特許 7364949 シングルスクリュー圧縮機

(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】2023-10-11

(45)【発行日】2023-10-19

(54)【発明の名称】シングルスクリュー圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/52 20060101AFI20231012BHJP

【ＦＩ】

F04C18/52

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022051216

(22)【出願日】2022-03-28

(65)【公開番号】P2023144305

(43)【公開日】2023-10-11

【審査請求日】2023-03-22

(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】岡田 忠司

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１２８１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１５７５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スクリューロータ（30）と、ゲートロータ（51）とを備えるシングルスクリュー圧縮機（10）であって、
上記スクリューロータ（30）には、それぞれが該スクリューロータ（30）の外周面だけに開口する複数の螺旋溝（40）が形成され、
各上記螺旋溝（40）は、互いに向かい合う一対の側壁面（46,47）と、一つの底壁面（48）とによって形成され、
一対の上記側壁面は、上記スクリューロータ（30）の第１端（31）側に位置する第１側壁面（46）と、上記スクリューロータ（30）の第２端（32）側に位置する第２側壁面（47）とを含み、
上記ゲートロータ（51）は、それぞれが上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）に噛み合う複数のゲート（52）を有し、
複数の上記ゲート（52）のそれぞれの側面には、上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）の上記側壁面（46,47）と摺動する線状の領域であるシールライン（53）が形成され、
上記ゲートロータ（51）の各上記ゲート（52）の上記シールライン（53）を含み、且つ上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）と直交する平面がシール平面（55）であり、
上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）と直交し、且つ上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）となす角が直角である上記シール平面（55）上の直線が基準ライン（70）であり、
上記ゲートロータ（51）が備える複数の上記ゲート（52）のうちの一つが基準ゲート（75）であり、
上記基準ゲート（75）の中心点（CP）が上記基準ライン（70）上に在るときの上記ゲートロータ（51）の位置が基準位置であり、
上記基準位置の上記ゲートロータ（51）において、上記基準ゲート（75）に対して上記スクリューロータ（30）の上記第１端（31）側の隣に位置するゲートが第１ゲート（80）であり、上記基準ゲート（75）に対して上記スクリューロータ（30）の上記第２端（32）側の隣に位置するゲートが第２ゲート（85）であり、
上記第１ゲート（80）の上記シールラインは、上記スクリューロータ（30）の上記第１側壁面（46）に対向する第１前側シールライン（81）と、上記スクリューロータ（30）の上記第２側壁面（47）に対向する第１後側シールライン（82）とを含み、
上記第２ゲート（85）の上記シールラインは、上記スクリューロータ（30）の上記第１側壁面（46）に対向する第２前側シールライン（86）と、上記スクリューロータ（30）の上記第２側壁面（47）に対向する第２後側シールライン（87）とを含み、
上記スクリューロータ（30）の上記側壁面（46,47）と上記シール平面（55）との交線上の任意の点がスクリュー側対象点Ｐ_Ｓであり、
上記基準位置に位置する上記ゲートロータ（51）において、上記ゲート（52）の上記シールライン（53）上に在って上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓと向き合う点がゲート側対象点Ｐ_Ｇであり、
上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）の数Ｎ_Ｓを上記ゲートロータ（51）の上記ゲート（52）の数Ｎ_Ｇで除した値がｍ（＝Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｇ）であり、
上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）と上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）との距離がＬであり、
上記第２後側シールライン（87）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第２後側シールライン（87）と向き合う上記第２側壁面（47）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ａであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ａであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ａであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第２後側シールライン（87）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ａであり、
上記第１前側シールライン（81）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第１前側シールライン（81）と向き合う上記第１側壁面（46）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ｂであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ｂであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ｂであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第１前側シールライン（81）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ｂであり、
上記第２前側シールライン（86）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第２前側シールライン（86）と向き合う上記第１側壁面（46）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ｃであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ｃであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ｃであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第２前側シールライン（86）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ｃであり、
上記第１後側シールライン（82）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第１後側シールライン（82）と向き合う上記第２側壁面（47）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ｄであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ｄであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ｄであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第２後側シールライン（87）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ｄであり、
上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）を、上記スクリューロータ（30）から離れる方向へ離間距離δだけ移動させたときの上記ゲートロータ（51）の位置が離間位置であり、
上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）の上記側壁面（46,47）と、上記ゲートロータ（51）の上記ゲート（52）の上記シールライン（53）との隙間の設計値がεであり、
上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第２後側シールライン（87）と、該第２後側シールライン（87）と対向する上記第２側壁面（47）とに関して下記（数式Ｃ１）の関係を満たす角度がψ_ａであり、
上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第１前側シールライン（81）と、該第１前側シールライン（81）と対向する上記第１側壁面（46）とに関して下記（数式Ｃ２）の関係を満たす角度がψ_ｂであり、
上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第２前側シールライン（86）と、該第２前側シールライン（86）と対向する上記第１側壁面（46）とに関して下記（数式Ｃ３）の関係を満たす角度がψ_ｃであり、
上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第１後側シールライン（82）と、該第１後側シールライン（82）と対向する上記第２側壁面（47）とに関して下記（数式Ｃ４）の関係を満たす角度がψ_ｄであり、
上記第２後側シールライン（87）における角度ψ_ａの最大値がψ_{ａ－ｍａｘ}であり、
上記第１前側シールライン（81）における角度ψ_ｂの最大値がψ_{ｂ－ｍａｘ}であり、
上記第２前側シールライン（86）における角度ψ_ｃの最小値がψ_{ｃ－ｍｉｎ}であり、
上記第１後側シールライン（82）における角度ψ_ｄの最小値がψ_{ｄ－ｍｉｎ}であり、
上記スクリューロータ（30）と上記ゲートロータ（51）のそれぞれの形状が、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}、ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、及びψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}の関係を満たす形状である
シングルスクリュー圧縮機。

【数1】

【請求項2】

請求項１に記載のシングルスクリュー圧縮機（10）において、
上記ゲート（52）の上記シール平面（55）における上記ゲートロータ（51）の周方向の長さが、上記ゲート（52）の幅であり、
複数の上記ゲート（52）のそれぞれは、上記ゲートロータ（51）の径方向の外側に位置する先端（66）と、上記ゲートロータ（51）の径方向の内側に位置する基端（67）とを有し、
複数の上記ゲート（52）のそれぞれの幅は、上記ゲート（52）の基端（67）と先端（66）の間に位置する中間位置（68）から先端（66）に向かって次第に狭くなる
シングルスクリュー圧縮機。

【請求項3】

請求項２に記載のシングルスクリュー圧縮機（10）において、
複数の上記ゲート（52）のそれぞれの幅は、上記ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）までの間において一定である
シングルスクリュー圧縮機。

【請求項4】

請求項２に記載のシングルスクリュー圧縮機（10）において、
複数の上記ゲート（52）のそれぞれの幅は、上記ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）に向かって次第に狭くなる
シングルスクリュー圧縮機。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか一つに記載のシングルスクリュー圧縮機（10）において、
上記第１ゲート（80）と上記第２ゲート（85）のそれぞれの上記シールライン（53）は、第１部分（53a）と、上記螺旋溝（40）の上記側壁面（46,47）との隙間の設計値が上記第１部分（53a）よりも広い第２部分（53b）とを含む
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】

本開示は、シングル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、シングルスクリュー圧縮機が開示されている。シングルスクリュー圧縮機では、スクリューロータの螺旋溝に、ゲートロータのゲートが噛み合う。スクリューロータを回転駆動すると、螺旋溝に噛み合ったゲートロータが回転する。その結果、ゲートロータのゲートが螺旋溝の吸入側端から吐出側端へ向かって相対的に移動し、螺旋溝によって形成された圧縮室において冷媒等の流体が圧縮される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４２２９２１３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に開示されたシングルスクリュー圧縮機のスクリューロータでは、螺旋溝の吸入側端が、スクリューロータの端面に開口している。そのため、シングルスクリュー圧縮機の製造工程においてスクリューロータの螺旋溝にゲートロータのゲートを差し込む際に、ゲートロータをスクリューロータの軸方向に多少移動させることができる。

【0005】

ここで、シングルスクリュー圧縮機用のスクリューロータとしては、螺旋溝がスクリューロータの外周面だけに開口するスクリューロータも考えられる。この形状のスクリューロータは、螺旋溝の吸入側端がスクリューロータの端面に開口しない。従って、この形状のスクリューロータの螺旋溝にゲートロータのゲートを差し込む際に、ゲートロータをスクリューロータの軸方向に移動させることができない。

【0006】

そのため、螺旋溝の吸入側端がスクリューロータの端面に開口するスクリューロータに組み合わされるゲートロータを、螺旋溝がスクリューロータの外周面だけに開口するスクリューロータに組み付けると、その過程でゲートロータがスクリューロータと接触して損傷する。

【0007】

本開示の目的は、シングルスクリュー圧縮機において、螺旋溝がスクリューロータの外周面だけに開口するスクリューロータに対して、ゲートロータを損傷させずに組み付けられる条件を特定することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の第１の態様は、スクリューロータ（30）と、ゲートロータ（51）とを備えるシングルスクリュー圧縮機（10）である。

【0009】

上記スクリューロータ（30）には、それぞれが該スクリューロータ（30）の外周面だけに開口する複数の螺旋溝（40）が形成される。各上記螺旋溝（40）は、互いに向かい合う一対の側壁面（46,47）と、一つの底壁面（48）とによって形成される。一対の上記側壁面は、上記スクリューロータ（30）の第１端（31）側に位置する第１側壁面（46）と、上記スクリューロータ（30）の第２端（32）側に位置する第２側壁面（47）とを含む。

【0010】

上記ゲートロータ（51）は、それぞれが上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）に噛み合う複数のゲート（52）を有する。複数の上記ゲート（52）のそれぞれの側面には、上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）の上記側壁面（46,47）と摺動する線状の領域であるシールライン（53）が形成される。

【0011】

上記ゲートロータ（51）の各上記ゲート（52）の上記シールライン（53）を含み、且つ上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）と直交する平面がシール平面（55）である。上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）と直交し、且つ上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）となす角が直角である上記シール平面（55）上の直線が基準ライン（70）である。上記ゲートロータ（51）が備える複数の上記ゲート（52）のうちの一つが基準ゲート（75）である。上記基準ゲート（75）の中心点（CP）が上記基準ライン（70）上に在るときの上記ゲートロータ（51）の位置が基準位置である。

【0012】

上記基準位置の上記ゲートロータ（51）において、上記基準ゲート（75）に対して上記スクリューロータ（30）の上記第１端（31）側の隣に位置するゲートが第１ゲート（80）であり、上記基準ゲート（75）に対して上記スクリューロータ（30）の上記第２端（32）側の隣に位置するゲートが第２ゲート（85）である。

【0013】

上記第１ゲート（80）の上記シールラインは、上記スクリューロータ（30）の上記第１側壁面（46）に対向する第１前側シールライン（81）と、上記スクリューロータ（30）の上記第２側壁面（47）に対向する第１後側シールライン（82）とを含む。上記第２ゲート（85）の上記シールラインは、上記スクリューロータ（30）の上記第１側壁面（46）に対向する第２前側シールライン（86）と、上記スクリューロータ（30）の上記第２側壁面（47）に対向する第２後側シールライン（87）とを含む。

【0014】

上記スクリューロータ（30）の上記側壁面（46,47）と上記シール平面（55）との交線上の任意の点がスクリュー側対象点Ｐ_Ｓである。上記基準位置に位置する上記ゲートロータ（51）において、上記ゲート（52）の上記シールライン（53）上に在って上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓと向き合う点がゲート側対象点Ｐ_Ｇである。

【0015】

上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）の数Ｎ_Ｓを上記ゲートロータ（51）の上記ゲート（52）の数Ｎ_Ｇで除した値がｍ（＝Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｇ）である。上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）と上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）との距離がＬである。

【0016】

上記第２後側シールライン（87）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第２後側シールライン（87）と向き合う上記第２側壁面（47）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ａであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ａであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ａであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第２後側シールライン（87）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ａである。

【0017】

上記第１前側シールライン（81）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第１前側シールライン（81）と向き合う上記第１側壁面（46）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ｂであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ｂであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ｂであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第１前側シールライン（81）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ｂである。

【0018】

上記第２前側シールライン（86）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第２前側シールライン（86）と向き合う上記第１側壁面（46）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ｃであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ｃであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ｃであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第２前側シールライン（86）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ｃである。

【0019】

上記第１後側シールライン（82）上の上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇと、該第１後側シールライン（82）と向き合う上記第２側壁面（47）上の上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとに関して、上記スクリューロータ（30）の中心軸（33）から上記スクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離がＳ_ｄであり、上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＲ_ｄであり、上記基準ライン（70）から上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離がＬ_ｄであり、上記ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける上記第２後側シールライン（87）の接線と上記基準ライン（70）とがなす鋭角がθ_ｄである。

【0020】

上記ゲートロータ（51）の中心軸（56）を、上記スクリューロータ（30）から離れる方向へ離間距離δだけ移動させたときの上記ゲートロータ（51）の位置が離間位置である。上記スクリューロータ（30）の上記螺旋溝（40）の上記側壁面（46,47）と、上記ゲートロータ（51）の上記ゲート（52）の上記シールライン（53）との隙間の設計値がεである。

【0021】

上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第２後側シールライン（87）と、該第２後側シールライン（87）と対向する上記第２側壁面（47）とに関して下記（数式Ｃ１）の関係を満たす角度がψ_ａである。

【0022】

上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第１前側シールライン（81）と、該第１前側シールライン（81）と対向する上記第１側壁面（46）とに関して下記（数式Ｃ２）の関係を満たす角度がψ_ｂである。

【0023】

上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第２前側シールライン（86）と、該第２前側シールライン（86）と対向する上記第１側壁面（46）とに関して下記（数式Ｃ３）の関係を満たす角度がψ_ｃである。

【0024】

上記ゲートロータ（51）を上記基準位置から上記離間位置へ移動させたときに定まる角度であって、上記第１後側シールライン（82）と、該第１後側シールライン（82）と対向する上記第２側壁面（47）とに関して下記（数式Ｃ４）の関係を満たす角度がψ_ｄである。

【0025】

上記第２後側シールライン（87）における角度ψ_ａの最大値がψ_{ａ－ｍａｘ}である。上記第１前側シールライン（81）における角度ψ_ｂの最大値がψ_{ｂ－ｍａｘ}である。上記第２前側シールライン（86）における角度ψ_ｃの最小値がψ_{ｃ－ｍｉｎ}である。上記第１後側シールライン（82）における角度ψ_ｄの最小値がψ_{ｄ－ｍｉｎ}である。

【0026】

上記スクリューロータ（30）と上記ゲートロータ（51）のそれぞれの形状が、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}、ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、及びψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}の関係を満たす形状である。

【0027】

【数1】

【0028】

第１の態様では、スクリューロータ（30）とゲートロータ（51）のそれぞれの形状が、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}、ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、及びψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}の関係を満たす形状である。そのため、螺旋溝（40）がスクリューロータ（30）の外周面だけに開口する構造のスクリューロータ（30）に対して、ゲート（52）をスクリューロータ（30）との接触によって損傷させずに、ゲートロータ（51）を組み付けることができる。

【0029】

本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、上記ゲート（52）の上記シール平面（55）における上記ゲートロータ（51）の周方向の長さが、上記ゲート（52）の幅であり、複数の上記ゲート（52）のそれぞれは、上記ゲートロータ（51）の径方向の外側に位置する先端（66）と、上記ゲートロータ（51）の径方向の内側に位置する基端（67）とを有し、複数の上記ゲート（52）のそれぞれの幅は、上記ゲート（52）の基端（67）と先端（66）の間に位置する中間位置（68）から先端（66）に向かって次第に狭くなるシングルスクリュー圧縮機（10）である。

【0030】

第２の態様のゲートロータ（51）では、各ゲート（52）の中間位置（68）から先端（66）までの部分において、ゲート（52）の幅が、先端（66）に近づくほど狭くなる。

【0031】

本開示の第３の態様は、上記第２の態様において、複数の上記ゲート（52）のそれぞれの幅は、上記ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）までの間において一定であるシングルスクリュー圧縮機（10）である。

【0032】

第３の態様のゲートロータ（51）では、各ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）までの部分において、ゲート（52）の幅が一定となる。

【0033】

本開示の第４の態様は、上記第２の態様において、複数の上記ゲート（52）のそれぞれの幅は、上記ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）に向かって次第に狭くなるシングルスクリュー圧縮機（10）である。

【0034】

第４の態様のゲートロータ（51）では、各ゲート（52）の基端（67）から先端（66）までの部分において、ゲート（52）の幅が、先端（66）に近づくほど狭くなる。

【0035】

本開示の第５の態様は、上記第１から第４のいずれか一つの態様において、上記第１ゲート（80）と上記第２ゲート（85）のそれぞれの上記シールライン（53）は、第１部分（53a）と、上記螺旋溝（40）の上記側壁面（46,47）との隙間の設計値が上記第１部分（53a）よりも広い第２部分（53b）とを含むシングルスクリュー圧縮機（10）である。

【0036】

第５の態様では、第１ゲート（80）と第２ゲート（85）のそれぞれのシールライン（53）が、第１部分（53a）と第２部分（53b）とを含む。第２部分の設計隙間は、第１部分の設計隙間よりも広い。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】図１は、シングルスクリュー圧縮機の概略の縦断面図である。

【図2】図２は、図１のＩＩ－ＩＩ断面を示す、シングルスクリュー圧縮機の用断面図である。

【図3】図３は、シングルスクリュー圧縮機におけるスクリューロータとゲートロータの配置を示す、スクリューロータおよびゲートロータの斜視図である。

【図4】図４は、シングルスクリュー圧縮機におけるスクリューロータとゲートロータの配置を示す、スクリューロータおよびゲートロータの正面図である。

【図5】図５は、ゲートロータのシール平面における断面を示す断面図である。

【図6】図６は、図４のＶＩ―ＶＩ断面を示すスクリューロータ及びゲートロータの断面図である。

【図7】図７は、図４のＶＩＩ―ＶＩＩ断面を示すスクリューロータの断面図である。

【図8】図８は、図７の要部を拡大して示すスクリューロータ及びゲートロータの断面図である。

【図9】図９は、図８の要部を拡大して示すスクリューロータ及びゲートロータの断面図である。

【図10】図１０は、スクリューロータの正面図である。

【図11】図１１は、ゲートロータが離間位置に在るときの図８に対応する断面の要部を拡大して示す、スクリューロータ及びゲートロータの断面図である。

【図12】図１２は、図８に示す断面の要部を拡大して示す、スクリューロータ及びゲートロータの断面図である。

【図13】図１３は、図８に示す断面の要部を拡大して示す、スクリューロータ及びゲートロータの断面図である。

【図14】図１４は、干渉回避角度を示すスクリューロータの正面図である。

【図15】図１５は、接触回避角度を示すスクリューロータの正面図である。

【図16】図１６は、実施形態の第１変形例のゲートロータのシール平面における断面を示す断面図である。

【図17】図１７は、実施形態の第１変形例のゲートロータのシール平面における断面を示す断面図である。

【図18】図１８は、実施形態の第１変形例のゲートロータのシール平面における断面を示す断面図である。

【図19】図１９は、実施形態の第１変形例のゲートロータのシール平面における断面を示す断面図である。

【図20】図２０は、実施形態の第２変形例のゲートロータのシール平面における断面を示す、ゲートロータ及びスクリューロータの断面図である。

【図21】図２１は、実施形態の第３変形例のゲートロータのシール平面における断面を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

実施形態について説明する。本実施形態は、シングルスクリュー圧縮機（10）である。

【0039】

－シングルスクリュー圧縮機－
本実施形態のシングルスクリュー圧縮機（10）（以下では、単に「スクリュー圧縮機」という）は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷凍装置の冷媒回路に設けられる。スクリュー圧縮機（10）は、蒸発器において蒸発した冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を凝縮器へ向けて吐出する。また、スクリュー圧縮機（10）は、二段圧縮を行う。

【0040】

〈スクリュー圧縮機の全体構成〉
図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）は、一つのスクリューロータ（30）と、二つのゲートロータ組立体（50）とを備える。また、スクリュー圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、電動機（17）と、駆動軸（18）とを備える。

【0041】

図１に示すように、ケーシング（11）は、両端が閉塞された円筒状に形成される。ケーシング（11）は、その長手方向が概ね水平方向となる姿勢で配置される。ケーシング（11）は、円筒部（16）を備える。円筒部（16）は、円筒状に形成された部分である。円筒部（16）は、ケーシング（11）の長手方向の中央付近に配置される。円筒部（16）には、スクリューロータ（30）が収容される。

【0042】

ケーシング（11）には、吸入口（12）と吐出口（13）とが形成される。吸入口（12）は、ケーシング（11）の一端部（図１における左端部）の上部に形成される。吐出口（13）は、ケーシング（11）の他端部（図１における右端部）の上部に形成される。

【0043】

ケーシング（11）の内部には、低圧室（14）と高圧室（15）とが形成される。低圧室（14）は、円筒部（16）よりもケーシング（11）の一端寄りに形成され、吸入口（12）と連通する。高圧室（15）は、円筒部（16）よりもケーシング（11）の他端寄りに形成され、吐出口（13）と連通する。

【0044】

電動機（17）は、低圧室（14）に設けられる。駆動軸（18）は、電動機（17）とスクリューロータ（30）を連結する。電動機（17）は、スクリューロータ（30）を回転駆動する。

【0045】

図２に示すように、各ゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）と、支持部材（54）とを一つずつ備える。ゲートロータ組立体（50）は、樹脂製の平板状の部材である。支持部材（54）は、金属製の部材である。支持部材（54）は、ゲートロータ（51）の背面と接するように設けられ、ゲートロータ（51）を支持する。

【0046】

図２において、スクリューロータ（30）の右側に配置されたゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）の前面が上を向いている。また、図２において、スクリューロータ（30）の左側に配置されたゲートロータ組立体（50）は、ゲートロータ（51）の前面が下を向いている。

【0047】

〈スクリューロータ〉
図３及び図４に示すように、スクリューロータ（30）は、金属製の円柱状の部材である。スクリューロータ（30）は、図４における左端が第１端（31）であり、図４における右端が第２端（32）である。ケーシング（11）の円筒部（16）において、スクリューロータ（30）は、第１端（31）が高圧室（15）側に位置し、第２端（32）が低圧室（14）側に位置する。

【0048】

スクリューロータ（30）には、複数本（本実施形態では、６本）の螺旋溝（40）が形成される。各螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の中心軸（33）方向に螺旋状に延びる溝である。６本の螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の周方向に等角度間隔で配置される。各螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の外周面だけに開口する。従って、本実施形態のスクリューロータ（30）において、各螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の端面に開口しない。

【0049】

スクリューロータ（30）の各螺旋溝（40）は、第１側壁面（46）と、第２側壁面（47）と、底壁面（48）とを有する。第１側壁面（46）と第２側壁面（47）は、互いに向かい合う。第１側壁面（46）は、スクリューロータ（30）の第１端（31）側に位置する。第２側壁面（47）は、スクリューロータ（30）の第２端（32）側に位置する。

【0050】

各螺旋溝（40）は、スクリューロータ（30）の第１端（31）側の端が吐出側端（44）であり、スクリューロータ（30）の第２端（32）側の端が吸入側端（45）である。各螺旋溝（40）の深さは、吸入側端（45）と吐出側端（44）のそれぞれからスクリューロータ（30）の中心軸（33）方向の中央に向かって、次第に深くなる。また、各螺旋溝（40）の深さは、吸入側端（45）と吐出側端（44）のそれぞれにおいてゼロになる。

【0051】

〈ゲートロータ〉
図３に示すように、ゲートロータ（51）には、複数枚（本実施形態では、１１枚）のゲート（52）が放射状に設けられる。各ゲート（52）は、概ね矩形状の平板状の部分である。ゲート（52）は、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）に進入し、螺旋溝（40）の壁面と摺動して圧縮室（21,22）を形成する。

【0052】

図４にも示すように、各ゲート（52）の側面には、シールライン（53）が形成される。シールライン（53）は、ゲート（52）の基端から先端に向かって延びる線状の領域である。本実施形態のゲート（52）において、シールライン（53）は、直線状に形成される。螺旋溝（40）に進入したゲート（52）は、シールライン（53）が螺旋溝（40）の壁面と摺動する。

【0053】

ゲートロータ（51）では、全てのゲート（52）のシールライン（53）が、一つの平面上に位置する。ゲートロータ（51）の全てのシールライン（53）が位置する平面が、シール平面（55）である。シール平面（55）は、ゲートロータ（51）の前面に対して所定の距離Ｓ（例えば、１～２ｍｍ）だけオフセットした平面である。

【0054】

図５に示すように、ゲートロータ（51）の各ゲート（52）において、そのゲート（52）の側面に形成されたシールライン（53）は、そのゲート（52）の中心点（CP）とゲートロータ（51）の中心点Ｃ_Ｇを通る直線と実質的に平行である。従って、本実施形態の各ゲート（52）は、ゲートロータ（51）の周方向の幅Ｗが、ゲート（52）の基端から先端にわたって実質的に一定である。ゲートロータ（51）の中心点Ｃ_Ｇは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）とシール平面（55）の交点である。

【0055】

ゲート（52）の中心点（CP）について説明する。ゲートロータ（51）の中心点Ｃ_Ｇを中心とし、各ゲート（52）の先端（66）を通る円を、外側円（61）とする。ゲートロータ（51）の中心点Ｃ_Ｇを中心とし、各ゲート（52）の基端（67）を通る円を、内側円（62）とする。ゲートロータ（51）の中心点Ｃ_Ｇを中心とし、直径Ｄ_Ｍが外側円（61）の直径Ｄ_Ｏと内側円（62）の直径Ｄ_ｉの平均値（Ｄ_Ｍ＝(Ｄ_Ｏ＋Ｄ_ｉ)／２）である円を、中間円（63）とする。外側円（61）、内側円（62）、及び中間円（63）は、シール平面（55）上の円である。ゲート（52）の中心点（CP）は、中間円（63）の円周上におけるゲート（52）の幅Ｗの中央の点である。ゲート（52）の中心点（CP）は、シール平面（55）上の点である。

【0056】

〈圧縮室〉
図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）では、スクリューロータ（30）と、ゲートロータ（51）と、ケーシング（11）の円筒部（16）とによって、圧縮室（21,22）が形成される。圧縮室（21,22）は、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）の壁面と、ゲートロータ（51）のゲート（52）の前面と、円筒部（16）の内周面とによって囲まれた閉空間である。本実施形態のスクリュー圧縮機（10）では、図２におけるスクリューロータ（30）の下側の圧縮室が第１圧縮室（21）であり、図２におけるスクリューロータ（30）の上側の圧縮室が第２圧縮室（22）である。

【0057】

〈スクリュー圧縮機の運転動作〉
スクリュー圧縮機（10）では、電動機（17）によってスクリューロータ（30）が駆動される。スクリューロータ（30）が回転すると、スクリューロータ（30）と噛み合ったゲートロータ（51）が回転する。ゲートロータ（51）が回転すると、ゲートロータ（51）のゲート（52）は、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）に進入し、進入した螺旋溝（40）の吸入側端（45）から吐出側端（44）へ向かって相対的に移動する。その結果、圧縮室（21,22）の容積が次第に縮小し、圧縮室（21,22）内の冷媒が圧縮される。

【0058】

本実施形態のスクリュー圧縮機（10）は、二段圧縮を行う。具体的に、吸入口（12）を通って低圧室（14）へ流入した冷媒は、第１圧縮室（21）へ流入して圧縮される。第１圧縮室（21）において圧縮された冷媒は、第１圧縮室（21）から吐出され、ケーシング（11）内に形成された通路を通って第２圧縮室（22）へ流入する。第２圧縮室（22）へ流入した冷媒は、圧縮された後に高圧室（15）へ吐出される。高圧室（15）へ流入した冷媒は、吐出口（13）を通ってスクリュー圧縮機（10）の外部へ吐出される。

【0059】

－組み付け条件－
本実施形態のスクリューロータ（30）とゲートロータ（51）が満たす組み付け条件を説明する。スクリュー圧縮機（10）の製造工程や保守作業において、ゲートロータ（51）をスクリューロータ（30）に組み付ける作業（組み付け作業）が行われる。組み付け条件は、この組み付け作業においてゲート（52）を損傷させずに螺旋溝（40）に差し込むことを可能にするための、スクリューロータ（30）とゲートロータ（51）の形状に関する条件である。

【0060】

〈螺旋溝の側壁面の傾斜角度ζ〉
スクリューロータ（30）に形成された螺旋溝（40）の側壁面（46,47）の傾斜角度ζ_ｘを説明する。

【0061】

図６は、組み立てられた状態のスクリューロータ（30）及びゲートロータ（51）の、シール平面（55）における断面を示す。なお、図６では、一方のゲートロータ（51）だけを図示し、他方のゲートロータ（51）を省略している。

【0062】

スクリューロータ（30）の側壁面（46,47）とシール平面（55）の交線上の点を、スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとする。ゲート（52）のシールライン（53）上の点であって、スクリュー側対象点Ｐ_Ｓと向かい合う点を、ゲート側対象点Ｐ_Ｇとする。組み立てられた状態のスクリューロータ（30）及びゲートロータ（51）において、スクリュー側対象点Ｐ_Ｓとゲート側対象点Ｐ_Ｇは、理論上は共通の一つの点である。

【0063】

シール平面（55）上の直線であって、ゲートロータ（51）の中心軸（56）と直交し、且つスクリューロータ（30）の中心軸（33）となす角が直角である直線を、基準ライン（70）とする。基準ライン（70）は、シール平面（55）上の直線であるため、スクリューロータ（30）の中心軸（33）と交わらない。

【0064】

図７は、スクリューロータ（30）の中心軸（33）と直交し、且つスクリュー側対象点Ｐ_Ｓを含む平面におけるスクリューロータ（30）の断面を示す。スクリュー側対象点Ｐ_Ｓの速度Ｖ_Ｓは、下記の（数式１）で表される。
Ｖ_Ｓ＝Ｓ_ｘ・ω （数式１）

【0065】

Ｓ_ｘは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）からスクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離である。ωは、スクリューロータの角速度である。ωの単位は、「rad/sec」である。

【0066】

図８は、図６と同じ断面を示す。ゲート側対象点Ｐ_Ｇの速度Ｖ_Ｇは、下記の（数式２）で表される。
Ｖ_Ｇ＝Ｒ_ｘ・ｍ・ω （数式２）

【0067】

Ｒ_ｘは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）からゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離である。ｍは、スクリューロータ（30）とゲートロータ（51）の回転速度比である。回転速度比ｍは、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）の数Ｎ_Ｓをゲートロータ（51）のゲート（52）の数Ｎ_Ｇで除した値である（ｍ＝Ｎ_Ｓ／Ｎ_Ｇ）。本実施形態では、Ｎ_Ｓ＝６であり、Ｎ_Ｇ＝１１であるため、ｍ＝６／１１である。

【0068】

図９は、図８の一部を拡大した図である。ゲート側対象点Ｐ_Ｇの速度Ｖ_Ｇの、スクリューロータ（30）の中心軸（33）と平行な方向の成分は、Ｖ_Ｇ・cosγである。ゲート側対象点Ｐ_Ｇの速度Ｖ_Ｇの、基準ライン（70）と平行な方向の成分は、Ｖ_Ｇ・sinγである。角度γは、“ゲートロータ（51）の中心点Ｃ_Ｇとゲート側対象点Ｐ_Ｇを通る直線”と基準ライン（70）がなす角度である。

【0069】

cosγは、下記の（数式３）で表される。sinγは、下記の（数式４）で表される。

【0070】

【数2】

【0071】

Ｌは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）とゲートロータ（51）の中心軸（56）との距離である。Ｓ_ｘは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）からスクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離である。Ｒ_ｘは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）からゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離である。

【0072】

図９に示すように、ゲート側対象点Ｐ_Ｇの、スクリュー側対象点Ｐ_Ｓに対する相対的な速度Ｖ_ＧＳは、下記の（数式５）で表される。

【0073】

【数3】

【0074】

θ_ｘは、ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおけるシールライン（53）の傾斜角度である。この傾斜角度θ_ｘは、“ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおけるシールライン（53）の接線”と基準ライン（70）がなす角度である。本実施形態のゲート（52）のシールライン（53）は、直線状に形成される。従って、本実施形態のゲート（52）では、直線状のシールライン（53）と基準ライン（70）がなす角度が、傾斜角度θ_ｘとなる。また、本実施形態のゲート（52）では、シールライン（53）の基端から先端にわたる全体において、傾斜角度θ_ｘが一定である。

【0075】

図１０に示すように、スクリュー側対象点Ｐ_Ｓにおける側壁面（46,47）の傾斜角度を、ζ_ｘとする。この傾斜角度ζ_ｘは、下記の（数式６）の関係を満たす。

【0076】

【数4】

【0077】

〈基準位置、基準ゲート、第１ゲート、第２ゲート〉
ゲートロータ（51）の基準位置について説明する。図６及び図８に示すように、ゲートロータ（51）が備える１１枚のゲート（52）のうちの一つを、基準ゲート（75）とする。組み立てられた状態のスクリューロータ（30）及びゲートロータ（51）において、基準ゲート（75）の中心点（CP）が基準ライン（70）上に位置するときのゲートロータ（51）の位置が、基準位置である。

【0078】

基準位置のゲートロータ（51）において、基準ゲート（75）に対してスクリューロータ（30）の第１端（31）側の隣（図８における左隣）に位置するゲートが第１ゲート（80）である。第１ゲート（80）において、螺旋溝（40）の第１側壁面（46）と摺動するシールラインが第１前側シールライン（81）であり、螺旋溝（40）の第２側壁面（47）と摺動するシールラインが第１後側シールライン（82）である。

【0079】

基準位置のゲートロータ（51）において、基準ゲート（75）に対してスクリューロータ（30）の第２端（32）側の隣（図８における右隣）に位置するゲートが第２ゲート（85）である。第２ゲート（85）において、螺旋溝（40）の第１側壁面（46）と摺動するシールラインが第２前側シールライン（86）であり、螺旋溝（40）の第２側壁面（47）と摺動するシールラインが第２後側シールライン（87）である。

【0080】

〈離間位置におけるシールラインと側壁面の位置関係〉
ゲートロータ（51）が離間位置に在るときの、ゲート（52）のシールライン（53）と、螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との位置関係を、図１１を参照しながら説明する。

【0081】

離間位置は、各ゲート（52）のシールライン（53）がシール平面（55）上に在る状態で、ゲートロータ（51）の中心軸（56）を、スクリューロータ（30）から離れる方向へ離間距離δだけ移動させたときの、ゲートロータ（51）の位置である。この離間位置は、仮想的な位置である。ゲート（52）のシールライン（53）が螺旋溝（40）の側壁面（46,47）の内側に入り込むことは不可能なので、実際にゲートロータ（51）を離間位置に位置させることは不可能である。

【0082】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合は、第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）が、螺旋溝（40）の第２側壁面（47）の内側に入り込む。第２後側シールライン（87）のうち第２側壁面（47）に入り込んだ部分の、基準ライン（70）と直交する方向の長さは、δ・tanθ_ａである。

【0083】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合は、第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）が、螺旋溝（40）の第１側壁面（46）の内側に入り込む。第１前側シールライン（81）のうち第１側壁面（46）に入り込んだ部分の、基準ライン（70）と直交する方向の長さは、δ・tanθ_ｂである。

【0084】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合は、第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）が、螺旋溝（40）の第１側壁面（46）から離れる。第２前側シールライン（86）と第１側壁面（46）の隙間の、基準ライン（70）と直交する方向における幅は、δ・tanθ_ｃである。

【0085】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合は、第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）が、螺旋溝（40）の第２側壁面（47）から離れる。第１後側シールライン（82）と第２側壁面（47）の隙間の、基準ライン（70）と直交する方向における幅は、δ・tanθ_ｄである。

【0086】

〈設計隙間〉
図１２に示すように、スクリュー圧縮機（10）を設計する際に、ゲート（52）のシールライン（53）と螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との間に設計隙間が設定される。基準ゲート（75）のシールライン（53）と螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との間の設計隙間の、基準ライン（70）と直交する方向の幅をεとする。εは、例えば２５μｍ～３５μｍである。

【0087】

第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）と螺旋溝（40）の第２側壁面（47）との間の設計隙間の、基準ライン（70）と直交する方向の幅は、ε／cosθ_ａである。

【0088】

第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）と螺旋溝（40）の第１側壁面（46）との間の設計隙間の、基準ライン（70）と直交する方向の幅は、ε／cosθ_ｂである。

【0089】

第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）と螺旋溝（40）の第１側壁面（46）との間の設計隙間の、基準ライン（70）と直交する方向の幅は、ε／cosθ_ｃである。

【0090】

第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）と螺旋溝（40）の第２側壁面（47）との間の設計隙間の、基準ライン（70）と直交する方向の幅は、ε／cosθ_ｄである。

【0091】

〈干渉幅、隙間幅〉
ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合に、第２後側シールライン（87）のうち第２側壁面（47）に入り込んだ部分の、基準ライン（70）と直交する方向の長さが、第２後側シールライン（87）の干渉幅Ｅ_ａである。この干渉幅Ｅ_ａは、設計隙間を考慮すると、下記の（数式７－１）で表される。

【0092】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合に、第１前側シールライン（81）のうち第１側壁面（46）に入り込んだ部分の、基準ライン（70）と直交する方向の長さが、第１前側シールライン（81）の干渉幅Ｅ_ｂである。この干渉幅Ｅ_ｂは、設計隙間を考慮すると、下記の（数式７－２）で表される。

【0093】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合に、第２前側シールライン（86）と第１側壁面（46）の隙間の、基準ライン（70）と直交する方向における幅が、第２前側シールライン（86）の隙間幅Ｅ_ｃである。この隙間幅Ｅ_ｃは、設計隙間を考慮すると、下記の（数式７－３）で表される。

【0094】

ゲートロータ（51）が離間位置に在る場合に、第１後側シールライン（82）と第２側壁面（47）の隙間の、基準ライン（70）と直交する方向における幅が、第１後側シールライン（82）の隙間幅Ｅ_ｄである。この隙間幅Ｅ_ｄは、設計隙間を考慮すると、下記の（数式７－４）で表される。

【0095】

【数5】

【0096】

〈ゲートロータの組み付け条件（概要）〉
本実施形態のスクリューロータ（30）に対して、ゲート（52）をスクリューロータ（30）との接触によって損傷させずに、ゲートロータ（51）を組み付けるためには、ゲートロータ（51）を傾けることによって第１ゲート（80）及び第２ゲート（85）とそれぞれに対応する螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との接触を回避しつつ、ゲート（52）を螺旋溝（40）に差し込む必要がある。

【0097】

ゲートロータ（51）を傾けることによって第１ゲート（80）及び第２ゲート（85）とそれぞれに対応する螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との接触を回避しつつ、ゲートロータ（51）を基準位置から離間距離δだけ移動させることができれば、基準位置に在るゲートロータ（51）を、ゲート（52）をスクリューロータ（30）と接触させずに、スクリューロータ（30）から分離することができる。それができれば、ゲート（52）をスクリューロータ（30）と接触させずに、ゲートロータ（51）のゲート（52）をスクリューロータ（30）の螺旋溝（40）に差し込み、ゲートロータ（51）を基準位置に位置させてスクリューロータ（30）に対するゲートロータ（51）の組付けを完了させることができる。

【0098】

〈ゲート側対象点の位置〉
図１３に示すように、第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇの、基準ライン（70）からの距離をＬ_ａとし、第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇの、基準ライン（70）からの距離をＬ_ｂとする。また、第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇの、基準ライン（70）からの距離をＬ_ｃとし、第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇの、基準ライン（70）からの距離をＬ_ｄとする。

【0099】

〈側壁面の傾斜角度ζ_ａ,ζ_ｂ,ζ_ｃ,ζ_ｄ〉
第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）と向かい合う螺旋溝（40）の第２側壁面（47）に関して、その第２側壁面（47）の傾斜角度ζ_ａは、上記の（数式６）を用いて、下記の（数式８－１）で表される。Ｓ_ａは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）から第２側壁面（47）上のスクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離である。Ｒ_ａは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）から第２後側シールライン（87）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離である。θ_ａは、ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける第２後側シールライン（87）の傾斜角度である。

【0100】

第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）と向かい合う螺旋溝（40）の第１側壁面（46）に関して、その第１側壁面（46）の傾斜角度ζ_ｂは、上記の（数式６）を用いて、下記の（数式８－２）で表される。Ｓ_ｂは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）から第１側壁面（46）上のスクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離である。Ｒ_ｂは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）から第１前側シールライン（81）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離である。θ_ｂは、ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける第１前側シールライン（81）の傾斜角度である。

【0101】

第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）と向かい合う螺旋溝（40）の第１側壁面（46）に関して、その第１側壁面（46）の傾斜角度ζ_ｃは、上記の（数式６）を用いて、下記の（数式８－３）で表される。Ｓ_ｃは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）から第１側壁面（46）上のスクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離である。Ｒ_ｃは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）から第２前側シールライン（86）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離である。θ_ｃは、ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける第２前側シールライン（86）の傾斜角度である。

【0102】

第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）と向かい合う螺旋溝（40）の第２側壁面（47）に関して、その第２側壁面（47）の傾斜角度ζ_ｄは、上記の（数式６）を用いて、下記の（数式８－４）で表される。Ｓ_ｄは、スクリューロータ（30）の中心軸（33）から第２側壁面（47）上のスクリュー側対象点Ｐ_Ｓまでの距離である。Ｒ_ｄは、ゲートロータ（51）の中心軸（56）から第１後側シールライン（82）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇまでの距離である。θ_ｄは、ゲート側対象点Ｐ_Ｇにおける第１後側シールライン（82）の傾斜角度である。

【0103】

【数6】

【0104】

〈第２ゲートに関する干渉回避角度〉
第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）に関する干渉回避角度ψ_ａについて、図１４を参照しながら説明する。図１４では、第２ゲート（85）のうちシール平面（55）と重なる仮想の面状の領域を、やや太い実線と破線で示す。

【0105】

上述したように、ゲートロータ（51）を基準位置から離間位置へ移動させると、第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）が、第２ゲート（85）に対応する螺旋溝（40）の第２側壁面（47）の内側に入り込む。離間位置のゲートロータ（51）を傾け、第２後側シールライン（87）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇを、図１４における下方へ距離Ｈ_ａだけ移動させると、ゲート側対象点Ｐ_Ｇが第２側壁面（47）の上に位置する状態（破線で示す状態）になり、第２後側シールライン（87）と第２側壁面（47）の干渉が解消される。距離Ｈ_ａは、下記の（数式９－１）で表される。
Ｈ_ａ＝Ｅ_ａ・tanζ_ａ （数式９－１）

【0106】

第２後側シールライン（87）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇを距離Ｈ_ａだけ移動させるには、離間位置のゲートロータ（51）を角度ψ_ａだけ傾ける必要がある。この角度ψ_ａが、第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）に関する干渉回避角度である。この干渉回避角度ψ_ａは、下記の（数式１０－１）に示す関係を満たす。
tanψ_ａ＝Ｈ_ａ／Ｌ_ａ （数式１０－１）

【0107】

〈第１ゲートに関する干渉回避角度〉
第２ゲート（85）と同様に、第１ゲート（80）についても、第１前側シールライン（81）に関する干渉回避角度が存在する。

【0108】

上述したように、ゲートロータ（51）を基準位置から離間位置へ移動させると、第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）が、第１ゲート（80）に対応する螺旋溝（40）の第１側壁面（46）の内側に入り込む。離間位置のゲートロータ（51）を傾け、第１前側シールライン（81）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇを距離Ｈ_ｂだけ移動させると、ゲート側対象点Ｐ_Ｇが第１側壁面（46）の上に位置する状態になり、第１前側シールライン（81）と第１側壁面（46）の干渉が解消される。距離Ｈ_ｂは、下記の（数式９－２）で表される。
Ｈ_ｂ＝Ｅ_ｂ・tanζ_ｂ （数式９－２）

【0109】

第１前側シールライン（81）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇを距離Ｈ_ｂだけ移動させるには、離間位置のゲートロータ（51）を角度ψ_ｂだけ傾ける必要がある。この角度ψ_ｂが、第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）に関する干渉回避角度である。この干渉回避角度ψ_ｂは、下記の（数式１０－２）に示す関係を満たす。
tanψ_ｂ＝Ｈ_ｂ／Ｌ_ｂ （数式１０－２）

【0110】

〈第２ゲートに関する接触回避角度〉
第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）に関する接触回避角度ψ_ｃについて、図１５を参照しながら説明する。図１５では、第２ゲート（85）のうちシール平面（55）と重なる仮想の面状の領域を、やや太い実線と破線で示す。

【0111】

上述したように、ゲートロータ（51）を基準位置から離間位置へ移動させると、第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）と、第２ゲート（85）に対応する螺旋溝（40）の第１側壁面（46）との間に隙間ができる。離間位置のゲートロータ（51）が傾き、第２前側シールライン（86）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇが、図１５における下方へ距離Ｈ_ｃだけ移動すると、ゲート側対象点Ｐ_Ｇが第１側壁面（46）の上に位置する状態になり、第２前側シールライン（86）が第１側壁面（46）と接触する。距離Ｈ_ｃは、下記の（数式９－３）で表される。
Ｈ_ｃ＝Ｅ_ｃ・tanζ_ｃ （数式９－３）

【0112】

第２前側シールライン（86）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇを距離Ｈ_ｃだけ移動させるには、離間位置のゲートロータ（51）を角度ψ_ｃだけ傾ける必要がある。この角度ψ_ｃが、第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）に関する接触回避角度である。この接触回避角度ψ_ｃは、下記の（数式１０－３）に示す関係を満たす。
tanψ_ｃ＝Ｈ_ｃ／Ｌ_ｃ （数式１０－３）

【0113】

〈第１ゲートに関する接触回避角度〉
第２ゲート（85）と同様に、第１ゲート（80）についても、第１後側シールライン（82）に関する接触回避角度が存在する。

【0114】

上述したように、ゲートロータ（51）を基準位置から離間位置へ移動させると、第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）と、第１ゲート（80）に対応する螺旋溝（40）の第２側壁面（47）との間に隙間ができる。離間位置のゲートロータ（51）が傾き、第１後側シールライン（82）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇが距離Ｈ_ｄだけ移動すると、ゲート側対象点Ｐ_Ｇが第２側壁面（47）の上に位置する状態になり、第１後側シールライン（82）が第２側壁面（47）と接触する。距離Ｈ_ｄは、下記の（数式９－４）で表される。
Ｈ_ｄ＝Ｅ_ｄ・tanζ_ｄ （数式９－４）

【0115】

第１後側シールライン（82）上のゲート側対象点Ｐ_Ｇを距離Ｈ_ｄだけ移動させるには、離間位置のゲートロータ（51）を角度ψ_ｄだけ傾ける必要がある。この角度ψ_ｄが、第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）に関する接触回避角度である。この接触回避角度ψ_ｄは、下記の（数式１０－４）に示す関係を満たす。
tanψ_ｄ＝Ｈ_ｄ／Ｌ_ｄ （数式１０－４）

【0116】

〈ゲートロータの組み付け条件（詳細）〉
上述したように、ゲートロータ（51）を傾けることによって第１ゲート（80）及び第２ゲート（85）とそれぞれに対応する螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との接触を回避しつつ、ゲートロータ（51）を基準位置から離間距離δだけ移動させることができれば、ゲート（52）をスクリューロータ（30）と接触させずにゲートロータ（51）を基準位置まで移動させて、スクリューロータ（30）に対するゲートロータ（51）の組み付けを完了させることができる。

【0117】

そこで、ゲートロータ（51）を傾けることによって第１ゲート（80）及び第２ゲート（85）とそれぞれに対応する螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との接触を回避しつつ、ゲートロータ（51）を基準位置から離間距離δだけ移動させることができるための条件を説明する。離間距離δは、スクリューロータ（30）及びゲートロータ（51）の直径等のスクリュー圧縮機（10）の仕様に応じて定まる。実際のスクリュー圧縮機（10）において、離間距離δは、概ね１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

【0118】

第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）に関する干渉回避角度ψ_ａは、下記の（数式Ｃ１）で表される。（数式Ｃ１）は、（数式１０－１）に（数式９－１）と（数式８－１）と（数式７－１）とを代入して得られる数式である。

【0119】

第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）に関する干渉回避角度ψ_ｂは、下記の（数式Ｃ２）で表される。（数式Ｃ２）は、（数式１０－２）に（数式９－２）と（数式８－２）と（数式７－２）とを代入して得られる数式である。

【0120】

第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）に関する接触回避角度ψ_ｃは、下記の（数式Ｃ３）で表される。（数式Ｃ３）は、（数式１０－３）に（数式９－３）と（数式８－３）と（数式７－３）とを代入して得られる数式である。

【0121】

第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）に関する接触回避角度ψ_ｄは、下記の（数式Ｃ４）で表される。（数式Ｃ４）は、（数式１０－４）に（数式９－４）と（数式８－４）と（数式７－４）とを代入して得られる数式である。

【0122】

【数7】

【0123】

離間位置のゲートロータ（51）において、第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）と螺旋溝（40）の第２側壁面（47）との干渉を解消するには、ゲートロータを干渉回避角度ψ_ａ以上に傾ける必要がある。一方、ゲートロータ（51）を傾けたときに、第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）と螺旋溝（40）の第１側壁面（46）との接触を回避しなければならない。そのため、ゲートロータを傾斜させる角度は、第２前側シールライン（86）に関する接触回避角度ψ_ｃ以下にする必要がある。

【0124】

従って、離間位置のゲートロータ（51）を傾けたときに、第２後側シールライン（87）が第２側壁面（47）と接触せず、且つ第２前側シールライン（86）が第１側壁面（46）と接触しない状態を実現するには、“第２後側シールライン（87）における干渉回避角度ψ_ａの最大値ψ_{ａ－ｍａｘ}が、第２前側シールライン（86）に関する接触回避角度ψ_ｃの最小値ψ_{ｃ－ｍｉｎ}よりも小さい（ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}）”という条件が成立しなければならない。

【0125】

離間位置のゲートロータ（51）において、第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）と螺旋溝（40）の第１側壁面（46）との干渉を解消するには、ゲートロータを干渉回避角度ψ_ｂ以上に傾ける必要がある。一方、ゲートロータ（51）を傾けたときに、第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）と螺旋溝（40）の第２側壁面（47）との接触を回避しなければならない。そのため、ゲートロータを傾斜させる角度は、第１後側シールライン（82）に関する接触回避角度ψ_ｄ以下にする必要がある。

【0126】

従って、離間位置のゲートロータ（51）を傾けたときに、第１前側シールライン（81）が第１側壁面（46）と接触せず、且つ第１後側シールライン（82）が第２側壁面（47）と接触しない状態を実現するには、“第１前側シールライン（81）における干渉回避角度ψ_ｂの最大値ψ_{ｂ－ｍａｘ}が、第１後側シールライン（82）に関する接触回避角度ψ_ｄの最小値ψ_{ｄ－ｍｉｎ}よりも小さい（ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}）”という条件が成立しなければならない。

【0127】

ゲートロータ（51）を傾けると、第１ゲート（80）と第２ゲート（85）の両方が傾く。そのため、離間位置のゲートロータ（51）を傾けたときに、第２後側シールライン（87）が第２側壁面（47）と接触せず、且つ第１後側シールライン（82）が第２側壁面（47）と接触しない状態を実現する必要がある。この状態を実現するには、“第２後側シールライン（87）における干渉回避角度ψ_ａの最大値ψ_{ａ－ｍａｘ}が、第１後側シールライン（82）に関する接触回避角度ψ_ｄの最小値ψ_{ｄ－ｍｉｎ}よりも小さい（ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}）”という条件が成立しなければならない。

【0128】

また、離間位置のゲートロータ（51）を傾けたときに、第１前側シールライン（81）が第１側壁面（46）と接触せず、且つ第２前側シールライン（86）が第１側壁面（46）と接触しない状態を実現する必要がある。この状態を実現するには、“第１前側シールライン（81）における干渉回避角度ψ_ｂの最大値ψ_{ｂ－ｍａｘ}が、第２前側シールライン（86）に関する接触回避角度ψ_ｃの最小値ψ_{ｃ－ｍｉｎ}よりも小さい（ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}）”という条件が成立しなければならない。

【0129】

上述したように、ゲートロータ（51）を傾けることによって第１ゲート（80）及び第２ゲート（85）とそれぞれに対応する螺旋溝（40）の側壁面（46,47）との接触を回避しつつ、ゲートロータ（51）を基準位置から離間距離δだけ移動させることができるための条件は、“ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}、ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、及びψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}の全ての関係が成立する”という条件である。

【0130】

従って、ゲート（52）をスクリューロータ（30）と接触させずに、ゲートロータ（51）を基準位置にまで移動させてスクリューロータ（30）に対するゲートロータ（51）の組付けを完了させることができるための条件（ゲートロータの組み付け条件）は、“ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}、ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、及びψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}の全ての関係が成立する”という条件である。本実施形態のスクリューロータ（30）とゲートロータ（51）の形状は、この条件を満たす形状である。

【0131】

－実施形態の特徴－
本実施形態のスクリュー圧縮機（10）では、スクリューロータ（30）とゲートロータ（51）のそれぞれの形状が、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、ψ_{ａ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}、ψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｃ－ｍｉｎ}、及びψ_{ｂ－ｍａｘ}＜ψ_{ｄ－ｍｉｎ}の関係を満たす形状である。そのため、螺旋溝（40）がスクリューロータ（30）の外周面だけに開口する構造のスクリューロータ（30）に対して、ゲート（52）をスクリューロータ（30）との接触によって損傷させずに、ゲートロータ（51）を組み付けることができる。

【0132】

－実施形態の変形例－
本実施形態のスクリュー圧縮機（10）に対し、下記のような変形例を適用できる。

【0133】

〈第１変形例〉
本実施形態のスクリュー圧縮機（10）において、ゲートロータ（51）は、先すぼみ形状のゲート（52）を備えていてもよい。本変形例のゲートロータ（51）に設けられた各ゲート（52）の形状は、ゲート（52）の先端（66）における幅が、ゲート（52）の基端（67）における幅より狭い形状である。本変形例を適用したスクリュー圧縮機（10）において、スクリューロータ（30）の螺旋溝（40）の形状は、組み合わされるゲートロータ（51）のゲート（52）の形状に対応した形状となっている。

【0134】

図１６及び図１７のそれぞれに記載されたゲートロータ（51）において、各ゲート（52）の幅は、ゲート（52）の基端（67）から先端（66）へ向かって次第に狭くなっている。図１６のゲートロータ（51）において、各ゲート（52）の側面に形成されたシールライン（53）は、その全体が直線状である。図１７のゲートロータ（51）において、各ゲート（52）の側面に形成されたシールライン（53）は、その全体が曲線状である。

【0135】

図１８及び図１９のそれぞれに記載されたゲートロータ（51）において、各ゲート（52）の幅は、ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）までの部分において一定であり、中間位置（68）から先端（66）へ向かって次第に狭くなっている。中間位置（68）は、ゲートロータ（51）の径方向におけるゲート（52）の基端（67）と先端（66）の間の位置である。

【0136】

図１８及び図１９のそれぞれに記載されたゲートロータ（51）において、各ゲート（52）の側面に形成されたシールライン（53）は、ゲート（52）の基端（67）から中間位置（68）までの部分が直線状であり、ゲート（52）の中間位置（68）から先端（66）までの部分が曲線状である。

【0137】

〈第２変形例〉
図２０に示すように、本実施形態のスクリュー圧縮機（10）のゲートロータ（51）において、第１ゲート（80）と第２ゲート（85）のそれぞれに形成されたシールライン（53）は、第１部分（53a）と第２部分（53b）を含んでいてもよい。螺旋溝（40）の側壁面（46,47）と第２部分（53b）の隙間の設計値は、螺旋溝（40）の側壁面（46,47）と第１部分（53a）の隙間の設計値よりも広い。

【0138】

第１ゲート（80）の第１前側シールライン（81）と、第２ゲート（85）の第２後側シールライン（87）のそれぞれでは、長さ方向の中央付近の部分が第２部分（53b）となり、残りの部分が第１部分（53a）となる。また、第１ゲート（80）の第１後側シールライン（82）と、第２ゲート（85）の第２前側シールライン（86）のそれぞれでは、先端付近の部分が第２部分（53b）となり、残りの部分が第１部分（53a）となる。

【0139】

〈第３変形例〉
図２１に示すように、本実施形態のスクリュー圧縮機（10）のゲートロータ（51）において、各ゲート（52）は、その伸長方向がゲートロータ（51）の径方向に対して傾斜していてもよい。

【0140】

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、その他の実施形態に係る要素を適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。また、明細書および特許請求の範囲の「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】

【0141】

以上説明したように、本開示は、シングルスクリュー圧縮機について有用である。

【符号の説明】

【0142】

10 シングルスクリュー圧縮機
30 スクリューロータ
33 （スクリューロータの）中心軸
40 螺旋溝
46 第１側壁面
47 第２側壁面
48 底壁面
51 ゲートロータ
52 ゲート
53 シールライン
53a 第１部分
53b 第２部分
55 シール平面
56 （ゲートロータの）中心軸
66 （ゲートの）先端
67 （ゲートの）基端
68 （ゲートの）中間位置
70 基準ライン
75 基準ゲート
80 第１ゲート
81 第１前側シールライン
82 第１後側シールライン
85 第２ゲート
86 第２前側シールライン
87 第２後側シールライン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】