WO2011114637A1 - シングルスクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

　スクリュー圧縮機（1）は、圧縮室（23）の圧縮比を所定の範囲内で調整する調整機構（3）を備える。調整機構（3）は、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる直前に、又は停止させる時に圧縮比を最低の圧縮比とする。

Description

シングルスクリュー圧縮機

　本発明は、シングルスクリュー圧縮機に関し、特にゲートロータの耐久性を向上させる対策に係るものである。

　従来より、スクリューロータの回転運動によって冷媒を圧縮する圧縮機構を備えたシングルスクリュー圧縮機が知られている。

　例えば特許文献１に記載のシングルスクリュー圧縮機（以下、単にスクリュー圧縮機という）では、シリンダの内部にスクリューロータが収容され、このスクリューロータにゲートロータが噛み合っている。これにより、スクリューロータの外周に形成される螺旋溝の内部では、ゲートロータのゲートと、スクリューロータと、シリンダ内壁との間に圧縮室が区画される。スクリュー圧縮機には、スクリューロータの軸方向の一端側（吸入側）に吸入口が形成され、スクリューロータの軸方向の他端側（吐出側）に吐出口が形成されている。

　シングルスクリュー圧縮機の運転時には、流体が吸入口を通じて螺旋溝内に流入する。この螺旋溝内では、スクリューロータの回転に伴って圧縮室が区画される。この状態からスクリューロータが更に回転すると、流体が封止された状態の圧縮室の体積が徐々に縮小していく。これにより、圧縮室内の流体が徐々に圧縮される。この状態からスクリューロータが更に回転すると、圧縮室と吐出口とが連通する。その結果、圧縮室内の高圧の流体は、吐出口を通じて所定の空間へ吐出される。

特開２００４－１３７９３４号公報

　ところで、上述したようなスクリュー圧縮機の運転を停止させた直後には、螺旋溝内の流体の圧力が、スクリューロータの吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象が生じてしまうことがある。この点について詳細に説明する。

　スクリュー圧縮機の運転時には、スクリューロータの吐出側と吸入側との間で、所定の差圧（いわゆる高低差圧）が発生する。従って、スクリュー圧縮機の運転の停止直後には、スクリューロータが通常運転時と逆方向に回転してしまい、スクリューロータの吐出側の流体が、螺旋溝内を通じてスクリューロータの吸入側へ逆流してしまうことがある。このようにして流体が逆流すると、螺旋溝内では、流体が封入された部屋の容積が徐々に拡大していき、この流体が膨張して減圧される。このような流体の減圧の度合（即ち、膨張比）は、通常運転時のスクリューロータにおける、流体の圧縮比によって定まることになる。

　一方、スクリュー圧縮機の停止直後には、上記の高低差圧が均圧されていく。このため、スクリューロータの吐出側の圧力は速やかに低くなり、スクリューロータの吸入側の圧力は速やかに高くなっていく。このような状態で、上述のように流体が逆流すると、通常運転時よりも圧力が低下した状態となった吐出側の流体が、上記の所定の膨張比で減圧されてしまう。これに対し、吸入側の流体は、通常運転時よりも圧力が上昇した状態である。このため、スクリュー圧縮機の停止直後には、螺旋溝内の流体の圧力が、スクリューロータの吸入側の圧力よりも低くなってしまう、いわゆる逆差圧現象が生じる虞がある。

　このようにして、螺旋溝内の圧力と吸入側の圧力との大小関係が、通常運転時と逆転してしまうと、螺旋溝の内部を仕切るためのゲートが、通常運転時とは逆方向に押されてしまう。この点について具体的に説明する。

　ゲートロータのゲートは、螺旋溝の内部と、ゲートロータが収容される螺旋溝の外部空間（吸入側の空間）とを仕切るように配設されている。このため、螺旋溝内の圧力が螺旋溝の外部空間の圧力よりも高くなる通常運転時においては、ゲートに対して、螺旋溝の内部から外部へ向かう方向に流体の圧力が作用する。従って、ゲートロータは、このような通常運転時の状態を基準として、ゲートとスクリューロータとの間に所定のシールが確保されるように設計されている。

　一方、スクリュー圧縮機の停止直後に上記の逆差圧現象が生じると、螺旋溝内の圧力が、螺旋溝の外部空間の圧力よりも低くなってしまう。これにより、ゲートに対しては、螺旋溝の外部から内部へ向かう方向に流体の圧力が作用するので、ゲートは、上述した通常運転時とは逆方向に押されることになる。このような状態で、スクリューロータが逆回転すると、ゲートは、通常運転時と異なる部位でスクリューロータと接触してしまう。その結果、例えばゲートロータのアーム部から樹脂製のゲートが剥がれてしまったり、ゲートのシール部の摩耗が促進されたりする、という不具合を招く虞がある。

　本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的は、スクリュー圧縮機の停止直後において、逆差圧現象の発生を抑制し、ひいてはゲートロータの耐久性を向上させることである。

　第１の発明は、外周面に螺旋溝（41）が形成されて軸方向の一端が流体の吸入側となり他端が吐出側となるスクリューロータ（40）と、上記螺旋溝（41）に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、上記スクリューロータ（40）を回転させる駆動機構（15）と、流体の圧縮室（23）を上記螺旋溝（41）内に区画するように上記スクリューロータ（40）を収容するシリンダ（31）と、上記圧縮室（23）の流体を上記スクリューロータ（40）の吐出側に流出させるための吐出口（25）と、を備えたシングルスクリュー圧縮機を対象とする。そして、このシングルスクリュー圧縮機は、上記圧縮室（23）の圧縮比を所定の範囲内で調整する調整機構（3）を備え、該調整機構（3）は、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる直前に、又は停止させる時に上記圧縮室（23）の圧縮比を最低の圧縮比とすることを特徴とする。

　第１の発明のシングルスクリュー圧縮機では、駆動機構（15）によってスクリューロータ（40）が回転駆動されると、流体が螺旋溝（41）内に吸入される。スクリューロータ（40）の回転に伴って螺旋溝（41）内の圧縮室（23）の容積が小さくなると、圧縮室（23）内の流体が圧縮される。スクリューロータ（40）が更に回転して、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通すると、圧縮室（23）内の流体は吐出口（25）を通じて圧縮室（23）の外部へ吐出される。

　本発明のシングルスクリュー圧縮機には、圧縮室（23）の圧縮比（即ち、吐出容積Ｖdに対する吸入容積Ｖsの比（容積比：ＶＩ（＝Ｖs／Ｖd））を調整するための調整機構（3）が設けられる。このため、本発明のシングルスクリュー圧縮機では、運転条件や用途に応じて、圧縮室（23）の圧縮比が所定の範囲内で変更可能となっている。

　本発明では、運転中のスクリューロータ（40）を停止する直前に又は停止する時に、調整機構（3）が圧縮比を最低の圧縮比とする。つまり、本発明の圧縮室（23）の圧縮比は、調整機構（3）によって所定の最低圧縮比から所定の最大圧縮比までの範囲内で変更可能となっている。シングルスクリュー圧縮機の運転が停止する時点において、この圧縮比が上記の範囲のうちの最低の圧縮比となる。これにより、シングルスクリュー圧縮機の停止直後において、上述した逆差圧現象を回避できる。

　具体的に、シングルスクリュー圧縮機の運転の停止時において、圧縮比を最低の圧縮比に設定すると、高低差圧に起因してスクリューロータ（40）が逆回転して流体が螺旋溝（41）内を逆流しても、螺旋溝（41）内での流体が膨張されて減圧される度合（即ち、膨張比）を小さくできる。つまり、スクリューロータ（40）の逆回転時における流体の膨張比は、通常運転時の圧縮比によって決定され、この圧縮比が大きい程、逆回転時の膨張比も大きくなる。これに対し、本発明では、シングルスクリュー圧縮機の停止時に、圧縮比を最低の圧縮比としているため、スクリューロータ（40）が逆回転しても、流体が最低の膨張比でしか減圧されない。その結果、シングルスクリュー圧縮機の運転の停止直後において、螺旋溝内の流体の圧力が、スクリューロータ（40）の吸入側の圧力よりも低くなってしまう、逆差圧現象を未然に回避できる。

　第２の発明は、第１の発明において、上記スクリューロータ（40）の停止時に、該スクリューロータ（40）の逆回転を抑制するための逆回転抑制機構（15,82）を備えていることを特徴とする。

　第２の発明では、スクリューロータ（40）の停止時において、逆回転抑制機構（15,82）がスクリューロータ（40）の逆回転を抑制する。その結果、スクリューロータ（40）の吐出側の流体が吸入側へ逆流してしまうことを抑制でき、ひいては上記の逆差圧現象の発生も抑制できる。

　第３の発明は、第２の発明において、上記吐出口（25）からの流体が流出する吐出室（S2）が形成されるケーシング（30）と、上記吐出室（S2）と連通するように上記ケーシング（30）に接続される吐出管（26）とを備え、上記逆回転抑制機構（15,82）は、上記吐出室（S2）から上記吐出口（25）へ流れる流体に抵抗を付与する逆流抵抗部（82）であることを特徴とする。

　第３の発明のシングルスクリュー圧縮機には、逆回転抑制機構としての逆流抵抗部（82）が設けられる。スクリューロータ（40）の停止時において、逆流抵抗部（82）は、吐出管（26）から吐出室（S2）へ向かう流体に対して抵抗を与える。これにより、シングルスクリュー圧縮機の停止直後における、流体の逆流が抑制され、ひいてはスクリューロータ（40）の逆回転も抑制される。

　第４の発明は、第２の発明において、上記逆回転抑制機構（15,82）は、上記スクリューロータ（40）の逆方向の回転に対して抵抗を与える、上記駆動機構としての回生ブレーキ機能付きモータ（15）であることを特徴とする。

　第４の発明では、駆動機構としての回生ブレーキ機能付きモータ（15）が、逆回転抑制機構を構成する。即ち、シングルスクリュー圧縮機の停止直後に流体が逆流してスクリューロータ（40）が逆回転すると、回生ブレーキ機能付きモータ（15）は、この逆回転に対してブレーキ（回転抵抗）を与える。これにより、回生ブレーキ機能付きモータ（15）では、スクリューロータ（40）の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収することができる。

　第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記調整機構（3）は、上記シリンダ（31）の内壁に該シリンダ（31）の軸方向に沿って形成されるスライド溝（33）と、該スライド溝（33）に摺動自在に嵌合して上記圧縮室（23）と上記吐出口（25）との連通位置を可変とするスライドバルブ（4）と、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる直前に、又は停止させる時にスライドバルブ（4）が上記スクリューロータ（40）の吸入側に最も近い第１位置となるようにスライドバルブ（4）を変位させる変位部（10b,31a）と、を有することを特徴とする。

　第５の発明の調整機構（3）は、スライド溝（33）とスライドバルブ（4）と変位部（10b,31a）とを有する。スライドバルブ（4）がスライド溝（33）の内部を軸方向に変位すると、圧縮室（23）と吐出口（25）との連通位置が変更される。具体的に、スライドバルブ（4）がスクリューロータ（40）の吸入側に近づくと、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通するタイミングが早くなる。その結果、圧縮室（23）の圧縮比は、比較的小さくなる。一方、スライドバルブ（4）がスクリューロータ（40）の吸入側から離れると、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通するタイミングが遅くなる。その結果、圧縮室（23）の圧縮比は、比較的大きくなる。以上のように、本発明の調整機構（3）では、スライドバルブ（4）の位置を調整することで、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通するタイミングが調整され、ひいては圧縮室（23）の圧縮比が所定の範囲内で調整される。

　本発明では、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる直前に、又は停止させる時に、変位部（10b,31a）によってスライドバルブ（4）が第１位置（スクリューロータの吸入側に最も近い位置）に調整される。その結果、シングルスクリュー圧縮機を停止させる時点において、圧縮比が最低の圧縮比となるため、上記の逆差圧現象を確実に回避できる。

　第６の発明は、第５の発明において、上記調整機構（3）は、上記スライドバルブ（4）が第１位置にあると、上記スクリューロータ（40）の吸入側の空間（S1）と上記吐出口（25）とが上記螺旋溝（41）を通じて連通するように構成されていることを特徴とする。

　第６の発明では、シングルスクリュー圧縮機の停止時にスライドバルブ（4）が第１位置にある状態において、スクリューロータ（40）の吐出側の吐出口（25）とスクリューロータ（40）の吸入側とが螺旋溝（41）を通じて直接的に連通する。これにより、シングルスクリュー圧縮機の停止時において、スクリューロータ（40）の吐出側の流体が螺旋溝（41）内に逆流したとしても、この螺旋溝（41）内の流体は膨張せずにスクリューロータ（40）の吸入側へ流出する。つまり、本発明では、スクリューロータ（40）が逆回転したとしても、流体の膨張比は実質的に１．０となるので、上記の逆差圧現象を一層確実に回避することができる。

　本発明によれば、スクリューロータ（40）を停止させる直前、又は停止させる時に、圧縮比を最低圧縮比に設定している。このため、シングルスクリュー圧縮機の停止時において、螺旋溝（41）の内部の圧力が、スクリューロータ（40）の吸入側の圧力よりも低くなる、いわゆる逆差圧現象を回避できる。このようにして、逆差圧現象を回避すると、スクリューロータ（40）の逆回転中に、ゲートロータ（50）のゲート（51）が通常運転時と逆方向に押し付けられることを回避できる。これにより、例えばゲートロータ（50）のアーム部から樹脂製のゲート（51）が剥がれてしまったり、ゲートロータ（50）のゲート（51）のシール部の摩耗が促進したりする、という不具合を回避できる。従って、ゲートロータ（50）の耐久性を向上できる。

　特に第２の発明では、スクリューロータ（40）の逆回転を逆回転抑制機構（15,82）によって抑制しているため、このようなスクリューロータ（40）の逆回転に起因する逆差圧現象を未然に回避できる。また、本発明では、仮に逆差圧現象が発生してしまった場合にも、スクリューロータ（40）の逆回転の速度を低減できる。従って、上記のようなアーム部からのゲート（51）の剥がれや、ゲート（51）の摩耗を抑制できる。

　第３の発明では、吐出室（S2）から吐出口（25）への流体の流れに対し、逆流抵抗部（82）によって抵抗を付与している。このため、比較的簡素な構造によって、スクリューロータ（40）の逆回転を抑制できる。

　また、第４の発明では、駆動機構を回生ブレーキ機能付きモータ（15）によって構成しているため、スクリューロータ（40）の逆回転を抑制しつつ、且つ逆回転するスクリューロータ（40）の運動エネルギー（換言すると、逆流する流体の運動エネルギー）を電気エネルギーとして回収することができる。従って、このシングルスクリュー圧縮機の省エネ性の向上を図ることができる。

　第５の発明は、スクリューロータ（40）を停止させる直前、又は停止させる時に、スライドバルブ（4）を第１位置としている。その結果、シングルスクリュー圧縮機の停止直後の圧縮比を確実に最低の圧縮比として、上述した作用効果を奏することができる。

　特に第６の発明では、スライドバルブ（4）を第１位置とすることで、スクリューロータ（40）の吐出側と吸入側とが螺旋溝（41）を介して直接的に連通する。このため、スクリューロータ（40）が逆回転して流体が逆流しても、この流体が螺旋溝（41）内で膨張、更には減圧されてしまうことを確実に防止できる。その結果、逆差圧現象を確実に回避できるので、スクリューロータ（40）の耐久性を効果的に向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るスクリュー圧縮機の要部の構成を定格負荷に対応する最大ＶＩ運転状態で示す縦断面図である。 図２は、図１のスクリュー圧縮機の要部の構成を部分負荷に対応する低ＶＩ運転状態で示す縦断面図である。 図３は、図１のIII－III線における横断面図である。 図４は、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。 図５は、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。 図６は、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、図６(Ａ)は吸入行程を示し、図６(Ｂ)は圧縮行程を示し、図６(Ｃ)は吐出行程を示している。 図７は、最大ＶＩ運転状態での圧縮機構の動作を示す展開図であり、図７(Ａ)、図７(Ｂ)、図７(Ｃ)、図７(Ｄ)の順に、スクリューロータが正回転していることを示している。 図８は、中間ＶＩ運転状態での圧縮機構の動作を示す展開図であり、図８(Ａ)、図８(Ｂ)、図８(Ｃ)、図８(Ｄ)の順に、スクリューロータが正回転していることを示している。 図９は、停止状態の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１０は、スクリュー圧縮機の停止中における圧縮機構の動作を示す展開図であり、図１０(Ａ)、図１０(Ｂ)、図１０(Ｃ)、図１０(Ｄ)の順に、スクリューロータが逆回転していることを示している。 図１１は、実施形態に係る逆流抵抗弁の概略構成図であり、図１１(Ａ)は、縦断面図を示し、図１１(Ｂ)は背面図を示している。 図１２は、スクリューロータが正回転している状態での、逆流抵抗弁の縦断面図であり、流体の流れを矢印によって表したものである。 図１３は、スクリューロータが逆回転している状態での、逆流抵抗弁の縦断面図であり、逆流する流体の流れを矢印によって表したものである。 図１４は、変形例１に係る逆流抵抗弁の概略構成図であり、図１４(Ａ)は、縦断面図を示し、図１４(Ｂ)は背面図を示している。

　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。

　本発明に係る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いう）は、比較的大規模なビル等の室内の空調を行うためのチリングユニットに適用されている。このチリングユニットは、冷媒回路の冷媒を循環させて蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷凍装置を構成しており、この冷媒回路にスクリュー圧縮機（1）が接続されている。

　スクリュー圧縮機（1）は、圧縮機構（20）と、圧縮機構（20）を駆動するための駆動機構（15）と、圧縮機構（20）の容積比ＶＩを調整するための可変ＶＩ機構（3）とを備えている。また、スクリュー圧縮機（1）は、圧縮機構（20）及び駆動機構（15）を収容するケーシング（30）を備えている。

　圧縮機構（20）は、図１～図３に示すように、ケーシング（30）内に形成されたシリンダ壁（31）と、このシリンダ壁（31）の中に回転可能に配置された１つのスクリューロータ（40）と、このスクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。

　ケーシング（30）内には、圧縮機構（20）の吸入口（24）に臨む吸入室（S1）と、圧縮機構（20）の吐出口（25）に臨む吐出室（S2）とが区画形成されている。ケーシング（30）には、吐出室（S2）と連通するように吐出管（26）が接続されている。吐出管（26）は、吐出室（S2）内の冷媒をケーシング（30）の外部（冷媒回路の高圧ライン）へ送るための配管である。

　上記シリンダ壁（31）における周方向の２カ所には、径方向外側に膨出するとともに上記吸入室（S1）と吐出室（S2）とを連通するように連通部（32）が形成されている。この連通部（32）には、シリンダ壁（31）の軸方向沿いにのびるスライド溝（33）が含まれ、このスライド溝（33）に、後述するスライドバルブ（4）が軸方向へ移動可能に装着されている。なお、上記吐出口（25）には、スライドバルブ（4）に形成されるバルブ側吐出口（27）と、シリンダ壁（31）に形成されるシリンダ側吐出口（28）とが含まれている。

　駆動機構（15）は、スクリューロータ（40）に挿通する駆動軸（21）と、この駆動軸（21）を回転させる電動機（16）とを有している。スクリューロータ（40）と駆動軸（21）とは、キー（22）によって連結されている。これにより、スクリューロータ（40）は、駆動機構（15）によって回転駆動されるようになっている。

　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）の吐出側（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）に位置するベアリングホルダ（60）に回転自在に支持されている。このベアリングホルダ（60）は、ボールベアリング（61）を介して駆動軸（21）を支持している。また、スクリューロータ（40）は、シリンダ壁（31）に回転可能に嵌合しており、その外周面がシリンダ壁（31）の内周面と油膜を介して摺接している。

　電動機（16）は、インバータ制御により回転速度を調整することができるように構成されている。このことにより、スクリュー圧縮機（1）は、電動機（16）の回転速度を調整して運転容量を変更することができる。スクリュー圧縮機（1）の運転容量（単位時間当たりに圧縮機構（20）から吐出される冷媒の吐出量）は、冷媒回路の利用側の負荷に応じて制御される。その際、可変ＶＩ機構（3）のスライドバルブ（4）は、利用側の負荷に応じて制御される運転容量に対して、最適の圧縮効率が得られる容積比（圧縮比）になるように制御される。具体的には、運転状態が定格負荷（１００％負荷）状態であるか部分負荷状態であるかによって変化する運転容量に応じて、スライドバルブ（4）は、スクリューロータ（40）の軸方向へ位置が変化する。なお、スクリュー圧縮機（1）において、スライドバルブ（4）は、定格負荷の運転状態（図１の状態）と部分負荷の運転状態（図２の状態）とを比較すると、負荷の小さい運転状態の方が上記シリンダ側吐出口（28）の面積が大きくなるように、図１において左側（吸入側）へ位置が変化する。

　図４，図５に示すスクリューロータ（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）の外周面には、スクリューロータ（40）の一端（流体（冷媒）の吸入側の端部）から他端（吐出側の端部）へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）が複数本（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５における左端（吸入側の端部）が始端となり、同図における右端が終端（流体の吐出側）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がテーパー状に形成されている。図５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。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部において吸入室（S1）に開放されており、この開放部分が上記圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。

　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枚（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、シリンダ壁（31）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。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）がシリンダ壁（31）の一部（図示せず）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４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、シリンダ壁（31）に隣接してケーシング（30）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３を参照）。ゲートロータ室（90）は、吸入室（S1）と連通しており、低圧雰囲気となっている。つまり、ゲートロータ（50）には、スクリューロータ（40）の吸入側の冷媒の圧力が作用する。

　図３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）にボールベアリング（92,93）を介して回転自在に支持されている。

　圧縮機構（20）では、シリンダ壁（31）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。圧縮室（23）は、図３における水平方向の中心線よりも上側に位置する第１圧縮室（23a）と、その中心線よりも下側に位置する第２圧縮室（23b）とから構成されている（図５を参照）。

　上述したように、スクリュー圧縮機（1）は、圧縮機構（20）の容積比ＶＩを調整するための可変ＶＩ機構（調整機構）（3）を備えている。この容積比ＶＩは、圧縮機構（20）における吐出容積Ｖdに対する吸入容積Ｖsの比（Ｖs／Ｖｄ）を意味し、換言すると、圧縮機構（20）の圧縮比を意味する。

　可変ＶＩ機構（3）は、上述したスライド溝（33）及びスライドバルブ（4）と、スライド溝（33）内のスライドバルブ（4）の位置を変更するためのバルブ変位機構（18）とを有している。更に、バルブ変位機構（18）は、油圧シリンダ（5）と圧力調整機構（70）とを有している（図１及び図２を参照）。

　スライドバルブ（4）は、第１圧縮室（23a）と第２圧縮室（23b）とにそれぞれ対応するように、双方の圧縮室（23a,23b）に１つずつ設けられている。スライドバルブ（4）は、スライド溝（33）に摺動自在に嵌合している。スライド溝（33）内において、スライドバルブ（4）は、スクリューロータ（40）の吸入側（吸入口（24））に最も近づく位置（第１位置）と、吸入口（24）から最も離れる位置（第２位置）との間を進退自在に構成されている。なお、スライドバルブ（4）が第１位置にあると、スライド溝（33）の軸方向一端側（吸入側）の内壁と、スライドバルブ（4）の軸方向一端側の端部とが接触する。つまり、シリンダ壁（31）には、スライドバルブ（4）を第１位置で保持するように、スライドバルブ（4）と当接する当接部（31a）が形成されている。

　また、スライドバルブ（4）の軸方向の他端部には、軸方向に対して斜めに傾斜する傾斜面（4a）が形成されている（図７(Ａ)を参照）。この傾斜面（4a）は、スクリューロータ（40）の回転方向（図７(Ａ)に示す矢印方向）に進むにつれて、吐出口（25）の開口幅を拡大させるように形成されている。

　圧縮機構（20）では、スライドバルブ（4）の位置に応じて、吐出口（25）の開口面積が変化する（図７、図８、及び図１０を参照）。これにより、圧縮室（23a,23b）と吐出口（25）との連通位置が変更される。その結果、圧縮室（23a,23b）から冷媒が吐出される吐出行程のタイミングが調整され、容積比ＶＩが調整される。なお、上述したシリンダ側吐出口（28）は、スライドバルブ（4）を第２位置とした時を基準に、開口形状が定められている。具体的に、シリンダ側吐出口（28）は、スライドバルブ（4）の位置が、第１位置から第２位置までの間のいずれの位置であっても、スライドバルブ（4）に閉塞されずに開放されて、冷媒が吐出可能に構成されている。

　スライドバルブ（4）が図７に示す第２位置にあると、吸入口（24）から最も離れた位置（吐出室（S2）に最も近い位置）において、圧縮室（23a,23b）と吐出口（25）とが連通する。これにより、圧縮室（23a,23b）の吐出行程の開始のタイミング（圧縮行程の終了のタイミング）が最も遅くなり、容積比ＶＩが最大の容積比ＶＩmax（即ち、最大の圧縮比）となる。一方、スライドバルブ（4）が図１０に示す第１位置にあると、吸入口（24）から最も近い位置において、圧縮室（23a,23b）と吐出口（25）とが連通する。これにより、圧縮室（23a,23b）の吐出行程の開始のタイミング（圧縮行程の終了のタイミング）が最も早くなり、容積比ＶＩが最低の容積比ＶＩmin（即ち、最低の圧縮比）となる。

　油圧シリンダ（5）は、シリンダチューブ（6）と、このシリンダチューブ（6）内に装填されたピストン（7）と、このピストン（7）のピストンロッド（8）に連結されたアーム（9）と、このアーム（9）とスライドバルブ（4）とを連結する連結ロッド（10a）と、アーム（9）を図１の左方向（アーム（9）をケーシング（30）に引き寄せる方向）に付勢するスプリング（10b）とを備えている。スプリング（10b）は、スライドバルブ（4）をスクリューロータ（40）の吸入側に付勢する付勢機構を構成している。

　シリンダチューブ（6）の内部には、ピストン（7）によって区画される２つのシリンダ室（11,12）が形成されている。具体的に、ピストン（7）の軸方向の一端側（図１におけるピストン（7）の左側）には、第１シリンダ室（11）が形成され、ピストン（7）の軸方向の他端側（図１におけるピストン（7）の右側）には、第２シリンダ室（12）が形成されている。両者のシリンダ室（11,12）の内部の圧力は、基本的には、高圧冷媒（吐出冷媒）と概ね同等の圧力となっている。

　圧力調整機構（70）は、圧縮室（23）の吸入側の冷媒の圧力と、圧縮室（23）の吐出側の圧力との差を利用して、スライドバルブ（4）を変位させるものである。圧力調整機構（70）は、第１から第３までの連通管（71,72,73）と、各連通管（71,72,73）に対応する第１から第３までの開閉弁（74,75,76）とを有している。各連通管（71,72,73）は、一端側が第２シリンダ室（12）に接続し、他端側が吸入室（S1）に連通している。第２シリンダ室（12）では、第１連通管（71）の接続口が、第２連通管（72）の接続口よりもピストン（7）寄り設けられている。また、第２シリンダ室（12）では、第２連通管（72）の接続口が、第３連通管（73）の接続口よりもピストン（7）寄りに設けられている。各開閉弁（74,75,76）は、対応する連通管（71,72,73）を開閉するための電磁弁で構成されている。また、スクリュー圧縮機（1）は、各開閉弁（74,75,76）の開閉状態や、電動機（16）の運転状態（電動機（16）のＯＮ／ＯＦＦや運転周波数）を制御するためのコントローラ（制御部）（80））を備えている（図１及び図２を参照）。

　本実施形態のスクリュー圧縮機（1）は、スクリューロータ（40）の回転数が所定の回転数に至る定常運転時に、容積比ＶＩを適宜変更するように構成されている。具体的に、スクリュー圧縮機（1）の定常運転時には、冷媒回路の利用側の負荷に応じて圧縮機構（20）の運転容量が変更されるが、この運転容量の変化に対応するように容積比ＶＩが変更される。

　より詳細には、例えば利用側の負荷が定格の負荷（１００％負荷）である場合、駆動軸（21）の回転数が比較的大きくなって運転容量も比較的大きくなる。この場合、容積比ＶＩが最大容積比ＶＩmax（例えばＶＩmax＝３．０）となるように、スライドバルブ（4）の位置が調整される。また、例えば利用側の負荷が部分負荷である場合、駆動軸（21）の回転数が比較的小さくなって運転容量も比較的小さくなる。この場合、容積比ＶＩは、最大容積比ＶＩmaxよりも小さい所定の容積比（例えば中間容積比ＶＩmid＝１．５）となるように、スライドバルブ（4）の位置が調整される。以上のように、スクリュー圧縮機（1）の定常運転時には、圧縮機構（20）の容積比ＶＩが所定の制御範囲（例えばＶＩ＝１．５～３．０の範囲）で調整される。

　また、本実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる際（即ち、スクリュー圧縮機（1）の運転を停止させる際）、容積比ＶＩが最低の容積比に調整される。具体的に、本実施形態では、スクリューロータ（40）を停止させる直前において、スプリング（10b）に付勢された状態のスライドバルブ（4）が当接部（31a）に当接して第１位置で保持される。その結果、その後にスクリューロータ（40）が停止するタイミングでは、容積比ＶＩが最低容積比ＶＩminとなる。以上のように、本実施形態では、スプリング（10b）と当接部（31a）とが、スクリューロータ（40）の停止直前に、スライドバルブ（4）を第１位置に変位させるための変位部を構成している。

　なお、本実施形態の最適容積比ＶＩminは、定常運転での容積比ＶＩの制御範囲（ＶＩ＝１．５～３．０の範囲）よりも小さくなっている。また、本実施形態では、最適容積比ＶＩminが１．０に設定されている。

　本実施形態のスクリュー圧縮機（1）には、スクリューロータ（40）の吐出側に逆流抵抗弁（82）が設けられている（例えば図１を参照）。この逆流抵抗弁（82）は、吐出口（25）と吐出管（26）との間の流路に設けられている。逆流抵抗弁（82）は、スクリュー圧縮機（1）の停止直後にスクリューロータ（40）が逆回転してしまった時に（詳細は後述する）、吐出室（S2）から吐出口（25）へ流れる冷媒に抵抗を付与する逆流抵抗部を構成している。

　具体的には、図１１及び図１２に示すように、逆流抵抗弁（82）は、正円形状の開口（84a）が形成される弁座部（84）と、この弁座部（84）内の開口（84a）を開閉するための弁体（85）と、弁体（85）を回動自在に支持する弁体支持部（86）とを有している。弁座部（84）は、吐出口（25）と吐出管（26）とを繋ぐ冷媒の流路に跨るように配設されている。弁座部（84）の開口（84a）は、軸方向の一端が吐出口（25）側に臨み、軸方向の他端が吐出管（26）側の空間に臨んでいる。

　弁体（85）は、弁座部（84）の開口（84a）を開閉自在な略円板状に形成されている。弁体（85）の外径は、開口（84a）の内径よりも大きくなっている。また、弁体（85）は、通常運転時の冷媒の流れの方向（図１２を参照）を基準にすると、弁座部（84）の下流側に配設されている。弁体（85）には、略円筒状の連通孔（85a）が形成されている。連通孔（85a）は、弁体（85）の軸心から径方向外側寄りに偏心した部位を軸方向に貫通している。

　弁体支持部（86）は、弁体（85）が開口（84a）を開閉自在とするように、弁体（85）を回動させる。これにより、弁体（85）は、冷媒の流れ方向に応じて、開口（84a）を開放させる位置（図１２に示す位置）と、開口（84a）を覆う位置（図１３に示す位置）との間を変位可能となっている。より具体的に、通常の運転（スクリューロータ（40）が順方向に回転する運転）では、冷媒が図１２に示す方向に流れるが、弁体（85）は、この冷媒の圧力を受けて、開口（84a）を開放する位置に変位する。一方、通常運転の停止直後にスクリューロータ（40）が逆回転すると、冷媒が図１３に示す方向に逆流してしまうが、弁体（85）は、この冷媒の圧力を受けて、開口（84a）を閉鎖する位置に変位する。

　開口（84a）が閉鎖されると、逆流する冷媒は、連通孔（85a）を通じて吐出口（25）側へ送られる。以上のように、逆流抵抗弁（82）は、吐出室（S2）から吐出口（25）へ流れる流体に抵抗を付与して、スクリューロータ（40）の逆回転を抑制する。即ち、逆流抵抗弁（82）は、スクリュー圧縮機（1）の停止時にスクリューロータ（40）が逆回転するのを抑制するための逆回転抑制機構を構成している。

　　－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。

　　〈基本的な運転動作〉
　まず、スクリュー圧縮機（1）の基本的な運転動作について、図６を参照しながら説明する。

　運転中のスクリュー圧縮機（1）の圧縮機構（20）では、図６(Ａ)に示す吸入行程、図６(Ｂ)に示す圧縮行程、及び図６(Ｃ)に示す吐出行程が、順に繰り返し行われる。以下の説明では、図６においてドットを付した圧縮室（23）に着目する。

　図６(Ａ)において、ドットを付した圧縮室（23）は、吸入室（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、吸入室（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）によって吸入室（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していく。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）を介して吐出室（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、圧縮された高圧ガス冷媒が圧縮室（23）から吐出口（25）を通じて吐出室（S2）へ押し出されていく。

　吐出室（S2）へ流出した高圧ガス冷媒は、逆流抵抗弁（82）を通過する。スクリュー圧縮機（1）の通常運転時には、この高圧ガス冷媒の圧力が、弁体（85）の先端面（図１２に示す左側の端面）に作用する。このため、弁体（85）は、図１２に示すように、弁座部（84）の開口（84a）を開放する位置に変位する。従って、高圧ガス冷媒は、開口（84a）及び弁体（85）の周囲を順に通過する。逆流抵抗弁（82）を通過した冷媒は、所定の流路を経由して、吐出管（26）からケーシング（30）の外部へ流出する（図１を参照）。この冷媒は、冷媒回路の高圧ガスラインへ送られ、冷凍サイクルに用いられる。

　　〈定常運転時に容積比ＶＩの調整動作〉
　次に、スクリュー圧縮機（1）の定常運転時において、容積比ＶＩを調整する動作について説明する。スクリュー圧縮機（1）の定常運転時には、最大ＶＩ運転と中間ＶＩ運転とが少なくとも実行可能となっている。

　　［最大ＶＩ運転］
　冷凍装置の負荷が定格負荷である場合、圧縮機構（20）の圧縮室（23）の容積比ＶＩが最大容積比ＶＩmax（例えばＶＩmax＝３．０）に調整される。具体的に、冷凍装置の負荷が定格負荷であると、コントローラ（80）によって電動機（16）の運転周波数が最大周波数に制御され、駆動軸（21）の回転数が高速となる。その結果、圧縮機構（20）の運転容量も最大容量となる。また、コントローラ（80）によって、また、コントローラ（80）によって、第１開閉弁（74）及び第２開閉弁（75）が閉状態に制御され、第３開閉弁（76）が開状態に制御される。

　第３開閉弁（76）が開状態になると、吸入室（S1）と連通する第２シリンダ室（12）の内圧は、第１シリンダ室（11）の内圧と比較して相対的に低くなる。このため、ピストン（7）は、第２シリンダ室（12）側（図１における右側）に変位していく。図１に示すように、このピストン（7）が第３連通管（73）を塞ぐ位置にまで変位すると、第２シリンダ室（12）の圧力が上昇し、ピストン（7）が第１シリンダ室（11）側（図１における左側）に変位する。すると、第３連通管（73）の開口端が再び開放され、第２シリンダ室（12）の内圧が再び低下する。その結果、ピストン（7）は、再び第３連通管（73）の開口端を塞ぐ位置に変位する。以上のようにして、ピストン（7）は、実質的には、第３連通管（73）の開口端の近傍に保持される（図１を参照）。その結果、ピストン（7）と連結するスライドバルブ（4）は、吸入口（24）から最も離れる第２位置に保持される。

　図７に示すように、スライドバルブ（4）が第２位置にある状態では、吐出口（25）の開口面積が最も小さくなり、吐出行程の開始のタイミング（即ち、圧縮行程の終了のタイミング）が最も遅くなる。この点について、図７(Ａ)に示す太線内の螺旋溝（41）（螺旋溝（41a））に着目しながら具体的に説明する。なお、図７(Ｂ)、図７(Ｃ)、図７(Ｄ)では、スライドバルブ（4）の図示を省略する一方、吐出口（25）を破線で表している。また、図７(Ｂ)、図７(Ｃ)、図７(Ｄ)では、着目する螺旋溝（41a）内に形成される圧縮室（23）にドットを付している。

　図７(Ａ)の状態では、吸入口（24）と螺旋溝（41a）とが未だゲート（51）によって仕切られていない。また、螺旋溝（41a）と吐出口（25）とは、スライドバルブ（4）によって仕切られている。このため、図７(Ａ)に示す状態の螺旋溝（41a）では、上述した吸入行程が行われる。

　図７(Ａ)の状態のスクリューロータ（40）が回転して図７(Ｂ）に示す状態になると、吸入口（24）と螺旋溝（41a）とがゲート（51）によって仕切られる。また、螺旋溝（41a）と吐出口（25）とは、スライドバルブ（4）によって仕切られている。このため、図７(Ｂ)に示す状態の螺旋溝（41a）では、吸入行程が終了し、上述した圧縮行程が開始される。

　図７(Ｂ)の状態のスクリューロータ（40）が回転すると、螺旋溝（41a）内の圧縮室（23）の容積が徐々に小さくなっていく。これにより、圧縮行程が継続して行われ、圧縮室（23）内の冷媒の圧力が高くなっていく。そして、スクリューロータ（40）が図７(Ｃ)に示す状態になると、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通する。その結果、圧縮行程が終了し、上述した吐出行程が開始される。以上のように、定格負荷での運転では、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通するタイミングが最も遅くなる。このため、吐出容量Ｖdが小さくなるため、容積比ＶＩが最大容積比Ｖmaxとなる。

　図７(Ｄ)に示すように、スクリューロータ（40）が更に回転すると、吐出口（25）から高圧ガス冷媒が流出していく。この吐出行程は、螺旋溝（41a）内の圧縮室（23）と吐出口（25）とが遮断されるまで行われる。

　　［中間ＶＩ運転］
　冷凍装置の負荷が部分負荷である場合、圧縮機構（20）の圧縮室（23）の容積比ＶＩが中間容積比ＶＩmid（例えばＶＩmid＝１．５）に調整される。具体的に、冷凍装置の負荷が部分負荷であると、コントローラ（80）によって電動機（16）の運転周波数が所定の周波数（上記最大周波数よりも小さい周波数）に制御され、駆動軸（21）の回転数が上記最大ＶＩ運転時よりも低速となる。その結果、圧縮機構（20）の運転容量も、最大ＶＩ運転より小さくなる。また、コントローラ（80）によって、第２開閉弁（75）が開状態に制御され、第１及び第３開閉弁（74,76）が閉状態に制御される。

　第２開閉弁（75）が開状態になると、吸入室（S1）と連通する第２シリンダ室（12）の内圧は、第１シリンダ室（11）の内圧と比較して相対的に低くなる。このため、ピストン（7）は、第２シリンダ室（12）側（図２における右側）に変位していく。図２に示すように、このピストン（7）が第２連通管（72）を塞ぐ位置にまで変位すると、第２シリンダ室（12）の圧力が上昇し、ピストン（7）が第１シリンダ室（11）側（図２における左側）に変位する。すると、第２連通管（72）の開口端が開放されることで、第２シリンダ室（12）の圧力が再び低下する。その結果、ピストン（7）は、再び第２連通管（72）の開口端を塞ぐ位置に変位する。以上のようにして、ピストン（7）は、実質的には、第２連通管（72）の開口端の近傍に保持される（図２を参照）。その結果、ピストン（7）と連結するスライドバルブ（4）は、第１位置と第２位置との間の所定の位置（中間位置）に保持される。

　図８に示すように、スライドバルブ（4）が中間位置にある状態では、吐出口（25）の開口面積も中間面積（最大面積と最小面積との間の所定の面積）となり、吐出行程の開始のタイミングは、定格負荷の運転時よりも遅くなる。

　図８(Ａ)の状態では、吸入口（24）と螺旋溝（41a）とが未だゲート（51）によって仕切られていない。また、螺旋溝（41a）と吐出口（25）とは、スライドバルブ（4）によって仕切られている。このため、図８(Ａ)に示す状態の螺旋溝（41a）では、上述した吸入行程が行われる。

　図８(Ａ)の状態のスクリューロータ（40）が回転して図８(Ｂ）に示す状態になると、吸入口（24）と螺旋溝（41a）とがゲート（51）によって仕切られる。また、螺旋溝（41a）と吐出口（25）とは、スライドバルブ（4）によって仕切られている。このため、図８(Ｂ)に示す状態の螺旋溝（41a）では、吸入行程が終了し、上述した圧縮行程が開始される。

　図８(Ｂ)の状態のスクリューロータ（40）が回転すると、螺旋溝（41a）内の圧縮室（23）の容積が徐々に小さくなっていく。これにより、圧縮行程が継続して行われ、圧縮室（23）内の冷媒の圧力が高くなっていく。そして、スクリューロータ（40）が図８(Ｃ)に示す状態になると、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通する。その結果、圧縮行程が終了し、上述した吐出行程が開始される。以上のように、定格負荷での運転では、圧縮室（23）と吐出口（25）とが連通するタイミングが、定格負荷での運転（図７を参照）よりも早くなる。このため、吐出容量Ｖdが大きくなるため、容積比ＶＩが中間容積比Ｖmidとなる。

　図８(Ｄ)に示すように、スクリューロータ（40）が更に回転すると、吐出口（25）から高圧ガス冷媒が流出していく。この吐出行程は、螺旋溝（41a）内の圧縮室（23）と吐出口（25）とが遮断されるまで行われる。

　　〈最低ＶＩでの停止動作〉
　スクリュー圧縮機（1）の運転時には、スクリューロータ（40）の吐出側と吸入側との間で、所定の差圧（いわゆる高低差圧）が発生する。つまり、スクリュー圧縮機（1）の運転時には、吐出室（S2）の圧力が冷媒回路の高圧ラインの圧力と同等となり、吸入室（S1）の圧力が冷媒回路の低圧ラインの圧力と同等となる。特に、上記の最大ＶＩ運転時には、このような高低差圧が顕著となる。この状態から、スクリュー圧縮機（1）を停止させると、上記の高低差圧によってスクリューロータ（40）が通常運転時とは逆方向に回転し、吐出室（S2）の冷媒が、螺旋溝（41）の内部を通じて、吸入室（S1）へ逆流してしまうことがある。

　このようにしてスクリューロータ（40）が逆回転すると、螺旋溝（41）の内部では、ゲート（51）によって冷媒が封入された部屋の容積が徐々に拡大していくので、この冷媒が膨張して減圧されることになる。

　一方、スクリュー圧縮機（1）を停止させると、冷媒回路の高低差圧は速やかに均圧していく。従って、吐出室（S2）の内圧は速やかに低くなっていき、吸入室（S1）の内圧は速やかに高くなっていく。このようにして圧力が低下した吐出室（S2）内の冷媒が、逆回転中のスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）内で膨張すると、この冷媒の圧力は更に低くなってしまう。これに対し、吸入室（S1）の内圧は速やかに上昇するため、螺旋溝（41）内で膨張した冷媒の圧力が、吸入室（S1）の内圧よりも低くなってしまう、逆差圧現象が生じる虞がある。

　このようにして、螺旋溝（41）内の圧力と吸入室（S1）の圧力との大小関係が、通常運転時と逆転してしまうと、ゲート（51）には、通常運転時と逆方向の押し付け力が作用してしまい、ゲート（51）がアーム部（57）から剥離したり、ゲート（51）の摩耗が促進されたりする、という不具合が生じる。具体的に、通常運転時おいては、閉じきり状態の螺旋溝（41）の内圧がゲートロータ室（90）の内圧よりも高くなるため、ゲート（51）には、螺旋溝（41）の内部側からゲートロータ室（90）側に向かって押し付け力が作用する。通常運転時には、このような状態において、ゲート（51）とスクリューロータ（40）との間の線シールが確保される。

　これに対し、スクリューロータ（40）が逆回転して上記の逆差圧現象が生じると、螺旋溝（41）の内圧がゲートロータ室（90）の内圧よりも低くなる。その結果、ゲート（51）には、ゲートロータ室（90）側から螺旋溝（41）の内部側に向かって押し付け力が作用する。このような状態で、スクリューロータ（40）が更に逆回転すると、樹脂製のゲート（51）が金属製のアーム部（57）に対してめくれ上がり、ゲート（51）がアーム部（57）から剥がれてしまう虞がある。また、ゲート（51）とスクリューロータ（40）とが、通常運転と異なる箇所で接触してしまうことで、ゲート（51）の摩耗が促進されてしまう虞もある。

　そこで、本実施形態では、このような不具合を未然に回避するために、スクリュー圧縮機（1）が停止する際に、容積比ＶＩを最低容積比ＶＩminとしている。具体的に、コントローラ（80）からスクリュー圧縮機（1）の停止信号が出力されると、コントローラ（80）によって、全ての開閉弁（74,75,76）が閉状態に制御される。

　図９に示すように、全ての開閉弁（74,75,76）が閉状態になると、第２シリンダ室（12）は吸入室（S1）と完全に遮断され、第２シリンダ室（12）の内圧は、第１シリンダ室（11）の内圧と同等になる。その結果、スプリング（10b）に付勢されたスライドバルブ（4）が当接部（31a）に当接し、このスライドバルブ（4）が第１位置に保持される（図９を参照）。

　コントローラ（80）は、スライドバルブ（4）が第１位置に保持された後、スクリューロータ（40）の停止信号を駆動機構（15）に発信する。つまり、本実施形態では、スクリューロータ（40）の停止直前に、容積比ＶＩが最低容積比ＶＩminに設定される。

　駆動機構（15）がオフされてスクリューロータ（40）の回転が停止すると、上述の如く、高低差圧に起因して冷媒が逆流してしまう。ここで、本実施形態では、このような冷媒の逆流時において、容積比ＶＩが最低容積比ＶＩminに設定されているため、螺旋溝（41）内での冷媒の膨張、ひいては逆差圧現象が未然に回避される。この点について、図１１を参照しながら説明する。なお、ここでは、図１１(Ａ)～(Ｄ)において、太線で示した螺旋溝（41b）に着目して説明する。

　図１１(Ａ)に示すように、吐出口（25）と螺旋溝（41b）の内部とが連通した状態では、吐出室（S2）側の高圧の冷媒が、吐出口（25）から螺旋溝（41b）内に流入していく。同時に、スクリューロータ（40）は、通常運転とは逆方向（図１１の矢印で示す方向）に回転していく。スクリューロータ（40）が更に逆回転して図１１(Ｂ)に示す状態になると、螺旋溝（41b）内に冷媒が更に流入する。

　スクリューロータ（40）が更に逆回転して、螺旋溝（41b）が吸入口（24）と連通すると（図１１(Ｃ)を参照）、螺旋溝（41b）内の冷媒が吸入口（24）から吸入室（S1）へ流出する。本実施形態では、螺旋溝（41b）が吸入口（24）と連通する状態では、この螺旋溝（41b）が未だ吐出口（25）と連通している。つまり、可変ＶＩ機構（3）は、スライドバルブ（4）を第１位置とすることで、吸入室（S1）と吐出室（S2）とが螺旋溝（41b）を通じて連通するように構成されている。従って、スクリューロータ（40）の逆回転時においては、螺旋溝（41b）の内部が閉空間となることがない。このため、螺旋溝（41b）では、冷媒が膨張及び減圧されることがない。即ち、本実施形態では、逆回転時のスクリューロータ（40）の膨張比が、実質的に１．０となっている。

　図１１(Ｃ)に示す状態からスクリューロータ（40）が更に回転すると、吐出口（25）と螺旋溝（41b）とが仕切られるが、螺旋溝（41b）と吸入口（24）とは連通したままである（図１１(Ｄ)を参照）。このため、スクリューロータ（40）が更に回転することで、螺旋溝（41b）の容積が徐々に小さくなっていき（図示省略）、これに伴い螺旋溝（41b）内の冷媒が吸入室（S1）へ流出していく。

　以上のように、本実施形態では、スクリューロータ（40）の逆回転時に、容積比ＶＩが最低容積比ＶＩmin（＝１．０）となるため、螺旋溝（41b）内で冷媒が膨張してしまうことを回避できる。その結果、上述した逆差圧現象の発生を抑制することができる。

　また、本実施形態では、スクリュー圧縮機（1）の停止時において、スクリューロータ（40）の逆回転自体も抑制している。具体的には、吐出室（S2）から吐出口（25）へ逆流する冷媒は、その途中の流路において、上記逆流抵抗弁（82）を通過する。逆流抵抗弁（82）では、高圧ガス冷媒の圧力が弁体（85）の後端面（図１３に示す右側の端面）に作用する。このため、弁体（85）は、図１３に示すように、弁座部（84）と当接して開口（84a）を閉鎖する位置に変位する。従って、高圧ガス冷媒は、弁体（85）を貫通する連通孔（85a）を流れる。ここで、連通孔（85a）の内径は、弁体（85）の前後の流路の内径や、開口（84a）の内径よりも小さい。従って、連通孔（85a）による絞り作用によって、スクリューロータ（40）側へ逆流する冷媒の流量が小さくなる。これにより、本実施形態では、スクリューロータ（40）の逆回転自体が抑制される。

　　－実施形態の効果－
　上記実施形態によれば、スクリューロータ（40）を停止させる直前に、容積比ＶＩを最低容積比ＶＩminに設定している。このため、スクリュー圧縮機（1）の停止時において、螺旋溝（41）の内部の圧力が、吸入室（S1）の圧力よりも低くなる、逆差圧現象を回避できる。従って、ゲートロータ（50）のアーム部（57）からゲート（51）が剥がれたり、ゲート（51）の摩耗が促進されたりする、不具合を回避できる。その結果、ゲートロータ（50）の耐久性を向上でき、スクリュー圧縮機（1）の信頼性を確保できる。特に、上記実施形態では、スクリューロータ（40）の逆回転時において、容積比ＶＩが最低容積比ＶＩ＝１．０となり、冷媒が全く膨張しない。従って、逆差圧現象を一層確実に回避できる。

　また、スクリューロータ（40）が逆回転して冷媒が逆流する際には、逆流抵抗弁（82）によって冷媒の逆流を抑制するようにしている。このため、スクリュー圧縮機（1）の停止時には、スクリューロータ（40）の逆回転自体も抑制される。従って、スクリューロータ（40）の逆回転に起因する逆差圧現象を更に確実に回避できる。また、逆回転中のスクリューロータ（40）の回転数が小さくなるため、逆回転に起因するゲート（51）の摩耗も抑制できる。

　　《実施形態の変形例》
　上記実施形態については、以下のような変形例の構成としても良い。

　　〈逆流抵抗弁のその他の構成（変形例１）〉
　逆流抵抗弁（82）として、図１４に示すような変形例１の構成を採用しても良い。変形例１では、上記実施形態と弁体（85）の形状が異なっている。具体的に、変形例１の弁体（85）は、略円板状の本体の外周縁部の一部が弓状に切り欠かれて構成されている。つまり、弁体（85）の外周縁部には、平面形状の切り欠き面（85b）が形成されている。図１４の例では、切り欠き面（85b）が、弁体（85）の下端に形成されている。これにより、変形例１では、冷媒が逆流して弁体（85）が開口（84a）を閉鎖する位置となっても、開口（84a）の一部（図１４(Ｂ)でドットを付した領域（84b））は、弁体（85）に閉塞されずに露出されることになる。従って、逆流する冷媒は、この露出口（84b）を通じて吐出口（25）側へ流れることになる。

　ここで、弁座部（84）の開口（84a）の総開口面積と比較すると、露出口（84b）の開口面積は小さいため、逆流する冷媒に対して絞り作用を得ることができる。従って、変形例１においても、冷媒の逆流を抑制でき、ひいてはスクリューロータ（40）の逆回転を抑制できる。

　　〈逆回転抑制機構として回生ブレーキ機能付きモータを用いる構成（変形例２）〉
　上記実施形態では、スクリューロータ（40）の逆回転を抑制する逆回転抑制機構として、冷媒の逆流を抑制する逆流抵抗弁（82）を用いている。しかしながら、この逆回転抑制機構として、例えば図１に示す駆動機構（15）を回生ブレーキ機能付きモータで構成するようにしても良い。これにより、スクリュー圧縮機（1）の停止時において、冷媒が逆流してスクリューロータ（40）が逆回転した際には、駆動機構（15）によって、この逆回転に対してブレーキ（回転抵抗）を与えることができる。そして、変形例１の駆動機構（15）では、逆回転するスクリューロータ（40）の運動エネルギー（即ち、逆流する冷媒のエネルギー）を電気エネルギーとして回収することができる。なお、駆動機構（15）に回生ブレーキを付与するための制御方式としては、抵抗制御、サイリスタ位相制御、電機子チョッパ制御、界磁チョッパ制御、界磁添加励磁制御、ＶＶＶＦインバータ制御等、種々の制御方式を採用することができる。

　《その他の実施形態》
　上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

　上記実施形態では、スクリューロータ（40）の停止直前に、容積比ＶＩを最低容積比ＶＩminとしている。しかしながら、スクリューロータ（40）を停止させる時に、容積比ＶＩを最低容積比ＶＩminとしても良い。具体的には、コントローラ（80）が駆動機構（15）の停止信号を出力すると同時に、容積比ＶＩを最低容積比ＶＩとするための指令を可変ＶＩ機構（3）に出力するようにしても良い。この場合にも、スクリュー圧縮機（1）の停止直後において、逆差圧現象の発生を抑制することができる。

　上記実施形態のスプリング（10b）の位置は、単なる一例である。例えばスプリング（10b）を直接的にスライドバルブ（4）に繋げて、スライドバルブ（4）を第１位置側に付勢する構成としても良い。また、ピストン（7）を吸入室（S1）側に付勢するように、第２シリンダ室（12）にスプリング（10b）を繋げるようにしても良い。

　また、バルブ変位機構（18）を他の構成としても良い。具体的には、例えばスライドバルブ（4）を小型のモータ等でスライドさせる構成としても良い。また、複数の連通管（71,72,73）と複数の開閉弁（74,75,76）に換えて、例えば第２シリンダ室（12）と吸入室（S1）とを繋ぐ１つの連通管と、この連通管の開度を微調整できる電動弁等を用いて、第２シリンダ室（12）の内圧を調整できる構成としても良い。

　上記実施形態では、スクリュー圧縮機（1）の停止時における最低容積比ＶＩminを１．０としているが、最低の容積比であれば、これに限らず１．０よりも大きな容積比であっても良い。

　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、スクリュー圧縮機のゲートロータの耐久性を向上させる対策として有用である。

　1 　 スクリュー圧縮機（シングルスクリュー圧縮機）
　3 　 可変ＶＩ機構（調整機構）
　4 　 スライドバルブ
　10b　スプリング（付勢機構、変位部）
　15　 駆動機構（回生ブレーキ機能付きモータ）
　23　 圧縮室
　25　 吐出口
　26　 吐出管
　30　 ケーシング
　31　 シリンダ壁（シリンダ）
　31a　当接部（変位部）
　33　 スライド溝
　40　 スクリューロータ
　41　 螺旋溝
　50　 ゲートロータ
　51　 ゲート
　80　 コントローラ（制御部）
　82　 逆流抵抗弁（逆流抵抗部、逆回転抑制機構）
　S1　 吸入側の空間（吸入室）
　S2　 吐出室

Claims (6)

1. 　外周面に螺旋溝（41）が形成されて軸方向の一端が流体の吸入側となり他端が吐出側となるスクリューロータ（40）と、上記螺旋溝（41）に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、上記スクリューロータ（40）を回転させる駆動機構（15）と、流体の圧縮室（23）を上記螺旋溝（41）内に区画するように上記スクリューロータ（40）を収容するシリンダ（31）と、上記圧縮室（23）の流体を上記スクリューロータ（40）の吐出側に流出させるための吐出口（25）と、を備えたシングルスクリュー圧縮機であって、
   　上記圧縮室（23）の圧縮比を所定の範囲内で調整する調整機構（3）を備え、
   　上記調整機構（3）は、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる直前に、又は停止させる時に上記圧縮室（23）の圧縮比を最低の圧縮比とすることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
2. 　請求項１において、
   　上記スクリューロータ（40）の停止時に、該スクリューロータ（40）の逆回転を抑制するための逆回転抑制機構（15,82）を備えていることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
3. 　請求項２において、
   　上記吐出口（25）からの流体が流出する吐出室（S2）が形成されるケーシング（30）と、
   　上記吐出室（S2）と連通するように上記ケーシング（30）に接続される吐出管（26）とを備え、
   　上記逆回転抑制機構（15,82）は、上記吐出室（S2）から上記吐出口（25）へ流れる流体に抵抗を付与する逆流抵抗部（82）であることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
4. 　請求項２において、
   　上記逆回転抑制機構（15,82）は、上記スクリューロータ（40）の逆方向の回転に対して抵抗を与える、上記駆動機構としての回生ブレーキ機能付きモータ（15）であることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
5. 　請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
   　上記調整機構（3）は、上記シリンダ（31）の内壁に該シリンダ（31）の軸方向に沿って形成されるスライド溝（33）と、該スライド溝（33）に摺動自在に嵌合して上記圧縮室（23）と上記吐出口（25）との連通位置を可変とするスライドバルブ（4）と、運転中のスクリューロータ（40）を停止させる直前に、又は停止させる時にスライドバルブ（4）が上記スクリューロータ（40）の吸入側に最も近い第１位置となるようにスライドバルブ（4）を変位させる変位部（10b,31a）と、を有することを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
6. 　請求項５において、
   　上記調整機構（3）は、上記スライドバルブ（4）が第１位置にあると、上記スクリューロータ（40）の吸入側の空間（S1）と上記吐出口（25）とが上記螺旋溝（41）を通じて連通するように構成されていることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。

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