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JP3493850B2 - 機械駆動式過給機のシール構造 - Google Patents

機械駆動式過給機のシール構造

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JP3493850B2
JP3493850B2 JP30448195A JP30448195A JP3493850B2 JP 3493850 B2 JP3493850 B2 JP 3493850B2 JP 30448195 A JP30448195 A JP 30448195A JP 30448195 A JP30448195 A JP 30448195A JP 3493850 B2 JP3493850 B2 JP 3493850B2
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Japan
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chamber
rotor
seal
oil
atmosphere
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伸郎 武井
茂 高部
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石川島播磨重工業株式会社
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/002—Sealings comprising at least two sealings in succession
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
    • F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
    • F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
    • F02B33/36—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/008—Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids for other than working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C27/009—Shaft sealings specially adapted for pumps

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】本発明は、機械駆動式過給機のシール構造
に係り、ロータ室からオイルシールにかかる圧力変動を
緩和して簡単なシール構造でシールすることができる機
械駆動式過給機のシール構造に関するものである。
【従来の技術】
【０００２】一般に機械駆動式過給機は、過給機ケーシ
ング内に形成されたロータ室にオスロータとメスロータ
が平行にかつ互いに噛合するように設けられ、吸気ポー
トから吸い込まれる空気を、オスロータとメスロータの
回転により順次圧縮して吐出ポートからエンジン等に過
給するように構成されている。また、オスロータとメス
ロータのロータ駆動軸は、ロータ室から両端部が延出さ
れ、過給機ケーシング内に設けられた軸受によって、そ
の両端が回転自在に軸支されている。一方のロータ駆動
軸は、ベルト及び歯車装置を介してエンジンの回転力が
伝達されて回転駆動されるように構成されている。オス
ロータとメスロータのロータ駆動軸を軸支する軸受部に
は潤滑油が供給されており、軸受部とロータ室との間に
はロータ駆動軸を囲繞してシールするオイルシールが設
けられている。特に、オイルシールはロータ室内の圧力
変動によって生じる正圧あるいは負圧の空気がロータ軸
に沿って軸受部側にリークすることから、軸受部の潤滑
油のリークを防止するように構成されている。一般に使
用圧力が低く、周速毎秒１０〜１５ｍ程度のルーツブロ
ワの場合にあっては、ゴム製のシート材から成るオイル
シールが使用されている。また、高周速、高圧力の用途
として用いられる過給機にあっては、カーボン等から成
形され高周速、高圧力にも対応できるメカニカルシール
がオイルシールとして採用されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】一般に、ゴム製のシート材を用いたオイル
シールを用いた機械駆動式過給機にあってはこれを高周
速、高圧力として用いると、ロータ駆動軸と接触するオ
イルシールのリップ部がロータ室からリークする正圧あ
るいは負圧の圧力によってロータ駆動軸に極度に押し付
けられ、リップ部の焼付き及び異常摩耗を引き起こし、
軸受部からの潤滑油の油漏の原因となっている。
【０００４】一方、オイルシールをメカニカルシールで
シールした場合には、ロータ室からリークする圧力変動
によって影響を受けないが、メカニカルシールを成形す
る材料がカーボン等によるため高価なものとなり製作費
が上昇するという問題があった。
【０００５】そこで、本発明の目的は上記従来の問題点
を解決するために高周速、高圧力の機械駆動式過給機に
おいてゴム製等の簡単なオイルシールを使用しても、シ
ールの焼付き及び異常摩耗を引き起こすことなく、油漏
を完全防止することができるシール構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】前記課題を解決すべく請求項１の発明は、
ロータ室と軸受部とを結ぶロータ駆動軸に、これを囲繞
して軸受部側に潤滑油の油室を区画形成するオイルシー
ルを設けた機械駆動式過給機のシール構造において、上
記油室を区画形成するオイルシールと上記ロータ室との
間に大気に開放された大気バランス室を形成し、この大
気バランス室が上記ロータ室側と上記油室側とにシール
部材により仕切られ、上記ロータ室側に第一大気バラン
ス室を形成すると共に、上記油室側に第二大気バランス
室を形成したものである。
【０００７】請求項２の発明は、上記シール部材が、エ
アシールまたはラビリンスシールにて構成されたもので
ある。
【発明の実施の形態】
【０００８】以下、本発明の実施の形態を添付図面に従
って説明する。
【０００９】図１は本発明を適用するための前提となる
機械駆動式過給機のシール構造の形態を示す断面図、図
２はシール構造の要部拡大断面図、図３は大気バランス
室での圧力を表すグラフ、図４は本発明に係る機械駆動
式過給器のシール構造の実施の形態を示す要部拡大断面
図、図５は図４の実施の形態における大気バランス室で
の圧力を表すグラフ、図６は本発明に係る機械駆動式過
給器のシール構造の他の実施の形態を示す要部拡大断面
図、図７は連通路の経路を示した図である。
【００１０】図１は機械駆動式過給機のオスロータとメ
スロータの駆動側軸受部と動力伝達機構となる歯車機構
を示す断面図である。図示するごとく過給機ケーシング
１内には、ロータ室２と軸受部７及び歯車機構室３とが
形成されている。ロータ室２内にはオスロータ４とメス
ロータ５が互いに噛み合うように平行に支持されてい
る。オスロータ４及びメスロータ５のロータ駆動軸６
は、それぞれロータ室２から軸受部７及び歯車機構室３
に延出され、軸受部７で回転自在に軸支されていると共
に、歯車機構８が取り付けられている。また、歯車機構
室３には、エンジン等からの回転を伝達する入力軸９が
接続され、この入力軸９に入力歯車１０が設けられてい
る。この入力歯車１０が歯車機構８に噛合することによ
り、オスロータ４とメスロータ５のロータ駆動軸６が正
逆回転されるように動力が伝達され、図示されない吸気
ポートからオスロータ４とメスロータ５間に吸気された
空気が順次オスロータ４とメスロータ５の軸方向に従っ
て圧縮されるように構成されている。このように圧縮さ
れた圧気は、吐出ポート１９からエンジン等に供給され
るように構成されている。また、ロータ室２の歯車機構
室３側の反対側となる吸気ポート側には同様にオスロー
タ４とメスロータ５のロータ駆動軸６がロータ室２より
延出されて、それぞれ図示されない軸受部によって軸支
されている。図１及び図２に示すように、ロータ室２と
軸受部７とを結ぶロータ駆動軸６にはこれを囲繞して軸
受部７側に潤滑油の油室１１がオイルシール１２によっ
て区画形成されている。この油室１１はロータ駆動軸６
の周りに所定の間隙を有するように過給機ケーシング１
内に拡径されて形成されている。この油室１１のロータ
室２側にはオイルシール１２が設けられている。このオ
イルシール１２はゴム製のシート材から成形され、その
一端部１３が過給機ケーシング１側に固定されて取り付
けられ、他端部となるリップ部１４が波状に折り返され
てロータ駆動軸６の軸方向に所定の長さを有してロータ
駆動軸６周りに囲繞して取り付けられている。オイルシ
ール１２のリップ部１４には、その内周部にリング部材
１５が嵌装されてロータ駆動軸６の外周部に密に接触す
るように構成されている。
【００１１】特に、本形態にあっては油室１１を区画形
成するオイルシール１２とロータ室２との間に大気に開
放された大気バランス室１６を形成したことに特長を有
するものである。オイルシール１２とロータ室２との間
に過給機ケーシング１内において、ロータ駆動軸６周り
に拡径されて、且つ軸方向に所定の長さを有する環状の
中空室が形成されて大気バランス室１６が構成されてい
る。この大気バランス室１６は図示するようにオスロー
タ４のロータ駆動軸６及びメスロータ５のロータ駆動軸
６にそれぞれ形成されている。また、大気バランス室１
６には大気圧に開放すべく連通路１７が過給機ケーシン
グ１を貫通して形成されている。図示例にあっては、一
方の大気バランス室１６に、大気に直接開放するための
連通路１７が設けられ、他方の大気バランス室１６には
互いに結ぶ連通路１７によって、双方の大気バランス室
１６が大気に開放されている。
【００１２】この大気バランス室１６とロータ室２とを
結ぶロータ駆動軸６周りには所定のクリアランスが設け
られてクリアランスシール１８が形成されている。
【００１３】以上の構成から本形態の作用を説明する。
【００１４】エンジンからの回転力が、ベルト等を介し
て入力軸９が回転駆動されることにより歯車機構８を介
してロータ駆動軸６が回転され、ロータ室２内のオスロ
ータ４とメスロータ５とが回転する。このようにロータ
室２内のオスロータ４とメスロータ５とが回転駆動され
ることにより、吸気ポートから吸い込まれた空気が圧縮
されて吐出ポート１９から圧気としてエンジン内に供給
される。さらに詳しくは、吸気ポートから吸い込まれた
空気は、ロータ室２内でオスロータ４とメスロータ５と
が回転駆動されることにより、吸気ポートの反対側に設
けられた吐出ポート１９に順次圧縮されて、圧縮工程が
終了し、吐出ポート１９が開放されることにより、圧気
はエンジン等の外部に吐出されることとなる。このよう
にロータ室２において、吸気が圧縮されている工程にあ
っては、ロータ室２内は正圧となる。一方、吐出ポート
１９が開放し、圧縮工程が終了した後、吸気ポート１９
から新たな空気（圧縮される空気）がロータ室２内に吸
い込まれるときには、ロータ室２内は負圧の状態にな
る。
【００１５】そこでロータ室２内において、空気が圧縮
されるときにロータ室２から軸受部７側に吸気時には負
圧として空気がリークすることになり、圧縮工程時には
正圧の空気がリークすることになる。ロータ室２から軸
受部７側に正圧として空気がリークしても、図３に示す
ようにクリアランスシール１８を通過することにより圧
力がａからｂに減圧されて、大気バランス室１６に至っ
てリークされた空気は連通路１７を通り大気側へ流出
し、大気圧に近づくことになる。すなわち、大気バラン
ス室１６は連通路１７を介して大気に開放されていると
共に、所定の大きさを有する中空室によって形成されて
いることによる。大気バランス室１６にリークされる空
気は大気圧に近づくことになり、オイルシール１２には
ロータ室２からリークする空気圧によって何等影響を受
けることがない。すなわち、リークする空気圧によって
オイルシール１２のリップ部１４はロータ駆動軸６に極
度に押え付けられず、焼付け及び異常摩耗を引き起こす
ことがない。反対にロータ室２から負圧の空気がリーク
したときには、図３に示すようにクリアランスシール１
８を通過するときに大気圧に近づくべく連通路１７より
空気が流入し、順次昇圧され、大気バランス室１６に至
って正圧のリークと同様に、大気圧に近づきオイルシー
ル１２のリップ部１４に影響を与えることがない。特
に、負圧の空気が軸受部７にリークしても大気バランス
室１６において、大気圧になるためオイルシール１２か
ら油室１１の潤滑油がロータ室２側に吸引、漏洩される
ことがなく、油室１１からの油漏を未然防止できる。
【００１６】次に、図４により本発明に係る機械駆動式
過給器のシール構造の実施の形態を説明する。
【００１７】図４に示すように、図１で説明した大気バ
ランス室１６がロータ室２側と油室１１とに、シール部
材２０によって仕切られ、ロータ室２側には第一大気バ
ランス室１６ａが形成されると共に、油室１１側に第二
大気バランス室１６ｂが形成される。特に高周速、高圧
力に用いられる機械駆動式過給機に採用されるものであ
る。油室１１は図１の示した実施の態様と同様に、ゴム
製のシート材からなるオイルシール１２によって区画形
成されている。第一大気バランス室１６ａと第二大気バ
ランス室１６ｂとの間には、シール部材２０としてエア
シール２１が設けられ大気バランス室１６が全体として
二つに分割されて構成されている。エアシール２１はテ
フロンシートで主に構成され、基端部が過給機ケーシン
グ１の内壁に取付けられた二つのリング部材２２に挟持
され、他端部となるリップ部２３が、ロータ駆動軸６を
囲繞して密接するように構成されている。また、第一大
気バランス室１６ａには大気に連通する連通路１７ａが
設けられると共に、第二大気バランス室１６ｂには同様
に、大気に連通する連通路１７ｂが設けられている。ま
た、図１の実施の態様と同様に、第一大気バランス室１
６ａとロータ室２との間にはロータ駆動軸６周りに所定
の間隙が形成されてクリアランスシール１８が設けられ
ている。
【００１８】次に、この実施の形態の作用について述べ
る。
【００１９】ロータ室２内のオスロータ４とメスロータ
５が高速で回転される機械駆動式過給機にあっては、ロ
ータ室２内に生じる正圧、負圧は前述の実施の形態より
大きなものとなる。従って、吸気時に負圧としてロータ
室２から軸受部７側にリークする空気の圧力と、圧縮工
程時に正圧としてリークする空気の圧力とが大きなもの
となる。そこで図４に示すように、ロータ室２から軸受
部７に正圧として空気がリークする場合には図５に示す
ように、リークする空気はクリアランスシール１８を通
過することにより圧力がａからｂに減圧されて第一大気
バランス室１６ａに至り、この第一大気バランス室１６
ａが連通路１７ａを介して大気に開放されているために
大気圧に近づくことになる。しかし、ロータ室２からリ
ークする空気圧ａが大きく第一大気バランス室１６ａに
おいて、十分大気圧に近づかなかった場合にシール部材
２０としてのエアシール２１をリークして第二大気バラ
ンス室１６ｂに至る。第二大気バランス室１６ｂにリー
クした空気は再度大気に開放されることになり、完全に
大気圧になる。すなわち、図５に示すように、リークさ
れた空気圧は第一大気バランス室１６ａから第二大気バ
ランス室１６ｂにリークするときにｃからｄとなり、ほ
ぼ大気圧に近づくことになりオイルシール１２はリーク
空気圧によって何等影響を受けることがなく、オイルシ
ール１２がゴム製のシート材で成形されたものであって
も焼付き及び異常摩耗を起こすことなく油室１１のシー
ルを完全に達成することができる。また、負圧としてロ
ータ室２から軸受部７に空気がリークした場合も同様
に、リークされた空気が大気圧に近づきオイルシール１
２に影響を与えない。
【００２０】次に、図６により、他の実施の形態を説明
する。
【００２１】図６に示すように、大気バランス室をシー
ル部材２０としてラビリンスシール２４を設けて、第一
大気バランス室１６ａと第二大気バランス室１６ｂとに
区画形成したものである。また、第一大気バランス室１
６ａとロータ室２との間にはラビリンスシール２４が設
けられている。その他の構成は図４に示したものと同様
に構成されている。そこでロータ室２からリークする空
気は一次的にラビリンスシール２４でシールされ、この
ラビリンスシール２４をリークした空気は第一大気バラ
ンス室１６ａで大気圧に近づけるべく開放して、二次的
にシールし更に第一大気バランス室１６ａからラビリン
スシール２４をリークして第二大気バランス室１６ｂに
リークされる空気圧は、更に大気に開放されて完全に大
気圧となりオイルシール１２はロータ室２からリークす
る空気圧の影響を受けないことになる。
【００２２】図７に示すように、大気バランス室１６
（第一大気バランス室１６ａ及び第二大気バランス室１
６ｂ）にそれぞれ接続される連通路１７（１７ａ、１７
ｂ）はロータ室２の吸気ライン２５に接続されている。
吸気ライン２５の上流側にはエアクリーナ２６が設けら
れていると共に、その下流側にはスロットル２７が取付
けられている。そこで連通路１７（１７ａ、１７ｂ）の
上流側はエアクリーナ２６とスロットル２７との間の吸
気ライン２５に接続され、常時大気バランス室１６（第
一大気バランス室１６ａ及び第二大気バランス室１６
ｂ）に清浄された大気圧力の空気が供給される。
【発明の効果】
【００２３】以上要するに本発明によれば次のような優
れた効果を発揮する。(a) 機械駆動式過給機の高周速運
転領域においても簡単な構造のオイルシールで 達成で
き、低コストで機械駆動式過給機を提供できる。(b) 圧
力の状態に合わせてクリアランスシール、エアシール又
はラビリンスシー ル等を組み合わせることにより、広
い範囲の圧力に対しての最適設計が可能と なる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明を適用するための前提となる機械駆動式
過給機のシール構造の形態を示す断面図である。
【図２】シール構造の要部拡大断面図である。
【図３】大気バランス室での圧力を表すグラフである。
【図４】本発明に係る機械駆動式過給器のシール構造の
実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明に係る機械駆動式過給器のシール構造の
実施の形態における大気バランス室での圧力を表すグラ
フである。
【図６】本発明に係る機械駆動式過給器のシール構造の
他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図７】連通路の経路を示した図である。
【符号の説明】
【００２５】 ２ ロータ室 ６ ロータ駆動軸 ７ 軸受部 １１ 油室 １２ オイルシール １６ 大気バランス室 １６ａ 第一大気バランス室 １６ｂ 第二大気バランス室 ２０ シール部材２１ エアシール ２４ ラビリンスシール
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−279678（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−8625（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02B 39/00 F02B 33/36

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロータ室と軸受部とを結ぶロータ駆動軸
    に、これを囲繞して軸受部側に潤滑油の油室を区画形成
    するオイルシールを設けた機械駆動式過給機のシール構
    造において、上記油室を区画形成するオイルシールと上
    記ロータ室との間に大気に開放された大気バランス室を
    形成し、この大気バランス室が上記ロータ室側と上記油
    室側とにシール部材により仕切られ、上記ロータ室側に
    第一大気バランス室を形成すると共に、上記油室側に第
    二大気バランス室を形成したことを特徴とする機械駆動
    式過給機のシール構造。
  2. 【請求項２】 上記シール部材が、エアシールまたはラ
    ビリンスシールにて構成された請求項１記載の機械駆動
    式過給機のシール構造。
JP30448195A 1995-11-22 1995-11-22 機械駆動式過給機のシール構造 Expired - Fee Related JP3493850B2 (ja)

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