(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に複数の螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）を収容するケーシング（10）と、該スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と噛み合わされる複数のゲート（51）が放射状に形成されたゲートロータ（50）とを備え、
上記スクリューロータ（40）と上記ケーシング（10）と上記ゲート（51）とで区画された圧縮室（23）内の流体を、上記ゲート（51）が上記螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対的に移動することによって圧縮するシングルスクリュー圧縮機であって、
上記スクリューロータ（40）の上記螺旋溝（41）の一対の側壁面のうち上記ゲート（51）の移動方向の前側に位置するものである第１側壁面（42）では、該第１側壁面（42）の始端から上記圧縮室（23）が閉じきり状態となる直前の位置に亘る部分の全体が、上記ゲート（51）の側面と非接触状態となるように掘り下げられた第１吸入側領域（45）となっている
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において、
上記第１吸入側領域（45）は、その深さが上記螺旋溝（41）の始端へ向かって次第に深くなっている
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２において、
上記スクリューロータ（40）の上記螺旋溝（41）の一対の側壁面のうち上記ゲート（51）の移動方向の後側に位置するものである第２側壁面（43）では、該第２側壁面（43）の始端部分が掘り下げられた第２吸入側領域（47）となっており、
上記第２吸入側領域（47）は、その深さが上記螺旋溝（41）の始端へ向かって次第に深くなっている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
【請求項４】
請求項３において、
上記螺旋溝（41）の始端における上記第１吸入側領域（45）の深さが、上記螺旋溝（41）の始端における上記第２吸入側領域（47）の深さよりも深くなっている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一つにおいて、
上記スクリューロータ（40）の上記螺旋溝（41）の底壁面（44）では、該底壁面（44）の始端から上記圧縮室（23）が閉じきり状態となる直前の位置に亘る部分の全体が、上記ゲート（51）の先端面と非接触状態となるように掘り下げられた第３吸入側領域（46）となっている
ことを特徴とするシングルスクリュー圧縮機。
【請求項６】
請求項１に記載のシングルスクリュー圧縮機のスクリューロータを加工する方法であって、
上記スクリューロータとなるワーク（120）を５軸加工機（100）で切削する際に、該５軸加工機（100）を用いた仕上げ工程における切削工具（110）の移動経路を、上記螺旋溝（41）の第１側壁面（42）に上記第１吸入側領域（45）が形成されるように設定する
ことを特徴とするスクリューロータの加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シングルスクリュー圧縮機の効率向上策に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒や空気を圧縮する圧縮機として、シングル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つのゲートロータとを備えたシングルスクリュー圧縮機が開示されている。
【０００３】
このシングルスクリュー圧縮機について、図１３を参照しながら説明する。同図に示すように、スクリューロータ（200）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（201）が刻まれている。ゲートロータ（210）は、概ね平板状に形成されており、スクリューロータ（200）の側方に配置されている。このゲートロータ（210）には、複数の長方形板状のゲート（211）が放射状に設けられている。ゲートロータ（210）は、その回転軸がスクリューロータ（200）の回転軸と直交する姿勢で設置され、ゲート（211）がスクリューロータ（200）の螺旋溝（201）と噛み合わされる。
【０００４】
図１３には図示しないが、シングルスクリュー圧縮機では、スクリューロータ（200）とゲートロータ（210）がケーシングに収容されており、スクリューロータ（200）の螺旋溝（201）と、ゲートロータ（210）のゲート（211）と、ケーシングの内壁面とによって圧縮室（220）が形成される。スクリューロータ（200）を電動機等で回転駆動すると、スクリューロータ（200）の回転に伴ってゲートロータ（210）が回転する。そして、ゲートロータ（210）のゲート（211）が、噛み合った螺旋溝（201）の始端（同図における左端）から終端（同図における右端）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（220）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（220）内の流体が圧縮される。
【特許文献１】特開２００２−２０２０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シングルスクリュー圧縮機では、ある一つの圧縮室（220）の吸入行程の終盤から圧縮行程の序盤に亘る期間において、その圧縮室（220）区画するゲート（211）が螺旋溝（201）の始端部分へ進入してゆく。ゲート（211）が螺旋溝（201）へ進入してゆく過程において、ゲート（211）は、ゲート（211）の進行方向の前方に位置する螺旋溝（201）の側壁面（202）及び螺旋溝（201）の底壁面（204）と摺接し、その後にゲート（211）の進行方向の後方に位置する螺旋溝（201）の側壁面（203）とも摺接する。圧縮室（220）は、螺旋溝（201）の両方の側壁面（202,203）と底壁面（204）の全てがゲート（211）と摺接した後に、圧縮前の低圧ガスが存在する低圧空間から遮断された閉じきり状態となる。
【０００６】
このように、吸入行程の終盤から圧縮行程の序盤に亘る期間において、ゲート（211）の進行方向の後方に位置する螺旋溝（201）の側壁面（203）とゲート（211）が摺接するまでの間は、圧縮室（220）は低圧空間と連通した状態となる。このため、圧縮室（220）が閉じきり状態となるまでの間は、ゲート（211）とスクリューロータ（200）の間をシールすることは不要である。そして、その間もゲート（211）とスクリューロータ（200）を摺接させると、両者の摺動抵抗によって動力が消費されてしまい、スクリュー圧縮機の効率低下を招くおそれがあった。
【０００７】
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、スクリューロータとゲートロータが摺接する時間を短縮し、両者の摺動抵抗によって消費される動力を削減してシングルスクリュー圧縮機の効率を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、外周部に複数の螺旋溝（41）が形成されたスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）を収容するケーシング（10）と、該スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と噛み合わされる複数のゲート（51）が放射状に形成されたゲートロータ（50）とを備え、上記スクリューロータ（40）と上記ケーシング（10）と上記ゲート（51）とで区画された圧縮室（23）内の流体を、上記ゲート（51）が上記螺旋溝（41）の始端から終端へ向かって相対的に移動することによって圧縮するシングルスクリュー圧縮機を対象とする。そして、上記スクリューロータ（40）の上記螺旋溝（41）の一対の側壁面のうち上記ゲート（51）の移動方向の前側に位置するものである第１側壁面（42）では、該第１側壁面（42）の始端から上記圧縮室（23）が閉じきり状態となる直前の位置に亘る部分の全体が、上記ゲート（51）の側面と非接触状態となるように掘り下げられた第１吸入側領域（45）となるものである。
【０００９】
第１の発明では、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）にゲートロータ（50）のゲート（51）が噛み合わされる。スクリューロータ（40）とゲートロータ（50）が回転すると、螺旋溝（41）の始端から終端へ向かってゲート（51）が相対移動し、圧縮室（23）内の流体が圧縮される。ゲート（51）が螺旋溝（41）の始端側へ進入する過程では、ゲート（51）が螺旋溝（41）の両側の側壁面（42,43）および底壁面（44）に摺接すると、圧縮室（23）が閉じきり状態となる。
【００１０】
第１の発明のスクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の両側の側壁面（42,43）のうちゲート（51）の相対移動方向の前方に位置する第１側壁面（42）に、第１吸入側領域（45）が形成される。圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間は、ゲート（51）の側面がスクリューロータ（40）の第１吸入側領域（45）と対面しており、ゲート（51）の側面とスクリューロータ（40）の第１側壁面（42）とは非接触状態となる。従って、圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間は、ゲート（51）とスクリューロータ（40）の第１側壁面（42）との間における摺動抵抗が実質的にゼロとなる。
【００１１】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１吸入側領域（45）は、その深さが上記螺旋溝（41）の始端へ向かって次第に深くなっているものである。
【００１２】
第２の発明では、第１側壁面（42）の第１吸入側領域（45）とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の始端に近い位置ほど広くなる。このため、ゲート（51）が螺旋溝（41）の始端側へ進入してゆく過程において、ゲート（51）は、第１側壁面（42）の始端に引っ掛かったりすることなく、スムーズに螺旋溝（41）内へ進入してゆく。
【００１３】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記スクリューロータ（40）の上記螺旋溝（41）の一対の側壁面のうち上記ゲート（51）の移動方向の後側に位置するものである第２側壁面（43）では、該第２側壁面（43）の始端部分が掘り下げられた第２吸入側領域（47）となっており、上記第２吸入側領域（47）は、その深さが上記螺旋溝（41）の始端へ向かって次第に深くなっているものである。
【００１４】
第３の発明では、螺旋溝（41）の両側の側壁面（42,43）のうちゲート（51）の相対移動方向の後方に位置する第２側壁面（43）に、第２吸入側領域（47）が形成される。第２側壁面（43）の第２吸入側領域（47）とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の始端に近い位置ほど広くなる。このため、ゲート（51）が螺旋溝（41）の始端側へ進入してゆく過程において、ゲート（51）は、第２側壁面（43）の始端に引っ掛かったりすることなく、スムーズに螺旋溝（41）内へ進入してゆく。
【００１５】
第４の発明は、上記第３の発明において、上記螺旋溝（41）の始端における上記第１吸入側領域（45）の深さが、上記螺旋溝（41）の始端における上記第２吸入側領域（47）の深さよりも深くなっているものである。
【００１６】
第４の発明では、第１吸入側領域（45）及び第２吸入側領域（47）の深さが最大となる螺旋溝（41）の始端において、第１吸入側領域（45）の方が第２吸入側領域（47）よりも深くなる。
【００１７】
第５の発明は、上記第１〜第４の発明の何れか一つにおいて、上記スクリューロータ（40）の上記螺旋溝（41）の底壁面（44）では、該底壁面（44）の始端から上記圧縮室（23）が閉じきり状態となる直前の位置に亘る部分の全体が、上記ゲート（51）の先端面と非接触状態となるように掘り下げられた第３吸入側領域（46）となるものである。
【００１８】
第５の発明のスクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の両側の側壁面（42,43）のうちゲート（51）の相対移動方向の前方に位置する第１側壁面（42）だけでなく、螺旋溝（41）の底壁面（44）にも第３吸入側領域（46）が形成される。圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間は、ゲート（51）の先端面がスクリューロータ（40）の第３吸入側領域（46）と対面しており、ゲート（51）の先端面とスクリューロータ（40）の底壁面（44）とは非接触状態となる。従って、圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間は、ゲート（51）とスクリューロータ（40）の底壁面（44）との間における摺動抵抗が実質的にゼロとなる。
【００１９】
第６の発明は、上記第１の発明のシングルスクリュー圧縮機のスクリューロータを加工する方法を対象とする。そして、上記スクリューロータとなるワーク（120）を５軸加工機（100）で切削する際に、該５軸加工機（100）を用いた仕上げ工程における切削工具（110）の移動経路を、上記螺旋溝（41）の第１側壁面（42）又は底壁面（44）に上記吸入側領域（45,46）が形成されるように設定するものである。
【００２０】
第６の発明では、５軸加工機（100）を用いてスクリューロータ（40）の加工が行われる。スクリューロータ（40）の仕上げ加工工程では、スクリューロータ（40）となるワーク（120）の表面が、エンドミル等の切削工具（110）によって削り取られてゆく。その際、５軸加工機（100）における切削工具（110）の移動経路は、スクリューロータ（40）における螺旋溝（41）の第１側壁面（42）に第１吸入側領域（45）が形成されるように設定される。つまり、この発明の加工方法では、スクリューロータ（40）の仕上げ加工と同時に第１吸入側領域（45）の形成が行われる。
【発明の効果】
【００２１】
上記第１の発明では、スクリューロータ（40）における螺旋溝（41）の第１側壁面（42）に第１吸入側領域（45）が形成されている。そして、圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間において、その相対移動方向の前側に位置するゲート（51）の側面は、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）と非接触状態に保たれる。つまり、ゲート（51）がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）へ進入してゆく過程おいて、ゲート（51）とスクリューロータ（40）の隙間をシールする必要がない間は、ゲート（51）と螺旋溝（41）の第１側壁面（42）とが非接触状態となる。このため、その間にゲート（51）とスクリューロータ（40）の摺動によって消費される動力を削減することができ、シングルスクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。
【００２２】
上記第２の発明では、第１側壁面（42）の第１吸入側領域（45）とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の始端に近い位置ほど広くなる。更に、上記第３の発明では、第２側壁面（43）の第２吸入側領域（47）とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の始端に近い位置ほど広くなる。従って、これらの発明によれば、螺旋溝（41）とゲート（51）の相対的な位置が設計値と完全には一致していない場合であっても、ゲート（51）を螺旋溝（41）内へスムーズに進入させることができ、ゲート（51）の破損や摩耗を未然に防ぐことができる。
【００２３】
上記第５の発明では、圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間において、ゲート（51）の側面が螺旋溝（41）の第１側壁面（42）と非接触状態に保たれるだけでなく、ゲート（51）の先端面も螺旋溝（41）の底壁面（44）と非接触状態に保たれる。このため、その間にゲート（51）とスクリューロータ（40）の摺動に伴って消費される動力を一層削減することができ、シングルスクリュー圧縮機（1）の効率を更に向上させることができる。
【００２４】
上記第６の発明では、５軸加工機（100）を用いたスクリューロータ（40）の仕上げ加工工程中に第１吸入側領域（45）が形成される。このため、スクリューロータ（40）となるワーク（120）を５軸加工機（100）に一旦取り付けると、その後は５軸加工機（100）からワーク（120）を取り外すことなく螺旋溝（41）の加工を完了させることができる。従って、この発明によれば、スクリューロータ（40）の加工に要する時間を短縮することができる。また、この発明によれば、５軸加工機（100）を用いることによって、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）の始端から圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの領域を、全体に亘って容易に掘り下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態のシングルスクリュー圧縮機（1）（以下、単にスクリュー圧縮機と言う。）は、冷凍サイクルを行う冷媒回路に設けられて冷媒を圧縮するためのものである。
【００２７】
図１，図２に示すように、スクリュー圧縮機（1）は、半密閉型に構成されている。このスクリュー圧縮機（1）では、圧縮機構（20）とそれを駆動する電動機とが１つのケーシング（10）に収容されている。圧縮機構（20）は、駆動軸（21）を介して電動機と連結されている。図１において、電動機は省略されている。また、ケーシング（10）内には、冷媒回路の蒸発器から低圧のガス冷媒が導入されると共に該低圧ガスを圧縮機構（20）へ案内する低圧空間（S1）と、圧縮機構（20）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する高圧空間（S2）とが区画形成されている。
【００２８】
圧縮機構（20）は、ケーシング（10）内に形成された円筒壁（30）と、該円筒壁（30）の中に配置された１つのスクリューロータ（40）と、該スクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。スクリューロータ（40）には、駆動軸（21）が挿通されている。スクリューロータ（40）と駆動軸（21）は、キー（22）によって連結されている。駆動軸（21）は、スクリューロータ（40）と同軸上に配置されている。駆動軸（21）の先端部は、圧縮機構（20）の高圧側（図１における駆動軸（21）の軸方向を左右方向とした場合の右側）に位置する軸受ホルダ（60）に回転自在に支持されている。この軸受ホルダ（60）は、玉軸受（61）を介して駆動軸（21）を支持している。
【００２９】
図３，図４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、円筒壁（30）に回転可能に嵌合しており、その外周面が円筒壁（30）の内周面と摺接する。スクリューロータ（40）の外周部には、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る螺旋溝（41）が複数（本実施形態では、６本）形成されている。スクリューロータ（40）では、隣り合った螺旋溝（41）の間が壁部（48）となっており、壁部（48）の表面が螺旋溝（41）の側壁面（42,43）を構成している。
【００３０】
スクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）は、図４における左端が始端となり、同図における右端が終端となっている。また、スクリューロータ（40）は、同図における左端部（吸入側の端部）がテーパー状に形成されている。図４に示すスクリューロータ（40）では、テーパー面状に形成されたその左端面に螺旋溝（41）の始端が開口する一方、その右端面に螺旋溝（41）の終端は開口していない。
【００３１】
螺旋溝（41）では、両側の側壁面（42,43）のうち、ゲート（51）の進行方向の前側に位置するものが第１側壁面（42）となり、ゲート（51）の進行方向の後側に位置するものが第２側壁面（43）となっている。スクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）及び底壁面（44）の一部分が吸入側領域（45,46）となっている。この点については、後述する。
【００３２】
各ゲートロータ（50）は、長方形板状に形成された複数（本実施形態では、１１枚）のゲート（51）が放射状に設けられた樹脂製の部材である。各ゲートロータ（50）は、円筒壁（30）の外側に、スクリューロータ（40）の回転軸に対して軸対称となるように配置されている。各ゲートロータ（50）の軸心は、スクリューロータ（40）の軸心と直交している。各ゲートロータ（50）は、ゲート（51）が円筒壁（30）の一部を貫通してスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）に噛み合うように配置されている。
【００３３】
ゲートロータ（50）は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている（図３を参照）。ロータ支持部材（55）は、基部（56）とアーム部（57）と軸部（58）とを備えている。基部（56）は、やや肉厚の円板状に形成されている。アーム部（57）は、ゲートロータ（50）のゲート（51）と同数だけ設けられており、基部（56）の外周面から外側へ向かって放射状に延びている。軸部（58）は、棒状に形成されて基部（56）に立設されている。軸部（58）の中心軸は、基部（56）の中心軸と一致している。ゲートロータ（50）は、基部（56）及びアーム部（57）における軸部（58）とは反対側の面に取り付けられている。各アーム部（57）は、ゲート（51）の背面に当接している。
【００３４】
ゲートロータ（50）が取り付けられたロータ支持部材（55）は、円筒壁（30）に隣接してケーシング（10）内に区画形成されたゲートロータ室（90）に収容されている（図２を参照）。図２におけるスクリューロータ（40）の右側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が下端側とな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ロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が上端側となる姿勢で設置されている。各ロータ支持部材（55）の軸部（58）は、ゲートロータ室（90）内の軸受ハウジング（91）に玉軸受（92,93）を介して回転自在に支持されている。なお、各ゲートロータ室（90）は、低圧空間（S1）に連通している。
【００３５】
圧縮機構（20）では、円筒壁（30）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（50）のゲート（51）とによって囲まれた空間が圧縮室（23）になる。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部において低圧空間（S1）に開放しており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。
【００３６】
スクリュー圧縮機（1）には、容量制御機構としてスライドバルブ（70）が設けられている。このスライドバルブ（70）は、円筒壁（30）がその周方向の２カ所において径方向外側に膨出したスライドバルブ収納部（31）内に設けられている。スライドバルブ（70）は、内面が円筒壁（30）の内周面の一部を構成すると共に、円筒壁（30）の軸方向にスライド可能に構成されている。
【００３７】
スライドバルブ（70）が高圧空間（S2）寄り（図１における駆動軸（21）の軸方向を左右方向とした場合の右側寄り）へスライドすると、スライドバルブ収納部（31）の端面（P1）とスライドバルブ（70）の端面（P2）との間に軸方向隙間が形成される。この軸方向隙間は、圧縮室（23）から低圧空間（S1）へ冷媒を戻すためのバイパス通路（33）となっている。スライドバルブ（70）を移動させてバイパス通路（33）の開度を変更すると、圧縮機構（20）の容量が変化する。また、スライドバルブ（70）には、圧縮室（23）と高圧空間（S2）とを連通させるための吐出口（25）が形成されている。
【００３８】
上記スクリュー圧縮機（1）には、スライドバルブ（70）をスライド駆動させるためのスライドバルブ駆動機構（80）が設けられている。このスライドバルブ駆動機構（80）は、軸受ホルダ（60）に固定されたシリンダ（81）と、該シリンダ（81）内に装填されたピストン（82）と、該ピストン（82）のピストンロッド（83）に連結されたアーム（84）と、該アーム（84）とスライドバルブ（70）とを連結する連結ロッド（85）と、アーム（84）を図１の右方向（アーム（84）をケーシング（10）から引き離す方向）に付勢するスプリング（86）とを備えている。
【００３９】
図１に示すスライドバルブ駆動機構（80）では、ピストン（82）の左側空間（ピストン（82）のスクリューロータ（40）側の空間）の内圧が、ピストン（82）の右側空間（ピストン（82）のアーム（84）側の空間）の内圧よりも高くなっている。そして、スライドバルブ駆動機構（80）は、ピストン（82）の右側空間の内圧（即ち、右側空間内のガス圧）を調節することによって、スライドバルブ（70）の位置を調整するように構成されている。
【００４０】
スクリュー圧縮機（1）の運転中において、スライドバルブ（70）では、その軸方向の端面の一方に圧縮機構（20）の吸入圧が、他方に圧縮機構（20）の吐出圧がそれぞれ作用する。このため、スクリュー圧縮機（1）の運転中において、スライドバルブ（70）には、常にスライドバルブ（70）を低圧空間（S1）側へ押す方向の力が作用する。従って、スライドバルブ駆動機構（80）におけるピストン（82）の左側空間及び右側空間の内圧を変更すると、スライドバルブ（70）を高圧空間（S2）側へ引き戻す方向の力の大きさが変化し、その結果、スライドバルブ（70）の位置が変化する。
【００４１】
スクリューロータ（40）に形成された吸入側領域（45,46）について、図４，図５を参照しながら説明する。
【００４２】
電動機により駆動されてスクリューロータ（40）が回転すると、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）が回転する。図４において、手前側のゲートロータ（50）は右回りに回転し、奥側のゲートロータ（50）は左回りに回転する。同図において、ゲートロータ（50）の手前側に位置する螺旋溝（41）では、圧縮室（23）がゲート（51）によって上下に仕切られた状態となっており、ゲート（51）の上側の部分が低圧空間（S1）に連通する一方、ゲート（51）の下側の部分が閉空間となるか或いは高圧空間（S2）と連通している。
【００４３】
図４において、手前側のゲートロータ（50）に設けられているゲート（51a）の位置は、そのゲート（51a）が噛み合う螺旋溝（41）において圧縮室（23）が閉じきり状態（即ち、低圧空間（S1）と高圧空間（S2）のどちらにも連通しない閉空間）となった地点から少しだけ先に進んだ位置となっている。このゲート（51a）が噛み合う螺旋溝（41）では、第１側壁面（42）及び底壁面（44）のうち、ゲート（51a）よりも上側に位置する部分が吸入側領域（45,46）となっている。
【００４４】
螺旋溝（41）の始端へゲート（51）が進入してゆく過程において、ゲート（51）が図５に示す閉じきり位置に到達すると、圧縮室（23）は、ゲート（51）によって低圧空間（S1）から遮断された閉じきり状態となる。そして、スクリューロータ（40）に形成された各螺旋溝（41）では、第１側壁面（42）及び底壁面（44）のうち螺旋溝（41）の始端から圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの部分、即ち図４及び図５に示す第１側壁面（42）及び底壁面（44）のうち斜線を付した部分が、吸入側領域（45,46）となる。つまり、図４に示すゲート（51a）と噛み合う螺旋溝（41）以外の螺旋溝（41）においても、第１側壁面（42）及び底壁面（44）のうち同様の部分が吸入側領域（45,46）となっている。そして、各螺旋溝（41）では、第１側壁面（42）に形成された吸入側領域が第１吸入側領域（45）となり、底壁面（44）に形成された吸入側領域が第３吸入側領域（46）となっている。
【００４５】
第１側壁面（42）には、第１吸入側領域（45）が形成されている。この第１側壁面（42）において、第１吸入側領域（45）は、第１吸入側領域（45）以外の部分（即ち、圧縮室（23）が閉じきり状態となる位置から終端までの部分）に比べて低くなるように掘り下げられている。その結果、第１吸入側領域（45）とゲート（51）の側面とのクリアランスは、第１側壁面（42）のうち第１吸入側領域（45）以外の部分とゲート（51）の側面とのクリアランスに比べて、例えば０．１ｍｍ程度広くなっている。
【００４６】
底壁面（44）には、第３吸入側領域（46）が形成されている。この底壁面（44）において、第３吸入側領域（46）は、第３吸入側領域（46）以外の部分（即ち、圧縮室（23）が閉じきり状態となる位置から終端までの部分）に比べて低くなるように掘り下げられている。その結果、第３吸入側領域（46）とゲート（51）の先端面とのクリアランスは、底壁面（44）のうち第３吸入側領域（46）以外の部分とゲート（51）の先端面とのクリアランスに比べて、例えば０．１ｍｍ程度広くなっている。
【００４７】
−運転動作−
上記シングルスクリュー圧縮機（1）の運転動作について説明する。
【００４８】
シングルスクリュー圧縮機（1）において電動機を起動すると、駆動軸（21）が回転するのに伴ってスクリューロータ（40）が回転する。このスクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）も回転し、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程および吐出行程を繰り返す。ここでは、図６において網掛けを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
【００４９】
図６(Ａ)において、網掛けを付した圧縮室（23）は、低圧空間（S1）に連通している。また、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、同図の下側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされている。スクリューロータ（40）が回転すると、このゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動し、それに伴って圧縮室（23）の容積が拡大する。その結果、低圧空間（S1）の低圧ガス冷媒が吸入口（24）を通じて圧縮室（23）へ吸い込まれる。
【００５０】
スクリューロータ（40）が更に回転すると、図６(Ｂ)の状態となる。同図において、網掛けを付した圧縮室（23）は、閉じきり状態となっている。つまり、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、同図の上側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされ、このゲート（51）によって低圧空間（S1）から仕切られている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動すると、圧縮室（23）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（23）内のガス冷媒が圧縮される。
【００５１】
スクリューロータ（40）が更に回転すると、図６(Ｃ)の状態となる。同図において、網掛けを付した圧縮室（23）は、吐出口（25）を介して高圧空間（S2）と連通した状態となっている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動すると、圧縮された冷媒ガスが圧縮室（23）から高圧空間（S2）へ押し出されてゆく。
【００５２】
圧縮機構（20）に形成された複数の圧縮室（23）のうちの一つに着目すると、その圧縮室（23）の吸入行程の終盤から圧縮行程の序盤に亘る期間において、その圧縮室（23）を区画するゲート（51）は、スクリューロータ（40）の端面に開口する吸入口（24）を通って螺旋溝（41）内へ進入してくる。ゲート（51）が螺旋溝（41）内へ進入してくる過程において、ゲート（51）は、先ず、その進行方向の前方に位置する側面と先端面だけが螺旋溝（41）の壁面（42,44）と対面する状態となり、その後に、その進行方向の後方に位置する側面も螺旋溝（41）の壁面（43）と対面する状態となる。
【００５３】
本実施形態のスクリューロータ（40）では、第１側壁面（42）と底壁面（44）に吸入側領域（45,46）が形成されている。そのため、ゲート（51）が螺旋溝（41）内へ進入してくる過程において、ゲート（51）が第１側壁面（42）及び底壁面（44）だけと対面している間は、ゲート（51）はスクリューロータ（40）と非接触状態に保たれる。その間は螺旋溝（41）が低圧空間（S1）と連通しているため、ゲート（51）とスクリューロータ（40）の間に比較的大きな隙間があっても、何ら問題は生じない。そして、螺旋溝（41）内の圧縮室（23）が閉じきり状態となる位置にゲート（51）が到達すると、ゲート（51）は、螺旋溝（41）の両側の側壁面（42,43）や底壁面（44）と摺接する状態となる。
【００５４】
なお、螺旋溝（41）内の圧縮室（23）が閉じきり状態となる位置にゲート（51）が到達した後において、ゲート（51）と螺旋溝（41）の側壁面（42,43,44）とは物理的に擦れ合っている必要はなく、両者の間に微小な隙間があっても差し支えない。つまり、ゲート（51）と螺旋溝（41）の側壁面（42,43,44）との間に微小な隙間があっても、この隙間が潤滑油からなる油膜でシールできる程度のものであれば、圧縮室（23）の気密性は保たれ、圧縮室（23）から漏れ出すガス冷媒の量は僅かな量に抑えられる。
【００５５】
−スクリューロータの加工方法−
本実施形態のスクリューロータ（40）は、５軸加工機である５軸マシニングセンタ（100）を用いて加工される。
【００５６】
図７に示すように、５軸マシニングセンタ（100）は、エンドミル等の切削工具（110）が取り付けられる主軸（101）と、主軸（101）が取り付けられるコラム（102）とを備えている。また、５軸マシニングセンタ（100）は、ベーステーブル（103）に対して回転自在に取り付けられた回転テーブル（104）と、回転テーブル（104）上に設置されて被削物であるワーク（120）をクランプするクランプ部（105）とを備えている。
【００５７】
図８に示すように、この５軸マシニングセンタ（100）では、ツール側に３つの自由度が割り当てられ、ワーク（120）側に２つの自由度が割り当てられている。具体的に、主軸（101）は、その回転軸と直交するＸ軸方向と、その回転軸及びＸ軸方向と直交するＹ軸方向と、回転軸方向であるＺ軸方向とに移動自在となっている。クランプ部（105）は、その中心軸周り（Ａ軸周り）に回転自在となっている。また、クランプ部（105）が取り付けられた回転テーブル（104）は、クランプ部（105）の軸方向と直交する軸周り（Ｂ軸周り）に回転自在となっている。つまり、この５軸マシニングセンタ（100）では、切削工具（110）がＸ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向へ平行移動自在となる一方、ワーク（120）がＡ軸周りとＢ軸周りに回転自在となっている。
【００５８】
５軸マシニングセンタ（100）では、予め数値データとして与えられた工具経路に基づいて切削工具（110）を移動させることによって、スクリューロータ（40）となるワーク（120）の加工が行われる。５軸マシニングセンタ（100）は、複数種類の切削工具（110）を用いて、荒削りから仕上げ加工までの複数の工程を順次行う。仕上げ加工工程における工具経路は、スクリューロータ（40）となるワーク（120）に第１吸入側領域（45）と第３吸入側領域（46）とが形成されるように設定されている。つまり、仕上げ加工工程では、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）や底壁面（44）における特定の部分における切削量が他の部分よりも大きくなるように、工具経路が設定される。
【００５９】
−実施形態の効果−
本実施形態のスクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）の一部分が第１吸入側領域（45）となり、螺旋溝（41）の底壁面（44）の一部分が第３吸入側領域（46）となっている。このため、ゲート（51）が螺旋溝（41）へ進入し始めてから圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの間において、ゲート（51）の側面は、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）と非接触状態に保たれ、ゲート（51）の先端面は、螺旋溝（41）の底壁面（44）と非接触状態に保たれる。つまり、ゲート（51）がスクリューロータ（40）の螺旋溝（41）へ進入してゆく過程おいて、ゲート（51）とスクリューロータ（40）の隙間をシールする必要がない間は、ゲート（51）と螺旋溝（41）の第１側壁面（42）及び底壁面（44）とが非接触状態となる。このため、その間にゲート（51）とスクリューロータ（40）の摺動に伴って消費される動力を削減することができ、シングルスクリュー圧縮機（1）の効率を向上させることができる。
【００６０】
また、本実施形態のスクリューロータ（40）は、５軸マシニングセンタ（100）を用いて加工される。その際、５軸マシニングセンタ（100）では、仕上げ加工工程における切削工具（110）の移動経路（工具経路）が、スクリューロータ（40）となるワーク（120）に第１吸入側領域（45）と第３吸入側領域（46）の両方が形成されるように設定される。このため、スクリューロータ（40）となるワーク（120）を５軸マシニングセンタ（100）に一旦取り付けると、その後は５軸マシニングセンタ（100）からワーク（120）を取り外すことなく螺旋溝（41）の加工を完了させることができる。
【００６１】
従って、本実施形態の加工方法によれば、スクリューロータ（40）の加工に要する時間を短縮することができる。また、本実施形態の加工方法は、５軸マシニングセンタ（100）を用いているため、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）及び底壁面（44）の始端から圧縮室（23）が閉じきり状態となるまでの領域を、全体に亘って容易に掘り下げることができる。
【００６２】
−実施形態の変形例１−
上記実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、第１吸入側領域（45）と第３吸入側領域（46）のうちの第１吸入側領域（45）だけがスクリューロータ（40）に形成されていてもよい。この場合、スクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）に第１吸入側領域（45）が形成される一方、螺旋溝（41）の底壁面（44）に第３吸入側領域（46）は形成されない。
【００６３】
また、本変形例のスクリューロータ（40）では、図９に示すように、螺旋溝（41）の第２側壁面（43）に第２吸入側領域（47）が形成されていてもよい。つまり、図９に示すスクリューロータ（40）の各螺旋溝（41）では、第１側壁面（42）に第１吸入側領域（45）が形成され、第２側壁面（43）に第２吸入側領域（47）が形成される一方、底壁面（44）には第３吸入側領域（46）が形成されていない。第２吸入側領域（47）は、第２側壁面（43）の始端部分を掘り下げることによって形成されている。
【００６４】
図９に示すスクリューロータ（40）において、第１吸入側領域（45）は、その深さが螺旋溝（41）の始端へ近付くにつれて次第に深くなるように形成されている。第１吸入側領域（45）の形状について、図１０を参照しながら詳細に説明する。図１０に図示されているのは、スクリューロータ（40）の壁部（48）を、スクリューロータ（40）の周方向に沿って切断した断面の展開図である。同図に現れる第１吸入側領域（45）は、螺旋溝（41）の始端へ向かって一定の割合で傾斜した傾斜面となっている。第１吸入側領域（45）は、螺旋溝（41）に沿った方向の長さＬ１が１０〜４０ｍｍ程度（例えば、２０ｍｍ）となり、螺旋溝（41）の始端における深さＤ１が１〜３ｍｍ程度（例えば、１ｍｍ）となっている。
【００６５】
図９に示すスクリューロータ（40）において、第２吸入側領域（47）は、その深さが螺旋溝（41）の始端へ近付くにつれて次第に深くなるように形成されている。第２吸入側領域（47）の形状について、図１１を参照しながら詳細に説明する。図１１に図示されているのは、スクリューロータ（40）の壁部（48）を、スクリューロータ（40）の周方向に沿って切断した断面の展開図である。同図に現れる第２吸入側領域（47）は、螺旋溝（41）の始端へ向かって一定の割合で傾斜した傾斜面となっている。第２吸入側領域（47）は、螺旋溝（41）に沿った方向の長さＬ２が１〜５ｍｍ程度（例えば、３ｍｍ）となり、螺旋溝（41）の始端における深さＤ２が１ｍｍ以下（例えば、０.５ｍｍ）となっている。このように、第２吸入側領域（47）は、スクリューロータ（40）の壁部（48）における第２側壁面（43）の始端に位置する角部に面取りを施すことによって形成されている。
【００６６】
図９に示すスクリューロータ（40）を備えた本変形例のスクリュー圧縮機（1）では、第１側壁面（42）の第１吸入側領域（45）とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の始端に近い位置ほど広くなり、更には、第２側壁面（43）の第２吸入側領域（47）とゲート（51）とのクリアランスが、螺旋溝（41）の始端に近い位置ほど広くなる。このため、ゲート（51）が螺旋溝（41）の始端へ進入してゆく過程では、仮に螺旋溝（41）とゲート（51）の相対的な位置が設計値と完全には一致していなくても、ゲート（51）を螺旋溝（41）内へスムーズに進入させることができる。このため、ゲート（51）が螺旋溝（41）へ侵入する際に壁部（48）に引っ掛かって破損したり摩耗するのを防ぐことができ、スクリュー圧縮機（1）の信頼性を向上させることができる。
【００６７】
上記実施形態と同様に、図９に示す本変形例のスクリューロータ（40）も、５軸マシニングセンタ（100）を用いて加工される。その際、５軸マシニングセンタ（100）では、仕上げ加工工程における切削工具（110）の移動経路（工具経路）が、スクリューロータ（40）となるワーク（120）に第１吸入側領域（45）と第２吸入側領域（47）の両方が形成されるように設定される。このため、スクリューロータ（40）となるワーク（120）を５軸マシニングセンタ（100）に一旦取り付けると、その後は５軸マシニングセンタ（100）からワーク（120）を取り外すことなく螺旋溝（41）の加工を完了させることができる。
【００６８】
−実施形態の変形例２−
上記実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、第１吸入側領域（45）と第３吸入側領域（46）に加えて、上記変形例１で説明した第２吸入側領域（47）がスクリューロータ（40）に形成されていてもよい。つまり、本変形例のスクリューロータ（40）に形成された各螺旋溝（41）では、図１２に示すように、第１側壁面（42）に第１吸入側領域（45）が、第２側壁面（43）に第２吸入側領域（47）が、底壁面（44）に第３吸入側領域（46）が、それぞれ形成される。
【００６９】
上記実施形態と同様に、図１２に示す本変形例のスクリューロータ（40）も、５軸マシニングセンタ（100）を用いて加工される。その際、５軸マシニングセンタ（100）では、仕上げ加工工程における切削工具（110）の移動経路（工具経路）が、スクリューロータ（40）となるワーク（120）に第１吸入側領域（45）と第２吸入側領域（47）と第３吸入側領域（46）の全てが形成されるように設定される。このため、スクリューロータ（40）となるワーク（120）を５軸マシニングセンタ（100）に一旦取り付けると、その後は５軸マシニングセンタ（100）からワーク（120）を取り外すことなく螺旋溝（41）の加工を完了させることができる。
【００７０】
−実施形態の変形例３−
上記実施形態のスクリュー圧縮機（1）では、ロータ支持部材（55）の軸部（58）がゲートロータ（50）の裏面側だけに配置され、この軸部（58）を支持する玉軸受（92,93）もゲートロータ（50）の裏面側だけに配置されている。それに対し、ゲートロータ（50）を貫通するようにロータ支持部材（55）の軸部（58）を配置し、軸部（58）を支持する玉軸受（あるいはころ軸受）をゲートロータ（50）の表面側と裏面側に一つずつ配置してもよい。
【００７１】
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】
【００７２】
以上説明したように、本発明は、シングルスクリュー圧縮機について有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】実施形態に係るシングルスクリュー圧縮機の要部の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のII−II線における横断面図である。
【図３】実施形態に係るシングルスクリュー圧縮機の要部を抜き出して示す斜視図である。
【図４】実施形態に係るシングルスクリュー圧縮機の要部を抜き出して示す斜視図である。
【図５】図４に示したスクリューロータの展開図である。
【図６】実施形態に係る圧縮機構の動作を示す平面図であり、（Ａ）は吸入行程を示し、（Ｂ）は圧縮行程を示し、（Ｃ）は吐出行程示す。
【図７】スクリューロータの加工に用いる５軸マシニングセンタの全体構成を示す概略の斜視図である。
【図８】スクリューロータの加工に用いる５軸マシニングセンタの要部を示す概略の斜視図である。
【図９】実施形態の変形例１のスクリューロータの展開図である。
【図１０】実施形態の変形例１のスクリューロータ壁部の要部を示す断面図である。
【図１１】実施形態の変形例１のスクリューロータ壁部の要部を示す断面図である。
【図１２】実施形態の変形例２のスクリューロータの展開図である。
【図１３】一般的なシングルスクリュー圧縮機の要部の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７４】
1    シングルスクリュー圧縮機
10    ケーシング
23    圧縮室
40    スクリューロータ
41    螺旋溝
42    第１側壁面
43    第２側壁面
44    底壁面
45    第１吸入側領域
46    第３吸入側領域
47    第２吸入側領域
50    ゲートロータ
51    ゲート
100    ５軸マシニングセンタ（５軸加工機）
110    切削工具
【要約】
【課題】スクリューロータとゲートロータの摺動によって消費される動力を削減してシングルスクリュー圧縮機の効率を向上させる。
【解決手段】スクリューロータ（40）では、螺旋溝（41）の第１側壁面（42）に第１吸入側領域（45）が形成される。この第１側壁面（42）では、その始端から圧縮室（23）が閉じきり状態となる位置までの部分の全体が第１吸入側領域（45）となっている。第１吸入側領域（45）は、第１側壁面（42）のうち第１吸入側領域（45）の部分より低くなっており、ゲートロータ（50）のゲート（51）と接触しない。
【選択図】図４【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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