JP6476093B2 - Screw compressor - Google Patents
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Description
この発明は、スクリュ圧縮機に関し、詳細には、モータ軸とロータ軸との間での連結構造を有するスクリュ圧縮機に関する。 The present invention relates to a screw compressor, and more particularly to a screw compressor having a connection structure between a motor shaft and a rotor shaft.
スクリュ圧縮機では、雄雌一対のスクリュロータが、モータによって回転駆動されている。モータの回転駆動力は、様々な態様でスクリュロータに伝達されるが、例えば、モータのモータ軸が、連結手段を介して、スクリュロータのロータ軸に連結される構成のものがある(特許文献1を参照)。 In the screw compressor, a pair of male and female screw rotors are rotationally driven by a motor. The rotational driving force of the motor is transmitted to the screw rotor in various modes. For example, there is a configuration in which the motor shaft of the motor is connected to the rotor shaft of the screw rotor via a connecting means (Patent Literature). 1).
特許文献1に開示されたスクリュ圧縮機では、モータ軸とロータ軸とが別体で構成されて、モータ軸が、ロータ軸の端部を挿入するための凹部と、雄ねじが形成されたボルトの軸部を挿通するための通路とを備え、ロータ軸の端部に雌ねじが形成されている。ロータ軸の端部をモータ軸の凹部に挿入した状態でボルトの雄ネジをロータ軸の端部に雌ねじ螺合させてボルトを締め付けることにより、モータ軸をロータ軸に連結している。 In the screw compressor disclosed in Patent Document 1, the motor shaft and the rotor shaft are configured separately, and the motor shaft includes a recess for inserting the end of the rotor shaft and a bolt formed with a male screw. A passage for inserting the shaft portion, and a female screw is formed at the end of the rotor shaft. With the end of the rotor shaft inserted into the recess of the motor shaft, the male shaft of the bolt is screwed into the end of the rotor shaft and the bolt is tightened to connect the motor shaft to the rotor shaft.
このような連結構造では、ロータ軸の端部の端面とモータ軸の凹部の穴底面とが当接して、端面と穴底面とが当接した当接面で働く摩擦力によって、モータ軸とロータ軸との間でトルクを伝達している。そして、ロータ軸の端部をモータ軸の凹部に挿入するために、ロータ軸の端部とモータ軸の凹部との間には、微小な軸隙間が設けられている。 In such a connection structure, the end surface of the end of the rotor shaft and the hole bottom surface of the recess of the motor shaft abut, and the motor shaft and the rotor are caused by the frictional force acting on the contact surface where the end surface and the hole bottom surface abut. Torque is transmitted to and from the shaft. In order to insert the end of the rotor shaft into the recess of the motor shaft, a minute shaft gap is provided between the end of the rotor shaft and the recess of the motor shaft.
特許文献1に開示されたスクリュ圧縮機では、モータがスクリュロータの上方に配置された縦置きタイプのものであるため、軸隙間には、軸受からのオイルが入り込みにくくなっている。しかしながら、モータ及びスクリュロータの各軸が水平方向に延在して配置される横置きタイプになると、軸受を潤滑する潤滑油が、ロータ軸を伝わって、軸隙間に入り込んでしまう。 In the screw compressor disclosed in Patent Document 1, since the motor is of a vertical type in which the motor is disposed above the screw rotor, oil from the bearing is difficult to enter the shaft gap. However, if the horizontal shaft type in which the shafts of the motor and the screw rotor extend in the horizontal direction is used, the lubricating oil that lubricates the bearings travels along the rotor shaft and enters the shaft clearance.
軸隙間に入り込んだ潤滑油が、ロータ軸の端部とモータ軸の凹部との間での当接面に回り込むことにより、当接面に働く摩擦力が低下して、モータ軸とロータ軸との間で伝達されるトルクを低下させてしまう。 The lubricating oil that has entered the shaft clearance turns around the contact surface between the end of the rotor shaft and the recess of the motor shaft, so that the frictional force acting on the contact surface decreases, and the motor shaft and the rotor shaft Torque transmitted between the two is reduced.
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、潤滑油が水平方向に延在する軸を伝わってきても、モータ軸とロータ軸との間でトルクを確実に伝達する、スクリュ圧縮機を提供することである。 Therefore, a technical problem to be solved by the present invention is to provide a screw compressor that reliably transmits torque between a motor shaft and a rotor shaft even if the lubricating oil travels along a shaft extending in the horizontal direction. It is to be.
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下のスクリュ圧縮機が提供される。 In order to solve the above technical problem, according to the present invention, the following screw compressor is provided.
すなわち、圧縮機本体のロータ室内に収容された互いに噛み合う雄雌一対のスクリュロータと、
前記雄雌一対のスクリュロータのうち、一方のスクリュロータのロータ軸を駆動するモータとを備え、
前記ロータ軸と前記モータのモータ軸とが、別体であり且つ水平方向に同軸に配設され、
前記ロータ軸及び前記モータ軸において、いずれか一方の軸の軸径が他方の軸の軸径よりも大径であり、
大径である前記一方の軸には、前記他方の軸を挿入するための連結穴が形成され、
前記一方の軸に形成された前記連結穴に前記他方の軸が挿入された状態で、前記ロータ軸がロータ側軸受部及び潤滑油を流通させることにより潤滑される中間軸受部で両持ちで支持されるとともに、前記モータ軸がモータ側軸受部で支持され、
前記一方の軸と前記他方の軸とを一体に連結するカップリング部材が、前記一方の軸の内周面と前記他方の軸の外周面との間に介在配置され、前記ロータ軸に形成されたネジ穴に螺合する締結部材によって前記一方の軸と前記他方の軸とが締結されていることを特徴とする。
That is, a pair of male and female screw rotors, which are housed in the rotor chamber of the compressor body, and mesh with each other;
A motor that drives the rotor shaft of one of the male and female screw rotors;
The rotor shaft and the motor shaft of the motor are separate and disposed coaxially in the horizontal direction,
In the rotor shaft and the motor shaft, the shaft diameter of one of the shafts is larger than the shaft diameter of the other shaft,
The one shaft having a large diameter is formed with a connecting hole for inserting the other shaft,
With the other shaft inserted into the connecting hole formed in the one shaft, the rotor shaft is supported at both ends by an intermediate bearing portion that is lubricated by circulating the rotor side bearing portion and lubricating oil. And the motor shaft is supported by a motor side bearing portion,
A coupling member that integrally connects the one shaft and the other shaft is disposed between the inner peripheral surface of the one shaft and the outer peripheral surface of the other shaft, and is formed on the rotor shaft. The one shaft and the other shaft are fastened by a fastening member screwed into the screw hole.
上記構成によれば、カップリング部材によって一方の軸と他方の軸とが一体に連結され、締結部材によって一方の軸と他方の軸とが締結されているので、潤滑油が水平方向(横向き)に延在する軸を伝わってきても、モータ軸とロータ軸との間でトルクを確実に伝達することができる。また、締結部材を緩めること又は締め付けることにより、それぞれ、モータ軸及びロータ軸の分離又は組み立てを容易に行うことができる。 According to the above configuration, one shaft and the other shaft are integrally connected by the coupling member, and one shaft and the other shaft are fastened by the fastening member, so that the lubricating oil is in the horizontal direction (sideways). Even if the shaft extending to the shaft is transmitted, torque can be reliably transmitted between the motor shaft and the rotor shaft. Further, by loosening or tightening the fastening member, the motor shaft and the rotor shaft can be easily separated or assembled, respectively.
まず、この発明の第1実施形態に係るスクリュ圧縮機1について、図1から図4Aを参照しながら詳細に説明する。 First, a screw compressor 1 according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4A.
図1は、第1実施形態に係るスクリュ圧縮機1の横断面図である。このスクリュ圧縮機1は、オイルフリースクリュ圧縮機である。互いに無給油状態で噛合する1対の雄ロータ3aと雌ロータ3bからなるスクリュロータ3が、無給油式の圧縮機本体2のロータケーシング4に形成されたロータ室17内に収容されている。ロータケーシング4の一端には軸受ケーシング7が取り付けられ、ロータケーシング4の他端には、モータケーシング5が取り付けられている。モータ6のモータケーシング5は、モータケーシング本体5aと冷却ジャケット8とカバー9とを備える。モータケーシング本体5a内には、回転子(ロータ)6aと固定子(ステータ)6bとが収容されている。モータケーシング5端部は、カバー9で閉じられている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a screw compressor 1 according to the first embodiment. This screw compressor 1 is an oil-free screw compressor. A
図示しないガスの吐出口がロータケーシング4のモータ6側に形成され、図示しないガスの吸込口がロータケーシング4においてモータ6の反対側に形成されている。雄ロータ3a及び雌ロータ3bのモータ6の反対側の各軸端には、互いに噛合するタイミングギヤが取り付けられている。通常は、雄ロータ3aがモータ6によって回転駆動される。モータ6のモータ軸31の回転駆動により、雄ロータ3aの雄ロータ軸21が回転し、さらにタイミングギヤを介して、雄ロータ軸21と同期するように雌ロータ3bの雌ロータ軸22が回転する。
A gas discharge port (not shown) is formed on the
モータ6は、スクリュロータ3のロータ軸(通常は、雄ロータ軸21)を回転させるための駆動源である。モータ6は、図示しないインバータにより回転数制御され、例えば、20000rpmを超える高速回転で運転される。モータ6の回転子6aは、モータ軸31の外周部分に固定され、固定子6bは回転子6aの外側に離間して配置されている。モータケーシング5において、冷却ジャケット8は、固定子6b及びモータケーシング本体5aの間に配設されている。
The
モータ軸31は、スクリュロータ3側からモータ側軸受部13側に行くに従って縮径する複数の異径軸部を有する。モータ軸31は、例えば、第1軸部44及び第2軸部45から構成される。大径の第1軸部44が、回転子6aの側端面に係止している。回転子6aが、小径の第2軸部45に対して装着されている。連結穴32が、第1軸部44の全部と第2軸部45の一部にわたって軸方向に延在している。中心穴33が、第2軸部45の残部にわたって軸方向に延在している。軸受支持体37のフランジ部を第2軸部45及び回転子6aの側端面のそれぞれに当接させた状態で取付ボルト38で締め付けることにより、回転子6aがモータ軸31に固定される。
The
モータケーシング本体5aの内側面に沿って冷却ジャケット8が装着されて、互いのフランジ部を当接させた状態でボルトで締め付けることにより、冷却ジャケット8がモータケーシング本体5aに固定されている。冷却ジャケット8の冷却ジャケット部8aには、冷却水又は冷却オイル等の液冷媒を流すための冷却通路8bが形成されている。冷却通路8bの軸方向の両側にそれぞれ設けられたパッキンにより、冷却通路8bを流れる液冷媒の漏出を防止している。
The
スクリュロータ3の雄ロータ軸21とモータ6のモータ軸31とは、別体で構成されており、両方の軸21,31が水平方向(横向き)に同軸で延在するように、後述するキー41(カップリング部材)により一体に連結されている。雄ロータ軸21におけるモータ6の反対側は、ロータ側軸受部11により軸受ケーシング7に支持されている。雄ロータ軸21のモータ6側は、中間軸受部12によりロータケーシング4に支持されている。すなわち、雄ロータ軸21は、ロータ側軸受部11及び中間軸受部12により両持ちで支持されている。モータ軸31のモータ側端部に固定された軸受支持体37は、モータ側軸受部13によりカバー9に支持されている。したがって、一体に連結された雄ロータ軸21及びモータ軸31が、水平方向(横向き)に同軸で延在し、ロータ側軸受部11と中間軸受部12とモータ側軸受部13との3箇所で支持(すなわち3点支持)されている。他方、雌ロータ3bの雌ロータ軸22は、ロータ側軸受部15及び中間軸受部16により、軸受ケーシング7及びロータケーシング4に両持ちで支持されている。
The
ロータ側軸受部11は、例えば、スラスト軸受(4点接触玉軸受)11aとラジアル軸受(ころ軸受)11bとから構成される。中間軸受部12は、例えば、ラジアル軸受(ころ軸受)12aとスラスト軸受(4点接触玉軸受)12bとから構成される。モータ側軸受部13は、例えば、ラジアル軸受(深溝玉軸受)から構成される。また、ロータ側軸受部15は、例えば、スラスト軸受(4点接触玉軸受)15aとラジアル軸受(ころ軸受)15bとから構成される。中間軸受部16は、例えば、ラジアル軸受(ころ軸受)16aとスラスト軸受(4点接触玉軸受)16bとから構成される。各軸受は、潤滑油を流通させて潤滑されるように、開放形の軸受を使用している。
The rotor-
ロータ側軸受部11と雄ロータ3aとの間の雄ロータ軸21には、軸封部14aが設けられている。雄ロータ3aと中間軸受部12との間の雄ロータ軸21には、軸封部14cが設けられている。ロータ側軸受部15と雌ロータ3bとの間の雌ロータ軸22には、軸封部14bが設けられている。雌ロータ3bと中間軸受部16との間の雌ロータ軸22には、軸封部14dが設けられている。各軸封部14a,14b,14c,14dは、例えば、オイルシールとしてのビスコシール及びエアシールとしてのメカニカルシールを備えている。軸受側に設けられたビスコシールは、潤滑油のロータ室17への流入を防止する。スクリュロータ3側に設けられたメカニカルシールは、潤滑油のロータ室17への流入及び圧縮ガスのロータ室17からの必要以上の漏出を防止する。
The
軸受支持体37の突出端部がモータ軸31の中心穴33に挿入されて、軸受支持体37のフランジ部をモータ軸31の側端面に当接させた状態で取付ボルト38で締め付けられている。これにより、軸受支持体37がモータ軸31に固定されているとともに、中心穴33のモータ側軸受部13側の一端が閉じられている。図3に示すように、モータ側軸受部13の内輪は、軸受支持体37に配設された止めリング61によって軸方向に移動不可に位置決めされている。他方、モータ側軸受部13がカバー9の軸受装着穴9aに対してすきまばめで取り付けられていることにより、モータ側軸受部13の外輪は、軸方向に移動できる。すなわち、モータ側軸受部13は、外輪での軸方向の摺動を許容するようにモータ6に組み付けられている。当該構成によれば、モータ軸31が熱膨張によって伸縮しても、無理な荷重がモータ側軸受部13に負荷されることを防止できる。
The protruding end portion of the bearing
カバー9は、モータケーシング5の開口を閉じるように冷却ジャケット8に装着されている。カバー9のフランジ部を冷却ジャケット8の側端面に当接させた状態でボルトで締め付けることにより、カバー9が冷却ジャケット8に固定されている。軸受ケーシング7には、ロータ側軸受部11,15に潤滑油を供給するための給油口(図示しない)が形成されている。ロータケーシング4には、中間軸受部12,16に潤滑油を供給するための中間給油口64及び給油孔82aが形成されている。カバー9には、モータ側軸受部13に潤滑油を供給するためのモータ側給油口9cが形成されている。給油孔82aは、一端が中間給油口64に通じるとともに、他端がラジアル軸受12a(16a)及びスラスト軸受12b(16a)の間に形成された空間に通じている。また、ロータケーシング4は、一端がラジアル軸受12a及び中間軸封部14aの間に形成された間隙部に通じるとともに他端がモータ室20に通じている中間連通部54を備えている。ラジアル軸受12aからスクリュロータ3側に流れようとする潤滑油は、中間連通部54を通じて、モータ室20内に流れる。中間排油口66が、中間軸受部12側のモータ室20の底部に形成され、モータ側軸受排油口78が、モータ側軸受部13側のモータ室20の底部に形成されている。そして、モータ室20の底部に集められた潤滑油は、排油口としての中間排油口66及びモータ側軸受排油口78を通じて、モータ室20の外に排出されて図示しない油タンクに回収される。
The cover 9 is attached to the
モータ6のモータ軸31の軸径は、スクリュロータ3の雄ロータ軸21の軸径よりも大径である。大径であるモータ軸31には、雄ロータ軸21のモータ6側の連結端部24を挿入するための連結穴32が形成されている。モータ軸31には、連結穴32よりも大径の中心穴33が形成されている。中心穴33と連結穴32とにより、モータ軸31の内部を軸方向に貫通する貫通孔がモータ軸31に形成されて、モータ軸31が中空構造になっている。大径の中心穴33と小径の連結穴32との境界には段差が形成されている。モータ軸31を貫通する貫通孔の段差により、締結フランジ27は、中心穴33内を自在に挿通可能であるが、連結穴32に対しては行き止まりになっている。
The shaft diameter of the
モータ軸31に設けられた連結穴32の内周面31bには、例えば断面が矩形で凹状の第2キー溝31aが形成されている。雄ロータ軸21に設けられた連結端部24の外周面21bには、例えば断面が矩形で凹状の第1キー溝24aが形成されている。第1キー溝24a及び第2キー溝31aによって、断面が矩形のキー溝42が軸方向に構成されている。連結端部24が連結穴32に挿入された状態で、断面が矩形のキー41が、モータ軸31の連結穴32の内周面31bと雄ロータ軸21の連結端部24の外周面21bとの間に介在配置されている。このとき、キー41がキー溝42に嵌め込まれて、キー41がキー溝42に嵌合している。したがって、キー41は、モータ軸31と雄ロータ軸21とを一体に連結するカップリング部材として働く。
On the inner
連結端部24のモータ側軸受部13側においては、軸端面の側にネジ穴26の形成された締結端部25が設けられている。締結ボルト28のネジ部28bが、締結端部25のネジ穴26に螺合する。締結フランジ27のネジ挿通穴を通じて、締結部材としての締結ボルト28が挿通される。締結フランジ27を中心穴33に挿入して貫通孔の段差で係合させた状態で締結ボルト28を締め付けると、雄ロータ軸21の連結端部24がモータ側軸受部13の方に引き寄せられて、締結ボルト28の頭部28aが締結フランジ27に係止する。その結果、締結ボルト28によって、モータ軸31と雄ロータ軸21とが締結される。このように、キー41によってモータ軸31と雄ロータ軸21とが一体に連結された状態で、モータ軸31と雄ロータ軸21とが締結ボルト28によって締結されている。
On the side of the motor-
カップリング部材としてのキー41によってモータ軸31と雄ロータ軸21とが一体に連結され、締結部材としての締結ボルト28によって締結されたモータ軸31及び雄ロータ軸21は、一塊の一つの軸体として働く。そして、キー41を用いた嵌合構造では、潤滑油の影響を受けないため、潤滑油が水平方向に延在する雄ロータ軸21を伝わって連結穴32の中に入ってきても、モータ軸31と雄ロータ軸21との間でトルクを確実に伝達することができる。
The
このとき、締結ボルト28の頭部28aが、モータ軸31を軸方向に貫通するように形成された中心穴33内に位置している。詳しくは、頭部28aが、雄ロータ軸21の締結端部25の軸端面付近に位置するように、モータ軸31の中心穴33内部に没入されている。すなわち、締結ボルト28の軸方向長さが短くなるように構成されている。当該構成によれば、締結ボルト28の熱膨張の影響が少なくなり、確実に締め付けることができる。なお、雄ロータ軸21の連結端部24及び締結端部25と、モータ軸31の連結穴32及び中心穴33とは、同軸に延在している。
At this time, the
ロータケーシング4のモータ6側には、中間軸受部12のラジアル軸受12aが取り付けられている。ラジアル軸受12aの内輪は雄ロータ軸21に対して位置が固定され、ラジアル軸受12aの外輪は止めリングによりロータケーシング4に対して位置が固定されている。スペーサ18を介して、軸受支持部材19がロータケーシング4のモータ6側に取り付けられている。ボルトで締め付けることにより、軸受支持部材19及びスペーサ18が、ロータケーシング4のモータ6側に固定されている。スラスト軸受12bの内輪は、緩み止めナット23aにより雄ロータ軸21に対して位置が固定されている。
A
同様に、ロータケーシング4のモータ6側には、中間軸受部16のラジアル軸受16aが取り付けられている。ラジアル軸受16aの内輪は雌ロータ軸22に対して位置が固定され、ラジアル軸受16aの外輪は止めリングによりロータケーシング4に対して位置が固定されている。スラスト軸受16bの内輪は、緩み止めナット23bにより雌ロータ軸22に対して位置が固定されている。
Similarly, a
なお、軸受を構成する内輪と外輪及び転動体は、通常、鋼材からなり導電性を有する。そのため、モータ6のインバータ回路からの高周波電流が、モータ6のモータ軸31を支持する中間軸受部12及びモータ側軸受部13に流れ、中間軸受部12及びモータ側軸受部13の外輪及び内輪の間に軸電圧が発生することにより軸受を損傷するという電食現象を生じる。そこで、中間軸受部12及びモータ側軸受部13が、電気的に絶縁されている。軸受が電気的に絶縁されているというのは、例えば、軸受の転動体がセラミックスなどの無機系絶縁材料からなること、軸受の内輪及び外輪の少なくとも一方の外面がエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂などの有機系絶縁材料で覆われていることである。また、軸受を支持する支持部材やケーシングにおいて、軸受に当接する部分が、絶縁材料で覆われていてもよい。このように中間軸受部12及びモータ側軸受部13が電気的に絶縁されていることにより、モータ6のインバータ回路からの高周波電流によって当該軸受12,13が損傷を受けるという電食現象を生じにくくできる。
In addition, the inner ring, outer ring, and rolling elements constituting the bearing are usually made of steel and have conductivity. Therefore, the high frequency current from the inverter circuit of the
上記実施形態では、雄ロータ軸21及びモータ軸31において、一方の軸として働くモータ軸31の軸径が、他方の軸として働く雄ロータ軸21の軸径よりも大きくて、モータ軸31に形成された連結穴32に対して雄ロータ軸21の連結端部24を挿入することにより、モータ軸31が雄ロータ軸21に連結されている。
In the above embodiment, in the
これに対して、図4Bに示すように、雄ロータ軸21の軸径がモータ軸31の軸径よりも大きくて、雄ロータ軸21が一方の軸として働き、モータ軸31が他方の軸として働くように構成することができる。図4Bに示した変形例では、モータ軸31に設けられた連結端部34の外周面34bには、例えば断面が矩形で凹状の第2キー溝31aが形成されている。雄ロータ軸21に設けられた連結穴23の内周面24bには、例えば断面が矩形で凹状の第1キー溝24aが形成されている。第1キー溝24a及び第2キー溝31aによって、断面が矩形のキー溝42が軸方向に構成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the shaft diameter of the
モータ軸31の連結端部34が雄ロータ軸21の連結穴23に挿入された状態で、断面が矩形のキー41が、モータ軸31の連結端部34の外周面34bと雄ロータ軸21の連結穴23の内周面24bとの間に介在配置されている。このとき、キー41がキー溝42に嵌め込まれて、キー41がキー溝42に嵌合している。したがって、キー41は、モータ軸31と雄ロータ軸21とを一体に連結するカップリング部材として働く。
In a state where the connecting
次に、この発明の第2実施形態について、図5から図8を参照しながら詳細に説明する。第2実施形態において、上記第1実施形態での構成要素と同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付して、重複する説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the second embodiment, components having the same functions as the components in the first embodiment are given the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
第2実施形態に係るスクリュ圧縮機1では、カップリング部材としてのテーパーリング52によって、モータ軸31と雄ロータ軸21とが一体に連結されている。
In the screw compressor 1 according to the second embodiment, the
テーパーリング52は、シュパンリングとも言われて、装着スペースに配置されたリングの周面で発生する摩擦力を利用して、モータ軸31と雄ロータ軸21とを連結するものである。テーパーリング52は、一方の傾斜面を有する楔状のインナーリング52aと、該一方の傾斜面に係合する他方の傾斜面を有する楔状のアウターリング52bとを組み合わせた構成である。
The
雄ロータ軸21の連結端部24の外周面21bとモータ軸31の連結穴32の内周面31bとの間には、カップリング穴35が形成されている。カップリング穴35は、連通穴32の端部を拡径した円環状の装着スペースであり、スクリュロータ3側に開口している。テーパーリング52は、当該カップリング穴35に介在配置されている。テーパーリング52のスクリュロータ3側には、スリーブ53が配設されている。スリーブ53は、連結端部24よりも拡径された押圧段部29に当接する。当該スリーブ53によって、インナーリング52aの軸直交面が、モータ側軸受部13の方向に押圧されている。このとき、アウターリング52bの外周面が、径方向外側に押圧されて、カップリング穴35の内周面31bに対して密接して摩擦係合する。それと同時に、インナーリング52aの内周面が、径方向内側に押圧されて、連結端部24の外周面21bに対して密接して摩擦係合する。したがって、モータ軸31と雄ロータ軸21とが、テーパーリング52の内周面及び外周面での摩擦力によって一体的に連結されている。
A
アウターリング52bの外周面が、カップリング穴35の内周面31bに密接し、インナーリング52aの内周面が、連結端部24の外周面21bに密接している。その結果、連結端部24の外周面21bとカップリング穴35の内周面31bとの間には、隙間が実質的に無い状態になっている。このため、中間軸受部12からの潤滑油が水平方向に延在する雄ロータ軸21を伝わってきても、連結端部24の外周面21bとカップリング穴35の内周面31bとの間に入り込むことが実質的に生じない。したがって、モータ軸31と雄ロータ軸21との間でトルクを確実に伝達することができる。また、連結端部24の外周面21bとカップリング穴35の内周面31bとの間で軸方向に配設されるテーパーリング52の数を増減させることにより、伝達トルクの大きさを調整することができる。
The outer peripheral surface of the
第2実施形態では、締結ボルト58を用いた締結構造は、モータ側軸受部13の方向への押圧段部29の押圧力を生じさせるとともにモータ軸31と雄ロータ軸21とを締結している。締結ボルトを用いた締結構造として、上述した第1実施形態と同様に、締結ボルト28の頭部28aが、モータ軸31の中心穴33の内部に位置していてもよい。詳しくは、頭部28aが、雄ロータ軸21の締結端部25の軸端面付近に位置するように、モータ軸31の中心穴33内部に没入されていてもよい。しかしながら、第2実施形態では、第1実施形態と異なる締結構造が用いられている。
In the second embodiment, the fastening structure using the
第2実施形態の締結構造では、締結ボルト58の頭部58aがモータ軸31の外側に位置しており、当該締結構造について説明する。
In the fastening structure of the second embodiment, the
モータ軸31には、雄ロータ軸21のモータ6側の連結端部24を挿入するための連結穴32が形成されている。モータ軸31には、連結穴32よりも小径のボルト穴55が形成されている。締結ボルト58の軸部がボルト穴55に挿通される。小径のボルト穴55と大径の連結穴32とにより、モータ軸31を軸方向に貫通する貫通孔が、モータ軸31の内部に形成され、モータ軸31が中空構造になっている。
The
モータ軸31は、スクリュロータ3側からモータ側軸受部13の側に行くに従って縮径する複数の異径軸部を有する。モータ軸31は、例えば、第1軸部44と第2軸部45と第3軸部46と第4軸部47とを有する。連結穴32が、第1軸部44の全部と第2軸部45の一部にわたって延在している。ボルト穴55が、第2軸部45の残部と第3軸部46の全部と第4軸部47の全部とにわたって延在している。スクリュロータ3側の第1軸部44と、第3軸部46に取り付けられたストッパ63とによって、第2軸部45に対して装着された回転子6aが、モータ軸31に固定されている。モータ側軸受部13側の第4軸部47は、軸受支持部47として働く。軸受支持部47は、モータ側軸受部13によりカバー9に支持されている。
The
モータ側軸受部13の内輪は、軸受支持体37に配設された止めリング61によって軸方向に移動不可に位置決めされている。他方、モータ側軸受部13が軸受装着穴9aに対してすきまばめで取り付けられていることにより、モータ側軸受部13の外輪は、軸方向に移動できる。すなわち、モータ側軸受部13は、外輪での軸方向の摺動を許容するようにモータ6に組み付けられている。
The inner ring of the motor
モータ側軸受部13の外輪とカバー9との間には、バネ部材62が配設されている。バネ部材62は、例えば、波バネであり、モータ側軸受部13の外輪を。スクリュロータ3側の軸方向に付勢している。当該構成によれば、モータ軸31が熱膨張によって伸縮しても、モータ側軸受部13の外輪が軸方向に付勢されながら移動するため、モータ側軸受部13がモータ軸31の熱膨張の影響を受けにくくなるとともに、軸受与圧も保持できる。
A
連結端部24のモータ側軸受部13側の軸端面においては、ネジ穴56が形成されている。締結ボルト58のネジ部58bが、連結端部24のネジ穴56に螺合する。締結ボルト58を締め付けると、雄ロータ軸21の連結端部24がモータ側軸受部13の方に引き寄せられて、締結ボルト58の頭部58aが、軸受支持部47の側端面に係止する。その結果、締結ボルト58によって、モータ軸31と雄ロータ軸21とが締結される。締結ボルト58の頭部58aがモータ軸31の外側に位置するように構成することで、モータ軸31の加工工数や部品点数の削減、締結ボルト58を用いた締結作業の簡略化を実現できる。
A
したがって、第2実施形態のスクリュ圧縮機1では、テーパーリング52によってモータ軸31と雄ロータ軸21とが一体に連結された状態で、締結ボルト58によってモータ軸31と雄ロータ軸21とが締結されている。当該構成によれば、中間軸受部12からの潤滑油が水平方向(横向き)に延在する雄ロータ軸21を伝わってきても、モータ軸31と雄ロータ軸21との間でトルクを確実に伝達することができる。また、締結ボルト58を緩めること又は締め付けることにより、それぞれ、雄ロータ軸21及びモータ軸31の分離又は組み立てを容易に行うことができる。
Therefore, in the screw compressor 1 of the second embodiment, the
なお、この発明では、スクリュロータ3のロータ軸21(22)及びモータ6のモータ軸31において、いずれか一方の軸31の軸径が他方の軸21の軸径よりも大径であり、大径である一方の軸31には、他方の軸21を挿入するための連結穴32が形成される。このことに関して、上記各実施形態では、モータ6のモータ軸31の軸径が、スクリュロータ3の雄ロータ軸21の軸径よりも大径であり、大径であるモータ軸31に対して、雄ロータ軸21のモータ6側の連結端部24を挿入するための連結穴32が形成されている。しかしながら、図4Aに示した変形例のように、スクリュロータ3の雄ロータ軸21の軸径が、モータ6のモータ軸31の軸径よりも大径であり、大径である雄ロータ軸21に対して、モータ軸31の連結端部34を挿入するための連結穴23が形成されていてもよい。
In the present invention, in the rotor shaft 21 (22) of the
また、上述した実施形態では、雄雌一対のスクリュロータ3のうち、一方のスクリュロータのロータ軸が雄ロータ軸21として、モータ6のモータ軸31がスクリュロータ3の雄ロータ軸21に連結されている。しかしながら、一方のスクリュロータのロータ軸が雌ロータ軸22として、モータ軸31が雌ロータ軸22に連結されていてもよい。
In the embodiment described above, of the pair of male and
また、ロータ側軸受部11や中間軸受部12やモータ側軸受部13の構成及び各軸封部16a,16b,17a,17bの構成は、上記実施形態に限定されるものではない。上述したカップリング部材41,52が適用されるスクリュ圧縮機1は、20000rpm程度の高速で回転駆動されるオイルフリーのものに加えて、冷却油が導入されて3000rpm程度の低速で回転駆動される油冷式のものであってもよい。
Further, the configurations of the rotor-
以上の説明から明らかなように、この発明に係るスクリュ圧縮機1では、圧縮機本体2のロータ室17内に収容された互いに噛み合う雄雌一対のスクリュロータ3と、前記雄雌一対のスクリュロータ3のうち、一方のスクリュロータのロータ軸21を駆動するモータ6とを備え、前記ロータ軸21と前記モータ6のモータ軸31とが、別体であり且つ水平方向に同軸に配設され、前記ロータ軸21及び前記モータ軸31において、いずれか一方の軸31の軸径が他方の軸21の軸径よりも大径であり、大径である前記一方の軸31には、前記他方の軸21を挿入するための連結穴32が形成され、前記一方の軸31に形成された前記連結穴32に前記他方の軸21が挿入された状態で、前記ロータ軸21がロータ側軸受部11及び潤滑油を流通させることにより潤滑される中間軸受部12で両持ちで支持されるとともに、前記モータ軸31がモータ側軸受部13で支持され、前記一方の軸31と前記他方の軸21とを一体に連結するカップリング部材41,52が、前記一方の軸31の内周面31bと前記他方の軸21の外周面21bとの間に介在配置され、前記ロータ軸21に形成されたネジ穴26,56に螺合する締結部材28,58によって前記一方の軸31と前記他方の軸21とが締結されている。
As is clear from the above description, in the screw compressor 1 according to the present invention, a pair of male and
上記構成によれば、カップリング部材41,52によって一方の軸31と他方の軸21とが一体に連結され、締結部材28,58によって一方の軸31と他方の軸21とが締結されているので、中間軸受部12からの潤滑油が水平方向(横向き)に延在する軸21,31を伝わってきても、モータ軸31とロータ軸21との間でトルクを確実に伝達することができる。また、締結部材28,58を緩めること又は締め付けることにより、それぞれ、モータ軸31及びロータ軸21の分離又は組み立てを容易に行うことができる。
According to the above configuration, the one
この発明は、上記特徴に加えて次のような特徴を備えることができる。 The present invention can have the following features in addition to the above features.
すなわち、前記カップリング部材41が、前記一方の軸31の前記内周面31b及び前記他方の軸21の外周面21bに設けられたキー溝42に嵌め込まれるキー41である。当該構成によれば、キー41を用いた嵌合構造が、潤滑油の影響を受けないため、潤滑油が水平方向に延在する軸21,31を伝わって連結穴32の中に入ってきても、モータ軸31と雄ロータ軸21との間でトルクを確実に伝達することができる。
That is, the
前記カップリング部材52が、互いの傾斜面同士が係合するインナーリング52a及びアウターリング52bからなるテーパーリング52である。当該構成によれば、一方の軸31及び他方の軸21の加工が容易であり、モータ軸31及びロータ軸21の分離又は組み立ても容易である。
The
前記ネジ穴26が、前記ロータ軸21の締結端部25に形成されており、前記締結部材28の頭部28aが、前記締結端部25の軸端面付近に位置するように、前記モータ軸31の内部に没入されている。当該構成によれば、締結部材28の軸方向長さが短くなり、締結部材28の熱膨張の影響が少なくなり、確実に締め付けることができる。
The
前記モータ側軸受部13が、外輪での軸方向の摺動を許容するように前記モータ6に組み付けられている。当該構成によれば、モータ側軸受部13の外輪が、軸方向に移動することができ、モータ軸31が熱膨張によって伸縮しても、モータ側軸受部13に対して無理な荷重が負荷されることを防止できる。
The motor-
前記モータ側軸受部13の外輪が、バネ部材62によって軸方向に付勢されている。当該構成によれば、モータ軸31が熱膨張によって伸縮しても、モータ側軸受部13の外輪が軸方向に付勢されながら移動するため、モータ側軸受部13がモータ軸31の熱膨張の影響を受けにくくなるとともに、軸受与圧も保持できる。
The outer ring of the motor
前記中間軸受部12及び前記モータ側軸受部13が、電気的に絶縁されている。当該構成によれば、モータ6のインバータ回路からの高周波電流によって当該軸受12,13が損傷を受けるという電食現象を生じにくくできる。
The
前記圧縮機本体2が、互いに無給油状態で噛み合う雄雌一対のスクリュロータ3を備えた無給油式であり、前記中間軸受部12が、前記圧縮機本体2の吐出側に位置しており、前記モータ6が、前記中間軸受部12を流通し当該モータ6のモータ室20内へ流入した前記潤滑油をモータ室20外へ排出するための排油口66を備えている。当該構成によれば、カップリング部材41,52の位置するモータ室20側へ、積極的に潤滑油を流すことができるため、ロータ室17側への潤滑油の流れを可及的に抑制することができる。
The
1:スクリュ圧縮機(オイルフリースクリュ圧縮機)
2:圧縮機本体
3:スクリュロータ
3a:雄ロータ
3b:雌ロータ
4:ロータケーシング
5:モータケーシング
5a:モータケーシング本体
6:モータ
6a:回転子(ロータ)
6b:固定子(ステータ)
7:軸受ケーシング
8:冷却ジャケット
9:カバー
9a:軸受装着穴
11:ロータ側軸受部
12:中間軸受部
13:モータ側軸受部
17:ロータ室
20:モータ室
21:雄ロータ軸(ロータ軸;他方の軸)
21b:外周面
22:雌ロータ軸(ロータ軸)
24:連結端部
24a:第1キー溝(キー溝)
25:締結端部
26:ネジ穴
27:締結フランジ
28:締結ボルト(締結部材)
28a:頭部
28b:ネジ部
29:押圧段部
31:モータ軸(一方の軸)
31a:第2キー溝(キー溝)
31b:内周面
32:連結穴(貫通孔)
33:中心穴(貫通孔)
35:カップリング穴
36:ネジ穴
37:軸受支持体
41:キー(カップリング部材)
42:キー溝
47:軸受支持部
52:テーパーリング(カップリング部材)
53:スリーブ
55:ボルト穴(貫通孔)
56:ネジ穴
58:締結ボルト(締結部材)
61:止めリング
62:バネ部材
1: Screw compressor (oil-free screw compressor)
2: Compressor body 3:
6b: Stator (stator)
7: Bearing casing 8: Cooling jacket 9:
21b: outer peripheral surface 22: female rotor shaft (rotor shaft)
24:
25: Fastening end portion 26: Screw hole 27: Fastening flange 28: Fastening bolt (fastening member)
28a:
31a: Second keyway (keyway)
31b: Inner peripheral surface 32: Connection hole (through hole)
33: Center hole (through hole)
35: Coupling hole 36: Screw hole 37: Bearing support 41: Key (coupling member)
42: Keyway 47: Bearing support 52: Taper ring (coupling member)
53: Sleeve 55: Bolt hole (through hole)
56: Screw hole 58: Fastening bolt (fastening member)
61: Stop ring 62: Spring member
Claims (8)
前記雄雌一対のスクリュロータのうち、一方のスクリュロータのロータ軸を駆動するモータとを備え、
前記ロータ軸と前記モータのモータ軸とが、別体であり且つ水平方向に同軸に配設され、
前記ロータ軸及び前記モータ軸において、いずれか一方の軸の軸径が他方の軸の軸径よりも大径であり、
大径である前記一方の軸には、前記他方の軸を挿入するための連結穴が形成され、
前記一方の軸に形成された前記連結穴に前記他方の軸が挿入された状態で、前記ロータ軸が前記モータとは反対側に設けられたロータ側軸受部及び潤滑油を流通させることにより潤滑される中間軸受部で両持ちで支持されるとともに、前記モータ軸が前記ロータ軸とは反対側に設けられたモータ側軸受部で支持され、
前記一方の軸と前記他方の軸とを一体に連結するカップリング部材が、前記一方の軸の内周面と前記他方の軸の外周面との間に介在配置され、前記ロータ軸に形成されたネジ穴に螺合する締結部材によって前記一方の軸と前記他方の軸とが締結されている、スクリュ圧縮機。 A pair of male and female screw rotors, which are housed in the rotor chamber of the compressor body and mesh with each other;
A motor that drives the rotor shaft of one of the male and female screw rotors;
The rotor shaft and the motor shaft of the motor are separate and disposed coaxially in the horizontal direction,
In the rotor shaft and the motor shaft, the shaft diameter of one of the shafts is larger than the shaft diameter of the other shaft,
The one shaft having a large diameter is formed with a connecting hole for inserting the other shaft,
With the other shaft inserted into the connecting hole formed in the one shaft, the rotor shaft is lubricated by circulating a lubricant and a rotor side bearing provided on the opposite side of the motor. The motor shaft is supported by a motor side bearing portion provided on the opposite side of the rotor shaft, and is supported by both ends of the intermediate bearing portion.
A coupling member that integrally connects the one shaft and the other shaft is disposed between the inner peripheral surface of the one shaft and the outer peripheral surface of the other shaft, and is formed on the rotor shaft. A screw compressor in which the one shaft and the other shaft are fastened by a fastening member screwed into the screw hole.
前記カップリング部材が、前記一方の軸の前記内周面及び前記他方の軸の外周面に設けられたキー溝に嵌め込まれるキーである、スクリュ圧縮機。 The screw compressor according to claim 1,
A screw compressor, wherein the coupling member is a key fitted in a key groove provided on the inner peripheral surface of the one shaft and the outer peripheral surface of the other shaft.
前記カップリング部材が、互いの傾斜面同士が係合するアウターリング及びインナーリングからなるテーパーリングである、スクリュ圧縮機。 The screw compressor according to claim 1,
A screw compressor, wherein the coupling member is a tapered ring including an outer ring and an inner ring with which the inclined surfaces are engaged with each other.
前記ネジ穴が、前記ロータ軸の締結端部に形成されており、
前記締結部材の頭部が、前記締結端部の軸端面付近に位置するように、前記モータ軸の内部に没入されている、スクリュ圧縮機。 In the screw compressor according to any one of claims 1 to 3,
The screw hole is formed in the fastening end of the rotor shaft;
A screw compressor, wherein the head of the fastening member is immersed in the motor shaft such that the head of the fastening member is located near the shaft end surface of the fastening end.
前記モータ側軸受部が、外輪での軸方向の摺動を許容するように前記モータに組み付けられている、スクリュ圧縮機。 The screw compressor according to any one of claims 1 to 4,
A screw compressor in which the motor side bearing portion is assembled to the motor so as to allow sliding in the axial direction on the outer ring.
前記モータ側軸受部の外輪が、バネ部材によって軸方向に付勢されている、スクリュ圧縮機。 The screw compressor according to claim 5, wherein
A screw compressor in which an outer ring of the motor side bearing portion is urged in an axial direction by a spring member.
前記中間軸受部及び前記モータ側軸受部が、電気的に絶縁されている、スクリュ圧縮機。 The screw compressor according to any one of claims 1 to 6,
A screw compressor in which the intermediate bearing portion and the motor side bearing portion are electrically insulated.
前記圧縮機本体が、互いに無給油状態で噛み合う雄雌一対のスクリュロータを備えた無給油式であり、
前記中間軸受部が、前記圧縮機本体の吐出側に位置しており、
前記モータが、前記中間軸受部を流通し当該モータのモータ室内へ流入した前記潤滑油をモータ室外へ排出するための排油口を備えている、スクリュ圧縮機。 In the screw compressor according to any one of claims 1 to 7,
The compressor body is an oil-free type including a pair of male and female screw rotors that mesh with each other in an oil-free state,
The intermediate bearing portion is located on the discharge side of the compressor body;
A screw compressor, wherein the motor includes an oil discharge port for discharging the lubricating oil flowing through the intermediate bearing portion and flowing into the motor chamber of the motor to the outside of the motor chamber.
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