スクリュ圧縮機
【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４１と、スクリュロータ４１を収容するスクリュケーシング１２と、スクリュロータ４１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、周囲の部材と衝突する態様又は相互に衝突する態様でモータ軸７と略同軸に配置された板状の錘８を具備してなる制振機構部を備える。錘８の固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられている。
【解決手段】スクリュロータ４１と、スクリュロータ４１を収容するスクリュケーシング１２と、スクリュロータ４１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、周囲の部材と衝突する態様又は相互に衝突する態様でモータ軸７と略同軸に配置された板状の錘８を具備してなる制振機構部を備える。錘８の固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュ式の圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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を収容するスクリュケーシングと、前記スクリュロータ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、周囲の部材と衝突する態様又は相互に衝突する態様で前記モータ軸と略同軸に配置された板状の錘を少なくとも具備してなる制振機構部と、を備え、前記制振機構部の固有振動数が、前記スクリュロータと前記モータ軸とで構成されるロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とするスクリュ圧縮機を提供する。
【００１４】
この構成によると、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）などと錘とが衝突したり摩擦しあったりすることにより、または錘同士が衝突したり摩擦しあったりすることにより、振動エネルギーが消散し、ロータ軸の振動は低減する。また、錘を少なくとも具備してなる制振機構部の固有振動数が、ロータ軸が共振する振動数に合わせられていることで、ロータ軸に共振が生じると制振機構部の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能がより向上する。
【００１５】
また、モータ軸と略同軸に錘が配置されていることで、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）は生じにくい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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２】図１のＡ部拡大図およびそのＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１に示した錘の変形例を示す図である。
【図４】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５】図４のＢ部拡大図およびそのＹ−Ｙ断面図である。
【図６】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７】図６のＣ部拡大図およびそのＺ−Ｚ断面図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
（スクリュ本体部）
スクリュ本体部２は、スクリュロータ４１と、スクリュロータ４１を収容するスクリュケーシング１２とを有する。スクリュロータ４１は、スクリュ歯部４と、スクリュ歯部４と同軸で当該スクリュ歯部４に対して一体構造にされたスクリュ軸３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。
【００２２】
スクリュ歯部４とスクリュ軸３とは、１本の鋼材から削り出し加工などで製作される。なお、スクリュ歯部４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、スクリュロータ４１と後述するモータ軸７とも１本の鋼材から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ロータ４１とモータ軸７とで回転するロータ軸１１を構成する。なお、スクリュロータ４１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。
【００２３】
（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、スクリュロータ４１（スクリュ軸３）と同軸でスクリュロータ４１（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４１側で片持ち支持されている。具体的には、スクリュロータ４１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。
【００２４】
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４１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１０ａ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。
【００２５】
（制振機構部）
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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板状かつ環状の錘８が収容されている。本実施形態では６枚の錘８としているが６枚に限られることはない。１枚でもあってもよい。この錘８（本実施形態では計６枚）と、ボルト９とで本発明における制振機構部を構成する。
【００２８】
６枚の錘８の合計の厚みは、モータ側端面７ａとエンド部材１０との間の間隔よりも小さい。すなわち、錘８は、モータ軸７の軸方向に移動可能となっている。錘８の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。また、錘８の外径（直径）は、回転子５の内径よりも小さい。かつ、前記したように、錘８は、ボルト９の被摺動軸部１６に緩挿されているので、モータ軸７の軸直交方向にも移動（変位）可能となっている。錘８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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
このようにして、錘８は、モータ軸７のモータ側端面７ａ、エンド部材１０などの周囲の部材と軸方向などで衝突する態様でモータ軸７と略同軸に配置されている。本実施形態では複数枚の錘８を用いているので、相互に軸方向で衝突し合うようにもなっている。
【００３１】
なお、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。また、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。
【００３２】
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。
【００３３】
（制振機構部の固有振動数）
ここで、錘８の固有振動数と、スクリュロータ４１とモータ軸７とで構成されるロータ軸１１の固有振動数とを一致させる。ロータ軸１１の固有振動数は、例えば、ロータ軸１１と一体で回転する部品、すなわち、ロータ軸１１、回転子５、ボルト９、およびエンド部材１０といった部品を考慮して計算により求められる。錘８の固有振動数は、その板厚、直径、材料などを選択することで調整される。
【００３４】
（作用・効果）
スクリュ圧縮機１によると、主にスクリュロータ４１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）と錘とが衝突したり摩擦しあったりすることにより、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）、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、軸方向など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。
【００３５】
また、制振機構部を構成する錘８の固有振動数を、ロータ軸１１の固有振動数と一致させることで、錘８の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能をより向上させることができている。ロータ軸１１の固有振動数付近では、錘８部分で大きな振動が励起されるため、衝突と摩擦が促進されるからである。
【００３６】
また、モータ軸７と略同軸に錘８を配置することで、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）は生じにくい。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。
【００３７】
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同士が軸方向衝突したり摩擦しあったり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ている。
【００３８】
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８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。
【００３９】
（変形例）
ボルト９の固有振動数と、スクリュロータ４１とモータ軸７とで構成されるロータ軸１１の固有振動数とを一致させてもよい。ロータ軸１１の固有振動数付近では、ボルト９部分で大きな振動が励起され、その振動により、ボルト９に緩挿された錘８部分でも大きな振動が励起される。これにより、衝突と摩擦による振動低減性能が向上する。１本のボルト９の固有振動数を調整するのみで、複数の錘８すべての振動を促進させることができる。ボルト９の固有振動数は、その軸径、長さ、材料などを選択することで調整される。
【００４０】
なお、ボルト９の固有振動数、および錘８の固有振動数を、いずれもロータ軸１１の固有振動数と一致させてもよい。さらには、錘８とボルト９とで構成される制振機構部全体として（系として）、その固有振動数を、ロータ軸１１の固有振動数と一致させてもよい。
【００４１】
「制振機構部の固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられている」とは、錘８およびボルト９のうちの少なくともいずれか一方の固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられていること、ならびに、制振機構部全体として（系として）、その固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられていること、を全て含んでいる。
【００４２】
なお、ロータ軸１１の固有振動数に、制振機構部の固有振動数を一致させる必要は必ずしもない。ロータ軸１１が共振する振動数（ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数）に、制振機構部の固有振動数を合わせれば、ロータ軸１１に共振が生じると（減衰を付加したい振動数の振動がロータ軸１１に発生すると）、制振機構部の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能が向上する。
【００４３】
ロータ軸１１が共振する振動数とは、特定の振動モードでロータ軸１１の曲げ振動が大きくなる振動数のことであり、ロータ軸１１の固有振動数を含む。また、ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数は、スクリュ圧縮機１の運転に支障がでるようなロータ軸１１の曲げ振動が大きくなる振動数のことであり、ロータ軸１１の固有振動数を含む。
【００４４】
さらには、前記したスクリュ圧縮機１では、モータ軸７のモータ側端面７ａにボルト９の一端をねじ込みなどで固定するとともに、ボルト９の他端部（頭部１７）をエンド部材１０に強く当接させることで、ボルト９が両持ち支持されるが、モータ側端面７ａにボルト９の端を固定するのみ、またはエンド部材１０にボルト９の端（頭部１７）を固定するのみ、というように、ボルト９が片持ち支持されてもよい。
【００４５】
（錘の変形例）
図３は、図１、２に示した錘８の変形例を示す図であり、図２（ｂ）に示したＸ−Ｘ断面図に相当する錘の断面図である。
【００４６】
前提として、図３に示した板状かつ環状の錘４２の固有振動数は、ロータ軸１１の固有振動数と一致させられる。図３に示したように、本実施形態の錘４２の周縁部４２ａには、その周方向に沿って等間隔で（同じ位相差で）三日月状の孔４２ｂが４つ設けられている。孔４２ｂの一部は、錘４２の外形に沿う円弧状とされている。
【００４７】
孔４２ｂの存在によりその部分の弾性が大きくなるので、錘４２の周縁部４２ａは、当該周縁部４２ａの内側部分よりも弾性が大きいばね部となる。なお、三日月状の孔４２ｂの円弧状部頂部などに、当該孔４２ｂと錘４２の周縁とを連通させるスリットが切られていてもよい。これにより、半島形状の振動部が錘４２の周縁部４２ａに形成される。
【００４８】
（作用・効果）
錘４２の周縁部４２ａを当該周縁部４２ａの内側部分よりも弾性が大きいばね部とし、当該周縁部４２ａにばね（弾性）の機能を持たせることで、錘４２の質量と弾性とから求まる錘４２の固有振動数の調整が行いやすくなる。
【００４９】
また、周縁部４２ａの周方向に沿って複数の孔４２ｂを設けることにより、当該周縁部４２ａをばね部とすることで、孔４２ｂの形状、寸法などにより錘４２の固有振動数の調整を行うことができる。これにより、減衰を付加したい振動数（例えば、ロータ軸１１の固有振動数）が低い場合であっても、錘４２の板厚を確保しつつ、錘４２の固有振動数の調整を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態の錘４２によれば、錘４２の重心が、錘４２の中心と一致するので、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）も生じにくい。
【００５１】
（第２実施形態）
図４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５は、図４のＢ部拡大図（図５（ａ））およびそのＹ−Ｙ断面図（図５（ｂ））である。図４および図５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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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。
【００５４】
スペーサ１８を入れることで、錘８の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。また、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。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。
【００５５】
（作用・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。
【００５６】
（第３実施形態）
図６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７は、図６のＣ部拡大図（図７（ａ））およびそのＺ−Ｚ断面図（図７（ｂ））である。図６および図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。
【００５７】
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。
【００５８】
（制振機構部）
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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枚の錘２０としているが３つに限られることはない。１枚でもあってもよい。これら３枚の錘２０とボルト２１とで本発明における制振機構部を構成する。
【００６１】
これら３枚の錘２０とボルト２１とで構成される制振機構部の固有振動数を、ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数に合わせることに関しては、前記した第１実施形態（スクリュ圧縮機１）と同様であるのでその説明を省略する（以降に記載の実施形態・変形例においても同様）。
【００６２】
（作用・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２０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２０をセットすることができる。また、錘２０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２０の外径寸法も任意に決定できる。
【００６３】
（第４実施形態）
図８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８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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（変形例）
図９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。
【００６７】
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９（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同士も衝突・摩擦するので、錘の衝突・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。
【００６８】
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８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枚の錘２５・２６を隣接配置（多層配置）しているが、軸直交方向に３枚以上の錘を隣接配置（多層配置）してもよい。
【００６９】
また、図９（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。また、錘２７の固有振動数が、ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数（例えば、ロータ軸１１の固有振動数）に合わせられることで、減衰を付加したい振動数の振動が発生すると、錘２７の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能がより向上する。
【００７０】
（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）。
【００７１】
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枚、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
さらには、図示を省略するが、図９（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。
【００７６】
さらには、例えば、図１０に示した構造において、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。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１：スクリュ圧縮機
２：スクリュ本体部
３：スクリュ軸
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
１１：ロータ軸
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）
４１：スクリュロータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュ式の圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４３６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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を収容するスクリュケーシングと、前記スクリュロータ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、周囲の部材と衝突する態様又は相互に衝突する態様で前記モータ軸と略同軸に配置された板状の錘を少なくとも具備してなる制振機構部と、を備え、前記制振機構部の固有振動数が、前記スクリュロータと前記モータ軸とで構成されるロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とするスクリュ圧縮機を提供する。
【００１４】
この構成によると、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）などと錘とが衝突したり摩擦しあったりすることにより、または錘同士が衝突したり摩擦しあったりすることにより、振動エネルギーが消散し、ロータ軸の振動は低減する。また、錘を少なくとも具備してなる制振機構部の固有振動数が、ロータ軸が共振する振動数に合わせられていることで、ロータ軸に共振が生じると制振機構部の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能がより向上する。
【００１５】
また、モータ軸と略同軸に錘が配置されていることで、ロータ軸の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）は生じにくい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、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することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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２】図１のＡ部拡大図およびそのＸ−Ｘ断面図である。
【図３】図１に示した錘の変形例を示す図である。
【図４】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５】図４のＢ部拡大図およびそのＹ−Ｙ断面図である。
【図６】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７】図６のＣ部拡大図およびそのＺ−Ｚ断面図である。
【図８】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９】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１０】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１１】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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（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。
【００２０】
（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。
【００２１】
（スクリュ本体部）
スクリュ本体部２は、スクリュロータ４１と、スクリュロータ４１を収容するスクリュケーシング１２とを有する。スクリュロータ４１は、スクリュ歯部４と、スクリュ歯部４と同軸で当該スクリュ歯部４に対して一体構造にされたスクリュ軸３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。
【００２２】
スクリュ歯部４とスクリュ軸３とは、１本の鋼材から削り出し加工などで製作される。なお、スクリュ歯部４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、スクリュロータ４１と後述するモータ軸７とも１本の鋼材から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ロータ４１とモータ軸７とで回転するロータ軸１１を構成する。なお、スクリュロータ４１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。
【００２３】
（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、スクリュロータ４１（スクリュ軸３）と同軸でスクリュロータ４１（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４１側で片持ち支持されている。具体的には、スクリュロータ４１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。
【００２４】
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４１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１０ａ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。
【００２５】
（制振機構部）
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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板状かつ環状の錘８が収容されている。本実施形態では６枚の錘８としているが６枚に限られることはない。１枚でもあってもよい。この錘８（本実施形態では計６枚）と、ボルト９とで本発明における制振機構部を構成する。
【００２８】
６枚の錘８の合計の厚みは、モータ側端面７ａとエンド部材１０との間の間隔よりも小さい。すなわち、錘８は、モータ軸７の軸方向に移動可能となっている。錘８の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。また、錘８の外径（直径）は、回転子５の内径よりも小さい。かつ、前記したように、錘８は、ボルト９の被摺動軸部１６に緩挿されているので、モータ軸７の軸直交方向にも移動（変位）可能となっている。錘８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。
【００２９】
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、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。
【００３０】
このようにして、錘８は、モータ軸７のモータ側端面７ａ、エンド部材１０などの周囲の部材と軸方向などで衝突する態様でモータ軸７と略同軸に配置されている。本実施形態では複数枚の錘８を用いているので、相互に軸方向で衝突し合うようにもなっている。
【００３１】
なお、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。また、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。
【００３２】
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。
【００３３】
（制振機構部の固有振動数）
ここで、錘８の固有振動数と、スクリュロータ４１とモータ軸７とで構成されるロータ軸１１の固有振動数とを一致させる。ロータ軸１１の固有振動数は、例えば、ロータ軸１１と一体で回転する部品、すなわち、ロータ軸１１、回転子５、ボルト９、およびエンド部材１０といった部品を考慮して計算により求められる。錘８の固有振動数は、その板厚、直径、材料などを選択することで調整される。
【００３４】
（作用・効果）
スクリュ圧縮機１によると、主にスクリュロータ４１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）と錘とが衝突したり摩擦しあったりすることにより、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）、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、軸方向など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。
【００３５】
また、制振機構部を構成する錘８の固有振動数を、ロータ軸１１の固有振動数と一致させることで、錘８の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能をより向上させることができている。ロータ軸１１の固有振動数付近では、錘８部分で大きな振動が励起されるため、衝突と摩擦が促進されるからである。
【００３６】
また、モータ軸７と略同軸に錘８を配置することで、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）は生じにくい。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。
【００３７】
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同士が軸方向衝突したり摩擦しあったり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ている。
【００３８】
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８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。
【００３９】
（変形例）
ボルト９の固有振動数と、スクリュロータ４１とモータ軸７とで構成されるロータ軸１１の固有振動数とを一致させてもよい。ロータ軸１１の固有振動数付近では、ボルト９部分で大きな振動が励起され、その振動により、ボルト９に緩挿された錘８部分でも大きな振動が励起される。これにより、衝突と摩擦による振動低減性能が向上する。１本のボルト９の固有振動数を調整するのみで、複数の錘８すべての振動を促進させることができる。ボルト９の固有振動数は、その軸径、長さ、材料などを選択することで調整される。
【００４０】
なお、ボルト９の固有振動数、および錘８の固有振動数を、いずれもロータ軸１１の固有振動数と一致させてもよい。さらには、錘８とボルト９とで構成される制振機構部全体として（系として）、その固有振動数を、ロータ軸１１の固有振動数と一致させてもよい。
【００４１】
「制振機構部の固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられている」とは、錘８およびボルト９のうちの少なくともいずれか一方の固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられていること、ならびに、制振機構部全体として（系として）、その固有振動数と、ロータ軸１１の固有振動数とが一致させられていること、を全て含んでいる。
【００４２】
なお、ロータ軸１１の固有振動数に、制振機構部の固有振動数を一致させる必要は必ずしもない。ロータ軸１１が共振する振動数（ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数）に、制振機構部の固有振動数を合わせれば、ロータ軸１１に共振が生じると（減衰を付加したい振動数の振動がロータ軸１１に発生すると）、制振機構部の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能が向上する。
【００４３】
ロータ軸１１が共振する振動数とは、特定の振動モードでロータ軸１１の曲げ振動が大きくなる振動数のことであり、ロータ軸１１の固有振動数を含む。また、ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数は、スクリュ圧縮機１の運転に支障がでるようなロータ軸１１の曲げ振動が大きくなる振動数のことであり、ロータ軸１１の固有振動数を含む。
【００４４】
さらには、前記したスクリュ圧縮機１では、モータ軸７のモータ側端面７ａにボルト９の一端をねじ込みなどで固定するとともに、ボルト９の他端部（頭部１７）をエンド部材１０に強く当接させることで、ボルト９が両持ち支持されるが、モータ側端面７ａにボルト９の端を固定するのみ、またはエンド部材１０にボルト９の端（頭部１７）を固定するのみ、というように、ボルト９が片持ち支持されてもよい。
【００４５】
（錘の変形例）
図３は、図１、２に示した錘８の変形例を示す図であり、図２（ｂ）に示したＸ−Ｘ断面図に相当する錘の断面図である。
【００４６】
前提として、図３に示した板状かつ環状の錘４２の固有振動数は、ロータ軸１１の固有振動数と一致させられる。図３に示したように、本実施形態の錘４２の周縁部４２ａには、その周方向に沿って等間隔で（同じ位相差で）三日月状の孔４２ｂが４つ設けられている。孔４２ｂの一部は、錘４２の外形に沿う円弧状とされている。
【００４７】
孔４２ｂの存在によりその部分の弾性が大きくなるので、錘４２の周縁部４２ａは、当該周縁部４２ａの内側部分よりも弾性が大きいばね部となる。なお、三日月状の孔４２ｂの円弧状部頂部などに、当該孔４２ｂと錘４２の周縁とを連通させるスリットが切られていてもよい。これにより、半島形状の振動部が錘４２の周縁部４２ａに形成される。
【００４８】
（作用・効果）
錘４２の周縁部４２ａを当該周縁部４２ａの内側部分よりも弾性が大きいばね部とし、当該周縁部４２ａにばね（弾性）の機能を持たせることで、錘４２の質量と弾性とから求まる錘４２の固有振動数の調整が行いやすくなる。
【００４９】
また、周縁部４２ａの周方向に沿って複数の孔４２ｂを設けることにより、当該周縁部４２ａをばね部とすることで、孔４２ｂの形状、寸法などにより錘４２の固有振動数の調整を行うことができる。これにより、減衰を付加したい振動数（例えば、ロータ軸１１の固有振動数）が低い場合であっても、錘４２の板厚を確保しつつ、錘４２の固有振動数の調整を行うことができる。
【００５０】
また、本実施形態の錘４２によれば、錘４２の重心が、錘４２の中心と一致するので、ロータ軸１１の回転時の不釣り合い力（アンバランス力）も生じにくい。
【００５１】
（第２実施形態）
図４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５は、図４のＢ部拡大図（図５（ａ））およびそのＹ−Ｙ断面図（図５（ｂ））である。図４および図５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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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。
【００５４】
スペーサ１８を入れることで、錘８の軸方向移動可能量は、例えば、約０．５ｍｍ〜数ｍｍとされる。また、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。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。
【００５５】
（作用・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。
【００５６】
（第３実施形態）
図６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７は、図６のＣ部拡大図（図７（ａ））およびそのＺ−Ｚ断面図（図７（ｂ））である。図６および図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。
【００５７】
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。
【００５８】
（制振機構部）
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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枚の錘２０としているが３つに限られることはない。１枚でもあってもよい。これら３枚の錘２０とボルト２１とで本発明における制振機構部を構成する。
【００６１】
これら３枚の錘２０とボルト２１とで構成される制振機構部の固有振動数を、ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数に合わせることに関しては、前記した第１実施形態（スクリュ圧縮機１）と同様であるのでその説明を省略する（以降に記載の実施形態・変形例においても同様）。
【００６２】
（作用・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２０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２０をセットすることができる。また、錘２０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２０の外径寸法も任意に決定できる。
【００６３】
（第４実施形態）
図８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８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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（変形例）
図９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。
【００６７】
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９（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同士も衝突・摩擦するので、錘の衝突・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。
【００６８】
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８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枚の錘２５・２６を隣接配置（多層配置）しているが、軸直交方向に３枚以上の錘を隣接配置（多層配置）してもよい。
【００６９】
また、図９（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。また、錘２７の固有振動数が、ロータ軸１１に対して減衰を付加したい振動数（例えば、ロータ軸１１の固有振動数）に合わせられることで、減衰を付加したい振動数の振動が発生すると、錘２７の振動が促進され、衝突と摩擦による振動低減性能がより向上する。
【００７０】
（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）。
【００７１】
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枚、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
さらには、図示を省略するが、図９（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。
【００７６】
さらには、例えば、図１０に示した構造において、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。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１：スクリュ圧縮機
２：スクリュ本体部
３：スクリュ軸
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
１１：ロータ軸
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）
４１：スクリュロータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュロータと、
前記スクリュロータを収容するスクリュケーシングと、
前記スクリュロータ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、
周囲の部材と衝突する態様又は相互に衝突する態様で前記モータ軸と略同軸に配置された板状の錘を少なくとも具備してなる制振機構部と、
を備え、
前記制振機構部の固有振動数が、前記スクリュロータと前記モータ軸とで構成されるロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、
前記制振機構部の固有振動数と、前記ロータ軸の固有振動数とが一致させられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスクリュ圧縮機において、
前記制振機構部は、前記モータ軸と同軸に設けられた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おり、
環状の前記錘および前記棒状被摺動部材のうちの少なくともいずれか一方の固有振動数が、前記ロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のスクリュ圧縮機において、
前記錘の周縁部は、当該周縁部の内側部分よりも弾性が大きいばね部とされており、
前記錘の固有振動数が、前記ロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載のスクリュ圧縮機において、
前記周縁部に当該周縁部の周方向に沿って複数の孔が設けられることで、前記周縁部が前記ばね部とされていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項６】
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、
を有し、
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。
【請求項１】
スクリュロータと、
前記スクリュロータを収容するスクリュケーシングと、
前記スクリュロータ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、
周囲の部材と衝突する態様又は相互に衝突する態様で前記モータ軸と略同軸に配置された板状の錘を少なくとも具備してなる制振機構部と、
を備え、
前記制振機構部の固有振動数が、前記スクリュロータと前記モータ軸とで構成されるロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュ圧縮機において、
前記制振機構部の固有振動数と、前記ロータ軸の固有振動数とが一致させられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスクリュ圧縮機において、
前記制振機構部は、前記モータ軸と同軸に設けられた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おり、
環状の前記錘および前記棒状被摺動部材のうちの少なくともいずれか一方の固有振動数が、前記ロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のスクリュ圧縮機において、
前記錘の周縁部は、当該周縁部の内側部分よりも弾性が大きいばね部とされており、
前記錘の固有振動数が、前記ロータ軸が共振する振動数に合わせられていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載のスクリュ圧縮機において、
前記周縁部に当該周縁部の周方向に沿って複数の孔が設けられることで、前記周縁部が前記ばね部とされていることを特徴とする、スクリュ圧縮機。
【請求項６】
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、
を有し、
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７９６１９（Ｐ２０１３−７９６１９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０６４４（Ｐ２０１１−２２０６４４）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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