特許 7356044 スクリュー圧縮機、および冷凍装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-26

(45)【発行日】2023-10-04

(54)【発明の名称】スクリュー圧縮機、および冷凍装置

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20230927BHJP

   F04C 29/02 20060101ALI20230927BHJP

   F04C 18/52 20060101ALI20230927BHJP

   F25B 1/047 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 Q

F04C29/02 311M

F04C18/52

F25B1/047 T

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021060359

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022156586

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2022-03-04

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】今村 誠之

【審査官】高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０４５６９６４０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開昭５１－０７３６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０１２９９５６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０７－２０８３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４４９７１８５（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００９－１９７７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１０６５８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５３－０７３５１３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－１６８１８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／１６

Ｆ０４Ｃ １８／５２

Ｆ０４Ｃ ２３／００－２９／１２

Ｆ２５Ｂ １／０４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ケーシング（11）と、
前記ケーシング（11）に収容される電動機（15）と、
前記電動機（15）に駆動され、回転速度が変更可能な駆動軸（19）と、
流体を圧縮する圧縮室（35）が形成される圧縮機構（30）と、
前記圧縮室（35）に油を供給する給油通路（40）と、
前記給油通路（40）に配置され、前記圧縮室（35）の吸入圧力よりも高い圧力の油を吸入するとともに、前記駆動軸（19）によって駆動されるポンプ（50）とを備え、
前記ポンプ（50）は、第１歯車（51）と該第１歯車（51）に噛み合う第２歯車（53）とを有するギアポンプであり、
前記第１歯車（51）の中心に固定された第１軸（52）は、前記駆動軸（19）に連結され、
前記第１歯車（51）は、前記第１軸（52）の軸心と前記駆動軸（19）の軸心とが一致するように配置され、
前記圧縮機構（30）は、前記駆動軸（19）に固定されるとともに、前記圧縮室（35）を形成する螺旋溝（32a）を有するスクリューロータ（32）を備え、
前記給油通路（40）から前記圧縮室（35）に供給される油量は、前記ポンプ（50）の吐出量が前記駆動軸（19）の回転速度に連動して変化することにより、調節される
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、
前記ケーシング（11）の内部には、前記圧縮室（35）の吐出圧力に相当する圧力の高圧室（H）が形成され、
前記ポンプ（50）は、前記高圧室（H）の油を吸入する
スクリュー圧縮機。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のスクリュー圧縮機において、
前記給油通路（40）は、前記圧縮室（35）に油を噴射する噴射口（40b）を有する
スクリュー圧縮機。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１つに記載のスクリュー圧縮機において、
前記給油通路（40）の流入端の圧力は、前記圧縮室（35）の圧力よりも高い
スクリュー圧縮機。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１つに記載のスクリュー圧縮機において、
前記圧縮機構（30）は、前記螺旋溝（32a）と噛み合うゲート（33a）を有するゲートロータ（33）を備える
スクリュー圧縮機。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１つに記載のスクリュー圧縮機において、
前記電動機（15）は、極数変換電動機である
スクリュー圧縮機。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか１つに記載のスクリュー圧縮機において、
前記電動機（15）は、インバータ駆動式の電動機である
スクリュー圧縮機。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１つに記載のスクリュー圧縮機（10）を備える冷凍装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スクリュー圧縮機、および冷凍装置に関する。

【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知られている。特許文献１には、スクリューロータと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。このスクリューロータには螺旋溝が形成されており、この螺旋溝にゲートロータのゲートが噛み合うことにより圧縮室が形成される。螺旋溝とゲートとの摺動部には、該摺動部を潤滑するための油が供給される。この油は、螺旋溝に開口する噴口（噴射口）から摺動部へ供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－１９７７９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のスクリュー圧縮機では、運転中にその回転速度が変化する。このスクリュー圧縮機では、回転速度にかかわらず、圧縮機内の高圧空間と低圧空間との圧力差によって圧縮室や軸受への給油量が決定される。

【0005】

ところで、スクリュー圧縮機が低速回転する場合、駆動軸の回転速度が低下し、螺旋溝と噴口との連通時間が長くなる。このため、螺旋溝に供給される油量が増加し、これに伴い圧縮室に供給される油量が過剰になることがあった。圧縮室に過剰な油が供給されると、油の粘性の増大に起因して動力損失が大きくなり、スクリュー圧縮機の効率が低下することがあった。

【0006】

本開示の目的は、スクリュー圧縮機が低速回転する際に、圧縮室に供給される油量を低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の第１の態様は、
ケーシング（11）と、
前記ケーシング（11）に収容される電動機（15）と、
前記電動機（15）に駆動され、回転速度が変更可能な駆動軸（19）と、
流体を圧縮する圧縮室（35）が形成される圧縮機構（30）と、
前記圧縮室（35）に油を供給する給油通路（40）と、
前記給油通路（40）に配置され、前記圧縮室（35）の吸入圧力よりも高い圧力の油を吸入するとともに、前記駆動軸（19）によって駆動されるポンプ（50）とを備えるスクリュー圧縮機である。

【0008】

第１の態様では、ポンプ（50）には、圧縮室（35）の吸入圧力よりも高い圧力の油が吸入されるので、ある程度圧力の高い油が吸入される。ポンプ（50）は駆動軸（19）によって駆動されるため、駆動軸（19）が低速回転になると、ポンプ（50）から吐出される油量も減少する。この結果、スクリュー圧縮機（10）が低速回転する際に圧縮室（35）に供給される油量を低減できる。

【0009】

本開示の第２の態様は、第１の態様において、
前記ケーシング（11）の内部には、前記圧縮室（35）の吐出圧力に相当する圧力の高圧室（H）が形成され、
前記ポンプ（50）は、前記高圧室（H）の油を吸入する。

【0010】

第２の態様では、ポンプ（50）が高圧室（H）の油を吸入することにより、ポンプ（50）の吸入側の圧力が圧縮室（35）の吐出圧力に相当する圧力になる。

【0011】

本開示の第３の態様は、第１又は第２の態様において、
前記給油通路（40）は、前記圧縮室（35）に油を噴射する噴射口（40b）を有する。

【0012】

第３の態様では、給油通路（40）は、噴射口（40b）を有することにより、圧縮室（35）に油が噴射される。

【0013】

本開示の第４の態様は、第１～第３のいずれか１つの態様において、
前記給油通路（40）の流入端の圧力は、前記圧縮室（35）の圧力よりも高い。

【0014】

第４の態様では、給油通路（40）の流入端の圧力が圧縮室（35）の圧力よりも高いので、給油通路（40）における流入端と流出端との間に圧力の差が生じ、この圧力の差によって給油通路（40）の油には、圧縮室（35）側に押し出す力が加わる。この圧縮室（35）側に押し出す力によって、ポンプ（50）の駆動が補助される。

【0015】

本開示の第５の態様は、第１～第４のいずれか１つの態様において、
前記圧縮機構（30）は、前記駆動軸（19）に固定されるとともに螺旋溝（32a）が形成されたスクリューロータ（32）と、該螺旋溝（32a）と噛み合うゲート（33a）を有するゲートロータ（33）とを備える。

【0016】

第５の態様では、スクリュー圧縮機（10）は、シングルスクリュー圧縮機で構成される。

【0017】

本開示の第６の態様は、第１～第５のいずれか１つの態様において、
前記電動機（15）は、極数変換電動機である。

【0018】

第６の態様では、電動機（15）が極数変換電動機なので、駆動軸（19）の回転速度を段階的に変更できる。

【0019】

本開示の第７の態様は、第１～第５のいずれか１つの態様において、
前記電動機（15）は、インバータ駆動式の電動機である。

【0020】

第７の態様では、電動機（15）がインバータ駆動なので、駆動軸（19）の回転速度を連続的に変更できる。

【0021】

本開示の第８の態様は、第１～第７のいずれか１つの態様のスクリュー圧縮機（10）を備える冷凍装置（1）である。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図１は、実施形態に係る冷凍装置の概略の配管系統図である。

【図2】図２は、実施形態に係るスクリュー圧縮機の概略構成を示す縦断面図である。

【図3】図３は、スクリューロータとゲートロータの噛み合い状態を示す外観図である。

【図4】図４は、図１のIII－III線矢視断面図である。

【図5】図５は、ベアリングホルダの正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本開示の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、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。

【0024】

《実施形態》
実施形態のスクリュー圧縮機（10）について説明する。

【0025】

図１に示すように、スクリュー圧縮機（10）は、冷凍装置（1）に設けられる。冷凍装置（1）は、冷媒が充填される冷媒回路（1a）を有する。冷媒は、本開示の流体に対応する。冷媒回路（1a）は、スクリュー圧縮機（10）、放熱器（3）、減圧機構（4）、および蒸発器（5）を有する。減圧機構（4）は、膨張弁である。冷媒回路（1a）は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う。

【0026】

冷凍サイクルでは、スクリュー圧縮機（10）で圧縮した冷媒が、放熱器（3）で空気に放熱する。放熱した冷媒は、減圧機構（4）で減圧され、蒸発器（5）で蒸発する。蒸発した冷媒は、スクリュー圧縮機（10）に吸入される。冷媒中には、スクリュー圧縮機（10）の摺動部を潤滑する潤滑油（以下、油という）が含まれる。

【0027】

冷凍装置は、空気調和装置、給湯器、チラーユニット、庫内の空気を冷却する冷却装置に適用される。冷却装置は、冷蔵庫、冷凍庫、コンテナなどの庫内の空気を冷却する。

【0028】

－スクリュー圧縮機－
スクリュー圧縮機（10）は、冷媒を圧縮する。スクリュー圧縮機（10）は、低圧のガス冷媒を吸入し、吸入したガス冷媒を圧縮する。スクリュー圧縮機（10）は、圧縮した後の高圧のガス冷媒を吐出する。図２に示すように、本例のスクリュー圧縮機（10）は、１つのスクリューロータ（32）を有するシングルスクリュー型である。スクリュー圧縮機（10）は、２つのゲートロータ（33,33）を有する２ゲート型である。スクリュー圧縮機（10）は、ケーシング（11）、電動機（15）、駆動軸（19）、圧縮機構（30）、給油通路（40）、およびポンプ（50）を備える。

【0029】

〈ケーシング〉
ケーシング（11）は、横長の筒状に形成される。ケーシング（11）の内部には、低圧室（L）と高圧室（H）とが形成される。低圧室（L）は、圧縮機構（30）に吸入される低圧のガス冷媒が流れる空間である。低圧室（L）の圧力は、圧縮機構（30）に吸入されるガス冷媒の圧力に相当する。高圧室（H）は、圧縮機構（30）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する空間である。高圧室（H）の圧力は、圧縮機構（30）から吐出されたガス冷媒の圧力に相当する。

【0030】

ケーシング（11）の長手方向の一端には、吸入カバー（12）が取り付けられる。ケーシング（11）の長手方向の他端には、開口部（11a）が形成される。開口部（11a）は、ケーシング（11）のうち高圧室（H）が形成される高圧側に設けられる。

【0031】

開口部（11a）は、固定板（13）によって閉塞される。固定板（13）は、厚みのある略円形状の板部材である。固定板（13）の軸心は、駆動軸（19）の軸心と概ね一致する。固定板（13）には、給油通路（40）の一部が形成される。給油通路（40）の詳細については、後述する。

【0032】

ケーシング（11）の長手方向の他端には、油分離器（14）が取り付けられる。油分離器（14）は、圧縮機構（30）から吐出された冷媒から油を分離する。油分離器（14）の下方には、油を貯留するための油貯留室（14a）が形成されている。油分離器（14）において冷媒から分離された油は、下方へ流れ落ちて油貯留室（14a）に貯留される。油貯留室（14a）に貯留された油は、冷媒の吐出圧力とほぼ等しく高圧圧力状態となっている。

【0033】

〈電動機〉
電動機（15）は、ケーシング（11）に収容される。電動機（15）は、ステータ（16）とロータ（17）とを有する。ステータ（16）は、ケーシング（11）の内壁に固定される。ロータ（17）は、ステータ（16）の内部に配置される。ロータ（17）の内部には駆動軸（19）が固定される。

【0034】

電動機（15）は、回転速度が変更可能である。本例では、電動機（15）は、インバータ駆動式の電動機である。具体的には、電動機（15）には、インバータ装置（18）が接続されている。インバータ装置（18）は、交流電源の周波数を変更することにより、電動機（15）に回転速度を変更する。

【0035】

〈駆動軸〉
駆動軸（19）は、ケーシング（11）に収容される。駆動軸（19）は、電動機（15）によって駆動される。駆動軸（19）の回転速度は、電動機（15）の回転速度の変化に伴って変化する。言い換えると、駆動軸（19）は、回転速度が変更可能である。駆動軸（19）は、電動機（15）と圧縮機構（30）とを連結する。駆動軸（19）は、ケーシング（11）の長手方向に沿って延びる。駆動軸（19）は、略水平方向に延びる。

【0036】

駆動軸（19）は、複数の軸受（20）によって回転可能に支持される。駆動軸（19）の中間部は、第１軸受（21）に支持されている。第１軸受（21）は、ベアリングホルダ（図示省略）を介してケーシング（11）に固定される。駆動軸（19）の吐出側の端部は、第２軸受（22）によって支持される。第２軸受（22）は、ベアリングホルダ（23）を介してケーシング（11）に固定される。ベアリングホルダ（23）は、第２軸受（22）の全周を囲む略円筒状に形成される。ベアリングホルダ（23）の吐出側の端面は、固定板（13）と当接している。

【0037】

〈圧縮機構〉
圧縮機構（30）は、１つのシリンダ部（31）と、１つのスクリューロータ（32）と、２つのゲートロータ（33）とを有する。

【0038】

シリンダ部（31）は、ケーシング（11）の内部に形成される。スクリューロータ（32）は、シリンダ部（31）の内側に配置される。スクリューロータ（32）は、駆動軸（19）に固定される。スクリューロータ（32）は、駆動軸（19）の回転に伴って回転する。スクリューロータ（32）の外周面には、螺旋状の複数のスクリュー溝（32a）が形成される。スクリュー溝（32a）は、本開示の螺旋溝に対応する。

【0039】

スクリューロータ（32）の歯先の外周面は、シリンダ部（31）に囲まれる。スクリューロータ（32）の軸方向の一端側（図２における右側）は、低圧室（L）に面する。スクリューロータ（32）の軸方向の他端側（図２における左側）は、高圧室（H）に面する。

【0040】

ゲートロータ（33）は、ゲートロータ室（34）に収容される。ゲートロータ（33）は、放射状に配置された複数のゲート（33a）を有する。ゲートロータ（33）のゲート（33a）は、シリンダ部（31）の一部を貫通し、スクリュー溝（32a）と噛み合う。

【0041】

圧縮機構（30）には、吸入口と、圧縮室（35）とが形成される。吸入口は、スクリュー溝（32a）のうち低圧室（L）に開口する部分である。図２および図３に示すように、圧縮室（35）は、シリンダ部（31）の内周面と、スクリュー溝（32a）と、ゲート（33a）との間に形成される。圧縮機構（30）では、圧縮室（35）で圧縮された冷媒が、吐出口を通じて高圧室（H）へ吐出される。

【0042】

圧縮機構（30）は、スライドバルブ機構（図示省略）を有する。スライドバルブ機構は、圧縮室（35）と吐出口とを連通するタイミングを調節する。スライドバルブ機構は、駆動軸（19）の軸心方向に沿って前後に進退するスライド部材（スライドバルブ）を含む。スライド部材の一部は、高圧室（H）に位置する。

【0043】

〈給油通路〉
図２、図４および図５に示すように、固定板（13）と、ベアリングホルダ（23）と、ケーシング（11）とには、給油通路（40）が形成されている。ここで、図５は、ベアリングホルダ（23）の正面図である。ベアリングホルダ（23）の正面は、軸方向の吐出側の端面である。

【0044】

給油通路（40）は、圧縮室（35）に油を供給する。給油通路（40）は、第１通路（41）、第２通路（42）、第３通路（43）、第４通路（44）、第５通路（45）、第６通路（46）、第７通路（47）、および第８通路（48）を有する。更に、給油通路（40）は、吸込口（40a）と、噴射口（40b）と、ポンプ室（P）とを有する。

【0045】

吸込口（40a）、ポンプ室（P）、第１通路（41）、第２通路（42）、第３通路（43）、第４通路（44）、および第６通路（46）は、固定板（13）に形成される。第５通路（45）は、ベアリングホルダ（23）に形成される。第７通路（47）、第８通路（48）、および噴射口（40b）は、ケーシング（11）に形成される。

【0046】

吸込口（40a）は、給油通路（40）における流入端である。図２に示すように、吸込口（40a）は、固定板（13）の吐出側の端面における下部に形成される。吸込口（40a）は、油貯留室（14a）に開口している。吸込口（40a）は、油貯留室（14a）に貯留された油の油面よりも下に形成され、油に浸かっている。油貯留室（14a）の油は、吸込口（40a）から給油通路（40）へ流入する。

【0047】

吸込口（40a）は、第１通路（41）の流入端でもある。第１通路（41）は、固定板（13）の内部に形成される。第１通路（41）は、吸込口（40a）から固定板（13）の厚さ方向一端側（図２における右側）に向かって延びる。

【0048】

第１通路（41）の流出端には、第２通路（42）の流入端が接続する。第２通路（42）は、固定板（13）の内部に形成される。図４に示すように、第２通路（42）は、固定板（13）における外周側から軸心側に向かって延びる。言い換えると、第２通路（42）は、固定板（13）における下部から中央部に向かって上方に延びる。ここで、固定板（13）の軸心から上下方向に延びる基準線をＬ１としたとき、第２通路（42）は、基準線Ｌ１から外周側に所定の距離だけずれた位置に形成される。

【0049】

第２通路（42）の流出端には、ポンプ室（P）が連通する。具体的には、ポンプ室（P）の下部が第２通路（42）の流出端に連通する。ポンプ室（P）は、固定板（13）に形成された凹部（13a）の内部空間である。ポンプ室（P）には、後述するポンプ（50）が収容される。

【0050】

凹部（13a）は、図２および図４に示すように、固定板（13）の厚さ方向一端側（図２における右側）の端面に形成される。凹部（13a）は、固定板（13）の軸心付近に形成される。具体的には、凹部（13a）は、固定板（13）の軸心上に形成される。凹部（13a）は、固定板（13）の厚さ方向の他端側に窪んでいる。凹部（13a）は、固定板（13）を軸方向から見て、略楕円形に形成される。

【0051】

固定板（13）の凹部（13a）における内周面の下部には、開口が形成される。この開口は、ポンプ室（P）の入口（P1）を構成する。入口（P1）には、第２通路（42）の流出端が接続されている。固定板（13）の凹部（13a）における内周面の上部にも、開口が形成される。この開口は、ポンプ室（P）の出口（P2）を構成する。

【0052】

出口（P2）には、第３通路（43）の流入端が接続される。第３通路（43）は、固定板（13）の内部に形成される。第３通路（43）は、固定板（13）における軸心側から外周側に向かって延びる。言い換えると、第３通路（43）は、固定板（13）の中央部から上部に向かって上方に延びる。第３通路（43）は、第２通路（42）と概ね同一直線状に形成される。

【0053】

第３通路（43）の流出端は、第４通路（44）の流入端に接続する。第４通路（44）は、固定板（13）の内部に形成される。第４通路（44）は、固定板（13）における厚さ方向一端側（図２における右側）に向かって延びる。第４通路（44）の流出端は、固定板（13）の厚さ方向一端側の端面に開口する。

【0054】

第４通路（44）の流出端には、第５通路（45）が接続する。第５通路（45）は、ベアリングホルダ（23）のホルダ溝（23a）によって形成される。ホルダ溝（23a）は、図５に示すように、ベアリングホルダ（23）の吐出側の端面に形成される。ホルダ溝（23a）は、ベアリングホルダ（23）の上部に形成される。ホルダ溝（23a）は、ベアリングホルダ（23）の周方向に円弧状に形成される。

【0055】

ここで、図５において、ベアリングホルダ（23）の軸心Ｘから上方に延びる基準線をＬ２とする。この基準線Ｌ２の角度を０°とすると、ホルダ溝（23a）は、基準線Ｌ２に対して０°～９０°および２７０°～３６０°をなす範囲に形成される。

【0056】

第５通路（45）は、ホルダ溝（23a）と、固定板（13）の厚さ方向一端側の端面との間に形成される。第５通路（45）は、第５Ａ通路（45a）と、第５Ｂ通路（45b）とで構成される。第５Ａ通路（45a）は、第４通路（44）の流出端から図５における時計回り方向に延びる通路である。具体的には、第５Ａ通路（45a）は、ホルダ溝（23a）において基準線Ｌ２に対して概ね５°～９０°をなす範囲に形成される。第５Ｂ通路（45b）は、第４通路（44）の流出端から図５における反時計回り方向に延びる通路である。具体的には、第５Ｂ通路（45b）は、ホルダ溝（23a）において基準線Ｌ２に対して概ね２７０°～３６５°をなす範囲に形成される。

【0057】

第５Ａ通路（45a）の流出端は、ベアリングホルダ（23）の軸心Ｘを中心に第５Ｂ通路（45b）の流出端と反対側の位置に形成される。言い換えると、第５Ａ通路（45a）の流出端は、第５Ｂ通路（45b）の流出端と１８０°ずれた位置に形成される。

【0058】

第５Ａ通路（45a）および第５Ｂ通路（45b）の流出端のそれぞれには、第６通路（46）の流入端が接続する。第６通路（46）は、固定板（13）の固定板溝（13b）によって形成される。固定板溝（13b）は、図４に破線で示すように、固定板（13）の厚さ方向一端側の端面に２つ形成される。各固定板溝（13b）は、略Ｌ字状に形成される。各固定板溝（13b）は、固定板（13）の軸心側から外周側に向かって（径方向外方に）延びた後、下方へ延びる。２つの固定板溝（13b）は、基準線Ｌ１を中心に左右対称の位置に形成される。言い換えると、第６通路（46）は、２つ形成される。各第６通路（46）は、固定板溝（13b）と、ベアリングホルダ（23）の吐出側の端面と、ケーシング（11）との間に形成される。

【0059】

第６通路（46）の流出端には、第７通路（47）の流入端が接続する。第７通路（47）は、ケーシング（11）に２つ形成される。各第７通路（47）は、ケーシング（11）において軸方向に延びる通路である。第７通路（47）は、吸入側に向かって延びる。

【0060】

第７通路（47）の流出端には、第８通路（48）の流入端が接続する。第８通路（48）は、ケーシング（11）に２つ形成される。各第８通路（48）は、ケーシング（11）の外周側から軸心側へ向かって延びる通路である。第８通路（48）の流出端には、噴射口（40b）が形成される。噴射口（40b）は、給油通路（40）における流出端である。

【0061】

図３に示すように、噴射口（40b）は、圧縮室（35）に開口する。噴射口（40b）は、圧縮室（35）に油を噴射する。噴射口（40b）の内径は、第８通路（48）の内径よりも小さい。第８通路（48）における流出端寄りの部分は、噴射口（40b）に近づくにつれて縮径したテーパ状に形成されている。噴射口（40b）は、シリンダ部（31）の軸方向において、ゲート（33a）が噛み合った直後のスクリュー溝（32a）に開口している。

【0062】

以上のように、給油通路（40）は、固定板（13）、ベアリングホルダ（23）、およびケーシング（11）に形成される。本例では、給油通路（40）のおける周方向の通路は、ベアリングホルダ（23）にのみ形成される。

【0063】

〈ポンプ〉
ポンプ（50）は、給油通路（40）におけるポンプ室（P）に配置される。本例のポンプ（50）は、外接式のギアポンプである。ポンプ（50）は、第１歯車（51）と第２歯車（53）とを有する。第１歯車（51）は、第２歯車（53）と噛み合う。

【0064】

第１歯車（51）の中心には、回転軸である第１軸（52）が固定される。第２歯車（53）の中心には、回転軸である第２軸（54）が固定される。第１軸（52）は、駆動軸（19）に連結する。第１軸（52）の軸心は、駆動軸（19）の軸心と概ね一致する。第２軸（54）の軸心は、第１軸（52）の軸心から固定板（13）における径方向外方に所定距離だけ離れた位置に配置される。

【0065】

第１歯車（51）は、駆動軸（19）が回転に伴って、第１軸（52）を介して回転する。第１歯車（51）が回転すると、該第１歯車（51）と噛み合う第２歯車（53）が回転する。その際、固定板（13）の凹部（13a）における入口（P1）から流入した油は、第１歯車（51）と第２歯車（53）との噛み合い部分が離れる際に生じる空間に吸入される。このとき、ポンプ（50）には、圧縮室（35）の吸入圧力よりも高い圧力の油が吸入される。この空間に吸入された油は、第１歯車（51）および第２歯車（53）のそれぞれの回転に伴って、凹部（13a）の内周面に沿って出口（P2）側へ移動し、出口（P2）から吐出される。

【0066】

－運転動作－
図２および図３を参照しながらスクリュー圧縮機（10）の運転動作について説明する。

【0067】

電動機（15）が駆動軸（19）を駆動すると、スクリューロータ（32）が回転する。スクリューロータ（32）の回転に伴いゲートロータ（33）が回転する。その結果、圧縮機構（30）では、吸入行程、圧縮行程、及び吐出行程が順に繰り返し行われる。

【0068】

１）吸入行程
圧縮機構（30）では、低圧室（L）に連通するスクリュー溝（32a）の容積が拡大する。このことに伴い低圧室（L）の低圧ガスが吸入口を通じてスクリュー溝（32a）に吸入される。

【0069】

２）圧縮行程
スクリューロータ（32）がさらに回転すると、スクリュー溝（32a）がゲートロータ（33）によって区画され、スクリュー溝（32a）内に圧縮室（35）が形成される。ゲートロータ（33）の回転に伴い圧縮室（35）の容積が縮小することで、圧縮室（35）の冷媒が圧縮される。

【0070】

３）吐出行程
スクリューロータ（32）がさらに回転すると、圧縮室（35）が吐出口と連通する。圧縮室の冷媒は吐出口を通じて高圧室（H）に吐出される。

【0071】

以上の３つの行程が順に繰り返し行われることで、圧縮機構（30）から高圧室（H）へ冷媒が周期的に吐出される。

【0072】

そして、インバータ装置（18）によって電動機（15）の回転速度が変化すると、駆動軸（19）を介して電動機（15）と連結されたスクリューロータ（32）の回転速度が変化する。

【0073】

－給油動作－
次に、給油動作について図２、図４及び図５を参照しながら説明する。

【0074】

スクリュー圧縮機（10）の高圧室（H）に高圧の冷媒が流入すると、油貯留室（14a）の油も高圧状態となる。油貯留室（14a）の高圧の油は、給油通路（40）の吸込口（40a）から流入する。吸込口（40a）から流入した高圧の油は、第１通路（41）を経由して、第２通路（42）を上方に流れる。第２通路（42）を流れた高圧の油は、入口（P1）を介して、ポンプ室（P）に流入する。

【0075】

ポンプ室（P）に流入した油は、駆動軸（19）の回転に伴って回転するポンプ（50）によって、第１歯車（51）と固定板（13）の凹部（13a）の内周面との間、および第２歯車（53）と固定板（13）の凹部（13a）の内周面との間に分岐して流れる。分岐して流れた油は、それぞれ固定板（13）の凹部（13a）の内周面に沿って流れ、出口（P2）の直前で合流し、出口（P2）から第３通路（43）へ流入する。

【0076】

ここで、ポンプ（50）の第１軸（52）は駆動軸（19）に連結されているので、第１歯車（51）の回転速度は駆動軸（19）の回転速度に応じて変化する。これにより、駆動軸（19）の回転が低速になると、第１歯車（51）の回転も低速になり、ポンプ（50）の吐出量が減少する。

【0077】

第３通路（43）に流入した油は、さらに上方へ流れ、第４通路（44）を経由して、ベアリングホルダ（23）の第５通路（45）へ流入する。第５通路（45）に流入した油は、第５Ａ通路（45a）と第５Ｂ通路（45b）とに分かれる。第５Ａ通路（45a）に流入した油は、ベアリングホルダ（23）の周方向のおける時計回り方向へ流れた後、固定板（13）に形成された第６通路（46）へ流入する。第５Ｂ通路（45b）に流入した油は、ベアリングホルダ（23）の周方向のおける反時計回り方向へ流れた後、固定板（13）に形成された第６通路（46）へ流入する。言い換えると、ベアリングホルダ（23）に形成された通路へ流入した油は、再び固定板（13）に形成された通路へ戻る。

【0078】

第６通路（46）へ流入した油は、第６通路（46）を径方向外方に流れた後、途中で進路を変え下方に流れる。第６通路（46）を通過した油は、ケーシング（11）に形成された第７通路（47）に流入し、軸方向吸入側（図２における右側）に向かって流れる。第７通路（47）を通過した油は、第８通路（48）に流入し、ケーシング（11）の外周側から軸心側へ向かって流れる。第８通路（48）を通過した油は、噴射口（40b）から圧縮室（35）内へ噴射される。

【0079】

ここで、圧縮室（35）は、スクリューロータ（32）の回転に伴って、スクリューロータ（32）の軸方向の吸入側から吐出側へ向かって相対的に移動する。このように移動する圧縮室（35）は、ゲート（33a）によって閉じ切られた直後に噴射口（40b）が開口する位置まで移動する。この閉じ切り直後の圧縮室（35）の圧力は、低圧室（L）と同程度の吸入圧力となっている。言い換えると、給油通路（40）において、その流入端である吸込口（40a）の圧力は、圧縮室（35）の圧力よりも高くなっている。

【0080】

その結果、給油通路（40）では、油貯留室（14a）内の高い圧力と圧縮室（35）内の低い圧力との圧力の差によって、油貯留室（14a）内の油が押し出されて、給油通路（40）内を通過して圧縮室（35）に油が供給される。そして、給油通路（40）を通過した油は、噴射口（40b）から圧縮室（35）内へ噴射される。このように、本例の給油動作は、ポンプ（50）の駆動による給油と、給油通路（40）における流入端と流出端との圧力差を利用した給油とを併用している。

【0081】

ここで、圧縮室（35）へ噴射された油は、スクリュー溝（32a）の壁面およびシリンダ部（31）の内周面に吹きかけられるとともに、圧縮室（35）内をゲート（33a）まで流れて行き、該ゲート（33a）にも吹きかけられる。これにより、スクリュー溝（32a）およびゲート（33a）が潤滑されるとともに、スクリュー溝（32a）とゲート（33a）との間の隙間が油で埋められてシール性が向上する。

【0082】

また、油貯留室（14a）内の高い圧力と圧縮室（35）内の低い圧力との圧力の差によって、油貯留室（14a）内の油が給油通路（40）を流れるため、給油通路（40）の油には圧縮室（35）側に押し出す力が加わる。この圧縮室（35）側に押し出す力によって、ポンプ（50）の第１歯車（51）および第２歯車（53）の回転が補助される。その結果、ポンプ（50）を駆動する電動機（15）の負荷が低減される。

【0083】

－実施形態の特徴－
本実施形態の特徴（１）は、ポンプ（50）は、圧縮室（35）の吸入圧力よりも高い圧力の油を吸入するとともに、駆動軸（19）によって駆動されることである。これによれば、ポンプ（50）には、圧縮室（35）の吸入圧力よりも高い圧力の油が吸入されるので、ある程度圧力の高い油が吸入される。そして、ポンプ（50）は駆動軸（19）によって駆動されるため、駆動軸（19）が低速回転になると、ポンプ（50）から吐出される油量も減少する。具体的には、ポンプ（50）の第１軸（52）が駆動軸（19）に連結しているため、駆動軸（19）が低速回転になると、これに伴って第１軸（52）に固定された第１歯車（51）の回転も低速になる。これにより、ポンプ（50）の回転速度が低速になり、ポンプ（50）の吐出量が減少する。この結果、スクリュー圧縮機（10）が低速回転する際に圧縮室（35）に供給される油量を低減できる。

【0084】

本実施形態の特徴（２）は、ポンプ（50）が高圧室（H）の油を吸入することである。これによれば、ポンプ（50）の吸入側の圧力が、圧縮室（35）の吐出圧力に相当する圧力になる。

【0085】

本実施形態の特徴（３）は、給油通路（40）が噴射口（40b）を有することである。これにより、給油通路（40）を通過した油が圧縮室（35）に噴射される。これにより、スクリュー溝（32a）およびゲート（33a）が潤滑されるとともに、スクリュー溝（32a）とゲート（33a）との間の隙間が油で埋められてシール性が向上する。

【0086】

本実施形態の特徴（４）は、給油通路（40）の流入端である吸込口（40a）の圧力は、圧縮室（35）の圧力よりも高いことである。これにより、給油通路（40）における流入端と流出端との間に圧力の差が生じ、この圧力の差によって給油通路（40）の油には、圧縮室（35）側に押し出す力が加わる。この圧縮室（35）側に押し出す力によって、ポンプ（50）の駆動が補助される。その結果、駆動軸（19）を介してポンプ（50）を駆動する電動機（15）の負荷を低減できる。

【0087】

本実施形態の特徴（５）は、圧縮機構（30）がスクリューロータ（32）とゲートロータ（33）とを備えることである。これによれば、スクリュー圧縮機（10）は、シングルスクリュー圧縮機で構成される。

【0088】

本実施形態の特徴（６）は、電動機（15）がインバータ駆動式の電動機であることである。これによれば、駆動軸（19）の回転速度を連続的に変更できる。

【0089】

《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。

【0090】

上記実施形態のスクリュー圧縮機（10）では、電動機（15）は、極数変換電動機であってもよい。電動機（15）が極数変換電動機である場合、駆動軸（19）の回転速度を段階的に変更できる。なお、変更される速度は、２段階でもよく、３段階以上でもよい。

【0091】

上記実施形態の駆動軸（19）の回転速度は、電動機（15）に連結された変速機によって変更されてもよい。具体的には、電動機（15）の出力軸と駆動軸（19）との間にギヤ列等を用いた変速機を設けることで、駆動軸（19）の回転速度を変更してもよい。

【0092】

上記実施形態のポンプ（50）は、内接式のギアポンプであってもよく、ギアポンプ以外のポンプであってもよい。言い換えると、ポンプ（50）は、駆動軸（19）の回転に伴って駆動するポンプであればよい。

【0093】

上記実施形態の給油通路（40）における給油動作は、ポンプ（50）による給油と、油貯留室（14a）の高い圧力と圧縮室（35）の低い圧力との圧力差を利用した給油とを併用したが、ポンプ（50）の駆動のみによって油を圧縮室（35）に供給してもよい。

【0094】

上記実施形態のスクリュー圧縮機（10）は、１つのスクリューロータと、１つのゲートロータを有する１ゲート型のシングルスクリュー圧縮機であってもよい。スクリュー圧縮機（10）は、２つのスクリューロータを有するツインスクリュー圧縮機であってもよい。

【0095】

以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、及びその他の実施形態は、本開示の対象の機能を損なわない限り、適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。

【0096】

以上に述べた「第１」、「第２」、「第３」…という記載は、これらの記載が付与された語句を区別するために用いられており、その語句の数や順序までも限定するものではない。

【産業上の利用可能性】

【0097】

以上説明したように、本開示は、スクリュー圧縮機、および冷凍装置について有用である。

【符号の説明】

【0098】

1 冷凍装置
10 スクリュー圧縮機
11 ケーシング
15 電動機
19 駆動軸
30 圧縮機構
32 スクリューロータ
32a スクリュー溝（螺旋溝）
33 ゲートロータ
33a ゲート
35 圧縮室
40 給油通路
40b 噴射口
50 ポンプ
H 高圧室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】