JP2006242061A - Mechanical seal structure for compressor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、圧縮機の駆動軸の周面とカバー部材の当該駆動軸の周面と対峙する内側面とを、メカニカルシールを用いて軸封する構造の改良に関するものである。 The present invention relates to an improvement in a structure in which a peripheral surface of a drive shaft of a compressor and an inner surface of a cover member facing the peripheral surface of the drive shaft are sealed with a mechanical seal.
近年において冷媒として高圧のCO2 冷媒を用いることが一般的になりつつあることに伴い、圧縮機の駆動軸の周面とカバー部材の当該駆動軸の周面と対峙する内側面とを軸封するにあたり、リップを用いたオイルシールではなく、特許文献1から特許文献3に示されるようなメカニカルシールを用いることが多くなっている。 In recent years, as the use of high-pressure CO 2 refrigerant as a refrigerant is becoming more common, the peripheral surface of the drive shaft of the compressor and the inner surface of the cover member facing the peripheral surface of the drive shaft are shaft sealed. In doing so, mechanical seals such as those shown in Patent Documents 1 to 3 are often used instead of oil seals using lips.
このうち、特許文献1に記載のメカニカルシールの構造について説明すると、駆動軸と一体に回転する回転環が、圧縮機のハウジングの内周面に固定される固定環よりもクランク室側に配置されているもので、これにより回転環と駆動軸との間には隙間が形成されないこと等から、シール流体は、当該回転環と固定環との対向側面同士が密着して形成される摺動面のうちの外周側に封入されることとなる。 Among these, the structure of the mechanical seal described in Patent Document 1 will be described. The rotating ring that rotates integrally with the drive shaft is disposed closer to the crank chamber than the fixed ring that is fixed to the inner peripheral surface of the housing of the compressor. Thus, since no gap is formed between the rotating ring and the drive shaft, etc., the sealing fluid is a sliding surface formed by closely contacting the opposing side surfaces of the rotating ring and the fixed ring. It will be enclosed by the outer peripheral side.
しかるに、メカニカルシールの構造は、摺動面上に適量のオイルが常に供給される必要があるところ、上記特許文献1に示されるメカニカルシールの構造では、圧縮機の回転停止時に前記摺動面付近に供給されていたオイルが重力の作用によりその摺動面から離れてしまい、オイルを摺動面上に常時適量にて保持することが困難であるという不具合を有していた。 However, the structure of the mechanical seal requires that an appropriate amount of oil is always supplied onto the sliding surface. In the structure of the mechanical seal shown in Patent Document 1, the vicinity of the sliding surface when the compressor stops rotating. The oil supplied to the oil is separated from the sliding surface due to the action of gravity, and it is difficult to always hold the oil in an appropriate amount on the sliding surface.
このような特許文献1のオイル切れという不具合に対しては、特許文献2に示されるように、メカニカルシールとは別の第2のシール部材を用いてシール空間を画成し、圧縮機外部の供給経路から供給されるオイルをこのシール空間内に保持することにより、回転環と固定環との対向側面同士が密着して形成される摺動面上に適量のオイルが常に供給されるようにしたものが既に公知になっている。
For such a problem of running out of oil in Patent Document 1, as shown in
一方、回転環と固定環との対向側面同士が密着して摺動面を形成するメカニカルシールの構造では、この摺動面の隙間から微量のオイルが漏れるのを完全に防止することが困難なところ、上記特許文献1のようにシール流体が摺動面の外径側に封入される構造では、駆動軸の回転時の遠心力により、漏れたオイルが摺動突部の内縁側に滞留しやすくなり、この滞留したオイルがスラッジとなるという不具合を有していた。 On the other hand, in the structure of the mechanical seal in which the opposing side surfaces of the rotating ring and the stationary ring are in close contact with each other to form a sliding surface, it is difficult to completely prevent a small amount of oil from leaking from the clearance between the sliding surfaces. However, in the structure in which the sealing fluid is sealed on the outer diameter side of the sliding surface as in Patent Document 1, the leaked oil stays on the inner edge side of the sliding projection due to the centrifugal force when the drive shaft rotates. There was a problem that this accumulated oil became sludge.
さらに、上記特許文献2では、潤滑オイルが外部から供給される構造となっているが、自動車用空調装置の冷凍サイクルとして搭載する圧縮機においては実現性に欠けるもので、オイルの循環経路は圧縮機内部に備える必要がある。この点については、特許文献3に示されるように、駆動軸の内部に通路を設け、低圧室又は高圧室をこの通路を介してクランク室と連通させ、低圧室又は高圧室とクランク室との差圧を利用して冷媒とオイルとを循環させる構成が既に公知になっている。
しかしながら、特許文献2に示されるように、第2のシール部材を用いてシール空間を隔離する構成では、オイルが摺動面に供給可能な領域において多量に保持される一方で、この保持されたオイルの循環が困難であるので、圧縮機の高速回転時にオイルが相対的に高温となり、摺動面付近でオイルスラッジが発生し、摺動面を損傷させるという不具合を有する。しかも、摺動面周辺に常に多量のオイルが存在することにより、摺動面にブリスターが発生しやすくなり、このブリスターの発生によっても摺動面を損傷させるという不具合もある。これに伴い、特許文献2では長期間におけるメカニカルシールによる気密性の保持が困難であるという不都合が発生する。
However, as shown in
また、特許文献3に示される構成では、オイルを摺動面に供給するオイル循環経路が摺動面から相対的に離れた位置にあるので、このオイル循環経路の構成のみではオイルを摺動面に十分に供給することができずに、発熱によるオイルスラッジの発生や摺動面の磨耗という不具合を生ずる。 Further, in the configuration shown in Patent Document 3, the oil circulation path for supplying oil to the sliding surface is located at a position relatively away from the sliding surface. Insufficient supply of oil to the surface causes problems such as generation of oil sludge due to heat generation and wear of the sliding surface.
そこで、本発明は、圧縮機の運転停止時での摺動面におけるオイル切れの防止、圧縮機の回転時における漏れたオイルの摺動面の内側部への滞留によるスラッジの発生防止、並びに、オイルが十分に摺動面に供給されないという不具合の防止を同時に図った圧縮機のメカニカルシール構造を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention prevents oil from running out on the sliding surface when the compressor is stopped, prevents sludge from staying inside the sliding surface of the leaked oil during rotation of the compressor, and It is an object of the present invention to provide a compressor mechanical seal structure that simultaneously prevents the problem that oil is not sufficiently supplied to a sliding surface.
請求項1に係る圧縮機のメカニカルシール構造は、圧縮機の駆動軸と一体に回転される回転環と、この回転環に対し前記駆動軸の軸方向のうち外気側とは反対側にて圧縮機のハウジングに保持されることで非回転の固定環とを有し、これらの回転環と固定環とは、この回転環と固定環のうちの少なくともいずれか一方から突出した摺動突部の対向側面と、この摺動突部を有しない対向側面とで形成された摺動面にて密着していると共に、前記回転環、前記固定環、前記摺動突部及び前記駆動軸の側面で、前記摺動面よりも内側にオイル収容空間を画成し、前記駆動軸に第1のオイル供給通路を設け、このオイル供給通路の少なくとも一方端を前記オイル収容空間に開口させ、更に前記固定環と前記駆動軸との間に第2のオイル供給通路を形成することで、前記オイル収容空間は、前記ハウジング内に画成されたクランク室とも連通し、オイル循環経路の一部を成すものとしたことを特徴としている。前記摺動突部は自己潤滑性摺動材により成り、その対向側の少なくとも摺動突部との摺接部は相対的に高硬度なものとなっている。 The mechanical seal structure of the compressor according to claim 1 includes a rotary ring that is rotated integrally with a drive shaft of the compressor, and compresses the rotary ring on the side opposite to the outside air side in the axial direction of the drive shaft. A non-rotating stationary ring that is held by the housing of the machine, and the rotating ring and the stationary ring are sliding protrusions protruding from at least one of the rotating ring and the stationary ring. It is in close contact with the sliding surface formed by the opposing side surface and the opposing side surface not having this sliding protrusion, and at the side surface of the rotating ring, the fixed ring, the sliding protrusion, and the drive shaft. An oil storage space is defined on the inner side of the sliding surface, a first oil supply passage is provided on the drive shaft, at least one end of the oil supply passage is opened to the oil storage space, and the fixing is performed A second oil supply passage is formed between the ring and the drive shaft In Rukoto, the oil receiving space is communicated with a crank chamber defined in the housing, it is characterized in that the form part of the oil circulation path. The sliding protrusion is made of a self-lubricating sliding material, and at least the sliding contact portion with the sliding protrusion on the opposite side is relatively hard.
請求項2に係る圧縮機のメカニカルシール構造は、前記回転環と前記駆動軸との間に第1のシール部材が介装されていると共に、この回転環に対し前記駆動軸の軸方向の外気側には、この回転環の抜け防止手段が前記駆動軸と嵌合されていることを特徴としている。前記抜け防止手段は、スナップリングである(請求項5)。また、前記抜け防止手段は、前記駆動軸に圧入固定された金属製リングである(請求項6)。更に、前記抜け防止手段は、前記駆動軸に締結されたロックナットである(請求項7)。
In the mechanical seal structure of the compressor according to
請求項3に係る前記固定環は、第2のシール部材を介してハウジングに設けられた環状段差部に保持されていると共に、弾性機構の付勢力により回転環側に付勢されていることを特徴としている。前記弾性機構は、前記環状段差部と接する部位及び前記駆動軸の軸方向に延びる部位から成る保持器と前記固定環とで空間を画成し、この空間内に弾性部材を介装することで構成されている(請求項4)。この弾性部材としては、バネやOリングが挙げられる。 The fixed ring according to claim 3 is held by an annular step provided in the housing via a second seal member, and is urged toward the rotating ring by an urging force of an elastic mechanism. It is a feature. The elastic mechanism defines a space by the retainer and the stationary ring that are formed of a portion in contact with the annular step portion and a portion extending in the axial direction of the drive shaft, and an elastic member is interposed in the space. (Claim 4). Examples of the elastic member include a spring and an O-ring.
請求項8に係る圧縮機のメカニカルシール構造は、前記回転環よりも軸方向の外側において支持部材を駆動軸に環装させたことを特徴とする。前記支持部材は、圧縮機の機内圧による前記回転環の押出力が前記回転側シール部材を経由して抜け防止手段に伝達されるのを防止する補強用部材であると共に回転環で発生する摺動熱を外気又は駆動軸を介して圧縮機の動力伝達機構に放熱させるための放熱用部材である(請求項9)。
The mechanical seal structure of the compressor according to
請求項10に係る前記環状段差部は、その前記第2のシール部材が気密的に当接される内周面の径方向側の位置を、前記摺動面の外周側縁辺よりも圧縮機の中心側で且つ前記摺動面の内周側縁辺よりも圧縮機の外側となる位置としたことを特徴とする。
The annular stepped portion according to
よって、これらの発明によれば、オイル収納空間が固定環と突部と駆動軸とで囲まれて摺動面の内側に画成され、このオイル収納空間がトラップの役割を果たすことから、圧縮機の回転停止時でも、摺動面付近に供給されていたオイルが重力の作用によりその摺動面から離れることがなく、オイル収納空間にはオイルが常時保持された状態となるので、摺動面にオイル切れが生ずることを防止することができる。 Therefore, according to these inventions, the oil storage space is defined by the inside of the sliding surface surrounded by the fixed ring, the protrusion, and the drive shaft, and this oil storage space serves as a trap. Even when the machine stops rotating, the oil that has been supplied near the sliding surface does not leave the sliding surface due to the action of gravity, and the oil is always held in the oil storage space. It is possible to prevent oil from running out on the surface.
また、これらの発明によれば、駆動軸にその軸方向に沿って延びる第1のオイル供給通路を設け、この第1のオイル供給通路の少なくとも一方をオイル収容空間内に開口して直接に連通させ、且つ固定環の内周面と駆動軸の側面との間に第2のオイル供給通路を設けて、オイル収容空間とハウジング内に画成されたクランク室とも連通させることで、オイル収容空間がオイル循環経路の一部を構成するので、オイル収容空間内に留まるオイル量が過多となったり、反対に不足するのを防止することができる。これにより、摺動面へのブリスターの発生と摺動面付近でのオイルスラッジの発生を同時に防止することができる。 Further, according to these inventions, the drive shaft is provided with the first oil supply passage extending along the axial direction, and at least one of the first oil supply passages is opened in the oil containing space and communicated directly. And providing a second oil supply passage between the inner peripheral surface of the stationary ring and the side surface of the drive shaft so as to communicate with the oil storage space and the crank chamber defined in the housing. Constitutes a part of the oil circulation path, so that it is possible to prevent the amount of oil remaining in the oil accommodating space from being excessive or conversely insufficient. Thereby, generation | occurrence | production of the blister on a sliding surface and generation | occurrence | production of the oil sludge near sliding surface can be prevented simultaneously.
そして、これらの発明によれば、オイル収納空間から摺動面の隙間を介して漏れたオイルは、圧縮機の運転時に遠心力によって摺動面から離れる方向に排除されるので、この点からも摺動面の付近でオイルスラッジが発生するのを防止することができる。 According to these inventions, oil leaking from the oil storage space through the clearance of the sliding surface is excluded in the direction away from the sliding surface by centrifugal force during operation of the compressor. Oil sludge can be prevented from being generated in the vicinity of the sliding surface.
特に、請求項2に記載の発明によれば、回転環は、第1のシール部材を介して駆動軸に取付けられているため、駆動軸とは完全には連結されておらず、オイル収納空間の気密性を保持しながら駆動軸の軸方向に沿ってある程度の移動が可能であるところ、圧縮機内と外気圧との気圧差により、回転環は抜け防止手段に付勢されているので、このような構造としても、回転環は駆動軸と同期して一対に回転することができる。 In particular, according to the second aspect of the present invention, since the rotary ring is attached to the drive shaft via the first seal member, it is not completely connected to the drive shaft, and the oil storage space While the airtightness of the drive shaft can be kept to some extent along the axial direction of the drive shaft, the rotating ring is urged by the prevention means to come off due to the difference in pressure between the inside and outside pressure of the compressor. Even with such a structure, the rotary ring can rotate in a pair in synchronization with the drive shaft.
特に、請求項3に記載の発明によれば、固定環も、第2のシール部材を介してハウジングの環状段差部に取り付けられているため、環状段差部に完全には固定されておらず、回転環が上記のように抜け防止手段側に付勢され、移動しても、固定環は回転環側に弾性機構により付勢されているので、回転環の軸方向への移動に従って固定環も軸方向に移動することから、摺動面は常時隙間のない密着状態が維持されている。このため、摺動面の隙間からオイルが漏洩するのを効果的に抑制することができる。このように、回転環は軸方向に移動可能なので、圧縮機内の圧力が外気圧よりも低くなった際(冷媒充填前の真空引き)にも良好な密着状態が維持される。 In particular, according to the invention described in claim 3, since the stationary ring is also attached to the annular step portion of the housing via the second seal member, it is not completely fixed to the annular step portion, Even if the rotating ring is urged and moved to the removal preventing means side as described above, the stationary ring is also urged by the elastic mechanism to the rotating ring side. Since it moves in the axial direction, the sliding surface is always kept in close contact with no gap. For this reason, it can suppress effectively that oil leaks from the clearance gap between sliding surfaces. As described above, since the rotary ring can move in the axial direction, a good adhesion state is maintained even when the pressure in the compressor becomes lower than the external atmospheric pressure (evacuation before charging the refrigerant).
特に、請求項8に記載の発明によれば、支持部材により機内圧による前記回転環の押出力が前記回転側シール部材を経由して抜け防止手段に伝達されるのを防止することができると同時に回転環で発生する摺動熱を外気又は駆動軸を介して圧縮機の動力伝達機構に放熱させることができる。 In particular, according to the eighth aspect of the invention, the supporting member can prevent the pushing force of the rotating ring caused by the internal pressure from being transmitted to the removal preventing means via the rotating side sealing member. At the same time, the sliding heat generated in the rotating ring can be radiated to the power transmission mechanism of the compressor via the outside air or the drive shaft.
特に、請求項10に記載の発明によれば、環状段差部の第2のシール部材が気密的に当接される内周面の径方向側の位置を摺動面の外周側縁辺よりも圧縮機の中心側としたことで、摺動面圧過大による摺動突部の早期摩耗を防止することがきると同時に環状段差部の第2のシール部材が気密的に当接される内周面の径方向側の位置を摺動面の内周側縁辺よりも圧縮機の外側としたことで摺動面圧過少による冷媒漏れを防止することができる。
In particular, according to the invention described in
以下、この発明の実施形態について添付図面により説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1において、この発明が用いられる圧縮機1の一例として、ピストン往復動型の斜板式の圧縮機1が示されている。この圧縮機1は、例えば、CO2 (二酸化炭素)を冷媒として用いた冷凍サイクルの一部を構成する。すなわち、この圧縮機1は、図示しない蒸発器で低温低圧化されたCO2 冷媒を圧縮して高温高圧化し、この圧縮されたCO2 冷媒を図示しない冷却器に送り出す作用をなすものである。 In FIG. 1, a piston reciprocating swash plate compressor 1 is shown as an example of a compressor 1 to which the present invention is used. The compressor 1 constitutes a part of a refrigeration cycle using, for example, CO 2 (carbon dioxide) as a refrigerant. That is, the compressor 1 compresses the low-temperature and low-pressure CO 2 refrigerant by an evaporator (not shown) to increase the temperature and pressure, and sends the compressed CO 2 refrigerant to a cooler (not shown).
この圧縮機1の構成を説明すると、シリンダブロック3と、このシリンダブロック3のリヤ側(図1中、右側)にバルブプレート5を介して組み付けられれたリアヘッド6と、前記シリンダブロック3を収容するように前記リアヘッド6のフロント側(図1中、左側)に固定されたフロントヘッド4と、駆動軸7とを備え、これらフロントヘッド4及びリアヘッド6は、締結ボルト8、8を後述のシリンダボア11の軸方向に沿って挿通させて相互に接合し固定することにより、略円筒状のハウジング2を構成している。シリンダブロック3は、図示しない締結手段によってリアヘッド6に固定されている。
The configuration of the compressor 1 will be described. The cylinder block 3, the rear head 6 assembled on the rear side (right side in FIG. 1) of the cylinder block 3 via the
そして、フロントヘッド4とシリンダブロック3とによりクランク室9が画成されている。このクランク室9には、一端がフロントヘッド4から突出してプーリ等の図示しない動力伝達部材が固定される駆動軸7が収納されている。この駆動軸7の一端側は、フロントヘッド4の中央部を外側へ突出するボス部4aを挿通するように設けられている。
A
また、駆動軸7の先端側は、フロントヘッド4との間に設けられたメカニカルシール10を介してフロントヘッド4との間が気密性良く封じられている共に、外周面に外装されたスラストフランジ12、ボス部4aの内面に設けられたラジアル軸受13及びフロントヘッド4の内面に設けられたスラスト軸受14を介して回動自在に支持されている。そして、駆動軸7の後端側は、シリンダブロック3の支持凹部15に収納されたラジアル軸受16を介して回動自在に支持されている。尚、前記メカニカルシール10の詳細な構成は後述する。
Further, the front end side of the
シリンダブロック3には、駆動軸7を支持する前記支持凹部15と、この支持凹部15を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア11とが形成されている。そして、それぞのシリンダボア11内には、片頭ピストン18が往復動可能に挿入されている。
The cylinder block 3 is formed with the support recess 15 that supports the
斜板19は、所定の厚みを有する円柱状に形成されているもので、駆動軸7に当該駆動軸7の軸方向に長く形成された長孔20内に挿入された支軸21を中心に傾動可能に取り付けられ、そして、駆動軸7に突設のピン22が斜板19の縦方向穴23に係合しており駆動軸7の回転に同期して一体に回転するようになっている。この斜板19の周縁部分には、一対のシュー24を介してクランク室9に突出した片頭ピストン18の尾部18aが係留されている。
The
したがって、駆動軸7が回転すると、これに同期して斜板19が一体に回転し、この回転運動がシュー24を介して片頭ピストン18の往復直線運動に変換され、片頭ピストン18の往復動により、シリンダボア11内においてピストン18とバルブプレート5との間に形成された圧縮室26の容積が変更されるようになっている。
Therefore, when the
駆動軸7の内部には、支軸21の前後にわたって軸方向に延びる収納空間27が形成されている。この収納空間27は、駆動軸7のシリンダブロック3側端を開放し、これと反対側の端部に底部7aが形成された有底の円筒状に形成することで構成されており、シリンダブロック3側からフロントヘッド4のボス部4aに臨む付近にかけて位置している。
A
この収納空間27には、前記支軸21が貫通する滑り部材28と、この滑り部材28と底部7aとの間に弾装されて滑り部材28に対してフロントヘッド4側から軸方向に付勢力を付与するデストローキングスプリング29と、滑り部材28と駆動軸7の開口部近傍に設けられたバネ受け30との間に弾装されて滑り部材28に対してシリンダブロック3側から軸方向に付勢力を付与するストローキングスプリング31とが収容されている。
In this
リアヘッド6は、シリンダブロック3とバルブプレート5を介して接合することで、吸入室33と、この吸入室33の周囲に連続的に形成された吐出室34とが画成されている。また、バルブプレート5には、吸入室33と圧縮室26とを図示しない吸入弁を介して連通する吸入孔35と、吐出室34と圧縮室26とを図示しない吸入弁を介して連通する吐出孔36とが形成されている。そして、リアヘッド6には図示しない圧力制御弁が装着されて、吐出室34とクランク室9との連通状態、及び、クランク室9と吸入室33との連通状態を制御してクランク室圧を制御するようになっている。
The rear head 6 is joined to the cylinder block 3 via the
従って、駆動軸7が回転すると、その回転力は支軸21を介して斜板19に伝達されて、この斜板19が回転し、ピストン18がシリンダボア11内を往復動するので、ピストン18の下降行程においては吸入室33内の作動流体が吸入孔35を介して圧縮室26に吸入され、ピストン18の上昇行程においては圧縮室26内の作動流体が圧縮されて吐出孔36を介して吐出室34へ吐出されることとなる。
Therefore, when the
そして、圧力制御弁によりクランク室圧を減少させると、クランク室圧とピストン18の背圧(圧縮室圧)との圧力差により生ずるストローク増大方向のモーメントが大きくなり、デストローキングスプリング29のバネ力に抗して斜板19がフロントヘッド4側に移動し、斜板19がピン22の頭部を中心に回転して斜板19の駆動軸7と垂直な面に対する傾斜角度が大きくなり、ピストンストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。これに対し、クランク室圧を増大させると、クランク室圧とピストン18の背圧(圧縮室圧)との圧力差により生ずるストローク減少方向のモーメントが大きくなり、ストローキングスプリング31のバネ力に抗して斜板19がシリンダブロック3側へ移動し、斜板19がピン22の頭部を中心に回転して斜板19の傾斜角度が小さくなり、ピストンストロークが小さくなって吐出容量が小さくなる。
When the crank chamber pressure is reduced by the pressure control valve, the moment in the stroke increasing direction caused by the pressure difference between the crank chamber pressure and the back pressure (compression chamber pressure) of the
ところで、メカニカルシール10は、駆動軸7と一体に回転される回転環40と、この回転環40に対し前記駆動軸7の軸方向のうち外気側とは反対側にて、ハウジング2の環状段差部42に保持されることで非回転の固定環41とを有している。
By the way, the
これらの回転環40と固定環41とは、駆動軸7の軸方向に沿って互いに対向して並列しており、その対向側面同士が密着して摺動面が形成されて軸シール機能を果たすところ、図2の実施形態では回転環40から固定環41に向けて摺動突部44が突出形成され、この摺動突部44の対向側面と固定環41の対向側面とで相対的に接触面積の小さな摺動面Sが形成されたものとなっている。この摺動突部44は、この実施形態では自己潤滑性摺動材が用いられ、その対向側の固定環41は相対的に高硬度なものとなっていると共に、溝部43が対向側面に形成されている。尚、摺動突部44と対峙する固定環41の対向側面は、例えばセラミックスなどの素材が用いらるようにしても良い。
The
これにより、回転環40の非突部分の対向側面、摺動突部44の突出方向に沿った面、及び固定環41の対向側面及び駆動軸7の軸方向に沿った面とで、摺動面Sに供給する潤滑オイルを収納するための環状のオイル収容空間45が当該摺動面Sよりも内側(駆動軸7側)に画成されたものとなっている。前記環状段差部42は、固定側シール部材57が気密的に当接される内周面の径方向側の位置を、摺動面Sの外周側縁辺よりも圧縮機1の中心側で且つ摺動面Sの内周側縁辺よりも圧縮機1の外側となる位置としている。よって、摺動面Sの当該面圧過大による摺動突部44の早期摩耗を防止することがきると同時に摺動面Sの当該面圧過少による冷媒漏れを防止することもできる。
Thus, sliding is performed on the opposite side surface of the non-projecting portion of the
一方、この発明に係る圧縮機1は、リアヘッド6に図示しないオイル分離器が装着されて吐出室34に吐出された吐出冷媒ガスに混入されているオイルを分離可能となっており、この分離されたオイルは、オイル溜まり室58に一旦送られ、更にこのオイル溜まり室58から通路48を経て駆動軸7内の収容空間27内に送られた後、第1のオイル供給通路46に至るオイル循環経路を有している。前記第1のオイル供給通路46は、収容空間27から駆動軸7の軸方向先端側に延びた後、底部7a近傍にて駆動軸7の径方向に延びて当該駆動軸7の側方周面に開口したものとなっている。そして、この第1のオイル供給通路46の底部7a側の開口端はオイル収容空間45と直接的に接続している。
On the other hand, in the compressor 1 according to the present invention, an oil separator (not shown) is attached to the rear head 6 so that oil mixed in the discharged refrigerant gas discharged into the
また、この発明に係る圧縮機1では、メカニカルシール10のうち圧縮機内側となるクランク室9側に配されているのが固定環41であり、この固定環41と駆動軸7とは固定する必要性がないことに基づき、固定環41と駆動軸7との間には所定幅の隙間が形成可能であり、この隙間の一方端側をオイル収容空間45のクランク室側と連通し、他方端側をラジアル軸受13内の隙間を経由してクランク室9と連通させることにより、前記オイル循環経路の一部を構成する第2のオイル供給通路47が形成されている。前記所定幅は、適宜に設定可能であるが、第2のオイル供給通路47の流通性を考慮するなら1mm程度、運転停止時のオイル保持性を考慮するなら20μmから200μmとすることが好ましい。
In the compressor 1 according to the present invention, the fixed
これにより、図示しない圧力制御弁で上述するようにクランク室圧を相対的に低くすることによりオイル吸引力が生まれるので、オイル分離器で分離されたオイルが、少なくとも第1のオイル供給通路46を介してオイル収容空間45に送られ、このオイル収容空間45で一時的に貯められた後、第2のオイル供給通路47を通ってクランク室9に達するというルートが得られる。
As a result, an oil suction force is generated by relatively lowering the crank chamber pressure as described above with a pressure control valve (not shown), so that the oil separated by the oil separator passes through at least the first
しかるに、この構成によれば、オイル収容空間45がトラップの役割を果たすと共に摺動突部44の対向側面に溝部43が形成されているため、圧縮機1の運転停止時でもある程度のオイルがオイル収容空間45内及び摺動面Sに保持されるので、圧縮機1の運転初期時でも摺動面Sについて潤滑オイル不足を生ずることがない。また、圧縮機1の運転時には、遠心力によりオイル収容空間45から摺動面Sにオイルが自動的に供給されるので、摺動面Sにオイルを供給するための特別な機構を設ける必要もない。
However, according to this configuration, since the
更に、オイル収容空間45はオイル循環経路の一部をなしているので、オイル収容空間45に第1のオイル供給通路46からオイルが常時供給され、且つ余剰のオイルは第2のオイル供給通路47を通ってクランク室9側に送られる。このため、オイルがオイル循環経路と離れているためにオイル収容空間45に十分に送られないという不具合は発生しない。また、多量のオイルがオイル収容空間45内に滞留することで、圧縮機1の高速運転時に当該オイルが高温となり、摺動面S付近でオイルスラッジが発生するという事態も回避することができる。そして、オイル収容空間45内のオイル量が過多とはならないので、オイル収容空間45と連なる摺動面Sでブリスターが発生することも防止することができる。更にまた、摺動面Sの隙間から外側にオイルが漏洩しても、圧縮機1の運転時における遠心力により摺動面Sから離れる方向に排除されるので、摺動面S付近でのオイルスラッジの発生を防止することができる。
Further, since the
そして、この実施形態では、図2(a)に示されるように、回転環40の駆動軸7側の一部を切欠き、この切欠きにより形成された空間49内に、環状の回転側シール部材50が介装されている。この回転側シール部材50は、図2(b)においては、エラストマー材50aで成る独立の部材で、円筒形状に形成されている。もっとも、この回転側シール部材50の構成は図2(b)に示されるものに限定されない。図2(c)に示されるように、回転側シール部材50について、その基本形態は図2(b)と同様に単体のエラストマー材50aから成るとしつつ、その駆動軸側面、駆動軸とは反対側の側面に対し、その両側又は片側に1つ以上の環状膨出部50cを設けても良い(尚、図2(c)では両側に各々3つの膨出部が設けられている。)。また、図示しないが、回転側シール部材50の断面形状は円形、楕円形、長方形、X字型等とすることができる。更に、図示しないが、回転環40に対し直接に加硫接着されたエラストマー材から成るものであっても良い。このような構成とすることにより、回転環40は、エラストマー材50aの弾性変形で駆動軸7に保持されるが、この駆動軸7に完全に連結固定されていないものとすることができる。従って、この回転側シール部材50は回転環40の軸方向への移動を可能とする。
In this embodiment, as shown in FIG. 2A, a part of the
また、前記回転環40の補強用として、回転環40よりも軸方向外気側に、支持部材51が駆動軸7に環装されている。この支持部材51は、圧縮機の機内圧による前記回転環40の押出力が前記回転側シール部材50を経由して抜け防止手段に伝達されるのを防止するためのバックアップリングである。また、この支持部材51は、回転環40に発生する摺動熱をすみやかに外気又は駆動軸7を介して動力伝達機構に放熱するという機能も兼ね備えている。
Further, as a reinforcing member for the
更にこの支持部材51よりも軸方向外側において、これら回転環40及び支持部材51が駆動軸7から抜けるのを防止するための抜け防止手段として、図2(a)、図4、図5に示されるスナップリング52が外嵌されている。これにより、従来技術とは反対に回転環40が固定環41よりも駆動軸7の外気側に配置されていても、回転環40が駆動軸7から抜け落ちるという不具合はない。しかも、このような抜け防止手段を有した構成とした場合に、回転環40が、圧縮機1の機内圧によりスナップリング52に支持部材51を介在して付勢されるので、回転環40は、駆動軸7と完全に連結固定されていなくても駆動軸7と一体に同期して回転することができる。
Further, as a means for preventing the
そして、固定環41は、回転環側につば部41bを有する筒状体41aであるところ、固定側シール部材57を介して環状段差部42に対しある程度駆動軸7の軸方向に移動可能に装着されており、ハウジング2に完全に連結されていない。そして、環状段差部42の立面に接するように、断面が略L字状の保持器55を装着し、この保持器55とつば部41bとで画成された空間内にバネ等の弾性部材56を介装させてなる弾性機構を有することで、固定環41は、つば部41bが弾性部材56に押圧され、回転環側に常時付勢されている。
The fixed
このため、回転環40が上述のように抜け防止手段に向けて付勢されており、抜け防止手段側に移動することがあっても、この回転環40の移動に従動して固定環41も移動するので、固定環41と回転環40との対向側面は密着して、摺動面Sを形成した状態を維持することができる。よって、機内圧が外気圧よりも高くなっても、オイルがオイル収容空間45から摺動面Sを抜けて圧縮機1外に向けて多量に漏洩することを回避できる。また、この固定環41の回転環40との共回りは、図示しないが、保持器55が形状的にハウジング2に対して相対回転不能であると同時に固定環41のつば部41bが保持器55に対して同様に相対回転不能となっているためである。
For this reason, the rotating
もっとも、抜け防止手段は、上記スナップリング52に限定されず、図3に示されるように駆動軸7に圧入固定される金属製リング53、図6に示される駆動軸7に締結されたロックナット54や、図示しないが駆動軸7に締結されるアーマチュア、ハブ等の、駆動源(例えばエンジン)からの駆動力を駆動軸7に伝達するための駆動力伝達部材であっても良い。尚、図3、図6のメカニカルシール10の構造のうち図2と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略した。
However, the slip-off preventing means is not limited to the
これにより、回転環40が圧縮機1の機内圧により金属製リング53、ロックナット54又は駆動力伝達部材に、支持部材51を介在して或いは直接に付勢されるので、スナップリング52と同様に、回転環40は、駆動軸7と完全に連結されていなくても駆動軸7と同期して回転することができる。そして、金属製リング53を用いる場合には、回転環40の抜け防止と同時に当該回転環40の補強及び放熱も図ることができるので、支持部材を省略し、部品点数の削減を図ることも可能である。
As a result, the
また、摺動突部44は、上述した図2(a)や、図3、図5及び図6に示されるように、回転環40側に形成される構成に限定されず、図4に示されるように、固定環41側に形成されるようにしても良い。尚、図4のメカニカルシール10の構造についても図2と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略した。
Further, the sliding
更に、固定環41に対し回転環40側への付勢力を与える弾性機構も、上述のように、環状段差部42の立面に接するように、断面が略L字状の保持器55を装着し、この保持器55とつば部41bとで画成された空間内にスプリング等の弾性部材56を介装させる構造に限定されない。すなわち、図5に示されるように、環状段差部42について固定環41の筒状体41aの反フランジ側端と対峙する凸部を設け、保持器55を駆動軸7の軸方向に延びる部位と駆動軸7の径方向に延びる部位とのL字形状とし、駆動軸7の軸方向に延びる部位は固定環41の内周面に接し、駆動軸7の軸方向に延びる部位を固定環41と環状段差部42の前記凸部との間に介在させることで空間を画成し、この空間内に弾性部材たるバネ60を介装させても良い。更に、図6に示されるように、バネ60の代わりに固定側シール部材を兼ねた弾性部材たるOリング61を介装させても良い。これにより、バネ60やOリング61が固定環41の筒状体41aを押圧するため、固定環41が回転環側に常時付勢されるので、図2の弾性機構と同様の作用効果を得ることができる。
Further, as described above, the elastic mechanism that applies the urging force toward the rotating
そして、図6に示されるように、例えば、回転環40の摺動突部44よりも外側の面及び固定環41のうちの回転環摺動突部外側面と対峙する面を外側に向うに従って拡がるようにすることで、オイル排出部63を形成するようにしても良い。これにより、仮に摺動面Sの隙間からオイルが漏洩してもオイル排出部63により摺動面Sから離れた位置まで排出されるので、摺動面Sの近傍にオイルスラッジが発生堆積するのを防止することができる。漏洩したオイルは、ボス部4aの重力方向下側に設けたオイル排出孔64より圧縮機外部へ排出される。
And as FIG. 6 shows, for example, the surface which faces the outer surface of the sliding
最後に、この発明が用いられる圧縮機について、図1を用いてピストン往復動式の容量可変型の圧縮機1として説明したが、必ずしもこの型の圧縮機に限定されるものではなく、同様に上述してきた回転環40及び固定環41等からなるメカニカルシール10を介装させることが可能であれば良いので、あらゆる圧縮機であってもこの発明を用いることができる。
Finally, the compressor in which the present invention is used has been described as a piston reciprocating variable displacement compressor 1 with reference to FIG. 1, but is not necessarily limited to this type of compressor. Since the
1 圧縮機
2 ハウジング
7 駆動軸
9 クランク室
10 メカニカルシール
40 回転環
41 固定環
42 環状段差部
44 摺動突部
45 オイル収容空間
46 第1のオイル供給通路
47 第2のオイル供給通路
50 回転側シール部材(第1のシール部材)
50a エラストマー材
51 支持部材
52 スナップリング(抜け防止手段)
53 金属製リング(抜け防止手段)
54 ロックナット(抜け防止手段)
55 保持器
56 弾性部材(弾性機構)
57 固定側シール部材(第2のシール部材)
60 バネ(弾性機構)
61 Oリング(弾性機構)
S 摺動面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
53 Metal ring (prevention means)
54 Lock nut (prevention means)
55
57 Fixed-side seal member (second seal member)
60 Spring (elastic mechanism)
61 O-ring (elastic mechanism)
S Sliding surface
Claims (10)
これらの回転環と固定環とは、この回転環と固定環のうちの少なくともいずれか一方から突出した摺動突部の対向側面とこの摺動突部を有しない対向側面とで形成された摺動面にて密着していると共に、
前記回転環、前記固定環、前記摺動突部及び前記駆動軸の側面で、前記摺動面よりも内側にオイル収容空間を画成し、前記駆動軸に第1のオイル供給通路を設け、このオイル供給通路の少なくとも一方端を前記オイル収容空間に開口させ、更に前記固定環と前記駆動軸との間に第2のオイル供給通路を形成することで、前記オイル収容空間は、前記ハウジング内に画成されたクランク室とも連通し、オイル循環経路の一部を成すものとしたことを特徴とする圧縮機のメカニカルシール構造。 A rotating ring that rotates integrally with the drive shaft of the compressor, and a non-rotation fixed by being held in the housing of the compressor on the opposite side to the outside of the axial direction of the drive shaft with respect to the rotating ring Having a ring,
The rotating ring and the stationary ring are a sliding formed by an opposing side surface of the sliding projection protruding from at least one of the rotating ring and the stationary ring and an opposing side surface having no sliding projection. In close contact with the moving surface,
An oil storage space is defined on the inner side of the sliding surface on the rotating ring, the fixed ring, the sliding protrusion, and the side surface of the driving shaft, and a first oil supply passage is provided in the driving shaft. By opening at least one end of the oil supply passage into the oil storage space and further forming a second oil supply passage between the stationary ring and the drive shaft, the oil storage space is formed in the housing. A mechanical seal structure for a compressor, which communicates with a crank chamber defined in the above and forms part of an oil circulation path.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005057465A JP2006242061A (en) | 2005-03-02 | 2005-03-02 | Mechanical seal structure for compressor |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2009014124A1 (en) | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Refrigerant compressor |
KR101521593B1 (en) * | 2014-11-06 | 2015-06-16 | 코리아씰라인(주) | Sealing device for powder transfer pump |
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EP2284396A4 (en) * | 2007-07-23 | 2015-08-26 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Refrigerant compressor |
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