JP2016121762A - Shaft seal device and compressor - Google Patents
Shaft seal device and compressor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016121762A JP2016121762A JP2014262228A JP2014262228A JP2016121762A JP 2016121762 A JP2016121762 A JP 2016121762A JP 2014262228 A JP2014262228 A JP 2014262228A JP 2014262228 A JP2014262228 A JP 2014262228A JP 2016121762 A JP2016121762 A JP 2016121762A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- ring
- seal
- opening
- housing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 60
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 19
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 36
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 14
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 14
- 239000006260 foam Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 9
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N chloro(fluoro)methane Chemical group F[C]Cl KYKAJFCTULSVSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000181 Ethylene propylene rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000459 Nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920006168 hydrated nitrile rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16J15/02—Sealings between relatively-stationary surfaces
- F16J15/06—Sealings between relatively-stationary surfaces with solid packing compressed between sealing surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
- F16J15/3204—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings with at least one lip
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/38—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member sealed by a packing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Compressor (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
- Sealing With Elastic Sealing Lips (AREA)
- Gasket Seals (AREA)
Abstract
Description
本発明は、二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機の軸封装置および圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a shaft seal device and a compressor for a compressor that compresses a carbon dioxide refrigerant.
一般的な圧縮機は、シャフトの回転によりハウジング内の流体に流体圧を発生させる圧縮機構を有している。このような圧縮機は、ハウジングとシャフトの隙間からハウジングの外部へ流体が漏れ出るのを防止する軸封装置を備えている。 A general compressor has a compression mechanism that generates fluid pressure in a fluid in a housing by rotation of a shaft. Such a compressor includes a shaft seal device that prevents fluid from leaking out of the housing through a gap between the housing and the shaft.
近年、このような圧縮機では、フロンに変わる二酸化炭素(CO2)が冷媒ガスとして採用されつつある。このような冷媒ガスを採用した場合、軸封装置に作用する圧力がフロンを用いた場合よりも10倍以上となることがあり、軸封装置への負荷が大きく、軸封装置の耐久性の低下が一層生じやすくなる。 In recent years, in such a compressor, carbon dioxide (CO 2 ), which is replaced with chlorofluorocarbon, is being adopted as a refrigerant gas. When such a refrigerant gas is used, the pressure acting on the shaft seal device may be 10 times or more than when using chlorofluorocarbon, the load on the shaft seal device is large, and the durability of the shaft seal device is high. A decrease is more likely to occur.
そこで、耐久性を向上するため、軸孔に固定され、環状をなして固定環の作用部側に固定側シール端面をもつ固定環と、ハウジング内に位置するシャフトに固定され、環状をなして回転環の受動部側に固定側シール端面と摺接する回転側シール端面が形成された回転環と、シャフトに固定され、環状をなしてシャフトと回転環の隙間を封止するパッキン(Oリング)と、シャフトに固定され、回転環をハウジング外へ軸方向に押圧するバネを備えた軸封装置がある(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to improve the durability, it is fixed to the shaft hole, and is fixed to the shaft that is fixed to the shaft located in the housing and the fixed ring having the fixed side seal end surface on the working part side of the fixed ring. A rotary ring in which a rotary side seal end face that is in sliding contact with the fixed side seal end face is formed on the passive part side of the rotary ring, and a packing (O-ring) that is fixed to the shaft and seals the gap between the shaft and the rotary ring. There is a shaft seal device provided with a spring that is fixed to the shaft and presses the rotating ring in the axial direction outside the housing (see, for example, Patent Document 1).
上記特許文献1に記載されたような圧縮機の軸封装置では、固定側シール端面と回転側シール端面が摺動するようになっており、この摺動する部分で摩擦熱が発生する。また、二酸化炭素を採用した場合、軸封装置の雰囲気温度はフロンガスを用いた場合よりも高温になる。したがって、このような軸封装置は、耐熱性に優れていることが求められる。 In the shaft seal device of the compressor as described in Patent Document 1, the fixed-side seal end surface and the rotary-side seal end surface slide, and frictional heat is generated at the sliding portion. In addition, when carbon dioxide is employed, the ambient temperature of the shaft seal device is higher than that when chlorofluorocarbon is used. Therefore, such a shaft seal device is required to have excellent heat resistance.
また、このような圧縮機は、作動時に軸封装置の雰囲気圧力が常に大きく変動する。また、このような圧縮機では、作動時に二酸化炭素冷媒の圧力によってシャフトと回転環の隙間を封止するパッキンの内部に冷媒が繰り返し出入りする。このとき、高圧環境下でパッキンの内部に浸透した冷媒ガスが、減圧時等にパッキン内部で膨張する過程を繰り返し、パッキンに亀裂等が発生する発泡現象が生じる。このような現象が生じることのないよう、このような圧縮機の軸封装置は、耐発泡性に優れていることが求められる。 In such a compressor, the atmospheric pressure of the shaft seal device always fluctuates greatly during operation. In such a compressor, the refrigerant repeatedly enters and exits the packing that seals the gap between the shaft and the rotating ring by the pressure of the carbon dioxide refrigerant during operation. At this time, the refrigerant gas that has penetrated into the packing in a high-pressure environment repeats a process of expanding inside the packing during decompression or the like, and a foaming phenomenon occurs in which a crack or the like occurs in the packing. In order to prevent such a phenomenon from occurring, the shaft seal device of such a compressor is required to have excellent foam resistance.
また、二酸化炭素の分子量はフロンと比較して低くなっている。このため、このような圧縮機では、非常に透過性が高く、シャフトと回転環の隙間を封止するパッキンを透過して二酸化炭素がハウジングの外に漏れやすい。このような現象が生じないよう、このような圧縮機の軸封装置は、二酸化炭素耐透過性に優れていることも求められる。 In addition, the molecular weight of carbon dioxide is lower than that of Freon. For this reason, in such a compressor, the permeability is very high, and carbon dioxide tends to leak out of the housing through the packing that seals the gap between the shaft and the rotating ring. In order to prevent such a phenomenon from occurring, the shaft seal device of such a compressor is also required to have excellent carbon dioxide permeation resistance.
また、車両用空調装置に搭載される圧縮機は、極低温の状態で使用される場合もある。このため、このような圧縮機の軸封装置は、極低温でも気密性を確保できるようにすることも求められる。 Moreover, the compressor mounted in a vehicle air conditioner may be used in an extremely low temperature state. For this reason, such a shaft seal device of a compressor is also required to ensure airtightness even at extremely low temperatures.
上記したように、このような圧縮機の軸封装置では、耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性に優れていることが求められる。 As described above, such a shaft seal device for a compressor is required to have excellent heat resistance, foam resistance, carbon dioxide permeation resistance, and cryogenic resistance.
しかしながら、上記特許文献1に記載された圧縮機は、パッキン(Oリング)によりシャフトと回転環の接触面(シール部)を封止する構成となっており、このようなパッキンは一般的にゴム材が用いられる。しかし、ゴム材を用いてパッキンを構成した場合、耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たすのは困難であり、長期間にわたってシール面のシール性を維持するのは難しい。 However, the compressor described in Patent Document 1 has a configuration in which a contact surface (seal portion) between the shaft and the rotary ring is sealed by packing (O-ring), and such packing is generally rubber. A material is used. However, when packing is made of rubber material, it is difficult to satisfy the four requirements of heat resistance, foam resistance, carbon dioxide permeation resistance and cryogenic temperature resistance. Difficult to maintain.
本発明は上記問題に鑑みたもので、より長期間にわたってシール面のシール性を維持できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to maintain the sealing performance of the sealing surface for a longer period of time.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機(51)の軸封装置(20)であって、冷媒を収容するハウジング(53、55、57)の内側に位置するシャフト(63)に固定される回転環(22)と、ハウジングに形成された軸孔(53b)に固定され、軸孔に挿通されたシャフトを回転可能に支持する固定環(21)と、を備え、ハウジングと固定環のシール面およびシャフトと回転環のシール面のうち少なくとも一方には、開口部を有し、該開口部の両外側に突起部(23a〜25a、23b〜25b)が形成された環状の樹脂製のシール部材(23〜25)が設けられており、シール部材は、開口部がハウジングの内部の冷媒側を向くように配置され、開口部の両外側に形成された突起部が弾性によりシール面に押し付けられるようになっていることを特徴としている。 To achieve the above object, the invention according to claim 1 is a shaft seal device (20) of a compressor (51) for compressing a carbon dioxide refrigerant, wherein the housing (53, 55, 57) accommodates the refrigerant. A rotating ring (22) fixed to the shaft (63) located inside the shaft, and a fixing ring (rotatingly supported by the shaft hole (53b) formed in the housing and rotatably supporting the shaft inserted through the shaft hole ( 21), and at least one of the sealing surface of the housing and the stationary ring and the sealing surface of the shaft and the rotary ring has an opening, and protrusions (23a to 25a, 23b) on both outer sides of the opening. ˜25b) is formed, and the sealing member (23-25) made of an annular resin is provided, and the sealing member is arranged so that the opening faces the refrigerant side inside the housing, and both outer sides of the opening. Protrusions formed on It is characterized in that is adapted to be pressed against the seal surface by sex.
ここで、シール部材は、耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たす樹脂を用いることができる。このような樹脂製のシール部材は、例えば、ゴム材では満たすことのできない耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たすことができ、更に、弾性変形して開口部の両外側に形成された突起部がシール面に押し付けられるようにすることができるため、より長期間にわたってシール面のシール性を維持することができる。 Here, a resin that satisfies the four requirements of heat resistance, foam resistance, carbon dioxide permeation resistance and cryogenic temperature resistance can be used for the seal member. Such a resin seal member can satisfy, for example, four requirements of heat resistance, foam resistance, carbon dioxide permeation resistance, and cryogenic resistance that cannot be satisfied by a rubber material, and further elastic deformation. Since the protrusions formed on both outer sides of the opening can be pressed against the sealing surface, the sealing performance of the sealing surface can be maintained for a longer period of time.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る圧縮機および軸封装置について、図1〜図6を参照して説明する。本実施形態に係る圧縮機は、駆動軸の中心線に対して傾
斜して配置された斜板の傾斜角度を変化させることで、往復運動するピストンの行程を変化させて圧縮機の吐出容量を変化させる斜板型圧縮機51として構成されている。本斜板型圧縮機51は、二酸化炭素冷媒を圧縮する圧縮機である。本斜板型圧縮機51は、例えば、自動車等の空調装置に適用される。
(First embodiment)
Hereinafter, a compressor and a shaft seal device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The compressor according to the present embodiment changes the stroke of the reciprocating piston by changing the inclination angle of the swash plate arranged to be inclined with respect to the center line of the drive shaft, thereby reducing the discharge capacity of the compressor. The
また、本斜板型圧縮機51は、有底筒状のフロントハウジング53を有している。この有底筒状のフロントハウジング53の開口部には、この開口部を塞ぐようにシリンダブロック55が設けられており、このシリンダブロック55には、リアハウジング57が設けられている。フロントハウジング53の底壁53aの中央部とシリンダブロック55の中央部には、それぞれラジアルベアリング59、61が設けられており、これらラジアルベアリング59、61間に、シャフト63が軸支されている。なお、フロントハウジング53とシリンダブロック55とリアハウジング57により冷媒を収容するハウジングが構成される。
The
また、フロントハウジング53の底壁53aでラジアルベアリング59より前側(図中、左側)には、メカニカルシールと呼ばれる軸封装置20が設けられている。この軸封装置20は、フロントハウジング53とシャフト63の隙間からフロントハウジング53の外部に冷媒が漏れ出るのを防止するためのものである。この軸封装置20については、後で詳細に説明する。
A
フロントハウジング53の底壁53a上には、シャフト63に固定された円盤状のラグプレート73が設けられている。このラグプレート73と底壁53aとの間には、スラスト軸受75が介装されておりピストン圧縮反力による軸方向荷重を受けている。
On the
シャフト63のラグプレート73とシリンダブロック55との間には、斜板77がシャフト63の軸方向に対して回転可能に設けられている。この斜板77とラグプレート73とは、ラグプレート73に設けられたリンク機構部79と、斜板77に設けられたピン81によって、傾角可能に連結されており、ラグプレート73の回転を斜板77に伝達するようになっている。
A
シリンダブロック55には、周方向に等間隔に離間してシリンダボア83が形成されている。このシリンダボア83は、シャフト63の軸線に平行に配設されており、その内部にはピストン85が往復動可能に挿入されている。
Cylinder bores 83 are formed in the
このピストン85には球面軸受87が設けられている。この球面軸受87には、斜板77の外周部を周方向に摺動可能に把持した一対のシュー89が係合している。
The
シリンダブロック55とリアハウジング57との間にはバルブプレート91が介装されており、このバルブプレート91とシリンダブロック55との間には、吸入弁93が設けられており、吸入ポートをシールするようになっている。
A
リアハウジング57の内側には、吸入室95と吐出室97が設けられている。バルブプレート91のリアハウジング57側の吐出室97には、吐出弁99と弁リフト量を規制するリテーナ101がボルト等によってバルブプレート91に締結されている。
A
リアハウジング57には、制御弁103が設けられており、斜板室71に制御ガスを導入して斜板の傾き角を調整し、吐出容量を設定するようになっている。なお、制御弁103から斜板室71へ制御ガスを導入する通路は、シリンダブロック55、リアハウジング57、バルブプレート91等に形成されるがここでは図示しない。
The
次に、本実施形態の軸封装置20について説明する。本軸封装置20は、シャフト63の周囲を密封するものである。また、本軸封装置20は、バランス型の軸封装置である。軸封装置20は、フロントハウジング53の底壁53aの中央部に形成された軸孔53bに設けられている。図2に示すように、軸封装置20は、固定環21、回転環22、スプリング27およびブラケット28を有している。
Next, the
固定環21は、例えば、シリコンカーバイト製であり、軸孔53bに固定されている。その軸孔53bはフロントハウジング53に形成されている。固定環21は軸孔53bに挿通されたシャフト63を回転可能に支持する。また、固定環21は、環状をなしており、回転環22側(図中、右側)に固定側シール端面21aを有している。
The fixed
回転環22は、例えば、カーボン製であり、フロントハウジング53の内側に位置するシャフト63に固定されている。回転環22は、環状をなしており、固定環21側(図中、左側)に回転側シール端面22aを有している。回転環22は、シャフト63と一体となって回転する。
The
スプリング27は、たとえばコイルバネであり、シャフト63にブラケット28を介して固定されている。また、スプリング27は、回転環22をフロントハウジング53の前側(図中、左側)へ軸方向に付勢する。
The
ブラケット28は、スプリング27の座面を形成するものであり、シャフト63に固定され、シャフト63と回転環22と一体的に回転する。
The
また、固定環21とフロントハウジング53のハウジングの軸孔53bの接触面(シール面)と、回転環22とシャフト63の接触面(シール面)には、それぞれシール部材に相当するUリング23が設けられている。
Further, U-rings 23 corresponding to sealing members are respectively provided on the contact surface (seal surface) of the
具体的には、固定環21の外周面にはUリング挿入溝210が形成されており、このUリング挿入溝210に柔軟性を有する樹脂製のUリング23が配置されている。このUリング23により固定環21とフロントハウジング53の軸孔53bの接触面(シール面)がシールされるようになっている。
Specifically, a
また、回転環22の内周面にはUリング挿入溝220が形成されており、このUリング挿入溝220にも柔軟性を有する樹脂製のUリング23が配置されている。このUリング23により回転環22とシャフト63の接触面(シール面)がシールされるようになっている。各Uリング23の構成および材質は同一となっている。
In addition, a
図3は、回転環22とシャフト63の接触面の断面図である。また、図4は、本実施形態に係る軸封装置のUリング23の断面の様子を示した図である。Uリング23は、開口部の両外側に突起部23aと突起部23bが形成された断面U字形状をなす環状のシール部材である。Uリング23は、フッ化炭素樹脂であるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)により構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the contact surface between the
Uリング23は、開口部がハウジングの内部の冷媒側を向くように配置されている。Uリング23は、開口部の両外側に形成された突起部23a、23bが弾性によりシール面に押し付けられる寸法構造となっている。すなわち、Uリング23は、図5に示すように、ハウジングの内部の冷媒の圧力Pが高くなるとUリング23が弾性変形して開口部が広がり突起部23aと突起部23bにシャフト63と回転環22を押さえ付ける力Fが働き、シール面(回転環22とシャフト63の接触面)を強い力でシールするようになっている。
The U-ring 23 is disposed so that the opening faces the refrigerant side inside the housing. The U-ring 23 has a dimensional structure in which
また、Uリング23の開口部には、環状をなす金属製のバネ部材230が設けられている。このバネ部材230は、Uリング23の開口部を押し広げる。このバネ部材230によってUリング23の突起部23aと突起部23bがシール面により強く押し付けられるようになっている。
Further, an annular
なお、本実施形態におけるバネ部材230は、断面がW字形状となっている。このバネ部材230により、ハウジングの内部の冷媒の圧力が低い場合でも、開口部が広がり突起部23aと突起部23bがシール面に押し付けられるようになっている。
In addition, the
上記した構成において、シャフト63を外部駆動力(例えば車両エンジン)により回転すると、シャフト63に固定されたラグプレート73が回転し、ピン81とリンク機構部79によって連結された斜板77が回転する。ここで、斜板77の外周部はシュー89によって周方向摺動自在に把持されており、シュー89は、ピストン85の球面軸受に揺動自在に係合されている。したがって、斜板77の回転揺動運動はピストン85の往復運動に変換され、シリンダ内の流体の吐出、吸入が行われる。
In the above configuration, when the
このような斜板型圧縮機51の軸封装置20では、(A)固定側シール端面21aと回転側シール端面22aの接触面、(B)回転環22とシャフト63の接触面、(C)固定環21とフロントハウジング53のハウジングの軸孔53bの接触面の3箇所において、外部への冷媒の漏洩を防止するシール部分が生じる。以下、(A)〜(C)に示したシールについて説明する。
In such a
(A)固定側シール端面21aと回転側シール端面22aの接触面のシール
シャフト63が回転すると、固定環21の固定側シール端面21aと、回転環22の回転側シール端面22aとがスプリング27及び圧縮機の冷媒内圧により押圧されつつ摺動する。なお、冷媒として使用される二酸化炭素冷媒には潤滑油が混入されており、この潤滑油が固定環21の固定側シール端面21aと回転環22の回転側シール端面22aの接触面に引き込まれて油膜が形成される。このように、固定側シール端面21aと回転側シール端面22aの微小隙間が潤滑油で満たされ、ハウジング内の冷媒が外部に漏れないようシールされる。
(A) When the
また、シャフト63が軸方向に変位してもスプリング27により回転環22のシャフト63の軸方向への移動が許容されるため固定環21の固定側シール端面21aと回転環22の回転側シール端面22aのシールは維持される。
Further, even if the
(B)回転環22とシャフト63の接触面のシール
シャフト63と回転環22の接触面(シール面)には、開口部の両外側に突起部23a、23bが形成された断面U字形状の環状の樹脂製のUリング23が設けられている。そして、開口部の両外側に形成された突起部23a、23bが弾性によりシール面に押し付けられ、シャフト63と回転環22のシール面がシールされる。
(B) Sealing of the contact surface between the
(C)固定環21とフロントハウジング53の軸孔53bの接触面のシール
固定環21とフロントハウジング53の軸孔53bの接触面(シール面)には、開口部の両外側に突起部23a、23bが形成された断面U字形状の環状の樹脂製のUリング23が設けられている。そして、開口部の両外側に形成された突起部23a、23bが弾性によりシール面に押し付けられ、固定環21とフロントハウジング53の軸孔53bのシール面がシールされる。
(C) Sealing of the contact surface between the fixed
本斜板型圧縮機51は、二酸化炭素を冷媒として採用しているため、軸封装置20においては、耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たすことが求められる。
Since the
本実施形態の軸封装置20に設けられた2つのUリング23は、それぞれフッ化炭素樹脂であるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)により構成されている。ここで、図6を参照して、各種ゴム材と樹脂であるPTFEの各種特性比較について説明する。
The two U rings 23 provided in the
EPDM(エチレンプロピレンゴム)は、耐熱性、二酸化炭素耐透過性、耐発泡性および極低温性のいずれも劣る。また、高温用HNBR(ニトリルゴム)は、耐熱性、二酸化炭素耐透過性および極低温性に優れているものの耐発泡性に劣る。また、VMQ(シリコーンゴム)は、耐熱性、耐発泡性および極低温性に優れているものの二酸化炭素耐透過性に劣る。また、FKM(フッ素ゴム)は、耐熱性および二酸化炭素耐透過性に優れているが、耐発泡性および極低温性は劣る。このように、ゴム剤では、耐熱性、二酸化炭素耐透過性、耐発泡性および極低温性の4つの要求を満たすことはできない。 EPDM (ethylene propylene rubber) is inferior in all of heat resistance, carbon dioxide permeation resistance, foam resistance and cryogenic temperature. Moreover, although HNBR (nitrile rubber) for high temperature is excellent in heat resistance, carbon dioxide permeation resistance and cryogenic temperature, it is inferior in foaming resistance. Moreover, VMQ (silicone rubber) is inferior in carbon dioxide permeation resistance although it is excellent in heat resistance, foam resistance and cryogenic temperature. FKM (fluoro rubber) is excellent in heat resistance and carbon dioxide permeation resistance, but is inferior in foam resistance and cryogenic temperature. As described above, the rubber agent cannot satisfy the four requirements of heat resistance, carbon dioxide permeation resistance, foam resistance and cryogenic temperature.
これに対し、本実施形態の軸封装置20に設けられた2つのUリング23は、柔軟性を有する樹脂であるPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)により構成されており、このPTFEは、耐熱性、二酸化炭素耐透過性、耐発泡性および極低温性の4つの要件を満たしている。
On the other hand, the two U-rings 23 provided in the
上記した構成によれば、軸封装置20は、ハウジングと固定環21のシール面およびシャフト63と回転環22のシール面に、それぞれ開口部の両外側に突起部23a、23bが形成された断面U字形状の環状の樹脂製のUリング23が設けられており、Uリング23は、開口部がハウジングの内部の冷媒側を向くように配置され、開口部の両外側に形成された突起部23a、23bが弾性によりシール面に押し付けられるようになっている。ここで、Uリング23は、耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たす樹脂を用いることができる。このような樹脂製のUリング23は、例えば、ゴム材では満たすことのできない耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たすことができ、更に、弾性変形して開口部の両外側に形成された突起部23a、23bがシール面に押し付けられるようにすることができるため、より長期間にわたってシール面のシール性を維持することができる。
According to the configuration described above, the
また、シャフト63と回転環22のシール面では、スプリング27に付勢された回転環22がシャフト63とともにシャフト63の軸方向に移動する場合があるが、このようなシャフト63と回転環22のシール面に上記したUリング23を設けることで、効果的にシールを行うことが可能である。
Further, on the seal surface of the
また、耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たすことができる樹脂としては、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)を用いることができる。 Moreover, as a resin that can satisfy the four requirements of heat resistance, foam resistance, carbon dioxide permeation resistance and cryogenic temperature resistance, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene) can be used.
また、Uリング23は、Uリング23の開口部を押し広げるバネ部材230を有し、該バネ部材230により突起部23a、23bがシール面に押し付けられるようになっているので、ハウジングの内部の冷媒の圧力が低い場合でも、シール性を確保することができる。
The U-ring 23 has a
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態に係る圧縮機および軸封装置について、図7、図8を参照して説明する。上記第1実施形態におけるUリング23は、断面がW字形状となっているバネ部材230を有しているが、本実施形態におけるUリング24は、直径の異なる2つの円環板状のバネ部材240、241を有している。Uリング24は、開口部の両外側に突起部24aと突起部24bが形成された断面U字形状をなす環状のシール部材である。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a compressor and a shaft seal device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The U-ring 23 in the first embodiment has a
バネ部材240、241は、それぞれ金属製の薄板を円環状に形成してあり、弾性変形するようになっている。
Each of the
外側のバネ部材240は、Uリング24の開口部の外周側側面よりも僅かに大きくなっており、Uリング24の開口部に配置されると、図8に示すように、径外方向に力が作用する。
The
また、内側のバネ部材241は、Uリング24の開口部の内周側側面よりも僅かに小さくなっており、Uリング24の開口部に配置されると、図8に示すように、径内方向に力が作用する。
Further, the
これらのバネ部材240、241により、ハウジングの内部の冷媒の圧力が低い場合でも、開口部が広がり突起部24aと突起部24bがシール面に押し付けられるようになっている。
With these
このようなUリング24が、固定環21とフロントハウジング53のハウジングの軸孔53bの接触面(シール面)と、回転環22とシャフト63の接触面(シール面)にそれぞれ設けられている。
Such U-rings 24 are provided on a contact surface (seal surface) of the
本実施形態では、上記第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。 In this embodiment, the effect produced from the configuration common to the first embodiment can be obtained in the same manner as in the first embodiment.
また、本実施形態のような金属製の薄板を円環状に形成したバネ部材240、241を備えたUリング24は、構成が簡素であるため低コスト化が可能であり、軸封装置20の小型化も可能である。
In addition, the U-ring 24 including the
なお、本実施形態は第1実施形態に基づいた実施形態であるが、本実施形態を前述の第1実施形態のうちの何れかと組み合わせることも可能である。 In addition, although this embodiment is embodiment based on 1st Embodiment, it is also possible to combine this embodiment with either of the above-mentioned 1st Embodiment.
(第3実施形態)
以下、本発明の第3実施形態に係る圧縮機および軸封装置について、図9、図10を参照して説明する。上記第1実施形態におけるUリング23のバネ部材230の断面がW字形状となっているが、本実施形態におけるUリング25のバネ部材250の断面がU字形状となっている。Uリング25は、開口部の両外側に突起部25aと突起部25bが形成された断面U字形状をなすシール部材である。
(Third embodiment)
Hereinafter, a compressor and a shaft seal device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Although the cross section of the
バネ部材250は、断面をU字形状に形成した金属製の薄板を円環状に形成して構成されている。バネ部材250は、Uリング24の開口部に配置されると、図8に示すように、バネ部材250の開口部を開口させる方向に力が作用する。
The
このバネ部材250により、ハウジングの内部の冷媒の圧力が低い場合でも、開口部が広がり突起部25aと突起部25bがシール面に押し付けられるようになっている。
Even when the pressure of the refrigerant inside the housing is low, the
このようなUリング25が、固定環21とフロントハウジング53のハウジングの軸孔53bの接触面(シール面)と、回転環22とシャフト63の接触面(シール面)にそれぞれ設けられている。
Such U-rings 25 are provided on the contact surface (seal surface) of the
本実施形態では、上記第1実施形態と共通の構成から奏される効果を第1実施形態と同様に得ることができる。 In this embodiment, the effect produced from the configuration common to the first embodiment can be obtained in the same manner as in the first embodiment.
また、本実施形態のような断面がU字形状となっているバネ部材250を備えたUリング25は、構成が簡素であるため低コスト化が可能であり、軸封装置20の小型化も可能である。
Further, since the U-ring 25 including the
なお、本実施形態は第1実施形態に基づいた実施形態であるが、本実施形態を前述の第1実施形態のうちの何れかと組み合わせることも可能である。 In addition, although this embodiment is embodiment based on 1st Embodiment, it is also possible to combine this embodiment with either of the above-mentioned 1st Embodiment.
(他の実施形態)
上記第1〜第3実施形態では、本発明の圧縮機について、二酸化炭素を冷媒とした斜板型圧縮機を例に説明したが、斜板型圧縮機以外の各種圧縮機に適用することができる。
(Other embodiments)
In the first to third embodiments, the compressor of the present invention has been described by taking a swash plate compressor using carbon dioxide as a refrigerant as an example, but it can be applied to various compressors other than the swash plate compressor. it can.
また、上記第1〜第3実施形態では、バランス型の軸封装置を例に説明したが、このような型の軸封装置に限定されるものではなく、例えば、アンバランス型の軸封装置に適用することもできる。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the balance type shaft seal apparatus was demonstrated to the example, it is not limited to such a type shaft seal apparatus, For example, an unbalanced shaft seal apparatus It can also be applied to.
また、上記第1〜第3実施形態では、Uリング23〜25は、断面がU字形状となっているが、例えば、断面がV字形状となっているようにしてもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the U rings 23-25 have a U-shaped cross section, you may make it a cross section become a V shape, for example.
また、上記第1〜第3実施形態では、Uリング23〜25の開口部には、バネ部材230、240、241、250が設けられているが、必ずしもこのようなバネ部材を設ける必要はない。
In the first to third embodiments, the
また、上記第1〜第3実施形態では、Uリング23〜25をPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)により構成したが、PTFE以外の耐熱性、耐発泡性、二酸化炭素耐透過性および耐極低温性の4つの要件を満たす樹脂により構成してもよい。 Moreover, in the said 1st-3rd embodiment, although the U rings 23-25 were comprised by PTFE (polytetrafluoroethylene), heat resistance other than PTFE, foam resistance, carbon dioxide permeation resistance, and cryogenic resistance You may comprise by resin satisfying these four requirements.
また、上記第1実施形態のUリング23は、断面形状がW字形状のバネ部材230を備え、上記第2実施形態のUリング25は、断面形状がU字形状のバネ部材250を備えているが、例えば、Uリングに、断面形状がV字形状のバネ部材を備えるようにしてもよい。
The U-ring 23 of the first embodiment includes a
また、上記第1〜第3実施形態では、ハウジング53と固定環21のシール面およびシャフト63と回転環22のシール面の両方のシール面にUリング23〜25を設けたが、ハウジング53と固定環21のシール面およびシャフト63と回転環22のシール面のいずれか一方にUリング23〜25を設けてもよい。また、シャフト63と回転環22のシール面にUリングを設け、例えば、ハウジング53と固定環21のシール面はシール性が維持されるよう接合してもよい。
In the first to third embodiments, the U-rings 23 to 25 are provided on the sealing surfaces of the
また、上記第1〜第3実施形態では、固定環21におけるフロントハウジング53との接触面にUリング23〜25を設けたが、フロントハウジング53における固定環21との接触面にUリング23〜25を設けてもよい。また、上記第1、第2実施形態では、回転環22におけるシャフト63との接触面にUリング23〜25を設けたが、シャフト63における回転環22との接触面にUリング23〜25を設けてもよい。
In the first to third embodiments, the U-rings 23 to 25 are provided on the contact surface of the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. In each of the above embodiments, when referring to the material, shape, positional relationship, etc. of the constituent elements, etc., unless otherwise specified, or in principle limited to a specific material, shape, positional relationship, etc. The material, shape, positional relationship, etc. are not limited.
20 軸封装置
21 固定環
21a 固定側シール端面
22 回転環
22a 回転側シール端面
27 スプリング
28 ブラケット
23a〜25a、23b〜25b 突起部
23〜25 Uリング
230、240、241、250 バネ部材
51 斜板型圧縮機
53 フロントハウジング
57 リアハウジング
63 シャフト
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記冷媒を収容するハウジング(53、55、57)の内側に位置するシャフト(63)に固定される回転環(22)と、
前記ハウジングに形成された軸孔(53b)に固定され、前記軸孔に挿通された前記シャフトを回転可能に支持する固定環(21)と、を備え、
前記ハウジングと前記固定環のシール面および前記シャフトと前記回転環のシール面のうち少なくとも一方には、開口部を有し、該開口部の両外側に突起部(23a〜25a、23b〜25b)が形成された環状の樹脂製のシール部材(23〜25)が設けられており、
前記シール部材は、前記開口部が前記ハウジングの内部の前記冷媒側を向くように配置され、前記開口部の両外側に形成された前記突起部が弾性により前記シール面に押し付けられるようになっていることを特徴とする軸封装置。 A shaft seal device (20) of a compressor (51) for compressing carbon dioxide refrigerant,
A rotating ring (22) fixed to a shaft (63) located inside a housing (53, 55, 57) containing the refrigerant;
A fixed ring (21) fixed to a shaft hole (53b) formed in the housing and rotatably supporting the shaft inserted through the shaft hole;
At least one of the sealing surface of the housing and the stationary ring and the sealing surface of the shaft and the rotating ring has an opening, and protrusions (23a to 25a, 23b to 25b) on both outer sides of the opening. An annular resin sealing member (23-25) formed with
The seal member is arranged such that the opening faces the refrigerant side inside the housing, and the protrusions formed on both outer sides of the opening are pressed against the seal surface by elasticity. A shaft seal device.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014262228A JP2016121762A (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Shaft seal device and compressor |
PCT/JP2015/006087 WO2016103601A1 (en) | 2014-12-25 | 2015-12-08 | Shaft sealing device and compressor using same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014262228A JP2016121762A (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Shaft seal device and compressor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016121762A true JP2016121762A (en) | 2016-07-07 |
Family
ID=56149671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014262228A Pending JP2016121762A (en) | 2014-12-25 | 2014-12-25 | Shaft seal device and compressor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2016121762A (en) |
WO (1) | WO2016103601A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021167617A (en) * | 2020-04-09 | 2021-10-21 | イーグル工業株式会社 | Metal gasket |
WO2023233969A1 (en) * | 2022-06-01 | 2023-12-07 | 伸和コントロールズ株式会社 | Three-way valve for flow rate control, and temperature control device |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20230028144A1 (en) * | 2019-12-11 | 2023-01-26 | Ntn Corporation | Shaft seal |
DE102020209639A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | BSH Hausgeräte GmbH | Sealing ring for a plant cultivation system and plant cultivation system with a sealing ring |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6311428Y2 (en) * | 1980-04-10 | 1988-04-04 | ||
JP2630634B2 (en) * | 1988-09-13 | 1997-07-16 | 宇宙開発事業団 | High rigidity seal ring |
JP2007092546A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Toshiba Kyaria Kk | Fluid machine |
JP2008111391A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Sanden Corp | Compressor |
JP2009174376A (en) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Valeo Thermal Systems Japan Corp | Shaft seal structure for compressor |
JP5128692B2 (en) * | 2010-06-30 | 2013-01-23 | 三菱電線工業株式会社 | U-shaped seal |
-
2014
- 2014-12-25 JP JP2014262228A patent/JP2016121762A/en active Pending
-
2015
- 2015-12-08 WO PCT/JP2015/006087 patent/WO2016103601A1/en active Application Filing
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2021167617A (en) * | 2020-04-09 | 2021-10-21 | イーグル工業株式会社 | Metal gasket |
JP7383355B2 (en) | 2020-04-09 | 2023-11-20 | イーグル工業株式会社 | metal gasket |
WO2023233969A1 (en) * | 2022-06-01 | 2023-12-07 | 伸和コントロールズ株式会社 | Three-way valve for flow rate control, and temperature control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016103601A1 (en) | 2016-06-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016103601A1 (en) | Shaft sealing device and compressor using same | |
WO2000079157A1 (en) | Lip-type high-pressure seal | |
KR20120138669A (en) | Refrigerator of type of coolness storage | |
JP2000170656A (en) | Compressor sealing structure and compressor | |
JP4887718B2 (en) | Sealing device | |
JP4958445B2 (en) | Mechanical seal device for compressor | |
JP2002317764A (en) | Compressor sealing structure and compressor | |
JP2005201366A (en) | Shaft seal device and compressor | |
JP2003240129A (en) | Seal | |
WO2016103602A1 (en) | Shaft-sealing device and compressor | |
JP2003028302A (en) | Sealing device | |
US8991297B2 (en) | Compressors with improved sealing assemblies | |
US20200332896A1 (en) | Seal structure and seal to be used in same | |
JP2007292306A (en) | Shaft seal device for fluid machine | |
JPH09133217A (en) | Lip type seal | |
TWM574194U (en) | Composite piston ring structure of inflator | |
JP2005201336A (en) | Shaft seal device and compressor | |
JP4143786B2 (en) | Sealing device | |
JP2004060830A (en) | Lip type high pressure seal | |
JP2006177500A (en) | Mechanical seal | |
JP2005090626A (en) | Sealing construction | |
JP2009108688A (en) | Shaft sealing device for compressor | |
JP2004301173A (en) | Sealing structure | |
JP2003269615A (en) | Seal ring and seal structure | |
JP2005090625A (en) | Sealing construction |