JP2017210915A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スライドバルブ（60）を用いて運転容量を制御するスクリュー圧縮機において、中間負荷運転時や最低負荷運転時に、ケーシング（10）に対するスライドバルブ（60）の押し付け力が不十分になるのを抑え、スライドバルブ（60）が振動するのを抑制する。【解決手段】スライドバルブ（60）に、バイパス開度調整部（61）の円柱状の外周面における最大直径よりスクリューロータ（40）側の位置で高圧圧力を受ける高圧受圧部（71）と、この高圧受圧部（71）へケーシング（10）内の高圧圧力を導入する高圧導入部（73）とを形成する。【選択図】図７

Description

本発明は、スクリュー圧縮機に関し、特に、スライドバルブを用いたアンロード機構により運転容量を制御するように構成されたスクリュー圧縮機に関するものである。

従来、冷媒や空気を圧縮する圧縮機として、スクリュー圧縮機が用いられている。例えば、特許文献１には、１つのスクリューロータと２つのゲートロータとを備えたスクリュー圧縮機が開示されている。

このスクリュー圧縮機では、スクリューロータとゲートロータがケーシング内に収容されている。スクリューロータには螺旋溝が形成されており、この螺旋溝にゲートロータが噛み合うことにより圧縮室が形成されている。また、ケーシング内には、低圧空間と高圧空間が形成されている。そして、スクリューロータが回転駆動されると、低圧空間内の流体が圧縮室へ吸入されて圧縮され、圧縮室内で圧縮された流体が高圧空間へ吐出される。

特許文献１のスクリュー圧縮機には、スライドバルブが設けられている。スライドバルブは、その内面（ケーシングの径方向内側に位置する面）がスクリューロータの外周と対面するように配置され、スクリューロータの回転軸と平行な方向へスライド可能となっている。特許文献１のシングルスクリュー圧縮機のスライドバルブは、圧縮機の運転容量を調節するためのアンロード機構に用いられている。

このスライドバルブは、圧縮途中の冷媒を圧縮室の吸入側に戻すバイパス通路の開度を全閉から全開まで調整するように構成されている。スライドバルブは、スクリューロータの軸方向へスライドして移動可能であり、その位置に応じてバイパス通路の開度が調整されて、バイパス通路を流れるバイパスガス流量を変化させるようになっている。そして、バイパスガス流量を調整することによって、スクリュー圧縮機の運転容量が制御される。

ケーシングには固定吐出ポートが形成されており、スライドバルブには可動吐出ポートが形成されている。そして、また、スライドバルブがスクリューロータの軸方向へ移動するのに伴って、吐出ポートの開口面積の大きさが変化する。

ここで、最大負荷運転時には可動吐出ポートは全開であり、全吐出ガスのうちで可動吐出ポートから吐出される吐出ガスの割合が最大になる。また、運転容量が低下して部分負荷運転になると、可動吐出ポートからの吐出ガスの割合が少なくなり、固定吐出ポートから吐出される割合が多くなる。さらに、最低負荷運転時には可動吐出ポートからは吐出ガスが吐出されなくなり、ガスは固定吐出ポートだけから吐出されるようになる。

上記スライドバルブは、スクリューロータ側の面（正面）が、圧縮室で発生する高圧圧力を受圧する。一方、この正面と反対側に位置するスライドバルブの背面は、吸入側が低圧圧力になるように、その周囲の形状が設計される。したがって、スライドバルブは、上記高圧圧力と低圧圧力の圧力差により、スクリューロータの軸心から離れる方向へ向かって、ケーシングの内周面に対して押し付けられる。

特開２０１１−１３２８３４号公報

上記スライドバルブは、最大負荷運転時には可動吐出ポートが全開になるように吸入側の移動端へ移動しており、図１６，図１７に示すように最大負荷よりも負荷が小さい中間負荷運転時には、スライドバルブ（100）はそれよりも吐出側へ移動している。また、最小負荷運転時には、スライドバルブ（100）は可動吐出ポート（101）が閉じて固定吐出ポート（102）だけからガスが吐出するように、吐出側の移動端へ移動している。

スライドバルブ（100）が吐出側の移動端よりも吐出側の移動端へ移動している図１６，図１７の中間負荷運転時や最小負荷運転時には、スライドバルブ（100）の正面側の低圧受圧面積が、背面側の低圧受圧面積よりも小さくなる。したがって、スライドバルブ（100）が吐出側の移動端よりも吐出側の移動端へ移動している場合には、ケーシングに対するスライドバルブの押し付け力が不足し、スライドバルブの正面の押し付け力と背面の押し付け力がほぼ等しくなるおそれがある。そうなると、圧縮室の内圧の変動に伴ってスライドバルブが振動するおそれがある。

なお、スライドバルブ（100）が吸入側の移動端へ移動している場合は図１６の「ａ」の部分にも低圧圧力が作用するため、スライドバルブ（100）の正面側の低圧受圧面積と背面側の低圧受圧面積との差は大きくはならず、スライドバルブ（100）の振動は問題にはならない。中間負荷運転時や最小負荷運転時に、スライドバルブ（100）の正面側（スクリューロータ側）の低圧受圧面積が小さくなるのは、圧縮室を構成するスクリューロータの螺旋溝とスライドバルブ（100）との位置関係が、最大負荷運転時とは変わるためである。

一方、スライドバルブの背面の吐出側は、上記の固定ポートがある関係で、低圧受圧面を伸ばすにも限界がある。このため、従来の構造では、最大負荷運転時から最低負荷運転時のすべての運転範囲において、ケーシングに対するスライドバルブの十分な押し付け力を得ることは困難であった。

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、スライドバルブを用いたアンロード機構により運転容量を制御するスクリュー圧縮機において、中間負荷運転時や最低負荷運転時に、ケーシングに対するスライドバルブの押し付け力が不十分になるのを抑え、スライドバルブが振動するのを抑制することである。

第１の発明は、ケーシング（10）と、螺旋溝（41）を有し上記ケーシング（10）内で回転するスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）にかみ合って上記ケーシング（10）内に圧縮室（23）を形成するゲートロータ（50）と、上記圧縮室（23）の圧縮途中位置から該圧縮室（23）の吸入側に連通するバイパス通路（33）と、上記圧縮室（23）から高圧ガスが吐出される吐出ポート（25）と、上記スクリューロータ（40）の軸方向へスライド可能に構成されたスライドバルブ（60）を有するアンロード機構（60,80）と、を備え、上記スライドバルブ（60）が、上記スクリューロータ（40）の外周面の一部を正面とし、その外周面より径方向外側の１点を中心とする円弧に沿った面を背面として、上記バイパス通路（33）の開度を調整する弁体部（63）と、吐出開口面積を調整する可動吐出ポート（62）とを備えたスクリュー圧縮機を前提としている。

そして、このスクリュー圧縮機は、上記スライドバルブ（60）に、上記弁体部（63）に径方向内側から径方向外側へ向かう高圧圧力を受けるように形成された高圧受圧部（71）と、ケーシング（10）内の高圧圧力を該高圧受圧部（71）へ導入する高圧導入部（73）とが形成されていることを特徴としている。

この第１の発明では、上記スライドバルブ（60）に、上記弁体部（63）に径方向内側から径方向外側へ向かう高圧圧力を受けるように形成された高圧受圧部（71）と、ケーシング（10）内の高圧圧力を該高圧受圧部（71）へ導入する高圧導入部（73）とを設けているので、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）がケーシング（10）に押し付けられる。

第２の発明は、第１の発明において、上記スライドバルブ（60）の高圧受圧部（71）は、上記弁体部（63）の中心とスクリューロータ（40）の中心とを通る中心線の両側で、かつ該中心線に直交する弁体部（63）の直径線分よりもスクリューロータ（40）の径方向内側に形成された凹部（72）により構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。

この第２の発明では、スライドバルブ（60）の高圧受圧部（71）である凹部（72）が高圧ガスの圧力を受け、スライドバルブ（60）がケーシング（10）に押し付けられる。

第３の発明は、第１の発明において、上記高圧導入部（73）が、上記可動吐出ポート（62）から上記高圧受圧部（71）へ高圧ガスを導入するように上記弁体部（63）に形成された高圧導入通路（74）により構成されていることを特徴としている
この第３の発明では、高圧ガスが高圧導入通路（74）を通って可動吐出ポート（62）から高圧受圧部（71）へ導入され、高圧受圧部（71）に高圧圧力が作用する。そして、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）がケーシング（10）に押し付けられる。

第４の発明は、第３の発明において、上記高圧導入通路（74）を、最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）を備えていることを特徴としている。

この第４の発明では、高圧導入通路（74）が、開閉機構（75）により、最大負荷の運転時に閉鎖され、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放される。したがって、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）が確実にケーシング（10）に押し付けられる。

第５の発明は、第４の発明において、上記高圧導入通路（74）が上記スライドバルブ（60）の軸方向にのびる直線状の導入孔（76）であり、上記開閉機構（75）が上記導入孔（76）に挿入されるロッド（77）であることを特徴としている。

この第５の発明では、高圧導入通路（74）が、開閉機構（75）であるロッド（77）により、最大負荷の運転時に閉鎖され、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放される。したがって、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）が確実にケーシング（10）に押し付けられる。

本発明によれば、上記スライドバルブ（60）に、上記弁体部（63）に径方向内側から径方向外側へ向かう高圧圧力を受けるように形成された高圧受圧部（71）と、ケーシング（10）内の高圧圧力を該高圧受圧部（71）へ導入する高圧導入部（73）とを設け、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）がケーシング（10）に押し付けられるようにしているので、スライドバルブ（60）を用いたアンロード機構（60,80）により運転容量を制御するスクリュー圧縮機において、中間負荷運転時や最低負荷運転時に、ケーシング（10）に対するスライドバルブ（60）の押し付け力が不十分になるのを抑え、スライドバルブ（60）が振動するのを抑制できる。

上記第２の発明によれば、高圧受圧部（71）としてスライドバルブ（60）に凹部（72）を形成しているので、簡単な構成でスライドバルブ（60）の振動を抑えられる。

上記第３の発明によれば、上記高圧導入部（73）を、上記可動吐出ポート（62）から上記高圧受圧部（71）へ高圧ガスを導入するように上記弁体部（63）に形成された高圧導入通路（74）により構成しているので、簡単な構成で高圧受圧部（71）に高圧圧力を作用させ、スライドバルブ（60）をケーシング（10）に押し付けて振動を抑えられる。

上記第４の発明によれば、上記高圧導入通路（74）を、最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）を設けたことにより、高圧導入通路（74）が、最大負荷の運転時に閉鎖され、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放されるようにしている。したがって、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力によりスライドバルブ（60）を確実にケーシング（10）に押し付けて、スライドバルブ（60）の振動を確実に抑えられる。

上記第５の発明によれば、上記高圧導入通路（74）を、最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）としてロッド（77）を設けたことにより、簡単な構成で高圧導入通路（74）を開閉し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時には、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力によりスライドバルブ（60）を確実にケーシング（10）に押し付けて、スライドバルブ（60）の振動を確実に抑えられる。

図１は、本発明の実施形態に係るスクリュー圧縮機の全体構成を示す側面図である。 図２は、スクリュー圧縮機の要部の構成を示す断面図である。 図３は、図２におけるIII−III線断面を示す断面図である。 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、スライドバルブの斜視図である。 図６は、スライドバルブの正面図である。 図７は、スライドバルブを別の角度から見た斜視図である。 図８は、スライドバルブの部分斜視図である。 図９は、スライドバルブが可動範囲の中間に位置したとき（中間負荷運転時）の吐出開口の状態図である。 図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面図である。 図１１は、スクリュー圧縮機の圧縮機構の吸込行程の動作を示す平面図である。 図１２は、スクリュー圧縮機の圧縮機構の圧縮行程の動作を示す平面図である。 図１３は、スクリュー圧縮機の圧縮機構の吐出行程の動作を示す平面図である。 図１４は、スクリュー圧縮機の部分拡大断面図であって、運転容量が最大になっている状態を示す。 図１５は、スクリュー圧縮機の部分拡大断面図であって、運転容量が最小になっている状態を示す。 図１６は、従来のスクリュー圧縮機のスライドバルブにおける中間負荷時の正面側受圧状態を示す図である。 図１７は、従来のスクリュー圧縮機のスライドバルブにおける中間負荷時の背面側受圧状態を示す図である。

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。

図１に示すように、このスクリュー圧縮機（1）では、圧縮機構（20）とそれを駆動する電動機（15）とが１つのケーシング（10）に収容されている。このスクリュー圧縮機（1）は、半密閉型に構成されている。

ケーシング（10）は、横長の円筒状に形成されている。ケーシング（10）の内部空間は、ケーシング（10）の一端側に位置する低圧空間（S1）と、ケーシング（10）の他端側に位置する高圧空間（S2）とに仕切られている。ケーシング（10）には、低圧空間（S1）に連通する吸入管接続部（11）と、高圧空間（S2）に連通する吐出管接続部（12）とが設けられている。図示していないが、チラーシステムなどの冷凍装置が有する冷媒回路の蒸発器から流れてきた低圧ガス冷媒は、吸入管接続部（11）を通って低圧空間（S1）へ流入する。また、圧縮機構（20）から高圧空間（S2）へ吐出された圧縮後の高圧ガス冷媒は、吐出管接続部（12）を通って冷媒回路の凝縮器へ供給される。

ケーシング（10）内では、低圧空間（S1）に電動機（15）が配置され、低圧空間（S1）と高圧空間（S2）の間に圧縮機構（20）が配置されている。圧縮機構（20）の駆動軸（21）は、電動機（15）に連結されている。スクリュー圧縮機（1）の電動機（15）は商用電源（図示せず）に接続されている。電動機（15）は、商用電源から交流を供給されて一定の回転速度で回転する。

また、ケーシング（10）内では、高圧空間（S2）に油分離器（16）が配置されている。油分離器（16）は、圧縮機構（20）から吐出された冷媒から冷凍機油を分離する。高圧空間（S2）における油分離器（16）の下方には、潤滑油である冷凍機油を貯留するための油貯留室（17）が形成されている。油分離器（16）において冷媒から分離された冷凍機油は、下方へ流れ落ちて油貯留室（17）に蓄えられる。

図２，図３に示すように、圧縮機構（20）は、ケーシング（10）内に形成された円筒壁（30）と、該円筒壁（30）の中に配置された１つのスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。スクリューロータ（40）には駆動軸（21）が挿通し、スクリューロータ（40）と駆動軸（21）は、キー（22）によって連結されている。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。スクリューロータ（40）は、該スクリューロータ（40）の吸入側に配置された電動機（15）によりケーシング（10）内で回転駆動される。

円筒壁（30）の高圧空間（S2）側の端部には、軸受ホルダ（35）が挿入されている。軸受ホルダ（35）は、概ね円筒状に形成されている。軸受ホルダ（35）の外径は、円筒壁（30）の内周面（即ち、スクリューロータ（40）の外周面と摺接する面）の直径と実質的に等しくなっている。軸受ホルダ（35）の内側には、軸受（36）が設けられている。軸受（36）には駆動軸（21）の先端部が挿通しており、この軸受（36）が駆動軸（21）を回転自在に支持している。

図４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）は、円筒壁（30）に回転可能に嵌合しており、その外周面が円筒壁（30）の内周面と油膜を介して摺接する。スクリューロータ（40）の外周部には、スクリューロータ（40）の一端から他端へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）が複数（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４における手前側の端部が始端となり、同図における奥側の端部が終端となっている。また、スクリューロータ（40）は、同図における手前側の端部（吸入側の端部）がテーパー状に形成されている。図４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手前側の端面に螺旋溝（41）の始端が開口する一方、その奥側の端面に螺旋溝（41）の終端は開口していない。

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（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、円筒壁（30）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。各ゲートロータ（50）の軸心は、スクリューロータ（40）の軸心に垂直な平面内にある。各ゲートロータ（50）は、ゲート（51）が円筒壁（30）の一部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、円筒壁（30）に隣接してケーシング（10）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）。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）が下端側となる向きで設置されている。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）が上端側となる向きで設置されている。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）に軸受（92,93）を介して回転自在に支持されている。なお、各ゲートロータ室（90）は、低圧空間（S1）に連通している。

圧縮機構（20）では、円筒壁（30）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。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部において低圧空間（S1）に開放しており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。

スクリュー圧縮機（1）には、圧縮途中のガスの一部を低圧側に戻すアンロード動作を行うことにより運転容量を調節するためのスライドバルブ（60）が設けられている。このスライドバルブ（60）は、スライドバルブ収納部（31）内に設けられている。スライドバルブ収納部（31）は、円筒壁（30）がその周方向の２カ所において径方向外側に膨出した部分であって、吐出側の端部（図２における右端部）から吸入側の端部（同図における左端部）へ向かって延びる概ね半円筒形状に形成されている。スライドバルブ（60）は、円筒壁（30）の軸心方向にスライド可能に構成されており、スライドバルブ収納部（31）へ挿入された状態でスクリューロータ（40）の外周面と対面する。スライドバルブ（60）の詳細な構造は後述するが、図２の吐出側への移動端が全開側の移動端、吸入側への移動端が全閉側の移動端になっている。

ケーシング（10）内には、円筒壁（30）の外側に連通路（32）が形成されている。連通路（32）は、各スライドバルブ収納部（31）に対応して１つずつ形成されている。連通路（32）は、円筒壁（30）の軸方向へ延びる通路であって、その一端が低圧空間（S1）に開口し、その他端がスライドバルブ収納部（31）の吸入側の端部に開口している。円筒壁（30）のうち連通路（32）の一端（図２における右端）に隣接する部分は、スライドバルブ（60）の先端面（P2）が当接するシート部（13）を構成している。また、シート部（13）では、スライドバルブ（60）の先端面（P2）と向かい合う面がシート面（P1）を構成している。

スライドバルブ（60）が高圧空間（S2）寄り（図２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寄り）へスライドすると、スライドバルブ収納部（31）の端面（P1）とスライドバルブ（60）のバイパス開度調整部（61）の端面（P2）との間に軸方向隙間が形成される。この軸方向隙間は、圧縮室（23）の圧縮途中位置から低圧空間（S1）へ冷媒を戻すためのバイパス通路（33）を、連通路（32）と共に構成している。つまり、バイパス通路（33）は、圧縮室（23）の吸入側である低圧空間（S1）に一端が連通し、圧縮室（23）の圧縮途中位置である円筒壁（30）の内周面に他端が開口可能となっている。スライドバルブ（60）を移動させてバイパス通路（33）の開度を変更すると、圧縮途中から低圧側へ戻る冷媒の流量が変化するので、圧縮機構（20）の容量が変化する。

上記円筒壁（30）には、圧縮室（23）と高圧空間（S2）とを連通させるための吐出ポート（25）が形成されている。上記スライドバルブ（60）には、図５に示すように、上記バイパス通路（33）の開度を調整するバイパス開度調整部（61）を有する弁体部（63）と、弁体部（63）との間に吐出開口の面積を調整する可動吐出ポート（62）を区画形成するガイド部（65）とが形成されている。スライドバルブ（60）の可動吐出ポート（62）は、スライドバルブ（60）の位置が変化するのに伴って吐出開口の面積を変化させるように構成されている。可動吐出ポート（62）は、上記スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）のねじれ方向へ傾斜した傾斜面（68）を有している。

上記スクリュー圧縮機（1）には、スライドバルブ（60）をスライド駆動してバイパス通路（33）の開度を調整するためのスライドバルブ駆動機構（80）が設けられている。スライドバルブ（60）とスライドバルブ駆動機構（80）とによりアンロード機構（60，80）が構成されている。このスライドバルブ駆動機構（80）は、ケーシング（10）に固定されたシリンダ（81）と、該シリンダ（81）内に装填されたピストン（82）と、該ピストン（82）のピストンロッド（83）に連結されたアーム（84）と、該アーム（84）とスライドバルブ（60）とを連結する連結ロッド（85）と、アーム（84）を図２の右方向（アーム（84）をケーシング（10）から引き離す方向）に付勢するスプリング（86）とを備えている。

図２に示すスライドバルブ駆動機構（80）では、ピストン（82）の左側空間（ピストン（82）に対してスクリューロータ（40）側に形成される空間）の内圧が、ピストン（82）の右側空間（ピストン（82）に対してアーム（84）側に形成される空間）の内圧よりも高くなっている。そして、スライドバルブ駆動機構（80）は、ピストン（82）の右側空間の内圧（即ち、右側空間内のガス圧）を調節することによって、スライドバルブ（60）の位置を調整するように構成されている。

スクリュー圧縮機（1）の運転中において、スライドバルブ（60）では、その軸方向の端面の一方（バイパス開度調整部（61）の端面（P2））に圧縮機構（20）の吸入圧が、他方に圧縮機構（20）の吐出圧がそれぞれ作用する。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転中において、スライドバルブ（60）には、常にスライドバルブ（60）を低圧空間（S1）側へ押す方向の力が作用する。従って、スライドバルブ駆動機構（80）におけるピストン（82）の左側空間及び右側空間の内圧を変更すると、スライドバルブ（60）を高圧空間（S2）側へ引き戻す方向の力の大きさが変化し、その結果、スライドバルブ（60）の位置が変化する。

スライドバルブ（60）について、図５，図６を参照しながら詳細に説明する。

スライドバルブ（60）は、弁体部（63）と、ガイド部（65）と、連結部（67）とによって構成されている。このスライドバルブ（60）において、弁体部（63）とガイド部（65）と連結部（67）とは、１つの金属製の部材で構成されている。つまり、弁体部（63）とガイド部（65）と連結部（67）とは、一体に形成されている。

弁体部（63）は、図３にも示すように、中実の円柱の一部を削ぎ落としたような形状となっており、削ぎ落とされた部分（内面（正面）側の部分：ケーシングの径方向内側に位置する部分）がスクリューロータ（40）を向く姿勢でケーシング（10）内に設置されている。弁体部（63）において、スクリューロータ（40）と向かい合う摺接面（64）は、その曲率半径が円筒壁（30）の内周面の曲率半径と等しい円弧面となっており、弁体部（63）の軸方向へ延びている。この弁体部（63）の摺接面（64）は、スクリューロータ（40）と油膜を介して摺接すると共に、螺旋溝（41）によって形成された圧縮室（23）に臨んでいる。

弁体部（63）では、一方の端面（図６における左端面）が、弁体部（63）の軸心と直交する平坦面となっている。この端面は、バイパス開度調整部（61）の端面であって、スライドバルブ（60）のスライド方向における先端面（P2）となっている。また、弁体部（63）では、他方の端面（同図における右端面）（68）が、弁体部（63）の軸直角平面に対して傾斜した傾斜面（68）となっている。この弁体部（63）の傾斜面（68）の傾斜方向は、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）のねじれ方向と同じ方向である。

ガイド部（65）は、断面がＴ字形の柱状に形成されている。このガイド部（65）において、Ｔ字形の横棒に対応する側面（即ち、図５において手前側を向いている側面）は、その曲率半径が円筒壁（30）の内周面の曲率半径と等しい円弧面となっており、軸受ホルダ（35）の外周面と油膜を介して摺接する摺接面（66）を構成している。つまり、この摺接面（66）は、軸受ホルダ（35）の外周面により構成されているガイド面（37）と摺接している。スライドバルブ（60）において、ガイド部（65）は、その摺接面（66）が弁体部（63）の摺接面（64）と同じ側を向く姿勢で、弁体部（63）の端面（傾斜面）（68）から間隔をおいて配置されている。

連結部（67）は、比較的短い柱状に形成され、弁体部（63）とガイド部（65）を連結している。この連結部（67）は、弁体部（63）の摺接面（64）やガイド部（65）の摺接面（66）とは反対側にオフセットした位置に設けられている。そして、スライドバルブ（60）では、弁体部（63）とガイド部（65）の間の空間とガイド部（65）の背面側（即ち、摺接面（66）とは反対側）の空間とが吐出ガスの通路を形成している。また、弁体部（63）の摺接面（64）とガイド部（65）の摺接面（66）との間が上記吐出ポート（25）の開口面積を調整するための可動吐出ポート（62）となっている。

図７はスライドバルブ（60）を別の角度から見た斜視図、図８はスライドバルブ（60）の部分斜視図、図９はスライドバルブ（60）が可動範囲の中間に位置したとき（中間負荷運転時）の吐出開口の状態図、図１０は図９のＸ−Ｘ線断面図である。

上記スライドバルブ（60）には、上記弁体部（63）に径方向内側から径方向外側へ向かう高圧圧力を受けるように形成された高圧受圧部（71）と、ケーシング（10）内の高圧圧力を該高圧受圧部（71）へ導入する高圧導入部（73）とが形成されている（図９は幅を誇張して高圧受圧部（71）と高圧導入部（73）の形状を表している）。上記スライドバルブ（60）の高圧受圧部（71）は、図１０に示すように、上記弁体部（63）の中心とスクリューロータ（40）の中心とを通る中心線（L1）の両側で、かつ該中心線（L1）に直交する弁体部（63）の直径線分（L2）よりもスクリューロータ（40）の径方向内側に形成された凹部（72）により構成されている。

上記高圧導入部（73）は、上記可動吐出ポート（62）から上記高圧受圧部（71）へ高圧ガスを導入するように上記弁体部（63）に形成された高圧導入通路（74）により構成されている。

このスクリュー圧縮機（1）では、上記高圧導入通路（74）を、最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）が設けられている。具体的には、上記高圧導入通路（74）が上記スライドバルブ（60）の軸方向にのびる直線状導入孔（76）により構成され、上記開閉機構（75）が上記導入孔（76）の一端部に挿入されるロッド（77）である。

この構成において、スクリュー圧縮機（1）の運転中には高圧導入通路（74）に常に高圧圧力のガス冷媒が導入されており、連通路（32）側に形成されるスライドバルブ（60）の移動空間（S3）は低圧圧力であるから、その圧力差により、上記ロッド（77）はスライドバルブ（60）の移動空間（S3）に押し付けられている。そして、スライドバルブ（60）が吐出側へ移動したときには、図９に示すように高圧導入通路（74）がロッド（77）から開放されて高圧受圧部（71）に連通し、スライドバルブ（60）が逆に吸入側へ移動したときには、図示していないが高圧導入通路（74）がロッド（77）で閉鎖されて高圧受圧部（71）への高圧圧力の供給が遮断される。このことにより、スライドバルブ（60）は、図９に示すように吐出側へ移動したとき（最大負荷運転よりも小さい負荷で運転するとき）だけ高圧受圧部（71）にガス冷媒の高圧圧力が作用するので、ケーシング（10）の内面に押し付けられることになる。

−運転動作−
スクリュー圧縮機（1）の全体的な運転動作について、図１１〜図１３を参照しながら説明する。

スクリュー圧縮機（1）において電動機（15）を起動すると、駆動軸（21）が回転するのに伴ってスクリューロータ（40）が回転する。このスクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）も回転し、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程および吐出行程を繰り返す。ここでは、図１１〜図１３においてドットを付した圧縮室（23）に着目して説明する。

図１１において、ドットを付した圧縮室（23）は、低圧空間（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、低圧空間（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１２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）によって低圧空間（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する。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１３の状態となる。同図において、ドットを付した圧縮室（23）は、吐出ポート（25）を介して高圧空間（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、圧縮された冷媒ガスが圧縮室（23）から高圧空間（S2）へ押し出されてゆく。

次に、スライドバルブ（60）を用いた圧縮機構（20）の容量制御について、図２，図１４，図１５を参照しながら説明する。なお、圧縮機構（20）の容量とは、“単位時間当たりに蒸発器を通過し、吸入管接続部（11）から圧縮機（1）に吸入される冷媒の量”を意味する。この圧縮機構（20）の容量は、スクリュー圧縮機（1）の運転容量と同義である。

スライドバルブ（60）が図２の左側へ最も押し込まれた状態では、図１４に示すようにスライドバルブ（60）が全閉側（吸入側）の移動端に位置する。そして、スライドバルブ（60）の先端面（P2）がシート部（13）のシート面（P1）に押し付けられ、圧縮機構（20）の容量が最大となる。つまり、この状態では、バイパス通路（33）がスライドバルブ（60）の弁体部（63）によって完全に塞がれ、低圧空間（S1）から圧縮室（23）へ吸入された冷媒ガスの全てが高圧空間（S2）へ吐出される。したがって、この状態では、スクリュー圧縮機（1）の運転容量が最大となる。

一方、スライドバルブ（60）が図２の右側へ退き、スライドバルブ（60）の先端面（P2）がシート面（P1）から離れると、円筒壁（30）の内周面にバイパス通路（33）が開口する。この状態において、低圧空間（S1）から圧縮室（23）へ吸入された冷媒ガスは、その一部が圧縮行程途中の圧縮室（23）からバイパス通路（33）を通って低圧空間（S1）へ戻り、残りが最後まで圧縮されて高圧空間（S2）へ吐出される。

そして、スライドバルブ（60）の先端面（P2）とスライドバルブ収納部（31）のシート面（P1）との間隔が広がると（つまり、円筒壁（30）の内周面におけるバイパス通路（33）の開口面積が拡大すると）、それにつれてバイパス通路（33）を通って低圧空間（S1）へ戻る冷媒の量が増大し、高圧空間（S2）へ吐出される冷媒の量が減少する。また、スライドバルブ（60）の先端面（P2）とスライドバルブ収納部（31）のシート面（P1）との間隔が広がるほど、冷媒回路の吸入配管から圧縮機（1）に吸入される冷媒の流量が少なくなり、圧縮機構（20）の容量が小さくなる。

スライドバルブ（60）が図１５に示す全開側（吐出側）の移動端に位置すると、スライドバルブ（60）の先端面（P2）と円筒壁（30）のシート面（P1）との距離が最大になる。つまり、この状態では、円筒壁（30）の内周面におけるバイパス通路（33）の開口面積が最大となり、圧縮室（23）からバイパス通路（33）を通って低圧空間（S1）へ戻されるバイパスガス冷媒の流量が最大となる。したがって、この状態では、圧縮機構（20）から高圧空間（S2）へ吐出される冷媒の流量が最少となる。また、バイパスガス冷媒の流量が最大になると、冷媒回路の吸入配管から圧縮機（1）に吸入される冷媒の流量が最小になり、スクリュー圧縮機（1）の運転容量が最小となる。

圧縮室（23）から高圧空間（S2）へ吐出される冷媒は、圧縮室（23）から先ずスライドバルブ（60）に形成された吐出ポート（25）へ流入する。その後、この冷媒は、可動吐出ポート（62）を通り、さらにスライドバルブ（60）のガイド部（65）の背面側に形成された通路を通って高圧空間（S2）へ流入する。

ここで、本実施形態では、上記スライドバルブ（60）に、上記弁体部（63）に径方向内側から径方向外側へ向かう高圧圧力を受けるように形成された高圧受圧部（71）と、ケーシング（10）内の高圧圧力を該高圧受圧部（71）へ導入する高圧導入部（73）とを設けているので、高圧のガス冷媒が高圧導入通路（74）を通って可動吐出ポート（62）から高圧受圧部（71）へ導入され、高圧受圧部（71）に高圧圧力が作用する。そして、スライドバルブ（60）が低負荷運転側へ移動して、最大負荷よりも負荷が小さい運転が行われる図９の状態において、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）がケーシング（10）に押し付けられる。このことにより、スライドバルブ（60）の位置が安定する。

また、この実施形態では、開閉機構（75）であるロッド（77）により、高圧導入通路（74）が最大負荷の運転時に閉鎖され、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放される。したがって、最大負荷の運転時には高圧受圧部（71）に高圧圧力が作用しないのでスライドバルブ（60）が確実にケーシング（40）に押し付けられない一方で、最大負荷よりも負荷が小さい運転時には、高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）が確実にケーシング（40）に押し付けられることになる。

−実施形態の効果−
本発明によれば、上記高圧導入部（73）を、上記可動吐出ポート（62）から上記高圧受圧部（71）へ高圧ガスを導入するように上記弁体部（63）に形成された高圧導入通路（74）により構成し、上記高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力により、スライドバルブ（60）がケーシング（10）に押し付けられるようにしているので、スライドバルブ（60）を用いたアンロード機構（60,80）により運転容量を制御するスクリュー圧縮機（1）において、簡単な構成で高圧受圧部（71）に高圧圧力を作用させることができる。そして、最大負荷よりも負荷が小さい運転が行われる中間負荷運転時や最低負荷運転時に、ケーシング（10）に対するスライドバルブ（60）の押し付け力が不十分になるのを抑え、スライドバルブ（60）が振動するのを抑えられる。

また、本実施形態によれば、上記高圧導入通路（74）を、最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）としてロッド（77）を設けている。そして、このロッド（77）を設けたことにより、本実施形態によれば、簡単な構成で高圧導入通路（74）を開閉することができ、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に高圧受圧部（71）に作用する高圧圧力によりスライドバルブ（60）を確実にケーシング（10）に押し付けて、簡単な構成でスライドバルブ（60）の振動を確実に抑えられる。

−実施形態の変形例−
上記実施形態では、上記高圧導入通路（74）を最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）として、上記高圧導入通路（74）に挿入されるロッド（77）を設けているが、このロッド（77）は必ずしも設けなくてもよい。ロッド（77）を設けない場合、最大負荷の運転時にも高圧受圧部（71）に高圧圧力が作用してスライドバルブ（60）がケーシング（10）の内周面に押し付けられることになるが、最大負荷よりも負荷が小さい運転時にスライドバルブ（60）をケーシング（10）の内周面に押し付けることは可能であるから、上記実施形態と同様に、最大負荷よりも負荷が小さい運転時にスライドバルブ（60）の振動を抑えることは可能である。

《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。

例えば、上記実施形態では、高圧受圧部（71）に高圧ガスを導入したり遮断したりする開閉機構（75）としてロッド（77）を用いているが、最大負荷運転時に開き、それよりも負荷が小さい運転時に閉じる開閉弁を用いてもよい。

また、スライドバルブ（60）に高圧受圧部（71）を形成する位置は、スライドバルブ（60）の正面に高圧圧力が作用する部分とスライドバルブ（60）の背面に低圧圧力が作用する部分の位置関係などに基づいて、適宜定めればよい。

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、スライドバルブを用いたアンロード機構により運転容量を制御するように構成されたスクリュー圧縮機について有用である。

1 スクリュー圧縮機
10 ケーシング
23 圧縮室
25 吐出ポート
33 バイパス通路
40 スクリューロータ
41 螺旋溝
50 ゲートロータ
60 スライドバルブ（アンロード機構）
61 バイパス開度調整部
62 可動吐出ポート
71 高圧受圧部
72 凹部
73 高圧導入部
74 高圧導入通路
75 開閉機構
76 直線状導入孔
77 ロッド
80 スライドバルブ駆動機構（アンロード機構）

Claims (5)

1. ケーシング（10）と、螺旋溝（41）を有し上記ケーシング（10）内で回転するスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）にかみ合って上記ケーシング（10）内に圧縮室（23）を形成するゲートロータ（50）と、上記圧縮室（23）の圧縮途中位置から該圧縮室（23）の吸入側に連通するバイパス通路（33）と、上記圧縮室（23）から高圧ガスが吐出される吐出ポート（25）と、上記スクリューロータ（40）の軸方向へスライド可能に構成されたスライドバルブ（60）を有するアンロード機構（60,80）とを備え、
   上記スライドバルブ（60）が、上記スクリューロータ（40）の外周面の一部を正面とし、その外周面より径方向外側の１点を中心とする円弧に沿った面を背面として、上記バイパス通路（33）の開度を調整する弁体部（63）と、吐出開口面積を調整する可動吐出ポート（62）とを備えたスクリュー圧縮機であって、
   上記スライドバルブ（60）には、上記弁体部（63）に径方向内側から径方向外側へ向かう高圧圧力を受けるように形成された高圧受圧部（71）と、ケーシング（10）内の高圧圧力を該高圧受圧部（71）へ導入する高圧導入部（73）とが形成さ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において、
   上記スライドバルブ（60）の高圧受圧部（71）は、上記弁体部（63）の中心とスクリューロータ（40）の中心とを通る中心線の両側で、かつ該中心線に直交する弁体部（63）の直径線分よりもスクリューロータ（40）の径方向内側に形成された凹部（72）により構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項１において、
   上記高圧導入部（73）は、上記可動吐出ポート（62）から上記高圧受圧部（71）へ高圧ガスを導入するように上記弁体部（63）に形成された高圧導入通路（74）により構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３において、
   上記高圧導入通路（74）を、最大負荷の運転時に閉鎖し、最大負荷よりも負荷が小さい運転時に開放する開閉機構（75）を備えていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 請求項４において、
   上記高圧導入通路（74）が上記スライドバルブ（60）の軸方向にのびる直線状の導入孔（76）であり、
   上記開閉機構（75）が上記導入孔（76）に挿入されるロッド（77）であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
   

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