WO2015114846A1

WO2015114846A1 - スクリュー圧縮機

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Publication number: WO2015114846A1
Application number: PCT/JP2014/065912
Authority: WO
Inventors: 伊藤　健; 和幸塚本; 雅章上川; 雅浩神田
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2014-01-29
Filing date: 2014-06-16
Publication date: 2015-08-06
Also published as: JPWO2015114846A1; CN105849412B; GB2537996B; CN105849412A; GB2537996A; JP6121000B2

Abstract

　ケーシング２内は、圧縮室９と、圧縮室９に吸入される冷媒が流通する吸入室１１と、圧縮室９から吐出した冷媒が流通する吐出室１０と、圧縮室９に連通路１３を介して連通し、スクリュー圧縮機１の運転時に圧縮室９と同等の圧力になる歯溝圧室１２とを備えており、スクリュー圧縮機１の運転停止後に、歯溝圧室１２から圧縮室９へ、圧縮室９よりも高圧の冷媒ガスが導入されるようにした。

Description

スクリュー圧縮機

　本発明は、スクリュー圧縮機に関し、特にスクリュー圧縮機の運転停止時にゲートローターの摩耗や変形が生じるのを防止する構造に関するものである。

　従来より、冷凍空調用などの圧縮機として用いられる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、２のシングルスクリュー圧縮機は、外周面に複数の螺旋溝（歯溝）を有するスクリューローターと、複数のゲート（歯部）を有する円板状の２枚のゲートローターとを備えている。２枚のゲートローターは、軸心がスクリューローターの軸心と直交し、スクリューローターを挟んで対称に設けられている。そして、円筒壁の内周面と、スクリューローターの歯溝と、ゲートローターの歯部とにより、円筒壁内に２つの圧縮室が形成されている。

　このシングルスクリュー圧縮機では、スクリューローターの回転に伴って、ゲートローターの歯部がスクリューローターの歯溝を移動し、圧縮室の容積が拡大後に縮小する動作を繰り返す。圧縮室の容積が拡大する間は、冷媒が圧縮室へ吸入され、圧縮室の容積が縮小を始めると、吸入された冷媒が圧縮される。そして、圧縮室である歯溝が吐出口に連通すると、圧縮された高圧冷媒が圧縮室から吐出される。

　上述したようなシングルスクリュー圧縮機は、低圧側と高圧側とが、スクリューローター及びゲートローターで構成される圧縮室を介して繋がっている。このため、シングルスクリュー圧縮機が急停止した場合、冷媒の高低圧差によってスクリューローターが運転時とは逆方向に逆回転してしまい、スクリューローターの高圧側の冷媒が、圧縮室内を通じてスクリューローターの低圧側へ逆流してしまうことがある。

　このようにして冷媒が逆流すると、圧縮室の容積が徐々に拡大していき、圧縮室内の冷媒が膨張して減圧される。つまり、圧縮室が膨脹空間になり、圧縮室内の圧力が低下する。そして、運転停止時の圧縮室内の圧力が吸入側の圧力よりも低くなると、ゲートローターがその背面側に設けられたゲートローターサポートから圧縮室側に向かって反るように変形し、ゲートローターの摩耗や損傷が生じるおそれがある。

　そこで、特許文献１のスクリュー圧縮機では、ケーシングの内部の高圧側の吐出室と低圧側の吸入室とをスクリュー圧縮機の運転停止時に連通させるように構成し、運転停止時に吐出室の冷媒を吸入室に導入することで高圧側と低圧側との圧力差を小さくなるようにしている。このように、高圧側と低圧側との圧力差を小さくすることで、吐出室の冷媒が圧縮室を介して吸入室へ流れることを少なくし、スクリューローターの逆回転を抑制して、ゲートローターの摩耗を抑制するようにしている。

　また、特許文献２では、圧縮途中の圧縮室内に冷媒を導入するエコノマイザーポートを有する圧縮機において、スクリュー圧縮機の運転停止時にエコノマイザーポートから圧縮機内部のスクリューローターの歯溝へ、冷媒回路の中間圧冷媒を導入するようにしている。これにより、スクリュー圧縮機の運転停止時に歯溝の中の圧力がケーシングの低圧側の圧力よりも低くなっていた場合でも、その圧力差を十分に小さくし、スクリューローターの逆回転を抑制してゲートローターの摩耗を抑制するようにしている。

特許第４９４７２０５号公報（第１２頁、図１）特開２０１３－１３６９５７号公報（要約）

　しかしながら、特許文献１の構造では吐出室の高圧の冷媒を吸入室に導入して最終的に吐出室と吸入室とが均圧するようにしても、圧縮室内の圧力は低いままである。このため、均圧した圧力と圧縮室内の圧力との差圧は残る可能性がある。よって、特許文献１の構造ではゲートローターの変形を十分に抑えられないおそれがある。

　特許文献２の構造は圧縮機内部のスクリューローターの圧縮室へ中間圧の冷媒ガスを導入するためのエコノマイザーポートを有することが前提であるため、エコノマイザーポートを有しない圧縮機には適用することができなかった。

　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクリュー圧縮機の運転停止時にゲートローターが変形するのを抑え、ゲートローターの摩耗や損傷を防止できるようにすることである。

　本発明に係るスクリュー圧縮機は、圧縮室を構成する複数条の歯溝が外周面に形成されたスクリューローターと、歯溝に噛み合わされる複数の歯部が外周部に形成されたゲートローターと、スクリューローターが収容されるケーシングとを備えたスクリュー圧縮機であって、ケーシング内は、圧縮室と、圧縮室に吸入される冷媒が流通する吸入室と、圧縮室から吐出された冷媒が流通する吐出室と、圧縮室に圧縮室側連通路を介して連通し、スクリュー圧縮機の運転時に圧縮室と同等の圧力になる歯溝圧室とを備え、スクリュー圧縮機の運転停止後、歯溝圧室から圧縮室へ、圧縮室よりも高圧の冷媒ガスが導入されるものである。

　本発明によれば、スクリュー圧縮機の運転停止時にゲートローターが変形するのを抑えることができ、ゲートローターの摩耗や損傷を防止することができる。

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である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の動作説明図である。本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の運転時におけるゲートローターの状態を示す模式図である。ゲートローターが変形する現象の説明図である。本発明の本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の要部の断面図である。本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。

実施の形態１．
　本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機について、図を用いて説明する。なお、スクリュー圧縮機は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回路に接続されている。

　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である。図２は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。なお、図１、図２及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の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。更に、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。

　この実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１は、シングルスクリュー圧縮機であり、ここでは１つのスクリューローター５に２つのゲートローター７が係合されたタイプのシングルスクリュー圧縮機の例で本実施の形態１を説明する。

　スクリュー圧縮機１は、図１に示すように、筒状のケーシング２と、ケーシング２内に収容されたモーター３と、モーター３に固定され、モーター３によって回転駆動されるスクリュー軸４と、スクリュー軸４に固定されたスクリューローター５と、スクリュー軸４のモーター３に固定されていない側の端部を回転自在に支持する軸受６と、を備えている。

　また、スクリューローター５の外周には、スクリュー軸４に対して軸対称となるように一対のゲートローター７が配置されている。この一対のゲートローター７とスクリューローター５等により圧縮機構Ａが構成されている。そして、ケーシング２の内周面とスクリューローター５との間には、スクリュー軸４方向に摺動可能なスライドバルブ８が配置されている。

　モーター３はケーシング２内に内接して固定されたステーター３ａと、ステーター３ａの内側に配置されたモーターローター３ｂとを備えており、モーターローター３ｂはスクリュー軸４に固定され、スクリューローター５と同軸上に配置されている。

　スクリューローター５は円柱状であり、外周面にはスクリューローター５の一端から他端に向かって複数の螺旋状に延びる歯溝５ａが複数本形成されている。ケーシング２は低圧の冷媒ガスで満たされる吸入圧力側（図１の左側）と高圧の冷媒ガスで満たされる吐出圧力側（図１の右側）とに隔てられている。そして、スクリューローター５の一端側は冷媒ガスの吸入側となり吸入圧力側と連通し、スクリューローター５の他端側は冷媒ガスの吐出側となり歯溝５ａが吐出圧力側と連通する。

　ゲートローター７は円板状であり、外周面には周方向に沿って複数の歯部７ａが設けられている。ゲートローター７の歯部７ａはスクリューローター５の歯溝５ａに噛み合うように配置されており、歯溝５ａとゲートローター７の歯部７ａとケーシング２の内周面とスライドバルブ８とによって囲まれた空間は、圧縮される冷媒ガスが満たされる圧縮室９として形成されている。また、圧縮室９には軸受６の潤滑及び圧縮室９のシールを行うための油が注入されている。

　また、ゲートローター７は後述の図４に示すように、歯溝５ａにおいて圧縮室９と反対側の面が、ゲートローターサポート７１によって支持されている。

　スライドバルブ８は、スクリューローター５の外周面に沿って、スクリューローター５の吸入圧力側と吐出圧力側とに摺動可能に設けられており、中央部には、開口部８ａを有している。

　また、ケーシング２の吐出圧力側の内周面には吐出室１０へ繋がる吐出口が開口しており、圧縮室９内に満たされた高圧の冷媒ガス及び油は、スライドバルブ８に開口した開口部８ａ及びこの吐出口を介して吐出室１０に吐出される。

　吐出室１０は、圧縮室９内の高圧の冷媒ガス及び油が吐出される空間である。

　次に、本実施の形態１における要部について図２にて説明する。
　ケーシング２の内部には、圧縮室９に吸入される冷媒が流通する吸入室１１と、圧縮室９から吐出された冷媒が流通する吐出室１０と、歯溝圧室１２とが区画形成されている。更に詳しくは、吸入室１１と歯溝圧室１２とが隔壁１５で区画され、歯溝圧室１２と吐出室１０とがケーシング２に対して着脱自在な隔壁部材１６で区画されている。歯溝圧室１２は、連通路１３を通じて圧縮室９に連通しており、連通路１３には絞り機構（図示せず）が設けられ、圧力変動を緩和するため、連通路１３には絞り機構（図示せず）を備えている。運転中、歯溝圧室１２と連通している空間は圧縮室９のみであるため、歯溝圧室１２の圧力は圧縮室９と同等の圧力になる。

　また、歯溝圧室１２と吸入室１１とは、連通路１４を介して連通する。この連通路１４には、スクリュー圧縮機１の運転中に連通路１４を閉塞し、スクリュー圧縮機１の運転停止後で吸入室１１の圧力が歯溝圧室１２の圧力よりも高くなった場合に連通路１４を開放する開閉機構２０が設けられている。開閉機構２０は、開閉蓋２１と、開閉蓋２１に固定された開閉ロッド２２と、圧縮ばね２３と、ナット２４とを備えている。開閉蓋２１は歯溝圧室１２に配置されている。開閉ロッド２２は連通路１４に摺動自在に挿入され、その先端部が吸入室１１側に突出している。そして、その突出した部分にナット２４が接続され、ナット２４と隔壁１５との間に、開閉蓋２１を隔壁１５側に付勢する圧縮ばね２３が配置されている。

　上記のような開閉機構２０を連通路１４に装着する際には、隔壁部材１６が吐出室１０と歯溝圧室１２との間に装着されていない状態で、開閉蓋２１に固定された開閉ロッド２２を歯溝圧室１２側から連通路１４に挿入する。そして、開閉ロッド２２の先端部を吸入室１１側に突出させ、その突出した開閉ロッド２２の外周に吸入室１１側から圧縮ばね２３を挿入する。そして、開閉ロッド２２の先端部からナット２４を螺合し、圧縮ばね２３が自然長よりも短くなって開閉蓋２１を隔壁１５側に付勢するばね圧が加わるまでナット２４を締める。これにより開閉機構２０の連通路１４への装着が完了する。

　このようにして開閉機構２０を装着した後、隔壁部材１６を歯溝圧室１２と吐出室１０との間に装着することにより、ケーシング内部に吸入室１１と吐出室１０と歯溝圧室１２とが区画形成される。

　次に、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１における運転動作について説明する。
　図３は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の動作説明図である。
　スクリュー圧縮機１においてモーター３を起動すると、スクリュー軸４が回転するのに伴ってスクリューローター５が回転する。このスクリューローター５の回転に伴ってゲートローター７も回転し、圧縮機構Ａが吸入行程、圧縮行程及び吐出行程を繰り返す。ここでは、図３において網掛けを付した圧縮室９に着目して圧縮機構Ａの動作を説明する。

　図３（ａ）は吸入行程における圧縮室９の状態を示している。圧縮室９が形成されている歯溝５ａは、図３（ａ）の下側に位置するゲートローター７の歯部７ａと噛み合わされている。そして、スクリューローター５がモーター３により駆動されて実線矢印の方向に回転すると、この歯部７ａが歯溝５ａの終端へ向かって相対的に移動することで、図３に示す下側のゲートローター７は白抜き矢印の方向に回転する。また、図３に示す上側のゲートローター７は、白抜き矢印で示すように、下側のゲートローター７とは反対方向に回転する。吸入行程では、圧縮室９は最も拡大した容積を有し、ケーシング２の吸入圧力側の空間と連通しており、低圧の冷媒ガスが満たされている。

　更にスクリューローター５が回転すると、その回転に連動して２つのゲートローター７の歯部７ａが順次吐出口の方へ回転移動し、これにより図３（ｂ）のように圧縮室９の容積（体積）が縮小し、圧縮室９内の冷媒ガスが圧縮される。

　引き続き、図３（ｃ）に示すようにスクリューローター５が回転し、圧縮室９が吐出口に連通すると、圧縮室９内で圧縮された高圧の冷媒ガスが、圧縮室９に注入されている油と一緒に吐出口より吐出室１０へ吐出される。

　次に、スクリュー圧縮機１の運転中の歯溝圧室１２の圧力について説明する。
　歯溝圧室１２は連通路１３を通じて圧縮室９に連通しているため、スクリュー圧縮機１の運転時、歯溝圧室１２の圧力は圧縮室９と同等の圧力となっており、吸入室１１の圧力よりも高くなる。このため、スクリュー圧縮機１の運転中は、歯溝圧室１２内の圧力と吸入室１１の圧力との差圧と圧縮ばね２３の付勢力とによって開閉蓋２１が隔壁１５側に押圧され、連通路１４が閉じた状態となる。その結果、吸入室１１と歯溝圧室１２との間における冷媒ガスの流出入はなく、圧縮室９は歯溝圧室１２と同等の圧力になる。

　このため、スクリュー圧縮機１の運転時における圧力関係は式（１）のとおりになる。

　吸入室１１の圧力＋圧縮ばね２３の付勢力＜圧縮室９・歯溝圧室１２の圧力＜吐出室１０の圧力
・・・（１）

　このような状態からスクリュー圧縮機１の運転を停止すると、スクリューローター５の低圧側と高圧側との圧力差によって上述したようにスクリューローター５が逆回転する。スクリューローター５が逆回転すると、圧縮室９の中の圧力が吸入室１１の圧力よりも低くなり、本発明の改良を施さない従来の構成では、圧縮室９と吸入室１１との差圧が大きくなり、ゲートローター７が変形する現象が生じる。この現象について図４及び図５を用いて改めて説明する。

　図４は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の運転時におけるゲートローターの状態を示す模式図である。図５は、ゲートローターが変形する現象の説明図である。図４及び図５において矢印は歯溝５ａに対するゲートローター７の進行方向である。
　スクリュー圧縮機１の運転中は図４に示すように圧縮室９においてゲートローター７側が高圧、ゲートローターサポート７１側が低圧となっている。しかし、スクリュー圧縮機１の運転が停止し、スクリューローター５の逆回転によって圧縮室９の中の圧力が吸入室１１の圧力よりも低くなると、ゲートローター７には運転時と逆方向の押し付け力が作用する。その結果、図５に示すようにゲートローター７がゲートローターサポート７１から離れて圧縮室９側に向かって反るように変形（図５では変形量を誇張して表示）したり、損傷したりするおそれがあった。

　そこで、特許文献１の技術では、逆回転時においてケーシング内の圧力差を小さくするといった考え方の基、スクリューローターの逆回転が生じると、吐出室と吸入室とを連通させて吐出室の高圧側の冷媒が吸入室の低圧側へ流れるようにしている。これにより吐出室と吸入室の圧力差を抑えられるが、圧縮室（歯溝）内の圧力が低いままであるため、圧縮室（歯溝）内よりも吸入室の圧力が高くなり、ゲートローターが背面側のゲートローターサポートから圧縮室側に向かって反るといったゲートローターの変形を十分に抑えられないおそれがある。また、圧縮室と吸入室との圧力関係が、ゲートローターの変形を抑える効果を発揮できる圧力関係となるまでに時間を要し、逆回転時の初期段階におけるゲートローターの変形を十分に抑えられない可能性があった。

　そこで、本実施の形態１では歯溝圧室１２を設けたことによって、以下に説明する圧力関係が得られることを以て、ゲートローター７の変形、損傷を抑制することができる。

　本実施の形態１では、大きく分けて２段階でゲートローター７の変形、損傷を抑制するようにしており、以下、各段階について説明する。

（スクリューローター逆回転時の初期段階）
　スクリュー圧縮機１の運転時の圧力関係は、上記（１）のようになっており、この状態からスクリュー圧縮機１を運転停止させると、上述したようにスクリューローター５が運転時とは逆方向へ回転し、高圧側である吐出室１０の冷媒ガスが圧縮室９を通して低圧側である吸入室１１へ流れる。

　このようにスクリューローター５が逆回転すると、圧縮室９の容積が徐々に拡大していくため、圧縮室９は膨張空間となる。すなわち、圧縮室９内部の冷媒が膨張して減圧され、圧縮室９内部の圧力が低下していく。一方で、吸入室１１の圧力は徐々に上昇する。

　このようにして圧縮室９の圧力が低下していくと、歯溝圧室１２内の高圧の冷媒ガスが圧縮室９へ導入される。したがって、圧縮室９の圧力低下が抑制され、式（２）の圧力関係となる。

　吸入室１１の圧力＋圧縮ばね２３の付勢力≦圧縮室９・歯溝圧室１２の圧力＜吐出室１０の圧力
　・・・（２）

　以上の初期段階の動作では、圧縮室９内部の圧力が低下すると、直ちに歯溝圧室１２内の高圧の冷媒ガスが連通路１３を通じて直接、圧縮室９へ導入されることになる。よって、スクリューローター５の逆回転の開始とほぼ時を同じくして圧縮室９自体の圧力低下を抑えることができる。このため、スクリューローター５の逆回転中にゲートローター７の歯部７ａがスクリュー圧縮機１の運転時と逆方向に押し付けられるのを抑制できる。したがって、ゲートローター７が背面側のゲートローターサポート７１から圧縮室９側に向かって反るように変形するのを防止できる。

（２段階目）
　そして、上記式（２）の圧力関係の状態から更にスクリューローター５が逆回転を続けると、圧縮室９の圧力が更に低下し、その一方で、吸入室１１の圧力は徐々に上昇する。そして、式（３）の関係が成立した際、吸入室１１と歯溝圧室１２との差圧により、開閉蓋２１が圧縮ばね２３の付勢力に抗って隔壁１５から離れる方に移動し、連通路１４が開いた状態となる。

　吸入室１１の圧力＋圧縮ばね２３の付勢力＞歯溝圧室１２の圧力＞圧縮室９の圧力
・・・（３）

　連通路１４が開いて吸入室１１と歯溝圧室１２とが連通することにより、吸入室１１内の冷媒ガス（圧縮室９の圧力よりも高圧の冷媒ガス）が歯溝圧室１２を通して圧縮室９へ流入し、圧縮室９の圧力が上昇する。

　以上の２段階目の動作では、吸入室１１内の冷媒ガスが連通路１４及び歯溝圧室１２を通じて圧縮室９へ直接導入されることで、圧縮室９の中の圧力がケーシング２の吸入側の圧力よりも低くなっても、その圧力差を十分に小さくすることができる。このため、ゲートローター７が背面側のゲートローターサポート７１から圧縮室９側に向かって反るように変形するのを防止できる。

　―実施の形態１の効果―
　本実施の形態１では、連通路１３を介して圧縮室９と連通し、スクリュー圧縮機１の運転時に圧縮室９と同等の圧力となる歯溝圧室１２を設けた。そして、スクリュー圧縮機１が運転停止し、スクリューローター５が逆回転して圧縮室９の圧力が低下すると、圧縮室９と歯溝圧室１２との差圧によって歯溝圧室１２の高圧の冷媒ガスが連通路１３を通じて圧縮室９へ導入されるようにした。これにより、ゲートローター７が変形するのを抑え、ゲートローター７の摩耗や損傷を防止できる。

　つまり、従来の特許文献１の技術では、上述したように、スクリューローターの逆回転が生じると、吐出室１０の冷媒を吸入室１１にバイパスするようにしているため、圧縮室９の圧力が上昇する要素がなく圧縮室内の圧力が低いままとなり、圧縮室９よりも吸入室１１の圧力が高くなる。これに対し、本実施の形態１では、圧縮室９に連通する歯溝圧室１２を設け、圧縮室９の圧力が下がり始めると同時に歯溝圧室１２内の高圧の冷媒ガスを連通路１３を通じて直接、圧縮室９へ導入することで、圧縮室９自体の急激な圧力低下を抑えることができる。すなわち、変形防止対象のゲートローター７そのものが設置された圧縮室９自体の急激な圧力低下を抑えるようにしたので、特許文献１の技術に比べてスクリュー圧縮機１停止時のゲートローター７の変形抑制効果の確実性を高めることができる。その結果、ゲートローター７の摩耗や損傷の防止効果の確実性も高めることができ、性能の経年低下を抑制できる。

　また、従来の特許文献１の技術では、ゲートローター逆回転時に圧縮室内の高圧の冷媒ガスを連通路を通じて吸入室に導入するに際し、電磁弁の開閉を必要とする、いわば制御式であり、電磁弁の開閉を制御する制御回路が必要であった。

　これに対し、本実施の形態１では、圧縮室９と歯溝圧室１２との差圧によって歯溝圧室１２の高圧の冷媒ガスを連通路１３を通じて圧縮室９へ導入するようにしており、いわば機械式である。よって、電磁弁などの弁類の動作を必要としないため、特別な制御回路を構成する必要がないという利点がある。

　また、従来の特許文献２の技術では、エコノマイザーポートが必要であったが、本実施の形態１では、エコノマイザーポートは不要であり、エコノマイザーポートが無いスクリュー圧縮機１において本実施の形態１の技術を適用できる。

実施の形態２．
　実施の形態２は、実施の形態１の開閉機構２０とは異なる開閉機構３０に関するものである。以下、実施の形態２が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。なお、実施の形態１の構成部分において適用された変形例は、実施の形態２の同様の構成部分においても同様に適用される。この点は、後述の実施の形態においても同様である。

　図６は、本発明の本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の要部の断面図で、（ａ）は吸入室１１と歯溝圧室１２が仕切られている状態を示し、（ｂ）は吸入室１１と歯溝圧室１２が連通している状態を示している。
　実施の形態１の開閉機構２０は、スクリュー軸４に対して平行に開閉ロッド２２が動作して連通路１４の開閉を行う機構であったのに対し、実施の形態２の開閉機構３０は、スクリュー軸４に対して垂直方向に開閉ロッド２２が動作して連通路１４の開閉を行う機構である。

　実施の形態２では、ケーシング２において連通路１４の形成部分に、連通路１４に直交して交差する挿通孔１７が形成されている。挿通孔１７は、ケーシング２の外周面に開口しており、その開口面側の大径挿通孔１７ａと大径挿通孔１７ａよりも径が小さい小径挿通孔１７ｂとを有し、互いの間に段差１７ｃが形成されている。また、挿通孔１７の開口面は蓋１８によって閉塞されている。

　開閉機構３０は、大径挿通孔１７ａに摺動可能に配置された開閉蓋３１と、開閉蓋３１に固定され、小径挿通孔１７ｂに摺動可能に配置された開閉ロッド３２と、圧縮ばね３３とを備えている。開閉蓋３１は大径挿通孔１７ａに配置され、開閉ロッド３２が小径挿通孔１７ｂに向けて延びている。そして、大径挿通孔１７ａにおいて開閉蓋３１と蓋１８との間に、開閉蓋３１を小径挿通孔１７ｂ側に付勢する圧縮ばね３３が配置されている。

　大径挿通孔１７ａ内は、開閉蓋３１によって開閉蓋３１側の空間Ｓ１と小径挿通孔１７ｂ側の空間Ｓ２とに区画されており、空間Ｓ１は連通路３４により吸入室１１と連通し、空間Ｓ２は連通路３５により歯溝圧室１２に連通している。また、開閉ロッド３２には、スクリュー軸４方向に貫通する貫通孔３６が形成されている。

　以上のように構成された開閉機構３０において、スクリュー圧縮機１の運転時、空間Ｓ１は連通路３４を通じて吸入室１１の圧力と同じ吸入圧となり、また、空間Ｓ２は連通路３５及び歯溝圧室１２を通じて圧縮室９内の圧力と同じ圧力となる。よって、図６（ａ）に示すように、空間Ｓ２内の圧力により開閉蓋３１が圧縮ばね３３の付勢力に抗って段差１７ｃから離れる方向に移動する。これにより開閉ロッド３２の貫通孔３６が連通路１４内から離れた状態となり、連通路１４が遮断されて吸入室１１と歯溝圧室１２とが連通しない状態となる。

　そして、スクリュー圧縮機１の運転が停止し、上述したようにゲートローター７が逆回転を続けると、圧縮室９の圧力が更に低下し、その一方で、吸入室１１の圧力は徐々に上昇する。これにより、図６（ｂ）に示すように、空間Ｓ１に加わる吸入室１１からの圧力と圧縮ばね３３のばね力とが開閉蓋３１に作用し、開閉蓋３１が段差１７ｃに当接した状態となる。この状態において、開閉ロッド３２の貫通孔３６が連通路１４内に位置した状態となり、連通路１４が開放されて吸入室１１と歯溝圧室１２とが連通する状態となる。

　―実施の形態２の効果―
　実施の形態２は実施の形態１と同様に冷媒圧力とばね力とにより連通路１４を開閉するため、スクリューローター５の逆回転時におけるゲートローター７の損傷及び摩耗に対しては実施の形態１と同様の効果を得る。また、実施の形態１では、開閉機構２０を連通路１４に装着するにあたり、ケーシング２の内部での作業が必要となるが、実施の形態２では、挿通孔１７がケーシング２の外周面に開口しており、開閉機構３０を構成する各部材をその開口から挿入して装着できるため、実施の形態１より開閉機構３０の組立性が向上する。

実施の形態３．
　実施の形態１では吸入室１１と歯溝圧室１２とを連通する連通路１４を備え、開閉機構２０により連通路１４を開閉するのに対し、実施の形態３では吸入室１１と歯溝圧室１２とを連通しない構造とする。そして、スクリューローター５の逆回転時は歯溝圧室１２からのみ圧縮室９へ冷媒ガスの導入がある構造とする。以下、実施の形態３が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

　図７は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。
　スクリュー圧縮機１の運転停止後のスクリューローター５の逆回転時に、圧縮室９、歯溝圧室１２、吐出室１０において、式（４）の圧力関係が成立する間、歯溝圧室１２内の冷媒ガス（圧縮室９の圧力よりも高圧の冷媒ガス）が圧縮室９へ導入される。これにより、圧縮室９の圧力が上昇する。

　圧縮室９＜歯溝圧室１２＜吐出室１０・・・（４）

　―実施の形態３の効果―
　スクリュー圧縮機１において、冷媒として動作圧力の低い、いわゆる低圧冷媒を使用する等して吐出圧力と吸入圧力の圧力差が小さくなる運転のみ実施する際は、吐出圧力と吸入圧力の圧力差が小さいため、実施の形態１を適用した際に開閉機構２０の開閉蓋２１が開かない場合がある。このような場合には、開閉機構２０自体を削除した構成としてもよい。開閉機構２０を削除しても、圧縮室９に連通する歯溝圧室１２を設け、式（４）の圧力関係が成立する間、歯溝圧室１２内の冷媒ガス（圧縮室９の圧力よりも高圧の冷媒ガス）が圧縮室９へ導入される構成とすることで、ゲートローター７の変形及び損傷を抑制することが可能になる。

　また、実施の形態３は実施の形態１で用いていた開閉機構２０を用いないため、実施の形態１よりも部品点数を削減できる。

実施の形態４．
　実施の形態４は、実施の形態１から開閉機構２０を削除すると共に、歯溝圧室１２を圧縮室９又は吐出室１０に連通させる切替機構４０を備えた構成としたものである。以下、実施の形態４が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

　図８は、本発明の実施の形態４に係るスクリュー圧縮機の要部断面図である。
　切替機構４０は、ケーシング２の外部を介して歯溝圧室１２と吐出室１０とを連通する連通路４１と、同様にケーシング２の外部を介して歯溝圧室１２と圧縮室９とを連通する連通路４２と、歯溝圧室１２の連通先を連通路４１又は連通路４２に切り替える切替弁（三方弁、電磁弁等）４３とを備えている。切替弁４３は、マイクロコンピュータ等で構成された制御装置５０によって切り替えられる。

　制御装置５０は、スクリュー圧縮機１の運転時には、吐出室１０と歯溝圧室１２とが連通するように切替弁４３を制御し、歯溝圧室１２を吐出室１０と同一の圧力にする。また、制御装置５０は、スクリュー圧縮機１の運転停止後には、歯溝圧室１２と圧縮室９とが連通するように切替弁４３を制御し、運転時に吐出室１０と同一の圧力であった歯溝圧室１２から圧縮室９へ冷媒が導入されるようにする。

　―実施の形態４の効果―
　実施の形態４によれば、運転中に吐出室１０と同一の圧力であった歯溝圧室１２の冷媒ガスを、スクリュー圧縮機１の運転停止後に圧縮室９へ導入することにより、スクリューローター５の逆回転により圧縮室９の圧力が低下しても、歯溝圧室１２からの冷媒ガスの導入により圧縮室９の圧力の低下を抑えることができる。これにより、圧縮室９の圧力が吸入室１１の圧力よりも低下することや、その差圧が大きくなるのを抑制できる。したがって、ゲートローター７が、運転時とは逆方向の圧力を受けて変形したり損傷したりすることを抑制することが可能になる。これにより、ゲートローター７の摩耗による性能の経年低下を抑制できる。

　なお、図８には歯溝圧室がケーシング２の外部を介して吐出室１０及び圧縮室９に連通する構成を示したが、ケーシング２の内部に設けた各連通路を介して連通し、その各連通路を切替機構で切り替える構成も本発明に含むものとする。

　また、本発明は、回転数が一定な一定速のスクリュー圧縮機のみならず、回転数可変なインバータスクリュー圧縮機にも適用可能である。

　１　スクリュー圧縮機、２　ケーシング、３　モーター、３ａ　ステーター、３ｂ　モーターローター、４　スクリュー軸、５　スクリューローター、５ａ　歯溝、６　軸受、７　ゲートローター、７ａ　歯部、８　スライドバルブ、８ａ　開口部、９　圧縮室、１０　吐出室、１１　吸入室、１２　歯溝圧室、１３　連通路（圧縮室側連通路）、１４　連通路（吸入室側連通路）、１５　隔壁、１６　隔壁部材、１７　挿通孔、１７ａ　大径挿通孔、１７ｂ　小径挿通孔、１７ｃ　段差、１８　蓋、２０　開閉機構、２１　開閉蓋、２２　開閉ロッド、２３　圧縮ばね、２４　ナット、３０　開閉機構、３１　開閉蓋、３２　開閉ロッド、３３　圧縮ばね、３４　連通路（第１連通路）、３５　連通路（第２連通路）、３６　貫通孔、４０　切替機構、４１　連通路（吐出室側連通路）、４２　連通路（圧縮室側連通路）、４３　切替弁、５０　制御装置、７１　ゲートローターサポート、Ａ　圧縮機構、Ｓ１　空間（第１空間）、Ｓ２　空間（第２空間）。

Claims

　圧縮室を構成する複数条の歯溝が外周面に形成されたスクリューローターと、前記歯溝に噛み合わされる複数の歯部が外周部に形成されたゲートローターと、前記スクリューローターが収容されるケーシングとを備えたスクリュー圧縮機であって、
　前記ケーシング内は、前記圧縮室と、前記圧縮室に吸入される冷媒が流通する吸入室と、前記圧縮室から吐出された冷媒が流通する吐出室と、前記圧縮室に圧縮室側連通路を介して連通し、前記スクリュー圧縮機の運転時に前記圧縮室と同等の圧力になる歯溝圧室とを備え、
　前記スクリュー圧縮機の運転停止後、前記歯溝圧室から前記圧縮室へ、前記圧縮室よりも高圧の冷媒ガスが導入される
　スクリュー圧縮機。
　前記ケーシングに形成され、前記歯溝圧室と前記吸入室とを連通する吸入室側連通路と、
　前記スクリュー圧縮機の運転時に前記吸入室側連通路を閉塞し、前記スクリュー圧縮機の運転停止後に前記吸入室の圧力が前記歯溝圧室の圧力よりも高くなった場合に前記吸入室側連通路を開放する開閉機構とを備えた
　請求項１記載のスクリュー圧縮機。
　前記開閉機構は、前記吸入室と前記歯溝圧室との差圧により前記吸入室側連通路を開閉する機構である
　請求項２記載のスクリュー圧縮機。
　前記開閉機構は、前記スクリューローターの軸方向に動作して前記吸入室側連通路を開閉する機構である
　請求項２又は請求項３記載のスクリュー圧縮機。
　前記開閉機構は、前記スクリューローターの軸方向と直交する方向に動作して前記吸入室側連通路を開閉する機構である
　請求項２又は請求項３記載のスクリュー圧縮機。
　前記ケーシングは、前記吸入室側連通路に直交して交差して延び、前記ケーシングの外周面に開口した挿通孔を有し、前記挿通孔に前記開閉機構が動作可能に配置されている
　請求項５記載のスクリュー圧縮機。
　前記挿通孔は、前記ケーシングの外周面に開口した開口面側の大径挿通孔と前記大径挿通孔よりも径が小さい小径挿通孔とを有し、
　前記開閉機構は、前記大径挿通孔に摺動可能に配置され、前記大径挿通孔内を前記開口面側の第１空間と前記小径挿通孔側の第２空間とに区画する開閉蓋と、前記開閉蓋に固定され、前記小径挿通孔に摺動可能に配置された開閉ロッドと、前記第１空間に配置され、前記開閉蓋を前記小径挿通孔側に付勢するばねとを有し、
　前記ケーシングは、前記第１空間と前記吸入室とを連通する第１連通路と、前記第２空間と前記歯溝圧室とを連通する第２連通路とを有し、
　前記開閉ロッドは、前記スクリューローターの軸方向に貫通する貫通孔を有し、
　前記スクリュー圧縮機の運転時、前記ばねの付勢力に抗って前記開閉蓋が前記挿通孔の前記開口面側に移動して前記開閉ロッドの前記貫通孔が前記吸入室側連通路内から離れることにより、前記吸入室側連通路が閉じられ、前記スクリュー圧縮機の運転停止時は、前記第１空間と前記第２空間との圧力差と前記ばねの付勢力とにより前記開閉蓋が前記小径挿通孔側に移動して前記開閉ロッドの前記貫通孔が前記吸入室側連通路内に位置することにより前記吸入室側連通路が開かれる
　請求項６記載のスクリュー圧縮機。
　圧縮室を構成する複数条の歯溝が外周面に形成されたスクリューローターと、前記歯溝に噛み合わされる複数の歯部が外周部に形成されたゲートローターと、前記スクリューローターが収容されるケーシングとを備えたスクリュー圧縮機であって、
　前記ケーシング内は、前記圧縮室と、前記圧縮室に吸入される冷媒が流通する吸入室と、前記圧縮室から吐出した冷媒が流通する吐出室と、歯溝圧室とを備えており、
　前記歯溝圧室と前記吐出室とを連通する吐出室側連通路と、
　前記歯溝圧室と前記圧縮室とを連通する圧縮室側連通路と、
　前記スクリュー圧縮機の運転時に前記歯溝圧室の連通先を前記吐出室側連通路に切り替え、前記スクリュー圧縮機の運転停止時に前記歯溝圧室の連通先を前記圧縮室側連通路に切り替える切替機構とを備えた
　スクリュー圧縮機。