(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
咬合する第１スクリュロータおよび該第１スクリュロータと平行に配置された第２スクリュロータを回転可能に収容するロータ室を有する圧縮機本体部と、
モータ軸を有する回転子と該回転子の外周に配設された固定子とを収容するモータ室を有するモータ部と
を備え、
前記圧縮機本体部のロータ室と、前記モータ部のモータ室の間に貫通孔を設け、
該貫通孔を通して前記第１スクリュロータのロータ軸と前記モータ部のモータ軸とを連結したスクリュ圧縮機において、
前記モータ室の前記ロータ室側の端面に前記貫通孔と同軸に配置され前記貫通孔より大径とした第１凹部を設け、
前記第１凹部に、前記第１スクリュロータのモータ側ロータ軸を、該モータ側ロータ軸と連結された前記モータ軸を介して、あるいは直接、支持する外径がＤＭの第１ころ軸受を配設し、
前記第１凹部と軸方向において異なる位置に配置され、前記ロータ室の前記モータ室側の端面に、前記第２スクリュロータのモータ側ロータ軸と同軸に配置され前記第２スクリュロータのモータ側ロータ軸を収容する第２凹部を設け、
前記第２凹部に、前記第２スクリュロータのモータ側ロータ軸を支持する外径がＤＦ（但し外径ＤＦは外径ＤＭと異なるものとする）の第２ころ軸受を配設し、
前記ＤＭ、前記ＤＦ、および、前記第１および第２のスクリュロータの軸心間距離ＤＣＤの間で、（ＤＭ＋ＤＦ）×１／２≧ＤＣＤ、且つ、ＤＭ＞ＤＦが成り立つように構成されたことを特徴とするスクリュ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュ圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に示すように、オスロータとメスロータが咬合して形成される圧縮空間、該圧縮空間と連通しロータの一側に形成された吸込口、および、該圧縮空間と連通しロータの他側に形成された吐出口を有するスクリュ圧縮機が知られている。オスロータおよびメスロータには、それぞれロータの吸込口側および吐出口側の両側に延びるようにロータ軸が形成されている。各ロータ軸には、径方向の荷重を支持する軸受および軸方向の荷重を支持する軸受がそれぞれ設けられている。
【０００３】
このスクリュ圧縮機は、吸込口から吸い込んだ作動媒体を、圧縮空間で圧縮し、吐出口から吐出する。圧縮空間で作動媒体を圧縮すると、オスロータおよびメスロータには、軸方向および径方向への力が加えられる。そのため、各軸受の選定は、前記力に基づいて行われる必要がある。
【０００４】
一方、オスロータおよびメスロータの軸と直交する断面（軸受が配される部分の断面）は、図５に示す通りである。オスロータおよびメスロータのスクリュロータ径は、圧縮空間の形状から決定される。オスロータおよびメスロータのスクリュロータ径が決定すると、各スクリュロータの回転軸心間距離ＤＣＤが決定する。この回転軸心間距離ＤＣＤの範囲内には、オスロータ側の軸受とメスロータ側の軸受を軸方向において、ほぼ同じ位置に固設するための余肉部を設ける必要がある。オスロータ側の軸受の外径ＤＭ、メスロータ側の軸受の外径ＤＦ、および、余肉部のロータ軸と直交する方向の長さｔとすると、次式（１）の関係が成り立つ。
【０００５】
【数１】
0005595048.tif 000002
【０００６】
（１）式では、回転軸心間距離ＤＣＤ＞０、外径ＤＭ＞０、外径ＤＦ＞０、余肉部ｔ＞０を満たす必要がある。一般に、軸受は外径が大きくなるほど、大きな荷重を支持することができるが、軸受のサイズを大きくするには、（１）式からも分かるように限界がある。そこで、限られた幾何学的構造の中で、可能な限り大きな荷重に耐え得る軸受を配設する必要が生じた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１７３８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、スクリュロータのロータ軸と、該ロータ軸と平行に配置されたロータ軸との間のロータ軸心間距離から決定される幾何学的構造の中で、大荷重に耐え得る、すなわち、大きなサイズの軸受を有利に配設可能なスクリュ圧縮機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための手段として、本発明のスクリュ圧縮機は、咬合する第１スクリュロータおよび該第１スクリュロータと平行に配置された第２スクリュロータを回転可能に収容するロータ室を有する圧縮機本体部と、モータ軸を有する回転子と該回転子の外周に配設された固定子とを収容するモータ室を有するモータ部とを備え、前記圧縮機本体部のロータ室と、前記モータ部のモータ室の間に貫通孔を設け、該貫通孔を通して前記第１スクリュロータのロータ軸と前記モータ部のモータ軸とを連結したスクリュ圧縮機において、前記モータ室の前記ロータ室側の端面に前記貫通孔と同軸に配置され前記貫通孔より大径とした第１凹部を設け、前記第１凹部に、前記第１スクリュロータのモータ側ロータ軸を、該モータ側ロータ軸と連結された前記モータ軸を介して、あるいは直接、支持する外径がＤＭの第１ころ軸受を配設し、前記第１凹部と軸方向において異なる位置に配置され、前記ロータ室の前記モータ室側の端面に、前記第２スクリュロータのモータ側ロータ軸と同軸に配置され前記第２スクリュロータのモータ側ロータ軸を収容する第２凹部を設け、前記第２凹部に、前記第２スクリュロータのモータ側ロータ軸を支持する外径がＤＦ（但し外径ＤＦは外径ＤＭと異なるものとする）の第２ころ軸受を配設し、前記ＤＭ、前記ＤＦ、および、前記第１および第２のスクリュロータの軸心間距離ＤＣＤの間で、（ＤＭ＋ＤＦ）×１／２≧ＤＣＤ、且つ、ＤＭ＞ＤＦが成り立つように構成した。
【００１０】
この構成によれば、モータ室のロータ室側の端面に設けられた第１凹部と、ロータ室のモータ室側の端面に設けられた第２凹部とが、軸方向において異なる位置に配置されている。そのため、第１凹部に配設される第１ころ軸受の外径ＤＭ、第２凹部に配設される第２ころ軸受の外径ＤＦ、および、第１および第２のスクリュロータの軸心間距離ＤＣＤの間で、（ＤＭ＋ＤＦ）×１／２≧ＤＣＤ、且つ、ＤＭ＞ＤＦが成り立つように構成することができ、ＤＭおよびＤＦを大きくすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、第１スクリュロータと、該第１スクリュロータと平行に配置された第２スクリュロータとの間の軸心間距離から決定される幾何学的構造の中で、大荷重に耐え得る、すなわち、大きなサイズの軸受を有利に配設できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明にかかるスクリュ圧縮機を示す図。
【図２】本発明にかかるスクリュ圧縮機の要部拡大図。
【図３】別の実施形態のスクリュ圧縮機を示す図。
【図４】更に別の実施形態のスクリュ圧縮機の要部拡大図。
【図５】軸と直交する方向のスクリュロータの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１４】
図１は、本発明にかかるスクリュ圧縮機１０（以下、単に圧縮機１０という。）を示す。
【００１５】
圧縮機１０は、メインケーシング１１、圧縮機本体用キャップ部１２、および、モータ用キャップ部１３を備えている。圧縮機１０は、圧縮機本体用キャップ部１２、メインケーシング１１、および、モータ用キャップ部１３の順に配設して連結することによりケーシングを構成している。
【００１６】
メインケーシング１１は、メインケーシング本体１４と、ケーシングエンドカバー１５とからなっている。
【００１７】
図２に示すように、メインケーシング１１のメインケーシング本体１４には、圧縮機本体用キャップ部１２の内側で軸方向に突出する凸部１４ａが形成され、凸部１４ａの端面には軸方向に凹部状に形成されたロータ室用凹部１６が設けられている。ロータ室用凹部１６には、後述する第１スクリュロータ（雄スクリュロータ）４２、および、第２スクリュロータ（雌スクリュロータ）４３が回転可能に収容されている。
【００１８】
メインケーシング本体１４のモータ用キャップ部１３側の端面には、軸方向に凹部状に形成されたモータ室用凹部１７が設けられている。モータ室用凹部１７には、後述するモータ部７３の回転子６６、および、固定子６７が収容される。
【００１９】
ロータ室用凹部１６と、モータ室用凹部１７との間には、貫通孔１８が第１スクリュロータ４２と同軸に設けられている。
【００２０】
モータ室用凹部１７の奥端面に貫通孔１８と同軸に配置され貫通孔１８より大径とした第１凹部１９が設けられている。第１凹部１９は、内径がＤＭであり後述する第１軸受６９（ころ軸受）を配設する第１軸受配設部２０である。第１軸受配設部２０の内周面には、第１軸受６９のモータ室用凹部１７側への移動を規制するための規制部材２２を係止する係止溝２３が設けられている。
【００２１】
ロータ室用凹部１６の奥端面には、後述する第２スクリュロータ４３のモータ側ロータ軸４７を収容する第２凹部２４が設けられている。第２凹部２４は、内径がＤＦであり後述する第２軸受（ころ軸受）５７を配設する第２軸受配設部２５と、第２軸受配設部２５と連続し第２軸受配設部２５より小径とした軸端部収容部２６とから構成されている。なお、第２軸受配設部２５は、軸端部収容部２６より、ロータ室用凹部１６寄りに位置している。そして、第２凹部２４の第２軸受配設部２５の内周面には、第２軸受５７のロータ室用凹部１６側への移動を規制するための規制部材２７を係止する係止溝２８が設けられている。第２凹部２４は、第１凹部１９と軸方向において異なる位置に配置されている。
【００２２】
メインケーシング本体１４の凸部１４ａの端面には、圧縮機本体用キャップ部１２の内部で、ケーシングエンドカバー１５が連結されている。メインケーシング本体１４のロータ室用凹部１６とケーシングエンドカバー１５の一部とにより、スクリュロータ４２，４３を回転可能に収容するロータ室３２が形成されている。
【００２３】
ケーシングエンドカバー１５には、軸方向に２つの貫通孔３３，３４が設けられている。貫通孔３３，３４の軸間距離はＤＣＤである。貫通孔３３は、第１スクリュロータ４２と同軸に配設されている。貫通孔３４は、第２スクリュロータ４３と同軸に配設されている。ケーシングエンドカバー１５の端面には、貫通孔３３，３４を閉塞する蓋４１が設けられている。蓋４１には、貫通孔３３，３４内側に突出し、後述する複数の軸受５２，５３，５４，５５，５８，５９，６０を固定する押さえ部４１ａが設けられている。
【００２４】
圧縮機１０は、咬合する第１スクリュロータ４２および第２スクリュロータ４３を備えている。第１スクリュロータ４２および第２スクリュロータ４３は、ロータ室３２に回転可能に収容されている。
【００２５】
第１スクリュロータ４２は、モータ用キャップ部１３側の端面４４から軸方向に延びるように設けられたモータ側ロータ軸４６と、圧縮機本体用キャップ部１２側の端面４８から軸方向に延びるように設けられた端部側ロータ軸５０とを備えている。
【００２６】
第２スクリュロータ４３は、それぞれ、モータ用キャップ部１３側の端面４５から軸方向に延びるように設けられたモータ側ロータ軸４７と、圧縮機本体用キャップ部１２側の端面４９から軸方向に延びるように設けられた端部側ロータ軸５１とを備えている。モータ側ロータ軸４６，４７の軸間距離、および、端部側ロータ軸５０，５１の軸間距離はそれぞれＤＣＤである。
【００２７】
第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６は、メインケーシング本体１４の貫通孔１８に挿入されている。
【００２８】
第１スクリュロータ４２の端部側ロータ軸５０は、ケーシングエンドカバー１５の貫通孔３３に収容されている。ケーシングエンドカバー１５の貫通孔３３には、複数の軸受５２，５３，５４，５５が配設されている。第１スクリュロータ４２の端部側ロータ軸５０は、複数の軸受５２，５３，５４，５５に支持されている。
【００２９】
第２スクリュロータ４３のモータ側ロータ軸４７は、メインケーシング本体１４の第２凹部２４に収容されている。第２凹部２４の第２軸受配設部２５には、第２軸受５７が配設されている。第２スクリュロータ４３のモータ側ロータ軸４７は、端部が軸端部収容部２６に収容された状態で第２軸受５７に支持されている。第２軸受５７は、軸端部収容部２６側の面の一部と外周面が第２軸受配設部２５に当接し第２軸受配設部２５の係止溝２８に規制部材２７を係止させることにより固定されている。
【００３０】
第２スクリュロータ４３の端部側ロータ軸５１は、ケーシングエンドカバー１５の貫通孔３４に収容されている。ケーシングエンドカバー１５の貫通孔３４には、複数の軸受５８，５９，６０が配設されている。第２スクリュロータ４３の端部側ロータ軸５１は、複数の軸受５８，５９，６０に支持されている。
【００３１】
ロータ室用凹部１６のモータ室用凹部１７側には、図示しないフィルターを通して外部からガスを吸い込む吸込部６２が設けられている。ロータ室用凹部１６のケーシングエンドカバー１５側には、ロータ室３２内で圧縮した圧縮ガスを吐出する吐出部６３が設けられている。
【００３２】
モータ室用凹部１７と、モータ用キャップ部１３とが連結された内部の空間には、第１スクリュロータ４２を駆動するための回転子６６および固定子６７を配設するモータ室６５が設けられている。モータ室６５には、回転子６６と、該回転子６６の外周に一定間隔をあけて配設された固定子６７とが収容されている。モータ室６５の内周面には、固定子６７が固定されている。モータ６４の回転子６６にはモータ軸６８が設けられている。
【００３３】
メインケーシング本体１４の第１凹部１９の第１軸受配設部２０には、第１軸受６９が配設されている。モータ軸６８は、第１軸受６９により支持されている。第１軸受６９は、第１軸受配設部２０の係止溝２３に規制部材２２を係止させることにより固定されている。
【００３４】
モータ軸６８は、第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６と連結されている。第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６は、モータ軸６８を介して第１軸受６９に支持されている。本実施形態においては、モータ軸６８と第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６とは一体的に形成されている。
【００３５】
圧縮機本体用キャップ部１２の軸方向の端面には、ロータ室３２の吐出部６３と連通する吐出口７０が設けられている。また、モータ用キャップ部１３の軸方向の端面には、ロータ室３２の吸込部６２と、図１ないし図４において、破線で示した吸込部６２とモータ室６５を連通させる連通孔およびモータ室６５を介して連通する吸込口７１が設けられている。
【００３６】
圧縮機１０は、圧縮機本体部７２およびモータ部７３により構成されている。図１において、圧縮機本体部７２は、第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６とモータ軸６８との連結部７４より右側部分であり、モータ部７３は左側部分である。モータ部７３とは、圧縮機本体部７２の第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６を駆動するために必要な構成部分であり、圧縮機本体部７２は、圧縮機１０のモータ部７３以外の構成部分である。
【００３７】
以上の構成からなる圧縮機１０の動作について説明する。
【００３８】
モータ部７３の固定子６７と回転子６６との電磁気的な相互作用により回転力を得て第１スクリュロータ４２が駆動され、これによって第２スクリュロータ４３は従動される。モータ部７３は制御装置（図示せず）によりインバータ（図示せず）を介して制御される。圧縮機１０は、吸込部６２を通じて、外部からスクリュロータ４２，４３の圧縮空間（ロータ室３２内の空間）にガスを吸い込む。第１スクリュロータ４２および第２スクリュロータ４３が咬合することにより、前記圧縮空間でガスが圧縮され、スクリュロータ４２，４３の吐出部６３から圧縮ガスが吐出される。
【００３９】
本発明にかかる圧縮機１０は、モータ室６５のロータ室３２側に設けられた第１凹部１９と、ロータ室３２のモータ室６５側に設けられた第２凹部２４とが、軸方向において異なる位置に配置されている。そのため、第１凹部１９に配設される第１軸受６９の外径ＤＭ、第２凹部２４に配設される第２軸受５７の外径ＤＦ、および、第１および第２のスクリュロータ４２，４３の軸心間距離ＤＣＤの間で、（ＤＭ＋ＤＦ）×１／２≧ＤＣＤが成り立つように構成することができ、ＤＭおよびＤＦを大きくすることができる。したがって、第１スクリュロータ４２と、該第１スクリュロータ４２と平行に配置された第２スクリュロータ４３との間の軸心間距離ＤＣＤから決定される幾何学的構造の中で、大荷重に耐え得る、すなわち、大きなサイズの軸受を有利に配設できる。
【００４０】
第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６とモータ軸６８が接続されている部位において、大きな荷重を支持する場合に複数の軸受が必要とされていたが、本発明によれば、その部位の軸受の個数を減らすことができる。したがって、複数の軸受で支持する場合の不具合、例えば、一部の軸受にかかる荷重が偏る結果、他の軸受で軸を支持することができずに軸が浮くなどの不具合を回避、または、軽減できる。
【００４１】
第１凹部１９、および、第２凹部２４を有することで、軸４７，６８の挿入、大きな軸受５７，６９のケーシングへの嵌め込みが容易となり、圧縮機１０の製造に有効である。また、軸受５７，６９の交換等のメンテナンスも容易となる。
【００４２】
なお、本発明にかかる圧縮機１０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、図３に示すように、第１凹部１９を軸方向の長さが長くなるように形成して、２つの第１軸受６９，６９を配設してもよい。このようにすれば、１つの軸受での耐用荷重を越える大荷重であっても、２つの軸受により支持することができる。すなわち、上述のとおり、従来に比して、大きなサイズの軸受を有利に配設することができ、スクリュロータのモータ側ロータ軸とモータ軸が接続されている部位における軸受の個数を減らすことができることが、本発明にかかるスクリュ圧縮機の効果として挙げられるが、その軸受の個数は上記部位ごとに１つに限定されるものではない。
【００４３】
また、図１に示したものでは、第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６は、モータ軸６８を介して第１軸受６９に支持されていた。これに替えて、例えば、図４に示すように、第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６が、直接、第１軸受６９に支持されるように構成しても良い。なお、この図４に示すものでは、第１スクリュロータ４２のモータ側ロータ軸４６とモータ軸６８との間の連結部７４にはカップリング７５が介設されている。
【符号の説明】
【００４４】
１０  スクリュ圧縮機
１１  メインケーシング
１２  圧縮機本体用キャップ部
１３  モータ用キャップ部
１８  貫通孔
１９  第１凹部
２４  第２凹部
３２  ロータ室
４２  第１スクリュロータ（雄スクリュロータ）
４３  第２スクリュロータ（雌スクリュロータ）
４４，４５  端面
４６，４７  モータ側ロータ軸
４８，４９  端面
５０，５１  端部側ロータ軸
５７  第２軸受（ころ軸受）
６５  モータ室
６６  回転子
６７  固定子
６８  モータ軸
６９  第１軸受（ころ軸受）
７２  圧縮機本体部
７３  モータ部
７４  連結部
ＤＭ，ＤＦ  軸受の外径
ＤＣＤ  軸心間距離
【図１】
0005595048.tif 000003
【図２】
0005595048.tif 000004
【図３】
0005595048.tif 000005
【図４】
0005595048.tif 000006
【図５】
0005595048.tif 000007