特許 6982380 スクリュ圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982380

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】スクリュ圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/16 20060101AFI20211206BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20211206BHJP

   F04C 29/04 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/16 D

   F04C29/00 E

   F04C29/04 D

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-44876(P2016-44876)

(22)【出願日】2016年3月8日

(65)【公開番号】特開2017-160822(P2017-160822A)

(43)【公開日】2017年9月14日

【審査請求日】2018年12月3日

【審判番号】不服2020-11166(P2020-11166/J1)

【審判請求日】2020年8月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】521362885

【氏名又は名称】コベルコ・コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】濱田 克徳

(72)【発明者】

【氏名】壷井 昇

(72)【発明者】

【氏名】中村 元

【合議体】

【審判長】 小川 恭司

【審判官】 神山 貴行

【審判官】 窪田 治彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２５５０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２７４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００１−５２０３５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１５４８１１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

F04C 18/16

F04C 29/04

H02K 9/19

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スクリュロータがロータケーシング内に収容された圧縮機本体と、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容され、前記回転子に固定されたモータ軸によって前記スクリュロータのロータ軸を回転駆動するモータと、
前記モータ軸の反ロータ側に設けられて、冷却液を供給するための軸給液部材であって、前記モータ軸の反ロータ側の端部との間に、前記モータ軸に固定され、かつ挿通孔が形成された軸受支持体が介在し、前記軸受支持体の回転を許容するように前記挿通孔に挿通されている軸給液部材と、
前記モータ軸内で軸方向に延びる空洞であって、前記軸給液部材と前記軸受支持体の前記挿通孔を介して流体的に連通し、前記軸給液部材を通じて供給された前記冷却液が前記空洞内を流通することにより前記モータ軸を冷却するモータ軸冷却部と、
前記モータ軸のロータ側又は前記ロータ軸のモータ側に位置して、前記モータ軸又は前記ロータ軸の外面に前記モータ室内に直接に開放されるように設けられた流出開口を有し、前記流出開口から径方向内方に延びて前記モータ軸冷却部と流体的に接続される液流出部と、
前記モータケーシングに設けられたモータ室外へ前記冷却液を排出する排液部と、
前記排液部から排出された前記冷却液を貯溜する液回収部と、
前記液回収部と前記軸給液部材との間の給液路に設けられ、前記軸給液部材を通じて前記空洞内に前記冷却液を供給する液ポンプとを備える、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、
前記ロータケーシングの吐出側が、前記モータケーシングに接続され、
前記ロータ軸が前記モータ軸に対して同軸で連結され、
前記ロータ軸のモータ側に設けられて前記ロータ軸内で軸方向に延びる空洞であって前記ロータ軸及び前記モータ軸の連結に使用されるロータ軸冷却部をさらに備え、当該ロータ軸冷却部が、前記モータ軸冷却部及び前記液流出部と流体的に接続されている、スクリュ圧縮機。

【請求項3】

スクリュロータがロータケーシング内に収容された圧縮機本体と、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容され、前記回転子に固定された回転軸を介して前記スクリュロータを回転駆動するモータと、
前記回転軸のモータ側端部に設けられて、冷却液を供給するための軸給液部材であって、前記回転軸の前記モータ側端部との間に、前記回転軸に固定され、かつ挿通孔が形成された軸受支持体が介在し、前記軸受支持体の回転を許容するように前記挿通孔に挿通されている軸給液部材と、
前記回転子の位置する部位の前記回転軸内に設けられた空洞であって、前記軸給液部材と前記軸受支持体の前記挿通孔を介して流体的に連通し、前記軸給液部材を通じて供給された前記冷却液が前記空洞内を流通することにより前記回転子を冷却する回転子冷却部と、
前記回転軸における前記スクリュロータと前記回転子の間に位置して、前記回転軸の外面に前記モータ室内に直接に開放されるように設けられた流出開口を有し、前記流出開口から径方向内方に延びて前記回転子冷却部と流体的に接続された液流出部と、
前記モータケーシングに設けられたモータ室外へ前記冷却液を排出する排液部と、
前記排液部から排出された前記冷却液を貯溜する液回収部と、
前記液回収部と前記軸給液部材との間の給液路に設けられ、前記軸給液部材を通じて前記空洞内に前記冷却液を供給する液ポンプとを備える、スクリュ圧縮機。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のスクリュ圧縮機において、
前記モータの冷却に使用される前記冷却液を冷却する液冷却器と、
前記排液部から排出された前記冷却液を前記液冷却器に供給する排液路と、
前記液冷却器で冷却された前記冷却液を前記軸給液部材に供給する前記給液路とを備える、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、
前記給液路が、ジャケット給液路に分岐されて、前記ジャケット給液路が前記モータの前記固定子を冷却する冷却ジャケットと流体的に接続されており、
前記冷却ジャケットの下流側で流体的に接続されているジャケット排液路が、前記排液路に合流している、スクリュ圧縮機。

【請求項6】

請求項５に記載のスクリュ圧縮機において、
前記液回収部が、前記冷却ジャケットの下流側に設けられている、スクリュ圧縮機。

【請求項7】

請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のスクリュ圧縮機において、
前記モータ室の上部には、前記冷却液を供給するモータ室給液口が配設されている、スクリュ圧縮機。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のスクリュ圧縮機において、
前記冷却液が、前記モータ及び前記圧縮機本体の少なくともいずれかに設けられた軸受部を潤滑する油である、スクリュ圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、スクリュ圧縮機に関し、詳細には、スクリュロータを回転駆動するモータを冷却する冷却構造を有するスクリュ圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリュ圧縮機では、スクリュロータが、モータによって回転駆動されている。モータを高速で回転駆動すると、いわゆる鉄損（ヒステリシス損や渦電流損）や銅損（巻線抵抗による損失）等の電気的な損失により、モータが発熱する。

【0003】

発熱したモータを冷却するために、冷却ジャケットがモータケーシングの外周部に設けられている。冷却液が冷却ジャケットの中を流れて、冷却液で熱交換することによりモータを冷却している。

【0004】

高速回転するモータを用いたスクリュ圧縮機では、モータのサイズが小さくなるにつれて、モータケーシングの外周部に設けられる冷却ジャケットも小さくなる。そして、このような小さな冷却ジャケットによる冷却だけでは、モータの冷却が不十分になり、固定子のコイル及び回転子の表面で温度が上昇してモータに不具合が生じる。そこで、モータの固定子を効率良く冷却するため、二重の冷却構造を備える液冷式モータが提案されている（特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−３４３８５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の液冷式モータでは、モータケーシングの外側部分を冷却する冷却ジャケットとモータの固定子の外周部分を冷却するモータケーシングの内周面に形成された冷却液通路という二重の冷却構造が設けられている。当該二重の冷却構造は、モータケーシングの内周面に接触しているモータの固定子を冷却している。

【0007】

ところで、モータの固定子は、回転子に対して微小なエアギャップで離間して配置されている。固定子が発熱すると、発生した熱が微小なエアギャップを介して回転子に伝達されることにより、回転子の温度を一層上昇させる。特許文献１の液冷式モータは、モータの固定子を冷却する構造であるため、モータの固定子の内側に位置する回転子を十分に冷却することができない。

【0008】

したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、スクリュロータを回転駆動するモータの固定子及び回転子を効果的に冷却することが可能な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】

【0009】

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。

【0010】

すなわち、スクリュロータがロータケーシング内に収容された圧縮機本体と、
回転子及び固定子がモータケーシングのモータ室内に収容され、前記回転子に固定されたモータ軸によって前記スクリュロータのロータ軸を回転駆動するモータと、
前記モータ軸の反ロータ側に設けられて、冷却液を供給するための軸給液部材であって、前記モータ軸の反ロータ側の端部との間に、前記モータ軸に固定され、かつ挿通孔が形成された軸受支持体が介在し、前記軸受支持体の回転を許容するように前記挿通孔に挿通されている軸給液部材と、
前記モータ軸内で軸方向に延びる空洞であって、前記軸給液部材と前記軸受支持体の前記挿通孔を介して流体的に連通し、前記軸給液部材を通じて供給された前記冷却液が前記空洞内を流通することにより前記モータ軸を冷却するモータ軸冷却部と、
前記モータ軸のロータ側又は前記ロータ軸のモータ側に位置して、前記モータ軸又は前記ロータ軸の外面に前記モータ室内に直接に開放されるように設けられた流出開口を有し、前記流出開口から径方向内方に延びて前記モータ軸冷却部と流体的に接続される液流出部と、
前記モータケーシングに設けられたモータ室外へ前記冷却液を排出する排液部と、
前記排液部から排出された前記冷却液を貯溜する液回収部と、
前記液回収部と前記軸給液部材との間の給液路に設けられ、前記軸給液部材を通じて前記空洞内に前記冷却液を供給する液ポンプとを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

上記構成によれば、モータ軸冷却部内を流通する冷却液によってモータ軸が冷却される。モータ軸内部からの冷却により、モータ軸に固定された回転子が内周側（モータ軸側）から周方向に亘って冷却される。それとともに、モータ軸の回転により周方向に移動する流出開口からモータ室内部に冷却液を流出させることによって、モータ室内部において固定子が周方向に亘って冷却される。したがって、スクリュロータを回転駆動するモータの固定子及び回転子をモータ内部から周方向に亘って冷却することにより、モータを効果的に冷却できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】この発明の第１実施形態に係るスクリュ圧縮機を概念的に示す横断面図。

【図2】図１に示したスクリュ圧縮機の縦断面図。

【図3】図２に示したスクリュ圧縮機におけるモータ室の部分断面図。

【図4】図３に示したスクリュ圧縮機におけるモータ軸受部周辺の拡大断面図。

【図5】図３に示したスクリュ圧縮機における中間軸受部周辺の拡大断面図。

【図6】この発明の第２実施形態に係るスクリュ圧縮機におけるモータ室を概念的に示す部分断面図。

【図7】この発明の第３実施形態に係るスクリュ圧縮機を概念的に示す縦断面図。

【図8】図７に示したスクリュ圧縮機におけるモータ室の部分断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（第１実施形態）
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５を参照しながら説明する。なお、本願における「ロータ側」及び「反ロータ側」の文言は、それぞれ、「スクリュロータのある側と相対的に同じ側」及び「スクリュロータのある側と相対的に反対側」を意味している。また、「モータ側」及び「反モータ側」の文言は、それぞれ、「モータのある側と相対的に同じ側」及び「モータのある側と相対的に反対側」を意味している。

【0014】

図１に示すスクリュ圧縮機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雄ロータ３ａ及び雌ロータ３ｂからなる１対のスクリュロータ３が、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の吸込側端には軸受ケーシング７が取り付けられている。ロータケーシング４の吐出側端には、モータ６のモータケーシング５が取り付けられている。モータ６は、回転子６ａと固定子６ｂとモータケーシング５とを有している。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の反ロータ側の端部は、カバー９で閉じられている。

【0015】

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でのモータ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（図示せず）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。

【0016】

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。回転子６ａと固定子６ｂとの間には、エアギャップ６ｇが形成されている。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と密接するように、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。

【0017】

モータ軸３１は、スクリュロータ３側からモータ軸受部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、図３に示すように、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の外周面と密接するように固定されている。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。モータ軸冷却部として働く中心穴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のフランジ部を第２軸部４５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のモータ軸受部１３側の一端が閉じられている。中心穴３３は、モータ軸３１内で軸方向に延びる空洞であって、モータ軸給液部材（軸給液部）１０を通じて供給された冷却液（本実施形態においては油）が中心穴３３内を流通することによりモータ軸３１を冷却するモータ軸冷却部として働く。モータ軸冷却部は、回転子６ａの位置する部位のモータ軸３１内に設けられている。

【0018】

冷却ジャケット８がモータケーシング本体５ａの内側面に沿って密着されて、互いのフランジ部が当接し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、冷却液（本実施形態においては油）を流すための冷却通路８ｂが形成されている。冷却通路８ｂの軸方向の両外側に位置する冷却ジャケット部８ａにそれぞれ設けられたパッキンにより、冷却通路８ｂからモータケーシング本体５ａ内への液漏れを防止している。

【0019】

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、雄ロータ軸２１及びモータ軸３１が水平方向（横向き）に同軸で延在するように、キー４１（カップリング部材）により一体に連結されている。図１に示すように、雄ロータ軸２１の反モータ６側は、ロータ軸受部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の反ロータ側端部に固定された軸受支持体３７は、モータ軸受部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、ロータ軸受部１１と中間軸受部１２とモータ軸受部１３との三箇所で支持（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。

【0020】

ロータ軸受部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、ロータ側に設けられたラジアル軸受（ころ軸受）１２ａと、モータ側に設けられたスラスト軸受（４点接触玉軸受）１２ｂとから構成される。スラスト軸受１２ｂをモータ６側に設けることにより、ロータ軸２１が熱膨張によって伸長しても、スラスト軸受１２ｂによってスラスト荷重を受けることができる。また、ラジアル軸受１２ａとスラスト軸受１２ｂとの間には、中間軸受部１２に油を供給するための中間給液路８２（中間給油路）が設けられている。モータ軸受部１３は、例えば、ラジアル軸受（深溝玉軸受）から構成される。

【0021】

また、雌ロータ軸２２を支持するロータ軸受部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。また、少なくともモータ軸３１と接続されるロータ軸（ここでは雄ロータ軸２１）をモータ６側で支持する軸受（本実施形態においては、スラスト軸受１２ｂに該当する）は、モータ６側へ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。なお、本実施形態においては他の各軸受も開放形を使用しているが、他の各軸受については、軸受に対する負荷や潤滑の仕方などを考慮して開放形の軸受とするか否かを適宜に決定すればよい。

【0022】

雄ロータ３ａと中間軸受部１２との間の雄ロータ軸２１には、中間軸封部１４ａが設けられている。ロータ軸受部１１と雄ロータ３ａとの間の雄ロータ軸２１には、軸封部１４ｃ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１４ｂが設けられている。ロータ軸受部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働くビスコシール及びエアシールとして働く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、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、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。

【0023】

図３に示すように、モータ軸受部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。これにより、モータ軸受部１３の外輪は、軸方向に移動できる。すなわち、モータ軸受部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長しても、無理な荷重がモータ軸受部１３に負荷されることを防止できる。

【0024】

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。

【0025】

モータ６のモータ軸３１の軸径は、スクリュロータ３（本実施形態においては、雄ロータ軸２１）のモータ６側の連結端部２４の軸径よりも大径である。大径であるモータ軸３１には、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。

【0026】

相対的に大径の中心穴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。締結フランジ２７は、ネジ挿通穴と複数のフランジ連通孔２７ａとを有する。複数のフランジ連通孔２７ａは、中心穴３３及び液ガイド穴２１ｃを連通している。

【0027】

図５に示すように、モータ軸３１に設けられた連結穴３２の内周面３１ｂには、例えば矩形断面で凹状の第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、例えば矩形断面で凹状の第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、矩形断面のキー溝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、矩形断面のキー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。キー４１がキー溝４２に嵌め込まれることにより、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。

【0028】

連結端部２４の内部には、締結部が設けられている。締結部は、連結端部２４の端面から軸方向に延びる液ガイド穴２１ｃとネジ穴２６とを備えている。液ガイド穴２１ｃは、ロータ軸２１のモータ６側に設けられてロータ軸２１内で軸方向に延びる空洞であってロータ軸２１及びモータ軸３１の連結に使用されると共に、ロータ軸冷却部として働く。液ガイド穴２１ｃの穴径は、ネジ穴２６よりも大きい。また、連結端部２４と締結フランジ２７の間には、液ガイド穴２１ｃとフランジ連通孔２７ａとの間を結ぶ流路をなす空洞が設けられている。したがって、フランジ連通孔２７ａを通過した冷却液（本実施形態においては油）が、液ガイド穴２１ｃと締結ボルト２８との間に形成された環状隙間を流れることができる。回転子６ａのロータ側端面と軸受支持部材１９との間のロータ軸（ここでは雄ロータ軸２１）には、一端がモータ室２０内に連通して径方向内方に（例えば軸直交軸心方向に）延びる複数の液流出穴２１ｄが形成されている。すなわち、ロータ軸２１の外面には、モータ室２０内に向けて開口する複数の流出開口２１ｆが形成されている。複数の液流出穴２１ｄは、各流出開口２１ｆと、液ガイド穴２１ｃ及びモータ室２０とを流体的に接続する液流出部を構成している。中心穴３３と複数のフランジ連通孔２７ａと液ガイド穴２１ｃと複数の液流出穴２１ｄとの連通により、モータ軸連通部３９の一部分が構成されている。

【0029】

径方向内方に延びる複数の液流出穴２１ｄは、回転子６ａのロータ側の端面と軸受支持部材１９との間に位置して、モータ室２０内に向けて開口する複数の流出開口２１ｆに連通するものであればよい。すなわち、液流出穴２１ｄは、ロータ軸２１とモータ軸３１とに亘って形成してもよい。この場合、モータ軸３１の外面に流出開口が形成される。また、液流出穴２１ｄは、流出した冷却液（本実施形態においては油）がモータの回転子６ａや固定子６ｂと接触しやすくなるように、モータの回転子６ａや固定子６ｂに向けて傾斜して延びる態様であってもよい。また、液流出穴２１ｄは、固定子６ｂの巻線部の内周側と対向して流出開口２１ｆが位置するように延びる態様であってもよい。これにより、固定子６ｂの巻線部を効果的に冷却することができる。

【0030】

締結ボルト２８のネジ部２８ｂが、締結部のネジ穴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。

【0031】

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、伝達トルクが冷却液の影響を受けない。そのため、冷却液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。

【0032】

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。

【0033】

図１に示すように、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。

【0034】

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。

【0035】

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及びモータ軸受部１３に流れ、中間軸受部１２及びモータ軸受部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部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。

【0036】

（油によるモータの冷却構造）
次に、上記第１実施形態において、スクリュロータ３を高速で回転駆動するモータ６を、冷却液である油で冷却する冷却構造を説明する。

【0037】

図２に示すように、中間給液路（中間給油路）８２と通じる中間給液口（中間給油口）６４が、ロータケーシング４の上部に形成されている。中間給液口６４から中間軸受部１２まで延びる中間給液孔（中間給油孔）８２ａが、ロータケーシング４の内部に形成されている。ラジアル軸受１２ａ及びスラスト軸受１２ｂがスペーサ１８によって離間して配置されている。離間したラジアル軸受１２ａ及びスラスト軸受１２ｂの間には、連通スペース８２ｂが形成されている。中間給液孔８２ａは、連通スペース８２ｂに連通している。したがって、中間給液路８２は、ロータケーシング４内の中間給液孔８２ａを介して、連通スペース８２ｂに連通している。

【0038】

中間給液路８２に供給された油は、連通スペース８２ｂを通じて、中間軸受部１２のラジアル軸受１２ａ及びスラスト軸受１２ｂのそれぞれに供給される。ラジアル軸受１２ａに供給された油は、ラジアル軸受１２ａの潤滑及び冷却に使用される。油は、中間軸封部１４ａのオイルシールにより、ロータ室１７に向けて流れることが規制される。他方、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油は、中間連通部５４を通じて、モータ室２０内に導かれる。中間連通部５４を通じてモータ室２０内に導かれた油は、回転子６ａのロータ側にある排液部であるモータ室排液口６６（モータ室排油口；以下、排液口６６と記載する。）からモータ室２０外に排出されて液回収部７１（油回収部）に回収される。

【0039】

したがって、中間連通部５４を備えることで、ラジアル軸受１２ａに開放形を用いた場合でも、油が中間軸封部１４ａを越えてロータ室１７内に流入することを防止できる。特に、複数のモータ６で個別に回転数を調節することのできる複数段圧縮機において、低圧段のスクリュロータ３が中間連通部５４を備えることは、低圧段の吐出側が負圧になった場合でも、ロータ室１７内への油の流入を効果的に防止できる。

【0040】

スラスト軸受１２ｂに供給された油は、スラスト軸受１２ｂの潤滑及び冷却に使用される。スラスト軸受１２ｂを流通しながら潤滑及び冷却した油は、モータ室２０内に導かれ、モータ軸３１を外面から冷却する。油は、モータ室２０内で高速回転するモータ軸３１及び回転子６ａによって、微粒子化されてオイルミストになる。オイルミスト化した油は、モータ室２０内の回転子６ａと固定子６ｂとモータ軸３１とに付着して、モータ６をモータ室２０内からの冷却に寄与する。

【0041】

回転子６ａよりもロータ側にあるモータケーシング５の上部には、モータ室２０内部へ冷却液としての油を供給するモータ室給液路８３（モータ室給油路；以下、給液路８３と記載する。）が設けられている。給液路８３と通じるモータ室給液口６５（モータ室給油口；以下、給液口６５と記載する。）が、中間軸受部１２側のモータ室２０の上部に、すなわち中間軸受部１２側のモータケーシング５の上部に、配設されている。給液路８３及び給液口６５は、それぞれ、モータ室給油路及びモータ室給油口として働く。給液口６５には、油を微粒子状に流出できるノズル（図示せず）を設けている。

【0042】

給液路８３に供給された油は、ノズルを通じて、モータ室２０内に導かれる。モータ室２０内に導かれた油は、モータ室２０内の回転子６ａと固定子６ｂとモータ軸３１とに付着して、モータ６を冷却する。

【0043】

回転子６ａよりもロータ側にあるモータケーシング５の下部には、モータ室２０内部から冷却液である油を排出するモータ室排液路９２（モータ室排油路；以下、排液路９２と記載する。）が設けられている。排液路９２と通じる排液口６６が、中間軸受部１２側のモータ室２０の底部に、すなわち中間軸受部１２側のモータケーシング５の底部に、形成されている。排液路９２及び排液口６６は、それぞれ、モータ室排油路及びモータ室排油口（排液部）として働く。中間軸受部１２の潤滑とモータ６の冷却とに使用された油は、中間軸受部１２側のモータ室２０の底部に集まり、排液口６６を通じて、モータ室２０外に排出される。当該油は、排液路９２を通じて液回収部７１に回収される。

【0044】

回転子６ａよりも反ロータ側にあるモータケーシング５の上部には、モータ室２０内部へ冷却液としての油を供給するモータ室給液路８６（モータ室給油路；以下、給液路８６と記載する。）が設けられている。給液路８６と通じるモータ室給液口７７（モータ室給油口；以下、給液口７７と記載する。）が、モータ軸受部１３側のモータ室２０の上部に形成されている。すなわちモータ軸受部１３側の冷却ジャケット８をなすモータケーシング５の上部に、給液口７７が形成されている。給液路８６及び給液口７７は、それぞれ、モータ室給油路及びモータ室給油口として働く。給液口７７は、油を固定子６ｂの巻線に向けて流出させるように開口している。固定子６ｂの巻線の下方に位置するカバー９上部には、モータ軸受給油孔７９が形成されている。モータ軸受給油孔７９は、上部に凹状に開口面積を拡げた油受け部を有している。

【0045】

給液路８６に供給された油は、給液口７７を通じてモータ室２０内に供給され、固定子６ｂの巻線を冷却する。固定子６ｂの巻線の下方へ流れてきた油は、油受け部で集められ、モータ軸受給油孔７９を通じて、モータ軸受部１３に供給される。モータ軸受部１３に供給された油は、モータ軸受部１３の潤滑及び冷却に使用される。モータ軸受部１３を潤滑及び冷却した油は、モータ室２０内に導かれる。

【0046】

回転子６ａの反ロータ側にあるモータケーシング５の下部には、モータ室２０内部から冷却液である油を排出するモータ室排液路９３（モータ室排油路；以下、排液路９３と記載する。）が設けられている。排液路９３と通じるモータ室排液口７８（モータ室排油口；以下、排液口７８と記載する。）が、モータ軸受部１３側のモータ室２０の底部に形成されている。すなわちモータ軸受部１３側の冷却ジャケット８をなすモータケーシング５の底部に、排液口７８が形成されている。反ロータ側の排液路９３及び反ロータ側の排液口７８は、それぞれ、モータ室排油路及びモータ室排油口（排液部）として働く。モータ軸受部１３の潤滑とモータ６の固定子６ｂの巻線の冷却に使用された油は、モータ軸受部１３側のモータ室２０の底部に集まり、回転子６ａの反ロータ側にある排液部である排液口７８を通じて、モータ室２０外に排出される。当該油は、排液路９３を通じて液回収部７１に回収される。

【0047】

軸受ケーシング７の上部には、ロータ軸受部１１に供給する軸受給液路８１（軸受給油路）が設けられている。軸受ケーシング７のロータ軸受部１１側の上部には、軸受給液路８１と通じるロータ軸受給油口（図示せず）が形成されている。軸受ケーシング７の内部には、ロータ軸受給油口からロータ軸受部１１まで延びるロータ軸受給油孔（図示せず）が形成されている。

【0048】

軸受給油路８１に供給された油は、ロータ軸受給油孔を通じて、ロータ軸受部１１に供給される。ロータ軸受部１１に供給された油は、ロータ軸受部１１の潤滑及び冷却に使用される。ロータ軸受部１１を潤滑及び冷却した油は、軸封部１４ｃのオイルシールにより、ロータ室１７に向けて流れることが規制される。

【0049】

軸受ケーシング７の下部には、ロータ軸受部１１から油を排出する軸受排液路９１（軸受排油路）が設けられている。軸受ケーシング７の底部には、ロータ軸受部１１から軸受排液路９１に通じるロータ軸受排液口（ロータ軸受排油口；図示せず）が形成されている。ロータ軸受部１１の潤滑及び冷却に使用された油は、ロータ軸受排液口を通じて、軸受ケーシング７外に排出される。当該油は、軸受排液路９１を通じて液回収部７１に回収される。

【0050】

モータケーシング５には、冷却ジャケット８の冷却通路８ｂに冷却液として油を供給するジャケット給液路８４（以下、給液路８４と記載する。）が設けられている。モータケーシング５には、給液路８４と通じるジャケット給液口６７（以下、給液口６７と記載する。）が形成されている。給液口６７は冷却通路８ｂと連通している。給液路８４に供給された油は、給液口６７を通じて、冷却通路８ｂに供給されて、固定子６ｂを冷却する。

【0051】

モータケーシング５の下部には、冷却ジャケット８から冷却液としての油を排出するジャケット排液路９４（ジャケット排油路；以下、排液路９４と記載する。）が設けられている。排液路９４と通じるジャケット排液口６８（以下、排液口６８と記載する。）が、モータケーシング５の下部に形成されている。冷却ジャケット８における冷却通路８ｂの下流側が、排液路９０（排油路；以下、排液路９０と記載する。）の一部分を構成する排液路９４に通じている。排液口６８は、冷却通路８ｂと連通している。冷却通路８ｂを流れた油は、排液口６８を通じて、モータケーシング５外に排出される。当該油は、排液路９４を通じて液回収部７１に回収される。したがって、軸受部１１，１２，１３を潤滑及び冷却する油を、冷却ジャケット部８ａの冷却通路８ｂに流すことで、モータ６の固定子６ｂを冷却することにも利用できる。

【0052】

図３に示すように、モータ軸給液部材１０は、取付フランジ１０ａと突出部１０ｂとを備え、カバー９の側面の開口部に対して密閉状態で取り付けられている。取付フランジ１０ａの中央部には、モータ軸給液口６９（以下、軸給液口６９と記載する。）が形成されている。軸方向に延びる突出部１０ｂの内部には、液導入孔１０ｃが形成されている。液導入孔１０ｃは、軸方向に延びる貫通孔であって、軸給液口６９と軸受支持体３７の挿通孔３７ｃとを連通している。

【0053】

軸受支持体３７の中央部には、挿通孔３７ｃが形成されている。挿通孔３７ｃは、モータ軸給液部材１０の突出部１０ｂよりも大径であり、僅かな隙間を介して突出部１０ｂを挿通可能なように軸方向に延びる貫通孔である。液導入孔１０ｃ及び挿通孔３７ｃは、中心穴３３に対して同軸に配置されている。突出部１０ｂの端部が挿通孔３７ｃと軸方向に重なるように、突出部１０ｂの一部分が挿通孔３７ｃの中に挿通されている。図４に示すように、液導入孔１０ｃと挿通孔３７ｃと中心穴３３との連通により、モータ軸連通部３９の一部分が構成されている。モータ軸給液部材１０及び軸受支持体３７は、それぞれ、モータ軸３１の反ロータ側に設けられて、軸給液路８５（以下、給液路８５と記載する。）から供給される冷却液として働く油をモータ軸連通部３９に供給するための軸給液部として働いている。

【0054】

したがって、液導入孔１０ｃと挿通孔３７ｃと中心穴３３と複数のフランジ連通孔２７ａと液ガイド穴２１ｃと複数の液流出穴２１ｄとの連通により、モータ軸連通部３９が構成されている。当該構成によれば、給液路８５と通じる軸給液口６９から給油された油は、モータ軸３１の回転子６ａの位置する部位の内部に形成された中心穴３３の中を流れ、回転子６ａをその内側（内部）から周方向に亘って冷却する。中心穴３３の中を流れた油は、モータ軸３１を内側（モータ内部）から冷却する。なお、回転子６ａに沿って軸方向に延設された中心穴３３は、挿通孔３７ｃよりも拡径されている。本実施形態では、中心穴３３は、軸方向で単位長さ当たりの表面積を挿通孔３７ｃよりも大きく設定しており、挿通孔３７ｃよりも直径で３倍以上に拡径している。これにより、中心穴３３の表面積すなわち伝熱面を大きく取ることができ、回転子６ａの冷却効果を高めることができる。

【0055】

中心穴３３の中を流れてモータ６の回転子６ａを内側（モータ内部）から周方向に亘って冷却することに使用された油は、モータ軸３１の回転により周方向に移動する複数の液流出穴２１ｄの各流出開口２１ｆからロータ側のモータ室２０内部に流出する。各流出開口２１ｆから流出した油は、周方向に亘って固定子６ｂに付着して、モータ室２０内部から固定子６ｂを周方向に亘って冷却する。モータ６の冷却に使用された油は、排液口６６を通じて、モータ室２０内部からモータ室２０外に排出される。当該油は、排液路９２を通じて液回収部７１に回収される。

【0056】

モータ軸冷却部として働く中心穴３３内を流通する油によってモータ軸３１が冷却され、モータ軸３１の冷却により、モータ軸３１に密接して固定された回転子６ａが周方向に亘って冷却される。それとともに、中心穴３３と複数のフランジ連通孔２７ａと液ガイド穴２１ｃと複数の液流出穴２１ｄを流通した油が、流出開口２１ｆからロータ側のモータ室２０内部に周方向に亘って流出することによって、固定子６ｂが周方向に亘って冷却される。すなわち、モータ軸３１内を流通する油によってモータ６の回転子６ａ及び固定子６ｂの両方が冷却され、モータ６が内側から冷却される。したがって、スクリュロータ３を回転駆動するモータ６を内側から冷却してモータ６を効果的に冷却できる。

【0057】

図１又は図２に示すように、軸受排液路９１、排液路９２、排液路９３及び排液路９４が合流して、排液路９０が構成される。排液路９０は、油を回収する液回収部７１に接続されている。液回収部７１の下流側には、回収された油を冷却する液冷却器７２（油冷却器）が設けられている。液冷却器７２の下流側には、液ポンプ７３（油ポンプ）が接続されている。給液先（給油先）に油を供給するための給液路８０（給油路）が、液ポンプ７３（油ポンプ）の下流側に接続されている。給液先（給油先）は、ロータ軸受部１１、中間軸受部１２，１６、モータ軸受部１３等である。本実施形態においては、冷却液としての油がモータ室２０内、冷却ジャケット８、モータ軸３１の中心穴３３へも供給されている。そのため、給液路８０は、軸受給液路８１、中間給液路８２、給液路８３、給液路８４、給液路８５及び給液路８６に分岐している。各給液路８１，８２，８３，８４，８５，８６は、ロータ軸受給油口（不図示）、中間給液口６４、ロータ側の給液口６５、給液口６７、軸給液口６９及び反ロータ側の給液口７７のそれぞれに通じている。したがって、油は、圧縮機本体２及びモータ６において潤滑と冷却を必要とする各給液先に供給され、各給液先での潤滑や冷却に使用され、そのあと、油が液回収部７１に回収されて液冷却器７２で冷却されるプロセスが繰り返される。このように、油は、スクリュ圧縮機１において循環して使用される。

【0058】

このように、モータ軸３１の中心穴３３の中を流れる油と冷却ジャケット８の冷却通路８ｂの中を流れる油とによって、モータ６の内外からモータ６を効果的に冷却でき、入力電力に対するモータ出力の低下を抑制できる。

【0059】

油が冷却液を兼ねることで、液回収部７１，１０１、液冷却器７２，１０２及び液ポンプ７３，１０３を共用でき、冷却液（油）の供給及び排出に係る構成を簡略化できる。

【0060】

上述したように、モータケーシング５が、ロータケーシング４の吐出側に取り付けられ、モータ６のモータ軸３１がロータケーシング４の吐出側に延在している。ロータケーシング４の吐出側はスクリュロータ３によるガス圧縮で高温になり、雄ロータ軸２１及びモータ軸３１がより高温になりやすい。雄ロータ軸２１及びモータ軸３１を油で冷却することにより、雄ロータ軸２１及びモータ軸３１の温度上昇を抑制できる。

【0061】

図１等に示した態様では、軸径の小さな雄ロータ軸２１の連結端部２４が、軸径の大きなモータ軸３１の連結穴３２に挿入された状態で、キー４１及びキー溝４２が嵌合することによって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが一体に連結されている。そして、軸径の小さな雄ロータ軸２１において、液流出穴２１ｄが設けられている。しかしながら、軸径の大きな雄ロータ軸２１に対して軸径の小さなモータ軸３１が挿入された状態でキー４１及びキー溝４２が嵌合することによって、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とが一体に連結された態様であってもよい。この態様では、軸径の小さなモータ軸３１において、複数の流出開口２１ｆ及び液流出穴２１ｄが設けられる。

【0062】

（第２実施形態）
次に、図６を参照しながら、この発明の第２実施形態を説明する。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。

【0063】

第２実施形態に係るスクリュ圧縮機１では、雄ロータ軸２１のモータ６側にモータ側端部５１を備えて、雄ロータ軸２１及びモータ側端部５１が一つの軸体すなわち回転軸５０から構成されている。モータ側端部５１の外周面には、第２実施形態におけるモータ軸３１と同様に、回転子６ａが取り付けられる。

【0064】

雄ロータ軸２１のモータ６側が、緩み止めナット２３ａに対してモータ６側の部分から、モータ軸受部１３で支持される軸受支持体３７まで延在して、モータ側端部５１を構成している。回転子６ａが位置する回転軸５０の部位であるモータ側端部５１の内部には、回転子冷却部として働く冷却穴３０が形成されている。冷却穴３０は、モータ軸給液部材（軸給液部）１０及び軸受支持体３７（軸給液部）を通じて供給された冷却液が流通する空洞である。冷却液が冷却穴３０を流通することにより、モータ側端部５１を冷却する。冷却穴３０は、回転軸５０の軸方向に延びて、軸受支持体３７の端面開口及び複数の液流出穴２１ｄを連通している。モータ軸給液部材１０の突出部１０ｂの端部が挿通孔３７ｃと軸方向に重なるように、突出部１０ｂの一部分が軸受支持体３７の挿通孔３７ｃの中に挿通されている。そして、液導入孔１０ｃと挿通孔３７ｃと冷却穴３０と複数の液流出穴２１ｄとの連通により、モータ軸連通部３９が構成されている。

【0065】

当該構成によれば、軸給液路８５と接続される軸給液口６９から供給された冷却液（本実施形態においては油）は、回転軸５０のモータ側端部５１に形成された冷却穴３０の中を流れる。冷却穴３０の中を流れた油は、回転軸５０のモータ側端部５１を冷却し、さらに回転子６ａを内側（モータ内部）から周方向に亘って冷却する。

【0066】

冷却穴３０の中を流れてモータ６の回転子６ａを内側から周方向に亘って冷却することに使用された油は、回転軸５０の回転により周方向に移動する複数の液流出穴２１ｄの各流出開口２１ｆからロータ側のモータ室２０内部に流出する。各流出開口２１ｆから流出した油は、周方向に亘って固定子６ｂに付着して、モータ室２０内部から固定子６ｂを周方向に亘って冷却する。モータ６の冷却に使用された油は、排液口６６を通じて、モータ室２０内部からモータ室２０外に排出される。当該油は、排液路９２を通じて液回収部７１に回収される。

【0067】

回転子冷却部として働く冷却穴３０内を流通する冷却液（油）によって回転軸５０のモータ側端部５１が冷却され、回転軸５０の冷却により、回転軸５０に密接して固定された回転子６ａが周方向に亘って冷却される。それとともに、冷却穴３０と複数の液流出穴２１ｄを流通した油が、流出開口２１ｆからロータ側のモータ室２０内部に周方向に亘って流出することによって、固定子６ｂが周方向に亘って冷却される。すなわち、回転軸５０内を流通する油によってモータ６の回転子６ａ及び固定子６ｂの両方が冷却され、モータ６が内側（モータ室２０内部側）から冷却される。したがって、スクリュロータ３を回転駆動するモータ６を内側から冷却してモータ６を効果的に冷却できる。

【0068】

（第３実施形態）
次に、図７を参照しながら、この発明の第３実施形態を説明する。第３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。

【0069】

第３実施形態に係るスクリュ圧縮機１では、冷却液として、圧縮機本体２及びモータ６における各軸受部１１，１２，１３を潤滑及び冷却するために油を用いる一方、モータ６を冷却するために冷却水を用いることを特徴としている。ここで、モータ６を冷却するための冷却水は、油以外の水性液体であって、例えば水単体、又は、防錆剤及び不凍液等を含有する水溶液である。

【0070】

第３実施形態に係るスクリュ圧縮機１は、圧縮機本体２及びモータ６における各軸受部１１，１２，１３を潤滑及び冷却する油を循環するための給液路８０（給油路）及び排液路９０（排油路）を備えている。それとともに、第３実施形態に係るスクリュ圧縮機１は、モータ６を冷却する冷却水を循環するための給液路１２０（給水路）及び排液路１１０（排水路）を備えている。

【0071】

給液路８０は、液回収部７１（油回収部）の下流側の流路であり、液冷却器７２（油冷却器）及び液ポンプ７３（油ポンプ）の下流側において、軸受給液路８１（軸受給油路）、中間給液路８２（中間給油路）及びモータ軸受給液路８７（モータ軸受給油路）にそれぞれ分岐している。軸受給液路８１（軸受給油路）、中間給液路８２（中間給油路）及びモータ軸受給液路８７（モータ軸受給油路）は、それぞれ、ロータ軸受給液口（ロータ軸受給油口）、中間給液口６４（中間給油口）及びモータ軸受給液口（モータ軸受給油口）に通じている。液回収部７１の上流側の流路において、軸受排液路９１、中間排油路９６及びモータ軸受排油路９７が合流して、排液路９０を形成している。

【0072】

給液路１２０は、液回収部１０１（水回収部）の下流側の流路である。給液路１２０は、液冷却器１０２（水冷却器）及び液ポンプ１０３（水ポンプ）の下流側において、回転子６ａよりもロータ側にあるモータ室給液路１２３（モータ室給水路）、ジャケット給液路１２４（ジャケット給水路）、回転子６ａよりも反ロータ側にあるモータ室給液路１２６（モータ室給水路）及び軸給液路１２５（軸給水路）にそれぞれ分岐している。モータ室給液路１２３、ジャケット給液路１２４、モータ室給液路１２６及び軸給液路１２５は、それぞれ、モータ室給液口１６５（モータ室給水口）、ジャケット給液口（不図示；図１で示されるジャケット給液口６７に相当する）、モータ室給液口１７７（モータ室給水口）及び軸給液口６９に通じている。排液路１１０（排水路）は、液回収部１０１の上流側の流路である。中間排液路１１２（モータ室排水路）、ジャケット排液路１１４（ジャケット排水路）及び回転子６ａよりも反ロータ側にあるモータ室排液路１１３（モータ室排水路）が合流して、排液路１１０を形成している。中間排液路１１２、ジャケット排液路１１４及び反ロータ側のモータ室排液路１１３は、それぞれ、排液口１６６、ジャケット排液口（不図示；第１実施形態におけるジャケット排液口６８に相当する。）及び回転子６ａよりも反ロータ側に設けられた排液口１７８に通じている。

【0073】

図８に示すように、液導入孔１０ｃと挿通孔３７ｃと中心穴３３と複数のフランジ連通孔２７ａと液ガイド穴２１ｃと複数の液流出穴２１ｄとの連通により、モータ軸連通部３９が構成されている。当該構成によれば、軸給液路１２５と通じる軸給液口６９から供給された冷却水は、モータ軸３１に形成された中心穴３３の中を流れ、モータ軸３１を内側（内部）から冷却する。モータ軸３１を内側（内部）から冷却することにより、回転子６ａが内側（モータ６内部）から周方向に亘って冷却される。

【0074】

中心穴３３の中を流れてモータ６の回転子６ａを内側（内部）から周方向に亘って冷却することに使用された冷却水は、モータ軸３１の回転により周方向に移動する複数の液流出穴２１ｄからロータ側のモータ室２０内部に流出する。複数の液流出穴２１ｄから流出した冷却水は、周方向に亘って固定子６ｂに付着して、モータ室２０内部側から固定子６ｂを周方向に亘って冷却する。モータ６の冷却に使用された冷却水は、排液口６６を通じて、モータ室２０外に排出される。当該冷却水は、中間排液路１１２を通じて液回収部１０１に回収される。

【0075】

モータ軸冷却部として働く中心穴３３内を流通する冷却水によってモータ軸３１が周方向に亘って冷却され、モータ軸３１の冷却により、モータ軸３１に密接して固定された回転子６ａが冷却される。それとともに、中心穴３３と複数のフランジ連通孔２７ａと液ガイド穴２１ｃと複数の液流出穴２１ｄを流通した冷却液が、流出開口２１ｆからロータ側のモータ室２０内部に周方向に亘って流出することによって、固定子６ｂが周方向に亘って冷却される。すなわち、モータ軸３１内を流通する冷却水によってモータ６の回転子６ａ及び固定子６ｂの両方が冷却され、モータ６が内側から冷却される。したがって、スクリュロータ３を回転駆動するモータ６を内側から冷却してモータ６を効果的に冷却できる。

【0076】

それとともに、ジャケット給液路１２４と通じるジャケット給液口（不図示）から供給された冷却水は、モータケーシング本体５ａの内側面に装着された冷却ジャケット８の冷却通路８ｂの中を流れ、固定子６ｂを外側から冷却する。

【0077】

このように、モータ軸３１の中心穴３３の中を流れる冷却水と冷却ジャケット８の冷却通路８ｂの中を流れる冷却水とによって、モータ６の内外からモータ６を効果的に冷却でき、入力電力に対するモータ出力の低下を抑制できる。

【0078】

モータ室２０内では、モータ６を内側から冷却するための冷却水が存在している。他方、圧縮機本体２及びモータ６では、各軸受部１１，１２，１３を潤滑及び冷却するための油が用いられている。中間軸受部１２とモータ室２０との間で冷却水及び油が混合することを防止するために、中間軸封部１２ｃが設けられている。また、モータ軸受部１３とモータ室２０との間で冷却水及び油が混合することを防止するために、モータ側軸封部１３ｃが設けられている。なお、モータ軸給液部材１０の突出部１０ｂの一部分を挿通孔３７ｃの中に挿通することで形成される隙間には、シール部材（シールリング）を設けてもよい。このように構成することで、隙間を極僅かな大きさに制限しなくとも油と冷却水とが混合することを防止できる。

【0079】

中間軸封部１２ｃは、中間軸受部１２のスラスト軸受１２ｂのモータ６側に設けられている。スラスト軸受１２ｂの内輪と中間軸封部１２ｃとの間に介在配置されたスリーブにより、スラスト軸受１２ｂの内輪の位置が雄ロータ軸２１に対して固定されている。また、モータ側軸封部１３ｃは、モータ軸受部１３のモータ６側に設けられている。モータ軸受部１３の内輪とモータ側軸封部１３ｃとの間に介在配置されたスリーブにより、モータ軸受部１３の内輪の位置が軸受支持体３７に対して固定されている。

【0080】

中間軸封部１２ｃは、例えば、オイルシールとしてのビスコシール及び冷却水シールとしてのビスコシールを備えている。スラスト軸受１２ｂ側に設けられたビスコシールは、油のモータ室２０への流入を防止する。モータ６側に設けられたビスコシールは、冷却水のスラスト軸受１２ｂへの流入を防止する。同様に、モータ側軸封部１３ｃも、例えば、オイルシールとしてのビスコシール及び冷却水シールとしてのビスコシールを備えている。

【0081】

したがって、中間軸封部１２ｃ及びモータ側軸封部１３ｃにより、油及び冷却水が混合することを防止でき、油及び冷却水が、それぞれ液回収部７１及び液回収部１０１により、別々に回収できる。回収された油は、給液路８０及び排液路９０を通じて循環して使用される。回収された冷却水は、給液路１２０及び排液路１１０を通じて循環して使用される。

【0082】

なお、冷却水が水単体であるときは、給液路１２０及び排液路１１０を通じて循環して使用することなく、排液路１１０から排出された水を使い捨てるとともに、新たな水を給液路１２０から供給する非循環の態様とすることもできる。

【0083】

なお、排液路９０及び排液路１１０を１つの排液路に統合して、統合された排液路の下流側において、油の混入した冷却水から油を分離するための油水分離器を配設する態様とすることもできる。この場合、油水分離器で分離された油及び冷却水は、それぞれ、液回収部７１（油回収部）及び液回収部１０１（水回収部）で回収されたあと給液路８０及び給液路１２０を通じて各給油先及び各給水先に供給されることにより、循環して使用される。当該態様によれば、排液路を簡略化することができる。

【0084】

なお、第１実施形態で説明したように、スクリュロータ３のロータ軸２１及びモータ６のモータ軸３１を別体に構成したり、第２実施形態で説明したように、雄ロータ軸２１のモータ６側にモータ側端部５１を備えて、雄ロータ軸２１及びモータ側端部５１を一つの軸体である回転軸５０から構成してもよい。

【0085】

また、上記実施形態では、液回収部７１について詳細には説明していないが、液回収部７１は、少なくともモータ室２０外に排出された油を回収する空間であればよい。例えば、液回収部７１は、モータ室２０外に別途設置される油タンクで構成してもよく、モータケーシング５と一体構造で構成してもよい。同様に、液回収部１０１は、少なくともモータ室２０外に排出された冷却水を回収する空間であればよい。例えば、液回収部１０１は、モータ室２０外に別途設置される水タンクで構成してもよく、モータケーシング５と一体構造で構成してもよい。

【0086】

また、上記第１実施形態及び第３実施形態では、モータ軸３１と雄ロータ軸２１とを一体的に連結するためのカップリング部材としてキー４１を用いているが、カップリング部材として、テーパーリング（シュパンリングとも言われる）を用いることもできる。なお、テーパーリングは、モータ軸３１と雄ロータ軸２１との間の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。テーパーリングは、一方の傾斜面を有する楔状のインナーリングと、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とを組み合わせた構成である。また、伝達トルクと軸の回転数で所望の仕様を満たすものであれば、カップリング部材の構成は限定されない。

【0087】

また、ロータ軸受部１１や中間軸受部１２やモータ軸受部１３の構成及び各軸封部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１２ｃ，１３ｃの構成は、上記実施形態に限定されるものではない。上述した冷却構造を備えるスクリュ圧縮機１は、例えば、２００００ｒｐｍ程度の高速で回転駆動されるオイルフリー式のものに加えて、冷却油がロータ室１７に導入されて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。

【0088】

また、中間軸封部１２ｃ及びモータ側軸封部１３ｃとして、ビスコシールを例示したが、軸封部における軸の回転数等を考慮して適宜にリップシールを用いるようにしてもよい。

【0089】

また、冷却ジャケット８を無くして、モータ６の固定子６ｂを冷却する冷却液を流すための冷却通路８ｂをモータケーシング本体５ａに形成する構成であってもよい。この場合、固定子６ｂが、モータケーシング本体５ａの内壁面に直に取り付けられる。

【0090】

なお、本明細書における「ロータ側のモータ室２０、及び、ロータ側の給液口６５」等での「ロータ側」とは、基準となる或る位置に対して圧縮機本体２のスクリュロータ３側にあることを意味して、基準となる或る位置に対してモータ６の回転子６ａ側にあることを意味するのでは無い。

【0091】

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は、スクリュロータ３がロータケーシング４内に収容された圧縮機本体２と、回転子６ａ及び固定子６ｂがモータケーシング５のモータ室２０内に収容され、回転子６ａに固定されたモータ軸３１によってスクリュロータ３のロータ軸２１を回転駆動するモータ６と、モータ軸３１の反ロータ側に設けられて、冷却液を供給するための軸給液部１０，３７と、モータ軸３１内で軸方向に延びる空洞であって、軸給液部１０，３７を通じて供給された冷却液が空洞内を流通することによりモータ軸３１を冷却するモータ軸冷却部３３と、モータ軸３１のロータ側又はロータ軸２１のモータ６側に位置して、モータ軸３１又はロータ軸２１の外面に形成された流出開口２１ｆから径方向内方に延びてモータ軸冷却部３３と流体的に接続される液流出部２１ｄとを備える。

【0092】

上記構成によれば、モータ軸冷却部３３内を流通する冷却液によってモータ軸３１が冷却される。モータ軸３１内部からの冷却により、モータ軸３１に固定された回転子６ａが周方向に亘って冷却される。それとともに、モータ軸３１の回転に伴い周方向に移動する流出開口２１ｆから冷却液を流出させることによって、モータ室２０内部において固定子６ｂが周方向に亘って冷却される。したがって、スクリュロータ３を回転駆動するモータ６の回転子６ａ及び固定子６ｂをモータ６内部側から周方向に亘って冷却することにより、モータ６を効果的に冷却できる。

【0093】

ロータケーシング４の吐出側が、モータケーシング５に接続され、ロータ軸２１がモータ軸３１に対して同軸で連結され、ロータ軸２１のモータ６側に設けられてロータ軸２１内で軸方向に延びる空洞であってロータ軸２１及びモータ軸３１の連結に使用されるロータ軸冷却部２１ｃをさらに備え、当該ロータ軸冷却部２１ｃが、モータ軸冷却部３３及び液流出部２１ｄと流体的に接続されている。当該構成によれば、ロータケーシング４の吐出側では、ガス圧縮でロータ軸２１が高温になるが、ロータ軸２１がロータ軸冷却部２１ｃを備えることにより、ロータ軸２１及びモータ軸３１の温度上昇を抑制できる。

【0094】

また、この発明に係るスクリュ圧縮機１は、スクリュロータ３がロータケーシング４内に収容された圧縮機本体２と、回転子６ａ及び固定子６ｂがモータケーシング５のモータ室２０内に収容され、回転子６ａに固定された回転軸を介してスクリュロータ３を回転駆動するモータ６と、回転軸５０のモータ側端部５１に設けられて、冷却液を供給するための軸給液部１０と、回転子６ａの位置する部位の回転軸５０内に設けられた空洞であって、軸給液部１０を通じて供給された冷却液が空洞内を流通することにより回転子６ａを冷却する回転子冷却部３０と、回転軸５０におけるスクリュロータ３と回転子６ａの間に位置して、回転軸５０の外面にモータ室２０内に開放されるように設けられた流出開口２１ｆを有し、流出開口２１ｆから径方向内方に延びて回転子冷却部３０と流体的に接続された液流出部２１ｄとを備える。

【0095】

上記構成によれば、回転子６ａの位置する部位の回転軸５０内に設けられた回転子冷却部３０内を流通する冷却液によって回転軸５０が周方向に亘って冷却される。回転軸５０内部からの冷却により、回転軸５０に固定された回転子６ａが周方向に亘って冷却される。それとともに、回転軸５０の回転に伴い周方向に移動する流出開口２１ｆから回転軸５０の周方向に冷却液を流出させることによって、モータ室２０の内部において固定子６ｂが周方向に亘って冷却される。したがって、スクリュロータ３を回転駆動するモータ６の固定子６ｂ及び回転子６ａを内部側から周方向に亘って直接的に冷却することにより、モータ６を効果的に冷却できる。

【0096】

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。

【0097】

すなわち、スクリュ圧縮機１は、モータ６の冷却に使用される冷却液を冷却する液冷却器７２，１０２と、モータケーシング５に設けられた排液部６６，７８から排出された冷却液を液冷却器７２，１０２に供給する排液路９０，１１０と、液冷却器７２，１０２で冷却された冷却液を給液先に供給する給液路８０，１２０と、給液路８０，１２０から分岐されて軸給液部１０，３７に供給する軸給液路８５，１２５とを備える。当該構成によれば、冷却された冷却液を循環して使用できる。

【0098】

給液路８０，１２０が、ジャケット給液路８４，１２４に分岐されて、ジャケット給液路８４，１２４がモータ６の固定子６ｂを冷却する冷却ジャケット８と流体的に接続されており、冷却ジャケット８の下流側で流体的に接続されているジャケット排液路９４，１１４が、排液路９０，１１０に合流している。当該構成によれば、冷却液によって、モータ６の回転子６ａとモータ室２０内とが冷却されることに加えて、冷却ジャケット８及びモータ６の固定子６ｂが冷却される。すなわち、モータの固定子及び回転子の両方が冷却される。

【0099】

モータ６の冷却に使用された冷却液を貯溜する液回収部７１，１０１が、冷却ジャケット８の下流側に設けられている。当該構成によれば、比較的多くの冷却液を必要とする冷却ジャケット８を用いる場合においてもモータ室２０内に冷却液を保持することを要しないので、モータ６の回転子６ａによる冷却液の撹拌ロスを低減できる。

【0100】

モータ室２０の上部には、冷却液をモータ室２０内へ供給するモータ室給液口６５，７７が配設されている。当該構成によれば、モータ室給液口６５，７７を通じて、冷却液がモータ室２０の上部から供給されるので、モータ室２０をより効果的に冷却できる。

【0101】

冷却液が、モータ６及び圧縮機本体２の少なくともいずれかに設けられた軸受部１１，１２，１３を潤滑する油である。当該構成によれば、油が冷却液を兼ねることで、液回収部７１，１０１、液冷却器７２，１０２及び液ポンプ７３，１０３を共用でき、油（冷却液）の供給及び排出に係る構成を簡略化できる。

【符号の説明】

【0102】

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
６ｂ：固定子
６ｇ： エアギャップ
７：軸受ケーシング
８：冷却ジャケット
９：カバー
１０：モータ軸給液部材（軸給液部）
１０ｃ：液導入孔
１１：ロータ軸受部（軸受部）
１２：中間軸受部（軸受部）
１２ｃ：中間軸封部
１３：モータ軸受部（軸受部）
１３ｃ：モータ側軸封部
１４ａ：中間軸封部
１７：ロータ室
２０：モータ室
２１：雄ロータ軸（ロータ軸）
２１ｃ：液ガイド穴（ロータ軸冷却部）
２１ｄ：液流出穴（液流出部）
２１ｆ：流出開口
２２：雌ロータ軸（ロータ軸）
２６：ネジ穴
２７：締結フランジ
２８：締結ボルト（締結部材）
３０：冷却穴（回転子冷却部）
３１：モータ軸
３３：中心穴（モータ軸冷却部）
３７：軸受支持体（軸給液部）
３９：モータ軸連通部
４１：キー（カップリング部材）
４２：キー溝
５０：回転軸
５１：モータ側端部
５４：中間連通部
６４：中間給液口（中間給油口）
６５：モータ室給液口（モータ室給油口）
６６：モータ室排液口（モータ室排油口；排液部）
６７：ジャケット給液口
６８：ジャケット排液口
６９：モータ軸給液口
７１：液回収部（油回収部）
７２：液冷却器（油冷却器）
７３：液ポンプ（油ポンプ）
７７：モータ室給液口（モータ室給油口）
７８：モータ室排液口（モータ室排油口；排液部）
８０：給液路（給油路）
８１：軸受給液路（軸受給油路）
８２：給液路（給油路）
８２ａ：中間給液孔（中間給油孔）
８２ｂ：連通スペース
８３：モータ室給液路（モータ室給油路）
８４：ジャケット給液路
８５：軸給液路
８６：モータ室給液路（モータ室給油路）
９０：排液路（排油路）
９１：軸受排液路（軸受排油路）
９２：モータ室排液路（モータ室排油路）
９３：モータ室排液路（モータ室排油路）
９４：ジャケット排液路（ジャケット排油路；排液路）
９６：中間排油路
１０１：液回収部（水回収部）
１０２：液冷却器（水冷却器）
１０３：液ポンプ（水ポンプ）
１１０：排液路（排水路）
１１２：中間排液路（モータ室排水路）
１１３：モータ室排液路（モータ室排水路）
１１４：ジャケット排液路（ジャケット排水路）
１２０：給液路（給水路）
１２３：モータ室給液路（モータ室給水路）
１２４：ジャケット給液路（ジャケット給水路）
１２５：軸給液路（軸給水路）
１２６：モータ室給液路（モータ室給水路）
１６５：モータ室給液口（モータ室給水口）
１６６：モータ室排液口（モータ室排水口；排液部）
１７７：モータ室給液口（モータ室給水口）
１７８：モータ室排液口（モータ室排水口；排液部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】