(57)【要約】【課題】外部に回転の駆動力を出力できるスクリュー圧縮機において、その外形を小型化できるスクリュー圧縮機を提供する。【解決手段】本発明のスクリュー圧縮機１は、螺旋状を呈する一対のロータ３、４と、該一対のロータ３、４を互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシング２とを備えるスクリュー圧縮機であって、一対のロータ３、４のうち少なくとも一方のロータ３の回転駆動力を用いて外部に回転の駆動力を出力する出力ギヤ部５と、一方のロータ３と出力ギヤ部５との間に設けられ一方のロータ３及び出力ギヤ部５と協働して出力ギヤ部５の回転数を調整する少なくとも１つの従動ギヤ部６と、ケーシング２に支持された固定軸２５とを有し、従動ギヤ部６は、軸受部を介して固定軸２５に回転自在に設けられているという構成を採用する【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状を呈する一対のロータと、該一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えるスクリュー圧縮機であって、
前記一対のロータのうち少なくとも一方のロータの回転駆動力を用いて、外部に回転の駆動力を出力する出力ギヤ部と、
前記一方のロータと前記出力ギヤ部との間に設けられ、前記一方のロータ及び前記出力ギヤ部と協働して前記出力ギヤ部の回転数を調整する少なくとも１つの従動ギヤ部と、
前記ケーシングに支持された固定軸とを有し、
前記従動ギヤ部は、軸受部を介して前記固定軸に回転自在に設けら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、
前記従動ギヤ部は、第１ギヤ及び該第１ギヤより大径の第２ギヤを有し、
前記第１ギヤ及び前記第２ギヤは、各々の中心軸が同一軸上に配置される姿勢で一体的に接続され、
前記第２ギヤは、前記中心軸方向で貫通する複数の孔部を有することを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項２に記載のスクリュー圧縮機において、
前記複数の孔部は、前記第２ギヤの周方向で略等間隔に設けられてい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関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、螺旋状に形成された一対のロータを有し、一対のロータを相反する方向で回転させて気体を圧縮するスクリュー圧縮機が使用されている。このスクリュー圧縮機は、車両や冷蔵・冷凍装置等に設置され、例えば車両においては空気を圧縮し圧縮された空気をエンジンに過給し、冷蔵・冷凍装置においては冷媒ガスを圧縮するために用いられている。
【０００３】
ところで、車両等においては、新たな駆動装置を設ける必要性が出てきた。この駆動装置は、例えば燃料電池に用いられる流体（純水等）を循環させるポンプを駆動するためのものである。しかし、燃費向上のための車体のコンパクト化や搭乗者の乗車スペース拡大の要請を受けて、車両においては上記駆動装置を設置するスペース（エンジンルーム等）が縮小する傾向にある。そのため、車両に新たな駆動装置を設けることが難しい状況にあった。
そこで、特許文献１には、ロータの回転駆動力を用いて、外部に回転の駆動力を出力できるスクリュー圧縮機が開示されている。このスクリュー圧縮機を用いることで、車両に新たな駆動装置を設けることなく、上記ポンプ等を駆動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８５２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術には、以下のような課題が存在する。
特許文献１に開示されたスクリュー圧縮機は、外部に回転の駆動力を出力する出力ギヤ部と、一方のロータと出力ギヤ部との間に設けられる従動ギヤ部とを有している。従動ギヤ部は、２枚のギヤにその中心部を貫通して接続される軸を有しており、この軸が軸受部を介してスクリュー圧縮機のケーシング（外殻部材）に回転自在に設けられている。
そのため、ケーシングに上記軸受部を設けるためのスペースが必要となり、スクリュー圧縮機の小型化が難しいという課題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、外部に回転の駆動力を出力できるスクリュー圧縮機において、その外形を小型化できるスクリュー圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のスクリュー圧縮機は、螺旋状を呈する一対のロータと、該一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えるスクリュー圧縮機であって、一対のロータのうち少なくとも一方のロータの回転駆動力を用いて外部に回転の駆動力を出力する出力ギヤ部と、一方のロータと出力ギヤ部との間に設けられ一方のロータ及び出力ギヤ部と協働して出力ギヤ部の回転数を調整する少なくとも１つの従動ギヤ部と、ケーシングに支持された固定軸とを有し、従動ギヤ部は、軸受部を介して固定軸に回転自在に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、軸受部は従動ギヤ部に設けられていることから、軸受部がケーシングに設けられる支持方法に比べて、従動ギヤ部を回転自在に支持するために必要なスペースが縮小する。
【０００８】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、従動ギヤ部が第１ギヤ及び該第１ギヤより大径の第２ギヤを有し、第１ギヤ及び第２ギヤが各々の中心軸が同一軸上に配置される姿勢で一体的に接続され、第２ギヤが中心軸方向で貫通する複数の孔部を有するという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、スクリュー圧縮機の組立時において、第１ギヤと出力ギヤ部との噛み合わせ、又は第１ギヤと一方のロータに設けられたギヤとの噛み合わせを、複数の孔部を用いて確認しながら組み立てることが可能となる。また、本発明では、従動ギヤ部が軽量化する。
【０００９】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、複数の孔部が第２ギヤの周方向で略等間隔に設けられているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、従動ギヤ部がその中心軸を中心として回転し、いずれの向きになったとしても、上記噛み合わせを確認することが可能となる。また、本発明では、従動ギヤ部の回転に関するバランスが良好に維持される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、外部に回転の駆動力を出力できるスクリュー圧縮機において、その外形を小型化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】スクリュー圧縮機１の全体構成図である。
【図２】従動ギヤ部６の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明のスクリュー圧縮機における実施の形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能は大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、各図面における矢印Ｆは前方向を示している。
【００１３】
図１は、本実施形態におけるスクリュー圧縮機１の全体構成図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線視断面図である。
スクリュー圧縮機１は、車両等に設けられ、所定の気体を圧縮すると共に外部に回転の駆動力を出力する装置である。スクリュー圧縮機１は、ケーシング２と、第１ロータ（ロータ、一方のロータ）３と、第２ロータ（ロータ）４と、出力ギヤ部５と、従動ギヤ部６とを有している。
【００１４】
ケーシング２は、スクリュー圧縮機１の外殻を構成する部材であって、気体が圧縮される空間である圧縮室２１と、出力ギヤ部５等が配置される空間であるギヤ室２２と、圧縮室２１に連通し気体を圧縮室２１内に導入するための不図示の気体導入口と、圧縮室２１に連通し圧縮された気体を吐出するための不図示の気体吐出口とを有している。
【００１５】
第１ロータ（ロータ、一方のロータ）３は、気体を圧縮する一対のロータの一方であって、第１ロータ軸３１と、ロータギヤ３２と、第１タイミングギヤ３３と、第１ロータ本体３４とを有している。
【００１６】
第１ロータ軸３１は、前後方向で延びる軸であって、複数の第１ベアリング２３を介してケーシング２に回転自在に設けられている。また、第１ロータ軸３１の後端部には、第１ロータ３を回転させる駆動装置であるモータＭが一体的に接続されている。なお、モータＭは、他の駆動装置（例えば、エンジン等）であってもよく、該駆動装置と第１ロータ３との間に変速ギヤ等が設けられていてもよい。
【００１７】
ロータギヤ３２は、第１ロータ３の回転の駆動力を従動ギヤ部６に伝達し、従動ギヤ部６を回転させるためのギヤであって、第１ロータ軸３１の後端側に一体的に設けられている。
第１タイミングギヤ３３は、第１ロータ３の回転の駆動力を第２ロータ４に伝達し、第２ロータ４を回転させるためのギヤであって、ロータギヤ３２の前側に隣り合って、且つ第１ロータ軸３１の後端側に一体的に設けられている。
なお、ロータギヤ３２及び第１タイミングギヤ３３は、いずれもギヤ室２２内に設置されている。
【００１８】
第１ロータ本体３４は、後述する第２ロータ本体４４と共に回転することで気体を圧縮するいわゆる雌ロータであって、複数の突部（例えば５つ）が第１ロータ軸３１の軸周りで螺旋状に形成された構成となっている。また、第１ロータ本体３４は、圧縮室２１内に設置されている。
【００１９】
第２ロータ（ロータ）４は、気体を圧縮する一対のロータの他方であって、第２ロータ軸４１と、第２タイミングギヤ４３と、第１ロータ本体４４とを有している。
第２ロータ軸４１は、前後方向で延びる軸であって、複数の第１ベアリング２３を介してケーシング２に回転自在に設けられている。
【００２０】
第２タイミングギヤ４３は、第１タイミングギヤ３３と協働して第２ロータ４を回転させるためのギヤであって、第１タイミングギヤ３３と噛合し、且つ第２ロータ軸４１の後端部に一体的に設けられている。第２タイミングギヤ４３の径は第１タイミングギヤ３３の径よりも大きく形成され、第２タイミングギヤ４３の歯数と第１タイミングギヤ３３の歯数との比は、５：３となるように設定されている。なお、第２タイミングギヤ４３は、ギヤ室２２内に設置されている。
【００２１】
第２ロータ本体４４は、第１ロータ３４と共に回転することで気体を圧縮するいわゆる雄ロータであって、複数の突部（例えば３つ）が第２ロータ軸４１の軸周りで螺旋状に形成された構成となっている。また、第２ロータ本体４４は、その突部が第１ロータ本体３４の突部と噛み合った状態で、圧縮室２１内に設けられている。
【００２２】
出力ギヤ部（出力部、出力ギヤ部）５は、スクリュー圧縮機１の外部に回転の駆動力を出力するものであって、出力ギヤ本体５１を有している。出力ギヤ本体５１には、スクリュー圧縮機１の外部に設けられ且つ回転の駆動力を要する不図示の装置（例えばポンプ等）から延びる駆動軸７が、ボルト５２を用いて一体的に接続されている。駆動軸７は、複数の第２ベアリング２４を介してケーシング２に回転自在に設けられている。そのため、出力ギヤ本体５１も、駆動軸７及び第２ベアリング２４を介して、ケーシング２に回転自在に設けられている。なお、出力ギヤ本体５１は、ギヤ室２２内に設置されている。
【００２３】
従動ギヤ部６は、第１ロータ３の回転の駆動力を出力ギヤ部５に伝達し、出力ギヤ部５を回転させるものであって、第１ロータ３と出力ギヤ部５との間に設けられている。従動ギヤ部６は、ギヤ室２２内に設置されている。ここで、従動ギヤ部６の詳細を、図２を参照して説明する。
【００２４】
図２は、図１（ａ）における従動ギヤ部６の拡大図である。
図２に示すように、従動ギヤ部６は、円筒部材６１と、第１ギヤ６２と、第２ギヤ６３とを有している。
【００２５】
円筒部材６１は、略円筒形に形成された部材であって、後述する固定軸２５に複数の第３ベアリング（軸受部）６４を介して回転自在に設けられている。固定軸２５は、前後方向で延びる軸であって、ケーシング２に形成された孔部２６内に圧入されて、ケーシング２と一体的に接続されている。このような円筒部材６１の設置方法を採用することで、従動ギヤ部６が前後方向で延びる軸を備え、該軸が所定のベアリング等の軸受けを介してケーシング２に回転自在に設けられる場合に比べ、従動ギヤ部６を支持するために必要な空間が抑制でき、スクリュー圧縮機１の外形を小型化することができる。
【００２６】
第１ギヤ６２は、円筒部材６１の外周面に設けられ、且つ円筒部材６１の前後方向での略中央部に設置されているギヤである。また、第１ギヤ６２は出力ギヤ本体５１と噛合して設けられ、第１ギヤ６２の径は出力ギヤ本体５１の径よりも小さく形成され、第１ギヤ６２の歯数は出力ギヤ本体５１の歯数よりも少なく設定されている。なお、円筒部材６１及び第１ギヤ６２は、単一の部材から形成されている。
【００２７】
第２ギヤ６３は、円筒部材６１の外周面に、且つ第１ギヤ６２の後側に隣り合って設置されている。第２ギヤ６３の略中央部には前後方向で貫通する第２孔部６３ａが形成されており、第２孔部６３ａ内に円筒部材６１が圧入されて、円筒部材６１と第２ギヤ６３とが一体的に接続されている。また、第２ギヤ６３はロータギヤ３２と噛合して設けられ、第２ギヤ６３の径はロータギヤ３２の径よりも大きく形成され、第２ギヤ６３の歯数はロータギヤ３２の歯数よりも多く設定されている。
【００２８】
また、図１（ｂ）に示すように、第２ギヤ６３は、前後方向で貫通する複数の第３孔部（孔部）６３ｂを有している。複数の第３孔部６３ｂは、第２ギヤ６３の周方向で略等間隔に配置されている。また、第３孔部６３ｂは、出力ギヤ本体５１と第１ギヤ６２との噛合部を、第２ギヤ６３の後側から第３孔部６３ｂを通して確認できる位置に設けられている。そのため、スクリュー圧縮機１の組立時において、出力ギヤ本体５１と第１ギヤ６２とを互いに噛合させるときに、第２ギヤ６３の回転位置に関わらず複数の第３孔部６３ｂを用いて上記噛合部を確認することができ、組立を迅速・容易に行うことが可能となり組立の手間やコストを減少させることができる。
【００２９】
続いて、スクリュー圧縮機１の動作を説明する。
まず、スクリュー圧縮機１が、外部から導入された気体を圧縮する動作について説明する。
【００３０】
モータＭが作動し、第１ロータ３が所定の向きで回転する。ここで、第１タイミングギヤ３３と第２タイミングギヤ４３とが互いに噛合しているため、第１ロータ３の回転に伴い第２ロータ４が上記所定の向きとは逆の向きで回転する。なお、第１タイミングギヤ３３と第２タイミングギヤ４３との歯数の比が３：５に設定されているため、第１ロータ３と第２ロータ４との回転速度の比は５：３となる。そして、第１ロータ本体３４と第２ロータ本体４４との螺旋状の突部における数の比も５：３であることから、互いの突部が干渉することなく第１ロータ３及び第２ロータ４は回転することができる。
【００３１】
第１ロータ３及び第２ロータ４が互いに相反する向きで回転することで、外部から不図示の気体導入口を介して導入された気体が、第１ロータ３と第２ロータ４との間を前後方向に沿って流動すると共に圧縮される。圧縮された気体は、不図示の気体吐出口を介してスクリュー圧縮機１から吐出され、スクリュー圧縮機１の外部に設けられ圧縮された気体を必要とする装置に供給される。したがって、スクリュー圧縮機１を用いて、外部から導入された気体を圧縮し、圧縮された気体を外部の上記装置に供給することができる。
【００３２】
続いて、スクリュー圧縮機１が、回転の駆動力を必要とする外部の装置に該駆動力を出力する動作について説明する。
ロータギヤ３２と第２ギヤ６３とが互いに噛合しているため、第１ロータ３がモータＭの作動により回転することで、第２ギヤ６３すなわち従動ギヤ部６が回転する。なお、ロータギヤ３２の歯数よりも第２ギヤ６３の歯数が多く設定されていることから、第１ロータ３の回転速度に比べて従動ギヤ部６の回転速度は低下する。
【００３３】
また、第２ギヤ６３は、その周方向で略等間隔に配置された複数の第３孔部６３ｂを有しているため、従動ギヤ部６の回転に関するバランスが良好に維持され、また従動ギヤ部６の軽量化にも資することから、スクリュー圧縮機１の回転に関する効率を向上させることができる。
【００３４】
次に、第１ギヤ６２と出力ギヤ本体５１とが互いに噛合しているため、第１ギヤ６２すなわち従動ギヤ部６が回転することで、出力ギヤ本体５１すなわち出力ギヤ部５が回転する。なお、第１ギヤ６２の歯数よりも出力ギヤ本体５１の歯数が多く設定されていることから、従動ギヤ部６の回転速度に比べて出力ギヤ部５の回転速度は低下する。
【００３５】
次に、出力ギヤ本体５１と駆動軸７とが一体的に接続されているため、出力ギヤ本体５１が回転することで駆動軸７が回転し、スクリュー圧縮機１の外部に設置され回転の駆動軸を必要とする不図示の装置（例えばポンプ等）に対して回転の駆動力を供給することができる。また、出力ギヤ部５及び従動ギヤ部６が協働することで、駆動軸７の回転速度を調整して減速させることができる。
したがって、スクリュー圧縮機１の外部に設置され第１ロータ３の回転速度とは異なった回転速度の駆動力を必要とする装置に対しても、適切な回転の駆動力を供給することができ、上記装置のために新たな駆動装置を設置する必要がない。
【００３６】
ここで、本実施形態の構成とは異なり、例えばロータギヤ３２と出力ギヤ本体５１とが直接に噛合する構成によって駆動軸７の回転速度を調整することを考える。このような構成によれば、駆動軸７の回転速度を調整して減速するために、出力ギヤ本体５１の径及び歯数をロータギヤ３２の径及び歯数に比べて大きく設定する必要があり、結果として出力ギヤ本体５１の外形が大きくなってしまう。
本実施形態では、出力ギヤ部５と従動ギヤ部６とが協働して、駆動軸７の回転速度を調整する構成であるため、出力ギヤ本体５１が一枚で駆動軸７の回転速度を調整する場合に比べ、出力ギヤ部５及び従動ギヤ部６のギヤ径を小さくすることができる。したがって、図１（ｂ）に示す、ギヤ室２１の部分の幅Ｗを狭くすることができ、スクリュー圧縮機１を小型化できる。
【００３７】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、外部に回転の駆動力を出力できるスクリュー圧縮機１において、その外形を小型化できるという効果がある。
【００３８】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３９】
例えば、上記実施形態では従動ギヤ部６は１つであったが、これに限定されるものではなく、複数の従動ギヤ部を設置し、出力ギヤ部５と上記複数の従動ギヤ部とが協働することで、駆動軸７の回転速度を調整してもよい。
【００４０】
また、上記実施形態では、駆動軸７の回転速度は調整されて第１ロータ３の回転速度よりも減速されていたが、これに限定されるものではなく、駆動軸７の回転速度が第１ロータ３の回転速度よりも増速されてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…スクリュー圧縮機、２…ケーシング、２５…固定軸、３…第１ロータ（ロータ、一方のロータ）、４…第２ロータ（ロータ）、５…出力ギヤ部、６…従動ギヤ部、６２…第１ギヤ、６３…第２ギヤ、６３ｂ…第３孔部（孔部）、６４…第３ベアリング（軸受部）
【図１】
2011021540.tif 000003
【図２】
2011021540.tif 000004