(57)【要約】  二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構と、低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、低段圧縮機構及び高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、を備え、低段圧縮機構は、低段スクリューロータと、一対の低段ゲートロータと、低段ケーシングと、を有しており、高段圧縮機構は、高段スクリューロータと、１つの高段ゲートロータと、高段ケーシングと、を有しており、低段スクリューロータ及び高段スクリューロータは同径であり、低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも小さくなるように形成されており、高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する低段圧縮機構と、
前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、
前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、
を備え、
前記低段圧縮機構は、
外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、
前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する一対の低段ゲートロータと、
前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、
前記高段圧縮機構は、
外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、
前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する１つの高段ゲートロータと、
前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており、
前記低段スクリューロータ及び前記高段スクリューロータは同径であり、
前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも小さくなるように形成されており、
前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されている二段スクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記一対の低段ゲートロータ及び前記高段ゲートロータは同径である請求項１に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記低段ケーシングの内筒面には、前記低段スクリューロータの圧縮溝で圧縮された流体を吐出する低段吐出口が設けられており、
前記高段ケーシングの内筒面には、前記高段スクリューロータの圧縮溝で圧縮された流体を吐出する高段吐出口が設けられており、
前記低段吐出口は、前記スクリュー軸に対して傾いた斜辺を前記低段ケーシングの吸入側に有しており、
前記高段吐出口は、前記スクリュー軸に対して傾いた斜辺を前記高段ケーシングの吸入側に有しており、
前記高段吐出口の斜辺が前記スクリュー軸に対してなす角度は、前記低段吐出口の斜辺が前記スクリュー軸に対してなす角度よりも大きいものである請求項１又は請求項２に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記スクリュー軸を回転させる電動機をさらに備え、
前記電動機は、インバータで駆動されるものである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の二段スクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二段スクリュー圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、低段圧縮機構と高段圧縮機構とを備えた二段スクリュー圧縮機が記載されている。この二段スクリュー圧縮機において、低段側回転軸と高段側回転軸とは一体のほぼ同軸径で形成されている。また、低段スクリューロータと高段スクリューロータとは共通化されている。さらに、低段スクリューロータに対して一対の低段ゲートロータが嵌合しており、高段スクリューロータに対して高段ゲートロータが１個のみ嵌合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１２０７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機構では、低段圧縮機構からの吐出冷媒が、スクリュー回転角１８０°以下の行程で圧縮される。このため、一行程で冷媒が圧縮される圧縮速度が大きくなってしまい、吐出口から吐出される冷媒の流速及び加速度が大きくなってしまう。このため、特に、インバータ駆動によりモータの回転数を高めた場合や、高圧又は高密度の冷媒を使用した場合には、吐出口におけるオーバーシュートや吐出抵抗が大きくなり、冷媒吐出時における圧力損失や脈動が大きくなってしまうという問題点があった。【０００５】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、高段圧縮機構におけるオーバーシュートや吐出抵抗を抑えることができ、流体吐出時の圧力損失や脈動を低減することができる二段スクリュー圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構と、前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、を備え、前記低段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する一対の低段ゲートロータと、前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、前記高段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する１つの高段ゲートロータと、前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており、前記低段スクリューロータ及び前記高段スクリューロータは同径であり、前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも小さくなるように形成されており、前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されているものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高段圧縮機構での圧縮速度を小さくすることができるため、高段圧縮機構の吐出口におけるオーバーシュートや吐出抵抗を抑えることができ、流体吐出時の圧力損失や脈動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機の低段圧縮機構１２の概略構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機構１３の概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機における低段スクリューロータ３の外周面の構成を示す展開図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機における低段スクリューロータ３の外周面の構成を示す展開図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機における高段スクリューロータ４の外周面の構成を示す展開図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機における高段スクリューロータ４の外周面の構成を示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る二段スクリュー圧縮機について説明する。図１は、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の概略構成を示す断面図である。図２は、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の低段圧縮機構１２の概略構成を示す斜視図である。図３は、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の高段圧縮機構１３の概略構成を示す斜視図である。二段スクリュー圧縮機は、冷凍機などに用いられる冷凍サイクル装置の構成要素の１つとなるものである。なお、図１〜図３を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書全文に示さ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。
【００１０】
図１〜図３に示すように、本実施の形態における二段スクリュー圧縮機は、流体（例えば、冷凍サイクル装置を循環する冷媒）を圧縮する低段圧縮機構１２と、低段圧縮機構１２で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構１３と、低段圧縮機構１２及び高段圧縮機構１３を駆動するスクリュー軸５と、スクリュー軸５を回転させる電動機２と、を有している。本例の二段スクリュー圧縮機は、低段圧縮機構１２及び高段圧縮機構１３が共通のスクリュー軸５により駆動されるシングルスクリュー型である。低段圧縮機構１２、高段圧縮機構１３、スクリュー軸５及び電動機２は、二段スクリュー圧縮機の全体の外殻となる筒状のケーシング本体１に収容されている。ケーシング本体１の筒軸方向において、電動機２は一端側に配置されており、高段圧縮機構１３は他端側に配置されており、低段圧縮機構１２は電動機２と高段圧縮機構１３との間に配置されている。
【００１１】
低段圧縮機構１２は、低段ケーシング１ａ（図２では図示せず）、低段スクリューロータ３、及び一対の低段ゲートロータ７を備えている。低段ケーシング１ａは、ケーシング本体１の一部を構成しており、円筒状の内筒面１ｃを有している。内筒面１ｃには、圧縮した流体を吐出する低段吐出口１０（後述）が設けられている。低段スクリューロータ３は、低段ケーシング１ａ（内筒面１ｃ）に回転自在に収容されており、スクリュー軸５により回転駆動されるようになっている。低段スクリューロータ３の外周面には、複数の螺旋状の圧縮溝３ａ（スクリュー溝）が形成されている。一対の低段ゲートロータ７のそれぞれは、圧縮溝３ａに噛み合う複数の歯７ａを放射状に備えており、低段スクリューロータ３の回転に従動して回転するようになっている。一対の低段ゲートロータ７は、低段スクリューロータ３の周方向において位相が１８０°異なる位置に配置されている。低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａ、低段ゲートロータ７、及び低段ケーシング１ａの内筒面１ｃで囲まれた空間には、低段スクリューロータ３の回転に伴って容積が変化する低段圧縮室６が形成される。本例では、低段スクリューロータ３の溝数（圧縮溝３ａの本数）は６本であり、低段ゲートロータ７の歯数（歯７ａの数）は１１個である。すなわち、低段圧縮機構１２の歯数比は６：１１である。
【００１２】
高段圧縮機構１３は、高段ケーシング１ｂ（図３では図示せず）、高段スクリューロータ４、及び１つの高段ゲートロータ９を備えている。高段ケーシング１ｂは、ケーシング本体１の一部を構成しており、円筒状の内筒面１ｄを有している。内筒面１ｄには、圧縮した流体を吐出する高段吐出口１１（後述）が設けられている。高段スクリューロータ４は、高段ケーシング１ｂ（内筒面１ｄ）に回転自在に収容されており、スクリュー軸５により回転駆動されるようになっている。高段スクリューロータ４の外周面には、複数の螺旋状の圧縮溝４ａ（スクリュー溝）が形成されている。高段ゲートロータ９は、圧縮溝４ａに噛み合う複数の歯９ａを放射状に備えており、高段スクリューロータ４の回転に従動して回転するようになっている。高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａ、高段ゲートロータ９、及び高段ケーシング１ｂの内筒面１ｄで囲まれた空間には、高段スクリューロータ４の回転に伴って容積が変化する高段圧縮室８が形成される。本例では、高段スクリューロータ４の溝数（圧縮溝４ａの本数）は３本であり、高段ゲートロータ９の歯数（歯９ａの数）は１１個である。すなわち、高段圧縮機構１３の歯数比は３：１１である。
【００１３】
電動機２は、ケーシング本体１に対して内接固定された電動機ステータ２ａと、電動機ステータ２ａの内側に配置された電動機ロータ２ｂと、を備えている。電動機ステータ２ａに電力を供給する電源として、本例では、スクリュー軸５の駆動回転数（周波数）を変化させることができるインバータ電源１４が用いられている。なお、電動機ステータ２ａに電力を供給する電源としては、周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの一般商用電源を用いることもできる。電動機ロータ２ｂ、低段スクリューロータ３及び高段スクリューロータ４は、同一軸線上に配置されており、いずれもスクリュー軸５に固定されている。本例では、低段スクリューロータ３と高段スクリューロータ４とは同径である。また、一対の低段ゲートロータ７と高段ゲートロータ９とは、いずれも同径でありかつ同一構成である。
【００１４】
図４及び図５は、低段スクリューロータ３の外周面の構成を示す展開図である。図４及び図５では、低段ケーシング１ａの内筒面１ｃに形成されている低段吐出口１０の位置及び形状を併せて示している。図４及び図５において、上下方向は低段スクリューロータ３の外周面の周方向（上端から下端までで３６０°）を表しており、白抜き太矢印は低段スクリューロータ３の回転方向（展開図上で圧縮溝３ａが進む方向）を示している。図の上端及び下端は一方の低段ゲートロータ７の位置を表しており、上下方向の中央部は他方の低段ゲートロータ７の位置を表している。また、図４及び図５において、右側は、流体が低段圧縮室６に吸入される吸入側を表しており、左側は、圧縮した流体が低段圧縮室６から吐出される吐出側を表している。図４は、図中の破線内の低段圧縮室６で流体の圧縮が開始される時点（流体の吸入が完了した時点）の状態を示しており、図５は、図中の破線内の低段圧縮室６から流体の吐出が開始される時点（流体の圧縮が完了した時点）の状態を示している。
【００１５】
図４及び図５に示すように、低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ１が１８０°よりも小さくなるように形成されている（φ１＜１８０°）。本例の構成では、回転角φ１は約１６０°である。また、内筒面１ｃに形成されている２つの低段吐出口１０は、位相が互いに１８０°異なる位置に配置されている。低段吐出口１０のそれぞれは、吐出側の端部に設けられており、展開図において概ね直角三角形状となるように形成されている。すなわち、低段吐出口１０のそれぞれは、展開図において、スクリュー軸５の軸方向（図中の左右方向）に対して平行又は垂直となる２辺と、圧縮溝３ａ（又は、隣り合う圧縮溝３ａ間の山部）に沿って直線状又は曲線状に形成される吸入側の斜辺１０ａと、を有している。低段吐出口１０の斜辺１０ａがスクリュー軸５の軸方向に対してなす角度はθ１である（図５参照）。
【００１６】
図６及び図７は、高段スクリューロータ４の外周面の構成を示す展開図である。図６及び図７では、高段ケーシング１ｂの内筒面１ｄに形成されている高段吐出口１１の位置及び形状を併せて示している。図６及び図７において、上下方向は高段スクリューロータ４の外周面の周方向（上端から下端までで３６０°）を表しており、白抜き太矢印は高段スクリューロータ４の回転方向（展開図上で圧縮溝４ａが進む方向）を示している。図の上端及び下端は、高段ゲートロータ９の位置を表している。また、図６及び図７において、右側は、流体が高段圧縮室８に吸入される吸入側を表しており、左側は、圧縮した流体が高段圧縮室８から吐出される吐出側を表している。図６は、図中の破線内の高段圧縮室８で流体の圧縮が開始される時点（流体の吸入が完了した時点）の状態を示しており、図７は、図中の破線内の高段圧縮室８から流体の吐出が開始される時点（流体の圧縮が完了した時点）の状態を示している。
【００１７】
図６及び図７に示すように、高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ２が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されている（１８０°＜φ２＜３６０°）。本例の構成では、回転角φ２は約３２０°であり、低段スクリューロータ３の回転角φ１の２倍である。つまり、高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａは、低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａと比較して、スクリュー軸５の軸方向（図中の左右方向）に対する傾斜が大きくなるように形成されている。また、高段吐出口１１は、吐出側の端部に設けられており、展開図において概ね直角三角形状となるように形成されている。すなわち、高段吐出口１１は、展開図において、スクリュー軸５の軸方向に対して平行又は垂直となる２辺と、圧縮溝４ａ（又は、隣り合う圧縮溝４ａ間の山部）に沿って直線状又は曲線状に形成される吸入側の斜辺１１ａと、を有している。高段吐出口１１の斜辺１１ａがスクリュー軸５の軸方向に対してなす角度はθ２である（図７参照）。スクリュー軸５の軸方向に対する圧縮溝４ａの傾斜は圧縮溝３ａの傾斜よりも大きいため、角度θ２は角度θ１よりも大きくなる（θ２＞θ１）。
【００１８】
ここで、低段スクリューロータ３及び高段スクリューロータ４は、同等の寸法（同径）で形成されている。また、一対の低段ゲートロータ７及び１つの高段ゲートロータ９は、同形状かつ同寸法で形成されている。低段圧縮機構１２では、歯数比が６：１１で低段ゲートロータ７の数が２つであるのに対して、高段圧縮機構１３では、歯数比が３：１１で高段ゲートロータ９の数が１つである。このため、高段圧縮機構１３の圧縮溝４ａの容積と低段圧縮機構１２の圧縮溝３ａの容積との比は、概ね１：２である。
【００１９】
本実施の形態の高段スクリューロータ４では、圧縮溝４ａの回転角φ２が大きくなるため、スクリュー軸５に対する圧縮溝４ａの角度も大きくなる。これにより、圧縮溝４ａの山部に沿った形状に形成される高段吐出口１１の斜辺１１ａの角度を大きくすることができ、高段吐出口１１の面積を拡大することができる。図６及び図７では、面積を最大とした場合の高段吐出口１１を示している。
【００２０】
（動作説明）
次に、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機の動作について説明する。
電動機２の電動機ステータ２ａに通電されると、電動機ロータ２ｂが回転する。電動機ロータ２ｂが回転することにより、スクリュー軸５を介して低段スクリューロータ３及び高段スクリューロータ４が回転させられる。低段スクリューロータ３が回転することにより、一対の低段ゲートロータ７が従動して回転する。また、高段スクリューロータ４が回転することにより、高段ゲートロータ９が従動して回転する。
【００２１】
低段圧縮機構１２では、低段ゲートロータ７の歯７ａが低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａ内を相対的に移動する。これにより、低段圧縮機構１２では、低段圧縮室６内に流体（例えば、冷媒）を吸入する吸入行程と、低段圧縮室６内で流体を圧縮する圧縮行程と、低段圧縮室６内で圧縮した流体を低段吐出口１０から吐出する吐出行程と、が順次繰り返して行われる。例えば、図４及び図５において破線内の低段圧縮室６に注目した場合、図４に示す時点で吸入行程が終了して圧縮行程が開始され、図５に示す時点で圧縮行程が終了して吐出行程が開始される。低段圧縮機構１２で圧縮及び吐出された流体は、高段圧縮機構１３で吸入されてさらに圧縮される。
【００２２】
高段圧縮機構１３では、高段ゲートロータ９の歯９ａが高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａ内を相対的に移動する。これにより、高段圧縮機構１３では、高段圧縮室８内に流体を吸入する吸入行程と、高段圧縮室８内で流体を圧縮する圧縮行程と、高段圧縮室８内で圧縮した流体を高段吐出口１１から吐出する吐出行程と、が順次繰り返して行われる。例えば、図６及び図７において破線内の高段圧縮室８に注目した場合、図６に示す時点で吸入行程が終了して圧縮行程が開始され、図７に示す時点で圧縮行程が終了して吐出行程が開始される。高段圧縮機構１３で圧縮された流体は、二段スクリュー圧縮機の外部に吐出される。
【００２３】
このように、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機では、低段圧縮機構１２と高段圧縮機構１３とが同一のスクリュー軸５で接続されている。二段スクリュー圧縮機に吸入された流体は、圧縮開始から吐出完了までの行程を低段圧縮機構１２と高段圧縮機構１３とで２回実施されて外部に吐出される。高段圧縮機構１３の圧縮溝４ａにおける圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ２は、従来の圧縮溝に対して約２倍となっている。このため、高段圧縮機構１３での圧縮に要する時間も従来の約２倍となり、高段圧縮機構１３での圧縮速度を小さくすることができる。これにより、高段吐出口１１から吐出される流体の流速及び加速度を低減することができる。よって、高段圧縮機構１３の高段吐出口１１におけるオーバーシュートや吐出抵抗を抑えることができ、流体吐出時の圧力損失や脈動を低減することができる。したがって、二段スクリュー圧縮機の性能を向上させることができるとともに、二段スクリュー圧縮機の振動や騒音を低減することができる。また、本実施の形態によれば、二段スクリュー圧縮機の性能を向上させることができることから、二段スクリュー圧縮機の小型軽量化及び省エネルギー化を図ることもできる。
【００２４】
また、本実施の形態では、高段吐出口１１の斜辺１１ａがスクリュー軸５の軸方向に対してなす角度θ２を大きくすることができるため、高段吐出口１１を大きく形成することができる。したがって、高段吐出口１１から吐出される流体の流速を抑えることができ、吐出損失及びオーバーシュート損失を低減することができるため、二段スクリュー圧縮機の性能をさらに向上させることができる。
【００２５】
流体吐出時の圧力損失や脈動は、電動機２の回転数が高い場合に特に問題となる。このため、インバータで可変回転数に駆動される電動機２を備えた二段インバータスクリュー圧縮機に本実施の形態を適用することによって、より大きな効果が得られる。
【００２６】
本実施の形態では、一対の低段ゲートロータ７と１つの高段ゲートロータ９とが同一構成であるため、これらを共通部品化することができる。また、本実施の形態では、高段ゲートロータ９の数が１つであるため、部品点数を削減することができる。したがって、本実施の形態では、共通部品化及び部品点数削減という利点を確保しつつ、性能を向上させた二段スクリュー圧縮機を得ることができる。
【００２７】
本実施の形態では、高段圧縮機構１３と低段圧縮機構１２との容積比が概ね１：２であるため、高段スクリューロータ４と低段スクリューロータ３とを同径とし、高段ゲートロータ９と低段ゲートロータ７とを同径とした場合、低段ゲートロータ７は２個で高段ゲートロータ９は１個となる。圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角を１８０°より大きくした場合にはゲートロータを２個にはできないので、元々ゲートロータが１個である高段圧縮機構１３では回転角φ２を１８０°よりも大きくすることができる。したがって、本実施の形態では、特許文献１に記載された二段スクリュー圧縮機の利点（周辺部品の共通化、部品点数削減）を確保しつつ、損失を低減することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構１２と、低段圧縮機構１２で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構１３と、低段圧縮機構１２及び高段圧縮機構１３を駆動するスクリュー軸５と、を備え、低段圧縮機構１２は、外周面に螺旋状の圧縮溝３ａが形成され、スクリュー軸５により回転駆動される低段スクリューロータ３と、低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａに噛み合う複数の歯７ａを備え、低段スクリューロータ３の回転に従動して回転する一対の低段ゲートロータ７と、低段スクリューロータ３を回転自在に収容する筒状の内筒面１ｃを備える低段ケーシング１ａと、を有しており、高段圧縮機構１３は、外周面に螺旋状の圧縮溝４ａが形成され、スクリュー軸５により回転駆動される高段スクリューロータ４と、高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａに噛み合う複数の歯９ａを備え、高段スクリューロータ４の回転に従動して回転する１つの高段ゲートロータ９と、高段スクリューロータ４を回転自在に収容する筒状の内筒面１ｄを備える高段ケーシング１ｂと、を有しており、低段スクリューロータ３及び高段スクリューロータ４は同径であり、低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ１が１８０°よりも小さくなるように形成されており、高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａは、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角φ２が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されているものである。
【００２９】
また、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、一対の低段ゲートロータ７及び高段ゲートロータ９は同径であるものである。ここで、低段ゲートロータ７及び高段ゲートロータ９の部品素材を共通とした場合であっても、加工段階及び製品への組込段階において低段ゲートロータ７の径と高段ゲートロータ９の径とを数ｍｍ〜十数ｍｍ程度変えることがある。言い換えれば、低段ゲートロータ７の径と高段ゲートロータ９の径との差が数ｍｍ〜十数ｍｍ（最大で２０ｍｍ）である場合には、低段ゲートロータ７の径と高段ゲートロータ９の径とが完全に同一である場合と同様に部品共通化の効果が得られる。したがって、本実施の形態においては、低段ゲートロータ７及び高段ゲートロータ９の間における「同径」には、低段ゲートロータ７の径と高段ゲートロータ９の径とが完全に同一である場合だけでなく、低段ゲートロータ７の径と高段ゲートロータ９の径との差が２０ｍｍ以下である場合も含まれる。
【００３０】
また、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、低段ケーシング１ａの内筒面１ｃには、低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａで圧縮された流体を吐出する低段吐出口１０が設けられており、高段ケーシング１ｂの内筒面１ｄには、高段スクリューロータ４の圧縮溝４ａで圧縮された流体を吐出する高段吐出口１１が設けられており、低段吐出口１０は、スクリュー軸５に対して傾いた斜辺１０ａを低段ケーシング１ａの吸入側に有しており、高段吐出口１１は、スクリュー軸５に対して傾いた斜辺１１ａを高段ケーシング１ｂの吸入側に有しており、高段吐出口１１の斜辺１１ａがスクリュー軸５に対してなす角度θ２は、低段吐出口１０の斜辺１０ａがスクリュー軸５に対してなす角度θ１よりも大きいものである。
【００３１】
また、本実施の形態に係る二段スクリュー圧縮機は、スクリュー軸５を回転させる電動機２をさらに備え、電動機２は、インバータで駆動されるものである。
【００３２】
上記の各実施の形態や変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ケーシング本体、１ａ  低段ケーシング、１ｂ  高段ケーシング、１ｃ、１ｄ  内筒面、２  電動機、２ａ  電動機ステータ、２ｂ  電動機ロータ、３  低段スクリューロータ、３ａ、４ａ  圧縮溝、４  高段スクリューロータ、５  スクリュー軸、６  低段圧縮室、７  低段ゲートロータ、７ａ、９ａ  歯、８  高段圧縮室、９  高段ゲートロータ、１０  低段吐出口、１０ａ、１１ａ  斜辺、１１  高段吐出口、１２  低段圧縮機構、１３  高段圧縮機構、１４  インバータ電源。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年8月17日(2016.8.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る二段スクリュー圧縮機は、流体を圧縮する低段圧縮機構と、前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、を備え、前記低段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する低段ゲートロータと、前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、前記高段圧縮機構は、外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する高段ゲートロータと、前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており、前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも小さくなるように形成されており、前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されているものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を圧縮する低段圧縮機構と、
前記低段圧縮機構で圧縮された流体をさらに圧縮する高段圧縮機構と、
前記低段圧縮機構及び前記高段圧縮機構を駆動するスクリュー軸と、
を備え、
前記低段圧縮機構は、
外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される低段スクリューロータと、
前記低段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記低段スクリューロータの回転に従動して回転する低段ゲートロータと、
前記低段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える低段ケーシングと、を有しており、
前記高段圧縮機構は、
外周面に螺旋状の圧縮溝が形成され、前記スクリュー軸により回転駆動される高段スクリューロータと、
前記高段スクリューロータの圧縮溝に噛み合う複数の歯を備え、前記高段スクリューロータの回転に従動して回転する高段ゲートロータと、
前記高段スクリューロータを回転自在に収容する筒状の内筒面を備える高段ケーシングと、を有しており、
前記低段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも小さくなるように形成されており、
前記高段スクリューロータの圧縮溝は、圧縮開始から吐出完了までの行程の回転角が１８０°よりも大きく３６０°よりも小さくなるように形成されている二段スクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記低段ゲートロータは一対で構成され、前記高段ゲートロータは１つで構成されている請求項１に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記一対の低段ゲートロータ及び前記高段ゲートロータは同径である請求項２に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記低段ケーシングの内筒面には、前記低段スクリューロータの圧縮溝で圧縮された流体を吐出する低段吐出口が設けられており、
前記高段ケーシングの内筒面には、前記高段スクリューロータの圧縮溝で圧縮された流体を吐出する高段吐出口が設けられており、
前記低段吐出口は、前記スクリュー軸に対して傾いた斜辺を前記低段ケーシングの吸入側に有しており、
前記高段吐出口は、前記スクリュー軸に対して傾いた斜辺を前記高段ケーシングの吸入側に有しており、
前記高段吐出口の斜辺が前記スクリュー軸に対してなす角度は、前記低段吐出口の斜辺が前記スクリュー軸に対してなす角度よりも大きいものである請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項５】
前記スクリュー軸を回転させる電動機をさらに備え、
前記電動機は、インバータで駆動されるものである請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の二段スクリュー圧縮機。
【国際調査報告】
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