JP4412417B2

JP4412417B2 - シングルスクリュー圧縮機

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Publication number: JP4412417B2
Application number: JP2008312034A
Authority: JP
Inventors: 孝義室野; 要大塚; 広道上野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2008-12-08
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Description

本発明は、シングルスクリュー圧縮機の効率向上策に関するものである。

従来より、冷媒や空気を圧縮する圧縮機として、シングルスクリュー圧縮機が用いられている。例えば、特許文献１には、１つのスクリューロータと２つのゲートロータとを備えたシングルスクリュー圧縮機が開示されている。

このシングルスクリュー圧縮機について説明する。スクリューロータは、概ね円柱状に形成されており、その外周部に複数条の螺旋溝が刻まれている。ゲートロータは、概ね平板状に形成されており、スクリューロータの側方に配置されている。このゲートロータには、複数の長方形板状のゲートが放射状に設けられている。ゲートロータは、その回転軸がスクリューロータの回転軸と直交する姿勢で設置され、ゲートがスクリューロータの螺旋溝と噛み合わされる。

このシングルスクリュー圧縮機では、スクリューロータとゲートロータがケーシングに収容されており、スクリューロータの螺旋溝と、ゲートロータのゲートと、ケーシングの内壁面とによって圧縮室が形成される。スクリューロータを電動機等で回転駆動すると、スクリューロータの回転に伴ってゲートロータが回転する。そして、ゲートロータのゲートが、噛み合った螺旋溝の始端（吸入側の端部）から終端（吐出側の端部）へ向かって相対的に移動し、閉じきり状態となった圧縮室の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室内の流体が圧縮される。
特開２００２−２０２０８０号公報

シングルスクリュー圧縮機において、圧縮室内でガスを圧縮する過程では、ガスの圧力が高くなるにつれてガスの温度が上昇する。従って、スクリューロータの螺旋溝では、その始端寄りの部分に比べて終端寄りの部分の方が高温となる。つまり、運転中のシングルスクリュー圧縮機において、スクリューロータは、吸入側の端部寄りの部分に比べて吐出側の端部寄りの部分が高温となる。

このため、冷間時におけるスクリューロータとゲートのクリアランスが螺旋溝の始端から終端に亘って一定だと、スクリューロータの吐出側の端部寄りの部分では、運転中にスクリューロータが熱膨張するため、スクリューロータとゲートのクリアランスが互いに擦れ合ってゲートが摩耗するおそれがある。その結果、スクリューロータの吸入側の端部寄りの部分では、スクリューロータとゲートのクリアランスが広くなり過ぎ、両者の隙間から漏洩するガスの量が過多になってシングルスクリュー圧縮機の効率低下を招くおそれがあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ゲートの摩耗を抑えることによってシングルスクリュー圧縮機の効率を向上させることにある。

第１の発明は、外周部に螺旋状の螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）を収容するケーシング（10）と、該スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と噛み合わされる複数のゲート（51）が放射状に形成されたゲートロータ（50）とを備え、上記スクリューロータ（40）と上記ケーシング（10）と上記ゲート（51）とで区画された圧縮室（23）内の流体を、上記ゲート（51）が上記螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対的に移動することによって圧縮するシングルスクリュー圧縮機を対象とする。そして、上記螺旋溝（41）では、該螺旋溝（41）のうち圧縮行程途中の所定位置から終端に亘る部分が吐出側部分（46）となり、該吐出側部分（46）以外の部分が吸入側部分（45）となる一方、上記吸入側部分（45）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスが一定となり、上記吐出側部分（46）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスが、上記吸入側部分（45）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスに比べて広くなっているものである。

第１の発明では、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）にゲートロータ（50）のゲート（51）が噛み合わされる。スクリューロータ（40）とゲートロータ（50）が回転すると、螺旋溝（41）の始端から終端へ向かってゲート（51）が相対移動し、圧縮室（23）内の流体が圧縮される。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）では、圧縮行程途中の所定位置から終端に亘る部分が吐出側部分（46）となり、残りの部分が吸入側部分（45）となる。ゲート（51）は、螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対移動する過程において、先ず吸入側部分（45）の壁面に沿って移動し、その後に吐出側部分（46）の壁面に沿って移動する。また、ゲート（51）が螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対移動する間には、圧縮室（23）の内圧が次第に上昇してゆき、それに伴って圧縮室（23）内のガス温度が次第に上昇してゆく。このため、スクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の始端寄り部分に比べて、螺旋溝（41）の終端寄りの部分が高温となる。

運転中のシングルスクリュー圧縮機（1）では、スクリューロータ（40）が熱膨張する。また、スクリューロータ（40）の熱膨張量は、スクリューロータ（40）の温度が高い部分ほど大きくなる。つまり、スクリューロータ（40）の熱膨張量は、螺旋溝（41）の始端寄り部分に比べて、螺旋溝（41）の終端寄りの部分が大きくなる。スクリューロータ（40）が熱膨張すると、螺旋溝（41）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが狭まる。このため、螺旋溝（41）では、吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスの減少量が、吸入側部分（45）の壁面とゲート（51）とのクリアランスの減少量に比べて大きくなる。

それに対し、第１の発明では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の吸入側部分（45）の壁面とゲート（51）とのクリアランスに比べて予め広くなっている。このため、シングルスクリュー圧縮機（1）の運転中にスクリューロータ（40）が熱膨張した状態でも、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）のクリアランスが確保される。

また、第１の発明では、上記螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスが、該螺旋溝（41）の吸入側部分（45）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスよりも広くなっている。

この第１の発明では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）において、その側壁面（42,43）とゲート（51）の側面とのクリアランスが確保される。このため、スクリューロータ（40）が熱膨張した状態でも、螺旋溝（41）の全長に亘ってその側壁面（42,43）とゲート（51）の側面とのクリアランスが確保され、ゲート（51）の摩耗が削減されると共に、スクリューロータ（40）とゲート（51）の摩擦によって消費される動力が削減される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスは、該ゲート（51）が該螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に広くなっているものである。

ここで、圧縮室（23）内のガス温度は螺旋溝（41）の終端に近付くほど高くなるため、スクリューロータ（40）も螺旋溝（41）の終端に近い部分ほど高温となる。従って、螺旋溝（41）の壁面とゲート（51）とのクリアランスの減少量は、螺旋溝（41）の終端に近付くにつれて増大する。

それに対し、第２の発明では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に拡大している。このため、螺旋溝（41）の壁面とゲート（51）のクリアランスが確保されると同時に、両者のクリアランスが最小限に抑えられる。

第３の発明は、上記第１の発明において、上記螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の底壁面（44）と上記ゲート（51）の先端面とのクリアランスが、該螺旋溝（41）の吸入側部分（45）の底壁面（44）と上記ゲート（51）の先端面とのクリアランスよりも広くなっているものである。

第３の発明では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）において、その底壁面（44）とゲート（51）の先端面とのクリアランスが確保される。このため、スクリューロータ（40）が熱膨張した状態でも、螺旋溝（41）の全長に亘ってその底壁面（44）とゲート（51）の先端面とのクリアランスが確保され、ゲート（51）の摩耗が削減されると共に、スクリューロータ（40）とゲート（51）の摩擦によって消費される動力が削減される。

本発明では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の吸入側部分（45）の壁面とゲート（51）とのクリアランスに比べて予め広くなっている。このため、シングルスクリュー圧縮機（1）の運転中にスクリューロータ（40）が熱膨張した状態でも、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）のクリアランスを確保することができる。その結果、スクリューロータ（40）との接触に起因するゲート（51）の摩耗を抑えることができ、圧縮室（23）からのガスの漏れ量を削減することでシングルスクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

また、ゲート（51）が螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面と直に擦れ合うと摩擦損失が生じるが、本発明によれば、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）のクリアランスを確保できるため、スクリューロータ（40）とゲート（51）の摩擦損失を低く抑えることができる。従って、本発明によれば、スクリューロータ（40）とゲート（51）の摩擦損失を低減することによっても、シングルスクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

上記第２の発明では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に拡大している。このため、螺旋溝（41）の壁面とゲート（51）のクリアランスを確保しつつ、両者のクリアランスを最小限に抑えることができ、圧縮室（23）からのガスの漏れ量を一層削減することができる。

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。

本実施形態のシングルスクリュー圧縮機（1）（以下、単にスクリュー圧縮機と言う。）は、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ためのものである。

図１，図２に示すように、スクリュー圧縮機（1）は、半密閉型に構成されている。このスクリュー圧縮機（1）では、圧縮機構（20）とそれを駆動する電動機とが１つのケーシング（10）に収容されている。圧縮機構（20）は、駆動軸（21）を介して電動機と連結されている。図１において、電動機は省略されている。また、ケーシング（10）内には、冷媒回路の蒸発器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）へ案内する低圧空間（S1）と、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空間（S2）とが区画形成されている。

圧縮機構（20）は、ケーシング（10）内に形成された円筒壁（30）と、該円筒壁（30）の中に配置された１つのスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。スクリューロータ（40）には、駆動軸（21）が挿通されている。スクリューロータ（40）と駆動軸（21）は、キー（22）によって連結されている。駆動軸（21）は、スクリューロータ（40）と同軸上に配置されている。駆動軸（21）の先端部は、圧縮機構（20）の高圧側（図１における駆動軸（21）の軸方向を左右方向とした場合の右側）に位置する軸受ホルダ（60）に回転自在に支持されている。この軸受ホルダ（60）は、玉軸受（61）を介して駆動軸（21）を支持している。

図３，図４に示すように、スクリューロータ（40）は、概ね円柱状に形成された金属製の部材である。スクリューロータ（40）は、円筒壁（30）に回転可能に嵌合しており、その外周面が円筒壁（30）の内周面と摺接する。スクリューロータ（40）の外周部には、スクリューロータ（40）の一端から他端へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）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（40）の各螺旋溝（41）は、図４における左端が始端となり、同図における右端が終端となっている。また、スクリューロータ（40）は、同図における左端部（吸入側の端部）がテーパー状に形成されている。図４に示すスクリューロータ（40）では、テーパー面状に形成されたその左端面に螺旋溝（41）の始端が開口する一方、その右端面に螺旋溝（41）の終端は開口していない。

螺旋溝（41）では、両側の側壁面（42,43）のうち、ゲート（51）の進行方向の前側（図４における右側）に位置するものが第１側壁面（42）となり、ゲート（51）の進行方向の後側（同図における左側）に位置するものが第２側壁面（43）となっている。各螺旋溝（41）には、吸入側部分（45）と吐出側部分（46）とが形成されている。この点については後述する。

各ゲートロータ（50）は、樹脂製の部材である。各ゲートロータ（50）には、長方形板状に形成された複数（本実施形態では、１１枚）のゲート（51）が放射状に設けられている。各ゲートロータ（50）は、円筒壁（30）の外側に、スクリューロータ（40）の回転軸に対して軸対称となるように配置されている。つまり、本実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、二つのゲートロータ（50）が、スクリューロータ（40）の回転中心軸周りに等角度間隔（本実施形態では１８０°間隔）で配置されている。各ゲートロータ（50）の軸心は、スクリューロータ（40）の軸心と直交している。各ゲートロータ（50）は、ゲート（51）が円筒壁（30）の一部を貫通してスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）に噛み合うように配置されている。

ゲートロータ（50）は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている（図３を参照）。ロータ支持部材（55）は、基部（56）とアーム部（57）と軸部（58）とを備えている。基部（56）は、やや肉厚の円板状に形成されている。アーム部（57）は、ゲートロータ（50）のゲート（51）と同数だけ設けられており、基部（56）の外周面から外側へ向かって放射状に延びている。軸部（58）は、棒状に形成されて基部（56）に立設されている。軸部（58）の中心軸は、基部（56）の中心軸と一致している。ゲートロータ（50）は、基部（56）及びアーム部（57）における軸部（58）とは反対側の面に取り付けられている。各アーム部（57）は、ゲート（51）の背面に当接している。

ゲートロータ（50）が取り付けられたロータ支持部材（55）は、円筒壁（30）に隣接してケーシング（10）内に区画形成されたゲートロータ室（90）に収容されている（図２を参照）。図２におけるスクリューロータ（40）の右側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が下端側となる姿勢で設置されている。一方、同図におけるスクリューロータ（40）の左側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が上端側となる姿勢で設置されている。各ロータ支持部材（55）の軸部（58）は、ゲートロータ室（90）内の軸受ハウジング（91）に玉軸受（92,93）を介して回転自在に支持されている。なお、各ゲートロータ室（90）は、低圧空間（S1）に連通している。

圧縮機構（20）では、円筒壁（30）の内周面と、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と、ゲートロータ（50）のゲート（51）と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（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部において低圧空間（S1）に開放しており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。

スクリュー圧縮機（1）には、容量制御機構としてスライドバルブ（70）が設けられている。このスライドバルブ（70）は、円筒壁（30）がその周方向の２カ所において径方向外側に膨出したスライドバルブ収納部（31）内に設けられている。スライドバルブ（70）は、内面が円筒壁（30）の内周面の一部を構成すると共に、円筒壁（30）の軸心方向にスライド可能に構成されている。

スライドバルブ（70）が高圧空間（S2）寄り（図１における駆動軸（21）の軸方向を左右方向とした場合の右側寄り）へスライドすると、スライドバルブ収納部（31）の端面（P1）とスライドバルブ（70）の端面（P2）との間に軸方向隙間が形成される。この軸方向隙間は、圧縮室（23）から低圧空間（S1）へ冷媒を戻すためのバイパス通路（33）となっている。スライドバルブ（70）を移動させてバイパス通路（33）の開度を変更すると、圧縮機構（20）の容量が変化する。また、スライドバルブ（70）は、圧縮室（23）と高圧空間（S2）とを連通させるための吐出口（25）が形成されている。

上記スクリュー圧縮機（1）には、スライドバルブ（70）をスライド駆動させるためのスライドバルブ駆動機構（80）が設けられている。このスライドバルブ駆動機構（80）は、軸受ホルダ（60）に固定されたシリンダ（81）と、該シリンダ（81）内に装填されたピストン（82）と、該ピストン（82）のピストンロッド（83）に連結されたアーム（84）と、該アーム（84）とスライドバルブ（70）とを連結する連結ロッド（85）と、アーム（84）を図１の右方向（アーム（84）をケーシング（10）から引き離す方向）に付勢するスプリング（86）とを備えている。

図１に示すスライドバルブ駆動機構（80）では、ピストン（82）の左側空間（ピストン（82）のスクリューロータ（40）側の空間）の内圧が、ピストン（82）の右側空間（ピストン（82）のアーム（84）側の空間）の内圧よりも高くなっている。そして、スライドバルブ駆動機構（80）は、ピストン（82）の右側空間の内圧（即ち、右側空間内のガス圧）を調節することによって、スライドバルブ（70）の位置を調整するように構成されている。

スクリュー圧縮機（1）の運転中において、スライドバルブ（70）では、その軸方向の端面の一方に圧縮機構（20）の吸入圧が、他方に圧縮機構（20）の吐出圧がそれぞれ作用する。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転中において、スライドバルブ（70）には、常にスライドバルブ（70）を低圧空間（S1）側へ押す方向の力が作用する。従って、スライドバルブ駆動機構（80）におけるピストン（82）の左側空間及び右側空間の内圧を変更すると、スライドバルブ（70）を高圧空間（S2）側へ引き戻す方向の力の大きさが変化し、その結果、スライドバルブ（70）の位置が変化する。

上述したように、スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）には、吸入側部分（45）と吐出側部分（46）とが形成されている。吸入側部分（45）と吐出側部分（46）について、図４及び図５を参照しながら説明する。なお、図５は、螺旋溝（41）の吸入側部分（45）にゲート（51a）が位置すると共に、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）にゲート（51b）が位置する状態を示している。

図４に示すように、各螺旋溝（41）では、その始端から圧縮行程の途中に対応する位置に亘る部分が吸入側部分（45）となり、残りの部分（即ち、圧縮行程の途中に対応する位置からその終端に亘る部分）が吐出側部分（46）となっている。つまり、各螺旋溝（41）では、圧縮室（23）が閉じきり状態になるまでの領域と圧縮行程の一部に対応する領域とが吸入側部分（45）となり、圧縮行程の残りと吐出行程の全てとに対応する領域が吐出側部分（46）となっている。

なお、各螺旋溝（41）において、圧縮行程に対応する部分とは、圧縮室（23）がゲート（51）によって低圧空間（S1）から遮断された閉じきり状態となった時点におけるゲート（51）の位置から、圧縮室（23）が吐出口（25）と連通し始める直前におけるゲート（51）の位置までの部分を意味する。また、各螺旋溝（41）において、吐出行程に対応する部分とは、圧縮室（23）が吐出口（25）と連通し始めた時点におけるゲート（51）の位置から、螺旋溝（41）の終端までの部分を意味する。

図５に示すように、各螺旋溝（41）の吸入側部分（45）では、その両側の側壁面（42,43）及び底壁面（44）とゲート（51）とのクリアランスが殆どゼロとなっている。つまり、この吸入側部分（45）では、螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）が実質的に接している。具体的に、螺旋溝（41）の吸入側部分（45）において、スクリューロータ（40）の回転軸を通る断面（図５に示す断面）における螺旋溝（41）の幅は、ゲート（51）の幅とほぼ一致している。また、この吸入側部分（45）において、ゲートロータ（50）の回転軸から螺旋溝（41）の底壁面（44）までの距離は、ゲートロータ（50）の回転軸からゲート（51）の先端面までの距離とほぼ一致している。

ただし、螺旋溝（41）の吸入側部分（45）において、螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）は物理的に擦れ合っている必要はなく、両者の間に微小な隙間があっても差し支えない。両者の間の隙間が潤滑油からなる油膜でシールできる程度のものであれば、両者が物理的に擦れ合っていなくても、圧縮室（23）の気密性は保たれる。

各螺旋溝（41）の吐出側部分（46）において、その両側の側壁面（42,43）とゲート（51）のクリアランスは、吸入側部分（45）の側壁面（42,43）とゲート（51）のクリアランスに比べて広くなっている。また、吐出側部分（46）の側壁面（42,43）とゲート（51）のクリアランスは、螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に拡大してゆく。具体的に、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）において、スクリューロータ（40）の回転軸を通る断面（図５に示す断面）における螺旋溝（41）の幅は、ゲート（51）の幅よりも幾分広くなると共に、螺旋溝（41）の終端へ向かって次第に広くなっている。

各螺旋溝（41）の吐出側部分（46）において、その底壁面（44）とゲート（51）のクリアランスは、吸入側部分（45）の底壁面（44）とゲート（51）のクリアランスに比べて広くなっている。また、吐出側部分（46）の底壁面（44）とゲート（51）のクリアランスは、ゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって進むにつれて次第に拡大してゆく。具体的に、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）において、ゲートロータ（50）の回転軸から螺旋溝（41）の底壁面（44）までの距離は、ゲートロータ（50）の回転軸からゲート（51）の先端面までの距離よりも幾分長くなると共に、螺旋溝（41）の終端へ向かって次第に長くなっている。

なお、上述したスクリューロータ（40）の形状は、スクリューロータ（40）の温度がスクリュー圧縮機（1）の設置場所の気温と概ね等しくなっている状態（即ち、冷間時）におけるものである。スクリュー圧縮機（1）の運転中には、その停止中に比べてスクリューロータ（40）の温度が上昇し、スクリューロータ（40）が熱膨張する。また、スクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の終端寄りの部分（図４における右端部分）の温度が、螺旋溝（41）の始端寄りの部分（同図における左端部分）の温度に比べて高くなる。このため、スクリューロータ（40）とゲート（51）のクリアランスは、スクリュー圧縮機（1）の運転中と停止中とで相違する。この点については後述する。

−運転動作−
スクリュー圧縮機（1）の運転動作について説明する。

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（40）が回転する。このスクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）も回転し、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程および吐出行程を繰り返す。ここでは、図６においてドットを付した圧縮室（23）に着目して説明する。

図６(Ａ)において、ドットを付した圧縮室（23）は、低圧空間（S1）に連通している。また、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、同図の下側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされている。スクリューロータ（40）が回転すると、このゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動し、それに伴って圧縮室（23）の容積が拡大する。その結果、低圧空間（S1）の低圧ガス冷媒が吸入口（24）を通じて圧縮室（23）へ吸い込まれる。

スクリューロータ（40）が更に回転すると、図６(Ｂ)の状態となる。同図において、ドットを付した圧縮室（23）は、閉じきり状態となっている。つまり、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、同図の上側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされ、このゲート（51）によって低圧空間（S1）から仕切られている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮室（23）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（23）内のガス冷媒が圧縮される。

スクリューロータ（40）が更に回転すると、図６(Ｃ)の状態となる。同図において、ドットを付した圧縮室（23）は、吐出口（25）を介して高圧空間（S2）と連通した状態となっている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮された冷媒ガスが圧縮室（23）から高圧空間（S2）へ押し出されてゆく。

上述したように、圧縮機構（20）の圧縮行程では、ゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動してゆき、それにつれて圧縮室（23）内のガス冷媒の圧力が次第に上昇してゆく。このため、螺旋溝（41）の終端に近付くほど圧縮室（23）内のガス冷媒の温度が高くなり、スクリューロータ（40）も螺旋溝（41）の終端に近い部分ほど高温となる。その結果、スクリューロータ（40）の熱膨張量は、螺旋溝（41）のうち圧縮行程の終端に近付くにつれて増大する。そして、スクリューロータ（40）が熱膨張すると、螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが減少することとなり、この両者のクリアランスの減少量は、螺旋溝（41）のうち圧縮行程の終端に近付くにつれて大きくなる。

それに対し、本実施形態の圧縮機構（20）では、冷間時における螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが、螺旋溝（41）のうち圧縮行程の終端に近付くにつれて拡大している。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転中にスクリューロータ（40）の温度が上昇し、スクリューロータ（40）のうち螺旋溝（41）の終端に近い部分で螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが減少しても、スクリューロータ（40）とゲート（51）のクリアランスは確保される。

−実施形態の効果−
本実施形態では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の吸入側部分（45）の壁面とゲート（51）とのクリアランスに比べて予め広くなっている。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転中にスクリューロータ（40）が熱膨張した状態でも、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）のクリアランスを確保することができる。その結果、スクリューロータ（40）との接触に起因するゲート（51）の摩耗を抑えることができる。

ここで、ゲート（51）が摩耗すると、スクリューロータ（40）のうち熱膨張量がさほど大きくない圧縮行程の始端付近では、螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが拡大し、圧縮室（23）からのガスの漏れ量の増大を招くおそれがある。それに対し、本実施形態によれば、上述したように、ゲート（51）の摩耗を抑えることができる。従って、本実施形態によれば、圧縮室（23）からのガスの漏れ量を削減することができ、それによってスクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

また、ゲート（51）が螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面と直に擦れ合うと摩擦損失が生じるが、本実施形態によれば螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）のクリアランスを確保できるため、スクリューロータ（40）とゲート（51）の摩擦損失を低く抑えることができる。従って、本実施形態によれば、スクリューロータ（40）とゲート（51）の摩擦損失を低減することによっても、スクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に拡大している。このため、螺旋溝（41）の壁面とゲート（51）のクリアランスを確保しつつ、両者のクリアランスを最小限に抑えることができ、圧縮室（23）からのガスの漏れ量を一層削減することができる。

−実施形態の変形例１−
上記実施形態のスクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の側壁面（42,43）とゲート（51）の側面との間に隙間を形成すると共に、その吐出側部分（46）の底壁面（44）とゲート（51）の先端面との間にも隙間を形成している。それに対し、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の側壁面（42,43）とゲート（51）の側面との間に隙間を形成する一方、その吐出側部分（46）の底壁面（44）とゲート（51）の先端面とのクリアランスを実質的にゼロに設定してもよい。この場合も、螺旋溝（41）の側壁面（42,43）との接触によるゲート（51）の側面の摩耗は減少するため、従来に比べれば圧縮室（23）からのガスの漏れ量を減少させてスクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

−実施形態の変形例２−
上記実施形態のスクリューロータ（40）において、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスは、吐出側部分（46）の全長に亘って変化していなくてもよい。つまり、このスクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の一部において、その壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に拡大していてもよい。

圧縮機構（20）において、圧縮行程では螺旋溝（41）の終端に近付くほど圧縮室（23）内のガス冷媒の温度が高くなるが、吐出工程では圧縮室（23）内のガス冷媒の温度が概ね一定となる。このため、スクリューロータ（40）の熱膨張に伴う螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスの減少量は、螺旋溝（41）のうち圧縮行程の終端に対応する位置までは次第に増えるものの、螺旋溝（41）のうち吐出行程に対応する領域では概ね一定となる。従って、冷間時のスクリューロータ（40）は、螺旋溝（41）のうち吐出側部分（46）の始端から圧縮行程の終端に対応する位置付近までの領域では、螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが次第に増大してゆく一方、螺旋溝（41）のうち圧縮行程の終端に対応する位置付近からその終端に亘る領域では、螺旋溝（41）の壁面（42,43,44）とゲート（51）のクリアランスが一定に保たれるような形状となっていてもよい。

なお、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、シングルスクリュー圧縮機について有用である。

シングルスクリュー圧縮機の要部の構成を示す縦断面図である。図１のII−II線における横断面図である。シングルスクリュー圧縮機の要部を抜き出して示す斜視図である。シングルスクリュー圧縮機のスクリューロータ示す斜視図である。スクリューロータの回転軸を通る平面におけるシングルスクリュー圧縮機の要部の断面を示す断面図である。シングルスクリュー圧縮機の圧縮機構の動作を示す平面図であり、（Ａ）は吸込行程を示し、（Ｂ）は圧縮行程を示し、（Ｃ）は吐出行程示す。

1 シングルスクリュー圧縮機
10 ケーシング
23 圧縮室
40 スクリューロータ
41 螺旋溝
42 第１側壁面
43 第２側壁面
44 底壁面
45 吸入側部分
46 吐出側部分
50 ゲートロータ
51 ゲート

Claims

外周部に螺旋状の螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）を収容するケーシング（10）と、該スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と噛み合わされる複数のゲート（51）が放射状に形成されたゲートロータ（50）とを備え、
上記スクリューロータ（40）と上記ケーシング（10）と上記ゲート（51）とで区画された圧縮室（23）内の流体を、上記ゲート（51）が上記螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対的に移動することによって圧縮するシングルスクリュー圧縮機であって、
上記螺旋溝（41）では、該螺旋溝（41）のうち圧縮行程途中の所定位置から終端に亘る部分が吐出側部分（46）となり、該吐出側部分（46）以外の部分が吸入側部分（45）となる一方、
上記吸入側部分（45）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスが一定となり、
上記吐出側部分（46）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスが、上記吸入側部分（45）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスに比べて広くなっている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
請求項１において、
上記螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の側壁面（42,43）と上記ゲート（51）の側面とのクリアランスは、該ゲート（51）が該螺旋溝（41）の終端へ近付くにつれて次第に広くなっている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
請求項１において、
上記螺旋溝（41）の吐出側部分（46）の底壁面（44）と上記ゲート（51）の先端面とのクリアランスが、該螺旋溝（41）の吸入側部分（45）の底壁面（44）と上記ゲート（51）の先端面とのクリアランスよりも広くなっている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。