(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機本体のロータ室内に収容された互いに噛み合う雄雌一対のスクリュロータと、
前記雄雌一対のスクリュロータのうち、一方のスクリュロータのロータ軸を駆動するモータとを備え、
前記ロータ軸と前記モータのモータ軸とが、別体であり且つ水平方向に同軸に配設され、
前記ロータ軸及び前記モータ軸において、いずれか一方の軸の軸径が他方の軸の軸径よりも大径であり、
大径である前記一方の軸には、前記他方の軸を挿入するための連結穴が形成され、
前記一方の軸に形成された前記連結穴に前記他方の軸が挿入された状態で、前記ロータ軸が前記モータとは反対側に設けられたロータ側軸受部及び潤滑油を流通させることにより潤滑される中間軸受部で両持ちで支持されるとともに、前記モータ軸が前記ロータ軸とは反対側に設けられたモータ側軸受部で支持され、
前記一方の軸と前記他方の軸とを一体に連結するカップリング部材が、前記一方の軸の内周面と前記他方の軸の外周面との間に介在配置され、前記ロータ軸に形成されたネジ穴に螺合する締結部材によって前記一方の軸と前記他方の軸とが締結されている、スクリュ圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、
前記カップリング部材が、前記一方の軸の前記内周面及び前記他方の軸の外周面に設けられたキー溝に嵌め込まれるキーである、スクリュ圧縮機。
【請求項３】
請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、
前記カップリング部材が、互いの傾斜面同士が係合するアウターリング及びインナーリングからなるテーパーリングである、スクリュ圧縮機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のスクリュ圧縮機において、
前記ネジ穴が、前記ロータ軸の締結端部に形成されており、
前記締結部材の頭部が、前記締結端部の軸端面付近に位置するように、前記モータ軸の内部に没入されている、スクリュ圧縮機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のスクリュ圧縮機において、
前記モータ側軸受部が、外輪での軸方向の摺動を許容するように前記モータに組み付けられている、スクリュ圧縮機。
【請求項６】
請求項５に記載のスクリュ圧縮機において、
前記モータ側軸受部の外輪が、バネ部材によって軸方向に付勢されている、スクリュ圧縮機。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のスクリュ圧縮機において、
前記中間軸受部及び前記モータ側軸受部が、電気的に絶縁されている、スクリュ圧縮機。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のスクリュ圧縮機において、
前記圧縮機本体が、互いに無給油状態で噛み合う雄雌一対のスクリュロータを備えた無給油式であり、
前記中間軸受部が、前記圧縮機本体の吐出側に位置しており、
前記モータが、前記中間軸受部を流通し当該モータのモータ室内へ流入した前記潤滑油をモータ室外へ排出するための排油口を備えている、スクリュ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スクリュ圧縮機に関し、詳細には、モータ軸とロータ軸との間での連結構造を有するスクリュ圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリュ圧縮機では、雄雌一対のスクリュロータが、モータによって回転駆動されている。モータの回転駆動力は、様々な態様でスクリュロータに伝達されるが、例えば、モータのモータ軸が、連結手段を介して、スクリュロータのロータ軸に連結される構成のものがある（特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１５−５０８８５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されたスクリュ圧縮機では、モータ軸とロータ軸とが別体で構成されて、モータ軸が、ロータ軸の端部を挿入するための凹部と、雄ねじが形成されたボルトの軸部を挿通するための通路とを備え、ロータ軸の端部に雌ねじが形成されている。ロータ軸の端部をモータ軸の凹部に挿入した状態でボルトの雄ネジをロータ軸の端部に雌ねじ螺合させてボルトを締め付けることにより、モータ軸をロータ軸に連結している。
【０００５】
このような連結構造では、ロータ軸の端部の端面とモータ軸の凹部の穴底面とが当接して、端面と穴底面とが当接した当接面で働く摩擦力によって、モータ軸とロータ軸との間でトルクを伝達している。そして、ロータ軸の端部をモータ軸の凹部に挿入するために、ロータ軸の端部とモータ軸の凹部との間には、微小な軸隙間が設けられている。
【０００６】
特許文献１に開示されたスクリュ圧縮機では、モータがスクリュロータの上方に配置された縦置きタイプのものであるため、軸隙間には、軸受からのオイルが入り込みにくくなっている。しかしながら、モータ及びスクリュロータの各軸が水平方向に延在して配置される横置きタイプになると、軸受を潤滑する潤滑油が、ロータ軸を伝わって、軸隙間に入り込んでしまう。
【０００７】
軸隙間に入り込んだ潤滑油が、ロータ軸の端部とモータ軸の凹部との間での当接面に回り込むことにより、当接面に働く摩擦力が低下して、モータ軸とロータ軸との間で伝達されるトルクを低下させてしまう。
【０００８】
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、潤滑油が水平方向に延在する軸を伝わってきても、モータ軸とロータ軸との間でトルクを確実に伝達する、スクリュ圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下のスクリュ圧縮機が提供される。
【００１０】
すなわち、圧縮機本体のロータ室内に収容された互いに噛み合う雄雌一対のスクリュロータと、
前記雄雌一対のスクリュロータのうち、一方のスクリュロータのロータ軸を駆動するモータとを備え、
前記ロータ軸と前記モータのモータ軸とが、別体であり且つ水平方向に同軸に配設され、
前記ロータ軸及び前記モータ軸において、いずれか一方の軸の軸径が他方の軸の軸径よりも大径であり、
大径である前記一方の軸には、前記他方の軸を挿入するための連結穴が形成され、
前記一方の軸に形成された前記連結穴に前記他方の軸が挿入された状態で、前記ロータ軸がロータ側軸受部及び潤滑油を流通させることにより潤滑される中間軸受部で両持ちで支持されるとともに、前記モータ軸がモータ側軸受部で支持され、
前記一方の軸と前記他方の軸とを一体に連結するカップリング部材が、前記一方の軸の内周面と前記他方の軸の外周面との間に介在配置され、前記ロータ軸に形成されたネジ穴に螺合する締結部材によって前記一方の軸と前記他方の軸とが締結されていることを特徴とする。
【００１１】
上記構成によれば、カップリング部材によって一方の軸と他方の軸とが一体に連結され、締結部材によって一方の軸と他方の軸とが締結されているので、潤滑油が水平方向（横向き）に延在する軸を伝わってきても、モータ軸とロータ軸との間でトルクを確実に伝達することができる。また、締結部材を緩めること又は締め付けることにより、それぞれ、モータ軸及びロータ軸の分離又は組み立てを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機の横断面図。
【図２】図１に示したスクリュ圧縮機の縦断面図。
【図３】図２に示したスクリュ圧縮機におけるモータ軸の部分断面図。
【図４Ａ】図３のIV−IV線矢視断面図。
【図４Ｂ】第１実施形態の変形例に係る要部拡大断面図。
【図５】この発明の第２実施形態に係るスクリュ圧縮機の横断面図。
【図６】図５に示したスクリュ圧縮機の縦断面図。
【図７】図６に示したスクリュ圧縮機におけるモータ軸の部分断面図。
【図８】図６に示したスクリュ圧縮機の要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
まず、この発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機１について、図１から図４Ａを参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は、第１実施形態に係るスクリュ圧縮機１の横断面図である。このスクリュ圧縮機１は、オイルフリースクリュ圧縮機である。互いに無給油状態で噛合する１対の雄ロータ３ａと雌ロータ３ｂからなるスクリュロータ３が、無給油式の圧縮機本体２のロータケーシング４に形成されたロータ室１７内に収容されている。ロータケーシング４の一端には軸受ケーシング７が取り付けられ、ロータケーシング４の他端には、モータケーシング５が取り付けられている。モータ６のモータケーシング５は、モータケーシング本体５ａと冷却ジャケット８とカバー９とを備える。モータケーシング本体５ａ内には、回転子（ロータ）６ａと固定子（ステータ）６ｂとが収容されている。モータケーシング５端部は、カバー９で閉じられている。
【００１５】
図示しないガスの吐出口がロータケーシング４のモータ６側に形成され、図示しないガスの吸込口がロータケーシング４においてモータ６の反対側に形成されている。雄ロータ３ａ及び雌ロータ３ｂのモータ６の反対側の各軸端には、互いに噛合するタイミングギヤが取り付けられている。通常は、雄ロータ３ａがモータ６によって回転駆動される。モータ６のモータ軸３１の回転駆動により、雄ロータ３ａの雄ロータ軸２１が回転し、さらにタイミングギヤを介して、雄ロータ軸２１と同期するように雌ロータ３ｂの雌ロータ軸２２が回転する。
【００１６】
モータ６は、スクリュロータ３のロータ軸（通常は、雄ロータ軸２１）を回転させるための駆動源である。モータ６は、図示しないインバータにより回転数制御され、例えば、２００００ｒｐｍを超える高速回転で運転される。モータ６の回転子６ａは、モータ軸３１の外周部分に固定され、固定子６ｂは回転子６ａの外側に離間して配置されている。モータケーシング５において、冷却ジャケット８は、固定子６ｂ及びモータケーシング本体５ａの間に配設されている。
【００１７】
モータ軸３１は、スクリュロータ３側からモータ側軸受部１３側に行くに従って縮径する複数の異径軸部を有する。モータ軸３１は、例えば、第１軸部４４及び第２軸部４５から構成される。大径の第１軸部４４が、回転子６ａの側端面に係止している。回転子６ａが、小径の第２軸部４５に対して装着されている。連結穴３２が、第１軸部４４の全部と第２軸部４５の一部にわたって軸方向に延在している。中心穴３３が、第２軸部４５の残部にわたって軸方向に延在している。軸受支持体３７のフランジ部を第２軸部４５及び回転子６ａの側端面のそれぞれに当接させた状態で取付ボルト３８で締め付けることにより、回転子６ａがモータ軸３１に固定される。
【００１８】
モータケーシング本体５ａの内側面に沿って冷却ジャケット８が装着されて、互いのフランジ部を当接させた状態でボルトで締め付けることにより、冷却ジャケット８がモータケーシング本体５ａに固定されている。冷却ジャケット８の冷却ジャケット部８ａには、冷却水又は冷却オイル等の液冷媒を流すための冷却通路８ｂが形成されている。冷却通路８ｂの軸方向の両側にそれぞれ設けられたパッキンにより、冷却通路８ｂを流れる液冷媒の漏出を防止している。
【００１９】
スクリュロータ３の雄ロータ軸２１とモータ６のモータ軸３１とは、別体で構成されており、両方の軸２１，３１が水平方向（横向き）に同軸で延在するように、後述するキー４１（カップリング部材）により一体に連結されている。雄ロータ軸２１におけるモータ６の反対側は、ロータ側軸受部１１により軸受ケーシング７に支持されている。雄ロータ軸２１のモータ６側は、中間軸受部１２によりロータケーシング４に支持されている。すなわち、雄ロータ軸２１は、ロータ側軸受部１１及び中間軸受部１２により両持ちで支持されている。モータ軸３１のモータ側端部に固定された軸受支持体３７は、モータ側軸受部１３によりカバー９に支持されている。したがって、一体に連結された雄ロータ軸２１及びモータ軸３１が、水平方向（横向き）に同軸で延在し、ロータ側軸受部１１と中間軸受部１２とモータ側軸受部１３との３箇所で支持（すなわち３点支持）されている。他方、雌ロータ３ｂの雌ロータ軸２２は、ロータ側軸受部１５及び中間軸受部１６により、軸受ケーシング７及びロータケーシング４に両持ちで支持されている。
【００２０】
ロータ側軸受部１１は、例えば、スラスト軸受（４点接触玉軸受）１１ａとラジアル軸受（ころ軸受）１１ｂとから構成される。中間軸受部１２は、例えば、ラジアル軸受（ころ軸受）１２ａとスラスト軸受（４点接触玉軸受）１２ｂとから構成される。モータ側軸受部１３は、例えば、ラジアル軸受（深溝玉軸受）から構成される。また、ロータ側軸受部１５は、例えば、スラスト軸受（４点接触玉軸受）１５ａとラジアル軸受（ころ軸受）１５ｂとから構成される。中間軸受部１６は、例えば、ラジアル軸受（ころ軸受）１６ａとスラスト軸受（４点接触玉軸受）１６ｂとから構成される。各軸受は、潤滑油を流通させて潤滑されるように、開放形の軸受を使用している。
【００２１】
ロータ側軸受部１１と雄ロータ３ａとの間の雄ロータ軸２１には、軸封部１４ａが設けられている。雄ロータ３ａと中間軸受部１２との間の雄ロータ軸２１には、軸封部１４ｃが設けられている。ロータ側軸受部１５と雌ロータ３ｂとの間の雌ロータ軸２２には、軸封部１４ｂが設けられている。雌ロータ３ｂと中間軸受部１６との間の雌ロータ軸２２には、軸封部１４ｄが設けられている。各軸封部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、例えば、オイルシールとしてのビスコシール及びエアシールとしてのメカニカルシールを備えている。軸受側に設けられたビスコシールは、潤滑油のロータ室１７への流入を防止する。スクリュロータ３側に設けられたメカニカルシールは、潤滑油のロータ室１７への流入及び圧縮ガスのロータ室１７からの必要以上の漏出を防止する。
【００２２】
軸受支持体３７の突出端部がモータ軸３１の中心穴３３に挿入されて、軸受支持体３７のフランジ部をモータ軸３１の側端面に当接させた状態で取付ボルト３８で締め付けられている。これにより、軸受支持体３７がモータ軸３１に固定されているとともに、中心穴３３のモータ側軸受部１３側の一端が閉じられている。図３に示すように、モータ側軸受部１３の内輪は、軸受支持体３７に配設された止めリング６１によって軸方向に移動不可に位置決めされている。他方、モータ側軸受部１３がカバー９の軸受装着穴９ａに対してすきまばめで取り付けられていることにより、モータ側軸受部１３の外輪は、軸方向に移動できる。すなわち、モータ側軸受部１３は、外輪での軸方向の摺動を許容するようにモータ６に組み付けられている。当該構成によれば、モータ軸３１が熱膨張によって伸縮しても、無理な荷重がモータ側軸受部１３に負荷されることを防止できる。
【００２３】
カバー９は、モータケーシング５の開口を閉じるように冷却ジャケット８に装着されている。カバー９のフランジ部を冷却ジャケット８の側端面に当接させた状態でボルトで締め付けることにより、カバー９が冷却ジャケット８に固定されている。軸受ケーシング７には、ロータ側軸受部１１，１５に潤滑油を供給するための給油口（図示しない）が形成されている。ロータケーシング４には、中間軸受部１２，１６に潤滑油を供給するための中間給油口６４及び給油孔８２ａが形成されている。カバー９には、モータ側軸受部１３に潤滑油を供給するためのモータ側給油口９ｃが形成されている。給油孔８２ａは、一端が中間給油口６４に通じるとともに、他端がラジアル軸受１２ａ（１６ａ）及びスラスト軸受１２ｂ（１６ａ）の間に形成された空間に通じている。また、ロータケーシング４は、一端がラジアル軸受１２ａ及び中間軸封部１４ａの間に形成された間隙部に通じるとともに他端がモータ室２０に通じている中間連通部５４を備えている。ラジアル軸受１２ａからスクリュロータ３側に流れようとする潤滑油は、中間連通部５４を通じて、モータ室２０内に流れる。中間排油口６６が、中間軸受部１２側のモータ室２０の底部に形成され、モータ側軸受排油口７８が、モータ側軸受部１３側のモータ室２０の底部に形成されている。そして、モータ室２０の底部に集められた潤滑油は、排油口としての中間排油口６６及びモータ側軸受排油口７８を通じて、モータ室２０の外に排出されて図示しない油タンクに回収される。
【００２４】
モータ６のモータ軸３１の軸径は、スクリュロータ３の雄ロータ軸２１の軸径よりも大径である。大径であるモータ軸３１には、雄ロータ軸２１のモータ６側の連結端部２４を挿入するための連結穴３２が形成されている。モータ軸３１には、連結穴３２よりも大径の中心穴３３が形成されている。中心穴３３と連結穴３２とにより、モータ軸３１の内部を軸方向に貫通する貫通孔がモータ軸３１に形成されて、モータ軸３１が中空構造になっている。大径の中心穴３３と小径の連結穴３２との境界には段差が形成されている。モータ軸３１を貫通する貫通孔の段差により、締結フランジ２７は、中心穴３３内を自在に挿通可能であるが、連結穴３２に対しては行き止まりになっている。
【００２５】
モータ軸３１に設けられた連結穴３２の内周面３１ｂには、例えば断面が矩形で凹状の第２キー溝３１ａが形成されている。雄ロータ軸２１に設けられた連結端部２４の外周面２１ｂには、例えば断面が矩形で凹状の第１キー溝２４ａが形成されている。第１キー溝２４ａ及び第２キー溝３１ａによって、断面が矩形のキー溝４２が軸方向に構成されている。連結端部２４が連結穴３２に挿入された状態で、断面が矩形のキー４１が、モータ軸３１の連結穴３２の内周面３１ｂと雄ロータ軸２１の連結端部２４の外周面２１ｂとの間に介在配置されている。このとき、キー４１がキー溝４２に嵌め込まれて、キー４１がキー溝４２に嵌合している。したがって、キー４１は、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とを一体に連結するカップリング部材として働く。
【００２６】
連結端部２４のモータ側軸受部１３側においては、軸端面の側にネジ穴２６の形成された締結端部２５が設けられている。締結ボルト２８のネジ部２８ｂが、締結端部２５のネジ穴２６に螺合する。締結フランジ２７のネジ挿通穴を通じて、締結部材としての締結ボルト２８が挿通される。締結フランジ２７を中心穴３３に挿入して貫通孔の段差で係合させた状態で締結ボルト２８を締め付けると、雄ロータ軸２１の連結端部２４がモータ側軸受部１３の方に引き寄せられて、締結ボルト２８の頭部２８ａが締結フランジ２７に係止する。その結果、締結ボルト２８によって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが締結される。このように、キー４１によってモータ軸３１と雄ロータ軸２１とが一体に連結された状態で、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが締結ボルト２８によって締結されている。
【００２７】
カップリング部材としてのキー４１によってモータ軸３１と雄ロータ軸２１とが一体に連結され、締結部材としての締結ボルト２８によって締結されたモータ軸３１及び雄ロータ軸２１は、一塊の一つの軸体として働く。そして、キー４１を用いた嵌合構造では、潤滑油の影響を受けないため、潤滑油が水平方向に延在する雄ロータ軸２１を伝わって連結穴３２の中に入ってきても、モータ軸３１と雄ロータ軸２１との間でトルクを確実に伝達することができる。
【００２８】
このとき、締結ボルト２８の頭部２８ａが、モータ軸３１を軸方向に貫通するように形成された中心穴３３内に位置している。詳しくは、頭部２８ａが、雄ロータ軸２１の締結端部２５の軸端面付近に位置するように、モータ軸３１の中心穴３３内部に没入されている。すなわち、締結ボルト２８の軸方向長さが短くなるように構成されている。当該構成によれば、締結ボルト２８の熱膨張の影響が少なくなり、確実に締め付けることができる。なお、雄ロータ軸２１の連結端部２４及び締結端部２５と、モータ軸３１の連結穴３２及び中心穴３３とは、同軸に延在している。
【００２９】
ロータケーシング４のモータ６側には、中間軸受部１２のラジアル軸受１２ａが取り付けられている。ラジアル軸受１２ａの内輪は雄ロータ軸２１に対して位置が固定され、ラジアル軸受１２ａの外輪は止めリングによりロータケーシング４に対して位置が固定されている。スペーサ１８を介して、軸受支持部材１９がロータケーシング４のモータ６側に取り付けられている。ボルトで締め付けることにより、軸受支持部材１９及びスペーサ１８が、ロータケーシング４のモータ６側に固定されている。スラスト軸受１２ｂの内輪は、緩み止めナット２３ａにより雄ロータ軸２１に対して位置が固定されている。
【００３０】
同様に、ロータケーシング４のモータ６側には、中間軸受部１６のラジアル軸受１６ａが取り付けられている。ラジアル軸受１６ａの内輪は雌ロータ軸２２に対して位置が固定され、ラジアル軸受１６ａの外輪は止めリングによりロータケーシング４に対して位置が固定されている。スラスト軸受１６ｂの内輪は、緩み止めナット２３ｂにより雌ロータ軸２２に対して位置が固定されている。
【００３１】
なお、軸受を構成する内輪と外輪及び転動体は、通常、鋼材からなり導電性を有する。そのため、モータ６のインバータ回路からの高周波電流が、モータ６のモータ軸３１を支持する中間軸受部１２及びモータ側軸受部１３に流れ、中間軸受部１２及びモータ側軸受部１３の外輪及び内輪の間に軸電圧が発生することにより軸受を損傷するという電食現象を生じる。そこで、中間軸受部１２及びモータ側軸受部１３が、電気的に絶縁されている。軸受が電気的に絶縁されているというのは、例えば、軸受の転動体がセラミックスなどの無機系絶縁材料からなること、軸受の内輪及び外輪の少なくとも一方の外面がエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの有機系絶縁材料で覆われていることである。また、軸受を支持する支持部材やケーシングにおいて、軸受に当接する部分が、絶縁材料で覆われていてもよい。このように中間軸受部１２及びモータ側軸受部１３が電気的に絶縁されていることにより、モータ６のインバータ回路からの高周波電流によって当該軸受１２，１３が損傷を受けるという電食現象を生じにくくできる。
【００３２】
上記実施形態では、雄ロータ軸２１及びモータ軸３１において、一方の軸として働くモータ軸３１の軸径が、他方の軸として働く雄ロータ軸２１の軸径よりも大きくて、モータ軸３１に形成された連結穴３２に対して雄ロータ軸２１の連結端部２４を挿入することにより、モータ軸３１が雄ロータ軸２１に連結されている。
【００３３】
これに対して、図４Ｂに示すように、雄ロータ軸２１の軸径がモータ軸３１の軸径よりも大きくて、雄ロータ軸２１が一方の軸として働き、モータ軸３１が他方の軸として働くように構成することができる。図４Ｂに示した変形例では、モータ軸３１に設けられた連結端部３４の外周面３４ｂには、例えば断面が矩形で凹状の第２キー溝３１ａが形成されている。雄ロータ軸２１に設けられた連結穴２３の内周面２４ｂには、例えば断面が矩形で凹状の第１キー溝２４ａが形成されている。第１キー溝２４ａ及び第２キー溝３１ａによって、断面が矩形のキー溝４２が軸方向に構成されている。
【００３４】
モータ軸３１の連結端部３４が雄ロータ軸２１の連結穴２３に挿入された状態で、断面が矩形のキー４１が、モータ軸３１の連結端部３４の外周面３４ｂと雄ロータ軸２１の連結穴２３の内周面２４ｂとの間に介在配置されている。このとき、キー４１がキー溝４２に嵌め込まれて、キー４１がキー溝４２に嵌合している。したがって、キー４１は、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とを一体に連結するカップリング部材として働く。
【００３５】
次に、この発明の第２実施形態について、図５から図８を参照しながら詳細に説明する。第２実施形態において、上記第１実施形態での構成要素と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。
【００３６】
第２実施形態に係るスクリュ圧縮機１では、カップリング部材としてのテーパーリング５２によって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが一体に連結されている。
【００３７】
テーパーリング５２は、シュパンリングとも言われて、装着スペースに配置されたリングの周面で発生する摩擦力を利用して、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とを連結するものである。テーパーリング５２は、一方の傾斜面を有する楔状のインナーリング５２ａと、該一方の傾斜面に係合する他方の傾斜面を有する楔状のアウターリング５２ｂとを組み合わせた構成である。
【００３８】
雄ロータ軸２１の連結端部２４の外周面２１ｂとモータ軸３１の連結穴３２の内周面３１ｂとの間には、カップリング穴３５が形成されている。カップリング穴３５は、連通穴３２の端部を拡径した円環状の装着スペースであり、スクリュロータ３側に開口している。テーパーリング５２は、当該カップリング穴３５に介在配置されている。テーパーリング５２のスクリュロータ３側には、スリーブ５３が配設されている。スリーブ５３は、連結端部２４よりも拡径された押圧段部２９に当接する。当該スリーブ５３によって、インナーリング５２ａの軸直交面が、モータ側軸受部１３の方向に押圧されている。このとき、アウターリング５２ｂの外周面が、径方向外側に押圧されて、カップリング穴３５の内周面３１ｂに対して密接して摩擦係合する。それと同時に、インナーリング５２ａの内周面が、径方向内側に押圧されて、連結端部２４の外周面２１ｂに対して密接して摩擦係合する。したがって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが、テーパーリング５２の内周面及び外周面での摩擦力によって一体的に連結されている。
【００３９】
アウターリング５２ｂの外周面が、カップリング穴３５の内周面３１ｂに密接し、インナーリング５２ａの内周面が、連結端部２４の外周面２１ｂに密接している。その結果、連結端部２４の外周面２１ｂとカップリング穴３５の内周面３１ｂとの間には、隙間が実質的に無い状態になっている。このため、中間軸受部１２からの潤滑油が水平方向に延在する雄ロータ軸２１を伝わってきても、連結端部２４の外周面２１ｂとカップリング穴３５の内周面３１ｂとの間に入り込むことが実質的に生じない。したがって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１との間でトルクを確実に伝達することができる。また、連結端部２４の外周面２１ｂとカップリング穴３５の内周面３１ｂとの間で軸方向に配設されるテーパーリング５２の数を増減させることにより、伝達トルクの大きさを調整することができる。
【００４０】
第２実施形態では、締結ボルト５８を用いた締結構造は、モータ側軸受部１３の方向への押圧段部２９の押圧力を生じさせるとともにモータ軸３１と雄ロータ軸２１とを締結している。締結ボルトを用いた締結構造として、上述した第１実施形態と同様に、締結ボルト２８の頭部２８ａが、モータ軸３１の中心穴３３の内部に位置していてもよい。詳しくは、頭部２８ａが、雄ロータ軸２１の締結端部２５の軸端面付近に位置するように、モータ軸３１の中心穴３３内部に没入されていてもよい。しかしながら、第２実施形態では、第１実施形態と異なる締結構造が用いられている。
【００４１】
第２実施形態の締結構造では、締結ボルト５８の頭部５８ａがモータ軸３１の外側に位置しており、当該締結構造について説明する。
【００４２】
モータ軸３１には、雄ロータ軸２１のモータ６側の連結端部２４を挿入するための連結穴３２が形成されている。モータ軸３１には、連結穴３２よりも小径のボルト穴５５が形成されている。締結ボルト５８の軸部がボルト穴５５に挿通される。小径のボルト穴５５と大径の連結穴３２とにより、モータ軸３１を軸方向に貫通する貫通孔が、モータ軸３１の内部に形成され、モータ軸３１が中空構造になっている。
【００４３】
モータ軸３１は、スクリュロータ３側からモータ側軸受部１３の側に行くに従って縮径する複数の異径軸部を有する。モータ軸３１は、例えば、第１軸部４４と第２軸部４５と第３軸部４６と第４軸部４７とを有する。連結穴３２が、第１軸部４４の全部と第２軸部４５の一部にわたって延在している。ボルト穴５５が、第２軸部４５の残部と第３軸部４６の全部と第４軸部４７の全部とにわたって延在している。スクリュロータ３側の第１軸部４４と、第３軸部４６に取り付けられたストッパ６３とによって、第２軸部４５に対して装着された回転子６ａが、モータ軸３１に固定されている。モータ側軸受部１３側の第４軸部４７は、軸受支持部４７として働く。軸受支持部４７は、モータ側軸受部１３によりカバー９に支持されている。
【００４４】
モータ側軸受部１３の内輪は、軸受支持体３７に配設された止めリング６１によって軸方向に移動不可に位置決めされている。他方、モータ側軸受部１３が軸受装着穴９ａに対してすきまばめで取り付けられていることにより、モータ側軸受部１３の外輪は、軸方向に移動できる。すなわち、モータ側軸受部１３は、外輪での軸方向の摺動を許容するようにモータ６に組み付けられている。
【００４５】
モータ側軸受部１３の外輪とカバー９との間には、バネ部材６２が配設されている。バネ部材６２は、例えば、波バネであり、モータ側軸受部１３の外輪を。スクリュロータ３側の軸方向に付勢している。当該構成によれば、モータ軸３１が熱膨張によって伸縮しても、モータ側軸受部１３の外輪が軸方向に付勢されながら移動するため、モータ側軸受部１３がモータ軸３１の熱膨張の影響を受けにくくなるとともに、軸受与圧も保持できる。
【００４６】
連結端部２４のモータ側軸受部１３側の軸端面においては、ネジ穴５６が形成されている。締結ボルト５８のネジ部５８ｂが、連結端部２４のネジ穴５６に螺合する。締結ボルト５８を締め付けると、雄ロータ軸２１の連結端部２４がモータ側軸受部１３の方に引き寄せられて、締結ボルト５８の頭部５８ａが、軸受支持部４７の側端面に係止する。その結果、締結ボルト５８によって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが締結される。締結ボルト５８の頭部５８ａがモータ軸３１の外側に位置するように構成することで、モータ軸３１の加工工数や部品点数の削減、締結ボルト５８を用いた締結作業の簡略化を実現できる。
【００４７】
したがって、第２実施形態のスクリュ圧縮機１では、テーパーリング５２によってモータ軸３１と雄ロータ軸２１とが一体に連結された状態で、締結ボルト５８によってモータ軸３１と雄ロータ軸２１とが締結されている。当該構成によれば、中間軸受部１２からの潤滑油が水平方向（横向き）に延在する雄ロータ軸２１を伝わってきても、モータ軸３１と雄ロータ軸２１との間でトルクを確実に伝達することができる。また、締結ボルト５８を緩めること又は締め付けることにより、それぞれ、雄ロータ軸２１及びモータ軸３１の分離又は組み立てを容易に行うことができる。
【００４８】
なお、この発明では、スクリュロータ３のロータ軸２１(２２)及びモータ６のモータ軸３１において、いずれか一方の軸３１の軸径が他方の軸２１の軸径よりも大径であり、大径である一方の軸３１には、他方の軸２１を挿入するための連結穴３２が形成される。このことに関して、上記各実施形態では、モータ６のモータ軸３１の軸径が、スクリュロータ３の雄ロータ軸２１の軸径よりも大径であり、大径であるモータ軸３１に対して、雄ロータ軸２１のモータ６側の連結端部２４を挿入するための連結穴３２が形成されている。しかしながら、図４Ａに示した変形例のように、スクリュロータ３の雄ロータ軸２１の軸径が、モータ６のモータ軸３１の軸径よりも大径であり、大径である雄ロータ軸２１に対して、モータ軸３１の連結端部３４を挿入するための連結穴２３が形成されていてもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態では、雄雌一対のスクリュロータ３のうち、一方のスクリュロータのロータ軸が雄ロータ軸２１として、モータ６のモータ軸３１がスクリュロータ３の雄ロータ軸２１に連結されている。しかしながら、一方のスクリュロータのロータ軸が雌ロータ軸２２として、モータ軸３１が雌ロータ軸２２に連結されていてもよい。
【００５０】
また、ロータ側軸受部１１や中間軸受部１２やモータ側軸受部１３の構成及び各軸封部１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂの構成は、上記実施形態に限定されるものではない。上述したカップリング部材４１，５２が適用されるスクリュ圧縮機１は、２００００ｒｐｍ程度の高速で回転駆動されるオイルフリーのものに加えて、冷却油が導入されて３０００ｒｐｍ程度の低速で回転駆動される油冷式のものであってもよい。
【００５１】
以上の説明から明らかなように、この発明に係るスクリュ圧縮機１では、圧縮機本体２のロータ室１７内に収容された互いに噛み合う雄雌一対のスクリュロータ３と、前記雄雌一対のスクリュロータ３のうち、一方のスクリュロータのロータ軸２１を駆動するモータ６とを備え、前記ロータ軸２１と前記モータ６のモータ軸３１とが、別体であり且つ水平方向に同軸に配設され、前記ロータ軸２１及び前記モータ軸３１において、いずれか一方の軸３１の軸径が他方の軸２１の軸径よりも大径であり、大径である前記一方の軸３１には、前記他方の軸２１を挿入するための連結穴３２が形成され、前記一方の軸３１に形成された前記連結穴３２に前記他方の軸２１が挿入された状態で、前記ロータ軸２１がロータ側軸受部１１及び潤滑油を流通させることにより潤滑される中間軸受部１２で両持ちで支持されるとともに、前記モータ軸３１がモータ側軸受部１３で支持され、前記一方の軸３１と前記他方の軸２１とを一体に連結するカップリング部材４１，５２が、前記一方の軸３１の内周面３１ｂと前記他方の軸２１の外周面２１ｂとの間に介在配置され、前記ロータ軸２１に形成されたネジ穴２６，５６に螺合する締結部材２８，５８によって前記一方の軸３１と前記他方の軸２１とが締結されている。
【００５２】
上記構成によれば、カップリング部材４１，５２によって一方の軸３１と他方の軸２１とが一体に連結され、締結部材２８，５８によって一方の軸３１と他方の軸２１とが締結されているので、中間軸受部１２からの潤滑油が水平方向（横向き）に延在する軸２１，３１を伝わってきても、モータ軸３１とロータ軸２１との間でトルクを確実に伝達することができる。また、締結部材２８，５８を緩めること又は締め付けることにより、それぞれ、モータ軸３１及びロータ軸２１の分離又は組み立てを容易に行うことができる。
【００５３】
この発明は、上記特徴に加えて次のような特徴を備えることができる。
【００５４】
すなわち、前記カップリング部材４１が、前記一方の軸３１の前記内周面３１ｂ及び前記他方の軸２１の外周面２１ｂに設けられたキー溝４２に嵌め込まれるキー４１である。当該構成によれば、キー４１を用いた嵌合構造が、潤滑油の影響を受けないため、潤滑油が水平方向に延在する軸２１，３１を伝わって連結穴３２の中に入ってきても、モータ軸３１と雄ロータ軸２１との間でトルクを確実に伝達することができる。
【００５５】
前記カップリング部材５２が、互いの傾斜面同士が係合するインナーリング５２ａ及びアウターリング５２ｂからなるテーパーリング５２である。当該構成によれば、一方の軸３１及び他方の軸２１の加工が容易であり、モータ軸３１及びロータ軸２１の分離又は組み立ても容易である。
【００５６】
前記ネジ穴２６が、前記ロータ軸２１の締結端部２５に形成されており、前記締結部材２８の頭部２８ａが、前記締結端部２５の軸端面付近に位置するように、前記モータ軸３１の内部に没入されている。当該構成によれば、締結部材２８の軸方向長さが短くなり、締結部材２８の熱膨張の影響が少なくなり、確実に締め付けることができる。
【００５７】
前記モータ側軸受部１３が、外輪での軸方向の摺動を許容するように前記モータ６に組み付けられている。当該構成によれば、モータ側軸受部１３の外輪が、軸方向に移動することができ、モータ軸３１が熱膨張によって伸縮しても、モータ側軸受部１３に対して無理な荷重が負荷されることを防止できる。
【００５８】
前記モータ側軸受部１３の外輪が、バネ部材６２によって軸方向に付勢されている。当該構成によれば、モータ軸３１が熱膨張によって伸縮しても、モータ側軸受部１３の外輪が軸方向に付勢されながら移動するため、モータ側軸受部１３がモータ軸３１の熱膨張の影響を受けにくくなるとともに、軸受与圧も保持できる。
【００５９】
前記中間軸受部１２及び前記モータ側軸受部１３が、電気的に絶縁されている。当該構成によれば、モータ６のインバータ回路からの高周波電流によって当該軸受１２，１３が損傷を受けるという電食現象を生じにくくできる。
【００６０】
前記圧縮機本体２が、互いに無給油状態で噛み合う雄雌一対のスクリュロータ３を備えた無給油式であり、前記中間軸受部１２が、前記圧縮機本体２の吐出側に位置しており、前記モータ６が、前記中間軸受部１２を流通し当該モータ６のモータ室２０内へ流入した前記潤滑油をモータ室２０外へ排出するための排油口６６を備えている。当該構成によれば、カップリング部材４１，５２の位置するモータ室２０側へ、積極的に潤滑油を流すことができるため、ロータ室１７側への潤滑油の流れを可及的に抑制することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１：スクリュ圧縮機（オイルフリースクリュ圧縮機）
２：圧縮機本体
３：スクリュロータ
３ａ：雄ロータ
３ｂ：雌ロータ
４：ロータケーシング
５：モータケーシング
５ａ：モータケーシング本体
６：モータ
６ａ：回転子（ロータ）
６ｂ：固定子（ステータ）
７：軸受ケーシング
８：冷却ジャケット
９：カバー
９ａ：軸受装着穴
１１：ロータ側軸受部
１２：中間軸受部
１３：モータ側軸受部
１７：ロータ室
２０：モータ室
２１：雄ロータ軸（ロータ軸；他方の軸）
２１ｂ：外周面
２２：雌ロータ軸（ロータ軸）
２４：連結端部
２４ａ：第１キー溝（キー溝）
２５：締結端部
２６：ネジ穴
２７：締結フランジ
２８：締結ボルト（締結部材）
２８ａ：頭部
２８ｂ：ネジ部
２９：押圧段部
３１：モータ軸（一方の軸）
３１ａ：第２キー溝（キー溝）
３１ｂ：内周面
３２：連結穴（貫通孔）
３３：中心穴（貫通孔）
３５：カップリング穴
３６：ネジ穴
３７：軸受支持体
４１：キー（カップリング部材）
４２：キー溝
４７：軸受支持部
５２：テーパーリング（カップリング部材）
５３：スリーブ
５５：ボルト穴（貫通孔）
５６：ネジ穴
５８：締結ボルト（締結部材）
６１：止めリング
６２：バネ部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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