(57)【要約】【課題】内部容積比Ｖｉが小さく設定された場合でも、吐出圧損を小さく保ちつつ弁本体背面側のシール面を確保できる高効率なスクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】スクリューロータ３の内部容積比Ｖｉを可変にするための可変Ｖｉ弁８を備え、可変Ｖｉ弁８の弁本体８ａの背面側と対向して形成された隔壁１１によってケーシング本体１内が吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとに区画されたスクリュー圧縮機１００であって、弁本体８ａの吐出口端部８ｉは、背面側８ｅが内面側８ｇよりも突出するように内面側８ｇに切り欠き８ｊが形成され、可変Ｖｉ弁８の弁本体８ａ及びガイド部８ｂはその背面側に凸部を有し、連結部８ｃは、弁本体８ａ及びガイド部８ｂの凸部を含む領域で、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとを連結している。【選択図】図４
2014029133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシング本体と、
該ケーシング本体の前記内筒面部内に回転可能に収容され、複数のスクリュー溝が外周部に設けられたスクリューロータと、
外周部に前記スクリュー溝に噛み合い係合する歯部が形成され、前記スクリュー溝及び前記内筒面部と圧縮室を形成するゲートロータと、
前記ケーシング本体とスクリューロータとの間に配設されて前記スクリューロータの内部容積比Ｖｉを可変にするための可変Ｖｉ弁と、
を備え、
前記可変Ｖｉ弁は、
前記内筒面部の一部を構成するように前記スクリューロータの回転軸方向に移動自在に設けられ、前記回転軸方向の一方の端部である吐出口端部が前記吐出口の一部を構成し、前記吐出口が開口するタイミングを調節する弁本体と、
該弁本体を前記回転軸方向に案内するガイド部と、
前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結する連結部と、
を備え、
前記弁本体の背面側と対向して形成された隔壁によって、前記ケーシング本体内が吐出圧力空間と吸入圧力空間とに区画されたスクリュー圧縮機であって、
前記弁本体の前記吐出口端部は、背面側が内面側よりも突出するように内面側に切り欠きが形成され、
前記弁本体及び前記ガイド部は、前記スクリューロータの回転軸と垂直な断面において、その背面側に凸部を有し、
前記連結部は、前記弁本体及び前記ガイド部の前記凸部を含む領域で、前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結していることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記回転軸と垂直な断面において、
前記弁本体及び前記ガイド部の背面側は円弧形状に形成されており、
前記凸部は、前記弁本体及び前記ガイド部の背面側よりも曲率半径の小さい円弧形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記弁本体の前記吐出口端部は、前記吸入圧力空間から前記吐出圧力空間に向かって傾斜して形成され、
前記弁本体及び前記ガイド部の前記凸部は、前記弁本体と前記ガイド部との前記回転軸方向の距離が短くなる側に寄せて配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記連結部は、
その内面側が前記弁本体の背面側の外周形状に対応して切り欠かれ、
前記回転軸と垂直な断面において、前記弁本体の前記凸部の領域内にのみ設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とは、複数の前記連結部で連結されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項６】
インバータ回転数制御により容量制御を行うことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュー圧縮機に係り、より詳しくは、運転圧縮比に応じて吐出開始のタイミングを調整する可変Ｖｉ弁を備えたスクリュー圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクリュー圧縮機（より詳しくはシングルスクリュー圧縮機）は、ケーシング本体に形成された円筒状の内筒面部内にスクリューロータを回転自在に収容している。そして、該スクリューロータの外周面に形成されたスクリュー溝、外周部にスクリュー溝に噛み合い係合する歯部が形成されたゲートロータ及び前記内筒面部によって圧縮室を形成し、該圧縮室内で冷媒を圧縮する。このような従来のスクリュー圧縮機においては、スクリュー溝の外周面側となる内筒面部に形成される吸入ガスバイパス口や吐出口の一端を担い、バイパス口や吐出口の開度とタイミングを調整するスライドバルブを設けている。このスライドバルブは、外周形状が円弧で形成された弁本体、該弁本体の吐出側に設けるガイド部品、及び弁本体とガイド部品とを連結する連結棒からなる。また、スライドバルブは、スクリューロータを収容するケーシング本体の内筒面部の一部を構成するようにケーシング本体とは別体の部品としてケーシング本体内に収められ、スクリューロータの回転軸方向に可動するようになっている。
【０００３】
また、従来のスクリュー圧縮機は、弁本体の背面側と対向して形成された隔壁によって、ケーシング本体内が吐出圧力空間（圧縮室で圧縮された冷媒が吐出される空間）と吸入圧力空間（圧縮室に吸入される冷媒が存在する空間）とに区画されている。このため、隔壁の内周面（弁本体との対向面）と弁本体の外周面との間にシール面が形成されている。
【０００４】
そして、上記のように構成された従来のスクリュー圧縮機の中には、連結棒による吐出部の流体抵抗を小さくするために、スクリューロータの回転軸方向において弁本体とガイド部品との距離が短くなる位置に連結棒を偏位させている（寄せている）ものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、上記のように構成された従来のスクリュー圧縮機の中にはインバータ駆動されるものも提案されている。スクリュー圧縮機がインバータ駆動される場合においては、運転容量の調整を回転数制御によって行うことができるため、スライドバルブを吸入ガスバイパス機構としてではなく、吐出口の開度と吐出開始のタイミングを調整する機構となる可変Ｖｉ弁として用いるように構成したものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３２１４１００号公報（第３−４頁、図３）
【特許文献２】特許第４１４７８９１号公報（第４−５頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スクリュー圧縮機における内部容積比Ｖｉというのは、冷媒吸込み時の歯溝空間容積と冷媒吐出前の歯溝空間容積との比であり、冷媒の吸込みが完了したときの圧縮室の容積と吐出口が開くときの圧縮室の容積との比を表している。そして、可変Ｖｉ弁が固定タイプのスクリュー圧縮機の場合、例えば中圧縮比のスクリュー圧縮機で低圧縮比の運転を行うと、吐出口が開く前にガスが吐出圧力以上に過圧縮され、余分な圧縮仕事を行うことになる。また、逆に中圧縮比のスクリュー圧縮機で高圧縮比で運転を行うと、吐出圧力に到達する前に吐出口が開くため、ガスの逆流が生じる不足圧縮の状態となる。これらはいずれの場合も動力のロスを生じ、効率の低下を招く。
【０００８】
そこで、特許文献１又は２のスクリュー圧縮機においては、低圧縮比運転の際の動力ロス、すなわち、スクリュー圧縮機の効率の低下を防止するために、吐出タイミングを早めるように内部容積比Ｖｉを小さく設定すること、あるいは可変Ｖｉ弁を内部容積比Ｖｉが小さくなる位置へ移動させることが考えられる。しかしながら、このような場合、スライドバルブが構成する吐出口端部は吸入圧力側へ移動するため、弁本体背面側の吐出圧力空間と吸入圧力空間とを区画するシール面の漏れ方向長さが短くなるか、あるいはシール面が無くなって、吐出圧力空間から吸込圧力空間への冷媒漏れが増大し、スクリュー圧縮機の効率を低下させるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、内部容積比Ｖｉが小さく設定された場合においても、吐出圧損を小さく保ちつつ弁本体背面側のシール面を確保できる高効率なスクリュー圧縮機を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスクリュー圧縮機は、吐出口が形成された円筒状の内筒面部を有するケーシング本体と、該ケーシング本体の前記内筒面部内に回転可能に収容され、複数のスクリュー溝が外周部に設けられたスクリューロータと、外周部に前記スクリュー溝に噛み合い係合する歯部が形成され、前記スクリュー溝及び前記内筒面部と圧縮室を形成するゲートロータと、前記ケーシング本体とスクリューロータとの間に配設されて前記スクリューロータの内部容積比Ｖｉを可変にするための可変Ｖｉ弁と、を備え、前記可変Ｖｉ弁は、前記内筒面部の一部を構成するように前記スクリューロータの回転軸方向に移動自在に設けられ、前記回転軸方向の一方の端部である吐出口端部が前記吐出口の一部を構成し、前記吐出口が開口するタイミングを調節する弁本体と、該弁本体を前記回転軸方向に案内するガイド部と、前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結する連結部と、を備え、前記弁本体の背面側と対向して形成された隔壁によって、前記ケーシング本体内が吐出圧力空間と吸入圧力空間とに区画されたスクリュー圧縮機であって、前記弁本体の前記吐出口端部は、背面側が内面側よりも突出するように内面側に切り欠きが形成され、前記弁本体及び前記ガイド部は、前記回転軸と垂直な断面において、その背面側に凸部を有し、前記連結部は、前記弁本体及び前記ガイド部の前記凸部を含む領域で、前記弁本体の前記吐出口端部と前記ガイド部とを連結しているものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、弁本体の吐出口端部は、背面側が内面側よりも突出するように内面側に切り欠きが形成されている。つまり、本発明に係る弁本体は、その吐出口端部の背面側が従来の可変Ｖｉ弁よりも突出した形状となっている。このため、本発明においては、内部容積比Ｖｉを小さく設定した場合でも、可変Ｖｉ弁の背面側に形成される吐出圧力側と吸込圧力側とを隔てるシール面を確保することができる。したがって、動力ロスの低減と吐出圧力側から吸込圧力側への冷媒ガスの漏れを防止することができる。
【００１２】
ここで、弁本体の吐出口端部とガイド部との間の空間は、圧縮室から吐出された冷媒の通路となる空間である。このため、切り欠きの高さ（スクリューロータの回転軸と垂直な方向における切り欠きの長さ）が低いと、冷媒の通路面積が縮小して吐出圧損が増大し、スクリュー圧縮機の効率が低下してしまうことが懸念される。一方、切り欠きの高さを高くするために弁本体を大きくすると、弁本体の周囲に設けられたゲートロータ支持部品等と弁本体とが干渉してしまうことが懸念される。しかしながら、本願発明は、回転軸と垂直な断面において、弁本体及びガイド部の背面側に凸部を有し、連結部は弁本体及びガイド部の凸部を含む領域で弁本体の吐出口端部とガイド部とを連結している。このため、本発明は、弁本体を大きくすることなく、つまり弁本体の周囲に設けられたゲートロータ支持部品等と弁本体とが干渉することを防止しつつ切り欠きの高さを高くできる。つまり、本発明は、吐出圧損の増大を防止でき、スクリュー圧縮機の効率の低下も防止できる。
【００１３】
したがって、本発明は、内部容積比Ｖｉが小さく設定された場合においても、吐出圧損を小さく保ちつつ弁本体背面側のシール面を確保できる高効率なスクリュー圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の概略構成図であり、スクリューロータの回転軸方向に切断した断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機における、内部容積比Ｖｉが大きい場合と小さい場合の可変Ｖｉ弁の内面側を含むケーシング本体の内筒面部及びスクリューロータの展開図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の可変Ｖｉ弁の作用説明図である。
【図７】従来のスクリュー圧縮機の可変Ｖｉ弁の作用説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁との比較対象となる可変Ｖｉ弁を内面側から示した斜視図である。
【図９】比較対象となる可変Ｖｉ弁の作用説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁の部分縦断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態３に係る可変Ｖｉ弁の部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［実施の形態１］
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構成図であり、スクリューロータの回転軸方向に切断した断面図である。また、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。以下、これら図１及び図２等を参照しながら、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００について説明する。なお、図１、図２及び以下に示す図において、同一の符号を付したものは同一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。
【００１６】
本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、シングルスクリュー圧縮機であり、図１及び図２に概略構成を示すように、ケーシング本体１、スクリューロータ３、ゲートロータ１２、スクリューロータ３を回転駆動するモータ２、及びスクリューロータ３の内部容積比Ｖｉを可変にするための可変Ｖｉ弁８等を備えている。
【００１７】
ケーシング本体１は、スクリューロータ３、ゲートロータ１２、及びスクリューロータ３を回転駆動させるモータ２、可変Ｖｉ弁８等を収容するものであり、その内部には、スクリューロータ３を収納する略円筒状の内筒面部１ａが形成されている。また、ケーシング本体１の内筒面部１ａには、吐出口７が形成されている。
【００１８】
ケーシング本体１の内筒面部１ａには、略円筒形状のスクリューロータ３が収容されている。このスクリューロータ３の外周面には、複数条のスクリュー溝３ａが螺旋状に形成されている。また、スクリューロータ３には、その中心軸（回転軸）にスクリュー軸４が設けられている。このスクリュー軸４は、ケーシング本体１の吐出圧力空間１ｃに設けられた高圧側軸受４ａと吸入圧力空間１ｄに設けられた低圧側軸受（図示せず）によって回転自在に支持されている。
【００１９】
また、スクリュー軸４の低圧側軸受側には、モータ２が接続されている。このモータ２は、ケーシング本体１に内接して固定されたステータ２ａと、ステータ２ａの内側に配設されたモータロータ２ｂとから構成され、インバータ方式で回転数が制御されるようになっている。
【００２０】
また、ケーシング本体１には、内筒面部１ａ（つまり、スクリューロータ３）の左右に、一対のゲートロータ１２が設けられている。これらゲートロータ１２は、略円板形状をしており、内筒面部１ａ（つまり、スクリューロータ３）の左右に形成されたゲートロータサポート室１４に収容されている。詳しくは、ゲートロータ１２は、ゲートロータサポート室１４に収容されたゲートロータサポート１３に取り付けられている。ゲートロータサポート１３は、その中心軸（回転軸）がスクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）と略垂直となるように配置され、ゲートロータサポート室１４の上部及び下部に配置された軸受１３ａによって回転自在に支持されている。図２に示すように、内筒面部１ａ（つまり、スクリューロータ３）の左側に形成されたゲートロータサポート室１４に収容されているゲートロータ１２及びゲートロータサポート１３と、内筒面部１ａ（つまり、スクリューロータ３）の右側に形成されたゲートロータサポート室１４に収容されているゲートロータ１２及びゲートロータサポート１３とは、スクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）を中心にして１８０°回転させた配置となっている。
【００２１】
ゲートロータ１２は、内筒面部１ａ及びスクリューロータ３と共に圧縮室５を形成するものであり、その外周部には、スクリュー溝３ａに噛み合い係合する複数の歯部１２ａが形成されている（後述の図４参照）。詳しくは、ケーシング本体１には、内筒面部１ａ内とゲートロータサポート室１４とを連通する（内筒面部１ａに開口する）開口部１ｂが形成されている。そして、ゲートロータ１２の外周部は、開口部１ｂに挿入されている。つまり、ゲートロータ１２は開口部１ｂを介して内筒面部１ａ内に挿入され、ゲートロータ１２の歯部１２ａがスクリューロータ３のスクリュー溝３ａに噛み合わされている。これにより、ゲートロータ１２、内筒面部１ａの内壁及びスクリューロータ３で囲まれた空間（換言すると、ゲートロータ１２の歯部１２ａ及び内筒面部１ａで仕切られたスクリュー溝３ａ）が圧縮室５となる。
【００２２】
また、ケーシング本体１内には、一対の可変Ｖｉ弁８が設けられている。これら可変Ｖｉ弁８は、ケーシング本体１とスクリューロータ３との間に配設されて前記スクリューロータ３の内部容積比Ｖｉを可変にするものである。これら可変Ｖｉ弁８は、吐出口７の一部を形成しており、ロッド９及び駆動装置１０に連結され、スクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）方向に沿って移動可能となっている。また、ケーシング本体１は、可変Ｖｉ弁８の背面側と対向して形成された隔壁１１により、吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとに区画されている。なお、図１においては、一対の可変Ｖｉ弁８のうち一方の可変Ｖｉ弁８についてのみ記載されており、他方の可変Ｖｉ弁８は省略してある。
【００２３】
次に可変Ｖｉ弁８の詳細構造を説明する。
【００２４】
図３は、図１のＢ−Ｂ断面図である。また、図４は、本発明の実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁を示す斜視図である。なお、図４は、可変Ｖｉ弁８がケーシング本体１内に収容されている状態で、当該可変Ｖｉ弁８近傍を内面側（スクリューロータ３側）からみた斜視図である。
【００２５】
可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａ、ガイド部８ｂ、及び、両者を連結する連結部８ｃを備えている。弁本体８ａは、内筒面部１ａの一部を構成するようにスクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）方向に移動自在に設けられている。ガイド部８ｂの端部には、上述のロッド９が連結されている。このガイド部８ｂは、ロッド９のスクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）方向への移動に伴って、高圧側軸受４ａを収納するハウジングの外周部と摺動しながら、スクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）方向へ移動する。つまり、ガイド部８ｂは、弁本体８ａを、スクリューロータ３の回転軸（つまり、スクリュー軸４）方向へ案内する。また、弁本体８ａとガイド部８ｂとの間には、吐出口７に連通する吐出通路が形成されている。つまり、弁本体８ａは、吐出口端部８ｉと内面側８ｇとの境界が吐出口７の一部を構成し、吐出口７が開口するタイミングを調整するものである。
【００２６】
また、本実施の形態１では、可変Ｖｉ弁８の弁本体８ａ、ガイド部８ｂ及び連結部８ｃを以下のような形状に構成している。
弁本体８ａは、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、背面側８ｅが外周側（スクリューロータ３から離れる側）に凸となった円弧形状となっており、内面側８ｇがスクリューロータ３の外周形状に対応して外周側に凸となった円弧形状となっている。また、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、弁本体８ａは、その背面側８ｅに、例えば背面側８ｅよりも曲率半径の小さな円弧形状の凸部８ｍが形成されている。上述のように、ケーシング本体１は、可変Ｖｉ弁８の背面側８ｅと対向して形成された隔壁１１により、吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとに区画されている。このため、弁本体８ａの背面側８ｅと凸部８ｍとを滑らかに接続し、吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとのシール面を形成している。
【００２７】
また、弁本体８ａの吐出口端部８ｉ（より詳しくは、内面側８ｇとの境界）は、スクリューロータ３のスクリュー溝３ａに沿うように、吸入圧力空間１ｄから吐出圧力空間１ｃに向かって傾斜して形成されている。換言すると、弁本体８ａの吐出口端部８ｉ（より詳しくは、内面側８ｇとの境界）は、スクリュー溝３ａのプロフィールに沿う形状となっている。
【００２８】
ガイド部８ｂは、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、背面側８ｆが外周側（スクリューロータ３から離れる側）に凸となった円弧形状となっている。また、ガイド部８ｂの内面側８ｈは、高圧側軸受４ａを収納するハウジングの外周部の形状に対応して、外周側に凸となった円弧形状となっている。また、本実施の形態１では、ガイド部８ｂの背面側８ｆには、弁本体８ａの凸部８ｍと対向する位置に、例えば背面側８ｆよりも曲率半径の小さな円弧形状の凸部が形成されている。
【００２９】
連結部８ｃは、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部を含む領域で、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとを連結している。換言すると、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、連結部８ｃの少なくとも一部は、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部に配置されている。
【００３０】
さらに、本実施の形態１においては、弁本体８ａの吐出口端部８ｉは、背面側８ｅが内面側８ｇよりも突出するように、連結部８ｃを避けて内面側８ｇに切り欠き８ｊが形成されている。換言すると、弁本体８ａは、吸入側端部８ｌから吐出口端部８ｉまでの長さを背面側８ｅと内面側８ｇとで異ならせ、背面側８ｅの長さが長く、内面側８ｇの長さが短くなるように、連結部８ｃを避けて切り欠き８ｊが形成されている。
【００３１】
次に可変Ｖｉ弁８の動作について説明する。
【００３２】
図５は、本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機における、内部容積比Ｖｉが大きい場合と小さい場合の可変Ｖｉ弁の内面側を含むケーシング本体の内筒面部及びスクリューロータの展開図で、（ａ）は内部容積比を大きく設定した状態における可変Ｖｉ弁８の位置、（ｂ）は内部容積比を小さく設定した状態における可変Ｖｉ弁８の位置を示す。なお、破線はスクリューロータ３のスクリュー溝３ａを示す。
【００３３】
内部容積比Ｖｉは、前述のように、冷媒吸込み時の歯溝空間容積と冷媒吐出前の歯溝空間容積との比であり、冷媒の吸込みが完了したときの圧縮室５の容積と吐出口が開くときの圧縮室５の容積との比を表している。つまり、内部容積比Ｖｉは、吐出口７が開くタイミング、すなわち、可変Ｖｉ弁８の吐出口端部８ｉの内面位置によって決定される。
【００３４】
ここで、内部容積比Ｖｉを大きく設定する場合は、吐出のタイミングを遅らせるために、図５（ａ）に示すように、可変Ｖｉ弁８の内面側８ｇで形成される吐出口端部８ｉの位置を、矢印ａで示すように、より吐出側に設定する。また、内部容積比Ｖｉを小さく設定する場合は、吐出のタイミングを早めるために、図５（ｂ）に示すように、可変Ｖｉ弁８の内面側８ｇで形成される吐出口端部８ｉの位置を、矢印ｂで示すように、より吸込側に設定する。
【００３５】
図６は本発明の実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の可変Ｖｉ弁の作用説明図であり、図７は従来のスクリュー圧縮機の可変Ｖｉ弁の作用説明図である。なお、図６（ａ）及び図７（ａ）は内部容積比Ｖｉが大きく設定された状態を、図６（ｂ）及び図７（ｂ）は内部容積比Ｖｉが小さく設定された状態を示す。また、図６及び図７に示す太線の矢印は、圧縮室５から吐出口７を通って吐出圧力空間１ｃへ吐出される冷媒の流れを示している。
【００３６】
従来のスクリュー圧縮機は、内部容積比Ｖｉが大きい場合、図７（ａ）に示すように、可変Ｖｉ弁８０の吐出口端部８０ｉがより吐出側に設定されている。このため、ケーシング本体１の吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとを隔てるシール面、つまり隔壁１１と可変Ｖｉ弁８０の弁本体８０ａの背面側８０ｅとの間のシール面を確保することができる。
【００３７】
しかし、従来のスクリュー圧縮機は、内部容積比Ｖｉが小さい場合、図７（ｂ）に示すように、可変Ｖｉ弁８０の吐出口端部８０ｉがより吸込側に設定される。このため、ケーシング本体１の吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとを隔てるシール面、つまり隔壁１１と可変Ｖｉ弁８０の弁本体８０ａの背面側８０ｅとの間のシール面が短くなり、又はシール面を確保することができなくなって、吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄが連通してしまうことがある。
【００３８】
これに対して、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の可変Ｖｉ弁８は、図６（ａ）に示すように、内部容積比Ｖｉが大きい場合は従来の可変Ｖｉ弁８０の場合と同様に、ケーシング本体１の吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとを隔てるシール面、つまり隔壁１１と可変Ｖｉ弁８の弁本体８ａの背面側８ｅとの間のシール面を確保することができる。さらに、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機の可変Ｖｉ弁８は、図６（ｂ）に示すように、内部容積比Ｖｉが小さい場合においても、可変Ｖｉ弁８に切り欠き８ｊを設けているため、ケーシング本体１の吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとを隔てるシール面、つまり隔壁１１と可変Ｖｉ弁８の弁本体８ａの背面側８ｅとの間のシール面を確保することができる。
【００３９】
ここで、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとの間の空間は、圧縮室から吐出された冷媒の吐出通路となる空間である。このため、切り欠き８ｊの高さ（スクリューロータ３の回転軸と垂直な方向における切り欠き８ｊの長さ）が低いと、冷媒の通路面積が縮小して吐出圧損が大きくなり、スクリュー圧縮機１００の効率が低下してしまうことが懸念される。しかしながら、本実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁８においては、上述のように、連結部８ｃは、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部を含む領域で、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとを連結している。換言すると、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、連結部８ｃの少なくとも一部は、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部に配置されている。このため、本実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁８は、冷媒の通路面積が縮小して吐出圧損が増大することを抑制でき、スクリュー圧縮機１００の効率が低下してしまうことも抑制している。以下、詳しく説明する。
【００４０】
図８は、本発明の実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁との比較対象となる可変Ｖｉ弁を内面側から示した斜視図である。また、図９は、この比較対象となる可変Ｖｉ弁の作用説明図である。なお、図９に示す太線の矢印は、圧縮室５から吐出口７を通って吐出圧力空間１ｃへ吐出される冷媒の流れを示している。
図８及び図９に示した比較対象となる可変Ｖｉ弁１８は、基本的に本実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁８と同様の形状となっている。しかしながら、比較対象となる可変Ｖｉ弁１８は、連結部１８ｃの配置位置が本実施の形態１に係る可変Ｖｉ弁８と異なる。つまり、比較対象となる可変Ｖｉ弁１８は、弁本体１８ａには本実施の形態１に係る凸部８ｍが形成されておらず、ガイド部１８ｂにも本実施の形態１に係る凸部が形成されていない。このため、比較対象となる可変Ｖｉ弁１８は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において連結部１８ｃが弁本体１８ａの背面側１８ｅ及びガイド部１８ｂの背面側１８ｆから突出しないように、弁本体１８ａの吐出口端部１８ｉとガイド部１８ｂとが連結部１８ｃで連結されている。このため、比較対象となる可変Ｖｉ弁１８は、連結部１８ｃを避けるように切り欠き１８ｊを形成する必要があるため、切り欠き１８ｊの高さが低くなってしまい、冷媒の通路面積が縮小してしまう。このため、比較対象となる可変Ｖｉ弁１８は、内部容積比Ｖｉが大きい場合も小さい場合も、吐出圧損が増大してしまう。
【００４１】
比較対象となる可変Ｖｉ弁１８において切り欠き１８ｊの高さを高くして冷媒の通路面積を増大させるには、弁本体１８ａを大きくして連結部１８ｃを外周側へ偏位させればよい。しかし、弁本体１８ａを大きくすると、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面における背面側１８ｅのシール線長さが長くなってしまう。このため、吐出圧力空間１ｃから吸入圧力空間１ｄへの漏れ損失が増大してしまう場合がある。また、弁本体１８ａを大きくすると、弁本体１８ａの背面側１８ｅ近傍に配置された部品（ゲートロータサポート１３、ゲートロータサポート１３を回転自在に支持する軸受１３ａ等）と弁本体１８ａとが干渉してしまう場合もある。
【００４２】
これに対して、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の可変Ｖｉ弁８においては、上述のように、連結部８ｃは、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部を含む領域で、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとを連結している。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａの背面側８ｅに突出させて連結部８ｃを設けることができる。つまり、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の可変Ｖｉ弁８は、凸部８ｍを除く領域において弁本体８ａを大きくすることなく、切り欠き８ｊの高さを高くして切り欠き８ｊで形成される冷媒の通路面積を大きく確保することができる。したがって、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａの背面側８ｅ近傍に配置された部品と弁本体８ａとの干渉を避けながら、かつ、連結部８ｃの強度（取り付け断面積）を確保しながら、切り欠き８ｊの高さを高くして切り欠き８ｊで形成される冷媒の通路面積を大きく確保することができ、吐出圧損が増大することを抑制できる。
【００４３】
以上、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、背面側８ｅが内面側８ｇよりも突出するように、弁本体８ａの吐出口端部８ｉの内面側８ｇに切り欠き８ｊが形成されている。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、適正な内部容積比Ｖｉに設定することができ、これにより動力ロスを低減させ、かつケーシング本体１の吐出圧力空間１ｃと吸入圧力空間１ｄとを隔てるシール面、つまり隔壁１１と可変Ｖｉ弁８の弁本体８ａの背面側８ｅとの間のシール面を確保することができるので、冷媒ガスの漏れを防止することができる。
また、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部を含む領域で、連結部８ｃが弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとを連結している。このため、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００の可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａの背面側８ｅ近傍に配置された部品と弁本体８ａとの干渉を避けながら、かつ、連結部８ｃの強度（取り付け断面積）を確保しながら、切り欠き８ｊで形成される冷媒の通路面積を大きく確保でき、吐出圧損が増大することを抑制できる。
したがって、本実施の形態１に係るスクリュー圧縮機１００は、スクリュー圧縮機１００の効率を向上させることができる。
【００４４】
［実施の形態２］
図１０は、本発明の実施の形態２に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。図１１は、本発明の実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁の部分縦断面図である。なお、図１０は、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００をスクリューロータ３の回転軸と垂直な断面で切断した図面である。また、図１１は、本実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁８を図１のＢ−Ｂ断面位置に相当する位置で切断した図面である。
以下、これら図１０及び図１１を用いて、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００について説明する。なお、本実施の形態２では実施の形態１との差異点を説明するものとし、本実施の形態２で説明されていない構成は実施の形態１と同様である。
【００４５】
実施の形態１で示した可変Ｖｉ弁８は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、スクリューロータ３の周方向の略中央部となる位置に弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部が形成されていた。つまり、実施の形態１で示した可変Ｖｉ弁８は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、スクリューロータ３の周方向の略中央部となる位置に連結部８ｃが配置されていた。
【００４６】
これに対して、本実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとの距離が短くなる側に寄せて、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部が形成されている。そして、これに伴い、連結部８ｃも、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとの距離が短くなる側に寄せて配置されている。換言すると、本実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁８は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、一対のゲートロータ１２のうちの近接するゲートロータ１２から離れた側の端部に寄せて、弁本体８ａの凸部８ｍ及びガイド部８ｂの凸部が形成されている。そして、これに伴い、連結部８ｃも、一対のゲートロータ１２のうちの近接するゲートロータ１２から離れた側の端部に寄せて配置されている。
【００４７】
また、本実施の形態２では、弁本体８ａの背面側８ｅの外周形状に対応させて連結部８ｃの内面側を切り欠き、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において略三日月形状となるように連結部８ｃを形成している。つまり、本実施の形態２に係る連結部８ｃは、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、弁本体８ａの凸部８ｍの領域内にのみ配置されている。
【００４８】
以上、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１とほぼ同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１で示したスクリュー圧縮機１００と比較して、次のような効果を得ることもできる。つまり、実施の形態１で示した可変Ｖｉ弁８は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、スクリューロータ３の周方向の略中央部となる位置に連結部８ｃが配置されていた。このため、実施の形態１で示したスクリュー圧縮機１００は、弁本体８ａの背面側８ｅ近傍に配置された部品と弁本体８ａとの間のスペースが小さく、連結部８ｃを弁本体８ａの背面側８ｅからあまり突出させることができなかった。これに対し、本実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁８は、弁本体８ａの吐出口端部８ｉとガイド部８ｂとの距離が短くなる側に寄せて、連結部８ｃが配置されている。換言すると、本実施の形態２に係る可変Ｖｉ弁８は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、一対のゲートロータ１２のうちの近接するゲートロータ１２から離れた側の端部に寄せて、連結部８ｃが形成されている。このため、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１で示したスクリュー圧縮機１００と比較して、弁本体８ａの背面側８ｅ近傍に配置された部品と弁本体８ａとの間のスペースが大きくなり、連結部８ｃを弁本体８ａの背面側８ｅからの連結部８ｃの突出量を大きくすることができる。したがって、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１で示したスクリュー圧縮機１００と比較して、切り欠き８ｊをより高く形成できるので、吐出圧損が増大することをより抑制できる。
【００４９】
また、本実施の形態２に係るスクリュー圧縮機１００は、スクリューロータ３の回転軸と垂直な断面において、弁本体８ａの凸部８ｍの領域内にのみ連結部８ｃが配置されている。このため、切り欠き８ｊをさらに高く形成できるので、吐出圧損が増大することをさらに抑制できる。
なお、実施の形態１で示した可変Ｖｉ弁８の連結部８ｃの形状を、本実施の形態２と同様な形状にしても勿論よい。本実施の形態２で示した効果と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
［実施の形態３］
図１２は、本発明の実施の形態３に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。図１３は、本発明の実施の形態３に係る可変Ｖｉ弁の部分縦断面図である。なお、図１２は、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００をスクリューロータ３の回転軸と垂直な断面で切断した図面である。また、図１３は、本実施の形態３に係る可変Ｖｉ弁８を図１のＢ−Ｂ断面位置に相当する位置で切断した図面である。
以下、これら図１２及び図１３を用いて、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００について説明する。なお、本実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との差異点を説明するものとし、本実施の形態３で説明されていない構成は実施の形態１又は実施の形態２と同様である。
【００５１】
実施の形態１及び実施の形態２では、１つの連結部８ｃで弁本体８ａとガイド部８ｂとを連結していた。これに限らず、図１２及び図１３に示すように、実施の形態１及び実施の形態２の可変Ｖｉ弁８の連結部８ｃを複数設け、弁本体８ａとガイド部８ｂとを複数箇所で連結してもよい。なお、図１２及び図１３は、実施の形態２の可変Ｖｉ弁８の連結部を複数にした例を示している。
【００５２】
以上、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００は、実施の形態１又は実施の形態２とほぼ同様の効果を得ることができる。
さらに、本実施の形態３に係るスクリュー圧縮機１００は、弁本体８ａとガイド部８ｂとの間の連結強度（耐久性）を実施の形態１及び実施の形態２よりも向上させることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  ケーシング本体、１ａ  内筒面部、１ｂ  開口部、１ｃ  吐出圧力空間、１ｄ  吸入圧力空間、２  モータ、２ａ  ステータ、２ｂ  モータロータ、３  スクリューロータ、３ａ  スクリュー溝、４  スクリュー軸、４ａ  高圧側軸受、５  圧縮室、７  吐出口、８  可変Ｖｉ弁、８ａ  弁本体、８ｂ  ガイド部、８ｃ  連結部、８ｅ，８ｆ  背面側、８ｇ，８ｈ  内面側、８ｉ  吐出口端部、８ｊ  切り欠き、８ｌ  吸込側端部、８ｍ  凸部、９  ロッド、１０  駆動装置、１１  隔壁、１２  ゲートロータ、１２ａ  歯部、１３  ゲートロータサポート、１３ａ  軸受、１４  ゲートロータサポート室、１８  可変Ｖｉ弁、１８ａ  弁本体、１８ｂ  ガイド部、１８ｃ  連結部、１８ｅ，１８ｆ  背面側、１８ｇ，１８ｈ  内面側、１８ｉ  吐出口端部、１８ｊ  切り欠き、８０  可変Ｖｉ弁、８０ａ  弁本体、８０ｂ  ガイド部、８０ｃ  連結部、８０ｅ  背面側、８０ｇ  内面側、８０ｉ  吐出口端部、１００  スクリュー圧縮機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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