JP2017048719A

JP2017048719A - 圧縮機

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Publication number: JP2017048719A
Application number: JP2015172518A
Authority: JP
Inventors: 輝明藤岡; Teruaki Fujioka
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: US10641275B2; KR102057692B1; KR20180034566A; WO2017038912A1; JP6395683B2; US20180283389A1; EP3346135A1; EP3346135A4

Abstract

【課題】各シャフトのハウジングへの組み付け作業の複雑化、ハウジングの著しい大型化及び各ギアの噛み合い不良の発生を回避しつつ、圧縮段数を増やすことが可能な圧縮機を提供すること。【解決手段】圧縮機であって、モータと、それぞれがギアを有する複数のシャフトと、ハウジング（３０）と、複数のインペラ部と、を備え、ハウジング（３０）は、第１ハウジング要素（３１）と、第１ハウジング要素に対する上方からの接続及び前記第１ハウジング要素からの分離が可能な第２ハウジング要素（３２）と、を含み、第１ハウジング要素（３１）の上端面には、第１上端面支持部（４１）が形成されており、ハウジング（３０）は、第１上端面支持部（４１）の高さ位置とは異なる高さ位置において、ギアを挿通可能でかつシャフトを支持可能な形状を有する少なくとも一つの挿通支持部（４０Ａ）を有すること。【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機に関する。

従来、遠心式の多段圧縮機が知られている。例えば、特許文献１には、３段式の圧縮機が開示されている。この圧縮機は、モータと、入力歯車を有する入力軸と、１−２段ピニオンギアを有する第１のピニオン軸と、３段ピニオンギアを有する第２のピニオン軸と、第１段インペラと、第２段インペラと、第３段インペラと、増速機ハウジングと、を備えている。入力歯車の歯数（ピッチ円径）は、各ピニオンギアの歯数（ピッチ円径）よりも大きく設定されており、モータは、入力軸を回転駆動させるように当該入力軸に接続されている。つまり、入力歯車及び各ピニオンギアは、増速機として機能している。第１段インペラは、第１のピニオン軸の一端に接続されている。第２段インペラは、第１のピニオン軸の他端に接続されている。第３段インペラは、第２のピニオン軸の一端に接続されている。増速機ハウジングは、入力歯車、１−２段ピニオンギア及び３段ピニオンギアを収容するとともに、入力軸の両端部、第１のピニオン軸の両端部及び第２のピニオン軸の両端部をそれぞれ露出させる形状を有している。増速機ハウジングは、１−２段ピニオンギア及び３段ピニオンギアのそれぞれが入力歯車に噛み合うように、入力軸、第１のピニオン軸及び第２のピニオン軸を支持している。具体的に、増速機ハウジングは、上下方向に分離及び接続が可能な増速機下ハウジングと増速機上ハウジングとを有しており、各軸は、両ハウジングの分割面に沿って（増速機下ハウジングの上端面上に）並ぶように配置されている。このように、増速機下ハウジングの上端面上に各軸の支持部を形成することにより、各軸（特に、ピッチ円径の大きな入力歯車を有する入力軸）のハウジングへの組み付け作業が簡単になる。具体的には、まず、増速機下ハウジングの上端面上の各支持部に各軸を配置し、その後、増速機上ハウジングを増速機下ハウジングに対して上方から接続することにより、各軸のハウジングへの組み付けが完了する。

この圧縮機においてモータが駆動されると、入力軸、入力歯車及び１−２段ピニオンギアを介して第１のピニオン軸が回転するとともに、入力軸、入力歯車及び３段ピニオンギアを介して第２のピニオン軸が回転する。これにより、第１段インペラにより圧縮された空気は、第２段インペラにより一層圧縮され、その後、第３段インペラによりさらに圧縮される。

特開２０１３−６０８８２号公報

近年、圧縮段数の多い圧縮機の開発が進められているが、特許文献１に記載の圧縮機では、各軸のハウジングへの組み付け作業の複雑化、ハウジングの著しい大型化、及び、各ギアの噛み合い不良の発生を回避しながら、圧縮段数を増やすことが困難である。

例えば、特許文献１に記載の圧縮機において、各軸のハウジングへの組み付け作業の複雑化を回避しながら圧縮段数を増やす場合、増速機下ハウジングの上端面上に、ピニオン軸を追加的に配置することが考えられるが、この場合、前記上端面上に配置される軸と直交する直交方向についてのハウジングの寸法が大きくなる。このことは、ピニオン軸の追加数（圧縮段数の増数）が多くなるほど顕著になる。

一方、前記直交方向についてのハウジングの大型化及び各軸のハウジングへの組み付け作業の複雑化の双方を回避しながら圧縮段数を増やす場合、例えば増速機上ハウジングを、さらに上下方向に分割することが可能な構造とし、その分割面に沿ってピニオン軸を追加的に配置することが考えられる。ただし、この場合、ハウジングの分割数が増えるため、ハウジングを組み立てる際の公差の蓄積に起因して各ギアの噛み合い不良が生じ得る。

本発明の目的は、各シャフトのハウジングへの組み付け作業の複雑化、ハウジングの著しい大型化及び各ギアの噛み合い不良の発生を回避しつつ、圧縮段数を増やすことが可能な圧縮機を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、出力軸を有するモータと、それぞれがギアを有する複数のシャフトと、各ギアを収容するとともに、各シャフトの両端部が露出するように各シャフトを支持するハウジングと、各シャフトの両端部のうちの少なくとも一方の端部に固定される複数のインペラ部と、を備え、前記ハウジングは、第１ハウジング要素と、前記第１ハウジング要素に対する上方からの接続及び前記第１ハウジング要素からの分離が可能な第２ハウジング要素と、を含み、前記第１ハウジング要素の上端面には、前記複数のシャフトのうちの一部のシャフトを支持可能な第１上端面支持部が形成されており、前記ハウジングは、前記第１上端面支持部の高さ位置とは異なる高さ位置において、前記ギアを挿通可能でかつ前記シャフトを支持可能な形状を有する少なくとも一つの挿通支持部を有する、圧縮機を提供する。

本圧縮機では、ハウジングが、第１上端面支持部の高さ位置とは異なる高さ位置おいてギアを挿通可能な挿通支持部を有しているため、第１上端面支持部に支持されるシャフトの中心軸と直交する方向についてのハウジングの寸法の著しい大型化、各シャフトのハウジングへの組み付け作業の複雑化及び各ギアの噛み合い不良の発生を回避しながら、圧縮段数を増やすことができる。具体的に、挿通支持部は、ギアを挿通可能でかつシャフトを支持可能な形状を有するため、ギアが挿通支持部を通じてハウジングの外部からハウジング内に至るようにシャフトを挿通支持部内に挿通させることにより、ハウジングに対してシャフトを組み付けることができる。よって、ハウジングの分割数を増やすことなく、つまり、ハウジングを組み立てる際の公差の蓄積に起因する各ギアの噛み合い不良の発生を回避しつつ、ハウジングに対して簡単にシャフトを追加すること（圧縮段数を増やすこと）ができる。

この場合において、前記複数のシャフトは、前記ギアとして他のギアの歯数よりも大きな歯数を有するブルギアを有する入力シャフトを含み、前記第１上端面支持部は、各ギアのうち前記ブルギア以外のギアと前記ブルギアとが互いに噛み合うように前記入力シャフトを支持可能な入力シャフト支持部を有し、前記モータの出力軸は、前記入力シャフトに接続されていることが好ましい。

このようにすれば、各ギアを増速機として機能させることができ、かつ、歯数（ピッチ円径）の大きなブルギアを有する入力シャフトのハウジングへの組み付け作業の複雑化を回避することができる。

さらにこの場合において、前記ハウジングは、前記第２ハウジング要素に対する上方からの接続及び前記第２ハウジング要素からの分離が可能な第３ハウジング要素をさらに有し、前記第２ハウジング要素の上端面には、前記複数のシャフトのうち前記入力シャフト以外の一部のシャフトを支持可能な第２上端面支持部が形成されており、前記少なくとも一つの挿通支持部は、前記第１ハウジング要素のうち前記第１上端面支持部よりも下方の部位に形成されていることが好ましい。

このようにすれば、ハウジングの著しい大型化を回避しながら有効に圧縮段数（シャフト数）を増やすことができる。具体的に、第１上端面支持部及び第１上端面支持部の上方に位置する第２上端面支持部には、複数のシャフトが支持されるため、挿通支持部が第１上端面支持部よりも下方に形成されることにより、ハウジング内の空間に有効に各ギアを配置することができる。

具体的に、前記複数のシャフトは、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第１ピニオンギアを有する第１シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第２ピニオンギアを有する第２シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第３ピニオンギアを有する第３シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第４ピニオンギアを有する第４シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第５ピニオンギアを有する第５シャフトと、をさらに含み、前記少なくとも一つの挿通支持部は、前記第１ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第１シャフトを支持可能な位置に形成されており、前記第１上端面支持部は、前記第２ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第２シャフトを支持する第２シャフト支持部と、前記第３ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第３シャフトを支持する第３シャフト支持部と、をさらに有し、前記第２上端面支持部は、前記第４ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第４シャフトを支持する第４シャフト支持部と、前記第５ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第５シャフトを支持する第５シャフト支持部と、を有することが好ましい。

このようにすれば、第１シャフト〜第５シャフトの５本のシャフトの両端部にインペラ部を固定することにより、最大で１０段の圧縮が可能となる。

また、本発明において、前記少なくとも一つの挿通支持部に固定される軸受箱と、前記軸受箱内において前記シャフトを受ける軸受部と、をさらに備え、前記軸受部は、偏心軸受であり、前記軸受部は、内輪と、外輪と、前記外輪の外周面に固定されており前記軸受箱に対する前記外輪の相対回転を規制する規制部と、を有し、前記軸受箱は、前記外輪の周方向について前記規制部と当接する当接部を有しかつ前記規制部の少なくとも一部を受け入れる受入部を有し、前記規制部は、前記外輪の外周面から当該外輪の外向きに張り出す張出部と、前記当接部に対して当接しながら前記張出部の前記当接部に対する位置を調整可能な調整部と、を有することが好ましい。

このようにすれば、規制部が、軸受箱に対する外輪の相対回転を防止する機能と、シャフトの中心軸の位置（ギア同士の噛み合い）を調整する機能と、を兼ね備えるため、構造が簡素化される。具体的に、調整部が当接部に当接することによって、外輪の軸受箱に対する相対回転が防止され、また、張出部の当接部に対する位置が変化することによって、軸受部及びこれに支持されているシャフトの中心軸の軸受箱（ハウジング）に対する位置が変化するので、ギア同士の噛み合いが調整される。

具体的に、前記張出部には、雌ねじ部が形成されており、前記調整部には、当該調整部が前記当接部に当接した状態で前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されており、前記雄ねじ部は、前記雌ねじ部に対して相対回転することにより、前記張出部と前記当接部との間の寸法が第１寸法となる第１位置と、前記張出部と前記当接部との間の寸法が前記第１寸法よりも大きな第２寸法となる第２位置と、の間で前記張出部を変位させる形状に設定されていることが好ましい。

このようにすれば、雄ねじ部を有する調整部を雌ねじ部を有する張出部に対して相対回転させるだけでギア同士の噛み合いを調整することができる。

また、本発明において、前記受入部は、前記シャフトの中心軸と平行な方向に開放する形状を有することが好ましい。

このようにすれば、軸受箱の側方から受入部内の調整部の調整を行うことが可能となるので、シャフトの中心位置の調整作業が簡単になる。

また、本発明において、各インペラ部は、ガスを圧縮する圧縮部として用いられてもよく、あるいは、各インペラ部のうち前記第１上端面支持部に支持される各シャフトに固定されるインペラ部は、前記圧縮部として用いられ、かつ、前記少なくとも一つの挿通支持部に支持されるシャフトに固定されるインペラ部は、ガスを膨張させる膨張部として用いられてもよい。

以上のように、本発明によれば、各シャフトのハウジングへの組み付け作業の複雑化、ハウジングの著しい大型化及び各ギアの噛み合い不良の発生を回避しつつ、圧縮段数を増やすことが可能な圧縮機を提供することができる。

本発明の一実施形態の圧縮機のうち第２ハウジング要素及び第３ハウジング要素を取り除いた状態の概略を示す平面図である。図１に示す圧縮機のハウジングの側面図である。挿通軸受部の断面図である。挿通軸受部の拡大図である。調整部によって調整されるシャフトの変位範囲を概略的に示す図である。第１ハウジング要素に対して入力シャフト、第１シャフト、第２シャフト及び第３シャフトが組み付けられた状態を示す図である。第２ハウジング要素に対して第４シャフト及び第５シャフトが組み付けられた状態を示す図である。

本発明の一実施形態の圧縮機について、図１〜図７を参照しながら説明する。

図１に示すように、圧縮機は、出力軸１２を有するモータ１０と、それぞれがギア２１を有する複数のシャフト２０と、ハウジング３０と、複数のインペラ部５０と、を備えている。本実施形態では、各インペラ部５０により二酸化炭素ガスが圧縮される。

複数のシャフト２０は、図７に示されるように、５本のシャフト（第１シャフト２０Ａ〜第５シャフト２０Ｅ）と、入力シャフト２０Ｆと、を有している。

第１シャフト２０Ａは、前記ギア２１として第１ピニオンギア２１Ａを有している。第２シャフト２０Ｂは、前記ギア２１として第２ピニオンギア２１Ｂを有している。第３シャフト２０Ｃは、前記ギア２１として第３ピニオンギア２１Ｃを有している。第４シャフト２０Ｄは、前記ギア２１として第４ピニオンギア２１Ｄを有している。第５シャフト２０Ｅは、前記ギア２１として第５ピニオンギア２１Ｅを有している。

入力シャフト２０Ｆは、前記ギア２１としてブルギア２１Ｆを有している。ブルギア２１Ｆの歯数（ピッチ円径）は、各ピニオンギア２１Ａ〜２１Ｅの歯数（ピッチ円径）よりも大きく設定されている。入力シャフト２０Ｆには、カップリング１４を介してモータ１０の出力軸１２が接続される。ただし、出力軸１２の接続先は、入力シャフト２０Ｆに限らず、他のシャフトであってもよい。

ハウジング３０は、各ギア２１を収容するとともに、各シャフト２０の少なくとも一方の端部が露出するように各シャフト２０を支持する。図２に示されるように、ハウジング３０は、第１ハウジング要素３１と、第２ハウジング要素３２と、第３ハウジング要素３３と、を含む。なお、図２では、各シャフト２０の図示は省略されている。

第１ハウジング要素３１は、四角筒状の側壁３１Ａと、側壁３１Ａの底部の開口を塞ぐ底壁３１Ｂと、を有する。第１ハウジング要素３１の上端面には、複数のシャフト２０のうちの一部のシャフトを支持可能な第１上端面支持部４１が形成されている。具体的に、第１上端面支持部４１は、第２シャフト２０Ｂを支持する第２シャフト支持部４１Ｂと、第３シャフト２０Ｃを支持する第３シャフト支持部４１Ｃと、入力シャフト２０Ｆを支持する入力シャフト支持部４１Ｆと、を有する。第２シャフト支持部４１Ｂ、入力シャフト支持部４１Ｆ及び第３シャフト支持部４１Ｃは、この順に並ぶように配置されている。図６及び図７に示されるように、第２シャフト支持部４１Ｂは、第２ピニオンギア２１Ｂがブルギア２１Ｆに噛み合うように第２シャフト２０Ｂを支持可能な位置に形成されている。第３シャフト支持部４１Ｃは、第３ピニオンギア２１Ｃがブルギア２１Ｆに噛み合うように第３シャフト２０Ｃを支持可能な位置に形成されている。各支持部４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｆは、側壁３１Ａの上端面における他の面から下向きに窪む形状に形成されている。本実施形態では、各支持部４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｆは、半円弧形状に形成されている。

また、第１ハウジング要素３１には、第１シャフト２０Ａを支持する挿通支持部４０Ａが形成されている。図２に示されるように、挿通支持部４０Ａは、第１ハウジング要素３１のうち第１上端面支持部４１の高さ位置よりも下方の部位に設けられている。具体的に、図６及び図７に示されるように、挿通支持部４０Ａは、第１ピニオンギア２１Ａがブルギア２１Ｆに噛み合うように第１シャフト２０Ａを支持可能な位置に形成されている。挿通支持部４０Ａは、第１ピニオンギア２１Ａを挿通可能でかつ第１シャフト２０Ａを支持可能な形状を有する。

第２ハウジング要素３２は、第１ハウジング要素３１に対する上方からの接続及び第１ハウジング要素３１からの分離が可能である。第２ハウジング要素３２は、四角筒状に形成されている。第２ハウジング要素３２の下端面のうち第１上端面支持部４１と上下方向に対向する部位は、当該第２ハウジング要素３２の下端面における他の面から上向きに窪む半円弧状に形成されている。

第２ハウジング要素３２の上端面には、複数のシャフト２０のうちの一部のシャフトを支持可能な第２上端面支持部４２が形成されている。具体的に、第２上端面支持部４２は、第４シャフト２０Ｄを支持する第４シャフト支持部４１Ｄと、第５シャフト２０Ｅを支持する第５シャフト支持部４１Ｅと、を有する。図７に示されるように、第４シャフト支持部４１Ｄは、第４ピニオンギア２１Ｄがブルギア２１Ｆに噛み合うように第４シャフト２０Ｄを支持可能な位置に形成されている。第５シャフト支持部４１Ｅは、第５ピニオンギア２１Ｅがブルギア２１Ｆに噛み合うように第５シャフト２０Ｅを支持可能な位置に形成されている。各支持部４２Ｄ，４２Ｅは、第２ハウジング要素３２の上端面における他の面から下向きに窪む形状に形成されている。本実施形態では、各支持部４２Ｄ，４２Ｅは、半円弧形状に形成されている。

第３ハウジング要素３３は、第２ハウジング要素３２に対する上方からの接続及び第２ハウジング要素３２からの分離が可能である。第３ハウジング要素３３は、四角筒状に形成されている。第３ハウジング要素３３の下端面のうち第２上端面支持部４２と上下方向に対向する部位は、当該第３ハウジング要素３３の下端面における他の面から上向きに窪む半円弧状に形成されている。

各インペラ部５０は、第１シャフト２０Ａ〜第５シャフト２０Ｅのそれぞれの両端部のうちの少なくとも一方の端部に固定される。つまり、各シャフト２０Ａ〜２０Ｅの両端部にインペラ部５０が固定された場合、１０段の圧縮が可能となる。なお、各インペラ部５０は、図示略のケーシングにより覆われており、各インペラ部５０は、そのケーシング内でガス（本実施形態では、二酸化炭素）を圧縮する。例えば、図１に示されるように、第２シャフト２０Ｂの一方の端部に固定されたインペラ部５０Ｂにより圧縮されたガスは、クーラ１５により冷却された後、第２シャフト２０Ｂの他方の端部に固定されたインペラ部５０Ｂによりさらに圧縮される。その後、第３シャフト２０Ｃの一方の端部に固定されたインペラ部５０Ｃにより圧縮されたガスは、クーラ１６で冷却された後、第３シャフト２０Ｃの他方の端部に固定されたインペラ部５０Ｃによりさらに圧縮される。なお、ガスは、第１シャフト２０Ａ、第４シャフト２０Ｄ及び第５シャフト２０Ｅに固定された各インペラ部５０によっても圧縮され、その途中の流路において、適宜クーラで冷却される。

本実施形態では、各シャフト２０Ａ〜２０Ｆは、軸受箱６０内に設けられた軸受部７０により受けられる。なお、図１では、これら軸受箱６０及び軸受部７０の図示は省略されており、図２では、第１シャフト２０Ａを受ける軸受部７０を保持する軸受箱６０のみが示されている。以下、図３及び図４を参照しながら、軸受箱６０及び軸受部７０について説明する。なお、図３には、第１シャフト２０Ａを受ける軸受部７０と、その軸受部７０を保持する軸受箱６０と、が示されている。

軸受箱６０は、円環状に形成されている。図３に示されるように、軸受箱６０は、ボルト等の固定具６２によって第１ハウジング要素３１に固定される。具体的に、第１ハウジング要素３１には、軸受箱６０を取り付け可能な円形の貫通孔（挿通支持部４０Ａ）が形成されており、軸受箱６０は、その貫通孔内に収まった状態で固定具６２によって第１ハウジング要素３１の側面に固定される。前記貫通口の直径は、第１ピニオンギア２１Ａの歯先円直径よりも大きく設定されている。

軸受部７０は、内輪８１と、複数の転動体（図示略）と、外輪８２と、規制部８３と、を有する。本実施形態では、軸受部７０は、偏心軸受である。ただし、軸受部７０は、偏心軸受に限られない。なお、図４では、内輪８１及び外輪８２の図示は省略されている。

規制部８３は、外輪８２の外周面に固定されており、軸受箱６０に対する外輪８２の相対回転を規制する。具体的に、軸受箱６０は、規制部８３を受け入れる受入部６０ａを有しており、規制部８３は、受入部６０ａ内に配置されている。より詳細には、受入部６０ａは、外輪８２の周方向について規制部８３と当接する当接部６０ｂを有し、規制部８３が当接部６０ｂに当接することによって外輪８２の軸受箱６０ないし第１ハウジング要素３１に対する相対回転が防止される。受入部６０ａは、軸受箱６０の内周面から当該軸受箱６０の径方向の外側に向かって窪む形状を有している。また、受入部６０ａは、第１シャフト２０Ａの中心軸と平行な方向（軸受箱６０の厚さ方向）に開放する形状を有する。当接部６０ｂは、第１ハウジング要素３１のうち第１上端面支持部４１以外の部位と平行な平面に形成されている。本実施形態では、規制部８３は、張出部８４と、調整部８５と、を有している。

張出部８４は、外輪８２の外周面から当該外輪８２の外向きに張り出す形状を有している。この張出部８４には、雌ねじ部が形成されている。

調整部８５は、当接部６０ｂに対して当接しながら張出部８４の当接部６０ｂに対する位置を調整可能な部材である。調整部８５には、当該調整部８５が当接部６０ｂに当接した状態で前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されている。この雄ねじ部は、前記雌ねじ部に対して相対回転することにより、第１位置と第２位置との間で張出部８４を変位させる形状に設定されている。第１位置は、張出部８４と当接部６０ｂとの間の寸法が第１寸法となる位置である。第２位置は、張出部８４と当接部６０ｂとの間の寸法が前記第１寸法よりも大きな第２寸法となる位置である。雄ねじ部を雌ねじ部に対して相対回転させることにより、張出部８４の当接部６０ｂに対する位置が変化するので、外輪８２の第１ハウジング要素３１に対する位置が変化する。つまり、図６に示されるように、雄ねじ部を雌ねじ部に対して相対回転させることにより、第１シャフト２０Ａの中心軸Ｏの位置が変わる。これにより、第１ピニオンギア２１Ａとブルギア２１Ｆギアとの噛み合いが調整される。

本実施形態では、第２シャフト２０Ｂ〜第５シャフト２０Ｅを受ける各軸受部７０の規制部８３は、第１シャフト２０Ａを受ける軸受部７０の規制部８３と同じ構造（調整機能）を有している。一方、入力シャフト２０Ｆを受ける軸受部７０の規制部８３は、調整機能を有していない。また、第２シャフト２０Ｂ〜第５シャフト２０Ｅ及び入力シャフト２０Ｆを受ける各軸受部７０及びこれを保持する軸受箱６０は、上下に２分割可能な構造に形成されている。

次に、図６及び図７を参照しながら、本圧縮機の組み立て工程について説明する。

まず、第１ハウジング要素３３の挿通支持部４０Ａ内に第１シャフト２０Ａを挿通し、軸受部７０及び軸受箱６０を設置する。具体的に、第１ピニオンギア２１Ａが挿通支持部４０Ａを通じて第１ハウジング要素３１の外部から第１ハウジング要素３１内に至るように、第１シャフト２０Ａの一方の端部を先頭にして当該第１シャフト２０Ａを挿通支持部４０Ａ内に挿通させる。そして、第１シャフト２０Ａの他方の端部の周囲に軸受部７０及び軸受箱６０が位置する状態で軸受箱６０を第１ハウジング要素３１に固定する。

次に、第１上端面支持部４１に、入力シャフト２０Ｆ、第２シャフト２０Ｂ及び第３シャフト２０Ｃの３本のシャフトを載置する。このとき、まず、軸受箱６０及び軸受部７０のうちの下側のパーツ（図示略）を、それぞれ第２シャフト支持部４１Ｂ、第３シャフト支持部４１Ｃ及び入力シャフト支持部４１Ｆ上に設置し、その上に、各シャフト２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｆを載置する。そして、軸受箱６０及び軸受部７０のうちの上側のパーツ（図示略）を、それぞれ第２シャフト支持部４１Ｂ、第３シャフト支持部４１Ｃ及び入力シャフト支持部４１Ｆ上から前記下側のパーツに対して接続する。その後、第２ハウジング要素３２を第１ハウジング要素３１に対して上方から接続する。なお、前記上側のパーツ及び第２ハウジング要素３２は、第１ハウジング要素３１に対して同時に接続されてもよい。

続いて、図７に示されるように、第２上端面支持部４２に、第４シャフト２０Ｄ及び第５シャフト２０Ｅの２本のシャフトを載置する。このときの組み立て工程は、第１上端面支持部４１上に３本のシャフト２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｆを載置するときと同様である。そして、最後に、軸受箱６０及び軸受部７０のうちの上側のパーツと、第３ハウジング要素３３と、を第２ハウジング要素３２に対して上方から接続する。

なお、第１シャフト２０Ａの第１ハウジング要素３１に対する組み付けは、第３ハウジング要素３３の第２ハウジング要素３２への接続後に行われてもよい。また、入力シャフト２０Ｆが入力シャフト支持部４１Ｆに支持された後の任意の時点において、当該入力シャフト２０Ｆにモータ１０の出力軸１２が接続される。

必要に応じて、各調整部８５により、ブルギア２１Ｆと各ピニオンギア２１Ａ〜２１Ｅとの噛み合いが調整される。

以上のように、本圧縮機では、ハウジング３０が、第１上端面支持部４１の高さ位置とは異なる高さ位置おいて第１ピニオンギア２１Ａを挿通可能な挿通支持部４０Ａを有しているため、第１上端面支持部４１に支持される各シャフト２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｆの中心軸と直交する方向についてのハウジング３０の寸法の著しい大型化、各シャフトのハウジング３０への組み付け作業の複雑化及び各ギアの噛み合い不良の発生を回避しながら、圧縮段数を増やすことができる。具体的に、挿通支持部４０Ａは、第１ピニオンギア２１Ａを挿通可能でかつ第１シャフト２０Ａを支持可能な形状を有するため、第１ピニオンギア２１Ａが挿通支持部４０Ａを通じてハウジング３０の外部からハウジング３０内に至るように第１シャフト２０Ａを挿通支持部４０Ａ内に挿通させることにより、ハウジング３０に対して第１シャフト２０Ａを組み付けることができる。よって、ハウジング３０の分割数を増やすことなく、つまり、ハウジング３０を組み立てる際の公差の蓄積に起因する各ギア２１Ｆ，２１Ａの噛み合い不良の発生を回避しつつ、ハウジング３０に対して簡単にシャフトを追加すること（圧縮段数を増やすこと）ができる。

また、上記実施形態では、第１上端面支持部４１は、ブルギア２１Ｆを有する入力シャフト２０Ｆを支持可能な入力シャフト支持部４１Ｆを有し、モータ１０の出力軸１２は、入力シャフト２０Ｆに接続されている。このため、各ギアを増速機として機能させることができ、かつ、歯数（ピッチ円径）の大きなブルギア２１Ｆを有する入力シャフト２０Ｆのハウジング３０への組み付け作業の複雑化を回避することができる。

さらに、上記実施形態では、ハウジング３０は第３ハウジング要素３３を有し、第２ハウジング要素３２の上端面には第２上端面支持部４２が形成されており、挿通支持部４０Ａは第１ハウジング要素３１のうち第１上端面支持部４１よりも下方の部位に形成されている。このため、ハウジング３０の著しい大型化を回避しながら有効に圧縮段数（シャフト数）を増やすことができる。具体的に、第１上端面支持部４１及び第１上端面支持部４１の上方に位置する第２上端面支持部４２には、複数のシャフト２０Ｂ〜２０Ｆが支持されるため、挿通支持部４０Ａが第１上端面支持部４１よりも下方に形成されることにより、ハウジング３０内の空間に有効に各ギア２１Ａ〜２１Ｆを配置することができる。

また、上記実施形態では、ハウジング３０が５本のシャフト２０Ａ〜２０Ｅを支持することができるため、当該５本のシャフトの両端部にインペラ部５０を固定することにより、最大で１０段の圧縮が可能となる。

さらに、上記実施形態では、規制部８３が張出部８４及び調整部８５を有するので、すなわち、規制部８３が、軸受箱６０に対する外輪８２の相対回転を防止する機能と、シャフトの中心軸の位置（ブルギア２１Ｆと各ピニオンギア２１Ａ〜２１Ｅとの噛み合い）を調整する機能と、を兼ね備えるため、構造が簡素化される。具体的に、調整部８５が当接部６０ｂに当接することによって、外輪８２の軸受箱６０に対する相対回転が防止され、また、張出部８４の当接部６０ｂに対する位置が変化することによって、軸受部７０及びこれに支持されているシャフトの中心軸の軸受箱６０（ハウジング３０）に対する位置が変化するので、ギア同士の噛み合いが調整される。

具体的に、上記実施形態では、張出部８４には、雌ねじ部が形成されており、調整部８５には、当該調整部８５が当接部６０ｂに当接した状態で前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されている。このため、雄ねじ部を有する調整部８５を雌ねじ部を有する張出部８４に対して相対回転させるだけでギア同士の噛み合いを調整することができる。

さらに、上記実施形態では、受入部６０ａは、各シャフト２０Ａ〜２０Ｅの中心軸と平行な方向に開放する形状を有している。このため、軸受箱６０の側方から受入部６０ａ内の調整部８５の調整を行うことが可能となるので、各シャフト２０Ａ〜２０Ｅの中心位置の調整作業が簡単になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、挿通支持部４０Ａは、第２ハウジング要素３２や第３ハウジング要素３３に形成されてもよい。また、挿通支持部４０Ａの数は、１つに限られない。例えば、図２において、第１ハウジング要素３１のうち挿通支持部４０Ａが形成された部位の左側の部位に、別の挿通支持部が追加的に形成されてもよい。

また、ピニオンギアを有するシャフトの本数は、５に限られない。

また、第２ハウジング要素３２及び第３ハウジング要素３３は、分割可能ではなく一体となるように形成されてもよい。この場合、第４シャフト支持部４２Ｄ及び第５シャフト支持部４２Ｅは、挿通支持部４０Ａと同じ構造に設定されることが望ましい。

また、第１上端面支持部４１上に設置される軸受箱６０及び軸受部７０と、第２上端面支持部４２上に設置される軸受箱６０及び軸受部７０とは、上下に分割可能な構造に限られない。

また、第１シャフト２０Ａに固定されるインペラ部５０は、膨張部として用いられ、第２シャフト２０Ｂ〜第５シャフト２０Ｅに接続される各インペラ部５０は、圧縮部として用いられてもよい。

１０モータ
１２出力軸
２０シャフト
２０Ａ第１シャフト
２０Ｂ第２シャフト
２０Ｃ第３シャフト
２０Ｄ第４シャフト
２０Ｅ第５シャフト
２０Ｆ入力シャフト
２１ギア
２１Ａ第１ピニオンギア
２１Ｂ第２ピニオンギア
２１Ｃ第３ピニオンギア
２１Ｄ第４ピニオンギア
２１Ｅ第５ピニオンギア
２１Ｆブルギア
３０ハウジング
３１第１ハウジング要素
３２第２ハウジング要素
３３第３ハウジング要素
４０Ａ挿通支持部
４１第１上端面支持部
４１Ｂ第２シャフト支持部
４１Ｃ第３シャフト支持部
４１Ｆ入力シャフト支持部
４２第２上端面支持部
４２Ｄ第４シャフト支持部
４２Ｅ第５シャフト支持部
５０インペラ部
６０軸受箱
６０ａ受入部
６０ｂ当接部
７０軸受部
８１内輪
８２外輪
８３規制部
８４張出部
８５調整部
Ｏ中心軸

Claims

出力軸を有するモータと、
それぞれがギアを有する複数のシャフトと、
各ギアを収容するとともに、各シャフトの両端部が露出するように各シャフトを支持するハウジングと、
各シャフトの両端部のうちの少なくとも一方の端部に固定される複数のインペラ部と、を備え、
前記ハウジングは、第１ハウジング要素と、前記第１ハウジング要素に対する上方からの接続及び前記第１ハウジング要素からの分離が可能な第２ハウジング要素と、を含み、
前記第１ハウジング要素の上端面には、前記複数のシャフトのうちの一部のシャフトを支持可能な第１上端面支持部が形成されており、
前記ハウジングは、前記第１上端面支持部の高さ位置とは異なる高さ位置において、前記ギアを挿通可能でかつ前記シャフトを支持可能な形状を有する少なくとも一つの挿通支持部を有する、圧縮機。
請求項１に記載の圧縮機において、
前記複数のシャフトは、前記ギアとして他のギアの歯数よりも大きな歯数を有するブルギアを有する入力シャフトを含み、
前記第１上端面支持部は、各ギアのうち前記ブルギア以外のギアと前記ブルギアとが互いに噛み合うように前記入力シャフトを支持可能な入力シャフト支持部を有し、
前記モータの出力軸は、前記入力シャフトに接続されている、圧縮機。
請求項２に記載の圧縮機において、
前記ハウジングは、前記第２ハウジング要素に対する上方からの接続及び前記第２ハウジング要素からの分離が可能な第３ハウジング要素をさらに有し、
前記第２ハウジング要素の上端面には、前記複数のシャフトのうち前記入力シャフト以外の一部のシャフトを支持可能な第２上端面支持部が形成されており、
前記少なくとも一つの挿通支持部は、前記第１ハウジング要素のうち前記第１上端面支持部よりも下方の部位に形成されている、圧縮機。
請求項３に記載の圧縮機において、
前記複数のシャフトは、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第１ピニオンギアを有する第１シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第２ピニオンギアを有する第２シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第３ピニオンギアを有する第３シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第４ピニオンギアを有する第４シャフトと、前記ギアとして前記ブルギアの歯数よりも小さな歯数を有する第５ピニオンギアを有する第５シャフトと、をさらに含み、
前記少なくとも一つの挿通支持部は、前記第１ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第１シャフトを支持可能な位置に形成されており、
前記第１上端面支持部は、前記第２ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第２シャフトを支持する第２シャフト支持部と、前記第３ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第３シャフトを支持する第３シャフト支持部と、をさらに有し、
前記第２上端面支持部は、前記第４ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第４シャフトを支持する第４シャフト支持部と、前記第５ピニオンギアが前記ブルギアに噛み合うように前記第５シャフトを支持する第５シャフト支持部と、を有する、圧縮機。
請求項１ないし４のいずれかに記載の圧縮機において、
前記少なくとも一つの挿通支持部に固定される軸受箱と、
前記軸受箱内において前記シャフトを受ける軸受部と、をさらに備え、
前記軸受部は、偏心軸受であり、
前記軸受部は、内輪と、外輪と、前記外輪の外周面に固定されており前記軸受箱に対する前記外輪の相対回転を規制する規制部と、を有し、
前記軸受箱は、前記外輪の周方向について前記規制部と当接する当接部を有しかつ前記規制部の少なくとも一部を受け入れる受入部を有し、
前記規制部は、前記外輪の外周面から当該外輪の外向きに張り出す張出部と、前記当接部に対して当接しながら前記張出部の前記当接部に対する位置を調整可能な調整部と、を有する、圧縮機。
請求項５に記載の圧縮機において、
前記張出部には、雌ねじ部が形成されており、
前記調整部には、当該調整部が前記当接部に当接した状態で前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ部が形成されており、
前記雄ねじ部は、前記雌ねじ部に対して相対回転することにより、前記張出部と前記当接部との間の寸法が第１寸法となる第１位置と、前記張出部と前記当接部との間の寸法が前記第１寸法よりも大きな第２寸法となる第２位置と、の間で前記張出部を変位させる形状に設定されている、圧縮機。
請求項５又は６に記載の圧縮機において、
前記受入部は、前記シャフトの中心軸と平行な方向に開放する形状を有する、圧縮機。
請求項１ないし７のいずれかに記載の圧縮機において、
各インペラ部は、ガスを圧縮する圧縮部として用いられる、あるいは、各インペラ部のうち前記第１上端面支持部に支持される各シャフトに固定されるインペラ部は、前記圧縮部として用いられ、かつ、前記少なくとも一つの挿通支持部に支持されるシャフトに固定されるインペラ部は、ガスを膨張させる膨張部として用いられる、圧縮機。