JP2002235685A - スクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転数が危険速度を超える時でも雌雄ロータ
の接触不具合がなく、しかもオイルフリースクリュ圧縮
機にも適用し得るスクリュ圧縮機を提供する。 【解決手段】 雌雄一対のスクリュロータ３をロータケ
ーシング４に収容したスクリュ圧縮機本体２と、スクリ
ュロータ３の雄ロータ３４を駆動するモータ６を収容し
たモータケーシング５とが一体的に結合されると共に、
雄ロータ３４とモータ６とが互いに共有するロータ軸３
４ａの雄ロータ３４からの反モータ６側の突出軸端がロ
ータ側転がり軸受３５で、雄ロータ３４とモータ６との
間が中間転がり軸受３７で支持されてなるスクリュ圧縮
機において、中間転がり軸受３７とモータ６との間に、
ロータ軸３４ａに対して１〜１００μｍの膜厚の油膜を
形成し得るリング３９を設ければ、膜厚のダンピング作
用で危険速度通過時におけるロータ軸３４ａの振幅が小
さくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に回転数が危険
速度を超える時でも、スクリュロータの接触に不具合が
生じるようなことがなく、オイルフリースクリュ圧縮機
に対しても適用し得るようにしたモータ直結型のスクリ
ュ圧縮機の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】モータ直結型のスクリュ圧縮機として
は、例えば特開平１１−３５１１６８号公報に開示され
てなるものが公知である。以下、この従来例に係るスク
リュ圧縮機を、その断面図の図６を参照しながら説明す
る。

【０００３】図６に示す符号５１は、従来例に係るスク
リュ圧縮機である。このスクリュ圧縮機５１は、互いに
噛合する雌雄一対のスクリュロータ５５（図６では雄ロ
ータだけが示されており、雌ロータはこの雄ロータに隠
されている。）を収容したロータケーシング５６とから
なるスクリュ圧縮機本体５２を備えている。また、この
スクリュ圧縮機本体５２の一方側に、ロータ（以下、回
転子という。）５９とステータ（以下、固定子とい
う。）６３とからなるモータ５３を収容したモータケー
シング５７が取付けられて一体的に構成されている。そ
して、前記雌雄一対のスクリュロータ５５のうち、雄ロ
ータのロータ軸はモータ５３のロータ軸と共有になって
おり、この共有のロータ軸のスクリュロータ５５からの
反モータ側の突出軸端、およびこのスクリュロータ５５
と前記モータ５３との間の軸部分は転がり軸受により支
持されている

【０００４】前記モータケーシング５７の反ロータケー
シング５６側の端面には、図示しない蒸発器により冷却
された液状の冷媒ガスが流入する流入口６１が設けられ
ており、この流入口６１から流入する冷媒ガスはフィル
タ６２を介してモータケーシング５７内に流入し、この
モータケーシング５７内の空隙部、つまりモータケーシ
ング５７と固定子６３との間の空隙６４Ａ、および固定
子６３と回転子５９との間の空隙６４Ｂを介して吸込口
に導かれるようになっている。そして、吸込口に流入し
た冷媒ガスは圧縮されて、スクリュロータ５５の反モー
タ５３側に設けられた、吐出口から吐出されるように構
成されている。なお、前記スクリュ圧縮機本体５２を収
容してなるものは、内部に油分離回収部５４を有するケ
ーシング５８である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例に係るスク
リュ圧縮機では、上記のとおり、雌雄一対のスクリュロ
ータのうち、雄ロータはモータのロータ軸と共有するよ
うに構成されていて、スクリュロータの軸とモータの軸
とを接続するカップリング等が不要であるため、経済的
に有利な簡単な構造になっている。ところが、モータの
回転子の重量が重いにもかかわらず、この回転子を支持
するロータ軸は片持ち支持されている関係上、スクリュ
ロータの危険速度（回転系の軸の撓み方向の曲げの固有
振動数と回転周波数とが一致するときの回転速度であ
る。）が低くなる。このスクリュ圧縮機が、油冷式スク
リュ圧縮機である場合には、もともと３６００ｒｐｍ程
度の低速回転であるから、危険速度以下の回転速度で運
転することが可能であり、問題が生じる可能性が低い。

【０００６】しかしながら、このスクリュ圧縮機がオイ
ルフリースクリュ圧縮機である場合には、もともと２０
０００ｒｐｍ程度の高速回転で、危険速度以上の回転速
度で運転することになる可能性が大きくなるから、危険
速度を超える時点がある。さすれば、スクリュ圧縮機の
ロータ軸の危険速度通過時（起動時）の回転数と振幅と
の関係説明図の図２において破線で示すように、６００
０ｒｐｍの危険速度を超えた直後にロータ軸の振幅が大
きくなり、スクリュロータの雌ロータと雄ロータとが接
触する不具合が生じる可能性が高まる。そのため、従来
例に係るスクリュ圧縮機のような構成を、オイルフリー
スクリュ圧縮機に採用することが困難であるという問題
があった。

【０００７】ところで、図２から良く理解されるよう
に、危険速度よりも高速回転になるにつれてロータ軸の
振幅が次第に小さくなるから、危険速度を超える時にロ
ータの回転数の増速加速度を大きくして、ロータ軸の振
幅が大きくなる回転数を短時間のうちに通過させるとい
う方策が考えられる。しかしながら、自ずから限度があ
り、必ずしも実用的であるとはいえない。

【０００８】従って、本発明の目的は、回転数が危険速
度を超える時でも、スクリュロータの雌ロータと雄ロー
タとが接触する不具合が生じるようなことがなく、しか
もオイルフリースクリュ圧縮機に対しても適用すること
を可能ならしめるスクリュ圧縮機を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記実情に鑑
みてなされたものであって、従って上記課題を解決する
ために、本発明の請求項１に係るスクリュ圧縮機が採用
した手段は、互いに噛合する雌雄一対のスクリュロータ
をロータケーシング内に収容したスクリュ圧縮機本体
と、前記スクリュロータのうちの一方のスクリュロータ
を駆動するモータを収容したモータケーシングとが一体
的に結合されると共に、前記一方のスクリュロータと前
記モータとが互いに共有するロータ軸のスクリュロータ
からの反モータ側の突出軸端がロータ側転がり軸受によ
り、前記スクリュロータと前記モータとの間が中間転が
り軸受により支持されてなるスクリュ圧縮機において、
前記中間転がり軸受と前記モータとの間に、前記ロータ
軸に対して１〜１００μｍの膜厚の油膜を形成し得る隙
間を有するリングが設けられてなることを特徴とするも
のである。

【００１０】本発明の請求項２に係るスクリュ圧縮機が
採用した手段は、互いに噛合する雌雄一対のスクリュロ
ータをロータケーシング内に収容したスクリュ圧縮機本
体と、前記スクリュロータのうちの一方のスクリュロー
タを駆動するモータを収容したモータケーシングとが一
体的に結合されると共に、前記一方のスクリュロータと
前記モータとが互いに共有するロータ軸のスクリュロー
タからの反モータ側の突出軸端がロータ側転がり軸受に
より、前記スクリュロータと前記モータとの間が中間転
がり軸受により支持されてなるスクリュ圧縮機におい
て、前記ロータ軸の前記モータからの反スクリュロータ
側の突出軸端が、前記モータケーシングに設けられた嵌
合凹所に嵌合され、前記突出軸端との間に１〜１００μ
ｍの膜厚の油膜を形成し得る隙間を有するリングが設け
られてなることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の請求項３に係るスクリュ圧縮機が
採用した手段は、請求項２に記載のスクリュ圧縮機にお
いて、前記嵌合凹所に、前記モータの起動時の直前また
は停止時の直前に潤滑油を供給する潤滑油供給路を連通
させたことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態１に係
るモータ直結型のスクリュ圧縮機を、その平面断面構成
説明図の図１と、そのロータ軸の危険速度通過時（起動
時）の回転数と振幅との関係説明図の図２とを順次参照
しながら説明する。

【００１３】図１に示す符号１は、本実施の形態１に係
るスクリュ圧縮機、つまりオイルフリースクリュ圧縮機
である。このスクリュ圧縮機１は、両端の軸部が転がり
軸受３２，３３で支持されてなる雌ロータ３１と、この
雌ロータ３１に噛合する雄ロータ３４とからなるスクリ
ュロータ３と、このスクリュロータ３を収容したロータ
ケーシング４とからなるスクリュ圧縮機本体２を備えて
いる。そして、このスクリュ圧縮機本体２の一方側に
は、回転子（ロータ）６１と固定子（ステータ）６２と
からなるモータ６を収容したモータケーシング５が取付
けられて一体的に構成されると共に、前記雌雄一対のス
クリュロータ３のうち前記雄ロータ３４と前記モータ６
とのロータ軸３４ａは共有になっている。

【００１４】前記ロータケーシング４のスクリュロータ
３の反モータ６側には、３個のアンギュラーコンタクト
ベアリングと、１個のローラベアリングとが組合わされ
てなるロータ側軸受であるロータ側転がり軸受３５が配
設されると共に、前記モータ６側に中間軸受である中間
転がり軸受３７が配設されており、これらロータ側転が
り軸受３５と中間転がり軸受３７とによって、前記ロー
タ軸３４ａの雄ロータ３４からの反モータ側の突出軸端
と、この雄ロータ３４と前記モータ６との間が支持され
ている。さらに、前記中間転がり軸受３７と前記モータ
６との間に、前記ロータ軸３４ａに対して１〜１００μ
ｍの膜厚の油膜を形成し得る隙間を有するリング３９が
設けられてなる構成になっている。なお、潤滑油を供給
する潤滑油供給路４１が、これら中間転がり軸受３７と
前記リング３９とが嵌着されてなるそれぞれの嵌合凹所
に連通しており、この潤滑油供給路４１から供給された
潤滑油により、前記の１〜１００μｍの膜厚の油膜が形
成されるように構成されている。

【００１５】本実施の形態１に係るスクリュ圧縮機１で
は、ロータ軸３４ａの雄ロータ３４とモータ６との間を
中間転がり軸受３７により支持してなる構成にし、さら
に雄ロータ３４とモータ６との間であって、かつ前記中
間転がり軸受３７よりも前記モータ６側に、ロータ軸３
４ａと１〜１００μｍの間隙を有するリング３９を設け
たものである。なお、潤滑油を供給する潤滑油供給路４
１が、これら中間転がり軸受３７とリング３９とが嵌着
されてなる嵌合凹所に連通しており、この潤滑油供給路
４１から供給された潤滑油により、ロータ軸３４ａとリ
ング３９との間に形成される隙間内に膜厚１〜１００μ
ｍの油膜が形成されるように構成されている。

【００１６】本実施の形態１に係るスクリュ圧縮機１に
よれば、前記ロータ軸３４ａの前記モータ６の回転子６
１を片持ち支持する側に設けられたリング３９の、その
ロータ軸３４ａとの間の隙間に形成される膜厚１〜１０
０μｍの油膜によりダンピング作用が働いて、危険速度
通過時のロータ軸３４ａの振幅が接触限界値よりも小さ
くなるから、スクリュロータ３の雌ロータ３１と雄ロー
タ３４とが接触する不具合が生じることがなくなるのに
加えて、本実施の形態１に係る構造をオイルフリースク
リュ圧縮機に対しても適用することができる。

【００１７】因みに、従来例に係るスクリュ圧縮機の起
動開始から定常運転に到るまでのロータ軸の振幅は、図
２において破線で示すように、６０００ｒｐｍの危険速
度を超えると、スクリュロータの雌ロータと雄ロータと
の接触限界値を遙に超えるために雌ロータと雄ロータと
が接触した。しかしながら、本実施の形態１に係るスク
リュ圧縮機１の場合には、図２において実線で示すよう
に、ロータ軸３４ａの振幅は、危険速度通過時において
もスクリュロータの雌ロータと雄ロータとの接触限界値
よりも小さくなっている。従って、本実施の形態１に係
るスクリュ圧縮機１では、危険速度通過時にスクリュロ
ータ３の雌ロータ３１と雄ロータ３４とが接触するとい
う不具合が発生するようなことがない。

【００１８】さらに、本実施の形態１では、従来例と同
様に、前記スクリュロータ３の雌ロータ３１の吐出側は
滑り軸受よりも隙間が小さい転がり軸受３２により、ま
た雄ロータ３４の吐出側も滑り軸受よりも隙間が小さい
転がり軸受３５によりそれぞれ支持されていて、スクリ
ュロータ３の吐出側の隙間が広がるようなことがないか
ら、スクリュ圧縮機１の吐出性能が低下するようなこと
がない。

【００１９】本実施の形態２に係るモータ直結型のスク
リュ圧縮機を、その平面断面構成説明図の図３と、その
潤滑油供給系統説明図の図４とを参照しながら説明す
る。但し、本実施の形態２に係るスクリュ圧縮機が、上
記実施の形態１に係るスクリュ圧縮機と相違するところ
は、ロータ軸のモータ側の軸受構成の相違にあるから、
上記実施の形態１に係るスクリュ圧縮機と同一のものに
は同一符号を付し、かつ同一名称を以てその相違する点
について説明する。

【００２０】即ち、雄ロータ３４とモータ６とが共有す
るロータ軸３４ａの、前記雄ロータ３４とモータ６との
間であって、かつ雄ロータ３４側が転がり軸受３７で支
持されると共に、前記ロータ軸３４ａの前記モータ６か
らの突出軸端が、前記モータケーシング５の端部内壁に
突設された嵌合凹所であるベアリングケージ５１に嵌合
され、非鉄金属、または樹脂のうちの何れか一方の素材
からなるモータ側リング３８により支持されている。

【００２１】ところで、前記モータ側リング３８を非鉄
金属、または樹脂からなる構成にしたのは、このモータ
側リング３８とロータ軸３４ａとの焼付きの発生を防止
するためである。つまり、このロータ軸３４ａの前記モ
ータ６からの突出軸端の振幅が最も大きくなる。従っ
て、ロータ軸３４ａの突出軸端とモータ側リング３８と
の接触面圧が最も大きくなり、モータ側リング３８とロ
ータ軸３４ａとが焼付きを起こす恐れがあるからであ
る。

【００２２】そして、前記モータ側リング３８が嵌合さ
れたベアリングケージ５１に、後述する構成になる潤滑
油供給系統７から前記隙間内に膜厚１〜１００μｍの油
膜を形成させる潤滑油が供給されるように構成されてい
る。

【００２３】前記潤滑油供給系統７は、図示しない潤滑
油供給源から、前記モータ側リング３８が嵌合されたベ
アリングケージ５１に連通し、開閉弁７２が介装されて
なる潤滑油供給路７１と、前記潤滑油供給源から供給さ
れる潤滑油を前記嵌合凹所に供給するために前記開閉弁
７２を開弁制御すると共に、閉弁制御する弁制御装置７
３とから構成されている。この弁制御装置７３は、スク
リュ圧縮機１を起動し、かつ運転を停止させる、図示し
ない圧縮機制御盤の操作部と連動しており、前記モータ
６の起動時の直前または停止時の直前のみに前記開閉弁
７２を開弁させると共に、それ以外のときは閉弁状態に
保持する働きをするものである。

【００２４】前記モータ６の起動時の直前または停止時
の直前のみに前記開閉弁７２を開弁させて、前記ベアリ
ングケージ５１に潤滑油を供給するようにしているが、
これによりスクリュ圧縮機１の運転中におけるベアリン
グケージ５１からの油滴の飛散やロータ軸３４ａのスク
リュ作用によるモータ６方向への潤滑油の移動を防止す
ることができ、そして潤滑油の付着に起因する回転子１
の絶縁破壊等の不具合を起こすことがなくなるからであ
る。

【００２５】本実施の形態２に係るスクリュ圧縮機１に
よれば、前記ロータ軸３４ａの前記モータ６の回転子６
１から突出する突出軸端が、上記のとおり、ロータ軸３
４ａの突出軸端との間に膜厚１〜１００μｍの油膜が形
成される隙間を有するモータ側リング３８により支持さ
れていて、この隙間に形成される膜厚１〜１００μｍの
油膜によりダンピング作用が働くのに加えて、３点支に
よりロータ軸３４ａの撓み等を抑制することができるか
ら、ロータ軸３４ａの振幅の抑制に対して、本実施の形
態２に係るスクリュ圧縮機は上記実施の形態１に係るス
クリュ圧縮機よりも優れている。

【００２６】ところで、本実施の形態２に係るスクリュ
圧縮機１の場合には、横型であるために、回転子１の絶
縁破壊等の不具合を防止するのに、モータ６の起動時の
直前または停止時の直前のみにベアリングケージ５１に
潤滑油を供給するようにしたが、例えばスクリュ圧縮機
のモータハウジング部の模式的断面構成説明図の図５に
示すように、スクリュ圧縮機１が竪型であって、モータ
６がベアリングケージ５１の上方に位置する場合には、
ベアリングケージ５１の底部に油溜まり部５２を設けて
おけばよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
乃至請求項３に係るスクリュ圧縮機によれば、スクリュ
ロータのうちの一方とモータとが互いに共有するロータ
軸のモータを片持ち支持する側、またはモータからの突
出軸端がロータ軸との間に１〜１００μｍの膜厚の油膜
を形成し得る隙間を有するリングで支持されていて、こ
の隙間に形成される膜厚１〜１００μｍの油膜のダンピ
ング作用により、危険速度通過時の振幅をスクリュロー
タの雌ロータと雄ロータとの接触限界値より小さくする
ことができるから、従来例に係るスクリュ圧縮機のよう
に、スクリュロータの雌ロータと雄ロータとが接触する
不具合が生じるような恐れがないのに加えて、本発明の
技術的思想をオイルフリースクリュ圧縮機に採用するこ
とができるという優れた効果がある。

【００２８】さらに、本発明の請求項３に係るスクリュ
圧縮機によれば、嵌合凹所に、前記モータの起動時の直
前または停止時の直前に潤滑油を供給する潤滑油供給路
が連通していて、スクリュ圧縮機の運転中における嵌合
凹所からのオイルミストの飛散を防止することができる
から、潤滑油の付着に起因するモータの絶縁破壊等の不
具合の発生を防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係るモータ直結型のス
クリュ圧縮機の平面断面構成説明図である。

【図２】本発明の実施の形態１に係るモータ直結型のス
クリュ圧縮機のロータ軸の危険速度通過時（起動時）の
回転数と振幅との関係説明図である。

【図３】本発明の実施の形態２に係るモータ直結型のス
クリュ圧縮機の平面断面構成説明図である。

【図４】本発明の実施の形態２に係るモータ直結型のス
クリュ圧縮機の潤滑油供給系統説明図である。

【図５】本実施の形態２に係るモータ直結型のスクリュ
圧縮機のモータハウジング部の模式的断面構成説明図で
ある。

【図６】従来例に係るスクリュ圧縮機の断面図である。

【符号の説明】

１…スクリュ圧縮機 ２…スクリュ圧縮機本体 ３…スクリュロータ，３１…雌ロータ，３２，３３…転
がり軸受，３４…雄ロータ，３４ａ…ロータ軸，３５…
ロータ側転がり軸受，３７…転がり軸受，３８…モータ
側リング，３９…リング ４…ロータケーシング，４１…潤滑油供給路 ５…モータケーシング，５１…ベアリングケージ，５２
…油溜まり部 ６…モータ，６１…回転子（ロータ），６２…固定子
（ステータ） ７…潤滑油供給系統，７１…潤滑油供給路，７２…開閉
弁，７３…弁制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに噛合する雌雄一対のスクリュロー
   タをロータケーシング内に収容したスクリュ圧縮機本体
   と、前記スクリュロータのうちの一方のスクリュロータ
   を駆動するモータを収容したモータケーシングとが一体
   的に結合されると共に、前記一方のスクリュロータと前
   記モータとが互いに共有するロータ軸のスクリュロータ
   からの反モータ側の突出軸端がロータ側転がり軸受によ
   り、前記スクリュロータと前記モータとの間が中間転が
   り軸受により支持されてなるスクリュ圧縮機において、
   前記中間転がり軸受と前記モータとの間に、前記ロータ
   軸に対して１〜１００μｍの膜厚の油膜を形成し得る隙
   間を有するリングが設けられてなることを特徴とするス
   クリュ圧縮機。
2. 【請求項２】 互いに噛合する雌雄一対のスクリュロー
   タをロータケーシング内に収容したスクリュ圧縮機本体
   と、前記スクリュロータのうちの一方のスクリュロータ
   を駆動するモータを収容したモータケーシングとが一体
   的に結合されると共に、前記一方のスクリュロータと前
   記モータとが互いに共有するロータ軸のスクリュロータ
   からの反モータ側の突出軸端がロータ側転がり軸受によ
   り、前記スクリュロータと前記モータとの間が中間転が
   り軸受により支持されてなるスクリュ圧縮機において、
   前記ロータ軸の前記モータからの反スクリュロータ側の
   突出軸端が、前記モータケーシングに設けられた嵌合凹
   所に嵌合され、前記突出軸端との間に１〜１００μｍの
   膜厚の油膜を形成し得る隙間を有するリングが設けられ
   てなることを特徴とするスクリュ圧縮機。
3. 【請求項３】 前記嵌合凹所に、前記モータの起動時の
   直前または停止時の直前に潤滑油を供給する潤滑油供給
   路を連通させたことを特徴とする請求項２に記載のスク
   リュ圧縮機。