特許 7490549 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】2024-05-17

(45)【発行日】2024-05-27

(54)【発明の名称】スクリュー圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20240520BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

F04C18/16 A

F04C29/00 C

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2020209862

(22)【出願日】2020-12-18

(65)【公開番号】P2022096732

(43)【公開日】2022-06-30

【審査請求日】2023-05-11

(73)【特許権者】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】千葉 紘太郎

(72)【発明者】

【氏名】高野 正彦

(72)【発明者】

【氏名】頼金 茂幸

(72)【発明者】

【氏名】森田 謙次

(72)【発明者】

【氏名】梶江 雄太

【審査官】森 秀太

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５９－１７６４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０３６０８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－１１８８１１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ １８／１６

Ｆ０４Ｃ ２３／００－２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向一方側に第１の吐出側端面を有する雄ロータと、
軸方向一方側に第２の吐出側端面を有する雌ロータと、
前記雄ロータ及び前記雌ロータを噛み合った状態で回転可能に収容する収容室を有するケーシングとを備え、
前記ケーシングは、前記雄ロータの前記第１の吐出側端面及び前記雌ロータの前記第２の吐出側端面に対向する吐出側内壁面を有し、
前記ケーシングの前記吐出側内壁面は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの回転よる噛合い状態の変化に応じて前記第１の吐出側端面及び前記第２の吐出側端面において周期的に現れ前記雄ロータ及び前記雌ロータの後進面同士によって挟まれた隙間であるアキシャル連通路の軌跡の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽領域を有し、
前記ケーシングの前記遮蔽領域内に、長手方向を有する複数の溝により構成された溝群が設けられ、
前記溝群の複数の溝は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの少なくとも一方のロータの周方向に並置され、
前記溝群の複数の溝は、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置され、
前記溝群の複数の溝はそれぞれ、前記一方のロータの内周側から外周側に向かう長手方向が前記一方のロータの径方向に対して前記一方のロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている
ことを特徴とす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、
前記溝群は、
前記雄ロータの周方向に並置された複数の溝により構成された第１溝群と、
前記雌ロータの周方向に並置された複数の溝により構成された第２溝群とを含む
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項3】

請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
前記一方のロータが前記雌ロータである場合、前記雄ロータの前記第１の吐出側端面に、長手方向を有する複数の溝により構成された第３溝群が設けられ、
前記第３溝群の複数の溝は、前記雄ロータの周方向に並置され、
前記第３溝群の複数の溝は、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項4】

請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
前記一方のロータが前記雄ロータである場合、前記雌ロータの前記第２の吐出側端面に、長手方向を有する複数の溝により構成された第４溝群が設けられ、
前記第４溝群の複数の溝は、前記雌ロータの周方向に並置され、
前記第４溝群の複数の溝は、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項5】

請求項１に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝群の複数の溝の各々は、長手方向を有する溝本体部と、前記溝本体部に接続され前記溝本体部とは異なる形状の付加溝部とを少なくとも組み合わせたものであり、
前記溝本体部は、前記一方のロータの内周側から外周側に向かう長手方向が前記一方のロータの径方向に対して前記一方のロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項6】

軸方向一方側に第１の吐出側端面を有し、第１中心軸線の周りを回転可能な雄ロータと、
軸方向一方側に第２の吐出側端面を有し、第２中心軸線の周りを回転可能な雌ロータと、
前記雄ロータ及び前記雌ロータを噛み合った状態で回転可能に収容する収容室を有するケーシングとを備え、
前記雄ロータ及び前記雌ロータの少なくとも一方のロータの吐出側端面に、長手方向を有する複数の溝により構成された溝群が設けられ、
前記溝群の複数の溝は、前記一方のロータの周方向に並置され、
前記溝群の複数の溝は、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置され、
前記溝群の複数の溝の各々は、長手方向を有する溝本体部と、前記溝本体部に接続され前記溝本体部とは異なる形状の付加溝部とを少なくとも組み合わせたものである
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項7】

請求項６に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝本体部は、長手方向が前記一方のロータの径方向に沿って延在するように構成されているか、又は、前記一方のロータの内周側から外周側に向かう長手方向が前記一方のロータの径方向に対して前記一方のロータの回転方向とは逆方向に傾斜するように構成されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項8】

軸方向一方側に第１の吐出側端面を有し、第１中心軸線の周りを回転可能な雄ロータと、
軸方向一方側に第２の吐出側端面を有し、第２中心軸線の周りを回転可能な雌ロータと、
前記雄ロータ及び前記雌ロータを噛み合った状態で回転可能に収容する収容室を有するケーシングとを備え、
前記雄ロータ及び前記雌ロータの少なくとも一方のロータの吐出側端面に、長手方向を有する複数の溝により構成された溝群が設けられ、
前記溝群の複数の溝は、前記一方のロータの周方向に並置され、
前記溝群の複数の溝は、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置され、
前記溝群の複数の溝の各々は、その深さが長手方向の前記一方のロータの内周側から外周側に向かって徐々に浅くなると共に、その長手方向の前記一方のロータの外周側の端部が流体の流動を堰き止め可能な壁面となるように構成されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項9】

請求項８に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝群の複数の溝はそれぞれ、前記一方のロータの内周側から外周側に向かう長手方向が前記一方のロータの径方向に対して前記一方のロータの回転方向とは逆方向に傾斜するように構成されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項10】

請求項８に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝群の複数の溝はそれぞれ、長手方向が前記一方のロータの径方向に沿って延在するように構成されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項11】

請求項６又は請求項８に記載のスクリュー圧縮機において、
前記雄ロータの前記第１中心軸線から前記雄ロータの外径線までの距離をａ１、前記雌ロータの前記第２中心軸線から前記雌ロータのピッチ円までの距離をａ２、前記第１中心軸線と前記第２中心軸線との間の距離をｂとしたとき、
前記一方のロータが前記雌ロータである場合には、前記溝群の複数の溝は、前記雌ロータの前記ピッチ円から前記第２中心軸線に向かって（ａ１＋ａ２－ｂ）の距離までの範囲内に配置されており、
前記一方のロータが前記雄ロータである場合には、前記溝群の複数の溝は、前記雄ロータの前記外径線から前記第１中心軸線に向かって（ａ１＋ａ２－ｂ）の距離までの範囲内に配置されている
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項12】

請求項６又は請求項８に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝群は、
前記雄ロータの前記第１の吐出側端面に設けた複数の溝により構成された第３溝群と、
前記雌ロータの前記第２の吐出側端面に設けた複数の溝により構成された第４溝群とを含む
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項13】

請求項１又は請求項８に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝群の複数の溝はそれぞれ湾曲している
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【請求項14】

請求項１又は請求項６に記載のスクリュー圧縮機において、
前記溝群の複数の溝の各々の深さは、１μｍ以上かつ１ｍｍ以下の範囲内である
ことを特徴とするスクリュー圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スクリュー圧縮機に係り、更に詳しくは、圧縮機外部から作動室に液体が供給されるスクリュー圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリュー圧縮機の性能を低下させる要因の代表的なものとして、圧縮気体の内部漏洩がある。圧縮気体の内部漏洩とは、圧縮が進んで圧力が上昇した高圧の空間から、圧縮の開始前や圧縮が進んでいない相対的に低圧の空間へ、圧縮された気体が逆流してしまう現象をいう。この内部漏洩は、エネルギを要して圧縮した気体が低圧状態に戻ってしまうので、エネルギ損失となる。

【0003】

圧縮気体の内部漏洩を抑制する手段の一例として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１に開示された油冷式スクリュー圧縮機では、一対のスクリューロータのロータ軸間におけるロータ室の吐出側端壁に、ロータ軸間方向を長さ方向とした複数のラビリンス溝を設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００６－２２６１６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の技術は、スクリューロータの吐出側端面とロータ室の吐出側端壁間に形成された間隙（以下、吐出側端面隙間と称することがある）のうち、最も高圧の吐出行程の圧縮作用空間と当該高圧の圧縮作用空間に隣接する最も圧力の低い圧縮作用空間との間に位置する部分をシールするものである。しかし、圧縮気体の内部漏洩の経路となる内部隙間は、吐出側端面隙間の上述部分の他にも、複数存在する。特許文献１に記載の技術では、吐出側端面隙間の上述部分以外の内部隙間を介した圧縮気体の内部漏洩の抑制については考慮されておらず、内部漏洩の低減について改良の余地がある。

【0006】

内部隙間の一例として、アキシャル連通路と称する隙間がある。アキシャル連通路は、雄雌両ロータの回転による噛合いの変化に応じて吐出側端面に周期的に現れる隙間であって、両ロータの後進面同士に挟まれて軸方向のみに開口する三日月形状の開口部である。アキシャル連通路を介して、相対的に低圧の空間である吸込行程の作動室と相対的に高圧の空間となる吐出流路５２（吐出空間）とが連通するので、当該アキシャル連通路は圧縮気体が逆流する要因となる。アキシャル連通路を介した内部漏洩の経路は、吐出側端面に存在する複数の内部漏洩の経路のなかでも、漏洩元の高圧空間と漏洩先の低圧空間の圧力差が特に大きいので、その漏洩量が多くなる傾向にある。アキシャル連通路を介した内部漏洩は、作動室内に液体が供給されずに駆動する無給液式のスクリュー圧縮機であっても、特許文献１に記載のように作動室内に油などの液体が供給される給液式のスクリュー圧縮機であっても、共通の課題である。

【0007】

本発明は上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的の一つはアキシャル連通路を介した圧縮気体の内部漏洩を低減することができるスクリュー圧縮機を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、軸方向一方側に第１の吐出側端面を有する雄ロータと、軸方向一方側に第２の吐出側端面を有する雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータを噛み合った状態で回転可能に収容する収容室を有するケーシングとを備え、前記ケーシングは、前記雄ロータの前記第１の吐出側端面及び前記雌ロータの前記第２の吐出側端面に対向する吐出側内壁面を有し、前記ケーシングの前記吐出側内壁面は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの回転よる噛合いの変化に応じて前記第１の吐出側端面及び前記第２の吐出側端面において周期的に現れ前記雄ロータ及び前記雌ロータの後進面同士によって挟まれた隙間であるアキシャル連通路の軌跡の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽領域を有し、前記ケーシングの前記遮蔽領域内に、長手方向を有する複数の溝により構成された溝群が設けられ、前記溝群の複数の溝は、前記雄ロータ及び前記雌ロータの少なくとも一方のロータの周方向に並置され、前記溝群の複数の溝は、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置され、前記溝群の複数の溝はそれぞれ、前記一方のロータの内周側から外周側に向かう長手方向が前記一方のロータの径方向に対して前記一方のロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一例によれば、ケーシングの吐出側内壁面に設けた複数の溝内の液体がせん断力によって長手方向に流動してから堰き止められることで圧力が上昇するので、吐出側端面隙間におけるアキシャル連通路の近傍に高圧の液体膜を形成することができる。したがって、アキシャル連通路を介した圧縮気体の内部漏洩を低減することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を示す縦断面図及び当該スクリュー圧縮機に対する給油の外部経路を示す系統図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図１に示すII－II矢視から見た断面図である。

【図3】図２の符号Ｌ１で示す部分を拡大したものであり、アキシャル連通路を説明する図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図１に示すIV－IV矢視から見た断面図である。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造を示すものであり、図４の符号Ｌ２で示す部分を拡大した図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造を図５に示すVI－VI矢視から見た断面図である。

【図7】本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造の作用を説明する図である。

【図8】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機を図４と同じ矢視から見た断面図である。

【図9】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造を示すものであり、図８の符号Ｌ３で示す部分を拡大した図である。

【図10】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造の作用を説明する図である。

【図11】本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図２と同じ矢視から見た断面図である。

【図12】本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造を示すものであり、図１１の符号Ｌ４で示す部分を拡大した図である。

【図13】本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造を図１２に示すXIII－XIII矢視から見た断面図である。

【図14】本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造の作用を説明する図である。

【図15】本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機を図２と同じ矢視から見た断面図である。

【図16】本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造を示すものであり、図１５の符号Ｌ５で示す部分を拡大した図である。

【図17】本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造の作用を説明する図である。

【図18A】本発明の第１の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造のバリエーションの第１例を示す図である。

【図18B】本発明の第１の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造のバリエーションの第２例を示す図である。

【図18C】本発明の第１の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造のバリエーションの第３例を示す図である。

【図19A】本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第１例を示す図である。

【図19B】本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第２例を示す図である。

【図19C】本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第３例を示す図である。

【図19D】本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第４を示す図である。

【図19E】本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第５例を示す図である。

【図19F】本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第６例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明によるスクリュー圧縮機の実施の形態について図面を用いて例示説明する。本実施の形態は、空気を圧縮する給油式のスクリュー圧縮機に本発明を適用した例である。

【0012】

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の基本構成を図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を示す縦断面図及び当該スクリュー圧縮機に対する給油の外部経路を示す系統図である。図２は本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図１に示すII－II矢視から見た断面図である。図１中、左側がスクリュー圧縮機の軸方向吸込側、右側が軸方向吐出側である。図２中、太線の矢印はスクリューロータの回転方向を、二点鎖線は雄雌両ロータの吐出側端面側へ投影されたケーシングの吐出ポートを表している。なお、図２はケーシングの外周面側が省略されている。

【0013】

図１において、給油式スクリュー圧縮機１（以下、スクリュー圧縮機という）では、外部から圧縮機内部に油（液体）が供給される。そこで、スクリュー圧縮機１には、油を供給する外部給油系統１００が接続されている。外部給油系統１００は、例えば、オイルセパレータ１０１、オイルクーラ１０２、オイルフィルタ１０３などの機器及びそれらを接続する管路１０４で構成されている。

【0014】

図１及び図２において、スクリュー圧縮機１は、互いに噛み合い回転する雄ロータ２（雄型のスクリューロータ）及び雌ロータ３（雌型のスクリューロータ）と、雄雌両ロータ２、３を噛み合った状態で回転可能に内部に収容するケーシング４とを備えている。雄ロータ２及び雌ロータ３は、互いの中心軸線Ａ１、Ａ２が平行となるように配置されている。雄ロータ２は、その軸方向（図１中、左右方向）の両側がそれぞれ吸込側軸受６と吐出側軸受７、８とにより回転自在に支持されており、回転駆動源であるモータ９０に接続されている。雌ロータ３は、その軸方向の両側がそれぞれ吸込側軸受と吐出側軸受（共に図示せず）とにより回転自在に支持されている。

【0015】

雄ロータ２は、ねじれた雄歯（ローブ）２１ａを複数（図２では４つ）有するロータ歯部２１と、ロータ歯部２１の軸方向の両側端部にそれぞれ設けた吸込側（図１中、左側）のシャフト部２２及び吐出側（図１中、右側）のシャフト部２３とで構成されている。ロータ歯部２１は、軸方向一方端（図１中、左端）及び他方端（図１中、右端）にそれぞれ吸込側端面２１ｂ及び吐出側端面２１ｃを有している。吸込側のシャフト部２２は、ケーシング４の外側に延出しており、例えば、モータ９０のシャフト部と一体の構成である。吸込側のシャフト部２２における吸込側軸受６よりも先端側には、オイルシール又はメカニカルシールなどの軸封部材９が取り付けられている。

【0016】

雌ロータ３は、ねじれた雌歯（ローブ）３１ａを複数（図２では６つ）有するロータ歯部３１と、ロータ歯部３１の軸方向（図２の紙面直交方向）の両側端部にそれぞれ設けた吸込側のシャフト部（図示せず）及び吐出側のシャフト部３３とで構成されている。ロータ歯部３１は、軸方向一方端及び他方端にそれぞれ吸込側端面（図示せず）及び吐出側端面３１ｃを有している。

【0017】

ケーシング４は、主ケーシング４１と、主ケーシング４１の軸方向吐出側（図１中、右側）に取り付けられる吐出側ケーシング４２とを備えている。

【0018】

ケーシング４の内部には、雄ロータ２のロータ歯部２１および雌ロータ３のロータ歯部３１を互いに噛み合った状態で収容する収容室（ボア）４５が形成されている。収容室４５は、主ケーシング４１に形成された一部重複する２つの円筒状空間の一方側（図１中、右側）の開口を吐出側ケーシング４２で閉塞することによって形成される。収容室４５を形成する壁面は、雄ロータ２のロータ歯部２１の径方向外側を覆う略円筒状の雄側内周面４６と、雌ロータ３のロータ歯部３１の径方向外側を覆う略円筒状の雌側内周面４７と、雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１の吸込側端面３１ｂに対向する吸込側内壁面４８と、雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１の吐出側端面２１ｃ、３１ｃに対向する吐出側内壁面４９とで構成されている。ケーシング４の雄側内周面４６及び雌側内周面４７に対して、雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１がそれぞれ数十～数百μｍの隙間を保って配置されている。また、ケーシング４の吐出側内壁面４９に対して、雌雄両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃが数十～数百μｍの間隙（以下、吐出側端面隙間Ｇ１という）をもって対向している。雄雌両ロータ２、３のロータ歯部２１、３１とそれを取り囲むケーシング４の収容室４５の内壁面（雄側内周面４６、雌側内周面４７、吸込側内壁面４８、吐出側内壁面４９）とによって圧力の異なる複数の作動室Ｃが形成される。

【0019】

主ケーシング４１のモータ９０側の端部には、図１に示すように、雄ロータ２及び雌ロータ３側の吸込側軸受６が配設されており、吸込側軸受６を覆うように吸込側カバー４３が取り付けられている。吐出側ケーシング４２には、雄ロータ２及び雌ロータ３側の吐出側軸受７、８が配設されている。

【0020】

ケーシング４には、作動室Ｃ（収容室４５）に空気を吸い込むための吸込流路５１が設けられている。また、ケーシング４には、作動室Ｃから外部へ圧縮空気を吐出するための吐出流路５２が設けられている。吐出流路５２は、収容室４５（作動室Ｃ）とケーシング４の外部とを連通させるものであり、外部給油系統１００に接続されている。吐出流路５２は、ケーシング４の吐出側内壁面４９に形成された吐出ポート５２ａ（図２中、二点鎖線の部分）を有している。また、ケーシング４には、外部給油系統１００からの油を作動室Ｃ（収容室４５）へ供給するための給油路５３が設けられている。給油路５３は、例えば、収容室４５のうち作動室Ｃが圧縮行程となる領域に開口している。

【0021】

上述の構成を備えたスクリュー圧縮機１では、図１に示すモータ９０が雄ロータ２を駆動することで、図２に示す雌ロータ３が回転駆動される。これにより、作動室Ｃが雄雌両ロータ２、３の回転に伴って軸方向に移動する。このとき、作動室Ｃは、その容積を増加させることで外部から図１に示す吸込流路５１を介して空気を吸い込み、その容積を縮小させることで空気を所定の圧力まで圧縮する。当該作動室Ｃが吐出ポート５２ａに連通すると、作動室Ｃ内の圧縮空気が吐出ポート５２ａを介して吐出流路５２を通過し外部給油系統１００のオイルセパレータ１０１へ吐出される。

【0022】

スクリュー圧縮機１では、作動室Ｃに油が供給されているので、吐出された圧縮空気中に油が混入している。この圧縮空気中に含まれる油は、オイルセパレータ１０１によって分離される。オイルセパレータ１０１で油が除去された圧縮空気は、必要に応じて外部機器へ供給される。

【0023】

一方、オイルセパレータ１０１で圧縮空気から分離された油は、外部給油系統１００のオイルクーラ１０２によって冷却された後、スクリュー圧縮機１の給油路５３を介して作動室Ｃへ注入される。スクリュー圧縮機１への油供給は、ポンプ等の動力源を用いることなく、オイルセパレータ１０１内に流入する圧縮空気の圧力を駆動源として行うことが可能である。

【0024】

次に、スクリュー圧縮機の内部隙間の１つであるアキシャル連通路について図２及び図３を用いて説明する。図３は図２の符号Ｌ１で示す部分を拡大した図であり、アキシャル連通路を説明する図である。図３中、太い矢印は雄雌両ロータの回転方向を、二点鎖線は雄雌両ロータの吐出側端面側に投影した吐出ポートを表している。

【0025】

本説明において、図３に示すように、雄ロータ２の歯先を境界に、回転方向側の歯面を雄ロータ２の前進面２１ｄ、回転方向とは反対側の歯面を雄ロータ２の後進面２１ｅと定義する。また、雌ロータ３の歯底を境界に、回転方向側の歯面を雌ロータ３の前進面３１ｄ、回転方向とは反対側の歯面を雌ロータ３の後進面３１ｅと定義する。

【0026】

図２及び図３は、雄雌両ロータ２、３の或る回転角度での噛合い状態を示したものである。雄ロータ２と雌ロータ３は、理論的には、図３に示すように、吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて、雄ロータ２の後進面２１ｅと雌ロータ３の後進面３１ｅとが接触する第１接触点Ｐ１、第１接触点Ｐ１よりも雄ロータ２の後進面２１ｅの歯先側の部分と雌ロータ３の後進面３１ｅの歯底側の部分とが接触する第２接触点Ｐ２、雄ロータ２の前進面２１ｄと雌ロータ３の前進面３１ｄとが接触する第３接触点Ｐ３の計３か所で接触する噛合い状態がある。

【0027】

このうち、第１接触点Ｐ１、第２接触点Ｐ２、雄雌両ロータ２、３の歯形輪郭によって囲まれる領域がアキシャル連通路Ｇ２と称する内部隙間である。アキシャル連通路Ｇ２は、雄雌両ロータ２、３の後進面２１ｅ、３１ｅ同士に挟まれ、吐出側端面２１ｃ、３１ｃにおいて軸方向のみに開口する三日月形状の開口部である。アキシャル連通路Ｇ２は、雄雌両ロータ２、３の回転による噛合いの変化に応じて吐出側端面２１ｃ、３１ｃに周期的に現れる。

【0028】

具体的には、アキシャル連通路Ｇ２は、雄ロータ２の外径線Ｄ１（図３中、破線）と雌ロータ３のピッチ円Ｄ２（図３中、破線）との交点うちの吐出ポート５２ａ側の交点Ｐ０の近傍において発生し、雄雌両ロータ２、３の回転に伴い開口面積（大きさ）を拡大させながら雄雌ロータ２、３の中心軸線Ａ１、Ａ２間側（図２中、上側）に向かって移動し、最終的に、３か所で接触する噛合い状態が解消されることで消滅する。第１接触点Ｐ１の存在範囲は雌ロータ３のピッチ円Ｄ２の内側であり、第２接触点Ｐ２の存在範囲は雄ロータ２の外径線Ｄ１の内側である。

【0029】

雌ロータ３のピッチ円Ｄ２とは、その中心が雌ロータ３の中心軸線Ａ２と同一であり、その直径ｄｐｆが以下の式（１）により算出されるものである。

【0030】

【数1】

【0031】

ここで、ａ、Ｚｍ、Ｚｆはそれぞれ、雄ロータ２の中心軸線Ａ１と雌ロータ３の中心軸線Ａ２との間の距離、雄ロータ２の歯数、雌ロータ３の歯数である。

【0032】

アキシャル連通路Ｇ２は、相対的に低圧空間である吸込行程の作動室Ｃに繋がっている一方、図２及び図３に示すように、相対的に高圧空間である吐出流路５２（図１参照）及び吐出ポート５２ａに連通した吐出行程の作動室Ｃｄに近接した位置にある。したがって、アキシャル連通路Ｇ２は、吐出流路５２や吐出行程の作動室Ｃｄから吸込行程の作動室Ｃへ圧縮空気が逆流する要因となる。

【0033】

そこで、ケーシング４の吐出側内壁面４９は、アキシャル連通路Ｇ２を介した圧縮空気の内部漏洩を抑制するために、アキシャル連通路Ｇ２の軌跡の少なくとも一部を、好ましくは大部分を遮蔽する後述の遮蔽領域４９ａ（後述の図４を参照）を有している。しかし、吐出行程の作動室Ｃｄや吐出流路５２内の圧縮空気の一部は、雄雌両ロータ２、３の吐出側端面２１ｃ、３１ｃとケーシング４の吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａとの間の吐出側端面隙間Ｇ１（図１参照）を通ってアキシャル連通路Ｇ２に達してしまい、低圧空間に逆流する。これは、圧縮機の圧縮性能と省エネ性能を低下させる要因の一つとなる。

【0034】

給油式のスクリュー圧縮機の場合、作動室Ｃ内に供給された油が吐出側端面隙間Ｇ１の一部分において油膜を形成することで、吐出側端面隙間Ｇ１を介した圧縮空気の内部漏洩を低減する効果が期待される。しかし、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩に関しては、漏洩元の高圧空間（吐出行程の作動室Ｃｄや吐出流路５２）と漏洩先の低圧空間（吸込行程の作動室Ｃ）との圧力差が他の内部漏洩の場合と比べて大きいので、アキシャル連通路Ｇ２の近傍の吐出側端面隙間Ｇ１に形成される油膜の保持が難しく、油膜による内部漏洩の低減効果が小さい傾向にある。

【0035】

そこで、本実施の形態は、アキシャル連通路Ｇ２の近傍の吐出側端面隙間Ｇ１に形成される油膜を高圧化するための溝構造を備えることを特徴とするものである。吐出側端面隙間Ｇ１に高圧の油膜を形成することで、漏洩元と漏洩先の空間の圧力差が大きな内部漏洩に対しても油膜を保持可能とするものである。

【0036】

次に、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の溝構造の詳細について図４～図６を用いて説明する。図４は本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図１に示すIV－IV矢視から見た断面図である。図５は本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造を示すものであり、図４の符号Ｌ２で示す部分を拡大した図である。図６は本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造を図５に示すVI－VI矢視から見た断面図である。図４及び図５中、二点鎖線は或る回転角度のとき（アキシャル連通路が形成されたとき）の雄雌両ロータの吐出側端面をケーシングの吐出側内壁面に対して軸方向に投影した形状を示すと共に、太い矢印は両ロータの回転方向を示している。なお、図４はケーシングの外周面側が省略されている。

【0037】

ケーシング４の吐出側内壁面４９には、図４に示すように、吐出流路５２（図１参照）の入口である吐出ポート５２ａが形成されている。吐出ポート５２ａは、上述のアキシャル連通路Ｇ２を介した圧縮空気の内部漏洩を低減するために、例えば、アキシャル連通路Ｇ２の軌跡を吐出側内壁面４９に対してロータ軸方向に投影した領域と概ね重ならないように形成されている。

【0038】

換言すると、吐出側内壁面４９は、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩を抑制するための遮蔽領域４９ａを有している。遮蔽領域４９ａは、アキシャル連通路Ｇ２の軌跡の少なくとも一部、好ましくは大部分を遮蔽するものであり、当該軌跡を吐出側内壁面４９に対してロータ軸方向に投影した領域の少なくとも一部、好ましくは大部分と重なるように設定されている。具体的な一例として、遮蔽領域４９ａは、雄ロータ２の外径線Ｄ１と雌ロータ３のピッチ円Ｄ２の両方に囲まれる領域を吐出側内壁面４９に対してロータ軸方向に投影した部分のうち、雄雌両ロータ２、３の中心軸線Ａ１、Ａ２間よりも吐出ポート５２ａ側の領域である。遮蔽領域４９ａは、その外縁が吐出ポート５２ａの輪郭の一部を構成しており、例えば、吐出ポート５２ａの中央部に向かって突出する舌片状の突起部のような形状となっている。吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａによって、アキシャル連通路Ｇ２と吐出ポート５２ａとの直接的な連通領域（対向領域）が極力小さくなっている。

【0039】

吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａには、図４及び図５に示すように、作動室Ｃ内に供給された油（液体）の一部が流入可能な複数の溝６０により構成された溝群が形成されている。複数の溝６０は、例えば、遮蔽領域４９ａにおける雌ロータ３のピッチ円Ｄ２側（雄ロータ２側）の輪郭線に沿って並置されている。すなわち、複数の溝６０は、雌ロータ３の中心軸線Ａ２に対して周方向に並置されている。各溝６０は長手方向を有する細長状の条溝として形成されており、複数の溝６０は長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている。

【0040】

各溝６０は、図５に示すように、長手方向の一方側端部６１が他方側端部６２よりも雌ロータ３の外周側に位置しており、例えば、他方側端部６２から一方側端部６１に向かって直線状に延在している。溝６０は、雌ロータ３の径方向Ｒ２に対して、他方側端部６２から一方側端部６１に向かう（雌ロータ３の内周側から外周側に向かう）長手方向が雌ロータ３の回転方向と同じ方向に角度θｃｆだけ傾斜するように構成されている。溝６０は、雌ロータ３のピッチ円Ｄ２よりも内側の位置、且つ、遮蔽領域４９ａの輪郭線（吐出ポート５２ａの開口縁）に到達しない位置に制限されている。

【0041】

溝６０は、図６に示すように、略一定の深さを有している。溝６０は、詳細は後述するが、動圧溝の一種として意図したものである。動圧溝としての溝６０の深さは、その内部に流入した油に働く後述のせん断力の大きさに応じて適切な値がある。例えば、吐出側端面隙間Ｇ１が数十～２００μｍ程度である場合には、溝６０の好ましい深さは、１μｍ～１ｍｍの範囲である。なお、溝６０は、一方側端部６１（外周側端部）における端面と底部とが略直角状に繋がっている。しかし、加工性の観点などから、溝６０の一方側端部６１における端面と底部とを傾斜面や湾曲面を介して繋ぐことが可能である。

【0042】

次に、第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造の作用及び効果を図６及び図７を用いて説明する。図７は本発明の第１の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造の作用を説明する図である。図６は雌ロータがケーシングの遮蔽領域に対向状態にあるときを示している。図６中、太い矢印は油の流れを示している。図７中、二点鎖線は雄雌両ロータの吐出側端面の形状をケーシングの吐出側内壁面に対してロータ軸方向に投影させたものである。

【0043】

本実施の形態のスクリュー圧縮機１においては、図６及び図７に示すケーシング４の吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａに形成された各溝６０内に流入した油には、図７に示すように、回転する雌ロータ３の吐出側端面３１ｃによってせん断力Ｓｆが雌ロータ３の回転方向の接線方向（雌ロータ３の径方向Ｒ２に直交する方向）であって回転方向と同じ向きに作用する。このせん断力Ｓｆは、溝６０の長手方向に直交する方向の分力である第１分力Ｓｆ１と、溝６０の長手方向の分力である第２分力Ｓｆ２とに分解することができる。

【0044】

本実施の形態においては、各溝６０が雌ロータ３の径方向Ｒ２に対して他方側端部６２を基点として雌ロータ３の回転方向と同じ方向に傾斜するように延在している。これにより、第２分力Ｓｆ２は、溝６０の長手方向における雌ロータ３の外周側を向く力となる。したがって、各溝６０内の油は、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２によって溝６０の長手方向に沿って雌ロータ３の外周側に向かって流動する。溝６０内を流動する油は、図６及び図７に示すように、溝６０の長手方向における雌ロータ３の外周側の端部である一方側端部６１で堰き止められることで運動エネルギ（動圧）が変換されて静圧が上昇し、最終的に、一方側端部６１の領域において吐出側端面隙間Ｇ１（雌ロータ３側）に流出する。これにより、吐出側端面隙間Ｇ１における油の圧力は、溝６０の一方側端部６１の近傍において相対的に高くなる。

【0045】

本実施の形態においては、図７に示すように、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように複数の溝６０が並置されている。このため、複数の溝６０のそれぞれの一方側端部６１（雌ロータ外周側の端部）から昇圧された油が吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。複数の一方側端部６１からそれぞれ流出した高圧の油が連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝６０の一方側端部６１に沿った高圧油膜Ｗの形成が促進される。なお、溝６０の一方側端部６１が雌ロータ３の外周側に位置するほど、雌ロータ３の回転により作用するせん断力が大きくなり、その分、油膜Ｗの昇圧による内部漏洩の抑制効果が大きくなる。

【0046】

このように、溝６０内の油によって吐出側端面隙間Ｇ１が封止されるだけでなく、ケーシング４の遮蔽領域４９ａにおける雄ロータ２側（ピッチ円Ｄ２側）の輪郭近傍に溝６０から流出した油によって周囲より高圧の油膜Ｗが形成される。この高圧油膜Ｗは、アキシャル連通路Ｇ２が吐出側端面隙間Ｇ１を介して遮蔽領域４９ａと重なった状態において、吐出流路５２（図１参照）や吐出行程の作動室Ｃｄ（高圧空間）内の圧縮空気が遮蔽領域４９ａの雄ロータ２側の縁部からアキシャル連通路Ｇ２を介して吸込行程の作動室（低圧空間）に漏洩することを抑制することができる。以上により、スクリュー圧縮機１の圧縮性能と省エネ性能の向上が可能となる。

【0047】

本実施の形態の溝構造（複数の溝６０）は、せん断力Ｓｆにより流動する油を一方側端部６１で堰き止めることで動圧を静圧に変換して高圧油膜Ｗを形成するものであり、動圧溝の一種であると言える。各溝６０の深さを、油に働く力のせん断力Ｓｆの大きさや吐出側端面隙間Ｇ１の大きさに応じて、油膜Ｗの圧力を最大化できる適切な値（例えば、１μｍ～１ｍｍの範囲）に設定することで、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩を更に抑制することができる。

【0048】

本実施の形態においては、各溝６０が雌ロータ３のピッチ円Ｄ２の内側に配置されると共に、吐出ポート５２ａに連通しないように形成されている。これにより、複数の溝６０が吐出行程の作動室Ｃｄとアキシャル連通路Ｇ２とに同時に連通して内部漏洩の経路となることを防いでいる。

【0049】

本実施の形態においては、静止体の一部であるケーシング４に複数の溝６０を設けている。したがって、複数の溝６０が、スクリューロータと共に移動することがなく、ケーシング４の吐出ポート５２ａ及びアキシャル連通路Ｇ２の軌跡に対して固定した位置にあるので、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩に対して安定した抑制効果を期待できる。

【0050】

［第１の実施の形態の第１変形例］
次に、第１の実施の形態の第１変形例に係るスクリュー圧縮機について図８～図１０を用いて例示説明する。図８は本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機を図４と同じ矢視から見た断面図である。図９は本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造を示すものであり、図８の符号Ｌ３で示す部分を拡大した図である。図１０は本発明の第１の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造の作用を説明する図である。図８では、ケーシングの外周面側が省略されている。なお、図８～図１０において、図１～図７に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0051】

図８及び図９に示す第１の実施の形態の第１変形例によるスクリュー圧縮機１Ａは、大略第１の実施の形態と同様の構成であるが、ケーシング４Ａの吐出側内壁面４９に形成した複数の溝６０Ａの配置位置及び形状が異なる。

【0052】

具体的には、ケーシング４Ａの吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａには、複数の溝６０Ａより構成された溝群が形成されている。複数の溝６０Ａは、遮蔽領域４９ａにおける雄ロータ２の外径線Ｄ１側（雌ロータ３側）の輪郭線に沿って並置されている。すなわち、複数の溝６０Ａは、雄ロータ２の中心軸線Ａ１に対して周方向に並置されている。各溝６０Ａは長手方向を有する細長状の条溝として形成されており、複数の溝６０Ａは長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている。

【0053】

各溝６０Ａは、図９に示すように、長手方向の一方側端部６１が他方側端部６２よりも雄ロータ２の外周側に位置しており、例えば、他方側端部６２から一方側端部６１に向かって直線状に形成されている。溝６０Ａは、雄ロータ２の径方向Ｒ１に対して、他方側端部６２から一方側端部６１に向かう（雄ロータ２の内周側から外周側に向かう）長手方向が雄ロータ２の回転方向と同じ方向に角度θｃｍだけ傾斜するように構成されている。溝６０Ａは、雄ロータ２の外径線Ｄ１よりも内側の位置、且つ、遮蔽領域４９ａの輪郭線（吐出ポート５２ａの開口縁）に到達しない位置に制限されている。

【0054】

本変形例においては、図８に示すケーシング４Ａの吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａに形成した各溝６０Ａに流入した油が、回転する雄ロータ２の吐出側端面２１ｃによって引き摺られる。これにより、各溝６０Ａ内の油には、図１０に示すように、せん断力Ｓｆが雄ロータ２の回転方向の接線方向（雄ロータ２の径方向Ｒ１の直交方向）であって回転方向と同じ向きに作用する。溝６０Ａ内の油に作用するせん断力は、溝６０Ａの長手方向に方向の分力である第１分力Ｓｆ１と、溝６０Ａの長手方向の分力である第２分力Ｓｆ２とに分解することができる。

【0055】

本変形例においては、図９に示すように、各溝６０Ａが雄ロータ２の径方向Ｒ１に対して他方側端部６２を基点として雄ロータ２の回転方向と同じ方向に傾斜するように延在している。これにより、図１０に示すように、第２分力Ｓｆ２は、溝６０Ａの長手方向における雄ロータ２の外周側を向く力となる。したがって、各溝６０Ａ内の油は、第２分力Ｓｆ２によって溝６０Ａの長手方向に沿って雄ロータ２の外周側に向かって流動する。溝６０Ａ内を流動する油は、溝６０Ａの長手方向における雄ロータ２の外周側の端部である一方側端部６１で堰き止められることで運動エネルギ（動圧）が変換されて静圧が上昇し、最終的に、一方側端部６１の領域において吐出側端面隙間Ｇ１（雄ロータ２側）に流出する。これにより、吐出側端面隙間Ｇ１における油の圧力は、溝６０Ａの一方側端部６１の近傍において最も高くなる。

【0056】

本変形例においては、図９に示すように、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように複数の溝６０Ａが並置されている。これにより、図１０に示すように、各溝６０Ａのそれぞれの一方側端部６１（雄ロータ外周側の端部）から昇圧された油が吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。複数の一方側端部６１から流出した高圧の油が連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝６０Ａの一方側端部６１に沿った高圧油膜Ｗの形成が促進される。なお、溝６０Ａの一方側端部６１が雄ロータ２の外周側に位置するほど、雄ロータ２の回転により作用するせん断力Ｓｆが大きくなるので、その分、油膜Ｗの昇圧による内部漏洩の抑制効果が大きくなる。

【0057】

このように、溝６０Ａ内の油によって吐出側端面隙間Ｇ１が封止されるだけでなく、ケーシング４Ａの遮蔽領域４９ａにおける雌ロータ３側（外径線Ｄ１側）の輪郭近傍に溝６０Ａから流出した油によって周囲より高圧の油膜Ｗが形成される。この高圧油膜Ｗは、アキシャル連通路Ｇ２が吐出側端面隙間Ｇ１を介して遮蔽領域４９ａと重なった状態において、吐出流路５２（図１参照）や吐出行程の作動室Ｃｄ（高圧空間）内の圧縮空気が遮蔽領域４９ａの雌ロータ３側の縁部からアキシャル連通路Ｇ２を介して吸込行程の作動室（低圧空間）に漏洩することを抑制することができる。以上により、スクリュー圧縮機１Ａの圧縮性能と省エネ性能の向上が可能となる。

【0058】

本変形例においては、各溝６０Ａが雄ロータ２の外径線Ｄ１の内側に配置されると共に、吐出ポート５２ａに連通しないように形成されている。これにより、複数の溝６０Ａが吐出行程の作動室Ｃｄとアキシャル連通路Ｇ２とに同時に連通して内部漏洩の通路となることを防いでいる。

【0059】

上述した第１の実施の形態及びその変形例をまとめると、以下のとおりである。第１の実施の形態又はその変形例に係るスクリュー圧縮機１、１Ａは、軸方向一方側に第１の吐出側端面２１ｃを有する雄ロータ２と、軸方向一方側に第２の吐出側端面３１ｃを有する雌ロータ３と、雄ロー２タ及び雌ロータ３を噛み合った状態で回転可能に収容する収容室４５を有するケーシング４とを備えている。ケーシング４は雄ロー２タの第１の吐出側端面２１ｃ及び雌ロータ３の第２の吐出側端面３１ｃに対向する吐出側内壁面４９を有し、ケーシング４の吐出側内壁面４９は雄ロータ２及び雌ロータ３の回転よる噛合いの変化に応じて第１の吐出側端面２１ｃ及び第２の吐出側端面３１ｃにおいて周期的に現れ雄ロータ２及び雌ロータ３の後進面同士によって挟まれた隙間であるアキシャル連通路Ｇ２の軌跡の少なくとも一部を遮蔽する遮蔽領域４９ａを有する。ケーシング４の遮蔽領域４９ａ内に、長手方向を有する複数の溝６０、６０Ａにより構成された溝群が設けられている。溝群の複数の溝６０、６０Ａは雄ロータ２及び雌ロータ３の少なくとも一方のロータの周方向に並置され、溝群の複数の溝６０、６０Ａは長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている。溝群の複数の溝６０、６０Ａはそれぞれ、一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の内周側から外周側に向かう長手方向が一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の径方向に対して一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている。

【0060】

この構成によれば、ケーシング４の吐出側内壁面４９に設けた複数の溝６０、６０Ａ内の油（液体）がせん断力によって長手方向に流動してから堰き止められることで静圧が上昇するので、吐出側端面隙間Ｇ１におけるアキシャル連通路Ｇ２の近傍に高圧の油膜Ｗ（液体膜）を形成することができる。したがって、アキシャル連通路Ｇ２を介した圧縮気体の内部漏洩を低減することができる。

【0061】

［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機の構成及び構造について図１１～図１３を用いて例示説明する。図１１は本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機を図２と同じ矢視から見た断面図である。図１２は本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造を示すものであり、図１１の符号Ｌ４で示す部分を拡大した図である。図１３は本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造を図１２に示すXIII－XIII矢視から見た断面図である。図１１及び図１２中、二点鎖線はケーシングの吐出側内壁面の吐出ポートの輪郭形状を雄雌両ロータの吐出側端面に投影した形状を、太い矢印は両ロータの回転方向を示している。図１１では、ケーシングの外周面側が省略されている。なお、図１１～図１３において、図１～図１０に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0062】

図１１に示す第２の実施の形態によるスクリュー圧縮機１Ｂが第１の実施の形態と異なる点は、高圧油膜Ｗを形成するための溝構造をケーシング４Ｂの吐出側内壁面４９でなく雌ロータ３Ｂの吐出側端面３１ｃに形成したことである。すなわち、ケーシング４Ｂの吐出側内壁面４９（図示せず）には、第１の実施の形態のような溝構造が形成されていない。

【0063】

具体的には、雌ロータ３Ｂの吐出側端面３１ｃにおける各雌歯３１ａの歯先側の領域には、図１１及び図１２に示すように、複数の溝７０により構成された溝群が形成されている。複数の溝７０は、歯先の厚み方向に並置されている。すなわち、複数の溝７０は、雌ロータ３Ｂの中心軸線Ａ２に対して周方向に並置されている。各溝７０は長手方向を有する細長状の条溝として形成されており、複数の溝７０は長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている。

【0064】

各溝７０は、図１２に示すように、長手方向の一方側端部７１が他方側端部７２よりも雌ロータ３Ｂの外周側に位置しており、例えば、他方側端部７２（内周側端部）から一方側端部（外周側端部）７１に向かって直線状に形成されている。溝７０は、雌ロータ３Ｂの径方向Ｒ２に対して、他方側端部７２（内周側端部）から一方側端部（外周側端部）７１に向かう長手方向が雌ロータ３Ｂの回転方向とは逆方向に角度θｒｆだけ傾斜するように構成されている。溝７０は、雌ロータ３Ｂのピッチ円Ｄ２よりも内側の位置、且つ、雌ロータ３Ｂの雌歯３１ａの輪郭線に到達しない位置に制限されている。

【0065】

溝７０は、雄ロータ２の中心軸線Ａ１から雄ロータ２の外径線Ｄ１までの距離をａ１、雌ロータ３Ｂの中心軸線Ａ２から雌ロータ３Ｂのピッチ円Ｄ２までの距離をａ２、雄ロータ２の中心軸線Ａ１と雌ロータ３Ｂの中心軸線Ａ２と間の距離をｂとしたとき、雌ロータ３Ｂのピッチ円Ｄ２から雌ロータ３Ｂの中心軸線Ａ２に向かって（ａ１＋ａ２－ｂ）の距離までの範囲内に配置されている。

【0066】

溝７０は、図１３に示すように、略一定の深さを有している。溝７０は、詳細は後述するが、動圧溝の一種として意図したものである。動圧溝としての溝７０の深さは、その内部に流入した油に働くせん断力や後述の遠心力の大きさに応じて適切な値がある。例えば、吐出側端面隙間Ｇ１が数十～２００μｍ程度である場合には、溝７０の好ましい深さは、１μｍ～１ｍｍの範囲である。

【0067】

次に、第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機における雌ロータの溝構造の作用及び効果を図１３及び図１４を用いて説明する。図１４は本発明の第２の実施の形態に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造の作用を説明する図である。図１３中、太い矢印は油の流れを示している。図１４中、二点鎖線はケーシングの吐出側内壁面の吐出ポートの輪郭形状を雄雌両ロータの吐出側端面に投影させたものを示している。

【0068】

本実施の形態のスクリュー圧縮機１Ｂにおいては、雌ロータ３Ｂの吐出側端面３１ｃに形成された各溝７０内に流入した油に、第１の実施の形態及びその変形例の場合とは異なり、主に２種類の力が作用する。１つ目は、図１４に示すように、溝７０内の油が雌ロータ３Ｂと共に回転することで生じる遠心力Ｃｆである。遠心力Ｃｆは、雌ロータ３Ｂの回転方向に直交する径方向Ｒ２であって外周側の向きに作用する。２つ目は、各溝７０内の油が雌ロータ３Ｂと共に回転してケーシング４Ｂの吐出側内壁面４９（図１３参照）によって引き摺られることで生じるせん断力Ｓｆである。せん断力Ｓｆは、雌ロータ３Ｂの回転方向の接線方向（雌ロータ３Ｂの径方向Ｒ２の直交方向）であって回転方向とは逆向きに作用する。

【0069】

溝７０内の油に作用する遠心力Ｃｆは、溝７０の長手方向に直交する方向の成分である第１分力Ｃｆ１と、溝７０の長手方向の成分である第２分力Ｃｆ２とに分解することができる。同様に、溝７０内の油に作用するせん断力Ｓｆは、溝７０の長手方向に直交する方向の成分である第１分力Ｓｆ１と、溝７０の長手方向の成分である第２分力Ｓｆ２とに分解することができる。

【0070】

本実施の形態においては、各溝７０が雌ロータ３Ｂの径方向Ｒ２に対して他方側端部７２を基点として雌ロータ３Ｂの回転方向とは逆方向に傾斜するように延在している。これにより、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２は、溝７０の長手方向における雌ロータ３Ｂの外周側を向く力となる。したがって、各溝７０内の油は、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２によって溝７０の長手方向に沿って雌ロータ３Ｂの外周側に向かって流動する。溝７０内を流動する油は、図１３及び図１４に示すように、溝７０の長手方向における雌ロータ３Ｂの外周側の端部である一方側端部７１で堰き止められることで運動エネルギ（動圧）が変換されて静圧が上昇し、最終的に、一方側端部７１の領域において吐出側端面隙間Ｇ１（ケーシング４の吐出側内壁面４９側）に流出する。これにより、吐出側端面隙間Ｇ１における油の圧力は、溝７０の一方側端部７１の近傍において最も高くなる。

【0071】

また、本実施の形態においては、図１４に示すように、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように複数の溝７０が並置されている。このため、複数の溝７０のそれぞれの一方側端部７１（雌ロータ外周側の端部）から昇圧された油が吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。複数の一方側端部７１からそれぞれ流出した高圧の油が連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝７０の一方側端部７１に沿った高圧油膜Ｗの形成が促進される。なお、溝７０の一方側端部７１が雌ロータ３Ｂの外周側に位置するほど、雌ロータ３Ｂの回転により作用する遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆが大きくなるので、その分、油膜Ｗの昇圧による内部漏洩の抑制効果が大きくなる。

【0072】

本実施の形態においては、雌ロータ３Ｂのピッチ円Ｄ２から雌ロータ３Ｂの中心軸線Ａ２に向かって（ａ１＋ａ２－ｂ）の距離までの範囲内に複数の溝７０が配置されている。このため、溝７０の一方側端部７１は、雌ロータ３Ｂの或る回転位置において、吐出行程の作動室とアキシャル連通路Ｇ２との間の位置に存在することができる。

【0073】

したがって、雌ロータ３Ｂの溝７０内の油によって吐出側端面隙間Ｇ１を封止するだけでなく、雌ロータ３Ｂの溝７０から流出した油によって周囲より高圧の油膜Ｗが形成される。この高圧油膜Ｗは、アキシャル連通路Ｇ２が吐出側端面隙間Ｇ１を介して遮蔽領域４９ａと重なった状態において、吐出流路５２（図１参照）や吐出行程の作動室Ｃｄ（高圧空間）内の圧縮空気が雌ロータ３Ｂの歯先側からアキシャル連通路Ｇ２を介して吸込行程の作動室（低圧空間）に漏洩することを抑制することができる。以上により、スクリュー圧縮機１Ｂの圧縮性能と省エネ性能の向上が可能となる。

【0074】

このように、雌ロータ３Ｂの吐出側端面３１ｃに形成された複数の溝７０は、せん断力Ｓｆ及び遠心力Ｃｆにより流動する油を一方側端部７１で堰き止めることで動圧を静圧に変換して高圧油膜Ｗを形成するものであり、動圧溝の一種であると言える。各溝７０の深さを、油に働く力のせん断力Ｓｆ及び遠心力Ｃｆの大きさや吐出側端面隙間Ｇ１の大きさに応じて、油膜Ｗの圧力を最大化できる適切な値（例えば、１μｍ～１ｍｍ）に設定することで、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩を更に抑制することができる。

【0075】

また、本実施の形態においては、溝７０が雌ロータ３Ｂのピッチ円Ｄ２の内側に配置されると共に、雌ロータ３Ｂの輪郭線に到達しないように配置されている。これにより、複数の溝７０が吐出行程の作動室Ｃｄとアキシャル連通路Ｇ２とに同時に連通して内部漏洩の経路となることを防いでいる。

【0076】

また、本実施の形態においては、鋳造等で成形された雌ロータ３Ｂの吐出側端面３１ｃに対して切削加工などの機械加工によって溝７０を設けることができるので、圧縮機の製造工程における加工が容易である。

【0077】

［第２の実施の形態の変形例］
次に、第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機について図１５～図１７を用いて例示説明する。図１５は本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機を図２と同じ矢視から見た断面図である。図１６は本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造を示すものであり、図１５の符号Ｌ５で示す部分を拡大した図である。図１７は本発明の第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造の作用を説明する図である。図１５及び図１６中、二点鎖線はケーシングの吐出側内壁面の吐出ポートの輪郭形状を雄雌両ロータの吐出側端面に投影した形状を、太い矢印は両ロータの回転方向を示している。図１５では、ケーシングの外周面側が省略されている。なお、図１５～図１７において、図１～図１４に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

【0078】

図１５及び図１６に示す第２の実施の形態の変形例に係るスクリュー圧縮機１Ｃが第２の実施の形態と異なる点は、高圧油膜Ｗを形成するための溝構造を雌ロータ３の吐出側端面３１ｃでなく雄ロータ２Ｃの吐出側端面２１ｃに設けたことである。

【0079】

具体的には、雄ロータ２Ｃの吐出側端面２１ｃにおける各雄歯２１ａの歯先側の領域には、複数の溝７０Ｃにより構成された溝群が形成されている。複数の溝７０Ｃは、雄歯２１ａの厚み方向に並置されている。すなわち、複数の溝７０Ｃは、雄ロータ２Ｃの中心軸線Ａ１に対して周方向に並置されている。各溝７０は長手方向を有する細長状の条溝として形成されており、複数の溝７０Ｃは長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている。

【0080】

各溝７０Ｃは、図１６に示すように、長手方向の一方側端部７１が他方側端部７２よりも雄ロータ２Ｃの外周側に位置しており、例えば、他方側端部７２（内周側端部）から一方側端部（外周側端部）７１に向かって直線状に形成されている。溝７０Ｃは、雄ロータ２Ｃの径方向Ｒ１に対して、他方側端部７２（内周側端部）から一方側端部（外周側端部）７１に向かう長手方向が雄ロータ２Ｃの回転方向とは逆方向に角度θｒｍだけ傾斜するように構成されている。溝７０Ｃは、雄ロータ２Ｃの外径線Ｄ１よりも内側の位置、且つ、雄ロータ２Ｃの雄歯２１ａの輪郭線に到達しない位置に制限されている。

【0081】

溝７０Ｃは、第２実施の形態の場合と同様に、雄ロータ２Ｃの中心軸線Ａ１から雄ロータ２Ｃの外径線Ｄ１までの距離をａ１、雌ロータ３の中心軸線Ａ２から雌ロータ３のピッチ円Ｄ２までの距離をａ２、雄ロータ２Ｃの中心軸線Ａ１と雌ロータ３の中心軸線Ａ２と間の距離をｂとしたとき（図１２参照）、雄ロータ２Ｃの外径線Ｄ１から雄ロータ２Ｃの中心軸線Ａ１に向かって（ａ１＋ａ２－ｂ）の距離までの範囲内に配置されている。これにより、複数の溝７０Ｃの一方側端部７１は、雄ロータ２Ｃの或る回転位置において、吐出行程の作動室Ｃｄとアキシャル連通路Ｇ２との間の位置に存在することができる。

【0082】

本変形例においても、雄ロータ２Ｃの吐出側端面２１ｃに形成した各溝７０Ｃに流入した油には、第２の実施の形態と同様に、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの２種類の力が作用する。遠心力Ｃｆは、図１７に示すように、雄ロータ２Ｃの回転方向に直交する径方向Ｒ１であって外周側の向きに作用する。せん断力Ｓｆは、雄ロータ２Ｃの回転方向の接線方向（雄ロータ２Ｃの径方向Ｒ１の直交方向）であって回転方向とは逆向きに作用する。溝７０Ｃ内の油に作用する遠心力Ｃｆは、溝７０Ｃの長手方向に直交する方向の成分である第１分力Ｃｆ１と、溝７０Ｃの長手方向の成分である第２分力Ｃｆ２とに分解することができる。同様に、溝７０Ｃ内の油に作用するせん断力Ｓｆは、溝７０Ｃの長手方向に直交する方向の成分である第１分力Ｓｆ１と、溝７０Ｃの長手方向の成分である第２分力Ｓｆ２とに分解することができる。

【0083】

本変形例においては、図１６に示すように、各溝７０Ｃが雄ロータ２Ｃの径方向Ｒ１に対して他方側端部７２を基点として雄ロータ２Ｃの回転方向とは逆方向に傾斜するように延在している。これにより、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２は、図１７に示すように、溝７０Ｃの長手方向における雄ロータ２Ｃの外周側を向く力となる。したがって、各溝７０Ｃ内の油は、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２によって溝７０Ｃの長手方向に沿って雄ロータ２Ｃの外周側に向かって流動する。溝７０Ｃ内を流動する油は、溝７０Ｃの長手方向における雄ロータ２の外周側の端部である一方側端部７１で堰き止められることで運動エネルギ（動圧）が変換されて静圧が上昇し、最終的に、一方側端部７１の領域において吐出側端面隙間Ｇ１（ケーシング４の吐出側内壁面４９側）に流出する。これにより、吐出側端面隙間Ｇ１における油の圧力は、溝７０Ｃの一方側端部７１の近傍において最も高くなる。

【0084】

本変形例においては、図１６に示すように、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように複数の溝７０Ｃが並置されている。このため、複数の溝７０Ｃのそれぞれの一方側端部７１（雌ロータ外周側の端部）から昇圧された油が吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。複数の一方側端部７１からそれぞれ流出した高圧の油が連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝７０Ｃの一方側端部７１に沿った高圧油膜Ｗの形成が促進される。このように、複数の溝７０Ｃは、せん断力Ｓｆ及び遠心力Ｃｆにより流動する油を一方側端部７１で堰き止めることで動圧を静圧に変換して高圧油膜Ｗを形成するものであり、動圧溝の一種であると言える。なお、溝７０Ｃの一方側端部７１が雄ロータ２Ｃの外周側に位置するほど、雄ロータ２Ｃの回転により作用する遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆが大きくなるので、油膜Ｗの昇圧による内部漏洩の抑制効果が大きくなる。

【0085】

このように、雄ロータ２Ｃの溝７０Ｃ内の油によって吐出側端面隙間Ｇ１が封止されるだけでなく、雄ロータ２Ｃの溝７０Ｃから流出した油によって周囲より高圧の油膜Ｗが形成される。この高圧油膜Ｗは、アキシャル連通路Ｇ２が吐出側端面隙間Ｇ１を介して遮蔽領域４９ａと重なった状態において、吐出流路５２（図１参照）や吐出行程の作動室Ｃｄ（高圧空間）内の圧縮空気が遮蔽領域４９ａの雌ロータ３側の縁部からアキシャル連通路Ｇ２を介して吸込行程の作動室（低圧空間）に漏洩することを抑制することができる。以上により、スクリュー圧縮機１Ｃの圧縮性能と省エネ性能の向上が可能となる。

【0086】

また、本変形例においては、溝７０Ｃが雄ロータ２Ｃの外径線Ｄ１の内側に配置されると共に、雄ロータ２Ｃの歯形の輪郭線に到達しないように配置されている。これにより、溝７０Ｃが吐出行程の作動室Ｃｄとアキシャル連通路Ｇ２とに同時に連通して内部漏洩の通路となることを防いでいる。

【0087】

本変形例においては、鋳造等で成形された雄ロータ２Ｃの吐出側端面２１ｃに対して切削加工などの機械加工によって複数の溝７０Ｃを設けることができるので、圧縮機の製造工程における加工が容易である。

【0088】

上述した第２の実施の形態及びその変形例をまとめると、以下のようである。第２の実施の形態又はその変形例に係るスクリュー圧縮機１Ｂ、１Ｃは、軸方向一方側に第１の吐出側端面２１ｃを有し、第１中心軸線Ａ１の周りを回転可能な雄ロータ２、２Ｃと、軸方向一方側に第２の吐出側端面３１ｃを有し、第２中心軸線Ａ２の周りを回転可能な雌ロータ３、３Ｂと、雄ロータ２、２Ｃ及び雌ロータ３、３Ｂを噛み合った状態で回転可能に収容する収容室４５を有するケーシング４Ｂとを備えている。雄ロータ２Ｃ及び雌ロータ３Ｂの少なくとも一方のロータの吐出側端面２１ｃ、３１ｃに、長手方向を有する複数の溝７０、７０Ｃにより構成された溝群が設けられている。溝群の複数の溝７０、７０Ｃは、一方のロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の周方向に並置され、長手方向に延在する辺同士が隣り合うように配置されている。

【0089】

この構成によれば、一方のロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の吐出側端面２１ｃ、３１ｃに設けた複数の溝７０、７０Ｃ内の油（液体）が遠心力やせん断力によって長手方向に流動してから堰き止められることで圧力が上昇するので、吐出側端面隙間Ｇ１におけるアキシャル連通路Ｇ２の近傍に高圧の油膜Ｗ（液体膜）を形成することができる。したがって、アキシャル連通路Ｇ２を介した圧縮気体の内部漏洩を低減することができる。

【0090】

［第１の実施の形態及びその変形例の溝構造のバリエーション］
次に、第１の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造のバリエーションについて図１８Ａ～図１８Ｃを用いて例示説明する。図１８Ａ、図１８Ｂ、図１８Ｃはそれぞれ第１の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるケーシングの溝構造のバリエーションの第１例、第２例、第３例を示す図である。図１８Ａ～図１８Ｃ中、上方向が対象となるスクリューロータ（雄ロータ又は雌ロータ）の径方向外側（外周側）であり、左方向が対象となるスクリューロータの回転方向である。

【0091】

第１の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機１、１Ａにおけるケーシング４、４Ａの吐出側内壁面４９に形成された溝構造（溝群）は、前述の複数の溝６０、６０Ａの他に、多数のバリエーションを採用することが可能である。本溝構造（溝群）は、原理的には、対象のスクリューロータの回転に伴うせん断力の作用により溝内の油が流動して当該溝のいずれかの位置で堰き止められる構造であればよい。すなわち、本溝構造（溝群）は、動圧溝として機能するものであればよい。

【0092】

溝構造（溝群）のバリエーションの第１例は、図１８Ａに示すように、各溝６０Ｂが、直線状に形成された長手方向を有する溝本体部６４と、溝本体部６４接続され溝本体部６４とは異なる形状の付加溝部６５とを組み合わせたものである。溝本体部６４は、第１の実施の形態及びその変形例の溝６０、６０Ａと同様に、対象のスクリューロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の径方向に対して、長手方向が溝６０Ｂの一方側端部６１を基点としてスクリューロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている。これにより、溝本体部６４内の油には、第１の実施の形態及びその変形例の溝６０、６０Ａの場合と同様に、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２が溝本体部６４の長手方向に沿って溝本体部６４の外周側に向かって作用する。付加溝部６５は、例えば、溝本体部６４の外周側の端部に接続され、傾斜角が溝本体部６４よりも大きな短尺状の溝部である。付加溝部６５は、油膜Ｗの形成や圧力上昇、溝６０Ｂへの油の流入などを促す形状や位置を選択可能である。

【0093】

したがって、バリエーションの第１例における複数の溝６０Ｂにおいては、第１の実施の形態及びその変形例と同様に、溝６０Ｂ内の油がせん断力Ｓｆにより溝６０Ｂの外周側端部である付加溝部６５に向かって流動し、付加溝部６５おいて堰き止められることで静圧が上昇する。最終的に、昇圧された油は、複数の溝６０Ｂの外周側端部（付加溝部６５）からそれぞれ吐出側端面隙間Ｇ１（スクリューロータ側）に流出して連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝６０Ｂの付加溝部６５に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0094】

図１８Ｂに示す溝構造（溝群）のバリエーションの第２例は、各溝６０Ｃが直線状でなく湾曲している。溝６０Ｃの湾曲形状は、対象のスクリューロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の径方向に対して、各地点の接線が対象のスクリューロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている。これにより、溝６０Ｃ内の油には、第１の実施の形態及びその変形例の溝６０、６０Ａの場合と同様に、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２が溝６０Ｃの外周側に向かって作用する。

【0095】

したがって、バリエーションの第２例における複数の溝６０Ｃにおいては、第１の実施の形態及びその変形例と同様に、溝６０Ｃ内の油がせん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２により溝６０Ｃの一方側端部（外周側端部）６１に向かって流動し、当該端部６１において堰き止められることで静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝６０Ｃの一方側端部６１からそれぞれ吐出側端面隙間Ｇ１（スクリューロータ側）に流出して連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝６０Ｃの一方側端部６１に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0096】

図１８Ｃに示す溝構造（溝群）のバリエーションの第３例は、各溝６０ＤがＶ字状に形成されており、複数の溝６０Ｄが対象のスクリューロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の周方向にヘリンボーン状に並置されている。各溝６０Ｄは、Ｖ字形状が対象のスクリューロータの回転方向とは逆方向に開くように形成されている。

【0097】

すなわち、溝６０Ｄは、Ｖ字の一方側の第１溝部６７と、第１溝部６７よりも対象のスクリューロータの径方向外側に位置するＶ字の他方側の第２溝部６８とで構成されている。第１溝部６７が対象のスクリューロータの径方向に対してスクリューロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている一方、第２溝部６８が対象のスクリューロータの径方向に対してスクリューロータの回転方向とは逆方向に傾斜するように構成されている。また、各溝６０Ｄは、第１溝部６７と第２溝部６８との接続部６９（Ｖ字状の角部）が対象のスクリューロータの或る回転位置でアキシャル連通路Ｇ２と吐出行程の作動室Ｃｄとの間に位置するように構成されている。

【0098】

第１溝部６７内の油には、第１の実施の形態及びその変形例の溝６０、６０Ａの場合と同様に、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２が第１溝部６７の外周側に向かって作用する。一方、第２溝部６８内の油には、第１の実施の形態及びその変形例の溝６０、６０Ａの場合とは異なり、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２が第２溝部６８の内周側に向かって作用する。

【0099】

したがって、バリエーションの第３例における複数の溝６０Ｄにおいては、第１溝部６７内の油がせん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２により第１溝部６７と第２溝部６８の接続部６９（Ｖ字状の溝６０Ｄの角部）に向かって流動すると共に、第２溝部６８内の油がせん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２により当該接続部６９に向かって流動する。このため、第１溝部６７内を流動してきた油と第２溝部６８内を流動してきた油とが合流して互いに堰き止めることで動圧が変換されて静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝６０Ｄの接続部６９（Ｖ字状の溝６０Ｄの角部）からそれぞれ吐出側端面隙間Ｇ１（スクリューロータ側）に流出して連なることで、吐出側端面隙間Ｇ１において複数の溝６０Ｄの接続部６９（角部）に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0100】

このように、ケーシングの溝構造（溝群）のバリエーションの第１例～第３例においては、複数の溝６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ内の油がスクリューロータの回転に伴うせん断力Ｓｆの作用により流動してから堰き止められることで昇圧された後に吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。したがって、第１の実施の形態及びその変形例の溝構造と同様に、アキシャル連通路Ｇ２と吐出行程の作動室Ｃｄ（高圧空間）との間に高圧油膜Ｗを形成することができ、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩を抑制することができる。

【0101】

なお、バリエーションの第３例に係るスクリュー圧縮機は、溝群の複数の溝６０Ｄが、Ｖ字状に形成されると共に一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の周方向にヘリンボーン状に並置され、溝群の複数の溝６０Ｄは、Ｖ字形状が一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の回転方向とは逆方向に開くように構成されていることを特徴とするものである。

【0102】

［第２の実施の形態及びその変形例の溝構造のバリエーション］
次に、第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造（溝群）のバリエーションについて図１９Ａ～図１９Ｆを用いて例示説明する。図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃ、図１９Ｄ、図１９Ｅ、図１９Ｆはそれぞれ本発明の第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機におけるスクリューロータの溝構造のバリエーションの第１例、第２例、第３例、第４例、第５例、第６例を示す図である。図１９Ａ～図１９Ｆ中、上方向が対象のスクリューロータ（雄ロータ又は雌ロータ）の径方向外側（外周側）であり、左方向が対象のスクリューロータの回転方向である。

【0103】

第２の実施の形態及びその変形例に係るスクリュー圧縮機１Ｂ、１Ｃにおけるスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の吐出側端面２１ｃ、３１ｃに形成された溝構造（溝群）は、前述の溝７０、７０Ｃの他に、多数のバリエーションを採用することが可能である。本溝構造（溝群）は、原理的には、対象のスクリューロータの回転に伴う遠心力又はせん断力の少なくとも一方の作用により溝内の油が流動して当該溝のいずれかの位置で堰き止められる構造であればよい。すなわち、本溝構造（溝群）は、動圧溝として機能するものであればよい。

【0104】

溝構造（溝群）のバリエーションの第１例は、図１９Ａに示すように、各溝７０Ｄが直線状でなく湾曲している。溝７０Ｄの湾曲形状は、対象のスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の径方向に対して、各地点の接線が当該スクリューロータの回転方向とは逆方向に傾斜するように構成されている。これにより、溝７０Ｄ内の油には、第２の実施の形態及びその変形例の溝７０、７０Ａの場合と同様に、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２が溝７０Ｄの外周側向かって作用する。

【0105】

したがって、バリエーションの第１例における複数の溝７０Ｄにおいては、第２の実施の形態及びその変形例と同様に、溝７０Ｄ内の油が遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２により溝７０Ｄの一方側端部（外周側端部）７１に向かって流動し、当該端部７１おいて堰き止められることで静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝７０Ｄの一方側端部７１からそれぞれ吐出側端面隙間Ｇ１（ケーシング４の吐出側内壁面４９側）に流出して連なることで、複数の溝７０Ｄの一方側端部７１に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0106】

図１９Ｂに示す溝構造（溝群）のバリエーションの第２例では、各溝７０Ｅは、長手方向が対象のスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の径方向に沿って直線状に延在するように構成されている。これにより、溝７０Ｅ内の油に作用する遠心力Ｃｆは、溝７０Ｅの長手方向の成分のみとなる。一方、溝７０Ｅ内の油に作用するせん断力Ｓｆは、溝７０Ｅの長手方向の成分が０となり、長手方向に直交する方向の成分のみとなる。

【0107】

したがって、バリエーションの第２例における複数の溝７０Ｅにおいては、溝７０Ｅ内の油が遠心力Ｃｆにより溝７０Ｅの一方側端部（外周側端部）７１に向かって流動し、当該端部７１おいて堰き止められることで静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝７０Ｅの一方側端部７１からそれぞれ吐出側端面隙間Ｇ１（ケーシング４の吐出側内壁面４９側）に流出して連なることで、複数の溝７０Ｅの一方側端部７１に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0108】

図１９Ｃに示す溝構造（溝群）のバリエーションの第３例は、各溝７０Ｆが、直線状に形成された長手方向を有する溝本体部７４と、溝本体部７４に接続され溝本体部６４とは異なる形状の付加溝部６５とを組み合わせたものである。溝本体部７４は、バリエーションの第２例の溝７０Ｅと同様に、長手方向が対象のスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の径方向に沿って直線状に延在するように構成されている。これにより、溝本体部７４内の油には、バリエーションの第２例の溝７０Ｅの場合と同様に、遠心力Ｃｆが溝本体部７４の外周側に向かって作用する。付加溝部７５は、例えば、溝本体部７４の外周側端部に接続された短尺状の溝部である。付加溝部６５は、油膜Ｗの形成や圧力上昇、溝６０Ｂへの油の流入などを促す形状や位置を選択可能である。

【0109】

したがって、バリエーションの第３例における複数の溝７０Ｆにおいては、バリエーションの第２例と同様に、溝本体部７４内の油が遠心力Ｃｆにより溝７０Ｆの外周側端部である付加溝部７５に向かって流動し、付加溝部７５において堰き止められることで静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝７０Ｆの外周側端部（付加溝部７５）からそれぞれ吐出側端面隙間Ｇ１（ケーシング４の吐出側内壁面４９側）に流出して連なることで、複数の溝７０Ｆの付加溝部７５に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0110】

図１９Ｄに示す溝構造のバリエーションの第４例は、大略バリエーションの第３例と同様な構成であるが、溝本体部７４Ｇの長手方向の向きが異なっている。具体的には、溝本体部７４Ｇは、対象のスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の径方向に対して、溝本体部７４Ｇの他方側端部（内周側端部）７２を基点として当該スクリューロータの回転方向とは逆方向に傾斜するように構成されている。これにより、溝本体部７４Ｇ内の油には、バリエーションの第３例の溝本体部７４とは異なり、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２が溝本体部７４Ｇの外周側に向かって作用する。付加溝部７５は、バリエーションの第３例の場合と同様である。

【0111】

したがって、バリエーションの第４例における複数の溝７０Ｇにおいては、溝本体部７４Ｇ内の油が遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆにより溝７０Ｇの外周側端部である付加溝部７５に向かって流動し、付加溝部７５において堰き止められることで静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝７０Ｇの付加溝部７５に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0112】

図１９Ｅに示す溝構造のバリエーションの第５例は、各溝７０ＨがＶ字状に形成されており、複数の溝７０Ｈが対象のスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の周方向にヘリンボーン状に並置されている。各溝７０Ｈは、Ｖ字形状が対象のスクリューロータの回転方向に対して同一方向に開くように形成されている。

【0113】

すなわち、溝７０Ｈは、Ｖ字の一方側の第１溝部７７と、第１溝部７７よりも対象のスクリューロータの径方向外側に位置するＶ字の他方側の第２溝部７８とで構成されている。第１溝部７７が対象のスクリューロータの径方向に対してスクリューロータの回転方向とは逆方向に傾斜するように構成されている一方、第２溝部７８が対象のスクリューロータの径方向に対してスクリューロータの回転方向と同じ方向に傾斜するように構成されている。また、各溝７０Ｈは、第１溝部７７と第２溝部７８との接続部７９（Ｖ字状の角部）が対象のスクリューロータの或る回転位置でアキシャル連通路Ｇ２と吐出行程の作動室Ｃｄとの間に位置するように構成されている。

【0114】

第１溝部７７内の油には、第２の実施の形態及びその変形例の溝７０、７０Ｃの場合と同様に、遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの第２分力Ｃｆ２、Ｓｆ２が第１溝部７７の外周側に向かって作用する。また、第２溝部７８内の油には、第２の実施の形態及びその変形例の溝７０、７０Ｃの場合とは異なり、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２が第２溝部７８の内周側に向かって作用する一方、遠心力Ｃｆの第２分力Ｃｆ２が第２溝部７８の外周側に向かって作用する。そこで、７０Ｈの第２溝部７８は、せん断力Ｓｆの第２分力Ｓｆ２が遠心力Ｃｆの第２分力Ｃｆ２よりも大きくなるように、第２溝部７８のスクリューロータの径方向に対する傾斜角を設定する。

【0115】

したがって、バリエーションの第５例における複数の溝７０Ｈにおいては、第１溝部７７内の油が遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆにより第１溝部７７と第２溝部７８の接続部７９（Ｖ字状の溝７０Ｈの角部）に向かって流動すると共に、第２溝部７８内の油がせん断力Ｓｆにより当該接続部７９に向かって流動する。このため、第１溝部７７内を流動してきた油と第２溝部７８内を流動してきた油とが互いに堰き止めることで静圧が上昇する。昇圧された油は、最終的に、複数の溝７０Ｈの接続部７９（角部）に沿って高圧油膜Ｗを形成する。

【0116】

このように、スクリューロータの溝構造（溝群）のバリエーションの第１例～第５例においては、複数の溝７０Ｄ、７０Ｅ、７０Ｆ、７０Ｇ、７０Ｈ内の油がスクリューロータの回転に伴う遠心力Ｃｆ及びせん断力Ｓｆの少なくとも一方の作用により流動してから堰き止められることで昇圧された後に吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。したがって、第２の実施の形態及びその変形例の溝構造と同様に、アキシャル連通路Ｇ２と吐出行程の作動室Ｃｄ（高圧空間）との間に高圧油膜Ｗを形成することができ、アキシャル連通路Ｇ２を介した内部漏洩を抑制することができる。

【0117】

なお、バリエーションの第５例に係るスクリュー圧縮機は、溝群の複数の溝７０Ｈが、Ｖ字状に形成されると共に一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の周方向にヘリンボーン状に並置され、溝群の複数の溝７０Ｈは、Ｖ字形状が一方のロータ（雄ロータ２又は雌ロータ３）の回転方向に対して同じ方向に開くように構成されていることを特徴とするものである。

【0118】

また、図１９Ｆに示す溝構造のバリエーションの第６例は、各溝７０Ｊの深さが一定でなく対象のスクリューロータ（雄ロータ２Ｃ又は雌ロータ３Ｂ）の径方向で変化するように構成されている。具体的には、溝７０Ｊは、その深さが長手方向の他方側端部７２から一方側端部７１（対象のスクリューロータの内周側から外周側）に向かって徐々に浅くなるように形成されている。すなわち、溝７０Ｊは、他方側端部７２から一方側端部７１に向かって徐々に容積が小さくなっている。このため、溝７０Ｊ内の他方側端部７２側の油の容積（質量）が一方側端部７１側の油の容積（質量）よりも大きくなる。このため、溝７０Ｊ内の他方側端部７２側の油に作用する遠心力は、その質量が大きい分、一方側端部７１側の油に作用する遠心力よりも大きくなる。したがって、溝７０Ｊ内の一方側端部７１により堰き止められた油が吐出側端面隙間Ｇ１（９ケーシングの吐出側内壁面４９側）に流出しやすくなる。

【0119】

［その他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態においては、空気を圧縮するスクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを例に挙げて説明したが、アンモニアやＣＯ_２の冷媒など、各種気体を圧縮するスクリュー圧縮機に本発明を適用することができる。また、給油式のスクリュー圧縮機１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃを例に挙げて説明したが、油以外の液体が供給されるスクリュー圧縮機にも本発明を適用することができる。シーリング性能や液体膜形成の容易さ等の観点から油が好適であるが、液体膜を形成するのに十分な特性を持つ各種の液体、例えば、水で代替可能である。

【0120】

また、作動室内部に油等の液体が給液されない、無給液式のスクリュー圧縮機に対しても同様に、各実施の形態の溝構造を適用可能である。無給液式の場合は、ロータの吐出側端面またはケーシングの吐出側内壁面の溝内に油がない代わりに圧縮空気が存在する。

【0121】

一例として図６、図７を用いて説明する。油を空気に置き換えると、溝６０内に存在する空気には、相対速度を有し対向する雌ロータ３の吐出側端面３１ｃとの摩擦によってせん断力Ｓｆが働く。溝６０内の空気は、せん断力Ｓｆと溝６０の壁面の反力により力を受け、溝６０の長手方向に沿って雌ロータ３の外周側に向かって流動する。溝６０の一方側端部６１において堰き止められ、結果として吐出側端面隙間Ｇ１に流出する。それゆえ、吐出側端面隙間Ｇ１において、溝６０の一方側端部６１の近傍に、周囲に比べて相対的に空気の圧力の高い領域Ｗが生じる。

【0122】

端面隙間を介した空気の内部漏洩量は、上流側の高圧の作動室と下流側の端面隙間の間の圧力差が大きいほど増加する特性にある。前述のように溝６０を設けた場合、吐出側端面隙間Ｇ１において溝６０の一方側端部６１近傍の圧力が上昇するため、吐出行程の作動室Ｃｄと吐出側端面隙間Ｇ１との間の圧力差が、溝６０が無い場合に比べて減少する。したがって、溝６０を設けることで、空気の内部漏洩を抑制することが可能となる。

【0123】

また、本発明は、上述した実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。すなわち、ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【0124】

例えば、第１の実施の形態の構成とその変形例の構成とを組み合わせることが可能である。すなわち、ケーシングの吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａに設けた溝群（溝構造）は、雄ロータ２の周方向に並置された複数の溝６０により構成された第１溝群（第１の実施の形態の溝構造）と、雌ロータ３の周方向に並置された複数の溝６０Ａにより構成された第２溝群（第１の実施の形態の変形例の溝構造）とを有している。第１溝群と第２溝群の複数の溝６０、６０Ａ同士を互いに干渉しないように配置することで、第１の実施の形態及びその変形例の両方の効果を得ることができる。

【0125】

また、第１の実施の形態の構成に第２の実施の形態の変形例の構成を組み合わせることが可能である。すなわち、ケーシングの吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａに設けた複数の溝６０により構成された第１溝群（第１の実施の形態の溝構造）に加えて、雄ロータ２Ｃの吐出側端面２１ｃに複数の溝７０Ｃにより構成された第３溝群（第２の実施の形態の変形例の溝構造）を設けることが可能である。第１溝群と第３溝群の溝６０、７０Ｃ同士を互いに干渉しないように配置することで、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の変形例の両方の効果を得ることができる。

【0126】

また、第１の実施の形態の変形例の構成に第２の実施の形態の構成を組み合わせることが可能である。すなわち、ケーシングの吐出側内壁面４９の遮蔽領域４９ａに設けた複数の溝６０Ａにより構成された第２溝群（第１の実施の形態の変形例の溝構造）に加えて、雌ロータ３Ｂの吐出側端面３１ｃに複数の溝７０により構成された第４溝群（第２の実施の形態の溝構造）を設けることが可能である。第２溝群と第４溝群の溝６０Ａ、７０同士を互いに干渉しないように配置することで、第１の実施の形態の変形例及び第２の実施の形態の両方の効果を得ることができる。

【0127】

また、第２の実施の形態の構成と第２の実施の形態の変形例の構成とを組み合わせることが可能である。すなわち、スクリューロータの吐出側端面に設けた溝群（溝構造）は、雄ロータ２Ｃの吐出側端面２１ｃに設けた複数の溝７０Ｃにより構成された第３溝群（第２の実施の形態の変形例の溝構造）と、雌ロータ３Ｂの吐出側端面２１ｃに設けた複数の溝７０により構成された第４溝群（第２の実施の形態の溝構造）とを有している。第３溝群と第４溝群の複数の溝７０、７０Ｃ同士を互いに干渉しないように配置することで、第２の実施の形態及びその変形例の両方の効果を得ることができる。

【0128】

また、上述した実施の形態においては、溝を設けたケーシング又は雌雄ロータの加工法として、例えば、成形加工や切削加工等の加工法を用いることが可能である。しかし、溝を設けるケーシングまたはロータ若しくはその両方を三次元造型機によって製造することも可能である。三次元造型機に利用するデータは、ＣＡＤやＣＧソフトウェア又は３Ｄスキャナで生成した３ＤデータをＣＡＭによってＮＣデータに加工することで生成する。該データを３次元造形機に任意の方法で入力することで造形を行う。なお、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって、３Ｄデータから直接ＮＣデータを生成しても良い。

【符号の説明】

【0129】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…スクリュー圧縮機、 ２、２Ｃ…雄ロータ、 ３、３Ｂ…雌ロータ、 ４、４Ａ、４Ｂ…ケーシング、 ２１ｃ…吐出側端面（第１の吐出側端面）、 ２１ｅ…後進面、 ３１ｃ…吐出側端面（第２の吐出側端面）、 ３１ｅ…後進面、 ４５…収容室、 ４９…吐出側内壁面、 ４９ａ…遮蔽領域、 ６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ…溝、 ６４…溝本体部、 ６５…付加溝７０、７０Ｃ、７０Ｄ、７０Ｅ、７０Ｆ、７０Ｇ、７０Ｈ、７０Ｊ…溝、 ７４、７４Ｇ…溝本体部、 ７５…付加溝部、 Ｇ２…アキシャル連通路、 Ｄ１…雄ロータの外径線、 Ｄ２…雌ロータのピッチ円、 Ａ１…中心軸線（第１中心軸線）、 Ａ２…中心軸線（第２中心軸線）

【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18A】

【図18B】

【図18C】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図19D】

【図19E】

【図19F】