JP2009257421A - 流体機械の軸封構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴムリップ部の耐摩耗性を向上させることができるとともに、回転軸の回転時及び静止時における機内側から機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる流体機械の軸封構造を提供すること。
【解決手段】軸封構造Ｔにおける軸封装置３９は回転軸１７の周面１７ａに対して密接するゴムリップ部４４を備えるとともに、ゴムリップ部４４より機外側に配設されて周面１７ａに対して密接する樹脂リップ部４７ｂを備える。回転軸１７の周面１７ａにはゴムリップ部４４と対向する位置に第１螺子溝部１７ｃが形成されている。回転軸１７の周面１７ａにおいて、樹脂リップ部４７ｂと対向する位置には螺子溝Ｇによって回転軸１７の回転に伴い機内側へ潤滑油を戻す第２螺子溝部１７ｄが形成されるとともに、第２螺子溝部１７ｄより機外側に、溝Ｍによって回転軸１７の静止時に機内側から機外側への潤滑油の流動を規制する流動規制部１７ｆが形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転軸の周囲を密封する軸封装置を備えた流体機械の軸封構造に関する。

冷媒圧縮機における回転軸の周囲を密封するため、冷媒圧縮機には軸封構造が設けられている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１の軸封構造は、回転軸の周面に形成された球欠形のくぼみと、このくぼみが形成された部位と対向する位置に配設されたパッキンリングと、このパッキンリングのシールリップを回転軸のくぼみに押し付ける環状コイルばねとから構成されている。そして、特許文献１の軸封構造によれば、回転軸の非回転時には、くぼみの内側は潤滑油で満たされており、シールリップとくぼみとの間が潤滑油によって密封され、冷媒ガスの機内側から機外への洩れが抑制される。また、回転軸の回転の際には、シールリップはくぼみから僅かに遊離し、潤滑油がくぼみ内で循環される結果、回転軸とシールリップとの間での摩擦に基づく潤滑油の過熱が回避されるとともに、耐摩耗性が向上する。
特開平１−２８３４７７号公報

ところで、特許文献１において、くぼみは、回転軸の軸方向及び回転方向に対して方向性が無いため、回転軸の静止時（非回転時）に機内側と機外側との圧力差によって、くぼみに満たされた潤滑油が機内側から機外側へ多量に洩れてしまうという問題があった。

本発明の目的は、ゴムリップ部の耐摩耗性を向上させることができるとともに、回転軸の回転時及び静止時における機内側から機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる流体機械の軸封構造を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、回転軸の周囲を密封する軸封装置を備えた流体機械の軸封構造であって、前記軸封装置は、前記回転軸の周面に対して密接するゴムリップ部を備えるとともに、前記回転軸の軸方向における前記ゴムリップ部より機外側に配設されて前記回転軸の周面に対して密接する樹脂リップ部を備え、前記回転軸の周面には、前記ゴムリップ部と対向する位置に前記周面を凹凸状に形成してなる凹凸部が形成され、さらに、前記樹脂リップ部と対向する位置に、螺子溝によって前記回転軸の回転に伴い前記流体機械の機内側へ潤滑油を戻す油戻し部が形成されるとともに、該油戻し部より機外側に、前記回転軸の軸方向に沿った前記樹脂リップ部の幅内に位置するように前記軸方向に交差する溝によって、前記回転軸の静止時に機内側から機外側への潤滑油の洩れを抑える流動規制部が形成されていることを要旨とする。

これによれば、回転軸の回転中、回転軸の周面を機内側から機外側へ流動する潤滑油を凹凸部の凹部内に貯留することができる。このため、ゴムリップ部と凹凸部の間に潤滑油を介在させ、ゴムリップ部の接触摺動性を良好とすることができ、ゴムリップ部の耐摩耗性を向上させることができる。さらに、回転軸の回転中、油戻し部の流体ポンプ作用により、油戻し部に流動してきた潤滑油を機内側に戻すことができ、軸封装置から機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる。加えて、回転軸の静止時（非回転時）、流動規制部を形成する溝によって機内側から機外側への潤滑油の流動をせき止め（規制し）、軸封装置よりも機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる。

また、前記軸封装置は、前記樹脂リップ部を有する樹脂リップリングを１つ備え、１つの前記樹脂リップ部に対向するように前記油戻し部及び流動規制部が前記回転軸の軸方向に連続して設けられていてもよい。

これによれば、例えば、油戻し部に樹脂リップ部が対向するように樹脂リップリングを１つ設け、さらに、流動規制部に樹脂リップ部が対向するように樹脂リップリングをもう１つ設けて軸封装置を形成する場合に比して、回転軸の軸方向に沿った軸封装置及び軸封構造の長さを短くすることができる。

また、前記樹脂リップ部における前記油戻し部と対向する位置には、螺旋溝によって前記回転軸の回転に伴い前記流体機械の機内側へ潤滑油を戻す螺旋溝形成面が形成されていてもよい。これによれば、回転軸の回転中は、螺旋溝形成面の流体ポンプ作用により、樹脂リップ部と油戻し部との間に流動してきた潤滑油を機内側に戻すことができる。よって、油戻し部と協働して、軸封装置から機外側への潤滑油の漏れ量をより一層減らすことができる。

また、前記軸封装置は、前記樹脂リップ部を有する樹脂リップリングを２つ備え、機内側に位置する一方の前記樹脂リップ部に前記油戻し部が対向配置されるとともに、機外側に位置する他方の前記樹脂リップ部に前記流動規制部が対向配置されていてもよい。これによれば、油戻し部と対向する樹脂リップ部の長さ、及び流動規制部と対向する樹脂リップ部の長さを十分に確保することができ、軸封装置から機外側への潤滑油の洩れ量を確実に減らすことができる。

また、前記流体機械は空調装置の冷媒圧縮機であって、該空調装置の冷媒としては二酸化炭素が用いられていてもよい。これによれば、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、冷媒圧縮機の機内側の圧力が非常に高くなり、軸封装置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、潤滑油の機外側への洩れ量を減少させるようにしたことは、特に有効であると言える。

本発明によれば、ゴムリップ部の耐摩耗性を向上させることができるとともに、回転軸の回転時及び静止時における機内側から機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の流体機械の軸封構造を、車両空調装置の冷凍回路を構成する流体機械としての可変容量型圧縮機（冷媒圧縮機）の軸封構造に具体化した第１の実施形態について、図１及び図２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。また、以下の説明において可変容量型圧縮機の「前」及び「後」は、図１に示す矢印Ｙの方向を前後方向とする。

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。図１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が区画されるとともに、このクランク室１６内には回転軸１７が回転可能に配置されている。回転軸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。回転軸１７は、エンジンから動力の供給を受けて、圧縮機１０の軸方向に垂直な方向における断面を前方から見た場合に時計回りとなるように回転される（図１の矢印Ｒ参照）。

クランク室１６内において、回転軸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、回転軸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、及び回転軸１７の支持により、ラグプレート１８及び回転軸１７と同期回転可能であるとともに、回転軸１７の中心軸Ｌに沿う方向へのスライド移動を伴いながら回転軸１７に対して傾動可能となっている。

ハウジング１１内において回転軸１７の中心軸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。

よって、回転軸１７の回転によって斜板１９が回転すると、斜板１９は回転軸１７の中心軸Ｌに沿う方向の前後へと揺動される。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。

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。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。

次に、軸封装置３９と回転軸１７とからなる軸封構造Ｔについて説明する。
ハウジング１１の前側には軸挿通孔３５が形成されるとともにハウジング１１の後側には軸挿通孔３６が形成されている。軸挿通孔３５，３６内には回転軸１７の前後両側が挿通されるとともに、回転軸１７は軸挿通孔３５，３６内に設けられた軸受３８によって回転可能に支持されている。前側の軸挿通孔３５内において、回転軸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。そして、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、回転軸１７の周囲が密封されている。

図２に示すように、軸封装置３９は、その外郭を形成するゴムリップリング４２を備えるとともに、このゴムリップリング４２の内周側に、第１バックアップリング４６、樹脂リップリング４７、第２バックアップリング４８を、回転軸１７の軸方向に沿った機内側から機外側へ向かって同順に積層して備える。

ゴムリップリング４２は、その機外側を形成する円筒状の本体部４３と、この本体部４３の内周面から機内側及び回転軸１７側に向けて筒状に延出するゴムリップ部４４とからなる。本体部４３の外周面は、軸挿通孔３５を形成するハウジング１１の内周面に密接し、この内周面と軸封装置３９（ゴムリップリング４２）の外周面との間を密封している。

ゴムリップリング４２の内部には金属製の補強リング４５が内蔵されるとともに、この補強リング４５によって、ゴムリップリング４２の径方向及び軸方向への姿勢が保持されている（変形が抑制されている）。ゴムリップ部４４の先端内周面には、回転軸１７に向けて先鋭状をなす環状凸部４４ａが形成されている。そして、ゴムリップ部４４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４４ａが回転軸１７に対して円環状領域で密接されて密封作用を奏する。

軸封装置３９において、ゴムリップ部４４の内周側には第１バックアップリング４６が配設されている。第１バックアップリング４６は、円環平板状をなす外周基部４６ａと、この外周基部４６ａから機内側へ向かって延び、さらに回転軸１７側へ向かって延びてなるバックアップ部４６ｂとからなっている。第１バックアップリング４６は、回転軸１７に遊嵌されるとともに、バックアップ部４６ｂがゴムリップ部４４を内周側から支承し、機内側の高圧がゴムリップ部４４に作用したときのゴムリップ部４４を支承するようになっている。

また、第１バックアップリング４６における外周基部４６ａの機内側（ゴムリップ部４４側）の面には、複数の係合突部４６ｃが周方向に沿って間隔をあけて形成されている。そして、複数の係合突部４６ｃが、ゴムリップ部４４に形成された第１係合凹部４４ｂに係合することにより、第１バックアップリング４６が回転軸１７と連れ回りすることが防止されるようになっている。

軸封装置３９において、第１バックアップリング４６より機外側には樹脂リップリング４７が配設されている。樹脂リップリング４７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４７は、円環平板状をなす外周基部４７ａと、この外周基部４７ａから回転軸１７側及び機内側へ向かって延在された樹脂リップ部４７ｂとからなっている。そして、樹脂リップ部４７ｂは、内周面が回転軸１７に対して密接されて密封作用を奏する。さらに、樹脂リップ部４７ｂの先端内周における機内側は、複数の螺旋溝Ｊが形成された螺旋溝形成面４７ｄとなっている。螺旋溝形成面４７ｄの方向性は、回転軸１７の回転時に、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されている。また、樹脂リップ部４７ｂの先端内周面において、螺旋溝形成面４７ｄより機外側は平滑面４７ｅとなっている。

外周基部４７ａにおける機内側（ゴムリップ部４４側）の面には、複数の係合突部４７ｃが周方向に沿って間隔を空けて形成されている。そして、複数の係合突部４７ｃが、ゴムリップ部４４の内周面に形成された第２係合凹部４４ｃに係合することにより、樹脂リップリング４７が回転軸１７と連れ回りすることが防止されるようになっている。

軸封装置３９において、樹脂リップリング４７より機外側には第２バックアップリング４８が配設されている。第２バックアップリング４８は、円筒状をなす外周基部４８ａと、この外周基部４８ａから回転軸１７側へ向かって延び、さらに機内側へ向かって延びるバックアップ部４８ｂとからなっている。第２バックアップリング４８は、回転軸１７に遊嵌されるとともに、バックアップ部４８ｂが樹脂リップリング４７の外周基部４７ａを機外側から支承している。また、バックアップ部４８ｂにおける機内側（樹脂リップリング４７側）の面には、複数の係合突部４８ｃが周方向に沿って間隔を空けて形成されている。そして、複数の係合突部４８ｃが、樹脂リップリング４７における外周基部４７ａに形成された係合凹部４７ｆに係合することにより、第２バックアップリング４８が回転軸１７と連れ回りすることが防止されるようになっている。

軸封装置３９は、ゴムリップリング４２のゴムリップ部４４と、第１バックアップリング４６の外周基部４６ａと、樹脂リップリング４７の外周基部４７ａと、第２バックアップリング４８の外周基部４８ａとが、ゴムリップリング４２における補強リング４５による軸方向へのカシメによって一体化されている。そして、カシメによって、ゴムリップリング４２のゴムリップ部４４と第１バックアップリング４６の外周基部４６ａとの間、第１バックアップリング４６の外周基部４６ａと樹脂リップリング４７の外周基部４７ａとの間、樹脂リップリング４７の外周基部４７ａと第２バックアップリング４８のバックアップ部４８ｂとの間が密封されている。

軸封装置３９に対向する回転軸１７の周面１７ａにおいて、ゴムリップ部４４の環状凸部４４ａと対向する位置には、凹凸部としての第１螺子溝部１７ｃが形成されている。第１螺子溝部１７ｃは、周面１７ａに複数の螺子溝Ｈを形成することで周面１７ａを凹凸状に形成してなる。回転軸１７の軸方向に沿った螺子溝Ｈ同士の間隔は一定になっている。また、螺子溝Ｈの深さも全て同じになっている。そして、螺子溝Ｈの方向性は、回転軸１７の回転時に、機内側から機外側（樹脂リップ部４７ｂ）への流体ポンプ作用を奏するように設定されている。回転軸１７の軸方向に沿った第１螺子溝部１７ｃの形成範囲は、回転軸１７の軸方向に沿った環状凸部４４ａの幅より広く、回転軸１７の軸方向において、環状凸部４４ａより機内側及び機外側にまで第１螺子溝部１７ｃが位置している。

軸封装置３９に対向する回転軸１７の周面１７ａにおいて、樹脂リップ部４７ｂの螺旋溝形成面４７ｄと対向する位置には、油戻し部としての第２螺子溝部１７ｄが形成されている。すなわち、回転軸１７の周面１７ａにおいて、第１螺子溝部１７ｃより機外側には第２螺子溝部１７ｄが第１螺子溝部１７ｃに連続して形成されている。第２螺子溝部１７ｄは複数の螺子溝Ｇより形成されている。回転軸１７の軸方向に沿った螺子溝Ｇ同士の間隔は一定になっている。また、複数の螺子溝Ｇの深さも全て同じになっている。そして、螺子溝Ｇの方向性は、回転軸１７の回転時に、機外側から機内側（ゴムリップ部４４）への流体ポンプ作用を奏するように設定されている。回転軸１７の軸方向に沿った第２螺子溝部１７ｄの形成範囲は、樹脂リップ部４７ｂにおける螺旋溝形成面４７ｄの形成範囲より広くなっている。

軸封装置３９に対向する回転軸１７の周面１７ａにおいて、樹脂リップ部４７ｂの平滑面４７ｅと対向する位置には、流動規制部１７ｆが形成されている。すなわち、回転軸１７の周面１７ａにおいて、第２螺子溝部１７ｄより機外側には、流動規制部１７ｆが第２螺子溝部１７ｄに連続して形成されている。流動規制部１７ｆは複数の溝Ｍよりなり、複数の溝Ｍそれぞれは回転軸１７の軸方向に直交し、かつ回転軸１７の全周に亘って延びるように周面１７ａに形成されている。回転軸１７の軸方向に沿った溝Ｍの幅、及び溝Ｍの深さは、全ての溝Ｍで同じになっている。

回転軸１７の軸方向に沿った流動規制部１７ｆの形成範囲は、回転軸１７の軸方向に沿った平滑面４７ｅの幅より広くなっている。樹脂リップ部４７ｂの内周面は、第２螺子溝部１７ｄと流動規制部１７ｆの両部に対向している。本実施形態において、軸封装置３９と、回転軸１７における第１螺子溝部１７ｃ、第２螺子溝部１７ｄ、及び流動規制部１７ｆとによって軸封構造Ｔが形成されている。

さて、圧縮機１０が駆動し、回転軸１７が回転している状態では、機内側の圧力は機外側に比して非常に高くなっている。このため、機内側の潤滑油が、回転軸１７の周面１７ａに沿って機外側に向けて流動していく。このとき、回転する第１螺子溝部１７ｃによる流体ポンプ作用により、潤滑油が機内側から機外側へ向けて送り出される。すなわち、潤滑油は、第１螺子溝部１７ｃを通過して第２螺子溝部１７ｄに向けて送り出される。第２螺子溝部１７ｄに向けて送り出された潤滑油は、第２螺子溝部１７ｄ及び螺旋溝形成面４７ｄにおける流体ポンプ作用により、機外側から機内側に戻される。

圧縮機１０の停止時であり、回転軸１７の静止時においても機内側は機外側に比して高圧であるため、潤滑油は第１螺子溝部１７ｃの螺子溝Ｈ、及び第２螺子溝部１７ｄの螺旋溝Ｊ内を通って機外側に向けて流動していく。このとき、第２螺子溝部１７ｄより機外側に流動規制部１７ｆが形成され、流動規制部１７ｆを形成する各溝Ｍが回転軸１７の軸方向に直交するように形成されている。そして、複数の溝Ｍ同士は、回転軸１７の軸方向において繋がることなく、分断されている。このため、第１螺子溝部１７ｃ及び第２螺子溝部１７ｄを通過して機外側へ流動する潤滑油は、流動規制部１７ｆによって軸封装置３９より機外側へ洩れ出ることが規制される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）軸封構造Ｔはハウジング１１に軸封装置３９を備え、さらに、回転軸１７の周面１７ａにおいて、軸封装置３９の樹脂リップ部４７ｂと対向する位置には、回転軸１７の軸方向に直交する複数の溝Ｍを形成してなる流動規制部１７ｆが形成されている。このため、回転軸１７の静止時（非回転時）に機内側の圧力が高くても、複数の溝Ｍによって機内側から機外側への潤滑油の流動を規制し、軸封装置３９よりも機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる。

（２）軸封構造Ｔはハウジング１１に軸封装置３９を備え、さらに、回転軸１７の周面１７ａにおいて、ゴムリップ部４４（環状凸部４４ａ）と対向する位置に第１螺子溝部１７ｃが形成されている。このため、回転軸１７の回転中、機内側から機外側へ流動する潤滑油を、第１螺子溝部１７ｃの各螺子溝Ｈ内に貯留することができる。このため、ゴムリップ部４４と第１螺子溝部１７ｃの間に潤滑油を介在させ、ゴムリップ部４４と第１螺子溝部１７ｃとの間の接触摺動性を良好とすることができ、その結果として、ゴムリップ部４４の耐摩耗性を向上させることができる。

（３）軸封構造Ｔはハウジング１１に軸封装置３９を備え、さらに、回転軸１７の周面１７ａにおいて、樹脂リップ部４７ｂと対向する位置に第２螺子溝部１７ｄが形成されている。このため、回転軸１７の回転中、第２螺子溝部１７ｄの流体ポンプ作用により、第２螺子溝部１７ｄに流動してきた潤滑油を機内側に戻すことができ、軸封装置３９から機外側への潤滑油の漏れ量を減らすことができる。

（４）軸封装置３９の樹脂リップ部４７ｂの内周面には螺旋溝形成面４７ｄが設けられている。このため、回転軸１７の回転中は、螺旋溝形成面４７ｄの流体ポンプ作用により、樹脂リップ部４７ｂに流動してきた潤滑油を機内側に戻すことができる。よって、第２螺子溝部１７ｄと協働して、軸封装置３９から機外側への潤滑油の漏れ量をより一層減らすことができる。

（５）回転軸１７の周面１７ａに形成された第２螺子溝部１７ｄ及び流動規制部１７ｆは、軸封装置３９の１つの樹脂リップ部４７ｂと対向するように形成されている。したがって、例えば、第２螺子溝部１７ｄに対向するように樹脂リップリングを１つ設け、さらに、流動規制部１７ｆに対向するように樹脂リップリングをもう１つ設けて軸封装置３９を形成する場合に比して、回転軸１７の軸方向に沿った軸封装置３９及び軸封構造Ｔの長さを短くすることができ、ハウジング１１の長さも短くすることができる。

（６）回転軸１７の周面１７ａにおいて、第１螺子溝部１７ｃと第２螺子溝部１７ｄとは間隔を空けることなく連続して形成されている。このため、第１螺子溝部１７ｃによって、潤滑油を第２螺子溝部１７ｄへ直接供給することができ、樹脂リップ部４７ｂと第２螺子溝部１７ｄとの間に潤滑油を確実に介在させ、樹脂リップ部４７ｂの接触摺動性を良好とすることができる。また、第１螺子溝部１７ｃと、第２螺子溝部１７ｄと、流動規制部１７ｆとは互いに間隔を空けることなく連続して形成されている。このため、第１螺子溝部１７ｃと、第２螺子溝部１７ｄと、流動規制部１７ｆとに対向配置されるゴムリップ部４４と、樹脂リップ部４７ｂとの間隔を狭くすることができ、回転軸１７の軸方向に沿った軸封装置３９及び軸封構造Ｔの長さを短くすることができ、ハウジング１１の長さも短くすることができる。

（７）樹脂リップ部４７ｂにおいて、螺旋溝形成面４７ｄの形成範囲より第２螺子溝部１７ｄの形成範囲は広く、平滑面４７ｅの形成範囲より流動規制部１７ｆの形成範囲が広くなっている。このため、回転軸１７に対する軸封装置３９の組付け誤差や軸封装置３９の製造誤差等があっても、螺旋溝形成面４７ｄと第２螺子溝部１７ｄとを対向させ、平滑面４７ｅと流動規制部１７ｆとを対向させることができる。

（８）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、潤滑油の機外側への洩れ量を減少させるようにしたことは、特に有効であると言える。

（第２の実施形態）
本発明の軸封構造を、車両空調装置の冷凍回路を構成する可変容量型圧縮機（冷媒圧縮機）における軸封構造に具体化した第２の実施形態について、図３に従って説明する。なお、以下に説明する第２の実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成については、その重複する説明を省略又は簡略する。

第２の実施形態の軸封装置５０は、第１の実施形態の軸封装置３９と同様に、ゴムリップリング５１、第１バックアップリング５４、第１樹脂リップリング５５、第２バックアップリング５６を備え、さらに、第２樹脂リップリング５７及び第３バックアップリング５８を備える。すなわち、第２の実施形態の軸封装置５０は、ゴムリップリングの内側に第１バックアップリング５４、第１樹脂リップリング５５、第２バックアップリング５６、第２樹脂リップリング５７、及び第３バックアップリング５８を、回転軸１７の軸方向に沿った機内側から機外側へ向かって同順に積層して備える。

ゴムリップリング５１は、第１の実施形態のゴムリップリング４２とほぼ同じ構造を有し、本体部５２とゴムリップ部５３とを一体に備えるとともに内周には金属製の補強リング４９が一体に設けられている。ゴムリップ部５３の先端内周には環状凸部５３ａが形成されている。そして、ゴムリップ部５３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５３ａが回転軸１７に対して円環状領域で密接されて密封作用を奏する。

ゴムリップリング５１の内側において、ゴムリップ部５３の内周側には、第１の実施形態の第１バックアップリング４６とほぼ同じ構成の第１バックアップリング５４が配設されている。第１バックアップリング５４は、円環平板状をなす外周基部５４ａと、この外周基部５４ａから機内側へ向かって延び、さらに、回転軸１７側へ向かって延びるバックアップ部５４ｂとからなっている。外周基部５４ａには複数の係合突部５４ｃが周方向に沿って間隔を空けて形成されている。

ゴムリップリング５１の内側において、第１バックアップリング５４より機外側には、第１の実施形態の樹脂リップリング４７とほぼ同じ構成の第１樹脂リップリング５５が配設されている。第１樹脂リップリング５５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。第１樹脂リップリング５５は、円環平板状をなす外周基部５５ａと、該外周基部５５ａから回転軸１７側及び機内側へ向かって延在された樹脂リップ部５５ｂとからなっている。樹脂リップ部５５ｂの先端内周には複数の螺旋溝Ｐが形成された螺旋溝形成面５５ｄが形成されている。螺旋溝形成面５５ｄの方向性は、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されている。外周基部５５ａにおける機内側（第１バックアップリング５４）の面には、複数の係合凹部５５ｃが周方向に沿って間隔を空けて形成されている。そして、第１バックアップリング５４の係合突部５４ｃが係合凹部５５ｃに係合することにより、第１樹脂リップリング５５が回転軸１７と連れ回りすることが防止されるようになっている。

第２バックアップリング５６は、円環状をなす外周基部５６ａと、この外周基部５６ａから回転軸１７側及び機内側へ向かって延在されたバックアップ部５６ｂとからなっている。第２バックアップリング５６は、回転軸１７に遊嵌されるとともに、バックアップ部５６ｂが第１樹脂リップリング５５の樹脂リップ部５５ｂを機外側から支承している。

第２樹脂リップリング５７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。第２樹脂リップリング５７は、円環平板状をなす外周基部５７ａと、この外周基部５７ａから回転軸１７側及び機内側へ向かって延在された樹脂リップ部５７ｂとからなっている。そして、樹脂リップ部５７ｂは、内周面が回転軸１７に対して密接されて密封作用を奏する。

第３バックアップリング５８は、円環状をなす外周基部５８ａと、この外周基部５８ａから回転軸１７側及び機内側へ向かって延在されたバックアップ部５８ｂとからなっている。第３バックアップリング５８は、回転軸１７に遊嵌されるとともに、バックアップ部５８ｂが、第２樹脂リップリング５７の樹脂リップ部５７ｂを機外側から支承している。第２バックアップリング５６と第２樹脂リップリング５７との間には、両者の間隔を保持する保持部材５９が介装されている。

軸封装置５０は、ゴムリップ部５３と、外周基部５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａと、保持部材５９とが補強リング４９による軸方向へのカシメによって一体化されている。

軸封装置５０に対向する回転軸１７の周面１７ａにおいて、ゴムリップ部５３の環状凸部５３ａと対向する位置には、凹凸部としての横溝部１７ｇが形成されている。横溝部１７ｇは、回転軸１７の軸方向へ直線状に延びる複数の横溝Ｎによって形成されている。回転軸１７の軸方向に沿った横溝部１７ｇの形成範囲は、回転軸１７の軸方向に沿った環状凸部５３ａの幅より広くなっている。そして、回転軸１７の軸方向において、環状凸部５３ａより機内側及び機外側にまで横溝部１７ｇの各横溝Ｎが延びている。

軸封装置５０に対向する回転軸１７の周面１７ａにおいて、第１樹脂リップリング５５の樹脂リップ部５５ｂと対向する位置には、第１の実施形態と同じ第２螺子溝部１７ｄが形成されている。すなわち、回転軸１７において、２つの樹脂リップ部５５ｂ，５７ｂのうち機内側に位置する一方の樹脂リップ部５５ｂと対向する位置に第２螺子溝部１７ｄが形成されている。回転軸１７の周面１７ａにおいて、横溝部１７ｇより機外側には、第２螺子溝部１７ｄが回転軸１７の軸方向に沿って第１螺子溝部１７ｃに不連続となるように形成されている。

軸封装置５０に対向する回転軸１７の周面１７ａにおいて、第２樹脂リップリング５７の樹脂リップ部５７ｂと対向する位置には、第１の実施形態と同じ流動規制部１７ｆが回転軸１７の全周に亘って形成されている。すなわち、回転軸１７において、２つの樹脂リップ部５５ｂ，５７ｂのうち機外側に位置する他方の樹脂リップ部５７ｂと対向する位置に流動規制部１７ｆが形成されている。回転軸１７の周面１７ａにおいて、第２螺子溝部１７ｄより機外側には、流動規制部１７ｆが回転軸１７の軸方向に沿って第２螺子溝部１７ｄに不連続となるように形成されている。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態に記載の（１）、（３）、（４）、（７）、（８）と同様の効果に加えて以下の効果を得ることができる。
（９）軸封構造Ｔはハウジング１１に軸封装置５０を備え、さらに、回転軸１７の周面１７ａにおいて、ゴムリップ部５３（環状凸部５３ａ）に対向する位置に横溝部１７ｇを備える。このため、回転軸１７の回転中、機内側から機外側へ流動する潤滑油を、横溝部１７ｇの各横溝Ｎ内に貯留することができる。このため、ゴムリップ部５３と回転軸１７との間に潤滑油を介在させ、ゴムリップ部５３と回転軸１７との間の接触摺動性を良好とすることができ、その結果として、ゴムリップ部５３の耐摩耗性を向上させることができる。

（１０）軸封装置５０に第１樹脂リップリング５５と第２樹脂リップリング５７の２つを設け、回転軸１７の周面１７ａにおいて、第１樹脂リップリング５５の樹脂リップ部５５ｂと対向する位置に第２螺子溝部１７ｄを形成し、第２樹脂リップリング５７の樹脂リップ部５７ｂと対向する位置に流動規制部１７ｆを形成した。このため、第２螺子溝部１７ｄと対向する樹脂リップ部５５ｂの長さ、及び流動規制部１７ｆと対向する樹脂リップ部５７ｂの長さを十分に確保することができる。よって、軸封装置５０から機外側への潤滑油の洩れ量を減らすことができる。

なお、各実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第１の実施形態において、図４に示すように、回転軸１７の周面１７ａに第２の実施形態における横溝部１７ｇを形成し、この横溝部１７ｇにゴムリップ部４４の環状凸部４４ａを対向させてもよい。

○ 第１の実施形態において、第１螺子溝部１７ｃに変えて回転軸１７の周面１７ａにショットブラスト等によって多数のくぼみを形成して凹凸部としてもよい。この多数のくぼみは、回転軸１７の軸方向や斜めに繋がるように方向性を持たせて形成されていてもよく、方向性を持たないように形成されていてもよい。

○ 第２の実施形態において、横溝部１７ｇに変えて回転軸１７の周面１７ａにショットブラスト等によって多数のくぼみを形成して凹凸部としてもよい。この多数のくぼみは、回転軸１７の軸方向や斜めに繋がるように方向性を持たせて形成されていてもよく、方向性を持たないように形成されていてもよい。

○ 各実施形態において、流動規制部１７ｆの溝Ｍは、回転軸１７の軸方向に沿った平滑面４７ｅ及び樹脂リップ部５７ｂの幅内で回転軸１７の全周に亘って延びなければ、回転軸１７の軸方向に対し斜めに延びるように形成されていてもよい。

○ 軸封構造は、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。
○ 軸封構造は、冷媒として二酸化炭素を用いた冷凍回路の可変容量型圧縮機１０に適用することに限定されるものではなく、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。

○ 軸封構造は、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。

○ 軸封構造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。

第１の実施形態の軸封構造を備えた可変容量型圧縮機の縦断面図。 第１の実施形態の軸封構造を拡大して示す図。 第２の実施形態の軸封構造を拡大して示す図。 別例の軸封構造を拡大して示す図。

符号の説明

Ｇ…螺子溝、Ｊ，Ｐ…螺旋溝、Ｍ…溝、Ｔ…軸封構造、１０…流体機械及び冷媒圧縮機としての可変容量型圧縮機、１７…回転軸、１７ａ…周面、１７ｃ…凹凸部としての第１螺子溝部、１７ｄ…油戻し部としての第２螺子溝部、１７ｆ…流動規制部、１７ｇ…凹凸部としての横溝部、３９，５０…軸封装置、４４，５３…ゴムリップ部、４７…樹脂リップリング、５５…第１樹脂リップリング、５７…第２樹脂リップリング、４７ｂ，５５ｂ，５７ｂ…樹脂リップ部、４７ｄ，５５ｄ…螺旋溝形成面。

Claims (5)

1. 回転軸の周囲を密封する軸封装置を備えた流体機械の軸封構造であって、
   前記軸封装置は、前記回転軸の周面に対して密接するゴムリップ部を備えるとともに、前記回転軸の軸方向における前記ゴムリップ部より機外側に配設されて前記回転軸の周面に対して密接する樹脂リップ部を備え、
   前記回転軸の周面には、前記ゴムリップ部と対向する位置に前記周面を凹凸状に形成してなる凹凸部が形成され、
   さらに、前記樹脂リップ部と対向する位置に、螺子溝によって前記回転軸の回転に伴い前記流体機械の機内側へ潤滑油を戻す油戻し部が形成されるとともに、
   該油戻し部より機外側に、前記回転軸の軸方向に沿った前記樹脂リップ部の幅内に位置するように前記軸方向に交差する溝によって、前記回転軸の静止時に機内側から機外側への潤滑油の流動を規制する流動規制部が形成されている流体機械の軸封構造。
2. 前記軸封装置は、前記樹脂リップ部を有する樹脂リップリングを１つ備え、１つの前記樹脂リップ部に対向するように前記油戻し部及び流動規制部が前記回転軸の軸方向に連続して設けられている請求項１に記載の流体機械の軸封構造。
3. 前記樹脂リップ部における前記油戻し部と対向する位置には、螺旋溝によって前記回転軸の回転に伴い前記流体機械の機内側へ潤滑油を戻す螺旋溝形成面が形成されている請求項２に記載の流体機械の軸封構造。
4. 前記軸封装置は、前記樹脂リップ部を有する樹脂リップリングを２つ備え、機内側に位置する一方の前記樹脂リップ部に前記油戻し部が対向配置されるとともに、機外側に位置する他方の前記樹脂リップ部に前記流動規制部が対向配置されている請求項１に記載の流体機械の軸封構造。
5. 前記流体機械は空調装置の冷媒圧縮機であって、該空調装置の冷媒としては二酸化炭素が用いられている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の流体機械の軸封構造。

Images