー損失も低減することができる。

更に、本実施例においても、前記周方向溝３０ａを吐出端面９側に配設する方が、給油によるシール部領域を大きくでき、スライド弁３０とメインケーシング４ａとの隙間からの漏れ防止効果を高めることができる。

なお、スライド弁３０に設ける前記周方向溝３０ａと軸方向溝３０ｂは、給油によるシール効果や押付効果が得られる形状であれば良い。従って、図１１の点線３０ｄに示すように、三角形状の溝をスライド弁３０の外周面に設けても良く、この場合でも同様の効果を得ることができる。前記点線３０ｄで示す溝の形状は一例であり、軸方向溝３０ｂに対して対称配置である必要も、直線状に構成する必要もなく、給油によるシール効果や押付効果が得られ、またそれらの効果を調整するために任意の形状を採用することが可能である。

本発明のスクリュー流体機械の実施例４を図１２を用いて説明する。図１２は本発明のスクリュー流体機械の実施例４を示す図で、図２に相当する図である。なお、本実施例４の説明にあたっては上述した実施例１と異なる点を中心に説明し、同一部分については説明を省略する。なお、スクリュー流体機械の全体構成については図１と同様である。

上記実施例１〜３のものでは、前記スライド弁を容積比調整弁としている例について説明したが、本実施例４では、スライド弁４０を容量調整弁とした場合の例である。この容量調整弁としての前記スライド弁４０は、その軸方向移動により吸込容量を変更することができる弁である。図１２に示す前記スライド弁４０は、最右端（吐出側）に移動している状態を示しており、前記スライド弁４０の切欠き部４０ｃが吸込室１０に連通しているので、このスライド弁位置は、スクリュー流体機械の吸込容量を最小にしている状態となっている。前記スライド弁４０をスクリューロータ側へ押付ける押圧手段（圧力付与部）や、スライド弁４０の外周面とメインケーシング４ａとの相対面の隙間を油でシールする構成、作用については、上記実施例１と同様である。

また、本実施例４においても、上記実施例１と同様に、吸込端面８側のスライド弁支持部２１ａ、及び吐出端面９側のスライド弁支持部２１ｂが設けられている。一方、前記スライド弁４０の前記切欠き部４０ｃを挟んで両側の内面側部分を、図１２に示すように、軸方向吸込側に延長して足部４０ｄとし、この足部４０ｄが前記スライド弁支持部２１ａによって支持されるように構成されている。即ち、前記スライド弁４０の軸方向移動範囲全体に亘って、スライド弁４０は前記足部４０ｄを介して常に前記スライド弁支持部２１ａで支持されるように構成されている。なお、前記スライド弁４０の吐出側は前記スライド弁支持部２１ｂにより、実施例１と同様に支持されている。

なお、本実施例においても、上記実施例１と同様に、概略吐出圧力の高圧の油を、給油孔２０からスライド弁４０に設けた軸方向溝４０ｂと周方向溝４０ａへ供給することで、スライド弁１７をスクリューロータ側へ押付けている。一方、前記スライド弁４０は、上述したように、前記図２、図３及び図６に示したものとほぼ同様に、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによって、スクリューロータに接触しないように支持される。

このように構成することにより、スライド弁が容量調整弁である場合でも、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。即ち、前記スライド弁４０は、外周面に供給される高圧油による押付けと、前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂによる支持により、雄雌ロータ５，６との間の隙間を最小に保つことが可能であり、スライド弁４０と雄雌ロータ５，６との間に形成される隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を低減できる。

また、前記スライド弁４０と前記メインケーシング４ａとの相対面を油でシールすることができるから、スライド弁４０とメインケーシング４ａとの相対面に形成される隙間からの漏れによるエネルギー損失も低減することができる。

本発明のスクリュー流体機械の実施例５を図１３を用いて説明する。図１３は本発明のスクリュー流体機械の実施例５を示す図で、スクリューロータとそのボア及びスライド弁との配置関係を説明する模式図である。なお、本実施例５の説明にあたっては上述した実施例１と異なる点を中心に説明し、同一部分については説明を省略する。なお、スクリュー流体機械の全体構成については図１と同様である。なお、説明を分かり易くするために、図１３においては、スクリューロータとボア間の隙間を実際のものより大きく表示している。

図１３において、５０ａはスライド弁５０の雄ロータ５側内径、５０ｂは同じく雌ロータ６側内径である。５１はケーシングのボア（各ロータの径方向に相対する壁面）であって前記雄ロータ５が収容される雄ロータ側ボア、５２は同じく前記雌ロータ６が収容される雌ロータ側ボアである。

前記雄ロータ側ボア５１は、雄ロータ５の回転軸中心５３からスライド弁５０の反対側にオフセットされており、この雄ロータ側ボア５１の内径中心５５は前記回転軸中心５３から反スライド弁側に位置している。前記雌ロータ側ボア５２についても同様に、雌ロータ６の回転軸中心５４からスライド弁５０の反対側にオフセットされており、この雌ロータ側ボア５２の内径中心５６は前記回転軸中心５４から反スライド弁側に位置している。

５０ａはスライド弁５０の雄ロータ側内径の部分、５０ｂはスライド弁５０の雌ロータ側内径の部分である。スライド弁５０のこれら内径部分５０ａ，５０ｂは前記ボア５１，５２の一部を形成している。

５１ａはスライド弁５０の前記雄ロータ側内径部分５０ａに相当する部分の雄ロータ側ボア５１の仮想部分を示している。同様に、５２ａはスライド弁５０の前記雌ロータ側内径部分５０ｂに相当する部分の雌ロータ側ボア５２の仮想部分を示している。

点線で示す５１ｂは、雄ロータ側ボア５１のボア中心５５が雄ロータ５の回転軸中心５３と一致するように形成した場合の想定線を示す。同様に、５２ｂは、雌ロータ側ボア５２のボア中心５６が雌ロータ６の回転軸中心５４と一致するように形成した場合の想定線を示している。

なお、前記スライド弁５０の内径部分５０ａ，５０ｂは、該スライド弁５０がスクリューロータ側へ押付けられた際に、前記ボア５１，５２の前記仮想部分５１ａ，５２ａよりも、前記ロータ回転軸中心５３，５４側に位置しないように、配設されている。これは図２などに示す前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂを設けることにより実現できる。

なお、図１３では、スライド弁５０の内径部分５０ａ，５０ｂが、ボア５１，５２の前記仮想部分５１ａ，５２ａと一致するように構成した例を示したが、前記内径部分５０ａ，５０ｂと前記仮想部分５１ａ，５２ａとが一致するものに限らず、前記内径部分５０ａ，５０ｂの一部でも前記仮想部分５１ａ，５２ａを超えてロータ回転軸中心５３，５４側に位置しないように構成すれば良い。

本実施例５のように構成すれば、雄雌ロータ５，６などで形成される前記作動室の圧力が高圧となる空間５７の概略反対側にオフセットするように前記ボア５１，５２が形成されているので、圧力によるスクリューロータの変形を考慮して、ロータ５，６とボア５１，５２間の隙間をより小さくなるように設計することが可能となる。

このようにボア中心５５，５６をオフセットする場合、ボア５１，５２とロータ５，６との隙間が縮小する側（図１３の例ではスライド弁側）は、圧力によるロータの変形で隙間が拡がる方向となるため、信頼性を確保できる範囲で極力小さな隙間となるように設計すると良い。

他の構成については上記実施例１などと同様であり、スライド弁５０を雄雌ロータ５，６側に押圧する手段も備えられている。

本実施例のように、スライド弁５０をスクリューロータ側に押圧する手段及び前記スライド弁支持部２１ａ，２１ｂを有する構成と、前記ボア５１，５２をオフセットする構成を組み合わせることにより、上記各実施例と同様の効果が得られる上に、信頼性を確保しつつ、スライド弁５０と雄雌ロータ５，６との間に形成される隙間をより小さく保つことが可能となり、前記隙間からの漏れに起因するエネルギー損失を更に低減することができる。

上記実施例１などでは、スライド弁の外周面の隙間に導く高圧油を、油分離器１６などから前記給油孔２０に導く例で説明したが、前記給油孔２０に導く高圧油はスライド弁を駆動するピストンの背面空間に導く高圧油を利用しても良い。

即ち、図２、図３、図１２に示すように、スライド弁１７，４０を軸方向に稼働させるためのピストン１９の背面空間１９ａには、該背面空間１９ａの圧力を調整するために、概略吐出圧力の油を用いることが多い。従って、前記ピストン背面空間１９ａの圧力調整をする際に使用する概略吐出圧力の油を、ケーシング４（図ではメインケーシング４ａ）に設けた前記給油孔２０へ導く油として利用することにより、給油孔２０に高圧油を導くための配管経路の構成を簡略化することができる。

なお、この場合、前記ピストン背面空間１９ａの圧力調整をする際に使用する高圧油の一部を分岐させて、ケーシング４に設けた給油孔２０へ導く構成でも良いし、或いは前記ピストン背面空間１９ａの圧力調整を行った後の油を導くようにしても良い。

また、ケーシング４に設けた前記給油孔２０へ高圧油を導く経路にバルブ手段を設け、オンオフを含めた高圧油の流量制御を加えることにより、給油孔２０へ流入する高圧油の油量を調整して、スライド弁の円滑な軸方向動作を行わせることができると共に、前記雄雌ロータ５，６側へのスライド弁の過剰な押付を防止することもできる。

以上説明したように、本発明の各実施例に記載のものによれば、スライド弁を雄雌ロータ側へ押付け、且つスライド弁支持部によりスライド弁を支持するように構成しているので、スライド弁が雄雌ロータに接触するのを確実に防止しつつ、スライド弁と雄雌ロータとの隙間が増大するのも防止することができる。従って、圧縮された高圧ガスがこの隙間を通じて吸込室や圧縮途中の作動室へと漏れ込み、エネルギー効率が低下するのを防止してエネルギー効率の向上を図ることができる。

また、雄雌ロータ側に前記スライド弁を押し付けるために、概略吐出圧力の油や圧縮途中のガスを用いることにより、スライド弁外周側に、直接供給される概略吐出圧力の油や圧縮途中のガスに含まれる油により、前記スライド弁と前記ケーシング間の隙間を油でシールすることができる。従って、圧縮した高圧ガスがこの隙間を通じて吸込室や圧縮途中の作動室へ漏れ込んでエネルギー効率を低下させることも防止できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
更に、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１：スクリュー流体機械、２：圧縮部、３：駆動部、４：ケーシング、
４ａ：メインケーシング、４ｂ：吐出ケーシング、４ｃ：モータケーシング、
４ｄ：吸込カバー、４ｅ：吐出カバー、
５：雄ロータ、６：雌ロータ、５ａ，６ａ：歯溝、５ｂ，６ｂ：軸部、
７：ボア、８：吸込端面、９：吐出端面、１０：吸込室、１１：吐出室、
１２ａ，１２ｂ：雄ロータの軸支手段、１３ａ、１３ｂ：雌ロータの軸支手段、
１４：モータ、１５：吸込口、１６：油分離器、
１７，３０，４０，５０：スライド弁、１７ａ，２２，３０ａ，４０ａ：周方向溝、
１７ｂ，３０ｂ，４０ｂ：スライド弁の軸方向溝、
１８：ロッド、１９：ピストン、１９ａ：ピストンの背面空間、２０：給油孔、
２１ａ：吸込端面側のスライド弁支持部、２１ｂ：吐出端面側のスライド弁支持部、
２３：軸方向の吐出口、２４：径方向の吐出口、
３０ｃ：連通路、４０ｃ：切欠き部、
５０ａ：スライド弁の雄ロータ側内径部分、５０ｂ：スライド弁の雌ロータ側内径部分、
５１：雄ロータ側ボア、５１ａ：雄ロータ側ボアの仮想部分、
５２：雌ロータ側ボア、５２ａ：雌ロータ側ボアの仮想部分、
５３：雄ロータ回転軸中心、５４：雌ロータ回転軸中心、
５５：雄ロータ側ボア中心、５６：雌ロータ側ボア中心、
５７：高圧となる空間。

Claims (14)

1. スクリューロータと、該スクリューロータを収容するためのボアを有するケーシングと、このケーシングの内面に設けられ前記スクリューロータの外周面に沿って往復移動するスライド弁とを備えているスクリュー流体機械において、
   前記スライド弁を前記スクリューロータ側へ押付けるための押圧手段と、
   前記スクリューロータの吸込側端面に対向する前記ケーシングの吸込端面の部分、及び前記スクリューロータの吐出側端面に対向する前記ケーシングの吐出端面の部分に設けられ、前記スクリューロータに接触しないように前記スライド弁を支持するスライド弁支持部と
   を備えることを特徴とするスクリュー流体機械。
2. 互いに噛み合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータを有するスクリューロータと、前記雄ロータ及び雌ロータを収容するためのボアを有するケーシングと、このケーシングの内面に設けられ前記雄ロータ及び雌ロータの外周面に沿って往復移動するスライド弁とを備えているスクリュー流体機械において、
   前記スライド弁を前記スクリューロータ側へ押付けるために該スライド弁の外周側と前記ケーシング内面との間に設けられた圧力付与部と、
   前記スクリューロータの吸込側端面に対向する前記ケーシングの吸込端面近傍の部分、及び前記スクリューロータの吐出側端面に対向する前記ケーシングの吐出端面近傍の部分に設けられ、前記スクリューロータに接触しないように前記スライド弁を支持するスライド弁支持部と
   を備えることを特徴とするスクリュー流体機械。
3. 請求項２記載のスクリュー流体機械において、
   前記スライド弁支持部は、前記ケーシングの吸込端面の部分を少なくとも含む位置と、前記ケーシングの吐出端面の部分を少なくとも含む位置に設けられていることを特徴とするスクリュー流体機械。
4. 請求項２に記載のスクリュー流体機械において、
   前記圧力付与部には、概略吐出圧力の油が付与されることを特徴とするスクリュー流体機械。
5. 請求項４記載のスクリュー流体機械において、吐出ガスから油を分離する油分離器を備え、この油分離器で分離された高圧油を前記圧力付与部に付与することを特徴とするスクリュー流体機械。
6. 請求項２に記載のスクリュー流体機械において、
   前記雄ロータと前記雌ロータとの噛み合いにより形成される圧縮途中の作動室と前記圧力付与部とを連通する連通路を前記スライド弁に設け、圧縮途中の作動室のガスを前記圧力付与部に導いて、前記スライド弁を前記スクリューロータ側に押付けるように構成していることを特徴とするスクリュー流体機械。
7. 請求項４に記載のスクリュー流体機械において、
   前記圧力付与部は、前記スライド弁の反ロータ側の外周面に形成された溝部を備え、この溝部に概略吐出圧力の油が付与されることにより、前記スライド弁を前記スクリューロータ側に押付けるように構成していることを特徴とするスクリュー流体機械。
8. 請求項４に記載のスクリュー流体機械において、
   前記圧力付与部は、前記スライド弁の外周面に対向するケーシング内面に形成された溝部を備え、この溝部に概略吐出圧力の油が付与されることにより、前記スライド弁を前記スクリューロータ側に押付けるように構成していることを特徴とするスクリュー流体機械。
9. 請求項７に記載のスクリュー流体機械において、
   前記溝部は前記スライド弁の外周面に沿って周方向または概略周方向に形成されていることを特徴とするスクリュー流体機械。
10. 請求項９に記載のスクリュー流体機械において、
    前記スライド弁の外周面に開口する給油孔を前記ケーシングに設け、スライド弁に形成された前記溝部は、周方向溝とこの周方向溝と連通する軸方向溝で構成され、前記軸方向溝は前記スライド弁の軸方向移動の範囲において、常に前記給油孔と連通するように構成されていることを特徴とするスクリュー流体機械。
11. 請求項２に記載のスクリュー流体機械において、
    前記雄ロータ及び前記雌ロータの回転軸中心に対して、これらのロータを収容する前記ボアの内径中心を、前記スライド弁とは反対側にオフセットし、前記スライド弁支持部は、前記スライド弁が前記スクリューロータ側へ押圧されても、該スライド弁の内周部分が前記ボア内径より前記スクリューロータ側に位置しないように構成されていることを特徴とするスクリュー流体機械。
12. 請求項２に記載のスクリュー流体機械において、
    前記スライド弁は、その軸方向移動により、前記雄ロータと前記雌ロータとの噛み合いにより形成される作動室の内部容積比（吸込完了容積に対する吐出開始容積の比）を変更することのできる内部容積比調整弁であることを特徴とするスクリュー流体機械。
13. 請求項２に記載のスクリュー流体機械において、
    前記スライド弁は、その軸方向移動により、吸込容量を変更できる容量調整弁であることを特徴とするスクリュー流体機械。
14. 請求項４に記載のスクリュー流体機械において、
    前記圧力付与部に付与される概略吐出圧力の油として、前記スライド弁の軸方向移動を制御する油の少なくとも一部を導いて用いることを特徴とするスクリュー流体機械。

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