JP6066069B2 - 油冷式スクリュ圧縮機の軸封部 - Google Patents

Description

本発明は油冷式スクリュ圧縮機の軸封部に関し，より詳細には，油冷式スクリュ圧縮機のケーシング内外に亘って延設された駆動軸の軸周りよりケーシング内の流体が漏出することを防止するためのシール構造を備えた部分である軸封部の改良に関する。

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伴う圧縮作用によって潤滑油と共に流体を圧縮する油冷式スクリュ圧縮機にあっては，スクリュロータを噛み合い回転させるために，オス又はメスのスクリュロータに対して直接，又は増速装置等の動力伝達機構を介して間接的にケーシング外に配置された駆動源からの回転駆動力を伝達する必要がある。

そのため，このようなスクリュ圧縮機では，スクリュロータのロータ軸の一方，又は，前記ロータ軸にケーシング内で連結された動力伝達装置（例えば増速装置）の入力軸をケーシング外に突出させ，このようにしてケーシング外に突出させた軸を，駆動源に連結する「駆動軸」としている。

このように，スクリュ圧縮機に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いることから，この駆動軸がケーシングを貫通する部分において駆動軸の外周とケーシングに設けた軸孔間の隙間を介し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，この部分をメカニカルシール等の軸封装置を使用してシールする軸封が行われている。

このような軸封が行われた部分である軸封部の構成として，メカニカルシールを使用した例として，図７に示すように，駆動軸２０６がケーシング２０１を貫く部分に設けられた固定環２２４と，この固定環２２４の端面に押圧され，駆動軸２０６とともに回転する環状の摺接体２２２を有する回転環２２３とからなるメカニカルシールを備えた軸封部において，上記固定環２２４と協働して上記回転環２２３を挟み込むとともに，上記駆動軸２０６と一体回転可能に設けられたフランジ部２１１と，上記フランジ部２１１の周囲を取り巻く上記ケーシング２０１の内周部に固定され，上記固定環２２４と上記摺接体２２２との間に形成される摺接面に比してより上記駆動軸２０６の軸心から離れた上記フランジ部２１１の外周面に摺接する環状固定シール部材２２５と，このフランジ部２１１より上記固定環２２４側にて，上記メカニカルシールの外周部を包囲し，上記環状固定シール部材２２５に比して上記固定環２２４により近い位置にて注油口２２７に連通すると共に，上記環状固定シール部材２２５の最上部に設けられた排油口２２９を介して上記フランジ部２１１のスクリュロータ２０２側の空間部に連通して，大気圧よりも高い圧力の油で満たされる環状の油溜り空間２２６とを設けた構成とすることが提案されている（特許文献１の請求項１，図２参照）。

特開２００１−０７３９７８号公報

上記で従来技術として説明した特許文献１に記載の軸封部の構造では，メカニカルシールの外周部に設けられた油溜り空間２２６は常に潤滑油によって満たされた状態となることから，メカニカルシールの摺接面に油切れが生じることがなく，また，前述した注油口２２７の配置により，摺接面の近くに比較的温度の低い潤滑油が注入されることから，この部分での油温上昇が抑制できると共に，摺接面への空気の浸入を防止することができるものとなっている。

しかしながら，上記構成の軸封部にあっては，メカニカルシールの外周全体に常に潤滑油を満たしておくことができるようにするために，駆動軸２０６と一体回転するフランジ部２１１の外周部分における軸孔内周面に，内周面を前記フランジ２１１の外周面と摺接させる環状固定シール部材２２５を設ける構成を採用するために，部品点数が多く，構造が複雑である。

また，環状固定シール部材２２５は，潤滑油による潤滑が行われてはいるものの，常にフランジ部２１１の外周に摺接された状態にあることから，摩耗や劣化の発生は避け難く，摩耗等が生じた場合には潤滑油を留めておくことが出来なくなることから定期的な交換が必要となる。

しかも，前述の特許文献１に記載の構成では，圧縮機の停止時であっても，排油口２２９の下限位置迄，潤滑油で満たされることとなるために，フランジ部２１１の外周全体が環状固定シール部材２２５と接触していることとも相俟って，スクリュ圧縮機の起動時，被圧縮流体の圧縮に伴う抵抗のみならず，駆動軸２０６が潤滑油を攪拌することにより生じる抵抗や，環状固定シール部材２２５とフランジ部２１１の接触による抵抗も加わって，圧縮機の始動抵抗が大きなものとなっており，特に圧縮機を低温環境で使用する場合には油温の低下によって潤滑油の粘度も高まっているために始動抵抗は更に大きなものとなる。

その結果，圧縮機を円滑に始動できるようにするためにはエンジンやモータ等の駆動源として始動直後より大出力が得られる大型のものを装備することが必要となり，このことが圧縮機全体の大型化や消費燃費，消費電力の増大をもたらすものとなっていた。

そこで本発明は，上記従来技術における欠点を解消するために為されたものであり，メカニカルシールを備えた軸封部において，ケーシング内の流体が機外に漏出することの防止や，メカニカルシールの油切れの防止といった，軸封部に必要な基本的な要求を満足しつつ，更に，比較的簡単な構成で，且つ，メンテナンス性に優れたものでありながら，圧縮機本体の始動抵抗を可及的に低下させることができる軸封部の構造を提供することで，始動を円滑に行うことができる油冷式スクリュ圧縮機を提供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に記載するものであり，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の軸封部１０は，ケーシング４１の端板４１ａに設けた軸受室１１を介して駆動軸４５がケーシング内外に延設されていると共に，前記駆動軸４５を支持する軸受１３と，前記軸受１３に対し前記駆動軸４５の軸端方向に配置されるメカニカルシール１８を前記軸受室１１内に収容して形成された軸封部１０を備える油冷式スクリュ圧縮機１において，
中央に前記駆動軸４５が挿入される開口を備えるリングスペーサ１４を前記軸受１３と前記メカニカルシール１８の間に配置し，
前記リングスペーサ１４の内径を該リングスペーサ１４の内周に位置する部分の前記駆動軸４５の外径に対し僅かに大径に形成して前記リングスペーサ１４の内周と前記駆動軸４５の外周間に微小間隔δを形成すると共に，
前記リングスペーサ１４の内周面の少なくとも一部に，前記メカニカルシール１８のうち前記駆動軸４５と共に回転する回転部１８１の外径に対して小径を成す部分を形成し，
前記軸受室１１の前記リングスペーサ１４よりもメカニカルシール１８側の空間を，給油通路１６に連通する油溜空間１９とし，
前記油溜空間１９から前記リングスペーサ１４の外周を通り軸受１３側に至る隙間を封止したことを特徴とする（請求項１）。

前記構成の軸封部１０において，前記リングスペーサ１４の内周面及び／又は該リングスペーサ１４の内周に位置する部分の前記駆動軸４５の外周面に非接触型のシール，ここでは，ラビリンス溝，ねじ溝，又は油溝を形成するものとしても良い（請求項２）。

更に，前記メカニカルシール１８の前記回転部１８１に，外周方向に突出する攪拌羽根１８１ｄを設けるものとしても良い（請求項３；図４参照）。

前記リングスペーサ１４の内周に位置する部分の前記駆動軸４５には，他の部分に対し径が大きく形成された大径部４６を設けると共に，該大径部４６における前記メカニカルシール１８方向の外径を前記回転部１８１の外径以上に形成すると共に，前記リングスペーサ１４の内周面を前記大径部４６の外周面と略平行を成す形状に形成することができる（請求項４）。

このような大径部４６の構成としては，前記大径部４６の前記メカニカルシール１８方向に前記メカニカルシール１８の回転部１８１の外径以上の外径を有する第１大径部４６ａを形成すると共に，前記軸受１３方向に前記回転部１８１の外径よりも小さい外径を有する第２大径部４６ｂを形成するものとしても良く（請求項５，図５参照），又は，
前記大径部４６における前記メカニカルシール１８方向を，前記メカニカルシール１８の回転部１８１の外径以上の外径に形成すると共に，前記大径部４６の少なくとも前記軸受１３側の部分の外周面を，前記メカニカルシール１８側から前記軸受１３側に向かって徐々に外径を減少するテーパ面４６ｃとして形成するものものとしても良い（請求項６，図６参照）。

前記油溜空間１９から前記リングスペーサ１４の外周を通り前記軸受１３側に至る前述の隙間は，
リングスペーサ１４の外周面に周方向に連続した凹溝を形成し，該凹溝内に嵌合したＯリング１５ａによって前記リングスペーサ１４の外周と前記軸受室１１の内周間を封止することで封止するものとしても良く〔請求項７，図２（Ａ）参照〕，
又は，前記軸受室１１内に挿入される円筒部１２ａを備えたカバー１２によって前記軸受室１１を被蓋して，前記円筒部１２ａの端面と前記軸受１３の外輪間で前記リングスペーサ１４を挟持すると共に，前記リングスペーサ１４の側面に周方向に連続した凹溝を形成し，該凹溝内に嵌合したＯリング１５ｃによって前記リングスペーサ１４の側面と前記円筒部１２ａの端面間を封止することにより封止するものとしても良く〔請求項８，図２（Ｂ）参照〕，
更には，同様のカバー１２を設けた構成において，前記円筒部１２ａの端面に周方向に連続した凹溝を形成し，該凹溝内に嵌合したＯリング１５ｃによって前記リングスペーサ１４の側面と前記円筒部１２ａの端面間を封止することにより封止するものとしても良い〔請求項９，図２（Ｃ）参照〕。

以上で説明した油冷式スクリュ圧縮機１の軸封部１０にあっては，以下に説明するような顕著な効果を得ることができた。

中央に前記駆動軸４５が挿入される開口を備えたリングスペーサ１４を，前記軸受１３とメカニカルシール１８の間に配置し，前記リングスペーサ１４の内径を該リングスペーサ１４の内周に位置する部分の駆動軸４５の外径に対し僅かに大径に形成して前記リングスペーサ１４の内周と前記駆動軸４５の外周間に微小間隔δを形成すると共に，前記リングスペーサ１４の内周面の少なくとも一部に，前記メカニカルシール１８の前記回転部１８１の外径に対して小径を成す部分を形成し，軸受室１１のリングスペーサ１４よりもメカニカルシール１８側の空間を，給油通路１６に連通して油溜空間１９としたことにより，圧縮機が運転状態にあるときには油溜空間１９内が潤滑油で満たされる一方，圧縮機の停止時には微小間隔δを介して潤滑油が軸受１３側に漏出することで，油溜空間１９内における油面の位置をリングスペーサ１４の下部側の内周面の高さによって特定される線Ｌの位置迄低下降させることができた。

その結果，次に圧縮機を始動する際，メカニカルシール１８の一部が潤滑油と接触した状態が維持されてメカニカルシール１８の油切れが防止されつつも，駆動軸４５と潤滑油は殆ど接触していない状態となるため，駆動軸４５の外周とリングスペーサ１４の内周とが微小間隔δを介して非接触の状態に維持されていることとも相俟って，圧縮機の始動抵抗を大幅に減少させることができた。

また，前述したように，駆動軸４５の外周とリングスペーサ１４の内周とは非接触の状態にあることから，従来技術として説明した特許文献１における環状固定シール部材２２５とは異なり，リングスペーサ１４は摩耗等に伴う交換を必要とせず，保守，点検等に要する労力についても低減することができた。

リングスペーサ１４の内周面及び／又は駆動軸４５の外周面にラビリンス溝やネジ溝，油溝を形成して，リングスペーサ１４の内周面と駆動軸４５外周面間の微小間隔δに非接触型のシールを形成することで，微小間隔δを通過する潤滑油量をより減少させることができた。

すなわち，ラビリンス溝やネジ溝，油溝の形成によって非接触型のシールを形成した場合であっても，リングスペーサ１４の内周面と駆動軸４５の外周面間には微小間隔δが存在するため，この微小間隔δを介した流体の漏れを完全に無くすことはできないことから，給油通路１６を介して油溜空間１９内に潤滑油の導入が行われていない圧縮機の停止時には，油面はこの微小間隔δを介した潤滑油の漏出によって線Ｌで示す位置迄降下する。

しかし，ラビリンス溝やねじ溝，油溝の形成によって非接触型のシールを形成することで，前述の微小間隔δを通過する潤滑油量を大幅に減少させることができることから，圧縮機の始動後，油溜空間１９内が潤滑油で満たされる迄の時間を短縮することができた。

特に形成する溝がねじ溝である場合，駆動軸４５が回転してない状態ではシール性が発揮されないため，圧縮機の停止時には微小間隔δを介した油溜空間内の潤滑油の漏出を確実に行うことができた。

前記メカニカルシール１８の前記回転部１８１に，前記潤滑油を飛散させる攪拌羽根１８１ｄを設けたことで，圧縮機の始動後，油溜空間１９内が潤滑油で満たされる迄の間，油溜空間１９の底部に溜まった潤滑油を攪拌，飛散させることでメカニカルシール１８の摺接面をより確実に潤滑することができた。

リングスペーサ１４の内周に位置する前記駆動軸４５の外周に大径部４６を設けると共に，該大径部４６における前記メカニカルシール１８方向の外径を，該メカニカルシール１８における回転部１８１の外径以上に形成し，このように構成した大径部４６の外周面に対し，リングスペーサ１４の内周面が略平行となるように構成したことで，大径部４６のメカニカルシール１８側の側面を増大させて，図５及び図６に示すようにメカニカルシール１８における回転部１８１の端面の支持面積を増大させて回転部１８１に設けた回転リング１８１ａの動作を安定させることができると共に，例えば軸受１３側における大径部４６の外径を回転部１８１の外径よりも小さくすることで軸受１３側におけるリングスペーサ１４の内径を小さくでき，圧縮機停止時における油面の位置Ｌを回転部１８１の所定の浸漬深さを確保できる位置に設けることができた。

このような大径部４６の形成は，前記大径部４６に外径が異なる第１大径部４６ａと第２大径部４６ｂを形成することにより，又は，大径部４６の外周面にメカニカルシール１８側から前記軸受１３側に向かって徐々に外径が減少するテーパ面４６ｃを設けることにより容易に形成することができた。

本発明の軸封部を備えたスクリュ圧縮機（二段式）の断面側面図。 （Ａ）は図１の軸封部の拡大断面図，（Ｂ），（Ｃ）は（Ａ）の変形例を示すリングスペーサ部分の拡大図。 本発明の軸封部を備えたスクリュ圧縮機（単段式）の断面側面図。 軸封部の変形例を示す拡大断面図。 軸封部の別の変形例を示す拡大断面図。 軸封部の更に別の変形例を示す拡大断面図。 スクリュ圧縮機の軸封部の断面図（特許文献１の図２に対応）。

次に，本発明の実施形態につき添付図面を参照しながら以下に説明する。

図１において，符合１は本発明の軸封部１０を備えた油冷式スクリュ圧縮機であり，図示の油冷式スクリュ圧縮機１は，所謂「二段圧縮機」と呼ばれるもので，紙面上段に配置された低圧段圧縮機本体２の吐出口を，紙面下段に配置された高圧段圧縮機本体３の吸気口に連通することで，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。

低圧段，高圧段の各圧縮機本体２，３は，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せざる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を介して図示せざる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内に挿入された低圧段圧縮機本体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の端部に従動ギヤ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せざる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。

このように，図１に示す実施形態にあっては増速装置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１０を形成して，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。

なお，図示の実施形態にあっては，前述した増速装置４を備えた二段型スクリュ圧縮機に対して本発明の軸封部１０を設ける場合を例に挙げて説明するが，本発明の軸封部１０は，図３に示すように，単段型の圧縮機本体２’に設けた増速装置４の駆動軸４５に設けるものであっても良く，また，図７を参照して説明した従来技術と同様，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単段式の圧縮機本体の軸封部の構成として採用するものとしても良い。

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，図２に示すように軸受１３やリングスペーサ１４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，図２に示すように前述したカバー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。

前述の軸受室１１内には，軸受室１１の内径と略等しい外径を有する軸受１３が端板４１ａの前記駆動軸４５の軸端方向からロータ軸２４，３４方向に挿入されていると共に，同じく軸受室１１の内径と略等しい外径を有するリング状に形成されたリングスペーサ１４を挿入した後，前述のカバー１２をギヤケース４１の端板４１ａに取り付けることで，軸受室１１の駆動ギヤ４４側で端部内周縁に突設されたつば部１１ａと，カバー１２の円筒部１２ａ端面との間で軸受１３の外輪とリングスペーサ１４が共に挟持されて，軸受室１１内の所定の位置に固定できるように構成されており，このようにしてリングスペーサ１４を取り付けることにより，リングスペーサ１４よりもメカニカルシール１８側の空間を油溜空間１９としている。

このリングスペーサ１４の取り付け位置には，油溜空間１９からリングスペーサ１４の外周を通り軸受１３側に至る隙間，図示の例では，リングスペーサ１４の側面とカバー１２の円筒部１２ａ端面間と，リングスペーサ１４の外周と軸受室１１の内周間に前述の隙間が生じることから，この隙間を既知の方法により封止し，この部分を流体が通過できないように構成する。

図２（Ａ）に示す形態では，リングスペーサ１４の外周面に凹溝を形成し，この凹溝内にＯリング１５ａを取り付けた状態で軸受室１１内にリングスペーサ１４を挿入することで，前述した封止を行っているが，この構成に代え，又はこの構成と共に，リングスペーサ１４の側面，又はカバー１２の円筒部１２ａ端面に周方向に連続して形成した溝内にＯリングを取り付けることで，リングスペーサ１４の側面とカバー１２の円筒部１２ａ端面間の位置において前記隙間を封止するものとしても良い〔図２（Ｂ），図２（Ｃ）参照〕。

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１５ｂ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。

前述の駆動軸４５のうち，リングスペーサ１４の内周に位置する部分には，図２に示すように他の部分に比較して大径に形成された大径部４６が設けられており，この大径部４６の駆動ギヤ４４側の側面と駆動ギヤ４４に設けたボス４４ａの端面との間に軸受１３の内輪を挟持できるようにしていると共に，この大径部４６の反対側の側面でメカニカルシール１８の端部位置を規制できるようにしている。

このメカニカルシール１８は，駆動軸４５と共に回転する回転部１８１と，軸孔１２ｄの近傍でカバー１２の内周面に固定された固定体１８２を備え，固定体１８２に対し回転部１８１を摺接させた状態で回転させることでシールを行うことができるようにしたもので，前述の回転部１８１には，固定体１８２と摺接する回転リング１８１ａと，この回転リング１８１ａを固定体に対して押圧するコイルスプリング等のばね１８１ｂと，前記バネ１８１ｂ及び回転リング１８１ａの摺接面とは反対側の端部を収容するサポートハウジング１８１ｃによって構成されており，このサポートハウジング１８１ｃの端面が，前述した大径部４６の側面に突合して位置決めされている。

前述のリングスペーサ１４の内周面と，駆動軸４５に設けた大径部４６の外周面との間には，両者を非接触の状態に維持しつつ駆動軸４５の回転を許容する微小間隔δが形成されており，この微小間隔δを形成可能とすべく，リングスペーサ１４の内径は，大径部４６の外径に対し僅かに大きく形成されている。

このように，リングスペーサ１４の内周と大径部４６の外周間に微小間隔δを形成して，前記微小間隔δを介して軸受１３側に漏出する潤滑油量を制限したことで，リングスペーサ１４に対しメカニカルシール１８側にある空間（カバー１２内の空間）を，潤滑油が溜まる前述の油溜空間１９とした。

前述のリングスペーサ１４の内周面には，少なくともその一部分にメカニカルシール１８の回転部１８１の外径に対し小径となる部分が周方向に連続して形成されるように，リングスペーサ１４の内径及び駆動軸４５の大径部４６の外径が設計されている。

図２に示すように，大径部４６の外周面とリングスペーサ１４の内周面とを共に平坦な形状とした例では，駆動軸４５の大径部４６の外径と，リングスペーサ１４の内径を，共にメカニカルシール１８の回転部１８１の外径よりも小さく形成することにより前述した関係を実現させることができる。

また，図５及び図６に示すように，大径部４６の外周面及びリングスペーサ１４の内周面の一部分が前記関係を満たすように，大径部４６の外周面及びリングスペーサ１４の内周面の径を，メカニカルシール１８側と軸受１３側とで異なるものとしても良く，図５に示すように大径部４６に径の異なる第１大径部４６ａと第２大径部４６ｂを設けるものとしても良く，また，図６に示すように大径部４６の外周面にテーパ面４６ｃを設けるものとしても良い。

このように，大径部４６の外周面とリングスペーサ１４の内周面に，駆動軸４５の軸線方向に径の変化を持たせる場合には，軸受１３側の径に対しメカニカルシール１８側の径を大きく形成して，回転部１８１のサポートハウジング１８１ｃ端面と大径部４６の側面との接触面積が大きくなるようにすることが好ましい。

なお，リングスペーサ１４の内周面と大径部４６の外周面のいずれか一方，又は双方に，ラビリンス溝やネジ溝，油溝等を形成し，微小間隔δに非接触型のシールを形成し，これにより，微小間隔δを通過する潤滑油量を更に制限するものとしても良い。

更に，メカニカルシール１８の回転部１８１には，図４に示すように駆動軸４５の回転時，油溜空間１９内の潤滑油を攪拌して飛散させる攪拌羽根１８１ｄを設けることができ，この攪拌羽根１８１ｄの先端を，固定体１８２側に傾けて配置することで，遠心力によって潤滑油が油溜空間１９内を固定体１８２側に飛散させることができるようにしても良い。

以上のようにして，リングスペーサ１４と大径部４６によって軸受１３側の空間と隔てられた油溜空間１９には給油通路１６が連通されており，この給油通路１６を，圧縮機に設けた図示せざる給油回路（例えば図示せざるセパレータレシーバタンクで回収された潤滑油をタンク内の圧力を利用して供給する管路）に連通することで，圧縮機の作動時，給油通路１６を介して油溜空間１９内に潤滑油を給油することができるようになっている。

なお，図２中の符合１７は排油通路であり，この排油通路１７を，メカニカルシールの固定体１８２よりも前記駆動軸４５の軸端方向の外周に設けられた潤滑油の回収溝に連通するようカバー１２に設けると共に，この排油通路１７を図示せざる潤滑油回収回路（例えば，圧縮機本体の吸入側に連通された管路）に連通することで，メカニカルシール１８を越えて漏出した潤滑油を圧縮機本体内に回収することができるようにしている。

以上のように構成された本発明の軸封部１０において，圧縮機が停止した状態では，カバー１２内に形成された油溜空間１９に対する潤滑油の供給は行われないことから，圧縮機の停止直後には油溜空間１９内が潤滑油で満たされていたとしても，油溜空間１９内の潤滑油は，リングスペーサ１４の内周面と駆動軸４５の大径部４６外周面間に生じている微小間隔δを介して徐々に軸受１３側に漏出する。

一方，油溜空間１９からリングスペーサ１４の外周を通って軸受１３側に至る隙間は，リングスペーサ１４の外周と軸受室１１の内周面間，及び／又はリングスペーサ１４の側面とカバー１２の円筒部１２ａ端面間において，Ｏリング１５ａ，１５ｃによってシールされていることから，この部分を介して油溜空間１９内の潤滑油が軸受１３側の空間に漏出することは防止されている。

その結果，油溜空間１９内の潤滑油は，圧縮機の停止後，所定の時間が経過することによりリングスペーサ１４の，下端側の内周縁の高さによって決まる，図２，４，５，６中に線Ｌで示す位置まで油面が低下するが，これよりも低い位置迄油面が低下することはない。

ここで，リングスペーサ１４の内周面は，少なくともその一部がメカニカルシール１８の回転部１８１の外径に対し小さく形成されているために，微小間隔δを介して潤滑油が漏出して油面が線Ｌの位置迄下降した状態においても，メカニカルシール１８の下端部分は，油溜空間１９内に残っている潤滑油に浸漬された状態を維持する。

その結果，この状態で圧縮機本体を始動すると，始動直後では圧縮機本体の吐出側圧力〔レシーバタンク（図示せず）内の圧力〕が上昇しておらず，しかも，油温も低く潤滑油の粘度が高い状態となっているために，油溜空間１９に対する潤滑油の供給は行われない，又は行われても僅かな量しか行われていないが，潤滑油中に浸漬しているメカニカルシール１８の回転部１８１が駆動軸４５と共に回転することで，メカニカルシール１８の全体に潤滑油が回り，油切れによるメカニカルシール１８の破損や，寿命の低下が好適に防止されている。

特に，図４に示すようにメカニカルシール１８の回転部１８１に，先端を固定体１８２側に傾けた攪拌羽根１８１ｄを設けた構成にあっては，油溜空間１９の底部に溜まった潤滑油が攪拌羽根１８１ｄによって掻き上げられて飛散すると共に，攪拌羽根１８１ｄに付着した潤滑油は，遠心力によって攪拌羽根１８１ｄの傾斜方向に飛散し，回転部１８１と固定体１８２との摺接面部分に供給できるようになっていることから，メカニカルシールをより確実に潤滑することができるようになっている。

一方，前述した線Ｌの位置に油面が低下した状態では，駆動軸４５は潤滑油の油面よりも高い位置にあり，圧縮機の起動時，未だ温度が低く高粘度の状態にある潤滑油に対し駆動軸４５が接触していない状態にあることから，潤滑油中に浸漬された状態の駆動軸４５を回転させる場合に比較して始動抵抗が低減されている。

しかも，本発明の軸封部１０の構成にあっては，リングシール１４の内周面と，駆動軸４５の大径部４６外周面とは微小間隔δを介して非接触の状態を保っているため，メカニカルシール１８の摺接面以外に接触抵抗が生じる部分も存在しないことから，この点においても始動抵抗を大幅に低減できるものとなっている。

このように，本発明の軸封部１０を備えた油冷式スクリュ圧縮機にあっては，始動抵抗が大幅に低減されていることから，圧縮機の始動を円滑に行うことができ，始動時における駆動源，例えばエンジンのストール等に伴う始動の失敗が生じ難いものとなっている。

このように負荷が軽減された状態で圧縮機を始動した後，運転時間の経過に伴い圧縮機本体の吐出側圧力が上昇すると共に油温が上昇すると，給油通路１６を介して油溜空間１９内に供給される潤滑油量が増大する。

そのため，リングスペーサ１４の内周と駆動軸４５大径部４６の外周間に生じている微小空間δを介した微量の潤滑油の漏出は継続して行われているものの，油溜空間１９に対する給油量が，微小間隔δを介して軸受１３側に漏出する潤滑油量を大きく上回ることから，油溜空間１９内の潤滑油量は増加して，やがて油溜空間１９全体が潤滑油によって満たされることで，メカニカルシール１８のより確実な潤滑と冷却が行われるようになる。

特に，リングスペーサ１４の内周面，及び／又は駆動軸４５の大径部４６外周面にラビリンス溝，ねじ溝，油溝を形成し，この部分に非接触型のシールを形成した構成にあっては，リングスペーサ１４の内周面と大径部４６の外周面とを非接触の状態に維持しつつ，微小間隔δを介して漏出する潤滑油量をより一層減少させることができ，油溜空間１９に対する潤滑油の供給が開始されると比較的短時間で油溜空間を潤滑油で満たすことができる。

以上のようにして，油溜空間１９が潤滑油で満たされた状態で圧縮機の運転を行った後，圧縮機の運転を停止すると，駆動軸４５の回転が停止すると共に，圧縮機本体の吐出側が放気される等して，油溜空間１９に対する潤滑油の供給が停止すると，リングスペーサ１４の内周と駆動軸４５の大径部４６の外周間に形成された微小間隔δからの潤滑油の漏出によって油溜空間１９内の油面が低下して，図中に線Ｌで示す位置まで低下するが，リングスペーサ１４の外周面と軸受室１１の内周面間の間隔及び／又はリングスペーサ１４の側面とカバー１２の円筒部１２ａ端面間の隙間はＯリング１５ａ，１５ｃによって封止されており，この部分を介した潤滑油の漏出は生じないことから，油面が線Ｌより下がることがない。

この油面の位置は，リングスペーサ１４の下端側内周面の高さによって決まり，図５及び図６に示すように，リングスペーサ１４の内周面が軸線方向に異なる内径の部分を備える場合には，もっとも内径の小さい部分の高さが油面の高さＬとなる。

従って，図５，６に示すように，メカニカルシール１８の回転部１８１に設けた回転リング１８１ａが駆動軸４５上に安定して位置決めされ円滑に進退移動できるようにするためにメカニカルシール１８側で駆動軸４５の大径部４６の外径を大きく形成することで，リングスペーサ１４の内径も大きくした場合であっても，軸受１３側におけるリングスペーサ１４の内径を小さく形成することで，潤滑油に対するメカニカルシール１８の浸漬深さを確保することができる。

１ 油冷式スクリュ圧縮機
１０ 軸封部
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 リングスペーサ
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ Ｏリング
１６ 給油通路
１７ 排油通路
１８ メカニカルシール
１８１ 回転部
１８１ａ 回転リング
１８１ｂ ばね
１８１ｃ サポートハウジング
１８１ｄ 攪拌羽根
１８２ 固定体
１９ 油溜空間
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
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
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
４６ 大径部
４６ａ 第１大径部
４６ｂ 第２大径部
４６ｃ テーパ面
２０１ ケーシング
２０２ スクリュロータ
２０６ 駆動軸
２１１ フランジ部
２２２ 摺接体
２２３ 回転環
２２４ 固定環
２２５ 環状固定シール部材
２２６ 油溜り空間
２２７ 注油口
２２９ 排油口

Claims (9)

1. ケーシングの端板に設けた軸受室を介して駆動軸がケーシング内外に延設されていると共に，前記駆動軸を支持する軸受と，前記軸受に対し前記駆動軸の軸端方向に配置されるメカニカルシールを前記軸受室内に収容して形成された軸封部を備える油冷式スクリュ圧縮機において，
   中央に前記駆動軸が挿入される開口を備えるリングスペーサを前記軸受と前記メカニカルシールの間に配置し，
   前記リングスペーサの内径を該リングスペーサの内周に位置する部分の前記駆動軸の外径に対し僅かに大径に形成して前記リングスペーサの内周と前記駆動軸の外周間に微小間隔を形成すると共に，
   前記リングスペーサの内周面の少なくとも一部に，前記メカニカルシールのうち前記駆動軸と共に回転する回転部の外径に対して小径を成す部分を形成し，
   前記軸受室の前記リングスペーサよりもメカニカルシール側の空間を，給油通路に連通する油溜空間とし，
   前記油溜空間から前記リングスペーサの外周を通り前記軸受側に至る隙間を封止したことを特徴とする油冷式スクリュ圧縮機の軸封部。
2. 前記リングスペーサの内周面及び／又は該リングスペーサの内周に位置する部分の前記駆動軸の外周面に，ラビリンス溝，ねじ溝，又は油溝から成る非接触型シールを形成し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の軸封部。
3. 前記メカニカルシールの前記回転部に，外周方向に突出する攪拌羽根を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の油冷式スクリュ圧縮機の軸封部。
4. 前記リングスペーサの内周に位置する部分の前記駆動軸に，他の部分に対し径が大きく形成された大径部を設けると共に，該大径部における前記メカニカルシール方向の外径を前記回転部の外径以上に形成すると共に，前記リングスペーサの内周面を前記大径部の外周面と略平行を成す形状に形成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の軸封部。
5. 前記大径部における前記メカニカルシール方向に前記メカニカルシールの回転部の外径以上の外径を有する第１大径部を形成すると共に，前記軸受方向に前記回転部の外径よりも小さい外径を有する第２大径部を形成し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の軸封部。
6. 前記大径部における前記メカニカルシール方向を前記メカニカルシールの回転部の外径以上の外径に形成すると共に，前記大径部の少なくとも前記軸受側の部分の外周面を，前記メカニカルシール側から前記軸受側に向かって徐々に外径を減少するテーパ面として形成し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の軸封部。
7. 前記リングスペーサの外周面に周方向に連続した凹溝を形成し，該凹溝内に嵌合したＯリングによって前記リングスペーサの外周と前記軸受室の内周間を封止することで，前記油溜空間から前記リングスペーサの外周を通り前記軸受側に至る前記隙間を封止したことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の油冷式スクリュ圧縮機の軸封部。
8. 前記軸受室内に挿入される円筒部を備えたカバーによって前記軸受室を被蓋して，前記円筒部の端面と前記軸受の外輪間で前記リングスペーサを挟持すると共に，
   前記リングスペーサの側面に周方向に連続した凹溝を形成し，該凹溝内に嵌合したＯリングによって前記リングスペーサの側面と前記円筒部の端面間を封止することで，前記油溜空間から前記リングスペーサの外周を通り前記軸受側に至る前記隙間を封止し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の軸封部。
9. 前記軸受室内に挿入される円筒部を備えたカバーによって前記軸受室を被蓋して，前記円筒部の端面と前記軸受の外輪間で前記リングスペーサを挟持すると共に，
   前記円筒部の端面に周方向に連続した凹溝を形成し，該凹溝内に嵌合したＯリングによって前記リングスペーサの側面と前記円筒部の端面間を封止することで，前記油溜空間から前記リングスペーサの外周を通り前記軸受側に至る前記隙間を封止し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の軸封部。
   
   
   

Images