JP2005171959A - モータ一体型燃料ガス圧縮機の軸封機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ一体型の圧縮機において、比較的簡単な構成によりモータ室内に潤滑油が漏洩することを確実に防止することができる軸封装置を提供する。
【解決手段】 モータ一体型燃料ガス圧縮機の駆動軸１４上であって、前記駆動軸１４を支承する軸受１６のモータ４側に複数の軸封装置３３ａ，３３ｃを設け、該軸封装置３３ａ，３３ｃ間における前記駆動軸１４の外周と軸孔内周間に間隙δを形成し、該間隙δの下部を前記圧縮機本体２外の空間に連通する連通路３４を設けると共に、前記間隙δの上部を前記連通路３４が連通する空間に対して相対的に高圧の空気乃至は不燃性ガスが存在する空間に連通する通気路３８を設ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、燃料ガスを導入して圧縮する圧縮機本体の駆動軸とモータの回転軸とが一体に形成されたモータ一体型の燃料ガス圧縮機において、駆動軸の軸端から潤滑油や燃料ガスがモータ側へ漏出することを防止する軸封機構に関する。

従来の油冷式スクリュ圧縮機を図７，図８を参照して説明する。

図８において、６１はスクリュ圧縮機本体（以下「圧縮機本体」と称す）で、この圧縮機本体のシリンダ６３内に形成されるロータ室内６４に雌雄一対のスクリュロータ（以下「ロータ」と称す）６５，６６が収容されている。

前記ロータ室６４の軸方向一側には吸入口６８及び吸入通路６９が形成された吸入側ケーシング６７を接続し、前記ロータ室６４の軸方向他側には吐出口７２及び吐出通路（図示しない）が形成された吐出側ケーシング７１を接続している。

そして、前記ロータ各々の端部に延設された軸部７６，７７，７８，７９は前記吸入側ケーシング６７と吐出側ケーシング７１とに収容された軸受８１，８２，８３，８４で支承されている。

図７において、前記圧縮機本体６１の吸入口６８は吸入管８５と接続し、吐出口７２は吐出管８８を介して油分離タンク６２及び消費側の消費側配管８９に接続する。前記油分離タンク６２は下部に潤滑油Ｌを貯留し、この油分離タンク６２の下部と圧縮機本体６１のロータ室６４内とをオイルクーラ９０’及びオイルフィルタ９１を介して油配管９２により接続している。

前記圧縮機本体６１はモータ９５などの原動機により駆動され、前記ロータ６５，６６の噛み合い回転により、圧縮機本体６１の吸入口６８から被圧縮気体を吸入してロータ室６４内で圧縮すると共に、この圧縮の過程で圧縮気体の冷却，ロータ同志の潤滑及び密封のために油分離タンク６２に貯留する潤滑油Ｌをロータ室６４内に供給し、吐出口７２から圧縮気体と潤滑油の気液混合状態の気体を油分離タンク６２内に吐出する。また、潤滑油Ｌは前記油配管９２を分岐した図示しない油路を介して前記軸受８１，８２，８３，８４にも供給されてこの軸受を潤滑し、その後ロータ室６４内に回収される。前記油分離タンク６２では該タンク内の側壁に気液混合状態の気体を衝突させることで、圧縮気体と潤滑油とに一次分離し、圧縮気体は油分離タンク６２の上部に接続する油分離フィルタ９３によって圧縮気体中に含まれる霧状の潤滑油を除去して、消費側に圧縮気体だけを供給し、一方潤滑油は油分離タンク６２内の下部に貯留するようになっている。

なお、このようなスクリュ圧縮機において、前記圧縮機本体６１のロータの軸部７６をモータ９５の軸と一体としたものがある（特許文献１参照）。

また、燃料ガス用の圧縮機の軸封構造としては、軸封部に非接触式の軸封装置を設け、この軸封装置に、該圧縮機本体により圧縮された燃料ガスの一部をシールガスとして前記軸封装置に供給し、これにより圧縮機本体の軸端部から、燃料ガスが漏出することを防止したものがある（特許文献２参照）。

この発明の先行技術文献情報としては次のものがある。
特開平１１−３５１１６８号公報 （第２−３頁、図１−図２）。 特開２００２−３０３２７４号公報（第２頁〔０００４〕欄）。

前述の従来技術に示す圧縮機に対し、圧縮機本体とモータとの全長を短縮するために、圧縮機本体とモータとを一体に構成したモータ一体型の圧縮機がある。

この圧縮機の圧縮機本体に導入する被圧縮気体が燃料ガスである場合、前記燃料ガスは被圧縮気体が空気の場合と比べて圧力下で潤滑油に溶け込み易く、レシーバタンクから圧縮機本体へ導入された潤滑油には多量の燃料ガスが溶け込んでいる。

そして、モータ室内はほぼ大気圧であって圧縮機本体内に比べて低圧であることから、圧縮機本体からモータ室内へ潤滑油が漏洩し易く、しかも、モータ室内に潤滑油が漏洩すると、この潤滑油により絶縁不良を起こす可能性がある。

さらに、この潤滑油に溶け込んだ燃料ガスが飽和することにより潤滑油から分離して、モータ室内に燃料ガスが浸入する。

前述の特許文献２における燃料ガス圧縮機にあっては、駆動軸から燃料ガスが漏洩することを防止するために、軸封装置（ガスシール）に圧縮機によって圧縮された燃料ガスの一部をシールガスとして供給する構造を採用しているが、この構造により、圧縮機本体の圧縮室内の燃料ガスの漏出を防止することができたとしても、シールガスとして軸封装置に供給された、圧縮された燃料ガスが駆動軸とその軸孔間を伝って漏出するために、この構成を前述のモータ一体型の燃料圧縮機に採用する場合には、結局モータ室内に燃料ガスが導入されることとなり、問題の根本を解消することができない。

すなわち、図８に示すスクリュ圧縮機のロータ室６４と軸受８１間に、前記特許文献２に記載されているような軸封装置を設ける場合を想定すると、この軸封装置によってロータ室６４内の燃料ガスが駆動軸７６の軸端側に漏洩することは防止できるものの、軸受８１に供給された潤滑油が駆動軸７６の軸端側に漏洩することを防止できず、シールガスとして供給された燃料ガスが潤滑油に溶け込んで潤滑油と共に漏洩することを防止できない。

また、図８に示すスクリュ圧縮機の駆動軸７６を支承する軸受８１の形成位置よりも外側（図中左側）に前述の軸封装置を設ける場合、ロータ室６４内の燃料ガスの漏洩、及び軸受８１に供給された潤滑油が駆動軸７６の軸端から漏洩することのいずれも防止することはできるが、軸封装置にシールガスとして供給された燃料ガスに対してはその漏洩を防止するものが存在せず、駆動軸７６の軸端から圧縮機本体の外部に漏洩する可能性がある。

そのために、前述の駆動軸７６とモータの出力軸とが一体的に形成されたモータ一体型の圧縮機にこのような軸封装置を設ける場合には、モータ室内に燃料ガスが漏洩することを防止することができないものとなっている。

そこで本発明は、上記従来技術における欠点を解消し、極めて安全性の高いモータ一体型の燃料ガス圧縮機を提供するために、比較的簡単な構成によりモータ室内に潤滑油が漏洩することを確実に防止することができる軸封装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のモータ一体型燃料圧縮機の軸封機構は、燃料ガスを導入して圧縮する圧縮機本体２の駆動軸１４とモータの回転軸とを直結ないしは一体に形成し、圧縮機本体の駆動軸１４を支承する軸受１６がモータ４の回転軸を支承する軸受を兼用するモータ一体型の燃料ガス圧縮機において、
前記圧縮機本体２の駆動軸１４上であって、前記駆動軸１４を支承する軸受１６のモータ４側に複数の軸封装置３３ａ，３３ｃを設け、該軸封装置３３ａ，３３ｃ間における前記駆動軸１４の外周と軸孔の内周間に間隙δを形成し、該間隙δの下部を前記圧縮機本体２外の空間に連通する連通路３４と、前記間隙δの上部を前記連通路３４が連通する空間に対して相対的に高圧の空気又は不燃性ガスが存在する空間に連通する通気路３８とを設けたことを特徴とする（請求項１）。

前記構成の軸封機構において、前記モータ４側から前記軸受１６側に向かう流体の流れを許容する、例えばねじシール等の中間軸封装置３３ｂを、前記軸封装置３３ａ，３３ｃ間に更に配置して、前記各軸封装置３３ａ，３３ｃと前記中間軸封装置３３ｂ間における前記駆動軸１４の外周と軸孔の内周間にそれぞれ間隙δ_１，δ_２を形成すると共に、前記中間軸封装置３３ｂと、該中間軸封装置３３ｂに対してモータ４側に配置された前記軸封装置３３ｃ間の前記間隙δ_２に、前記通気路３８を連通すると共に、前記中間軸封装置３３ｂとこの中間軸封装置３３ｂに対して前記軸受１６側に配置された軸封装置３３ａ間に形成された前記間隙δ_１に、前記連通路３４を連通する構成とすることもできる（請求項２）。

前述の連通路３４が連通される空間に対し、前記通気路３８が連通される空間を相対的に高圧とするために、空気を加圧して吐出する例えば空気ポンプ等の加圧空気発生手段（図示せず）を設け、該加圧空気発生手段の吐出口に前記通気路３８を連通することもできる（請求項３）。

また、冷却風を導入する冷却風流入口１０３と、前記冷却風を排出する冷却風排出口１０６を備えたパッケージ１００内に、前記燃料ガス圧縮機を収容し、前記冷却風流入口１０３を介して冷却風を前記パッケージ１００内に導入し、前記パッケージ１００内部をパッケージ１００外の空間に対して相対的に加圧された空間と成すファン５９を設けると共に、
前記通気路３８を前記パッケージ１００内の空間に（ドレン回収通路２８を介して）連通し、かつ、前記連通路３４を前記パッケージ１００外の空間に連通する構成としても良い（請求項４）。

さらに、前記冷却風排出口１０６にパッケージ１００内の空気を導入する排気ダクト１０７を設け、該排気ダクト１０７内に前記パッケージ１００内の空気を導入するファン（冷却ファン１１０）を設けると共に、前記通気路３８を前記排気ダクト１０７内の空間に（空気導入通路２９を介して）連通しても良い（請求項５）。

以上説明した本発明の構成により、軸受１６側に配置された軸封装置３３ａを通過して潤滑油や燃料ガスが間隙δ（又はδ_１，δ_２）内に漏洩したとしても、この間隙δ（又はδ_１，δ_２）内に漏出した潤滑油や燃料ガスは、通気路３８を介して間隙δ（又はδ_１，δ_２）内に導入された空気や不燃性ガスと共に連通路３４を介して確実に圧縮機本体２外に排出されるために、モータ室５８内に潤滑油や燃料ガスが漏出することを確実に防止することができた。

また、２つの軸封装置３３ａ，３３ｃの間に、モータ４側から軸受１６側に向かう流体の流動を許容する中間軸封装置（例えばねじシール３３ｂ）を配置し、この中間軸封装置３３ｂのモータ４側に形成された間隙δ_２に通気路３８を、中間軸封装置３３ｂの軸受側に形成された間隙に連通路３４を連通した構成にあっては、多段に構成された軸封装置３３により、より確実にロータ軸１４の軸封を行うことができると共に、通気路３８より間隙δ_２内に導入された加圧空気又は不燃性ガスが中間軸封装置３３ｂを通過して軸受１６側の間隙δ_１内に導入されるため、この空気乃至は不燃性ガスの流れにより中間軸封装置３３ｂの軸封性能をより向上させることができた。

前述の通気路３８を連通路３４に対して相対的に高圧の空間に連通するために、通気路３８を加圧空気発生手段の吐出口に連通する場合には、確実に間隙δ（又はδ_１，δ_２）内の潤滑油や燃料ガスを圧縮機本体２外に排出することができ、また、通気路３８に連通する、連通路３４の連通空間に対して相対的に高圧の空間として、パッケージ１００内外、又は排気ダクト１０７内外の圧力差を利用する場合には、比較的簡単な装置構成により潤滑油や燃料ガスを圧縮機本体外へ確実に排出することのできる軸封装置を提供することができた。

次に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら以下説明する。

〔モータ一体型圧縮機の全体構造〕
図１及び図２において、１は、本発明の軸封機構が適用されるモータ一体型の圧縮機である油冷式スクリュ圧縮機１であり、雌雄一対のスクリュロータ６，７をシリンダ８のロータ室９内に噛合回転可能に収納し、前記一対のスクリュロータ６，７の回転により燃料ガスを導入して圧縮する過程で前記ロータ室９内に冷却媒体である潤滑油を注入する油冷式の圧縮機本体２と、前記圧縮機本体２のロータ室９内で圧縮され吐出された燃料ガスと潤滑油との気液混合流体を導入し、燃料ガスと潤滑油とに分離して燃料ガスを消費側に供給する気液分離装置３と、圧縮機本体２を回転駆動するモータ４とを一体に結合している。

前記圧縮機本体２は、前記スクリュロータ６，７の軸線方向に対して前記シリンダ８の一側に燃料ガスを吸入する吸入口１２及び吸入流路１３を形成し、前記スクリュロータ６，７の吸入側ロータ軸１４，１５を支承する軸受１６，１７を収納する吸入側ケーシング１１と、前記スクリュロータ６，７の軸線方向に対して前記シリンダ８の他側に燃料ガスを吐出する吐出口２２及び吐出流路２３とを形成し、前記スクリュロータ６，７の吐出側ロータ軸２４，２５を支承する軸受２６，２７を収納する吐出側ケーシング２１とを備えている。

そして、前記吸入側ケーシング１１と前記シリンダ８とを一体に形成し、オスロータ６の吸入側ロータ軸１４が前記吸入側ケーシング１１を貫通して圧縮機本体２の外部に突出して該圧縮機本体の駆動軸となっている。

また、前述の吸入側ケーシング１１には、図示の実施形態にあってはその外周から突出し、オスロータ６の吸入側ロータ軸１４の周囲で圧縮機本体２とモータ４とを一体に連結するためのパワーサイドハウジング３１を延設している。

前記オスロータ６の吸入側ロータ軸１４を支承する軸受１６は、前述の吸入側ケーシング１１に形成された軸受室１８内に収納されており（図３参照）、この軸受１６に並んでモータ４側のロータ軸１４上には、軸受室１８内の潤滑油がモータ４側に漏出することを防止するための後述の軸封装置３３が設けられていると共に、前記軸封装置３３の外周側には、前記軸受室１８を塞ぐと共に、その内周において前記ロータ軸１４の軸孔を形成し、かつ、前記軸封装置３３を固定する、略円筒状の軸封カバー３７を設けている。

図１及び図２に示すように、前記気液分離装置３は圧縮機本体２から吐出された前記気液混合流体を一次分離するレシーバタンク４１と、前記レシーバタンク４１内で一次分離された気液混合流体を導入して微細な潤滑油を分離し燃料ガスを消費側に供給するセパレータ４２とを備え、前記レシーバタンク４１には前記セパレータ４２を接続する接続口４３と、レシーバタンク４１内を点検・掃除するための点検口４４とを形成し、前記圧縮機本体の吐出側ケーシング２１を前記レシーバタンク４１の点検口４４から内部に挿入し、前記シリンダ８の吐出側ケーシング２１との接続部に形成したフランジ部４７でレシーバタンク４１の開口部から成る点検口４４を閉塞し、後述するように、モータ４を固設した圧縮機本体２を前記フランジ部４７でレシーバタンク４１に連結し、モータ４、圧縮機本体２及びレシーバタンク４１を一体に構成している。

前記モータ４の回転子５１は、前記オスロータ６の吸入側ロータ軸１４の軸上に固定され、これによりオスロータ６のロータ軸、該ロータを回転させる駆動軸、前記モータ４の回転軸とが、全て単一の軸により形成されている。従って、本明細書においてオスロータ６のロータ軸、ロータを回転させる駆動軸、モータ４の回転軸は、いずれも同一部材を指している。

また、前述のようにオスロータ６のロータ軸、ロータを回転させる駆動軸、モータ４の回転軸を一体に形成したことから、前記ロータ軸１４を支承する前記軸受１６が、モータ４の回転軸を支承する軸受を兼用している。

また、前記モータ４の固定子５２は、モータケーシング５３内に固定されており、このモータケーシング５３の圧縮機本体２側の端縁に形成するフランジを、パワーサイドハウジング３１のモータ側の端縁に形成するフランジに連結することで、モータ４が圧縮機本体２と一体に構成されている。

圧縮機本体２から延出する前述のパワーサイドハウジング３１には、パワーサイドハウジング３１の内部空間３２（図３参照）とパワーサイドハウジング３１外とを連通する連通穴５５を形成する。

そして、前記連通穴５５のモータ方向側位置で、前記パワーサイドハウジング３１の内部空間３２は、仕切板５７によってモータケーシング５３内と隔離密閉されている。

図３に示す実施形態にあっては、前記パワーサイドハウジング３１の内周面に、前記吸入側ロータ軸１４方向に膨出するフランジ部５６（図３参照）を形成し、無端環状の仕切板５７の外周縁を前記パワーサイドハウジング３１の前記フランジ部５６に固着すると共に、前記軸封カバー３７のモータ側端壁面に前記仕切板の内周縁を連結して、モータケーシング５３内とパワーサイドハウジング３１内をそれぞれ隔離密閉する。

〔軸封機構の構成例１〕
前述の軸封装置３３の構成の一例を図３を参照して説明すると、この軸封装置３３は、少なくとも一組の軸封装置３３ａ，３３ｃにより構成された複合的な軸封装置であり、図示の実施形態にあっては、軸受１６側に配置する軸封装置としてメカニカルシール３３ａを、モータ側に配置する軸封装置としてフェルト製シール３３ｃを、ロータ軸１４の軸線方向に所定の間隔を介して取り付けている。

なお、ここで使用する各軸封装置３３ａ，３３ｃは、前述のメカニカルシールに代えてオイルシールを、また、フエルト製シールに代えてねじシールを使用しても良く、好ましくは、軸受１６側に配置される軸封装置３３ａを、モータ側に配置される軸封装置３３ｃに対して潤滑油の軸封性能が優れたものとすることが好ましい。

そして、前記軸封装置３３の外周側には前記軸受室１８を塞ぐと共に、前記軸封装置３３を固定する前述の軸封カバー３７が取り付けられている。

前述の軸受１６側に取り付けられる前記メカニカルシール３３ａは、前記吸入側ロータ軸１４に固定され、該ロータ軸１４と共に回転する円筒状の回転リングと、前記軸封カバー３７に固定される円筒状の固定リングとを備え、固定リングに回転リングの端面が押圧接触することで軸封を行っている。

また、モータ４側に取り付けられる前記フェルト製シール３３ｃは、リング状に形成されたフエルトで、その内周が前記ロータ軸１４と接触して軸封を行うもので、前記メカニカルシール３３ａを越えてモータ側に漏洩し、前記吸入側ロータ軸１４の外周に薄く付着した油膜を吸い取る。

前述の軸封カバー３７は、全体として略円筒状に形成されており、その内周がロータ軸１４の挿入される軸孔を成すと共に、この内周の所定の位置には前記軸封装置３３（３３ａ，３３ｃ）をそれぞれ取り付け可能とする嵌合部３７１，３７３が形成されている。

そして軸封カバー３７の嵌合部３７１，３７３に、軸封装置３３を構成するメカニカルシール３３ａの固定リング、フエルト製のシール３３ｃを取り付けて、メカニカルシール３３ａの固定リング取付側が軸受１６側となるようにこの軸封カバー３７で軸受室１８を被蓋すると共に、これを吸入側ケーシング１１に例えばボルトなどで固定することにより、軸受室１８が密封されている。

前記軸封カバー３７の軸線方向の両端側に形成された嵌合部３７１，３７３間において、その内周面は、その全部又は一部がロータ軸１４の外周に対して僅かに大径に形成されており、この部分において軸封カバー３７の内周とロータ軸１４の外周間には、ロータ軸１４を包囲する間隙δが形成されている。

そして、この間隙δは、その下部において連通路３４を介して圧縮機本体２の機外に連通されていると共に、その上部において通気路３８を介して圧縮機本体２の機外に連通されている。

図３に示す実施形態にあっては、前述の連通路３４及び通気路３８は、いずれも前述の軸封カバー３７の内外周間を貫通する貫通孔として形成されており、その一端をパワーサイドハウジング３１の内部空間３２において開口している。

そして、このように構成された連通路３４及び通気路３８は、前記連通路３４が連通する空間に対して相対的に高圧の空気乃至は不燃性ガスが存在する空間に前記通気路３８を連通することで、通気路３８と連通路３４間に圧力差が生じるように構成されている。

このように通気路３８と連通路３４との間に圧力差を生じさせることにより、この通気路３８及び連通路３４と連通する間隔δ内では、通気路３８から連通路３４に向かう空気乃至は不燃性ガスの流れが生じ、これにより、軸受１６側に配置された軸封装置（メカニカルシール３３ａ）を通過して、潤滑油や燃料ガスが間隙δ内に漏洩したとしても、このようにして漏洩した潤滑油や燃料ガスは、通気路３８から連通路３４に向かって間隙δ内を流れる空気乃至は不燃性ガスの流れに運ばれて、圧縮機本体２外に確実に排出され、その結果、モータ室５８内にこれらが侵入することを確実に防止できる。

〔軸封機構の構成例２〕
図４に、本発明の軸封装置３３の更に別の構成例を示す。

前述の図３を参照して説明した実施形態にあっては、軸封装置３３は、軸受１６側に設けられたメカニカルシール３３ａと、モータ４側に設けられたフエルトシール３３ｃの２つの軸風装置によって構成されるものとして説明したが、図４に示す実施形態にあっては、前述の２つの軸封装置３３ａ，３３ｃ間に、さらにモータ４側から軸受１６側に向かう流体の流動を許容する中間軸封装置３３ｂを設け、これらの３つの軸封装置により複合的な軸封装置３０を形成している。

図４に示す実施形態にあってはこの中間軸封装置３３ｂとして、ねじシールを使用している。このねじシールは、その内周に、前記吸入側ロータ軸１４の回転により、モータ４側からロータ６側に潤滑油及び燃料ガスの流れが生じるようにねじ溝が切ってあり、前記ロータ軸１４の外周とねじ山の頂との隙間を極めて小さく形成してそれぞれを接触させずに軸封を行うものである。

このようにして、中間軸封装置３３ｂであるねじシールを配置することにより、前述のメカニカルシール３３ａと前述のねじシール３３ｃとの間であって、ロータ軸の外周と軸孔の内周間に間隙δ_１が形成されると共に、ねじシール３３ｃとフエルトシール３３ｂ間であってロータ軸の外周と軸孔の内周間にδ_２が形成されており、前述の通気路３８をこの２つの間隙δ_１，δ_２のうちモータ側に形成された間隙δ_２の上部に連通すると共に、軸受１６側に形成された間隙δ_１の下部に、前述の連通路３４を連通している。

なお、このようにメカニカルシール３３ａとフエルトシール３３ｃとの間に、中間軸封装置としてねじシール３３ｂを設ける構成としたことにより、図３に示す実施形態にあっては一体的に形成されていた軸封カバー３７を嵌合部３７２の形成位置において第１軸封カバー３７ａと第２軸封カバー３７ｂとに分割可能に構成し、これにより前述の嵌合部３７２内にねじシール３３ｂを嵌合可能としている。

以上のように構成された軸封装置３３において、前述の通気路３８と連通路３４間に圧力差を生じさせると、通気路３８に連通した、モータ４側の間壁δ_２と、連通路３４に連通した軸受１６側の間隙δ_１の内部圧力にも同様の圧力差が生じ、間隙δ_２内の圧力が、間隙δ_１内の圧力に対して相対的に高くなる。

そして、両間隙δ_１，δ_２間に配置されたねじシール３３ｃは、前記吸入側ロータ軸１４が挿入される貫通穴の内周に、前述のようにモータ４側からロータ６側に向かって、すなわち間隙δ_２側からδ_１側に向かって潤滑油及び燃料ガスの流れが生じるようにねじ溝が切られていることから、この圧力差は、ロータ軸１４とねじシール３３ｂとが相対的に逆方向に回転することにより生じる潤滑油及び燃料ガスの流れを更に助長すると共に、通気路３８を介して間隙δ_２内に導入された空気や不燃性ガスが、潤滑油や燃料ガスと共に間隙δ_１内に導入される。

このようにして間壁δ_１内に、相対的に高圧の空気乃至は不燃性ガスが導入されることにより、間壁δ_１内の潤滑油や燃料ガスは、間隙δ_２より導入された空気や不燃性ガスと共に連通路３４を介して圧縮機本体２外へ排出される。

〔通気路及び連通路間に圧力差を生じさせる構成１〕
以上のように構成されたモータ一体型圧縮機の軸封装置３３は、例えば空気ポンプ等の加圧空気発生手段の空気吐出口を前述の通気路３８に連通し、又は高圧の不燃性ガスが充填されたボンベ等の不燃性ガスの供給源を前述の通気路３８に連通すると共に、連通路３４を大気開放することにより、連通路３４が連通する空間に対して、通気路３８が連通する空間を相対的に高圧となるように構成するなどしても良いが、図５に示す実施形態にあっては、前述のように構成されたモータ一体型圧縮機をパッケージ１００内に収容したパッケージ型の圧縮機として構成し、このパッケージ１００内外の圧力差を利用して、通気路３８と連通路３４間に圧力差が生じるよう構成している。

図５に示す実施形態において、モータ一体型圧縮機を収容するパッケージ１００は、前述のように構成されたモータ一体型圧縮機を載置するフレーム１０２と、前記モータ一体型圧縮機をフレーム１０２上で覆うボンネット１０１により構成され、このフレーム１０２とボンネット１０１によって構成されるパッケージ１００によって圧縮機の各構成機器が包囲されている（図５参照）。

前述のモータ一体型圧縮機は、図示の例ではそのロータ軸１４を水平方向として前述のフレーム１０２上に載置されており、モータ４の回転軸の一端に取り付けられた吸引式のプロペラファン５９が、前記ボンネット１０１の側壁内面に対向配置されている。

この吸引式のプロペラファン５９が対向する前記ボンネット１０１の側壁には、パッケージ１００内に冷却風を導入するための冷却風流入口１０３が形成されており、この冷却風流入口１０３の形成位置におけるボンネット１０１内部には、この冷却風流入口１０３を介してパッケージ１００内に導入される冷却風を誘導する吸気ダクト１０４が設けられていると共に、この吸気ダクト１０４内に前述のプロペラファン５９を配置している。

図示の実施形態にあっては、この吸気ダクト１０４にモータ４の外径に対して若干大きな内径を有する円筒部１０５を設け、この円筒部１０５内に前記モータに設けられたプロペラファン５９を収容すると共に、前記円筒部１０５の開口端縁がモータ４の外周に対して同心円状となるように配置して、吸気ダクト１０４の前記円筒部１０５の内周と、モータ４のケーシング５３の外周間に形成された隙間を介して冷却風がモータ４のケーシング５３外周に沿った流れを生じるように形成している。

パッケージ１００の前記ボンネット１０１には、更にパッケージ１００内に導入された前記冷却風をパッケージ１００外に排出するための冷却風排出口１０６が設けられている。

この冷却風排出口１０６は、ボンネット１０１上の適宜の位置に設けることができるが、本実施形態にあっては、これを前記モータ４の配置位置の上部に形成し、冷却風流入口１０３を介してパッケージ１００内に導入され、モータ４を冷却した冷却風が、その後、上方に流動して排出されるよう構成している。

このように、図５に示す実施形態にあってはボンネット１０１の天板に形成された冷却風排出口１０６の形成位置に対応し、パッケージ１００内には、パッケージ１００内に導入された冷却風を冷却風排出口に誘導するための排気ダクト１０７が形成されている。

前述のように、ボンネット１０１の天板に形成された冷却風排出口１０６の形成位置に対応して形成された排気ダクト１０７は、その下方に配置されたモータ４に向かって開口しており、モータ４を冷却した後の冷却風を好適に冷却風排出口１０６に誘導し得るものとなっている。

モータ４を冷却した後の冷却風が、前記冷却風排出口１０６に至る流路中には、油分離装置３（レシーバタンク４１）において分離・回収された潤滑油を冷却するためのオイルクーラ９０が配置され、冷却風は冷却風排出口１０６を介して機外に排出される前にこのオイルクーラ９０のコアと接触して潤滑油と熱交換し、潤滑油を冷却する。

このオイルクーラ９０の設置は、モータ４を冷却した後、冷却風排出口１０６に至る迄の冷却風の流路中であれば、その取付位置は特に限定されないが、本実施形態にあっては前述の排気ダクト１０７内にこのオイルクーラ９０を配置して、モータ４を冷却した後の冷却風と潤滑油とを熱交換し得るように構成している。

以上のように構成されたボンネット１０１内に配置されたモータ一体型圧縮機において、このモータ一体型圧縮機に設けられた軸封装置３３の前記連通路３４は、これを延長するドレン回収通路２８（図３参照）の一端２８ａに連結されており、このドレン回収通路２８をパッケージ１００外に延設して、その他端２８ｂを図５に示すようにパッケージ１００外で開放している。

以上のように構成されたパッケージ型圧縮機においてモータ４を駆動すると、このモータ４の駆動に伴ってプロペラファン５９が回転して冷却風流入口１０３を介してパッケージ１００内に外気が冷却風として導入され、パッケージ１００内に導入された冷却風はパッケージ１００内に配置されたモータ４、その他の機器を冷却した後、オイルクーラ９０を通過して潤滑油と熱交換し、その後、冷却風排出口１０６よりパッケージ１００外に排出される。

このように、モータ４の駆動により回転するプロペラファン５９により、パッケージ１００内には冷却風が導入され、これによりパッケージ１００内は機外の雰囲気に対して加圧された状態となることから、軸封装置３３に設けられた間隙δ（又はδ_２）に連通する通気路３８を、圧縮機本体２のパワーサイドハウジング３１内の空間３２において開放することにより、又はこの通気路３８を延長する空気導入通路２９をパッケージ１００内のいずれかの位置において開放することにより、通気路３８側の圧力がパッケージ１００内の圧力となり、ドレン回収通路２８を介してパッケージ１００外に延設、開放された連通路３４に対して高圧となり、両者間に圧力差が生じる。

そのため、図３に示す軸封装置３３の構成にあっては、この通気路３８及び連通路３４が連通された間隙δ内に、通気路３８から連通路３４に至る空気の流れが生じ、また、図４に示す例にあっては、間隙δ_２に連通された通気路３８から間隙δ_１に連通された連通路３４に至る空気の流れが生じ、軸受１６側に配置された軸封装置３３ａを通過して間隙δ（又はδ_１，δ_２）内に漏洩した潤滑油や燃料ガスは、前述の空気流と共に連通路３４及びドレン回収通路２８を介してパッケージ１００外に排出される。

なお、図５に示す実施形態にあっては、パッケージ１００内外の圧力差を利用して通気路３８と連通路３４間に圧力差を生じさせる構成であることから、パッケージ１００内の空間をパッケージ１００外の空間に対して加圧された状態と成し得るものであれば、各種機器の配置や構成は、図示の実施形態に限定されず各種の構成を採用することが可能である。

従って、図５に示す構成において、例えばファン５９を使用する等、パッケージ１００内の圧力をパッケージ１００外の空間に対して高圧とすることができるのであれば、その他の構成は適宜変更可能であり、例えば、このファン５９を回転させるモータを前記圧縮機本体２の駆動用モータ４とは別個に設けたモータにより駆動するものであっても良く、また、冷却風流入口１０３や冷却風排出口１０６の形成位置、オイルクーラ９０の配置等はこれを適宜変更することができると共に、吸気ダクト１０４や排気ダクト１０７の形状等についても図示の実施形態に限定されない。

〔通気路及び連通路間に圧力差を生じさせる構成２〕
図６に示す実施形態にあっても、前述の図５を参照して説明した実施形態と同様に本発明の軸封装置３３を備えたモータ一体型圧縮機をパッケージ１００内に収容すると共に、パッケージ１００内外の圧力差を利用して、通気路３８と連通路３４間に圧力差を生じさせるものである点において共通するものであるが、図５に示す実施形態とは異なり、モータ４の回転軸に設けられたプロペラファン５９の他、排気ダクト１０７内のオイルクーラ９０に向けて冷却風を吹き付ける冷却ファン１１０と、これを回転させるファンモータ１１１を別途設け、このファンモータ１１１をファンブラケット１１２によって排気ダクト１０７の導入口１０７ａ内に取り付けて、排気ダクト１０７内に冷却風を導入可能としている。

なお、図６において、冷却風流入口１０３及び吸気ダクト１０４の構成は省略しているが、これらの構成は、図５に示す実施形態と同様としても良く、その他、パッケージ１００内に冷却風を導入可能であればその構成は特に限定しない。

以上のように構成されてパッケージ型圧縮機において、排気ダクト１０７の導入口１０７ａ内に設けられた冷却ファン１１０を回転させて、オイルクーラ９０及び冷却風排出口１０６に向かう冷却風の流れを発生させると、この冷却風の導入により排気ダクト１０７内はパッケージ１００外の空間に対して加圧された状態となる。

従って、空気導入通路２９を介してこの排気ダクト１０７内に連通・開放された通気路３８内の圧力は、ドレン回収通路２８を介してパッケージ１００外に延設され、パッケージ１００外において開放された連通路３４に対して相対的に高圧となっていることから、この通気路３８及び連通路３４と連通した、間隙δ内には、通気路３８から連通路３４に至る空気流が生じ、これにより間隙δ内の潤滑油や燃料ガスが間隙δから連通路３４、及びドレン回収通路２８を介してパッケージ１００外に排出される。

なお、図６に示す実施形態にあっては、間隙δ（又はδ_１）に連通する連通路３４を、ドレン回収通路２８を介してパッケージ１００外に延設する構成を示しているが、図６に示す構成において、排気ダクト１０７内の圧力が、パッケージ１００内のその他の部分に対して相対的に高圧となっている場合には、前述のドレン回収通路２８の他端２８ｂをパッケージ１００内で開放し、又は連通路３４にドレン排出通路２８を連通することなく、これをそのままパッケージ１００内で開放する構成としても良い。

以上説明した、図５及び図６に示す構成にあっては、別途通気路３８に対して加圧された空気や不燃性ガスを導入するための手段を設けることなく、通気路３８と連通路３４間に圧力差を生じさせることができ、比較的簡単な構成によって間隙δ（又はδ_１，δ_２）内の潤滑油や燃料ガスを圧縮機本体２外に排出してモータ室５８内にこれらが侵入することを好適に防止することかできる。

以上説明した本発明の構成により、本発明の軸封装置を備えたモータ一体型の燃料ガス圧縮機は、燃料ガスの圧縮が必要とされる各種の分野において使用することができ、例えばガスを燃料とする内燃機関、その他のガス機器に対するガスの供給、各家庭等に対するガスの供給経路中におけるガスの加圧等の各種の用途において、燃料ガスを安全に加圧するために使用することができる。

本発明の軸封構造が設けられるモータ一体型圧縮機の横断面図。 本発明の軸封構造が設けられるモータ一体型圧縮機の平面断面図。 モータ一体型圧縮機の軸封構造部分の拡大断面図。 モータ一体型圧縮機の軸封構造部分の拡大断面図。 本発明の軸封構造が設けられるモータ一体型圧縮機をパッケージ内に収容した状態の概略説明図。 本発明の軸封構造が設けられるモータ一体型圧縮機をパッケージ内に収容した状態の概略説明図。 従来技術の油冷式スクリュ圧縮機の系統図 従来技術のスクリュ圧縮機本体の断面図

符号の説明

１ 油冷式スクリュ圧縮機
２ 圧縮機本体
３ 気液分離装置
４ モータ
６ オスロータ
７ メスロータ
８ シリンダ
９ ロータ室
１１ 吸入側ケーシング
１２ 吸入口
１３ 吸入流路
１４ 吸入側ロータ軸（オスロータ）
１５ 吸入側ロータ軸（メスロータ）
１６，１７ 軸受
１８ 軸受室
２１ 吐出側ケーシング
２２ 吐出口
２３ 吐出流路
２４，２５ 吐出側ロータ軸
２６，２７ 軸受
２８ ドレン回収通路
２８ａ 一端（ドレン回収通路の）
２８ｂ 他端（ドレン回収通路の）
２９ 空気導入通路
２９ａ 一端（空気導入通路の）
２９ｂ 他端（空気導入通路の）
３１ パワーサイドハウジング
３２ 内部空間
３３ 軸封装置
３３ａ 軸受側の軸封装置（メカニカルシール）
３３ｂ 中間軸封装置（ねじシール）
３３ｃ モータ側軸封装置（フェルト製シール）
３４ 連通路
３７ 軸封カバー
３７ａ 第一軸封カバー
３７ｂ 第二軸封カバー
３７１，３７２，３７３ 嵌合部
３８ 通気路
４１ レシーバタンク
４２ セパレータ
４３ 接続口
４４ 点検口
４７ フランジ部
５１ 回転子
５２ 固定子
５３ モータケーシング
５５ 連通穴
５６ フランジ部
５７ 仕切板
５８ モータ室
５９ プロペラファン
９０ オイルクーラ
１００ パッケージ
１０１ ボンネット
１０２ フレーム
１０３ 冷却風流入口
１０４ 吸気ダクト
１０５ 円筒部
１０６ 冷却風排出口
１０７ 排気ダクト
１０７ａ 導入口（排気ダクトの）
１１０ 冷却ファン
１１１ ファンモータ
１１２ ファンブラケット
δ，δ_１，δ_２ 間隙

Claims (5)

1. 燃料ガスを導入して圧縮する圧縮機本体の駆動軸とモータの回転軸とを直結ないしは一体に形成し、圧縮機本体の駆動軸を支承する軸受がモータの回転軸を支承する軸受を兼用するモータ一体型の燃料ガス圧縮機において、
   前記圧縮機本体の駆動軸上であって、前記駆動軸を支承する軸受のモータ側に複数の軸封装置を設け、該軸封装置間における前記駆動軸の外周と軸孔の内周間に間隙を形成し、該間隙の下部を前記圧縮機本体外の空間に連通する連通路と、前記間隙の上部を前記連通路が連通する空間に対して相対的に高圧の空気又は不燃性ガスが存在する空間に連通する通気路とを設けたことを特徴とするモータ一体型燃料ガス圧縮機の軸封機構。
2. 前記モータ側から前記軸受側に向かう流体の流れを許容する中間軸封装置を、前記軸封装置間に更に配置して、前記各軸封装置と前記中間軸封装置間における前記駆動軸の外周と軸孔の内周間にそれぞれ間隙を形成すると共に、前記中間軸封装置と、該中間軸封装置に対してモータ側に配置された前記軸封装置間の前記間隙に、前記通気路を連通すると共に、前記中間軸封装置とこの中間軸封装置に対して前記軸受側に配置された軸封装置間に形成された前記間隙に、前記連通路を連通したことを特徴とする請求項１記載のモータ一体型燃料ガス圧縮機の軸封機構。
3. 空気を加圧して吐出する加圧空気発生手段を設け、該加圧空気発生手段の吐出口に前記通気路を連通したことを特徴とする請求項１又は２記載のモータ一体型燃料ガス圧縮機の軸封機構。
4. 冷却風を導入する冷却風流入口と、前記冷却風を排出する冷却風排出口を備えたパッケージ内に前記モータ一体型の燃料ガス圧縮機を収容し、前記冷却風流入口を介して冷却風を前記パッケージ内に導入し、前記パッケージ内部をパッケージ外の空間に対して相対的に加圧された空間と成すファンを設けると共に、
   前記通気路を前記パッケージ内の空間に連通し、かつ、前記連通路を前記パッケージ外の空間に連通したことを特徴とする請求項１又は２記載のモータ一体型燃料ガス圧縮機の軸封機構。
5. 冷却風を導入する冷却風流入口と、前記冷却風を排出する冷却風排出口を備えたパッケージ内に前記モータ一体型の燃料ガス圧縮機を収容し、
   前記冷却風排出口にパッケージ内の空気を導入する排気ダクトを設け、該排気ダクトに前記パッケージ内の空気を導入するファンを前記排気ダクトの導入口に面して設けると共に、前記通気路を前記排気ダクト内の空間に連通すると共に、前記連通路を前記排気ダクト外の空間に連通したことを特徴とする請求項１又は２記載のモータ一体型燃料ガス圧縮機の軸封機構。
   

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