(57)【要約】【課題】  圧縮室の内部容積比を最適化して、過圧縮による動力ロスを抑えて、エネルギー効率（ＣＯＰ）を向上することができるシングルスクリュー圧縮機を提供すること。【解決手段】  このシングルスクリュー圧縮機では、一方側圧縮室Ｃ１への冷媒の供給量が、他方側圧縮室Ｃ２への冷媒の供給量より多く、第１スライドバルブ２１の基準長さＬ１を、第２スライドバルブ２２の基準長さＬ２よりも短くすることで、一方側圧縮室Ｃ１における圧縮工程の終了タイミングを、他方側圧縮室Ｃ２における圧縮工程の終了タイミングよりもはやくできる。したがって、供給量が多い場合に生じる過圧縮を防止できる。【選択図】  図１
2005090293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリューロータ（１０）と、このスクリューロータ（１０）を収容するシリンダ（１１）と、このスクリューロータ（１０）を両側から挟むように噛み合う一対のゲートロータ（１４，１４）とを備え、
上記スクリューロータ（１０）と上記シリンダ（１１）の内面との間で、かつ、上記一対のゲートロータ（１４，１４）を境界とした両側に、一方側圧縮室（Ｃ１）と他方側圧縮室（Ｃ２）が形成されるシングルスクリュー圧縮機であって、
上記一方側圧縮室（Ｃ１）への冷媒の供給量が、上記他方側圧縮室（Ｃ２）への冷媒の供給量より多く、上記一方側圧縮室（Ｃ１）における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室（Ｃ２）における圧縮工程の終了タイミングよりもはやいことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のシングルスクリュー圧縮機において、
上記一方側圧縮室（Ｃ１）の圧縮工程の終了タイミングを変更する第１スライドバルブ（２１）と、上記他方側圧縮室（Ｃ２）の圧縮工程の終了タイミングを変更する第２スライドバルブ（２２）とを備え、
上記第１スライドバルブ（２１）における上記一方側圧縮室（Ｃ１）を形成する部位の基準長さ（Ｌ１）が、上記第２スライドバルブ（２２）における上記他方側圧縮室（Ｃ２）を形成する部位の基準長さ（Ｌ２）よりも短いことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載のシングルスクリュー圧縮機において、
上記一方側圧縮室（Ｃ１）の圧縮工程の終了タイミングを変更する第１スライドバルブ（２１）と、上記他方側圧縮室（Ｃ２）の圧縮工程の終了タイミングを変更する第２スライドバルブ（２２）とを備え、
上記第２スライドバルブ（２２）が、上記第１スライドバルブ（２１）よりも上記スクリューロータ（１０）の吐出側に位置していることを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、冷媒を圧縮するシングルスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシングルスクリュー圧縮機は、スクリューロータと、このスクリューロータを収容するシリンダと、このスクリューロータを両側から挟むように噛み合う一対のゲートロータとを備える（特開平４−１３６６６３号公報：特許文献１参照）。
【０００３】
上記スクリューロータと上記シリンダの内面との間で、かつ、上記一対のゲートロータを境界とした両側に、一方側圧縮室と他方側圧縮室が形成される。この両側の圧縮室は、内部容積比（ＶＩ）が同じである。また、この両側の圧縮室の中途部には、それぞれ、エコノマイザーサイクルを構成する中間膨張タンクからの冷媒流路が接続される。そして、この両側の圧縮室には、上記スクリューロータの吸入側から吸入される冷媒と、上記中間膨張タンクから噴出される冷媒とが、供給される。
【０００４】
しかしながら、上記従来のシングルスクリュー圧縮機では、例えば、上記中間膨張タンクから噴出される冷媒の量が上記両側の圧縮室で異なって、一方側圧縮室への冷媒の供給量が、他方側圧縮室への冷媒の供給量より多くなった場合、上記両側の圧縮室の内部容積比が同じであるため、一方側圧縮室では過圧縮になって、動力ロスが生じ、エネルギー効率（ＣＯＰ）が悪くなっていた。
【特許文献１】特開平４−１３６６６３号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の課題は、圧縮室の内部容積比を最適化して、過圧縮による動力ロスを抑えて、エネルギー効率（ＣＯＰ）を向上することができるシングルスクリュー圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明のシングルスクリュー圧縮機は、
スクリューロータと、このスクリューロータを収容するシリンダと、このスクリューロータを両側から挟むように噛み合う一対のゲートロータとを備え、
上記スクリューロータと上記シリンダの内面との間で、かつ、上記一対のゲートロータを境界とした両側に、一方側圧縮室と他方側圧縮室が形成されるシングルスクリュー圧縮機であって、
上記一方側圧縮室への冷媒の供給量が、上記他方側圧縮室への冷媒の供給量より多く、上記一方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングよりもはやいことを特徴としている。
【０００７】
この発明のシングルスクリュー圧縮機によれば、上記一方側圧縮室への冷媒の供給量が、上記他方側圧縮室への冷媒の供給量より多く、上記一方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングよりもはやいので、上記両側の圧縮室において、冷媒の供給量の違いに応じて、終了タイミングをかえており、上記両側の圧縮室における内部容積比を最適にできる。したがって、供給量が多い場合に生じる過圧縮を防止して、過圧縮による動力ロスを抑え、エネルギー効率（ＣＯＰ）を向上することができる。例えば、上記シリンダに、少なくとも上記一方側圧縮室へ冷媒を噴出するためのポートを形成し、この発明のシングルスクリュー圧縮機を、三段膨張エコノマイザーサイクルや、一方側圧縮室だけの液冷媒インジェクション等に用いる場合に、好適になる。
【０００８】
また、一実施形態のシングルスクリュー圧縮機では、上記一方側圧縮室の圧縮工程の終了タイミングを変更する第１スライドバルブと、上記他方側圧縮室の圧縮工程の終了タイミングを変更する第２スライドバルブとを備え、
上記第１スライドバルブにおける上記一方側圧縮室を形成する部位の基準長さが、上記第２スライドバルブにおける上記他方側圧縮室を形成する部位の基準長さよりも短い。
【０００９】
この一実施形態のシングルスクリュー圧縮機によれば、上記第１スライドバルブの基準長さが、上記第２スライドバルブの基準長さよりも短いので、上記一方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングよりもはやくなるように予め設定しておくことができる。したがって、終了タイミングを適切に設定できて、確実に過圧縮を防止できる。
【００１０】
また、一実施形態のシングルスクリュー圧縮機では、上記一方側圧縮室の圧縮工程の終了タイミングを変更する第１スライドバルブと、上記他方側圧縮室の圧縮工程の終了タイミングを変更する第２スライドバルブとを備え、
上記第２スライドバルブが、上記第１スライドバルブよりも上記スクリューロータの吐出側に位置している。
【００１１】
この一実施形態のシングルスクリュー圧縮機によれば、上記第２スライドバルブが、上記第１スライドバルブよりも上記スクリューロータの吐出側に位置しているので、上記一方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングよりもはやくなるように調整することができる。したがって、既存のスライドバルブを用いることができ、コストダウンを図ることができる。また、冷媒の供給量の変更に応じて、終了タイミングを臨機応変に変更できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のシングルスクリュー圧縮機によれば、上記一方側圧縮室への冷媒の供給量が、上記他方側圧縮室への冷媒の供給量より多く、上記一方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室における圧縮工程の終了タイミングよりもはやいので、供給量が多い場合に生じる過圧縮を防止して、過圧縮による動力ロスを抑え、エネルギー効率（ＣＯＰ）を向上することができる。
【００１３】
また、一実施形態のシングルスクリュー圧縮機によれば、上記第１スライドバルブの基準長さが、上記第２スライドバルブの基準長さよりも短いので、終了タイミングを予め適切に設定できて、確実に過圧縮を防止できる。
【００１４】
また、一実施形態のシングルスクリュー圧縮機によれば、上記第２スライドバルブが、上記第１スライドバルブよりも上記スクリューロータの吐出側に位置しているので、上記スライドバルブの調整により、冷媒の供給量の変更に応じて、臨機応変に、終了タイミングを変更できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、この発明のシングルスクリュー圧縮機の一実施形態である簡略縦断面図を示している。このシングルスクリュー圧縮機は、スクリューロータ１０と、このスクリューロータ１０を回転自在に収容するシリンダ１１と、このスクリューロータ１０を両側から挟むように噛み合う一対のゲートロータ１４（片側のみを二点鎖線にて示す）とを備える。このシングルスクリュー圧縮機は、冷凍装置に用いられ、冷媒を圧縮する。
【００１７】
上記スクリューロータ１０と上記シリンダ１１の内面との間で、かつ、上記一対のゲートロータ１４，１４を境界とした両側に、一方側圧縮室Ｃ１と他方側圧縮室Ｃ２が形成される。なお、図１では、上記一方側圧縮室Ｃ１は、上記ゲートロータ１４の上側に位置し、上記他方側圧縮室Ｃ２は、上記ゲートロータ１４の下側に位置する。
【００１８】
上記シリンダ１１の内面には、上記一方側圧縮室Ｃ１の圧縮工程の終了タイミングを変更する第１スライドバルブ２１と、上記他方側圧縮室Ｃ２の圧縮工程の終了タイミングを変更する第２スライドバルブ２２とが、上記スクリューロータ１０の軸心方向に移動自在に取り付けられる。
【００１９】
図２の簡略平面展開図に示すように、上記一方側圧縮室Ｃ１は、上記スクリューロータ１０のスクリュー溝１０ａと上記ゲートロータ１４の歯部１４ａとの噛み合いにより密閉される。なお、図２では、上記スクリューロータ１０は、下方向に移動する。
【００２０】
上記第１スライドバルブ２１における上記一方側圧縮室Ｃ１を形成する部位の基準長さＬ１は、上記一方側圧縮室Ｃ１による冷媒の圧縮時間を決定する。すなわち、この基準長さＬ１が短い程、上記一方側圧縮室Ｃ１の圧縮工程の終了タイミングをはやくする。なお、この基準長さＬ１とは、例えば、上記部位における上記スクリューロータ１０の周方向の中央部でかつ上記スクリューロータ１０の軸心方向の長さをいう。
【００２１】
また、図示しないが、上記他方側圧縮室Ｃ２は、上記一方側圧縮室Ｃ１と同様の構成であり、上記第２スライドバルブ２２は、上記第１スライドバルブ２１と同様の構成である。
【００２２】
要するに、上記一方側圧縮室Ｃ１と上記他方側圧縮室Ｃ２とは、上記第１スライドバルブ２１と上記第２のスライドバルブ２２とにより、個別に、圧縮工程の終了タイミングを変更される。
【００２３】
上記シリンダ１１には、図示しないが、上記一方側圧縮室Ｃ１および上記他方側圧縮室Ｃ２のそれぞれへ冷媒を噴出するためのポートが形成される。すなわち、この両側の圧縮室Ｃ１，Ｃ２には、上記スクリューロータ１０の吸入側から吸入される冷媒と、上記ポートから噴出される冷媒とが、供給される。
【００２４】
このような構成のシングルスクリュー圧縮機は、図３の簡略構成図に示すように、三段膨張エコノマイザーサイクルの冷凍装置に用いられる。
【００２５】
この冷凍装置は、上記シングルスクリュー圧縮機１と凝縮器２と膨張手段３と蒸発器４とを順次環状に接続して、冷媒を用いた冷凍サイクルを構成する。
【００２６】
この冷凍サイクルを説明すると、上記圧縮機１にて吐出される気相の冷媒は、上記凝縮器２において熱を奪われて、液相状態になり、この液相の冷媒は、上記膨張手段３により、減圧されて、気相と液相の二相状態になる。その後、この二相の冷媒（湿りガス）は、上記蒸発器４において熱を与えられて、気相状態になり、この気相の冷媒は、上記圧縮機１にて吸入されて加圧された後に、再び、上記圧縮機１にて吐出される。
【００２７】
また、この冷凍装置は、上記凝縮器２と上記膨張手段３との間の主流路３０から分岐されて上記圧縮機１へ接続される二つの副流路３１，３１を備える。具体的に述べると、上流側の副流路３１は、上記ポートを介して、上記他方側圧縮室Ｃ２の中途部に連通され、下流側の副流路３１は、上記ポートを介して、上記一方側圧縮室Ｃ１の中途部に連通される。
【００２８】
この二つの副流路３１，３１には、それぞれ、過冷却用膨張手段３２と、この過冷却用膨張手段３２の出口側の冷媒と上記主流路３０の冷媒とを熱交換する過冷却用熱交換器３３とを設けている。
【００２９】
すなわち、上記主流路３０に沿って、上流側の過冷却用熱交換器３３と下流側の過冷却用熱交換器３３とが配置される。なお、図３では、上記各副流路３１において、上記副流路３１は、上記過冷却用熱交換器３３の下流側にて上記主流路３０から分岐されているが、上記過冷却用熱交換器３３の上流側にて上記主流路３０から分岐されるようにしてもよい。
【００３０】
上記二つの過冷却用熱交換器３３，３３の作用を説明すると、上記凝縮器２から出た上記主流路３０における液相の冷媒は、まず、上記上流側の副流路３１に分流される。この上流側の副流路３１における液相の冷媒は、上記過冷却用膨張手段３２にて減圧されて、気相と液相の二相の冷媒になり、この二相の冷媒は、上記上流側の過冷却用熱交換器３３を介して、上記主流路３０の液相の冷媒から熱を奪って、気相の冷媒になり、この気相の冷媒は、上記圧縮機１の上記他方側圧縮室Ｃ２に吸入される。このとき、上記主流路３０における液相の冷媒は、上記上流側の過冷却用熱交換器３３を介して、冷却される。
【００３１】
その後、この冷却された上記主流路３０における液相の冷媒は、上記下流側の副流路３１に分流される。この下流側の副流路３１における液相の冷媒は、上記過冷却用膨張手段３２にて減圧されて、気相と液相の二相の冷媒になり、この二相の冷媒は、上記下流側の過冷却用熱交換器３３を介して、上記主流路３０の液相の冷媒から熱を奪って、気相の冷媒になり、この気相の冷媒は、上記圧縮機１の上記一方側圧縮室Ｃ１に吸入される。このとき、上記主流路３０における液相の冷媒は、上記下流側の過冷却用熱交換器３３を介して、冷却される。
【００３２】
そして、上記圧縮機１の上記両側の圧縮室Ｃ１，Ｃ２には、それぞれ、上記蒸発器４から吸入される冷媒と、上記副流路３１から噴出される冷媒とが、供給される。
【００３３】
ここで、例えば、上記下流側の副流路３１から噴出される冷媒の量が、上記上流側の副流路３１から噴出される冷媒の量よりも多い場合、上記一方側圧縮室Ｃ１への冷媒の供給量が、上記他方側圧縮室Ｃ２への冷媒の供給量より多くなる。
【００３４】
このとき、上記圧縮機１において、上記一方側圧縮室Ｃ１における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室Ｃ２における圧縮工程の終了タイミングよりもはやくなるように設定される。
【００３５】
具体的に述べると、図１に示すように、上記第１スライドバルブ２１における上記一方側圧縮室Ｃ１を形成する部位の基準長さＬ１が、上記第２スライドバルブ２２における上記他方側圧縮室Ｃ２を形成する部位の基準長さＬ２よりも短く設定される。
【００３６】
上記構成のシングルスクリュー圧縮機によれば、冷媒の供給量の違いに応じて、終了タイミングをかえており、上記一方側圧縮室Ｃ１の内部容積比を上記他方側圧縮室Ｃ２の内部容積比よりも小さくして、上記両側の圧縮室Ｃ１，Ｃ２における内部容積比を最適にできる。したがって、供給量が多い場合に生じる過圧縮を防止して、過圧縮による動力ロスを抑え、エネルギー効率（ＣＯＰ）を向上することができる。
【００３７】
このときの実施例を示す。一般的な冷凍装置において、Ｒ２２を冷媒として用い、標準運転条件をＴｃ／Ｔｅ＝５０／０℃（Ｈｐ／Ｌｐ＝１８．８／４ｋｇ／ｃｍ２）としたとき、理論的内部容積比ＶＩは、約３．２となる。
【００３８】
そして、上記エコノマイザーサイクルにおいて、上記圧縮室Ｃ１，Ｃ２に冷媒量（循環量）が増えた場合、内部容積比ＶＩが３．２となるように設計された従来のスライドバルブを使用すると、内部容積比が高くなる。
【００３９】
そこで、最適な内部容積比にするためには、追加された冷媒量分（循環量分）を考慮し、内部容積比ＶＩを予め設定する必要がある。例えば、上記上流側の副流路３１からの冷媒により、上記他方側圧縮室Ｃ２の冷媒が５％増量され、上記下流側の副流路３１からの冷媒により、上記一方側圧縮室Ｃ１の冷媒が１５％増量された場合、上記他方側圧縮室Ｃ２の内部容積比ＶＩを、ＶＩ＝３．２／１．０５＝３．０とし、上記一方側圧縮室Ｃ１の内部容積比ＶＩを、ＶＩ＝３．２／１．１５＝２．８とする。
【００４０】
このように、上記両側の圧縮室Ｃ１，Ｃ２のそれぞれにおいて、上記二つのスライドバルブ２１，２２の大きさを変えることで、個別の吐出タイミングとすることにより、最適な内部容積比が得られる。
【００４１】
このとき、上記第１スライドバルブ２１および上記第２スライドバルブ２２は、吐出タイミングのみを調整するものに限らず、圧縮開始タイミングおよび吐出タイミングを調整するものであってもよい。すなわち、上記第１スライドバルブ２１および上記第２スライドバルブ２２は、全負荷状態（１００％ロード状態）での使用となる。
【００４２】
（第２の実施形態）
次に、図４に本発明の他の実施形態を示す。上記第１の実施形態（図３）では、上記シングルスクリュー圧縮機を三段膨張エコノマイザーサイクルに用いていたが、図４に示すように、上記シングルスクリュー圧縮機を片側室液冷媒インジェクションに用いてもよい。
【００４３】
具体的に述べると、上記第１の実施形態での上記エコノマイザーサイクルの代わりに、上記主流路３０から分岐された上記副流路３１が、上記一方側圧縮室Ｃ１に連通される。すなわち、上記凝縮器２からの液冷媒は、上記一方側圧縮室Ｃ１にのみ供給される。言い換えると、上記一方側圧縮室Ｃ１には、上記蒸発器４から吸入される冷媒と、上記副流路３１から噴出される冷媒とが、供給される。上記他方側圧縮室Ｃ２には、上記蒸発器４から吸入される冷媒のみが、供給される。
【００４４】
このときの実施例を示す。一般的な冷凍装置において、Ｒ２２を冷媒として用い、標準運転条件をＴｃ／Ｔｅ＝５０／０℃（Ｈｐ／Ｌｐ＝１８．８／４ｋｇ／ｃｍ２）としたとき、理論的内部容積比ＶＩは、約３．２となる。
【００４５】
そして、上記片側室液冷媒インジェクションにおいて、上記一方側圧縮室Ｃ１に冷媒量（循環量）が増えた場合、内部容積比ＶＩが３．２となるように設計された従来のスライドバルブを使用すると、内部容積比が高くなる。
【００４６】
そこで、最適な内部容積比にするためには、追加された冷媒量分（循環量分）を考慮し、内部容積比ＶＩを予め設定する必要がある。例えば、上記副流路３１からの冷媒により、上記一方側圧縮室Ｃ１の冷媒が１５％増量された場合、上記一方側圧縮室Ｃ１の内部容積比ＶＩを、ＶＩ＝３．２／１．１５＝２．８とする。なお、上記他方側圧縮室Ｃ２には、上記凝縮器２からの液冷媒が供給されないので、上記他方側圧縮室Ｃ２の内部容積比ＶＩは、３．２である。
【００４７】
このように、上記両側の圧縮室Ｃ１，Ｃ２のそれぞれにおいて、上記二つのスライドバルブ２１，２２の大きさを変えることで、個別の吐出タイミングとすることにより、最適な内部容積比が得られる。
【００４８】
（第３の実施形態）
次に、図示しないが、上記第１と第２の実施形態では、上記第１スライドバルブ２１と上記第２スライドバルブ２２とを違うものを用いていたが、上記第１スライドバルブ２１と上記第２スライドバルブ２２とを同じものを用いて、上記第２スライドバルブ２２が、上記第１スライドバルブ２１よりも上記スクリューロータ１０の吐出側に位置するようにしてもよい。
【００４９】
このように、上記第１スライドバルブ２１と上記第２スライドバルブ２２とを相違するように配置することで、上記一方側圧縮室Ｃ１における圧縮工程の終了タイミングが、上記他方側圧縮室Ｃ２における圧縮工程の終了タイミングよりもはやくなるように調整することができる。したがって、既存のスライドバルブを用いることができ、コストダウンを図ることができる。また、冷媒の供給量の変更に応じて、終了タイミングを臨機応変に変更できる。
【００５０】
このとき、上記第１スライドバルブ２１および上記第２スライドバルブ２２は、圧縮開始タイミングを調整するものではなく、吐出タイミングのみを調整するものに限る。
【００５１】
なお、この発明は上述の実施形態に限定されず、この発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、上記スライドバルブ２１，２２を用いずに、上記シリンダ１１に直接に吐出開口部を設け、上記一方側圧縮室Ｃ１の吐出開口部の面積を上記他方側圧縮室Ｃ２の吐出開口部の面積より大きくすることで、上記一方側圧縮室Ｃ１における圧縮工程の終了タイミングを、上記他方側圧縮室Ｃ２における圧縮工程の終了タイミングよりもはやくするようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明のシングルスクリュー圧縮機の一実施形態を示す簡略縦断面図である。
【図２】シングルスクリュー圧縮機の一部断面平面展開図である。
【図３】冷凍装置を示す簡略構成図である。
【図４】他の冷凍装置を示す簡略構成図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  スクリューロータ
１１  シリンダ
１４  ゲートロータ
２１  第１スライドバルブ
２２  第２スライドバルブ
Ｌ１  （第１スライドバルブの）基準長さ
Ｌ２  （第２スライドバルブの）基準長さ
Ｃ１  一方側圧縮室
Ｃ２  他方側圧縮室
【図１】
2005090293.tif 000003
【図２】
2005090293.tif 000004
【図３】
2005090293.tif 000005
【図４】
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