JP2011196369A - スクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしつつ、ロータ軸自体の振動を直接的に低減できる制振構造を備えた片持ち方式の電動機直結型スクリュ圧縮機を提供すること。
【解決手段】スクリュロータ４と、スクリュロータ４の雄ロータ４ａと同軸で雄ロータ４ａに対して一体構造にされたスクリュ軸３と、スクリュ軸３と同軸でスクリュ軸３に対して一体構造にされるとともにスクリュロータ側で片持ち支持されたモータ軸７と、モータ軸７を回転させるモータとを備えるスクリュ圧縮機１である。スクリュ圧縮機１は、モータ軸７と同軸でモータ軸７のモータ側端面７ａに固定されモータ軸７の軸径よりも小さい軸径のボルト９（棒状被摺動部材）と、ボルト９に緩挿された環状の錘８とを備える。錘８の軸方向移動可能量を軸直交方向変位可能量よりも大きくしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、スクリュ式の圧縮機に関する。

電動機直結構造のスクリュ圧縮機は、駆動ベルトを介する動力伝達方式のものよりエネルギー変換効率がよい。また、インバータを用いた回転数制御方式を採用するスクリュ圧縮機においては電動機直結構造のスクリュ圧縮機が主流となっている。ここで、コスト低減・メカロス削減の目的から、モータ軸の片側に軸受を設けない片持ち方式の電動機直結型スクリュ圧縮機とされることが多い。

片持ち方式のスクリュ圧縮機の場合、通常、運転回転数のはるか上に危険速度がくるようにロータ軸系の設計がなされる。しかし、圧力脈動成分の加振力が発生するスクリュ圧縮機では、ロータ軸の危険速度（回転数）よりもはるかに低い回転数においてロータ軸系部分の振動が大きくなることがある。また、軸回転数で決まるアンバランスによる振動の高次成分がロータ軸系のがたつきなどで大きく出るような場合には、やはり危険速度（回転数）よりも低い回転数でロータ軸系部分の振動が大きくなることがある。

ここで、スクリュ圧縮機の振動を低減する方法としては、防振ゴムを用いた動吸振器のような振動減衰装置による方法や、振動が大きくなる回転数域をスキップするようにロータ軸の回転数を制御する方法がある。

しかしながら、動吸振器のような振動減衰装置による方法では、ゴムの劣化や取付の緩みなどにより防振ゴム部分などの設置条件が変化するとロータ軸系部分の共振周波数が変化し振動減衰効果が得られなくなるという問題がある。また、インバータを用いた回転数制御方式を採用するスクリュ圧縮機の場合、特定周波数だけに減衰効果を有する動吸振器では全回転数域における振動に対応できない。

一方、振動が大きくなる回転数域をスキップするようにロータ軸の回転数を制御する方法では、振動が大きくなる回転数周辺の回転数域についても安全をみてスキップする必要があり、実機運転条件に支障をきたす場合がある。

スクリュ圧縮機の固有振動数に関係なく振動を低減できる方法（全回転数域における振動を低減できる方法）として、例えば特許文献１に記載された方法がある。特許文献１には、モータケーシングに対して棒状体を水平方向に突設し、比較的大きな遊びを持たせた孔を有する板（質量体）をこの棒状体に挿入したことを特徴とするスクリュ圧縮機が記載されている。本構造によると、モータケーシングの振動により板（質量体）が上下方向に変位し、モータケーシングに突設した棒状体と板（質量体）とが衝突して振動エネルギーが消費されモータケーシングの振動が低減する。

特開２００３−３４３６４１号公報

ここで、片持ち方式の電動機直結型スクリュ圧縮機の場合、当該スクリュ圧縮機のロータ軸系部分の振動が大きくなるとロータ軸の振れ回り振動が顕著に大きくなり、電動機の回転子と固定子との間の距離が広まったり狭まったりする。このとき、回転子と固定子との間に作用する磁気吸引力が変化することから回転子だけでなく固定子側も磁気吸引力による影響を受け、固定子の設置されているモータケーシングが磁気吸引力で加振されて振動する。このように電動機の回転子側だけでなく固定子側も振動することにより、電動機の回転子とモータケーシングとが連成するような状態で振動し、この振動が成長してついには回転子と固定子とが接触してしまうことがある。その結果、固定子側が損傷して運転継続が困難となる状態が発生することがある。

前記したように、特許文献１に記載された振動低減方法では、モータケーシングに突設した棒状体、およびこれに挿入された上下方向に変位可能な板（質量体）により、「モータケーシング」の振動を低減している。そのため、モータケーシングの振動の作用により回転子側の振動が増大することはない。しかしながら、スクリュ圧縮機のロータ軸自体の振動が大きく、例えば軸受の許容荷重を超える振動となってしまっているような場合には、スクリュ圧縮機のロータ軸自体に何らかの振動対策が必要になる。なお、ロータ軸自体に振動対策を施す場合には、その振動対策が、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）として作用しないように工夫しなければならない。

また、モータケーシングに突設した棒状体、およびこれに挿入された上下方向に変位可能な板（質量体）という構成では、棒状体および板（質量体）を配置する空間をモータケーシングの外部に確保する必要があり、圧縮機のパッケージレイアウトの制約になる場合がある。また、ヒートバランスをとるための制約にもなる。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしつつ、ロータ軸自体の振動を直接的に低減できる制振構造を備えた片持ち方式の電動機直結型スクリュ圧縮機を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、スクリュロータと、前記スクリュロータの雄ロータと同軸で当該雄ロータに対して一体構造にされたスクリュ軸と、前記スクリュロータおよび前記スクリュ軸を収容するスクリュケーシングと、前記スクリュ軸と同軸で当該スクリュ軸に対して一体構造にされるとともにスクリュロータ側で片持ち支持されたモータ軸と、前記モータ軸を回転させるモータと、前記モータ軸の軸方向に移動可能となる態様で当該モータ軸と略同軸に配置された錘と、を備え、前記モータは、前記モータ軸の外周に固定された回転子と、前記回転子の外側に配置された固定子と、前記回転子および前記固定子を収容するモータケーシングと、を具備してなり、前記錘の軸方向移動可能量が軸直交方向変位可能量よりも大きいことを特徴とするスクリュ圧縮機を提供する。

この構成において、相互に一体構造にされたスクリュ軸とモータ軸とが「回転するロータ軸」に相当する。上記構成によると、ロータ軸の曲げ振動に対して、軸方向前後のストロークエンド（例えば、モータ軸の軸端）などと錘とが衝突するなどして振動エネルギーが消散し（軸方向衝突による振動エネルギーの消散）、その結果、ロータ軸の振動は低減する。

また、モータ軸と略同軸に錘を配置するととともに、錘の軸方向移動可能量をその軸直交方向変位可能量よりも大きくすることで、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくでき、かつ軸方向衝突などによる振動エネルギーの消散効率を高めることができる。

また本発明において、前記モータ軸と同軸で当該モータ軸に固定され、当該モータ軸の軸径よりも小さい軸径の棒状被摺動部材をさらに備え、環状の前記錘が前記棒状被摺動部材に緩挿されていることが好ましい。

この構成によると、モータ軸と同軸に配置された棒状被摺動部材に対して環状の錘を緩挿させた形態とすることで、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス）をより生じにくくすることができる。

さらに本発明において、前記モータ軸のモータ側端面は、前記回転子のモータ側端面よりもスクリュロータ側に位置させられ、前記モータ軸と同軸で前記回転子のモータ側端面に固定されたエンド部材を備え、前記モータ軸のモータ側端面と前記エンド部材との間の空間に前記錘が収容されていることが好ましい。

この構成によると、モータ軸のモータ側端面と上記エンド部材との間の空間に錘を収容することで、スクリュ圧縮機全体の軸方向長さを従来とほぼ同じにすることができる。

また、ロータ軸の曲げ振動が大きくなる部分である、モータ軸の片持ち支持側の反対側端部に錘が配置されることになる。すなわち、上記構成（錘配置）によると、軸方向衝突などによる振動エネルギーの消散効率をより高めることができる。

さらに本発明において、前記モータ軸と同軸で前記回転子のモータ側端面に固定されたエンド部材を備え、前記エンド部材の外方に前記錘が配置されていることが好ましい。

この構成によると、エンド部材を取り外すことなく錘をセットすることができる。また、錘の数量調整などをするときは、モータケーシング内におけるエンド部材の外方の空間を錘の配置空間に利用でき、モータ軸の加工（モータ軸の長さ変更）などを必要としない。

また、ロータ軸の曲げ振動が大きくなる部分である、モータ軸の片持ち支持側の反対側端部よりも外方に錘が配置されることになる。すなわち、上記構成（錘配置）によると、軸方向衝突などによる振動エネルギーの消散効率をより高めることができる。

さらに本発明において、前記空間に、粘性体または前記モータ軸の振動にともなって振動する粉粒体が封入されていることが好ましい。

この構成によると、粘性体の封入により、錘の摺動面に粘性減衰を発生させることができ、その結果、この粘性減衰によってもロータ軸の振動を低減できる。また、粉粒体の封入によると、粉粒体の粒子間の摩擦による摩擦減衰によってもロータ軸の振動を低減できる。

なお、粘性体としては、１００００ｃＳｔ〜１０００００ｃＳｔ程度の粘度の高い粘性体が好ましい。また、粉粒体としては、１００μｍ〜数ｍｍ程度の粒径の粉粒体が好ましい。

さらに本発明において、軸方向に前記錘を支持する弾性体および減衰体、または軸方向に前記錘を支持する粘弾性体が前記空間に収容されていることが好ましい。

この構成によると、ロータ軸の振動に対して錘が軸方向に振動してその反力によりロータ軸の振動エネルギーが消散する。すなわち、いわゆる動吸振器の制振作用によってロータ軸の振動を低減できる。なお、弾性体としては、コイルばね、および凸状の板ばねなどのばね、ならびにゴム、プラスチックなどの素材によるばね特性を有する弾性体などを挙げることができる。

さらに本発明において、軸方向に前記錘を支持する弾性体および環状の減衰体、または軸方向に前記錘を支持する環状の粘弾性体が前記棒状被摺動部材に緩挿された態様で前記エンド部材の外方に配置されていることが好ましい。

この構成によると、ロータ軸の振動に対して錘が軸方向に振動してその反力によりロータ軸の振動エネルギーが消散する。すなわち、いわゆる動吸振器の制振作用によってロータ軸の振動を低減できる。なお、弾性体としては、コイルばね、および凸状の板ばねなどのばね、ならびにゴム、プラスチックなどの素材によるばね特性を有する弾性体などを挙げることができる。

さらに本発明において、前記錘の軸方向両側のうちの少なくともいずれか一方に、当該錘の軸方向移動可能量を調整するためのスペーサが配置されていることが好ましい。

この構成によると、上記スペーサにより、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス）を生じにくくすることができる。

さらに本発明において、軸方向および軸直交方向のうちの少なくともいずれか一方に隣接して配置された複数の前記錘を有することが好ましい。

この構成によると、錘同士が軸方向衝突することによっても振動エネルギーが消散する。また、錘の数量を増加させると（錘を多層構造とすると）、錘の摺動面積も増加し、振動エネルギーをより消散させやすい。

本発明によれば、モータ軸の軸方向に移動可能となる態様で当該モータ軸と略同軸に前記モータ側に錘を配置することで、ロータ軸（相互に一体構造にされたスクリュ軸とモータ軸）の曲げ振動に対して、軸方向前後のストロークエンドなどと錘とが衝突して振動エネルギーが消散しロータ軸の振動が低減する。当該錘により、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしつつ、回転するロータ軸自体の振動を直接的に低減できる。

本発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機を示す側断面模式図である。 図１のＡ部拡大図およびそのＸ−Ｘ断面図である。 本発明の第２実施形態に係るスクリュ圧縮機を示す側断面模式図である。 図３のＢ部拡大図およびそのＹ−Ｙ断面図である。 本発明の第３実施形態に係るスクリュ圧縮機を示す側断面模式図である。 図５のＣ部拡大図およびそのＺ−Ｚ断面図である。 本発明の第４実施形態に係るスクリュ圧縮機の一部拡大側断面模式図である。 図１および図２に示したスクリュ圧縮機の変形例を示す一部拡大側断面模式図である。 図５および図６に示したスクリュ圧縮機の変形例を示す一部拡大側断面模式図である。 本発明の第５実施形態に係るスクリュ圧縮機の一部拡大側断面模式図である。 図１０に示したスクリュ圧縮機の変形例を示す一部拡大側断面模式図である。 本発明の第６実施形態およびその変形例に係るスクリュ圧縮機の一部拡大側断面模式図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機１を示す側断面模式図である。図２は、図１のＡ部拡大図（図２（ａ））およびそのＸ−Ｘ断面図（図２（ｂ））である。

（スクリュ圧縮機の構成）
図１に示すように、スクリュ圧縮機１は、スクリュ本体部２とモータ部３０（モータ）とを具備してなる電動機直結構造のスクリュ圧縮機である。

（スクリュ本体部）
スクリュ本体部２は、雌雄一対のスクリュロータ４と、スクリュロータ４の雄ロータ４ａと同軸で雄ロータ４ａに対して一体構造にされたスクリュ軸３と、スクリュロータ４およびスクリュ軸３を収容するスクリュケーシング１２と、を有する。スクリュ軸３は、軸受１４および軸受１５で両持ち支持されている。

スクリュロータ４の雄ロータ４ａとスクリュ軸３とは、１本の鋼材からの削り出し加工などで製作される。なお、雄ロータ４ａとスクリュ軸３とをそれぞれ別に製作したのち剛結（一体に連結）してもよい。また、スクリュ軸３と後述するモータ軸７とも１本の鋼材からの削り出し加工などで製作されて一体構造となっている。相互に一体構造にされたスクリュ軸３とモータ軸７とで回転するロータ軸１１を構成する。なお、スクリュ軸３とモータ軸７とをそれぞれ別に製作したのち剛結（一体に連結）してもよい。剛結（一体構造化）の方法としてはフランジ連結などがある。

（モータ部）
モータ部３０（モータ）は、ロータ軸１１を回転させるための駆動源であって、モータ軸７の外周に固定された回転子５と、回転子５の外側に配置された固定子６と、回転子５および固定子６を収容するモータケーシング１３と、を有する。モータ軸７は、スクリュ軸３と同軸でスクリュ軸３に対して一体構造にされるとともにスクリュロータ４側で片持ち支持されている。具体的には、スクリュロータ４側の軸受１４（および軸受１５）でモータ軸７は片持ち支持されている。

モータ軸７のモータ側端面７ａは、回転子５のモータ側端面５ａよりもスクリュロータ４側に位置している。回転子５のモータ側端面５ａには円板状のエンド部材１０がボルト（不図示）などで固定されている。エンド部材１０の中心には孔が開けられている。エンド部材１０はモータ軸７と同軸にされる。

（棒状被摺動部材および錘）
モータ軸７のモータ側端面７ａには、モータ軸７と同軸で（モータ軸７の回転中心に）ボルト９が固定されている。ボルト９は、本発明に係る棒状被摺動部材の一例である。

図２（ａ）に示したように、ボルト９は、エンド部材１０の中心に形成された孔１０ａを貫通するような形態でモータ軸７のモータ側端面７ａに固定される被摺動軸部１６と、被摺動軸部１６の端に形成された頭部１７（大径部）とからなる。頭部１７の外径は被摺動軸部１６の軸径よりも大きい。被摺動軸部１６の軸径は、モータ軸７の軸径よりも小さい。

ここで、モータ軸７のモータ側端面７ａとエンド部材１０との間の空間には、ボルト９の被摺動軸部１６に緩挿された状態で複数の環状の錘８が収容されている。このようにして、錘８は、モータ軸７の軸方向に移動可能な態様とされている。本実施形態では６つの錘８としているが６つに限られることはない。１つでもあってもよい。

また、被摺動軸部１６の断面形状は円形であるが必ずしも円形である必要はなく、例えば、四角形などであってもよい。錘８の中心に形成された孔８ａも同様であって、円形ではなく、例えば、四角形などであってもよい。錘８の中心に形成された孔８ａの形状は、被摺動軸部１６の断面形状と合わされる。なお、頭部１７の断面形状は六角形であるが必ずしも六角形である必要はなく、例えば、円形などであってもよい。

（錘のセッティング）
錘８の軸方向移動可能量は、その軸直交方向変位可能量よりも大きくされる。ここで、１枚当たりの錘８の厚みをｔｍｍとし、モータ軸７のモータ側端面７ａとエンド部材１０との間隔をＬｍｍとする。錘８の軸方向移動可能量は、（Ｌ−ｔ×錘数）／２で定義される。錘８の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。

被摺動軸部１６の軸径をｄ１ｍｍ、錘８の内径をｄ２ｍｍ、錘８の外径をｄ３ｍｍ、回転子５の内径をｄ４ｍｍとする。錘８の軸直交方向変位可能量は、（ｄ２−ｄ１）／２、および（ｄ４−ｄ３）／２のうちの小さいほうの値、で定義される。錘８のこの軸直交方向変位可能量は、回転子５と固定子６との嵌め合い寸法と同程度にされ、例えば、約０．０２ｍｍ〜約０．５ｍｍとされる。なお、前記したとおり、錘８の軸方向移動可能量は、その軸直交方向変位可能量よりも大きくされる（他の実施形態、変形例においても同様）。すなわち、錘８の軸直交方向変位可能量を、比較的大きな値、例えば０．５ｍｍとした場合には、錘８の軸方向移動可能量は、０．５ｍｍよりも大きくされる。

ここで、図２（ａ）では、錘８がモータ軸７と同軸に図示されている。しかしながら、ボルト９の被摺動軸部１６に錘８を緩挿させて静止した状態においては、厳密には、前記した錘８の軸直交方向変位可能量（０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度）だけ、モータ軸７の軸心よりも鉛直下方向に錘８の軸心が下がった状態となる。すなわち、本発明で、モータ軸７と「略」同軸に錘８が配置される、とは、この軸直交方向変位可能量だけモータ軸７の軸心よりも鉛直下方向に錘８の軸心が下がった状態になることを表現している。

なお、本実施形態では、モータ軸７の片持ち支持側の反対側端部（エンド部材１０付近）に錘８を配置しているが、錘８の配置位置はこの限りでない。例えば、ロータ軸１１の中途部分に、当該ロータ軸１１の軸径よりも小さい軸径の棒状被摺動部を形成し、この部分に錘８を緩挿配置してもよい。

（効果）
本実施形態のスクリュ圧縮機１によると、主にスクリュロータ４の回転に起因するロータ軸１１の曲げ振動に対して、軸方向前後のストロークエンド（モータ軸７のモータ側端面７ａ、およびエンド部材１０の端面）と錘とが衝突することで振動エネルギーが消散し（軸方向衝突による振動エネルギーの消散）、その結果、ロータ軸１１の振動は低減する。すなわち、回転するロータ軸１１自体の振動を、軸方向に移動して衝突する錘８で直接的に低減できる。また、ロータ軸１１の曲げ振動が大きくなる部分である、モータ軸７の片持ち支持側の反対側端部（エンド部材１０付近）に錘８を配置していることで、軸方向衝突による振動エネルギーの消散効率をより高めることができている。

また、モータ軸７と略同軸に錘８を配置するととともに、錘８の軸方向移動可能量をその軸直交方向変位可能量よりも大きくすることで、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくでき、かつ軸方向衝突による振動エネルギーの消散効率を高めることができる。なお、モータ軸７と同軸に配置されたボルト９に対して環状の錘８を緩挿させた形態とすることで、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス）をより生じにくくすることができている。

さらに、軸方向に隣接させて複数の錘８を配置しているので、錘８同士が軸方向衝突することによっても振動エネルギーを消散させることができる。

また、モータ軸７のモータ側端面７ａとエンド部材１０との間の空間に錘を収容することで、スクリュ圧縮機全体の軸方向長さを従来機とほぼ同じにすることができる。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態に係るスクリュ圧縮機１０２を示す側断面模式図である。図４は、図３のＢ部拡大図（図４（ａ））およびそのＹ−Ｙ断面図（図４（ｂ））である。図３および図４において、第１実施形態のスクリュ圧縮機１と同様の部材については同一の符号を付している。

第１実施形態のスクリュ圧縮機１と、本実施形態のスクリュ圧縮機１０２との主な相違点は、本実施形態のスクリュ圧縮機１０２が、筒状のスペーサ１８を具備してなることである。

（スペーサ）
スペーサ１８は、錘８の軸方向移動可能量を調整するためのものであり、本実施形態では、錘８の軸方向両側のうちのエンド部材１０側に配置されている。なお、錘８の軸方向両側のうちの少なくともいずれか一方にスペーサ１８を配置することができる。また、スペーサ１８の数は、複数であってもよい。

ここで、スペーサ１８の長さをｕｍｍとすると、錘８の軸方向移動可能量は、（Ｌ−ｔ×錘数−ｕ×スペーサ数）／２で定義される。錘８の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。

スペーサ１８の内径は、錘８の内径と同じくｄ２ｍｍとされている。（ｄ２−ｄ１）／２で定義されるスペーサ１８の軸直交方向変位可能量は、回転子５と固定子６との嵌め合い寸法と同程度にされ、例えば、約０．０２ｍｍ〜約０．５ｍｍとされる。また、スペーサ１８の中心に形成された孔１８ａは、円形ではなく、例えば、四角形などであってもよい。スペーサ１８の中心に形成された孔１８ａの形状は、被摺動軸部１６の断面形状と合わされる。

（効果）
錘８の軸方向移動可能量が大きすぎると、錘８が例えば倒れるように動いてロータ軸１１回転時の不釣り合い力（アンバランス力）が生じてしまう。スペーサ１８により、錘８の軸方向移動可能量を調整することで、錘８の倒れを防止でき、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくすることができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係るスクリュ圧縮機１０３を示す側断面模式図である。図６は、図５のＣ部拡大図（図６（ａ））およびそのＺ−Ｚ断面図（図６（ｂ））である。図５および図６において、第１実施形態のスクリュ圧縮機１と同様の部材については同一の符号を付している。

第１実施形態のスクリュ圧縮機１と、本実施形態のスクリュ圧縮機１０３との主な相違点は、錘の配置であり、本実施形態のスクリュ圧縮機１０３では、エンド部材１０よりも外方（回転子５の軸方向外側）に錘を配置している。

（棒状被摺動部材および錘）
本実施形態のボルト２１（棒状被摺動部材）は、エンド部材１０の中心に形成された孔１０ａを貫通するような形態でモータ軸７のモータ側端面７ａに固定される被摺動軸部２２と、被摺動軸部２２の端に形成された頭部２３（大径部）とからなる。被摺動軸部２２は、モータ軸７の端面側から順に小径部２２ａ、中径部２２ｂを有する。頭部２３の外径は被摺動軸部２２の小径部２２ａ・中径部２２ｂの軸径よりも大きく、かつ錘２０の内径よりも大きい。頭部２３の外径を錘２０の内径よりも大きくすることで、錘２０は、ボルト２１の端から飛び出して脱落してしまうことはない。

ボルト２１の頭部２３は、エンド部材１０よりも外方、換言すれば、回転子５の軸方向外側に位置させられている。頭部２３の断面形状は六角形であるが必ずしも六角形である必要はなく、例えば、円形などであってもよい。

そして、ボルト２１の頭部２３とエンド部材１０との間の被摺動軸部２２の中径部２２ｂに複数の環状の錘２０が緩挿されている。本実施形態では３つの錘２０としているが３つに限られることはない。１つでもあってもよい。

錘２０の軸方向移動可能量は、その軸直交方向変位可能量よりも大きくされる。ここで、１枚当たりの錘２０の厚みをｔｍｍとし、ボルト２１の頭部２３とエンド部材１０との間隔をＬ２ｍｍとする。錘２０の軸方向移動可能量は、（Ｌ２−ｔ×錘数）／２で定義される。錘２０の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。

被摺動軸部２２の小径部２２ａの軸径をｄ１ｍｍ、中径部２２ｂの軸径をｄ２ｍｍ、錘２０の内径をｄ３ｍｍ、頭部２３の外径をｄ４ｍｍ、錘２０の外径をｄ５ｍｍとする。錘２０の軸直交方向変位可能量は、（ｄ３−ｄ２）／２で定義される。錘２０の軸直交方向変位可能量は、回転子５と固定子６との嵌め合い寸法と同程度にされ、例えば、約０．０２ｍｍ〜約０．５ｍｍとされる。

（効果）
本実施形態のスクリュ圧縮機１０３によると、ロータ軸１１の曲げ振動が大きくなる部分である、モータ軸７の片持ち支持側の反対側端部よりも外方に錘８が配置されることになり、軸方向衝突による振動エネルギーの消散効率をより高めることができる。また、スクリュ圧縮機１０３によると、エンド部材１０を取り外すことなく錘８をセットすることができる。また、錘８の数量調整などをするときは、基本的に、ボルト２１の中径部２２ｂの長さのみを変化させればよく、モータ軸７の加工（モータ軸７の長さ変更）などを必要としない。また、錘８の外径寸法も任意に決定できる。

（実施例）
回転子５の内側に錘８を配置したスクリュ圧縮機１について試験機を製作し、振動低減効果確認試験を行なった。試験条件および試験結果を下記の表１に示す。なお、表１に記載の符号は図２（ａ）と合わせている。本試験により、十分な振動低減効果を確認することができた。

回転子５の内側に錘８およびスペーサ１８を配置したスクリュ圧縮機１０２について試験機を製作し、振動低減効果確認試験を行なった。試験条件および試験結果を下記の表２に示す。なお、表２に記載の符号は図４（ａ）と合わせている。本試験により、十分な振動低減効果を確認することができた。

回転子５の軸方向外側に錘２０を配置したスクリュ圧縮機１０３について試験機を製作し、振動低減効果確認試験を行なった。試験条件および試験結果を下記の表３に示す。なお、表３に記載の符号は図６（ａ）と合わせている。本試験により、十分な振動低減効果を確認することができた。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態に係るスクリュ圧縮機１０４の一部拡大側断面模式図であり、スクリュ圧縮機１の一部を示す図２（ａ）に相当する図である。図７において、第１実施形態のスクリュ圧縮機１と同様の部材については同一の符号を付している。

本実施形態では、エンド部材１０とモータ側端面７ａとの間の空間に錘８を配置するだけでなく粘性体２４を封入している。粘性体２４の封入により、錘８の摺動面に粘性減衰を発生させることもでき、その結果、この粘性減衰によってもロータ軸１１の振動を低減できる。ここで、錘８の摺動面とは、錘８と被摺動軸部１６とが接する面、錘８と回転子５とが接する面などのことをいう。なお、粘性体２４としては、粘度の高いグリス、シリコンオイルなどが挙げられる。１００００ｃＳｔ〜１０００００ｃＳｔ程度の粘度の粘性体２４が好ましい。

第４実施形態の変形例として、エンド部材１０とモータ側端面７ａとの間の空間に、モータ軸７の振動にともなって振動する粉粒体を封入することも好ましい。粉粒体の封入によると、粉粒体の粒子間の摩擦による摩擦減衰によってもロータ軸１１の振動を低減できる。なお、粉粒体としては、スラグ（高炉徐冷スラグ、高炉水砕スラグ、転炉スラグ、電炉スラグなど）、コールドペレット（セメントにより、鉄粉・ダスト・フライアッシュなどをペレット状に固めたもの）、金属系の還元鉄ペレットおよび焼結鋼、ガラス系のシラスバルーン（火山灰を原料とした微細な中空ガラス球）、ならびにセラミック系の粉粒体などが挙げられる。１００μｍ〜数ｍｍ程度の粒径の粉粒体が好ましい。

（変形例）
図８は、図１および図２に示したスクリュ圧縮機１の変形例を示す一部拡大側断面模式図であり、いずれの図もスクリュ圧縮機１の一部を示す図２（ａ）に相当する図である。

モータ軸７の軸方向に複数の錘を隣接配置するだけでなく、図８（ａ）に示したように、モータ軸７の軸直交方向（径方向）にも複数の錘２５・２６を隣接配置（多層配置）することも好ましい。環状の錘２５の内径は、環状の錘２６の内径よりも大きい。モータ軸７の軸直交方向（径方向）に錘２５・２６を隣接配置（多層配置）することで、錘２５・２６同士も摺動するので、錘の摺動面積も増加し、振動エネルギーをより消散させやすくなる。

なお、本形態において、エンド部材１０とモータ側端面７ａとの間の空間に、図７で示した粘性体２４や粉粒体を封入することも好ましい。粘性体２４の封入により、錘２５・２６間の摺動面にも粘性減衰を発生させることができる。粉粒体の封入により、粉粒体の粒子同士が擦れあうことによる摩擦減衰効果が錘２５・２６間においても得られる。また、本形態では、軸直交方向に２つの錘２５・２６を隣接配置（多層配置）しているが、軸直交方向に３つ以上の錘を隣接配置（多層配置）してもよい。

また、図８（ｂ）に示したように、孔のない円板状の錘２７を、エンド部材１０（孔なし）とモータ側端面７ａとの間の空間に複数配置してもよい。すなわち、図２（ａ）に示したボルト９を省略してもよい。本形態によっても、軸方向前後のストロークエンド（モータ軸７のモータ側端面７ａ、およびエンド部材１０の端面）と錘２７とが衝突することで振動エネルギーが消散し、ロータ軸１１の振動は低減する。また、モータ軸７と略同軸に円板状の錘２７を配置するととともに、錘２７の軸方向移動可能量をその軸直交方向変位可能量よりも大きくすることで、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくすることができる。

次に、図９は、図５および図６に示したスクリュ圧縮機１０３の変形例を示す一部拡大側断面模式図であり、いずれの図もスクリュ圧縮機１０３の一部を示す図６（ａ）に相当する図である。

図９（ａ）に示したように、エンド部材１０の外方において、モータ軸７の軸方向に錘２８・２９を隣接配置するだけでなく、モータ軸７の軸直交方向（径方向）にも錘２８・２９を隣接配置（多層配置）してもよい。これにより、錘２８・２９同士も摺動するので、錘の摺動面積も増加し、振動エネルギーをより消散させやすくなる。なお、本形態の場合、径方向外側の錘２９が、ボルト２１の端から飛び出して脱落してしまわないように、ボルト２１の頭部２３と錘２８・２９との間に円板状（孔有り）のスペーサ３１を配置する。このスペーサ３１は、錘２８・２９の軸方向移動可能量を調整するためのものでもある。

また、図９（ｂ）に示したように、図６（ａ）に示した３枚の錘２０のうち、モータ側の２枚の錘を、それぞれ錘２８と錘２９とに分割してもよい。この形態によると、図９（ａ）に示したスペーサ３１が不要となる。

（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係るスクリュ圧縮機１０５の一部拡大側断面模式図であり、スクリュ圧縮機１の一部を示す図２（ａ）に相当する図である。図１０において、第１実施形態のスクリュ圧縮機１と同様の部材については同一の符号を付している（後述する図１１についても同様）。

本実施形態では、エンド部材１０とモータ側端面７ａとの間の空間に、環状の錘１９を１つ、コイルばね３２を２つ、環状の減衰体３３を２つ配置している。２つのコイルばね３２は、環状の減衰体３３にその外側から挿入される態様でエンド部材１０とモータ側端面７ａとの間の空間に配置されている。さらには、２つのコイルばね３２は、縮められた状態で、それぞれ、エンド部材１０と錘１９との間、錘１９とモータ側端面７ａとの間に組み込まれている。このようにして環状の錘１９は、コイルばね３２および減衰体３３で軸方向に支持されている。なお、第１実施形態における錘８と同様に、錘１９の外周面と回転子５との嵌め合い寸法、または錘１９の内周面とボルト９との嵌め合い寸法を、回転子５と固定子６との嵌め合い寸法と同程度とすることで、ロータ軸１１回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしている。ここで、減衰体３３としては、例えば、シリコン系ゲル状の減衰体が挙げられる。

本実施形態によると、ロータ軸１１の振動に対して錘１９が軸方向に振動してその反力によりロータ軸１１の振動エネルギーが消散する。すなわち、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしつつ、いわゆる動吸振器の制振作用によってロータ軸１１の振動を直接的に低減できる。

第５実施形態の変形例として、図１１（ａ）に示したように、コイルばね３２の代わりに環状の凸状板ばね３５を用いてもよい。また、環状の減衰体３３の代わりに粘度の高いグリスなどの粘性体３４をエンド部材１０とモータ側端面７ａとの間の空間に封入してもよい。粘性体３４としては、粘度の高いグリスの他に、シリコンオイルなどが挙げられる。１０００ｃＳｔ〜１００００ｃＳｔ程度の粘度の粘性体３４が好ましい。

また、図１１（ｂ）に示したように、コイルばね３２および減衰体３３の代わりに、エンド部材１０と錘１９との間、および錘１９とモータ側端面７ａとの間に環状の粘弾性体３６を配置して、この粘弾性体３６で軸方向に錘１９を支持してもよい。粘弾性体３６としては、損失係数０．２〜０．５程度の高減衰ゴム（例えば、ブチル系ゴム）を用いることが好ましい。なお、本変形例では、錘１９の両側に複数の粘弾性体３６を配置しているが、錘１９の両側にそれぞれ１つずつ粘弾性体３６を配置してもよい。

さらには、図示を省略するが、図８（ｂ）に示した錘２７のように、錘１９、減衰体３３、および粘性体３４を、孔のない形態のものとして、ボルト９を省略してもよい。

さらには、例えば、図１０に示した制振機構において、錘１９の両側のうちの片側のみに、コイルばね３２および減衰体３３を配置してもよい（図１１、図１２においても同様）。コイルばね３２および減衰体３３が配置されていない側では、錘１９とエンド部材１０（または、モータ軸７の軸端）とが衝突することによって振動エネルギーが消散する。

（第６実施形態）
図１２（ａ）は、本発明の第６実施形態に係るスクリュ圧縮機１０６の一部拡大側断面模式図であり、スクリュ圧縮機１０３の一部を示す図６（ａ）に相当する図である。図１２（ａ）において、第３実施形態のスクリュ圧縮機１０３と同様の部材については同一の符号を付している（後述する図１２（ｂ）についても同様）。

本実施形態では、ボルト２１に緩挿させた態様で、エンド部材１０の外方であってボルト２１の頭部２３とエンド部材１０との間に、環状の錘３７を１つ、コイルばね３９を２つ、環状の減衰体３８を２つ配置している。２つのコイルばね３９は、環状の減衰体３８にその外側から挿入される態様でボルト２１の頭部２３とエンド部材１０との間に配置されている。さらには、２つのコイルばね３９は、縮められた状態で、それぞれ、ボルト２１の頭部２３と錘３７との間、錘３７とエンド部材１０との間に組み込まれている。このようにして環状の錘３７は、コイルばね３９および減衰体３８で軸方向に支持されている。なお、第３実施形態における錘２０と同様に、錘３７の内周面とボルト２１との嵌め合い寸法を、回転子５と固定子６との嵌め合い寸法と同程度とすることで、ロータ軸１１回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしている。ここで、減衰体３８としては、例えば、シリコン系ゲル状の減衰体が挙げられる。

本実施形態によると、ロータ軸１１の振動に対して錘３７が軸方向に振動してその反力によりロータ軸１１の振動エネルギーが消散する。すなわち、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）を生じにくくしつつ、いわゆる動吸振器の制振作用によってロータ軸１１の振動を直接的に低減できる。なお、図示を省略するが、図１１（ａ）に示した環状の凸状板ばね３５をコイルばね３９の代わりに用いてもよい。

また、第６実施形態の変形例として、図１２（ｂ）に示したように、コイルばね３９および減衰体３８の代わりに、ボルト２１の頭部２３とエンド部材１０との間に環状の粘弾性体４０を配置して、この粘弾性体４０で軸方向に錘３７を支持してもよい。粘弾性体４０としては、損失係数０．２〜０．５程度の高減衰ゴム（例えば、ブチル系ゴム）を用いることが好ましい。なお、本変形例では、錘３７の両側に複数の粘弾性体４０を配置しているが、錘３７の両側にそれぞれ１つずつ粘弾性体４０を配置してもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。例えば、図１〜図１２に示した実施の形態を適宜、組み合せて実施することができる。

１：スクリュ圧縮機
２：スクリュ本体部
３：スクリュ軸
４：スクリュロータ
４ａ：雄ロータ
５：回転子
６：固定子
７：モータ軸
８：錘
９：ボルト（棒状被摺動部材）
１０：エンド部材
１２：スクリュケーシング
１３：モータケーシング
３０：モータ部（モータ）

Claims (9)

1. スクリュロータと、
   前記スクリュロータの雄ロータと同軸で当該雄ロータに対して一体構造にされたスクリュ軸と、
   前記スクリュロータおよび前記スクリュ軸を収容するスクリュケーシングと、
   前記スクリュ軸と同軸で当該スクリュ軸に対して一体構造にされるとともにスクリュロータ側で片持ち支持されたモータ軸と、
   前記モータ軸を回転させるモータと、
   前記モータ軸の軸方向に移動可能となる態様で当該モータ軸と略同軸に配置された錘と、
   を備え、
   前記モータは、
   前記モータ軸の外周に固定された回転子と、
   前記回転子の外側に配置された固定子と、
   前記回転子および前記固定子を収容するモータケーシングと、
   を具備してなり、
   前記錘の軸方向移動可能量が軸直交方向変位可能量よりも大きいことを特徴とする、スクリュ圧縮機。
2. 請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記モータ軸と同軸で当該モータ軸に固定され、当該モータ軸の軸径よりも小さい軸径の棒状被摺動部材をさらに備え、
   環状の前記錘が前記棒状被摺動部材に緩挿されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
3. 請求項１または２に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記モータ軸のモータ側端面は、前記回転子のモータ側端面よりもスクリュロータ側に位置させられ、
   前記モータ軸と同軸で前記回転子のモータ側端面に固定されたエンド部材を備え、
   前記モータ軸のモータ側端面と前記エンド部材との間の空間に前記錘が収容されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
4. 請求項２に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記モータ軸と同軸で前記回転子のモータ側端面に固定されたエンド部材を備え、
   前記エンド部材の外方に前記錘が配置されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
5. 請求項３に記載のスクリュ圧縮機において、
   前記空間に、粘性体または前記モータ軸の振動にともなって振動する粉粒体が封入されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
6. 請求項３に記載のスクリュ圧縮機において、
   軸方向に前記錘を支持する弾性体および減衰体、または軸方向に前記錘を支持する粘弾性体が前記空間に収容されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
7. 請求項４に記載のスクリュ圧縮機において、
   軸方向に前記錘を支持する弾性体および環状の減衰体、または軸方向に前記錘を支持する環状の粘弾性体が前記棒状被摺動部材に緩挿された態様で前記エンド部材の外方に配置されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
8. 請求項１〜５のいずれかに記載のスクリュ圧縮機において、
   前記錘の軸方向両側のうちの少なくともいずれか一方に、当該錘の軸方向移動可能量を調整するためのスペーサが配置されていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
9. 請求項１〜５、８のいずれかに記載のスクリュ圧縮機において、
   軸方向および軸直交方向のうちの少なくともいずれか一方に隣接して配置された複数の前記錘を有することを特徴とする、スクリュ圧縮機。

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