JP3971802B2 - 圧縮機の軸封構造 - Google Patents
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Description
本発明は、外部駆動源の駆動により回転軸が回転することで圧縮動作を行う圧縮機において、回転軸を封止することで、高圧側である圧縮機内部に存在する冷媒や潤滑油等の流体の、低圧側である圧縮機外部への漏れを防止する軸封構造に関する。
[背景技術]
特開平6−300142号公報は、例えば、圧縮機に組み込まれてその回転軸を封止する軸封装置について開示する。図7に示すように、この軸封装置は、ゴム製の第1リップリング91と、第1リップリング91に対して圧縮機外部側に配置されたフッ素樹脂製の第2リップリング92とを備えている。そして、第1リップリング91及び第2リップリング92が、それぞれリップ部911,921を回転軸93の外周面931に接触させることで、回転軸93の回転時及び回転停止時における流体の漏れを防止する。
ここで、前記第1リップリング91のリップ部911は、回転軸93の回転時には、流体を第2リップリング92側へ漏らすように設定されている。このリップ部911から漏れた流体(主には潤滑油)がリップ部911,921を潤滑し、リップ部911,921が摩耗劣化したり、高温に発熱して熱劣化したりすることがなく、リップ部911,921の耐久性を高めている。
前述したように、回転軸93の回転停止時に流体の漏れを防止してなおかつ、回転軸93の回転時に流体を漏らすようにするためには、回転軸93の外周面931に対するリップ部911の接触姿勢を好適な状態に設定・維持することが重要である。前記公報の軸封装置は、第2リップリング92を第1リップリング91に対して密着状に配置し、回転軸93の外周面931に対するリップ部911の接触姿勢の維持を、第2リップリング92のバックアップ支持により行わせている。
ところが、回転軸93の回転時に圧縮機内部の圧力が高くなると、この高圧力により付勢された第1リップリング91が、リップ部921を回転軸93に対して過大な力で押し付ける。従って、リップ部921の温度、ひいてはその周囲の温度が上昇される。その結果、フッ素樹脂と比較して熱に弱いゴム製のリップ部911が、リップ部921の発熱を受けて熱劣化することとなっていた。
本発明の目的は、第1リップリングのリップ部の劣化を抑制して耐久性に優れた圧縮機の軸封構造を提供することにある。
[発明の開示]
本発明にともなう軸封構造は、第1リップリングと第2リップリングとの間に姿勢保持部材を配設し、姿勢保持部材により、回転軸の外周面に対する第1リップリングのリップ部の接触姿勢をバックアップ支持するように構成されている。このように、第1リップリングのリップ部の接触姿勢の維持を、専用の姿勢保持部材により行っている。従って、クランク室の高圧時に、第1リップリングが、第2リップリングのリップ部を回転軸の外周面に対して過大な圧力で押し付ける状況を回避できる。その結果、第2リップリングのリップ部における過大な発熱を防止でき、この発熱を受けることでの第1リップリングの熱劣化を防止できる。
前記回転軸の回転時には、流体を第2リップリング側へ漏らすように、回転軸の外周面に対する第1リップリングのリップ部の接触姿勢が設定されている。従って、漏れた流体が第1リップリング及び第2リップリングのリップ部を好適に潤滑し、このリップ部の摩擦劣化及び熱劣化を防止できる。
前記第1リップリングのリップ部の先端部には内径方向に突出する尖鋭状の突条部が形成され、第1リップリングのリップ部は突条部の先端を以て回転軸の外周面に環状領域で接触されており、この突条部を形成する圧縮機内部側の傾斜面が回転軸の外周面に対してなす角を、同じく突条部を形成する圧縮機外部側の傾斜面が回転軸の外周面に対してなす角より小さくなるように、回転軸の外周面に対する第1リップリングのリップ部の接触姿勢が設定されている。従って、第1リップリングのリップ部は、回転軸の回転停止時にはシール性能を十分に発揮してなおかつ、回転軸の回転時には多くの流体を漏らすことができる。その結果、漏れ流体による第1リップリング及び第2リップリングのリップ部の潤滑状態が良好となり、このリップ部の摩擦劣化及び熱劣化の防止効果が高められる。
前記姿勢保持部材と第2リップリングのリップ部との間には空間が確保されている。従って、クランク室の高圧時に、第1リップリングに作用する荷重が姿勢保持部材により支承され、第2リップリングのリップ部に伝達されない。その結果、第2リップリングのリップ部の発熱が抑制される。
前記第2リップリングのリップ部と回転軸の外周面との接触区間には、回転軸の回転により作動するポンプ構造が構築され、ポンプ構造により、第2リップリングのリップ部と回転軸の外周面との接触区間に存在する流体が圧縮機内部側へ送られるように構成されている。従って、第2リップリングのリップ部のシール性能が高められる。その結果、前述したように、回転軸の回転時には第1リップリングのリップ部から流体が漏れる構成であっても、軸封構造全体としてのシール性能の低下はない。
前記ポンプ構造は、第2リップリングのリップ部或いは回転軸の外周面の少なくとも一方に刻設されたポンプ溝を有し、ポンプ溝は、第2リップリングのリップ部と回転軸の外周面との接触区間において、圧縮機内部側の区間にのみ形成され、圧縮機外部側の区間には形成されていない。つまり、ポンプ溝を圧縮機外部側に開放されないように形成した。従って、例えば、回転軸の回転停止時において、ポンプ溝内に残留する流体が圧縮機外部側へ流出されることがない。その結果、回転軸の回転停止時における軸封構造のシール性能が向上される。
前記ポンプ溝は、第2リップリングの軸線を中心とした螺旋状をなしている。従って、ポンプ溝は、回転軸の回転により、回転軸の外周面との間で螺旋ポンプ作用を奏する。
前記圧縮機は、圧縮機内部側としてのクランク室とシリンダボアとが区画形成され、クランク室に収容されたカムプレートは回転軸に一体回転可能でかつ傾動可能に挿着され、シリンダボアにはピストンが往復動可能に収容され、クランク室の圧力を変更することにより、クランク室の圧力とシリンダボアの圧力とのピストンを介した差を変更し、その差に応じてカムプレートの傾角を変更して、吐出容量を制御するように構成されている。従って、吐出容量を小さく制御するために、クランク室の圧力が高くなる。このように、条件的に厳しい圧縮機に前述した構成の軸封構造を適用することは、その効果を奏するのに特に有効となる。
前記圧縮機は、カムプレートの最小傾角に連動して外部冷媒回路上の冷媒循環を阻止する冷媒循環阻止手段を備え、外部駆動源の作動時には常に回転軸が回転するように構成されている。従って、冷房不要時や外部冷媒回路の蒸発器においてフロストが発生しそうな場合等には、カムプレートの傾角を最小として、冷媒循環阻止手段により外部冷媒回路上の冷媒循環が阻止され、回転軸の回転が停止することはない。このように、条件的に厳しい圧縮機に前述した構成の軸封構造を適用することは、その効果を奏するのに特に有効となる。
前記圧縮機は、冷媒循環阻止手段による外部冷媒回路上の冷媒循環阻止時には、内部に吐出圧領域、クランク室、吸入圧領域及びシリンダボアを経由する流体の循環通路が形成され、この循環通路を構成してクランク室と吸入圧領域とを接続する通路は、クランク室に対して第1リップリング付近で開口されている。従って、第1リップリングのリップ部にとって条件的に厳しい最小傾角運転時には、クランク室において第1リップリング付近の流体の流通量が多くなる。その結果、第1リップリング及び第2リップリングのリップ部の潤滑に必要な量の流体を継続して漏らすことができ、このリップ部の潤滑を確実に行い得る。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明の第1実施例に従う軸封装置を適用したクラッチレスタイプの可変容量型圧縮機の縦断面図。
図2は、図1において軸封装置付近を拡大して示す図。
図3は、回転軸を挿入する前の第2リップリングを圧縮機外部側より見た正面図。
図4Aは、図2において突条部を拡大して示す図。
図4Bは、比較例の軸封装置において突条部を拡大して示す断面図。
図4Cは、別の比較例の軸封装置において突条部を拡大して示す断面図。
図5は、縦軸を第1リップリングのリップ部の温度、横軸を回転軸の回転数とし、本実施例の軸封装置の効果を特開平6−300142号公報の軸封装置と比較して示すグラフ。
図6は、本発明の第2実施例に従う軸封装置を示す拡大断面図。
図7は、特開平6−300142号公報の軸封装置を示す拡大断面図。
[発明を実施するための最良の形態]
(第1実施例)
以下、本発明の第1例を図1〜図5に基づいて説明する。
図1に示すように、フロントハウジング11はシリンダブロック12の前端に接合されている。リヤハウジング13は、シリンダブロック12の後端に弁形成体14を介して接合固定されている。クランク室15は、フロントハウジング11とシリンダブロック12とに囲まれて区画形成されている。回転軸16はクランク室15を通るように、フロントハウジング11とシリンダブロック12との間に回転可能に架設支持されている。回転軸16の一端は、フロントハウジング11の前壁を貫通して外部へ突出されている。
ボス部45は、フロントハウジング11の前壁面に突設されており、回転軸16の突出端部を取り囲む。プーリ17は、ボス部45の外周面にアンギュラベアリング18を介して回転可能に支持されている。プーリ17は回転軸16のフロントハウジング11からの突出端部に連結されており、その外周部に巻き掛けられたベルト19を介して外部駆動源としての車両エンジン20に、高価でかつ重量物であり、しかもオン・オフショックのともなう電磁クラッチ等のクラッチ機構を介することなく直結されている。従って、回転軸16は、車両エンジン20の動作時には常に回転駆動される。
軸封装置21は、回転軸16の突出端部の外周面161とボス部45の内周面451との間に介在され、回転軸16を封止している。この軸封装置21の構成については、後に詳述する。
回転支持体22は、クランク室15において回転軸16に止着されている。カムプレートとしての斜板23は、回転軸16に対してその軸線L方向へスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構24は回転支持体22と斜板23との間に介在されている。斜板23はヒンジ機構24により、回転軸16の軸線L方向へ傾動可能でかつ回転軸16と一体的に回転可能となっている。斜板23の半径中心部がシリンダブロック12側に移動すると、斜板23の傾角が減少される。傾角減少バネ26は、回転支持体22と斜板23との間に介在されている。傾角減少バネ26は、斜板23を傾角の減少方向に付勢する。傾角規制突部221は回転支持体22の後面に形成され、斜板23の最大傾角を当接規制する。
収容孔121はシリンダブロック12の中心部に貫設されている。冷媒循環阻止手段を構成する遮断体28は筒状をなし、収容孔121にスライド可能に収容されている。吸入通路開放バネ29は、収容孔121の端面と遮断体28との間に介在され、遮断体28を斜板23側へ付勢している。
前記回転軸16は、その後端部を以て遮断体28の内部に挿入されている。ラジアルベアリング30は、回転軸16の後端部と遮断体28の内周面との間に介在され、遮断体28とともに回転軸16に対して軸線L方向へスライド移動可能である。
吸入通路131は、リヤハウジング13及び弁形成体14の中心部に形成されている。吸入通路131は収容孔121に連通されており、その弁形成体14の前面に表れる開口周囲には、位置決め面141が形成されている。遮断面281は遮断体28の先端面に形成され、遮断体28の移動により位置決め面141に接離される。遮断面281が位置決め面141に当接されることにより、両者間のシール作用で吸入通路131と収容孔121の内空間との連通が遮断される。
スラストベアリング35は斜板23と遮断体28との間に介在され、回転軸16上にスライド移動可能に支持されている。スラストベアリング35は、吸入通路開放バネ29に付勢されて、常には斜板23と遮断体28との間で挟持されている。
そして、斜板23が遮断体28側へ傾動するのに伴い、斜板23の傾動がスラストベアリング35を介して遮断体28に伝達される。従って、遮断体28が吸入通路開放バネ29の付勢力に抗して位置決め面141側に移動され、遮断体28は遮断面281を以て位置決め面141に当接される。遮断面281が位置決め面141に当接された状態にて、斜板23のそれ以上の傾動が規制され、この規制された状態にて斜板23は0°よりも僅かに大きな最小傾角となる。
シリンダボア122はシリンダブロック12に貫設形成され、片頭型のピストン36はシリンダボア122に収容されている。ピストン36は、シュー37を介して斜板23の外周部に係留されており、斜板23の回転運動によりシリンダボア122内で前後往復運動される。
吸入圧領域である吸入室38及び吐出圧領域である吐出室39は、リヤハウジング13にぞれぞれ区画形成されている。吸入ポート142、吸入ポート142を開閉する吸入弁143、吐出ポート144、吐出ポート144を開閉する吐出弁145は、それぞれ弁形成体14に形成されている。そして、吸入室38の冷媒ガスは、ピストン36の復動動作により吸入ポート142及び吸入弁143を介してシリンダボア122に吸入される。シリンダボア122に吸入された冷媒ガスは、ピストン36の往動動作により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート144及び吐出弁145を介して吐出室39へ吐出される。
吸入室38は通口146を介して収容孔121に連通されている。そして、遮断体28がその遮断面281を以て位置決め面141に当接されると、通口146は吸入通路131から遮断される。通路46は回転軸16の軸芯に形成され、入口461は軸封装置21付近でクランク室15に開口されるとともに、出口462は吸入圧領域としての遮断体28の内空間で開口されている。放圧通口282は遮断体28の周面に貫設され、放圧通口282を介して遮断体28の内空間と収容孔121の内空間とが連通されている。
給気通路48は吐出室39とクランク室15とを接続し、給気通路48上には容量制御弁49が介在されている。
以上構成の圧縮機は、その吸入室38に冷媒ガスを導入する通路となる吸入通路131と、吐出室39から冷媒ガスを排出する吐出フランジ75とが外部冷媒回路76により接続されている。凝縮器77、膨張弁78及び蒸発器79は外部冷媒回路76上に配置されている。
蒸発器79の近傍には温度センサ80が設置されている。温度センサ80は蒸発器79における温度を検出し、この検出温度情報を制御コンピュータ81へ出力する。容量制御弁49のソレノイド491の励消磁は、温度センサ80からの検出温度情報に基づいて制御コンピュータ81によって制御される。制御コンピュータ81は、エアコンスイッチ82のON状態のもとに検出温度が設定温度以下になると容量制御弁49のソレノイド491の消磁を指令する。この設定温度以下の温度は蒸発器79においてフロストが発生しそうな状況を反映する。また、制御コンピュータ81は、エアコンスイッチ82のOFFによってソレノイド491を消磁する。
ソレノイド491が消磁されると給気通路48が開かれ、吐出室39とクランク室15とが連通される。従って、吐出室39の高圧冷媒ガスが給気通路48を介してクランク室15へ供給され、クランク室15の圧力が高くなる。クランク室15の圧力上昇により斜板23の傾角が最小傾角へ移行する。
遮断体28の遮断面281が位置決め面141に当接すると吸入通路131における通過断面積が零となり、外部冷媒回路76から吸入室38への冷媒ガス流入が阻止される。
斜板23の最小傾角は0°ではないため、斜板傾角が最小の状態においてもシリンダボア122から吐出室39への吐出は行われている。吸入室38の冷媒ガスはシリンダボア122へ吸入されて吐出室39へ吐出される。即ち、斜板傾角が最小状態では、吐出室39、給気通路48、クランク室15、通路46、放圧通口282、吸入室38及びシリンダボア122を経由する循環通路が圧縮機内部にできている。冷媒ガスと共に流動する流体(主として潤滑油)は、この循環経路を経由して圧縮機内を潤滑する。吐出室39、クランク室15及び吸入室38の間では、圧力差が生じている。この圧力差及び放圧通口282における通路断面積が斜板23を最小径角に安定的に保持する。
ソレノイド491の励磁によって給気通路48が閉じられ、クランク室15の圧力が通路46及び放圧通口282を介した放圧に基づいて低下してゆく。この減圧により斜板23の傾角が最小傾角から最大傾角へ移行する。
次に、前記軸封装置21について詳述する。
図2に示すように、ケース51は大径円筒部511と小径円筒部512とを備え、ボス部45内に挿入されている。ケース51は、小径円筒部512の先端が、ボス部45内の奥まった位置に形成された段差壁面452に当接することで、クランク室15方向への移動が規制されている。ケース51は、大径円筒部511の先端が、ボス部45の内周面451に嵌め込まれたサークリップ52に当接することで、圧縮機外部方向への移動が規制されている。Oリング53は小径円筒部512に外嵌され、ボス部45の内周面451に接触されている。
第1リップリング54はアクリルニトリルブタジエンゴム等の合成ゴム製であり、第1保持金具55に保持されている。第2リップリング56はPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素樹脂製であり、第1リップリング54に対して圧縮機外部側に配置されている。姿勢保持部材としての姿勢保持リング61は、第1リップリング54と第2リップリング56との間に介在されている。第2保持金具58は、第2リップリング56に対して圧縮機外部側に配置されている。これら各部材54〜56,58,61は、ケース51内に収容されている。ケース51内において、第1保持金具55は大径円筒部511と小径円筒部512とを接続する段差壁面513に当接され、第2保持金具58は内径側に曲折された大径円筒部511の開口縁部514に当接されている。従って、第1リップリング54、第2リップリング56及び姿勢保持リング61は、第1保持金具55と第2保持金具58との間に狭持保持される。
前記第1リップリング54は、大径円筒部511の内周面に接触される外周シール部541と、回転軸16の外周面161に接触されるリップ部542とを備える。リップ部542は、ケース51の内空間をクランク室15方向に向かって延在されるとともに、その先端部は内径方向へ下降傾斜されている。尖鋭状をなす突条部59は、リップ部542の先端部において内周側に形成され、その先端593を以って回転軸16の外周面161に対して環状領域で接触されている。
図4Aは、図2において突条部59付近を拡大して示す。同図に示すように、突条部59を形成するクランク室15側の傾斜面591は、回転軸16の外周面161に対して所定の角度θ1で傾斜されている。同じく突条部59を構成する圧縮機外部側の傾斜面592は、回転軸16の外周面161に対して所定の角度θ2で傾斜されている。そして、回転軸16に対するリップ部542の接触姿勢は、傾斜面591が外周面161となす角θ1と、傾斜面592が外周面161となす角θ2とが、θ1<θ2の関係を満たすように設定されている。従って、第1リップリング54のリップ部542は、回転軸16の回転停止時にはシール性能が十分に発揮されるが、回転軸16の回転時にはクランク室15側から第2リップリング56側への流体漏れを増大させる傾向を示す。
ここで、図4Bはθ1=θ2の関係を満たすように、図4Cはθ1>θ2の関係を満たすように、それぞれ回転軸16に対するリップ部542の接触姿勢を設定した比較例を示す。この比較例では、本実施例とは異なり、回転軸16の回転時において、クランク室15側から第2リップリング56側への流体漏れを増大させる傾向が見られない。
ここで、本実施例と比較例との違いを考察すると、図4A、図4B及び図4Cに示すように、回転軸16の外周面161に弾性接触された突条部59は、先端593付近が押し潰された状態となっており、突条部59は先端593を含むある程度のシール幅を以て回転軸16の外周面161に接触されている。図4A、図4B及び図4Cに記した二点鎖線の曲線は、外周面161に対する突条部59の接触圧の強さの分布を示す。この分布からわかるように、回転軸16に対するリップ部542の接触姿勢がθ1=θ2を満たすように設定されると、接触圧のピーク、つまり、先端593がシール幅の中間(一点鎖線)に位置するように突条部59が押し潰される。θ1>θ2を満たすように設定されると、先端593が中間からクランク室15側にずれるように突条部59が押し潰される。本実施例のようにθ1<θ2を満たすように設定されると、先端593が中間から圧縮機外部側にずれるように突条部59が押し潰される。つまり、回転軸16の回転時におけるリップ部542のシール性能の高低は、突状部59の先端593付近の押し潰され方に大きく左右されると推定できる。
図3は、回転軸16を挿入する前の第2リップリング56を示す。この状態で第2リップリング56は平板状をなす。そして、図2に示すように、第2リップリング56は、回転軸16を挿入する時に内周縁部をクランク室15側へ湾曲させ、この湾曲部分がリップ部60をなす。リップ部60は、所定幅のシール面601を以って回転軸16の外周面161に対して環状領域で接触される。リップ部60のほとんどの部分は、第1リップリング54のリップ部542と回転軸16の外周面161との間に形成された空間に入り込んでいる。このように、第1リップリング54のリップ部542と第2リップリング56のリップ部60をラップさせた状態で配置することで、軸封装置21の軸線L方向への大きさをコンパクト化できた。
ポンプ溝602は、リップ部60のシール面601において第2リップリング56の軸線(L)を中心とした螺旋状に刻設されている。従って、ポンプ溝602とそれに対向する回転軸16の外周面161との間で、回転軸16の回転により動作する螺旋ポンプ構造が構築されている。なお、ポンプ溝602は、シール面601においてクランク室15側の部位にのみ形成され、圧縮機外部側の部位には形成されていない。
前記姿勢保持リング61は、外周部611が第1リップリング54と第2リップリング56との間で狭持されている。姿勢保持リング61は内周部612が湾曲され、この内周部612は、第1リップリング54のリップ部542と第2リップリング56のリップ部60とを遮断するようにクランク室15方向へ延びている。姿勢保持部613は内周部612の先端部に形成され、内径方向に曲折されて曲面状をなしている。姿勢保持部613は、第1リップリング54のリップ部542に密着され、リップ部542を圧縮機外部側よりバックアップ支持している。曲面状をなす姿勢保持部613は、リップ部542に対する当たりが柔らかとなる。また、図面からも明らかなように、姿勢保持リング61の内周部612と第2リップリング56のリップ部60との間には、空間が確保されている。
次に、前記軸封装置21の作用について説明する。
車両エンジン20が停止され、回転軸16の回転が停止された状態では、第1リップリング54のリップ部542が、自身の弾性力により回転軸16の外周面161に接触されている。従って、圧縮機内部であるクランク室15から圧縮機外部側への流体(冷媒及び潤滑油)の漏れが防止される。
ところが、前述したように、第1リップリング54のリップ部542は、回転軸16の回転時には第2リップリング56側へ流体を漏らすように構成されている。従って、車両エンジン20が起動され、回転軸16が回転されると、クランク室15の流体がリップ部542から第2リップリング56側へ漏れる。しかし、リップ部542から漏れた流体は第2リップリング56のリップ部60によりシールされ、圧縮機外部側へ漏れることはない。この時、ポンプ溝602が、相対回動される外周面161との間で螺旋ポンプ作用を奏して流体をクランク室15側へ積極的に送り返すことも、リップ部60によるシール機能の向上に貢献されている。
このように、回転軸16の回転時に、流体を第1リップリング54のリップ部542から漏らすようにすることで、漏れた流体(主として潤滑油)が第1リップリング54及び第2リップリング56のリップ部542,60を潤滑し、リップ部542,60の摩耗劣化や熱劣化が防止される。
上記構成の本実施例においては、次のような効果を奏する。
(1)圧縮機の最小傾角運転時には、クランク室15の圧力が、吐出室39からの高圧冷媒ガスの導入により、例えば、7kgf/cm2G程度まで高くなることもある。第1リップリング54は、このクランク室15の高圧力の作用により変形しようとする。しかし、第1リップリング54は、リップ部542が姿勢保持リング61の姿勢保持部613によりバックアップ支持されており、その変形は阻止される。従って、第1リップリング54が、第2リップリング56のリップ部60を回転軸16の外周面161に対して過大な圧力で押し付ける状況を回避できる。その結果、リップ部60の過大な発熱を抑えることができ、ひいてはフッ素樹脂より熱に弱い、合成ゴム製のリップ部542の熱劣化を防止できて、軸封装置21の耐久性が向上される。
(2)回転軸16に対するリップ部542の接触姿勢は、傾斜面591が外周面161となす角θ1と、傾斜面592が外周面161となす角θ2とが、θ1<θ2の関係を満たすように設定されている。従って、前述したように、リップ部542は、回転軸16の回転停止時にはシール性能を十分に発揮してなおかつ、回転軸16の回転時には多くの流体を漏らすことができる。その結果、第1リップリング54のリップ部542の潤滑が良好となり、図5において「■」で示すように、リップ部542の発熱が、同条件下での特開平6−300142号公報の軸封装置(「●」で示す)と比較して効果的に抑えられている。
(3)ポンプ溝602が第2リップリング56のリップ部60に形成されており、ポンプ溝602は回転軸16の回転により外周面161との間で螺旋ポンプ作用を奏する。従って、第2リップリング56のリップ部60のシール性能が高められる。このように、回転軸16の回転時におけるリップ部60のシール性能を高めることで、第1リップリング54のリップ部542から流体を漏らすように設定しても、軸封装置21全体としてのシール性能が低下することはない。
(4)ポンプ溝602は、リップ部60のシール面601においてクランク室15側にのみ形成され、圧縮機外部側の部位には形成されていない。つまり、シール面601においてポンプ溝602を、圧縮機外部側に開放されないように形成した。従って、例えば、回転軸16の回転停止時において、ポンプ溝602内に残留する流体が圧縮機外部側へ流出されることを防止できる。その結果、回転軸16の回転停止時における、軸封装置21のシール性能が向上される。
(5)本実施例の圧縮機は可変容量型圧縮機であって、クランク室15の圧力を調節することで吐出容量を変更する。従って、前述したように、最小傾角運転時にはクランク室15が高圧となる。このように、条件的に厳しい可変容量型圧縮機に前述した構成の軸封構造21を適用することは、その効果を奏するのに特に有効となる。
(6)前記(5)に加え、本実施例の圧縮機はクラッチレス圧縮機であって、車両エンジン20の作動時においては常に回転軸16が回転される。つまり、第1リップリング54のリップ部542は、車両エンジン20の作動時においては常に回転軸16の外周面161に対して摺動される。また、前述したように、最小吐出容量運転時にはクランク室15が高圧となり、しかも、冬場等では、最小吐出容量運転が長時間に渡って継続されることもある。このように、条件的に厳しいクラッチレス圧縮機に前述した構成の軸封構造21を適用することは、その効果を奏するのに特に有効となる。
(7)最小吐出容量運転時において流体の内部循環経路を構成する通路46は、入口461を軸封装置21の第1リップリング54付近で開口させている。従って、軸封装置21にとって環境的に厳しい最小傾角運転時には、クランク室15において第1リップリング54付近の流体の流動量が多くなる。その結果、リップ部542の潤滑に必要な量の流体を継続して漏らすことができ、リップ部542の摩耗劣化及び熱劣化を効果的に防止できる。
(8)姿勢保持リング61の内周部612と第2リップリング56のリップ部60との間には、空間が確保されている。従って、クランク室15の高圧時に、第1リップリング54に作用する荷重が姿勢保持リング61の内周部612により支承され、第2リップリング56のリップ部60に伝達されない。その結果、リップ部60の発熱を抑制する効果がさらに高められる。
(第2実施例)
図6においては第2実施例を示す。本実施例の軸封装置71は、上記第1実施例の軸封装置21の主要なシール構成に加え、第2リップリング56と同様な構成のフッ素樹脂製の第3リップリング72が、第2リップリング56に対して圧縮機外部側に配置され、リップ部721を以って回転軸16の外周面161に接触されている。なお、リップ部721にポンプ溝602は形成されていない。
上記構成の本実施例においては次のような作用・効果を奏する。
(1)軸封装置71は第3リップリング72を備えている。従って、第2リップリング56が劣化されたとしても、第3リップリング72のリップ部721がそれに続いてシール作用を奏し、クランク室15の流体が圧縮機外部側へ漏れることを防止できる。その結果、軸封装置71の耐久性がさらに向上される。
(2)第3リップリング72のリップ部721が、圧縮機外部から侵入される粉塵等を遮断する。従って、この粉塵等が第2リップリング56のリップ部60に噛み込まれることを防止でき、第2リップリング56のシール性能が向上され、ひいては軸封装置71のシール性能が向上される。
本発明の主旨から逸脱しない範囲で次のように実施しても良い。
(1)上記実施例において、回転軸16に対するリップ部542の接触姿勢を、図4B或いは図4Cのように設定すること。このように設定した場合でも、姿勢保持リング61のバックアップ機能により第1リップリング54が第2リップリング56のリップ部60を回転軸16に押し付ける状況が回避されるとともに、回転軸16の回転時には少量ではあるが流体が第2リップリング56側へ漏れ、図5において「▲」で示すように、特開平6−300142号公報の軸封装置(「●」)と比較して、第1リップリング54のリップ部542の発熱を確実に抑えることができた。
(2)上記実施例において、回転軸16に対するリップ部542の接触姿勢を、回転軸16の回転時においても流体が漏れないように設定すること。
(3)クラッチ付き圧縮機の軸封構造に具体化しても良い。
上記実施例から把握できる技術的思想について記載すると、第1リップリング54に対して圧縮機外部側に配置され、回転軸16の外周面161に対してリップ部721を以って接触するフッ素樹脂製の第3リップリング72を備えた請求の範囲1〜10のいずれかに記載の軸封構造。
このようにすれば、軸封構造(71)の耐久性が向上される。
Claims (6)
- 外部駆動源の駆動により回転軸が回転することで圧縮動作を行う圧縮機において、回転軸の外周面に対してリップ部を以って接触するゴム製の第1リップリングと、第1リップリングに対して圧縮機外部側に配置され、回転軸の外周面に対してリップ部を以って接触するフッ素樹脂製の第2リップリングとにより回転軸を封止することで、圧縮機内部側から圧縮機外部側への流体の漏れを防止する軸封構造であって、
前記第1リップリングと第2リップリングとの間に姿勢保持部材を配設し、姿勢保持部材により、回転軸の外周面に対する第1リップリングのリップ部の接触姿勢をバックアップ支持するように構成し、
前記回転軸の回転時には、流体を第2リップリング側へ漏らすように、回転軸の外周面に対する第1リップリングのリップ部の接触姿勢が設定されるとともに、流体を圧縮機外部側へ漏らさないように、回転軸の外周面に対して第2リップリングのリップ部が面接触されるように設定され、
前記第1リップリングのリップ部の先端部には内径方向に突出する尖鋭状の突条部が形成され、第1リップリングのリップ部は突条部の先端を自身の弾性力のみを以って回転軸の外周面に環状領域で接触されており、この突条部を形成する圧縮機内部側の傾斜面が回転軸の外周面に対してなす角が、同じく突条部を形成する圧縮機外部側の傾斜面が回転軸の外周面に対してなす角より小さくなるように、回転軸の外周面に対する第1リップリングのリップ部の接触姿勢が設定され、
前記第2リップリングのリップ部と回転軸の外周面との接触区間には、回転軸の回転により作動するポンプ構造が構築され、ポンプ構造により、第2リップリングのリップ部と回転軸の外周面との接触区間に存在する流体が圧縮機内部側へ送られるように構成され、
前記ポンプ構造は、第2リップリングのリップ部或いは回転軸の外周面の少なくとも一方に刻設されたポンプ溝を有し、ポンプ溝は、第2リップリングのリップ部と回転軸の外周面との接触区間において、圧縮機内部側の区間にのみ形成され、圧縮機外部側の区間には形成されていない軸封構造。 - 前記姿勢保持部材と第2リップリングのリップ部との間には空間が確保されている請求項1に記載の軸封構造。
- 前記ポンプ溝は、第2リップリングの軸線を中心とした螺旋状をなす請求項1又は2に記載の軸封構造。
- 前記圧縮機は、圧縮機内部側としてのクランク室とシリンダボアとが区画形成され、クランク室に収容されたカムプレートは回転軸に一体回転可能でかつ傾動可能に挿着され、シリンダボアにはピストンが往復動可能に収容され、クランク室の圧力を変更することにより、クランク室の圧力とシリンダボアの圧力とのピストンを介した差を変更し、その差に応じてカムプレートの傾角を変更して、吐出容量を制御するように構成された請求項1〜3のいずれかに記載の軸封構造。
- 前記圧縮機は、カムプレートの最小傾角に連動して外部冷媒回路上の冷媒循環を阻止する冷媒循環阻止手段を備え、外部駆動源の作動時には常に回転軸が回転するように構成された請求項4に記載の軸封構造。
- 前記圧縮機は、冷媒循環阻止手段による外部冷媒回路上の冷媒循環阻止時には、内部に吐出圧領域、クランク室、吸入圧領域及びシリンダボアを経由する流体の循環通路が形成され、この循環通路を構成してクランク室と吸入圧領域とを接続する通路は、クランク室に対して第1リップリング付近で開口されている請求項5に記載の軸封構造。
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