JP2009197794A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】油又は冷媒を圧縮室に噴射する際に、機械損失を増大させることを防止する。
【解決手段】スクリュー圧縮機（1）は、スクリューロータ（40）とゲートロータ（50A,50B）とを備え、螺旋溝（41）とゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して螺旋溝（41）の終端側から吐出する。スクリュー圧縮機（1）は、噴口（31a）から油を圧縮室（23）内に噴射する給油機構（3）をさらに備える。給油機構（3）は、スクリューロータ（40）が圧縮時回転方向へ回転トルクを与えるように、スクリューロータ（40）に対して油を噴射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、油又は冷媒が圧縮室へインジェクションされるスクリュー圧縮機に関するものである。

従来より、冷媒や空気を圧縮する圧縮機として、１つのスクリューロータと該スクリューロータを収容するケーシングと２つのゲートロータとを備えたシングルスクリュー圧縮機が知られている（特許文献１参照）。

このスクリュー圧縮機は、スクリューロータの螺旋溝にゲートロータのゲートが噛合することによって圧縮室が形成され、スクリューロータ及びゲートロータが回転することで圧縮室内の冷媒が圧縮される。ここで、螺旋溝とゲートとを潤滑すると共に、螺旋溝とゲートとの隙間のシール性を向上させるために、圧縮室内には油が噴射されている。

さらには、油以外にも、液冷媒を圧縮室にインジェクションしたり、中間圧冷媒を圧縮室にインジェクションするスクリュー圧縮機も知られている。
特開平２−２４８６７８号公報

しかしながら、油又は冷媒（以下、油等ともいう）が圧縮室へ噴射される構成においては、噴射された油等が、回転するスクリューロータの抵抗となり、機械損失となる虞がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、油又は冷媒を圧縮室に噴射する際に、機械損失を増大させることを防止することにある。

第１の発明は、複数の螺旋溝（41,41,…）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41,41,…）に噛合する複数のゲート（51,51,…）が設けられたゲートロータ（50A,50B）とを備え、該螺旋溝（41）と該ゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において該螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して該螺旋溝（41）の終端側から吐出するスクリュー圧縮機が対象である。そして、噴口（31a）から油又は冷媒を圧縮室（23）内に噴射するインジェクション機構（3）をさらに備え、前記インジェクション機構（3）は、前記スクリューロータ（40）が圧縮時に回転する方向へ回転トルクを与えるように、該スクリューロータ（40）に対して油又は冷媒を噴射するものとする。

前記の構成の場合、前記インジェクション機構（3）から噴射される油等が、スクリューロータ（40）に対して、圧縮時に回転する方向（以下、圧縮時回転方向ともいう）へ回転トルクを付与するため、噴射された油等が圧縮時のスクリューロータ（40）の回転の抵抗となることがなく、逆に、回転を補助することができる。その結果、機械損失が増大することを防止することができ、さらには、圧縮機の効率を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記インジェクション機構（3）は、回転している前記スクリューロータ（40）における、前記螺旋溝（41）が前記噴口（31a）から遠ざかる方向へ移動する領域に向かって油又は冷媒を噴射するものとする。

前記の構成においては、回転する前記スクリューロータ（40）を、その軸（X）とインジェクション機構（3）の噴口（31a）とを含む平面で分割すると、一方の領域は螺旋溝（41）が噴口（31a）に近付くように回転しており、他方の領域は螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかるように回転している。前記インジェクション機構（3）は、これら２つの領域のうち、螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかるように移動している領域に油等を噴射している。こうすることで、インジェクション機構（3）から噴射されてスクリューロータ（40）に衝突した油等の衝撃力のうちの接線方向成分がスクリューロータ（40）の圧縮時回転方向と一致するため、スクリューロータ（40）に圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。その結果、機械損失の増大を防止することができ、さらには、圧縮機の効率を向上させることができる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記インジェクション機構（3）は、前記噴口（31a）から前記スクリューロータ（40）の軸（X）に下ろした垂線よりも、該スクリューロータ（40）の軸方向において前記スクリューロータ（40）の吐出側の端部側へ油又は冷媒を噴射するものとする。

前記の構成の場合、スクリューロータ（40）が回転するときに、スクリューロータ（40）の外周側の或る地点、例えば、前記噴口（31a）の地点から螺旋溝（41）を観測すると、螺旋溝（41）は該スクリューロータ（40）の軸方向へ吸入側の端部から吐出側の端部へ移動しているように見える。つまり、前記インジェクション機構（3）から油又は冷媒を、前記噴口（31a）から該スクリューロータ（40）の軸（X）に下ろした垂線よりもスクリューロータ（40）の軸方向において吐出側の端部側に傾斜した方向へ噴射することによって、スクリューロータ（40）に対して、螺旋溝（41）をスクリューロータ（40）の軸方向へ吸入側の端部から吐出側の端部へ向かって移動させる方向へ、即ち、圧縮時回転方向へ回転トルクを付与することができる。

第４の発明は、複数の螺旋溝（41,41,…）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41,41,…）に噛合する複数のゲート（51,51,…）が設けられたゲートロータ（50A,50B）とを備え、該螺旋溝（41）と該ゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において該螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して該螺旋溝（41）の終端側から吐出するスクリュー圧縮機が対象である。そして、噴口（31a）から油又は冷媒を圧縮室（23）内に噴射するインジェクション機構（3）をさらに備え、前記インジェクション機構（3）は、前記螺旋溝（41）の側壁面（42,43）のうち、該螺旋溝（41）に噛合した前記ゲートの進行方向前側の側壁面（42）に向かって油又は冷媒を噴射するものとする。

前述の如く、スクリューロータ（40）が回転するときに、螺旋溝（41）は、スクリューロータ（40）の外周側の或る地点から観測すると、スクリューロータ（40）の軸方向へ吸入側の端部から吐出側の端部へ移動しているように見える。この移動方向は、螺旋溝（41）に噛合したゲートがゲートロータの回転により移動する進行方向と一致する。つまり、螺旋溝（41）の側壁面（42,43）のうち、該ゲートの進行方向前側の側壁面（42）に油等の衝撃力を作用させることによって、圧縮時回転方向に回転するスクリューロータ（40）の回転を妨げることを防止することができ、機械損失の増大を防止することができる。さらには、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができ、圧縮機の効率を向上させることができる。

第５の発明は、複数の螺旋溝（41,41,…）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41,41,…）に噛合する複数のゲート（51,51,…）が設けられたゲートロータ（50A,50B）とを備え、該螺旋溝（41）と該ゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において該螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して該螺旋溝（41）の終端側から吐出するスクリュー圧縮機が対象である。そして、噴口（331a）から油又は冷媒を圧縮室（23）内に噴射するインジェクション機構（303）をさらに備え、前記インジェクション機構（303）は、前記螺旋溝（41）が延びる延伸方向の始端側に向かって油又は冷媒を噴射するものとする。

前記の構成の場合、スクリューロータ（40）は、ゲートロータに対して、螺旋溝（41）が始端側から噛合し、終端側で噛合が解除されるように回転する。すなわち、スクリューロータ（40）は、螺旋溝（41）の終端側から始端側に向かって回転している。そこで、インジェクション機構（3）がスクリューロータ（40）に油等を噴射する構成においては、螺旋溝（41）の延伸方向の始端側に向かって油又は冷媒を噴射することによって、圧縮時回転方向に回転するスクリューロータ（40）の回転を妨げることを防止することができ、機械損失の増大を防止することができる。さらには、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができ、圧縮機の効率を向上させることができる。

本発明によれば、前記インジェクション機構（3）からの油が、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与する方向へ噴射されるようにスクリュー圧縮機を構成することによって、圧縮室に噴射される油等に起因する、スクリューロータ（40）を回転させる際の機械損失を低減させることができ、さらには、回転トルクを与えて圧縮機の効率を向上させることができる。

第２の発明によれば、前記インジェクション機構（3）からの油が、回転するスクリューロータ（40）における、螺旋溝（41）が前記噴口（31a）から遠ざかる方向へ移動する領域に向かって噴射されるようにスクリュー圧縮機を構成することによって、螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかる回転方向へ、すなわち、スクリューロータ（40）が回転しているそのままの方向へ回転トルクを付与することができる。その結果、噴射される油等の衝撃力により、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。

第３の発明によれば、前記インジェクション機構（3）からの油等が、前記噴口（31a）から該スクリューロータ（40）の軸（X）に下ろした垂線よりも、前記スクリューロータ（40）の軸方向においてスクリューロータ（40）の吐出側の端部側へ噴射されるようにスクリュー圧縮機を構成することによって、スクリューロータ（40）が圧縮時回転方向へ回転するときに螺旋溝（41）がスクリューロータ（40）の軸方向において移動する方向へ油等の衝撃力を作用させることができ、その結果、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。

第４の発明によれば、前記インジェクション機構（3）からの油等が、前記螺旋溝（41）の側壁面（42,43）のうち、該螺旋溝（41）に噛合する前記ゲートの進行方向前側の側壁面（42）に向かって噴射されるようにスクリュー圧縮機を構成することによって、螺旋溝（41）の該側壁面（42）をゲートの進行方向へ移動させる方向に油等の衝撃力を作用させることができ、その結果、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。

第５の発明によれば、前記インジェクション機構（303）からの油等が、前記螺旋溝（41）の延伸方向の始端側に向かって噴射されるようにスクリュー圧縮機を構成することによって、スクリューロータ（40）に対して螺旋溝（41）が終端側から始端側に向かって回転する方向に油等の衝撃力を作用させることができ、その結果、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。

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。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１に係るスクリュー圧縮機（1）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するためのものである。スクリュー圧縮機（1）は、図２，３に示すように、半密閉型に構成されている。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（図示省略）とが１つのケーシング（10）に収容されている。圧縮機構（20）は、駆動軸（21）を介して電動機と連結されている。また、ケーシング（10）内には、冷媒回路の蒸発器から低圧のガス冷媒が導入されると共に該低圧ガスを圧縮機構（20）へ案内する低圧空間（S1）と、圧縮機構（20）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する高圧空間（S2）とが区画形成されている。

圧縮機構（20）は、１つのスクリューロータ（40）と、ケーシング（10）の一部を構成し且つ該スクリューロータ（40）を収容するスクリューロータ収容室（12）を区画形成する円筒壁（11）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（50A,50B）とを備えている。

スクリューロータ（40）は、図３，４に示すように、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（41,41,…）が複数形成されている。複数の螺旋溝（41,41,…）は等間隔で配置されている。スクリューロータ（40）は、円筒壁（11）に回転可能に嵌合しており、その外周面が円筒壁（11）の内周面と摺接する。

スクリューロータ（40）には、駆動軸（21）が挿通されている。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。駆動軸（21）の先端部は、圧縮機構（20）の高圧空間（S2）側（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）に位置する軸受ホルダ（60）に回転自在に支持されている。この軸受ホルダ（60）は、玉軸受（61）を介して駆動軸（21）を支持している。

スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）は、該スクリューロータ（40）の軸方向における一端側（図４における左側）が始端となり、他端側（図４における右側）が終端となっている。また、スクリューロータ（40）は、軸方向一端面の周縁部がテーパー面に形成されている。そして、螺旋溝（41）の始端はテーパー面に開口する一方、螺旋溝（41）の終端はスクリューロータ（40）の外周面に開口し軸方向他端面には開口していない。このスクリューロータ（40）は、始端側が低圧空間（S1）側を、終端側が高圧空間（S2）側を向くように、円筒壁（11）内に嵌合されている（図２参照）。すなわち、螺旋溝（41）は、始端部が低圧空間（S1）に開放している。この始端部が圧縮機構（20）の吸入ポート（24）になっている。

螺旋溝（41）は、ゲートロータ（50A（50B））の後述するゲート（51）の進行方向の前側に位置する第１側壁面（42）と、ゲート（51）の進行方向の後側に位置する第２側壁面（43）と、底壁面（44）とで構成されている。

２つのゲートロータ（50A,50B）は、表面が上方を向く上向きゲートロータ（50A）と表面が下方を向く下向きゲートロータ（50B）とで構成されている。各ゲートロータ（50A（50B））は、長方形板状に形成された複数のゲート（51,51,…）とを有した樹脂製の部材である。ゲートロータ（50A（50B））は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている。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（50A（50B））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）に貫通した状態で立設されている。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（50A（50B））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）の裏面に当接している。このとき、軸部（58）の一端部（以下、突端部ともいう）（58a）は、ゲートロータ（50A（50B））の表面から突出している。また、ゲートロータ（50A（50B））の回転軸は、軸部（58）の中心軸と一致している。

２つのゲートロータ（50A,50B）は、図３に示すように、円筒壁（11）の外側にスクリューロータ（40）の回転軸に対して軸対称に配置されたゲートロータ収容室（13,13）内に収容されている。各ゲートロータ収容室（13）は、低圧空間（S1）に連通している。

このゲートロータ収容室（13）には、ケーシング（10）の一部を構成する軸受ハウジング（13a）が配設されている。軸受ハウジング（13a）は、基端側にフランジ（13c）が設けられた円筒部材であって、ケーシング（11）の開口（11a）からゲートロータ収容室（13）内に挿通され、該フランジ（13c）がケーシング（11）に取り付けられている。また、フランジ（13c）には、蓋部材（13d）が取り付けられており、軸受ハウジング（13a）は、有底筒状に形成されている。

軸受ハウジング（13a）内には、上下２箇所に玉軸受（13b,13b）が設けられている。玉軸受（13b,13b）によってゲートロータ（50B）の軸部（58）が回転自在に支持されている。この玉軸受（13b）が軸受部を構成する。

前記円筒壁（11）は、ゲートロータ収容室（13,13）とスクリューロータ収容室（12）とを連通させる開口（11b）が貫通形成されている。そして、ゲートロータ収容室（13）内に収容されたゲートロータ（50A（50B））は、ゲート（51,51,…）が円筒壁（11）の開口（11b）を通じてスクリューロータ（40）の螺旋溝（41,41,…）に噛み合うように配置されている。

このとき、２つのゲートロータ（50A,50B）は、スクリューロータ（40）に対して水平方向に隣接して設けられている。また、各ゲートロータ（50A（50B））は、その表面がスクリューロータ（40）の回転方向に対向するように、即ち、スクリューロータ（40）の接線方向を向くように配設されている。その結果、上向きゲートロータ（50A）は、表面が鉛直上方を向く一方、軸部（58）が鉛直下方を向く姿勢で設置され、下向きゲートロータ（50B）は、表面が鉛直下方を向く一方、軸部（58）が鉛直上方を向く姿勢で設置されている。

圧縮機構（20）では、ゲートロータ（50A（50B））のゲート（51）がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）に噛合することによって、円筒壁（11）の内周面と螺旋溝（41）とゲート（51）とで囲まれた閉空間により圧縮室（23）が形成される。すなわち、圧縮室（23）は、螺旋溝（41）と円筒壁（11）とで囲まれた筒状の空間を、螺旋溝（41）の始端側及び／又は終端側からゲート（51）で閉じることによって形成される。

スクリュー圧縮機（1）には、容量制御機構としてスライドバルブ（7）が設けられている。このスライドバルブ（7）は、円筒壁（11）がその周方向の２カ所において径方向外側に膨出したスライドバルブ収容室（14）内に設けられている。スライドバルブ（7）は、内面が円筒壁（11）の内周面の一部を構成すると共に、円筒壁（11）の軸心方向にスライド可能に構成されている。

スライドバルブ収容室（14）には、スライドバルブ（7）の外周面側に吐出通路（17）が形成されている。この吐出通路（17）は、高圧空間（S2）に連通している。

スライドバルブ（7）には、圧縮室（23）と吐出通路（17）とを連通させるための吐出ポート（73）が形成されている。

また、ケーシング（10）には、スライドバルブ（7）の外周面側であって低圧空間（S1）寄りの部分には、吐出通路（17）と遮断されたバイパス通路（19）が形成されている。このバイパス通路（19）は、低圧空間（S1）と連通している。

スライドバルブ（7）が高圧空間（S2）側（図２における右方向）へスライドすると、スライドバルブ収容室（14）の端面（16c）とスライドバルブ（7）の端面（71c）との間に軸方向隙間が形成される。この軸方向隙間は、バイパス通路（19）と連通していて、圧縮室（23）から低圧空間（S1）へ冷媒を戻すためのバイパスポート（19a）となる。スライドバルブ（7）を移動させてバイパスポート（19a）の開度を変更すると、圧縮機構（20）の容量が変化する。

前記スクリュー圧縮機（1）には、スライドバルブ（7）をスライド駆動させるためのスライドバルブ駆動機構（80）が設けられている。このスライドバルブ駆動機構（80）は、軸受ホルダ（60）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（7）とを連結する連結ロッド（85）と、アーム（84）を図２の右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、図２において、ピストン（82）の左側空間（ピストン（82）のスクリューロータ（40）側の空間）の内圧が、ピストン（82）の右側空間（ピストン（82）のアーム（84）側の空間）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（7）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（7）では、その軸方向の端面の一方に圧縮機構（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（7）には、常にスライドバルブ（7）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（7）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（7）の位置が変化する。

そして、ケーシング（10）の円筒壁（11）には、図１に示すように、スクリューロータ（40）及びゲートロータ（50A,50B）に給油するための給油機構（3,3）が形成されている。この給油機構（3）がインジェクション機構を構成する。

詳しくは、給油機構（3）は、高圧の油が貯留される油タンク（図示省略）と、該油タンクとスクリューロータ収容室（12）を連通させる給油路（30）とを有する。

油タンクは、圧縮室（23）から吐出後の冷媒から分離した油を貯留している。該油は、高圧冷媒の吐出圧により高圧状態となっている。

給油路（30）は、ケーシング（10）の外方からスクリューロータ収容室（12）へ開口するように穿孔された第１通路（31）と、ケーシング（10）内を軸方向に延びて、上流端が油タンク（図示省略）に連通する一方、下流端が該第１通路（31）に連通する第２通路（32）とを有している。

第１通路（31）のスクリューロータ収容室（12）側の端部には、内径が中間部分よりも縮小され且つスクリューロータ収容室（12）に開口する噴口（31a）が形成されている。噴口（31a）は、円筒壁（11）の周方向において、２つのゲートロータ（50A,50B）の中間位置であって、円筒壁（11）の軸方向において、ゲート（51）が噛合直後の螺旋溝（41）に開口する位置に形成されている（図５参照）。

また、第１通路（31）のケーシング（10）外側端部はプラグ（31b）により封止されている。第１通路（31）の軸線は、スクリューロータ（40）の軸方向に向かって見て（即ち、図１に示すスクリューロータ（40）の横断面視で）、噴口（31a）とスクリューロータ（40）の軸（X）とを結ぶ直線よりも、圧縮方向に回転するスクリューロータ（40）における、螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかる方向に移動する領域側（換言すれば、該螺旋溝（41）に始端側から噛合するゲートロータ（50A（50B））側）へ傾斜している。

−運転動作−
前記シングルスクリュー圧縮機（1）の運転動作について説明する。

シングルスクリュー圧縮機（1）において電動機を起動すると、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（50A,50B）も回転し、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程及び吐出行程を繰り返す。ここでは、スクリューロータ（40）の回転方向において下向きゲートロータ（50B）から上向きゲートロータ（50A）までの領域に形成される圧縮室（23）、即ち、螺旋溝（41）の始端側が上向きゲートロータ（50A）によって閉じ切られる圧縮室（23）について説明する。

図５(Ａ)において、網掛けを付した螺旋溝（41）、即ち、圧縮室（23）は、始端部の吸入ポート（24）が低圧空間（S1）に開口している。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下向きゲートロータ（50B）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ポート（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５(Ｂ)の状態となる。同図において、網掛けを付した圧縮室（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上向きゲートロータ（50A）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５(Ｃ)の状態となる。同図において、網掛けを付した圧縮室（23）は、吐出ポート（73）に開口し、吐出ポート（73）を介して高圧空間（S2）と連通した状態となる。その結果、圧縮されたガス冷媒が吐出ポート（73）から吐出通路（17）へ流出し、吐出通路（17）を流れて、高圧空間（S2）へ流出していく。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共に、螺旋溝（41）の吐出ポート（73）への開口面積が大きくなり、圧縮されたガス冷媒が螺旋溝（41）から押し出されてゆく。

こうして、スクリューロータ（40）の回転に応じて、圧縮室（23）において吸入行程、圧縮行程及び吐出行程が行われている間、圧縮室（23,23）内には油タンクからの高圧油が給油機構（3,3）を介して供給されている。

詳しくは、圧縮室（23）は、スクリューロータ（40）の回転に伴って、図５に示すように、スクリューロータ（40）の軸方向へ螺旋溝（41）の始端側から終端側へ向かって相対的に移動している。このように移動する圧縮室（23）は、ゲート（51）によって閉じ切られた直後に、円筒壁（11）に開口する噴口（31a）の位置まで移動している（図５（Ｂ）参照）。この閉じ切り直後の圧縮室（23）は、低圧空間（S1）と同じ吸入圧となっている。その結果、油タンク内の高圧と圧縮室（23）の吸入圧との差圧によって、油タンク内の油が第２通路（32）及び第１通路（31）を通って噴口（31a）から圧縮室（23）内へ噴射される。圧縮室（23）へ噴射された油は、螺旋溝（41）の壁面及び円筒壁（11）の内周面に吹き掛けられると共に、圧縮室（23）内をゲート（51）まで流れていき該ゲート（51）にも吹き掛けられる。こうすることで、螺旋溝（41）及びゲート（51）が潤滑されると共に、螺旋溝（41）とゲート（51）との間の隙間が油で埋められシール性が向上する。

このとき、噴口（31a）から噴射される油の噴射方向は、圧縮方向に回転するスクリューロータ（40）における、螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかる方向に移動する領域（換言すれば、該螺旋溝（41）に始端側から噛合するゲートロータ（50A（50B））側）へ向かっている（図１参照）。このため、圧縮室（23）に噴射された油は、スクリューロータ（40）の圧縮時回転方向とおおよそ同じ方向に流れることになる。また、噴口（31a）から噴射された油が、スクリューロータ（40）に衝突するときには、その衝撃力はスクリューロータ（40）の圧縮時回転方向への成分を含んでいる。つまり、油の衝撃力によってスクリューロータ（40）に圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。

したがって、本実施形態によれば、噴口（31a）から噴射される油の噴射方向を、圧縮時回転方向に回転するスクリューロータ（40）における、螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかる方向に移動する領域へ向くように設定することによって、圧縮室（23）へ噴射される油がスクリューロータ（40）の圧縮時の回転を妨げることを防止することができ、即ち、スクリュー圧縮機（1）の機械損失が増大することを防止することができる。

また、噴口（31a）から噴射された油がスクリューロータ（40）に衝突するときには、スクリューロータ（40）に対して圧縮時回転方向へ回転させる回転トルクを付与するため、スクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

尚、噴口（31a）が圧縮室（23）に開口しているとき（即ち、スクリューロータ（40）の最外周面（隣接する２つの螺旋溝（41,41）の間の峰の部分）で塞がれていないとき）に、噴口（31a）から噴射される油が、螺旋溝（41）の側壁面（42,43）のうちゲート（51）の進行方向前側に位置する第１側壁面（42）に向かうように、油の噴射方向が設定されることが好ましい。スクリューロータ（40）が圧縮時回転方向へ回転するときに、スクリューロータ（40）の外方の或る地点、例えば、前記噴口（31a）の地点から螺旋溝（41）を観測すると、螺旋溝（41）は該スクリューロータ（40）の軸方向における吸入側の端部から吐出側の端部へ移動しているように見える。このスクリューロータ（40）の軸方向における吸入側端部から吐出側端部への方向は、ゲート（51）の進行方向前側への方向と略一致する。つまり、第１側壁面（42）に向かって油を噴射することによって、螺旋溝（41）がゲート（51）の進行方向前側へ、即ち、スクリューロータ（40）の軸方向における吸入側端部から吐出側端部への方向へ移動する衝撃力成分をスクリューロータ（40）に付与することができ、即ち、スクリューロータ（40）を圧縮時回転方向へ回転させる回転トルクを付与することができる。

尚、噴口（31a）が圧縮室（23）に開口している間は、常に第１側壁面（42）に向かって油を噴射している必要はない。少なくとも、圧縮室（23）に開口する噴口（31a）が螺旋溝（41）の溝幅方向中央に位置するときに、第１側壁面（42）を向かって油を噴射していればよい。こうすることで、噴口（31a）が圧縮室（23）に開口している間の大半の期間は、油が第１側壁面（42）に向かって噴射されることになり、スクリューロータ（40）に圧縮時回転方向への回転トルクを付与することができる。

さらには、油が第１側壁面（42）に向かっていない間においては、油が底壁面（44）に向かって噴射され、第２側壁面（43）に向かって油が噴射されないようにすることが好ましい。すなわち、螺旋溝（41,41）間の峰の部分で塞がれていた噴口（31a）がスクリューロータ（40）の回転による螺旋溝（41）と噴口（31a）との相対的な平行移動に伴って圧縮室（23）に開口した直後は、第１側壁面（42）に向かって油が噴射され、螺旋溝（41）及び噴口（31a）の相対移動が続いても、しばらくの間は油が第１側壁面（42）に向かい続け、やがて、油は底壁面（44）に向かうようになり、その後、螺旋溝（41,41）間の峰の部分で再び噴口（31a）が塞がれるように、噴口（31a）から噴射される油の噴射方向を設定すればよい。つまり、噴口（31a）が圧縮室（23）に開口している間は、第１側壁面（42）及び底壁面（44）の何れかに向かって油が噴射され、第２側壁面（43）に向かって油が噴射されない噴口（31a）の位置及び噴口（31a）からの噴射角度を設定することによって、少なくともスクリューロータ（40）の圧縮時の回転を妨げることを防止し、場合によっては、スクリューロータ（40）に圧縮時回転方向へ回転トルクを付与して、スクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

尚、第１及び第２給油通路（31,32）は、前述の配置以外の配置でもよい。すなわち、噴口（31a）の位置は、円筒壁（11）の周方向において、２つのゲートロータ（50A,50B）の中間位置である必要はなく、周方向の任意の位置に設定することができる。また、第１通路（31）の軸線は、噴口（31a）から噴射される油が圧縮時回転方向に回転するスクリューロータ（40）における、螺旋溝（41）が噴口（31a）から遠ざかる方向に移動する領域へ向かう限り、任意の角度に傾斜させることができる。

《発明の実施形態２》
次に、本発明の実施形態２に係るスクリュー圧縮機（201）について説明する。

実施形態２に係るスクリュー圧縮機（201）は、給油機構（203）の位置が実施形態１に係る給油機構（3）と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

実施形態２に係る給油機構（203）は、図６に示すように、噴口（231a）がゲートロータ（50A（50B））近傍に形成されている。すなわち、給油機構（203）は、ゲート（51）と螺旋溝（41）との噛合部に向かって油を噴射するように構成されている。

詳しくは、第１通路（231）は、その軸線が、螺旋溝（41）とゲート（51）との噛合位置におけるスクリューロータ（40）の外周面（即ち、隣接する２つの螺旋溝（41,41）の間の峰の部分の外周面）よりも径方向内方の位置で、該噛合位置におけるスクリューロータ（40）の接線方向と平行に延びるように形成されている。

ただし、この位置にはスライドバルブ（7）が存在するため、第１通路（231）は、ケーシング（10）に貫通形成されたケーシング側通路（233）とスライドバルブ（7）に貫通形成され、該ケーシング側通路（233）と連通するバルブ側通路（234）とで構成されている。噴口（231a）は、バルブ側通路（234）の下流端に形成されている。

ここで、スライドバルブ（7）は、スクリューロータ（40）の軸方向に移動するため、ケーシング側通路（233）の下流端又は／及びバルブ側通路（234）の上流端は、スクリューロータ（40）の軸方向に拡大されている（端部が長穴状に形成される構成に限らず、単に拡径されているだけでもよい）。こうすることで、スライドバルブ（7）が移動しても、ケーシング側通路（233）とバルブ側通路（234）との連通状態は維持される。

このような構成であっても、実施形態１と同様に、第１通路（231）の軸線は、スクリューロータ（40）の軸方向に向かって見て、噴口（231a）とスクリューロータ（40）の軸（X）とを結ぶ直線よりも、圧縮方向に回転するスクリューロータ（40）における、螺旋溝（41）が噴口（231a）から遠ざかる方向に移動する領域側へ傾斜している。

したがって、実施形態２によれば、実施形態１と同様の作用・効果を奏することができる。

さらに、噴口（231a）から噴射される油は、ゲート（51）と螺旋溝（41）との噛合部に直接吹き掛けられるため、ゲート（51）と螺旋溝（41）とを確実に潤滑することができると共に、ゲート（51）と螺旋溝（41）との間の隙間を確実にシールすることができる。

《発明の実施形態３》
次に、本発明の実施形態３に係るスクリュー圧縮機（301）について説明する。

実施形態３に係るスクリュー圧縮機（301）は、給油機構（303）の位置が実施形態１に係る給油機構（3）と異なる。そこで、実施形態１と同様の構成については、同様の符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。

実施形態３に係る給油機構（303）は、図７に示すように、噴口（331a）から噴射される油が、螺旋溝（41）の延伸方向の始端側を向くようにスクリュー圧縮機（301）が構成されている。

第１通路（331）の噴口（331a）は、実施形態１と同様に、円筒壁（11）の周方向において、２つのゲートロータ（50A,50B）の中間位置であって、円筒壁（11）の軸方向において、ゲート（51）が噛合直後の螺旋溝（41）に開口する位置に形成されている。

そして、第１通路（331）は、その軸線が該噴口（331a）の位置おける螺旋溝（41）の延伸方向に延びるように形成され、螺旋溝（41）の始端側に向かって油を噴射するように構成されている。

つまり、スクリューロータ（40）が回転すると、螺旋溝（41）はその始端側からゲート（51）に噛合し、その終端側においてゲート（51）との噛合を解除する。すなわち、スクリューロータ（40）は、圧縮時に螺旋溝（41）の終端側から始端側に向かって回転している。そこで、前述の如く、給油機構（303）の噴口（331a）から、螺旋溝（41）の延伸方向始端側に向かって油を噴射することによって、スクリューロータ（40）の圧縮時回転方向に沿った方向に油を噴射することができる。その結果、圧縮室（23）に油を噴射することによる機械損失の増大を防止することができる。さらには、スクリューロータ（40）に螺旋溝（41）の終端側から始端側へ向かう方向へ回転トルクを付与することができるため、スクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。

尚、このとき、第１通路（331）の軸線は、螺旋溝（41）の底壁面（43）に向かって延びていてもよいし、噴口（331a）から底壁面（43）に引いた接線よりも円筒壁（11）の内周面側に向かって延びていてもよい。

第１通路（331）の軸線が螺旋溝（41）の底壁面（43）に向かって延びている場合は、噴口（331a）から噴射される油が螺旋溝（41）の底壁面（43）に衝突し、その衝撃力の接線方向成分により、スクリューロータ（40）に回転トルクを積極的に付与することができる。

一方、第１通路（331）の軸線が噴口（331a）から底壁面（43）に引いた接線よりも円筒壁（11）の内周面側に向かって延びている場合は、噴口（331a）から噴射される油はまず円筒壁（11）の内周面に衝突し、その後、圧縮室（23）内を螺旋溝（41）の始端側に向かって流れていく。こうして流れていくときの螺旋溝（41）との摩擦により、スクリューロータ（40）に回転トルクを付与する。つまり、かかる構成の場合は、圧縮室（23）への油の噴射によりスクリューロータ（40）の圧縮時の回転を妨げないことに重点をおき、副次的に、スクリューロータ（40）に回転トルクを付与してスクリュー圧縮機（301）の効率を向上させることができる。

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

すなわち、前記実施形態１〜３は、圧縮室（23）内に油を噴射するように構成されているが、これに限られるものではない。例えば、圧縮室（23）に中間圧のガス冷媒をインジェクションする、いわゆる、エコノマイザー型のスクリュー圧縮機であっても同様の構成を採用することができ、また、圧縮室（23）に液冷媒をインジェクションするスクリュー圧縮機であっても同様の構成を採用することができる。

尚、実施形態１，２では、第１通路（31,231）の軸線、即ち、噴口（31a,231a）からの噴射方向は、スクリューロータ（40）の軸に直交する平面内で延びているが、これに限られるものではない。例えば、噴射方向の上流側がスクリューロータ（40）の軸方向吸入端部側に、噴射方向の下流側がスクリューロータ（40）の軸方向吐出端部側に位置するように、噴射方向を噴口（31a,231a）からスクリューロータ（40）の軸（X）に下ろした垂線に対して傾斜させてもよい。つまり、前述の如く、螺旋溝（41）はスクリューロータ（40）の回転に伴って、スクリューロータ（40）の軸方向において吸入端部から吐出端部に向かって平行移動するため、油の噴射方向を前述の如く傾斜させることによって、スクリューロータ（40）に対して、螺旋溝（41）をスクリューロータ（40）の軸方向において吸入端部から吐出端部に向かって平行移動させる方向、即ち、圧縮時回転方向へ回転させる回転トルクを付与することができる。

さらに、前記実施形態１〜３では、シングルスクリュー圧縮機について説明しているが、これに限られるものではなく、ツインスクリュー圧縮機に本発明を適用してもよい。

具体的には、図８に示すように、ツインスクリュー圧縮機（401）は、スクリューロータであるオスロータ（440）と、スクリューロータであるメスロータ（450）と、該オスロータ（440）及びメスロータ（450）を収容するケーシング（図示省略）とを備えている。オスロータ（440）の外周面には、複数の螺旋壁（444,444,…）が形成され、その各螺旋壁（444,444）間に螺旋溝（441）が形成されている。同様に、メスロータ（450）の外周面には、複数の螺旋溝（454,454,…）が形成され、その各螺旋壁（454,454）間に螺旋溝（451）が形成されている。そして、オスロータ（440）とメスロータ（450）とは、互いの駆動軸（421,521）が平行となり且つ、互いの螺旋壁（444,454）が噛合するように、ケーシング（図示省略）内に配設されている。

そして、このように構成されたツインスクリュー圧縮機（401）は、オスロータ（440）とメスロータ（450）に給油するためのオス側及びメス側給油機構（403,403）を備えている。オス側及びメス側給油機構（403,403）は、それぞれの第１通路（431,431）の軸線が、オスロータ（440）の軸心とメスロータ（450）の軸心とを含む平面と平行な平面上において一直線に並ぶように、配置されている。また、各第１通路（431）の軸線は、ロータ（440（450））の該軸心周りの外周面（螺旋溝の外周面又は螺旋溝の底面）の接線方向と平行となっている。すなわち、オスロータ（440）の軸心及びメスロータ（450）の軸心を含む平面に対して直交する方向に見て、各第１通路（431）の軸線は、ロータ（440（450））の軸心と直交している。このように構成されたオス側給油機構（403）の噴口（431a）からは、オスロータ（440）の螺旋溝（441）に向かって油が噴射され、メス側給油機構（403）の噴口（431a）からは、メスロータ（450）の螺旋溝（451）に向かって油が噴射される。このとき、各給油機構（403）は、ロータ（440（450））が回転していく方向へ油を噴射しており、換言すれば、ロータ（440（450））における螺旋溝（441（451））が噴口（431a）から遠ざかる方向へ移動する領域に向かって油を噴射している。

したがって、前記実施形態と同様に、噴口（431a,431a）から噴射される油の噴射方向を、圧縮時回転方向に回転するオスロータ（440）及びメスロータ（450）における、螺旋溝（441,451）がそれぞれ噴口（431a,431a）から遠ざかる方向に移動する領域へ向くように設定することによって、圧縮室へ噴射される油がオスロータ（440）及びメスロータ（450）の圧縮時の回転を妨げることを防止することができ、即ち、ツインスクリュー圧縮機（401）の機械損失が増大することを防止することができる。

また、噴口（431a,431a）から噴射された油がオスロータ（440）及びメスロータ（450）に衝突するときには、オスロータ（440）及びメスロータ（450）に対して圧縮時回転方向へ回転させる回転トルクを付与するため、ツインスクリュー圧縮機（401）の効率を向上させることができる。

また、図９に示すように、ツインスクリュー圧縮機（401）において、オス側給油機構（503）の噴口（531a）から噴射される油がオスロータ（440）の螺旋溝（441）の側壁面（442,443）のうち、該螺旋溝（441）の軸方向への進行方向前側に位置する第１側壁面（442）に向かうように噴射され、同様に、メス側給油機構（503）の噴口（531a）から噴射される油がメスロータ（450）の螺旋溝（451）の側壁面（452,453）のうち、該螺旋溝（451）の軸方向への進行方向前側に位置する第１側壁面（452）に向かうように噴射されてもよい。

こうして、第１側壁面（442,452）に向かって油を噴射することによって、オスロータ（440）及びメスロータ（450）の軸方向における吸入側端部から吐出側端部への方向へ移動する衝撃力成分を該オスロータ（440）及びメスロータ（450）に付与することができ、即ち、オスロータ（440）及びメスロータ（450）を圧縮時回転方向へ回転させる回転トルクを付与することができる。

さらに、図１０に示すように、ツインスクリュー圧縮機（401）において、オス側給油機構（603）の噴口（631a）から噴射される油がオスロータ（440）の螺旋溝（441）の延伸方向に沿って該螺旋溝（441）の始端側に向かうように噴射され、同様に、メス側給油機構（603）の噴口（631a）から噴射される油がメスロータ（450）の螺旋溝（451）の延伸方向に沿って該螺旋溝（451）の始端側に向かうように噴射されてもよい。

こうして、オス側及びメス側給油機構（603,603）の噴口（631a,631a）から、螺旋溝（441,451）の延伸方向始端側に向かって油を噴射することによって、オスロータ（440）及びメスロータ（450）の圧縮時回転方向に沿った方向に油を噴射することができる。その結果、圧縮室に油を噴射することによる機械損失の増大を防止することができる。さらには、オスロータ（440）及びメスロータ（450）に螺旋溝（441,451）の終端側から始端側へ向かう方向へ回転トルクを付与することができるため、ツインスクリュー圧縮機（401）の効率を向上させることができる。

尚、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、圧縮室に油又はガスを供給するスクリュー圧縮機について有用である。

本発明の実施形態に係るスクリュー圧縮機の図２のＩ−Ｉ線における横断面図である。 スクリュー圧縮機の要部の構成を示す縦断面図である。 スクリューロータとゲートロータとを示す斜視図である。 スクリューロータとゲートロータとを別の角度から見た斜視図である。 実施形態に係る圧縮機構の動作を示す平面図であり、（Ａ）は吸込行程を示し、（Ｂ）は圧縮行程を示し、（Ｃ）は吐出行程を示す。 実施形態２に係るスクリュー圧縮機の図１に相当する横断面図である。 実施形態３に係るスクリュー圧縮機のスクリューロータとゲートロータとを示す平面図である。 その他の実施形態に係るツインスクリュー圧縮機における油の噴射方向を示す概略説明図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は正面図を示す。 別のその他の実施形態に係るツインスクリュー圧縮機における油の噴射方向を示す概略説明図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は正面図を示す。 さらに別のその他の実施形態に係るツインスクリュー圧縮機における油の噴射方向を示す概略説明図であり、（Ａ）は平面図を、（Ｂ）は正面図を示す。

1,201,301 シングルスクリュー圧縮機（スクリュー圧縮機）
401 ツインスクリュー圧縮機（スクリュー圧縮機）
3,203,303 給油機構（インジェクション機構）
403,503,603 給油機構（インジェクション機構）
31a,231a,331a,431a,531a,631a 噴口
40 スクリューロータ
440 オスロータ（スクリューロータ）
450 メスロータ（スクリューロータ）
41,441,451 螺旋溝
42,442 第１側壁面
43,452 第２側壁面
50A ゲートロータ
50B ゲートロータ
X 軸

Claims (5)

1. 複数の螺旋溝（41,41,…）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41,41,…）に噛合する複数のゲート（51,51,…）が設けられたゲートロータ（50A,50B）とを備え、該螺旋溝（41）と該ゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において該螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して該螺旋溝（41）の終端側から吐出するスクリュー圧縮機であって、
   噴口（31a）から油又は冷媒を圧縮室（23）内に噴射するインジェクション機構（3）をさらに備え、
   前記インジェクション機構（3）は、前記スクリューロータ（40）が圧縮時に回転する方向へ回転トルクを与えるように、該スクリューロータ（40）に対して油又は冷媒を噴射す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、
   前記インジェクション機構（3）は、回転している前記スクリューロータ（40）における、前記螺旋溝（41）が前記噴口（31a）から遠ざかる方向へ移動する領域に向かって油又は冷媒を噴射することを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 請求項１又は２において、
   前記インジェクション機構（3）は、前記噴口（31a）から前記スクリューロータ（40）の軸（X）に下ろした垂線よりも、該スクリューロータ（40）の軸方向において前記スクリューロータ（40）の吐出側の端部側へ油又は冷媒を噴射することを特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 複数の螺旋溝（41,41,…）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41,41,…）に噛合する複数のゲート（51,51,…）が設けられたゲートロータ（50A,50B）とを備え、該螺旋溝（41）と該ゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において該螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して該螺旋溝（41）の終端側から吐出するスクリュー圧縮機であって、
   噴口（31a）から油又は冷媒を圧縮室（23）内に噴射するインジェクション機構（3）をさらに備え、
   前記インジェクション機構（3）は、前記螺旋溝（41）の側壁面（42,43）のうち、該螺旋溝（41）に噛合した前記ゲートの進行方向前側の側壁面（42）に向かって油又は冷媒を噴射することを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 複数の螺旋溝（41,41,…）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41,41,…）に噛合する複数のゲート（51,51,…）が設けられたゲートロータ（50A,50B）とを備え、該螺旋溝（41）と該ゲート（51）とにより形成された圧縮室（23）において該螺旋溝（41）の始端側から吸入した冷媒を圧縮して該螺旋溝（41）の終端側から吐出するスクリュー圧縮機であって、
   噴口（331a）から油又は冷媒を圧縮室（23）内に噴射するインジェクション機構（303）をさらに備え、
   前記インジェクション機構（303）は、前記螺旋溝（41）が延びる延伸方向の始端側に向かって油又は冷媒を噴射することを特徴とするスクリュー圧縮機。

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