(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口（７ａ）と吐出口（７ｂ）とを有するハウジング（７）と、
前記ハウジングとともに内部空間を構成するハウジングヘッド（８、９）と、
前記内部空間に収納され、回転軸（１ａ、２ａ）を中心に回転させることで、前記吸入口から吸入した気体が圧縮される圧縮室を前記内部空間内に形成し、圧縮された気体を前記吐出口から吐出する２つのロータ（１、２）とを備え、
前記ハウジングは、少なくとも各ロータの外周面に対向する外周内壁面を構成し、前記ハウジングヘッドは前記各ロータのそれぞれに対応して設けられているとともに、前記各ロータの一方の端部に対向する端部内壁面を構成しており、
前記各ロータの回転軸の一端側は前記ハウジングにより支持され、前記各ロータの回転軸の他端側は、それぞれ異なる前記ハウジングヘッドにより支持されており、
前記ハウジングヘッドは、前記外周内壁面に対応する外周の第１外周部と、前記第１外周部より大きい外周の第２外周部とを有し、
前記ハウジングヘッドの前記第１外周部が前記ハウジングの前記外周内壁面に嵌合するように構成されていることを特徴とする気体圧縮機。
【請求項２】
前記各ロータのそれぞれに対応した前記ハウジングヘッドは、前記ロータの軸方向から見たときに、隣接する部位が互いに重なり合っていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮機。
【請求項３】
前記２つのロータは、互いに噛合するように螺旋状の突起部が外周面に形成されたオスロータとメスロータから構成されるスクリュー形式であることを特徴とする請求項１または２に記載の気体圧縮機。
【請求項４】
前記ハウジングヘッドは、前記圧縮室を構成していないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の気体圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの回転ロータを回転させることにより吸入した気体を圧縮し吐出する気体圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハウジングに収納された２つの回転ロータを有する気体圧縮機が知られている（特許文献１参照）。この気体圧縮機では、各回転ロータの回転軸の一端側が１つのハウジングヘッドの軸受穴で支持され、他端側がハウジングの軸受穴で支持されている。
【０００３】
気体圧縮機の吐出圧を高圧にするためには、ロータとハウジングのクリアランスを小さくて圧縮効率を向上させる必要がある。特にロータとハウジングとの間のシール性能を向上させるためのオイルを用いない気体圧縮機では、クリアランスを小さくする必要が大きい。このため、位置決めピンを用いてハウジングとハウジングヘッドの相対位置を規定することで、ハウジングの軸受穴とハウジングヘッドの軸受穴の同軸度を向上させてロータとハウジングのクリアランスを小さくすることが行われている。
【特許文献１】特開２００５−２２０７８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記構成の圧縮機では、ハウジングヘッドとハウジングにおけるピン穴の加工精度が、ハウジングヘッドとハウジングの同軸度の精度に上乗せされるため、ハウジングとハウジングヘッドの同軸度の精度が悪化する。さらに、１つのハウジングヘッドに２つのロータ回転軸に対応する軸受穴が形成されるので、それぞれの軸受穴の加工精度がハウジングヘッドに形成される２つの軸受穴の同軸度に影響する。このため、ロータとハウジングのクリアランスが大きくなるという問題がある。
【０００５】
また、ハウジングとハウジングヘッドのそれぞれにピン穴の加工を高精度で行う必要があるため、加工コストが増大するという問題がある。さらに、位置決めピンを用いてハウジングに対してハウジングヘッドの位置決めを行う場合には、組み付けに時間が掛かり、組み付け工数が大きくなるという問題もある。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、ハウジングに対するハウジングヘッドの組み付け精度を向上させることが可能な気体圧縮機を提供することを目的とする。さらに、ハウジングにハウジングヘッドを組み付ける際の作業工数を低減することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、吸入口（７ａ）と吐出口（７ｂ）とを有するハウジング（７）と、ハウジングとともに内部空間を構成するハウジングヘッド（８、９）と、内部空間に収納され、回転軸（１ａ、２ａ）を中心に回転させることで、吸入口から吸入した気体が圧縮される圧縮室を内部空間内に形成し、圧縮された気体を前記吐出口から吐出する２つのロータ（１、２）とを備え、ハウジングは、少なくとも各ロータの外周面に対向する外周内壁面を構成し、ハウジングヘッドは各ロータのそれぞれに対応して設けられているとともに、各ロータの一方の端部に対向する端部内壁面を構成しており、各ロータの回転軸の一端側はハウジングにより支持され、各ロータの回転軸の他端側は、それぞれ異なるハウジングヘッドにより支持されており、ハウジングヘッドは、外周内壁面に対応する外周の第１外周部と、第１外周部より大きい外周の第２外周部とを有し、ハウジングヘッドの第１外周部がハウジングの外周内壁面に嵌合するように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
これにより、外周内壁面をハウジングに対してハウジングヘッドを位置決めするための位置決め用穴として利用することができ、ハウジングおよびハウジングヘッドにピン穴を加工する際の加工精度が上乗せされず、ハウジングおよびハウジングヘッドの同軸度を向上させることができる。この結果、ハウジングに対するハウジングヘッドの組付け精度を向上させることができ、各部のクリアランスを小さく設定できるので、気体の漏れ量を低減でき、容積効率を向上させることができる。
【０００９】
また、２つのロータは、互いに噛合するように螺旋状の突起部が外周面に形成されたオスロータとメスロータから構成されるスクリュー形式として構成することができる。
【００１０】
また、各ロータのそれぞれに対応したハウジングヘッドは、ロータの軸方向から見たときに、隣接する部位が互いに重なり合っているように構成することで、隣り合うハウジングヘッド間の隙間を小さくすることができる。これにより、ハウジングヘッド間の隙間から内部空間の気体が外部に漏れることを抑制でき、圧縮機の効率悪化を防止できる。スクリューロータを用いたスクリュー圧縮機は、ルーツ圧縮機などに比べて圧力が高くなるので特に有効である。
【００１１】
また、ハウジングヘッドが圧縮室を構成しないようにすることで、ハウジングヘッド間の隙間から内部空間の気体が外部に漏れることを抑制できる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明を適用した第１実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。本第１実施形態は本発明の気体圧縮機をスクリュー圧縮機に適用した例であり、圧縮機により圧縮する気体は空気となっている。
【００１４】
図１はスクリュー圧縮機の断面図であり、図２はロータの軸方向端面の形状を示す端面図である。
【００１５】
本実施形態のスクリュー圧縮機は、ねじ状のオスロータ１およびメスロータ２と、駆動源の回転力によりロータ１、２を回転駆動する回転伝達機構３と、一対のロータ１、２および回転伝達機構３を収納するケーシング４と、駆動源の回転力を受ける入力軸５等から構成されている。なお、図１において一対のロータ１、２は紙面奥側と手前側に並んで配置されている。
【００１６】
オスロータ１およびメスロータ２は、互いに噛合するように螺旋状の突起部が外周面に形成された雄ねじ状に形成されている。図１に示すように、オスロータ１およびメスロータ２は、電動モータ５０等の駆動源から回転力を得た回転伝達機構３により回転駆動される。本実施形態では、オスロータ１が駆動側、メスロータ２が従動側になっており、それぞれ回転軸１ａ、２ａを中心として回転する。従って、駆動源としてのモータ５０はオスロータ１の軸方向の延長線上に配置されることとなる。
【００１７】
ケーシング４は、モータ５０側から順に、潤滑ボックス６、ロータハウジング７、ハウジングヘッド８、９、ヘッドカバー１０から構成されている。潤滑ボックス６、ロータハウジング７、ヘッドカバー１０は、ボルト（図示せず。）等の締結手段によって強固に結合されている。ロータ１、２と回転伝達機構３はそれぞれ離隔した状態でケーシング４内に収納されており、一対のロータ１、２は筒状のロータハウジング７内に収納され、回転伝達機構３は循環ボックス６内に収納されている。ロータハウジング７の一端側は開口しており、開口側にハウジングヘッド８、９が配置される。
【００１８】
潤滑ボックス６内には、回転伝達機構３と、回転伝達機構３に供給される潤滑油とが収納された潤滑油空間１１が形成されている。潤滑油としては、例えばエンジンオイルと同程度の粘度を有するオイルを用いることができる。回転伝達機構３を構成する歯車等には、潤滑油空間１１内の潤滑油がはねかけられることにより潤滑が行われる。
【００１９】
ロータハウジング７とハウジングヘッド８、９で内部空間が形成されており、この内部空間が一対のロータ１、２が収納されるロータ室１２を構成している。ロータハウジング７には、ロータ室１２内に空気を吸入するための吸入口７ａと、ロータ室１２外に空気を吐出するための吐出口７ｂが形成されている。吸入口７ａはロータハウジング７の軸方向端部のうちハウジングヘッド８、９側に設けられており、吐出口７ｂはロータハウジング７の軸方向端部のうち潤滑ボックス６側に設けられている。
【００２０】
また、ロータ１、２の外周先端とロータ室１２におけるロータ１、２の外周面に対向する内壁１２ａとの間は、微小な隙間が形成されたシール構造となっている。ロータ１、２外周に形成された溝とロータ室内壁１２ａとの間には、吸入口７ａから吸入された空気を圧縮するための圧縮室１２ｂが形成されている。
【００２１】
潤滑ボックス６には、モータ５０から回転力を受ける入力軸５が設けられている。潤滑ボックス６には、モータ５０側に第１ベアリング１３が設けられ、潤滑油空間１１側に第２ベアリング１４が設けられており、入力軸５はこれらのベアリング１３、１４を介して潤滑ボックス６に支持されている。また、潤滑ボックス６に形成された入力軸５が挿入される挿通穴の内部には、第１、第２ベアリング１３、１４に供給される潤滑油がケーシング４外に流出するのを阻止するための第１オイルシール１５が装着されている。
【００２２】
上述のように、ロータ１、２は回転伝達機構３により回転駆動される。回転伝達機構３は、入力軸５の回転をオスロータ回転軸１ａとメスロータ回転軸２ａに伝達するとともに、一対のロータ１、２を同期回転させるように構成されている。回転伝達機構３は、モータ５０によって駆動される入力軸５の回転をオスロータ回転軸１ａに同軸上で伝えるカップリング１６と、このカップリング１６からオスロータ回転軸１ａに伝えられた回転をメスロータ回転軸２ａに伝える第１、第２ギヤ１７、１８等から構成される。なお、第１、第２ギヤ１７、１８は、一対のロータ１、２を同期回転させるためのタイミングギヤである。
【００２３】
オスロータ回転軸１ａとメスロータ回転軸２ａは、一端側が第３、第４ベアリング１９、２０を介してロータハウジング７に回転可能に支持され、他端側が第５、第６ベアリング２１、２２を介してハウジングヘッド８、９に回転可能に支持されている。ハウジング７には、第３、第４ベアリング１９、２０を配置するための軸受穴が形成され、第１ハウジングヘッド８には第５ベアリング２１を配置するための軸受穴が形成され、第２ハウジングヘッド９には第６ベアリング２２を配置するための軸受穴が形成されている。
【００２４】
また、ロータハウジング７に形成されたロータ回転軸１ａ、２ａが挿入される挿通穴には、第３、第４ベアリング１９、２０に供給される潤滑油がロータ室１２内に漏れるのを阻止するための第２、第３オイルシール２３、２４が装着されている。さらに、ハウジングヘッド８、９に形成されたロータ回転軸１ａ、２ａが挿入される挿通穴にも、第５、第６ベアリング２１、２２に封入されているグリースがロータ室１２内に漏れるのを阻止するための第４、第５オイルシール２５、２６が装着されている。
【００２５】
次に、ハウジングヘッド８、９の構成について説明する。図３は、図１のＡ−Ａ断面図であり、ハウジングヘッド８、９の構成を示している。図３に示すように、本実施形態のハウジングヘッド８、９は、オスロータ１の端面に配置される第１ハウジングヘッド８と、メスロータ２の端面に配置される第２ハウジングヘッド９に分割されている。第１ハウジングヘッド８には、オスロータ回転軸１ａを支持する第５ベアリング２１が設けられ、第２ハウジングヘッド９には、メスロータ回転軸２ａを支持する第６ベアリング２２が設けられている。各ハウジングヘッド８、９は、それぞれ対応するロータ１、２端面の直径より大きい円板状であり、互いに重なり合う部分が切り取られた形状となっている。
【００２６】
図１に示すように、ハウジングヘッド８、９は段付き形状となっており、中心から外周までの距離が異なる第１外周部８ａ、９ａと第２外周部８ｂ、９ｂが形成されている。第１外周部８ａ、９ａはロータ室内壁面１２ａの形状に対応する形状となっており、第２外周部８ｂ、９ｂは第１外周部８ａ、９ａより大きくなっている。また、ロータハウジング７のロータ室内壁１２ａはロータ１、２より若干長くなっている。このため、各ハウジングヘッド８、９の第１外周部８ａ、９ａはロータ室内壁１２ａの端部に挿入され嵌合する印籠構造となっている。ロータ室内壁１２ａは、ハウジング７に対してハウジングヘッド８、９を位置決めするための位置決め用穴として機能する。
【００２７】
ハウジングヘッド８、９の外側にはヘッドカバー１０が設けられている。ヘッドカバー１０は、ハウジングヘッド８、９の第２外周部８ｂ、９ｂが填り込む凹部を有しており、ハウジングヘッド８、９におけるロータ１、２の反対側の面を覆う蓋として機能する。ヘッドカバー１０によって覆われることでハウジングヘッド８、９は外部と遮断される。
【００２８】
次に、本実施形態のスクリュー圧縮機の作動について説明する。
【００２９】
一対のロータ１、２が、回転伝達機構３により同期回転されると、ロータハウジング７のハウジングヘッド８、９側に設けられた吸入口７ａから空気が圧縮室１２ｂに吸い込まれる。このとき、圧縮室１２ｂは、一対のロータ１、２の回転とともに、ハウジングヘッド８、９側から潤滑油空間１１側に移動しながらその体積が縮小していくため、圧縮室１２ｂ内の空気は次第に加圧圧縮されながら潤滑油空間１１側に移動していく。
【００３０】
そして、一対のロータ１、２の回転角が所定の角度に達すると、圧縮室１２ｂがロータハウジング７の潤滑油空間１１側に設けられた吐出口７ｂに到達し、それまで密閉されていた圧縮室１２ｂが吐出口７ｂにて開放された状態となるので、圧縮室１２ｂ内の圧縮された空気が吐出口７ｂから吐出される。
【００３１】
以上の構成によれば、ロータ１、２が収納されたハウジング７のロータ室１２の端部に、ハウジングヘッド８、９の第１外周部８ａ、９ａを挿入することで、ハウジング７にハウジングヘッド８、９を組み付けることができる。このとき、各ハウジングヘッド８、９は、第１外周部８ａ、９ａがロータ室内壁１２ａに嵌合するので、ハウジング７に対する各ハウジングヘッド８、９の位置が規定される。このように、ロータ室内壁１２ａをハウジング７に対してハウジングヘッド８、９を位置決めするための位置決め用穴として利用することで、ハウジング７およびハウジングヘッド８、９にピン穴を加工する際の加工精度が上乗せされず、ハウジング７およびハウジングヘッド８、９の同軸度を向上させることができる。
【００３２】
また、ハウジングヘッド８、９を分割し、２つのロータ１、２に対応する軸受穴を異なるハウジングヘッド８、９に設けることにより、ハウジング７にハウジングヘッド８、９を組み付けた後の２つの軸受穴の同軸度が向上できるので、ロータ１、２とロータ室内壁１２ａのクリアランスを縮小でき効率向上が可能となる。
【００３３】
また、ハウジングヘッド８、９を分割することで、ハウジングヘッド８、９間の隙間からロータ室１２の気体が外部に漏れることが考えられる。これに対し、ハウジングヘッド８、９を覆うようにヘッドカバー１０を設けることで、ロータ室１２と外部とを遮断することができ、ロータ室１２の気密性を確保することができる。
【００３４】
また、各ハウジングヘッド８、９の第１外周部８ａ、９ａは、ロータ室内壁１２ａに沿って移動するので、各ハウジングヘッド８、９の軸方向の位置も規定することができる。これにより、ロータ端面のクリアランス管理が容易となり、組み付け工数を低減できる。
【００３５】
また、ロータ室内壁１２ａをハウジング７に対してハウジングヘッド８、９を位置決めするための位置決め用穴として利用することで、ハウジング７およびハウジングヘッド８、９に位置決めピン用のピン穴を加工する必要がなくなり、ハウジング７およびハウジングヘッド８、９の加工コストが低減できる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３７】
図４（ａ）は、本第２実施形態のハウジングヘッド８、９の構成を示しており、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、上記第１実施形態の図３に相当している。
【００３８】
図４（ａ）、本実施形態の第１ハウジングヘッド８と第２ハウジングヘッド９は、隣接する部位が、ロータ１、２の軸方向からみて互いに重なり合うように構成されている。図４（ｂ）に示すように、第１ハウジングヘッド８と第２ハウジングヘッド９は互いに反対側が突出する段形状となっている。
【００３９】
以上のように、隣り合うハウジングヘッド８、９をロータ１、２の軸方向に重なり合うようにすることで、ハウジングヘッド８、９同士の接触面積を大きくすることができ、ハウジングヘッド８、９間の隙間を小さくすることができる。これにより、ハウジングヘッド８、９間の隙間からロータ室１２の気体が外部に漏れることを抑制でき、圧縮機の効率悪化を防止できる。また、スクリューロータ１、２を用いたスクリュー圧縮機は、ルーツ圧縮機などに比べてロータ室１２内の圧力が高くなるので、本実施形態の構成は特に有効である。
【００４０】
（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態を図５に基づいて説明する。上記第１実施形態と同様の部分は同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４１】
図５は、本第３実施形態のスクリュー圧縮機の断面図である。図５に示すように、本第３実施形態では吸入口７ａが大きく形成されており、ロータハウジング７の軸方向端部のうちハウジングヘッド８、９側から潤滑ボックス６側に広がっている。このため、ロータ１、２の外周の形成された溝のうち、一端側がハウジングヘッド８、９の端面に位置する溝の他端側は外部と連通することとなる。したがって、ロータ１、２における破線からなる斜線で示した部位が吸入直後の圧縮室１２ｂとなる。
【００４２】
以上の構成により、ハウジングヘッド８、９の端面が圧縮室１２ｂの構成面として使用されなくなるので、ハウジングヘッド８、９間の隙間からロータ室１２の気体が外部に漏れることを抑制できる。なお、本第３実施形態の構成と上記第２実施形態の構成を組み合わせて実施してもよい。
【００４３】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、本発明をスクリュー圧縮機に適用した例を示したが、本発明は、ルーツ型圧縮機にも適用することができる。
【００４４】
また、上記各実施形態では、圧縮機により空気を圧縮するように構成したが、これに限らず、他の気体を圧縮するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態のスクリュー圧縮機の断面図である。
【図２】ロータの軸方向端面の形状を示す端面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は第２実施形態のハウジングヘッドの構成を示す断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第３実施形態のスクリュー圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…オスロータ、２…メスロータ、４…ケーシング、６…潤滑ボックス、７…ロータハウジング、７ａ…吸入口、７ｂ…吐出口、７ｃ…内壁、８…第１ハウジングヘッド、９…第２ハウジングヘッド、１０…ヘッドカバー、１１…潤滑油空間、１２…ロータ室、１２ａ…内壁面、１２ｂ…圧縮室、１４…ベアリング、１５…オイルシール、１７、１８…ギア、１９、２０、２１、２２…ベアリング、２３、２４、２５、２６…オイルシール、５０…電動モータ。
【図１】
0004670729.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004670729.tif 000004
【図４】
0004670729.tif 000005
【図５】
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