(57)【要約】【課題】高圧側軸受を潤滑した後の油が駆動軸の貫通孔から低圧空間側にスムーズに排出されるようにして、高圧側軸受ホルダの内圧が上昇するのを抑える。【解決手段】固定板（30）には、排油通路（31）が形成されている。排油通路（31）の上流端は、高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）における外周部寄りの位置に開口している。排油通路（31）の下流端は、駆動軸（21）の貫通孔（21a）を臨む位置に開口している。これにより、潤滑路（63）を介して内部空間（62）に流入した油は、差圧によって、排油通路（31）を介して貫通孔（21a）に導かれる。【選択図】図３
2015001223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（11）と、該ケーシング（11）内に配設され且つ冷媒を圧縮するための圧縮機構（20）を構成するスクリューロータ（40）と、該ケーシング（11）内の高圧側に配設されて該スクリューロータ（40）の駆動軸（21）を回転自在に支持する高圧側軸受（61）と、該高圧側軸受（61）を保持する筒状の高圧側軸受ホルダ（60）とを備えたスクリュー圧縮機であって、
前記スクリューロータ（40）と前記高圧側軸受ホルダ（60）との隙間には、前記高圧側軸受（61）を潤滑するための油が流通する潤滑路（63）が設けられ、
前記高圧側軸受ホルダ（60）内には、該高圧側軸受ホルダ（60）の開口部が固定板（30）によって塞がれることで、前記潤滑路（63）を通って前記高圧側軸受（61）に供給された後の油が流入する内部空間（62）が形成され、
前記駆動軸（21）には、前記高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）と前記ケーシング（11）内の低圧空間（S1）とを連通する貫通孔（21a）が形成され、
前記固定板（30）には、上流端が前記内部空間（62）の外周部寄りの位置に開口する一方、下流端が前記駆動軸（21）の前記貫通孔（21a）を臨む位置に開口することで、該内部空間（62）に流入した油を差圧によって該貫通孔（21a）に導く排油通路（31）が形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において、
前記排油通路（31）の下流端には、前記駆動軸（21）に向かって突出して延び且つ先端部が前記貫通孔（21a）内に差し込まれたノズル部（35）が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】
従来より、スクリューロータと、スクリューロータを回転駆動する駆動軸と、駆動軸を回転自在に支持する軸受とを備えたスクリュー圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、スクリューロータと軸受ホルダとの隙間に潤滑路を設け、スクリューロータで圧縮された冷媒に含まれる油を潤滑路から軸受に向かって流通させて軸受を潤滑するようにした構成が開示されている。ここで、軸受を通過した冷媒は、駆動軸に形成された貫通孔を通って低圧空間に吐出されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−００１８３４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、従来のスクリュー圧縮機では、高圧側軸受ホルダの内部空間内に高圧の油が滞留して内圧が上昇してしまい、軸受に加わるスラスト荷重が増大して軸受寿命が低下するおそれがあった。
【０００６】
具体的に、高低差圧が低い条件でスクリューロータを高速回転させると、差圧により流入する潤滑路を流れる油を含む冷媒量は減少するため、流速は減少し、駆動軸の軸端部や軸受の遠心力は増大する。そのため、軸受を通過した油は、高圧側軸受ホルダの内部空間の外周部寄りの位置に吹き飛ばされてしまう。ここで、駆動軸の貫通孔は、内部空間の中心位置に開口しているので、内部空間の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、遠心力に抗して、中心位置に開口する貫通孔に向かっては流れにくくなり、その結果、高圧の油が内部空間内に滞留する。その滞留した油によって冷媒ガスの流路が閉塞するため、高圧側軸受ホルダの内圧が上昇してしまう。
【０００７】
ここで、高圧側軸受ホルダの内圧が上昇して軸受最大負荷が大きくなるのを考慮して、高圧側軸受の軸受サイズを大きくすることも考えられる。しかしながら、軸受サイズを大きくすると、軸受の周速が増加してしまうので、スクリューロータを高速回転させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高圧側軸受を潤滑した後の油が駆動軸の貫通孔から低圧空間側にスムーズに排出されるようにして、高圧側軸受ホルダの内圧が上昇するのを抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ケーシング（11）と、該ケーシング（11）内に配設され且つ冷媒を圧縮するための圧縮機構（20）を構成するスクリューロータ（40）と、該ケーシング（11）内の高圧側に配設されて該スクリューロータ（40）の駆動軸（21）を回転自在に支持する高圧側軸受（61）と、該高圧側軸受（61）を保持する筒状の高圧側軸受ホルダ（60）とを備えたスクリュー圧縮機を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１０】
すなわち、第１の発明は、前記スクリューロータ（40）と前記高圧側軸受ホルダ（60）との隙間には、前記高圧側軸受（61）を潤滑するための油が流通する潤滑路（63）が設けられ、
前記高圧側軸受ホルダ（60）内には、該高圧側軸受ホルダ（60）の開口部が固定板（30）によって塞がれることで、前記潤滑路（63）を通って前記高圧側軸受（61）に供給された後の油が流入する内部空間（62）が形成され、
前記駆動軸（21）には、前記高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）と前記ケーシング（11）内の低圧空間（S1）とを連通する貫通孔（21a）が形成され、
前記固定板（30）には、上流端が前記内部空間（62）の外周部寄りの位置に開口する一方、下流端が前記駆動軸（21）の前記貫通孔（21a）を臨む位置に開口することで、該内部空間（62）に流入した油を差圧によって該貫通孔（21a）に導く排油通路（31）が形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
第１の発明では、高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）とケーシング（11）内の低圧空間（S1）とは、駆動軸（21）の貫通孔（21a）を介して連通している。固定板（30）には、排油通路（31）が形成されている。排油通路（31）の上流端は、内部空間（62）の外周部寄りの位置に開口している。排油通路（31）の下流端は、駆動軸（21）の貫通孔（21a）を臨む位置に開口している。これにより、潤滑路（63）を介して内部空間（62）に流入した油は、差圧によって、排油通路（31）を介して貫通孔（21a）に導かれる。
【００１２】
このような構成とすれば、高圧側軸受（61）を潤滑した後の油が駆動軸（21）の貫通孔（21a）から低圧空間（S1）側にスムーズに排出されるため、高圧側軸受ホルダ（60）の内圧が上昇するのを抑えることができる。
【００１３】
具体的に、高低差圧が低い条件でスクリューロータ（40）を高速回転させると、差圧により流入する潤滑路（63）を流れる油を含む冷媒量は減少するため、流速は減少し、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力は増大する。そのため、高圧側軸受（61）を通過した油は、高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされてしまう。その結果、遠心力に抗して、駆動軸（21）の貫通孔（21a）に向かっては油が流れにくくなり、高圧の油が内部空間（62）内に滞留する。その滞留した油によって冷媒ガスの流路が閉塞するため、高圧側軸受ホルダ（60）の内圧が上昇してしまい、高圧側軸受（61）に加わるスラスト荷重が増大して軸受寿命が低下するおそれがある。
【００１４】
これに対し、本発明では、固定板（30）に形成した排油通路（31）の上流端が内部空間（62）の外周部寄りの位置に開口しているので、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力によって内部空間（62）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、そのまま排油通路（31）内に流入することとなる。また、排油通路（31）の下流端が駆動軸（21）の貫通孔（21a）を臨む位置に開口しているので、排油通路（31）内を流通する油は、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力の影響を受けることなく、差圧によって貫通孔（21a）まで導かれる。これにより、高圧側軸受ホルダ（60）の内圧の上昇が抑えられるので、軸受サイズが小さくても済み、スクリューロータ（40）の高速回転が可能となる。
【００１５】
また、既存のスクリュー圧縮機に対しても、排油通路（31）が形成された固定板（30）に取り換えるだけで、本発明を適用することができる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、
前記排油通路（31）の下流端には、前記駆動軸（21）に向かって突出して延び且つ先端部が前記貫通孔（21a）内に差し込まれたノズル部（35）が設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
第２の発明では、排油通路（31）の下流端にはノズル部（35）が設けられており、ノズル部（35）の先端部は貫通孔（21a）内に差し込まれている。これにより、排油通路（31）を流通する油が、駆動軸（21）の軸端部と固定板（30）との隙間から内部空間（62）に漏れ出すのを抑えて、ノズル部（35）を通って貫通孔（21a）まで確実に導くことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固定板（30）に形成した排油通路（31）の上流端が内部空間（62）の外周部寄りの位置に開口しているので、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力によって内部空間（62）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、そのまま排油通路（31）内に流入することとなる。また、排油通路（31）の下流端が駆動軸（21）の貫通孔（21a）を臨む位置に開口しているので、排油通路（31）内を流通する油は、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力の影響を受けることなく、差圧によって貫通孔（21a）まで導かれる。これにより、高圧側軸受ホルダ（60）の内圧の上昇が抑えられるので、軸受サイズが小さくても済み、スクリューロータ（40）の高速回転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態１に係るスクリュー圧縮機の構成を示す縦断面図である。
【図２】スクリュー圧縮機の構成を示す横断面図である。
【図３】排油通路の構成を示す縦断面図である。
【図４】排油通路の開口位置を示す横断面図である。
【図５】スクリュー圧縮機の圧縮機構の動作を示す平面図であって、（ａ）は吸入行程を示し、（ｂ）は圧縮行程を示し、（ｃ）は吐出行程を示す。
【図６】本実施形態２に係る排油通路の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２１】
《実施形態１》
図１は、スクリュー圧縮機の構成を示す縦断面図、図２は横断面図である。図１及び図２に示すように、スクリュー圧縮機（10）では、圧縮機構（20）と、圧縮機構（20）を駆動する電動機（12）とが金属製のケーシング（11）に収容されている。圧縮機構（20）は、駆動軸（21）を介して電動機（12）と連結されている。
【００２２】
ケーシング（11）内は、低圧のガス冷媒が流入される低圧空間（S1）と、圧縮機構（20）から吐出された高圧のガス冷媒が流入する高圧空間（S2）とに区画されている。ケーシング（11）の低圧空間（S1）側には、吸入口（11a）が形成されている。吸入口（11a）は、図１においてケーシング（11）の上部に開口している。ケーシング（11）の高圧空間（S2）側には、吐出口（11b）が形成されている。ケーシング（11）の高圧空間（S2）側には、吐出口（11b）が形成されている。吐出口（11b）は、図１においてケーシング（11）の上部に開口している。高圧冷媒は、吐出口（11b）を介してケーシング（11）外部に吐出される。
【００２３】
電動機（12）は、ステータ（13）と、ロータ（14）とを備えている。ステータ（13）は、低圧空間（S1）においてケーシング（11）の内周面に固定されている。ロータ（14）には、駆動軸（21）の一端部が連結されてロータ（14）とともに回転する。
【００２４】
圧縮機構（20）は、ケーシング（11）内に形成された円筒状のシリンダ部（16）と、シリンダ部（16）の中に配置された１つのスクリューロータ（40）と、スクリューロータ（40）に噛み合う２つのゲートロータ（50）とを備えている。
【００２５】
スクリューロータ（40）は、概ね円柱状に形成された金属製の部材である。スクリューロータ（40）の外径は、シリンダ部（16）の内径よりも若干小さく設定されており、スクリューロータ（40）の外周面がシリンダ部（16）の内周面と摺接するように構成されている。スクリューロータ（40）の外周部には、スクリューロータ（40）の軸方向一端から他端へ向かって螺旋状に延びる螺旋溝（41）が複数本形成されている。
【００２６】
スクリューロータ（40）には、駆動軸（21）が挿通されている。スクリューロータ（40）と駆動軸（21）とは、キー（22）によって連結されている。
【００２７】
ゲートロータ（50）は、放射状に設けられた複数のゲート（51）を有する。ゲートロータ（50）は、金属製のロータ支持部材（55）に取り付けられている。ロータ支持部材（55）は、シリンダ部（16）に隣接してケーシング（11）内に区画形成されたゲートロータ室（18）に収容されている。
【００２８】
図２におけるスクリューロータ（40）の右側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が下端側となる姿勢で設置されている。一方、図２におけるスクリューロータ（40）の左側に配置されたロータ支持部材（55）は、ゲートロータ（50）が上端側となる姿勢で設置されている。各ロータ支持部材（55）の軸部（58）は、ゲートロータ室（18）内の軸受ハウジング（52）に玉軸受（53）を介して回転自在に支持されている。
【００２９】
圧縮機構（20）では、シリンダ部（16）の内周面と、スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）と、ゲートロータ（50）のゲート（51）とによって囲まれた空間が圧縮室（23）となる。スクリューロータ（40）の螺旋溝（41）は、吸入側端部において低圧空間（S1）に開放しており、この開放部分が圧縮機構（20）の吸入口（24）になっている。
【００３０】
駆動軸（21）の一端部は、低圧空間（S1）内に配設された低圧側軸受（66）に回転自在に支持されている。低圧側軸受（66）は、低圧側軸受ホルダ（65）に保持されている。
【００３１】
図３にも示すように、駆動軸（21）の他端部は、圧縮機構（20）の高圧側に位置する高圧側軸受（61）に回転自在に支持されている。高圧側軸受（61）は、筒状の高圧側軸受ホルダ（60）内に保持されている。
【００３２】
高圧側軸受ホルダ（60）は、ケーシング（11）のシリンダ部（16）に嵌合されている。高圧側軸受ホルダ（60）の後端側の開口部は、固定板（30）によって塞がれている。これにより、高圧側軸受ホルダ（60）における高圧側軸受（61）と固定板（30）との間には、内部空間（62）が形成される。固定板（30）の内部空間（62）側の面の中央部には、後述する内輪保持部（25）との干渉を避けるための凹部（30a）が形成されている。
【００３３】
駆動軸（21）には、高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）とケーシング（11）内の低圧空間（S1）とを連通する貫通孔（21a）が形成されている。高圧側軸受（61）の内輪部は、駆動軸（21）の他端部に取り付けられた内輪保持部（25）によって押圧されている。内輪保持部（25）は、締結ボルト（26）によって駆動軸（21）に締結固定されている。内輪保持部（25）には、駆動軸（21）の貫通孔（21a）に連通する孔が形成されており、低圧空間（S1）と内部空間（62）とを連通する貫通孔（21a）の一部を構成している。
【００３４】
スクリューロータ（40）の後端部と高圧側軸受ホルダ（60）の前端部との間には、潤滑路（63）が形成されている。潤滑路（63）は、スクリューロータ（40）で圧縮された冷媒に含まれる油を高圧側軸受ホルダ（60）の高圧側軸受（61）に向かって流通させて高圧側軸受（61）を潤滑させるための流路である。
【００３５】
高圧側軸受（61）を通過した冷媒は、高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）に流入する。内部空間（62）に流入した冷媒は、内部空間（62）と低圧空間（S1）との差圧によって、駆動軸（21）の他端部から貫通孔（21a）を通って一端部から吐出される。
【００３６】
ところで、高圧側軸受（61）を通過した冷媒に含まれる油は、貫通孔（21a）に向かって流れにくくなっている。具体的に、高低差圧が低い条件でスクリューロータ（40）を高速回転させると、差圧により流入する潤滑路（63）を流れる油を含む冷媒量は減少するため、流速は減少し、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力は増大する。そのため、高圧側軸受（61）を通過した油は、高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされてしまう。その結果、遠心力に抗して、駆動軸（21）の貫通孔（21a）に向かっては油が流れにくくなり、高圧の油が内部空間（62）内に滞留する。その滞留した油によって冷媒ガスの流路が閉塞するため、高圧側軸受ホルダ（60）の内圧が上昇してしまい、高圧側軸受（61）に加わるスラスト荷重が増大して軸受寿命が低下するおそれがある。
【００３７】
そこで、本実施形態では、固定板（30）の形状を工夫することで、遠心力によって高圧側軸受ホルダ（60）の内部空間（62）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油を貫通孔（21a）からスムーズに回収できるようにしている。
【００３８】
具体的に、図３及び図４に示すように、固定板（30）には、排油通路（31）が形成されている。排油通路（31）の上流端は、内部空間（62）の外周部寄りの位置に、周方向に間隔をあけて４箇所開口している。排油通路（31）の下流端は、駆動軸（21）の貫通孔（21a）を臨む位置に１箇所開口している。つまり、排油通路（31）は、上流端から下流端にかけて、４つの通路が途中で合流して１つの通路となるように形成されている。
【００３９】
このような構成とすれば、排油通路（31）の上流端が内部空間（62）の外周部寄りの位置に開口しているので、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力によって内部空間（62）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、そのまま排油通路（31）内に流入することとなる。また、排油通路（31）の下流端が駆動軸（21）の貫通孔（21a）を臨む位置に開口しているので、排油通路（31）内を流通する油は、駆動軸（21）の軸端部や高圧側軸受（61）の遠心力の影響を受けることなく、内部空間（62）と低圧空間（S1）との差圧によって、貫通孔（21a）から吸い込まれて低圧空間（S1）側に排出される。これにより、高圧側軸受ホルダ（60）の内圧の上昇が抑えられるので、軸受サイズが小さくても済み、スクリューロータ（40）の高速回転が可能となる。
【００４０】
このように、駆動軸（21）の他端部から貫通孔（21a）を通って一端部から吐出された油は、低圧側軸受（66）を潤滑する。低圧側軸受（66）を潤滑した後の冷媒及び油は、低圧側軸受ホルダ（65）の開口部から吐出され、吸入ガスと一緒に圧縮室（23）へ流入する。
【００４１】
−運転動作−
以下、スクリュー圧縮機（10）の運転動作について説明する。図１に示すように、スクリュー圧縮機（10）において電動機（12）を起動すると、駆動軸（21）が回転するのに伴ってスクリューロータ（40）が回転する。このスクリューロータ（40）の回転に伴ってゲートロータ（50）も回転し、圧縮機構（20）が吸入行程、圧縮行程及び吐出行程を繰り返す。ここでは、図５において網掛けを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
【００４２】
図５（ａ）において、網掛けを付した圧縮室（23）は、低圧空間（S1）に連通している。また、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、図５（ａ）の下側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされている。スクリューロータ（40）が回転すると、このゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって相対的に移動し、それに伴って圧縮室（23）の容積が拡大する。その結果、低圧空間（S1）の低圧ガス冷媒が吸入口（24）を通じて圧縮室（23）へ吸い込まれる。
【００４３】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図５（ｂ）の状態となる。図５（ｂ）において、網掛けを付した圧縮室（23）は、閉じきり状態となっている。つまり、この圧縮室（23）が形成されている螺旋溝（41）は、図５（ｂ）の上側に位置するゲートロータ（50）のゲート（51）と噛み合わされ、このゲート（51）によって低圧空間（S1）から仕切られている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮室（23）の容積が次第に縮小する。その結果、圧縮室（23）内のガス冷媒が圧縮される。
【００４４】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図５（ｃ）の状態となる。図５（ｃ）において、網掛けを付した圧縮室（23）は、吐出口（図示省略）を介して高圧空間（S2）と連通した状態となっている。そして、スクリューロータ（40）の回転に伴ってゲート（51）が螺旋溝（41）の終端へ向かって移動すると、圧縮されたガス冷媒が圧縮室（23）から高圧空間（S2）へ押し出されてゆく。
【００４５】
《実施形態２》
図６は、本実施形態２に係る排油通路の構成を示す縦断面図である。以下、前記実施形態１と同じ部分については同じ符号を付し、相違点についてのみ説明する。
【００４６】
図６に示すように、固定板（30）には、排油通路（31）の下流端にノズル部（35）が設けられている。ノズル部（35）は、例えば、基端部に雄ネジ部を形成して、固定板（30）における排油通路（31）の下流端に形成した雌ネジ部にねじ込むことで取り付けられている。なお、ノズル部（35）の基端部を排油通路（31）の下流端に圧入して取り付けてもよい。
【００４７】
ノズル部（35）の先端部は、駆動軸（21）に向かって突出して延び、貫通孔（21a）（より正確には、貫通孔（21a）の一部を構成する内輪保持部（25）の孔）内に差し込まれている。
【００４８】
このような構成とすれば、排油通路（31）を流通する油は、駆動軸（21）の軸端部と固定板（30）の凹部（30a）との隙間から内部空間（62）に漏れ出すことがないので、ノズル部（35）を通って貫通孔（21a）まで確実に導くことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上説明したように、本発明は、高圧側軸受を潤滑した後の油が駆動軸の貫通孔から低圧空間側にスムーズに排出されるようにして、高圧側軸受ホルダの内圧が上昇するのを抑えることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００５０】
10    スクリュー圧縮機
11    ケーシング
20    圧縮機構
21    駆動軸
21a   貫通孔
30    固定板
31    排油通路
35    ノズル部
40    スクリューロータ
60    高圧側軸受ホルダ
61    高圧側軸受
62    内部空間
63    潤滑路
S1    低圧空間
【図１】
2015001223.tif 000003
【図２】
2015001223.tif 000004
【図３】
2015001223.tif 000005
【図４】
2015001223.tif 000006
【図５】
2015001223.tif 000007
【図６】
2015001223.tif 000008