JP2000257578A

JP2000257578A - 二段スクリュー圧縮機

Info

Publication number: JP2000257578A
Application number: JP11062742A
Authority: JP
Inventors: Eiji Koga; 英士古賀
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-19
Anticipated expiration: 2019-03-10
Also published as: JP4120733B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高段と低段の構成部品を共通化した二段スク
リュー圧縮機を得る。【解決手段】低段側回転軸に取り付けられた低段スク
リューロータ及び当該低段スクリューロータの圧縮溝と
勘合して従動する低段ゲートロータとの回転運動によっ
て冷媒を圧縮する低段圧縮機構と、この低段圧縮機構の
低段側回転軸と連動して回転する高段回転軸に取り付け
られた高段スクリューロータ及び当該高段スクリューロ
ータの圧縮溝と勘合して従動する高段ゲートロータとの
回転運動によって上記低段圧縮機構からの吐出冷媒を圧
縮する高段圧縮機構と、を備えた二段スクリュー圧縮機
において、上記低段側回転軸と上記高段側回転軸とを一
体のほぼ同軸径で形成すると共に、上記低段スクリュー
ロータと上記高段スクリューロータとを共通化したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷媒を圧縮する
二段スクリュー圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は従来の二段スクリュー圧縮機の
水平断面図、図１４はこの図１３の断面ＸＩＩ−ＸＩＩ
面の断面図である。次に、これらの図を用いて従来の二
段スクリュー圧縮機の構成について説明する。図１３に
おいて、１は高段スクリューロータ、２はこの高段スク
リューロータ１の圧縮溝と勘合して従動する１対の高段
ゲートロータ、３は低段スクリューロータ、４はこの低
段スクリューロータ３の圧縮溝と勘合して従動する１対
の低段ゲートロータ、５は高段スクリューロータ１と低
段スクリューロータ３を回転させるための高段側５ａと
低段側スクリュー軸５ｂからなるスクリュー軸であり、
この高段側スクリュー軸５ａと低段側スクリュー軸５ｂ
とはスプライン継手（図示せず）によって連結されてい
る。

【０００３】また、６ａ、６ｂ、６ｃはこのスクリュー
軸５を支える軸受であり、６ａは低段側軸受、６ｂは中
間軸受、６ｃは高段側軸受、７は高段吸入側と均圧回路
で均圧され、高・低段吸入圧力の中間の圧力に維持され
た高段ロータ背面室、８はこの高段ロータ背面室７と高
段スクリューロータ１の吐出室との間をシールする高段
シール部、９は低段吸入室側と均圧回路で均圧された低
段スクリュー背面室、１０はこの低段ロータ背面室９と
低段スクリューロータ３との間をシールする低段シール
部、１１は高段スクリューロータ１及び低段スクリュー
ロータ３を回転させるスクリュー軸５を駆動する電動
機、１２は図示されていない高段の容量制御機構を駆動
するための高段容量制御ピストン、１３は図示されてい
ない低段の容量制御機構を駆動するための低段容量制御
ピストン、１４はこれらの各１２、１３等を収納するケ
ーシングであり、このケーシング１４は中間圧に維持さ
れた高段ケーシング室１４ａと、この高段ケーシングに
接続され、低段吸入圧に維持された低段ケーシング室１
４ｂと、この低段ケーシングに接続され、中間圧に維持
されたモータケーシング室１４ｃとで構成されている。
また、１５は高段圧縮機構の各機器を収納する高段ケー
シング１４ａの横フタ、１６は低段圧縮機構の各機器を
収納する低段ケーシング１４ｂの横フタである。

【０００４】なお、図１４に示すように、高段ゲートロ
ータ２は、高段スクリューロータ１の圧縮溝１ａに直接
接触しながら従動する樹脂製の高段ゲートロータ本体２
ａと、この高段ゲートロータ本体２ａを支持するゲート
ロータサポート２ｂと、このゲートロータサポート２ｂ
を回転自由に支持する軸受２ｃおよび２ｆ、ケーシング
１４に取付つくためのハウジング２ｄおよび２ｇなどか
ら構成されている。また、低段ゲートロータ４もほぼ同
様の構成になっているので、説明を割愛する。

【０００５】また、これらの図１３、１４に描画された
高段ゲートロータ２、低段ゲートロータ４、及び低段容
量制御ピストン１３等は片側のみを描画しており、無関
係の部分は一部省略されている。

【０００６】次に、動作について説明する。まず、高段
スクリューロータ１及び低段スクリューロータ３が、軸
受６ａ、６ｂ、及び６ｃで支持され、スプライン継手を
介して連結された高段スクリュー軸５ａと低段スクリュ
ー軸５ｂからなるスクリュー軸５により電動機１１の駆
動力によって回転されると、低段側圧縮機構において
は、前述したように、低段スクリューロータ３の圧縮溝
に対向して１対の低段ゲートロータ４が勘合しているの
で、この１対の低段ゲートロータ４は低段スクリューロ
ータ４の回転に従動して回転する。次に、この低段スク
リューロータ３と低段ゲートロータ４の回転により、吸
入された冷媒ガスは吸入側から吐出側へ向かって圧縮さ
れながら高段側圧縮機構へ吐出される。

【０００７】なお、この時、起動停止時や負荷変動時な
どに対応するために設けられた図示されていない低段容
量制御機構は、必要に応じて低段容量制御ピストン１３
を駆動して圧縮冷媒の量を変化させる。

【０００８】また、前述の低段側各機器に連動して、高
段圧縮機構の各機器である高段スクリューロータ１、高
段ゲートロータ２、並びに高段容量制御ピストン１２も
ほぼ同じような動きをしながら、冷媒を圧縮して吐出す
る。

【０００９】以上説明したように、圧縮機に吸入された
冷媒ガスは、低段スクリューロータ３と低段ゲートロー
タ４から成る低段圧縮機構で圧縮され、この圧縮された
冷媒ガスは高段側へ送られ、高段スクリューロータ１と
高段ゲートロータ２から成る高段圧縮機構で再び圧縮さ
れ、圧縮機から吐出される。

【００１０】なお、このような一連の２段圧縮動作を行
うようにするためには、冷媒の比容積の関係から高段側
と低段側との圧縮比が概ね等しくなるように設計される
のが通常であり、その結果として高段と低段の圧縮機構
における体積流量比を概ね１：２になるようにし、しか
も、低段圧縮機構と高段圧縮機構との構造を相似形で設
計するのが一般的である。

【００１１】また、この体積流量比の相違により高段ス
クリューロータ径が低段スクリューロータ径より細く、
軽くなるため、これらのスクリューロータを支えるスク
リュー軸５の高段スクリュー軸径も低段スクリュー軸径
より細く設計されるのが一般的である。

【００１２】また、高段、低段、それぞれのスクリュー
ロータ及びスクリュー軸の両端面に架る圧力と、その圧
力を受ける面積との積で決まるスクリュー軸の軸方向の
荷重による軸受のスラスト摩耗を防止するため、図１５
に示ように、高段側においては、高段吐出室の冷媒が高
段軸端面室７へ流入しないように、高段スクリューロー
タの背面室７と高段スクリューロータ吐出室との間をシ
ールする高段シール部８を設けると共に、この背面室７
と低段吐出圧力（中間圧）になっている高段吸入ケーシ
ング室１４ａとを連通させる高段側均圧回路を設け、高
段軸５ａの端面及び高段側ロータ１がある背面室７と高
段側ロータ１がある高段吸入ケーシング室１４ａとを均
圧化し、高段側スクリューロータ・軸の両端面に架る圧
力をバランスさせ、高段側軸５ａのスラスト方向の荷重
を均等化する。なお、背面室７には高段軸５ａの端面が
存在するため、その分だけスラスト荷重は増加するよう
に見えるが、図１５からも解るように、この高段軸５ａ
の端面のスラスト荷重に対向する荷重が中間圧に維持さ
れたモータ１１のケーシング室の軸端面に架るため、結
果としてバランスする。

【００１３】また一方、低段側においても、低段吐出室
の冷媒が低段吸入圧に維持された低段背面室９へ流入す
るのを防止するため、低段スクリューロータの背面室９
と低段スクリューロータ吐出室との間をシールする低段
シール部１０を設けると共に、低段背面室９と低段吸入
室側とを連通させる低段側均圧回路を設け、低段側ロー
タ１がある背面室９と低段吸入ケーシング室１４ａとを
均圧化し、低段側スクリューロータ・軸の両端面に架る
圧力をバランスさせ、低段側軸５ｂのスラスト方向の荷
重を均等化する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来の二段スクリュー圧縮機は構成されているので、圧
縮機の構成部品であるスクリューロータ及びゲートロー
タのサイズを高段と低段とで違える必要があり、それに
伴って構成部品の種類が増加するという問題があった。

【００１５】また、特に、特殊な専用加工機械で加工す
るスクリューロータ及びゲートロータのサイズの種類が
増え、新たな設備投資が必要となったり、段取り時間等
の加工工数が増えるという問題があった。

【００１６】また、スクリュー軸の撓みを解消するため
に、高段・低段のゲータロータをそれぞれ一対の対向し
た構成とし、しかも、この高段・低段のゲータロータを
同じ位相角で取付けているため、特に、高段・低段容量
制御ピストンの取付位置関係や、高段・低段ケーシング
蓋の取付関係から軸芯方向が長くなったり、圧縮機全体
が大型化するという問題点があった。

【００１７】また、高・低段スクリュー軸のスラスト方
向の荷重を均等にするために、高・低段のそれぞれに均
圧路を必要としたり、あるいは、高段及び低段の吐出冷
媒がそれぞれのロータの端面（背面）室に漏れないよう
にするため、低段側のシール部が必要であったり、多く
の部品点数が必要であった。

【００１８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、第１の目的は、構成部品が少な
く、加工性、組立性が良い経済的な二段スクリュー圧縮
機を得ることを目的とする。

【００１９】また、第２の目的は、軸方向の寸法が短く
コンパクトな二段スクリュー圧縮機を得ることを目的と
する。

【００２０】また、第３の目的は、少ない軸受構成で、
スクリュー軸の撓みが少なく、組立性が良い、経済的
で、信頼性の高い二段スクリュー圧縮機を得ることを目
的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明に係る二段スク
リュー圧縮機は、低段側回転軸に取り付けられた低段ス
クリューロータ及び当該低段スクリューロータの圧縮溝
と勘合して従動する低段ゲートロータとの回転運動によ
って冷媒を圧縮する低段圧縮機構と、この低段圧縮機構
の低段側回転軸と連動して回転する高段回転軸に取り付
けられた高段スクリューロータ及び当該高段スクリュー
ロータの圧縮溝と勘合して従動する高段ゲートロータと
の回転運動によって上記低段圧縮機構からの吐出冷媒を
圧縮する高段圧縮機構と、を備えた二段スクリュー圧縮
機において、上記低段側回転軸と上記高段側回転軸とを
一体のほぼ同軸径で形成すると共に、上記低段スクリュ
ーロータと上記高段スクリューロータとを共通化したも
のである。

【００２２】また、上記低段スクリューロータに対して
一対の対向する上記低段ゲートロータを勘合させると共
に、上記高段スクリューロータに対して上記高段ゲート
ロータを一個のみ勘合させて圧縮するようにしたもので
ある。

【００２３】また、上記高段ゲートロータと上記低段ゲ
ートロータとを共通化させたものである。

【００２４】また、上記高段ゲートロータと上記低段ゲ
ートロータとの上記回転軸に対する互いの取付位相角度
が相違するように配置し、この配置した各ロータを覆う
高・低段ケ−シング室の蓋の取付部が互いに干渉しない
ようにしたものである。

【００２５】また、上記高段圧縮機構のゲートロータと
低段圧縮機構のゲートロータとの上記回転軸に対する互
いの取付位相角度差が９０度になるように構成したもの
である。

【００２６】また、高段側軸受が、上記一体で形成され
た回転軸の反モータ側高段端部の近傍に設けられると共
に、低段側軸受が、上記回転軸のモータ側低段端部の近
傍に設けられ、これらの高段側軸受と低段側軸受とでの
み上記回転軸を支腸するようにしたものである。

【００２７】また、上記高段スクリューロータと低段ス
クリューロータとを一体で形成したものである。

【００２８】また、中間軸受が、上記高段側軸受と低段
側軸受との間に設けられ、上記回転軸の撓みが大きい時
は、当該回転軸を支腸し、上記回転軸の撓みが小さい時
は、当該回転軸を支腸しないものである。

【００２９】また、上記回転軸の撓みが大きい時は、当
該回転軸を支腸し、上記回転軸の撓みが小さい時は、当
該回転軸を支腸しない中間軸受の構造が、当該中間軸受
の上記回転軸に対する隙間寸法を上記高段側軸受または
低段側軸受の上記回転軸に対する隙間寸法より大きくし
た構造のものである。

【００３０】また、低段回転軸に取り付けられた低段ス
クリューロータ及び当該低段スクリューロータの圧縮溝
と勘合して従動する低段ゲートロータとの回転運動によ
って冷媒を圧縮する低段圧縮機構と、この低段圧縮機構
の低段側回転軸と連動して回転する高段回転軸に取り付
けられた高段スクリューロータ及び当該高段スクリュー
ロータの圧縮溝と勘合して従動する高段ゲートロータと
の回転運動によって上記低段圧縮機構からの吐出冷媒を
圧縮する高段圧縮機構と、この高段圧縮機構の各機器を
収納し、上記低段圧縮機構からの吐出冷媒圧で維持され
た高段ケーシング室と、この高段ケーシング室に接続さ
れ、上記低段圧縮機構の吸入冷媒圧で維持された低段ケ
ーシング室と、この低段ケーシング室に接続され、上記
低段吐出冷媒圧で維持されたモータケーシング室と、を
備え、上記低段側回転軸と上記高段側回転軸とを一体で
形成し、この形成した軸内に、上記高段ケーシング室の
高段軸端面室と上記低段ケーシング室とを連通する均圧
通路を設け、上記高段側回転軸の端面及び当該高段軸端
面側の上記高段スクリューロータの端面に上記低段吸入
冷媒圧が架かるような構造にすると共に、上記低段側回
転軸の端面及び当該低段軸端面側の上記低段スクリュー
ロータの端面に上記低段吸入冷媒圧及び上記低段吐出冷
媒圧がそれぞれ架かるような構造にして、上記軸のスラ
スト方向の力をほぼバランスするようにしたものであ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１における二段スクリュー圧縮機の圧縮機
構部の概念斜視図である。この図において、１は高段ス
クリューロータ、２はこの高段スクリューロータ１の圧
縮溝１ａに勘合されて従動する高段ゲートロータであ
り、これのスクリューロータ１とゲートロータとで高段
圧縮機構部が構成されている。

【００３２】また、この図の３は高段側へ低圧冷媒を供
給する低段圧縮機構部の低段スクリューロータ、４はこ
の低段スクリューロータ３の圧縮溝３ａに勘合されて従
動する１対の低段ゲートロータ、５は高段・低段ロータ
１、２に接続され、後述する電動機１１の回転駆動力を
高段スクリューロータ１と低段スクリューロータ３に伝
達するためのスクリュー軸、６はスクリュー軸５を支え
る軸受であり、この軸受６は低段側主軸軸受６ａ、中間
軸受６ｂ、高段側主軸軸受６ｃで構成されている。ま
た、１１はこのスクリュー軸５に接続され、高段・低段
の各機器を駆動する電動機である。

【００３３】図２は、この図１に示した圧縮機の各機器
を収納するケーシングの横フタを取付けた図であり、こ
の図において、１４は圧縮機の１から１３まで等の各機
器を収納するケーシングであり、このケーシング１４は
高段圧縮機構の各機器等を収納する高段ケーシング室１
４ａと、この高段ケーシングに接続され、低段圧縮機構
の各機器等を収納する低段ケーシング室１４ｂと、この
低段ケーシング室に接続され、電動機１１を収納するモ
ータケーシング１４ｃとで構成されている。また、１５
は高段圧縮機構ケーシング室の横フタ、１６は低段圧縮
機構ケーシングの横フタである。

【００３４】図３は従来のスクリューロータとゲートロ
ータ（ａ）の大きさと、本発明のスクリューロータとゲ
ートロータ（ｂ）の大きさとを対比させた図であり、こ
の図の（ａ）及び（ｂ）に示すφｄは、高段スクリュー
ロータ１の内部を貫通するスクリュー軸５の径である。

【００３５】また、この図３の（ａ）に示すように、従
来技術のものは、高段スクリューロータ１と勘合する高
段ゲートロータ２をそれぞれ一対（２個）で構成してい
たが、本実施の形態においては図３（ｂ）に示すよう
に、高段スクリューロータ１に対して高段ゲートロータ
２を１個セットするだけで高段側圧縮機構を構成する。

【００３６】次に、この構成と動作について説明する。
これらの図に示すように、従来の高段側圧縮機の冷媒押
し退け量は、斜線で示す２ヶ所の歯溝容積の和であるの
に対し、本実施の形態の冷媒押し退け量は図３の（ｂ）
に斜線で示す１ヶ所の圧縮歯溝容積分のみとなるため、
その押し退け量を従来の高段圧縮機構と同等とし、かつ
前述したように高・低段圧縮比における冷媒比容積の関
係から、高段と低段の体積流量比を概ね１：２程度にし
なければならないので、この約２倍の体積にするために
は、高段の約２倍の体積になっている低段のスクリュー
ロータ３及び低段ゲートロータ４を高段側に用いるか、
あるいは、ほぼ同じ構造のものを高段側に用いるとよい
ことが解る。

【００３７】しかも、このようにすると、即ち、高段ス
クリューロータ１及び高段ゲートロータ２と低段のスク
リューロータ３及び低段ゲートロータ４とを同一または
概ね同等サイズの部品にすると、各構成部品の共通化が
図れ、部品点数が少なくなり、加工性、組立性、部品の
管理が容易になる。

【００３８】また、当然のことながら、高段側が一対に
なっていないものは、高段ゲートロータ本体２ａ、ゲー
トロータサポート２ｂ、そのサポート２ｂの軸受２ｃお
よび２ｆ、ハウジング２ｄおよび２ｇなどの各構成部品
が片側分のみで済む。

【００３９】しかも、この時、図３からも解るように、
高段スクリューロータ側のスクリュー軸５を低段スクリ
ューロータ３側と同じ径にすると、スクリュー軸の加工
の簡略化も図れ、しかも軸径が従来の高段側スクリュー
軸径より太くなるため、スクリュー軸５の剛性が向上
し、撓み量が少くなるので、特に、高段側スクリューロ
ータ１に対して高段ゲートロータ２を１個のみで従動さ
せる構造にすることができ、高段圧縮機構の部品点数の
縮減が図れる。

【００４０】また、高・低段のスクリュー軸を一体のほ
ぼ同軸径にすると、高段圧縮機構の部品点数の縮減が図
れるだけでなく、高・低段軸回りの軸受６等の部品の共
通化も図れる。

【００４１】以上説明したように、高段側スクリュー軸
径と低段側スクリュー軸径とをほぼ同じ径の一体構造に
すると、軸がほとんど撓まないようになり、高段側スク
リューロータ１に対して高段ゲートロータ２を１個のみ
で従動させる構造にすることができるようになるため、
高段圧縮機構の部品点数の縮減が図れると共に、軸廻り
部品の共通化が図れ、加工性・組立性が良く、経済的
で、信頼性の高い二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００４２】また更に、高段と低段のスクリューロータ
及ゲートロータとをほぼ同じものにすると、更に部品点
数の縮減が図れると共に、加工性・組立性が良い経済的
な二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００４３】実施の形態２．図４は、この発明の実施の
形態２を示す概念斜視図であり、上記実施の形態１では
高段ゲートロータ２の軸に対する取付位相を低段ゲート
ロータ４と同じ位相で取り付けたものを示したが、本実
施の形態では、図４に示す通り、低段ゲートロータ４に
対する高段ゲートロータ２の軸の取付位相角を変えて取
り付けるようにしたものである。

【００４４】次に、この構成と動作について説明する。
一般的に、二段スクリュー圧縮機においては、組立上必
要な部品である圧縮機構の高段横フタ１５および低段横
フタ１６は高・低段ロータの取付位相に対応して取付け
ることになる。従って、実施の形態１の図１のように、
高段ゲートロータ２と低段ゲートロータ４とが軸径方向
（軸の円心方向）に対して同位相角度で取り付けられた
ものでは、図２に示すように、高段横フタ１５と低段横
フタ１６との取付部が互いに干渉しないように、即ち、
互いの取付部が重なり合わない構造にする必要があっ
た。

【００４５】しかし、この実施の形態では、低段ゲート
ロータ４と高段ゲートロータ２とをスクリュー軸の回転
位相角度に対して取付角度を変えて取り付けるようにし
たので、低段・高段ゲートロータのスクリュー軸の取付
位相角度によって規制される高段横フタ１５と低段横フ
タ１６もスクリュー軸に対しての取付位相角度が変化す
るため、互いの取付部の投影部分が干渉しても、実際の
取付部が互いに干渉しないようになる。

【００４６】以上説明したように、この実施の形態にお
いては、低段と高段ゲートロータをスクリュー軸の円心
位相角度に対して取付位相角度を変えて取り付けるよう
にしたので、高段横フタと低段横フタの取付部の投影部
分が互いに干渉して良いように、即ち、互いの取付部が
投影重畳してもよいようになるため、この重畳した分だ
け、軸方向寸法が短くなり、運転時の温度による熱膨張
等の影響を小さくできるようになるため、コンパクト
で、軸芯方向の熱応力の影響が小さい信頼性の高い二段
スクリュー圧縮機が得られる。

【００４７】また更に、高段ゲートロータ２と低段ゲー
トロータ４との回転軸に対する取付位相角を変えること
により、高・低段を仕切るケーシングの部位に高段容量
制御ピストン１２と低段容量制御ピストン１３を並列に
配置できるようになるため、さらに高・低段スクリュー
ロータ１、３、及び高・低段ゲートロータ２、４の間隔
を短縮できるようになるので、更に軸方向の寸法が短く
なったコンパクトな二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００４８】実施の形態３．この実施の形態３において
は、実施の形態２における高段ゲートロータ２と対向す
る一対の低段ゲートロータ４との取付位相角度差を９０
度にしたものである。このような構成にすると、実施の
形態２と同様の効果が得られると共に、特に、二段スク
リュー圧縮機の被加工品（ケーシング）を固定して、一
般の加工機械で加工ツールを回転させながら加工したり
する場合は、加工ツールに曲げ力が作用する斜め方向か
らの加工が少なくなると共に、組立時等の回転作業が少
なくなるため、加工・組立性が良い経済的な二段スクリ
ュー圧縮機を得ることができる。

【００４９】実施の形態４．図５は、この発明の実施の
形態４を説明する平面断面図であり、この実施の形態４
においては、これまでに説明した実施の形態１〜３で説
明した中間軸受６ｂを無くし、スクリュー軸５を低段軸
受６ａと高段軸受６ｃで支えるようにしたものである。
この図５において、６ａ、６ｃはスクリュー軸５を支持
する低・高段軸受であり、主として半径方向（軸の円心
方向）の荷重を支持するとともに、軸芯方向のスラスト
荷重も支持する。

【００５０】なお、一般的に、高段スクリューロータに
対して一対の高段ゲートロータ２を有するスクリュー圧
縮機は、実施の形態１〜３で説明したように、高段ゲー
トロータ２が１個で、一対になっていないもの比べ、ス
クリュー軸５に曲げ荷重が常に作用して撓みが発生し易
くなるので、この撓みをできるだけ少なくするために、
軸受間距離を短かくしたり、あるいは、スクリュー軸５
を太くしたりして曲げ剛性を上げ、撓みを少なくするこ
とが行われる。また逆に、軸の軸受間曲げ剛性が十分大
きい時には、軸受間距離を長く、あるいは、スクリュー
軸５の径を細くして曲げ剛性を下げることが行われる。

【００５１】従って、この実施の形態においては、実施
の形態１のように高段側のスクリュー軸５を低段側のス
クリュー軸５と同じ径にし、高段側のスクリュー軸径を
太くして曲げ剛性を上げたり、あるいは、実施の形態
２、３のように軸芯方向の寸法を短くして曲げ剛性を上
げたりして、中間軸受６ｂを無くし、スクリュー軸５を
低段軸受６ａと高段軸受６ｃで支えるようにしたもので
ある。

【００５２】なお、このように、高段スクリューロータ
１と低段スクリューロータ３との間の中間軸受６ｂを無
くすると、この無くした中間軸受６ｂの寸法分だけスク
リュー軸５をさらに短くできるので、さらに、軸の曲げ
剛性を向上させることができる。

【００５３】以上説明したように、中間軸受６ｂを無く
して２点支持構成にしたので、少ない軸受構成で、後述
する軸に対する各軸受廻りの軸芯ズレを吸収しながら、
軸芯方向寸法を短くできるようになるため、軸の撓みが
少なく、小型化された経済的で、信頼性の高い二段スク
リュー圧縮機を得ることができる。

【００５４】また、高段及び低段のスクリューロータ間
の中間軸受６ｂを無くしたものにおいては、高段スクリ
ューロータ１と低段のスクリューロータ３とを一体化す
ることができるようなるため、このようにすると、構成
部品が少なくなると共に、高段と低段のスクリューロー
タの間隔が更に短縮するため、より更に組立性が改善さ
れ、小型化された二段スクリュー圧縮機を得ることがで
きる。

【００５５】実施の形態５．図６は、この発明の実施の
形態５を示す平面の断面図である。この図６に示すよう
に、この実施の形態においては、高段スクリューロータ
１と低段スクリューロータ３との間に、スクリュー軸５
の軸芯方向のスラスト荷重及び軸径方向の支持荷重を支
腸する中間軸受６ｂを設け、かつ、この中間軸受６ｂと
軸５との間が隙間１７が、低段軸受６ａ又高段軸受６ｃ
と軸５との隙間より大きくして、当該中間軸受６ｂを補
助軸受として活用するものである。

【００５６】言い換えれば、高段スクリューロータ１と
低段スクリューロータ３の間のスクリュー軸５上に中間
軸受６ｂを配置し、圧縮負荷が軽い時（通常時）は、ス
クリュー軸５を低段軸受６ａと高段軸受６ｃで支え、圧
縮負荷が重い時は、スクリュー軸５を低段軸受６ａ、中
間軸受６ｂ及び高段軸受６ｃで支えるようにし、中間軸
受６ｂを補助軸受として活用するものである。

【００５７】次に、この動作について説明する。まず、
スクリュー軸５に圧縮負荷が架り、圧縮負荷が軽い時
（通常負荷時）は、スクリュー軸５の撓みが少ないない
ので、低段軸受６ａ又高段軸受６ｃと軸５との隙間より
大きい中間軸受６ｂとスクリュー軸５との隙間１７によ
って、中間軸受６ｂはスクリュー軸５を支えず、低段軸
受６ａと高段軸受６ｃとがスクリュー軸５を支える。そ
の結果、スクリュー軸は中間軸受６ｂと軽く接触しなが
ら、低段軸受６ａと高段軸受６ｃとに支持されて回転す
る。

【００５８】また、圧縮負荷が重い時、即ち、冷媒が液
状態で圧縮機へ吸入されたり、または高圧が上がってけ
ケーシング室と圧縮室との圧力差が大きくなった時に
は、スクリュー軸５に大きな曲げ力が作用し、スクリュ
ー軸５が撓むので、この撓みにより中間軸受６ｂの隙間
１７が無くなり、中間軸受６ｂはスクリュー軸５を支え
るようになる。従って、スクリュー軸５は低段軸受６
ａ、補助軸受としての中間軸受６ｂ、並びに高段軸受６
ｃによって支えられ、３点支持されながら回転する。

【００５９】なお、このようにすると、圧縮負荷が軽い
時は、組立後の軸５と軸受６との軸芯ズレを隙間１７に
よって吸収しながらスムースに回転するようになるが、
実施の形態１のように、軸５の支持を３点支持の構造に
すると、軸を受け入れる各軸受６ａ、６ｂ、６ｃの軸芯
ズレや、これらの各軸受を受け入れるケーシングの受口
の軸芯ズレや、あるいは、軸自体の軸芯ズレ等を隙間１
７によって吸収する構造になっていないため、組立後の
軸５と軸受との芯ズレが大きい時は、軸５が軸受６に噛
みついて回転しなくなったり、軸受面に偏荷重が架かっ
て焼き付いたりたり、あるいは、振動が大きくしたりす
る。

【００６０】しかし、本実施の形態のように、中間軸受
６ｂの径方向（遠心方向）に隙間１７を設け、この隙間
１７によってズレを吸収しながら軸５を２点支持しなが
ら回転させるようにすると、圧縮負荷が軽い時でも、重
い時でも、軸５はスムースな回転をするようになる。

【００６１】以上説明したように、軸５と低段軸受６ａ
又高段軸受６ｃとの隙間より大きい隙間を中間軸受と軸
との間に設け、中間軸受を補助軸受としてスクリュー軸
５を支えるようにすると、軸芯ズレ（同芯度ズレ）を吸
収しながら、軽負荷にも、重負荷にも対応するようにな
るため、回転廻りの不具合を防止した信頼性の高い二段
スクリュー圧縮機が得られる。

【００６２】なお、中間軸受６ｂの径方向に隙間１７を
設ける時、図７に示すように、中間軸受６ｂの外輪とケ
ーシングの中間軸受ハウジングとの間に設けても良い
し、あるいは、図８に示した構成のように、中間軸受６
ｂの内輪とスクリュー軸５との間に隙間１７を設けても
良いし、あるいは、図９に示すように、その軸受内部
に、軸受ハウジングと転がり部の間に隙間１７を設けた
中間軸受６ｂを用いても良い。

【００６３】実施の形態６．図１０、１１、１２は、こ
の発明の実施の形態６の概略構成図であり、これらの図
において、７はスクリュー軸５の高段側端面に設けら
れ、高段軸端面室である高段ロータ背面室、８はこの背
面室７と高段側の吐出室との間に設けられ、高段側の高
圧冷媒が高段軸端面室７へ流れるのを防止する高段シー
ル部、１８はスクリュー軸５の内部に設けられ、高段軸
端面室側スクリュー軸５の端面と低段側ケーシング室を
連通させて均圧する均圧通路である。

【００６４】また、図１１、１２に示すように、１４は
ケーシングであり、このケーシング１４は高段圧縮機構
の各機器等を収納し、中間圧（低段吐出圧）に維持され
た高段ケーシング室１４ａと、この高段ケーシングに接
続され、低段吸入圧に維持された低段ケーシング室１４
ｂと、この低段ケーシングに接続され、中間圧に維持さ
れたモータケーシング１４ｃとで構成され、前述の高段
軸端面室である背面室７は高段ケーシング室１４ａの高
段スクリュー軸端面側に設けられ、低段吸入圧に維持さ
れている。なお、図１２は図１１の中間軸受６ｂを除去
したものである。

【００６５】次に、この動作について説明する。まず、
スクリュー軸５の内部に設けられた連通孔１８の一方を
高段ロータ背面室７と連絡させ、その他方を低段側ケー
シング室と連絡させ、背面室７の圧力を低段側ケーシン
グ室の圧力と同じ低圧にするので、この低圧が反モータ
側に設けられた高段軸端面室の高段スクリューロータ１
及び軸５の端面に架る。一方、モータ側の低段スクリュ
ーロータ３及び軸５の端面のそれぞれには、図１１、１
２に示すように、低圧及び中間圧が架る。

【００６６】即ち、スクリュー軸５のモータ側端面に架
る圧力は、高圧（１６ａｔａ）と低圧（１ａｔａ）との
間の中間圧力（４ａｔａ）になっており、かつ、そのモ
ータ側の低段スクリューロータの端面に架る圧力が、低
圧（１ａｔａ）になっているのに対し、反モータ側のス
クリュー軸５の端面に架る圧力が、低圧（１ａｔａ）に
なっており、かつ、その反モータ側の高段スクリューロ
ータの端面に架る圧力が、低圧（１ａｔａ）になってお
り、アンバランスになっているものの、モータ側の低段
スクリューロータの端面の面積が反モータ側の高段スク
リューロータの端面面積よりも小さくしているため、結
果としてスラスト方向の荷重はバランスする。従って、
軸５の軸芯方向の力がバランスするので、スクリュー軸
５が軸芯方向に移動することなく回転するようになるた
め、スクリュー軸５に装着された高・低段スクリューロ
ータもその位置で回転しながら冷媒を圧縮するようにな
る。

【００６７】以上説明したように、スクリュー軸５の内
部に高段軸端面室と低段ケーシング室とを連通する孔を
設け、この連通孔により高段軸端面室を低段ケーシング
室とほぼ同じ圧力にし、スクリューロータ・軸の両端面
のスラスト方向の力をバランスするようにしたので、低
段側の背面室とシール部が不要となると共に、高段側と
低段側のスクリューロータ・軸両端面のスラスト方向の
力がバランスするようになるため、少ない構成部品で、
スムースに回転する経済的で、信頼性の高い二段スクリ
ュー圧縮機が得られる。

【００６８】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００６９】低段側回転軸と高段側回転軸とを一体のほ
ぼ同軸径で形成すると共に、上記低段スクリューロータ
と上記高段スクリューロータとを共通化したので、スク
リューロータ及び軸廻り部品の共通化が図れ、加工性・
組立性が良なくると共に、軸がほとんど撓まないように
なるため、撓みに起因した不具合が解消され、経済的
で、信頼性の高い二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００７０】また、低段スクリューロータに対して一対
の対向する低段ゲートロータを勘合させ、高段スクリュ
ーロータに対して高段ゲートロータを一個のみ勘合させ
て圧縮するようにしたので、特に、高段ゲートロータの
部品点数の縮減が図られた経済的な二段スクリュー圧縮
機が得られる。

【００７１】また、高段ゲートロータと低段ゲートロー
タとを共通化したので、高・低段の体積流量比を概ね
１：２になるように、即ち高・低段の圧縮比が概ね等し
くなるようにしながら、更に部品点数の縮減が図れると
共に、加工性・組立性が良い経済的な二段スクリュー圧
縮機が得られる。

【００７２】また、高段ゲートロータと低段ゲートロー
タとの回転軸に対する互いの取付位相角度が相違するよ
うに配置し、この配置した各ロータを覆う高・低段ケ−
シング室の蓋の取付部が互いに干渉しないようにしたの
で、軸方向寸法が短くなり、軸に架るモーメント力が減
少すると共に、運転時の温度による熱膨張等の影響が小
さくなるため、コンパクトで、軸の撓み剛性が向上し、
軸芯方向の熱応力が小さい信頼性の高い二段スクリュー
圧縮機が得られる。

【００７３】また、高段圧縮機構のゲートロータと低段
圧縮機構のゲートロータとの上記回転軸に対する互いの
取付位相角度差が９０度になるように構成したので、斜
め方向からの加工が少なくなると共に、組立時等の回転
作業が少なくなるため、加工・組立性が良い経済的な二
段スクリュー圧縮機が得られる。

【００７４】また、高段側軸受が、一体形成された回転
軸の反モータ側高段端部の近傍に設けられると共に、低
段側軸受が、上記回転軸のモータ側低段端部の近傍に設
けられ、これらの高段側軸受と低段側軸受とでのみ上記
回転軸を支腸するので、少ない軸受構成で、軸に対する
各軸受廻りの軸芯ズレを吸収しながら、軸芯方向の寸法
が短くなるため、軸の撓みが少なく、小型化された経済
的で、信頼性の高い二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００７５】また、高段スクリューロータと低段スクリ
ューロータとを一体で形成したので、構成部品が少なく
なると共に、高段と低段のスクリューロータの間隔が更
に短縮するため、より更に組立性が改善され、小型化さ
れた経済的な二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００７６】また、中間軸受が、高段側軸受と低段側軸
受との間に設けられ、回転軸の撓みが大きい時は、当該
回転軸を支腸し、回転軸の撓みが小さい時は、当該回転
軸を支腸しないような構造にしたので、軸芯ズレ（同芯
度ズレ）を吸収しながら、軽負荷にも、重負荷にも対応
するようになるため、回転廻りの不具合を防止した信頼
性の高い二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００７７】また、上記回転軸の撓みが大きい時は、当
該回転軸を支腸し、上記回転軸の撓みが小さい時は、当
該回転軸を支腸しない中間軸受の構造が、当該中間軸受
の上記回転軸に対する隙間寸法を上記高段側軸受または
低段側軸受の上記回転軸に対する隙間寸法より大きくし
た構造なので、簡単な構成で、軸芯ズレ（同芯度ズレ）
を吸収しながら、軽負荷にも、重負荷にも対応するよう
になるため、簡単に回転廻りの不具合を防止する経済的
で、信頼性の高い二段スクリュー圧縮機が得られる。

【００７８】また、上記低段側回転軸と上記高段側回転
軸とを一体で形成し、この形成した軸内に、上記高段ケ
ーシング室の高段軸端面室と上記低段ケーシング室とを
連通する均圧通路を設け、上記高段側回転軸の端面及び
当該高段軸端面側の上記高段スクリューロータの端面に
上記低段吸入冷媒圧が架かるような構造にすると共に、
上記低段側回転軸の端面及び当該低段軸端面側の上記低
段スクリューロータの端面に上記低段吸入冷媒圧及び上
記低段吐出冷媒圧がそれぞれ架かるような構造にして、
上記軸のスラスト方向の力をほぼバランスするようにし
たので、低段側の背面室とシール部等が不要となると共
に、高段側と低段側のスクリューロータ・軸両端面のス
ラスト方向の力がバランスするようになるため、少ない
構成部品で、スムースに回転する経済的で、信頼性の高
い二段スクリュー圧縮機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１を示す二段スクリュ
ー圧縮機の概念斜視図である。

【図２】図１における高段及び低段圧縮機構の横フタ
の干渉を示す説明図である。

【図３】この発明の実施の形態１と従来の技術とにお
けるスクリューロータ及びゲートロータの大きさの違い
を示す説明図である。

【図４】この発明の実施の形態２を示す二段スクリュ
ー圧縮機の概念斜視図である。

【図５】この発明の実施の形態４を示す二段スクリュ
ー圧縮機の概念図である。

【図６】この発明の実施の形態５を示す二段スクリュ
ー圧縮機の概念図である。

【図７】この発明の実施の形態５の一例を示す説明図
である。

【図８】この発明の実施の形態５の他の実施例を示す
説明図である。

【図９】この発明の実施の形態５の他の実施例を示す
説明図である。

【図１０】この発明の実施の形態６を示す二段スクリ
ュー圧縮機の概念図である。

【図１１】この発明の実施の形態６を示す二段スクリ
ュー圧縮機の概略構成図である。

【図１２】この発明の実施の形態６の他の実施例を示
す二段スクリュー圧縮機の概略構成図である。

【図１３】従来の二段スクリュー圧縮機の水平断面図
である。

【図１４】図１１の断面ＸＩＩ−ＸＩＩを示す断面図
である。

【図１５】従来の二段スクリュー圧縮機の概略内部構
成図である。

【符号の説明】

１高段スクリューロータ、２高段ゲートロータ、
３低段スクリューロータ、４低段ゲートロー
タ、５スクリュー軸、５ａ高段スクリュー軸、
５ｂ低段スクリュー軸、６ａ軸受、６ｂ中
間軸受、６ｃ軸受、７高段ロータ背面室、８
高段シール部、１４ケーシング、１４ａ高段ケー
シング室、１４ｂ低段ケーシング室、１４ｃモー
タケーシング室、１５高段ケーシング室の横フタ、
１６低段ケーシング室の横フタ、１７隙間、１
８通路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低段側回転軸に取り付けられた低段スク
リューロータ及び当該低段スクリューロータの圧縮溝と
勘合して従動する低段ゲートロータとの回転運動によっ
て冷媒を圧縮する低段圧縮機構と、この低段圧縮機構の
低段側回転軸と連動して回転する高段回転軸に取り付け
られた高段スクリューロータ及び当該高段スクリューロ
ータの圧縮溝と勘合して従動する高段ゲートロータとの
回転運動によって上記低段圧縮機構からの吐出冷媒を圧
縮する高段圧縮機構と、を備えた二段スクリュー圧縮機
において、上記低段側回転軸と上記高段側回転軸とを一体のほぼ同
軸径で形成すると共に、上記低段スクリューロータと上
記高段スクリューロータとを共通化したことを特徴とす
る二段スクリュー圧縮機。
【請求項２】上記低段スクリューロータに対して一対
の対向する上記低段ゲートロータを勘合させると共に、
上記高段スクリューロータに対して上記高段ゲートロー
タを一個のみ勘合させて圧縮するようにしたことを特徴
とする請求項１に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項３】上記高段ゲートロータと上記低段ゲート
ロータとを共通化させたことを特徴とする請求項２に記
載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項４】上記高段ゲートロータと低段ゲートロー
タとの上記回転軸に対する互いの取付位相角度が相違す
るように配置し、この配置した各ロータを覆う高・低段
ケ−シング室の蓋の取付部が互いに干渉しないようにし
たことを特徴とする請求項１に記載の二段スクリュー圧
縮機。
【請求項５】上記高段圧縮機構のゲートロータと低段
圧縮機構のゲートロータとの上記回転軸に対する互いの
取付位相角度差が９０度になるように構成したことを特
徴とする請求項４に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項６】高段側軸受が、上記一体で形成された回
転軸の反モータ側高段端部の近傍に設けられると共に、
低段側軸受が、上記回転軸のモータ側低段端部の近傍に
設けられ、これらの高段側軸受と低段側軸受とでのみ上
記回転軸を支腸するようにしたことを特徴とする請求項
１から５までのいずれかに記載の二段スクリュー圧縮
機。
【請求項７】上記高段スクリューロータと低段スクリ
ューロータとを一体で形成したことを特徴とする請求項
７に記載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項８】中間軸受が、上記高段側軸受と低段側軸
受との間に設けられ、上記回転軸の撓みが大きい時は、
当該回転軸を支腸し、上記回転軸の撓みが小さい時は、
当該回転軸を支腸しないことを特徴とする請求項６に記
載の二段スクリュー圧縮機。
【請求項９】上記回転軸の撓みが大きい時は、当該回
転軸を支腸し、上記回転軸の撓みが小さい時は、当該回
転軸を支腸しない中間軸受の構造が、当該中間軸受の上
記回転軸に対する隙間寸法を上記高段側軸受または低段
側軸受の上記回転軸に対する隙間寸法より大きくした構
造であることを特徴とする請求項８に記載の二段スクリ
ュー圧縮機。
【請求項１０】低段回転軸に取り付けられた低段スク
リューロータ及び当該低段スクリューロータの圧縮溝と
勘合して従動する低段ゲートロータとの回転運動によっ
て冷媒を圧縮する低段圧縮機構と、この低段圧縮機構の
低段側回転軸と連動して回転する高段回転軸に取り付け
られた高段スクリューロータ及び当該高段スクリューロ
ータの圧縮溝と勘合して従動する高段ゲートロータとの
回転運動によって上記低段圧縮機構からの吐出冷媒を圧
縮する高段圧縮機構と、この高段圧縮機構の各機器を収
納し、上記低段圧縮機構からの吐出冷媒圧で維持された
高段ケーシング室と、この高段ケーシング室に接続さ
れ、上記低段圧縮機構の吸入冷媒圧で維持された低段ケ
ーシング室と、この低段ケーシング室に接続され、上記
低段吐出冷媒圧で維持されたモータケーシング室と、を
備え、上記低段側回転軸と上記高段側回転軸とを一体で形成
し、この形成した軸内に、上記高段ケーシング室の高段
軸端面室と上記低段ケーシング室とを連通する均圧通路
を設け、上記高段側回転軸の端面及び当該高段軸端面側
の上記高段スクリューロータの端面に上記低段吸入冷媒
圧が架かるような構造にすると共に、上記低段側回転軸
の端面及び当該低段軸端面側の上記低段スクリューロー
タの端面に上記低段吸入冷媒圧及び上記低段吐出冷媒圧
がそれぞれ架かるような構造にして、上記軸のスラスト
方向の力をほぼバランスするようにしたことを特徴とす
る二段スクリュー圧縮機。