スクリュー圧縮機
【課題】ケーシングにおける支持部の温度が上昇し熱膨張したときにも、回転するギヤが生じる騒音の増加を抑制できるスクリュー圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明のスクリュー圧縮機１は、螺旋状を呈する一対のロータ２、３と、該一対のロータ２、３を互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシング４とを備えるスクリュー圧縮機であって、一対のロータ２、３のそれぞれに設けられ互いに噛合するタイミングギヤ５、６を有し、ケーシング４は、一対のロータ２、３を共に軸支し、かつ、ロータ２、３の両端部に各々対応して設けられる支持部４１、４２ａを有し、タイミングギヤ５、６における騒音特性に基づいて、タイミングギヤ５、６の材質が選定されているという構成を採用する。
【解決手段】本発明のスクリュー圧縮機１は、螺旋状を呈する一対のロータ２、３と、該一対のロータ２、３を互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシング４とを備えるスクリュー圧縮機であって、一対のロータ２、３のそれぞれに設けられ互いに噛合するタイミングギヤ５、６を有し、ケーシング４は、一対のロータ２、３を共に軸支し、かつ、ロータ２、３の両端部に各々対応して設けられる支持部４１、４２ａを有し、タイミングギヤ５、６における騒音特性に基づいて、タイミングギヤ５、６の材質が選定されているという構成を採用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、螺旋状を呈する一対のロータを用いて気体を圧縮するスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、螺旋状を呈する一対のロータを互いに相反する方向で回転させることにより、気体を圧縮するスクリュー圧縮機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このようなスクリュー圧縮機は、螺旋状を呈する一対のロータと、一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えている。ロータは、軸の外周面に凸部が螺旋状に配置された構成となっている。ケーシングは、一対のロータを配置するための空間と、該空間に連通する気体の吸入口及び吐出口とを有している。
また、一方のロータには、ロータを回転させるための駆動部が連結され、一対のロータには、互いに噛合するタイミングギヤがそれぞれ設けられている。
【０００３】
駆動部の作動により一方のロータが回転し、タイミングギヤが噛合していることにより、他方のロータは上記一方のロータと相反する方向で回転する。一対のロータが互いに相反する方向で回転し、吸入口からケーシングの空間内に導入された気体が一対のロータ間を流動しつつ圧縮され、圧縮された気体は吐出口から吐出される。したがって、スクリュー圧縮機を用いることで、吸入口から導入された気体を圧縮し、圧縮された気体を吐出口から他の装置等に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一対のロータ間で気体が圧縮されることにより、気体の温度は上昇する。また、ケーシングは、一対のロータを共に軸支しつつ、ロータの両端部に各々対応して設けられている支持部（例えばロータをその両端部で軸支するケーシングの壁部など）を有している。気体の温度上昇によりケーシングやその支持部の温度も上昇し、支持部は熱膨張する。ケーシングやその支持部の材質の線膨張係数がタイミングギヤの材質の線膨張係数より大きい場合、支持部が熱膨張すると、支持部に軸支されている一対のロータの間隔が拡大し、一対のロータにそれぞれ設けられているタイミングギヤの間隔及びギヤのバックラッシュが拡大する。
そして、ギヤのバックラッシュが拡大することで、回転するギヤが発生する騒音が増加するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ケーシングにおける支持部の温度が上昇し熱膨張したときにも、回転するギヤが生じる騒音の増加を抑制できるスクリュー圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のスクリュー圧縮機は、螺旋状を呈する一対のロータと、該一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えるスクリュー圧縮機であって、一対のロータのそれぞれに設けられ、互いに噛合するタイミングギヤを有し、ケーシングは、一対のロータを共に軸支し、かつ、ロータの両端部に各々対応して設けられる支持部を有し、タイミングギヤにおける騒音特性に基づいて、タイミングギヤの材質が選定されているという構成を採用する。
【０００８】
このような構成を採用する本発明では、一対のロータが互いに相反する方向で回転し、一対のロータ間の気体が圧縮される。圧縮されることにより、気体の温度は上昇する。気体の温度上昇によりケーシング、支持部、ロータ及びロータに設けられたタイミングギヤの温度も上昇し、これらの部材は熱膨張する。
ここで、タイミングギヤの材質が、タイミングギヤの騒音特性、すなわちバックラッシュ拡大に関するタイミングギヤの特性に基づいて選定されているため、タイミングギヤのバックラッシュの拡大が抑制される。
【０００９】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、タイミングギヤの線膨張係数が、少なくともタイミングギヤ側に位置する支持部の線膨張係数と略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、タイミングギヤの線膨張係数が、少なくともタイミングギヤ側に位置する支持部の線膨張係数と略同一であるため、両部材の間での熱膨張の程度も略同一となる。したがって、支持部が膨張することにより一対のロータ間の間隔が拡大し、一対のタイミングギヤにおける各々の中心位置の間隔も拡大するが、支持部の膨張と共にタイミングギヤも略同程度で膨張するため、タイミングギヤのバックラッシュは拡大しない。
【００１０】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、タイミングギヤの線膨張係数が、いずれの支持部の線膨張係数とも略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、各支持部の熱膨張の程度が略同一であるため、一方のロータに対する他方のロータの傾きは変化せずに、一対のロータ間の間隔が拡大する。よって、一方のロータに対する他方のロータの傾きが変化することによる、タイミングギヤのバックラッシュの変化が抑制される。
【００１１】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、ケーシングが、一対の支持部を互いに連結する連結部を有し、一対の支持部と連結部とにより形成される空間内に一対のロータが配置され、一対の支持部と連結部とが、略同一の熱膨張係数を有する材料を用いて形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、支持部及び連結部における熱膨張の程度が略同一であるため、これらの部位間における熱膨張の程度が異なることで生じる歪みや、歪みを原因とする破損等の発生が抑制される。
【００１２】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、ロータの回転数を変化させる複数の変速ギヤと、該複数の変速ギヤのうち、少なくとも一つの変速ギヤを回転自在に軸支する変速ギヤ支持部とを有し、変速ギヤにおける騒音特性に基づいて、変速ギヤ及び変速ギヤ支持部の材質が選定されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、変速ギヤ及び変速ギヤ支持部の材質が、変速ギヤの騒音特性、すなわち変速ギヤのバックラッシュ拡大に関する特性に基づいて選定されているため、変速ギヤのバックラッシュの拡大が抑制される。
【００１３】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、複数の変速ギヤの線膨張係数が、タイミングギヤ側に位置する支持部、及び、変速ギヤ支持部のいずれの線膨張係数とも略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、複数の変速ギヤの線膨張係数が、タイミングギヤ側に位置する支持部、及び、変速ギヤ支持部のいずれの線膨張係数とも略同一であるため、これらの部材間での熱膨張の程度も略同一となる。したがって、支持部及び変速ギヤ支持部が膨張しても、これらの部材の膨張と共に変速ギヤも略同程度で膨張するため、変速ギヤのバックラッシュは拡大しない。
【００１４】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、支持部の線膨張係数が、いずれのロータの線膨張係数とも略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、支持部が熱膨張しても、支持部の膨張と共にロータも略同程度で膨張するため、一対のロータ間の隙間が変化しない。したがって、スクリュー圧縮機における圧縮効率が低下せず、一対のロータ同士が接触する虞もない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、スクリュー圧縮機のケーシングにおける支持部等の温度が上昇し熱膨張したときにも、タイミングギヤ等におけるギヤのバックラッシュの拡大が抑えられるため、ギヤのバックラッシュ拡大に伴う騒音の増加を抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スクリュー圧縮機１の構成を示す概略図である。
【図２】スクリュー圧縮機１Ａの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態におけるスクリュー圧縮機１の構成を、図１を参照して説明する。図１は、スクリュー圧縮機１の構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の線視Ａ−Ａ断面図である。なお、図１における矢印Ｆは前方を示すものとする。
【００１８】
本実施形態におけるスクリュー圧縮機１は、螺旋状を呈する一対のロータ（後述する雌ロータ２及び雄ロータ３）を互いに相反する方向で回転させることにより、その内部に導入された空気（気体）を圧縮する圧縮機である。なお、スクリュー圧縮機１は、車両等に搭載され、圧縮した空気をエンジン等の内燃機関に供給する過給機として用いられる。
図１に示すように、スクリュー圧縮機１は、雌ロータ（ロータ）２と、雄ロータ（ロータ）３と、ケーシング４と、駆動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）５と、従動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）６とを備えている。
【００１９】
雌ロータ２は、前後方向で延びる雌ロータ軸２１の外周面に、雌側凸部２２が螺旋状に配置された構成となっている。雌側凸部２２の表面は、耐熱性を有し摩擦係数の低い合成樹脂材料等によって形成されている。雌ロータ軸２１の前方側には、スクリュー圧縮機１を駆動するための駆動部Ｅが接続されている。駆動部Ｅには、エンジン等の内燃機関や電動機、流体の流動により回転する翼車（風車等）が用いられる。
【００２０】
雄ロータ３は、前後方向で延びる雄ロータ軸３１の外周面に、雄側凸部３２が螺旋状に配置された構成となっている。雄側凸部３２の表面は、耐熱性を有し摩擦係数の低い合成樹脂材料等によって形成されている。雌ロータ２と雄ロータ３とは、それぞれのロータ軸２１及び３１が略同一の方向で延在し、かつ、雌側凸部２２及び雄側凸部３２が互いに噛み合う位置で配置されている。なお、雌ロータ２と雄ロータ３との間には所定の隙間が形成されており、雌側凸部２２と雄側凸部３２とは互いに接触していない。
【００２１】
ケーシング４は、スクリュー圧縮機１の外殻を構成する部材であり、略直方体状を呈している。ケーシング４は、ベアリングハウジング４１と、ロータハウジング４２とを有している。
【００２２】
ベアリングハウジング４１は、雌ロータ軸２１及び雄ロータ軸３１を回転自在に軸支する部材である。ベアリングハウジング４１は、アルミ系の金属材料を用いて形成されている。また、ベアリングハウジング４１は、前後方向で貫通する一対の孔部を有しており、該一対の孔部には前方側ベアリングＲ１を介して雌ロータ軸２１の前端部及び雄ロータ軸３１の前端部がそれぞれ回転自在に嵌合して軸支されている。なお、前方側ベアリングＲ１には、アンギュラタイプのベアリングが用いられており、雌ロータ軸２１及び雄ロータ軸３１のそれぞれに一対のアンギュラベアリングが互いに逆の向きで設置されている。
【００２３】
ロータハウジング４２は、雌ロータ軸２１及び雄ロータ軸３１を回転自在に軸支しつつ、その内部に雌ロータ２及び雄ロータ３を収容するための部材である。ロータハウジング４２は、支持部４２ａと、枠部４２ｂとを有している。また、ロータハウジング４２は、アルミ系の金属材料を用いて一体的に形成されている。
【００２４】
支持部４２ａは、前後方向で貫通する一対の孔部を有しており、該一対の孔部には後方側ベアリングＲ２を介して雌ロータ軸２１の後端部及び雄ロータ軸３１の後端部がそれぞれ回転自在に嵌合して軸支されている。また、支持部４２ａは、外部から空気をケーシング４の内部に導入するための吸入口Ｇ１が複数設けられている。
枠部４２ｂは、雌ロータ２及び雄ロータ３を共に囲む枠状に形成されており、後側の端部で支持部４２ａの外縁部と一体的に連結されている。枠部４２ｂの前方側の側面には圧縮された空気を吐出するための吐出口Ｇ２が形成されている。
枠部４２ｂの前側の端部は、複数のボルト４３を用いてベアリングハウジング４１の外縁部と接続されており、ベアリングハウジング４１とロータハウジング４２とにより、雌ロータ２及び雄ロータ３を共に収容するための空間Ｋが形成されている。空間Ｋは、吸入口Ｇ１及び吐出口Ｇ２を除けば、空気が漏出しない気密構造となっている。
【００２５】
駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、互いに協働して雌ロータ２及び雄ロータ３を相反する方向で回転させ、それぞれの回転速度の関係を所定の比率に維持するためのギヤである。
駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、互いに噛合して、雌ロータ軸２１の前端部及び雄ロータ軸３１の前端部のそれぞれに一体的に接続されている。駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、それらの材質が各タイミングギヤ５及び６の騒音特性に基づいて選定されており、ケーシング４の材質であるアルミ系の金属材料と実質的に略同一の線膨張係数を有する金属材料（例えばステンレス系の材料等）を用いて形成されている。
【００２６】
続いて、本実施形態におけるスクリュー圧縮機１の動作を説明する。
まず、スクリュー圧縮機１が、外部から導入された空気を圧縮する動作について説明する。
駆動部Ｅの作動により、雌ロータ２が所定の方向で回転する。雌ロータ２及び雄ロータ３にはそれぞれ駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６が設けられ、駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は互いに噛合しているため、雌ロータ２及び雄ロータ３は互いに相反する方向で回転する。吸入口Ｇ１から空間Ｋ内に導入された空気は、雌ロータ２及び雄ロータ３の間を後方側から前方側に向かって流動すると共に圧縮される。圧縮された空気は、吐出口Ｇ２から吐出される。
以上で、スクリュー圧縮機１が外部から導入された空気を圧縮する動作が終了する。
【００２７】
次に、スクリュー圧縮機１による空気の圧縮に関する作用を説明する。
空間Ｋに導入された空気が、雌ロータ２及び雄ロータ３の間を後方側から前方側に向かって流動すると共に圧縮されることで、空気の温度は上昇する。圧縮された空気が有する熱は、圧縮された空気の周囲の部材に伝導するため、該周囲の部材の温度も上昇する。
【００２８】
より詳しくは、まず、吐出口Ｇ２の近傍には圧縮された空気が存在しているため、吐出口Ｇ２近傍に位置する雌ロータ２、雄ロータ３、ベアリングハウジング４１及び枠部４２ｂには圧縮された空気の熱が伝導し、それらの温度が上昇する。また、雌ロータ２の雌ロータ軸２１及び雄ロータ３の雄ロータ軸３１には、駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６がそれぞれ設けられており、支持部４２ａは、枠部４２ｂと共に一体的に形成されているため、駆動側タイミングギヤ５、従動側タイミングギヤ６及び支持部４２ａの温度も上昇する。
これらの部材及び部位は、温度が上昇することにより熱膨張する。特に、ベアリングハウジング４１が熱膨張することにより、雌ロータ２及び雄ロータ３の間隔は拡大する。
【００２９】
ここで、駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、いずれもベアリングハウジング４１の材質と略同一の線膨張係数を有する金属材料を用いて形成されているため、これらの部材における熱膨張の程度も略同一となる。よって、ベアリングハウジング４１が膨張することにより雌ロータ２及び雄ロータ３の間隔は拡大し、雌ロータ２及び雄ロータ３にそれぞれ設けられているタイミングギヤ５及び６の各々の中心位置の間隔も拡大するが、ベアリングハウジング４１の膨張と共にタイミングギヤ５及び６自体も同程度で膨張するため、タイミングギヤ５及び６間のバックラッシュが拡大しない。したがって、タイミングギヤ５及び６におけるバックラッシュの拡大に伴う、ギヤの騒音の増加を抑制することができる。
【００３０】
また、ベアリングハウジング４１及び支持部４２ａの材質は、共にアルミ系の金属材料で形成されているため、これらの部位における熱膨張の程度も略同一となる。よって、雌ロータ２に対する雄ロータ３の傾きは変化せずに、雌ロータ２及び雄ロータ３の間隔が拡大する。したがって、雌ロータ２に対する雄ロータ３の傾きが変化することによる、タイミングギヤ５及び６のバックラッシュの変化を抑制することができる。
【００３１】
また、ベアリングハウジング４１及びロータハウジング４２は、共にアルミ系の金属材料で形成されているため、これらの部材における熱膨張の程度も略同一となる。これらの部材はボルト４３を用いて一体的に接続されているが、膨張の程度が略同一であるため、膨張の程度が異なることで生じる歪みや、歪みを原因とする破損等の発生が抑制される。
【００３２】
また、一般的に、雌ロータ２と雄ロータ３との間の最小バックラッシュ（スクリュー圧縮機１の使用最低温度におけるバックラッシュ）は、スクリュー圧縮機１の使用温度域におけるタイミングギヤ５及び６間の最大バックラッシュよりも大きく設定される。これは、ロータ２及び３間での接触を防止するためである。
本実施形態では、ケーシング４とタイミングギヤ５及び６との間の熱膨張差が小さいため、タイミングギヤ５及び６間の最大バックラッシュも小さくなる。そのため、ロータ２及び３間の最小バックラッシュを小さく設定することができ、ロータ２及び３間の隙間が減少する。したがって、ロータ２及び３間からの流体漏れを抑制でき、スクリュー圧縮機１の圧縮効率を向上させることができる。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、スクリュー圧縮機１におけるケーシング４の温度が上昇し熱膨張したときにも、タイミングギヤ５及び６のバックラッシュの拡大が抑えられるため、バックラッシュの拡大に伴う騒音の増加を抑制できるという効果がある。
【００３４】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係るスクリュー圧縮機１Ａの構成を、図２を参照して説明する。
図２は、スクリュー圧縮機１Ａの構成を示す断面図である。なお、図２において、第１の実施形態の構成要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図２に示すように、スクリュー圧縮機１Ａは、駆動軸７と、ギヤケース（変速ギヤ支持部）８と、駆動側増速ギヤ（変速ギヤ）９と、従動側増速ギヤ（変速ギヤ）１０とを備えている。
【００３５】
駆動軸７は、前後方向で延びる回転軸であり、駆動部Ｅと一体的に接続されている。
ギヤケース８は、駆動軸７を軸支すると共に、タイミングギヤ５及び６等を収容するためのケースであり、その後端部は、ボルト４３によりベアリングハウジング４１の外縁部に一体的に接続されている。ギヤケース８は前後方向で貫通する孔部を有しており、該孔部には駆動軸ベアリングＲ３を介して駆動軸７が回転自在に嵌合して軸支されている。また、ギヤケース８は、その材質が後述する駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０の騒音特性に基づいて選定されており、ベアリングハウジング４１の材質であるアルミ系の金属材料を用いて形成されている。なお、駆動軸ベアリングＲ３には、アンギュラタイプのベアリングを用いており、一対のアンギュラベアリングを互いに逆の向きで設置している。
【００３６】
駆動側増速ギヤ９は、駆動軸ベアリングＲ３の後側で、駆動軸７の後端部に一体的に設けられている。従動側増速ギヤ１０は、駆動側タイミングギヤ５の前側で、雌ロータ軸２１の前端部に一体的に設けられている。駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０は、互いに噛合して設けられている。駆動側増速ギヤ９の外周は、従動側増速ギヤ１０の外周よりも大きく形成されており、駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０の協働により、雌ロータ軸２１の回転速度を駆動軸７の回転速度よりも増加させることが可能である。
【００３７】
なお、駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０は、それらの材質が各増速ギヤ９及び１０の騒音特性に基づいて選定されており、ベアリングハウジング４１の材質であるアルミ系の金属材料と実質的に略同一の線膨張係数を有する金属材料（例えばステンレス系の材料等）を用いて形成されている。
【００３８】
続いて、スクリュー圧縮機１Ａによる空気の圧縮に関する作用を説明する。
圧縮された空気が持つ熱によってケーシング４等が熱膨張する作用については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００３９】
圧縮された空気の熱が、ベアリングハウジング４１を介してギヤケース８へ伝導するため、ギヤケース８は熱膨張する。すなわち、ベアリングハウジング４１及びギヤケース８が熱膨張することにより、増速ギヤ９及び１０のそれぞれの中心位置の間隔は拡大する。
また、上記熱は雌ロータ軸２１を介して従動側増速ギヤ１０に伝達し、従動側増速ギヤ１０は熱膨張する。さらに、上記熱はギヤケース８及び駆動軸ベアリングＲ３、又は、従動側増速ギヤ１０を介して駆動側増速ギヤ９に伝達し、駆動側増速ギヤ９は熱膨張する。
【００４０】
ここで、増速ギヤ９及び１０は、いずれもベアリングハウジング４１及びギヤケース８の材質と略同一の線膨張係数を有する金属材料を用いて形成されているため、これらの部材における熱膨張の程度も略同一となる。よって、ベアリングハウジング４１及びギヤケース８が膨張することにより、増速ギヤ９及び１０のそれぞれの中心位置の間隔は拡大するが、ベアリングハウジング４１及びギヤケース８の膨張と共に増速ギヤ９及び１０自体も同程度で膨張するため、増速ギヤ９及び１０の間のバックラッシュが拡大しない。したがって、増速ギヤ９及び１０におけるバックラッシュの拡大に伴う、ギヤの騒音の増加を抑制することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、第１の実施形態によって得られる効果に加え、スクリュー圧縮機１Ａにおけるケーシング４及びギヤケース８の温度が上昇し熱膨張したときにも、増速ギヤ９及び１０のバックラッシュの拡大が抑えられるため、バックラッシュの拡大に伴う騒音の増加を抑制できるという効果がある。
【００４２】
なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、スクリュー圧縮機１及び１Ａは車両等に搭載され、圧縮した空気をエンジン等の内燃機関に供給する過給機として用いられているが、本発明はこのような用途に限定されるものではなく、圧縮された気体を必要とする他の装置に用いてもよい。例えば、冷蔵・冷凍装置におけるコンプレッサーとして用いられてもよい。なお、この場合にスクリュー圧縮機１及び１Ａが圧縮する気体は、気化した冷媒となる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ロータ２及び３の材料は、その表面の材料のみが明記されているが、ロータ２及び３をケーシング４と略同一の線膨張係数を有する材料を用いて形成してもよい。このような構成を採用することで、ロータ２、３及びケーシング４の熱膨張の程度が略同一となり、ケーシング４が膨張することによりロータ軸２１及び３１の間隔が拡大しても、ロータ２及び３自体が膨張するために、ロータ２及び３間の隙間が略一定に維持される。したがって、ロータ２及び３間の隙間を流動する気体の流動特性が変化せず、スクリュー圧縮機１及び１Ａの圧縮効率等の性能を維持できると共に、ロータ２及び３同士の接触を防止することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、ケーシング４及びギヤケース８は、アルミ系の金属材料を用いて形成されていたが、本発明はこのような材料に限定されるものではなく、他の金属材料又は非金属材料等を用いてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、タイミングギヤ５及び６の線膨張係数が、ケーシング４の線膨張係数と略同一であったが、タイミングギヤ５及び６の線膨張係数が、少なくともベアリングハウジング４１の線膨張係数と略同一である構成としてもよい。この場合でも、タイミングギヤ５及び６におけるバックラッシュの拡大に伴う、ギヤの騒音の増加を抑制することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、支持部４２ａ及び枠部４２ｂは一体的に構成されてロータハウジング４２を形成していたが、支持部４２ａ及び枠部４２ｂを別部材としてもよい。さらに、タイミングギヤ５及び６の線膨張係数が、ベアリングハウジング４１及び別部材とされた支持部４２ａの線膨張係数と略同一である構成としてもよい。この場合でも、雌ロータ２に対する雄ロータ３の傾きが変化することによる、タイミングギヤ５及び６のバックラッシュの変化を抑制することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、支持部４２ａ及び枠部４２ｂは一体的に構成されてロータハウジング４２を形成していたが、支持部４２ａ及び枠部４２ｂを別部材とし、ベアリングハウジング４１及び枠部４２ｂを一体的に構成してもよい。
【００４９】
また、上記第２の実施形態では、雌ロータ２の回転速度を駆動軸７の回転速度より増加させるための増速ギヤ９及び１０を用いているが、雌ロータ２の回転速度を駆動軸７の回転速度より低下させるための減速ギヤを用いてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、タイミングギヤ５及び６並びに増速ギヤ９及び１０はステンレス系の材料を用いて形成され、ケーシング４はアルミ系の材料を用いて形成されているが、例えばスクリュー圧縮機１の重量に関する制約がない場合には、上記部材の全てを鋼系の材料を用いて形成してもよい。このような構成によれば、上記部材の熱膨張の程度を全て略同一にすることができるため、熱膨張時にギヤのバックラッシュは拡大せず、騒音も増加しない。
【００５１】
また、例えばタイミングギヤ５及び６並びに増速ギヤ９及び１０の、剛性に関する制約がない場合（低負荷で運転される場合等）には、上記部材の全てをアルミ系の材料を用いて形成してもよい。このような構成によれば、上記部材及びケーシング４の熱膨張の程度を全て略同一にすることができるため、熱膨張時にギヤのバックラッシュは拡大せず、騒音も増加しない。
【符号の説明】
【００５２】
１（１Ａ）…スクリュー圧縮機、２…雌ロータ（ロータ）、３…雄ロータ（ロータ）、４…ケーシング、４１…ベアリングハウジング（支持部）、４２ａ…支持部、４２ｂ…枠部（連結部）、５…駆動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）、６…従動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）、８…ギヤケース（変速ギヤ支持部）、９…駆動側増速ギヤ（変速ギヤ）、１０…従動側増速ギヤ（変速ギヤ）、Ｋ…空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、螺旋状を呈する一対のロータを用いて気体を圧縮するスクリュー圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、螺旋状を呈する一対のロータを互いに相反する方向で回転させることにより、気体を圧縮するスクリュー圧縮機が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
このようなスクリュー圧縮機は、螺旋状を呈する一対のロータと、一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えている。ロータは、軸の外周面に凸部が螺旋状に配置された構成となっている。ケーシングは、一対のロータを配置するための空間と、該空間に連通する気体の吸入口及び吐出口とを有している。
また、一方のロータには、ロータを回転させるための駆動部が連結され、一対のロータには、互いに噛合するタイミングギヤがそれぞれ設けられている。
【０００３】
駆動部の作動により一方のロータが回転し、タイミングギヤが噛合していることにより、他方のロータは上記一方のロータと相反する方向で回転する。一対のロータが互いに相反する方向で回転し、吸入口からケーシングの空間内に導入された気体が一対のロータ間を流動しつつ圧縮され、圧縮された気体は吐出口から吐出される。したがって、スクリュー圧縮機を用いることで、吸入口から導入された気体を圧縮し、圧縮された気体を吐出口から他の装置等に供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一対のロータ間で気体が圧縮されることにより、気体の温度は上昇する。また、ケーシングは、一対のロータを共に軸支しつつ、ロータの両端部に各々対応して設けられている支持部（例えばロータをその両端部で軸支するケーシングの壁部など）を有している。気体の温度上昇によりケーシングやその支持部の温度も上昇し、支持部は熱膨張する。ケーシングやその支持部の材質の線膨張係数がタイミングギヤの材質の線膨張係数より大きい場合、支持部が熱膨張すると、支持部に軸支されている一対のロータの間隔が拡大し、一対のロータにそれぞれ設けられているタイミングギヤの間隔及びギヤのバックラッシュが拡大する。
そして、ギヤのバックラッシュが拡大することで、回転するギヤが発生する騒音が増加するという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ケーシングにおける支持部の温度が上昇し熱膨張したときにも、回転するギヤが生じる騒音の増加を抑制できるスクリュー圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明のスクリュー圧縮機は、螺旋状を呈する一対のロータと、該一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えるスクリュー圧縮機であって、一対のロータのそれぞれに設けられ、互いに噛合するタイミングギヤを有し、ケーシングは、一対のロータを共に軸支し、かつ、ロータの両端部に各々対応して設けられる支持部を有し、タイミングギヤにおける騒音特性に基づいて、タイミングギヤの材質が選定されているという構成を採用する。
【０００８】
このような構成を採用する本発明では、一対のロータが互いに相反する方向で回転し、一対のロータ間の気体が圧縮される。圧縮されることにより、気体の温度は上昇する。気体の温度上昇によりケーシング、支持部、ロータ及びロータに設けられたタイミングギヤの温度も上昇し、これらの部材は熱膨張する。
ここで、タイミングギヤの材質が、タイミングギヤの騒音特性、すなわちバックラッシュ拡大に関するタイミングギヤの特性に基づいて選定されているため、タイミングギヤのバックラッシュの拡大が抑制される。
【０００９】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、タイミングギヤの線膨張係数が、少なくともタイミングギヤ側に位置する支持部の線膨張係数と略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、タイミングギヤの線膨張係数が、少なくともタイミングギヤ側に位置する支持部の線膨張係数と略同一であるため、両部材の間での熱膨張の程度も略同一となる。したがって、支持部が膨張することにより一対のロータ間の間隔が拡大し、一対のタイミングギヤにおける各々の中心位置の間隔も拡大するが、支持部の膨張と共にタイミングギヤも略同程度で膨張するため、タイミングギヤのバックラッシュは拡大しない。
【００１０】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、タイミングギヤの線膨張係数が、いずれの支持部の線膨張係数とも略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、各支持部の熱膨張の程度が略同一であるため、一方のロータに対する他方のロータの傾きは変化せずに、一対のロータ間の間隔が拡大する。よって、一方のロータに対する他方のロータの傾きが変化することによる、タイミングギヤのバックラッシュの変化が抑制される。
【００１１】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、ケーシングが、一対の支持部を互いに連結する連結部を有し、一対の支持部と連結部とにより形成される空間内に一対のロータが配置され、一対の支持部と連結部とが、略同一の熱膨張係数を有する材料を用いて形成されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、支持部及び連結部における熱膨張の程度が略同一であるため、これらの部位間における熱膨張の程度が異なることで生じる歪みや、歪みを原因とする破損等の発生が抑制される。
【００１２】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、ロータの回転数を変化させる複数の変速ギヤと、該複数の変速ギヤのうち、少なくとも一つの変速ギヤを回転自在に軸支する変速ギヤ支持部とを有し、変速ギヤにおける騒音特性に基づいて、変速ギヤ及び変速ギヤ支持部の材質が選定されているという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、変速ギヤ及び変速ギヤ支持部の材質が、変速ギヤの騒音特性、すなわち変速ギヤのバックラッシュ拡大に関する特性に基づいて選定されているため、変速ギヤのバックラッシュの拡大が抑制される。
【００１３】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、複数の変速ギヤの線膨張係数が、タイミングギヤ側に位置する支持部、及び、変速ギヤ支持部のいずれの線膨張係数とも略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、複数の変速ギヤの線膨張係数が、タイミングギヤ側に位置する支持部、及び、変速ギヤ支持部のいずれの線膨張係数とも略同一であるため、これらの部材間での熱膨張の程度も略同一となる。したがって、支持部及び変速ギヤ支持部が膨張しても、これらの部材の膨張と共に変速ギヤも略同程度で膨張するため、変速ギヤのバックラッシュは拡大しない。
【００１４】
また、本発明のスクリュー圧縮機は、支持部の線膨張係数が、いずれのロータの線膨張係数とも略同一であるという構成を採用する。
このような構成を採用する本発明では、支持部が熱膨張しても、支持部の膨張と共にロータも略同程度で膨張するため、一対のロータ間の隙間が変化しない。したがって、スクリュー圧縮機における圧縮効率が低下せず、一対のロータ同士が接触する虞もない。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、スクリュー圧縮機のケーシングにおける支持部等の温度が上昇し熱膨張したときにも、タイミングギヤ等におけるギヤのバックラッシュの拡大が抑えられるため、ギヤのバックラッシュ拡大に伴う騒音の増加を抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スクリュー圧縮機１の構成を示す概略図である。
【図２】スクリュー圧縮機１Ａの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
〔第１実施形態〕
本実施形態におけるスクリュー圧縮機１の構成を、図１を参照して説明する。図１は、スクリュー圧縮機１の構成を示す概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の線視Ａ−Ａ断面図である。なお、図１における矢印Ｆは前方を示すものとする。
【００１８】
本実施形態におけるスクリュー圧縮機１は、螺旋状を呈する一対のロータ（後述する雌ロータ２及び雄ロータ３）を互いに相反する方向で回転させることにより、その内部に導入された空気（気体）を圧縮する圧縮機である。なお、スクリュー圧縮機１は、車両等に搭載され、圧縮した空気をエンジン等の内燃機関に供給する過給機として用いられる。
図１に示すように、スクリュー圧縮機１は、雌ロータ（ロータ）２と、雄ロータ（ロータ）３と、ケーシング４と、駆動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）５と、従動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）６とを備えている。
【００１９】
雌ロータ２は、前後方向で延びる雌ロータ軸２１の外周面に、雌側凸部２２が螺旋状に配置された構成となっている。雌側凸部２２の表面は、耐熱性を有し摩擦係数の低い合成樹脂材料等によって形成されている。雌ロータ軸２１の前方側には、スクリュー圧縮機１を駆動するための駆動部Ｅが接続されている。駆動部Ｅには、エンジン等の内燃機関や電動機、流体の流動により回転する翼車（風車等）が用いられる。
【００２０】
雄ロータ３は、前後方向で延びる雄ロータ軸３１の外周面に、雄側凸部３２が螺旋状に配置された構成となっている。雄側凸部３２の表面は、耐熱性を有し摩擦係数の低い合成樹脂材料等によって形成されている。雌ロータ２と雄ロータ３とは、それぞれのロータ軸２１及び３１が略同一の方向で延在し、かつ、雌側凸部２２及び雄側凸部３２が互いに噛み合う位置で配置されている。なお、雌ロータ２と雄ロータ３との間には所定の隙間が形成されており、雌側凸部２２と雄側凸部３２とは互いに接触していない。
【００２１】
ケーシング４は、スクリュー圧縮機１の外殻を構成する部材であり、略直方体状を呈している。ケーシング４は、ベアリングハウジング４１と、ロータハウジング４２とを有している。
【００２２】
ベアリングハウジング４１は、雌ロータ軸２１及び雄ロータ軸３１を回転自在に軸支する部材である。ベアリングハウジング４１は、アルミ系の金属材料を用いて形成されている。また、ベアリングハウジング４１は、前後方向で貫通する一対の孔部を有しており、該一対の孔部には前方側ベアリングＲ１を介して雌ロータ軸２１の前端部及び雄ロータ軸３１の前端部がそれぞれ回転自在に嵌合して軸支されている。なお、前方側ベアリングＲ１には、アンギュラタイプのベアリングが用いられており、雌ロータ軸２１及び雄ロータ軸３１のそれぞれに一対のアンギュラベアリングが互いに逆の向きで設置されている。
【００２３】
ロータハウジング４２は、雌ロータ軸２１及び雄ロータ軸３１を回転自在に軸支しつつ、その内部に雌ロータ２及び雄ロータ３を収容するための部材である。ロータハウジング４２は、支持部４２ａと、枠部４２ｂとを有している。また、ロータハウジング４２は、アルミ系の金属材料を用いて一体的に形成されている。
【００２４】
支持部４２ａは、前後方向で貫通する一対の孔部を有しており、該一対の孔部には後方側ベアリングＲ２を介して雌ロータ軸２１の後端部及び雄ロータ軸３１の後端部がそれぞれ回転自在に嵌合して軸支されている。また、支持部４２ａは、外部から空気をケーシング４の内部に導入するための吸入口Ｇ１が複数設けられている。
枠部４２ｂは、雌ロータ２及び雄ロータ３を共に囲む枠状に形成されており、後側の端部で支持部４２ａの外縁部と一体的に連結されている。枠部４２ｂの前方側の側面には圧縮された空気を吐出するための吐出口Ｇ２が形成されている。
枠部４２ｂの前側の端部は、複数のボルト４３を用いてベアリングハウジング４１の外縁部と接続されており、ベアリングハウジング４１とロータハウジング４２とにより、雌ロータ２及び雄ロータ３を共に収容するための空間Ｋが形成されている。空間Ｋは、吸入口Ｇ１及び吐出口Ｇ２を除けば、空気が漏出しない気密構造となっている。
【００２５】
駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、互いに協働して雌ロータ２及び雄ロータ３を相反する方向で回転させ、それぞれの回転速度の関係を所定の比率に維持するためのギヤである。
駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、互いに噛合して、雌ロータ軸２１の前端部及び雄ロータ軸３１の前端部のそれぞれに一体的に接続されている。駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、それらの材質が各タイミングギヤ５及び６の騒音特性に基づいて選定されており、ケーシング４の材質であるアルミ系の金属材料と実質的に略同一の線膨張係数を有する金属材料（例えばステンレス系の材料等）を用いて形成されている。
【００２６】
続いて、本実施形態におけるスクリュー圧縮機１の動作を説明する。
まず、スクリュー圧縮機１が、外部から導入された空気を圧縮する動作について説明する。
駆動部Ｅの作動により、雌ロータ２が所定の方向で回転する。雌ロータ２及び雄ロータ３にはそれぞれ駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６が設けられ、駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は互いに噛合しているため、雌ロータ２及び雄ロータ３は互いに相反する方向で回転する。吸入口Ｇ１から空間Ｋ内に導入された空気は、雌ロータ２及び雄ロータ３の間を後方側から前方側に向かって流動すると共に圧縮される。圧縮された空気は、吐出口Ｇ２から吐出される。
以上で、スクリュー圧縮機１が外部から導入された空気を圧縮する動作が終了する。
【００２７】
次に、スクリュー圧縮機１による空気の圧縮に関する作用を説明する。
空間Ｋに導入された空気が、雌ロータ２及び雄ロータ３の間を後方側から前方側に向かって流動すると共に圧縮されることで、空気の温度は上昇する。圧縮された空気が有する熱は、圧縮された空気の周囲の部材に伝導するため、該周囲の部材の温度も上昇する。
【００２８】
より詳しくは、まず、吐出口Ｇ２の近傍には圧縮された空気が存在しているため、吐出口Ｇ２近傍に位置する雌ロータ２、雄ロータ３、ベアリングハウジング４１及び枠部４２ｂには圧縮された空気の熱が伝導し、それらの温度が上昇する。また、雌ロータ２の雌ロータ軸２１及び雄ロータ３の雄ロータ軸３１には、駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６がそれぞれ設けられており、支持部４２ａは、枠部４２ｂと共に一体的に形成されているため、駆動側タイミングギヤ５、従動側タイミングギヤ６及び支持部４２ａの温度も上昇する。
これらの部材及び部位は、温度が上昇することにより熱膨張する。特に、ベアリングハウジング４１が熱膨張することにより、雌ロータ２及び雄ロータ３の間隔は拡大する。
【００２９】
ここで、駆動側タイミングギヤ５及び従動側タイミングギヤ６は、いずれもベアリングハウジング４１の材質と略同一の線膨張係数を有する金属材料を用いて形成されているため、これらの部材における熱膨張の程度も略同一となる。よって、ベアリングハウジング４１が膨張することにより雌ロータ２及び雄ロータ３の間隔は拡大し、雌ロータ２及び雄ロータ３にそれぞれ設けられているタイミングギヤ５及び６の各々の中心位置の間隔も拡大するが、ベアリングハウジング４１の膨張と共にタイミングギヤ５及び６自体も同程度で膨張するため、タイミングギヤ５及び６間のバックラッシュが拡大しない。したがって、タイミングギヤ５及び６におけるバックラッシュの拡大に伴う、ギヤの騒音の増加を抑制することができる。
【００３０】
また、ベアリングハウジング４１及び支持部４２ａの材質は、共にアルミ系の金属材料で形成されているため、これらの部位における熱膨張の程度も略同一となる。よって、雌ロータ２に対する雄ロータ３の傾きは変化せずに、雌ロータ２及び雄ロータ３の間隔が拡大する。したがって、雌ロータ２に対する雄ロータ３の傾きが変化することによる、タイミングギヤ５及び６のバックラッシュの変化を抑制することができる。
【００３１】
また、ベアリングハウジング４１及びロータハウジング４２は、共にアルミ系の金属材料で形成されているため、これらの部材における熱膨張の程度も略同一となる。これらの部材はボルト４３を用いて一体的に接続されているが、膨張の程度が略同一であるため、膨張の程度が異なることで生じる歪みや、歪みを原因とする破損等の発生が抑制される。
【００３２】
また、一般的に、雌ロータ２と雄ロータ３との間の最小バックラッシュ（スクリュー圧縮機１の使用最低温度におけるバックラッシュ）は、スクリュー圧縮機１の使用温度域におけるタイミングギヤ５及び６間の最大バックラッシュよりも大きく設定される。これは、ロータ２及び３間での接触を防止するためである。
本実施形態では、ケーシング４とタイミングギヤ５及び６との間の熱膨張差が小さいため、タイミングギヤ５及び６間の最大バックラッシュも小さくなる。そのため、ロータ２及び３間の最小バックラッシュを小さく設定することができ、ロータ２及び３間の隙間が減少する。したがって、ロータ２及び３間からの流体漏れを抑制でき、スクリュー圧縮機１の圧縮効率を向上させることができる。
【００３３】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、スクリュー圧縮機１におけるケーシング４の温度が上昇し熱膨張したときにも、タイミングギヤ５及び６のバックラッシュの拡大が抑えられるため、バックラッシュの拡大に伴う騒音の増加を抑制できるという効果がある。
【００３４】
〔第２実施形態〕
本実施形態に係るスクリュー圧縮機１Ａの構成を、図２を参照して説明する。
図２は、スクリュー圧縮機１Ａの構成を示す断面図である。なお、図２において、第１の実施形態の構成要素と同一の要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図２に示すように、スクリュー圧縮機１Ａは、駆動軸７と、ギヤケース（変速ギヤ支持部）８と、駆動側増速ギヤ（変速ギヤ）９と、従動側増速ギヤ（変速ギヤ）１０とを備えている。
【００３５】
駆動軸７は、前後方向で延びる回転軸であり、駆動部Ｅと一体的に接続されている。
ギヤケース８は、駆動軸７を軸支すると共に、タイミングギヤ５及び６等を収容するためのケースであり、その後端部は、ボルト４３によりベアリングハウジング４１の外縁部に一体的に接続されている。ギヤケース８は前後方向で貫通する孔部を有しており、該孔部には駆動軸ベアリングＲ３を介して駆動軸７が回転自在に嵌合して軸支されている。また、ギヤケース８は、その材質が後述する駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０の騒音特性に基づいて選定されており、ベアリングハウジング４１の材質であるアルミ系の金属材料を用いて形成されている。なお、駆動軸ベアリングＲ３には、アンギュラタイプのベアリングを用いており、一対のアンギュラベアリングを互いに逆の向きで設置している。
【００３６】
駆動側増速ギヤ９は、駆動軸ベアリングＲ３の後側で、駆動軸７の後端部に一体的に設けられている。従動側増速ギヤ１０は、駆動側タイミングギヤ５の前側で、雌ロータ軸２１の前端部に一体的に設けられている。駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０は、互いに噛合して設けられている。駆動側増速ギヤ９の外周は、従動側増速ギヤ１０の外周よりも大きく形成されており、駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０の協働により、雌ロータ軸２１の回転速度を駆動軸７の回転速度よりも増加させることが可能である。
【００３７】
なお、駆動側増速ギヤ９及び従動側増速ギヤ１０は、それらの材質が各増速ギヤ９及び１０の騒音特性に基づいて選定されており、ベアリングハウジング４１の材質であるアルミ系の金属材料と実質的に略同一の線膨張係数を有する金属材料（例えばステンレス系の材料等）を用いて形成されている。
【００３８】
続いて、スクリュー圧縮機１Ａによる空気の圧縮に関する作用を説明する。
圧縮された空気が持つ熱によってケーシング４等が熱膨張する作用については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００３９】
圧縮された空気の熱が、ベアリングハウジング４１を介してギヤケース８へ伝導するため、ギヤケース８は熱膨張する。すなわち、ベアリングハウジング４１及びギヤケース８が熱膨張することにより、増速ギヤ９及び１０のそれぞれの中心位置の間隔は拡大する。
また、上記熱は雌ロータ軸２１を介して従動側増速ギヤ１０に伝達し、従動側増速ギヤ１０は熱膨張する。さらに、上記熱はギヤケース８及び駆動軸ベアリングＲ３、又は、従動側増速ギヤ１０を介して駆動側増速ギヤ９に伝達し、駆動側増速ギヤ９は熱膨張する。
【００４０】
ここで、増速ギヤ９及び１０は、いずれもベアリングハウジング４１及びギヤケース８の材質と略同一の線膨張係数を有する金属材料を用いて形成されているため、これらの部材における熱膨張の程度も略同一となる。よって、ベアリングハウジング４１及びギヤケース８が膨張することにより、増速ギヤ９及び１０のそれぞれの中心位置の間隔は拡大するが、ベアリングハウジング４１及びギヤケース８の膨張と共に増速ギヤ９及び１０自体も同程度で膨張するため、増速ギヤ９及び１０の間のバックラッシュが拡大しない。したがって、増速ギヤ９及び１０におけるバックラッシュの拡大に伴う、ギヤの騒音の増加を抑制することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、第１の実施形態によって得られる効果に加え、スクリュー圧縮機１Ａにおけるケーシング４及びギヤケース８の温度が上昇し熱膨張したときにも、増速ギヤ９及び１０のバックラッシュの拡大が抑えられるため、バックラッシュの拡大に伴う騒音の増加を抑制できるという効果がある。
【００４２】
なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、スクリュー圧縮機１及び１Ａは車両等に搭載され、圧縮した空気をエンジン等の内燃機関に供給する過給機として用いられているが、本発明はこのような用途に限定されるものではなく、圧縮された気体を必要とする他の装置に用いてもよい。例えば、冷蔵・冷凍装置におけるコンプレッサーとして用いられてもよい。なお、この場合にスクリュー圧縮機１及び１Ａが圧縮する気体は、気化した冷媒となる。
【００４４】
また、上記実施形態では、ロータ２及び３の材料は、その表面の材料のみが明記されているが、ロータ２及び３をケーシング４と略同一の線膨張係数を有する材料を用いて形成してもよい。このような構成を採用することで、ロータ２、３及びケーシング４の熱膨張の程度が略同一となり、ケーシング４が膨張することによりロータ軸２１及び３１の間隔が拡大しても、ロータ２及び３自体が膨張するために、ロータ２及び３間の隙間が略一定に維持される。したがって、ロータ２及び３間の隙間を流動する気体の流動特性が変化せず、スクリュー圧縮機１及び１Ａの圧縮効率等の性能を維持できると共に、ロータ２及び３同士の接触を防止することができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、ケーシング４及びギヤケース８は、アルミ系の金属材料を用いて形成されていたが、本発明はこのような材料に限定されるものではなく、他の金属材料又は非金属材料等を用いてもよい。
【００４６】
また、上記実施形態では、タイミングギヤ５及び６の線膨張係数が、ケーシング４の線膨張係数と略同一であったが、タイミングギヤ５及び６の線膨張係数が、少なくともベアリングハウジング４１の線膨張係数と略同一である構成としてもよい。この場合でも、タイミングギヤ５及び６におけるバックラッシュの拡大に伴う、ギヤの騒音の増加を抑制することができる。
【００４７】
また、上記実施形態では、支持部４２ａ及び枠部４２ｂは一体的に構成されてロータハウジング４２を形成していたが、支持部４２ａ及び枠部４２ｂを別部材としてもよい。さらに、タイミングギヤ５及び６の線膨張係数が、ベアリングハウジング４１及び別部材とされた支持部４２ａの線膨張係数と略同一である構成としてもよい。この場合でも、雌ロータ２に対する雄ロータ３の傾きが変化することによる、タイミングギヤ５及び６のバックラッシュの変化を抑制することができる。
【００４８】
また、上記実施形態では、支持部４２ａ及び枠部４２ｂは一体的に構成されてロータハウジング４２を形成していたが、支持部４２ａ及び枠部４２ｂを別部材とし、ベアリングハウジング４１及び枠部４２ｂを一体的に構成してもよい。
【００４９】
また、上記第２の実施形態では、雌ロータ２の回転速度を駆動軸７の回転速度より増加させるための増速ギヤ９及び１０を用いているが、雌ロータ２の回転速度を駆動軸７の回転速度より低下させるための減速ギヤを用いてもよい。
【００５０】
また、上記実施形態では、タイミングギヤ５及び６並びに増速ギヤ９及び１０はステンレス系の材料を用いて形成され、ケーシング４はアルミ系の材料を用いて形成されているが、例えばスクリュー圧縮機１の重量に関する制約がない場合には、上記部材の全てを鋼系の材料を用いて形成してもよい。このような構成によれば、上記部材の熱膨張の程度を全て略同一にすることができるため、熱膨張時にギヤのバックラッシュは拡大せず、騒音も増加しない。
【００５１】
また、例えばタイミングギヤ５及び６並びに増速ギヤ９及び１０の、剛性に関する制約がない場合（低負荷で運転される場合等）には、上記部材の全てをアルミ系の材料を用いて形成してもよい。このような構成によれば、上記部材及びケーシング４の熱膨張の程度を全て略同一にすることができるため、熱膨張時にギヤのバックラッシュは拡大せず、騒音も増加しない。
【符号の説明】
【００５２】
１（１Ａ）…スクリュー圧縮機、２…雌ロータ（ロータ）、３…雄ロータ（ロータ）、４…ケーシング、４１…ベアリングハウジング（支持部）、４２ａ…支持部、４２ｂ…枠部（連結部）、５…駆動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）、６…従動側タイミングギヤ（タイミングギヤ）、８…ギヤケース（変速ギヤ支持部）、９…駆動側増速ギヤ（変速ギヤ）、１０…従動側増速ギヤ（変速ギヤ）、Ｋ…空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺旋状を呈する一対のロータと、該一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えるスクリュー圧縮機であって、
前記一対のロータのそれぞれに設けられ、互いに噛合するタイミングギヤを有し、
前記ケーシングは、前記一対のロータを共に軸支し、かつ、前記ロータの両端部に各々対応して設けられる支持部を有し、
前記タイミングギヤにおける騒音特性に基づいて、前記タイミングギヤの材質が選定されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記タイミングギヤの線膨張係数が、少なくとも前記タイミングギヤ側に位置する前記支持部の線膨張係数と略同一であることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記タイミングギヤの線膨張係数が、いずれの前記支持部の線膨張係数とも略同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記ケーシングは、一対の前記支持部を互いに連結する連結部を有し、
前記一対の支持部と前記連結部とにより形成される空間内に前記一対のロータが配置され、
前記一対の支持部と前記連結部とが、略同一の熱膨張係数を有する材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
前記ロータの回転数を変化させる複数の変速ギヤと、
該複数の変速ギヤのうち、少なくとも一つの変速ギヤを回転自在に軸支する変速ギヤ支持部とを有し、
前記変速ギヤにおける騒音特性に基づいて、前記変速ギヤ及び前記変速ギヤ支持部の材質が選定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項６】
前記複数の変速ギヤの線膨張係数が、前記タイミングギヤ側に位置する前記支持部、及び、前記変速ギヤ支持部のいずれの線膨張係数とも略同一であることを特徴とする請求項５に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項７】
前記支持部の線膨張係数が、いずれの前記ロータの線膨張係数とも略同一であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項１】
螺旋状を呈する一対のロータと、該一対のロータを互いに噛み合った状態で回転自在に軸支するケーシングとを備えるスクリュー圧縮機であって、
前記一対のロータのそれぞれに設けられ、互いに噛合するタイミングギヤを有し、
前記ケーシングは、前記一対のロータを共に軸支し、かつ、前記ロータの両端部に各々対応して設けられる支持部を有し、
前記タイミングギヤにおける騒音特性に基づいて、前記タイミングギヤの材質が選定されていることを特徴とするスクリュー圧縮機。
【請求項２】
前記タイミングギヤの線膨張係数が、少なくとも前記タイミングギヤ側に位置する前記支持部の線膨張係数と略同一であることを特徴とする請求項１に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項３】
前記タイミングギヤの線膨張係数が、いずれの前記支持部の線膨張係数とも略同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項４】
前記ケーシングは、一対の前記支持部を互いに連結する連結部を有し、
前記一対の支持部と前記連結部とにより形成される空間内に前記一対のロータが配置され、
前記一対の支持部と前記連結部とが、略同一の熱膨張係数を有する材料を用いて形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項５】
前記ロータの回転数を変化させる複数の変速ギヤと、
該複数の変速ギヤのうち、少なくとも一つの変速ギヤを回転自在に軸支する変速ギヤ支持部とを有し、
前記変速ギヤにおける騒音特性に基づいて、前記変速ギヤ及び前記変速ギヤ支持部の材質が選定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項６】
前記複数の変速ギヤの線膨張係数が、前記タイミングギヤ側に位置する前記支持部、及び、前記変速ギヤ支持部のいずれの線膨張係数とも略同一であることを特徴とする請求項５に記載のスクリュー圧縮機。
【請求項７】
前記支持部の線膨張係数が、いずれの前記ロータの線膨張係数とも略同一であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のスクリュー圧縮機。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２４２６６３（Ｐ２０１０−２４２６６３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９３８０３（Ｐ２００９−９３８０３）
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月８日（２００９．４．８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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