(57)【要約】【課題】スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の内部を高圧室（37）と低圧室（38）に区画するシールライン（65，66）がゲート（52）の前端側と後端側に形成されたスクリュー圧縮機において、螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスからのガスの漏れを抑制し、スクリュー圧縮機の効率低下を抑える。【解決手段】前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力をゲート（52）に付与するゲート拡幅部（70）を設ける。【選択図】図４
2019019683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41）に噛み合うゲート（52）を有するゲートロータ（51）とを備え、
上記ゲート（52）には、上記螺旋溝（41）の内部を高圧室（37）と低圧室（38）に区画する境界線となるシールライン（65，66）として、上記ゲートロータ（51）の回転方向前端側と後端側にそれぞれ形成された前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を有するスクリュー圧縮機であって、
上記ゲートロータ（51）は、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力を上記ゲート（52）に付与するゲート拡幅部（70）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において、
上記ゲート拡幅部（70）は、上記ゲート（52）に形成された空隙部（71）と、上記シールライン（65，66）の間隔（S）を広げる力を生じる圧力の流体を上記空隙部（71）に導入する圧力導入部（72）と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３】
請求項２において、
上記ゲート（52）の空隙部（71）は、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中央よりも前端寄りに配置されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項２または３において、
上記空隙部（71）は、上記ゲート（52）の上記低圧室（38）側の面である背面（62）から高圧側の面である表面（61）へ向かって形成された溝（71a）を含み、
上記溝（71a）の深さ（D1）が、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を通る平面（P）と上記ゲート（52）の背面（62）との間の距離（D2）以上の寸法であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項５】
請求項２から４の何れか１つにおいて、
上記圧力導入部（72）は、上記ゲート（52）の高圧側の面から上記空隙部（71）に連通する貫通孔（72b）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。
【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、スクリューロータの螺旋溝とゲートロータのゲートとをシールするシール構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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つのゲートロータ組立体とを備えたスクリュー圧縮機が開示されている。
【０００３】
このスクリュー圧縮機では、ケーシングにスクリューロータが収容される。スクリューロータは、概ね円柱状に形成されており、その外周部に複数条の螺旋溝が刻まれている。ゲートロータ組立体は、概ね平板状に形成されたゲートロータを有しており、スクリューロータの側方に配置されている。このゲートロータには、複数の長方形板状のゲートが放射状に設けられている。ゲートロータ組立体は、その回転軸の中心がスクリューロータの回転軸と直交する平面上に位置するように設置され、ゲートがスクリューロータの螺旋溝と噛み合わされる。一般的なスクリュー圧縮機において、ゲートロータは、樹脂製の平板状に形成され、回転軸部を有する金属性の支持部材に取り付けられる。
【０００４】
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組立体がケーシングに収容されており、スクリューロータの螺旋溝と、ゲートロータのゲートと、ケーシングの内壁面とによって圧縮室が形成される。スクリューロータを電動機等で回転駆動すると、スクリューロータの回転に伴ってゲートロータが回転する。そして、ゲートロータのゲートが、噛み合った螺旋溝の始端（吸入側の端部）から終端（吐出側の端部）へ向かって相対的に移動し、閉じきり状態となった圧縮室の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室内の流体が圧縮される。
【０００５】
運転中のスクリュー圧縮機では、スクリューロータの螺旋溝と噛み合ったゲートの表面側が圧縮過程の圧縮室（即ち、閉じきり状態となった圧縮室）となり、そのゲートの背面側が吸入過程の圧縮室（即ち、吸入側に連通している圧縮室）となる。そして、スクリューロータの螺旋溝と噛み合ったゲートでは、圧縮された流体の圧力がその表面に作用し、その背面に圧縮される前の流体の圧力が作用する。従って、スクリューロータの螺旋溝と噛み合ったゲートには、ゲートを背面側へ押す方向へ力が作用する。一方、ゲートは、その背面側から支持部材によって支持されている。このため、支持部材がゲートを背面側へ押す力を受けとめており、その状態で、ゲートの回転方向の前端部及び後端部とスクリューロータの螺旋溝の壁面とのクリアランスが極めて小さい値になるように定められている。これは、閉じきり状態となった圧縮室の気密性を確保するためである。上記クリアランスはゲートの厚さ方向に変化しており、一般に厚さ方向の中間部の高圧室寄りの部分が、上記クリアランスが一番小さいライン（シールライン）となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０２０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、スクリュー圧縮機では、ゲートが僅かに変形しただけでも、ゲートの周側部とスクリューロータの螺旋溝の壁面とのクリアランスがシールラインの部分で拡大して圧縮室の気密性が低下する。その結果、圧縮途中で圧力の上昇しているガスが低圧空間へ漏れてしまい、スクリュー圧縮機の効率が低下してしまう。特に、低速運転時には、圧縮行程が行われる時間、つまりガスが圧縮室から漏れ得る時間が長くなるため、効率が低下しやすくなる。低速運転は、一般に中間期などに行われるので、中間期を含めた効率として近年重要視されている期間効率も低下してしまう。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクリューロータの螺旋溝とゲートとの間のクリアランスが拡がることによるガスの漏れを抑制し、スクリュー圧縮機の効率が低下するのを抑えることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該螺旋溝（41）に噛み合うゲート（52）を有するゲートロータ（51）とを備え、上記ゲート（52）には、上記螺旋溝（41）の内部を高圧室（37）と低圧室（38）に区画する境界線となるシールライン（65，66）として、上記ゲートロータ（51）の回転方向前端側と後端側にそれぞれ形成された前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を有するスクリュー圧縮機を前提とする。
【００１０】
そして、このスクリュー圧縮機は、上記ゲートロータ（51）が、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力を上記ゲート（52）に付与するゲート拡幅部（70）を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この第１の発明では、スクリュー圧縮機の運転中に、ゲートロータ（51）に設けられたゲート拡幅部（70）により、ゲート（52）の前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力が作用する。そのため、ゲート（52）のシールライン（65，66）とスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の位置関係が保たれ、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのが抑制される。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、上記ゲート拡幅部（70）が、上記ゲート（52）に形成された空隙部（71）と、上記シールライン（65，66）の間隔（S）を広げる力を生じる圧力の流体を上記空隙部（71）に導入する圧力導入部（72）とを備えていることを特徴とする。
【００１３】
この第２の発明では、スクリュー圧縮機の運転中に、ゲートロータ（51）に設けられたゲート拡幅部（70）を構成する空隙部（71）に圧力導入部（72）から所定圧力の流体が導入されることにより、ゲート（52）の前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力が作用する。その結果、ゲート（52）のシールライン（65，66）とスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の位置関係が保たれ、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのが抑制される。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、上記ゲート（52）の空隙部（71）が、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中央よりも前端寄りに配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この第３の発明では、スクリュー圧縮機の運転中には、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（51）のゲート（52）の後端側がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の側面に押されるので、後端側はゲート（52）が螺旋溝（41）の側面から離れにくく（クリアランスが大きくなりにくく）、前端側においてゲート（52）が螺旋溝（41）の側面から離れる傾向になる（クリアランスが大きくなりやすい）のに対して、上記ゲート（52）の空隙部（71）を前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中央よりも前端寄りに配置することにより、ゲート（52）の前端側のクリアランスが大きくなるのを抑制できる。
【００１６】
第４の発明は、第２または第３の発明において、上記空隙部（71）が、上記ゲート（52）の上記低圧室（38）側の面である背面（62）から高圧側の面である表面（61）へ向かって形成された溝（71a）を含み、上記溝（71a）の深さ（D1）が、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を通る平面（P）と上記ゲート（52）の背面（62）との間の距離（D2）以上の寸法であることを特徴とする。つまり、この構成では、ゲート（52）の背面（62）から両シールライン（65，66）を通る平面（P）までの寸法よりも、上記溝（71a）の方が深い。
【００１７】
この第４の発明では、ゲート（52）の背面（62）から両シールライン（65，66）を通る平面（P）までの寸法よりも上記溝（71a）の方が深いので、溝（71a）に導入された流体の圧力が、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を広げる方向へ確実に作用する。したがって、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのがより確実に抑制される。
【００１８】
第５の発明は、第２から第４の発明の何れか１つにおいて、上記圧力導入部（72）は、上記ゲート（52）の高圧側の面から上記空隙部（71）に連通する貫通孔（72b）により構成されていることを特徴とする。
【００１９】
この第５の発明では、上記ゲート（52）の高圧側の面から上記貫通孔（72b）を通って上記空隙部（71）へ圧縮室の流体が導入される。そして、この流体の圧力により、空隙部（71）において前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力が作用し、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのが抑制される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ゲートロータ（51）の回転方向の前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力をゲート（52）に付与するゲート拡幅部（70）をゲートロータ（51）に設けたことにより、ゲート（52）のシールライン（65，66）とスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の位置関係が保たれ、スクリュー圧縮機の運転中に、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのが抑制される。したがって、圧縮室の機密性が保たれ、圧縮途中で圧力の上昇しているガスが低圧室（38）へ漏れにくくなるので、スクリュー圧縮機の効率が低下するのを抑制できる。特に、低速運転時でも効率低下を抑制できるから、期間効率の低下も効果的に抑制できる。
【００２１】
上記第２の発明によれば、ゲート拡幅部（70）を、ゲート（52）に形成された空隙部（71）と、シールライン（65，66）の間隔（S）を広げる力を生じる圧力の流体を空隙部（71）に導入する圧力導入部（72）とから構成したことにより、所定圧力の流体を利用した簡単な構成で、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのを抑制でき、スクリュー圧縮機の効率が低下するのを抑えられる。
【００２２】
上記第３の発明によれば、上記ゲート拡幅部（70）の空隙部（71）を前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中央よりも前端寄りに配置することにより、クリアランスが大きくなりやすいゲート（52）の前端側においてクリアランスが大きくなるのを抑制できるから、スクリュー圧縮機の効率低下を効果的に抑えられる。
【００２３】
上記第４の発明によれば、ゲート（52）の背面（62）から両シールライン（65，66）を通る平面（P）までの寸法よりも上記溝（71a）の方を深くすることにより、溝（71a）に導入された流体の圧力が、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を広げる方向へ確実に作用するようにしているので、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのをより確実に抑制できる。したがって、スクリュー圧縮機の効率低下を、より確実に効果的に抑えられる。
【００２４】
上記第５の発明によれば、上記圧力導入部（72）を、上記ゲート（52）の高圧側の面から上記空隙部（71）に連通する貫通孔（72b）により構成することにより、ゲート（52）の高圧側の面から上記貫通孔（72b）を通って上記空隙部（71）へ導入される流体の圧力を利用して、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのを抑制できる。したがって、スクリュー圧縮機の効率低下を簡単な構成で抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】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造を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線拡大断面図である。
【図３】図３は、スクリューロータとゲートロータ組立体が噛み合った状態を示す斜視図である。
【図４】図４は、スクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【図５】図５は、圧縮機構の圧縮室へ低圧冷媒を吸入する吸込行程を示す動作状態図である。
【図６】図６は、圧縮機構の圧縮室内で冷媒を圧縮する圧縮行程を示す動作状態図である。
【図７】図７は、圧縮機構で圧縮した冷媒を圧縮室から吐出する吐出工程を示す動作状態図である。
【図８】図８は、変形例１のスクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【図９】図９は、変形例２のスクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【図１０】図１０は、変形例３のスクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【図１１】図１１は、変形例４のスクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【図１２】図１２は、変形例５のスクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【図１３】図１３は、変形例６のスクリューロータとゲートロータの噛み合い部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
本実施形態のスクリュー圧縮機（1）は、冷凍装置の冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮する。つまり、本実施形態のスクリュー圧縮機（1）は、流体である冷媒を吸入して圧縮する。
【００２８】
−スクリュー圧縮機−
図１に示すように、スクリュー圧縮機（1）では、圧縮機構（35）とそれを駆動する電動機（30）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。
【００２９】
ケーシング（10）は、本体部（11）と、シリンダ部（20）とを備えている。
【００３０】
本体部（11）は、両端が閉塞された横長の円筒状に形成されている。本体部（11）の内部空間は、本体部（11）の一端側に位置する低圧空間（15）と、本体部（11）の他端側に位置する高圧空間（16）とに仕切られている。本体部（11）には、低圧空間（15）に連通する吸入口（12）と、高圧空間（16）に連通する吐出口（13）とが設けられている。冷凍装置の蒸発器から流れてきた低圧冷媒は、吸入口（12）を通って低圧空間（15）へ流入する。また、圧縮機構（35）から高圧空間（16）へ吐出された圧縮後の高圧冷媒は、吐出口（13）を通って冷凍装置の凝縮器へ供給される。
【００３１】
本体部（11）の内部では、低圧空間（15）に電動機（30）が配置され、低圧空間（15）と高圧空間（16）の間に圧縮機構（35）が配置されている。電動機（30）は、本体部（11）の吸入口（12）と圧縮機構（35）の間に配置されている。電動機（30）の固定子（31）は、本体部（11）に固定されている。一方、電動機（30）の回転子（32）は、圧縮機構（35）の駆動軸（36）に連結されている。電動機（30）に通電すると回転子（32）が回転し、後述する圧縮機構（35）のスクリューロータ（40）が電動機（30）によって駆動される。
【００３２】
本体部（11）の内部では、高圧空間（16）に油分離器（33）が配置されている。油分離器（33）は、圧縮機構（35）から吐出された高圧冷媒から冷凍機油を分離する。高圧空間（16）における油分離器（33）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（18）が形成されている。油分離器（33）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（18）に蓄えられる。
【００３３】
図１，２に示すように、シリンダ部（20）は、概ね円筒状に形成されている。このシリンダ部（20）は、本体部（11）の長手方向の中央部に配置され、本体部（11）と一体に形成されている。シリンダ部（20）の内周面は、円筒面となっている。
【００３４】
シリンダ部（20）には、１つのスクリューロータ（40）が挿入された状態で設けられる。スクリューロータ（40）には、駆動軸（36）が同心に連結されている。スクリューロータ（40）には、２つのゲートロータ組立体（50）が噛み合わされている。スクリューロータ（40）とゲートロータ組立体（50）とは、圧縮機構（35）を構成している。
【００３５】
ケーシング（10）には、隔壁部である軸受固定板（23）が設けられている。軸受固定板（23）は、概ね円板状に形成され、シリンダ部（20）の高圧空間（16）側の開口端を覆うように配置されている。軸受固定板（23）には、軸受ホルダ（24）が取り付けられている。この軸受ホルダ（24）は、シリンダ部（20）の端部（高圧空間（16）側の端部）に嵌め込まれている。軸受ホルダ（24）には、駆動軸（36）を支持するための玉軸受（25）が嵌め込まれている。
【００３６】
図３に示すように、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、シリンダ部（20）に回転可能に嵌合しており、その外周面が潤滑油の油膜を介してシリンダ部（20）の内周面と摺接する。
【００３７】
スクリューロータ（40）の外周部には、複数の螺旋溝（41）が形成されている。各螺旋溝（41）は、スクリューロータ（40）の外周面に開口する凹溝であって、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ている。スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）は、低圧空間（15）側の端部が始端となり、高圧空間（16）側の端部が終端となっている。
【００３８】
スクリューロータ（40）の外周面に開口する螺旋溝（41）は、一つの底壁面と、向かい合う一対の側壁面とによって囲まれている。スクリューロータ（40）とゲートロータ組立体（50）の噛み合い部の断面図である図４に示すように、螺旋溝（41）の一対の側壁面は、スクリューロータ（40）の回転方向の前側に位置する側壁面である前方側壁面（42）と、スクリューロータ（40）の回転方向の後側に位置する側壁面である後方側壁面（43）とから構成されている。
【００３９】
詳しくは後述するが、ゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）と、ロータ支持部材（55）とを備えている。ゲートロータ（51）は、概ね長方形状の複数（本実施形態では、１１枚）のゲート（52）が放射状に設けられた板状の部材である。ゲートロータ（51）の材質は、硬質の樹脂である。ゲートロータ（51）は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている。
【００４０】
ケーシング（10）では、図２におけるシリンダ部（20）の左右に、ゲートロータ室（17）が一つずつ形成されている。ゲートロータ組立体（50）は、各ゲートロータ室（17）に一つずつ収容されている。なお、各ゲートロータ室（17）は、低圧空間（15）に連通している。
【００４１】
具体的に、各ゲートロータ室（17）には、軸受ハウジング（26）が設けられている。軸受ハウジング（26）は、概ね筒状に形成された金属製の部材であり、ケーシング（10）の本体部（11）に固定されている。ゲートロータ組立体（50）は、後述する軸部（58）が玉軸受（27）を介して軸受ハウジング（26）に回転自在に支持されている。
【００４２】
ゲートロータ組立体（50）は、シリンダ部（20）を貫通するように配置されている。ゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）のゲート（52）がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）へ進入して噛み合うように、スクリューロータ（40）と噛み合わされる。ケーシング（10）のシリンダ部（20）では、ゲートロータ組立体（50）が貫通する部分の壁面が、ゲートロータ（51）の表面と対面する側方シール面（21）を構成している。この側方シール面（21）は、スクリューロータ（40）の外周に沿ってスクリューロータ（40）の軸方向へ延びる平坦面であって、ゲートロータ（51）の表面と摺接する。
【００４３】
圧縮機構（35）では、シリンダ部（20）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（51）のゲート（52）とによって囲まれた空間が圧縮室（高圧室）（37）になる。そして、スクリューロータ（40）が回転すると、ゲートロータ（51）のゲート（52）が螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対的に移動し、圧縮室（37）の容積が変化して圧縮室（37）内の冷媒が圧縮される。また、ゲート（52）を挟んで圧縮室（37）と反対側の空間は低圧室（38）となる。
【００４４】
図２に示すように、スクリュー圧縮機（1）には、容量調節用のスライドバルブ（90）が、各ゲートロータ（51）に対応して一つずつ設けられている。つまり、スクリュー圧縮機（1）には、ゲートロータ（51）と同数（本実施形態では、２つ）のスライドバルブ（90）が設けられている。
【００４５】
スライドバルブ（90）は、シリンダ部（20）に取り付けられている。シリンダ部（20）には、その軸方向へ延びる開口部（22）が形成されている。スライドバルブ（90）は、そのバルブ本体（91）がシリンダ部（20）の開口部（22）に嵌り込むように配置されている。バルブ本体（91）の前面（駆動軸（36）の方を向いた面）がスクリューロータ（40）の外周面と対面する。スライドバルブ（90）は、シリンダ部（20）の軸心方向にスライド可能となっている。また、シリンダ部（20）の開口部（22）は、スライドバルブ（90）のバルブ本体（91）よりも軸受ホルダ（24）側の部分が、圧縮室（37）から圧縮後の冷媒を導出するための吐出ポートとなっている。
【００４６】
図示しないが、各スライドバルブ（90）には、スライドバルブ駆動機構（95）のロッドが連結されている。スライドバルブ駆動機構（95）は、各スライドバルブ（90）を駆動してシリンダ部（20）の軸心方向へ移動させるための機構である。各スライドバルブ（90）は、スライドバルブ駆動機構（95）によって駆動され、スライドバルブ（90）の軸方向へ往復動する。
【００４７】
−ゲートロータ組立体−
上述したように、ゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）とロータ支持部材（55）とを備えている。ここでは、ゲートロータ組立体（50）の詳細な構成について説明する。
【００４８】
図３及び図４に示すように、ゲートロータ（51）は、概ね円板状に形成された樹脂製の部材である。ゲートロータ（51）には、その中心軸と同軸の円形の貫通孔である中央孔（53）が形成されている。ゲートロータ（51）は、中央孔（53）が形成された円形の基部（54）と、概ね長方形状の複数（本実施形態では、１１枚）のゲート（52）とを備えている。ゲートロータ（51）において、複数のゲート（52）は、基部（54）の外周から外側へ放射状に延びるように形成され、基部（54）の周方向に等角度間隔で配置されている。ゲート（52）の詳細な形状は、後述する。
【００４９】
図２及び図３に示すように、ロータ支持部材（55）は、円板部（56）とゲート支持部（57）と軸部（58）と、中央凸部（59）とを備えている。円板部（56）は、やや肉厚の円板状に形成されている。ゲート支持部（57）は、ゲートロータ（51）のゲート（52）と同数（本実施形態では１１本）だけ設けられており、円板部（56）の外周部から外側へ向かって放射状に延びている。複数のゲート支持部（57）は、円板部（56）の周方向に等角度間隔で配置されている。軸部（58）は、丸棒状に形成されて円板部（56）に立設されている。軸部（58）の中心軸は、円板部（56）の中心軸と一致している。中央凸部（59）は、円板部（56）における軸部（58）とは逆側の面に設けられている。この中央凸部（59）は、短い円柱状に形成され、円板部（56）と同軸に配置されている。中央凸部（59）の外径は、ゲートロータ（51）の中央孔（53）の内径と実質的に等しい。
【００５０】
ゲートロータ（51）は、ロータ支持部材（55）に取り付けられている。ゲートロータ（51）は、中央孔（53）にロータ支持部材（55）の中央凸部（59）が嵌まり込むことによって、ロータ支持部材（55）の径方向への移動が実質的に不能となっている。
【００５１】
ゲートロータ組立体（50）において、ロータ支持部材（55）には、ゲートロータ（51）の各ゲート（52）に対応するゲート支持部（57）が設けられており、各ゲート支持部（57）が各ゲート（52）を保持している。
【００５２】
〈ゲートの詳細な形状〉
ゲートロータ（51）のゲート（52）の詳細な形状について説明する。
【００５３】
図４に示すように、ゲート（52）は、圧縮室（高圧室）（37）側の面である表面（61）と、上記低圧室（38）側の面である背面（62）と、ゲートロータ（51）の回転方向前端側の面である前端面（63）と、ゲートロータ（51）の回転方向後端側の面である後端面（64）とを有している。
【００５４】
上記ゲート（52）には、上記螺旋溝（41）の内部を高圧室（37）と低圧室（38）に区画する境界線となるシールライン（65，66）が形成されている。シールライン（65，66）は、上記前端面（63）に形成された前端側シールライン（65）と、上記後端面（64）に形成された後端側シールライン（66）とからなる。上記表面（61）と背面（62）は実質的に平行であり、かつ、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を通る平面も上記表面（61）及び背面（62）と平行である。
【００５５】
前端側シールライン（65）及び後端側シールライン（66）は、前端面（63）及び後端面（64）における上記表面（61）寄りの位置に形成されている。前端面（63）は、前端側シールライン（65）を境界線として、高圧室（37）に面する高圧側前端面（63a）と、低圧室（38）に面する低圧側前端面（63b）とから構成されている。高圧側前端面（63a）と低圧側前端面（63b）は、螺旋溝（41）の前方側壁面（42）と接触しない傾斜面であり、前端側シールライン（65）の位置において所定角度で連接している。後端面（64）は、後端側シールライン（66）を境界線として、高圧室（37）に面する高圧側後端面（64a）と、低圧室（38）に面する低圧側後端面（64b）とから構成されている。高圧側後端面（64a）と低圧側後端面（64b）は、螺旋溝（41）の後方側壁面（43）と接触しない傾斜面であり、後端側シールライン（66）の位置において所定角度で連接している。
【００５６】
このゲートロータ（51）には、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力を上記ゲート（52）に付与するゲート拡幅部（70）が設けられている。この実施形態では、ゲート拡幅部（70）は、上記ゲート（52）に該ゲート（52）の長手方向へ沿って形成された空隙部（71）と、図２のゲートロータ組立体（50）に矢印で示すように軸部（58）から空隙部（71）へ高圧の潤滑油を導入する通路（72a）である圧力導入部（72）とから構成されている。
【００５７】
上記空隙部（71）は、ゲート（51）の背面（62）側が開放された溝であるが、その開放された部分がゲート支持部（57）で塞がれることにより、閉じた空間になっている。そして、空隙部（71）に高圧の潤滑油が導入されると、低圧側前端面（63b）と低圧側後端面（64b）に対してゲート（52）の外側から低圧圧力が作用するのに対し、空隙部（71）に潤滑油が導入されるとゲート（52）の内側から該潤滑油の高圧圧力でゲート（52）の幅を広げる力が作用する。したがって、スクリュー圧縮機（1）の運転中に広くなる前端側シールライン（65）と前方側壁面（42）の間のクリアランスが小さくなり、後端側シールライン（66）と後方側壁面（43）の間のクリアランスが広くなるのも抑制される。
【００５８】
〈ゲートロータ組立体の配置〉
図２に示すように、ケーシング（10）内において、２つのゲートロータ組立体（50）は、スクリューロータ（40）の回転軸に対して互いに軸対称となる姿勢で設置されている。また、各ゲートロータ組立体（50）の回転軸（即ち、ロータ支持部材（55）の中心軸）と、スクリューロータ（40）の回転軸とのなす角度が、実質的に直角となっている。
【００５９】
具体的に、図２におけるスクリューロータ（40）の右側に配置されたゲートロータ組立体（50）は、ロータ支持部材（55）の軸部（58）がゲートロータ（51）から上方へ延びる姿勢で設置されている。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ゲートロータ組立体（50）は、ロータ支持部材（55）の軸部（58）がゲートロータ（51）から下方へ延びる姿勢で設置されている。そして、各ゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）の表面（61）が、ケーシング（10）の側方シール面（21）と摺接する。
【００６０】
−スクリュー圧縮機の運転動作−
スクリュー圧縮機（1）の運転動作について説明する。
【００６１】
電動機（30）に通電すると、スクリューロータ（40）が電動機（30）によって駆動されて回転する。また、ゲートロータ組立体（50）は、スクリューロータ（40）によって駆動されて回転する。
【００６２】
圧縮機構（35）では、ゲートロータ組立体（50）がスクリューロータ（40）と噛み合っている。そして、スクリューロータ（40）とゲートロータ組立体（50）とが回転すると、ゲートロータ（51）のゲート（52）がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対的に移動し、圧縮室（37）の容積が変化する。その結果、圧縮機構（35）では、圧縮室（37）へ低圧冷媒を吸入する図５の吸込行程と、圧縮室（37）内の冷媒を圧縮する図６の圧縮行程と、圧縮した冷媒を圧縮室（37）から吐出する図７の吐出工程とが行われる。
【００６３】
ケーシング（10）内の低圧空間（15）へは、蒸発器から流出した低圧ガス冷媒が、吸入口（12）を通って吸い込まれる。低圧空間（15）の冷媒は、圧縮機構（35）へ吸入されて圧縮される。圧縮機構（35）において圧縮された冷媒は、高圧空間（16）へ流入する。その後、冷媒は、油分離器（33）を通過後に、吐出口（13）を通ってケーシング（10）の外部へ吐出される。吐出口（13）から吐出された高圧ガス冷媒は、凝縮器へ向かって流れてゆく。
【００６４】
−ゲート拡幅部の作用−
本実施形態では、スクリュー圧縮機（1）の運転中に、ゲートロータ（51）に設けられたゲート拡幅部（70）により、ゲート（52）の前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる方向への力が作用する。具体的には、ゲートロータ（51）に設けられたゲート拡幅部（70）を構成する空隙部（71）に圧力導入部（72）から高圧圧力の潤滑油が導入されることにより、ゲート（52）の前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力が作用する。つまり、空隙部（71）に潤滑油が導入されると、低圧側前端面（63b）と低圧側後端面（64b）に対してゲート（52）の外側から低圧圧力が作用するのに対し、空隙部（71）に潤滑油が導入されるとゲート（52）の内側から潤滑油の高圧圧力でゲート（52）の幅を広げる力が作用する。
【００６５】
その結果、本実施形態では、ゲート（52）の前端側及び後端側シールライン（65，66）と螺旋溝（41）の前方及び後方側壁面（42，43）の位置関係が保たれ、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲートロータ（51）のゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのが抑制される。
【００６６】
−実施形態の効果−
本実施形態によれば、ゲートロータ（51）の前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力をゲート（52）に付与するゲート拡幅部（70）をゲートロータ（51）に設けている。そして、ゲート拡幅部（70）を、ゲート（52）に形成された空隙部（71）と、シールライン（65，66）の間隔（S）を広げる力を生じる高圧圧力の潤滑油を空隙部に導入する圧力導入部（72）とから構成している。
【００６７】
したがって、本実施形態によれば、圧力導入部（72）から空隙部（71）へ高圧の潤滑油を導入するようにした簡単な構成で、ゲート（52）の前端側及び後端側シールライン（65，66）と螺旋溝（41）の前方及び後方側壁面（42，43）の位置関係が保たれる。そして、スクリュー圧縮機（1）の運転中に、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのが抑制されるので、圧縮室（37）の機密性が保たれ、圧縮途中で圧力の上昇しているガスが低圧室（38）へ漏れにくくなる。その結果、スクリュー圧縮機（1）の効率が低下するのを抑制できる。特に、本実施形態によれば、低速運転時でもスクリュー圧縮機（1）の効率低下を抑制できるから、期間効率の低下も効果的に抑制できる。
【００６８】
−実施形態の変形例−
〈変形例１〉
図８に示す変形例１は、上記ゲート（52）の空隙部（71）を、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中央よりも前端寄りに配置した例である。つまり、この例では、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中心に位置する中心線（C1）に対して、空隙部（71）の中心線（C2）が前端寄りに位置している。
【００６９】
ここで、スクリュー圧縮機（1）の運転中には、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（51）のゲート（52）の後端側がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）の側面（後方側壁面（43））に押されるので、後端側はゲート（52）が螺旋溝（41）の側面（後方側壁面（43））から離れにくく（クリアランスが大きくなりにくく）、前端側においてゲート（52）が螺旋溝（41）の側面（前方側壁面（42））から離れる傾向になる（クリアランスが大きくなりやすい）。これにに対して、この変形例1では、上記ゲート（52）の空隙部（71）を前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の中央よりも前端寄りに配置しているので、クリアランスが大きくなりやすいゲート（52）の前端側においてクリアランスが大きくなるのを抑制できるから、スクリュー圧縮機（1）の効率低下を効果的に抑えられる。
【００７０】
〈変形例２〉
図９に示す変形例２は、上記空隙部（71）を、上記ゲート（52）の上記低圧室（38）側の面である背面（62）から高圧側の面である表面（61）へ向かって形成された溝（71a）で形成し、この溝（71a）の深さ（D1）を、上記前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を通る平面（P）と上記ゲートの背面（62）との間の距離（D2）以上の寸法にした例である。つまり、この例では、ゲート（52）の溝（71a）が、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）を通る平面（P）の位置よりも深くまで形成されている。
【００７１】
この変形例２では、ゲート（52）の背面（62）から両シールライン（65，66）を通る平面（P）までの距離（D2）よりも上記溝（71a）の深さ（D1）の方が深いので、溝（71a）に導入された流体の圧力が、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる方向へ確実に作用する。したがって、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのをより確実に抑制できる。したがって、スクリュー圧縮機（1）の効率低下をより確実に効果的に抑えられる。
【００７２】
〈変形例３〉
図１０に示す変形例３は、図４のゲート（52）を用いた構成において、ゲートロータ組立体（50）に圧力導入部（72）として通路（72a）を形成する代わりに、該圧力導入部（72）として、ゲート（52）の高圧側の面（表面（61））から上記空隙部（71）に連通する貫通孔（72b）を形成した例である。
【００７３】
この変形例３では、上記ゲート（52）の高圧側の面（表面（61））から上記貫通孔（72b）を通って上記空隙部（71）へ圧縮室（37）の冷媒が導入される。そして、この冷媒の圧力により、空隙部（71）において前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力が作用する。したがって、この変形例３では、ゲート（52）の表面（61）から上記貫通孔（72b）を通って上記空隙部（71）へ導入される流体の圧力を利用して、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのを抑制でき、スクリュー圧縮機（1）の効率低下を簡単な構成で抑えられる。
【００７４】
〈変形例４〉
図１１に示す変形例４は、図１０の変形例３において、ゲート（52）の下端に空隙部（71）を閉塞するプレート（73）を設け、ゲート（52）が単体の状態で空隙部（71）が貫通孔（72b）を除いて閉鎖空間になるようにした例である。このゲート（52）は、プレート（73）の下面でゲート支持部（57）に保持されている。
【００７５】
このように構成すると、図１０の変形例３の効果に加えて空隙部（71）の圧力が低圧室（38）へ逃げにくくなるので、冷媒の漏れによる効率の低下を抑制することが可能になる。
【００７６】
〈変形例５〉
図１２に示す変形例５は、上記圧力導入部（72）である貫通孔（72b）に逆止弁（77）を設けた例である。
【００７７】
逆止弁（77）は、弁座（75a）とロッド（75b）が一体的に形成された弁体（75）と、Ａ弁座（75a）を貫通孔（72b）に下方から押し付ける圧縮コイルバネ（76）とを有している。上記逆止弁（77）のロッド（75b）は、ゲート支持部（57）のロッド保持孔（78）に昇降可能に保持されている。
【００７８】
この構成によれば、圧縮機構（35）の吐出行程直前の圧力が高い冷媒が空隙部（71）に流入すると、次の圧縮行程が始まって圧縮室（37）が圧縮途中の中間圧の状態では逆止弁（77）は開かず、高圧冷媒が圧縮室（37）へ逆流しない。したがって、運転中は空隙部（71）を常時高圧に保持しておけるので、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力を維持できる。その結果、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのを確実に抑制でき、スクリュー圧縮機（1）の効率低下を簡単な構成で抑えられる。
【００７９】
〈変形例６〉
図１３に示す変形例６は、図４の構成において、高圧の潤滑油が導入される空隙部（71）を、ゲート（52）の前端側の第１溝（71b）と後端側の第２溝（72b）とで構成した例である。
【００８０】
このように構成しても、第１溝（71b）及び第２溝（72b）に導入される高圧の潤滑油により、前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力が作用する。したがって、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）とゲート（52）との間のクリアランスが大きくなるのを抑制し、スクリュー圧縮機（1）の効率が低下するのを抑えられる。
【００８１】
また、この変形例６において、空隙部（71）は、ゲート（52）の前端側の第１溝（71b）だけで構成してもよい。このようにしても、クリアランスが大きくなりやすい前端側において螺旋溝（41）の側面（前方側壁面（42））とゲート（52）の前端側シールライン（65）の間隔が広がるのを抑制できるから、スクリュー圧縮機（1）の効率低下を抑制することは可能である。
【００８２】
《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。
【００８３】
例えば、上記実施形態や各変形例では、上記ゲート拡幅部（70）を構成する空隙部（71）をゲート（52）に形成し、この空隙部（52）に高圧の潤滑油や圧縮室（37）の冷媒を導入して潤滑油や冷媒の圧力で前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げるようにしているが、シールライン（65，66）の間隔（S）を広げる力は「面積×圧力」で決まるので、上記潤滑油や冷媒の圧力は、その圧力が作用する面積を考慮して定めればよい。
【００８４】
また、上記実施形態や各変形例では、ゲート拡幅部（70）は、潤滑油や冷媒のような流体の圧力を用いる構成に限定されるものではなく、例えば、バネを用いて前端側シールライン（65）と後端側シールライン（66）の間隔（S）を広げる力をゲート（52）に付与するように構成してもよい。
【００８５】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上説明したように、本発明は、スクリュー圧縮機においてスクリューロータの螺旋溝とゲートロータのゲートとをシールするシール構造について有用である。
【符号の説明】
【００８７】
1     スクリュー圧縮機
37    高圧室
38    低圧室
40    スクリューロータ
41    螺旋溝
51    ゲートロータ
52    ゲート
65    前端側シールライン
66    後端側シールライン
70    ゲート拡幅部
71    溝（空隙部）
72    圧力導入部
72b   貫通孔
【図１】
2019019683.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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