重要なスクリュー圧縮機の作動原理

スクリュー圧縮機の核心的な作動部品は、シリンダー内に配置された一対の相互に噛み合うらせん状の陽ローターおよび陰ローターから構成されています。両ローターには複数の凹状の歯溝が設けられており、運転中に互いに逆方向に高速回転します。ローター同士の間およびローターとハウジング内壁との間のクリアランスはわずか0.05～0.10ミリメートル（5～10サウザンス・オブ・インチ）であり、これによりガスの圧縮プロセスにおける気密性が確保されます。

駆動方式に関しては、主ローター（男性ローターまたは凸ローターとも呼ばれる）が通常は電動モーターによって駆動されます（ただし、一部の用途ではエンジン駆動の構成も存在します）。副ローター（女性ローターまたは凹ローターとも呼ばれる）への動力伝達は主に2つの方法で行われます：油の噴射によって形成される油膜による可撓性駆動、または両ローターの端部にある同期ギアによる剛体的伝達です。どちらの駆動方式も、ローター作動中に金属同士の直接接触がないようにすること（理論上）を保証しており、これにより摩耗を効果的に低減し、運転の安定性を高めます。

圧縮機の吐出容量（流量）および吐出圧力は、主にローターの構造パラメータによって決定されます：ローターが長いほど圧縮行程中の圧力発生能力が向上し、結果として吐出圧力が高くなります。また、ローターの直径が大きくなると吸入サイクルごとのガス容積が増加し、より大きな吐出容量が得られます。

運転サイクルは「吸入－圧縮－吐出」の順序に従って行われ、以下の通りです。スクリューロータの歯面間隙が吸入口の位置まで回転すると、その容積が徐々に拡大し、圧力差によって周囲のガスが吸引されて間隙内に満たされます。ロータの回転が続くと、ガスで満たされた歯面間隙はハウジング壁によって密封され、独立した圧縮室が形成されます。この時点で、高圧下で潤滑油が室内に噴射され、シール、冷却、潤滑の3つの機能を同時に果たします。ロータの連続的な回転により、圧縮室の容積は着実に減少し、室内の油気混合物（潤滑油とガスの混合物）が段階的に圧縮され、圧力が継続的に上昇します。圧縮室が吐出口に合流する位置まで回転すると、高圧の油気混合物が圧力を受けながらコンプレッサから排出され、1つの作動サイクルが完了します。

ローターの安定した運転は、摩擦を低減する軸受システムによって支えられています。軸受はシャフト端部近くのエンドキャップによって固定および位置決めされています。入口側には通常、主に径方向荷重を支えるローラー軸受が使用されます。吐出側には一対の向かい合うテーパーローラー軸受が採用されています。これらの軸受は二つの機能を果たしており、ローター運転時に発生する軸方向推力に対抗するスラスト軸受としての役割に加え、径方向荷重も支えます。同時に、ローターの動きに必要な最小限の軸方向すきまを確保し、規定された範囲内で正確な動作を保証します。

特に、ローターが連続的に回転することで、各対の噛み合う歯溝が順次「吸気—圧縮—排気」というプロセスを繰り返します。複数の歯溝の作動サイクルが互いに連鎖し、絶え間なく交互に進行することで、圧縮機は安定した連続的なガス出力を実現しています。