JP2005201366A - 軸封装置及び圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸の偏心によってもエラストマリップリングの本体部を背面側から安定して支持することができる軸封装置及び該軸封装置を備えた圧縮機を提供すること。
【解決手段】エラストマリップリング４４は圧縮機の機内側へ向かって筒状に延在された本体部４４ｂの先端に、駆動軸１７の外周面１７ａに対して密接するリップ部４４ｃが形成されてなる。耐圧補強部材４５はバックアップリング５２とストッパリング５１とを備える。バックアップリング５２は、駆動軸１７の外周面１７ａに遊嵌されて、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する。ストッパリング５１の外周部はケース４１に保持されている。ストッパリング５１の内周部はバックアップリング５２が駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向へリップ部４４ｃに対して離間移動されることを当接規制するとともに、バックアップリング５２が径方向へ相対移動されることを許容する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、冷凍回路の冷媒圧縮機等の流体機械に用いられ、該流体機械の駆動軸の周囲を密封する軸封装置、及び該軸封装置を備えた圧縮機に関する。

この種の軸封装置としては、エラストマリップリングと耐圧補強リングとがケース内に保持されてなるものが存在する（従来技術）。エラストマリップリングは、冷媒圧縮機の機内側へ向かって筒状に延在された本体部の先端に、駆動軸の外周面に対して密接されるリップ部が形成されてなる。耐圧補強リングは、エラストマリップリングの本体部を背面側から支持する。

ここで、前記従来技術においてエラストマリップリングのリップ部は、その径方向への作動性を確保するために、耐圧補強リングによる支持を受けていない。また、駆動軸の偏心等による干渉を考慮して、耐圧補強リングの最小内径部と駆動軸の外周面との間には、ある程度の隙間が設定されている。従って、冷媒圧縮機の機内側が高圧になると、耐圧補強リングによる支持を得られないリップ部は、駆動軸の外周面にベタ当たりしてしまう。

このため、前記リップ部と駆動軸との間の摺動抵抗が増大するし、さらには該リップ部が機内側の高圧によって耐圧補強リングと駆動軸との間の隙間に食い込んでしまうことがある。その結果、リップ部の径方向への作動性が損なわれたり、食い込んだ部分が損傷したりして、軸封装置の密封性能が低下する問題があった。

このような問題を解決するために、例えば特許文献１の技術を採用することが考えられる。すなわち、図７に示すように、エラストマリップリング９１のリップ部９２においてテーパ状をなす背面９２ａと、駆動軸９３の外周面９３ａとの間の環状領域には、リップ部９２の背面９２ａを支持するテーパ状の支持面９４ａを有する支持リング９４が配置されている。支持リング９４は、耐圧補強リング９５と別体であって該耐圧補強リング９５に対して径方向へ相対移動可能となっている。従って、支持リング９４は、リップ部９２の径方向への作動性を損なうこと無く該リップ部９２を背面９２ａ側から安定して支持することができ、機内側の高圧によってもリップ部９２が駆動軸９３の外周面９３ａにベタ当たりすることを防止できる。
特開２００１−３０４４２３号公報（第３頁、第１図）

ところが、前記従来技術や特許文献１の軸封装置においては、エラストマリップリング９１の本体部９６が、ケース９７に保持された耐圧補強リング９５によって背面９６ａ側から支持されている。従って、駆動軸９３の組み込み誤差による偏心や該駆動軸９３の回転時における偏心運動にリップ部９２が追従し、それに応じて本体部９６が撓むと、該本体部９６は耐圧補強リング９５による背面９６ａ側からの支持が不安定となり、ひいてはエラストマリップリング９１の耐久性が低下する問題があった。

また、前記特許文献１の軸封装置においては、エラストマリップリング９１を背面側から支持するために、耐圧補強リング９５と支持リング９４の二つの部材が用いられており、特に支持リング９４が小型となって組立が面倒となる問題があった。

本発明の第１の目的は、回転軸の偏心によってもエラストマリップリングの本体部を背面側から安定して支持することができる軸封装置及び該軸封装置を備えた圧縮機を提供することにある。第２の目的は第１の目的を達成してなおかつ、エラストマリップリングの本体部を背面側から支持する部材とリップ部を背面側から支持する部材とを分ける必要のない軸封装置及び該軸封装置を備えた圧縮機を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために請求項１の発明の軸封装置は、エラストマリップリングの本体部を背面側から支持する耐圧補強部材が、バックアップリングとストッパとからなっている。バックアップリングは、回転軸の外周面に遊嵌されて本体部を背面側から支持する。ストッパはケースに保持されている。ストッパは、バックアップリングが回転軸の軸線に沿う方向へとリップ部に対して離間移動されることを当接規制するとともに、バックアップリングが径方向へと相対移動されることを許容する。

つまり、前記エラストマリップリングの本体部を背面側から支持するバックアップリングは、該バックアップリングを支持するストッパとは別体であって該ストッパに対して径方向へと相対移動可能となっている。従って、バックアップリングは、回転軸の偏心によってもそれに追従して変位することで、エラストマリップリングの本体部を背面側から安定して支持することができる。

上記第２の目的を達成するために請求項２の発明は、請求項１において、前記バックアップリングは、エラストマリップリングの本体部を背面側から支持する本体支持部と、リップ部を背面側から支持するリップ支持部とが、回転軸の軸線に沿う方向へと連接されてなる。従って、バックアップリング（リップ支持部）は、回転軸の偏心によってもそれに追従して変位することで、エラストマリップリングのリップ部を背面側から安定して支持することができる。よって、密封空間側の高圧によっても、リップ部が回転軸の外周面にベタ当たりすることを防止できる。

つまり、本発明において前記バックアップリングは、本体部を背面側から支持するとともにリップ部を背面側から支持する構成を有している。従って、例えば特許文献１の技術のように、本体部を背面側から支持する部材とリップ部を背面側から支持する部材とを分ける必要がない。

請求項３の発明は請求項１又は２において、前記バックアップリングとストッパとの間には、該ストッパに対するバックアップリングの相対回転を阻止する回り止め手段が介在されている。従って、バックアップリングが、回転する回転軸に連れ回りされることを防止でき、例えばバックアップリングとエラストマリップリングとの摺動による該エラストマリップリングの摩耗劣化を防止することができる。

請求項４の発明は請求項１〜３のいずれか一項において、前記バックアップリングの内周面及び該内周面と対向する回転軸の外周面の少なくとも一方は、固体潤滑材によるコーティングが施されている。従って、回転軸が回転する状況下において、固体潤滑材による潤滑性の向上により、バックアップリングの内周面と、回転軸の外周面との間での接触摺動性を良好なものとすることができる。

請求項５の発明は請求項１〜３のいずれか一項において、前記バックアップリングは、固体潤滑材よりなる樹脂材料によって形成されている。従って、バックアップリングを例えば金属材料より形成する場合と比較して、該バックアップリングの軽量化を図ることができる。

請求項６の発明は請求項１〜５のいずれか一項において、前記バックアップリングにおいて回転軸の外周面と摺動する内周面には、潤滑剤を収容する潤滑剤収容凹部が形成されている。従って、潤滑剤の介在によって、バックアップリングと回転軸との相対回転がスムーズとなり、該バックアップリングと回転軸との間の摺動抵抗を低減できる。

請求項７の発明は請求項１〜６のいずれか一項において、前記バックアップリングには放熱フィンが設けられている。従って、例えば、エラストマリップリングからバックアップリングへと伝達されて来た熱を、バックアップリングの放熱フィンから効果的に放熱することができる。よって、エラストマリップリングの放熱性を高めることができ、該エラストマリップリングの熱劣化を防止することができる。

請求項８の発明は請求項１〜７のいずれか一項において、前記バックアップリングにおいて回転軸の外周面と摺動する内周面には螺旋溝が形成されている。螺旋溝は、回転軸の外周面との相対回転によって、回転軸の軸線に沿う方向へと流体ポンプ作用を奏する。

請求項９の発明は請求項１〜８のいずれか一項において、前記ケース内には、エラストマリップリングに対して密封空間とは反対側に樹脂リップリングが収容されている。樹脂リップリングは、回転軸の外周面に対して密接されるリップ部を有している。該リップ部は、ストッパと駆動軸の外周面との間に形成された隙間に延在配置されている。つまり、樹脂リップリングのリップ部は、ストッパに対して径方向に重なるように配置されている。従って、回転軸の軸線に沿う方向における軸封装置のコンパクト化を図ることができる。

請求項１０の発明の圧縮機は、請求項１〜９のいずれか一項に記載の軸封装置を、回転軸たる駆動軸の周囲の密封に用いている。

上記構成の請求項１〜９の発明の軸封装置及び請求項１０の発明の圧縮機によれば、回転軸の偏心によっても、エラストマリップリングの本体部を背面側から安定して支持することができ、該エラストマリップリングの耐久性を向上させることができる。特に、請求項２の軸封装置によれば、エラストマリップリングの本体部を背面側から支持する部材とリップ部を背面側から支持する部材とが、バックアップリングとして一つになっている。従って、例えば、本体部を背面側から支持する部材とリップ部を背面側から支持する部材とを分けた場合に生じていた問題、つまりリップ部を背面側から支持する部材が小型化して軸封装置の組立が面倒となる問題を解消することができる。

以下、本発明を、車両空調装置の冷凍回路を構成する可変容量型圧縮機に用いられる軸封装置に具体化した一実施形態について、図１〜図３に従って説明する。なお、冷凍回路の冷媒としては二酸化炭素が用いられている。

図１は、可変容量型圧縮機（以下単に圧縮機とする）１０の縦断面図を示す。該図に示すように、圧縮機１０のハウジング１１内にはクランク室１６が区画されており、該クランク室１６内には回転軸としての駆動軸１７が回転可能に配置されている。駆動軸１７には、車両の走行駆動源である図示しないエンジンが作動連結されている。駆動軸１７は、エンジンから動力の供給を受けて回転される。

前記クランク室１６内において駆動軸１７には、ラグプレート１８が一体回転可能に固定されている。クランク室１６内において駆動軸１７には、斜板１９がスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ラグプレート１８と斜板１９との間には、ヒンジ機構２０が介在されている。斜板１９は、ヒンジ機構２０を介したラグプレート１８との間でのヒンジ連結、及び駆動軸１７の支持により、ラグプレート１８及び駆動軸１７と同期回転可能であるとともに、駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸１７に対して傾動可能となっている。

前記ハウジング１１内において駆動軸１７の軸線Ｌ周りには、複数のシリンダボア２２が形成されている。各シリンダボア２２内には片頭型のピストン２３が挿入されている。シリンダボア２２内にはピストン２３によって圧縮室２４が区画されている。各ピストン２３は、一対のシュー２５を介して斜板１９の外周部に係留されている。

従って、前記駆動軸１７の回転によって斜板１９が回転すると、該斜板１９は駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向の前後へと見掛け揺動される。斜板１９の揺動によって、ピストン２３が前後方向に往復直線運動されて、図示しない外部冷媒回路から圧縮室２４への冷媒ガスの吸入、圧縮室２４に吸入された冷媒ガスの圧縮、圧縮済み冷媒ガスの外部冷媒回路への吐出が行われる。

前記圧縮機１０のハウジング１１内には、抽気通路３２及び給気通路３３並びに制御弁３４が設けられている。抽気通路３２は、クランク室１６と吸入室２６とを接続する。給気通路３３は、吐出室２７とクランク室１６とを接続する。給気通路３３の途中には、電磁弁よりなる周知の制御弁３４が配設されている。制御弁３４の開度を調節することで、給気通路３３を介したクランク室１６への高圧な吐出ガスの導入量と、抽気通路３２を介したクランク室１６からのガス導出量とのバランスが制御され、クランク室１６の内圧が決定される。

前記クランク室１６の内圧の変更に応じて、クランク室１６の内圧と圧縮室２４の内圧とのピストン２３を介した差が変更され、斜板１９の傾斜角度が変更される結果、ピストン２３のストローク即ち圧縮機１０の吐出容量が調節される。例えば、クランク室１６の圧力が低下されると斜板１９の傾斜角度が増大し、ピストン２３のストロークが増大して圧縮機１０の吐出容量が増大される。逆に、クランク室１６の圧力が上昇されると斜板１９の傾斜角度が減少し、ピストン２３のストロークが減少して圧縮機１０の吐出容量が減少される。

次に、前記ハウジング１１の密封構造について説明する。
図２に示すように、前記ハウジング１１には挿通孔４０が内外に貫通形成され、該挿通孔４０内には駆動軸１７が挿通されている。挿通孔４０内において駆動軸１７の径方向外側には、リップ型よりなる軸封装置３９が配設されている。軸封装置３９によって、密封空間側たる機内側（クランク室１６側）と機外側（大気側）との間で、駆動軸１７の外周面１７ａの周囲が密封されている。

前記挿通孔４０内には、該挿通孔４０を機内側に小径とする段差部４０ａが形成されている。挿通孔４０内において段差部４０ａよりも機外側の位置には、サークリップ４２が取り付けられている。軸封装置３９は金属製の筒状をなすケース４１を備えている。ケース４１は、挿通孔４０内において段差部４０ａとサークリップ４２との対向面間で位置規制されている。

前記ケース４１の外周面には環状凹部４１ａが形成されている。ケース４１において外周面の環状凹部４１ａ内には、ゴム製のＯリング４３が嵌入されている。機内側と機外側と間において挿通孔４０の径方向内側でかつケース４１の径方向外側は、Ｏリング４３によって密封されている。

前記ケース４１内には、エラストマリップリング４４と、耐圧補強部材４５と、樹脂リップリング４６と、保持リング４７とが収容されている。機内側と機外側との間においてケース４１の径方向内側でかつ駆動軸１７の径方向外側は、エラストマリップリング４４及び樹脂リップリング４６によって密封されている。耐圧補強部材４５は、エラストマリップリング４４を背面側から支持することで、機内側の高圧の作用によっても、エラストマリップリング４４が径方向内側へ変形しないようにするためのものである。保持リング４７は、樹脂リップリング４６を背面側から支持するためのものである。

前記エラストマリップリング４４は、ゴム等のエラストマ材料よりなっている。エラストマリップリング４４は、円環平板状をなす外周基部４４ａと、該外周基部４４ａから機内側へ向かって筒状に延在された本体部４４ｂと、該本体部４４ｂの先端において駆動軸１７側でかつ機内側に向かって延在されたリップ部４４ｃとからなっている。リップ部４４ｃの内周には、先鋭状をなす環状凸部４４ｃ−１が形成されている。リップ部４４ｃは機内側の高圧の作用や自身の弾発力によって、環状凸部４４ｃ−１が駆動軸１７の外周面１７ａに対して円環状領域で密接されて密封作用を奏する。

前記ケース４１の内周面には、外周面に形成された環状凹部４１ａの裏返しとして環状凸部４１ｂが形成されている。ケース４１内においてエラストマリップリング４４の外周基部４４ａは、環状凸部４１ｂの機外側の端面に対して円環状領域で密接されている。

前記保持リング４７は金属材料よりなっている。保持リング４７は円環平板状をなしている。ケース４１において機外側の開口端は、径方向内側に屈曲されてカシメ部４１ｃをなしている。ケース４１内において保持リング４７は、外周部がカシメ部４１ｃによって機外側で係止されている。

前記樹脂リップリング４６は、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）等の樹脂材料よりなっている。樹脂リップリング４６は、円環平板状をなす外周基部４６ａと、該外周基部４６ａから駆動軸１７側でかつ機内側へ向かって延在されたリップ部４６ｂとからなっている。ケース４１内において樹脂リップリング４６の外周基部４６ａは、保持リング４７よりも機内側に位置するとともに、該保持リング４７に対して外周部が円環状領域で当接されている。リップ部４６ｂの内周は、機内側の高圧の作用によって、駆動軸１７の外周面１７ａに対して円環状領域で密接されて密封作用を奏する。

前記耐圧補強部材４５は、円環平板状をなすストッパとしてのストッパリング５１と、実質的に円筒状をなすバックアップリング５２とからなっている。ストッパリング５１及びバックアップリング５２は、それぞれカーボン材料或いは金属材料よりなっている。ケース４１内においてストッパリング５１は、エラストマリップリング４４の外周基部４４ａよりも機外側でかつ樹脂リップリング４６の外周基部４６ａよりも機内側に位置する。また、ケース４１内においてストッパリング５１は、エラストマリップリング４４の外周基部４４ａに対して外周部の機内側面が、樹脂リップリング４６の外周基部４６ａに対して外周部の機外側面が、それぞれ円環状領域で密接されている。

つまり、前記ケース４１内において、エラストマリップリング４４の外周基部４４ａ、耐圧補強部材４５のストッパリング５１、樹脂リップリング４６の外周基部４６ａ、及び保持リング４７は、機内側から機外側に向かって同順に積層配置されているとともに、環状凸部４１ｂとカシメ部４１ｃとの間で狭持されている。この狭持によって、ケース４１の環状凸部４１ｂとエラストマリップリング４４の外周基部４４ａとの間、該外周基部４４ａとストッパリング５１との間、ストッパリング５１と樹脂リップリング４６の外周基部４６ａとの間、該外周基部４６ａと保持リング４７との間がそれぞれ密封されている。

前記樹脂リップリング４６のリップ部４６ｂは、耐圧補強部材４５のストッパリング５１の中心孔５１ｂと駆動軸１７の外周面１７ａとの間に形成された隙間Ｃに延在配置されている。つまり、ストッパリング５１の中心孔５１ｂの内径には、樹脂リップリング４６のリップ部４６ｂの収容を許容する余裕がある。

前記耐圧補強部材４５のバックアップリング５２は、駆動軸１７の外周面１７ａに遊嵌されているとともに、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂの背面４４ｂ−１側及びリップ部４４ｃの背面４４ｃ−２側に配置されている。バックアップリング５２の内周面５２ｂには、駆動軸１７の外周面１７ａとの間での接触摺動性を良好とするために、フッ素樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン）、ポリアセタール、ポリアミド等よりなる樹脂コーティング等、表面処理が施されている。前記表面処理（樹脂コーティング）はバックアップリング５２を形成するカーボン材或いは金属材料より摩擦係数の小さい固体潤滑材（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリアミド等）を使用して行われている。

前記バックアップリング５２は、その機外側の端面５２ａがストッパリング５１の内周部に当接することで、駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向へリップ部４４ｃに対して離間移動すること（機外側への移動）が規制されている。また、バックアップリング５２の端面５２ａとストッパリング５１の内周部との当接関係は、バックアップリング５２がストッパリング５１に対して径方向へと相対移動されることを許容する。

前記バックアップリング５２において機外側の円筒部分は、本体支持部５３をなしている。本体支持部５３は、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂの背面４４ｂ−１を当接支持する本体支持面５３ａを有している。本体支持面５３ａは円筒外面よりなっている。バックアップリング５２において機内側の円筒部分は、リップ支持部５４をなしている。つまり、バックアップリング５２は、本体支持部５３とリップ支持部５４とが、駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向へと連接されてなる。リップ支持部５４は、エラストマリップリング４４のリップ部４４ｃの背面４４ｃ−２を当接支持するリップ支持面５４ａを有している。リップ支持面５４ａは、リップ部４４ｃのテーパ状をなす背面４４ｃ−２に沿うようにして、機内側に小径となるテーパ状をなしている。

図２及び図３に示すように、前記ストッパリング５１の内周部には、駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向へと延在する溝状をなす係合凹部５１ａが、周方向に等間隔をおいて複数箇所（本実施形態においては３箇所）に形成されている。バックアップリング５２の機外側の端面５２ａには、機外側に向かって突出する係合凸部５２ｃが、周方向に等間隔をおいて複数箇所（本実施形態においては３箇所）に形成されている。バックアップリング５２の各係合凸部５２ｃは、ストッパリング５１の対応する係合凹部５１ａ内に挿入されている。

前記バックアップリング５２は、その係合凸部５２ｃがストッパリング５１の係合凹部５１ａの内面に当接することで、該ストッパリング５１に対する相対回転が不能となっている。つまり、ストッパリング５１の係合凹部５１ａとバックアップリング５２の係合凸部５２ｃは、ストッパリング５１に対するバックアップリング５２の相対回転を阻止する回り止め手段をなしている。なお、ストッパリング５１の各係合凹部５１ａ内において径方向のサイズには、バックアップリング５２の各係合凸部５２ｃが径方向内外へと相対移動されることを許容する、言い換えればバックアップリング５２がストッパリング５１に対して径方向へと相対移動されることを許容する、余裕がある。

上記構成の本実施形態においては次のような作用効果を奏する。
（１）耐圧補強部材４５は、バックアップリング５２とストッパリング５１とからなっている。バックアップリング５２は、駆動軸１７の外周面１７ａに遊嵌されてエラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する。ストッパリング５１はケース４１に保持されている。ストッパリング５１は、バックアップリング５２が駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向へエラストマリップリング４４のリップ部４４ｃに対して離間移動されることを当接規制するとともに、バックアップリング５２が径方向へ相対移動されることを許容する。

つまり、前記エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持するバックアップリング５２は、該バックアップリング５２を支持するストッパリング５１とは別体であって該ストッパリング５１に対して径方向へ相対移動可能となっている。従って、バックアップリング５２は、例えば駆動軸１７の回転時における偏心運動によってもそれに追従して変位することで、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から安定的に支持して、該本体部４４ｂが機内側の高圧の作用によって径方向内側へと変形することを防止できる。よって、エラストマリップリング４４の耐久性を向上させることができる。

（２）バックアップリング５２は、エラストマリップリング４４のリップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持するリップ支持部５４を備えている。従って、バックアップリング５２は、エラストマリップリング４４のリップ部４４ｃの径方向への作動性を損なうこと無く該リップ部４４ｃを安定支持することができ、機内側の高圧によってもリップ部４４ｃが駆動軸１７の外周面１７ａにベタ当たりすることを防止できる。よって、リップ部４４ｃと駆動軸１７との間の摺動抵抗が増大することを防止できるし、さらには該リップ部４４ｃが機内側の高圧によってバックアップリング５２と駆動軸１７との間の隙間に食い込んでしまうことを防止できる。その結果、リップ部４４ｃの径方向への作動性が損なわれたり、食い込んだ部分が損傷したりすることを防止でき、軸封装置３９の密封性能を向上させることができる。

（３）バックアップリング５２には、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する本体支持部５３と、エラストマリップリング４４のリップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持するリップ支持部５４とが設けられている。つまり、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する部材と、リップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持する部材とが、バックアップリング５２として一つになっている。よって、例えば、本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する部材とリップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持する部材とを分けた場合に生じていた問題を解消することができる。つまりリップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持する部材（特許文献１では支持リング９４（図７参照））が小型化して軸封装置３９の組立が面倒となる問題を解消することができる。

（４）ストッパリング５１とバックアップリング５２との間には、該ストッパリング５１に対するバックアップリング５２の相対回転を阻止する回り止め手段（ストッパリング５１の係合凹部５１ａとバックアップリング５２の係合凸部５２ｃ）が介在されている。従って、バックアップリング５２が、回転する駆動軸１７に連れ回りされることを防止でき、例えばバックアップリング５２とエラストマリップリング４４との摺動による該エラストマリップリング４４の摩耗劣化を防止することができる。

（５）樹脂リップリング４６のリップ部４６ｂは、ストッパリング５１の中心孔５１ｂと駆動軸１７の外周面１７ａとの間に形成された隙間Ｃに延在配置されている。つまり、リップ部４６ｂは、ストッパリング５１に対して径方向に重なるように配置されている。従って、駆動軸１７の軸線Ｌに沿う方向における軸封装置３９のコンパクト化を図ることができる。

（６）冷凍回路の冷媒としては二酸化炭素が用いられている。二酸化炭素冷媒を用いた場合には、例えばフロン冷媒を用いた場合と比較して、圧縮機１０の機内側の圧力が非常に高くなり、軸封装置３９のエラストマリップリング４４に作用する負荷も非常に大きくなる。このような態様において本発明を具体化し、エラストマリップリング４４の耐久性向上を図り得ることは、特に有効であると言える。

なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で例えば以下の態様でも実施できる。
○上記実施形態を変更し、例えば図４に示すように、バックアップリング５２の内周面５２ｂに潤滑剤収容凹部５２ｄを形成すること。図４の態様において潤滑剤収容凹部５２ｄは、バックアップリング５２の内周面５２ｂの周方向に沿って円環状に形成されている。このようにすれば、潤滑剤収容凹部５２ｄ内には、エラストマリップリング４４のリップ部４４ｃより漏れて来た、潤滑剤としての潤滑油（冷凍機油）が貯留されることとなる。従って、潤滑油の介在によって、バックアップリング５２の内周面５２ｂと駆動軸１７の外周面１７ａとの間の接触摺動性を良好とすることができ、特にバックアップリング５２の耐久性を向上させることができる。

なお、前記潤滑剤収容凹部５２ｄ内に収容される潤滑剤としては、前述したような、エラストマリップリング４４より漏れて来た潤滑油に限定されるものではない。すなわち、例えば、潤滑剤収容凹部５２ｄ内に、潤滑剤としてのグリス等を予め充填しておくようにしてもよい。

本態様のように、前記潤滑剤収容凹部５２ｄをバックアップリング５２に対して形成できたのは、該バックアップリング５２が、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する部材と、リップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持する部材とが一つになった、比較的大型の部材だからである。つまり、スペースに余裕のある大型のバックアップリング５２において、その内周面５２ｂに潤滑剤収容凹部５２ｄを効果的に形成することは、比較的容易なのである。

○図５に示すように、バックアップリング５２の機外側の端面５２ａにおいて、ストッパリング５１が当接する領域よりも内径側に放熱フィン５２ｅを形成すること。このようにすれば、例えば、エラストマリップリング４４からバックアップリング５２へと伝達されて来た熱を、該バックアップリング５２の放熱フィン５２ｅから効果的に放熱することができる。従って、エラストマリップリング４４の放熱性を高めることができ、該エラストマリップリング４４の熱劣化を防止することができる。

本態様のように、前記放熱フィン５２ｅをバックアップリング５２に対して形成できたのは、該バックアップリング５２が、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する部材と、リップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持する部材とが一つになった、比較的大型の部材だからである。つまり、スペースに余裕のある大型のバックアップリング５２に放熱フィン５２ｅを効果的に形成することは、比較的容易なのである。

○上記実施形態を変更し、例えば図６に示すように、バックアップリング５２の内周面５２ｂに螺旋溝５２ｆを形成すること。螺旋溝５２ｆは、駆動軸１７の外周面１７ａとの相対回転によって、軸線Ｌに沿う方向へと流体ポンプ作用を奏する。

ここで、例えば、前記螺旋溝５２ｆの方向性を、機外側から機内側への流体ポンプ作用を奏するように設定すれば、エラストマリップリング４４から漏れて来た流体（冷媒ガス及び潤滑油）が機外へと漏れ出すことを確実に防止することができる。従って、軸封装置３９の密封性能が高まるし、潤滑油がエラストマリップリング４４に戻されることとなり、該エラストマリップリング４４の耐久性を向上させることができる。また、螺旋溝５２ｆの方向性を、機内側から機外側への流体ポンプ作用を奏するように設定すれば、樹脂リップリング４６に潤滑油が好適に供給されることとなり、該樹脂リップリング４６の耐久性を向上させることができる。

本態様のように、前記螺旋溝５２ｆをバックアップリング５２に対して効果的に形成することは、比較的容易である。つまり、バックアップリング５２が、エラストマリップリング４４の本体部４４ｂを背面４４ｂ−１側から支持する部材と、リップ部４４ｃを背面４４ｃ−２側から支持する部材とが一つになった、スペースに余裕のある比較的大型の部材だからである。

○上記実施形態においては、バックアップリング５２の内周面５２ｂに、樹脂コーティングを施したが、バックアップリング５２の内周面５２ｂに樹脂コーティングを施さず、該内周面５２ｂと対向する駆動軸１７の外周面１７ａに樹脂コーティングを施してもよい。このとき、前記樹脂コーティングは駆動軸１７を形成する金属材料より摩擦係数の小さい固体潤滑材（例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリアセタール、ポリアミド）を使用して行われる。さらには、バックアップリング５２の内周面５２ｂ及び駆動軸１７の外周面１７ａの両周面に、上記固体潤滑材により樹脂コーティングを施してもよい。

又はバックアップリング５２の内周面５２ｂ若しくは駆動軸１７の外周面１７ａに樹脂コーティングを施すのではなく、バックアップリング５２の内周面５２ｂと駆動軸１７の外周面１７ａとの間に、リング状をなす摺動材料を設けてもよい。なお、このとき、摺動材料は、バックアップリング５２を形成する母材又は駆動軸１７を形成する材料と比較して摩擦係数が小さい固体潤滑材（例えば、ポリテトラフルオロエチレン）により形成される。

○上記実施形態において耐圧補強部材４５（ストッパリング５１及びバックアップリング５２）はカーボン材料或いは金属材料よりなっていたが、ストッパリング５１及びバックアップリング５２の少なくとも一方を、フッ素樹脂等の樹脂材料に材質変更してもよい。特に、バックアップリング５２をカーボン材料或いは金属材料より形成し、内周面５２ｂを固体潤滑材により樹脂コーティングして表面処理を施したが、バックアップリング５２そのものを固体潤滑材、例えばポリテトラフルオロエチレンより形成してもよい。このように構成した場合、バックアップリング５２の軽量化を図ることができる。

○上記実施形態においては、ストッパリング５１の係合凹部５１ａとバックアップリング５２の係合凸部５２ｃとの凹凸係合関係により、バックアップリング５２の回り止め手段が構成されていた。この係合関係の凹凸を逆転し、ストッパリング５１に係合凸部を形成するとともに、バックアップリング５２に係合凹部を形成して回り止め手段としてもよい。

○バックアップリング５２の回り止め手段として、係合凹部５１ａ及び係合凸部５２ｃを削除する代わりに、バックアップリング５２の本体支持面５３ａとエラストマリップリング４４の背面４４ｂ−１との間に凹凸係合関係を形成し、該凹凸係合関係により、バックアップリング５２の回り止め手段を形成してもよい。

○上記実施形態から回り止め手段（係合凹部５１ａ及び係合凸部５２ｃ）を削除すること。
○上記実施形態において耐圧補強部材４５のストッパは、ストッパリング５１よりなっていた。つまり、ストッパはリング状をなしていた。しかし、ストッパはリング状をなすことに限定されるものではなく、例えば、矩形の板状体を複数準備し、各板状体の一部をエラストマリップリング４４の外周基部４４ａと樹脂リップリング４６の外周基部４６ａとの間で狭持するとともに、各板状体の他部でバックアップリング５２の端面５２ａを当接支持すること。

○上記実施形態において軸封装置３９からケース４１を削除し、圧縮機１０のハウジング１１の挿通孔４０内に、エラストマリップリング４４、耐圧補強部材４５、樹脂リップリング４６、保持リング４７をそれぞれ収容する。そして、これら部材を挿通孔４０内において段差部４０ａとサークリップ４２との対向面間で直接保持すること。この場合、圧縮機１０のハウジング１１が軸封装置３９のケースを兼ねることとなる。

○本発明の軸封装置は、可変容量型圧縮機１０に適用することに限定されるものではなく、例えば固定容量型圧縮機に適用してもよい。
○本発明の軸封装置は、冷媒として二酸化炭素を用いた冷凍回路の圧縮機１０に適用することに限定されるものではなく、冷媒としてフロン（例えば、Ｒ１３４ａ）を用いた冷凍回路の冷媒圧縮機に適用してもよい。

○本発明の軸封装置は、冷凍回路の冷媒圧縮機に適用することに限定されるものではなく、その他の流体回路（例えばエア回路や油圧回路）に用いられる流体機械（例えばエアコンプレッサや油圧ポンプ）に適用してもよい。

○本発明の軸封装置は流体機械に適用することに限定されるものではなく、例えば膨張機等のその他の回転機械に適用してもよい。
上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について記載する。

（１）冷凍回路の冷媒圧縮機として用いられ、該冷凍回路の冷媒としては二酸化炭素が採用されている請求項１０に記載の圧縮機。

一実施形態の軸封装置を備えた可変容量型圧縮機の縦断面図。 図１において軸封装置付近を拡大して示す図。 耐圧補強部材をストッパリングとバックアップリングに分解した斜視図。 別例の軸封装置を示す縦断面図であり要部を示す部分図。 別の別例の軸封装置を示す縦断面図であり要部を示す部分図。 別の別例の軸封装置を示す縦断面図であり要部を示す部分図。 従来の軸封装置を示す縦断面図。

符号の説明

１０…圧縮機としての可変容量型圧縮機、１７…回転軸としての駆動軸（ａ…外周面）、３９…軸封装置、４１…ケース、４４…エラストマリップリング（ｂ…本体部（−１…背面、ｃ…リップ部（−２…背面））、４５…耐圧補強部材、４６…樹脂リップリング（ｂ…リップ部）、５１…ストッパとしてのストッパリング（ａ…回り止め手段を構成する係合凹部）、５２…バックアップリング（ｂ…内周面、ｃ…回り止め手段を構成する係合凸部、ｄ…潤滑剤収容凹部、ｅ…放熱フィン、ｆ…螺旋溝）、５３…本体支持部、５４…リップ支持部、Ｃ…隙間、Ｌ…駆動軸の軸線。

Claims (10)

1. 密封空間側へ向かって筒状に延在された本体部の先端に、回転軸の外周面に対して密接されるリップ部が形成されたエラストマリップリングと、該エラストマリップリングの前記本体部を背面側から支持する耐圧補強部材とがケース内に収容されてなる軸封装置において、
   前記耐圧補強部材は、前記回転軸の前記外周面に遊嵌されて前記本体部を背面側から支持するバックアップリングと、前記ケースに保持されたストッパとからなり、該ストッパは、前記バックアップリングが前記回転軸の軸線に沿う方向へと前記リップ部に対して離間移動されることを当接規制するとともに、前記バックアップリングが径方向へと相対移動されることを許容する構成であることを特徴とする軸封装置。
2. 前記バックアップリングは、前記エラストマリップリングの前記本体部を背面側から支持する本体支持部と、前記リップ部を背面側から支持するリップ支持部とが、前記回転軸の軸線に沿う方向へと連接されてなる請求項１に記載の軸封装置。
3. 前記バックアップリングと前記ストッパとの間には、該ストッパに対する前記バックアップリングの相対回転を阻止する回り止め手段が介在されている請求項１又は２に記載の軸封装置。
4. 前記バックアップリングの内周面及び該内周面と対向する回転軸の外周面の少なくとも一方は、固体潤滑材によるコーティングが施されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸封装置。
5. 前記バックアップリングは、固体潤滑材よりなる樹脂材料によって形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸封装置。
6. 前記バックアップリングにおいて前記回転軸の外周面と摺動する内周面には、潤滑剤を収容する潤滑剤収容凹部が形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸封装置。
7. 前記バックアップリングには放熱フィンが設けられている請求項１〜６のいずれか一項に記載の軸封装置。
8. 前記バックアップリングにおいて前記回転軸の外周面と摺動する内周面には螺旋溝が形成されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の軸封装置。
9. 前記ケース内には、前記エラストマリップリングに対して前記密封空間とは反対側に樹脂リップリングが収容されており、該樹脂リップリングは前記回転軸の外周面に対して密接されるリップ部を有しており、該リップ部は、前記ストッパと前記回転軸の外周面との間に形成された隙間に延在配置されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の軸封装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の軸封装置を、前記回転軸たる駆動軸の周囲の密封に用いたことを特徴とする圧縮機。

Images