(57)【要約】【課題】スライドバルブにより定格負荷から最小負荷まで容量制御が可能で、圧縮動作が可能な最小負荷をより小さくすることが可能で、しかも定格負荷時において高い効率を得る。【解決手段】  スクリュー圧縮機は、スクリューロータを収納すると共に、吸入ポートとアキシャル吐出ポート１６を有するケーシング３，４と、前記スクリューロータの圧縮室側の噛み合い部に軸方向に往復動自在に設けられ、圧縮開始時期を調整することにより負荷率を変えて容量制御を行うスライドバルブ１３と、前記アキシャル吐出ポートの一部を形成すると共にこのアキシャル吐出ポートの一部を移動させることにより圧縮ガスが吐出される時期を変更可能に構成している可動部材２９，３０を備えている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリューロータを収納すると共に、吸入ポートとアキシャル吐出ポートを有するケーシングと、
前記スクリューロータの圧縮室側の噛み合い部に軸方向に往復動自在に設けられ、圧縮開始時期を調整することにより負荷率を変えて容量制御を行うスライドバルブと、
前記アキシャル吐出ポートの一部を形成すると共にこのアキシャル吐出ポートの一部を移動させることにより圧縮ガスが吐出される時期を変更可能に構成している可動部材を備えている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、前記スライドバルブは定格負荷から最小負荷の間で容量制御するように移動され、前記定格負荷での運転時には、設計圧力比から求まる設計容積比以下となるアキシャル吐出ポートとなるように前記可動部材を移動させ、前記最小負荷での運転時には、前記アキシャル吐出ポートがロータ歯溝を通じて吸入ポートと連通しない設計容積比となるように前記可動部材を移動させることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載のスクリュー圧縮機において、前記スライドバルブの制御による負荷率に応じて、前記負荷率が小さくなるほど、設計容積比が大きくなるように前記可動部材を移動させることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、前記スライドバルブにはラジアル吐出ポートが設けられており、このラジアル吐出ポートの開口時期に合わせて、前記アキシャル吐出ポートもほぼ同時に開口するように前記可動部材の移動を制御することを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項５】
請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、負荷率が７５〜８５％までは、設計容積比が２．６〜２．９となるアキシャル吐出ポートとなるように前記可動部材を制御し、前記負荷率よりも小さい負荷率の範囲では、設計容積比が４．０〜５．０となるアキシャル吐出ポートとなるように前記可動部材を２段階で制御することを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項６】
請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、前記可動部材は、前記アキシャル吐出ポートを形成している先端部分が雄ロータの後進面歯形に沿った形状に構成されている雄ロータ側可動部材と、前記アキシャル吐出ポートを形成している先端部分が雌ロータの前進面歯形に沿った形状に構成されている雌ロータ側可動部材で構成され、前記両可動部材はロータ軸の接線方向に移動される構成としていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項７】
請求項６に記載のスクリュー圧縮機において、前記ケーシングは、スクリューロータを収容するメインケーシングと、前記スクリューロータの吐出側端面を覆うように前記メインケーシングに取り付けられたＤケーシングを備え、
前記雄ロータ側可動部材及び雌ロータ側可動部材は、前記Ｄケーシングの吐出側端面部分に設けた雄ロータ側の可動部材ガイド溝と雌ロータ側の可動部材ガイド溝に収容され、各可動部材ガイド溝に沿って、ロータ軸の接線方向にスライド可能に構成されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項８】
請求項７に記載のスクリュー圧縮機において、前記可動部材ガイド溝の上下側の面には前記可動部材の長手方向に沿ってそれぞれシール溝を設け、このシール溝内にはそれぞれシール材を設け、前記可動部材と前記可動部材ガイド溝との隙間をシールすることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項９】
請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、前記スライドバルブ及び前記可動部材は、一つの油圧系統を用いて、連動させて制御されるように構成し、
前記スライドバルブ及び前記可動部材は、それぞれシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと前記シリンダ内設けられたバネを備える油圧機構により駆動され、
前記各シリンダには、電磁弁を有する油圧流入路と、電磁弁を有する複数の油圧排出路がそれぞれ接続され、
シリンダ内に油圧を供給することにより前記バネを圧縮する方向へ前記ピストンを移動させ、前記シリンダ内の油圧を開放することにより、前記バネのバネ力で前記ピストンを逆方向へスライドさせる構成とし、前記各電磁弁の開閉を制御することにより、前記スライドバルブ及び前記可動部材を複数の所定位置に位置決めする構成としている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
【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関し、特に、吸込流量を変化させるスライドバルブ（容量制御弁）により負荷制御を行うようにした一定速型の冷凍用スクリュー圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一定速型の冷凍用（冷蔵用や空調用も含む）のスクリュー圧縮機は高性能で信頼性も高いことから、食品の冷凍冷蔵市場等において、比較的中容量から大容量のチラーユニットに用いられている。前記チラーユニットでは負荷に対する容量制御が不可欠であり、最近では負荷に応じて圧縮機の回転数を変化させるインバータスクリュー圧縮機も発売されている。
【０００３】
しかし、スライドバルブによる負荷制御を行う一定速型のスクリュー圧縮機は、安価なことから需要が多い。一定速型のスクリュー圧縮機においては、圧縮機のメインケーシング内にスライドバルブを備え、該スライドバルブはスクリューロータにおける圧縮室側の噛み合い交線部に設けられている。このスライドバルブは、その吸入側に吸入ポートが形成され、吐出側にはラジアル吐出ポートが形成されていて、軸方向にスライド可能に構成されている。
【０００４】
また、前記メインケーシングの吐出側にはＤケーシング（吐出ケーシング）が取り付けられており、このＤケーシングは前記スクリューロータの吐出端面を覆うように設けられている。該Ｄケーシングにはアキシャル吐出ポートが形成されている。
【０００５】
前記スクリューロータ溝内の冷媒を圧縮する圧縮開始時期は、前記スライドバルブの前記吸入ポート位置によって決められる。また、圧縮された冷媒の吐出開始時期は、前記スライドバルブに設けられた前記ラジアル吐出ポートと、前記Ｄケーシングに設けられた前記アキシャル吐出ポートのうち、速く開口する側の吐出ポートで決まり、速く開口する側の吐出ポートから吐出を開始する。  
なお、従来のスクリュー圧縮機の例としては特許文献１（特開２００８-７５６１８号公報）に記載のものなどがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８-７５６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来のものでは、Ｄケーシングに設けたアキシャル吐出ポートの開口時期を、定格負荷（負荷率１００％）における設計圧力比πi（吐出圧力/吸入圧力）から求められる設計容積比（定格負荷時の容積比で「圧縮開始時のロータ溝容積/吐出時のロータ溝容積」）Ｖiを、例えば２．７に設定すると、最小負荷が例えば負荷率２５％のときには、前記スライドバルブが吐出方向にスライドされ、このスライドと共に移動する前記ラジアル吐出ポートは、前記設計容積比Ｖi２．７を維持する開口位置に維持されるが、前記Ｄケーシングに設けられている前記アキシャル吐出ポートが、圧縮開始前にあるロータ溝のアキシャル端部（吐出側端部）と連通（吸入ポート側と連通）を開始してしまうため、圧縮動作が行われないという問題が生じる。
【０００８】
そこで、従来のものでは、前記Ｄケーシングに設けたアキシャル吐出ポートの開口時期を、前記吸入ポート側と連通を生じないように、前記設計容積比Ｖｉが４．０以上になるように設定している。しかし、定格負荷（負荷率１００％）において、アキシャル吐出ポートの開口時期を設計容積比Ｖｉが４．０以上になるように設定すると、設計容積比Ｖiを２．７としているものに比べて定格負荷時の効率が低下するという課題があった。
【０００９】
本発明の目的は、スライドバルブにより定格負荷から最小負荷まで容量制御が可能で、圧縮動作が可能な最小負荷をより小さくすることが可能で、しかも定格負荷時において高い効率を得ることのできるスクリュー圧縮機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、スクリューロータを収納すると共に、吸入ポートとアキシャル吐出ポートを有するケーシングと、前記スクリューロータの圧縮室側の噛み合い部に軸方向に往復動自在に設けられ、圧縮開始時期を調整することにより負荷率を変えて容量制御を行うスライドバルブと、前記アキシャル吐出ポートの一部を形成すると共にこのアキシャル吐出ポートの一部を移動させることにより圧縮ガスが吐出される時期を変更可能に構成している可動部材を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スライドバルブにより定格負荷から最小負荷まで容量制御が可能で、圧縮動作が可能な最小負荷をより小さくすることが可能で、しかも定格負荷時において高い効率を得ることのできるスクリュー圧縮機を得ることができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のスクリュー圧縮機の実施例１を示す水平断面図。
【図２】図１に示すスクリュー圧縮機の縦断面図。
【図３】設計容積比Ｖiが５．０となるアキシャル吐出ポートを備えたＤケーシングの端面図で、そのアキシャル吐出ポートに対して吐出時期にあるロータ歯形も併せて示す図。
【図４】設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートを備えたＤケーシングの端面図で、そのアキシャル吐出ポートに対して吐出時期にあるロータ歯形も併せて示す図。
【図５】実施例１における可動アキシャル吐出ポートを備えたＤケーシングの端面図で、容積比Ｖiが５．０となる位置に可動部材を移動させた状態を示す図。
【図６】実施例１における可動アキシャル吐出ポートを備えたＤケーシングの端面図で、容積比Ｖiが２．７となる位置に可動部材を移動させた状態を示す図。
【図７】図５、図６に示す雌ロータ部分における雌ロータ側可動部材付近の縦断面図。
【図８】スクリュー圧縮機における負荷率と効率との関係を説明する負荷特性図。
【図９】スライドバルブと、可動アキシャル吐出ポートの可動部材を駆動するための油圧系統図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明のスクリュー圧縮機の具体的実施例を図面に基づいて説明する。各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。
【実施例１】
【００１４】
本発明のスクリュー圧縮機の実施例１の全体構成を図１及び図２により説明する。図１はスクリュー圧縮機の水平断面図、図２は図１に示すスクリュー圧縮機の縦断面図である。本実施例のスクリュー圧縮機は、一定速型で冷凍用のものである。
【００１５】
これらの図において、１はスクリュー圧縮機のスクリューロータを構成する雄ロータ、２は雌ロータで、これら雄ロータ１と雌ロータ２はメインケーシング３内で互いに噛み合った状態で収納されている。また、このメインケーシング３の吐出側にはＤケーシング（吐出ケーシング）４が接続され、吸入側にはモータケーシング５が接続されている。これらメインケーシング３、Ｄケーシング４及びモータケーシング５を総称してケーシングと呼ぶこともある。
【００１６】
前記モータケーシング５内には、前記雄ロータ１を駆動するためのモータ６が設置されている。また、このモータケーシング５には、冷凍サイクル（図示せず）の冷媒ガスを吸入するための吸入口５ａ及びこの吸入口５ａの部分に備えられたガスストレーナ７を備えている。
【００１７】
８は前記メインケーシング３に設けられた吸入ポート、９は前記Ｄケーシングに設けられ、前記雄ロータ１の吐出側軸部を支持する雄ロータ吐出側軸受、１０は前記メインケーシング３に設けられ、前記雄ロータ１の吸入側軸部を支持する雄ロータ吸入側軸受、１１は前記Ｄケーシングに設けられ、前記雌ロータ２の吐出側軸部を支持する雌ロータ吐出側軸受、１２は前記メインケーシング３に設けられ、前記雌ロータ２の吸入側軸部を支持する雌ロータ吸入側軸受である。前記雄ロータ１と雌ロータ２は前記各軸受９〜１２により回転自在に支持されている。
【００１８】
前記雄ロータ１の吸入側軸部は前記モータ６に直結されており、前記モータ６の回転により前記雄ロータ１が回転し、噛み合う雌ロータの従動によりロータ溝内の冷媒は圧縮されるように構成されている。
【００１９】
１３は吸込み流量を変化させて負荷制御を行うようにしたスライドバルブ（容量制御弁）で、このスライドバルブ１３は、前記メインケーシング３内のスクリューロータ１，２における圧縮室側の噛み合い交線部（雄ロータ１と雌ロータ２との噛み合い部）側に往復動自在に設けられている。このスライドバルブ１３には、その吸入側に吸入ポート（スライドバルブ吸入ポート）１４が形成され、吐出側にはラジアル吐出ポート（スライドバルブ吐出ポート）１５が形成されている。
【００２０】
前記Ｄケーシング４は前記スクリューロータの吐出側端面を覆うように設けられており、このＤケーシング４にはアキシャル吐出ポート１６が形成され、このアキシャル吐出ポート１６や前記ラジアル吐出ポート１５から吐出された圧縮冷媒ガスは、前記Ｄケーシング４に形成された吐出口４ａから冷凍サイクルに送られる。
【００２１】
１７は前記スライドバルブ１３に一端が接続されたスライドバルブロッドで、このロッド１７の他端はスライドバルブピストン１８に接続されている。このピストン１８は前記Ｄケーシング４に取り付けたスライドバルブシリンダ１９内を往復動するように構成されている。スライドバルブバネ２０は前記スライドバルブシリンダ１９内に設けられ、前記スライドバルブ１３を吐出側に移動させる方向の力を前記スライドバルブピストン１８に付与している。
【００２２】
次に、冷媒の流れを説明する。前記モータハウジング５の端部に設けられている前記吸入口５ａ及び前記ガスストレーナ７を介して吸入された冷凍サイクルの冷媒ガスは、前記モータ６におけるモータケーシングとステータ及びステータとロータとのすき間を通過して、前記メインケーシング３内の前記吸入ポート（吸込室）８へ流入する。また、この吸入された冷媒ガスが前記モータ６を通過することにより、その冷媒ガスによって前記モータ６は冷却される。
【００２３】
前記吸入ポート８に流入した冷媒ガスは、この吸入ポート８に面した前記雄ロータ１と雌ロータ２のロータ溝内へ、前記吸入ポート８及びスライドバルブ１３に設けたスライドバルブ吸入ポート１４を通して充填される。この時、前記各軸受を潤滑後に吸入ポート８に流入した油と共に、前記冷媒ガスは前記ロータ溝に充填される。
【００２４】
前記ロータ溝内に充填された冷媒ガスは、前記雄ロータ１及び雌ロータ２の回転に伴い、これら雄雌ロータ１，２の噛み合いによって形成される前記ロータ溝の容積が減少することで、冷媒ガスは圧縮される。
【００２５】
圧縮された冷媒ガスは前記油と共に、前記スライドバルブ１３の前記ラジアル吐出ポート１５からはラジアル方向に、前記Ｄケーシング４に設けた前記アキシャル吐出ポート１６からはアキシャル方向に吐出される。
【００２６】
前記スライドバルブ１３に設けられている前記スライドバルブ吸入ポート１４と前記スライドバルブ吐出ポート（ラジアル吐出ポート）１５の形状は一定であるが、スライドバルブ１３が軸方向にスライドするため、前記スライドバルブ１３の軸方向位置により、前記ロータ溝が圧縮を開始する時期と吐出を開始する時期は変動する。それに対して、前記Ｄケーシング４に設けられている従来のアキシャル吐出ポート１６は、一定の位置及び形状に固定されているため、前記スライドバルブ１３の位置に関係なく、スクリューロータの回転に応じて常に一定の位置（時期）で開口するように構成されていた。
【００２７】
次に、図３と図４を用いて、従来のアキシャル吐出ポート１６の構成を説明する。図３は設計容積比Ｖiが５．０となるアキシャル吐出ポートを備えたＤケーシングの端面図で、そのアキシャル吐出ポートに対して吐出時期にあるロータ歯形も併せて示す図、図４は設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートを備えたＤケーシングの端面図で、そのアキシャル吐出ポートに対して吐出時期にあるロータ歯形も併せて示す図である。これらの図を用いて、前記Ｄケーシング４に設けたアキシャル吐出ポートの形状と、開口時期について説明する。
【００２８】
図３は、設計容積比Ｖiが５．０となるアキシャル吐出ポートを示している。即ち、負荷率１００％（定格負荷）のときの容積比Ｖｉが５．０となるアキシャル吐出ポートの形状を示しており、定格負荷で運転しているときに、容積比が５．０となったときに開口するように設定されているものである。また、図３には、参考として、前記アキシャル吐出ポートが開口時期にあるときのスクリューロータの歯形も一点鎖線で示している。  
Ｄケーシング４に設けている前記アキシャル吐出ポート１６は、雄ロータ側アキシャル吐出ポート１６ａと雌ロータ側アキシャル吐出ポート１６ｂにより構成されている。
【００２９】
基本的な前記雄ロータ側アキシャル吐出ポート１６ａは、雄ロータ１の歯先円（歯先径）２１と歯底円（歯底径）２２（図では漏洩を考慮して多少大きい径としている）、及び雄ロータ後進面歯形２３で形成され、前記歯先円２１と前記後進面歯形２３との間、前記後進面歯形２３と前記歯底円２２との間はそれぞれ円弧で接続された形状に構成されている。
【００３０】
前記雌ロータアキシャル吐出ポート１６ｂは、雌ロータ２の歯先円（歯先径）２４と歯底円（歯底径）２５、及び前進面歯形２６で形成され、前記歯先円２４と前記前進面歯形２６との間、前記前進面歯形２６と前記歯底円２５との間もそれぞれ円弧で接続された形状に構成されている。また、このアキシャル吐出ポート１６の噛み合い部における形状は、雄ロータ１と雌ロータ２の各々の歯先円２１´，２４´、及びこれらの歯先円２１´，２４´との間、隣接する歯底円２２，２５部分との間も円弧で接続されている。
【００３１】
前記アキシャル吐出ポート１６の開口時期は、前記雄ロータ１の後進面歯形２３と前記雌ロータ２の前進面歯形２６の周方向の位置によって決まる。即ち、前記雄ロータ１、前記雌ロータ２、前記メインケーシング３及び前記Ｄケーシング４で形成される溝容積における吸入時（閉じ込み開始時）の溝容積に対し、容積比Ｖｉが５．０となる前記溝容積のときの各ロータ１，２の歯形位置を、前記アキシャル吐出ポート１６の開口位置としている。  
従って、前記アキシャル吐出ポート１６の開口時期が変わると、雄ロータ１の後進面歯形２３と、雌ロータ２の前進面歯形２６の周方向の位置も変わる。
【００３２】
図４は、設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートを示している。即ち、負荷率１００％（定格負荷）のときの容積比Ｖｉが２．７となるアキシャル吐出ポートの形状を示しており、定格負荷で運転しているときに、容積比が２．７となったときに開口するように設定されているものである。また、図４にも、参考として、前記アキシャル吐出ポートが開口時期にあるときのスクリューロータの歯形も一点鎖線で示している。
【００３３】
図４に示す設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートでは、雄ロータ側アキシャル吐出ポート１６ａと雌ロータ側アキシャル吐出ポート１６ｂは、図３の場合に比べ、雄ロータ後進面歯形２３と雌ロータ前進面歯形２６が、ロータの回転に対して、より早い時期に開口する位置となっている。
【００３４】
定格負荷（負荷率１００％）の場合には、図４に示す設計容積比Ｖｉが２．７の位置にアキシャル吐出ポートを設定する方が、性能の面から好ましい。しかし、設計容積比Ｖｉが２．７となる位置にアキシャル吐出ポートを設定すると、この位置ではスライドバルブ１３を吐出側へスライドして、例えば負荷率を２５％にした時には、スクリューロータ溝（ロータ溝）内の冷媒を圧縮する圧縮開始時期が遅くなるため、圧縮開始前のロータ溝のアキシャル端部（吐出側端部）が前記アキシャル吐出ポート１６と連通してしまう。即ち、前記ロータ溝を介して吸入ポート８側とアキシャル吐出ポート１６が連通するため、圧縮することができなくなる。
【００３５】
このため、従来のスクリュー圧縮機では、負荷率２５％の位置にスライドバルブ１３を移動させても圧縮を可能とするため、図３に示すように、設計容積比Ｖiが５．０となるようにアキシャル吐出ポート１６を形成していた。しかし、アキシャル吐出ポートの開口時期を、設計容積比Ｖｉが５．０になるように設定すると、設計容積比Ｖiを２．７としているものに比べて、定格負荷（負荷率１００％）時における効率が低下する。
【００３６】
本実施例では、この課題を解決するため、図５及び図６に示すように、アキシャル吐出ポート１６の開口時期を決定する雄ロータ後進面歯形２３と雌ロータ前進面歯形２６の部分を、それぞれ可動部材で構成している。即ち、雄ロータ後進面歯形２３を端部（先端部分）に有する板状の雄ロータ側可動部材２９と、雌ロータ前進面歯形２６を端部（先端部分）に有する板状の雌ロータ側可動部材３０を、Ｄケーシング４の吐出側端面部分に設けている。
【００３７】
即ち、本実施例は、アキシャル吐出ポート１６を形成している雄ロータ後進面歯形２３と雌ロータ前進面歯形２６の部分を、雄ロータ後進面歯形２３を端部に有する板状の雄ロータ側可動部材２９と、雌ロータ前進面歯形２６を端部に有する板状の雌ロータ側可動部材３０で形成した可動アキシャル吐出ポートに構成している。
【００３８】
また、前記雄ロータ側可動部材２９及び雌ロータ側可動部材３０は、それぞれ前記Ｄケーシング４の吐出側端面部分に設けた雄ロータ側の可動部材ガイド溝２７と雌ロータ側の可動部材ガイド溝２８に収容され、直線状に形成された前記可動部材ガイド溝２７，２８に沿って、ロータの接線方向にスライド可能に構成されている。
【００３９】
本実施例は、上記のように、前記アキシャル吐出ポート１６を前記可動部材２９，３０を用いて形成した可動アキシャル吐出ポートに構成することにより、定格負荷（負荷率１００％）での運転時には、図６に示すように、設計容積比Ｖｉが２．７（設計圧力比から求められる値）以下となるアキシャル吐出ポート１６となるように、前記可動部材２９，３０を移動させる。
【００４０】
また、最小負荷（例えば負荷率２５％）での運転時には、図５に示すように、設計容積比Ｖｉが、例えば５．０（前記設計容積比Ｖｉよりも大きくなる設計容積比ＶＬ）となるアキシャル吐出ポート１６となるように、前記可動部材２９，３０を移動させる。これにより、前記最小負荷での運転時においても、前記アキシャル吐出ポートがロータ歯溝を通じて吸入ポートと連通するのを防止できる。
【００４１】
なお、負荷率１００％未満で最小負荷以上の時には、設計容積比Ｖｉが、例えば２．７〜５．０の範囲で適切な値になるように、負荷率（スライドバルブ１３の位置）に応じて前記可動部材２９，３０を適切な位置に移動させると良い。即ち、前記スライドバルブの制御による負荷率に応じて、前記負荷率が小さくなるほど、設計容積比が大きくなるように前記可動部材を移動させるようにすると良い。
【００４２】
また、前記スライドバルブ１３に設けられている前記ラジアル吐出ポート１５（図２参照）は、容積比Ｖｉが２．７となった時に開口する位置に設けられており、前記ラジアル吐出ポート１５は負荷率（スライドバルブ位置）に関係なく、常に容積比Ｖｉが２．７となった時に開口する。従って、前記ラジアル吐出ポート１５の開口時期に合わせて、前記アキシャル吐出ポート１６もできるだけ同時に開口するように前記可動部材２９，３０の移動を制御することが好ましい。
【００４３】
このように、負荷率（スライドバルブ位置）に応じて前記可動部材２９，３０を移動させることにより、最小負荷（例えば負荷率２５％）のときでも、圧縮開始前のロータ溝のアキシャル端部（吐出側端部）が前記アキシャル吐出ポート１６と連通するのを防止することができる。即ち、アキシャル吐出ポートがロータ歯溝を通じて吸入ポートと連通しない設計容積比となるように前記可動部材を移動させることにより、最小負荷時にも圧縮することが可能となる。
【００４４】
また、定格負荷時には、設計容積比Ｖｉが２．７で開口するアキシャル吐出ポート１６になるように、前記可動部材２９，３０を移動することにより、定格負荷での設計容積比Ｖiが５．０となるアキシャル吐出ポートを用いた場合に比較し、定格負荷時の効率を向上できる効果が得られる。
【００４５】
前記雄ロータ側可動部材２９と前記雌ロータ側可動部材３０は、それぞれ、可動部材ロッド３１を介して可動部材シリンダ３３内に収納された可動部材ピストン３２と接続されている。また、前記可動部材シリンダ３３内には、前記アキシャル吐出ポート１６の開口時期を早める方向に前記ピストン３２を付勢するバネ３４が設けられ、更に、前記アキシャル吐出ポート１６の開口時期を遅くする方向に前記ピストン３２を作動させるために、前記シリンダ３３内に油圧を供給するための油圧流入路３８を設けている。
【００４６】
また、前記シリンダ３３内の油圧を排出するための油圧排出路３５，３６が設けられており、前記油圧排出路３５または３６からシリンダ３３内の油圧を排出することにより、前記バネ３４の反力により前記可動部材２９，３０を、アキシャル吐出ポート１６の開口時期が早くなるように制御することができるようになっている。前記油圧排出路３６から油圧を排出する方が前記油圧排出路３５から油圧を排出する場合よりも前記アキシャル吐出ポート１６の開口時期を早くすることができる。なお、３７は前記可動部材シリンダ３３を固定するための固定ハウジングである。
【００４７】
図７は上記図５及び図６に示す雌ロータ部分における雌ロータ側可動部材付近の縦断面図であり、この図７を用いて、前記雌ロータ側可動部材３０の部分におけるシール構造について説明する。
【００４８】
図７において、２８はＤケーシング４の雌ロータ２側に設けた可動部材ガイド溝、３０はこの可動部材ガイド溝２８に挿入されてスライド可能に収納されている雌ロータ側可動部材である。前記可動部材ガイド溝２８と前記雌ロータ側可動部材３０との間には隙間があるので、この隙間を通して、吐出ポート側から吸入ポート側へ圧縮された冷媒ガスが漏洩するのを防止するため、本実施例では、前記可動部材ガイド溝２８の上下側の面にそれぞれシール溝３９を設け、このシール溝３９内にはそれぞれシール材４０を設けている。
【００４９】
なお、前記シール溝３９は前記雌ロータ可動部材３０の長手方向に沿って設けられ、その断面形状は、図７に示すように矩形にしたり、或いは半円形など任意の形状で良く、前記シール溝３９内に設けるシール材の断面形状も、図７に示すように円形のものを用いたり、或いは矩形など任意の断面形状のシール材を用いて良い。  
また、前述した雄ロータ側可動部材２９側についても、上述した雌ロータ側可動部材３０と同様の構成となっているので、雄ロータ側可動部材２９側についての説明は省略する。
【００５０】
図８はスクリュー圧縮機における負荷率と効率との関係を説明する負荷特性図である。この図８を用いて、本実施例の効果を説明する。  
実線で示す曲線ａは、図３に示す設計容積比Ｖiが５．０となるアキシャル吐出ポートを使用したスクリュー圧縮機の特性曲線を示している。このようなスクリュー圧縮機を負荷率２５％で運転した場合の効率はＡ点、定格負荷（負荷率１００％）で運転した場合の効率はＢ点であった。
【００５１】
破線で示す曲線ｂは、図４に示す設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートを使用したスクリュー圧縮機の特性曲線を示している。このようなスクリュー圧縮機を定格負荷（負荷率１００％）で運転した場合の効率はＣ点で、前記曲線ａの場合（Ｂ点）に比べて効率が向上している。しかし、負荷率２５％で運転した場合の効率はＤ点と大幅に低下している。これは、前述したように、圧縮開始前のロータ溝のアキシャル端部とアキシャル吐出ポート１６との連通が起こるためである。
【００５２】
点線で示す曲線ｃは、前述した可動アキシャル吐出ポートを備える本実施例のスクリュー圧縮機の特性曲線を示している。本実施例においては、定格負荷（１００％負荷）での運転時には、前記可動部材２９，３０を移動させて、設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートとなるように制御するので、点Ｃの効率で運転でき、上記曲線ａの場合（Ｂ点）に比較し、効率を向上した高効率運転が可能となる。また、負荷率２５％での運転の場合には、前記可動部材２９，３０を移動させて、設計容積比Ｖiが５．０のアキシャル吐出ポートとなるように制御することで、効率を点Ｅまで向上させることが可能となる。
【００５３】
なお、本実施例を示す点線ｃは、負荷率１００％未満で最小負荷以上の運転時には、定格負荷での設計容積比Ｖｉが、２．７〜５．０の範囲で適切な値になるように、負荷率（スライドバルブ位置）に応じて前記可動部材２９，３０を適切な位置に移動させた場合の例である。即ち、前記ラジアル吐出ポート１５の開口時期に合わせて、前記アキシャル吐出ポート１６もほぼ同時に開口するように前記可動部材２９，３０の移動を制御した場合の効率を示す特性曲線である。
【００５４】
一般的に、スライドバルブを備えたスクリュー圧縮機は、容量が例えば、１００％、７５％、５０％、２５％と段階的に制御されることが多いので、スライドバルブ１３の移動に合わせて、前記可動部材２９，３０を移動させることで、前記ラジアル吐出ポート１５の開口時期に合わせて、前記アキシャル吐出ポート１６もほぼ同時に開口するように構成することができる。
【００５５】
また、上記曲線ａとｂが交差する付近、即ち負荷率が７５〜８５％までは、設計容積比Ｖiが２．６〜２．９となるアキシャル吐出ポートとなるように前記可動部材２９，３０を制御し、前記負荷率よりも小さい負荷率の範囲では、設計容積比Ｖiが４．０〜５．０となるアキシャル吐出ポートとなるように前記可動部材２９，３０を２段階で制御するようにしても良い。このように制御する場合、制御が簡単になり、効率においても、高負荷側（例えば負荷率７５〜１００％）では曲線ｂに沿った効率が得られ、低負荷側（例えば７５％以下）では曲線ａに沿った効率を得ることができる。
【００５６】
図９は、スライドバルブと、可動アキシャル吐出ポートの可動部材を駆動するための油圧系統図を示す。  
図９において、１３は上述したスライドバルブ、２９及び３０は上述した可動アキシャル吐出ポートを構成する可動部材で、２９は雄ロータ側可動部材、３０は雌ロータ側可動部材である。本実施例では、一つの油圧系統を用いて、前記スライドバルブ１３と前記２つの可動部材２９，３０の駆動を連動させて同時に行なえるようにしている。
【００５７】
即ち、前記スライドバルブ１３及び前記可動部材２９，３０は、それぞれシリンダと、このシリンダ内を往復動するピストンと前記シリンダ内に設けられたバネを備える油圧機構により駆動され、前記各シリンダには、電磁弁を有する油圧流入路と、電磁弁を有する複数の油圧排出路がそれぞれ接続されている。前記各シリンダ内に油圧を供給することにより前記バネを圧縮する方向へ前記ピストンを移動させ、また前記シリンダ内の油圧を開放することにより、前記バネのバネ力で前記ピストンを逆方向へスライドさせる構成としている。従って、前記各電磁弁の開閉を制御することにより、前記スライドバルブ及び前記可動部材を複数の所定位置に位置決めすることができる。以下、この構成を図９により詳細に説明する。
【００５８】
４１は、スクリュー圧縮機の吐出側の冷媒ガスのガス圧がかかった耐圧油容器であり、この耐圧油容器４１内の油は、該耐圧油容器４１内に設けられた油ストレーナ４２を介して、吸入ポート８（図２参照）側の圧力との差圧により、油圧供給配管４３へ供給される。この油圧供給配管４３は電磁弁４４，４５を介して３系統の油圧流入路３８に分岐し、これら電磁弁４４，４５を開閉することで、スライドバルブシリンダ１９、雄ロータ側可動部材２９の可動部材シリンダ３３及び雌ロータ側可動部材３０の可動部材シリンダ３３内に油圧を作用させたり、油圧の作用を解除する。
【００５９】
即ち、前記電磁弁４４を開とすることにより、前記スライドバルブ１３は、前記シリンダ１９内に設けたスライドバルブバネ２０を圧縮する方向（容量を大きくする方向）に、スライドバルブピストン１８及びスライドバルブロッド１７を介して移動される。また、前記電磁弁４５を開とすることにより、前記雄ロータ側可動部材２９及び雌ロータ側可動部材３０は、可動部材バネ３４を圧縮する方向（設計容積比Ｖiが大きくなる方向）に可動部材ピストン３２及び可動部材ロッド３１を介して移動される。
【００６０】
前記スライドバルブシリンダ１９には２つの油圧排出路５０，５１が設けられており、これらの油圧排出路５０，５１にはそれぞれ電磁弁４６，４７が設けられている。前記電磁弁４６を開とすることで、シリンダ１９内の油は前記吸入ポート８側に排出され、前記ピストン１８は、前記バネ２０のバネ力で前記油圧排出路５０の位置まで移動する。この時のスライドバルブ１３の位置は例えば負荷率５０％の位置とする。また、前記電磁弁４７を開とすることで前記ピストン１８は、前記バネ２０のバネ力で前記油圧排出路５１の位置まで移動する。この時のスライドバルブ１３の位置は例えば負荷率２５％の位置とする。更に、前記電磁弁４６，４７の両方を閉とした場合は、前記ピストン１８がバネ２０を最も圧縮する方向に移動され負荷率は１００％となる。
【００６１】
前記可動部材２９，３０のそれぞれのシリンダ３３にも２つの油圧排出路３５，３６が設けられており、これらの油圧排出路３５，３６にもそれぞれ電磁弁４８，４９が設けられている。前記電磁弁４８を開とすることで、シリンダ３３内の油は前記吸入ポート８側に排出され、前記ピストン３２は、前記バネ３４のバネ力で前記油圧排出路３５の位置まで移動する。この時の可動部材２９，３０の位置は、中間負荷（例えば負荷率５０％）に対応した適切な設計容積比Ｖｉ（例えばＶｉが４．０など、２．７〜５．０の間の値）になる位置とする。また、前記電磁弁４９を開とすることで前記ピストン３２は、前記バネ３４のバネ力で前記油圧排出路３６の位置まで移動する。この時の可動部材２９，３０の位置は、定格負荷（負荷率１００％）に対応した適切な設計容積比Ｖｉ（例えばＶｉが２．７）になる位置とする。更に、前記電磁弁４８，４９の両方を閉とした場合は、前記ピストン３２がバネ３４を最も圧縮する方向に移動され最小負荷（例えば負荷率２５％）に対応した適切な設計容積比Ｖｉ（例えばＶｉ５．０）になる位置とする。
【００６２】
従って、負荷率２５％で運転する時は、電磁弁４４を閉、電磁弁４７を開とすることにより、前記スライドバルブシリンダ１９の油圧を開放し、前記スライドバルブバネ２０のバネ力で前記スライドバルブ１３を吐出側へスライドさせる。また、電磁弁４５を開、電磁弁４８，４９を閉とすることにより、前記可動部材シリンダ３３内には油圧が掛かり、前記アキシャル吐出ポートの開口時期を遅らせる方向（設計容積比Ｖｉが大きくなる方向）に前記可動部材２９，３０をスライドさせ、負荷率２５％に対応した設計容積比（例えばＶｉ５．０）のアキシャル吐出ポートにすることができる。
【００６３】
負荷率１００％で運転する時は、逆に、電磁弁４４を開、電磁弁４６，４７を閉とすることにより、前記スライドバルブシリンダ１９に油圧を供給し、前記スライドバルブバネ２０を圧縮させて前記スライドバルブ１３を吸入側へスライドさせる。また、電磁弁４５を閉、電磁弁４９を開とすることにより、前記可動部材シリンダ３３内の油圧を開放して、前記可動部材２９，３０が開口時期を早める方向（設計容積比Ｖｉが小さくなる方向）へスライドさせ、負荷率１００％に対応した設計容積比（例えばＶｉ２．７）のアキシャル吐出ポートにすることができる。
【００６４】
なお、図９に示す例では、前記スライドバルブ１３の位置及び前記可動部材２９，３０の位置を３段階（負荷率１００％、５０％、２５％）で制御する例について説明したが、２段階或いは４段階以上に制御することも同様に可能である。
【００６５】
例えば、４段階で制御する場合は、スライドバルブ１３の位置を、例えば、負荷率１００％、７５％、５０％、２５％とし、これに対応して前記可動部材２９，３０の位置も４段階とし、前記負荷率１００％、７５％、５０％、２５％に対応させて、可動アキシャル吐出ポートの設計容積比Ｖｉを、例えば、それぞれ２．７、３．７、４．０（または５．０）、５．０とする。
【００６６】
以上説明した本発明の実施例によれば、スライドバルブ１３により定格負荷から最小負荷まで容量制御するものにおいて、圧縮動作が可能な最小負荷をより小さくすることが可能となり、しかも定格負荷時においては高い効率で運転することのできるスクリュー圧縮機を得ることができる効果がある。
【００６７】
例えば、負荷率２５％で運転する場合には、前記可動部材２９，３０を移動させて、設計容積比Ｖiが４．０〜５．０となるアキシャル吐出ポートとすることにより、負荷率２５％、或いはそれ以下の低負荷で運転することも可能となる。また、定格負荷(負荷率１００％)で運転する場合には、前記可動部材２９，３０を移動させて、設計容積比Ｖiが２．７となるアキシャル吐出ポートとすることにより、高効率で運転可能なスクリュー圧縮機を得ることができる。
【００６８】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記実施例では冷媒ガスを圧縮する冷凍用スクリュー圧縮機である場合について説明したが、本発明は、冷凍用スクリュー圧縮機に限定されるものではなく、空気など他のガスを圧縮するスクリュー圧縮機に対しても同様に適用できるものである。  
また、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６９】
１：雄ロータ、２：雌ロータ、
３〜５：ケーシング（３：メインケーシング、４：Ｄケーシング、５：モータケーシング）、４ａ：吐出口、５ａ：吸入口、
６：モータ、７：ガスストレーナ、８：吸入ポート、
９：雄ロータ吐出側軸受、１０：雄ロータ吸入側軸受、
１１：雌ロータ吐出側軸受、１２：雌ロータ吸入側軸受、
１３：スライドバルブ、
１４：吸入ポート（スライドバルブ吸入ポート）、
１５：吐出ポート（スライドバルブ吐出ポート）、
１６：アキシャル吐出ポート（可動アキシャル吸入ポート）、
１６ａ：雄ロータ側アキシャル吐出ポート、１６ｂ：雌ロータ側アキシャル吐出ポート、
１７：スライドバルブロッド、１８：スライドバルブピストン、
１９：スライドバルブシリンダ、２０：スライドバルブバネ、
２１、２１´：雄ロータ歯先円（歯先径）、２２：雄ロータ歯底円、
２３：雄ロータ後進面歯形、
２４、２４´：雌ロータ歯先円（歯先径）、２５：雌ロータ歯底円、
２６：雌ロータ前進面歯形、
２７，２８：可動部材ガイド溝、
２９：雄ロータ側可動部材、３０：雌ロータ側可動部材、
３１：可動部材ロッド、３２：可動部材ピストン、３３：可動部材シリンダ、
３４：可動部材バネ、３５，３６：油圧排出路、
３７：固定ハウジング、３８：油圧流入路、
３９：シール溝、４０：シール材、
４１：耐圧油容器、４２：油ストレーナ、
４３：油圧供給配管、４４〜４９：電磁弁、５０，５１：油圧排出路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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