特許 7504010 オイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-13

(45)【発行日】2024-06-21

(54)【発明の名称】オイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造

(51)【国際特許分類】

   F04C 27/00 20060101AFI20240614BHJP

   F04C 29/00 20060101ALI20240614BHJP

【ＦＩ】

F04C27/00 331

F04C29/00 G

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020202211

(22)【出願日】2020-12-04

(65)【公開番号】P2022089649

(43)【公開日】2022-06-16

【審査請求日】2023-10-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000241795

【氏名又は名称】北越工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002398

【氏名又は名称】弁理士法人小倉特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】棚橋 功佑

【審査官】山崎 孔徳

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６２－２１０２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１８６０７３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｃ ２７／００

Ｆ０４Ｃ ２９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

オス，メス一対のスクリュロータにそれぞれ設けられたロータ軸を支承する軸受と，前記スクリュロータを収容するロータ室間に設けられ，前記ロータ室側に配置されるエアシールと，前記軸受側に配置されるオイルシールから成る非接触式の軸封装置によって，前記ロータ軸の外周面と該ロータ軸が挿入された軸孔の内周面間の間隔を封止したオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造において，
前記軸受と前記オイルシール間の前記ロータ軸に，ロータ軸と共に回転する無端環状の防油隔壁を外嵌し，
前記防油隔壁の外径を，前記オイルシールの内径よりも大きく，かつ，前記オイルシールの前記軸受側の端面を規制する環状の係止具の内径よりも大きく形成すると共に，
前記防油隔壁の前記軸封装置側の側面と，前記係止具の前記軸受側の側面間に回転許容間隔を確保し得る範囲で，前記防油隔壁の前記軸封装置側の側面と前記係止具の前記軸受側の側面間の隙間を可及的に狭めたことを特徴とするオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項2】

前記防油隔壁の外周縁が，前記軸受の外輪の軸封装置側の内周縁と，前記オイルシールの軸受側端面の内周縁を結ぶ線よりも外周側に配置されるように，前記防油隔壁の外径を設定したことを特徴とする請求項１記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項3】

前記防油隔壁の外周縁と，該防油隔壁の取り付け位置における前記軸孔の内周面間に回転許容間隔を確保し得る範囲で，前記防油隔壁の外径を，前記軸孔の内径に可及的に近づけたことを特徴とする請求項１又は２記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項4】

前記軸孔の底部において開口する排油流路を，前記防油隔壁の下方位置に設けたことを特徴とする請求項１～３いずれか１項記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項5】

前記防油隔壁の軸受側の側面を，内周側に対し外周側が前記軸受より遠ざかるように傾斜させた傾斜面としたことを特徴とする請求項１～４いずれか１項記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項6】

前記防油隔壁の軸受側の側面を，内周側に対し外周側が前記軸受に近付くように傾斜させた傾斜面としたことを特徴とする請求項１～４いずれか１項記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項7】

前記防油隔壁の軸受側の側面に，周方向に所定間隔で，該防油側壁の半径方向に延びるリブを設けたことを特徴とする請求項１～６いずれか１項記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【請求項8】

前記防油隔壁の軸受側の側面の外周方向延長上における前記軸孔の内周面に，前記軸封装置側から前記軸受側に向かって内径を徐々に広げる傾斜部を設けたことを特徴とする請求項１～７いずれか１項記載のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、オイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造に関し，より詳細にはスクリュロータのロータ軸を支承する軸受と，スクリュロータを収容するロータ室間のロータ軸に設けた軸封装置のオイルシールのシール性を補完し得る，オイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造に関する。

【背景技術】

【0002】

図７に示すように，オイルフリースクリュ圧縮機１００は，ケーシング１０２内に形成されたロータ室１０３内でオス・メス一対のスクリュロータ１０４，１０５を非接触の状態で回転させることにより被圧縮気体を圧縮するもので，ロータ室１０３の内壁とスクリュロータ１０４，１０５とで画成される圧縮作用空間内に冷却，潤滑及び密封のための潤滑油を導入することなく被圧縮気体の圧縮を行うことができるように構成されている。

【0003】

そのため，オイルフリースクリュ圧縮機１００では油分を含まない圧縮気体が得られることから，清浄な圧縮気体を必要とする医療分野や製紙，化学，食品製造等の分野において広く使用されている。

【0004】

このオイルフリースクリュ圧縮機１００のスクリュロータ１０４，１０５には，その吸入側と吐出側にそれぞれロータ軸１０６，１０６；１０７，１０７が突出形成されており、これらのロータ軸１０６，１０６；１０７，１０７をそれぞれ軸受１０８，１０８；１０８，１０８によって支承することにより，スクリュロータ１０４，１０５を回転可能にロータ室１０３内に収容している。

【0005】

そして，この軸受１０８とロータ室１０３間のロータ軸１０６，１０７にはそれぞれ軸封装置１１０が設けられ，この軸封装置１１０によってロータ軸１０６（１０７）の外周面と軸孔１０９の内周面間の隙間が封止されている。

【0006】

この軸封装置１１０は，図８に示すように，いずれも非接触式のシールであるロータ室１０３側に配置されたエアシール１１１と，軸受１０８側に配置されたオイルシール１１２の組合せによって形成されており，エアシール１１１によって軸孔１０９を介した気体の通過を防止すると共に，オイルシール１１２によって軸受１０８からの潤滑油がロータ室１０３側に浸入することを防止して圧縮気体に油分が混入することを防止している。

【0007】

なお，図８中，符号１１４はスナップリング（Ｃ字型止め輪）であり，このスナップリング１１４を軸孔１０９の内壁面に設けた環状溝１２１に取り付けることで，オイルシール１１２の軸受側の端面１１２ａの位置を規制して，軸封装置１１０を軸孔１０９内に固定可能している。

【0008】

このような軸封装置１１０に設けられるオイルシール１１２としては，ロータ軸１０６（１０７）の回転に伴い発生する流体動圧を利用して潤滑油の浸入を防止するものが使用され，後掲の特許文献１では，所謂「ネジシール」として知られるオイルシールが使用されている。

【0009】

このネジシールは，円筒状部材として構成されたオイルシール１１２の内周面に，ロータ軸１０６（１０７）の回転に伴ってポンプ作用を発揮する螺旋溝１１２ｂを形成したもので，この螺旋溝１１２ｂの形成によってロータ軸１０６（１０７）の回転時，ロータ軸１０６（１０７）の外周とオイルシール１１２の内周間の隙間Δに到達した潤滑油を軸受１０８側へ押し戻すことで，軸受１０８を潤滑した潤滑油がロータ室１０３側に浸入しないようにしている。

【0010】

なお，このようなネジシールとして構成されたオイルシール１１２のシール性を向上させるために，後掲の特許文献２には，図９に示すようにオイルシール１１２の軸受側の端面１１２ａに環状の遮蔽板１１８を取り付けることにより，オイルシール１１２の内周面に形成した螺旋溝１１２ｂの軸受側端部の開口面積を狭めることで，螺旋溝１１２ｂに対し潤滑油が導入され難くすることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】特開２００２－２７６５７４号公報

【文献】実願昭６０－６１８５９号（実開昭６１－１７９４６０号）のマイクロフィルム

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

オイルフリースクリュ圧縮機１００では，前述したように圧縮作用空間に潤滑，冷却，密封のための潤滑油を導入することなく被圧縮気体の圧縮を行うことから，オスとメスのスクリュロータ１０４，１０５同士，及びオス，メスの各スクリュロータ１０４，１０５とロータ室１０３の内壁間をいずれも非接触の状態に維持しつつスクリュロータ１０４，１０５を回転させる構成を採用する。

【0013】

このようなオイルフリースクリュ圧縮機１００の構造により，オイルフリースクリュ圧縮機１００では，圧縮作用空間内に潤滑油を導入して圧縮を行う油冷式のスクリュ圧縮機に比較して，圧縮時に高圧側の圧縮作用空間から低圧側の圧縮作用空間に漏出する圧縮気体の量が多くなる。

【0014】

そのため，オイルフリースクリュ圧縮機１００では，これを補うためにエンジンやモータなどの駆動源（図示せず）の回転駆動力を，例えば増速ギヤ（図示せず）によって増速した後に駆動軸に伝達して運転する等，油冷式のスクリュ圧縮機に比較してスクリュロータ１０４，１０５を高速で回転させている。

【0015】

このようにスクリュロータ１０４，１０５を高速で回転させるオイルフリースクリュ圧縮機１００では，ロータ軸１０４，１０５を支承する軸受１０８が熱を持ち焼き付くおそれがあることから，軸受１０８として内輪１０８ａの両端部と外輪１０８ｂの両端部間の間隔を塞ぐシールドを備えてない，オープン型のベアリングを採用し，この軸受１０８の内輪１０８ａと外輪１０８ｂ間に給油ノズル１２０より噴射した潤滑油を給油する，「ジェット給油」と呼ばれる給油方式で給油を行うことで，軸受１０８の潤滑と冷却を同時に行っている。

【0016】

このジェット給油では，比較的多量の潤滑油を，比較的高い圧力で軸受１０８に向かって噴射することから，比較的多量の潤滑油が，軸受１０８を通過した後もある程度の勢いを保ったまま，軸封装置１１０のオイルシール１１２に向かって流れ込む。

【0017】

そして，オイルシール１１２は前述したように非接触式のシールであることから，オイルシール１１２の内周面とロータ軸１０６（１０７）の外周面間には隙間Δが存在すると共に，ロータ室１０３側に対する潤滑油の浸入の起点となるこの隙間Δの軸受側端部Δａは，図８中に拡大図で示すように軸受１０８に向かって開口しているため，オイルシール１１２の処理能力を超えて軸受１０８側より多量の潤滑油が勢い良く流れ込むと，オイルシール１１２内周面とロータ軸１０６（１０７）の外周面間の隙間Δに潤滑油が浸入するおそれがある。

【0018】

このような潤滑油の浸入に対し，オイルシール１１２は潤滑油を軸受１０８側に押し戻す流体動圧を発生させてこれを防止するように構成されているものの，このような流体動圧はロータ軸１０６（１０７）の回転に伴い発生するものであることから，容量制御等に伴いスクリュロータ１０４，１０５の回転速度を変化させている場合，スクリュロータ１０４，１０５の回転速度の低下時にはオイルシール１１２の潤滑油を軸受１０８側に押し戻す能力は低下している。

【0019】

そのため，オイルシール１１２のシール能力が低下した，スクリュロータ１０４，１０５の低速回転時に，軸受１０８を通過した多量の潤滑油がオイルシール１１２側へ向かって勢いよく流れ込むと，潤滑油がロータ室１０３側へ浸入するリスクはより一層高まることとなる。

【0020】

なお，前掲の特許文献２に記載のように，オイルシール１１２の軸受側の端面１１２ａに環状の遮蔽板１１８を取り付けて螺旋溝１１２ｂの軸受側端部の開口面積を狭めた構成では，軸受１０８側よりオイルシール１１２側に流れ込んだ潤滑油は螺旋溝１１２ｂに入り込み難くなっている。

【0021】

しかし，螺旋溝１１２ｂの開口面積が狭まっているとは言え，遮蔽板１１８の内周面とロータ軸１０６（１０７）の外周面間には，オイルシール１１２の内周面とロータ軸１０６（１０７）外周面間の隙間Δに対応する隙間Δ’が形成されていると共に，この隙間Δ’は，軸受１０８に向かって開口しているために，軸受１０８側より流入した潤滑油は何ら遮られることなくこの隙間Δ’に到達し得るものとなっている。

【0022】

そして，螺旋溝１１２ｂの軸受側端部の開口面積が狭められていると言え，特許文献２に記載のオイルシール１１２も，ロータ軸１０６（１０７）の回転に伴い発生する流体動圧を利用して潤滑油の浸入を防止するものである以上，スクリュロータ１０４，１０５の回転速度が低下した状態では軸受１０８側に潤滑油を押し戻す機能が低下することに変わりなく，スクリュロータ１０４，１０５の低速回転時に比較的多量の潤滑油が勢いを保ったままオイルシール１１２側に流れ込めれば，ロータ室１０３側に潤滑油が浸入するリスクは高まることになる。

【0023】

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なされたものであり，前述したジェット給油によって軸受に対し加圧された潤滑油を比較的多量に噴射して給油するオイルフリースクリュ圧縮機において，スクリュロータの回転速度の低下，従って，オイルシールのシール能力の低下時においても，軸受からの潤滑油がロータ室側に浸入することを防止し得る，オイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0024】

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。

【0025】

上記目的を達成するために，本発明のオイルフリースクリュ圧縮機１の軸封部構造は，
オス，メス一対のスクリュロータ４(５)にそれぞれ設けられたロータ軸６(７)を支承する軸受８と，前記スクリュロータ４（５）を収容するロータ室３間に設けられ，前記ロータ室３側に配置されるエアシール１１と，前記軸受８側に配置されるオイルシール１２から成る非接触式の軸封装置１０によって，前記ロータ軸６の外周面と該ロータ軸６が挿入された軸孔９の内周面間の間隔を封止したオイルフリースクリュ圧縮機１の軸封部構造において，
前記軸受８と前記オイルシール１２間の前記ロータ軸６に，ロータ軸６と共に回転する無端環状の防油隔壁３０を外嵌し，
前記防油隔壁３０の外径を，前記オイルシール１２の内径よりも大きく，かつ，前記軸封装置１０の前記オイルシール１２の前記軸受側の端面１２ａを規制する環状の係止具（図示の例ではスナップリング）１４の内径よりも大きく形成すると共に，
前記防油隔壁３０の前記軸封装置側の側面３２と，前記係止具１４の前記軸受側の側面１４ａ間に回転許容間隔を確保し得る範囲で，前記防油隔壁３０の前記軸封装置側の側面３２と前記係止具１４の前記軸受側の側面１４ａ間の隙間を可及的に狭めたことを特徴とする（請求項１，図２参照）。

【0026】

好ましくは，前記防油隔壁３０の外周縁が，前記軸受８の外輪８ｂの軸封装置側の内周縁Ｅ１と，前記オイルシール１２の軸受側端面１２ａの内周縁Ｅ２を結ぶ線Ｌよりも外周側に配置されるよう，前記防油隔壁３０の外径を設定する（請求項２）。

【0027】

より好ましくは，前記防油隔壁３０の外周縁と，該防油隔壁３０の取り付け位置における前記軸孔９の内周面間に回転許容間隔を確保し得る範囲で，前記防油隔壁３０の外径を，前記軸孔９の内径に可及的に近づける（請求項３）。

【0029】

上記構成の軸封部構造において，更に，前記軸孔９の底部において開口する排油流路４０を，前記防油隔壁３０の下方位置に設けるものとしても良い（請求項４）。

【0030】

前記防油隔壁３０の軸受側の側面３１は，これを，内周側に対し外周側が前記軸受８より遠ざかるように傾斜させた傾斜面とするものとしても良い（請求項５，図３参照）。

【0031】

または，上記構成に代えて，前記防油隔壁３０の軸受側の側面３１は，内周側に対し外周側が前記軸受８に近付くように傾斜させた傾斜面とするものとしても良い（請求項６，図４参照）。

【0032】

更に，前記防油隔壁３０の軸受側の側面３１には，周方向に所定間隔で，該防油隔壁３０の半径方向に延びるリブ３４を設けるものとしても良い（請求項７，図５参照）。

【0033】

前記防油隔壁３０の軸受側の側面３１の外周方向延長上における前記軸孔９の内周面に，前記軸封装置１０側から前記軸受８側に向かって内径を徐々に広げる傾斜部９７を設けるものとしても良い（請求項８，図６参照）。

【発明の効果】

【0034】

以上で説明した本発明の構成により，本発明の軸封部構造を備えたオイルフリースクリュ圧縮機１では，以下の顕著な効果を得ることができた。

【0035】

軸受８とオイルシール１２間のロータ軸６に，ロータ軸６と共に回転する無端環状の防油隔壁３０を外嵌すると共に，前記防油隔壁３０の外径を，前記オイルシール１２の内径よりも大きくしたことで，軸受８とオイルシール１２間において軸孔９内の空間がこの防油隔壁３０によって仕切られると共に，ロータ室３側に対する潤滑油の浸入起点となるオイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａを，軸受８側から見て防油隔壁３０によって遮蔽することができ，この部分に向かう潤滑油の流れを防油隔壁３０によって確実に遮蔽することができた。

【0036】

特に前記防油隔壁３０の外周縁を，前記軸受８の外輪８ｂの軸封装置側の内周縁Ｅ１と，前記オイルシール１２の軸受側端面１２aの内周縁Ｅ２を結ぶ線Ｌよりも外周側に配置されるように，前記防油隔壁３０の外径を設定した構成では，軸受８を通過してオイルシール１２に向かって飛翔する潤滑油が，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａに直接到達することを確実に防止することができた。

【0037】

従来の軸封部構造では，図８中に拡大図で示したように潤滑油の浸入起点となる，オイルシール１１２の内周面とロータ軸１０６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａは，何ら遮られることなく軸受１０８に向かって開口しており，ジェット給油により軸受に供給された多量の潤滑油が勢いを保ったまま，この部分に到達し得るものとなっており，オイルシール１１２の内周面とロータ軸１０６の外周面間の隙間Δに対する潤滑油の浸入防止は，オイルシール１１２が発生する流体動圧のみに依存する構造となっていた。

【0038】

これに対し，本発明の構成では，オイルシール１２側に向かう潤滑油の流れは，防油隔壁３０に衝突してその勢いが減殺されるだけでなく，防油隔壁３０は潤滑油の流れを外周方向に向けて誘導することで，オイルシール１２に到達する潤滑油の量を大幅に減少させることができる。

【0039】

そして，仮に防油隔壁３０を越えて潤滑油がオイルシール１２側に到達したとしても，この潤滑油は防油隔壁３０との衝突によって当初の勢いが減殺されていることから，ロータ軸６が低速回転している状態においても，潤滑油はオイルシール１２が発生する流体動圧に打ち勝って，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δ内に浸入することができず，ロータ軸６が低速で回転している状態であってもオイルシール１２によってロータ室３側に対する潤滑油の浸入を防止することができた。

【0040】

しかも，この防油隔壁３０は，ロータ軸６に外嵌されてロータ軸６と共に回転することで，回転する防油隔壁３０に衝突した潤滑油は，遠心力によって外周方向に飛ばされることにより，ロータ室３側に対する潤滑油の浸入起点となる，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａより遠ざける方向に誘導されることで，潤滑油は極めて隙間Δに到達し難い構造となっている。

【0041】

前記防油隔壁３０の外周縁と，該防油隔壁３０の取り付け位置における前記軸孔９の内周面間に回転許容間隔を確保し得る範囲で，前記防油隔壁３０の外径を，前記軸孔９の内径に可及的に近づけた構成では，軸孔９の内壁と防油隔壁３０の外周縁間の隙間が微小となることで，軸受８側から流入してきた潤滑油はこの隙間を通過し難く，より一層，潤滑油が防油隔壁３０を越えてオイルシール１２側に到達し難い構造とすることができた。

【0042】

特に，防油隔壁３０の外径を，オイルシール１２の軸受側の端面１２ａを係止するスナップリング等の環状の係止具１４の内径よりも大きく形成する共に，前記防油隔壁３０の軸封装置側の側面３２と，前記係止具１４の軸受側の側面１４ａ間の隙間を，回転許容間隔を確保し得る範囲で可及的に狭めた構成では，軸受８からの潤滑油は，この狭い隙間を通過しなければオイルシール１２側に到達することができず，更にオイルシール１２に対して潤滑油が到達し難い構造とすることができた。

【0043】

更に，前記軸孔９の底部において開口する排油流路４０を，前記防油隔壁３０の下方位置に設けた構成では，防油隔壁３０によって案内された潤滑油のうち下方に案内されたものはそのまま排油流路４０内に導入され，また，回転する防油隔壁３０の遠心力によって外周方向に飛散された潤滑油は，軸孔９の内壁を伝って下方に落下することで排油流路４０内に導入され，軸受８を通過した潤滑油の殆どはオイルシール１２に到達する前に排油流路４０を介して軸孔９内に留まることなく円滑に排出されることで，潤滑油は更にオイルシール１２側へ流入し難くなっている。

【0044】

更に，防油隔壁３０の軸受側の側面３１を，内周側に対し外周側が軸受８より遠ざかるように傾斜させた傾斜面とした構成（図２，図３参照）では，軸受８側より流入してきた潤滑油をこの傾斜面に沿って円滑に防油隔壁３０の外周方向に誘導して，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａより離間する方向に誘導させることができる。

【0045】

これとは逆に，防油隔壁３０の軸受側の側面３１を，内周側に対し外周側が前記軸受８に近付くように傾斜させた傾斜面とした構成（図４参照）では，防油隔壁３０の軸受側の側面３１に衝突して外周方向に誘導された潤滑油は，この傾斜面に案内されて軸受８側に戻されるように誘導されることで，オイルシール１２側に対する潤滑油の浸入を更に生じさせ難いものとすることができた。

【0046】

更に，前記防油隔壁３０の軸受側の側面３１に，周方向に所定間隔で，該防油隔壁３０の半径方向に延びるリブ３４を設けた構成では，防油隔壁３０の軸受側の側面３１に衝突した潤滑油を，このリブ３４によって外周側に向けて案内することで，防油隔壁３０の外周方向に潤滑油を更に効率的に誘導することができた。

【0047】

前記防油隔壁３０の軸受側の側面３１の延長上における前記軸孔９の内周面に，前記軸封装置１０側から前記軸受８側に向かって内径を徐々に広げる傾斜部９７を設けた構成では，防油隔壁３０の回転に伴う遠心力によって外周方向に飛散された潤滑油は，この傾斜部９７と衝突することで，この傾斜部９７の傾斜に案内されて軸受８側に戻されるように誘導されることで，オイルシール１２側に対する潤滑油の浸入をより効果的に防止することができた。

【図面の簡単な説明】

【0048】

【図1】本発明の軸封部構造を備えたオイルフリースクリュ圧縮機の側面断面説明図。

【図2】図１の矢示II部分（破線で囲った部分）の拡大図。

【図3】図１の防油隔壁の（Ａ）は正面図，（Ｂ）は側面断面図。

【図4】変形例における防油隔壁の側面断面図。

【図5】更に別の変形例における防油隔壁の（Ａ）は正面図，（Ｂ）は側面断面図。

【図6】図１の矢示II部分（破線で囲った部分）の変形例を示す拡大図。

【図7】従来の軸封部構造を備えたオイルフリースクリュ圧縮機の平面断面図。

【図8】従来のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造の拡大説明図（特許文献１）。

【図9】従来のオイルフリースクリュ圧縮機の軸封部構造の拡大説明図（特許文献２）。

【発明を実施するための形態】

【0049】

以下に，添付図面を参照しながら本発明の構成につき説明する。

【0050】

図１において，符号１は，本発明の軸封部構造を備えたオイルフリースクリュ圧縮機であり，このオイルフリースクリュ圧縮機１のケーシング２には，オス，メス一対のスクリュロータ４，５（図１においてメスのスクリュロータ５は，オスのスクリュロータ４の背面に隠れている）を収容するロータ室３が形成されており，このロータ室３内でオスのスクリュロータ４とメスのスクリュロータ５が非接触の状態で噛み合い回転することにより被圧縮気体を圧縮することができるように構成されている。

【0051】

オス及びメスのスクリュロータ４，５の両端には，それぞれスクリュロータ４，５の回転軸であるロータ軸６，７（図１においてメスのスクリュロータ５のロータ軸７は，オスのスクリュロータ４のロータ軸６の背面に隠れている）がそれぞれ突出形成されていると共に，前述のロータ室３の長手方向両端には，オスのスクリュロータ４とメスのスクリュロータ５のロータ軸６，７がそれぞれ挿入される軸孔９が形成されていると共に，この軸孔９内に設けた軸受８によって，各ロータ軸６，７が回転可能に支承されている。

【0052】

この軸受８は，内輪８ａの両端縁と外輪８ｂの両端縁間の間隔を塞ぐシールドを備えないオープン型のベアリングにより構成されたもので，この軸受８に対し機外側に設けられた給油ノズル２０より軸受８の内輪８ａと外輪８ｂ間の間隔に向かって潤滑油を噴射することで，軸受８の潤滑と冷却を行うことができるように構成されている。

【0053】

この軸受８とロータ室３間におけるロータ軸６の外周面と軸孔９の内周面間の間隔には，該間隔を封止するための軸封装置１０が取り付けられている。

【0054】

この軸封装置１０は，いずれも非接触式のシールである，ロータ室３側に配置されたエアシール１１と，軸受８側に配置されたオイルシール１２の組合せによって構成されており，本実施形態ではこのオイルシール１２として，従来技術として説明した前掲の特許文献１及び２に記載のオイルシールと同様，円筒状部材の内周面に螺旋溝を備えたネジシールを使用している。

【0055】

前述の軸孔９には，ロータ室３側の端部においてロータ軸の外径に対応した内径に形成された小径部９１が設けられていると共に，この小径部９１に対し軸受８側の軸孔９には，前述の小径部９１に対し内径が拡大された軸封装置収容部９２が形成されており，この軸封装置収容部９２内に軸封装置１０を収容することができるように構成されている。

【0056】

軸封装置収容部９２に対する軸封装置１０の収容は，ロータ室３側から軸孔９内にロータ軸６を挿入した状態で，機外側からロータ室３側に向けてロータ軸６に外嵌させた軸封装置１０を軸封装置収容部９２内に挿入すると共に，軸封装置１０のエアシール１１のロータ室側の端面を，軸封装置収容部９２と小径部９１の境界部分に形成された段差部の側面９３に突合させると共に，軸封装置収容部９２の軸受側の端部に設けられた環状溝２１にスナップリング等の環状の係止具１４を取り付けることで，係止具（スナップリング）１４によって軸封装置１０のオイルシール１２の軸受側端面１２ａの位置を規制して，軸封装置収容部９２内に軸封装置１０が固定されている。

【0057】

なお，この係止具１４は前述のスナップリングに限定されず，オイルシール１２の軸受側端面１２ａの位置を規制し得る環状部分を有するものであれば，既知の各種の係止具１４を採用可能である。

【0058】

この軸封装置１０と軸受８間のロータ軸６には，ロータ軸６の外径に対応する開口３５が中央に形成された，無端環状の円盤型を成す防油隔壁３０が取り付けられており，この防油隔壁３０をロータ軸６に外嵌することによって軸受８とオイルシール１２間で軸孔９の内部が仕切られている。

【0059】

この防油隔壁３０は，その外径がオイルシール１２の内径よりも大きく形成されており，図２中に拡大図で示すように，防油隔壁３０の外周縁が，前記軸受８の外輪８ｂの軸封装置側の内周縁Ｅ１とオイルシール１２の軸受側の内周縁Ｅ２を結ぶ線Ｌよりも外周側に配置される大きさに形成することが好ましい。

【0060】

好ましくは，前記防油隔壁３０の外周縁と，該防油隔壁の取り付け位置における前記軸孔９の内周面間の隙間に回転許容間隔を確保し得る範囲で，前記防油隔壁３０の外径を，前記軸孔９の内径に可及的に近づけた構成とする。

【0061】

より好ましくは，防油隔壁３０の外径を，オイルシール１２の軸受側端面１２ａを固定するスナップリング等の環状の係止具１４の内径よりも大径に形成して防油隔壁３０の軸封装置側の側面３２の一部と，係止具１４の軸受側の側面１４ａの一部が対向するように構成し，防油隔壁３０の軸封装置側の側面３２と，係止具１４の軸受側の側面１４ａ間の隙間を，回転許容間隔を確保し得る範囲で可及的に狭めて配置する。

【0062】

このような防油隔壁３０の配置を実現するために，図２に示す実施形態では，防油隔壁３０の軸受側の側面３１において中央の開口３５の周縁より軸受側に突出するボス３３を備えた形状に形成すると共に，ロータ軸６に設けた段部６ａと，軸受８の内輪８ａ間でロータ軸６に外嵌した防油隔壁３０の前記ボス３３の部分を挟持することで，ボス３３の突出長さ分，軸受８より離間した位置で，かつ，軸封装置側の側面３２が係止具１４の軸受側の側面１４ａと近接した位置に配置されるよう構成されている。

【0063】

この防油隔壁３０の軸受側の側面３１は，ロータ軸６の軸線に対し直交する方向の平面として形成するものとしても良いが，図２に示す実施形態では，防油隔壁３０の軸受側の側面３１を，内周側から外周側に向かうに従い徐々に軸受８から離間するように傾斜させている。

【0064】

なお，図２中の符号４０は排油流路であり，この排油流路４０は，防油隔壁３０の取り付け位置の下方において，軸孔９の底部に開口するようにこのケーシング２内に形成されている。

【0065】

以上のように構成された軸封部構造を備えたオイルフリースクリュ圧縮機１を作動させて，スクリュロータ４，５の回転を開始すると，ロータ軸６，７が回転を開始すると共に，給油ノズル２０が軸受８の内輪８ａと外輪８ｂ間の間隔に向けて軸受８に対し潤滑油の噴射を行う，「ジェット給油」を開始する。

【0066】

給油ノズル２０は，比較的多量の潤滑油を比較的高い圧力で噴射して軸受８に対し給油することから，軸受８の潤滑と冷却を行った潤滑油は，軸受８を通過した後も噴射時の勢いをある程度保ったまま，大量にオイルシール１２側に向かって流出する。

【0067】

しかし，軸受８とオイルシール１２間のロータ軸６には，前述したように防油隔壁３０が外嵌されおり，軸受８とオイルシール１２間の軸孔９内の空間がこの防油隔壁３０によって仕切られている。

【0068】

そして，この防油隔壁３０は，その外径がオイルシール１２の内径よりも大きく形成されており，好ましくは，その外周縁が，軸受８の外輪８ｂの軸封装置側の内周縁Ｅ１と，オイルシール１２の軸受側端部の内周縁Ｅ２を結ぶ線Ｌよりも外周側に配置されるように，その外径が設定されていることで，軸受８側よりオイルシール１２を見た際に，ロータ室３側へ潤滑油が浸入する際の起点となる，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａが，この防油隔壁３０によって完全に遮蔽された位置に配置されることになる。

【0069】

その結果，軸受８を通過してオイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａに向かおうとする潤滑油の流れは，確実にこの防油隔壁３０と衝突することとなり，軸受８を通過した潤滑油が，直接，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａに到達することが防止されている。

【0070】

このようにして，軸受８を通過し，防油隔壁３０に衝突した潤滑油は，防油隔壁３０がロータ軸と共に回転することにより生じる遠心力と，防油隔壁３０の軸受側の側面３１に形成された傾斜面による案内によって，外周方向にその流れが変更される。

【0071】

その結果，軸受８を通過した潤滑油は，ロータ室３側に対する潤滑油の浸入起点となるオイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａから遠ざかる方向に誘導され，軸受８を通過した多量の潤滑油が勢いを保ったまま，前述の隙間Δの軸受側端部Δａに到達することができないようになっている。

【0072】

そして，このように防油隔壁３０と衝突して向きを変えた潤滑油のうち，外周方向下方に誘導されたものは，直接，軸孔９の底部において開口する排油流路４０に導入され，また，他の一部は遠心力によって外周方向に飛ばされた後，軸孔９の内壁を伝って落下して排油流路４０に導入されることで，軸孔９より円滑に排出されることで，オイルシール１２に到達する潤滑油量を大幅に減少させている。

【0073】

また，このように構成された本発明の軸封部構造では，たとえ防油隔壁３０を越えてオイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａに到達した潤滑油が存在したとしても，防油隔壁３０が設けられていない場合に比較して到達し得る潤滑油量は僅かであるだけでなく，到達する潤滑油は，防油隔壁との衝突によってその勢いが大幅に減殺されている。

【0074】

その結果，ロータ軸６の回転速度の低下によってオイルシール１２が発生する流体動圧が低下し，潤滑油を軸受８側に押し戻す機能が低下した状態にあったとしても，到達する潤滑油量は，オイルシール１２の処理能力以下に減少されていると共に，到達した潤滑油は勢いを失っているため，オイルシール１２が発生する流体動圧に抗してオイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δに浸入することができない。

【0075】

特に，防油隔壁３０の外周縁と軸孔９の内周面間の隙間を，回転許容間隔を確保し得る範囲で可及的に狭めた構成，更には，防油隔壁３０の外径を，オイルシール１２の軸受側の端面１２ａを係止する環状の係止具１４の内径よりも大径に形成して防油隔壁３０の軸封装置側の側面３２と係止具１４の軸受側側面１４ａ間の隙間を，回転許容間隔を確保し得る範囲で可及的に狭く形成した構成では，オイルシール１２に到達するために潤滑油が通過しなければならない隙間が狭くなることで，オイルシール１２の内周面とロータ軸６の外周面間の隙間Δの軸受側端部Δａに到達し得る潤滑油量を更に減少させることができると共に，潤滑油の勢いを低下させることができ，ロータ室３側に対する潤滑油の浸入をより生じさせ難くすることができる。

【0076】

以上，図２及び図３を参照して説明したオイルフリースクリュ圧縮機１の軸封部構造に設けた防油隔壁３０は，軸受側の側面３１を，内周側から外周側に向かって軸受より離間する方向に傾斜させる傾斜面として形成したものであった。

【0077】

これに対し，図４に示す防油隔壁３０は，軸受側の側面３１を，内周側から外周側に向かって軸受８に近付くように傾斜する傾斜面として形成した。

【0078】

このように形成することで，防油隔壁３０の軸受側の側面３１に衝突した潤滑油は，この側面３１に与えられた傾斜方向に誘導されて防油隔壁３０の内周側から外周側に向かって移動することにより，潤滑油を，軸受８側へ戻すように誘導することができ，その結果，オイルシール１２側に向かう潤滑油の量を更に減少させることができた。

【0079】

更に，図２～図４を参照して説明した防油隔壁３０では，防油隔壁３０の軸受側の側面３１は，傾斜させているものの，その表面は平坦に形成されている。

【0080】

これに対し，図５に示す実施形態では，防油隔壁３０の軸受側の側面３１に，周方向に所定間隔で，該防油隔壁３０の半径方向を長さ方向とするリブ３４（凸条）を設けている。

【0081】

このように防油隔壁３０の軸受側の側面３１にリブ３４を設けたことで，防油隔壁３０の軸受側の側面３１に衝突した潤滑油を，このリブ３４により案内して効率的に外周方向へ移動させることができ，オイルシール１２側に潤滑油が流入することをより効果的に防止している。

【0082】

更に，図２に示した実施形態では，軸孔９を，軸封装置収容部９２から軸受８に至るまで，その内径を同一径とした構成例を示したが，オイルシール１２と軸受８間の軸孔９の内径には，図６に示すように，少なくとも防油隔壁３０の軸受側側面３１の延長上における前記軸孔９の内周面に，軸封装置１０側から軸受８側に向かって内径を徐々に広げる傾斜部９７を設けるものとしても良い。

【0083】

このような傾斜部９７を設けた構成では，図６中に矢印で示すように，防油隔壁３０の回転に伴う遠心力によって防油隔壁３０の軸受側の側面３１を伝って外周方向に飛散した潤滑油は，軸孔９の内周面に形成された傾斜部９７に衝突し，この傾斜部９７の傾斜に案内されて軸受８側に戻されるように誘導されることで，オイルシール１２側に対する潤滑油の浸入をより確実に防止することができる。

【符号の説明】

【0084】

１ オイルフリースクリュ圧縮機
２ ケーシング
３ ロータ室
４ オスのスクリュロータ
５ メスのスクリュロータ
６ ロータ軸（オスのスクリュロータの）
７ ロータ軸（メスのスクリュロータの）
８ 軸受
８ａ 内輪
８ｂ 外輪
９ 軸孔
９１ 小径部
９２ 軸封装置収容部
９３ 段差部の側面
９７ 傾斜部
１０ 軸封装置
１１ エアシール
１２ オイルシール
１２ａ 軸受側端面（オイルシールの）
１２ｂ 螺旋溝
１４ 係止具（スナップリング）
１４ａ 軸受側の側面（係止具の）
２０ 給油ノズル
２１ 環状溝
３０ 防油隔壁
３１ 軸受側の側面（防油隔壁の）
３２ 軸封装置側の側面（防油隔壁の）
３３ ボス
３４ リブ
３５ 開口
４０ 排油流路
１００ オイルフリースクリュ圧縮機
１０２ ケーシング
１０３ ロータ室
１０４ オスのスクリュロータ
１０５ メスのスクリュロータ
１０６ ロータ軸（オスのスクリュロータの）
１０７ ロータ軸（メスのスクリュロータの）
１０８ 軸受
１０８ａ 内輪
１０８ｂ 外輪
１０９ 軸孔
１１０ 軸封装置
１１１ エアシール
１１２ オイルシール
１１２ａ 軸受側端面（オイルシールの）
１１２ｂ 螺旋溝
１１４ スナップリング
１１８ 遮蔽板
１２０ 給油ノズル
１２１ 環状溝
１４０ 排油流路
Δ オイルシールの内周面とロータ軸の外周面間の隙間
Δａ オイルシールの内周面とロータ軸の外周面間の隙間の軸受側端部
Δ’ 遮蔽板の内周面とロータ軸の外周面間の隙間
Ｅ１ 軸受外輪の軸封装置側の内周縁
Ｅ２ オイルシールの軸受側の内周縁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】