JP2002115677A - スクリュー圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ギヤ室とロータ室の間は、オイルシールが配
置されてオイル漏れを防いでいるが、ロータ室とギヤ室
との圧力差を確保できず、ギヤ室のオイルがロータ室内
に漏れる可能性がある。 【解決手段】 スクリュー圧縮機は、高圧圧縮されたエ
アの一部を、ロータ室１０内の第２、第４オイルシール
１８、２３の近傍（軸周辺）へ導く第１溝３６と第２溝
３７を備える。これは、第２、第４オイルシール１８、
２３に向けられた一対のロータ１、２の端面に設けられ
たものである。これによって、第２オイルシール１８か
らみて、ギヤ室９内よりもロータ室１０内の圧力が高く
保たれることになり、ギヤ室９のオイルが第２オイルシ
ール１８を介してロータ室１０に漏れる不具合がない。
同様に、第４オイルシール２３からみて、ギヤ室９内よ
りもロータ室１０内の圧力が高く保たれることになり、
ギヤ室９のオイルが第４オイルシール２３を介してロー
タ室１０に漏れる不具合もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに噛み合う一
対のロータ（オスロータとメスロータ）の回転によって
流体を圧縮するスクリュー圧縮機に関するものであり、
特にオイルのシール技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】スクリュー圧縮機は、一対のロータを収
納するロータ室、およびギヤ機構や回転軸のベアリング
を収納するギヤ室を形成したケーシングを備える。ギヤ
室の内部には潤滑用のオイルが封入されているが、この
オイルがギヤ室とロータ室の隔壁を介してロータ室に漏
れると、ロータ室内で圧縮される流体にオイルが混入す
る不具合が発生してしまう。圧縮流体にオイルが混入す
ると、圧縮流体の供給側にオイルに対して化学反応する
物質がある場合には、オイルが混入する可能性のあるス
クリュー圧縮機を用いることはできなくなってしまう。
また、スクリュー圧縮機の下流側に微細構造を含む機器
が配置された場合では、混入したオイルによって微細構
造を含む機器が目詰まりを起こす可能性がある。

【０００３】ギヤ室とロータ室を区画する隔壁にシール
手段を配置する技術として、特開平９−１９５９６４号
公報に開示された技術が知られている。この技術は、カ
ーボンシールとシールリングとを組み合わせてエア漏れ
を防ぐためのシール手段を構成し、カーボンシールの端
面に面取りまたは切欠を設けるか、あるいはシールリン
グのカーボンシール接触面にコーティングを施すこと
で、カーボンシールの摩耗を抑え、長期に亘ってシール
性を確保するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ロータ室内では、高圧
圧縮室のすぐ隣は低圧圧縮室であるため、高圧圧縮室か
ら漏れた流体はそのまま隣の低圧圧縮室に移るだけであ
る。このため、高圧圧縮室から高圧流体が一部漏れて
も、シール手段近傍の圧力は高くならないので、高圧流
体の漏れを利用しても、シール手段近傍のロータ室とギ
ヤ室との圧力差を確保できず、ギヤ室のオイルがロータ
室内に漏れる可能性がある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、シール手段近傍のロータ室の圧力
をギヤ室より高く保ち、ギヤ室のオイルがロータ室内に
漏れるのを防ぐことのできるスクリュー圧縮機の提供に
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１の手段〕請求
項１を採用したことにより、一対のロータの回転によっ
て圧縮された流体の一部がロータ室のシール手段近傍に
導かれる。このため、ロータ室のシール手段近傍の圧力
をギヤ室より高く保つことができ、ギヤ室のオイルがロ
ータ室内に漏れるのを防ぐことができる。

【０００７】〔請求項２の手段〕請求項２を採用し、一
対のロータのシール手段側の端面に溝を設けて、圧縮さ
れた流体の一部をロータ室のシール手段近傍に導いても
良い。このように、ロータの端面に溝を設けるという簡
単な構成によって、圧縮された流体の一部をロータ室の
シール手段近傍に導びくことができる。

【０００８】〔請求項３の手段〕請求項３を採用し、溝
を回転軸に対して放射状に設けたことにより、溝が直線
的になり、溝を流れる圧縮流体の圧力損失を少なくでき
る。

【０００９】〔請求項４の手段〕請求項４を採用し、溝
の外周側の端を、ロータの最もへこんだ部分の付近に設
けたことにより、溝の長さを短くでき、溝を流れる圧縮
流体の圧力損失を少なくできる。

【００１０】〔請求項５の手段〕請求項５を採用し、回
転軸の軸心に対して溝を点対称に設けても良い。

【００１１】〔請求項６の手段〕請求項６を採用し、ロ
ータのシール手段側の端面と対面するロータ室の壁面に
溝を設けて、圧縮された流体の一部をロータ室のシール
手段近傍に導いても良い。このように、ロータ室の壁面
に溝を設けるという簡単な構成によって、圧縮された流
体の一部をロータ室のシール手段近傍に導びくことがで
きる。

【００１２】〔請求項７の手段〕請求項７を採用し、溝
の断面形状を三角形にすることにより、高圧流体が溝を
流れやすくなり、溝を流れる圧縮流体の圧力損失を少な
くできる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、複数の実
施形態を用いて説明する。 〔第１実施形態〕図１〜図３は第１実施形態を示すもの
であり、図１はスクリュー圧縮機の側面断面図、図２は
一対のロータの正面図、図３は図１のＡ−Ａ線に沿うケ
ーシングの断面図である。なお、この実施形態では、説
明の理解を容易とするために、図１の左側を前、図１の
右側を後ろとして説明する。

【００１４】スクリュー圧縮機は、互いに噛合するオス
ロータ１とメスロータ２（以下、一対のロータ１、
２）、この一対のロータ１、２を駆動するギヤ機構３、
一対のロータ１、２とギヤ機構３を別々に収納するケー
シング４から構成される。このケーシング４は、図１の
図示左側（入力軸５側）より順に、フロントケース６、
メインケース７、リヤケース８の３つを結合したもの
で、フロントケース６とメインケース７に囲まれる空間
にギヤ機構３を収納するギヤ室９が形成され、メインケ
ース７とリヤケース８に囲まれる空間に一対のロータ
１、２を収納するロータ室１０が形成される。なお、ギ
ヤ室９には、潤滑用のオイルが封入されている。

【００１５】フロントケース６は、前後の第１、第２ベ
アリング１１、１２を介して入力軸５を支持するもので
あり、入力軸５の挿通穴の前端には第１、第２ベアリン
グ１１、１２に供給されるオイルが外部に流出するのを
阻止するための第１オイルシール１３が装着されてい
る。

【００１６】オスロータ回転軸１４は、一端が第３ベア
リング１５を介してメインケース７に支持され、他端が
第４ベアリング１６を介してリヤケース８に支持される
ものであり、ギヤ室９とロータ室１０とを区画する隔壁
１７には、第３ベアリング１５に供給されるオイルがオ
スロータ回転軸１４の挿通穴からロータ室１０内に漏れ
るのを阻止するための第２オイルシール１８が装着され
ている。また、リヤケース８のオスロータ回転軸１４の
挿通穴にも、第４ベアリング１６に封入されているグリ
ースがロータ室１０内に漏れるのを阻止するための第３
オイルシール１９が装着されている。

【００１７】メスロータ回転軸２０は、上記のオスロー
タ回転軸１４と同様に、一端が第５ベアリング２１を介
してメインケース７に支持され、他端が第６ベアリング
２２を介してリヤケース８に支持されるものであり、ギ
ヤ室９とロータ室１０とを区画する隔壁１７には、第５
ベアリング２１に供給されるオイルがメスロータ回転軸
２０の挿通穴からロータ室１０内に漏れるのを阻止する
ための第４オイルシール２３が装着されている。また、
リヤケース８のメスロータ回転軸２０の挿通穴にも、第
６ベアリング２２に封入されているグリースがロータ室
１０内に漏れるのを阻止するための第５オイルシール２
４が装着されている。

【００１８】ギヤ機構３は、入力軸５の回転をオスロー
タ回転軸１４およびメスロータ回転軸２０に伝達させ
て、一対のロータ１、２を同期回転させるものであり、
入力軸５の回転をオスロータ回転軸１４に伝える第１、
第２ギヤ３１、３２と、この第２ギヤ３２からオスロー
タ回転軸１４に伝えられた回転をメスロータ回転軸２０
に伝える第３、第４ギヤ３３、３４とから構成される。
なお、この第３、第４ギヤ３３、３４は、一対のロータ
１、２を同期回転させるためのタイミングギヤである。

【００１９】一対のロータ１、２は、正面からみると、
図２に示すような形状を呈するものであり、上記ギヤ機
構３を介して同期回転されると、ケーシング４の後部に
設けられた吸入口（図示しない）から流体（この実施形
態では、以下エアとして説明する）が吸い込まれる。吸
い込まれたエアは、一対のロータ１、２およびロータ室
１０で構成される圧縮室内で圧縮される。圧縮されたエ
アは、一対のロータ１、２の回転に伴って、ロータ室１
０の後方から前方へ移動する。そして、一対のロータ
１、２の回転角が所定の角度に達すると、高圧圧縮室が
ケーシング４の吐出側（ロータ室１０の前方）に設けた
吐出口３５に開口し、一対のロータ１、２の回転によっ
て高圧圧縮されたエアが吐出口３５から吐出される。

【００２０】スクリュー圧縮機は、高圧圧縮されたエア
の一部を、ロータ室１０内の第２、第４オイルシール１
８、２３の近傍（軸周辺）へ導く高圧流体案内手段が設
けられている。第１実施形態における高圧流体案内手段
は、一対のロータ１、２の前端面、つまり第２、第４オ
イルシール１８、２３に向けられた一対のロータ１、２
の正面に設けた第１溝３６および第２溝３７であり、高
圧圧縮室のエアが第１溝３６および第２溝３７を通って
第２、第４オイルシール１８、２３の近傍（軸周辺）へ
導かれる。

【００２１】この第１実施形態における第１溝３６およ
び第２溝３７は、図１に示すように、断面形状が四角形
のものである。また、図２に示すように、オスロータ回
転軸１４およびメスロータ回転軸２０のそれぞれに対し
て放射状に設けられるとともに、軸心に対して点対称に
設けられたものである。なお、ロータ室１０側から見た
隔壁１７の表面、つまり第１溝３６および第２溝３７と
対向するロータ室１０の背面１０ａを図３に示す。

【００２２】次に、この実施形態の特徴を述べる。上述
のように、一対のロータ１、２の回転によって圧縮され
た高圧圧縮室のエアの一部が、第１溝３６を介して第２
オイルシール１８の近傍に導かれるとともに、第２溝３
７を介して第４オイルシール２３の近傍に導かれる。こ
れによって、第２オイルシール１８からみて、ギヤ室９
内よりもロータ室１０内の圧力が高く保たれることにな
り、ギヤ室９のオイルが第２オイルシール１８を介して
ロータ室１０に漏れる不具合がない。同様に、第４オイ
ルシール２３からみて、ギヤ室９内よりもロータ室１０
内の圧力が高く保たれることになり、ギヤ室９のオイル
が第４オイルシール２３を介してロータ室１０に漏れる
不具合もない。

【００２３】このため、スクリュー圧縮機から吐出され
る圧縮エアにオイルが混入する不具合は発生しない。こ
の結果、圧縮エアの供給側にオイルに対して化学反応す
る物質がある場合であっても、安心して本実施形態のス
クリュー圧縮機を用いることができる。また、スクリュ
ー圧縮機の下流側に微細構造を含む機器が配置された場
合であっても、オイルは混入しないため、微細構造を含
む機器がオイルで目詰まりを起こす不具合は発生しな
い。

【００２４】また、この実施形態では、一対のロータ
１、２の正面に、第１溝３６および第２溝３７を設ける
という簡単な構成によって、圧縮されたエアの一部を第
２オイルシール１８および第４オイルシール２３に導く
ことができる。つまり、簡単な構成によって圧縮エアに
オイルが混入するのを防ぐことができる。

【００２５】さらに、第１溝３６および第２溝３７をと
もに直線的な放射状に設けたことにより、第１溝３６お
よび第２溝３７によって軸心に導かれるエアの圧力損失
を少なくできる。また、第１溝３６および第２溝３７
を、図２に示すように、それぞれ軸心に対して点対称に
設けたことにより、一対のロータ１、２の回転バランス
が変化する不具合が発生しない。

【００２６】次に、第１実施形態における第１の変形例
を図４を用いて説明する。これは、一対のロータ１、２
の凹部の最も中心軸に近い部分を、第１溝３６および第
２溝３７の外周側の端としたものである。つまり、各ロ
ータ１、２の最もへこんだ部分と、各ロータ１、２の中
心とを結ぶ直線状に第１溝３６および第２溝３７を設け
たものである。このように設けることにより、第１溝３
６および第２溝３７の溝長を最短化でき、第１溝３６お
よび第２溝３７によって軸心に導かれるエアの圧力損失
を少なくできる。

【００２７】次に、第１実施形態における第２の変形例
を図５を用いて説明する。これは、第１溝３６および第
２溝３７の断面形状を三角形に設けたものである。この
ように設けることにより、圧力損失の少ない溝の外側の
断面面積が大きくなり、エアが溝を流れやすくなる。つ
まり、第１溝３６および第２溝３７によって軸心に導か
れるエアの圧力損失を少なくできる。

【００２８】〔第２実施形態〕この第２実施形態のスク
リュー圧縮機は、基本的な構成は上記で示した第１実施
形態と同じであり、相違点のみを説明する。なお、第１
実施形態と同一符号は、第１実施形態で示したものと同
一機能物を示すものである。

【００２９】上記の第１実施形態では、高圧圧縮室のエ
アを軸心に導く第１、第２溝３６、３７を各ロータ１、
２の前端面に設けた例を示したが、この第２実施形態で
は、図６に示すように、第１、第２溝３６、３７を、第
２、第４オイルシール１８、２３が配置された側におけ
る各ロータ１、２の端面（正面）と対面するロータ室１
０の背面１０ａ、即ち隔壁１７のロータ室１０側の面に
設けたものである。つまり、この第２実施形態では、高
圧圧縮室で圧縮されたエアを、ケーシング４に設けた微
小な第１、第２溝３６、３７によって第２、第４オイル
シール１８、２３の近傍へ導くものである。このように
設けることによっても、第１実施形態と同様、ギヤ室９
内よりもロータ室１０内の圧力が高く保たれるため、ギ
ヤ室９のオイルが第２、第４オイルシール１８、２３を
介してロータ室１０に漏れる不具合がない。また、この
実施形態では、第１溝３６および第２溝３７がそれぞれ
１本づつで済み、加工が容易でコストを抑えることでき
る。

【００３０】また、この第２実施形態でも、図７に示す
ように、第１、第２溝３６、３７の断面形状を三角形に
設けた。これによって、圧力損失の少ない溝の外側の断
面面積が大きくなり、第１、第２溝３６、３７によって
軸心に導かれるエアの圧力損失を少なくできる。

【００３１】〔他の実施形態〕上記の実施形態では、エ
アを圧縮するスクリュー圧縮機を例に示したが、水素
等、他の気体流体を圧縮する圧縮機に本発明を適用して
も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】スクリュー圧縮機の側面断面図である（第１実
施形態）。

【図２】一対のロータの正面図である（第１実施形
態）。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿うケーシングの断面図であ
る（第１実施形態）。

【図４】一対のロータの正面図である（第１の変形
例）。

【図５】スクリュー圧縮機の側面断面図である（第２の
変形例）。

【図６】ロータ室の背面に形成された溝を示すケーシン
グの断面図である（第２実施形態）。

【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である（第２実施
形態）。

【符号の説明】

１ オスロータ ２ メスロータ ３ ギヤ機構 ４ ケーシング ９ ギヤ室 １０ ロータ室 １０ａ ロータ室の背面（一対のロータの端面と対面す
るロータ室） １４ オスロータ回転軸 １５ 第３ベアリング（ギヤ室内に配置されたベアリ
ング） １７ 隔壁 １８ 第２オイルシール（シール手段） ２０ メスロータ回転軸 ２１ 第５ベアリング（ギヤ室内に配置されたベアリ
ング） ２３ 第４オイルシール（シール手段） ３６ 第１溝（高圧流体案内手段） ３７ 第２溝（高圧流体案内手段）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに噛み合う一対のロータと、 この一対のロータの各回転軸に設けられ、前記一対のロ
   ータを同期回転させるギヤ機構と、 前記一対のロータを収納するロータ室、および前記ギヤ
   機構を収納するとともに、前記各回転軸のベアリングを
   収納するギヤ室を備えたケーシングと、 前記ロータ室と前記ギヤ室とを区画する隔壁に取り付け
   られ、前記ギヤ室内のオイルが前記ロータ室へ進入する
   のを防ぐシール手段と、 前記一対のロータの回転によって圧縮された流体の一部
   を、前記ロータ室内における前記シール手段の配置部分
   へ導く高圧流体案内手段と、を備えるスクリュー圧縮
   機。
2. 【請求項２】請求項１のスクリュー圧縮機において、 前記高圧流体案内手段は、前記シール手段が配置された
   側における前記一対のロータの端面に設けた溝であるこ
   とを特徴とするスクリュー圧縮機。
3. 【請求項３】請求項２のスクリュー圧縮機において、 前記溝は、前記回転軸に対して放射状に設けられたこと
   を特徴とするスクリュー圧縮機。
4. 【請求項４】請求項２または請求項３のスクリュー圧縮
   機において、 前記溝の外周側の端は、前記ロータの最もへこんだ部分
   の付近であることを特徴とするスクリュー圧縮機。
5. 【請求項５】請求項２ないし請求項４のいずれかのスク
   リュー圧縮機において、 前記溝は、前記回転軸の軸心に対して点対称に設けられ
   たことを特徴とするスクリュー圧縮機。
6. 【請求項６】請求項１のスクリュー圧縮機において、 前記高圧流体案内手段は、前記シール手段が配置された
   側における前記一対のロータの端面と対面する前記ロー
   タ室の壁面に設けた溝であることを特徴とするスクリュ
   ー圧縮機。
7. 【請求項７】請求項２ないし請求項６のいずれかのスク
   リュー圧縮機において、 前記溝は、断面形状が三角形であることを特徴とするス
   クリュー圧縮機。