(57)【要約】【課題】スクリュー圧縮機のケーシング（11）の低圧空間（S1）に潤滑油が溜まるのを防止するとともに、スクリュー圧縮機の大型化やコストアップを抑え、性能の低下も抑える。【解決手段】モータ（12）と円筒壁（16）の嵌合部にモータ（12）の軸方向の一端から他端へ連通するように形成されるモータ冷却溝（30）が、全体がスクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部がスクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含むようにする。【選択図】図１
2017008833.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）内に区画された低圧空間（S1）及び高圧空間（S2）と、該低圧空間（S1）から吸入した作動流体を圧縮して高圧空間（S2）へ吐出するスクリューロータ（40）を備えた圧縮機構（20）と、該スクリューロータ（40）を駆動するモータ（12）と駆動軸（21）とを備えるとともに該モータ（12）が上記低圧空間（S1）に配置された駆動機構（25）とを備え、
上記モータ（12）が嵌合する円筒壁（16）が上記ケーシング（11）に形成され、該モータ（12）と円筒壁（16）の嵌合部に上記モータ（12）の軸方向の一端から他端へ連通するモータ冷却溝（30）が形成されたスクリュー圧縮機であって、
上記モータ冷却溝（30）は、全体が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含んで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、
上記モータ冷却溝（30）は、上記モータ（12）の周囲を螺旋状にのびる溝であ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または２において、
上記モータ冷却溝（30）は、上記円筒壁（16）の内面に形成さ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し、特にスクリュー圧縮機のケーシング内に形成される低圧空間に潤滑油が溜まりすぎるのを抑える技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、スクリュー圧縮機は、ケーシング内に圧縮機構とモータとが収容され、圧縮機構の吐出側に高圧空間が形成される一方、圧縮機構の吸入側にモータの配置される低圧空間が形成されて、モータを吸入ガスで冷却する構造になっている。また、圧縮機構の吐出側には油分離器が設けられ、この油分離器で冷媒から分離した潤滑油を高低差圧によって低圧空間のモータや軸受等に供給し、これらを潤滑するようになっている。
【０００３】
通常、軸受を潤滑した後の潤滑油は、吸入ガスとともに圧縮室に吸入され、ガスと一緒に高圧空間へ吐出される。一方、スクリュー圧縮機の容量制御をして低容量の運転をする場合など、モータ室を流れるガスの流量が減少し、ガスが潤滑油を巻き込む力も低下するため、モータが配置された低圧空間に油が溜まる場合があり、以下の問題が発生するおそれがある。
【０００４】
具体的には、まず、モータのロータが潤滑油に浸かると、油撹拌ロスが大きくなり性能が低下する。また、油が溜まったままで運転を停止した後に再起動すると、圧縮機構が多量の潤滑油を吸い込むことになって油を圧縮する状態になったり、異音が発生したり、軸受荷重が増えて軸受が損傷したりするおそれがある。さらに、モータ室に溜まる量を考慮して潤滑油量を増やしたり、通常運転時の潤滑油量を確保するために油回収器を大型化したりする必要が生じる。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１のスクリュー圧縮機では、モータと圧縮機構の間に回転円板を取り付けて低圧空間に溜まった油をかき出し、圧縮機構の吸入側へ油を導いて油を低圧室から排出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４６８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のスクリュー圧縮機では、モータと圧縮機構の間に回転円板を設けているので、部品数が増え、スクリュー圧縮機の製造コストが高くなる。また、特許文献１の構成では回転円板を設けるためのスペースが必要であり、このスペースのために圧縮機の全長が長くなり、圧縮機が大型化する。さらに、上記回転円板が吸入通路の障害物になるため、吸入側の圧力損失が大きくなり、圧縮機の性能が低下してしまう。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ケーシングの低圧空間に潤滑油が溜まるのを防止するとともに、スクリュー圧縮機の大型化やコストアップを抑え、性能の低下も抑えられるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、ケーシング（11）と、該ケーシング（11）内に区画された低圧空間（S1）及び高圧空間（S2）と、該低圧空間（S1）から吸入した作動流体を圧縮して高圧空間（S2）へ吐出するスクリューロータ（40）を備えた圧縮機構（20）と、該スクリューロータ（40）を駆動するモータ（12）と駆動軸（21）とを備えるとともに該モータ（12）が上記低圧空間（S1）に配置された駆動機構（25）とを備え、上記モータ（12）が嵌合する円筒壁（16）が上記ケーシング（11）に形成され、該モータ（12）と円筒壁（16）の嵌合部に上記モータ（12）の軸方向の一端から他端へ連通するモータ冷却溝（30）が形成されたスクリュー圧縮機を前提としている。
【００１０】
そして、このスクリュー圧縮機は、上記モータ冷却溝（30）が、全体が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含んでいることを特徴としている。
【００１１】
この第１の発明では、ケーシング（11）に螺旋状のモータ冷却溝（30）を形成し、このモータ冷却溝（30）が、上記スクリューロータ（40）の下端よりも全体が上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含むようにしているので、モータ（12）に対して圧縮機構（20）側の空間から、モータ（12）に対して吸入側の空間へ潤滑油が流入するのが阻止される。圧縮機構（20）が配置されている空間において潤滑油の油面がスクリューロータ（40）の下面より高くならない（高くなるとその分の潤滑油は圧縮機構（20）に吸入される）ため、モータ冷却溝（30）の中でもスクリューロータ（40）の下面より上方へは流れないからである。したがって、ケーシング（11）の低圧空間（S1）に潤滑油が溜まるのが阻止される。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、上記モータ冷却溝（30）が、上記モータ（12）の周囲を螺旋状にのびる溝であることを特徴としている。
【００１３】
この第２の発明では、モータ冷却溝（30）を螺旋状の溝にしたので、ガスがモータ（12）の周囲を均等に流れる。
【００１４】
第３の発明は、第１または第２の発明において、上記モータ冷却溝（30）が、上記円筒壁（16）（16）の内面に形成されていることを特徴としている。
【００１５】
この第３の発明では、円筒壁（16）（16）の内面に形成したモータ冷却溝（30）によりモータ（12）を冷却するとともに、低圧空間（S1）に潤滑油が溜まるのを防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ケーシング（11）に螺旋状のモータ冷却溝（30）を形成し、このモータ冷却溝（30）が、上記スクリューロータ（40）の下端よりも全体が上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含むようにしているので、低負荷時であってもケーシング（11）の低圧空間（S1）に潤滑油が溜まるのが阻止され、潤滑不良を抑えられる。したがって、モータ（12）の回転時の油攪拌ロスを抑えられるから性能の低下を抑制でき、低圧空間（S1）に油が溜まらないから再起動時の油圧縮による問題も防止できる。また、低圧空間（S1）に溜まる油を見越してケーシング（11）内の油量を増やす必要もないし、油回収器を大型化する必要もない。
【００１７】
そして、本実施形態によれば、低圧空間（S1）の潤滑油を高圧空間（S2）に戻すために専用の機構を設ける必要もないので、スクリュー圧縮機の製造コストが高くなることもなく、圧縮機の大型化や圧力損失の問題も防止できる。
【００１８】
上記第２の発明によれば、上記モータ冷却溝（30）を、上記モータ（12）の周囲を螺旋状にのびる溝にしたので、ガスがモータ（12）の周囲を均等に流れることになり、モータ（12）を均一に冷却することができる。
【００１９】
上記第３の発明によれば、ケーシング（11）の円筒壁（16）にモータ冷却溝（30）を形成するようにしているので、モータ（12）のステータの外周にモータ冷却溝（30）を形成するよりも、加工を簡単に行うことができ、圧縮機の製造コストを抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るスクリュー圧縮機の縦断面図である。
【図２】図２は、図１のII−II線断面図である。
【図３】図３（ａ）は、スクリュー圧縮機の圧縮機構の動作の吸入行程を示す平面図、図３（ｂ）は圧縮行程を示す平面図、図３（ｃ）は吐出行程を示す平面図である。
【図４】図４は、ケーシングの要部断面斜視図である。
【図５】図５は、図５は、ケーシングの吸入側を開放した状態の斜視図である。
【図６】図６は、図６は、図５のVI−VI線矢視図である。
【図７】図７は、変形例に係る圧縮機の要部断面構造図である。
【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詳細に説明する。
【００２２】
図１は、スクリュー圧縮機（10）の構成を示す縦断面図、図２は図１のII−II線断面図である。図１及び図２に示すように、このスクリュー圧縮機（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する低圧空間（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。
【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て、駆動軸（21）がロータ（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壁（16）と、円筒壁（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、円筒壁（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）の外周面が円筒壁（16）の内周面と潤滑油の油膜を介して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。
【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（図３参照）。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、円筒壁（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、円筒壁（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（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。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、ケーシング（11）の円筒壁（16）に嵌合された高圧側軸受ホルダ（60）に保持されている。
【００３２】
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、軸方向から見て低圧側軸受ホルダ（65）を臨む位置（図１においてケーシング（11）の左端部の中央位置）に開口している。吸入口（11a）には、フィルタ部材（45）が取り付けられており、ケーシング（11）内に吸入されるガス冷媒に含まれる比較的大きな異物が捕集される。
【００３３】
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）の右端部に開口している。高圧冷媒は、吐出口（11b）を介してケーシング（11）の外部に吐出される。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態に係るスクリュー圧縮機（10）は、ケーシング（11）と、該ケーシング（11）内に区画された低圧空間（S1）及び高圧空間（S2）と、該低圧空間（S1）から吸入した冷媒を圧縮して高圧空間（S2）へ吐出するスクリューロータ（40）を備えた圧縮機構（20）と、該スクリューロータ（40）を駆動するモータ（14）と駆動軸（21）とを備えるとともに該モータ（12）が上記低圧空間（S1）に配置された駆動機構（25）とを有するスクリュー圧縮機である。このスクリュー圧縮機（10）では、圧縮機構（20）の吐出側に油分離機構（図示せず）が設けられている。また、上記モータ（12）は低圧空間（S1）に配置され、上記モータ（12）と円筒壁（16）の嵌合部には、上記モータ（12）の軸方向の一端から他端へ連通するモータ冷却溝（30）(図４，図５参照)が形成されている。
【００３５】
図４は、ケーシング（11）の要部断面斜視図、図５は、ケーシング（11）の吸入側を開放した状態の斜視図、図６は、図５のVI−VI線矢視図である。
【００３６】
上記モータ冷却溝（30）は、全体が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータの下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との両方を含んでいる（モータ冷却溝（30）は第１冷却溝（31）と第２冷却溝（32）との一方のみを含んでいてもよい)。第１冷却溝（31）は、一部分もスクリューロータ（40）の下端より下方を通過せずに全体がスクリューロータ（40）の下端より上方を通過する溝であり、第２冷却溝（32）は、一部分または大部分がスクリューロータ（40）の下端よりも下方を通るものの、その他の部分(少なくとも一部)はスクリューロータの下端よりも上方を通過する溝である。本実施形態において、全体がスクリューロータの下端よりも下方を通る冷却溝は形成されていない。
【００３７】
上記モータ冷却溝（30）は、具体的には、上記モータ（12）のステータ（13）周囲を螺旋状にのびる溝である。また、上記モータ冷却溝（30）は、上記ケーシング（11）の内面に形成されている。このように、上記モータ冷却溝（30）は、上記モータ（12）と上記円筒壁（16）の嵌合部に、上記モータ（12）の軸方向の一端から他端へ連通する溝として形成されている。
【００３８】
−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３において網掛けを付した圧縮室（23）に着目して説明する。
【００３９】
図３（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３（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。
【００４０】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図３（ｂ）の状態となる。図３（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３（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。
【００４１】
スクリューロータ（40）がさらに回転すると、図３（ｃ）の状態となる。図３（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。
【００４２】
ここで、本実施形態では、ケーシング（12）に螺旋状のモータ冷却溝（30）を形成し、このモータ冷却溝（30）が、上記スクリューロータ（40）の下端よりも全体が上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含むようにしており、溝の少なくとも一部はスクリューロータ（40）の下端よりも高い位置を通るので、モータ（12）に対して圧縮機構（20）側の空間から、モータ（12）に対して吸入口（11a）側の空間へ潤滑油が流入するのが阻止される。圧縮機構（40）が配置されている空間において潤滑油の油面はスクリューロータ（40）の下面より高くならない（高くなるとその分の潤滑油は圧縮機構（30）に吸入される）ため、モータ冷却溝（30）の中でもスクリューロータ（40）の下面より上方へは流れないためである。したがって、ケーシング（11）の低圧空間（S1）に潤滑油が溜まるのが阻止される。
【００４３】
一方、冷媒ガスは、モータ冷却溝（30）の高さには関係なくモータ（12）の周囲の溝を流れるので、モータ（12）の冷却性能は維持される。
【００４４】
−実施形態の効果−
以上説明したように、本実施形態によれば、ケーシング（12）に螺旋状のモータ冷却溝（30）を形成し、このモータ冷却溝（30）が、全体が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含むようにしているので、ケーシング（11）の低圧空間（S1）に潤滑油が溜まるのが阻止される。したがって、モータ（12）の回転時の油攪拌ロスを抑えられるから性能の低下を抑制でき、低圧空間（S1）に油が溜まらないから再起動時の油圧縮による問題も防止できる。また、低圧空間（S1）に溜まる油を見越してケーシング（11）内の油量を増やす必要もないし、油回収器を大型化する必要もない。
【００４５】
そして、本実施形態によれば、低圧空間（S1）の潤滑油を高圧空間（S2）に戻すために専用の機構を設ける必要もないので、スクリュー圧縮機（10）の製造コストが高くなることもなく、圧縮機の大型化や圧力損失の問題も防止できる。
【００４６】
−実施形態の変形例−
上記実施形態では、モータ冷却溝（30）を螺旋状の溝にしているが、図７に示すように、例えば第２冷却溝（32）は、両端部がスクリューロータ（40）の下端（H0）よりも低い位置を通り、中間部（H）がスクリューロータ（40）の下端（H0）よりも高い位置を通る溝にしてもよい。この場合、第１冷却溝も同じ形状で周方向の位置が異なるようにすればよい。
【００４７】
このようにしても、モータ冷却溝（30）を通る潤滑油がスクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過しないので、圧縮機構（20）側から低圧空間（S1）へ潤滑油が流入することはない。したがって、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４８】
《その他の実施形態》
上記実施形態については、以下のような構成としてもよい。
【００４９】
例えば、上記実施形態では、モータ冷却溝（30）をケーシング（11）の内面に形成しているが、モータ（12）のステータ（13）の外周面に形成してもよい。この場合でも、モータ冷却溝（30）が、上記スクリューロータ（40）の下端よりも全体が上方を通過する第１冷却溝（31）と、少なくとも一部が上記スクリューロータ（40）の下端よりも上方を通過する第２冷却溝（32）との一方または両方を含むようにしておけば、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００５０】
また、本発明では、第１冷却溝（31）を全体がスクリューロータ（40）の下端よりも上方を通るようにモータ（12）の軸心と平行にのびる溝にし、第２冷却溝は設けない構成にしてもよい。このようにしても、モータ空間に潤滑油が溜まるのは抑えられる。
【００５１】
なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明したように、スクリュー圧縮機のケーシングの低圧空間に潤滑油が溜まるのを抑制する技術について有用である。
【符号の説明】
【００５３】
10  スクリュー圧縮機
11  ケーシング
12  モータ
16  円筒壁
20  圧縮機構
21  駆動軸
25駆動機構
30  モータ冷却溝
31  第１冷却溝
32  第２冷却溝
40  スクリューロータ
S1  低圧空間
S2  高圧空間
【図１】
2017008833.tif 000003
【図２】
2017008833.tif 000004
【図３】
2017008833.tif 000005
【図４】
2017008833.tif 000006
【図５】
2017008833.tif 000007
【図６】
2017008833.tif 000008
【図７】
2017008833.tif 000009