JP7271392B2 - 給液式スクリュー圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、油や水等の液体を作動室に供給する給液式スクリュー圧縮機に係り、さらに詳しくは、作動室内の液体を含む圧縮気体を吐出ポートを介して吐出する給液式スクリュー圧縮機に関する。

スクリュー圧縮機は、空気圧縮機や冷凍空調用圧縮機として広く普及しており、近年、省エネ化が強く求められるようになっている。そのため、スクリュー圧縮機では、高いエネルギ効率を達成することが益々重要になっている。

スクリュー圧縮機は、螺旋状の歯（歯溝）を複数有する雌雄一対のスクリューロータと、両スクリューロータを互いに噛み合った状態で収容するケーシングとを備えており、両スクリューロータとケーシングの内壁面とで形成された作動室の容積が両スクリューロータの回転に伴い増減することで気体を吸い込み圧縮するものである。スクリュー圧縮機には、油や水等の液体を作動室へ供給する給液式のものがある。液体を作動室に供給する目的は、作動室内の気体の冷却、スクリューロータとケーシングとの間に生じる内部隙間の封止、両スクリューロータの潤滑等により、エネルギ効率の向上を図ることである。

給液式のスクリュー圧縮機では、作動室内の圧縮気体を吐出する吐出行程において、両スクリューロータの液体の噛み込みによって動力損失が発生することが知られている。具体的には、両スクリューロータの噛み合いにより、その吐出側端面において軸方向のみに開口してスクリューロータの回転に伴い容積が縮小する三日月状の作動室が周期的に形成される。この作動室は、両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内壁面に形成された吐出ポートに対して部分的に開口した状態となっているが、両スクリューロータの回転に伴って吐出ポートに開口する領域も狭くなっていく。当該作動室では、両スクリューロータの回転に伴って、容積が縮小していくと共に吐出ポートに対する開口領域も狭くなるので、作動室内に残存した液体を両スクリューロータが噛み込んだような状態となる。その結果、作動室内の圧力が上昇し、その分、スクリューロータを駆動するトルクが増加してしまう。つまり、両スクリューロータの液体の噛み込みによる作動室内の圧力上昇は、スクリュー圧縮機の動力損失に繋がる。

この問題に対する方策として、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。当該スクリュー圧縮機は、吸入ポートおよび吐出ポートを有するケーシング内に雌雄一対のロータが互いにかみ合った状態で回転可能に収納され、両ロータとケーシングとによって形成される作動空間内に閉じ込められたガスに液体を注入し液体が混合された状態のガスを圧縮するものであり、ケーシングのロータ吐出側端面に対向する壁面に凹部を有し、作動空間は吐出ポートと隔絶される直前に凹部と連通され、この連通は当該作動空間の容積が実質的に０になるまで持続されるように構成されている。

特開２００８－８２２７３

しかしながら、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機では、両スクリューロータによる液体の噛み込みに起因した動力損失を低減する効果を十分に得ることができないと考えられる。なぜなら、本願の発明者は、次のことを見出した。両スクリューロータの噛み合いにより軸方向のみに開口してスクリューロータの回転に伴い容積が縮小する上述の作動室では、吐出ポートと隔絶される直前よりも以前から圧力上昇が既に始まっていることが判明した。この見地からすると、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機では、軸方向のみに開口する吐出行程の当該作動空間が吐出ポートと隔絶される直前になってから凹部と連通するので、当該作動空間が凹部と連通するときには、圧力上昇が既に始まっていると考えられる。したがって、特許文献１に記載のスクリュー圧縮機では、凹部による圧力上昇の抑制効果が限定的である。

また、特許文献１では、当該作動空間が凹部と連通したときに、凹部が吸入側とも連通している構成のスクリュー圧縮機が開示されている。この構成の場合、吐出側の高圧ガスが凹部を介して低圧の吸込側に漏洩するので、その漏洩分、エネルギ効率が低下する。

また、スクリュー圧縮機では、両スクリューロータの吐出側端面における３つの接触点での噛み合いによって、吐出側端面において軸方向のみに開口してスクリューロータの回転に伴い容積が拡張する三日月状の作動室が上述の作動室に隣接して同時に周期的に形成される。この容積が拡張していく三日月状の作動室は、低圧の吸込側に連通するものである。高いエネルギ効率を達成するためには、吸込側に連通する当該作動室の吐出側（吐出ポート）への連通を可能な限り抑制することが求められる。

本発明は、上記の課題を解消するためになされたものであり、その目的は、吐出行程での雄雌両ロータによる液体の噛み込みに起因した動力損失の低減および吐出側と吸込側との連通の抑制の両立を図ることができる給液式スクリュー圧縮機を提供することである。

本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、軸方向一方側に吐出側端面を有する雄ロータと、軸方向一方側に吐出側端面を有する雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータを互いに噛み合った状態で回転可能に収容する収容室、及び、前記雄ロータの前記吐出側端面及び前記雌ロータの前記吐出側端面に対向する前記収容室の吐出側内壁面に形成された軸方向に開口する吐出ポートを有するケーシングとを備え、前記吐出ポートは、前記雄ロータと前記雌ロータの前記吐出側端面における噛合いにより形成される軸方向のみに開口する第１作動室及び第２作動室のうち前記雄ロータ及び前記雌ロータの回転に伴い容積が増加する第２作動室との連通を遮断可能な輪郭を有する第１開口部と、前記第１開口部に接続された第２開口部と、前記第１開口部及び前記第２開口部に接続された第３開口部とで構成され、前記第１開口部の輪郭は、前記雄ロータの軸線及び前記雌ロータの軸線を通る基準線と前記雄ロータの歯先円と前記雌ロータの歯底円との交点を前記吐出側内壁面に投影した点を基点としたときに、前記第２作動室を閉塞可能な舌片状の突起部における一対の側方縁のうち一方側を構成するものであって前記基点に向かって延在する第１輪郭線と、前記突起部における一対の側方縁のうち他方側を構成する第２輪郭線と、前記突起部における先端縁を構成するものであって前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とを接続する第１接続線と、前記雌ロータの歯底円を前記吐出側内壁面に投影した曲線の一部に沿って前記基点に向かって延在する第３輪郭線と、前記第１輪郭線と前記第３輪郭線を接続する第２接続線とを含み、前記第２開口部は、前記第２接続線の位置で前記第１開口部に開口し、前記第２接続線の位置から前記基準線に向かって前記基準線を超えない範囲で延在するように前記吐出側内壁面に形成された第１溝部によって構成され、前記第３開口部は、一方側端部が前記第１溝部に開口すると共に、前記第１輪郭線の位置で前記第１開口部に開口して前記第１輪郭線に沿って延在するように前記吐出側内壁面に形成された第２溝部によって構成されている。

本発明によれば、容積が縮小する第１作動室の形成初期の段階から当該第１作動室に開口する第２溝部を吐出ポートが備えているので、第１作動室の形成初期の段階において第１作動室からの第２溝部を介した液体の更なる排出が可能となり、当該第１作動室の圧力上昇を抑制することができる。また、吸込空間に連通する第２作動室との連通を遮断可能な輪郭を有する第１開口部の第１輪郭線に沿って延在するように第２溝部を構成しているので、第２作動室の第２溝部に対する開口面積を小さく抑えることができる。したがって、吐出行程での雄雌両ロータによる液体の噛み込みに起因した動力損失の低減および吐出空間と吸込空間の連通の抑制の両立を図ることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を示す断面図及びその給液式スクリュー圧縮機に対する給液の外部経路を示す系統図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を図１に示すII－II矢視から見た断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を図２に示すIII－III矢視から見た図であり、雄雌両ロータの噛合いにより形成されて吐出側端面において軸方向のみに開口する第１作動室及び第２作動室を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における第１作動室及び第２作動室を図３に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における第１作動室及び第２作動室を図４に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を図２に示すVI－VI矢視から見た断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと軸方向のみに開口する第１作動室及び第２作動室との位置関係を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと第１作動室及び第２作動室との位置関係を、図７に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと第１作動室及び第２作動室との位置関係を、図８に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと第１作動室及び第２作動室との位置関係を、図９に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートの第１開口部、第１溝部、第２溝部の構造を図７に示すXI－XI矢視から見た部分断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機に対する比較例の給液式スクリュー圧縮機における吐出ポートを示す拡大図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートの第２溝部と第２作動室との連通関係を示す説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における雄ロータの外径に対する第２溝部の溝幅の比とエネルギ効率の向上効果との関係を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートを示す拡大図である。

以下、本発明による給液式スクリュー圧縮機の実施の形態について図面を用いて例示説明する。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機の構成及び動作を図１及び図２を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を示す断面図及びその給液式スクリュー圧縮機に対する給液の外部経路を示す系統図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を図１に示すII－II矢視から見た断面図である。図１及び図２中、左側が給液式スクリュー圧縮機の吸込側、右側が吐出側である。図２中、破線は、雄ロータ及び雌ロータの底側（図１中下側）に現れる歯先線を示している。

図１において、給液式スクリュー圧縮機（以下、スクリュー圧縮機という）１は、外部から内部へ油や水などの液体が供給される。そこで、スクリュー圧縮機１には、液体を供給する外部給液系統９０が接続されている。外部給液系統９０は、例えば、気液分離器９１、液体冷却器９２、調整弁９３、及びそれらを接続する管路９４で構成されている。

図１及び図２において、スクリュー圧縮機１は、互いに噛み合い回転する一対のスクリューロータとしての雄ロータ２及び雌ロータ３と、雄ロータ２及び雌ロータ３を噛み合った状態で回転可能に内部に収容するケーシング４とを備えている。雄ロータ２及び雌ロータ３は、互いの軸線Ａ１、Ａ２が平行となるように配置されている。雄ロータ２は、その軸方向（図１及び図２中、左右方向）の両側がそれぞれ吸込側軸受部５と吐出側軸受部６とにより回転自在に支持されている。雌ロータ３は、その軸方向の両側がそれぞれ吸込側軸受部７と吐出側軸受部８とにより回転自在に支持されている。

雄ロータ２は、螺旋状の雄歯２１ａが複数形成されたロータ歯部２１と、ロータ歯部２１の軸方向の両側端部にそれぞれ設けられた吸込側のシャフト部２２及び吐出側のシャフト部２３とで構成されている。ロータ歯部２１は、軸方向一方端（図１及び図２中、左端）及び他方端（図１及び図２中、右端）にそれぞれ、軸方向（軸線Ａ１）に対して直交する吸込側端面２１ｂ及び吐出側端面２１ｃを有している。吸込側のシャフト部２２は、例えば、ケーシング４の外側に延出するように構成されており、図示しない回転駆動源に接続される。スクリュー圧縮機１の回転駆動源として、例えば、電動モータが用いられている。

雌ロータ３は、螺旋状の雌歯３１ａ（後述の図３参照）が複数形成されたロータ歯部３１と、ロータ歯部３１の軸方向の両側端部にそれぞれ設けられた吸込側のシャフト部３２及び吐出側のシャフト部３３とで構成されている。ロータ歯部３１は、軸方向一端（図２中、左端）及び他方端（図２中、右端）にそれぞれ、軸方向（軸線Ａ２）に直交する吸込側端面３１ｂ及び吐出側端面３１ｃを有している。ロータ歯部３１の複数の雌歯３１ａ間には歯溝が形成されている。

ケーシング４は、メインケーシング４１と、メインケーシング４１の吐出側（図１及び図２中、右側）に取り付けられた吐出側ケーシング４２とを備えている。

ケーシング４の内部には、雄ロータ２のロータ歯部２１および雌ロータ３のロータ歯部３１を互いに噛み合った状態で収容する収容室（ボア）４５が形成されている。収容室４５は、メインケーシング４１に形成された一部重複する２つの円筒状空間の軸方向一方側（図１及び図２中、右側）の開口を吐出側ケーシング４２で閉塞することによって構成されている。収容室４５を形成する壁面は、雄ロータ２のロータ歯部２１の径方向外側を覆う略円筒状の第１内周面４６と、雌ロータ３のロータ歯部３１の径方向外側を覆う略円筒状の第２内周面４７と、雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１の吸込側端面２１ｂ、３１ｂに対向する軸方向一方側（図１及び図２中、左側）の吸込側内壁面４８と、雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１の吐出側端面２１ｃ、３１ｃに対向する軸方向他方側（図１及び図２中、右側）の吐出側内壁面４９とで構成されている。雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１とそれを取り囲むケーシング４の内壁面（収容室４５の第１内周面４６、第２内周面４７、吸込側内壁面４８、吐出側内壁面４９）とによって複数の作動室Ｃが形成される。

メインケーシング４１の吸込側端部には、雄ロータ２側の吸込側軸受部５及び雌ロータ３側の吸込側軸受部７が配設されている。吐出側ケーシング４２には、雄ロータ２側の吐出側軸受部６及び雌ロータ３側の吐出側軸受部８が配設されている。吐出側ケーシング４２には、吐出側軸受部６及び吐出側軸受部８を覆うように吐出側カバー４３が取り付けられている。

ケーシング４には、図１に示すように、作動室Ｃに気体を吸い込むための吸込流路５１が設けられている。吸込流路５１は、ケーシング４の外部と収容室４５（作動室Ｃ）とを連通させるものである。吸込流路５１は、例えば、ケーシング４の内壁面に開口する吸込ポート５１ａを有している。

また、ケーシング４には、作動室Ｃからケーシング４外へ圧縮気体を吐出するための吐出流路５２が設けられている。吐出流路５２は、収容室４５（作動室Ｃ）とケーシング４の外部とを連通させるものであり、外部給液系統９０に接続されている。吐出流路５２は、ケーシング４の吐出側内壁面４９に形成された軸方向に開口するアキシャル吐出ポート６０を有している。アキシャル吐出ポート６０の構造の詳細は後述する。

ケーシング４には、スクリュー圧縮機１の外部（外部給液系統９０）から供給される液体を作動室Ｃへ供給する給液路５３が設けられている。給液路５３は、例えば、収容室４５の内壁面における作動室Ｃが圧縮行程となる領域に開口している。

上述した構成を備える本実施の形態のスクリュー圧縮機１では、図２に示す雄ロータ２を図示しない駆動源が駆動することで、雌ロータ３が回転駆動される。これにより、作動室Ｃ（雄雌両ロータ２、３の歯２１ａ、３１ａ）が雄雌両ロータ２、３の回転に伴って軸方向の吐出側（図２中、右側）に向かって進行する。このとき、作動室Ｃは、その容積を増加させることで外部から図１に示す吸込流路５１を介して気体を吸い込み、その容積を縮小させることで気体を所定の圧力まで圧縮する。作動室Ｃ内の圧縮気体は、最終的に、吐出流路５２を介して外部給液系統９０の気液分離器９１へ吐出される。

スクリュー圧縮機１では、内部に液体が供給されているので、吐出された圧縮気体中に液体が混入している。この圧縮気体中に含まれる液体は、気液分離器９１によって圧縮気体から分離される。気液分離器９１で液体が除去された圧縮気体は、必要に応じて外部機器へ供給される。

一方、気液分離器９１で圧縮気体から分離された液体は、外部給液系統９０の液体冷却器９２によって冷却された後、スクリュー圧縮機１の給液機構（給液路５３）を介して作動室Ｃへ注入される。液体冷却器９２の流通量は、調整弁９３によって調整される。スクリュー圧縮機１への液体供給は、ポンプ等の動力源を用いることなく、気液分離器９１内に流入する圧縮気体の圧力を駆動源として行うことが可能である。

次に、第１の実施の形態の給液式スクリュー圧縮機における雄雌両ロータの噛合いにより形成される作動室について図３～図５を用いて説明する。図３は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を図２に示すIII－III矢視から見た図であり、雄雌両ロータの噛合いにより形成されて吐出側端面において軸方向のみに開口する第１作動室及び第２作動室を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における第１作動室及び第２作動室を図３に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における第１作動室及び第２作動室を図４に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。図３～図５中、太い矢印は、雄雌ロータの回転方向を示している。

本説明では、雄ロータ２の歯先を境界に、回転方向側の歯面を雄ロータ２の前進面、回転方向とは反対側の歯面を雄ロータ２の後進面と定義する。また、雌ロータ３の歯底を境界に、回転方向側の歯面を雌ロータ３の前進面、回転方向とは反対側の歯面を雌ロータ３の後進面と定義する。

図３～図５に示すように、雄ロータ２と雌ロータ３が吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて互いに噛み合うと、吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて、雄雌両ロータ２、３の径方向には開口せず軸方向のみに開口する２つの三日月状の作動室である第１作動室Ｃ１と第２作動室Ｃ２が周期的に形成される。第１作動室Ｃ１は、雄ロータ２の前進面と雌ロータ３の前進面とが接触する理論上の第１接触点Ｓ１と、雄ロータ２の後進面と雌ロータ３の後進面とが接触する理論上の第２接触点との間に形成される。第１作動室Ｃ１は、雄雌両ロータ２、３の回転に伴い容積が縮小するものであり、吸込流路５１（図１参照）に連通していない。第２作動室Ｃ２は、上述した第２接触点Ｓ２と、第２接触点Ｓ２よりも雄ロータ２の後進面の歯底側の部分と雌ロータ３の後進面の歯先側の部分とが接触する理論上の第３接触点Ｓ３との間に形成される。第２作動室Ｃ２は、雄雌両ロータ２、３の回転に伴い容積が膨張するものであり、吸込流路５１（吸込空間）に連通している。

図３は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いにより、三日月状の第１作動室Ｃ１が最初に形成される（誕生する）回転位置を示すものである。同時に、第２作動室Ｃ２が、容積が実質的に０である空間として最初に形成される（誕生する）回転位置でもある。本実施の形態においては、第２作動室Ｃ２が最初に形成される回転位置において、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける歯面が第２作動室Ｃ２の両端を構成する第２接触点Ｓ２と第３接触点Ｓ３の間で線接触するように、雄雌両ロータ２、３が構成されている。

第１作動室Ｃ１は、雄雌両ロータ２、３の回転位置が図３に示す位置から図４に示す位置に進むにつれて、その容積が徐々に縮小する。一方、第２作動室Ｃ２は、雄雌両ロータ２、３の回転位置が図３に示す位置から図４に示す位置に進むにつれて、容積が０の状態（線接触の状態）から徐々に膨張する。第１作動室Ｃ１の境界の一方である第１接触点Ｓ１は、雄雌両ロータ２、３の回転に伴って、雄ロータ２の前進面における歯先側及び雌ロータ３の前進面における歯底側に移動いていく。第１作動室Ｃ１と第２作動室Ｃ２との境界である第２接触点Ｓ２は、雄雌両ロータ２、３の回転に伴って、雄ロータ２の後進面における歯先側及び雌ロータ３の後進面における歯底側に移動していく。第２作動室Ｃ２の他方の境界である第３接触点Ｓ３は、雄雌両ロータ２、３の回転に伴って、雄ロータ２の後進面における歯底側に移動していく。すなわち、第１接触点Ｓ１と第２接触点Ｓ２とが接近する一方、第２接触点Ｓ２と第３接触点Ｓ３とが離れていく。

図５は、第１接触点Ｓ１と第２接触点Ｓ２が一致して第１作動室Ｃ１の容積が０となる回転位置を示すものである。同時に、第２作動室Ｃ２の容積が最大となる回転位置である。雄ロータ２の歯先と雌ロータ３の歯底が接触する位置であり、第１作動室Ｃ１が消滅する。雄雌両ロータ２、３がこれ以上回転すると、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて軸方向のみに開口する作動室が消滅し、径方向及び軸方向の両方向に開口する作動室Ｃのみが形成される。

図３～図５に示したように、雄雌両ロータ２、３の噛合いにより、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて軸方向のみに開口して吸込行程にある第２作動室Ｃ２が存在する。第２作動室Ｃ２は、雄雌両ロータ２、３の回転に伴い、その容積が徐々に増加すると共に、雄ロータ２の軸線Ａ１と雌ロータ３の軸線Ａ２とを通る基準線Ｌ側に移動していく。第２作動室Ｃ２が吐出流路５２（図１参照）に連通すると、吐出流路５２内の高圧の圧縮気体が当該第２作動室Ｃ２を介して低圧側の吸込流路５１（図１参照）に流出してしまう。したがって、第２作動室Ｃ２が吐出流路５２に連通しないようにアキシャル吐出ポート６０を形成する必要がある。

次に、第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートの構造について図６を用いて説明する。図６は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機を図２に示すVI－VI矢視から見た断面図である。図６中、雄雌両ロータの吐出側端面をケーシングの吐出側内壁面に投影した形状を二点鎖線で示している。また、太い矢印は、両ロータの回転方向を示している。

図６において、アキシャル吐出ポート６０は、雄ロータ２の軸線Ａ１と雌ロータ３の軸線Ａ２とを通る基準線Ｌよりも一方側（図６中、下側）の領域に形成されている。アキシャル吐出ポート６０は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いにより形成される上述の第２作動室Ｃ２との連通を遮断可能な輪郭を含み、輪郭が閉曲線の第１開口部６１と、第１開口部６１に接続された第２開口部としてケーシング４の吐出側内壁面４９に形成された第１溝部６２と、第１開口部６１及び第２開口部（第１溝部６２）に接続された第３開口部としてケーシング４の吐出側内壁面４９に形成された第２溝部６３とによって構成されている。第１開口部６１および第２開口部としての第１溝部６２は、従来技術のアキシャル吐出ポートに採用されている構造と同様なものである。第３開口部としての第２溝部６３は本実施の形態の特徴部であり、その構造の詳細は後述する。

アキシャル吐出ポート６０の第１開口部６１の輪郭は、基準線Ｌと雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔと雌ロータ３の歯底円Ｆｄｂとの交点をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した点を基点Ｐとしたときに、上述の移動する第２作動室Ｃ２（図３～図５又は後述の図１３参照）を閉塞可能な舌片状の突起部５０における一対の側方縁のうち一方側を構成するものであって基点Ｐに向かって延在する第１輪郭線７１と、突起部５０における一対の側方縁のうち他方側を構成する第２輪郭線７２と、突起部５０における先端縁を構成するものであって第１輪郭線７１と第２輪郭線７２を接続する第１接続線８１とを含んでいる。第１輪郭線７１は、例えば、雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在するように構成されたものである。第１輪郭線７１は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いで生じる理論的な３つの接触点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうち、第１作動室Ｃ１と第２作動室Ｃ２との境界である接触点Ｓ２（図３～図５又は後述の図１３参照）の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線よりも第２作動室Ｃ２の外側に位置するものである。第２輪郭線７２は、例えば、第２作動室Ｃ２の他方側の境界である接触点Ｓ３（図３～図５又は後述の図１３参照）の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に沿って延在するように構成されたものである。第１接続線８１は、例えば、第１輪郭線７１と第２輪郭線７２とを滑らかに接続する円弧又は曲線により構成されている。

なお、舌片状の突起部５０は、ケーシング４（吐出側ケーシング４２）における基準線Ｌよりも一方側（図６中、下側）の領域に、基準線Ｌから離れる方向に向かってアキシャル吐出ポート６０の内側に突き出るような形状を有している。

また、第１開口部６１の輪郭は、例えば、雌ロータ３の歯底円Ｆｄｂをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在する第３輪郭線７３と、収容室４５の雌ロータ３側の第２内周面４７をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って延在して第３輪郭線７３に対向する第４輪郭線７４と、雌ロータ３の吐出側端面３１ｃにおける前進面の形状をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に沿って延在する第５輪郭線７５とを含んでいる。第３輪郭線７３は、その基点Ｐ側の端部が第２接続線８２によって第１輪郭線７１の基点Ｐ側の端部に滑らかに接続されている。第３輪郭線７３と第５輪郭線７５は、第３接続線８３によって滑らかに接続されている。第４輪郭線７４と第５輪郭線７５は、第４接続線８４によって滑らかに接続されている。第２接続線８２、第３接続線８３、第４接続線８４はそれぞれ、例えば、円弧状又は曲線状である。

また、第１開口部６１の輪郭は、例えば、雄ロータ２の歯底円Ｍｄｂをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って延在する第６輪郭線７６と、収容室４５の雄ロータ２側の第１内周面４６をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って延在して第６輪郭線７６に対向する第７輪郭線７７と、雄ロータ２の吐出側端面２１ｃにおける後進面の形状をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に沿って延在する第８輪郭線７８とを含んでいる。第６輪郭線７６は、基準線Ｌに近い端部が第５接続線８５によって第２輪郭線７２の基準線Ｌに近い端部と滑らかに接続されている。第６輪郭線７６と第８輪郭線７８は、第６接続線８６によって滑らかに接続されている。第７輪郭線７７と第８輪郭線７８は、第７接続線８７によって滑らかに接続されている。第５接続線８５、第６接続線８６、第７接続線８７はそれぞれ、例えば、円弧状又は曲線状である。

上述したように、第１開口部６１は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いによって形成される軸方向のみに開口する吸込行程の第２作動室Ｃ２（図３～図５又は後述の図１３参照）との連通を遮断可能な形状に形成されており、第１輪郭線７１～第８輪郭線７８及びそれらを接続する第１接続線８１～第７接続線８７とで構成された閉曲線の輪郭を有している。

アキシャル吐出ポート６０の第２開口部としての第１溝部６２は、第２接続線８２の位置で第１開口部６１に開口し、第２接続線８２から基準線Ｌ側に向かって基準線Ｌを越えない範囲で延在するように構成されている。第１溝部６２は、第１作動室Ｃ１と第２作動室Ｃ２との境界である接触点Ｓ２が基点Ｐに接近して容積の縮小が進んだ吐出行程の最終段階にある第１作動室Ｃ１（例えば、後述の図１０参照）と第１開口部６１との連通を維持し、第１作動室Ｃ１に残存している液体の排出経路を確保するものである。

雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いにより軸方向のみに開口する吐出行程の第１作動室Ｃ１は、最終的に或る回転位置において、容積が０になって消滅する（図５を参照）。もし、アキシャル吐出ポートが第１開口部６１のみで構成されている場合、第１作動室Ｃ１では、雄雌両ロータ２、３の回転に伴って第１開口部６１に開口する面積が縮小していく際に、残存する液体の影響によって圧力が上昇する。すなわち、容積が縮小していく当該第１作動室Ｃ１に液体が残存すると、雄雌両ロータ２、３が最終的に液体を噛み込んだ状態となる。第１作動室Ｃ１内の圧力が上昇すると、その分、雄雌両ロータ２、３を駆動するためのトルクが増加してスクリュー圧縮機１の動力損失となる。

そこで、吐出行程の最終段階にある第１作動室Ｃ１を第１溝部６２を介して第１開口部６１に連通させることで、吐出行程の最終段階において第１作動室Ｃ１に残存している液体を第１溝部６２を介して第１開口部６１（吐出流路５２）へ排出させるものである。これにより、吐出行程の最終段階での雄雌両ロータ２、３による液体の噛み込みに起因したスクリュー圧縮機１の動力損失の低減を図っている。

次に、第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における第２溝部の構造を図７～図１１を用いて説明する。図７は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと軸方向のみに開口する第１作動室及び第２作動室との位置関係を示す説明図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと第１作動室及び第２作動室との位置関係を、図７に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。図９は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと第１作動室及び第２作動室との位置関係を、図８に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートと第１作動室及び第２作動室との位置関係を、図９に示す両ロータの回転位置から進めた状態で示す説明図である。図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートの第１開口部、第１溝部、第２溝部の構造を図７に示すXI－XI矢視から見た部分断面図である。

図７～図１０中、雄雌両ロータの吐出側端面をケーシングの吐出側内壁面に投影した形状を二点鎖線で示している。また、太い矢印は、雄雌両ロータの回転方向を示している。

図７及び図１１において、第２溝部６３は、一方側端部が第１溝部６２に開口すると共に、第１輪郭線７１の位置で第１開口部６１に開口して第１輪郭線７１に沿って延在するように構成されている。第２溝部６３は、図７及び図８に示すように、上述の軸方向のみに開口する吐出行程の第１作動室Ｃ１が形成される初期段階において、第１作動室Ｃ１と第１開口部６１との連通を可能とする開口面積を増加させることで、第１作動室Ｃ１が形成される初期段階において第１作動室Ｃ１内に存在している液体を排出しやすくするものである。図７は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面において噛み合うことで径方向に開口せず軸方向のみに開口する第１作動室Ｃ１（容積が最大）及び第２作動室Ｃ２（容積が０）が始めて形成される（誕生する）回転位置を示している。図８は、図７に示す回転位置から少し進んだ回転位置であって、第１作動室Ｃ１及び第２作動室Ｃ２が形成された初期段階の状態を示している。

第２溝部６３における第１溝部６２に接続される部分のうち基準線Ｌに最も接近している位置６４は、図９に示すように、第１溝部６２の側方縁（側面）６２ａのうち、ケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯面が回転により最初に到達する位置となるように構成されている。図９は、ケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯面が第１溝部６２の雄ロータ２の軸線Ａ１に近い側の側方縁（側面）６２ａに始めて到達した回転位置を示している。なお、図７及び図８では、ケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯面は、第１溝部６２に到達していない。

また、第２溝部６３は、他方側端部（図７～図９中、下側端部）が第１接続線８１の位置６５で第１開口部６１に開口するように構成されている。すなわち、第２溝部６３は、第１輪郭線７１の全体に亘って延在するように構成されている。

第２溝部６３の溝幅Ｗは、図７に示すように、第１溝部６２の溝幅の１／４以上かつ１／２以下、又は、雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔの直径（外径）の１／１００以上かつ２／１００以下の範囲に設定することが好ましい。第１輪郭線７１に沿って延在する第２溝部６３は、上述のように設定された溝幅Ｗを有しており、雄雌両ロータ２、３の回転位置によっては、図１０に示すように、吸込流路５１（図１参照）に連通する上述の第２作動室Ｃ２の一部分との連通が生じるような構成となっている。図１０は、第１作動室Ｃ１が吐出行程の最終段階の状態である一方、第２作動室Ｃ２が基準線Ｌ側に移動してその容積を膨張させた状態を示している。

次に、第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機の作用及び効果を比較例の給液式スクリュー圧縮機と比較しつつ図７～図１４を用いて説明する。図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機に対する比較例の給液式スクリュー圧縮機における吐出ポートを示す拡大図である。図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートの第２溝部と第２作動室との連通関係を示す説明図である。図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機における雄ロータの外径に対する第２溝部の溝幅の比とエネルギ効率の向上効果との関係を示す特性図である。図１２中、雄雌両ロータの吐出側端面をケーシングの吐出側内壁面に投影した形状を二点鎖線で示している。また、太い矢印は、両ロータの回転方向を示している。なお、図１２において、図１～図１１に示す符号と同符号のものは同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１２において、比較例の給液式スクリュー圧縮機は、ケーシング４の吐出側内壁面４９にアキシャル吐出ポート１６０を有している。アキシャル吐出ポート１６０は、第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機１のアキシャル吐出ポート６０における第１開口部６１及び第１溝部６２（図７参照）と同様な構造を有している。しかし、比較例の給液式スクリュー圧縮機は、第１の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機１とは異なり、アキシャル吐出ポート６０の第２溝部６３（図７参照）に相当する溝部を有していない。

図１２は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて噛み合って径方向に開口せず軸方向のみに開口する吐出行程の第１作動室Ｃ１（容積が最大）及び吸込行程の第２作動室Ｃ２（容積が０）が始めて形成される（誕生する）回転位置を示している。比較例の給液式スクリュー圧縮機では、第１作動室Ｃ１の一部分がアキシャル吐出ポート１６０の第１開口部６１の一部に直接的に連通すると共に、第１作動室Ｃ１の他の一部分がアキシャル吐出ポート１６０の第１溝部６２の一部に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。これにより、吐出行程の第１作動室Ｃ１内の液体を含む圧縮気体の排出経路が確保されている。また、容積の縮小が進んだ吐出行程の最終段階にある第１作動室Ｃ１は、図１０に示すように、第１開口部６１に全く開口していないが、その一部が第１溝部６２に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。これにより、吐出行程の最終段階にある第１作動室Ｃ１に残存している液体の排出経路が確保されている。

実際に第１作動室Ｃ１内の圧力を測定したところ、第１溝部６２の存在により、雄雌両ロータ２、３による液体の噛み込みに起因した比較例のスクリュー圧縮機の動力損失を低減する効果を確認することができた。しかし、依然として、吐出行程の後半において第１作動室Ｃ１では圧力上昇が発生していることが判明した。これは、第１作動室Ｃ１内で発生する液体の噛み込みによる損失を更に低減するためには、第１作動室Ｃ１が形成される初期段階から液体の排出を行うことが必要かつ重要であることを意味している。

それに対して、本実施の形態に係るにスクリュー圧縮機１おいては、アキシャル吐出ポート６０が、図７に示すように、比較例の給液式スクリュー圧縮機と同様な構造の第１開口部６１及び第１溝部６２を有していることに加えて、第２溝部６３をさらに有している。したがって、第１作動室Ｃ１の誕生段階において、比較例の給液式スクリュー圧縮機の吐出ポート１６０と同様に、第１作動室Ｃ１の一部分が第１開口部６１の一部に直接的に開口すると共に、第１作動室Ｃ１の他の一部分が第１溝部６２の一部に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。それに加えて、第１作動室Ｃ１の更に他の一部分が、第２溝部６３の一部に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。したがって、第１作動室Ｃ１が第２溝部６３を介して第１開口部６１に連通する分、第１開口部６１に連通する第１作動室Ｃ１の開口面積が比較例のスクリュー圧縮機の吐出ポート１６０の場合よりも増加する。

図８は、上述したように、図７に示す回転位置から少し進んだ回転位置であって、第１作動室Ｃ１及び第２作動室Ｃ２が形成された初期段階の状態を示している。雄雌両ロータ２、３の回転位置が図７に示す位置から図８に示す位置に進むと、第１作動室Ｃ１は、回転方向側に移動しつつ、三日月状の開口面積及び容積が減少する。このとき、第１作動室Ｃ１は、その一部分が第１開口部６１の一部に直接的に開口すると共に、他の一部分が第１溝部６２の一部に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。それに加えて、更に別の一部分が第２溝部６３に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。図８に示す第１作動室Ｃ１においても、第２溝部６３を介した第１開口部６１の連通が維持されている。したがって、第１開口部６１に連通する第１作動室Ｃ１の開口面積が比較例のスクリュー圧縮機の吐出ポート１６０の場合よりも増加する。

一方、第２作動室Ｃ２は、雄雌両ロータ２、３の回転位置が図７に示す位置から図８に示す位置に進むと、基準線Ｌ側に移動しつつ、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける開口面積が０（線接触）の状態から僅かに増加して三日月状の開口が形成される。このとき、第２作動室Ｃ２は、第２溝部６３に開口していない状態である。

このように、第１作動室Ｃ１が形成される初期段階（図７及び図８参照）における第１作動室Ｃ１のアキシャル吐出ポート６０に対する開口面積は、第２溝部６３の分、比較例のスクリュー圧縮機の吐出ポート１６０の場合よりも増加する。これにより、第１作動室Ｃ１からアキシャル吐出ポート６０を介して吐出流路５２に排出される際の液体の抵抗が比較例のスクリュー圧縮機の吐出ポート１６０の場合よりも小さくなる。したがって、本実施の形態におけるアキシャル吐出ポート６０は、比較例のスクリュー圧縮機の吐出ポート１６０の場合よりも、第１作動室Ｃ１に残存している液体を容易に排出することができる。その結果、吐出行程の後半における第１作動室Ｃ１の圧力上昇が抑制されるので、第１作動室Ｃ１内で発生する液体の噛み込みによる動力損失を比較例のスクリュー圧縮機の場合よりも低減することができる。

図９は、上述したように、図８に示す回転位置から進んだ回転位置であって、ケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯面が第１溝部６２の第１輪郭線７１側の側方縁（側面）６２ａに始めて到達する位置を示している。すなわち、雄雌両ロータ２、３の回転位置が図９に示す位置よりも進むと、雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯面が第１溝部６２内に進入する位置である。このとき、第１作動室Ｃ１は、その一部分が第１開口部６１の僅かな部分に直接的に開口すると共に、他の一部分が第１溝部６２の一部に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。それに加えて、更に別の僅かな部分が第２溝部６３に開口して間接的に第１開口部６１に連通している。図９に示す第１作動室Ｃ１は、第２溝部６３を介した第１開口部６１に対する連通が維持されているが、第２溝部６３に対する開口面積が僅かであり、液体の抵抗の低減効果はほとんど見込めない。

一方、第２作動室Ｃ２は、図８に示す回転位置から進むと、基準線Ｌ側に移動しつつ開口面積が増加し、その一部分が第２溝部６３に開口した状態となる。ただし、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３に対する開口面積は極めて小さいので、第２作動室Ｃ２を介した吐出流路５２と吸込流路５１の連通によるエネルギ効率の低下を低く抑えることができる。

図１０は、上述したように、図９に示す回転位置から進んだ回転位置であって、第１作動室Ｃ１の吐出行程の最終段階の状態を示している。すなわち、第１作動室Ｃ１は、第１開口部６１に対して直接的に開口していない状態であるが、その一部分が第１溝部６２の一部に開口して間接的に第１開口部６１に連通した状態となっている。これにより、第１作動室Ｃ１が第１開口部６１に直接的に開口していない状態である吐出行程の最終段階になっても、第１作動室Ｃ１に残存している液体を第１溝部６２を介して吐出流路５２（図１参照）に排出することができる。

一方、図１０に示す第２作動室Ｃ２は、図９に示す回転位置から進むと、基準線Ｌ側にさらに移動しつつ開口面積が増加し、第２溝部６３に対する開口面積が増加した状態となる。第２溝部６３に対する第２作動室Ｃ２の開口面積は、図１３に示すよう、第２作動室Ｃ２が基準線Ｌ側に移動するにつれて増加していく。しかし、第２溝部６３に対する第２作動室Ｃ２の開口部分は、接触点Ｓ２を含む第２作動室Ｃ２の境界側の端部であり、その開口面積が極めて小さいことがわかる。したがって、第２溝部６３に開口した第２作動室Ｃ２を介した吐出流路５２と吸込流路５１の連通によるスクリュー圧縮機１のエネルギ効率の低下は抑制的である。

なお、図１０に示す第１作動室Ｃ１は、第２溝部６３に開口してない状態となっている。したがって、第２溝部６３は、吐出行程の最終段階において第１作動室Ｃ１に残存している液体の排出経路としては機能していない。したがって、第２溝部６３の第１溝部６２に対する接続点を現状の接続位置６４よりも基点Ｐ側に接近するように変更しても、吐出行程の最終段階の第１作動室Ｃ１の第２溝部６３に対する開口面積の増加を見込めない。しかし一方、この変更は、図１３に示すように、吸込流路５１に連通する第２作動室Ｃ２の第２溝部６３に対する開口面積の増加を招く結果となる。これは、第２作動室Ｃ２を介した吐出流路５２と吸込流路５１の連通によるスクリュー圧縮機１のエネルギ効率の低下を促進する。したがって、第２溝部６３を第１溝部６２に対して上述の接続位置６４で接続することで、第２作動室Ｃ２を介した圧縮気体の漏れ損失を抑制することができ、スクリュー圧縮機１の高いエネルギ効率を維持できる。

また、第２作動室Ｃ２の雄雌両ロータ２、３の回転に対する容積膨張の度合いが小さい雄雌両ロータ２、３の歯形仕様の場合には、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３に対する開口面積が小さくなるので、第２溝部６３の第２作動室Ｃ２に対する連通による圧縮気体の漏れ損失が小さくなる。一方、このような歯形仕様の場合には、第１作動室Ｃ１が第２溝部６３に対して開口する雄雌両ロータ２、３の回転位置が早まるので、第１作動室Ｃ１内に残存している液体の早い段階からの排出が可能となる。

本実施の形態においては、第２溝部６３の溝幅Ｗが雄ロータ２の外径（歯先円Ｍｄｔの直径）ｄｔの１／１００以上且つ２／１００以下となるように構成されている。この構成よれば、図１４に示すように、比較例のスクリュー圧縮機よりも高いエネルギ効率を達成することができる。図１４中、横軸Ｗ／ｄｔは雄ロータの外径に対する第２溝部の溝幅の比を、縦軸は比Ｗ／ｄｔが１／１００のときのエネルギ効率の向上効果を１００としたときの相対的なエネルギ効率の向上効果を示している。

上述したように、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機１は、軸方向一方側に吐出側端面２１ｃを有する雄ロータ２と、軸方向一方側に吐出側端面３１ｃを有する雌ロータ３と、雄ロータ２及び雌ロータ３を互いに噛み合った状態で回転可能に収容する収容室４５、及び、雄ロータ２の吐出側端面２１ｃ及び雌ロータ３の吐出側端面３１ｃに対向する収容室４５の吐出側内壁面４９に形成された軸方向に開口するアキシャル吐出ポート６０を有するケーシング４とを備えている。アキシャル吐出ポート６０は、雄ロータ２と雌ロータ３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いにより形成される軸方向のみに開口する第１作動室Ｃ１及び第２作動室Ｃ２のうち雄ロータ２及び雌ロータ３の回転に伴い容積が増加する第２作動室Ｃ２との連通を遮断可能な輪郭を有する第１開口部６１と、第１開口部６１に接続された第２開口部と、第１開口部６１及び第２開口部に接続された第３開口部とで構成されている。第１開口部６１の輪郭は、雄ロータ２の軸線Ａ１及び雌ロータ３の軸線Ａ２を通る基準線Ｌと雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔと雌ロータ３の歯底円Ｆｄｂとの交点を吐出側内壁面４９に投影した点を基点Ｐとしたときに、第２作動室Ｃ２を閉塞可能な舌片状の突起部５０における一対の側方縁のうち一方側を構成するものであって基点Ｐに向かって延在する第１輪郭線７１と、突起部５０における一対の側方縁のうち他方側を構成する第２輪郭線７２と、突起部５０における先端縁を構成するものであって第１輪郭線７１と第２輪郭線７２とを接続する第１接続線８１と、雌ロータ３の歯底円Ｆｄｂを吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在する第３輪郭線７３と、第１輪郭線７１と第３輪郭線７３を接続する第２接続線８２とを含んでいる。第２開口部は、第２接続線８２の位置で第１開口部６１に開口し、第２接続線８２の位置から基準線Ｌに向かって基準線Ｌを超えない範囲で延在するように吐出側内壁面４９に形成された第１溝部６２によって構成され、第３開口部は、一方側端部が第１溝部６２に開口すると共に、第１輪郭線７１の位置で第１開口部６１に開口して第１輪郭線７１に沿って延在するように吐出側内壁面４９に形成された第２溝部６３によって構成されている。

この構成によれば、容積が縮小する第１作動室Ｃ１の形成初期の段階から当該第１作動室Ｃ１に開口する第２溝部６３をアキシャル吐出ポート６０が備えているので、第１作動室Ｃ１の形成初期の段階において第１作動室Ｃ１からの第２溝部６３を介した液体の更なる排出が可能となり、当該第１作動室Ｃ１の圧力上昇を抑制することができる。また、吸込空間（吸込流路５１）に連通する第２作動室Ｃ２との連通を遮断可能な輪郭を有する第１開口部６１の第１輪郭線７１に沿って延在するように第２溝部６３を構成しているので、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３に対する開口面積を小さく抑えることができる。したがって、吐出行程での雄雌両ロータ２、３による液体の噛み込みに起因した動力損失の低減および吐出空間と吸込空間の連通の抑制の両立を図ることができる。

また、本実施の形態においては、第２溝部６３を第１輪郭線７１の全体に亘って延在するように構成している。この構成によれば、第２溝部６３に対して第１作動室Ｃ１の一部分のみが開口している状態であっても、第１作動室Ｃ１から第２溝部６３の一部の開口を通過した液体は、第２溝部６３の全長から第１開口部６１へ排出される。したがって、第２溝部６３が第１輪郭線７１の途中位置までしか延在していない場合と比較すると、アキシャル吐出ポート６０における液体の排出抵抗を低減することができる。

また、本実施の形態においては、第２溝部６３における第１溝部６２に接続される部分であって基準線Ｌに最も接近している接続位置６４が、第１溝部６２の側方縁６２ａのうち、吐出側内壁面４９に投影した雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯面が回転により最初に到達する位置となるように設定されている。この構成によれば、形成初期の段階の第１作動室Ｃ１の第２溝部６３に対する開口面積を確保することができる一方、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３に対する開口面積を小さく抑制することができる。したがって、雄雌両ロータ２、３による液体の噛み込みに起因した動力損失の低減および第２作動室Ｃ２を介した圧縮気体の漏れ損失の抑制を図ることができ、スクリュー圧縮機１の高いエネルギ効率を維持できる。

また、本実施の形態においては、第１開口部６１の第１輪郭線７１を、雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔを吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在するように構成している。この構成によれば、第１輪郭線７１が第１作動室Ｃ１と第２作動室Ｃ２との境界である接触点Ｓ２の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線よりも第２作動室Ｃ２の外側に位置するので、第１輪郭線７１に沿って延在する第２溝部６３の第２作動室Ｃ２に対する開口面積を小さく抑えることができる。

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機について図１５を用いて例示説明する。図１５は、本発明の第２の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機におけるアキシャル吐出ポートを示す拡大図である。なお、図１５において、図１～図１４に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図１５に示す第２の実施の形態に係る給液式スクリュー圧縮機が第１の実施の形態の給液式スクリュー圧縮機（図７を参照）と異なる点は、アキシャル吐出ポート６０Ａの第２溝部６３Ａを第１溝部６２から第１輪郭線７１の中途位置までしか延在させない構成にしたことである。具体的には、第２溝部６３Ａは、第１の実施の形態と同様に、一方側端部が第１溝部６２の接続位置６４にて接続されている。一方、第２溝部６３Ａの他方側端部は、第１輪郭線７１に沿った中途位置であって、吐出行程の第１作動室Ｃ１及び吸込行程の第２作動室Ｃ２が始めて形成される（誕生する）回転位置における雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯先と雄ロータ２の軸線Ａ１とを結ぶ線分Ｖをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影したときの第１輪郭線７１との交点を接続位置６５Ａとしている。この接続位置６５Ａは、当該線分Ｖをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影したときに第１輪郭線７１との交点およびその近傍として当該交点から第２溝部６３Ａの溝幅程度の範囲を含む概念である。

図１５は、吐出行程の第１作動室Ｃ１及び吸込行程の第２作動室Ｃ２が始めて形成される回転位置を示すものであり、図１５では、第２溝部６３Ａの他方側端部における第１輪郭線７１との接続位置６５Ａが雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯先の位置に一致している。

上述した第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、容積が縮小する第１作動室Ｃ１の形成初期の段階から当該第１作動室Ｃ１に開口する第２溝部６３Ａをアキシャル吐出ポート６０Ａが備えているので、第１作動室Ｃ１の形成初期の段階において第１作動室Ｃ１からの第２溝部６３Ａを介した液体の更なる排出が可能となり、当該第１作動室Ｃ１の圧力上昇を抑制することができる。また、吸込空間（吸込流路５１）に連通する第２作動室Ｃ２との連通を遮断可能な輪郭を有する第１開口部６１の第１輪郭線７１に沿って延在するように第２溝部６３Ａを構成しているので、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３Ａに対する開口面積を小さく抑えることができる。したがって、吐出行程での雄雌両ロータ２、３による液体の噛み込みに起因した動力損失の低減および吐出空間と吸込空間の連通の抑制の両立を図ることができる。

また、本実施の形態においては、第２溝部６３Ａを第１溝部６２から第１輪郭線７１の中途位置まで延在するように構成している。この構成によれば、第２溝部６３Ａの第２作動室Ｃ２に対する開口の開始を遅らせることができる。また、第２作動室Ｃ２の雄雌両ロータ２、３の回転に対する容積膨張の度合いが大きい雄雌両ロータ２、３の歯形仕様の場合には、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３Ａに対する開口面積が小さくなるので、第２溝部６３Ａの第２作動室Ｃ２に対する開口による圧縮気体の漏れ損失を第１の実施の形態の場合よりも小さく抑えることができる。したがって、スクリュー圧縮機１の高いエネルギ効率を維持できる。

さらに、本実施の形態においては、第２溝部６３Ａが延在する第１輪郭線７１の中途位置が、第１作動室Ｃ１及び第２作動室Ｃ２が始めて形成される回転位置における雄ロータ２の吐出側端面２１ｃの歯先と雄ロータ２の軸線Ａ１とを結ぶ線分Ｖをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影したときの第１輪郭線７１との交点６５Ａとなるように構成されている。この構成によれば、第２溝部６３Ａの第２作動室Ｃ２に対する開口の開始を確実に遅らせることができる。したがって、第２作動室Ｃ２の第２溝部６３Ａに対する開口面積を確実に小さく抑えることができ、第２溝部６３Ａの第２作動室Ｃ２に対する開口による圧縮気体の漏れ損失を確実に小さく抑えることができる。

［その他の実施の形態］
なお、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易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。すなわち、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した第１及び第２の実施の形態においては、アキシャル吐出ポート６０の第１開口部６１の輪郭が雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在する第１輪郭線７１を含むように構成した例を示した。しかし、第１輪郭線７１は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃの噛合いで生じる３つの接触点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうち第１作動室Ｃ１と第２作動室Ｃ２との境界である接触点Ｓ２の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在するように構成することも可能である。また、第１輪郭線７１は、雄ロータ２の歯先円Ｍｄｔをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線と接触点Ｓ２の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線とに基づいた曲線またはその曲線に近似する曲線として構成することも可能である。

また、本実施の形態においては、第１開口部６１の輪郭が、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃの噛合いで生じる３つの接触点Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうち第２作動室Ｃ２の他方側の境界である接触点Ｓ３の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に沿って延在する第２輪郭線７２を含むように構成した例を示した。しかし、第２輪郭線７２は、接触点Ｓ３の軌跡をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。

また、本実施の形態においては、第１開口部６１の輪郭が、雌ロータ３の歯底円Ｆｄｂをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って基点Ｐに向かって延在する第３輪郭線７３と、収容室４５の雌ロータ３側の第２内周面４７をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って延在して第３輪郭線７３に対向する第４輪郭線７４と、雌ロータ３の吐出側端面３１ｃにおける前進面の形状をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に沿って延在する第５輪郭線７５とを含むように構成した例を示した。しかし、第３輪郭線７３は、雌ロータ３の歯底円Ｆｄｂをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。第４輪郭線７４は、収容室４５の雌ロータ３側の第２内周面４７をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。第５輪郭線７５は、雌ロータ３の吐出側端面３１ｃにおける後進面の形状をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。

また、本実施の形態においては、第１開口部６１の輪郭が、雄ロータ２の歯底円Ｍｄｂをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って延在する第６輪郭線７６と、収容室４５の雄ロータ２側の第１内周面４６をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線の一部に沿って延在して第６輪郭線７６に対向する第７輪郭線７７と、雄ロータ２の吐出側端面２１ｃにおける後進面の形状をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に沿って延在する第８輪郭線７８とを含むように構成された例を示した。しかし、第６輪郭線７６は、雄ロータ２の歯底円Ｍｄｂをケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。第７輪郭線７７は、収容室４５の雄ロータ２側の第１内周面４６をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。第８輪郭線７８は、雄ロータ２の吐出側端面２１ｃにおける後進面の形状をケーシング４の吐出側内壁面４９に投影した曲線に近似する曲線または折れ線として構成することも可能である。

また、本実施の形態においては、第１接続線８１を円弧又は曲線により構成した例を示したが、第１接続線を直線で構成することも可能である。

また、本実施の形態においては、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いにより第２作動室Ｃ２が最初に形成される回転位置において、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける歯面が第２作動室Ｃ２の両端を構成する第２接触点Ｓ２と第３接触点Ｓ３の間で線接触するように雄雌両ロータ２、３を構成した例を示した。しかし、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける噛合いにより第２作動室Ｃ２が最初に形成される回転位置において、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおける歯面が第２作動室Ｃ２の両端を構成する第２接触点Ｓ２と第３接触点Ｓ３が一致するように構成することも可能である。

また、本実施の形態においては、吐出流路５２が軸方向に開口するアキシャル吐出ポート６０のみを有する構成の例を示した。しかし、吐出流路は、アキシャル吐出ポート６０に加えて、径方向に開口するラジアル吐出ポートを有する構成も可能である。

１…給液式スクリュー圧縮機、 ２…雄ロータ、 ３…雌ロータ、 ４…ケーシング、 ２１ｃ…吐出側端面、 ３１ｃ…吐出側端面、 ４５…収容室、 ４９…吐出側内壁面、 ５０…突起部、 ６０、６０Ａ…アキシャル吐出ポート（吐出ポート）、 ６１…第１開口部、 ６２…第１溝部、 ６３、６３Ａ…第２溝部、 ６４…接続位置（位置）、 ６５Ａ…接続位置（中途位置）、 ７１…第１輪郭線、 ７２…第２輪郭線、 ７３…第３輪郭線、 ８１…第１接続線、 ８２…第２接続線、 Ａ１…軸線、 Ａ２…軸線、 Ｃ１…第１作動室、 Ｃ２…第２作動室、 Ｌ…基準線、 Ｐ…基点、 Ｗ…溝幅、 Ｆｄｂ…雌ロータの歯底円、 Ｍｄｔ…雄ロータの歯先円

Claims (7)

1. 軸方向一方側に吐出側端面を有する雄ロータと、
   軸方向一方側に吐出側端面を有する雌ロータと、
   前記雄ロータ及び前記雌ロータを互いに噛み合った状態で回転可能に収容する収容室、及び、前記雄ロータの前記吐出側端面及び前記雌ロータの前記吐出側端面に対向する前記収容室の吐出側内壁面に形成された軸方向に開口する吐出ポートを有するケーシングとを備え、
   前記吐出ポートは、
   前記雄ロータと前記雌ロータの前記吐出側端面における噛合いにより形成される軸方向のみに開口する第１作動室及び第２作動室のうち前記雄ロータ及び前記雌ロータの回転に伴い容積が増加する第２作動室との連通を遮断可能な輪郭を有する第１開口部と、
   前記第１開口部に接続された第２開口部と、
   前記第１開口部及び前記第２開口部に接続された第３開口部とで構成され、
   前記第１開口部の輪郭は、
   前記雄ロータの軸線及び前記雌ロータの軸線を通る基準線と前記雄ロータの歯先円と前記雌ロータの歯底円との交点を前記吐出側内壁面に投影した点を基点としたときに、
   前記第２作動室を閉塞可能な舌片状の突起部における一対の側方縁のうち一方側を構成するものであって前記基点に向かって延在する第１輪郭線と、
   前記突起部における一対の側方縁のうち他方側を構成する第２輪郭線と、
   前記突起部における先端縁を構成するものであって前記第１輪郭線と前記第２輪郭線とを接続する第１接続線と、
   前記雌ロータの歯底円を前記吐出側内壁面に投影した曲線の一部に沿って前記基点に向かって延在する第３輪郭線と、
   前記第１輪郭線と前記第３輪郭線を接続する第２接続線とを含み、
   前記第２開口部は、前記第２接続線の位置で前記第１開口部に開口し、前記第２接続線の位置から前記基準線に向かって前記基準線を超えない範囲で延在するように前記吐出側内壁面に形成された第１溝部によって構成され、
   前記第３開口部は、一方側端部が前記第１溝部に開口すると共に、前記第１輪郭線の位置で前記第１開口部に開口して前記第１輪郭線に沿って延在するように前記吐出側内壁面に形成された第２溝部によって構成されている
   給液式スクリュー圧縮機。
2. 前記第２溝部は、前記第１輪郭線の全体に亘って延在するように構成されている
   請求項１に記載の給液式スクリュー圧縮機。
3. 前記第２溝部は、前記第１輪郭線の中途位置まで延在するように構成されている
   請求項１に記載の給液式スクリュー圧縮機。
4. 前記第２溝部が延在する前記中途位置は、前記第１作動室及び前記第２作動室が始めて形成される回転位置における前記雄ロータの前記吐出側端面の歯先と前記雄ロータの前記軸線とを結ぶ線分を前記吐出側内壁面に投影したときの前記第１輪郭線との交点である
   請求項３に記載の給液式スクリュー圧縮機。
5. 前記第２溝部における前記第１溝部に接続される部分であって前記基準線に最も接近している位置は、前記第１溝部の側方縁のうち、前記吐出側内壁面に投影した前記雄ロータの前記吐出側端面の歯面が回転により最初に到達する位置となるように設定されている
   請求項１に記載の給液式スクリュー圧縮機。
6. 前記第２溝部は、その溝幅が前記雄ロータの外径の１／１００以上、かつ、２／１００以下となるように形成されている
   請求項１に記載の給液式スクリュー圧縮機。
7. 前記第１輪郭線は、前記雄ロータの歯先円を前記吐出側内壁面に投影した曲線の一部に沿って前記基点に向かって延在するように構成されている
   請求項１に記載の給液式スクリュー圧縮機。

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