JP2019039387A - 油冷式２段型スクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータケーシングの構造が簡易化された油冷式２段型スクリュ圧縮機を提供する。【解決手段】圧縮機１は、第１ロータセット１３と、第２ロータセット２３と、第１雄型ロータ１４と第２雌型ロータ２５とを機械的に接続する接続部４０と、ロータケーシング３０とを備える。ロータケーシング３０は、第１圧縮室１２と第２圧縮室２２とを区画する中間壁３１を有している。接続部４０は、第２雄型ロータ２４に形成された接続軸２４ｂと、第１雄型ロータ１４に形成され接続軸２４ｂを同軸状に嵌めこむ接続穴１４ｃと、接続軸２４ｂおよび接続穴１４ｃの相対的な回転を阻止する回転防止構造４１とを有している。中間壁３１は、接続軸２４ｂを挿通するための貫通孔３２と、軸受１７を第１圧縮室１２側から設置するための第１凹部３３と、軸受２８を第２圧縮室２２側から設置するための第２凹部３４とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、油冷式２段型スクリュ圧縮機に関する。

油冷式２段型スクリュ圧縮機では、１段目のスクリュロータと２段目のスクリュロータとをカップリングによって結合するものがある。このような油冷式２段型スクリュ圧縮機では、カップリングを設けるために１段目と２段目のスクリュロータ間の距離が軸一体型のものと比べて長くなるため、１段目と２段目のスクリュロータのそれぞれの両端を支持する軸受が必要となる。例えば特許文献１には、カップリングと、１段目と２段目のスクリュロータのそれぞれの両端を支持する軸受とを備える油冷式２段型スクリュ圧縮機が開示されている。

特開２０１４−７４３５０号公報

カップリングと、１段目と２段目のスクリュロータのそれぞれの両端を支持する軸受とを備える油冷式２段型スクリュ圧縮機では、組み立てのためにスクリュロータを収容するロータケーシングを３つ以上に分割する構造が必要となる。即ち、１段目のスクリュロータを収容する第１圧縮室と、２段目のスクリュロータを収容する第２圧縮室と、第１圧縮室と第２圧縮室との間にカップリングおよび軸受を設けるための中間室とをそれぞれ形成するための分割構造が必要となる。しかし、このようなロータケーシングの分割構造は分割面の高精度な加工を要し、組み立ての工数が増加するなど、製造コスト増加の要因の１つとなっている。従って、製造コストを削減するためには、簡易な構造のロータケーシングを形成することが必要である。

本発明は、ロータケーシングの構造が簡易化された油冷式２段型スクリュ圧縮機を提供することを課題とする。

本発明は、第１駆動側ロータと第１被駆動側ロータとを有する第１ロータセットと、第２駆動側ロータと第２被駆動側ロータとを有する第２ロータセットと、前記第１駆動側ロータと前記第２駆動側ロータとを機械的に接続する接続部と、前記第１ロータセットを収容する第１圧縮室と、前記第１圧縮室と流体的に連通し、前記第２ロータセットを収容する第２圧縮室とを形成するロータケーシングとを備え、前記ロータケーシングは、前記第１圧縮室と前記第２圧縮室とを区画する中間壁を有し、前記接続部は、前記第１駆動側ロータまたは前記第２駆動側ロータのいずれか一方に形成された接続軸と、他方に形成され前記接続軸を同軸状に嵌めこむ接続穴と、前記接続軸および前記接続穴の相対的な回転を阻止する回転防止構造とを有し、前記中間壁は、前記接続軸を挿通するための貫通孔と、前記第１被駆動側ロータを軸支する第１中間軸受を前記第１圧縮室側から設置するための第１凹部と、前記第２被駆動側ロータを軸支する第２中間軸受を前記第２圧縮室側から設置するための第２凹部とを有する、油冷式２段型スクリュ圧縮機を提供する。

この構成によれば、中間壁の構造を工夫することで、ロータケーシングの構造を簡易化している。具体的には、中間壁に貫通孔を設けているため、貫通孔を通じて第１駆動側ロータと第２駆動側ロータとを接続する接続軸を案内でき、第１駆動側ロータと第２駆動側ロータとの接続を容易に確保できる。また、中間壁に第１凹部を設けているため、第１中間軸受を第１被駆動側ロータとともに第１圧縮室側から設置でき、かつ、中間壁に第２凹部を設けているため、第２中間軸受を第２被駆動側ロータとともに第２圧縮室側から設置できる。換言すれば、第１中間軸受と第１被駆動側ロータとを中間壁に対して同じ一方側から設置でき、同様に第２中間軸受と第２被駆動側ロータとを中間壁に対して同じ他方側から設置できる。そのため、必要な部品をロータケーシング内に容易に設置できるため、ロータケーシングの構造を簡略化できる。さらに、上記構成では、カップリングを設けることなく接続部によって第１駆動側ロータと第２駆動側ロータとを接続している。これにより、カップリングを設置するための中間室を設ける必要がないため、ロータケーシングの構造を簡略化できる。

前記第１駆動側ロータは、雄型のスクリュロータであり、前記第２駆動側ロータも雄型のスクリュロータであってもよい。

この構成によれば、第１ロータセットおよび第２ロータセットのいずれにおいても、雄型のスクリュロータを駆動して雌型のスクリュロータに動力を伝達する。雄型のスクリュロータから雌型のスクリュロータに動力を伝達する場合と、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する場合とを比べると、前者の方が伝達トルクが小さくなる。詳細には、雄型のスクリュロータの歯数は雌型のスクリュロータの歯数よりも一般に少ない。そのため、雄型のスクリュロータが１回転すると、雌型のスクリュロータは１回転未満回転する。即ち、雄型のスクリュロータから雌型のスクリュロータに動力を伝達する場合、変速比が１未満の関係にあるため、上記のように伝達トルクを小さくできる。従って、必要な動力を小さくできることから、第１ロータセットおよび第２ロータセットにかかる負荷が低下し、第１ロータセットおよび第２ロータセットに要求される歯面強度も低くなる。換言すれば、第１ロータセットおよび第２ロータセットの耐久性を向上させることができる。

前記第１駆動側ロータは、雌型のスクリュロータであり、前記第２駆動側ロータも雌型のスクリュロータであってもよい。

この構成によれば、第１ロータセットおよび第２ロータセットのいずれにおいても、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する。変速比の観点から、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する場合、変速比が１以上の関係となる。従って、第１ロータセットおよび第２ロータセットの回転数を増加できることから、雄側のロータを駆動する場合と比べて、同一回転数での吐出風量を増加できる。

前記第１駆動側ロータおよび前記第２駆動側ロータのうち一方は前記第１駆動側ロータと前記第２駆動側ロータとの軸方向の相対位置を固定するための固定ねじを挿通するための挿通孔を有し、他方は前記挿通孔に隣接し前記固定ねじを留めるためのねじ留め部を有してもよい。

この構成によれば、固定ねじによって第１駆動側ロータと第２駆動側ロータとの軸方向の相対位置が固定されるため、これらに生じるスラスト力が共通となる。従って、この共通のスラスト力を支持する軸受を設ける場合に当該軸受を共通化できるため、構造を簡易化できる。

前記第１圧縮室と前記第２圧縮室における圧縮作用によって前記第１ロータセットと前記第２ロータセットを前記軸方向の同じ向きに押圧する押圧力が生じるように、前記第１ロータセットおよび前記第２ロータセットが設けられており、
前記第２駆動側ロータに対して前記接続部とは反対側の端部に、少なくともスラスト荷重を支持可能なスラスト軸受と、前記第２駆動側ロータに対して前記押圧力に抗する力を付与するためのバランスピストンとをさらに備えてもよい。

この構成によれば、バランスピストンを設けることによって、第１駆動側ロータと第２駆動側ロータとに生じる吐出圧による反力を低減できる。従って、スラスト軸受にかかるスラスト力が低減するため、スラスト軸受を小型化できる。

前記第２圧縮室は、前記第１圧縮室の後段に配置され、前記挿通孔は前記第２駆動側ロータに設けられ、前記ねじ留め部は前記第１駆動側ロータに設けられていてもよい。

この構成によれば、容易に挿通孔を形成できる。一般に、前段の第１ロータセットよりも後段の第２ロータセットの方が、径が小さく長さも短い。従って、挿通孔を形成するための加工量の観点では、前段の第１ロータセットよりも後段の第２ロータセットを加工する方が加工量は少ないため、容易に挿通孔を形成できる。

前記貫通孔の径は、前記第１駆動側ロータの歯底の径より小さく、かつ、前記第２駆動側ロータの歯底の径より小さく、前記貫通孔の一端部には前記第１駆動側ロータの端部の一部が進入しており、前記貫通孔の他端部には前記第２駆動側ロータの端部の一部が進入していることによって、前記貫通孔の縁部と、前記第１駆動側ロータの歯底および前記第２駆動側ロータの歯底との間でシール領域が形成されていてもよい。

この構成によれば、シール領域によって貫通孔に対する軸封が形成される。従って、第１圧縮室と第２圧縮室とにおける貫通孔からの流体の漏出を防止できるため、油冷式２段型スクリュ圧縮機の性能を向上できる。

前記第１凹部の径は、前記第１被駆動側ロータの歯底の径より小さく、前記第１凹部には、前記第１被駆動側ロータの端部の一部が進入していることによって、前記第１凹部の縁部と、前記第１被駆動側ロータの歯底との間でシール領域が形成され、前記第２凹部の径は、前記第２被駆動側ロータの歯底の径より小さく、前記第２凹部には、前記第２被駆動側ロータの端部の一部が進入していることによって、前記第２凹部の縁部と、前記第２被駆動側ロータの歯底との間でシール領域が形成されていてもよい。

この構成によれば、シール領域によって第１凹部と第２凹部とに対してそれぞれ軸封が形成される。従って、第１圧縮室から第１凹部への流体の漏出と、第２圧縮室から第２凹部への流体の漏出とを防止できるため、油冷式２段型スクリュ圧縮機の性能を向上できる。

前記ロータケーシングは、一体物の鋳物からなり、前記第１圧縮室の外部から前記第１圧縮室の内部へと前記中間壁に向かって前記第１ロータセットを挿入可能な第１開口部と、前記第２圧縮室の外部から前記第２圧縮室の内部へと前記中間壁に向かって前記第２ロータセットを挿入可能な第２開口部とをそれぞれ両端に有していてもよい。

この構成によれば、ロータケーシングに分割面が設けられることなく、ロータケーシングが一体物の鋳物にて形成されるため、ロータケーシングの加工および組み立ての工数を削減できる。また、第１ロータセットと第２ロータセットとをロータケーシングの両端の開口部から挿入できるため、第１ロータセットと第２ロータセットとを簡易にロータケーシング内に配置できる。

前記第１ロータセットの雄型のスクリュロータは４枚歯形であり、前記第１ロータセットの雌型のスクリュロータは６枚歯形であり、
前記第２ロータセットの雄型のスクリュロータは５枚歯形であり、前記第２ロータセットの雌型のスクリュロータは６枚歯形であってもよい。

この構成によれば、第１駆動側ロータの歯底の径と第２駆動側ロータの歯底の径とを近づけることができる。前述のように貫通孔に接続軸を通す構造の場合、第１駆動側ロータの歯底の径と第２駆動側ロータの歯底の径とを近づけることで、貫通孔の両端の径を同程度にすることができる。従って、貫通孔を容易に形成できる。特に、第１ロータセットがいわゆる４−６歯形、第２ロータセットがいわゆる５−６歯形のとき、第１駆動側ロータの歯底の径と第２駆動側ロータの歯底の径とを実質的に同じ程度にすることができる。

本発明によれば、油冷式２段型スクリュ圧縮機において、中間壁に貫通孔と第１凹部と第２凹部とを設けたことで必要な部品をロータケーシング内に容易に設置できるため、ロータケーシングの構造を簡易化できる。

本発明の実施形態に係る油冷式２段型スクリュ圧縮機の水平断面図 第１ロータセットの断面図 第２ロータセットの断面図 動力伝達用の回転防止構造付近の模式的な断面図 実施形態に係る油冷式２段型スクリュ圧縮機の垂直断面図

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、実施形態に係る圧縮機（油冷式２段型スクリュ圧縮機）１の水平断面図である。圧縮機１は、外部から吸い込んだガスを圧縮する低段圧縮部１０と、低段圧縮部１０が圧縮したガスをさらに圧縮する高段圧縮部２０とを有し、後述するようにスクリュロータを使用するため２段型スクリュ圧縮機である。また、圧縮機１は油冷式であり、油は圧縮機１の各部の潤滑等に使用されるとともに圧縮時に発生する熱を奪う冷却剤としても作用する。

低段圧縮部１０は、ロータケーシング３０と軸受ケーシング５０とよって画定される第１圧縮室１２を有する。第１圧縮室１２には、雌雄一対の第１ロータセット１３が収容されている。詳細には、第１ロータセット１３は、雄型のスクリュロータである第１雄型ロータ（第１駆動側ロータ）１４と、雌型のスクリュロータである第１雌型ロータ（第１被駆動側ロータ）１５とから構成される。第１雄型ロータ１４および第１雌型ロータ１５が噛合した状態で回転することによって、圧縮機１は、ガスを吸気し、圧縮して高段圧縮部２０に向けて吐出する。

図２は、第１ロータセット１３の断面図である。本実施形態では、第１雄型ロータ１４は４枚歯形であり、第１雌型ロータ１５は６枚歯形である。従って、第１雄型ロータ１４が１回転すると、第１雌型ロータ１５が２／３回転することになる。第１ロータセット１３の材質は、特に限定されないが、噛合した状態で損傷することなく回転可能な程度に必要な歯面強度を有する金属製であることが好ましく、例えば鋼鉄製である。なお、図２では、ロータケーシング３０は、内形のみが示されている。

図１に示すように、高段圧縮部２０は、ロータケーシング３０と軸受ケーシング７０とによって画定される第２圧縮室２２を有する。第２圧縮室２２には、雌雄一対の第２ロータセット２３が収容されている。詳細には、第２ロータセット２３は、雄型のスクリュロータである第２雄型ロータ（第２駆動側ロータ）２４と、雌型のスクリュロータである第２雌型ロータ（第２被駆動側ロータ）２５とから構成される。特に、第２ロータセット２３は、第１ロータセット１３よりも径が小さく長さも短く形成されている。第２雄型ロータ２４および第２雌型ロータ２５が噛合した状態で回転することよって、圧縮機１は、低段圧縮部１０から給気された圧縮ガスをさらに圧縮し、外部へ吐出する。

図３は、第２ロータセット２３の断面図である。本実施形態では、第２雄型ロータ２４は５枚歯形であり、第２雌型ロータ２５は６枚歯形である。従って、第１雄型ロータ１４が１回転すると、第１雌型ロータ１５が５／６回転することになる。第２ロータセット２３の材質は、特に限定されないが、噛合した状態で損傷することなく回転可能な程度に必要な歯面強度を有する金属製であることが好ましく、例えば鋼鉄製である。なお、図３では、ロータケーシング３０は、内形のみが示されている。

図１に示すように、各ロータ１４，１５，２４，２５の端部からはロータ軸１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂがそれぞれ延びている。各ロータ軸１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２５ａ，２５ｂには、軸受１６〜１８，２６〜２８がそれぞれ取り付けられており、軸受１６〜１８，２６〜２８によってロータ軸１４ｂ，１５ａ，１５ｂ，２４ａ，２５ａ，２５ｂはそれぞれ軸支されている。

第１雄型ロータ１４の低圧側（図において右側）から延びるロータ軸１４ｂに取り付けられた軸受１６は、ラジアル荷重を支持可能なラジアル軸受（ころ軸受）である。第２雄型ロータ２４の高圧側（図において左側）から延びるロータ軸２４ａに取り付けられた軸受２６は、少なくともスラスト荷重を支持可能なスラスト軸受（玉軸受）である。このロータ軸２４ａには、バランスピストン７６も取り付けられている。バランスピストン７６によって、潤滑油の圧力を利用して第１雄型ロータ１４および第２雄型ロータ２４に共通して作用するスラスト力（押圧力）に抗する力をロータ軸２４ａに付与することができる。即ち、バランスピストン７６によって、ロータ軸２４ａに取り付けられた軸受２６が受けるスラスト力を低減できる。

第１雌型ロータ１５の低圧側（図において右側）から延びるロータ軸１５ｂに取り付けられた軸受１８は、少なくともスラスト荷重を支持可能なスラスト軸受（玉軸受）である。また、第１雌型ロータ１５の高圧側（図において左側）から延びるロータ軸１５ａに取り付けられた軸受１７は、ラジアル荷重を支持可能なラジアル軸受（ころ軸受）である。

第２雌型ロータ２５の低圧側（図において右側）から延びるロータ軸２５ｂに取り付けられた軸受２８は、ラジアル荷重を支持可能なラジアル軸受（ころ軸受）である。また、第２雌型ロータ２５の高圧側（図において左側）から延びるロータ軸２５ａに取り付けられた軸受２７は、少なくともスラスト荷重を支持可能なスラスト軸受（玉軸受）である。

第１雄型ロータ１４の高圧側（図において左側）から延びるロータ軸１４ａには、第２雄型ロータ２４の低圧側（図において右側）から延びるロータ軸（接続軸）２４ｂを嵌め込む接続穴１４ｃが設けられている。そのため、ロータ軸２４ｂを接続穴１４ｃに同軸状に嵌め込むことによって、第１雄型ロータ１４および第２雄型ロータ２４は機械的に接続される。したがって、第１雄型ロータ１４および第２雄型ロータ２４は同軸方向に延びるように配置される。また、ロータ軸２４ｂおよび接続穴１４ｃの間には、ロータ軸２４ｂおよび接続穴１４ｃの相対的な回転を阻止する回転防止構造４１が設けられている。

図４は、動力伝達用の回転防止構造４１付近の模式的な断面図である。回転防止構造４１は、ロータ軸２４ｂに設けられたキー溝４２に取り付けられたキー部材４４が、接続穴１４ｃに設けられたキー溝４３に差し込まれてなる。本実施形態では、ロータ軸２４ｂと、接続穴１４ｃと、回転防止構造４１とによって、第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４とを機械的に接続する接続部４０が構成されている。ただし、接続部４０の態様は本実施形態のものに限定されず、例えば、第１雄型ロータ１４のロータ軸１４ａを接続軸とし、該接続軸を嵌め込む接続穴が第２雄型ロータ２４のロータ軸２４ｂに設けられていてもよい。即ち、ロータ軸２４ｂがロータ軸１４ｂを咥えこむ構成であってもよい。また、接続部４０の他の態様として、接続穴１４ｃは必ずしもロータ軸１４ａに設けられている必要はなく、例えば、第１雄型ロータ１４がロータ軸１４ａを有しておらず、第１雄型ロータ１４の本体に接続穴が直接設けられていてもよい。これによれば、第２雄型ロータ２４のロータ軸２４ｂの径を拡大して接続部の剛性を高めることができる。

図１に示すように、ロータケーシング３０は、一体物の鋳物からなり、第１圧縮室１２と第２圧縮室２２とを区画する中間壁３１を内部に有している。ロータケーシング３０は、第１圧縮室１２の外部から第１圧縮室１２の内部へと中間壁３１に向かって第１ロータセット１３を挿入可能な第１開口部３５を一端に有し、第２圧縮室２２の外部から第２圧縮室２２の内部へと中間壁３１に向かって第２ロータセット２３を挿入可能な第２開口部３６を他端に有している。即ち、ロータケーシング３０は、概ね両端開口の筒状である。

図１〜３に併せて示すように、中間壁３１は、ロータ軸２４ｂを挿通するための貫通孔３２を有している。貫通孔３２の径Ｒ０は、第１雄型ロータ１４の歯底の径Ｒ１より小さく、かつ、第２雄型ロータの歯底の径Ｒ２より小さい。これにより、貫通孔３２の縁部と、第１雄型ロータ１４の歯底および第２雄型ロータ２４の歯底との間でシール領域Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ形成されている。また、貫通孔３２の一端部には第１雄型ロータ１４の端部の一部が進入しており（図１の拡大円Ｃ１内の斜線部参照）、貫通孔３２の他端部には第２雄型ロータ２４の端部の一部が進入している（図１の拡大円Ｃ２内の斜線部参照）。
第１雄型ロータ１４の端部の進入部と貫通孔３２の内壁との間の距離は０．０５ｍｍ程度に設定されており、同様に、第２雄型ロータ２４の端部の進入部と、貫通孔３２の内壁との間の距離は０．０５ｍｍ程度に設定されている。従って、これらの０．０５ｍｍの挟隙間でもシール領域が形成されている。

図１に示すように、中間壁３１は、第１雌型ロータ１５を軸支する軸受（第１中間軸受）１７を第１圧縮室１２側から設置するための第１凹部３３と、第２雌型ロータ２５を軸支する軸受（第２中間軸受）２８を第２圧縮室２２側から設置するための第２凹部３４とを有する。第１凹部３３は、中間壁３１の第１圧縮室１２側の面に設けられた凹部であり、径が軸受１７よりもわずかに大きく、軸受１７を設置できる程度の深さに形成されている。第２凹部３４は、中間壁３１の第２圧縮室２２側の面に設けられた凹部であり、径が軸受２８よりもわずかに大きく、軸受２８を設置できる程度の深さに形成されている。

図１〜３に併せて示すように、第１凹部３３の径ｒ１０は、第１雌型ロータ１５の歯底の径ｒ１１より小さい。これにより、第１凹部３３の縁部と、第１雌型ロータ１５の歯底との間でシール領域Ｓ１１が形成されている。また、第１凹部３３には、第１雌型ロータ１５の端部の一部が進入しており（図１の拡大円Ｃ３内の斜線部参照）、第１雌型ロータ１５の端部の進入部と第１凹部３３の内壁との間の距離は０．０５ｍｍ程度に設定されている。従って、この０．０５ｍｍの挟隙間でもシール領域が形成されている。同様に、第２凹部３４の径ｒ２０は、第２雌型ロータ２５の歯底の径ｒ２１より小さい。これにより、第２凹部３４の縁部と、第２雌型ロータ２５の歯底との間でシール領域Ｓ２１が形成されている。また、第２凹部３４には、第２雌型ロータ２５の端部の一部が進入しており（図１の拡大円Ｃ４内の斜線部参照）、第２雌型ロータ２５の端部の進入部と第２凹部３４の内壁との間の距離は０．０５ｍｍ程度に設定されている。従って、この０．０５ｍｍの挟隙間でもシール領域が形成されている。

図１に示すように、ロータケーシング３０の中間壁３１には、第１凹部３３および第２凹部３４に連通し、軸受１７，２８に潤滑油を供給するための油流路３７が形成されている。図１で示されている油流路はこれのみであるが、実際には全ての軸受１６〜１８，２６〜２８に対して、潤滑油を供給できるように給油路が形成されている。

第１ロータセット１３の低圧側（図において右側）に設けられた軸受ケーシング５０には、第１雄型ロータ１４のロータ軸１４ｂと、第１雌型ロータ１５のロータ軸１５ｂとを挿通するための２つの貫通孔５１，５２が設けられている。第１圧縮室１２から延びる貫通孔５１，５２の先には、軸受カバー５３，５４がそれぞれ取り付けられている。軸受カバー５３，５４と、軸受ケーシング５０とによって、軸受１６，１８を収容する軸受室５５が形成されている。軸受カバー５３には第１駆動側ロータ（本実施例においては第１雄型ロータ１４）のロータ軸１４ｂを挿通するための貫通孔５６が形成されている。

軸受ケーシング５０に隣接した位置には、モータケーシング６０が設けられている。モータケーシング６０と、軸受ケーシング５０と、軸受カバー５３，５４とによって、ギアアセンブリ６１を収容するギア室６２が形成されている。

２つのロータ軸１４ｂ，１５ｂは、第１圧縮室１２から軸受ケーシング５０の貫通孔５１，５２をそれぞれ通って軸受室５５まで延びている。さらに、駆動側となるロータ軸１４ｂは、軸受カバー５３の貫通孔５６を通ってギア室６２まで延びている。また、ギア室６２に隣接してモータ６３が配置されており、モータ６３からギア室６２内にモータ軸６４が延びている。モータ軸６４およびロータ軸１４ｂは、ギアアセンブリ６１を介して機械的に接続されており、モータ６３の回転動力がギアアセンブリ６１を介して第１駆動側ロータである第１雄型ロータ１４に伝達されるようになっている。

第２ロータセット２３の高圧側（図において左側）に設けられた軸受ケーシング７０には、第２雄型ロータ２４のロータ軸２４ａと、第２雌型ロータ２５のロータ軸２５ａとを挿通するための２つの貫通孔７１，７２がそれぞれ設けられている。第２圧縮室２２から延びる貫通孔７１，７２の先には、軸受カバー７３，７４が取り付けられている、軸受カバー７３，７４と、軸受ケーシング７０とによって、軸受２６，２７を収容する軸受室７５が形成されている。また、軸受室７５にはロータ軸２４ａに取り付けられたバランスピストン７６も収容されている。

図５は、圧縮機１の垂直断面図である。接続穴１４ｃおよびロータ軸（接続軸）２４ｂは、固定ねじ４５によって接続されている。第２雄型ロータ２４には、固定ねじ４５を挿通するための挿通孔２４ｃが設けられている。挿通孔２４ｃは、第２雄型ロータ２４の中央部を長手方向に貫通して設けられている。また、第１雄型ロータ１４には、挿通孔２４ｃに隣接し固定ねじ４５を留めるためのねじ留め部１４ｄが設けられている。固定ねじ４５は、ロータ軸２４ａの端部から挿通孔２４ｃを通って挿入され、接続穴１４ｃのねじ留め部１４ｄまで延び、ねじ留め部１４ｄにてねじ留めされている。具体的に、このねじ留めの態様として、固定ねじ４５の先端が雄ねじとなっており、ねじ留め部１４ｄが雌ねじとなっている。

本実施形態の圧縮機１における吸気から吐出までのガスの流れを説明する。ロータケーシング３０には、第１圧縮室１２に連通する吸気口３８が設けられており、この吸気口３８から第１圧縮室１２にガスを吸気する（矢印Ａ参照）。第１圧縮室１２にて第１ロータセット１３によって圧縮されたガスは、第１ロータセット１３の下方の導出口３９ａから導出される（矢印Ｂ参照）。第１圧縮室１２からの導出口３９ａは、第２圧縮室２２の導入口３９ｂと連通している。そのため、第１圧縮室１２および第２圧縮室２２は流体的に連通している。そのため、第１圧縮室１２で圧縮されたガスは、第２圧縮室２２に給気される（矢印Ｃ参照）。導入口３９ｂから第２圧縮室２２に給気されたガスは、第２ロータセット２３によって圧縮され、第２圧縮室２２の下流側で開口する吐出口７７から圧縮機外部へ吐出される（矢印Ｄ参照）。このように、本実施形態の圧縮機１は、第２圧縮室２２が第１圧縮室１２の後段として設けられている。

上記吐出を行うとき、第１圧縮室１２と第２圧縮室２２とにおける圧縮作用に応じて、第１ロータセット１３と第２ロータセット２３に対する押圧力が生じる。本実施形態では、この押圧力が第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４を軸方向の同じ向きに押圧するように、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３が設けられている。換言すると、本実施形態では、図５に示すように、この押圧力を示す矢印Ｐ１および矢印Ｐ２が同軸方向（図において右方向）に揃えられている。ここで、これらの圧縮室における圧縮作用に伴って生じる押圧力は前述のようにバランスピストン７６によって低減される。

本実施形態によれば、中間壁３１の構造を工夫することで、ロータケーシング３０の構造を簡易化している。具体的には、中間壁３１に貫通孔３２を設けているため、貫通孔３２を通じて第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４とを接続する接続軸２４ｂを案内でき、第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４との接続を容易に確保できる。また、中間壁３１に第１凹部３３を設けているため、第１中間軸受１７を第１雌型ロータ１５と同様に第１開口部３５側から設置でき、かつ、中間壁３１に第２凹部３４を設けているため、第２中間軸受２８を第２雌型ロータと同様に第２開口部３６側から設置できる。換言すれば、第１中間軸受１７と第１雌型ロータ１５とを中間壁３１に対して同じ一方側から設置でき、同様に第２中間軸受２８と第２雌型ロータ２５とを中間壁３１に対して同じ他方側から設置できる。そのため、必要な部品をロータケーシング３０内に容易に設置できるため、ロータケーシング３０の構造を簡略化できる。さらに、上記構成では、カップリングを設けることなく第１雄型ロータ１４（第１駆動側ロータ）および第２雄型ロータ２４（第２駆動側ロータ）の接続部４０によって、それら第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４とを接続している。これにより、カップリングを設置するための中間室を設ける必要がないため、ロータケーシング３０の構造を簡略化できる。

また、本実施形態によれば、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３のいずれにおいても、雄型のスクリュロータを駆動して雌型のスクリュロータに動力を伝達している。雄型のスクリュロータから雌型のスクリュロータに動力を伝達する場合と、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する場合とを比べると、前者の方が伝達トルクが小さくなる。詳細には、雄型のスクリュロータの歯数は雌型のスクリュロータの歯数よりも一般に少ない。そのため、雄型のスクリュロータが１回転すると、雌型のスクリュロータは１回転未満回転する。即ち、雄型のスクリュロータから雌型のスクリュロータに動力を伝達する場合、変速比が１未満の関係にあるため、上記のように伝達トルクを小さくできる。従って、必要な動力を小さくできることから、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３にかかる負荷が低下し、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３に要求される歯面強度も低くなる。換言すれば、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する場合と比べて、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３の耐久性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、固定ねじ４５によって第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４との軸方向の相対位置が固定されるため、両ロータ１４，２４に生じるスラスト力が共通となる。従って、この共通のスラスト力を支持するスラスト軸受２６を共通化できるため、構造を簡易化できる。なお、本実施形態では、第１雄型ロータ１４にねじ留め部１４ｄが設けられ、第２雄型ロータ２４に挿通孔２４ｃが設けられているが、第２雄型ロータ２４にねじ留め部１４ｄが設けられ、第１雄型ロータ１４に挿通孔２４ｃが設けられていてもよい。

また、本実施形態によれば、第２駆動側ロータのロータ軸２４ａにバランスピストン７６を設けることによって、第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４に共通して作用するスラスト力（押圧力）に抗する力をロータ軸２４ａに付与することができる。従って、ロータ軸２４ａに取り付けられたスラスト軸受２６にかかるスラスト力も低減できるため、スラスト軸受２６を小型化できる。

また、本実施形態によれば、容易に挿通孔２４ｃを形成できる。本実施形態では、前段の第１ロータセット１３よりも後段の第２ロータセット２３の方が、小型であり長さも短い。従って、挿通孔２４ｃを形成するための加工量の観点では、前段の第１駆動側ロータ１４よりも後段の第２駆動側ロータ２４を加工する方が加工量は少ないため、容易に挿通孔２４ｃを形成できる。

また、本実施形態によれば、シール領域Ｓ１，Ｓ２によって貫通孔３２に対する軸封が形成される。従って、第１圧縮室１２と第２圧縮室２２との間における貫通孔３２からの流体の漏出を防止できるため、圧縮機１の性能を向上できる。

また、本実施形態によれば、シール領域Ｓ１１，Ｓ２１によって第１凹部３３と第２凹部３４とに対してそれぞれ軸封が形成される。従って、第１圧縮室１２から第１凹部３３への流体の漏出と、第２圧縮室２２から第２凹部３４への流体の漏出とを防止できるため、圧縮機１の性能を向上できる。

また、本実施形態によれば、ロータケーシング３０に分割面が設けられることなく、ロータケーシング３０が一体物の鋳物にて形成されるため、ロータケーシング３０の加工および組み立ての工数を削減できる。また、第１ロータセット１３と第２ロータセット２３とをロータケーシング３０の両端の開口部３５，３６から挿入できるため、第１ロータセット１３と第２ロータセット２３とを簡易にロータケーシング３０内に配置できる。

また、本実施形態によれば、第１雄型ロータ１４の歯底の径Ｒ１と第２雄型ロータ２４の歯底の径Ｒ２とを近づけることができる。前述のように貫通孔３２に接続軸２４ｂを通す構造の場合、第１雄型ロータ１４の歯底の径Ｒ１と第２雄型ロータ２４の歯底の径Ｒ２とを近づけることで、貫通孔３２の両端の径を同程度（本実施形態では同じＲ０）にすることができる。従って、貫通孔３２を容易に形成できる。特に、第１ロータセット１３がいわゆる４−６歯形、第２ロータセット２３がいわゆる５−６歯形のとき、第１雄型ロータ１４の歯底の径Ｒ１と第２雄型ロータ２４の歯底の径Ｒ２とを実質的に同じ程度にすることができる。

また、上記実施形態の変形例として、第１雄型ロータ１４と第２雄型ロータ２４とを機械的に接続する代わりに、第１雌型ロータ１５と第２雌型ロータ２５とを機械的に接続してもよい。

本変形例によれば、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３のいずれにおいても、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する。変速比の観点から、雌型のスクリュロータから雄型のスクリュロータに動力を伝達する場合、変速比が１以上の関係となる。従って、第１ロータセット１３および第２ロータセット２３の回転数を増加できることから、雄側のロータを駆動する場合と比べて、同一回転数での吐出風量を増加できる。

以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。

１ 圧縮機（油冷式２段型スクリュ圧縮機）
１０ 低段圧縮部
１２ 第１圧縮室
１３ 第１ロータセット
１４ 第１雄型ロータ（第１駆動側ロータ）
１４ａ，１４ｂ ロータ軸
１４ｃ 接続穴
１４ｄ ねじ留め部
１５ 第１雌型ロータ（第１被駆動側ロータ）
１５ａ，１５ｂ ロータ軸
１６，１８ 軸受
１７ 軸受（第１中間軸受）
２０ 高段圧縮部
２２ 第２圧縮室
２３ 第２ロータセット
２４ 第２雄型ロータ（第２駆動側ロータ）
２４ａ ロータ軸
２４ｂ ロータ軸（接続軸）
２４ｃ 挿通孔
２５ 第２雌型ロータ（第２被駆動側ロータ）
２５ａ，２５ｂ ロータ軸
２６ 軸受（スラスト軸受）
２７ 軸受
２８ 軸受（第２中間軸受）
３０ ロータケーシング
３１ 中間壁
３２ 貫通孔
３３ 第１凹部
３４ 第２凹部
３５ 第１開口部
３６ 第２開口部
３７ 油流路
３８ 吸気口
３９ａ 導出口
３９ｂ 導入口
４０ 接続部
４１ 回転防止構造
４２，４３ キー溝
４４ キー部材
４５ 固定ねじ
５０ 軸受ケーシング
５１，５２ 貫通孔
５３，５４ 軸受カバー
５５ 軸受室
５６ 貫通孔
６０ モータケーシング
６１ ギアアセンブリ
６２ ギア室
６３ モータ
６４ モータ軸
７０ 軸受ケーシング
７１，７２ 貫通孔
７３，７４ 軸受カバー
７５ 軸受室
７６ バランスピストン
７７ 吐出口

Claims (10)

1. 第１駆動側ロータと第１被駆動側ロータとを有する第１ロータセットと、
   第２駆動側ロータと第２被駆動側ロータとを有する第２ロータセットと、
   前記第１駆動側ロータと前記第２駆動側ロータとを機械的に接続する接続部と、
   前記第１ロータセットを収容する第１圧縮室と、前記第１圧縮室と流体的に連通し、前記第２ロータセットを収容する第２圧縮室とを形成するロータケーシングと
   を備え、
   前記ロータケーシングは、前記第１圧縮室と前記第２圧縮室とを区画する中間壁を有し、
   前記接続部は、前記第１駆動側ロータまたは前記第２駆動側ロータのいずれか一方に形成された接続軸と、他方に形成され前記接続軸を同軸状に嵌めこむ接続穴と、前記接続軸および前記接続穴の相対的な回転を阻止する回転防止構造とを有し、
   前記中間壁は、前記接続軸を挿通するための貫通孔と、前記第１被駆動側ロータを軸支する第１中間軸受を前記第１圧縮室側から設置するための第１凹部と、前記第２被駆動側ロータを軸支する第２中間軸受を前記第２圧縮室側から設置するための第２凹部とを有する、油冷式２段型スクリュ圧縮機。
2. 前記第１駆動側ロータは、雄型のスクリュロータであり、
   前記第２駆動側ロータも雄型のスクリュロータである、請求項１に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
3. 前記第１駆動側ロータは、雌型のスクリュロータであり、
   前記第２駆動側ロータも雌型のスクリュロータである、請求項１に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
4. 前記第１駆動側ロータおよび前記第２駆動側ロータのうち一方は前記第１駆動側ロータと前記第２駆動側ロータとの軸方向の相対位置を固定するための固定ねじを挿通するための挿通孔を有し、他方は前記挿通孔に隣接し前記固定ねじを留めるためのねじ留め部を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
5. 前記第１圧縮室と前記第２圧縮室における圧縮作用によって前記第１ロータセットと前記第２ロータセットを前記軸方向の同じ向きに押圧する押圧力が生じるように、前記第１ロータセットおよび前記第２ロータセットが設けられており、
   前記第２駆動側ロータに対して前記接続部とは反対側の端部に、少なくともスラスト荷重を支持可能なスラスト軸受と、前記第２駆動側ロータに対して前記押圧力に抗する力を付与するためのバランスピストンとをさらに備える、請求項４に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
6. 前記第２圧縮室は、前記第１圧縮室の後段に配置され、
   前記挿通孔は前記第２駆動側ロータに設けられ、
   前記ねじ留め部は前記第１駆動側ロータに設けられている、請求項４または請求項５に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
7. 前記貫通孔の径は、前記第１駆動側ロータの歯底の径より小さく、かつ、前記第２駆動側ロータの歯底の径より小さく、前記貫通孔の一端部には前記第１駆動側ロータの端部の一部が進入しており、前記貫通孔の他端部には前記第２駆動側ロータの端部の一部が進入していることによって、前記貫通孔の縁部と、前記第１駆動側ロータの歯底および前記第２駆動側ロータの歯底との間でシール領域が形成されている、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
8. 前記第１凹部の径は、前記第１被駆動側ロータの歯底の径より小さく、前記第１凹部には、前記第１被駆動側ロータの端部の一部が進入していることによって、前記第１凹部の縁部と、前記第１被駆動側ロータの歯底との間でシール領域が形成され、
   前記第２凹部の径は、前記第２被駆動側ロータの歯底の径より小さく、前記第２凹部には、前記第２被駆動側ロータの端部の一部が進入していることによって、前記第２凹部の縁部と、前記第２被駆動側ロータの歯底との間でシール領域が形成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
9. 前記ロータケーシングは、一体物の鋳物からなり、前記第１圧縮室の外部から前記第１圧縮室の内部へと前記中間壁に向かって前記第１ロータセットを挿入可能な第１開口部と、前記第２圧縮室の外部から前記第２圧縮室の内部へと前記中間壁に向かって前記第２ロータセットを挿入可能な第２開口部とをそれぞれ両端に有している、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。
10. 前記第１ロータセットの雄型のスクリュロータは４枚歯形であり、前記第１ロータセットの雌型のスクリュロータは６枚歯形であり、
    前記第２ロータセットの雄型のスクリュロータは５枚歯形であり、前記第２ロータセットの雌型のスクリュロータは６枚歯形である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の油冷式２段型スクリュ圧縮機。

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