JP6385708B2 - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に関し、特に、空気調和機、チラーユニット、冷凍機などの冷凍サイクル装置に用いられるスクリュー圧縮機として好適なものである。

空気調和機やチラーユニットなどに用いられるスクリュー圧縮機は、広範囲に亘る吸入圧力や吐出圧力で使用されるため、運転条件によっては、吐出圧力よりもスクリューロータ歯溝内（歯溝空間）の圧力（圧縮作動室の圧力）が高くなる過圧縮が発生する可能性がある。そこで、前記過圧縮を軽減するため、例えば特許文献１（特許第５３５５３３６号公報）に記載されているスクリュー圧縮機が提案されている。

上記特許文献１に記載されているスクリュー圧縮機は、回転軸が略平行で互いに噛み合いながら回転する雄ロータ（主ロータ）及び雌ロータ（副ロータ）と、これら雄ロータ及び雌ロータを収納すると共に、低圧側に吸込口が形成され、高圧側には吐出口が形成されたケーシングと、雄ロータと雌ロータに対して摺動しながら雌ロータと雄ロータの回転軸方向に往復移動を行う容積比弁を備えている。前記容積比弁は、前記ケーシングと協動して前記吐出口を形成し、前記軸線方向に移動することにより、前記雄雌ロータと前記ケーシングにより形成される歯溝空間（圧縮作動室）の容積比を変更可能に構成されている。

また、前記容積比弁には、前記歯溝空間の圧力を抽気する中間口が設けられており、吐出室の圧力が中間口より抽気された歯溝空間の圧力より高い場合（不足圧縮状態）では、前記容積比弁を吐出側に移動することにより、前記容積比弁により形成される吐出口をより吐出側に移動させて、設定容積比を高くする。これにより不足圧縮を修正するように構成している。

更に、前記吐出室の圧力が前記中間口より抽気された歯溝空間の圧力より低い場合（過圧縮状態）では、前記容積比弁を吸入側に移動することにより、容積比弁により形成される前記吐出口を吸入側に移動させて、設定容積比を低くする。これにより過圧縮を軽減できるようにしている。

特許第５３５５３３６号公報

しかし、上記特許文献１のものでは、次のような改善すべき課題があることがわかった。即ち、上記特許文献１に記載のものにおいて、前記吐出室の圧力が前記中間口より抽気された歯溝空間の圧力より高い場合（不足圧縮状態）では、容積比弁が吐出側に移動するが、このとき前記容積比弁の弁本体の一部が吐出室内に移動して入り込むため、吐出室の容積が減少する。このため、吐出口から吐き出されたガスの流れを阻害し、圧力損失が増大して性能低下を引き起こす課題がある。また、前記吐出室の容積が減少することにより、吐出されたガスの脈動が減衰し難くなり、振動、騒音も増加するという課題があることがわかった。

また、上記特許文献１のものでは、前記容積比弁に形成した前記中間口の径を大きくした場合、圧縮作動室を形成する歯溝空間の変動圧力が、容積比弁を駆動するピストンの背圧室（反ロータ側のシリンダ室）に流入する。このため、圧縮作動室の圧力変動に連動して前記容積比弁がロータ軸方向に小刻みに往復摺動し、この点からも振動、騒音が増加すると共に、前記容積比弁の支持部の異常摩耗を引き起こすという課題もあることがわかった。

本発明の目的は、吐出口から吐出されて吐出室を流れる圧縮ガスの圧力損失を軽減すると共に、吐出室に吐出されたガスの脈動を減衰し易くして、振動、騒音も低減することのできるスクリュー圧縮機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、雄ロータと、この雄ロータと噛み合う雌ロータと、前記雄ロータと前記雌ロータを収納するボアを有すると共に吸込側に吸込室と吐出側に吐出室が形成されたケーシングと、前記ボアの一部を形成すると共に前記雄ロータと雌ロータの軸方向に移動可能に設けられたスライド弁と、このスライド弁の吐出側端面に設けられ該スライド弁を前記ケーシングに支持するための足部と、前記吸込室から前記雄ロータ、前記雌ロータ及び前記ケーシングにより形成される圧縮作動室に取り込まれて圧縮された圧縮ガスを前記吐出室に吐出するために前記スライド弁の吐出側に設けられた吐出口を備え、前記スライド弁の吐出側端部には、前記吐出口から吐出された圧縮ガスを導き、吐出室に導く第１の吐出流路と、この第１吐出流路の径方向外側に設けられ該第１吐出流路と前記吐出室に開口し前記第１吐出流路を流れる圧縮ガスの一部を導いて前記吐出室に流す第２の吐出流路が設けられているスクリュー圧縮機にある。

本発明によれば、吐出口から吐出されて吐出室を流れる圧縮ガスの圧力損失を軽減することができ、吐出室に吐出されたガスの脈動を減衰し易くして、振動、騒音も低減することのできるスクリュー圧縮機が得られる効果がある。

本発明のスクリュー圧縮機の実施例１を示す縦断面図。 図１に示すスクリューロータとスライド弁部を側面方向から見た摸式図。 図１に示すスライド弁を示す斜視図。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図。 図１に示すスライド弁及びその駆動機構部付近の構成を説明するための説明図で、スライド弁が最も低圧側に移動した状態を示す図。 図１に示すスライド弁及びその駆動機構部付近の構成を説明するための説明図で、スライド弁が最も高圧側に移動した状態を示す図。 図１に示すスライド弁及びその駆動機構部付近の構成を説明するための説明図で、スライド弁が中間位置に保持されている状態を示す図。 実施例１のスクリュー圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成した例を説明する冷凍サイクル系統図。 図１に示すスライド弁の他の例を示す斜視図で、図３に相当する図。 図１に示すスライド弁の更に他の例を示す斜視図で、図３に相当する図。

以下、本発明のスクリュー圧縮機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圧縮機の実施例１を図１〜図８を用いて説明する。
まず、図１、図２を用いて、本実施例１のスクリュー圧縮機の全体構成を説明する。図１は本発明のスクリュー圧縮機の実施例１を示す縦断面図、図２は図１に示すスクリューロータとスライド弁部を側面方向から見た摸式図である。

図１において、１はスクリュー圧縮機（圧縮機本体）で、このスクリュー圧縮機１は、スクリューロータ２などを内蔵するメインケーシング１ａ、このメインケーシング１ａに接続され前記スクリューロータ２を駆動するためのモータ（電動機）３などを内蔵するモータケーシング１ｂ、前記メインケーシング１ａの吐出側に接続された吐出ケーシング１ｃ、前記モータケーシング１ｂの反メインケーシング１ａ側に接続されたモータカバー１ｄ、前記吐出ケーシング１ｃの反メインケーシング１ａ側に接続されたエンドカバー１ｅなどのケーシングを備えている。

前記モータカバー１ｄには、反モータ３側に設けられた吸込部４及びこの吸込部４に連通する低圧室５が形成されており、前記吸込部４から前記低圧室５内にガスが流入するようになっている。前記モータ３は、回転軸７に取り付けられた回転子３ａと、この回転子３ａの外周側に配設された固定子３ｂとを備え、前記固定子３ｂは前記モータケーシング１ｂの内面に固定されている。

前記モータ３が取り付けられる前記モータケーシング１ｂの内面にはガス通路６が形成されており、前記低圧室５と前記スクリューロータ２側とを連通させる吸込通路になっている。

前記メインケーシング１ａには、前記スクリューロータ２の歯部を収容するための円筒状のボア８が形成されている。また、前記メインケーシング１ａ内には、前記ボア８と共に前記スクリューロータ２を収容するボアを形成すると共にスクリュー圧縮機の容積比（吸込側の最大閉じ込み容積と吐出側の最小閉じ込み容積の比）を変更するためのスライド弁（容積比弁）９が設けられており、このスライド弁９は前記メインケーシング１ａに形成されたスライド弁収容孔１０に摺動しながら軸方向に往復動可能に収容されている。

前記メインケーシング１ａ、前記スクリューロータ２及び前記スライド弁の配置構成を図２により説明する。前記スクリューロータ２は、回転軸が平行で互いに噛み合いながら回転する雄ロータ２Ａ及び雌ロータ２Ｂから構成されている。また、前記メインケーシング１ａに形成されている前記ボア８は、雄ロータ２Ａを収容するボア８Ａと雌ロータ２Ｂを収容するボア８Ｂにより形成されている。

また、前記メインケーシング１ａの前記ボア８Ａ，８Ｂの上部には前記スライド弁９を収容する略円筒状の前記スライド弁収容孔１０が形成されており、前記スライド弁９は前記スライド弁収容孔１０に収容されてスクリューロータ２の軸に平行に移動可能に構成されている。

前記スライド弁９の前記ボア８側にも、このボア８と共にスクリューロータ２を収容するボア１１が形成されている。即ち、前記雄ロータ２Ａを収容するボア１１Ａと雌ロータ２Ｂを収容する１１Ｂが形成されている。従って、スクリューロータ２（雄ロータ２Ａ、雌ロータ２Ｂ）は、前記メインケーシング１ａに形成されたボア８（８Ａ、８Ｂ）と前記スライド弁９に形成されたボア１１（１１Ａ、１１Ｂ）に収納されている。

前記雄ロータ２Ａの隣り合う歯先１２Ａ間と、ボア８Ａ、１１Ａとの間には、圧縮作動室１３Ａが形成されている。また、前記雌ロータ２Ｂの隣り合う歯先１２Ｂ間と、ボア８Ｂ、１１Ｂとの間にも、圧縮作動室１３Ｂが形成されている。この圧縮作動室１３（１３Ａ，１３Ｂ）は、メインケーシング１ａの吸込側（モータケーシング２側）に形成した吸込室２１（図１参照）に連通する吸気行程の圧縮作動室、吸気されたガスを閉じ込めて圧縮する圧縮行程の圧縮作動室、径方向の吐出口２２（図１参照）に連通して圧縮したガスを吐出する吐出行程の圧縮作動室と、スクリューロータの回転と共に順次変化する。

なお、図１に示すように、前記雄ロータ２Ａの吸込側軸部は、前記モータケーシング１ｂに配設されたころ軸受１４で支持され、前記雄ロータ２Ａの吐出側軸部は、前記吐出ケーシング１ｃに配設されたころ軸受１５及び玉軸受１６で支持されている。前記ころ軸受１５及び玉軸受１６を収容している軸受室の外方側端部は前記エンドカバー１ｅで覆われている。

また、前記雌ロータ２Ｂの吸込側軸部は、前記モータケーシング１ｂに配設されたころ軸受（図示せず）で支持され、前記雌ロータ２Ｂの吐出側軸部は、吐出ケーシング３に配設されたころ軸受（図示せず）及び玉軸受１７（図４参照）で支持されている。

前記雄ロータ２Ａの前記吸込側軸部は前記回転子３ａに連結されている回転軸７と直結され、回転子３ａが回転することによって雄ロータ２Ａが回転し、これに伴って前記雌ロータ２Ｂも雄ロータ２Ａと噛み合いながら回転する。

前記スクリューロータ２（２Ａ、２Ｂ）で圧縮されたガスは、前記吐出口２２から、前記スライド弁９の端部に形成された第１の吐出流路３４や第２の吐出流路３５を経由して前記吐出ケーシング１ａに形成された吐出室１８内に流出し、この吐出室１８からメインケーシング１ａに設けたガス流路１９（図４参照）を経由して、メインケーシング１ａに設けた油分離器２３に送られる。この油分離機２３では、スクリュー圧縮機１内で圧縮されたガスとこのガスに混入された油とを分離する。油分離機２３で分離された油は、前記スクリュー圧縮機１の下部に設けられた油タンク２４に戻され、分離された油２５が溜められている。この油タンク２４内の油２５はほぼ吐出圧力となっており、この油２５は、スクリューロータ２の軸部やモータ３の回転軸７を支持している前記各軸受１４〜１７を潤滑するため、これらの軸受１４〜１７に再び供給される。

更に、溜められた油２５は、前記スライド弁９を往復動させるための駆動用の油として、前記吐出ケーシング１ｃに形成されたシリンダ２６内にも供給される。
一方、前記油分離機２３で油を分離された高圧の圧縮ガスは、吐出部２７に接続された配管（冷媒配管）を介して外部（例えば冷凍サイクルを構成する凝縮器）へ供給される。

次に、図３により、上記スライド弁９の構成を詳細に説明する。図３は図１に示すスライド弁９を示す斜視図である。
この図に示すように、前記スライド弁９の吐出側（吐出室１８側）の端部には、前記圧縮作動室１３（１３Ａ，１３Ｂ）で圧縮された圧縮ガスを前記吐出室１８に吐出するための径方向の前記吐出口２２（２２Ａ，２２Ｂ）が形成されている。即ち、前記吐出口２２は、吐出行程の前記圧縮作動室１３に対して開口するように形成されており、雄ロータ２Ａを収容する前記スライド弁９のボア１１Ａに形成された吐出口２２Ａと、雌ロータ２Ｂを収容するスライド弁９のボア１１Ｂに形成された吐出口２２Ｂにより構成されている。

図２も用いて、スライド弁９の構成を更に詳しく説明する。図２に示すように、スライド弁９には、雄ロータ２Ａ側の圧縮作動室１３Ａの一部を構成するボア１１Ａと、雌ロータ２Ｂ側の圧縮作動室１３Ｂの一部を構成するボア１１Ｂが形成されている。雄ロータ２Ａ側の前記ボア１１Ａ及び雌ロータ２Ｂ側の前記ボア１１Ｂの吐出側には、図３に示すように、吐出口２２Ａ，２２Ｂと、スライド弁９を支持するための足部３０（３０Ａ，３０Ｂ）が設けられている。この足部３０は、スライド弁９のロータ側の両側に設けられてケーシング（吐出ケーシング１ｃ）に支持されている。

また、図３に示すように、スライド弁９の吐出室側端面（高圧側端面）の外径側には、ストッパ部３１が設けられており、このストッパ部３１のストッパ面３１ａが吐出ケーシング１ｃに設けられた高圧側ストッパ４１（図１参照）に接触することでスライド弁９の軸方向移動を制限している。更に、前記ストッパ部３１にはロッド４５（図１参照）を締結するためのボルト穴３１ｂが設けられている。

本実施例では、前記スライド弁９の吐出側端部には、前記吐出口２２（２２Ａ，２２Ｂ）を介して前記圧縮作動室１３と共に前記吐出室１８にも開口する第１の吐出流路３４と、この第１吐出流路３４の径方向外側に設けられ該第１吐出流路３４と前記吐出室１８に開口する第２の吐出流路３５とを備えている。前記第１吐出流路３４は雄ロータ２Ａ側の吐出流路３４Ａと雌ロータ２Ｂ側の吐出流路３４Ｂにより構成されている。

前記ストッパ部３１は前記第１吐出流路３４の外径側に設けられている。即ち、前記第１の吐出流路３４は、スライド弁９の両側に設けられた前記足部３０（３０Ａ,３０Ｂ）の間と、前記ストッパ部３１の内径側の部分で形成されている。

前記第２の吐出流路３５は、前記ストッパ部３１の両側に形成されており、この第２吐出流路３５には、前記吐出口２２から吐出されて前記第１吐出流路３４を通過する圧縮ガスの一部が、前記足部３０と前記ストッパ部３１との間を通って流入する。この第２吐出流路３５に流入した圧縮ガスは、その後前記吐出室１８（図１参照）に流出される。

図１に示す吸込部４から低圧室５に吸入されたガスは、モータケーシング１ｂのガス通路６を通過する際、前記モータ３の固定子３ｂを冷却し、その後スクリュー圧縮機１の吸込室２１を介して前記スクリューロータ２により形成された圧縮作動室１３（１３Ａ、１３Ｂ）（図２参照）に流入し、雄ロータ２Ａ及び雌ロータ２Ｂの回転に伴い、前記圧縮作動室１３がロータ軸方向に移動しつつ容積が縮小され、ガスは圧縮される。

前記圧縮作動室１３で圧縮されたガスは、前記吐出口２２から吐出されて前記第１吐出流路３４及び第２吐出流路３５を通過して前記吐出室１８に流入し、その後前記油分離器２３で油を分離された後、前記吐出部２７から外部（冷凍サイクル）へ送り出されるように構成されている。

なお、前記モータケーシング１ｂには、前記スライド弁９のロータ軸方向低圧側への移動を制限するための低圧側ストッパ４０が形成されており、また、前記吐出ケーシング１ｃには、スライド弁９のロータ軸方向高圧側への移動を制限する前記高圧側ストッパ４１が形成されている。

前記スライド弁収容孔１０内を摺動して往復動可能に設けられている前記スライド弁９の前記ストッパ部３１（図３参照）のボルト穴３１ｂには、前記ロッド４５の一端が接続され、該ロッド４５の他端側には、ボルト４８を介してピストン４６が接続されている。また、このピストン４６はシリンダ２６内に、往復移動可能に収納されている。前記シリンダ２６は、前記吐出ケーシング１ｃに形成され、この吐出ケーシング１ｃには前記ロッド４５が貫通するロッド穴２８も設けられている。更に、前記ピストン４６の外周にはシールリング４７が設けられており、ピストン４６の左右の空間（シリンダ室）をシールするように構成されている。

図４は、図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。この図に示すように、前記スライド弁９には、雄ロータ側と雌ロータ側にそれぞれ前記足部３０Ａ，３０Ｂが形成されており、この足部３０Ａ，３０Ｂは、前記吐出ケーシング１ｃの雄ロータ側と雌ロータ側にそれぞれ形成されたアゴノセ部４９（４９Ａ，４９Ｂ）に接触し、ロータ軸方向に摺動可能に構成されている。前記アゴノセ部４９Ａ，４９Ｂは、雄ロータの歯先１２Ａ及び雌ロータの歯先１２Ｂよりも径方向外側に位置し、前記スライド弁９が前記スクリューロータ２（雄ロータ２Ａ及び雌ロータ２Ｂ）に接触しないように支持している。

前記スライド弁９の吐出側端面には、前記第１吐出流路３４（３４Ａ，３４Ｂ）及び前記第２吐出流路３５（３５Ａ，３５Ｂ）が形成されており、前記吐出口２２（２２Ａ，２２Ｂ）から吐出された圧縮ガスが前記第１、第２の吐出流路３４，３５を介して前記吐出室１８に流入し、更に前記メインケーシング１ａ（図１参照）に形成された前記ガス流路１９を介して前記油分離器２３（図１参照）に送られるように構成されている。

図５〜図７は、図１に示すスライド弁及びその駆動機構部付近の構成を説明するための説明図である。また、図５はスライド弁９が最も低圧側に移動した状態を示す図、図６はスライド弁９が最も高圧側に移動した状態を示す図、図７はスライド弁９が中間位置に保持されている状態を示す図である。
まず、図５〜図７を用いて、前記圧縮作動室で圧縮される圧縮ガスの流れについて説明する。

前記圧縮作動室１３Ａは、前記メインケーシング１ａ（図１参照）における前記スクリューロータ２の軸方向吸入側端面に当接して前記ボア１１Ａの開口を覆う吸入側端面４２Ａと、前記雄ロータ２Ａの隣り合う歯先１２Ａと、前記雄ロータ２Ａを収納すると共にその径方向に形成されている前記ボア１１Ａと、前記吐出ケーシング１ｃ（図１参照）のロータ軸方向吐出側端面に当接して前記ボアの開口を覆う吐出側端面４３Ａとで形成されている。

また、前記圧縮作動室１３Ｂは、前記メインケーシング１ａにおける前記スクリューロータ２の軸方向吸入側端面に当接して前記ボア１１Ｂの開口を覆う吸入側端面４２Ｂと、前記雌ロータ２Ｂの隣り合う歯先１２Ｂと、前記雌ロータ２Ｂを収納すると共にその径方向に形成されている前記ボア１１Ｂと、前記吐出ケーシング１ｃのロータ軸方向吐出側端面に当接して前記ボア１１ｂの開口を覆う吐出側端面４３Ｂとで形成されている。
前記圧縮作動室１３Ａと前記圧縮作動室１３Ｂとは連通していて、一つの圧縮作動室１３を形成している。

この圧縮作動室１３は、スクリューロータ２の回転と共に順次変化しながら、ロータ軸方向に移動するようになっている。また、前記スライド弁９の前記雄ロータ２Ａ側に形成された前記吐出口２２Ａは、前記雄ロータ２Ａの歯先１２Ａのねじれ線に沿った形状に形成され、前記雌ロータ２Ｂ側に形成された前記吐出口２２Ｂは、前記雌ロータ２Ｂの歯先１２Ｂのねじれ線に沿った形状に形成されている。

そして、前記スクリューロータ２の回転と共に順次変化しながら、ロータ軸方向に移動する前記圧縮作動室１３が、前記吐出口２２（２２Ａ，２２Ｂ）に重なると同時に、圧縮作動室１３内の圧縮ガスが前記吐出口２２から吐出される。この吐出口２２から吐き出された圧縮ガスは、前記第１吐出流路３４（３４Ａ，３４Ｂ）や前記第２吐出流路３５（３５Ａ，３５Ｂ）を経由して前記吐出室１８に流入し、その後ガス流路１９から前記油分離器２３（図１参照）に送られるようになっている。

なお、吸入閉じ込み時の上記圧縮作動室１３の容積Ｖｓと、前記吐出口２２から吐出開始される直前の圧縮作動室１３の容積Ｖｄとの比を、設定容積比Ｖｓ／Ｖｄと呼ぶ。前記吐出口２２は、前記スライド弁９を軸方向に移動させることにより、前記吐出開始直前の圧縮作動室１３の容積Ｖｄを増減できるようになっているため、設定容積比Ｖｓ／Ｖｄを、前記スライド弁９の操作により、例えば１．５〜３．５などの範囲で変更することが可能である。

次に、前記スライド弁９を軸方向に移動させるための弁体駆動部の構成を説明する。
図５〜図７において、弁体駆動部５０は、前記スライド弁９のストッパ部３１に一端が接続された前記ロッド４５、該ロッド４５の他端側に接続された前記ピストン４６、該ピストン４６を軸方向に往復動可能に収容する前記シリンダ２６、前記ピストン４６を挟んで前記シリンダ２６内に形成されたロータ側のシリンダ室５１と反ロータ側のシリンダ室５２などを備えている。

また、前記ロータ側のシリンダ室５１には、圧縮機吐出側（吐出室１８）の圧力が、前記吐出ケーシング１ｃ（図１参照）に形成された連通孔５３を介して導入されるように構成している。即ち、前記連通孔５３の一端側は前記シリンダ室５１に開口し、前記連通孔５３の他端側は前記吐出室１８に連通するように構成している。

一方、前記反ロータ側のシリンダ室５２には、前記油タンク２４の油２５（図１も参照）が連通路（給油路）５４を介して導入されるように構成している。即ち、反ロータ側のシリンダ室５２の外方側端部は前記エンドカバー１ｅ（図１参照）により塞がれており、このエンドカバー１ｅには前記連通路５４の一部が形成されていて、この連通路５４の一端が前記シリンダ室５２に接続されている。この連通路５４の他端側は、前記油タンク２４に連通しているため、前記シリンダ室５２内には常に高圧（≒吐出圧力）の油が供給されるようになっている。

更に、前記シリンダ室５２内における前記ピストン４６の移動範囲の外側の部分には、第１の連通路（排油路）５５の一端が開口する構成としている。また、この第１連通路５５の開口部と前記連通路（給油路）５４の開口部との間の前記シリンダ室５２には第２の連通路（排油路）５６の一端が開口する構成としている。これら第１、第２の連通路５５，５６の他端側は、前記吸込室２１（図１も参照）などの低圧空間に連通するように構成されている。

前記第１、第２の連通路５５，５６の途中には、それぞれの連通路５５，５６を開閉するための電磁弁５７，５８が設けられており、前記電磁弁５７，５８の開閉により、油タンク２４内の高圧油を前記シリンダ室５２に導入して、前記シリンダ室５２を高圧に保持したり、前記シリンダ室５２の油を前記吸込室２１側に排出することにより、前記ピストン４６を軸方向に移動させて、所定位置に保持できる構成としている。

以上のように構成されている前記弁体駆動部５０は、次のように動作する。
即ち、前記電磁弁５７，５８の両方を閉じることにより、反ロータ側（反弁体側）のシリンダ室５２は略吐出圧に保持されるので、前記ピストン４６は、図５に示すように、ロータ側（弁体側）に移動し、スライド弁９は、低圧側ストッパ４０に当接する位置で停止する。図５はスライド弁９が最も左側に移動して、前記設定容積比Ｖｓ／Ｖｄが最小となっている状態を示している。

また、前記電磁弁５７を閉、電磁弁５８を開とすることにより、図６に示すように、シリンダ室５２の油が吸込室２１に排出されるので、シリンダ室５２の圧力は低くなり、前記ピストン４６は、反ロータ側に移動し、前記スライド弁９は、高圧側ストッパ４１に当接する位置で停止する。図６はスライド弁９が最も右側に移動して、前記設定容積比Ｖｓ／Ｖｄが最大となっている状態を示している。

更に、前記電磁弁５７を開、電磁弁５８を閉とすることにより、例えば図５に示す状態からは、ピストン４６は右側（反ロータ側）に移動して、該ピストン４６の位置が前記第１連通路５５の位置まで達すると、シリンダ室５２の油が前記第１連通路５５を介して前記吸込室２１に排出されなくなるので、シリンダ室５２の圧力が上昇し、前記ピストン４６はそれ以上右側には移動できず、その位置で停止される。また、図６に示す状態からは、ピストン４６は左側（ロータ側）に移動して、該ピストン４６の位置が前記第１連通路５５の位置に達すると、シリンダ室５１は吐出圧に保持されるようになり、逆にシリンダ室５２の油は前記第１連通路５５を介して前記吸込室２１に排出されだすので、シリンダ室５２の圧力は低下し始める。従って、前記ピストン４６はそれ以上左側には移動できず、その位置で停止される。
図７はスライド弁９が中間位置（第１連通路５５の位置）に移動して停止し、前記設定容積比Ｖｓ／Ｖｄが前記最大と最小の中間の値となっている状態を示している。

スライド弁９を開閉駆動するための前記弁体駆動部５０の構造と動作については上記図５〜図７で説明したが、次に、前記弁体駆動部５０を構成している前記電磁弁５７，５８を制御して前記スライド弁９を移動させ、前記設定容積比Ｖｓ／Ｖｄを調整するための制御について、図８を用いて以下説明する。図８は、本実施例１のスクリュー圧縮機を用いて冷凍サイクルを構成した例を示す冷凍サイクル系統図である。

まず、図８に示す冷凍サイクルについて説明する。図８において、１はスクリュー圧縮機（図１に示すスクリュー圧縮機に相当）で、このスクリュー圧縮機１の吐出部２７（図１参照）には冷媒配管６０が接続され、この冷媒配管６０を介して、前記スクリュー圧縮機１の下流側には凝縮器６１が接続され、また前記凝縮器６１の下流側には電子膨張弁などで構成された膨張弁６２が接続されている。更に、前記膨張弁６２の下流側には蒸発器６３が接続され、この蒸発器６３の出口側は前記スクリュー圧縮機１の吸込部４（図１参照）に接続されている。これらの機器が前記冷媒配管６０により順次接続されて冷凍サイクルが構成されている。

前記スクリュー圧縮機１の吐出部２７下流の冷媒配管（吐出配管）６０には、スクリュー圧縮機１から吐出される圧縮ガスの吐出側圧力を検出する吐出圧力センサ６４が設けられている。また、前記スクリュー圧縮機１の吸込部４側の冷媒配管（吸入配管）６０には、該スクリュー圧縮機１の吸入側圧力を検出する吸入圧力センサ６５が設けられている。

５７，５８は上述した図５などに示す前記弁体駆動部５０を構成する電磁弁であり、前記第１、第２の連通路５５，５６を開閉するための電磁弁（弁）である。
６６は前記吐出圧力センサ６４及び前記吸入圧力センサ６５での検出値に基づいて運転中の圧力比を求め、前記スクリュー圧縮機に過圧縮が発生しているかどうかを判断して、前記電磁弁５７，５８を制御するための制御装置である。

前記各圧力センサ６４，６５からの検出信号は前記制御装置６６に送られる。該制御装置６６では、前記各圧力センサ６４，６５からの信号に基づき、その時点での運転中の圧力比（吐出圧／吸入圧）を計算する。また、前記制御装置６６には予め設定された圧力比（設定圧力比）が記憶されており、前記計算された運転中の圧力比と比較する。

この比較の結果、予め設定された圧力比に対して、計算された運転中の圧力比が高い場合は、圧縮作動室１３内は不足圧縮であると判断し、前記電磁弁５７を閉じ、前記電磁弁５８を開くようにして、前記スライド弁９を、図６に示すように、高圧側に移動するように制御する。

予め設定された圧力比に対して、計算された前記運転中の圧力比が低い場合は、圧縮作動室１３内は過圧縮であると判断し、この場合には前記電磁弁５７，５８を閉じて、前記スライド弁９を、図５に示すように、低圧側に移動するように制御する。

予め設定された圧力比に対して、計算された運転中の圧力比が同じ場合には、圧縮作動室１３内に過圧縮も不足圧縮も生じていないと判断し、スライド弁９を現在の位置に保持する。例えば前記電磁弁５７を開き、前記電磁弁５８を閉じたままの状態にして、前記スライド弁９を、図７に示すように、中間位置に保持するように制御する。

前記スライド弁９の制御について、図５〜図７を用いて更に具体的に説明する。前記スライド弁９は、前記圧縮作動室１３（１３Ａ，１３Ｂ）に過圧縮が生じていない場合にはスライド弁９は高圧側に移動するように制御され、過圧縮が生じている場合には、前記スライド弁９は低圧側に移動するように制御される。

前記スライド弁９を低圧側に移動するように制御する場合には、前記電磁弁５７，５８の何れも閉状態にする。これにより、反ロータ側のシリンダ室５２は油の逃げ路となる連通路５５，５６が全て閉じられるから、シリンダ室５２は油で満たされ高圧（≒吐出圧力）となる。

一方、ロータ側のシリンダ室５１は、常に高圧（≒吐出圧力）のガスで満たされるので、ピストン４６で隔てられたシリンダ室５１とシリンダ室５２の圧力はバランスする。しかし、前記スライド弁９の吸込室２１側の端面には常に低圧（吸込圧）が作用し、その吐出室１８側端面には常に高圧（吐出圧）が作用しているから、それらの圧力差により前記スライド弁９には低圧側方向への駆動力が作用する。従って、図５に示すように、前記スライド弁９は前記モータケーシング１ｂ（図１参照）に設けたストッパ４０に押し付けられ、スライド弁９の位置は低圧側に保持される。

前記スライド弁９を高圧側に移動するように制御する場合には、前記電磁弁５７を閉状態とし、前記電磁弁５８を開状態にする。これにより、シリンダ室５２の油は、前記第２の連通路（排油路）５６を介して吸込室２１側に排出され、シリンダ室５２は低圧となる。一方、シリンダ室５１は、常に高圧（≒吐出圧力）のガスで満たされるので、図６に示すように、前記スライド弁９は前記吐出ケーシング１ｃ（図１参照）に設けたストッパ４１に押し付けられ、スライド弁９の位置は高圧側に保持される。

なお、スライド弁９の位置が図６に示すように高圧側に保持されると、前記スライド弁９の一部（吐出側の部分）が前記吐出室１８内に侵入し、従来のものでは吐出室１８の容積が減少し、吐出流路が狭くなっていた。このため、吐出口から吐出された圧縮ガスの流れが阻害され、圧力損失が増大して性能低下を引き起こすだけでなく、吐出されたガスの脈動減衰効果も低下し、振動、騒音も増加する課題があった。

これに対し、本実施例では、図３に示すように、前記スライド弁９の吐出側端部に、前記吐出口２２から吐出された圧縮ガスを導き、前記吐出室に導く第１の吐出流路３４（即ち、前記圧縮作動室１３と前記吐出室１８に開口する第１吐出流路３４）と、この第１吐出流路の径方向外側に設けられ該第１吐出流路３４と前記吐出室１８に開口し前記第１吐出流路を流れる圧縮ガスの一部を導いて前記吐出室に流す第２吐出流路３５とを備えている。

これにより、前記第１吐出流路３４を流れる圧縮ガスの一部を前記吐出室１８に導くと共に、前記第１吐出流路３４を流れる圧縮ガスの残りを、前記第２吐出流路３５を介して前記吐出室１８に導くことができる。従って、スライド弁９の一部が前記吐出室１８内に侵入した場合でも、前記吐出口２２から吐出される圧縮ガスの流れの抵抗（圧力損失）の増加を少なく抑えて動力増加を抑制することができる。

また、本実施例では、前記第２の吐出流路３５を形成しているため、前記スライド弁９の一部が吐出室１８内に侵入しても吐出室１８の容積減少を抑えることができ、これにより前記吐出口２２から吐出される圧縮ガスの吐出脈動を減衰させることもでき、振動や騒音の増加を抑制できる効果も得られる。

前記スライド弁９を中間で保持するように制御する場合には、前記電磁弁５７を開状態とし、前記電磁弁５８を閉状態にする。これにより、シリンダ室５２の油は、前記第１連通路（排油路）５５を介して吸込室２１側に排出され、シリンダ室５２の圧力は低下する。一方、シリンダ室５１は常に高圧（≒吐出圧力）のガスで満たされるので、図７に示すように、ピストン４６は、第１連通路５５のシリンダ室５２側の開口部の位置でスライド弁９に常に作用する低圧側方向の駆動力とピストンに作用する反ロータ側方向の駆動力がバランスし、スライド弁９はその位置（中間位置）に保持される。

なお、前記第１の連通路５５を１つだけでなく、複数個軸方向にずらして設けることにより、前記設定容積比Ｖｓ／Ｖｄが、例えば１．５〜３．５の範囲内で、スライド弁９を前記複数の連通路５５に対応して複数の任意の位置に保持するように構成することが可能になる。

以上説明したように、本実施例によれば、スライド弁９の吐出側端部に、吐出口２２から吐出された圧縮ガスを導き、吐出室に導く第１の吐出流路３４と、この第１吐出流路の径方向外側に設けられ該第１吐出流路３４と前記吐出室１８に開口し前記第１吐出流路を流れる圧縮ガスの一部を導いて前記吐出室に流す第２吐出流路３５とを備えているので、前記第１吐出流路３４を流れる圧縮ガスの一部を前記吐出室１８に導くと共に、前記第１吐出流路３４を流れる圧縮ガスの残りを、前記第２吐出流路３５を介して前記吐出室１８に導くことができる。従って、前記スライド弁９の一部が前記吐出室１８内に侵入した場合でも、前記吐出口２２から吐出される圧縮ガスの圧力損失の増加を少なく抑えて動力増加を抑制することができると共に、前記吐出室１８の容積減少も抑えることができるから、前記吐出口２２から吐出される圧縮ガスの吐出脈動を減衰させる効果も維持でき、これにより振動や騒音の増加を抑制できる効果も得られる。

また、本実施例によれば、スライド弁９を圧縮作動室１３の圧力に拠らず、高圧のガス圧（吐出圧）とほぼ吐出圧の油圧を使用して制御するようにしているので、スクリュー圧縮機の運転圧力条件にかかわらず、スライド弁９を確実に所定の位置に制御できるから、過圧縮や不足圧縮を軽減して性能向上を図ることもできる。

更に、本実施例では、上記特許文献１のように、スクリューロータ２の回転に伴う圧縮作動室１３の変動圧力が、直接前記シリンダ室５２に作用しないので、前記弁体駆動部５０は前記圧縮作動室１３の変動圧力の影響を受けることがなくなる。従って、前記スライド弁９は圧縮作動室１３の圧力変動に連動して小刻みに軸方向に往復摺動することはなく、スライド弁９を所定の位置に移動させて安定してその位置に保持することができる。よって、本実施例によれば、スライド弁９の足部３０が異常摩耗するのも防止でき、信頼性の高いスクリュー圧縮機を得ることができる。

次に、上記スライド弁９の他の例を図９、図１０により説明する。これらの図において、上記図１〜図８と同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分である。
図９は図１に示すスライド弁の他の例を示す斜視図で、図３に相当する図である。
図９に示す例は、スライド弁９のストッパ部３１を形成する座を無くし、足部（支持部）３０（３０Ａ，３０Ｂ）の端面を吐出ケーシング１ｃの一部に当たるように構成して、スライド弁９の軸方向移動を制限するようにしている。即ち、この例では、前記スライド弁９の吐出側端面における前記足部３０よりも外径側の部分を平坦面に形成し、この平坦面の部分で前記第２の吐出流路３５が形成されている。

このように構成することにより、スライド弁９に、図３に示すようなストッパ部３１を形成する座を無くすることができ、前記第２の吐出流路３５の流路面積を拡大することができる。従って、流れの圧力損失をより低減することができると共に、前記吐出口２２から吐出される圧縮ガスの吐出脈動もより減衰させることができ、振動や騒音の抑制効果も増加できる。
なお、３２はスライド弁９の前記第２吐出流路３５を形成している部分の端面に設けられたボルト穴であり、図３のボルト穴３１ｂと同様のものである。

図１０は図１に示すスライド弁の更に他の例を示す斜視図で、図３に相当する図である。図１０に示す例は、スライド弁９のロータ側の両側に設けられている足部３０（３０Ａ，３０Ｂ）を反ロータ側にも延長すると共に、該足部の前記ストッパ部側の面をストレートの形状とし、第２の吐出流路３５（３５Ａ，３５Ｂ）は前記ストッパ部の両側と前記足部との間に形成されているものである。他の構成は図３に示すスライド弁と同様である。

このように構成することにより、前記第２吐出流路３５の機械加工を容易に行うことができ、安価に製作することができる。また、前記スライド弁９を鋳物で形成した場合、前記足部３０を反ロータ側にも延長すると共に、該足部の前記ストッパ部側の面をストレートの形状としているので、足部３０の強度も増し、中子点数を減少できるから、その分、製作性を向上できる効果がある。

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。例えば、上記実施例では、圧縮機のケーシングを、メインケーシング１ａ、モータケーシング１ｂ、吐出ケーシング１ｃに３分割しているが、３分割に限るものではなく、２分割や４分割以上に構成することもできる。また、前記スライド弁は容積比弁である場合について説明したが、吸込流量を調整する容量制御弁である場合にも同様に適用できる。
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：スクリュー圧縮機（圧縮機本体）、
１ａ：メインケーシング、１ｂ：モータケーシング、
１ｃ：吐出ケーシング、１ｄ：モータカバー、１ｅ：エンドカバー、
２：スクリューロータ（２Ａ：雄ロータ、２Ｂ：雌ロータ）、
３：モータ（３ａ：回転子、３ｂ：固定子）、
４：吸込部、５：低圧室、
６：ガス通路、７：回転軸、
８（８Ａ，８Ｂ），１１（１１Ａ，１１Ｂ）：ボア、
９：スライド弁、１０：スライド弁収容孔、
１２Ａ，１２Ｂ:歯先、
１３（１３Ａ，１３Ｂ）：圧縮作動室、
１４，１５：ころ軸受、１６，１７：玉軸受、１８：吐出室、１９：ガス流路、
２１：吸込室、
２２：吐出口（２２Ａ：雄ロータ側吐出口、２２Ｂ：雌ロータ側吐出口）、
２３：油分離器、２４：油タンク、２５：油、２６：シリンダ、
２７：吐出部、２８：ロッド穴、
３０（３０Ａ，３０Ｂ）：足部（支持部）、３１：ストッパ部、３１ａ：ストッパ面、
３１ｂ，３２：ボルト穴、
３４（３４Ａ，３４Ｂ）：第１の吐出流路、３５（３５Ａ，３５Ｂ）：第２の吐出流路、
４０：低圧側ストッパ、４１：高圧側ストッパ、
４２（４２Ａ，４２Ｂ）：吸込側端面、４３（４３Ａ，４３Ｂ）：吐出側端面、
４５：ロッド、４６：ピストン、４７：シールリング、
４８：ボルト、４９（４９Ａ，４９Ｂ）：アゴノセ部、
５０：弁体駆動部、５１，５２：シリンダ室、５３：連通孔、５４：連通路（給油路）、
５５：第１の連通路、５６：第２の連通路、５７，５８：電磁弁（弁）、
６０：冷媒配管、６１：凝縮器、６２：膨張弁、６３：蒸発器、
６４：吐出圧力センサ、６５：吸入圧力センサ、６６：制御装置。

Claims (10)

1. 雄ロータと、
   この雄ロータと噛み合う雌ロータと、
   前記雄ロータと前記雌ロータを収納するボアを有すると共に吸込側に吸込室と吐出側に吐出室が形成されたケーシングと、
   前記ボアの一部を形成すると共に前記雄ロータと雌ロータの軸方向に移動可能に設けられたスライド弁と、
   このスライド弁の吐出側端面に設けられ該スライド弁を前記ケーシングに支持するための足部と、
   前記吸込室から前記雄ロータ、前記雌ロータ及び前記ケーシングにより形成される圧縮作動室に取り込まれて圧縮された圧縮ガスを前記吐出室に吐出するために前記スライド弁の吐出側に設けられた吐出口を備え、
   前記スライド弁の吐出側端部には、前記吐出口から吐出された圧縮ガスを導き、吐出室に導く第１の吐出流路と、この第１吐出流路の径方向外側に設けられ該第１吐出流路と前記吐出室に開口し前記第１吐出流路を流れる圧縮ガスの一部を導いて前記吐出室に流す第２の吐出流路が設けられている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記足部は前記スライド弁のロータ側の両側に設けられて前記ケーシングに支持されると共に、前記スライド弁の吐出側端面には、前記第１の吐出流路の外径側に設けられスライド弁の軸方向の移動を制限するストッパ部を備える
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項２に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記第１の吐出流路は、スライド弁の両側に設けられた前記足部の間と、前記ストッパ部の内径側の部分で形成され、
   前記第２の吐出流路は、前記ストッパ部の両側に形成されている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 請求項２に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記スライド弁のロータ側の両側に設けられている前記足部を反ロータ側にも延長すると共に、該足部の前記ストッパ部側の面をストレートの形状とし、
   前記第２の吐出流路は前記ストッパ部の両側と前記足部との間に形成されている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記スライド弁の吐出室側端面には、該スライド弁のロータ側の両側に形成され前記ケーシングに支持される足部を備え、前記足部の端面が前記ケーシングの一部に当たるように構成してスライド弁の軸方向移動を制限するように構成している
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 請求項５に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記スライド弁の吐出側端面における前記足部よりも外径側の部分を平坦面に形成し、この平坦面の部分で前記第２の吐出流路が形成されている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
7. 請求項１に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記スライド弁は圧縮機の容積比を変更可能に構成している容積比弁であると共に、このスライド弁を駆動するための弁体駆動装置を備え、この弁体駆動装置は、
   前記スライド弁に接続されるピストンと、
   このピストンを軸方向に往復動可能に収容するシリンダと、
   前記ピストンの反ロータ側のシリンダ室に高圧空間の油を導く連通路と、
   前記ピストンの反ロータ側のシリンダ室内と圧縮機の低圧空間とを接続する第１の連通路と、
   前記ピストンの反ロータ側のシリンダ室内と圧縮機の低圧空間とを接続すると共に、前記高圧空間の油を導く連通路と前記第１の連通路との間の前記シリンダ室に開口する第２の連通路と、
   前記第１及び第２の連通路のそれぞれに設けられ、それぞれの連通路を開閉するための弁とを備え、
   前記圧縮作動室に過圧縮または不足圧縮が発生している場合には、前記第１及び第２の連通路のそれぞれに設けられている前記弁を開閉することにより、前記ピストンを介して前記スライド弁を移動させて前記圧縮作動室における容積比を変更し、前記過圧縮または不足圧縮状態を軽減する
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
8. 請求項７に記載のスクリュー圧縮機であって、
   前記ピストンのロータ側のシリンダ室内と圧縮機の吐出側とを接続する連通路とを備えている
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
9. 請求項７に記載のスクリュー圧縮機であって、
   圧縮機の吐出側圧力を検出する吐出圧力センサと、
   圧縮機の吸入側圧力を検出する吸入圧力センサと、
   前記吐出圧力センサ及び前記吸入圧力センサでの検出値に基づいて運転中の圧力比を求め、予め記憶されている設定圧力比と比較して、前記圧縮作動室に過圧縮または不足圧縮が発生しているかどうかを判定し、前記第１、第２の連通路にそれぞれ設けられている前記弁を制御する制御装置を備える
   ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
10. 請求項９に記載のスクリュー圧縮機であって、
    前記制御装置は、過圧縮が発生していると判定した場合には前記スライド弁を低圧側に移動し、不足圧縮が発生していると判定した場合には前記スライド弁を高圧側に移動するように前記第１、第２の連通路に設けられている前記弁を制御する
    ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

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