JP5814606B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、冷凍・空調用途等の冷凍サイクル内で用いられるスクリュー圧縮機に関するものである。

スクリュー圧縮機の性能の向上を図った従来のスクリュー圧縮機としては、例えば特許文献１に記載のスクリュー圧縮機が提案されている。特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、ケーシング内で複数の螺旋状のスクリュー溝を有するスクリューロータと複数の歯を有するゲートロータとを組み合わせて圧縮室を形成している。また、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、スクリューロータの回転軸方向へスライド移動する柱状のスライドバルブを設けている。そして、スライドバルブをスライド移動することにより、バイパスポートの開度と吐出ポートの開度を調整できるように構成している。

特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機の吐出ポートは、ケーシングに設けた開口部の壁面とスライドバルブの吐出側端面とで形成され、スライドバルブの移動によって面積変化する可変ポートと、可変ポートの下部とゲートロータ歯が挿入される開口部（以下、ゲートロータ用開口部と称する）との間に設けられた固定ポートと、で構成されている。さらに、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、全負荷運転時の吐出面積を拡大するために、固定ポートの吸入側に平行四辺形形状の副ポートを設けている。つまり、スライドバルブが吸入側にスライドしている全負荷運転時には副ポートが圧縮室及び可変ポートに連通し、スライドバルブが吐出側へスライドしている部分負荷運転時には副ポートがスライドバルブの側面部によって閉塞され、可変ポートと切り離される構成となっている。つまり、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、部分負荷運転時、スライドバルブが吸入側から吐出側へスライドして、バイパスポートが開くことによって圧縮開始のタイミングを遅らせている。また、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、副ポートが吸入側の固定された位置にあるので、部分負荷運転時に吐出開始のタイミングが変化せず、内部容積比が小さくなってしまうのを防止している。

特開２００５−５４７１９号公報

スクリュー圧縮機は、スクリューロータの回転に伴ってケーシングの吸入側から吐出側へ相対的に移動する螺旋状のスクリュー溝とケーシングに形成された吐出ポートとの対向領域が実質の吐出面積となる。特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、吐出行程終盤の吐出面積を確保するために、吐出ポートの吐出側隅部までケーシングを切り欠いて固定ポートを形成している。これにより、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、吐出損失の増大を抑制している。ここで、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、固定ポートのゲートロータ用開口部側の壁面と、ゲートロータ用開口部の固定ポート側壁面とが、スクリューロータの回転軸に沿って平行な形状となっている。すなわち、吐出ポートのゲートロータ用開口部側の壁面とゲートロータ用開口部の吐出ポート側壁面との距離は、固定ポートの設けられている範囲の距離が固定ポートの設けられていない範囲よりも短くなっている。

ここで、吐出ポートのゲートロータ用開口部側の壁面とゲートロータ用開口部の吐出ポート側壁面との間は、高圧となっているスクリュー溝と低圧となっているゲートロータサポート室とを区画するシール部としても機能する。このため、特許文献１に記載の従来のスクリュー圧縮機は、固定ポートの形成範囲において吐出ポートのゲートロータ用開口部側の壁面とゲートロータ用開口部の吐出ポート側壁面との距離が短くなっているので、当該部位を通って高圧の冷媒ガスが漏れ、漏れ損失が増大してしまうという問題点があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、吐出損失の増大を抑制しつつ、漏れ損失を低減できるスクリュー圧縮機を得ることを目的とする。

本発明に係るスクリュー圧縮機は、複数条のスクリュー溝が外周面に形成されたスクリューロータと、前記スクリュー溝に噛み合わされる複数の歯が外周部に形成されたゲートロータと、前記スクリューロータが収納される収容部を形成するケーシングと、該収容部に開口する吐出ポートと、を備え、前記ケーシングは、前記収容部に開口するゲートロータ用開口部が形成され、前記ゲートロータは、その外周部が該ゲートロータ用開口部を介して前記収容部に挿入されて、前記スクリュー溝と前記歯が噛み合わされ、前記スクリューロータが回転することにより、前記収容部の内壁、前記スクリューロータ及び前記ゲートロータで囲まれた空間である圧縮室に冷媒を吸入して圧縮し、前記吐出ポートから圧縮された冷媒を吐出するスクリュー圧縮機において、前記吐出ポートにおける前記スクリューロータの回転軸方向の中央部では、前記吐出ポートと前記ゲートロータ用開口部との間の距離が、前記スクリューロータの回転軸方向に沿って、吸入側よりも吐出側が相対的に長くなっているものである。

吐出損失と漏れ損失は、トレードオフの関係にある。本発明においては、吐出行程全般の内で吐出面積（スクリュー溝と可変ポートとの対向領域）が小さくなる吐出行程前半は、吐出ポートとゲートロータ用開口部との間の距離を相対的に小さくしている。これにより、吐出行程前半、吐出面積を大きくして吐出オーバーシュート圧力の低減を行うことができる。また、本発明においては、吐出行程全般の内で吐出面積（スクリュー溝と可変ポートとの対向領域）が大きくなる吐出行程中盤は、吐出面積を縮小させても吐出損失への影響が小さいため、吐出ポートとゲートロータ用開口部との間の距離を相対的に長くしている。これにより、吐出行程中盤、漏れ経路の摩擦抵抗を増して高圧から低圧への漏れ損失を低減することができる。また、本発明においては、吐出行程全般の内で吐出面積（スクリュー溝と可変ポートとの対向領域）が再び小さくなる吐出行程終盤も、吐出ポートとゲートロータ用開口部との間の距離を相対的に長くしている。そして、吐出行程中盤と同様に、漏れ経路の摩擦抵抗を増して高圧から低圧への漏れ損失を低減している。吐出行程終盤は、圧縮室の容積変化率（つまり冷媒の流出量）が小さくなるため、吐出面積が縮小しても吐出損失への影響力が小さいからである。

以上のように、本発明は、吐出行程中の吐出面積変化や容積変化を考慮した形状に吐出ポートを形成しているので、吐出損失の増大を抑制しつつ、漏れ損失を低減できる高効率なスクリュー圧縮機が得られる。

本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の概略断面図（平面断面図）である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５近傍（収容部）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１００の吐出ポート１５近傍の説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の圧縮原理を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００におけるスクリューロータ４の回転角と圧縮室１１の容積との関係を示す特性図である。 スクリューロータ４と収容部１ｃとの間に形成される隙間からの冷媒漏れ経路を模式的に示した説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００におけるスクリュー回転角と吐出面積との関係を説明するための説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００におけるスクリュー回転角と吐出面積との関係を示す特性図である。 本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。 本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。 本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。 本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。 本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。 本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。 本発明の実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。 本発明の実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。 本発明の実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。 本発明の実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００について説明する。
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断面図（平面断面図）である。また、図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。なお、図１，２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。さらに、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。

スクリュー圧縮機１００は、ケーシング１、スクリューロータ４、ゲートロータ７、及びスクリューロータ４を回転駆動させる電動機８、スライドバルブ１２等を備えている。
ケーシング１は、スクリューロータ４、ゲートロータ７、及びスクリューロータ４を回転駆動させる電動機８、スライドバルブ１２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４を収納する略円筒状の空間である収容部１ｃが形成されている。また、ケーシング１には、収容部１ｃに開口する吐出ポート１５が形成されている。なお、吐出ポート１５の詳細については後述する。

収容部１ｃには、略円筒形状のスクリューロータ４が収容されている。このスクリューロータ４の外周面には、複数条のスクリュー溝１０が螺旋状に形成されている。また、スクリューロータ４には、その中心軸（回転軸）にスクリュー軸９が設けられている。このスクリュー軸９は、ケーシング１に設けられた高圧側軸受２及び低圧側軸受３によって回転自在に支持されている。また、スクリュー軸９の低圧側軸受３側の端部には、例えばインバータ（図示省略）で周波数制御される電動機８が接続されている。

また、ケーシング１には、収容部１ｃ（つまり、スクリューロータ４）の左右に、略円板形状のゲートロータ７を収容するゲートロータサポート室６が形成されている。ゲートロータサポート室６に収容されているゲートロータ７は、ゲートロータサポート室６に収容されたゲートロータサポート５に設けられている。ゲートロータサポート５は、その中心軸（回転軸）がスクリューロータ４の回転軸（つまり、スクリュー軸９）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６の上部及び下部に配置された軸受５ａによって回転自在に支持されている。図２に示すように、収容部１ｃ（つまり、スクリューロータ４）の左側に形成されたゲートロータサポート室６に収容されているゲートロータ７及びゲートロータサポート５と、収容部１ｃ（つまり、スクリューロータ４）の右側に形成されたゲートロータサポート室６に収容されているゲートロータ７及びゲートロータサポート５とは、スクリューロータ４の回転軸（つまり、スクリュー軸９）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７は、収容部１ｃ及びスクリューロータ４と共に圧縮室１１を形成するものであり、その外周部には、スクリュー溝１０に噛み合わされる複数のゲートロータ歯７ａが形成されている。より詳しくは、ケーシング１には、収容部１ｃとゲートロータサポート室６とを連通する（収容部１ｃに開口する）ゲートロータ用開口部１ｄが形成されている。そして、ゲートロータ７の外周部は、ゲートロータ用開口部１ｄに挿入されている。つまり、ゲートロータ７はゲートロータ用開口部１ｄを介して収容部１ｃ内に挿入され、ゲートロータ７のゲートロータ歯７ａがスクリューロータ４のスクリュー溝１０に噛み合わされている。これにより、ゲートロータ７、収容部１ｃの内壁及びスクリューロータ４で囲まれた空間（換言すると、ゲートロータ７のゲートロータ歯７ａ及び収容部１ｃで仕切られたスクリュー溝１０）が圧縮室１１となる。

また、ケーシング１には、収容部１ｃの外周側に、スクリューロータ４の回転軸（つまり、スクリュー軸９）方向に移動自在となるようにスライドバルブ１２を収容する２つのスライド孔１４が形成されている。詳しくは、２つのスライド孔１４は、略円筒形状に形成され、側面部の一部が収容部１ｃと連通する形状となっている。そして、これらスライド孔１４は、スクリューロータ４の回転軸（つまり、スクリュー軸９）を中心にして１８０°回転させた配置となっている。
スライド孔１４に設けられているスライドバルブ１２は、スライド孔１４と同様に、略円筒形状に形成されている。そして、これらスライドバルブ１２は、収容部１ｃと対向する外周面が収容部１ｃの内周壁に沿った形状に形成されている。スライドバルブ１２には直動アクチュエータ（図示せず）が接続されており、直動アクチュエータを駆動させることにより、スライド孔１４内をスクリューロータ４の回転軸（つまり、スクリュー軸９）方向に移動する。

（吐出ポート１５近傍の詳細構成）
次に、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５近傍の詳細構成について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５近傍（収容部）を示す斜視図である。図４は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５近傍の説明図である。図５は、このスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。また、図６は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。なお、図３は、図２の白抜き矢印側から見た斜視図である。また、図３（ａ）はスライドバルブ１２が吐出側に移動している状態を示し、図３（ｂ）はスライドバルブ１２が吸入側に移動している状態を示している。

図３に示すように、スライドバルブ１２はスクリュー軸９と平行にスライド孔１４（図示省略）に移動可能に嵌め込まれ、スライドバルブ１２の吐出側端面１２ｄの位置を変更することにより吐出開始のタイミングを調整する。つまり、スライドバルブ１２が設けられた本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、吐出ポート１５は、ケーシング１に形成された開口部（より詳しくは、収容部１ｃに開口する開口部）の壁面とスライドバルブ１２の吐出側端面１２ｄとで囲まれて形成されている。

ここで、以降の説明にあたり、図４に示すように吐出ポート１５を定義する。つまり、吐出ポート１５のうち、スライドバルブ１２と同じスクリューロータ中心角範囲に開口する領域を、可変ポート１５ａ（図中太斜線部）とする。また、吐出ポート１５のうち、可変ポート１５ａ以外の領域を固定ポート１５ｂ（図中細斜線部）とする。また、吐出ポート１５の周壁の一部及びゲートロータ用開口部１ｄの周壁の一部を図３のように定義する。つまり、図３に示すように、ゲートロータ用開口部１ｄは吐出ポート１５の下方に形成されている（つまり、図３の裏面側においては、ゲートロータ用開口部１ｄは吐出ポート１５の上方に形成されている）。ここで、スクリュー軸９に沿って形成されたゲートロータ用開口部１ｄの吐出ポート１５側の壁面をケーシングリップ面１ａと定義する。また、固定ポート１５ｂのゲートロータ用開口部１ｄ側の壁面を吐出ポート壁面１ｂとする。

図５及び図６に示すように、本実施の形態１では、ゲートロータ用開口部１ｄのケーシングリップ面１ａから固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂまでの距離を、スクリュー軸９の方向で異ならせている。すなわち、固定ポート１５ｂの吸入側は、開口面積が大きくなるように、ゲートロータ用開口部１ｄのケーシングリップ面１ａから固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂまでの距離を短くしている。そして、吐出側に向かって開口面積が小さくなるように、ゲートロータ用開口部１ｄのケーシングリップ面１ａから固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂまでの距離を徐々に長くしている。また、本実施の形態１では、吐出行程終盤の吐出面積を調整するため、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）の開口形状が矩形の切欠き１５ｃを形成している。また、この切欠き１５ｃは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）、固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂ、及び収容部１ｃの外周面に開口している。さらに、吐出ポート１５（可変ポート１５ａ及び固定ポート１５ｂ）の吸入側壁面は、吐出開始時のスクリュー溝１０の傾斜に沿った形状としている。ここで、切欠き１５ｃが本発明における吐出面積調整部に相当する。

（動作説明）
続いて、上記のように構成されたスクリュー圧縮機１００の動作について説明する。
図７は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の圧縮原理を示す説明図である。また、図８は、このスクリュー圧縮機１００におけるスクリューロータ４の回転角と圧縮室１１の容積との関係を示す特性図である。

図７に示すように、スクリューロータ４が電動機８によりスクリュー軸９を介して回転させられることで、吸入行程、圧縮行程及び吐出行程を繰り返すようになっている。図７（ａ）は吸入行程における圧縮室１１の状態を示している。スクリューロータ４が電動機８により駆動されて実線矢印の方向に回転すると、図７に示す下側のゲートロータ７はスクリューロータ４の回転に伴い、白抜き矢印の方向に回転する。また、図７に示す上側のゲートロータ７は、白抜き矢印で示すように、下側のゲートロータ７とは反対方向に回転する。吸入行程においては、圧縮室１１は最も拡大した容積となり、低圧空間と連通した状態で圧縮室１１内には低圧の冷媒ガスが満たされている。

さらにスクリューロータ４が回転すると、圧縮室１１内の冷媒ガスは、図７（ｂ）のように２つのゲートロータ歯７ａが順次吐出ポート１５の方へ回転移動し、これにより冷媒ガスが圧縮室１１内に閉じ込められて、圧縮室１１の容積（体積）が縮小し、冷媒ガスが圧縮される。
引き続きスクリューロータ４が回転すると、図７（ｃ）に示すように、圧縮室１１が吐出ポート１５に連通する。これにより圧縮された高圧の冷媒ガスが吐出ポート１５より外部へ吐出される。そして、再びスクリューロータ４の背面で同様の圧縮が行われる。
なお、ケーシング１（つまり、収容部１ｃの内壁面）に覆われていない開放されたスクリュー溝１０内は、反対側のゲートロータ７及びゲートロータサポート５が収納されるゲートロータサポート室６と連通し、吸入圧力雰囲気となっている。

本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、上述した圧縮開始から吐出完了までの圧縮動作は、スクリューロータ４の回転角度（以下、スクリュー回転角とも称する）が０°から１８０°以下の範囲で行なわれ、スクリュー回転角に対する圧縮室１１の容積変化は図８に示すようになる。

上記の圧縮動作を行うには、スクリューロータ４とゲートロータ７を相対移動させる必要があり、スクリューロータ４とケーシング１とを相対移動させる必要がある。このため、スクリューロータ４とゲートロータ７との間、及びスクリューロータ４とケーシング１との間に隙間を形成する必要があり、圧縮室１１は完全に密閉されていない。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、高圧の圧縮室１１から隙間を通って低圧の圧縮室１１やゲートロータサポート室６へ圧縮した冷媒ガスが漏れることを防止するため、積極的に冷凍機油等の油（潤滑な液体）を圧縮室１１内に注入することにより隙間からの冷媒漏れを低減している。

図９は、スクリューロータ４とケーシング１（収容部１ｃ）との間に形成される隙間からの冷媒漏れ経路を模式的に示した説明図である。図９おいて、矢印（１）は、隣り合う圧縮室１１間の冷媒漏れ経路である。本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、複数の圧縮室１１を形成して漏れ差圧を小さくすることにより、圧縮室１１間の冷媒漏れを抑制している。矢印（２）は、圧縮室１１から高圧側軸受２が収納される吸入圧空間への冷媒漏れ経路である。本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、スクリューロータ４の端部に直交形ラビリンスシール（図示省略）を設けることにより、当該経路からの冷媒漏れを抑制している。また、矢印（３）は、固定ポート１５ｂからゲートロータサポート室６への冷媒漏れ経路である。本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、冷媒漏れ経路となるケーシングリップ面１ａから吐出ポート壁面１ｂまでの距離を部分的に長くして流路の摩擦抵抗を増すことにより、冷媒漏れを抑制している。

ここで、吐出ポート壁面１ｂの形状につき、上記のように矢印（３）の漏れ流路長さを長くすると、吐出面積が縮小し、吐出損失の増大が懸念される。しかしながら、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、ゲートロータ用開口部１ｄのケーシングリップ面１ａから固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂまでの距離が上記のように形成されるように吐出ポート壁面１ｂを形成している。つまり、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出ポート壁面１ｂの形状を吐出損失への影響が小さい領域を閉塞する（漏れ流路長さが長くなる）形状としている。以下、図１０及び図１１を用いて、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の吐出行程中の動作の詳細について説明する。なお、スクリュー圧縮機の実質的な吐出面積は、吐出ポートとスクリュー溝との対向領域となる。

図１０は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００におけるスクリュー回転角と吐出面積との関係を説明するための説明図である。また、図１１は、このスクリュー圧縮機１００におけるスクリュー回転角と吐出面積との関係を示す特性図である。
なお、図１０は、スクリューロータ４外周面の展開図上に、吐出面積領域を示している。より詳しくは、図１０（ａ）は、スクリュー回転角８０°付近の吐出面積（横線部で表されたスクリュー溝１０と吐出ポート１５との対向領域Ｃ）と、スクリュー回転角１４０°付近の吐出面積（斜線部で表されたスクリュー溝１０と吐出ポート１５との対向領域Ｄ）を示している。図１０（ｂ）は、スクリュー回転角９０°付近の吐出面積（横線部で表されたスクリュー溝１０と吐出ポート１５との対向領域Ｃ）と、スクリュー回転角１５０°付近の吐出面積（斜線部で表されたスクリュー溝１０と吐出ポート１５との対向領域Ｄ）を示している。また、図１０（ｃ）は、スクリュー回転角１３０°付近の吐出面積（横線部で表されたスクリュー溝１０と吐出ポート１５との対向領域Ｃ）を示している。
また、図１１に示すように、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の吐出面積は、スクリュー回転角１２０°付近で極大となる上に凸の放物線で表される。

図１０及び図１１からわかるように、圧縮室１１が吐出ポート１５に連通した直後は吐出面積が小さく、吐出流速が増大する。また、動圧損失は吐出流速の２乗に比例して増大する。しかしながら、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、固定ポート１５ｂの吸入側開口部を大きくとって吐出開始直後の吐出面積を拡大することで吐出損失の低減を図っている。一方、スクリュー回転角１２０°付近では吐出面積が大きくなるので、固定ポート１５ｂ部分の吐出面積の寄与度が小さくなる。このため、上述の通り、固定ポート１５ｂ中央部では開口部を小さくして、図９の矢印（３）で示す経路の漏れを低減している。

スクリュー回転角１２０°以降はスクリュー溝１０の回転移動とともに吐出面積が縮小する。そして、スクリュー回転角１５０°付近になると、スクリュー溝１０と固定ポート１５ｂとの対向部分のみが吐出面積となる。しかしながら、図８の破線部で囲んだスクリュー回転角１３０°付近以降は容積変化が小さくなり、スクリュー回転角１５０°になると容積変化は吸入容積の１％以下となる。吐出行程に必要な動力は容積変化と圧縮室内圧力との積分で表されることから、吐出行程終盤で吐出面積が縮小して圧力上昇したとしても容積変化が小さいために損失そのものは小さくなる。さらに、スクリュー回転角１４０°以降は図１０（ａ），（ｂ）に示すように隣接するスクリュー溝１０が吐出ポート１５を介して連通するため、圧力上昇が過大にならない。したがって、吐出行程終盤のスクリュー溝１０が通過する固定ポート１５ｂの吐出側隅部は、上述の通り、スリット状の小さな切欠き１５ｃを設ける程度にして、図９矢印（３）の漏れを低減している。

以上、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００においては、固定ポート１５ｂの形状を、スクリュー回転角に応じて変化する吐出面積や容積を考慮し、吐出損失を増大させない範囲で漏れ損失を低減できる形状としたので、総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、吐出面積調整部として、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）の開口形状が矩形の切欠き１５ｃを形成した。これに限らず、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に形成される吐出面積調整部を次のような形状としてもよい。なお、本実施の形態２で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とする。

図１２は、本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。また、図１３は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。
図１２及び図１３に示すように、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部として、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に切欠き１５ｄが形成されている。この切欠き１５ｄは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）の開口形状が吐出側隅部を鋭角とする直角三角形に形成されている。また、この切欠き１５ｄは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）、固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂ、及び収容部１ｃの外周面に開口している。

以上、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００においても、スクリュー回転角に応じて変化する吐出面積や容積を考慮し、吐出損失を増大させない範囲で漏れ損失を低減できる形状に固定ポート１５ｂを形成したので、実施の形態１と同様に総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。また、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部を切欠き１５ｄのように形成することにより、実施の形態１と比べ、固定ポート１５ｂからゲートロータサポート室６への漏れ流路長さを保持しつつ、容積変化の大きいスクリュー回転角範囲の吐出面積をより大きくすることができる。

実施の形態３．
また、吐出面積調整部を例えば次のように形成してもよい。なお、本実施の形態３で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とする。

図１４は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。また、図１５は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。
図１４及び図１５に示すように、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部として、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）へ連通する貫通穴１５ｅが形成されている。この貫通穴１５ｅの他端は、固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂに連通している。なお、貫通穴１５ｅの他端を収容部１ｃの外周面に連通させてもよい。

以上、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００においても、スクリュー回転角に応じて変化する吐出面積や容積を考慮し、吐出損失を増大させない範囲で漏れ損失を低減できる形状に固定ポート１５ｂを形成したので、実施の形態１及び実施の形態２と同様に総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。

実施の形態４．
また例えば、吐出面積調整部を次のように形成してもよい。なお、本実施の形態４で特に記述しない項目については実施の形態２と同様とする。

図１６は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。また、図１７は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。
図１６及び図１７に示すように、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部として、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に切欠き１５ｆが形成されている。この切欠き１５ｆは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）の開口形状が吐出側隅部を鋭角とする直角三角形に形成されている。ここで、この切欠き１５ｆは、実施の形態２で示した切欠き１５ｄと異なり、収容部１ｃの外周面に開口しない形状となっている。換言すると、切欠き１５ｆは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）及び固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂに開口しており、スクリューロータ４外周面と収容部１ｃ内壁面との間の隙間を拡大する程度の深さになっている。

以上、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００においても、スクリュー回転角に応じて変化する吐出面積や容積を考慮し、吐出損失を増大させない範囲で漏れ損失を低減できる形状に固定ポート１５ｂを形成したので、実施の形態２と同様に総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。また、本実施の形態４に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部を切欠き１５ｆのように形成することにより、実施の形態２と比べて吐出面積調整部を容易に加工することができる。

実施の形態５．
また例えば、吐出面積調整部を次のように形成してもよい。なお、本実施の形態５で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とする。

図１８は、本発明の実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。また、図１９は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。
図１８及び図１９に示すように、本実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部として、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に切欠き１５ｇが形成されている。この切欠き１５ｇは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）の開口形状が矩形に形成されている。ここで、この切欠き１５ｇは、実施の形態１で示した切欠き１５ｃと異なり、収容部１ｃの外周面に開口しない形状となっている。換言すると、切欠き１５ｇは、スクリュー溝１０側（つまり、収容部１ｃ内）及び固定ポート１５ｂの吐出ポート壁面１ｂに開口しており、スクリューロータ４外周面と収容部１ｃ内壁面との間の隙間を拡大する程度の深さになっている。

以上、本実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１００においても、スクリュー回転角に応じて変化する吐出面積や容積を考慮し、吐出損失を増大させない範囲で漏れ損失を低減できる形状に固定ポート１５ｂを形成したので、実施の形態１と同様に総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。また、本実施の形態５に係るスクリュー圧縮機１００は、吐出面積調整部を切欠き１５ｇのように形成することにより、実施の形態１と比べて吐出面積調整部を容易に加工することができる。

実施の形態６．
実施の形態１〜実施の形態５で示した吐出面積調整部（切欠き１５ｃ、切欠き１５ｄ、貫通穴１５ｅ、切欠き１５ｆ、切欠き１５ｇ）は、必ずしも設けなければいけないものではない。例えば、吐出面積調整部を形成せずとも、上記の各実施の形態で示したスクリュー圧縮機１００と同様に高効率なスクリュー圧縮機を得ることができる。なお、本実施の形態６で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とする。

図２０は、本発明の実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１００の収容部１ｃ内壁面及びスクリューロータ４外周面の展開図である。また、図２１は、このスクリュー圧縮機１００の吐出ポート１５を収容部１ｃ内から見た斜視図である。
図２０及び図２１に示すように、本実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１００は、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に吐出面積調整部が形成されていない構成となっている。

図１０からわかるように、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部が吐出面積領域として大きく影響しはじめるスクリュー回転角は１４０°付近以降である。また、図８からわかるように、この範囲は容積変化が小さい範囲である。このため、スクリューロータ４外周面と収容部１ｃ内壁面との間の隙間が十分ある場合には、当該隙間が吐出面積調整部として機能する。

以上、本実施の形態６に係るスクリュー圧縮機１００においては、固定ポート１５ｂ（吐出ポート壁面１ｂ）の吐出側隅部に吐出面積調整部が形成されていないので、図９の矢印（３）で示す経路の冷媒漏れを一層低減することができ、スクリュー圧縮機１００の効率をより向上させることができる。

なお、以上の各実施の形態（実施の形態１〜実施の形態６）では、スライドバルブ１２を設けた（換言すると、吐出ポート１５周壁の一部をスライドバルブ１２の吐出側端面１２ｄで構成する）スクリュー圧縮機１００について説明した。これに限らず、スライドバルブ１２が設けられていないスクリュー圧縮機であっても、吐出ポート１５を上記各実施の形態で示した形状とすることにより、総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。

また、以上の各実施の形態（実施の形態１〜実施の形態６）では、２つのゲートロータ７を設けたツインタイプのスクリュー圧縮機１００について説明した。これに限らず、１つのゲートロータを設けたシングルタイプのスクリュー圧縮機であっても、吐出ポート１５を上記各実施の形態で示した形状とすることにより、総合的に損失の小さい高効率なスクリュー圧縮機とすることができる。

１ ケーシング、１ａ ケーシングリップ面、１ｂ 吐出ポート壁面、１ｃ 収容部、１ｄ ゲートロータ用開口部、２ 高圧側軸受、３ 低圧側軸受、４ スクリューロータ、５ ゲートロータサポート、５ａ 軸受、６ ゲートロータサポート室、７ ゲートロータ、７ａ ゲートロータ歯、８ 電動機、９ スクリュー軸、１０ スクリュー溝、１１ 圧縮室、１２ スライドバルブ、１２ｄ 吐出側端面、１４ スライド孔、１５ 吐出ポート、１５ａ 可変ポート、１５ｂ 固定ポート、１５ｃ 切欠き、１５ｄ 切欠き、１５ｅ 貫通穴、１５ｆ 切欠き、１５ｇ 切欠き、１００ スクリュー圧縮機。

Claims (8)

1. 複数条のスクリュー溝が外周面に形成されたスクリューロータと、
   前記スクリュー溝に噛み合わされる複数の歯が外周部に形成されたゲートロータと、
   前記スクリューロータが収納される収容部を形成するケーシングと、
   該収容部に開口する吐出ポートと、
   を備え、
   前記ケーシングは、前記収容部に開口するゲートロータ用開口部が形成され、
   前記ゲートロータは、その外周部が該ゲートロータ用開口部を介して前記収容部に挿入されて、前記スクリュー溝と前記歯が噛み合わされ、
   前記スクリューロータが回転することにより、前記収容部の内壁、前記スクリューロータ及び前記ゲートロータで囲まれた空間である圧縮室に冷媒を吸入して圧縮し、前記吐出ポートから圧縮された冷媒を吐出するスクリュー圧縮機において、
   前記吐出ポートにおける前記スクリューロータの回転軸方向の中央部では、前記吐出ポートと前記ゲートロータ用開口部との間の距離が、前記スクリューロータの回転軸方向に沿って、吸入側よりも吐出側が相対的に長くなっていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 複数条のスクリュー溝が外周面に形成されたスクリューロータと、
   前記スクリュー溝に噛み合わされる複数の歯が外周部に形成されたゲートロータと、
   前記スクリューロータが収納される収容部を形成するケーシングと、
   該収容部に開口する吐出ポートと、
   を備え、
   前記ケーシングは、前記収容部に開口するゲートロータ用開口部が形成され、
   前記ゲートロータは、その外周部が該ゲートロータ用開口部を介して前記収容部に挿入されて、前記スクリュー溝と前記歯が噛み合わされ、
   前記スクリューロータが回転することにより、前記収容部の内壁、前記スクリューロータ及び前記ゲートロータで囲まれた空間である圧縮室に冷媒を吸入して圧縮し、前記吐出ポートから圧縮された冷媒を吐出するスクリュー圧縮機において、
   前記吐出ポートと前記ゲートロータ用開口部との間の距離は、前記スクリューロータの回転軸方向に沿って、吸入側よりも吐出側が相対的に長くなっており、
   前記ケーシングは、前記吐出ポートの吐出側隅部に、吐出面積を調整する吐出面積調整部が形成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 前記吐出面積調整部は、前記収容部に開口するように前記吐出ポートの吐出側端部に形成され、前記収容部内の開口形状が矩形状に形成された切欠きであることを特徴とする請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
4. 前記吐出面積調整部は、前記収容部に開口するように前記吐出ポートの吐出側端部に形成され、前記収容部内の開口形状が三角形状に形成された切欠きであることを特徴とする請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
5. 前記吐出面積調整部は、前記収容部に連通する貫通穴であることを特徴とする請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
6. 前記吐出面積調整部は、前記収容部の内部、及び前記吐出ポートの壁面に開口していることを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
7. 前記ケーシングは、前記吐出ポートの吸入側側面部が前記スクリュー溝の傾斜に沿って形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
8. 駆動軸を介して前記スクリューロータと接続され、前記スクリューロータを回転させる電動機を備え、
   該電動機は、インバータで駆動される電動機であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。