JP6961438B2 - 開放型圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、開放型圧縮機に関する。

圧縮機の一種として、開放型圧縮機と呼ばれる装置が知られている。開放型圧縮機では、ハウジングの内部で回転自在に支持されている駆動軸の一端部をハウジングの外部に突出させ、外部からの駆動力をこの一端部に付加する。このため、駆動軸に沿ってハウジングの内外では差圧が発生する。この差圧に基づく流体の漏洩を目的として、駆動軸の外周面にはシール部が設けられる（例えば、下記特許文献１参照）。特許文献１に記載された開放型圧縮機では、シール部としてリップシールが採用されている。さらに、当該リップシールには、給油穴と給油溝を介して、ハウジング内を流通する流体に含まれたミスト状の潤滑油が供給される。これによりリップシールの磨耗が低減される。

ここで、上記のリップシールは二重構造を採ることが一般的とされている。具体的にはリップシールは、ゴム製の第一リップと、樹脂製の第二リップとを有している。

特開２０１６−１５６３１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に係る装置では、潤滑油の給油穴が第一リップ側に設けられているのみである。このため、第二リップ側には潤滑油が十分に行き渡らず、当該第二リップに潤滑不良による磨耗を生じる。特に、運転状況により圧縮機内部が負圧になる場合や、吸入圧が低く潤滑油の循環量が少ない場合には、第二リップへの給油が阻害され潤滑不良の可能性が高まってしまう。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、より安定的に運転することが可能な開放型圧縮機を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、開放型圧縮機は、軸線回りに回転する駆動軸を有し、該駆動軸の回転に伴って駆動されることで流体を圧縮する圧縮機本体と、前記駆動軸の外周面に接触することで該圧縮機本体からの前記流体の漏洩をシールするシール部と、を備え、前記シール部は、前記軸線方向における前記圧縮機本体側に設けられた第一リップ部と、前記軸線方向において前記第一リップ部を挟んで前記圧縮機本体とは反対側に設けられた第二リップ部と、を有し、前記駆動軸の前記外周面上であって、前記第一リップ部を基準として前記圧縮機本体とは反対側の位置には、前記外周面に潤滑油を供給する供給孔が形成され、前記供給孔は、前記駆動軸の前記外周面上であって、前記第二リップ部を基準として前記圧縮機本体とは反対側の位置に形成されている。

この構成によれば、供給孔が第一リップ部を基準として圧縮機本体とは反対側の位置に形成されていることから、第一リップ部に加えて第二リップ部にも潤滑油を行き渡らせることができる。これにより、駆動軸とシール部との間を十分に潤滑することができる。また、供給孔が第二リップ部を基準として圧縮機本体とは反対側の位置に形成されていることから、第二リップ部に対して十分な潤滑油を供給することができる。さらに、第一リップ部と第二リップ部との間の狭隘なスペースに供給孔を形成する必要がないため、装置の設計製造を容易に行うことができる。

本発明の第二の態様によれば、前記供給孔は、前記駆動軸の前記外周面上で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数形成されていてもよい。

この構成によれば、複数の供給孔が軸線の周方向に間隔をあけて形成されていることから、駆動軸の外周面とシール部との間を、周方向の全域にわたって十分に潤滑することができる。

本発明の第三の態様によれば、前記供給孔は、前記駆動軸における前記圧縮機本体とは反対側の端部に形成された給油孔と連通されていてもよい。

この構成によれば、駆動軸の端部に形成された給油孔を通じて潤滑油を外部から容易に供給することができる。これにより圧縮機全体を分解することなく給油が可能となり、メンテナンスを容易に行うことができる。

本発明の第四の態様によれば、開放型圧縮機は、前記圧縮機本体の運転時に取り付けられ、前記給油孔を塞ぐ蓋部をさらに備えてもよい。

この構成によれば、運転時には供給孔が蓋部によって塞がれるため、駆動軸の外周面を滑らかに保つことができる。これにより、駆動軸を円滑に回転させ、開放型圧縮機を安定的に運転することができる。

本発明によれば、より安定的に運転することが可能な開放型圧縮機を提供することができる。

本発明の実施形態に係る開放型圧縮機の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る開放型圧縮機の要部を模式的に示す拡大図である。 本発明の実施形態に係る開放型圧縮機の駆動軸を軸線方向から見た断面図である。 本発明の実施形態に係る開放型圧縮機の変形例を示す断面図である。

本発明の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態に係る開放型スクロール圧縮機（開放型圧縮機）１は、ハウジング２及びフロントハウジング３と、圧縮機本体１Ａと、シール部９と、を備えている。

ハウジング２は軸線Ｘ方向に延びる円筒状をなしている。ハウジング２の一方側に形成された開口部２ａには、当該開口部２ａを塞ぐようにしてフロントハウジング３が取り付けられている。ハウジング２にフロントハウジング３が取り付けられることで、内部は密閉空間が形成される。この密閉空間には、圧縮機本体１Ａが収容される。ハウジング２の外周面には、流体（冷媒ガス）を密閉空間に流入させる吸入口２５と、圧縮機本体１Ａによって圧縮された流体を密閉空間から外部へ吐出する吐出口２４とが形成されている。

圧縮機本体１Ａは、軸線Ｘに沿って延びる柱状の駆動軸６と、駆動軸６に連結されたスクロール圧縮部５と、を有している。駆動軸６は、フロントハウジング３にメイン軸受７及びサブ軸受８を介して回転自在に支持されている。駆動軸６の一端部はフロントハウジング３からシール部９を介して外部に突出している。駆動軸６の一端部には、フロントハウジング３の外周部に軸受１０を介して回転自在に設置されたプーリ１１が電磁クラッチ１２を介して連結されている。駆動軸６には、電磁クラッチ１２を介してプーリ１１を駆動する外部からの動力が伝達され、軸線Ｘ回りに回転する。駆動軸６の他端部には、軸線Ｘの径方向に偏心したクランクピン１３が一体に設けられている。駆動軸６の他端部には、後述するスクロール圧縮部５の旋回スクロール１６がクランクピン１３を介して連結されている。

図２と図３に示すように、駆動軸６の内部には、後述するシール部９に潤滑油を供給するための流路６Ａが形成されている。流路６Ａは、軸線Ｘに沿って延びている。流路６Ａは、一端側に駆動軸６の軸端に開口する給油孔６Ｂを有している。給油孔６Ｂは、駆動軸６における圧縮機本体１Ａとは反対側の端部に形成されている。また流路６Ａは他端側には、駆動軸６の外周面上に開口する供給孔６Ｃを有している。本実施形態では、供給孔６Ｃは、駆動軸６の外周面上に一つのみ形成され、給油孔６Ｂに直交して径方向に延びているが、これに限定されることなく、供給孔６Ｃは径方向に対して斜めに延びていてもよいし、湾曲して延びていてもよい。
開放型圧縮機１の運転時には、給油孔６Ｂは蓋部６Ｄによって塞がれている。潤滑油を供給する際にはこの蓋部６Ｄが取り外される。蓋部６Ｄの具体例としては、セットスクリューが好適に用いられる。不意な緩みを防ぐために、駆動軸６の回転方向とは逆方向に形成された逆ネジのセットスクリューを蓋部６Ｄとして用いることも考えられる。なお蓋部６Ｄはセットスクリューに限定されず、単なるボルトやキャップ等であってもよい。

再び図１を参照して、スクロール圧縮部５は、駆動軸６によって駆動されることで、吸入口２５から流入する流体を圧縮して、吐出口２４から吐出する。スクロール圧縮部５は、固定スクロール１５と、旋回スクロール１６とを１８０°位相をずらして噛み合わせることにより、これら固定スクロール１５、及び旋回スクロール１６間に圧縮室１７が形成される。

固定スクロール１５及び旋回スクロール１６は、端板１５Ａ，１６Ａと、それぞれの端板１５Ａ，１６Ａ上に設けられた渦巻き状ラップ１５Ｂ，１６Ｂと、を有している。固定スクロール１５の中心部には、圧縮した流体を吐出する吐出ポート１８が形成されている。固定スクロール１５は、ハウジング２の底面にボルト１９を介して固定されている。旋回スクロール１６は、駆動軸６のクランクピン１３に従動クランク機構１４を介して連結され、固定スクロール１５に対して公転旋回可能に支持されている。

固定スクロール１５の端板１５Ａの外周部には、Ｏリング２１が取り付けられている。Ｏリング２１がハウジング２の内周面に密接することにより、ハウジング２の内部空間は、吐出チャンバー２２と吸入チャンバー２３とに区画される。吐出チャンバー２２は、吐出ポート１８と連通している。吐出チャンバー２２には、圧縮室１７から供給された流体（圧縮された冷媒ガス）が流れ込む。吸入チャンバー２３は、ハウジング２に形成された吸入口２５と連通している。吸入口２５を通じて取り込まれた低圧の流体は、吸入チャンバー２３を経て圧縮室１７内に吸入される。

メイン軸受７は、駆動軸６を軸線Ｘ上で支持する。メイン軸受７は、内輪７ａが駆動軸６に圧入され、外輪７ｂがフロントハウジング３に圧入されている。メイン軸受７は、後述するサブ軸受８よりもスクロール圧縮部５側に配置されている。メイン軸受７は、サブ軸受８よりも大きな外径を有する玉軸受である。

サブ軸受８は、内輪８ａが駆動軸６に圧入され、外輪８ｂがフロントハウジング３に圧入されている。サブ軸受８は、シール部９よりもスクロール圧縮部５側に配置されている。サブ軸受８は、メイン軸受７よりも小さな外径を有するニードル軸受である。

シール部９は、駆動軸６の外周面に接触することで、圧縮機本体１Ａからの流体の漏洩をシールする。シール部９は、フロントハウジング３の内周面に取り付けられている。シール部９はリップシールである。より詳細には図２に示すように、シール部９は、軸線Ｘ方向において相対的に圧縮機本体１Ａ側に設けられた第一リップ部９Ａと、第一リップ部９Ａに隣接して設けられた第二リップ部９Ｂと、を有している。

第二リップ部９Ｂは、軸線Ｘ方向において第一リップ部９Ａを挟んで圧縮機本体１Ａとは反対側に設けられている。第一リップ部はブタジエン等のゴムで形成されている。第二リップ部の材料として例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が使用される。

第一リップ部９Ａは、軸線Ｘ方向の一方側から他方側に向かうに従って、駆動軸６の径方向外側から内側に向かって斜めに延びる断面を有する環状をなす。第一リップ部９Ａの他方側の端部は、駆動軸６の外周面に接触している。第二リップ部９Ｂも、軸線Ｘ方向の一方側から他方側に向かうに従って、軸線Ｘの径方向外側から内側に向かって斜めに延びる断面を有する環状をなす。第二リップ部９Ｂの他方側の端部は、駆動軸６の外周面に接触している。第二リップ部９Ｂよりも軸線Ｘ方向一方側（大気側）には、上述の供給孔６Ｃが開口している。即ち、この供給孔６Ｃは、駆動軸６の外周面上であって、第一リップ部９Ａを基準として圧縮機本体１Ａとは反対側の位置に設けられている。さらに言い換えれば、供給孔６Ｃは、第二リップ部９Ｂを基準として圧縮機本体１Ａとは反対側の位置に形成されている。

次に、本実施形態に係る開放型圧縮機に潤滑油を供給する方法について説明する。
潤滑油を供給するに当たっては、まず上記の蓋部６Ｄを駆動軸６の軸端に形成された供給孔６Ｂから取り外す。その後、給油孔６Ｂを通じて、液状の潤滑油をスポイト等によって流路６Ａに注入する。流路６Ａ内を流通した潤滑油は、供給孔６Ｃを経て駆動軸６の外周面上に到達する。給油が完了した後、再び蓋部６Ｄを供給孔６Ｃに取り付ける。その後、開放型圧縮機１を運転することで、駆動軸６の外周面上に潤滑油が広がり、シール部９と駆動軸６との間が潤滑される。

以上説明したように、上記の構成によれば、供給孔６Ｃが第一リップ部９Ａを基準として圧縮機本体１Ａとは反対側の位置に形成されていることから、第一リップ部９Ａに加えて第二リップ部９Ｂにも潤滑油を行き渡らせることができる。これにより、駆動軸６とシール部９との間を十分に潤滑することができる。

さらに、上記の構成によれば、供給孔６Ｃが第二リップ部９Ｂを基準として圧縮機本体１Ａとは反対側の位置に形成されていることから、第二リップ部９Ｂに対して十分な潤滑油を供給することができる。また、第一リップ部９Ａと第二リップ部９Ｂとの間の狭隘なスペースに供給孔６Ｃを形成した場合に比べて、装置の設計製造を容易に行うことができる。

加えて、上記の構成によれば、駆動軸６の端部に形成された給油孔６Ｂを通じて潤滑油を外部から容易に供給することができる。これにより、装置のメンテナンスを容易に行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上記の構成は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、駆動軸６の外周面上に供給孔６Ｃが一つのみ形成されている例について説明した。しかしながら、供給孔６Ｃの個数は一つに限定されず、複数であってもよい。より具体的には図４に示すように、供給孔６Ｃは、駆動軸６の外周面上で、軸線Ｘの周方向に間隔をあけて複数形成されていてもよい。この構成によれば、駆動軸６の外周面とシール部９との間を、周方向の全域にわたって十分に潤滑することができる。

１ 開放型圧縮機
１Ａ 圧縮機本体
２ ハウジング
２ａ 開口部
３ フロントハウジング
５ スクロール圧縮部
６ 駆動軸
６Ａ 流路
６Ｂ 給油孔
６Ｃ 供給孔
６Ｄ 蓋部
７ メイン軸受
８ サブ軸受
７ａ，８ａ 内輪
７ｂ，８ｂ 外輪
９ シール部
９Ａ 第一リップ部
９Ｂ 第二リップ部
１１ プーリ
１２ 電磁クラッチ
１３ クランクピン
１５ 固定スクロール
１５Ａ 端板
１６ 旋回スクロール
１６Ａ 端板
１７ 圧縮室
１８ 吐出ポート
２１ Ｏリング
２２ 吐出チャンバー
２３ 吸入チャンバー
２４ 吐出口
２５ 吸入口
Ｘ 軸線

Claims (4)

1. 軸線回りに回転する駆動軸を有し、該駆動軸の回転に伴って駆動されることで流体を圧縮する圧縮機本体と、
   前記駆動軸の外周面に接触することで該圧縮機本体からの前記流体の漏洩をシールするシール部と、
   を備え、
   前記シール部は、
   前記軸線方向における前記圧縮機本体側に設けられた第一リップ部と、
   前記軸線方向において前記第一リップ部を挟んで前記圧縮機本体とは反対側に設けられた第二リップ部と、
   を有し、
   前記駆動軸の前記外周面上であって、前記第一リップ部を基準として前記圧縮機本体とは反対側の位置には、前記外周面に潤滑油を供給する供給孔が形成され、
   前記供給孔は、前記駆動軸の前記外周面上であって、前記第二リップ部を基準として前記圧縮機本体とは反対側の位置に形成されている開放型圧縮機。
2. 前記供給孔は、前記駆動軸の前記外周面上で、前記軸線の周方向に間隔をあけて複数形成されている請求項１に記載の開放型圧縮機。
3. 前記供給孔は、前記駆動軸における前記圧縮機本体とは反対側の端部に形成された給油孔と連通されている請求項１又は２に記載の開放型圧縮機。
4. 前記圧縮機本体の運転時に取り付けられ、前記給油孔を塞ぐ蓋部をさらに備える請求項３に記載の開放型圧縮機。

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