(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容したロータ室を有する圧縮機本体と、上記圧縮機本体の吸込側に一体的に結合され、上記スクリュロータの内、いずれか一方のスクリュロータと互いに軸を共有する回転子を収容し、上記ロータ室から独立したモータ室を有するモータとからなり、
上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸は、上記スクリュロータから吐出側に伸びる大径吐出側軸と、上記大径吐出側軸の先端からさらに吐出側に伸びる、上記大径吐出側軸より小径の小径吐出側軸と、上記スクリュロータから吸込側に伸びる吸込側軸と、上記吸込側軸の先端からさらに吸込側に上記回転子の中心部を貫いて伸びる、上記吸込側軸より小径の出力軸と、が同軸上に一体的に形成されてなるものであり、
さらに、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸は、少なくとも、上記小径吐出側軸と、上記出力軸の両端部とにおいて、それぞれ軸受によって支持され、
上記吸込側軸、および、上記出力軸の両端部の上記軸受と上記回転子との間に、それぞれ、上記軸受を上記ロータ室および上記モータ室から隔離する軸封部を設け、
上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸の上記回転子側の軸端部に、上記モータから上記スクリュロータに向かう方向の流体圧による力を生じる受圧部を設けたことを特徴とするオイルフリー式スクリュ圧縮機。
【請求項２】
上記受圧部が、流体圧シリンダ部のピストンであることを特徴とする請求項１に記載のオイルフリー式スクリュ圧縮機。
【請求項３】
上記受圧部が、軸受の外輪の周囲に、この外輪と一体的に、かつ上記出力軸の長手方向に沿って進退可能に設けられたピストン部材に密着して設けられ、このピストン部材とこのピストン部材に対して上記スクリュロータとは反対側の空間部とを気密に仕切るダイヤフラムであることを特徴とする請求項１に記載のオイルフリー式スクリュ圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス圧によりスクリュロータを介してその軸に作用するスラスト力を軽減するようにしたオイルフリー式スクリュ圧縮機、なかでもモータの出力軸に駆動側スクリュロータの軸を同軸上、一体的に形成したタイプのオイルフリー式スクリュ圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スクリュ圧縮機は周知であり、このスクリュ圧縮機では、構造上、ガス圧によりスクリュロータに吐出側から吸込み側に向かう方向のスラスト力が作用する。このスラスト力は非常に大きく、これに対して何等対策を施さないと、このスラスト力はスクリュロータを介してその軸に及び、軸受に過大な負担を強いるようになり、その結果軸受寿命が短くなる。そこで、軸受に作用するこのスラスト力を軽減するため、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータの内、駆動側のスクリュロータ、一般的には、雄ロータの吸込側の軸端部にピストンを取付けるとともに、このピストンを含む油圧シリンダ部を圧縮機ケーシング内に形成することにより、上記雄ロータの軸に逆スラスト力を作用させるようにしたスクリュ圧縮機が知られている。この圧縮機では、上記ピストンは、上記雄ロータの軸からガス圧によるスラスト力を受けるのに対して、このピストンの上記軸とは反対側の面に油により背圧が加えられ、上記スラスト力を打消す逆スラスト力が作用し、この軸の軸受に作用するスラスト力が軽減される。この場合、圧縮機駆動部であるモータの出力軸に結合されるのは、雄ロータの吐出側の軸端部となる。
【０００３】
さらに、特にオイルフリー式スクリュ圧縮機に関しては、駆動側スクリュロータの吸込側の軸端部に補助スラスト軸受を取付けるとともに、その外輪にピストンを取付け、このピストンに吐出ガス圧を作用させたダイヤフラムを介して逆スラスト力を生じさせることにより軸受に作用するスラスト力が軽減する公知例がある。この場合、圧縮機駆動部であるモータの出力軸に結合されるのは、雄ロータの吐出側の軸端部となる。
【０００４】
ところで、オイルフリー式スクリュ圧縮機の場合、通常、モータと駆動側のスクリュロータとの間に増速用の歯車、特にはすば歯車が設けられている。そして、この歯がねじれているため、モータからスクリュロータに回転力を伝えようとすれば、このスクリュロータにスラスト力が発生する。そこで、このはすば歯車の歯のねじれ方向を、上述したガス圧によるスラスト力の方向とは反対方向のスラスト力、即ち逆スラスト力が生じるように定め、これにより軸受に作用するスラスト力を軽減するようにしたオイルフリー式スクリュ圧縮機も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した油圧シリンダ部を形成したスクリュ圧縮機、およびダイヤフラムを介して吐出ガス圧を利用したオイルフリー式スクリュ圧縮機のいずれの場合も、駆動側スクリュロータの吸込側の軸端部にピストンを取付けるため、モータの出力軸に結合されるのは、駆動側スクリュロータの吐出側の軸端部となる。したがって、モータの出力軸はスクリュロータの吐出側端面に近くなる。
【０００６】
スクリュロータとその軸を支持する軸受との間には、軸封部が設けられているが、モータの出力軸と駆動側スクリュロータの軸とを直接結合したモータ直結タイプのオイルフリー式スクリュ圧縮機の場合、軸封のために軸封部に供給された空気がモータ側に流れ込む際に、軸受の油を随伴し、モータ内に飛散する。そして、この油がモータの回転子に付着し、付着した油が炭化し、やがて絶縁不良を招く。モータ内に流れ込んだ油に対する撹拌ロスにより、圧縮機性能の低下をもたらす等の問題が生じる。
また、モータ直結タイプのオイルフリー式スクリュ圧縮機の場合、上述した増速用の歯車がないため、この歯車による逆スラスト力を発生させる案は採用できない。
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、スクリュロータの軸を支持する軸受の油のモータ内への流れ込みを招くことなく、この軸受に作用するスラスト力の軽減を可能としたオイルフリー式スクリュ圧縮機を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容したロータ室を有する圧縮機本体と、上記圧縮機本体の吸込側に一体的に結合され、上記スクリュロータの内、いずれか一方のスクリュロータと互いに軸を共有する回転子を収容し、上記ロータ室から独立したモータ室を有するモータとからなり、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸は、上記スクリュロータから吐出側に伸びる大径吐出側軸と、上記大径吐出側軸の先端からさらに吐出側に伸びる、上記大径吐出側軸より小径の小径吐出側軸と、上記スクリュロータから吸込側に伸びる吸込側軸と、上記吸込側軸の先端からさらに吸込側に上記回転子の中心部を貫いて伸びる、上記吸込側軸より小径の出力軸と、が同軸上に一体的に形成されてなるものであり、さらに、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸は、少なくとも、上記小径吐出側軸と、上記出力軸の両端部とにおいて、それぞれ軸受によって支持され、上記吸込側軸、および、上記出力軸の両端部の上記軸受と上記回転子との間に、それぞれ、上記軸受を上記ロータ室および上記モータ室から隔離する軸封部を設け、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸の上記回転子側の軸端部に、上記モータから上記スクリュロータに向かう方向の流体圧による力を生じる受圧部を設けた構成とした。
【０００８】
また、第二発明は、第一発明の構成に加えて、上記受圧部が、流体圧シリンダ部のピストンである構成とした。
【０００９】
さらに、第三発明は、第一の構成に加えて、上記受圧部が、軸受の外輪の周囲に、この外輪と一体的に、かつ上記出力軸の長手方向に沿って進退可能に設けられたピストン部材に密着して設けられ、このピストン部材とこのピストン部材に対して上記スクリュロータとは反対側の空間部とを気密に仕切るダイヤフラムである構成とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係るオイルフリー式スクリュ圧縮機１Ａを示し、このオイルフリー式スクリュ圧縮機１Ａは、圧縮機本体１１とこの圧縮機本体１１の圧縮機ケーシング１２と一体的に結合されたモータケーシング１３を有する駆動部であるモータ１４とからなっている。圧縮機ケーシング１２内のロータ室１５には、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータが回転可能に収容され、図１では、その内の駆動側のスクリュロータ１６のみが表れている。この駆動側のスクリュロータ１６は、通常、雄ロータである。
【００１１】
また、圧縮機ケーシング１２には、ロータ室１５の一方の端部に開口した吸込口１７と、他方の端部に開口した吐出口１８が形成されている。そして、スクリュロータ１６の吐出側に延びた軸２１は、スクリュロータ１６から吐出側に伸びる大径吐出側軸２１ａと、大径吐出側軸２１ａの先端からさらに吐出側に伸びる、大径吐出側軸２１ａより小径の小径吐出側軸２１ｂとからなっている。この軸２１は、小径吐出側軸２１ｂにおいて、軸受２２、２３により支持されている。そして、軸２１には、大径吐出側軸２１ａに軸封部２４が設けられ、小径吐出側軸の軸受２２と軸受２３との間に軸封部２５が設けられている。さらに、この軸２１の端部、すなわち小径吐出側軸２１ｂの吐出側の端部には、同期歯車２６が設けられている。この同期歯車２６は図示しない他方のスクリュロータの軸端部に設けられた同期歯車と噛合い、この他方のスクリュロータに回転力を伝える働きをする。また、スクリュロータ１６の吸込側に延びた軸２７は、軸受２８により支持され、この軸受２８の両側に軸封部３１、３２が設けられている。
【００１２】
モータ１４は、圧縮機本体１１の吸込側に配置されており、モータケーシング１３内のモータ室５１に回転子３３が収容されている。回転子３３の中心部を貫いて延びる出力軸３４は、スクリュロータ１６から吸込側に伸びる吸込側軸２７の先端からさらに吸込側に伸びるように、吸込側軸２７と同軸上、一体的に形成されている。即ち回転子３３とスクリュロータ１６とは互いに軸を共有している。出力軸３４は、その両端部において軸受２８、３５に支持されている。吸込側軸２７側の軸受２８の両側、即ち、吸込側軸２７および出力軸３４の軸受２８と回転子３３との間には、それぞれ、軸封部３１、３２が設けられている。軸封部３１、３２は、軸受２８をロータ室１５およびモータ室５１から隔離し、ロータ室１５とモータ室５１との独立を保っている。出力軸３４の吸込側軸２７と反対側の端部の軸受３５と回転子３３との間にも軸封部３６が設けられている。また、出力軸３４の吸込側軸２７と反対側の端部、即ち、スクリュロータ１６と回転子３３とが共有する軸の回転子３３側の軸端部に、モータ１４からスクリュロータ１６に向かう方向の流体圧による力を生じる受圧部としてピストン４１が設けられている。
【００１３】
即ち、この他端の端面側のモータケーシング１３に形成された流体流出入口４２より矢印Ｉで示すように加圧流体が供給される流体圧空間４３内に進退可能にピストン４１が嵌挿された流体圧シリンダ部４４が設けられ、このピストン４１から出力軸３４を介して、軸２１および２７に逆スラスト力が作用するようになっている。なお、加圧流体としては圧油が好ましい。
【００１４】
このように、このオイルフリー式スクリュ圧縮機１では、スクリュロータ１６の吸込み側にモータ１４に設けられているため、ロータ室１５からモータ１４内へのガスの吹き抜けはなくなる。そして、このガスが吹き抜けた場合に生じる軸受用油の回転子３３側への飛散、回転子３３の箇所での絶縁不良、油の撹拌ロスによる性能低下を招くことなく、スクリュロータ１６の軸２１、２７に作用するスラスト方向の力を軽減することが可能となり、軸受寿命を長くすることができる。
【００１５】
図２は、本発明の第二実施形態に係るオイルフリー式スクリュ圧縮機１Ｂを示し、図１に示すオイルフリー式スクリュ圧縮機１Ａと共通する部分については、互いに同一番号を付して説明を省略する。
このオイルフリー式スクリュ圧縮機１Ｂでは、出力軸３４のスクリュロータ１６側と対向する側の他端に、上記同様、この他端からスクリュロータ１６側の一端に向かう方向の流体圧による力を生じる受圧部として、柔軟性を有するダイヤフラム４５が設けられている。
【００１６】
即ち、出力軸３４の他端に配された軸受３５の外輪の周囲に、この外輪と一体的に、かつモータケーシング１３の端面を貫通して出力軸３４の長手方向に進退可能に設けられたピストン部材４６に密着し、このピストン部材４６とこのピストン部材４６に対して、スクリュロータ１６とは反対側の流体圧空間４３との間を気密に仕切るダイヤフラム４５が設けられている。そして、ダイヤフラム４５は、この流体圧空間４３内の圧力を受け、ピストン部材４６および軸受３５を介して出力軸３４に逆スラスト力を作用させ、この逆スラスト力が軸２１、２７に伝えられる。なお、加圧流体としては圧縮ガスが好ましい。
この結果、上述したピストン４１を設けた場合と同様に、軸受用油の回転子３３側への飛散、回転子３３の箇所での絶縁不良、油の撹拌ロスによる性能低下を招くことなく、スクリュロータ１６の軸２１、２７に作用するスラスト方向の力を軽減することが可能となり、軸受寿命を長くすることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第一発明によれば、互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータを収容したロータ室を有する圧縮機本体と、上記圧縮機本体の吸込側に一体的に結合され、上記スクリュロータの内、いずれか一方のスクリュロータと互いに軸を共有する回転子を収容し、上記ロータ室から独立したモータ室を有するモータとからなり、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸は、上記スクリュロータから吐出側に伸びる大径吐出側軸と、上記大径吐出側軸の先端からさらに吐出側に伸びる、上記大径吐出側軸より小径の小径吐出側軸と、上記スクリュロータから吸込側に伸びる吸込側軸と、上記吸込側軸の先端からさらに吸込側に上記回転子の中心部を貫いて伸びる、上記吸込側軸より小径の出力軸と、が同軸上に一体的に形成されてなるものであり、さらに、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸は、少なくとも、上記小径吐出側軸と、上記出力軸の両端部とにおいて、それぞれ軸受によって支持され、上記吸込側軸、および、上記出力軸の両端部の上記軸受と上記回転子との間に、それぞれ、上記軸受を上記ロータ室および上記モータ室から隔離する軸封部を設け、上記スクリュロータと上記回転子とが共有する軸の上記回転子側の軸端部に、上記モータから上記スクリュロータに向かう方向の流体圧による力を生じる受圧部を設けた構成としてある。
【００１８】
また、第二発明によれば、第一発明の構成に加えて、上記受圧部が、流体圧シリンダ部のピストンである構成としてある。
【００１９】
さらに、第三発明によれば、第一発明の構成に加えて、上記受圧部が、軸受の外輪の周囲に、この外輪と一体的に、かつ上記出力軸の長手方向に沿って進退可能に設けられたピストン部材に密着して設けられ、このピストン部材とこのピストン部材に対して上記スクリュロータとは反対側の空間部とを気密に仕切るダイヤフラムである構成としてある。
【００２０】
このため、駆動部であるモータの回転子側への軸受用油の飛散、上記回転子の箇所での絶縁不良、油の撹拌ロスによる性能低下を招くことなく、スクリュロータの軸に作用するスラスト方向の力を軽減することが可能となり、軸受寿命を長くすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一実施形態に係るオイルフリー式スクリュ圧縮機の断面図である。
【図２】  本発明の第二実施形態に係るオイルフリー式スクリュ圧縮機の断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ  オイルフリー式スクリュ圧縮機
１１  圧縮機本体                １２  圧縮機ケーシング
１３  モータケーシング          １４  モータ
１５  ロータ室                  １６  スクリュロータ
１７  吸込口                    １８  吐出口
２１  軸                        ２１ａ  大径吐出側軸
２２ｂ  小径吐出側軸            ２２、２３  軸受
２４、２５  軸封部              ２６  同期歯車
２７  軸（吸込側軸）            ２８  軸受
３１、３２  軸封部              ３３  回転子
３４  出力軸                    ３５  軸受
３６  軸封部                    ４１  ピストン
４２  流体流出入口              ４３  流体圧空間
４４  流体圧シリンダ部          ４５  ダイヤフラム
４６  ピストン部材              ５１  モータ室
【図１】
0003844651.tif 000002
【図２】
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