JP2019065707A - 油圧式スクリュ圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】リップシールを採用した油冷式スクリュ圧縮機において，機内側と機外側の圧力差が大きい場合であっても，リップシールのシール部材が異常摩耗したり焼き付いたりすることを防止する。【解決手段】軸封装置を設けた油冷式スクリュ圧縮機であって，前記軸封装置５は，先端が駆動軸の軸線方向における機内側に向き前記駆動軸の外周と摺接するシールリップを少なくとも２以上備えて，隣り合う前記シールリップ間に形成される給油空間５５を少なくとも１以上有するように，前記シールリップを有するリップシールを備え，前記油分離器の潤滑油の貯留部と前記給油空間とが前記給油配管を介して連通されると共に，圧縮機本体内のロータ室内のうち，前記軸封装置を設けたケーシング内の空間の圧力に対して相対的に低圧の空間と，前記給油空間とが調圧配管を介して連通されている。【選択図】図１

Description

本発明は，軸封装置にリップシールを採用した油冷式スクリュ圧縮機に関し，前記リップシールのシール部材（シールリップ部材）に対する異常摩耗や焼き付きを防止し，前記リップシールの長期の使用を可能とする油冷式スクリュ圧縮機に関する。

油冷式スクリュ圧縮機は，ケーシングを貫通して機外に突出する駆動軸が設けられており，この駆動軸がケーシングを貫通する部分において，ケーシング内の流体が機外に漏出することがないように，前記貫通する部分（軸封部）をシールする軸封装置が使用される。

このような軸封装置を使用した油冷式スクリュ圧縮機の一例として，図７に示す油冷式スクリュ圧縮機２００を例に挙げて説明する。

この油冷式スクリュ圧縮機２００は，二段圧縮機であり，紙面上段に配置された低圧段圧縮機本体２２０の吐出口２２６を中間段通路２５０を介して，紙面下段に配置された高圧段圧縮機本体２３０の吸入口２３５に連通することで，低圧段圧縮機本体２２０で圧縮された圧縮気体を，更に高圧段圧縮機本体２３０で圧縮することができるように構成したものである。

低圧段，高圧段の各圧縮機本体２２０，２３０は，それぞれ，ケーシング２２１，２３１内に形成されたロータ室２２２，２３２内にオス，メス一対のスクリュロータ２２３，２２３’：２３３，２３３’（図７において他方のロータ２２３’２３３’は，一方のロータ２２３，２３３の紙面裏方向に位置する）を噛み合い回転可能に収容した構成を備えていると共に，スクリュロータ２２３，２２３’：２３３，２３３’の一方のスクリュロータ２２３，２３３のロータ軸２２４，２３４に対し，エンジンやモータ等の図示していない駆動源からの回転駆動力を入力することができるように構成している。

このような回転駆動力の入力を可能とするために，前述の低圧段及び高圧段の圧縮機本体２２０，２３０それぞれの一方のロータ軸２２４，２３４を，増速装置２４０を介して図示していない駆動源に連結可能としている。

低圧段及び高圧段の圧縮機本体２２０，２３０のケーシング２２１，２３１の一端側に，増速装置２４０のケーシング（ギヤケース）２４１を取り付け，このギヤケース２４１内に低圧段圧縮機本体２２０及び高圧段圧縮機本体２３０それぞれの一方のロータ軸２２４，２３４の端部を挿入して従動ギヤ２４２，２４３を取り付けると共に，これら２つの従動ギヤ２４２，２４３のいずれ共に噛合する，前記従動ギヤ２４２，２４３に対して大径に形成された駆動ギヤ２４４を収容し，前記駆動ギヤ２４４に取り付けた駆動軸２４５をギヤケース２４１外に延設して増速装置２４０を形成している。

従って，ギヤケース２４１より機外に突設された駆動軸２４５に対しエンジンやモータ等の図示していない駆動源からの回転駆動力を入力することによって，駆動源で発生した回転駆動力を，増速装置２４０によって増速した後，低圧段及び高圧段の圧縮機本体２２０，２３０の各ロータ軸２２４，２３４に入力することができるように構成されている。

また，油冷式スクリュ圧縮機２００は，前記ギヤケース２４１内の空間が，前記中間段通路２５０の一部を成しており，そして，増速装置２４０に設けられた駆動軸２４５がギヤケース２４１の内外に延設されていることから，この駆動軸２４５がギヤケース２４１を貫通する部分に軸封部２１４を形成し，該軸封部２１４をシールする軸封装置としてメカニカルシール２１２を採用し，圧縮された流体や潤滑油が機外に漏出することを防止している（特許文献１）。

特許第６０６６０６９号公報

上記の油冷式スクリュ圧縮機２００の駆動軸２４５の軸封装置にはメカニカルシール２１２が使用されているが，一般に，軸封装置には前記メカニカルシールの他にオイルシールが使用されている。

メカニカルシールは，オイルシールに比べ寿命が長く，密封する流体の圧力が高いときなど使用条件が過酷な場合に適しているが，構造が複雑で，組み付け性やコスト，スペース（特に，軸方向にスペースを取る。）などの問題が内在する。

これに対し，近年において，耐熱性，耐摩耗性に優れるテフロン樹脂（四フッ化エチレン樹脂）をシール部材とするリップシールが汎用的となり，圧縮機本体の軸封装置として採用されるようになっている。

図８は，従来のリップシール３００の一例を示す図であり，図に示すように，剛性を付与する金属環３０３を内蔵した，合成樹脂から成る環状のリップ保持部３０１がケーシング３３０内に挿嵌して固定されており，リップ保持部３０１の先端のシールリップ３０２が駆動軸３２０の外周面に適度な弾力をもって常時摺接している。

上述の通り，リップシールは，構造が簡単であり，耐熱性，耐摩耗性において他のオイルシールと比較して優れ，組み付け性及びコストについてはメカニカルシールに比べ優れているため，圧縮機本体の軸封装置として，メカニカルシールに代替して採用が進んでいる。

しかしながら，例えば，図８に示すリップシール３００において，該リップシール（軸封装置）の機内側（ケーシング３３０内）の圧力が高く，機内側と機外側（大気圧）の圧力差が大きい場合には，シールリップ３０２の先端部が駆動軸３２０の軸中心方向へ締め付ける力（押しつけ力）が大きくなり，シールリップ３０２が機内側から機外側へ膨出変形することで駆動軸３２０との接触面積が増え，駆動軸３２０の外周とシールリップ３０２との摺動抵抗が高まり，シールリップ３０２の異常摩耗，発熱による焼き付けを生じさせ，リップシール３００の寿命を短くする。また駆動軸３２０を回転させる動力が増大する問題が生じる。

このことから，軸封装置を設けたケーシング内の圧力が大気圧である機外よりも高い場合，例えば，上述の特許文献１の油冷式スクリュ圧縮機２００のようにギヤケース２４１内が前記中間段通路２５０の一部を構成し，ギヤケース２４１内の圧力が機外よりも高い圧縮機本体は，軸封装置をメカニカルシールからリップシールに替えることが困難であった。

これに対し，本発明は，油冷式スクリュ圧縮機において，軸封装置を設けたケーシング内（機内側）の圧力が機外側よりも高く，機内側と機外側の圧力差が大きい場合であっても，軸封装置にリップシールを採用し，リップシール（３００）のシール部材（シールリップ３０２）が異常摩耗したり焼き付いたりすることを防止することを目的とする。

以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と，発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。

上記目的を達成するために，本発明の油冷式スクリュ圧縮機１は，オス・メス一対のスクリュロータ２３，２３’（図１の実施形態では，２３，２３’：３３，３３’）を，ケーシング２１（図１では，２１，３１，４１）内に形成したロータ室２２（図１では２２，３２）内に噛み合い回転可能に収容し，両スクリュロータ２３，２３’（図１では，２３，２３’：３３，３３’）の噛み合い回転により被圧縮気体をロータ室２２（図１では２２，３２）内に吸入し，前記ロータ室２２（図１では２２，３２）内で潤滑油と共に被圧縮気体を圧縮し，圧縮気体と潤滑油との気液混合流体を吐出する圧縮機本体２（図１では２，３）と，前記圧縮機本体２（図１では２，３）から吐出された気液混合流体を導入して圧縮気体と潤滑油とに分離し，分離した潤滑油を貯留する油分離器（レシーバタンク）８８と，前記油分離器８８に貯留した潤滑油を冷却するオイルクーラ８９と，前記オイルクーラ８９で冷却された潤滑油を圧縮機本体２（図１では２，３）の各部へ供給する給油配管８１とを備え，前記圧縮機本体２（図１では２，３）に，前記ケーシング２１（図１ではカバー１２）の壁面に軸穴を開口して駆動源と連結する駆動軸４５を挿通すると共に，前記軸穴と前記駆動軸４５の外周との間に軸封装置５を設けた油冷式スクリュ圧縮機１であって，
前記軸封装置５は，先端を駆動軸４５の軸線方向における機内側方向とし，間隔をおいて駆動軸４５の外周と摺接するシールリップを少なくとも２以上（図２では，５３，５４，図４の実施形態では，５３ａ，５３ｂ，図５の実施形態では，５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’）備えて，隣り合う前記シールリップ５３，５４間に形成される外部から仕切られた少なくとも１の給油空間５５（図２参照。図４の実施形態では，５５ａ，図５の実施形態では，５５ａ’，５５ｂ’）を有するように，前記シールリップ５３，５４を有するリップシール５０を備え（図２の実施形態では，２のシールリップ５３，５４を備えるリップシール５０を１個設置している。図４の実施形態では，それぞれ１のシールリップ５３ａ，５３ｂを備えるリップシールを２個５０ａ，５０ｂ設置している。図５の実施形態では，それぞれ１のシールリップ５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’を備えるリップシールを３個５０ａ’，５０ｂ’，５０ｃ’設置している。），
前記油分離器８８の潤滑油の貯留部と，前記給油空間５５とが前記給油配管８１を介して連通されると共に，
前記圧縮機本体２内の前記ロータ室２２内のうち，前記軸封装置５を設けたケーシング２１（図１では，４１）内の空間の圧力に対して相対的に低圧の空間と，前記給油空間５５とが調圧配管８３を介して連通されていることを特徴とする（請求項１）。

前記軸封装置５が，２以上のシールリップ５３，５４が一体に形成されたリップシール５０（図２を参照。）を備えたものでも良い（請求項２）。

前記軸封装置５が，１のシールリップを備えるリップシールを２以上備えたもの（図４の実施形態では，５０ａ，５０ｂ。図５の実施形態では，５０ａ’，５０ｂ’，５０ｃ’）とすることができる（請求項３）。

また，本発明の油冷式スクリュ圧縮機１は，前記圧縮機本体が，低圧段圧縮機本体２及び高圧段圧縮機本体３と，前記低圧段圧縮機本体２の吐出口２６と前記高圧段圧縮機本体３の吸入口３５とを連通する中間段通路１９を備え（図１），
前記給油配管８１は，前記油分離器８８の潤滑油の貯留部と，前記給油通路１６を介して，前記低圧段圧縮機本体２の給油箇所（図１の実施形態では，ロータ室２２内），前記高圧段圧縮機本体３の給油箇所（図１の実施形態では，ロータ室３２内）及び，前記軸封装置５の前記給油空間５５と連通し，
前記調圧配管８３は，調圧通路１８を介して，前記軸封装置５の前記給油空間５５と，前記低圧段圧縮機本体２のロータ室２２と連通しても良い（請求項４）。

また，前記圧縮機本体は，駆動源と連結する前記駆動軸４５の回転を増速して前記低圧段圧縮機本体２と前記高圧段圧縮機本体３に伝達する増速ギヤをギヤケース４１内に収納し，前記低圧段圧縮機本体２の吐出口２６と前記高圧段圧縮機本体３の吸入口３５とを前記ギヤケース４１内の空間に連結し，前記ギヤケース４１が前記ケーシング２１（図１では２１，３１，４１）及び前記中間段通路１９の一部を成し，前記ギヤケース４１の壁面に軸穴を開口して前記駆動軸４５を挿通すると共に，前記軸穴と前記駆動軸４５の外周との間に前記軸封装置５を設けたものとしても良い（請求項５）。

前記軸封装置５に設けた複数のシールリップ５３，５４のうち，駆動軸４５の軸線方向において最も機内側に配置されたシールリップ５３(シール部材５３ａ）の長さを，他のシールリップ５４(シール部材５３ｂ)の長さよりも短く形成しても良い（請求項６）。

さらに，前記最も機内側に配置されたシールリップ５３（シール部材５３ａ）の厚みを，他のシールリップ５４（シール部材５３ｂ）の厚みよりも厚くする（図６参照）と好適である（請求項７）。

前記調圧配管８３には，流路面積が狭く形成された絞り８４を設けても良い（請求項８）。

以上で説明した本発明の構成により，本発明の油冷式スクリュ圧縮機１の軸封装置５は，間隔をおいて隣り合う２のシールリップ５３，５４により，ケーシング内（機内）側及びケーシング外（機外）側（大気圧）から仕切られた給油空間５５が形成されている。そして，給油空間５５には，前記油分離器８８から給油配管８１を介して高圧の潤滑油が導入されるので，給油空間５５内の圧力が上昇する。これにより，機内側，給油空間５５及び機外側（大気圧）の圧力の大きさが，機内側の圧力＞給油空間５５の圧力＞機外側（大気圧）の圧力，となるため，機内側空間の圧力が高圧であることにより機内側と機外側の圧力差が大きい場合であっても，機内側と給油空間５５の圧力差及び，給油空間５５と機外側との圧力差が，機内側と機外側の圧力差よりも小さくなるため，大きな圧力差によって生じる各シールリップ５３，５４の膨出変形を抑えると共に，圧力差によって各シールリップ５３，５４が駆動軸を締める力（押し付け力）を抑え，摺動抵抗を低減する。

また，最も機内側に配置されるシールリップ５３は，機内側から駆動軸４５の外周に沿って伝わる潤滑油と機外側の給油空間５５内の潤滑油で潤滑されるので，駆動軸４５の外周との摩擦が低減する。

さらに，給油空間５５に導入された潤滑油は，調圧配管８３を介してロータ室２２へ回収されるので，給油空間５５（シールリップ５３，５４間）には油分離器８８からオイルクーラ８９を通過して冷却された潤滑油が順次供給されシールリップ５３，５４を冷却する。

上述したように，本発明の油冷式スクリュ圧縮機１は，リップシール５０のシールリップ５３，５４の異常摩耗や焼き付きを効果的に防止することができる。

本発明の油冷式スクリュ圧縮機１が，低圧段圧縮機本体２及び高圧段圧縮機本体３を備えた２段型圧縮機であっても，軸封装置５のシールリップ５３，５４の異常摩耗，焼き付きを防止することができた。

また，本発明の油冷式スクリュ圧縮機１が２段型圧縮機であって，油冷式スクリュ圧縮機１のギヤケース４１が中間段通路１９の一部を成すことで，ギヤケース内４１の圧力が高圧となっても，上述した通り，ギヤケース４１内（機内側）とシールリップ５３，５４間（給油空間５５）の圧力差及び，給油空間５５とケーシング４１外（機外側）の圧力差を，機内側と機外側の圧力差よりも小さく抑え，シールリップ５３，５４の摺動抵抗を低減し，シールリップ５３，５４の異常摩耗，焼き付きを防止することができた。

前記軸封装置５に設けた複数のシールリップのうち，最も機内側に配置されたシールリップ５３の長さを，他のシールリップ５４の長さよりも短くして機内側の圧力を受けるシールリップ５３の表面積を小さくしたことにより，シールリップ５３の膨出変形を防止し，シールリップ５３と駆動軸４５との接触面積が増えることによるシールリップ５３の締める力（押し付け力）を抑え，シールリップ５３の摺動抵抗を低減し，シールリップ５３の異常摩耗，焼き付きを防止することができた。

また，シールリップ５３の厚さを厚くしてシールリップ５３の剛性を高めたので，シールリップ５３の膨出変形を防止し，また，機内側空間と給油空間５５との圧力差が変動しても，シールリップ５３の変形を小さくして，シールリップ５３による駆動軸４５の締め付け力を安定させ，シール性能の維持を図ることができた。

また，前記調圧配管８３に，流路面積が狭く形成された絞り８４を設けることで，給油空間５５内の圧力を調整することができた。

本発明の油冷式スクリュ圧縮機の一実施形態を示す断面側面図。 図１の軸封部１４の拡大断面図。 図１の油冷式スクリュ圧縮機への給油機構を示す全体図。 軸封部１４の変形例を示す拡大断面図。 軸封部１４の別の変形例を示す拡大断面図。 軸封部１４の更に別の変形例を示す拡大断面図。 従来の油冷式スクリュ圧縮機の一実施形態を示す断面側面図。 従来のリップシールの一例を示す断面図。

発明を実施するための形態では，２段圧縮式の圧縮機を以て説明しているが，本発明は，２段圧縮型のものに限定されず，単段圧縮型のものや２段以上の多段圧縮型のものに応用でき，また，増速装置を備えていない圧縮機本体にも応用できることは，後述する通りである。

以下に，本発明の実施例につき添付図面を参照しながら説明するが，本発明の構成は，以下に示す実施例に限定されない。

図１に示す本発明の第一実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１は，所謂「二段圧縮機」と呼ばれ，紙面上段に配置された低圧段圧縮機本体２の吐出口２６を中間段通路１９を介して，紙面下段に配置された高圧段圧縮機本体３の吸入口３５に連通することで，低圧段圧縮機本体２で圧縮された圧縮気体を，更に高圧段圧縮機本体３で圧縮することができるように構成したものである。

上述の通り，本実施形態の圧縮機本体は，低圧段，高圧段の各圧縮機本体２，３から成り，それぞれ，ケーシング２１，３１内に形成されたロータ室２２，３２内にオス，メス一対のスクリュロータ２３，２３’：３３，３３’（図１において他方のロータ２３’３３’は，一方のロータ２３，３３の背面にある）を噛み合い回転可能に収容した構成を備えていると共に，スクリュロータ２３，２３’：３３，３３’の一方のスクリュロータ２３，３３のロータ軸２４，３４に対し，エンジンやモータ等の図示していない駆動源からの回転駆動力を入力することができるように構成している。

このような回転駆動力の入力を可能とするために，前述の低圧段及び高圧段の圧縮機本体２，３それぞれの一方のロータ軸２４，３４を，増速装置４を介して図示していない駆動源に連結可能としている。

図示の実施形態にあっては，低圧段及び高圧段の圧縮機本体２，３のケーシング２１，３１の一端側に，増速装置４のケーシング（ギヤケース）４１を取り付け，このギヤケース４１内に低圧段圧縮機本体２及び高圧段圧縮機本体３それぞれの一方のロータ軸２４，３４の端部を挿入して従動ギヤ４２，４３を取り付けると共に，これら２つの従動ギヤ４２，４３のいずれ共に噛合する，前記従動ギヤ４２，４３に対して大径に形成された駆動ギヤ４４を収容し，前記駆動ギヤ４４に取り付けた駆動軸４５をギヤケース４１外に延設して増速装置４を形成している。

従って，ギヤケース４１より機外に突設された駆動軸４５に対しエンジンやモータ等の図示していない駆動源からの回転駆動力を入力することによって，駆動源で発生した回転駆動力を，増速装置４によって増速した後，低圧段及び高圧段の圧縮機本体２，３の各ロータ軸２４，３４に入力することができるように構成されている。

また，図１中，油冷式スクリュ圧縮機１のケーシング２１，３１，４１内部の空間に示された矢印を有する曲線は装置内を流通する空気の流れ方向を示しており，図に示す通り，圧縮機１は，前記低圧段圧縮機本体２の吐出口２６は中間段通路１９を介して前記高圧段圧縮機本体３の吸入口３５に連通しており，前記ギヤケース４１内の空間が前記中間段通路１９の一部を成している。

そして，増速装置４に設けられた駆動軸４５を，ギヤケース４１の内外に延設していることから，この駆動軸４５がギヤケース４１を貫通する部分に軸封部１４を形成し，軸封装置５を使用して圧縮された流体や潤滑油が機外に漏出することを防止している。

前述したように，ギヤケース４１の内外を貫通する駆動軸４５を設けるために，ギヤケース４１の端板４１ａには，軸受１３が収容される軸受室１１が形成されていると共に，この軸受室１１をギヤケース４１の前記駆動軸４５の軸端方向から被蓋する，中央に前記駆動軸４５を挿通可能な軸孔１２ｄが形成されたカバー１２が設けられている。

この軸受室１１は，所定の直径に形成された円筒状の空間であり，駆動ギヤ４４側一端の内周縁に，内向きに突出するつば部１１ａを設けることで，この部分の内径が他の部分に対して狭く形成されている。

また，前述したカバー１２は，軸受室１１内に挿入される円筒部１２ａと，この円筒部１２ａの外周面より突出したフランジ部１２ｂと，前記円筒部１２ａの端部を塞ぐ，中央に駆動軸４５を挿入するための軸孔１２ｄが形成された端面１２ｃを備えており，円筒部１２ａを軸受室１１内に挿入した状態で，フランジ部１２ｂをギヤケース４１の端板４１ａにボルト止め等の方法で固定することで，ケーシング４１を前記駆動軸４５の軸端方向より軸受室１１を被蓋できるようになっている。

また，カバー１２に設けた円筒部１２ａの外周面と軸受室１１の内周面間の間隔を介して流体が漏出することがないよう，この部分についても封止が行われており，図示の実施形態にあっては円筒部１２ａの外周面に形成された凹溝内にＯリング１５を嵌合させた状態で軸受室１１内に円筒部１２ａを挿入することで隙間を封止することができるようにしている。

図２は，図１の前記軸封部１４の拡大図であり，図に示すように，本実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１に使用される軸封装置５は，剛性を有する金属環のアウターケース５１及びインナーケース５２によって枠が形成され，該枠に保持された２つのシールリップ５３，５４及び，ダストリップ部材５６を備えたリップシール５０であり，該リップシール５０は，図に示すように，アウターケース５１を前記カバー１２の円筒部１２ａの内周側に挿嵌することにより固定されている。

シールリップ５３，５４及び，ダストリップ部材５６は，合成樹脂で形成されるが，耐熱性，耐摩耗性に優れるテフロン（登録商標）樹脂（例えば，四フッ化エチレン樹脂）を使用すると好適である。

前記２つのシールリップ５３，５４は，図２に示すように，先端が駆動軸４５の軸線方向における機内側に向いており，ここでは，前記２つのシールリップ５３，５４について，駆動軸４５の軸線方向における機内側に位置するシールリップを機内側シールリップ５３と呼び，機外側に位置するシールリップを機外側シールリップ５４と呼ぶ。

前記ダストリップ部材５６は，図２に示すように，前記機外側シールリップ５４よりさらに機外側に位置し，先端が駆動軸４５の軸線方向における機外側に向いている。

リップシール５０は，機内側シールリップ５３，機外側シールリップ５４及び，ダストリップ部材５６の内周縁部を，駆動軸４５に嵌合されたカラー４８の外周面に適度な弾力をもって常時摺接させることにより，カバー１２の円筒部１２ａの内周面とカラー４８の外周面との間をシールし，特に機内側シールリップ５３及び機外側シールリップ５４によって，機内（ケーシング４１内）の流体を封止するとともに，ダストリップ部材５６によって外部の粉塵が機内に侵入するのを防止する。

なお，本実施形態では，駆動軸４５にカラー４８を嵌合させて，該カラー４８の外周に２つのシールリップ５３，５４及びダストリップ部材５６が摺接するようになっているが，カラー４８を設けずに，２つのシールリップ５３，５４及びダストリップ部材５６が駆動軸４５の外周面に直接摺接する構成としても良い。

また，図２に示すように，本実施形態１の油冷式スクリュ圧縮機１は，前記リップシール５０により，機内側シールリップ５３及び機外側シールリップ５４間に，油冷式スクリュ圧縮機１の作動時に油分離器（レシーバタンク）８８内の潤滑油が導入される給油空間５５が形成される。

該給油空間５５は，機内側シールリップ５３及び機外側シールリップ５４により，ギヤケース４１内（機内側空間）及び機外側（大気圧）から仕切られた空間で，後述するように，ギヤケース４１内（機内側空間）と機外側（大気圧）との中間層的役割を果たす。

また，本実施形態のリップシール５０には，機内側シールリップ５３及び機外側シールリップ５４の間にスペーサ６が設けられている。なお，本実施形態のリップシール５０には，機内側シールリップ５３及び機外側シールリップ５４の間における前記スペーサ６の介在は必須ではなく，スペーサ６は省略しても良い。

また，本実施形態のリップシール５０には，図２に示すように，機内側シールリップ５３及び機外側シールリップ５４間に，アウターケース５１及び前記スペーサ６を貫通して，ケーシング（図１では，カバー１２，ケーシング４１及び端板４１ａ）に形成された給油通路１６に連通する給油孔５７，６１（アウターケース５１に形成された給油孔５７，スペーサ６に形成された給油孔６１）と，同じくケーシングに形成された調圧通路１８に連通する排油孔５８，６２（アウターケース５１に形成された排油孔５８，スペーサ６に形成された排油孔６２）が形成されている。

前記給油孔５７，６１に連通する前記給油通路１６は給油配管８１に接続されており，図３に示すように，油冷式スクリュ圧縮機１から吐出された気液混合流体を導入して圧縮気体と潤滑油とに分離し，分離した潤滑油を貯留する油分離器８８からの潤滑油が，オイルフィルタを通過させて潤滑油中に混入するゴミ等の不純物を除去され，オイルクーラ８９を通過させて冷却された後，このオイルクーラ８９からの給油配管８１を分岐して油冷式スクリュ圧縮機本体１に設けられた前記給油通路１８に導入され，図１に示すように，この給油通路１８を分岐し，前記給油孔５７，６１を通過して前記給油空間５５に導入される。

給油は，油分離器８８内の圧力による圧送給油のため，高圧下の潤滑油が２つのシールリップ５３，５４間の給油空間５５に導入されるので２つのシールリップ５３，５４間（給油空間５５）の空間内の圧力が高くなり，ギヤケース４１内（機内側），給油空間５５，機外側（大気圧）の圧力の大きさを比較すると，機内側の圧力＞給油空間５５の圧力＞機外側（大気圧）の圧力，の順となる。

これにより，機内側の圧力が高圧であることにより機内側と機外側の圧力差が大きい場合であっても，機内側と給油空間５５内の圧力差は，上述のとおり，機内側と機外側の圧力差に比べ小さく，また，給油空間５５と機外側との圧力差についても機内側と機外側の圧力差に比べ小さくなることから，大きな圧力差によりシールリップ５３，５４が膨出変形することを抑えると共に，圧力差によってシールリップ５３，５４が駆動軸４５を締める力（押し付け力）を抑え，摺動抵抗を低減することができる。

また，機内側シールリップ５３については，機内側から駆動軸４５の外周に沿って伝わる潤滑油と機外側の給油空間５５内の潤滑油で潤滑されるので，カラー４８の外周と機内側シールリップ５３との摩擦を低減することができる。

また，リップシール５０の前記排油孔５８，６２に連通する調圧通路１８は，調圧配管８３に接続されており，図１に示すように，該調圧配管８３により，前記給油空間５５（軸封装置５を収容するケーシング４１）内の圧力に対して相対的に低圧の位置における低段圧縮本体２のロータ室２２内の空間に連通する。図１においては，図面の便宜上調圧配管８３の経路の一部を省略して，その終端側と始端側とに丸印符号（丸Ａ）を付して，同一符号のもの同士が接続されることを示している。

このため，給油空間５５に導入された潤滑油はロータ室２２内へ回収されるので，給油空間５５は，オイルクーラ８９を通過した油分離器８８からの冷却された潤滑油を前記給油孔５７，６１を介して順次導入され，シールリップ５３，５４を効果的に冷却することができる。

また，本実施形態の調圧配管８３は，流路面積が狭く形成された絞り８４が設けられ，この絞り８４によって給油空間５５が適正な圧力となるように調整されている。給油空間５５内の適正な圧力とは，油冷式スクリュ圧縮機１の吸入弁が開いている全負荷状態において，キヤケース４１内（機内側）の圧力と機外側の圧力（大気圧）との中間である。

上述したように，本実施形態は，リップシール５０のシールリップ５３，５４の異常摩耗や焼き付きを防止することができ，また，駆動軸４５の摩耗を防止し，さらに，駆動軸を回転させる動力を抑えることもできる。

なお，本実施形態のリップシール５０については，機内側シールリップ５３の長さを機外側シールリップ５４の長さよりも短く形成して，機内側の圧力を受けるシールリップ５３の表面積を小さくしている。シールリップ５３の膨出変形を防止し，駆動軸４５との接触面積が増えることによるシールリップ５３の締める力（押し付け力）を抑え，シールリップ５３の摺動抵抗を低減し，シールリップ５３の異常摩耗，焼き付きを防止することが可能となる。

さらに，図６ａに示すように，短くした機内側シールリップ５３の厚さを機外側シールリップ５４の厚さよりも厚くしても良い。これにより，シールリップ５３の剛性が高まり，シールリップ５３の膨出変形を防止し，また，機内側空間と給油空間５５との圧力差が変動しても，シールリップ５３の変形を小さくして，シールリップ５３による駆動軸４５の締め付け力を安定させ，シール性能の維持を図ることができる。

また，図２では省略されているが，本実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１は，図１に示すように，前記リップシール５０より駆動軸４５の軸線方向機外側に排油通路１７をカバー１２に設けると共に，この排油通路１７をドレン配管８５に連通することで，リップシール５０を越えて漏出した潤滑油を排油通路１７及びドレン配管８５を介してドレン受け８６に回収することができるようにしても良い。

本発明の第２実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１は，軸封部１４内の軸封装置５の構造以外は，上述の第１の実施形態と同じ構造となっている。

上述の第１の実施形態の軸封装置５は，１のリップシールに２つのシールリップ５３，５４が一体的に構成されたリップシール５０であったが，第２の実施形態の軸封装置５は，図４に示すように，１のリップシールに１のシールリップを備えたリップシール２個で構成されており，駆動軸４５の軸線方向における機内側に位置するリップシールを第１（機内側）リップシール５０ａと呼び，機外側に位置するリップシールを第２（機外側）リップシール５０ｂと呼ぶ。

第１リップシール５０ａ及び第２リップシール５０ｂそれぞれは，剛性を有する金属環のアウターケース５１ａ，５１ｂ及びインナーケース５２ａ，５２ｂによって枠が形成され，該枠に保持されたシール部材（シールリップ）５３ａ，５３ｂを備えており，さらに，第２リップシール５０ｂには，シール部材５３ｂの機外側にダストリップ部材５６ａが設けられている。

また，第１リップシール５０ａ及び第２リップシール５０ｂは，図４に示すように，アウターケース５１ａ，５１ｂを前記カバー１２の円筒部１２ａの内周側に挿嵌することによりそれぞれ固定され，第１リップシール５０ａ及び第２リップシール５０ｂ間に給油空間５５ａが形成されており，２つのリップシールのシール部材５３ａ，５３ｂ間にスペーサ６を設けている。

また，図４に示すように，前記スペーサ６には給油孔６１と排油孔６２を設け，上述の第１実施形態と同様に，給油孔６１は給油通路１６を介して給油配管８１（図示せず）と連通し，排油孔６２は調圧通路１８を介して調圧配管８３（図示せず）と連通している。

図４に示すように，本実施形態では，２つのリップシール５０ａ，５０ｂの間に形成された給油空間５５ａに給油通路１６が連通しているので，第１の実施形態とは異なり，リップシールに直接，給油孔及び排油孔を形成する必要がない。

上述の構成により，油分離器８８から高圧の潤滑油が２つのシール部材５３ａ，５３ｂ間の給油空間５５ａに導入されるので，給油空間５５ａの空間内の圧力が高くなり，ギヤケース内４１（機内側），給油空間５５ａ，機外側（大気圧）の圧力の大きさを比較すると，機内側の圧力＞給油空間５５ａの圧力＞機外側（大気圧）の圧力，の順となり，上述の第１の実施形態と同様に，機内側の圧力が高圧であることにより機内側と機外側（大気圧）の圧力差が大きい場合であっても，機内側と給油空間５５ａ内の圧力差が機内側と機外側（大気圧）の圧力差に比べ小さくなり，また，給油空間５５ａと機外側との圧力差についても機内側と機外側（大気圧）の圧力差に比べ小さくなることから，大きな圧力差によりシール部材５３ａ，５３ｂが膨出変形することを抑えると共に，圧力差によってシール部材５３ａ，５３ｂが駆動軸４５を締める力（押し付け力）を抑え，摺動抵抗を低減することができる。

また，給油空間５５ａに導入された潤滑油は調圧配管８３を介してロータ室２２内へ回収されるので，給油空間５５ａは，オイルクーラ８９を通過した油分離器８８からの冷却された潤滑油を前記給油孔６１を介して順次導入されるので，シール部材５３ａ，５３ｂを効果的に冷却することができる。

また，本実施形態では，第１リップシール５０ａのシール部材５３ａの長さを第２リップシール５０ｂのシール部材５３ｂの長さよりも短くしている。

さらに，本実施形態のリップシールは，図６ｂに示すように，第１リップシール５０ａのシール部材５３ａの厚さを第２リップシール５０ｂのシール部材５３ｂの厚さよりも厚くしてもよい。

本発明の第３の実施形態の油冷式スクリュ圧縮機１は，軸封部１４内の軸封装置５，給油通路１６，調圧通路１８及び調圧配管８３の構造以外は，第１の実施形態と同じ構造となっている。

第３の実施形態の軸封装置５は，図５に示すように，１のリップシールに１つのシールリップを備えたリップシール３個で構成され，ここでは，駆動軸４５の軸線方向最も機内側に配置したリップシールを第１リップシール５０ａ’と呼び，中央に配置したリップシールを第２リップシール５０ｂ’と呼び，最も機外側に配置したリップシールを第３リップシール５０ｃ’と呼ぶ。

第１〜第３リップシール５０ａ’，５０ｂ’，５０ｃ’それぞれは，剛性を有する金属環のアウターケース５１ａ’，５１ｂ’，５１ｃ’及びインナーケース５２ａ’，５２ｂ’，５２ｃ’によって枠が形成され，該枠に保持された１のシール部材（シールリップ）５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’を備えており，さらに，第３のリップシール５０ｃ’には，シール部材５３ｃ’の機外側にダストリップ部材５６ａ’を設けている。

また，第１リップシール５０ａ’のシール部材５３ａ’の長さを第２リップシール５０ｂ’のシール部材５３ｂ’の長さよりも短くし，第２リップシール５０ｂ’のシール部材５３ｂ’の長さを第３リップシール５０ｃ’のシール部材５３ｃ’の長さよりも短くしている。

また，第１〜第３のリップシール５０ａ’，５０ｂ’，５０ｃ’は，図５に示すように，アウターケース５１ａ’，５１ｂ’，５１ｃ’を前記カバー１２の円筒部１２ａの内周側に挿嵌することによりそれぞれ固定され，第１リップシール５０ａ’と第２リップシール５０ｂ’との間に第１の給油空間５５ａ’を，第２リップシール５０ｂ’と第３リップシール５０ｃ’との間に第２の給油空間５５ｂ’を形成しており，また，第１リップシール５０ａ’と第２リップシール５０ｂ’との間，第２リップシール５０ｂ’と第３リップシール５０ｃ’との間それぞれにスペーサ６，６’を設けている。

各スペーサ６，６’には給油孔６１，６１’と排油孔６２，６２’をそれぞれ設け，給油孔６１，６１’は給油通路１６ａ，１６ｂを介して給油配管８１と連通し，排油孔６２，６２’は調圧通路１８ａ，１８ｂを介して調圧配管８３と連通している。

なお，図に示すように，３つのリップリール５０ａ’，５０ｂ’，５０ｃ’の間に形成される空間（給油空間）に給油通路１６ａ，１６ｂが連通しているので，第１の実施形態とは異なり，リップシールに直接給油孔及び排油孔を形成する必要がない。

本実施形態の給油通路１６は，図５に示すように，第１リップシール５０ａ’と第２リップシール５０ｂ’との間のスペーサ６に開口した給油孔６１に対応する第１給油通路１６ａと，第２リップシール５０ｂ’と第３リップシール５０ｃ’との間のスペーサ６’に開口した給油孔６１’に対応する第２給油通路１６ｂとに分岐されている。

また，本実施形態の調圧通路１８は，第１リップシール５０ａ’と第２リップシール５０ｂ’との間に設けたスペーサ６’に開口した排油孔６２に対応する第１調圧通路１８ａと，第２リップシール５０ｂ’と第３リップシール５０ｃ’との間に設けたスペーサ６’に開口した排油孔６２’に対応する第２調圧通路１８ｂとを設けている。

また，本実施形態では，第１調圧通路１８ａに接続する第１調圧配管８３ａと第２調圧通路１８ｂに接続する第２調圧配管８３ｂのそれぞれに絞り８４ａ，８４ｂを設けていて，第１調圧配管１８ａに設けた第１絞り８４ａは，第２調圧配管１８ｂに設けた第２絞り８４ｂよりも細く形成し，第１調圧配管と第２調圧配管の他端をそれぞれ，軸封装置５を収容するケーシング４１内の圧力に対して相対的に低圧の位置における低圧段圧縮機本体２のロータ室２２内の空間に接続している。

本実施形態では，油分離器８８からの圧送給油により，高圧下の潤滑油が第１リップシール５０ａ’のシール部材５３ａ’と第２リップシール５０ｂ’のシール部材５３ｂ’との間の第１の給油空間５５ａ’及び，第２リップシール５０ｂ’のシール部材５３ｂ’と第３リップシール５０ｃ’のシール部材５３ｃ’との間の第２の給油空間５５ｂ’に導入され，かつ，上述した第１絞り８４ａ及び第２絞り８４ｂによって，油冷式スクリュ圧縮機１の吸入弁が開いている全負荷状態における各給油空間５５ａ’，５５ｂ’内の圧力をギヤケース４１内から機外に向けて段階的に圧力を低くするようにしたため，ギヤケース４１内（機内側空間），第１の給油空間５５ａ’，第２の給油空間５５ｂ’及び，機外側（大気圧）の圧力を比較すると，機内側の圧力 ＞第１の給油空間５５ａ’（機内側給油空間）内の圧力 ＞第２の給油空間５５ｂ’（機外側給油空間）内の圧力 ＞機外側の圧力（大気圧）となる。

これにより，ギヤケース４１内（機内側）の圧力が高圧であることにより機内側と機外側（大気圧）の圧力差が大きい場合であっても，機内側と第１の給油空間５５ａ’内の圧力差が機内側と機外側の圧力差に比べ小さくなり，同様に，第１の給油空間５５ａ’と第２の給油空間５５ｂ’との圧力差及び，第２の給油空間５５ｂ’と機外側との圧力差についても機内側と機外側（大気圧）の圧力差に比べ小さくなることから，大きな圧力差によりシール部材５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’が膨出変形することを抑えると共に，圧力差によってシール部材５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’が駆動軸４５を締める力（押し付け力）を抑え，摺動抵抗を低減することができる。

また，給油空間５５ａ’，５５ｂ’に導入された潤滑油は調圧配管８３を介してロータ室２２内へ回収されるので，第１の給油空間５５ａ’と第２の給油空間５５ｂ’は，オイルクーラ８９を通過した油分離器８８からの冷却された潤滑油が前記給油孔６１を介して順次導入され，シール部材５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’を効果的に冷却することができる。

また，本実施形態では，第１絞り８４ａ，第２絞り８４ｂの径（細さ）によって各給油空間５５ａ’，５５ｂ’内の圧力を調整しているが，各給油空間内の圧力が段階的に低くなるように絞りの径を調整する他に，第１調圧配管８３ａの他端を，第２調圧配管８４ｂが連通するロータ室の作用空間よりも高圧にある作用空間と連通するようにしてもよい。

以上，本発明の実施形態について述べてきたが，前記給油空間５５を少なくとも１以上形成するために，１のシールリップを備えるリップシールは２以上となり，２以上のシールリップを備えるリップシールは１以上となる。

例えば，第１の実施形態では，図２に示すように，２のシールリップを備えるリップシールを１個設置している。第２の実施形態では，図４に示すように，それぞれ１のシールリップを備えるリップシールを２個設置している。第３の実施形態では，図５に示すように，それぞれ１のシールリップを備えるリップシールを３個設置している。

以上で述べた全ての実施形態は，増速装置４を備えた二段型スクリュ圧縮機に対して，その軸封部１４にリップシールを設ける場合を例に挙げて説明しているが，本発明の油冷式スクリュ圧縮機１は，二段型スクリュ圧縮機に限定されず，例えば，単段型の圧縮機本体２’に設けた増速装置４の軸封部１４にリップシールを設けるものであっても良く，または，ロータ軸の一方を直接，ケーシングを貫通して機外に突出させてこれを駆動源に連通する駆動軸とする場合のように，増速装置を備えていない圧縮機本体の軸封部にリップシールを採用するものとしても良い。

１ 油冷式スクリュ圧縮機
１１ 軸受室
１１ａ つば部
１２ カバー
１２ａ 円筒部
１２ｂ フランジ部
１２ｃ 端面
１２ｄ 軸孔
１３ 軸受
１４ 軸封部
１５ Ｏリング
１６ 給油通路
１６ａ 第１給油通路
１６ｂ 第２給油通路
１７ 排油通路
１８ 調圧通路
１８ａ 第１調圧通路
１８ｂ 第２調圧通路
１９ 中間段通路
２ 低圧段圧縮機本体
（ ２’ 圧縮機本体（単段式））
２１ ケーシング
２２ ロータ室
２３，２３’ スクリュロータ
２４ ロータ軸
２５ 吸入口
２６ 吐出口
３ 高圧段圧縮機本体
３１ ケーシング
３２ ロータ室
３３，３３’ スクリュロータ
３４ ロータ軸
３５ 吸入口
３６ 吐出口
４ 増速装置
４１ ギヤケース（ケーシング）
４１ａ 端板（ギヤケースの）
４２，４３ 従動ギヤ
４４ 駆動ギヤ
４４ａ ボス（駆動ギヤの）
４５ 駆動軸
４８ カラー
５ 軸封装置
５０ リップシール
５０ａ 第１リップシール
５０ｂ 第２リップシール
５０ａ’ 第１リップシール
５０ｂ’ 第２リップシール
５０ｃ’ 第３リップシール
５１ アウターケース
５１ａ，５１ｂ アウターケース
５１ａ’，５１ｂ’，５１ｃ’ アウターケース
５２ インナーケース
５２ａ，５２ｂ インナーケース
５２ａ’，５２ｂ’，５２ｃ’ インナーケース
５３（機内側）シールリップ
５３ａ，５３ｂ シール部材
５３ａ’，５３ｂ’，５３ｃ’ シール部材
５４（機外側）シールリップ
５５ 給油空間
５５ａ 給油空間
５５ａ’ 第１の給油空間
５５ｂ’ 第２の給油空間
５６ ダストリップ部材
５６ａ ダストリップ部材
５６ａ’ダストリップ部材
５７ 給油孔
５８ 排油孔
６，６’ スペーサ
６１，６１’ 給油孔
６２，６２’ 排油孔
８１ 給油配管
８３ 調圧配管
８３ａ 第１調圧配管
８３ｂ 第２調圧配管
８４ 絞り
８４ａ 第１絞り
８４ｂ 第２絞り
８５ ドレン配管
８６ ドレン受け
８８ 油分離器（レシーバタンク）
８９ オイルクーラ
２００ 油冷式スクリュ圧縮機
２１４ 軸封部
２１２ メカニカルシール
２２０ 低圧段圧縮機本体
２２１ ケーシング
２２２ ロータ室
２２３，２２３’ スクリュロータ
２２４ ロータ軸
２２５ 吸入口
２２６ 吐出口
２３０ 高圧段圧縮機本体
２３１ ケーシング
２３２ ロータ室
２３３，２３３’ スクリュロータ
２３４ ロータ軸
２３５ 吸入口
２３６ 吐出口
２４０ 増速装置
２４１ ギヤケース（ケーシング）
２４１ａ 端板（ギヤケースの）
２４２，２４３ 従動ギヤ
２４４ 駆動ギヤ
２４５ 駆動軸
２５０ 中間段通路
３００ リップシール
３０１ リップ保持部
３０２ シールリップ
３０３ 金属環
３２０ 駆動軸
３３０ ケーシング

Claims (8)

1. オス・メス一対のスクリュロータを，ケーシング内に形成したロータ室内に噛み合い回転可能に収容し，両スクリュロータの噛み合い回転により被圧縮気体をロータ室内に吸入し，前記ロータ室内で潤滑油と共に被圧縮気体を圧縮し，圧縮気体と潤滑油との気液混合流体を吐出する圧縮機本体と，前記圧縮機本体から吐出された気液混合流体を導入して圧縮気体と潤滑油とに分離し，分離した潤滑油を貯留する油分離器と，前記油分離器に貯留した潤滑油を冷却するオイルクーラと，前記オイルクーラで冷却された潤滑油を圧縮機本体の各部へ供給する給油配管とを備え，前記圧縮機本体に，前記ケーシングの壁面に軸穴を開口して駆動源と連結する駆動軸を挿通すると共に，前記軸穴と前記駆動軸の外周との間に軸封装置を設けた油冷式スクリュ圧縮機であって，
   前記軸封装置は，先端を前記駆動軸の軸線方向における機内側方向とし，間隔を置いて前記駆動軸の外周と摺接するシールリップを少なくとも２以上備えて，隣り合う前記シールリップ間に形成される外部から仕切られた給油空間を少なくとも１以上有するように，前記シールリップを有するリップシールを備え，
   前記油分離器の潤滑油の貯留部と，前記給油空間とが前記給油配管を介して連通されると共に，
   前記圧縮機本体内の前記ロータ室内のうち，前記軸封装置を設けた前記ケーシング内の空間の圧力に対して相対的に低圧の空間と，前記給油空間とが調圧配管を介して連通されていることを特徴とする油冷式スクリュ圧縮機。
2. 前記軸封装置が，２以上のシールリップが一体に形成されたリップシールを備えたことを特徴とする請求項１記載の油冷式スクリュ圧縮機。
3. 前記軸封装置が，１のシールリップを備えるリップシールを２以上備えたことを特徴とする請求項１記載の油冷式スクリュ圧縮機。
4. 前記圧縮機本体が，低圧段圧縮機本体及び高圧段圧縮機本体と，前記低圧段圧縮機本体の吐出口と前記高圧段圧縮機本体の吸入口とを連通する中間段通路を備え，
   前記給油配管は，前記油分離器の潤滑油の貯留部と，前記低圧段圧縮機本体の給油箇所，前記高圧段圧縮機本体の給油箇所及び，前記軸封装置の前記給油空間とを連通し，
   前記調圧配管は，前記軸封装置の前記給油空間と，前記低圧段圧縮機本体の前記ロータ室とを連通したことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の油冷式スクリュ圧縮機。
5. 前記圧縮機本体は，駆動源と連結する前記駆動軸の回転を増速して前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体に伝達する増速ギヤをギヤケース内に収納し，前記低圧段圧縮機本体の吐出口と前記高圧段圧縮機本体の吸入口とを前記ギヤケース内の空間に連結し，前記ギヤケースが前記ケーシング及び前記中間段通路の一部を成し，前記ギヤケースの壁面に軸穴を開口して前記駆動軸を挿通すると共に，前記軸穴と前記駆動軸の外周との間に前記軸封装置を設けたことを特徴とする請求項４記載の油冷式スクリュ圧縮機。
6. 前記軸封装置に設けた前記複数のシールリップのうち，前記駆動軸の軸線方向において最も機内側に配置されたシールリップの長さを，他のシールリップの長さよりも短く形成したことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の油冷式スクリュ圧縮機。
7. 前記軸封装置に設けた前記複数のシールリップのうち，前記駆動軸の軸線方向において最も機内側に配置された前記シールリップの厚みを，他のシールリップの厚みよりも厚くしたことを特徴とする請求項１〜６記載の油冷式スクリュ圧縮機。
8. 前記調圧配管に，流路面積が狭く形成された絞りを設けたことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載の油冷式スクリュ圧縮機。

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