WO2022224727A1

WO2022224727A1 - スクリュー圧縮機

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Publication number: WO2022224727A1
Application number: PCT/JP2022/015167
Authority: WO
Inventors: 豪土屋; 紘太郎千葉; 修平永田; 茂幸頼金; 謙次森田; 雄太梶江
Original assignee: 株式会社日立産機システム
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2022-03-28
Publication date: 2022-10-27
Also published as: US20240068475A1; CN116710654A; EP4328449A4; JP2022166884A; US12135032B2; EP4328449A1

Abstract

吸込口から吸い込んだ作動媒体を圧縮して吐出口から吐出するスクリュー圧縮機において、互いに噛み合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータと、雄ロータ及び雌ロータが収納され、雄ロータ及び雌ロータと共に作動媒体を圧縮するための作動室を形成するボアが設けられたケーシングと、雄ロータ及び雌ロータの少なくとも一方を回転駆動する駆動部と、作動媒体を作動室に吸い込むための吸込ポートを形成し、作動室が所定容量となるときに当該作動室を閉止する作動室閉止部と、吸込口及び吸込ポート間を連通する吸込空間とを設け、吸込ポートに対して雄ロータ及び雌ロータの反対側の雄ロータの軸部及び雌ロータの軸部間に、吸込空間及び吸込ポート間を連通する開放空間を設けるようにした。

Description

スクリュー圧縮機

　本発明は、圧縮動作中に油や水等の冷却媒体を注入する注入式のスクリュー圧縮機のほか、何も注入しないドライ式のスクリュー圧縮機など、種々のスクリュー圧縮機に適用して好適なものである。

　従来、スクリュー圧縮機に関する発明として、特許文献１に開示されたスクリュー圧縮機が知られている。このスクリュー圧縮機は、ロータケーシングと、本体ケーシングとを連結する連結部を設け、吸気口を本体ケーシングの側部に配置すると共に、吸気ポートをスクリューロータの軸方向のロータケーシングの端部に配置した軸方向吸気ポートであるようにスクリュー圧縮機を構成したものである。

　このような構成によれば、連結部を吸込空間に配置してロータケーシングと本体ケーシングとを連結しているため、製造コストを大幅に増加させることなく、スクリュー圧縮機の作動時にロータケーシングが大きく振動することを防止することができる。すなわち、スクリュー圧縮機の作動時の振動を低減して性能低下及び破損を防止することができ、振動対策として本体ケーシングの厚みを増加させる必要性を排除することができる。

　この結果、かかるスクリュー圧縮機によれば、部品を追加することにより本体ケーシングの剛性を高める必要性を排除することができるため、製造コストを大幅に増加させることなく、スクリュー圧縮機の作動時の振動を低減し、性能低下及び破損を防止することができる。

特開２０１６－８５０９号公報

　スクリュー圧縮機は、空気圧縮機や冷凍空調用圧縮機として広く普及している。これに伴って、スクリュー圧縮機は、省エネ化が強く求められており、高エネルギー効率、大風量（高能力）であることが益々重要になってきている。この場合において、注入式のスクリュー圧縮機では、低コスト化を図るために小形化を実現するにあったては、作動媒体を作動室に吸い込む速度の高速化が避けられない。

　一方で、ドライ式のスクリュー圧縮機は、作動室内での冷却媒体によるシール効果を期待できないことから、作動室内での作動媒体の漏れ損失を低減させるために毎分で１万回転を超える高速回転で運転する。すなわち、高エネルギー効率化の観点では、高速運転になればなるほど作動室に流入する作動媒体が急加速されることになるため、作動媒体の作動室への吸込をスムーズに行うことができないと作動媒体の加速損失が増大するという問題がある。

　本発明は以上の点を考慮してなされたもので、作動媒体の加速損失を低減させて、高いエネルギー効率で作動媒体を圧縮し得るスクリュー圧縮機を提案しようとするものである。

　かかる課題を解決するため本発明においては、吸込口から吸い込んだ作動媒体を圧縮して吐出口から吐出するスクリュー圧縮機において、互いに噛み合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータと、前記雄ロータ及び前記雌ロータが収納され、前記雄ロータ及び前記雌ロータと共に前記作動媒体を圧縮するための作動室を形成するボアが設けられたケーシングと、前記雄ロータ及び前記雌ロータの少なくとも一方を回転駆動する駆動部と、前記作動媒体を前記作動室に吸い込むための吸込ポートを形成し、前記作動室が所定容量となるときに当該作動室を閉止する作動室閉止部と、前記吸込口及び前記吸込ポート間を連通する吸込空間とを設け、前記吸込ポートに対して前記雄ロータ及び雌ロータの反対側の前記雄ロータの軸部及び前記雌ロータの軸部間に、前記吸込空間及び前記吸込ポート間を連通する開放空間を設けるようにした。

　本発明のスクリュー圧縮機によれば、吸込口から吸い込まれた作動媒体の流動抵抗が少なく、作動室への作動媒体の吸い込みをスムーズに行わせることができる。これにより雄ロータ及び雌ロータの高速回転時には、作動媒体が作動室に流入する際にも減速されないため作動媒体を加速するためのエネルギーを抑制してスクリュー圧縮機のエネルギー効率を向上させることができる一方で、雄ロータ及び雌ロータの低速回転時にも、作動媒体の吸込抵抗の低減に伴って作動媒体の流量を増加させることが可能となる。

　本発明によれば、作動媒体の加速損失を低減させて、高いエネルギー効率で作動媒体を圧縮し得るスクリュー圧縮機を実現できる。

第１の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。第１の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図（図１のＡ－Ａ矢視図）である。第１の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図（図１のＢ－Ｂ矢視図）である。第１の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図（図１のＣ－Ｃ矢視図）である。従来のスクリュー圧縮機の構成例を示す断面図である。図２に対応する従来のスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。図１のＣ－Ｃ矢視図に相当する第２の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。図１のＣ－Ｃ矢視図に相当する第３の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。図１のＣ－Ｃ矢視図に相当する第４の実施の形態によるスクリュー圧縮機の構成を示す断面図である。

　以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
　図１～図４は、第１の実施の形態によるスクリュー圧縮機を示す。図１は図２におけるＤ－Ｄ矢視図、図２は図１におけるＡ－Ａ矢視図、図３は図１及び図２におけるＢ－Ｂ矢視図、図４は図１及び図２におけるＣ－Ｃ矢視図である。

　図１及び図２に示すように、本実施の形態のスクリュー圧縮機１は、スクリューロータである雄ロータ２及び雌ロータ３と、雄ロータ２及び雌ロータ３を収納するケーシング４とを備えて構成される。

　雄ロータ２は、螺旋状に延在する複数（本実施の形態においては４つ）の歯２ＡＡ（図３及び図４）が設けられた歯部２Ａと、歯部２Ａのロータ軸方向の一端側（図１及び図２の左側）に接続された吸込側軸部２Ｂと、歯部２Ａのロータ軸方向の他端側（図１及び図２の右側）に接続された吐出側軸部２Ｃとを備えて構成される。雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂは吸込側軸受５により回転自在に支持され、雄ロータ２の吐出側軸部２Ｃは吐出側軸受７により回転自在に支持されている。

　同様に、雌ロータ３は、螺旋状に延在する複数（本実施の形態においては６つ）の歯３ＡＡ（図３及び図４）が設けられた歯部３Ａと、歯部３Ａのロータ軸方向の一端側に接続された吸込側軸部３Ｂと、歯部３Ａのロータ軸方向の他端側に接続された吐出側軸部３Ｃとを備えて構成される。雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂは吸込側軸受６により回転自在に支持され、雌ロータ３の吐出側軸部３Ｃは、吐出側軸受８により回転自在に支持されている。

　雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂは、ケーシング４を貫通して駆動部９を構成するモータ９Ａの回転軸９Ｂに連結されている。これによりモータ９Ａを駆動させることによって雄ロータ２をモータ９Ａの回転軸９Ｂと一体に回転駆動させることができ、さらには雄ロータ２の歯部２Ａと雌ロータ３の歯部３Ａとの噛み合いによって雌ロータ３も雄ロータ２と一体に回転駆動させることができる。ただし、スクリュー圧縮機１の駆動に当たっては、雄ロータ２及び雌ロータ３のいずれを駆動させるようにしてもよい。また雄ロータ２及び雌ロータ３を同期させて双方をモータにより駆動させるようにしてもよい。

　ケーシング４は、メインケーシング１０と、メインケーシング１０のロータ軸方向の他端側（図１及び図２の右側）に連結されたＤケーシング１１とから構成される。Ｄケーシング１１には、雄ロータ２の歯部２Ａ及び雌ロータ３の歯部３Ａよりもロータ径方向の外側（図１の下側）に位置する吐出口１１Ａと、吐出口１１Ａ及び後述の作動室間を接続するように形成された吐出経路１１Ｂとが形成される。

　またメインケーシング１０には、図３に示すように、雄ロータ２の歯部２Ａ及び雌ロータ３の歯部３Ａを収納するボア１０Ａが形成される。ボア１０Ａは、雄ロータ２の歯部２Ａ及び雌ロータ３の歯部３Ａを噛み合った状態で収納する２つの円筒状の穴が部分的に重なった形状を有する空間である。

　ボア１０Ａの内壁面と、雄ロータ２の歯溝２ＡＢ（図３及び図４）及び雌ロータ３の歯溝３ＡＢ（図３及び図４）とにより作動室が形成される。作動室は、ロータ軸方向の一方側（図１及び図２の左側）から他方側（図１及び図２の右側）に行くに従って容積が徐々に減少するよう形成される。これにより吸込口１２から吸い込まれた空気等の作動媒体が作動室において徐々に圧縮されて吐出経路１１Ｂを介して吐出口１１Ａから吐出される。

　吸込口１２は、メインケーシング１０における雄ロータ２の歯部２Ａ及び雌ロータ３の歯部３Ａよりもロータ径方向の外側（図１の上側）に形成される。吸込口１２は、図１及び図２に示すように、吸込空間１３を介して吸込ポートと連通しており、吸込口１２から吸い込まれた作動媒体がこれら吸込空間１３及び吸込ポートを順次経由して作動室に吸い込まれる。なお、吸込ポートは、ボア１０Ａ内における雄ロータ２の歯部２Ａのロータ軸方向の一端側の端面と、雌ロータ３の歯部３Ａのロータ軸方向の一端側の端面とを含む、雄ロータ２及び雌ロータ３の軸方向と垂直な平面上に設けられたポートである。

　吸込ポートには、作動室が最大容量となったときに雄ロータ２の歯部２Ａの一端側の端面と、雌ロータ３の歯部３Ａの一端側の端面とを閉じる（作動室を閉止する）ように板状の作動室閉止部材１４が配置されている。実際上、作動室閉止部材１４は、雄ロータ２の歯部２Ａのロータ軸方向の一端側の端面や、雌ロータ３の歯部３Ａのロータ軸方向の一端側の端面と対向する一面（以下、これをロータ対向面と呼ぶ）１４Ａ側が吸込ポート上に位置するように、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂ及び雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂ間に配置される。

　また吸込ポートに対して雄ロータ２及び雌ロータ３の反対側で、作動室閉止部材１４における雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの対向部位には、当該吸込側軸部２Ｂと同軸で（雄ロータ２のロータ軸の中心を中心とし）、かつ当該吸込側軸部２Ｂよりも一定程度大きい径（半径）を有する円弧状の窪み１４Ｃが形成されている。これにより雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂと作動室閉止部材１４の窪み１４Ｃとの間に一定大きさの空間（以下、これを雄ロータ側開放空間と呼ぶ）１５Ａが形成されている。

　同様に、作動室閉止部材１４における雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの対向部位には、当該吸込側軸部３Ｂと同軸で（雌ロータ３のロータ軸の中心を中心とし）、かつ当該吸込側軸部３Ｂよりも一定程度大きい径を有する円弧状の窪み１４Ｄが形成されている。これにより雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂと作動室閉止部材１４の窪み１４Ｄとの間に一定大きさの空間（以下、これを雌ロータ側開放空間と呼ぶ）１５Ｂが形成されている。

　この場合、作動室閉止部材１４の窪み１４Ｃ，１４Ｄの径は、作動室を閉止できるように、雄ロータ２や雌ロータ３の歯低半径よりも小さく、かつ雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂや雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの半径よりも大きく選定されている。

　さらに作動室閉止部材１４のロータ対向面１４Ａと反対側の他面（以下、これを反ロータ対向面と呼ぶ）１４Ｂ側には、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂと、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの間に位置し、吸込空間１３と、雄ロータ側開放空間１５Ａ及び雌ロータ側開放空間１５Ｂの双方とそれぞれ連通する開放空間（以下、これをモータ側開放空間と呼ぶ）１５Ｃが設けられている。

　なお以下においては、適宜、このモータ側開放空間１５Ｃと、雄ロータ側開放空間１５Ａ及び雌ロータ側開放空間１５Ｂとを合わせて開放空間１５と呼ぶ。この開放空間１５は、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３と、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３とを吸込ポートと連通する区間である。

　ここで、図２及び図４との対応部分に同一符号にダッシュ（「´」）を付して示す図５及び図６は、それぞれ従来のスクリュー圧縮機１´における図２や図４に対応する部分の構造を示す。この図５及び図６からも明らかなように、従来のスクリュー圧縮機１´では、本実施の形態の作動室閉止部材１４に対応する作動室閉止部１６のロータ対向面１６Ａの反対側に本実施の形態の開放空間１５Ｃと同様の空間が設けられておらず、この開放空間１５Ｃに該当する部分を埋め尽くすように作動室閉止部１６がメインケーシング１０´と一体に形成されている。

　また、かかる従来のスクリュー圧縮機１´では、作動室閉止部１６における雄ロータ２´の吸込側軸部２Ｂ´との対向部位に当該吸込側軸部２Ｂ´と同軸に円弧状の窪み１６Ｂが形成されてはいるものの、この窪み１６Ｂの径は、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂ´の回転を妨げない程度に選定されている。このため作動室閉止部１６及び雄ロータ２´の吸込側軸部２Ｂ´間には、微小な隙間が形成されているだけで、本実施の形態のスクリュー圧縮機１の雄ロータ側開放空間１５Ａ（図４）のような空間は存在していない。

　同様に、従来のスクリュー圧縮機１´では、作動室閉止部１６における雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの対向部位に当該吸込側軸部３Ｂ´と同軸に円弧状の窪み１６Ｃが形成されてはいるものの、この窪み１６Ｃの径は、雌ロータ３´の吸込側軸部３Ｂ´の回転を妨げない程度に選定されている。このため作動室閉止部１６及び雌ロータ３´の吸込側軸部３Ｂ´間には、微小な隙間が形成されているだけで、本実施の形態のスクリュー圧縮機１の雌ロータ側開放空間１５Ｂ（図４）のような空間は存在していない。

　このような構成を有する従来のスクリュー圧縮機１´では、吸込口から吸い込まれた作動媒体が、雄ロータ２´の吸込側軸部２Ｂ´よりも外側に存在する吸込空間１３´と、雌ロータ３´の吸込側軸部３Ｂ´よりも外側に存在する吸込空間１３´とをそれぞれ経由してスクリュー圧縮機１´内に流入するが、これらの吸込空間１３´を流動する作動媒体の流れが作動室閉止部１６によりせき止められるため、吸込空間１３´内での流動抵抗が増大して作動媒体の作動室への吸込が阻害される。

　一方、本実施の形態のスクリュー圧縮機１では、従来のスクリュー圧縮機１´と同様に、吸込口１２から吸い込まれた作動媒体が、吸込空間１３のうちの雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する空間部分と、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する空間部分とをそれぞれ経由してスクリュー圧縮機１内に流入する。この場合において、吸込空間１３のこれらの空間部分をそれぞれ流動する作動媒体が雄ロータ側開放空間１５Ａ、雌ロータ側開放空間１５Ｂ及びモータ側開放空間１５Ｃからなる開放空間１５に流れ込むため、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分と、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分とをそれぞれ経由してスクリュー圧縮機１内に流入する作動媒体の流動が作動室閉止部材１４によってせき止められることがない。

　そして雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を流動してきた作動媒体の一部は、作動室閉止部材１４の雄ロータ２側の側面に衝突した後に、作動室閉止部材１４の窪み１４Ｃと雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの間の雄ロータ側開放空間１５Ａを経由して、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向（図４において矢印ａで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び開放空間１５内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　また残りの作動媒体は、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を経由して流動してきた作動媒体とモータ側開放空間１５Ｃにおいて衝突した後に、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び開放空間１５内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　同様に、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を流動してきた作動媒体の一部は、作動室閉止部材１４の雌ロータ３側の側面に衝突した後に、作動室閉止部材１４の窪み１４Ｄと雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの間の雌ロータ側開放空間１５Ｂを経由して、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向（図４において矢印ｂで示す方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び開放空間１５内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　また残りの作動媒体は、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を経由して流動してきた作動媒体とモータ側開放空間１５Ｃにおいて衝突した後に、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び開放空間１５内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　よって、本実施の形態のスクリュー圧縮機１によれば、雄ロータ側開放空間１５Ａ、雌ロータ側開放空間１５Ｂ及びモータ側開放空間１５Ｃからなる開放空間１５を設けた分、従来のスクリュー圧縮機１´に比べて吸込口１２から吸い込まれた作動媒体の流動抵抗が少なく、作動室への作動媒体の吸い込みがスムーズに行われることになる。

　これにより雄ロータ２及び雌ロータ３の高速回転時には、作動媒体が作動室に流入する際にも減速されないため作動媒体を加速するためのエネルギーを抑制してスクリュー圧縮機のエネルギー効率を向上させることができる一方で、雄ロータ２及び雌ロータ３の低速回転時にも、作動媒体の吸込抵抗の低減に伴って作動媒体の流量を増加させることが可能となる。従って、本スクリュー圧縮機１によれば、作動媒体の加速損失を低減させて、高いエネルギー効率で作動媒体を圧縮することができる。

（２）第２の実施の形態
　図４との対応部分に同一符号又は同一符号に添え字「Ｘ」を付して示す図７は、第２の実施の形態によるスクリュー圧縮機の一部構成を示ものであり、図１のＣ－Ｃ矢視図に対応する。本実施の形態のスクリュー圧縮機は、第１の実施の形態の作動室閉止部材１４（図１、図２、図４）に代えて、図６について上述した従来の作動室閉止部１６と同じ位置に当該作動室閉止部１６と同じ大きさの作動室閉止部２０がメインケーシング１０Ｘと一体形成されている点を除いて第１の実施の形態のスクリュー圧縮機１と同様に構成されている。

　この場合、本実施の形態のスクリュー圧縮機の作動室閉止部２０には、ロータ軸方向のモータ９Ａ（図１）側の一端部からロータ対向面（雄ロータ２の歯部２Ａの端部や雌ロータ３の歯部３Ａと対向する面）の近傍にまで至るように雄ロータ２と対向する側部及び雌ロータ３と対向する側部をそれぞれ削ることにより雄ロータ側凹部２０Ａ及び雌ロータ側凹部２０Ｂが形成されている。また雄ロータ側凹部２０Ａ及び雌ロータ側凹部２０Ｂは、雄ロータ２及び雌ロータ３のロータ軸の方向から見てそれぞれボア１０ＡＸの内壁面と滑らかに接合する曲線状に形成されている。

　そして、このように作動室閉止部２０に雄ロータ側凹部２０Ａ及び雌ロータ側凹部２０Ｂを形成することにより、雄ロータ側凹部２０Ａ及び雌ロータ側凹部２０Ｂを隔離する作動室閉止部２０の隔離壁２０Ｃと、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの間に雄ロータ側凹部２０Ａと同形状の第１の雄ロータ側開放空間２１Ａが形成されると共に、かかる隔離壁２０Ｃと、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの間に雌ロータ側凹部２０Ｂと同形状の第１の雌ロータ側開放空間２２Ａが形成されている。

　また作動室閉止部２０には、ロータ対向面側における雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの対向部位に、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂと同軸で、かつ当該吸込側軸部２Ｂよりも一定程度大きい径を有する円弧状の窪み２０Ｄが形成されている。これにより雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂと作動室閉止部２０との間に第１の雄ロータ側開放空間２１Ａと連通し、当該第１の雄ロータ側開放空間２１Ａと共に第１の開放空間２１を構成する一定大きさの第２の雄ロータ側開放空間２１Ｂが形成されている。

　同様に、作動室閉止部２０には、ロータ対向面側における雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの対向部位に、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂと同軸で、かつ当該吸込側軸部３Ｂよりも一定程度大きい径を有する円弧状の窪み２０Ｅが形成されている。これにより雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂと作動室閉止部２０との間に第２の雌ロータ側開放空間２２Ａと連通し、当該第１の雌ロータ側開放空間２２Ａと共に第２の開放空間２２を構成する一定大きさの第２の雌ロータ側開放空間２２Ｂが形成されている。

　この場合、作動室閉止部２０の窪み２０Ｄ，２０Ｅの径は、作動室を閉止できるように、雄ロータ２や雌ロータ３の歯低半径よりも小さく、かつ雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂや雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの半径よりも大きく選定されている。

　以上の構成を有する本実施の形態のスクリュー圧縮機では、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３（図１及び図２）の空間部分を流動してきた作動媒体が、作動室閉止部２０の雄ロータ側凹部２０Ａの壁面に沿って、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向（矢印ａで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第１の開放空間２１内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　また雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を流動してきた作動媒体の一部は、作動室閉止部２０のロータ対向面側の側壁に衝突するものの、その後、作動室閉止部２０の第２の雄ロータ側開放空間２１Ｂを経由して、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第１の開放空間２１内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　同様に、本スクリュー圧縮機では、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３（図１及び図２）の空間部分を流動してきた作動媒体が、作動室閉止部２０の雌ロータ側凹部２０Ｂの壁面に沿って、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向（矢印ｂで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第２の開放空間２２内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　また雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を流動してきた作動媒体の一部は、作動室閉止部２０のロータ対向面側の側壁に衝突するものの、その後、作動室閉止部２０の第２の雌ロータ側開放空間２２Ｂを経由して、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第２の開放空間２２内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　このように本実施の形態のスクリュー圧縮機では、第１の開放空間２１と第２の開放空間２２とを分離した構成としているため、雄ロータ２や雌ロータ３の回転に伴って吸込空間１３内等を流動する作動媒体を整流する効果を発揮する。特に、雄ロータ２や雌ロータ３の高速回転時にはこの整流効果が有効であり、低速運転比率の少ないスクリュー圧縮機の場合では吸込抵抗の効果が高い。また本スクリュー圧縮機では、作動室閉止部２０の雄ロータ側凹部２０Ａ及び雌ロータ側凹部２０Ｂがそれぞれボア１０ＡＸの内壁面と滑らかに接合する曲線状に形成されているため、吸込空間１３内等で流動する作動媒体の流れを一層乱さない効果を発揮する。

　よって、本実施の形態のスクリュー圧縮機によれば、従来のスクリュー圧縮機に比べて吸込口１２（図１）から吸い込まれた作動媒体の流動抵抗が少なく、作動室への作動媒体の吸い込みがスムーズに行われることになる。これにより雄ロータ２及び雌ロータ３の高速回転時には、作動媒体が作動室に流入する際にも減速されないため作動媒体を加速するためのエネルギーを抑制してスクリュー圧縮機のエネルギー効率を向上させることができ、雄ロータ２及び雌ロータ３の低速回転時にも、作動媒体の吸込抵抗の低減に伴って作動媒体の流量を増加させることが可能となる。

（３）第３の実施の形態
　図４との対応部分に同一符号又は同一符号に添え字「Ｙ」を付して示す図８は、第３の実施の形態によるスクリュー圧縮機の一部構成を示ものであり、図１のＣ－Ｃ矢視図に対応する。本実施の形態のスクリュー圧縮機は、作動室閉止部３０の構成が異なる点を除いて第２の実施の形態のスクリュー圧縮機と同様に構成されている。

　実際上、本実施の形態のスクリュー圧縮機では、図６について上述した従来の作動室閉止部１６と同じ位置に、当該作動室閉止部１６と同じ大きさの作動室閉止部３０がメインケーシング１０Ｙと一体に形成されている。

　この作動室閉止部３０には、ロータ軸方向のモータ９Ａ（図１）側の端部からロータ対向面（雄ロータ２の歯部２Ａの端部や雌ロータ３の歯部３Ａと対向する面）の近傍にまで至るように雄ロータ２と対向する側部及び雌ロータ３と対向する側部にそれぞれ雄ロータ側凹部３０Ａ及び雌ロータ側凹部３０Ｂが形成されている。

　そして、このように作動室閉止部３０に雄ロータ側凹部３０Ａ及び雌ロータ側凹部３０Ｂを形成することにより、雄ロータ側凹部３０Ａ及び雌ロータ側凹部３０Ｂを隔離する作動室閉止部３０の隔離壁３０Ｃと、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの間に雄ロータ側凹部３０Ａと同形状の第１の雄ロータ側開放空間３１Ａが形成されると共に、かかる隔離壁３０Ｃと、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの間に雌ロータ側凹部３０Ｂと同形状の第１の雌ロータ側開放空間３２Ａが形成されている。

　この場合、雄ロータ側凹部３０Ａは、その側面が、後述のように第１の雄ロータ側開放空間３１Ａに流入する作動媒体の当該第１の雄ロータ側開放空間３１Ａへの入口側から出口側に進むに従って曲率が大きくなる円弧状に形成されており、これにより第１の雄ロータ側開放空間３１Ａの曲率が、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの回転方向に進むに従って大きくなるように設計されている。

　同様に、雌ロータ側凹部３０Ｂは、その側面が、後述のように第１の雌ロータ側開放空間３２Ａに流入する作動媒体の当該第１の雌ロータ側開放空間３２Ａへの入口側から出口側に進むに従って曲率が大きくなる円弧状に形成されており、これにより第１の雌ロータ側開放空間３２Ａの曲率が、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの回転方向に進むに従って大きくなるように設計されている。

　また作動室閉止部３０には、ロータ対向面側における雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの対向部位に、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂと同軸で、かつ当該吸込側軸部２Ｂよりも一定程度大きい径を有する円弧状の窪み３０Ｄが形成されている。これにより雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂと作動室閉止部３０との間に第１の雄ロータ側開放空間３１Ａと連通し、当該第１の雄ロータ側開放空間３１Ａと共に第１の開放空間３１を構成する一定大きさの第２の雄ロータ側開放空間３１Ｂが形成されている。

　同様に、作動室閉止部３０には、ロータ対向面側における雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの対向部位に、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂと同軸で、かつ当該吸込側軸部３Ｂよりも一定程度大きい径を有する円弧状の窪み３０Ｅが形成されている。これにより雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂと作動室閉止部３０との間に第２の雌ロータ側開放空間３２Ａと連通し、当該第１の雌ロータ側開放空間３２Ａと共に第２の開放空間３２を構成する一定大きさの第２の雌ロータ側開放空間３２Ｂが形成されている。

　なお作動室閉止部３０の窪み３０Ｄ，３０Ｅの径は、作動室を閉止できるように、雄ロータ２や雌ロータ３の歯低半径よりも小さく、かつ雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂや雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの半径よりも大きく選定されている。

　以上の構成を有する本実施の形態のスクリュー圧縮機では、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３（図１及び図２）の空間部分を流動してきた作動媒体が、作動室閉止部３０の雄ロータ側凹部３０Ａの壁面に沿って、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向（矢印ａで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第１の開放空間３１内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　また雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３を流動してきた作動媒体の一部は、作動室閉止部３０のロータ対向面側の側面に衝突するものの、その後、作動室閉止部３０の第２の雄ロータ側開放空間３１Ｂを経由して、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第１の雄ロータ側開放空間３１Ａ内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　同様に、本スクリュー圧縮機では、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３（図１及び図２）の空間部分を流動してきた作動媒体が、作動室閉止部３０の雌ロータ側凹部３０Ｂの壁面に沿って、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向（矢印ｂで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第２の開放空間３２内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　また雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を流動してきた作動媒体の一部は、作動室閉止部３０のロータ対向面側の側壁に衝突するものの、その後、作動室閉止部３０の第２の雌ロータ側開放空間３２Ｂを経由して、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向と同じ方向に回転するように吸込空間１３及び第２の開放空間３２内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　このように本実施の形態のスクリュー圧縮機では、第１の開放空間３１と第２の開放空間３２とを分離した構成としていることから、第２の実施の形態のスクリュー圧縮機と同様に、雄ロータ２や雌ロータ３の回転に伴って吸込空間１３内等を流動する作動媒体を整流する効果を発揮する。

　よって、本実施の形態のスクリュー圧縮機によれば、第２の実施の形態のスクリュー圧縮機と同様に、従来のスクリュー圧縮機に比べて吸込口１２（図１）から吸い込まれた作動媒体の流動抵抗が少なく、作動室への作動媒体の吸い込みがスムーズに行われることになる。これにより雄ロータ２及び雌ロータ３の高速回転時には、作動媒体が作動室に流入する際にも減速されないため作動媒体を加速するためのエネルギーを抑制してスクリュー圧縮機のエネルギー効率を向上させることができ、雄ロータ２及び雌ロータ３の低速回転時にも、作動媒体の吸込抵抗の低減に伴って作動媒体の流量を増加させることが可能となる。

　加えて、本スクリュー圧縮機では、第１の雄ロータ側開放空間３１Ａや第１の雌ロータ側開放空間３２Ａの出口側が入口側よりも大きな曲率の円弧状としているため、第１の雄ロータ側開放空間３１Ａ内や第１の雌ロータ側開放空間３１Ｂ内を流動する作動媒体の流路面積が出口側で絞られることになる。これにより、これら第１の雄ロータ側開放空間３１Ａや第１の雌ロータ側開放空間３１Ｂの出口側から流出する作動媒体を増速させることができ、当該作動媒体の加速損失を低減することができる。

　また本スクリュー圧縮機では、雄ロータ側凹部３０Ａの側面形状や雌ロータ側凹部３０Ｂの側面形状をほぼ円筒形状としているため作動室閉止部３０の加工が容易となり、スクリュー圧縮機の製造効率の向上や製造コストの低減を図ることができる。

（４）第４の実施の形態
　図４との対応部分に同一符号又は同一符号に添え字「Ｚ」を付して示す図９は、第４の実施の形態によるスクリュー圧縮機の一部構成を示ものであり、図１のＣ－Ｃ矢視図に対応する。本実施の形態のスクリュー圧縮機は、作動室閉止部４０の構成が異なる点を除いて第３の実施の形態のスクリュー圧縮機と同様に構成されている。

　実際上、本実施の形態のスクリュー圧縮機では、図６について上述した従来の作動室閉止部１６と同じ位置に、当該作動室閉止部１６とロータ軸方向に同じ長さの作動室閉止部４０がメインケーシング１０Ｚと一体に形成されている。

　この作動室閉止部４０には、ロータ軸方向のモータ９Ａ（図１）側の端部からロータ対向面にまで至るように雄ロータ２側の側部及び雌ロータ３側の側部にそれぞれ雄ロータ側凹部４０Ａ及び雌ロータ側凹部４０Ｂが形成されている。

　そして、このように作動室閉止部４０に雄ロータ側凹部４０Ａ及び雌ロータ側凹部４０Ｂを形成することにより、雄ロータ側凹部４０Ａと、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂとの間に雄ロータ側開放空間４１Ａが形成されると共に、雌ロータ側凹部４０Ｂと、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂとの間に雌ロータ側開放空間４１Ｂが形成されている。

　この場合、作動室閉止部４０の雄ロータ側凹部４０Ａ及び雌ロータ側凹部４０Ｂの径は、作動室を閉止できるように、雄ロータ２や雌ロータ３の歯低半径よりも小さく、かつ雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂや雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの半径よりも大きく選定されている。

　また作動室閉止部４０の雄ロータ側凹部４０Ａは、その側面が、後述のように雄ロータ側開放空間４１Ａに流入する作動媒体の当該雄ロータ側開放空間４１Ａへの入口側から出口側に進むに従って曲率が大きくなる円弧状に形成されており、これにより雄ロータ側開放空間４１Ａの曲率が、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの回転方向に進むに従って大きくなるように設計されている。

　同様に、作動室閉止部４０の雌ロータ側凹部４０Ｂは、その側面が、後述のように雌ロータ側開放空間４１Ｂに流入する作動媒体の当該雌ロータ側開放空間４１Ｂへの入口側から出口側に進むに従って曲率が大きくなる円弧状に形成されており、これにより雌ロータ側開放空間４１Ｂの曲率が、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの回転方向に進むに従って大きくなるように設計されている。

　以上の構成を有する本実施の形態のスクリュー圧縮機では、雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３（図１及び図２）の空間部分を流動してきた作動媒体が、作動室閉止部４０の側面に衝突した後に、雄ロータ側開放空間４１Ａを経由して雄ロータ２の吸込側軸部２Ｂの周りを当該吸込側軸部２Ｂの回転方向（矢印ａで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３内や雄ロータ側開放空間４１Ａ内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　同様に、本スクリュー圧縮機では、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂよりも外側に存在する吸込空間１３の空間部分を流動してきた作動媒体が、作動室閉止部４０の側面に衝突した後に、雌ロータ側開放空間４１Ｂを経由して、雌ロータ３の吸込側軸部３Ｂの周りを当該吸込側軸部３Ｂの回転方向（矢印ｂで示す回転方向）と同じ方向に回転するように吸込空間１３内や雌ロータ側開放空間４１Ｂ内を流動しながらやがて吸込ポートを介して作動室に吸い込まれる。

　このように本実施の形態のスクリュー圧縮機では、第２及び第３の実施の形態のスクリュー圧縮機と同様に、雄ロータ側開放空間４１Ａと雌ロータ側開放空間４１Ｂとを分離した構成としているため、雄ロータ２や雌ロータ３の回転に伴って吸込空間１３内等を流動する作動媒体を整流する効果を発揮する。

　加えて、本スクリュー圧縮機では、第３の実施の形態と同様に、作業室閉止部４０の雄ロータ側凹部４０Ａの側面形状や雌ロータ側凹部４０Ｂの側面形状が、雄ロータ側開放空間４１Ａや雌ロータ側開放空間４１Ｂの出口側を入口側よりも大きな曲率の円筒形状としているため、雄ロータ側開放空間４１Ａや雌ロータ側開放空間４１Ｂの出口側から吸込空間１３等に流出する作動媒体を増速させることができ、当該作動媒体の加速損失を低減することができる。

　また本スクリュー圧縮機では、作動室閉止部４０の雄ロータ側凹部４０Ａの側面形状や雌ロータ側凹部４０Ｂの側面形状をほぼ円筒形状としているため作動室閉止部４０の加工が容易となり、スクリュー圧縮機の製造効率の向上や製造コストの低減を図ることができる。

（５）他の実施の形態
　なお上述の第１～第４の実施の形態においては、本発明を、雄ロータ２の歯部２Ａの歯数が４つ、雌ロータ３の歯部３Ａの歯数が６つのスクリュー圧縮機１に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成のスクリュー圧縮機に広く適用することができる。

　また上述の第１～第４の実施の形態においては、作動室閉止部材１４や作動室閉止部２０，３０，４０の各窪み１４Ｃ，１４Ｄ，２０Ｄ，２０Ｅ，３０Ｄ，３０Ｅ，４０Ａ，４０Ｂを雄ロータ２や雌ロータ３と同軸の円弧状に形成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、かかる窪み１４Ｃ，１４Ｄ，２０Ｄ，２０Ｅ，３０Ｄ，３０Ｅ，４０Ａ，４０Ｂは雄ロータ２や雌ロータ３と同軸でない円弧状であっても、また円弧状以外の形状であってもよい。

　さらに上述の第１の実施の形態においては、作動室閉止部材１４のモータ９Ａ側にモータ側開放空間１５Ｃを設けると共に、作動室閉止部材１４の側部に雄ロータ側開放空間１５Ａや雌ロータ側開放空間１５Ｂを設け、第２及び第３の実施の形態においては、作動室閉止部２０，３０の雄ロータ２側に第１及び第２の雄ロータ側開放空間２１Ａ，２１Ｂを設け、作動室閉止部２０，３０の雌ロータ３側に第１及び第２の雌ロータ側開放空間２２Ａ，２２Ｂを設けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば、第１の実施の形態においてはモータ側開放空間１５Ｃと、ロータ側開放空間１５Ａ及び雌ロータ側開放空間１５Ｂとのいずれか一方のみを設け、第２及び第３の実施の形態においては、第１の雄ロータ側開放空間２１Ａ及び第１の雌ロータ側開放空間２２Ａのみを設けるようにしてもよい。なお、第２及び第３の実施の形態において、第２の雄ロータ側開放空間２１Ｂ及び第２の雌ロータ側開放空間２２Ｂのみを設けるようにしたのが第４の実施の形態である。

　本発明は、種々の構成のスクリュー圧縮機に広く適用することができる。

　１……スクリュー圧縮機、２……雄ロータ、２Ａ，３Ａ……歯部、２Ｂ，３Ｂ……吸込側軸部、２Ｃ，３Ｃ……吐出側軸部、３……雌ロータ、４……ケーシング、９……駆動部、９Ａ……モータ、１０，１０Ｘ～１０Ｚ……メインケーシング、１０Ａ，１０ＡＸ～１０ＡＺ……ボア、１２……吸込口、１３……吸込空間、１４……作動室閉止部材、１４Ｃ，１４Ｄ，２０Ｄ，２０Ｅ，３０Ｄ，３０Ｅ，４０Ａ，４０Ｂ……窪み、１５，２１，２２，３１，３２……開放空間、１５Ａ，２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ……雄ロータ側開放空間、１５Ｂ，２２Ａ，２２Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ，４１Ｂ……雌ロータ側開放空間、１５Ｃ……モータ側開放空間、２０，３０，４０……作動室閉止部、２０Ａ，３０Ａ……雄ロータ側凹部、２０Ｂ，３０Ｂ……雌ロータ側凹部、２０Ｃ……隔離壁。

Claims

　吸込口から吸い込んだ作動媒体を圧縮して吐出口から吐出するスクリュー圧縮機において、
　互いに噛み合いながら回転する雄ロータ及び雌ロータと、
　前記雄ロータ及び前記雌ロータが収納され、前記雄ロータ及び前記雌ロータと共に前記作動媒体を圧縮するための作動室を形成するボアが設けられたケーシングと、
　前記雄ロータ及び前記雌ロータの少なくとも一方を回転駆動する駆動部と、
　前記作動媒体を前記作動室に吸い込むための吸込ポートを形成し、前記作動室が所定容量となるときに当該作動室を閉止する作動室閉止部と、
　前記吸込口及び前記吸込ポート間を連通する吸込空間と
　を備え、
　前記吸込ポートに対して前記雄ロータ及び雌ロータの反対側の前記雄ロータの軸部及び前記雌ロータの軸部間に、前記吸込空間及び前記吸込ポート間を連通する開放空間が設けられた
　ことを特徴とするスクリュー圧縮機。
　前記雄ロータ及び前記雌ロータは、
　それぞれ螺旋状に延在する複数の歯が設けられた歯部を有し、それぞれ歯部の歯が噛み合った状態で前記ケーシングの前記ボアに収納され、
　前記吸込ポートは、
　前記雄ロータ及び前記雌ロータの軸方向における、前記雄ロータ及び前記雌ロータを介して前記吐出口と反対側の前記雄ロータの前記歯部及び前記雌ロータの前記歯部の端面を含む平面上に設けられた
　ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
　前記吸込空間は、
　前記雄ロータ側と、前記雌ロータ側とに分離して設けられ、
　前記吸込口から吸い込まれ、前記吸込空間における前記雄ロータの前記軸部の外側を経由して流動する前記作動媒体と、前記吸込口から吸い込まれ、前記雌ロータの前記軸部の外側を経由して流動する前記作動媒体との双方が流入するように前記開放空間が形成された
　ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
　前記開放空間は、
　前記雄ロータ側と、前記雌ロータ側とに分けて設けられ、
　前記吸込空間における前記雄ロータの前記軸部の外側を経由して流動する前記作動媒体が前記雄ロータ側の前記開放空間に流入し、前記吸込空間における前記雌ロータの前記軸部の外側を経由して流動する前記作動媒体が前記雌ロータ側の前記開放空間に流入するよう形成された
　ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
　前記開放空間は、
　前記雄ロータ側と、前記雌ロータ側とに分けて設けられ、
　前記雄ロータ側の前記開放空間と、前記雌ロータ側の前記開放空間との双方が、前記雄ロータ及び前記雌ロータのロータ軸の方向から見て前記ボアの内壁面と滑らかに接合する曲面状に形成された
　ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
　前記作動室閉止部は、
　前記雄ロータの軸部及び前記雌ロータの軸部間に設けられ、前記開放空間を前記雄ロータ側及び前記雌ロータ側に分離し、
　前記雄ロータの前記軸部との対向部位に、当該軸部よりも一定程度大きい径を有する円弧状の第１の窪みが形成されると共に、前記雌ロータの前記軸部との対向部位に、当該雌ロータと同軸でかつ当該軸部よりも一定程度大きい径を有する円弧状の第２の窪みが形成された
　ことを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
　前記第１の窪みは、前記雄ロータのロータ軸の中心を中心とする円弧状に形成され、
　前記第２の窪みは、前記雌ロータのロータ軸の中心を中心とする円弧状に形成された
　ことを特徴とする請求項６に記載のスクリュー圧縮機。
　前記第１及び第２の窪みの少なくとも一方は、
　対向する前記雄ロータの軸部又は前記雌ロータの前記軸部の回転方向に進むに従って曲率が大きくなるよう形成された
　ことを特徴とする請求項６又は７に記載のスクリュー圧縮機。
　前記第１及び第２の窪みの半径は、
　前記雄ロータ及び前記雌ロータの歯低半径よりも小さく、かつ前記雄ロータ及び前記雌ロータの前記軸部の半径よりも大きく選定された
　ことを特徴とする請求項６に記載のスクリュー圧縮機。