JP6963452B2 - 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、リップシールの摩耗が低減されるとされている。

上記のリップシールは二重構造を採ることが一般的である。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。
ここで、さらなるシール性能の向上を目的として、上記の第二リップを複数設ける構成を採る構成も提案されている。

特開２０１６−１５６３１０号公報

しかしながら、上述のように複数の第二リップを設けた場合、これら複数の第二リップ同士の間に、駆動軸の外周面に付着した摩耗粉等の異物が滞留してしまうことがある。このような異物が堆積すると、シール部の摩耗を招くおそれがある。これにより、開放型圧縮機の安定的な運転に困難を生じてしまう。

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で、前記軸線方向に間隔をあけて配列された複数の第二リップ部と、を有し、前記複数の第二リップ部のうち、前記圧縮機本体から最も離間した位置に設けられる前記第二リップ部における前記外周面に対向する面には、該外周面上に発生した異物を、前記駆動軸の回転方向後方側から前方側に向かうに従って、前記圧縮機本体から離間する方向に案内する案内部が形成され、前記外周面のうち、前記第二リップ部同士の間を臨む部分は、他の部分と異なる径方向寸法を有することで、前記異物を貯留する貯留部とされ、前記貯留部は、前記外周面から径方向内側に向かって凹む凹溝である。

この構成によれば、駆動軸の外周面上で発生した異物は、案内部によって案内され、駆動軸の回転にともなって、圧縮機本体から離間する方向に、即ち大気側に排出される。さらに、案内部によって排出し切れなかった残余の異物は、駆動軸に形成された貯留部によって捕捉される。これにより、異物が駆動軸の外周面とシール部との間に入り込み、当該シール部に摩耗を生じる可能性を低減することができる。また、貯留部としての凹溝によって、異物を効率的に捕捉することができる。また、一旦凹溝に捕捉された異物は再度凹溝の外部に放散しにくいため、異物が駆動軸の外周面とシール部との間に入り込む可能性を低減することができる。

本発明の第二の態様によれば、前記案内部は、前記第二リップ部における前記外周面に接触する面に形成された突起又は溝であってもよい。

この構成によれば、案内部としての突起又は溝によって、異物を効率的に案内・排出することができる。これにより、異物が駆動軸の外周面とシール部との間に入り込み、当該シール部に摩耗を生じる可能性を低減することができる。

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拡大図である。 本発明の実施形態に係る外側第二リップ部を径方向内側から見た図である。 本発明の実施形態に係る開放型圧縮機の第一変形例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第二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。

より詳細には図２に示すように、電磁クラッチ１２は、駆動軸６に一体に設けられたアマチュア板１２Ａと、励磁されることでアマチュア板１２Ａとの間に磁力を発生させる電磁石Ｍと、を有している。アマチュア板１２Ａは、円筒状のボス部１２Ｂと、ボス部１２Ｂから軸線Ｘの径方向外側に張り出すアマチュア板本体１２Ｃと、を有している。

電磁石Ｍは外部からの電力供給によって励磁された時、アマチュア板１２Ａを電磁石Ｍ側に引き付ける。これにより、プーリ１１とアマチュア板１２Ａとが当接し、プーリ１１の回転力はアマチュア板１２Ａに伝達される。即ち、アマチュア板１２Ａはプーリ１１と一体となって軸線Ｘ回りに回転する。

一方で、電磁石Ｍが通電されていない場合には、プーリ１１の回転力はアマチュア板１２Ａには伝達されない。即ち、プーリ１１は空転状態となる。このような動作により、アマチュア板１２Ａ及び駆動軸６の動作が制御される。

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。

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、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、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。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複数の第二リップ部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、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。本実施形態では、このような第二リップ部９Ｂが、軸線Ｘ方向に間隔をあけて複数（２つ）設けられている。２つの第二リップ部９Ｂ同士の間の間隔は、例えば３ｍｍ程度であることが望ましい。

２つの第二リップ部９Ｂのうち、圧縮機本体１Ａから最も離間する側に位置する第二リップ部９Ｂ（外側第二リップ部９Ｂ１）のみが、駆動軸６の外周面上で発生した摩耗粉等の異物を捕捉・案内する案内部を有している。具体的には図３に示すように、案内部Ｇは、外側第二リップ部９Ｂ１における駆動軸６の外周面に対向する側の面に形成された螺旋状の突起又は溝である。この突起又は溝は、駆動軸６の回転方向後方側から前方側に向かうに従って、圧縮機本体１Ａから離間する方向に延びている。即ち、突起又は溝によって捕捉された異物は、駆動軸６の回転に伴って、圧縮機本体１Ａから離間する方向（他方の第二リップ部９Ｂから離間する方向）に向かって案内される。言い換えると、第二リップ部９Ｂと外側第二リップ部９Ｂ１との間の空間で発生した異物は、案内部Ｇによって案内されることで、当該空間の外部に排出される。ここで、突起又は溝は、周方向に連続して形成されていてもよいし、不連続に形成されていてもよい。

さらに、駆動軸６の外周面のうち、第二リップ部９Ｂ同士の間（第二リップ部９Ｂと外側第二リップ部９Ｂ１との間）を臨む部分には、異物を貯留する貯留部Ｓが形成されている。本実施形態では、貯留部Ｓは、駆動軸６の他の部分と異なる径方向寸法を有する凹溝とされている。上述の案内部Ｇによって捕捉し切れなかった残余の異物は、この貯留部Ｓとしての凹溝内に捕捉される。これら案内部Ｇと貯留部Ｓとにより、第二リップ部９Ｂと外側第二リップ部９Ｂ１との間の空間で発生した異物の大部分は、捕捉又は排出される。

以上説明したように、上記の構成によれば、駆動軸６の外周面上で発生した異物は、案内部Ｇによって案内され、駆動軸６の回転方向後方側から前方側に向かうに従って、圧縮機本体１Ａから離間する方向に排出される。さらに、案内部Ｇによって排出し切れなかった残余の異物は、駆動軸６に形成された貯留部Ｓによって捕捉される。これにより、異物が駆動軸６の外周面とシール部９との間に入り込み、当該シール部９に摩耗を生じる可能性を低減することができる。

本実施形態では、案内部Ｇとしての突起又は溝によって、異物を効率的に案内・排出することができる。これにより、異物が駆動軸６の外周面とシール部９との間に入り込み、当該シール部９に摩耗を生じる可能性を低減することができる。

加えて、上記の構成によれば、貯留部Ｓとしての凹溝によって、異物を効率的に捕捉することができる。また、一旦凹溝に捕捉された異物は再度凹溝の外部に放散しにくいため、異物が駆動軸６の外周面とシール部９との間に入り込む可能性を低減することができる。

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、貯留部Ｓとして駆動軸６の外周面に凹溝が形成された構成について説明した。しかしながら、貯留部Ｓの構成は凹溝に限定されず、図４に示すような段差であってもよい。同図の例では、駆動軸６の外周面のうち、外側第二リップ部９Ｂ１と接触する部分（軸線Ｘ方向の一方）が、他方（軸線Ｘ方向の他方）の第二リップ部９Ｂと接触する部分よりも小さな径方向寸法を有している。言い換えると、外側第二リップ部９Ｂ１と第二リップ部９Ｂとの間に段差Ｆが形成されている。

このような段差Ｆを設けることにより、異物を効率的に捕捉することができる。また、貯留部Ｓとして凹溝を形成する場合に比べて、駆動軸６の加工に要する期間やコストを削減することができる。加えて、駆動軸６の径方向寸法を部分的に違えることにより、各シールと駆動軸６の外周面との間の接触圧を違えることもできる。即ち、図４の構成では、駆動軸６のうち、より大きな径方向寸法を有する部分に接触する第二リップ部９Ｂには、外側第二リップ部９Ｂ１に比べて大きな接触圧が発生する。これにより、シール性をさらに向上させることができる。

また、外側第二リップ部９Ｂ１に対する接触圧を高めたい場合には、図５に示すような構成を採ればよい。具体的には図５の例では、駆動軸６の外周面のうち、外側第二リップ部９Ｂ１と接触する部分が、他方の第二リップ部９Ｂと接触する部分よりも大きな径方向寸法を有している。このような構成によれば、外側第二リップ部９Ｂ１のシール性をさらに向上させることができる。

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
７ メイン軸受
８ サブ軸受
９ シール部
９Ａ 第一リップ部
９Ｂ 第二リップ部
９Ｂ１ 外側第二リップ部
１１ プーリ
１２ 電磁クラッチ
１２Ａ アマチュア板
１２Ｂ ボス部
１２Ｃ アマチュア板本体
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
Ｆ 段差
Ｇ 案内部
Ｓ 貯留部
Ｘ 軸線

Claims (2)

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で、前記軸線方向に間隔をあけて配列された複数の第二リップ部と、を有し、
   前記複数の第二リップ部のうち、前記圧縮機本体から最も離間した位置に設けられる前記第二リップ部における前記外周面に対向する面には、該外周面上に発生した異物を、前記駆動軸の回転方向後方側から前方側に向かうに従って、前記圧縮機本体から離間する方向に案内する案内部が形成され、
   前記外周面のうち、前記第二リップ部同士の間を臨む部分は、他の部分と異なる径方向寸法を有することで、前記異物を貯留する貯留部とされ、
   前記貯留部は、前記外周面から径方向内側に向かって凹む凹溝である開放型圧縮機。
2. 前記案内部は、前記第二リップ部における前記外周面に接触する面に形成された突起又は溝である請求項１に記載の開放型圧縮機。

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