JPS6332950Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスクリユーコンプレツサにおいて、該
コンプレツサの作動中にロータの軸方向に作用す
るスラスト力を緩和することを目的とするもので
ある。

互いに平行する中心軸を有し、かつ互いに相交
わる少くとも２個の円筒状壁と前記中心軸に垂直
でかつ相対向する端壁とで囲まれる作用空間の外
壁を形成したケーシングと、前記ケーシングの前
記円筒状壁にほぼ内接する外径を有し、外周面に
は回転中心軸を中心とする雌雄のらせん状ランド
が形成されて相互に噛合するように前記ケーシン
グ内に回転自在に配置され、前記ランドが前記作
用空間の内壁を形成する少くとも２個のロータと
を備え、前記ロータの軸方向一端部側の端壁付近
に前記ケーシングに形成した吸入口より被圧縮流
体を作用空間内に吸入し、前記ロータの軸方向他
端部側の端壁に形成した吐出口より吸入硫体を圧
縮して吐出せしめるコンプレツサは、スクリユー
コンプレツサとして知られており、かかるスクリ
ユーコンプレツサにおいては、被圧縮流体はロー
タの噛み合い回転によりロータの軸方向に吸入側
から吐出側に移送される間に圧縮される形式であ
るため、ロータの軸には吐出側（高圧側）から吸
入側（低圧側）に向つて作用するスラスト力が存
在することも知られている。

従来のスクリユーコンプレツサにおいては、雄
ロータの軸方向吐出側端部に形成した軸延長部を
原動機の出力軸に連結してコンプレツサを駆動せ
しめるとともに、前記雄ロータの軸方向吸入側端
部にバランスピストンを設け、該バランスピスト
ンに前記スラスト力に抗する方向に油圧を作用せ
しめることにより、被圧縮流体の差圧により生ず
る前記スラスト力を緩和する方式を採用してい
た。

前記従来のバランスピストンを用いる方式にお
いては、外周面にラビリンス溝を形成したバラン
スピストンを雄ロータの吸入側軸端部の外周に同
心的に止着し、キーで回り止めを行うとともに、
該バランスピストンの外周をケーシングに形成し
たシリンダ室の内壁またはケーシングのシリンダ
孔に嵌合せしめたスリーブの内壁に対応せしめる
のであるが、前記バランスピストンの外周面と前
記ケーシングまたはスリーブの内壁とを同心的に
形成するには極めて精密な工作を必要とし、しか
もロータ軸を軸受けする軸封装置または軸受のク
リアランスおよび各ロータのランドの重量バラン
スあるいはロータにかかる負荷の変動等により、
ロータ軸を高回転速度で回転せしめるときはロー
タ軸は僅かな寸法ではあるが偏心的回転をして軸
振れを生じ、これにケーシングの加工精度誤差が
集積されるときは、バランスピストンとケーシン
グまたはスリーブが片当りしたり、両者間の隙間
が大きくなりすぎたりする不具合があり、またラ
ビリンス溝は圧縮性流体のシールには有効である
が油などの非圧縮性流体のシールに関しては有効
とはいえない。

本考案は上述の従来技術の問題点に鑑み、従来
の形式のバランスピストンを設けることなく、簡
単な構造で雌雄ロータの何れか一方の低圧側端部
に前記スラスト力に抗する力を有効に作用させよ
うとするもので、前記雌雄ロータの何れか一方の
吸入側軸端部を、ケーシングの端板に該軸端部に
ほぼ同心的にその内周壁を形成した油室内に臨ま
せて該油室部に供給される圧力作動油の圧力を該
軸端部の端面に作用せしめるようにし、前記軸端
部の外周面の外径より僅かに大なる内径の中心孔
を有する環状のシールリングを前記軸端部に軸方
向に摺動自在に装着するとともに、前記油室内周
壁には、前記シールリングに関してロータの軸方
向の吐出側に前記シールリングの外周壁の径より
小径の内径を有する環状のシール受部を突出形成
させ、前記シールリングの軸方向端面と衝合せし
めるようにし、前記ケーシリングに形成した油室
内に供給される圧力作動油の圧力により前記ロー
タの軸端部の端面にスクリユーコンプレツサの回
転駆動の際に生ずるスラスト力に抗する反スラス
ト力を発生せしめるとともに、前記シールリング
の中心孔とロータの軸端部外周壁との間に形成さ
れる僅かな寸法の間隙を通つて前記シールリング
に関して軸方向吐出側の空間に漏洩せしめること
により発生するシールリングの両端面における圧
力作動油の差圧により、前記シールリングをシー
ル受部に液密に衝合せしめて前記反スラスト力を
発生せしめる圧力作動油の圧力を保持させるとと
もに、あわせて前記シールリングとロータの軸端
部外周面との片あたりを自動的に修正して前記外
周面全周にわたりほぼ一定の間隙を保ち、これに
より前記シールリングとロータの軸端部外周面と
の間の間隙を僅少にし、簡単な構造で反スラスト
力を確実に発生させ、摩耗や過熱の発生を減少せ
めようとするものである。

以下本考案において軸方向吸入側または軸方向
吐出側と称するは、ロータの回転中心軸に関し被
圧縮流体を吸入する側（低圧側）または被圧縮流
体を吐出する側（高圧側）をいうこととする。

第１図ないし第３図は本考案の一実施例を示す
ものであつて、ケーシング１は、後述する２個の
ロータを収容するための２個の円筒形の孔をその
中心軸を平行に、かつ互いに一部が交わる形に穿
設した壁２と、前記孔より小径で各円筒形孔と同
心的に穿設した２個の円筒形の軸孔３，４および
低圧通路５を有するケーシング部分６と、前記円
筒形の軸孔３，４と同心的に穿設したほぼ同形の
円筒形の軸孔７，８および高圧通路を有するケー
シング部分１０とを対向せしめ、ケーシング部分
６の円筒形の軸孔３，４をそれぞれ独立の室に分
離せしめる端板１１と、部分１０の端部を覆う端
板１２とを連結して成る。

雄ロータ２１は周面に軸方向に直角な断面にお
いてほぼ円弧状を呈する隆起条のランドをらせん
状に４条形成し、ランドの間には溝を形成したも
のであり、雌ロータ２４は周面から雄ロータのラ
ンドを受け入れる溝を刻設し、溝により形成され
るランドをらせん状に有するものであつて、ケー
シング部分６の壁２により形成される孔の中にそ
れぞれ壁２にランドの外周が極く僅かの間隙を隔
てて内接するように挿置され、かつ雌雄のロータ
２４，２１は相互に噛合する関係にある。

雄ロータ２１の軸２７は前記軸孔４，８内に延
在して該軸孔４，８に嵌装せしめた軸封装置４
１，４２に支承されるとともに、軸孔８内におい
て推力軸受４３により支承される。該軸２７の吸
入側端の軸端部２８は前記軸孔４内にその端面２
９を臨ませられており、また前記軸２７の他端の
吐出側に形成した延長軸部３０は端板１２を貫通
して外部に導出されて駆動用の原動軸（図示せ
ず）と連結すべくされ、該延長軸部３０と端板１
２または端板１２に固着したハウジングとの間に
メカニカルシール等の軸封装置を設ける。

雌ロータ２４の軸３１は前記軸孔３，７内に延
在して該軸孔３，７に嵌装せしめた軸封装置４
７，４８に支承されるとともに、軸孔７内におい
て推力軸受４９により支承されている。

ケーシング部分６の壁２および雌雄ロータ２
４，２１の外周面で囲まれる作用空間１５，１６
は低圧通路５と吸入口１７で連通され、図示しな
い高圧通路とはケーシング部分１０のロータ２
１，２４に接する端面に穿設された吐出口（図示
せず）で連通されている。

上記のように形成したスクリユーコンプレツサ
においては、原動軸に連結された延長軸部３０を
介して雄ロータ２１を回転駆動せしめるときは、
雌ロータ２４は雄ロータ２１と噛合せしめられて
ともに回転し、低圧通路５より吸入口１７を介し
て作用空間１５，１６中に被圧縮流体を吸入し、
雌雄ロータ２４，２１の噛合線により閉じ込まれ
た作用空間がロータ２４，２１の回転中心軸方向
に移動せしめられ、吐出口を介して圧縮された被
圧縮流体が高圧通路に吐出される。従つてスクリ
ユーコンプレツサの駆動回転中は作用空間１５，
１６内の圧力差によつて雌雄ロータ２４，２１の
軸３１，２７には、軸方向吐出側（高圧側）から
軸方向吸入側（低圧側）に向う軸方向のスラスト
力が第１図矢示Ａのように作用する。雌雄のロー
タ２４，２１の軸方向両端面とケーシング部分
６，１０の前記ロータ２４，２１に接す端面との
間には、ロータとケーシング部分とが直接接触摺
動しないように若干の隙間が形成されているか
ら、スラスト力が矢印Ａの方向に作用すると雌雄
のロータ２４，２１も矢印Ａの方向に摺動しよう
とする。推力軸受４９，４３はこの雌雄のロータ
２４，２１の矢印Ａ方向の摺動を阻止するが、推
力軸受４３，４９の製造公差のため、僅かではあ
るが雌雄ロータ２４，２１の軸２７，３１は矢印
Ａ方向に移動し、ロータの軸方向吸入側の端面は
ケーシング部分６の吸入口１７を形成した端面に
接触するおそれがある。バランスピストンは前記
軸３１，２９の何れか一方もしくは両方に前記ス
ラスト力に抗する方向の反スラスト力を付加し、
前記雌雄ロータ２４，２１の矢印Ａの方向の摺動
を押し戻し、推力軸受４９，４３の負荷を軽減す
るためにスラスト力を緩和しようとするものであ
つて、雄ロータ２１が原動軸に連結駆動され、雌
ロータ２４が従動する場合には、前記スラスト力
を緩和する目的で、従来はバランスピストンを雄
ロータ２１の吸入側の軸２７の自由端に固着し、
前記軸孔４と端板１２で形成される油室４５内に
導入した作動流体圧力で前記スラスト力Ａに抗す
る反スラスト力を発生せしめるのが通例であつ
た。

一方この種のスクリユーコンプレツサにおいて
は、密封用液体を前記作用空間１５，１６に噴出
せしめるとともに、第１図に示すように、ケーシ
ング１の部分１０の給油孔１０１を介して圧力下
にある密封用液体を該ケーシング部分１０，６内
に形成した通路１０２，１０３，１０４および１
０５を経て雌雄ロータの軸２７，３１の軸封装置
４１，４２，４７，４８に供給し、該軸封装置に
より被圧縮流体の漏洩を防止し、軸との摺動部を
潤滑、冷却するとともに、これら軸封装置に供給
した高圧の密封用液体を通路１１７，１１８を経
て開口１１９より作用空間１６の高圧部分に回収
するようにされている。従つて前記通路１０４よ
り分岐する通路１０７，１０８によつて油室４５
に密封用液体を供給することにより、バランスピ
ストンによる反スラスト力を発生せしめていた。

本考案は従来のバランスピストンをロータ軸の
軸端部に止着せしめるに代えて、第１図に示し、
かつ第２図に拡大して示すように、内径が前記雄
ロータ２１の軸２７の軸端部２８の外周面３２の
外径より僅かに大なる内径を有する中心孔３３を
形成したシールリング３４が、前記軸端部２８の
外周面３２にその中心孔３３により嵌められ、軸
端部２８の軸方向に摺動自在に配設され、軸端部
２８の端部に形成した周溝に嵌着したスナツプリ
ング３５により脱落を防止せしめられている。

ケーシング部分６の軸孔４の内周面には、軸封
装置４１に隣接して円筒形のスペーサ５１が、ま
た該スペーサ５１に隣接して円筒状のスリーブ５
２がそれぞれ嵌合され、スリーブ５２はキー５３
により回り止めが施され、スペーサ５１はピン６
４により該スペーサ５１に穿設した通孔５８と回
収用の通路１１１との整合が定められている。そ
して前記スペーサ５１とスリーブ５２は前記軸孔
４の内壁に穿設した周溝に嵌着したスナツプリン
グ５４によりその位置に係止せしめられている。
前記スペーサ５１とスリーブ５２との間にはＯリ
ング５５が挿置されている。なお前記スペーサ５
１とスリーブ５２とを一体に形成してもよく、こ
の場合にはＯリング５５は省略できる。

前記シールリング３４の軸２７の軸方向高圧側
（吐出口側）には軸２７の回転中心軸に垂直なシ
ール面３６が形成されており、また前記スリーブ
５２の内周面には、軸２７の軸方向において前記
シールリング３４の高圧側（吐出口側）の位置
に、シールリング３４の外径より小なる径の内周
面を有する円環状のシール受部５６を直径方向に
突出形成せしめ、該シール受部５６の前記シール
リング３４と対向する端面には軸２７の回転中心
軸に垂直なシール面５７が形成されている。そし
てシールリング３４はそのシール面３６がシール
受部５６のシール面５７に衝合する位置と、前記
スナツプリング３５に衝合する位置との間に軸２
７の軸方向に摺動自在とされる。

以上のように構成するときは、シールリング３
４は軸２７の軸端部２８に浮動状態に支承されて
おり、給油孔１０１、油路１０２，１０３，１０
４，１０７，１０８を介して圧力下にある密封用
液体を油室４５に供給するときは、前記シールリ
ング３４はそのシール面３６によりスリーブ５２
のシール受部５６のシール面５７に衝合し、両面
３６，５７の衝合面を液密に保持するから、油室
４５内の密封用液体の圧力は軸端部２８の端面２
９に作用する。このときシールリング３４はシー
ル受部５６を介してケーシング部分６に液密に固
定され、シールリング３４の中心孔３３と軸端部
２８の外周面３２との間に僅かの間隙が形成され
ているので、油室４５内の密封用液体はこの間隙
からシールリング３４の吐出口側端面の軸孔４に
漏洩するが、軸孔３，４の軸封装置４１，４７に
近接した位置には回収通路１１１，１１２が連通
せしめられ、軸封装置４１，４７から漏洩した密
封用液体を作用空間１５の低圧部分に開口１１３
より回収する回収用の空間に形成され、漏洩した
密封用液体の圧力は低いから、前記油室４５内お
よび回収通路内の密封用液体の差圧によりシール
リング３４とシール受部５７との衝合面の液密を
保持するとともにシールリング３４の中心孔３３
と軸端部２８の外周面３２との間の間隙は僅かで
あるから、油室４５内の密封用液体の圧力は保持
されており、その圧力が前記軸端部２８の端面２
９に作用して前記雄ロータ２１の軸２７には前記
スラスト力Ａに抗する矢示Ｂの反スラスト力が作
用する。

第４図および第５図は本考案の他の実施例にお
ける軸端部２８の部分断面図であつて、前記実施
例と同一部分は同一符号を付して示す。

第４図においては、シールリング３４の脱落防
止を軸端部２８に係止せしめたスナツプリング３
５（第２図）によつて行うに代え、スリーブ５２
とスナツプリング５４との間にその内径が前記シ
ールリング３４の外径より小なる環状の係止リン
グ５９を設けてシールリング３４の脱落を防止し
たものであり、この構造によれば、ロータ２１交
換に際し端板１１をケーシリング部分６から取り
外すことを要せずにロータ２１をケーシング部分
６から抜きとることができる。

第５図においては、ケーシング部分６を軸２７
を支承すべきケーシング部分６１とシールリング
を支承すべきケーシング部分６２とに分割し、該
ケーシング部分６２に端板１１を固着すべくした
ものであつて、この実施例においてはスペーサ５
１（第２図）を廃止するとともにシール受部６６
をケーシング部分６２の軸孔４の内周壁より突出
形成させ、シール面６７を該シール受部６６に形
成したものであつて、シールリング３４の脱落防
止には係止リング６８をケーシング部分６２の段
部とスナツブリング５４とによりケーシング部分
６２に固定し、ピン６９により回り止めを行つて
いる。本実施例においてはシールリング３４は油
室４５に供給された密封用液体の圧力によりケー
シング部分６２より突出されたシール受部６６の
シール面６７にそのシール面３６が衝合される。

以上述べたように、本考案においては、ケーシ
ングにおける雌雄のロータの吸入側軸端部を軸受
け支承した端壁には前記雌雄のロータの何れか一
方の吸入側軸端部とほぼ同心的に内周壁を形成し
た油室を設けて前記軸端部を該油室内に臨ませ、
前記ロータの軸端部には、該軸端部の外径より僅
かに大なる内径を有する中心孔を形成しかつ外周
が前記油室の内周壁と適宜の隙間を有する環状の
シールリングを、前記軸端部をその中心孔に貫通
せしめて前記油室内において軸方向に摺動自在に
装着せしめ、前記油室には、その内周壁の前記シ
ールリングに関してロータの軸方向吐出側に該シ
ールリングの外周より小径の内径を有する環状の
シール受部をほぼロータの直径方向に突出形成せ
しめるとともに、前記シールリングおよびシール
受部の軸方向端面には互いに衝合したとき液密に
衝合する面を形成し、前記油室にはシールリング
に関して軸方向吸入側を圧力作動流体源に連通せ
しめるとともに、シールリングに関して軸方向吐
出側を低圧の回収通路に連通せしめたものである
から、前記油室に圧力作動流体源より供給された
圧力作動流体は、前記ロータの回転時に発生する
吐出側から吸入側に向うスラスト力に抗する反ス
ラスト力を吸入側から吐出向に向けて軸方向にロ
ータ軸に発生付与する。このとき環状のシールリ
ングは、前記油室に供給された作動流体圧により
シール受部の面と液密に衝合して両者間の液密を
保ち、シールリングの中心孔とロータ軸の軸端部
外周面との間の隙間から作動流体は回収通路と連
通する空間に漏洩するが、前記隙間は僅かである
から、作動流体の漏洩により前記油室に供給され
た圧力作動流体の圧力低下は僅かであつて、圧力
作動流体の圧力は確実に反スラスト力に変換され
る。また前記ロータ軸は、該軸を軸受けする軸封
装置、軸受のクリアランスおよびロータのランド
の重量バランスあるいはロータにかかる負荷の変
動等により高速度回転に際して軸振れを生ずるこ
とがあつても、前記シールリングの外周と前記油
室の内周壁との間には適宜な隙間を、またシール
リングの中心孔とロータ軸の外周面との間には僅
かの隙間を、それぞれ形成するようにしたことに
より、ロータ軸の回転がシールリングに伝達され
ないから、シールリングとロータ軸との間および
シールリングとシール受部との間に摺動抵抗を生
ずることなく、かつスラスト力および反スラスト
力の作用によりロータ軸に僅かな軸方向移動が生
じた際にはその移動により前記シールリングとシ
ール受部との間の液密的衝合は害されることがな
い。さらにシールリングをシール受部に衝合せし
める圧力は、前記ロータ軸の軸端部の端面に作用
する圧力作動流体の圧力と前記回収通路と連通す
る空間内の圧力との差圧であつて、ロータの回転
中振動その他の原因によつてロータ軸の軸端部の
外周面とシールリングの中心孔との間に片あたり
を生じた場合には、シールリングはロータ軸との
接触抵抗によりシール受部に対し相対回転を生ず
るとともに片あたりを解消するまで半径方向に移
動するから、シールリングの中心孔と軸端部外周
面との間の隙間はその自動修正作用により常に軸
端部の全外周にわたりほぼ一定に保たれるので、
シールリングの中心孔の内径とこれに対応するロ
ータ軸外周面の外径との差を極めて小としても、
片あたりは常に修正されて対向部分の摩耗や過熱
を生ずるおそれをなくし、かつ前記内径と外径と
の差により形成される隙間から漏洩する作動流体
量を減少させ、反スラスト力に変換される圧力作
動流体の圧力損失を著るしく減少させることがで
きるとともに、前記シールリングの中心孔とロー
タ軸外周面との間に形成される隙間から常時応力
作動流体を漏洩せしめて回収通路に回収せしめる
ことにより、圧力作動流体を長時間前記油室内に
滞留せしめることなく絶えず循環せしめて圧力作
動流体源に還流せしめ、作動流体の長時間滞留に
よりケーシングから作動流体への伝熱による作動
流体の加熱を防ぎ、かつロータ軸端部を絶えず冷
却して、シールリングと摩擦的に接触することが
あつても摩擦熱を奪つてロータ軸の軸端部の冷却
を良好にすることができる。

そして本考案によるときには、バランスピスト
ンを付設する場合のように工作に精度を要しない
ので、製作も容易であり、確実な作用効果を保証
するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すもので、第１図は
その一実施例の平面断面図、第２図は第１図中の
要部拡大断面図、第３図は第１図における回収通
路を示す展開断面図、第４図および第５図は本考
案の他の実施例における要部断面図をそれぞれ示
すものである。 なお、図中１はケーシング、２は作用空間の外
壁、２１は雄ロータ、２４は雌ロータ、２７，３
１はロータの軸、２８は軸端部、３４はシールリ
ング、３３はその中心孔、３６はそのシール面、
４５は油室、５２はスリーブ、５６，６６はシー
ル受部、５７，６７はそのシール面、１０１は給
油孔、１０２，１０３，１０４，１０５，１０
７，１０８は給油用通路、１１１，１１２は低圧
回収通路、１１７，１１８は高圧回収通路、をそ
れぞれ示すものである。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 外周に回転中心軸を中心とする雌雄のらせん
   状ランドを形成した少くとも２個のロータをケ
   ーシング内において互いに噛み合わせて回転自
   在に軸受け支承せしめるとともに、前記ロータ
   の噛み合い回転によりロータ回転中心軸の一端
   部側より被圧縮流体を吸入して軸方向に移送し
   つつ圧縮し、ロータ回転中心軸の他端部側より
   吐出すべくなしたスクリユーコンプレツサにお
   いて、 前記ケーシングにおける前記雌雄ロータの吸
   入側軸端部を軸受け支承した端壁には、前記雌
   雄ロータの何れか一方の吸入側軸端部とほぼ同
   心的にその内周壁を形成した油室を設けて前記
   軸端部を該油室内に臨ませ、 前記ロータの軸端部には、該軸端部の外径よ
   り僅かに大なる内径を有する中心孔を形成しか
   つ外周が前記油室の内周壁と適宜の隙間を有す
   る環状のシールリングを、前記軸端部をその中
   心孔に貫通せしめて前記油室内において軸方向
   に摺動自在に装着せしめ、 前記ケーシングの端壁に形成した油室には、
   その内周壁の前記シールリングに関してロータ
   の軸方向吐出側に、該シールリングの外周より
   小径の内径を有する環状のシール受部をほぼロ
   ータの直径方向に突出形成せしめるとともに、
   前記シールリングおよびこれと対向するシール
   受部の軸方向端面とに、互いに衝合したとき液
   密に衝合する面を形成し、 前記端壁に形成した油室には、前記シールリ
   ングに関して軸方向吸入側を圧力作動流体源に
   連通せしめるとともに、前記シールリングに関
   して軸方向吐出側を低圧の回収通路に連通する
   空間に連通せしめたことを特徴とするスクリユ
   ーコンプレツサ。 (2) 前記シール受部は前記ケーシングの端壁とは
   別体の円筒状スリーブの内周壁に形成され、該
   スリーブはその外壁により前記ケーシングの端
   壁に前記ロータの回転中心軸と同心的に形成さ
   れた軸孔に嵌着され、前記スリーブ内周面は前
   記油室の内周壁の一部を構成していることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載
   のスクリユーコンプレツサ。 (3) 前記シールリングは、前記ロータの軸端部ま
   たは前記ケーシングの端壁に止着されたスナツ
   プリングと前記シール受部との間をロータの回
   転中心軸方向に摺動自在とされていることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項に記載
   のスクリユーコンプレツサ。