(57)【要約】【課題】スクリューロータと高圧側軸受ホルダとの隙間に設けられた流通路内で油が滞留しないようにして、スクリューロータ（40）にかかる背圧が上昇するのを抑える。【解決手段】スクリューロータ（40）と高圧側軸受ホルダ（60）との隙間に流通路（63）が形成される。高圧側軸受ホルダ（60）には、給油路（65）が形成されている。給油路（65）の上流端は、スクリューロータ（40）に対向する面における外周部寄りの位置に開口している。給油路（65）の下流端は、高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口している。これにより、流通路（63）を流通する冷媒に含まれる油は、給油路（65）を介して高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）に導かれる。【選択図】図３
2015105607.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、該スクリューロータ（40）から吐出された冷媒の一部を流通させて該高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）に流入させる流通路（63）が設けられ、
前記高圧側軸受ホルダ（60）には、上流端が前記スクリューロータ（40）に対向する面における外周部寄りの位置に開口して前記流通路（63）に連通する一方、下流端が該高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口して前記筒内空間（64）に連通することで、該流通路（63）を流通する冷媒に含まれる油を該筒内空間（64）に導く給油路（65）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、
前記給油路（65）の下流端は、前記高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の上流側に開口していることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項３】
請求項１において、
前記給油路（65）の下流端は、前記高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の下流側に開口し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）。このスクリュー圧縮機では、ケーシングのシリンダ内部にスクリューロータが収容されている。スクリューロータの外周面には、螺旋溝が形成されており、この螺旋溝にゲートロータが噛み合っている。つまり、スクリューロータの螺旋溝の内部では、ゲートロータのゲートと、スクリューロータと、シリンダ内壁との間に圧縮室が区画される。
【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流通路を設け、スクリューロータで圧縮された冷媒に含まれる油を流通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。
【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、スクリューロータと軸受ホルダとの隙間に設けられた流通路内に高圧の油が滞留することでスクリューロータにかかる背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、差圧により流通路に流入する冷媒量が減少するため、流速は減少し、スクリューロータの遠心力は増大する。そのため、流通路内を流れる冷媒に含まれる油は、流通路内の外周部寄りの位置に吹き飛ばされてしまう。ここで、流通路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高圧側軸受ホルダの筒内空間に向かっては流れにくくなり、その結果、高圧の油が流通路内に滞留する。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、流通路内の圧力が高くなってスクリューロータにかかる背圧が上昇してしまう。
【０００７】
ここで、スクリューロータにかかる背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、スクリューロータと高圧側軸受ホルダとの隙間に設けられた流通路内で油が滞留しないようにして、スクリューロータにかかる背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、該スクリューロータ（40）から吐出された冷媒の一部を流通させて該高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）に流入させる流通路（63）が設けられ、
前記高圧側軸受ホルダ（60）には、上流端が前記スクリューロータ（40）に対向する面における外周部寄りの位置に開口して前記流通路（63）に連通する一方、下流端が該高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口して前記筒内空間（64）に連通することで、該流通路（63）を流通する冷媒に含まれる油を該筒内空間（64）に導く給油路（65）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、スクリューロータ（40）と高圧側軸受ホルダ（60）との隙間に流通路（63）が形成される。高圧側軸受ホルダ（60）には、給油路（65）が形成されている。給油路（65）の上流端は、スクリューロータ（40）に対向する面における外周部寄りの位置に開口している。給油路（65）の下流端は、高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口している。これにより、流通路（63）を流通する冷媒に含まれる油は、給油路（65）を介して高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）に導かれる。
【００１２】
このような構成とすれば、スクリューロータ（40）と高圧側軸受ホルダ（60）との隙間に設けられた流通路（63）内で油が滞留しないようにして、スクリューロータ（40）にかかる背圧が上昇するのを抑えることができる。
【００１３】
具体的に、高圧側軸受ホルダ（60）に形成した給油路（65）の上流端が流通路（63）の外周部寄りの位置に開口しているので、スクリューロータ（40）の遠心力によって流通路（63）内の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、そのまま給油路（65）内に流入することとなる。また、給油路（65）の下流端が高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口しているので、給油路（65）内を流通する油は、スクリューロータ（40）の遠心力の影響を受けることなく、筒内空間（64）に導かれる。これにより、スクリューロータ（40）にかかる背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。
【００１４】
また、既存のスクリュー圧縮機に対しても、給油路（65）が形成された高圧側軸受ホルダ（60）に取り換えるだけで、本発明を適用することができる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明において、
前記給油路（65）の下流端は、前記高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の上流側に開口していることを特徴とするものである。
【００１６】
第２の発明では、給油路（65）の下流端を高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の上流側に開口させたので、流通路（63）内に滞留する油を筒内空間（64）へ確実に流入させてスクリューロータ（40）にかかる背圧の上昇を抑えるとともに、高圧側軸受（61）の潤滑を行うことができる。
【００１７】
第３の発明は、第１の発明において、
前記給油路（65）の下流端は、前記高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の下流側に開口していることを特徴とするものである。
【００１８】
第３の発明では、給油路（65）の下流端を高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の下流側に開口させたので、流通路（63）内に滞留する油を筒内空間（64）へ確実に流入させてスクリューロータ（40）にかかる背圧の上昇を抑えることができる。また、高圧側軸受（61）の潤滑は、流通路（63）を通過した冷媒に含まれるミスト状の油によって行われる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、高圧側軸受ホルダ（60）に形成した給油路（65）の上流端が流通路（63）の外周部寄りの位置に開口しているので、スクリューロータ（40）の遠心力によって流通路（63）内の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、そのまま給油路（65）内に流入することとなる。また、給油路（65）の下流端が高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口しているので、給油路（65）内を流通する油は、スクリューロータ（40）の遠心力の影響を受けることなく、筒内空間（64）に導かれる。これにより、スクリューロータ（40）にかかる背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】
【００２０】
【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】給油路の構成を示す縦断面図である。
【図４】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５】本実施形態２に係る給油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】
【００２１】
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。
【００２２】
《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。
【００２３】
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。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。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。
【００２４】
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いる。駆動軸（21）は、ロータ（14）とともに回転する。
【００２５】
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。
【００２６】
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。スクリューロータ（40）の他端部には、螺旋溝（41）が形成されている部分よりも外径が小さな小径部（40a）が形成されている。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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（67）に回転自在に支持されている。低圧側軸受（67）は、低圧側軸受ホルダ（66）に保持されている。
【００３２】
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。
【００３３】
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）におけるスクリューロータ（40）側の端面の周縁部には、スクリューロータ（40）側に突出した環状壁部（60a）が設けられている。
【００３４】
環状壁部（60a）は、スクリューロータ（40）がシリンダ部（16）内に配置されたときに、スクリューロータ（40）の小径部（40a）が環状壁部（60a）の内周側に入り込むように構成されている。このとき、小径部（40a）と環状壁部（60a）との継ぎ目には若干の隙間が形成されており、スクリューロータ（40）の小径部（40a）と高圧側軸受ホルダ（60）の環状壁部（60a）とは径方向にも軸方向にも接触していない。つまり、小径部（40a）と環状壁部（60a）との間には、スクリューロータ（40）の外周面から径方向内方に入り込んだ後、軸方向に屈曲したラビリンス形状の屈曲路（62）が形成されている。
【００３５】
スクリューロータ（40）の後端部と高圧側軸受ホルダ（60）の前端部との隙間には、流通路（63）が形成されている。流通路（63）の上流端は、屈曲路（62）に連通している。流通路（63）の下流端は、高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）に連通している。これにより、スクリューロータ（40）から吐出された冷媒の一部、及び冷媒に含まれる油は、高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）に流入するので、高圧側軸受（61）が潤滑される。
【００３６】
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。固定板（30）における筒内空間（64）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。
【００３７】
駆動軸（21）には、高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）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。
【００３８】
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。これにより、高圧側軸受（61）の内輪部は、内輪保持部（25）によって挟み込まれて保持されている。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）と筒内空間（64）とを連通する貫通孔（21a）の一部を構成している。
【００３９】
スクリューロータ（40）から吐出された冷媒は、屈曲路（62）、流通路（63）、及び高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）を通過し、筒内空間（64）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。
【００４０】
ところで、屈曲路（62）を通過した後で流通路（63）を流れる冷媒に含まれる油は、高圧側軸受ホルダ（60）の筒内空間（64）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流通路（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、スクリューロータ（40）の遠心力は増大する。そのため、流通路（63）内を流れる油は、流通路（63）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、筒内空間（64）に向かっては油が流れにくくなり、高圧の油が流通路（63）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、流通路（63）内の圧力が高くなってスクリューロータ（40）にかかる背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。
【００４１】
そこで、本実施形態では、高圧側軸受ホルダ（60）の形状を工夫することで、遠心力によって流通路（63）の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油を、筒内空間（64）を介して貫通孔（21a）からスムーズに回収できるようにしている。
【００４２】
具体的に、図３に示すように、高圧側軸受ホルダ（60）には、給油路（65）が形成されている。給油路（65）の上流端は、スクリューロータ（40）に対向する面における外周部寄りの位置に開口することで流通路（63）に連通している。給油路（65）の下流端は、高圧側軸受ホルダ（60）の内周面における高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の上流側に開口することで筒内空間（64）に連通している。
【００４３】
このように、給油路（65）の上流端が流通路（63）の外周部寄りの位置に開口しているので、スクリューロータ（40）の遠心力によって流通路（63）内の外周部寄りの位置に吹き飛ばされた油は、そのまま給油路（65）内に流入することとなる。また、給油路（65）の下流端が高圧側軸受ホルダ（60）の内周面に開口しているので、給油路（65）内を流通する油は、スクリューロータ（40）の遠心力の影響を受けることなく、筒内空間（64）に導かれる。これにより、スクリューロータ（40）にかかる背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。
【００４４】
また、給油路（65）の下流端を高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の上流側に開口させたので、流通路（63）内に滞留する油を筒内空間（64）へ確実に流入させてスクリューロータ（40）にかかる背圧の上昇を抑えるとともに、高圧側軸受（61）の潤滑を行うことができる。
【００４５】
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（67）を潤滑する。低圧側軸受（67）を潤滑した後の冷媒及び油は、低圧側軸受ホルダ（66）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。
【００４６】
−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４において網掛けを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
【００４７】
図４（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４（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。
【００４８】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図４（ｂ）の状態となる。図４（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４（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。
【００４９】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図４（ｃ）の状態となる。図４（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。
【００５０】
《実施形態２》
図５は、本実施形態２に係る給油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。
【００５１】
図５に示すように、高圧側軸受ホルダ（60）には、給油路（65）が形成されている。給油路（65）の上流端は、スクリューロータ（40）に対向する面における外周部寄りの位置に開口することで流通路（63）に連通している。給油路（65）の下流端は、高圧側軸受ホルダ（60）の内周面における高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の下流側に開口することで筒内空間（64）に連通している。
【００５２】
このように、給油路（65）の下流端を高圧側軸受（61）よりも冷媒流通方向の下流側に開口させたので、流通路（63）内に滞留する油を筒内空間（64）へ確実に流入させてスクリューロータ（40）にかかる背圧の上昇を抑えることができる。また、高圧側軸受（61）の潤滑は、流通路（63）を通過した冷媒に含まれるミスト状の油によって行われる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
以上説明したように、本発明は、スクリューロータと高圧側軸受ホルダとの隙間に設けられた流通路内で油が滞留しないようにして、スクリューロータ（40）にかかる背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】
【００５４】
10    スクリュー圧縮機
11    ケーシング
20    圧縮機構
21    駆動軸
40    スクリューロータ
60    高圧側軸受ホルダ
61    高圧側軸受
63    流通路
64    筒内空間
65    給油路
【図１】
2015105607.tif 000003
【図２】
2015105607.tif 000004
【図３】
2015105607.tif 000005
【図４】
2015105607.tif 000006
【図５】
2015105607.tif 000007