(57)【要約】【課題】  開放形圧縮機を駆動する電磁クラッチが励磁された際に、冷媒がメカニカルシールから漏れることを低減する。【解決手段】  開放形圧縮機のハウジング１０の筒状部１０ａから突出する主軸１１とハウジングの間をメカニカルシール１５により液密にシールし、主軸は筒状部と同軸的に設けられた電磁クラッチＭにより駆動される。ハウジング内の内圧が主軸１１を前向きに押圧する力と、内圧がメカニカルシールの回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が弾性支持部材３２を介して主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、主軸の径と弾性支持部材のばね特性を設定する。【選択図】    図１
2006097610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放形圧縮機のハウジングに形成した筒状部から同軸的に突出される主軸の中間部の前端部をころがり軸受を介して前記筒状部に支持し、前記筒状部の内周に軸線方向移動が拘束されて設けられた静止側シールリングと前記中間部の後部に弾性シール部材を介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられ前向きに押圧されて前記静止側シールリングに当接される回転側シールリングよりなるメカニカルシールにより前記ハウジングと主軸の間をシールし、前記筒状部の外周には前記主軸と同軸的に外部より回転駆動されるロータを支持し、このロータと、前記筒状部から外部に突出される前記主軸の前端部に弾性支持部材を介して軸線方向に移動可能に前記前端部に支持されて電磁石により前記ロータの端面と係合離脱される摩擦板により電磁クラッチを形成してなる開放形圧縮機における、前記電磁クラッチが励磁された際に前記回転側シールリングが前記静止側シールリングから離れる向きに移動して前記ハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、通常の作動状態で生じる前記作動流体の内圧が前記主軸を前向きに押圧する力と、前記内圧が前記回転側シールリングを前記静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力と、前記回転側シールリングを前記静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、前記電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する前記摩擦板が前記弾性支持部材を介して前記主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、前記主軸の前記メカニカルシールを通る前記中間部の径と、前記弾性支持部材のばね特性を設定することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項２】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記主軸の前記メカニカルシールを通る前記中間部の径を大とすることにより、前記作動流体の内圧が前記主軸を前向きに押圧する力と前記回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、前記電磁クラッチが励磁された際に前記摩擦板が前記主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項３】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記電磁クラッチのクラッチ変位量を減少させることにより、前記作動流体の内圧が前記主軸を前向きに押圧する力と前記回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、前記電磁クラッチが励磁された際に前記摩擦板が前記主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項４】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記弾性支持部材は前記主軸の前端部に固定されたハブと前記摩擦板を連結する板ばねとし、前記主軸と直交する平面に対する前記板ばねの傾斜角を減少させることにより、前記作動流体の内圧が前記主軸を前向きに押圧する力と前記回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、前記電磁クラッチが励磁された際に前記摩擦板が前記主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項５】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記弾性支持部材のばね定数と初期荷重の少なくとも何れか一方を減少させることにより、前記作動流体の内圧が前記主軸を前向きに押圧する力と前記回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、前記電磁クラッチが励磁された際に前記摩擦板が前記主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項６】
開放形圧縮機のハウジングに形成した筒状部から同軸的に突出される主軸の中間部の前端部をころがり軸受を介して前記筒状部に支持し、前記筒状部の内周に軸線方向移動が拘束されて設けられた静止側シールリングと前記中間部の後部に弾性シール部材を介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられ前向きに押圧されて前記静止側シールリングに当接される回転側シールリングよりなるメカニカルシールにより前記ハウジングと主軸の間をシールし、前記筒状部の外周には前記主軸と同軸的に外部より回転駆動されるロータを支持し、前記筒状部から外部に突出される前記主軸の前端部にはハブを固定し、前記ロータと、前記ハブに弾性支持部材を介して軸線方向移動可能に支持されて電磁石により前記ロータの端面と係合離脱される摩擦板により電磁クラッチを形成してなる開放形圧縮機における、前記電磁クラッチが励磁された際に前記回転側シールリングが前記静止側シールリングから離れる向きに移動して前記ハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記中間部の前端部を支持する前記ころがり軸受の内輪の端面と前記ハブの端面またはこれに当接される部材の間には、遊び調整用シムを介装して前記内輪に対する前記主軸の軸線方向の遊びを制限することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項７】
請求項６に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記回転側シールリングは前記主軸との間に介装したスプリングにより前記静止側シールリングに当接され、前記遊び調整用シムは、前記ころがり軸受の内輪に対する前記主軸の軸線方向の遊びにより生じる前記主軸と回転側シールリングの間の相対変位に伴う前記弾性シール部材の弾性変形により前記回転側シールリングと中間部の間に生じる軸線方向弾性力が前記スプリングの押圧力以下となるように制限することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、前記ころがり軸受の内輪の端面と前記ハブの端面またはこれに当接される部材の間に遊び調整用シムを介装する代わりに、前記主軸の中間部と前端部の間となる段部の軸線方向位置を前記ころがり軸受の内輪の端面とほゞ一致させ、前記ハブの端面またはこれに当接される部材を前記ころがり軸受の内輪の端面及び前記段部に当接させて前記内輪に対する前記主軸の軸線方向の遊びを制限することを特徴とする開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁クラッチを介して駆動される開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
開放形圧縮機は、例えば特許文献１に示すように、ハウジング内に設けられて冷媒などの作動流体を圧縮する圧縮機構部と、ハウジングの内部を外部に対してシールするメカニカルシールは備えてはいるが、駆動源を備えてはおらず、圧縮機構部は電磁クラッチなどを介して外部に設けたモータなどの駆動源により駆動するようにしたものである。
【０００３】
図５はこのような従来技術による開放形圧縮機の一例を示すものである。この開放形圧縮機の主軸１１は、内部に設けたスクロール形などの圧縮機構部に連結される大径部１１ａが主ころがり軸受１２によりハウジング１０に支持され、ハウジング１０に形成した筒状部１０ａから同軸的に突出される前端部が前端側ころがり軸受（ころがり軸受）１３により支持され、ハウジング１０と主軸１１の間は、静止側シールリング１６と回転側シールリング１７よりなるメカニカルシール１５によりシールされている。静止側シールリング１６は筒状部１０ａの内周にＯリング１６ａを液密に嵌合されて、筒状部１０ａの端部の内向きフランジと止め輪により軸線方向移動が拘束されて取り付けられ、回転側シールリング１７は主軸１１の中間部１１ｂの後部にＯリング（弾性シール部材）１７ｂを介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられて、主軸１１に取り付けられた回転側保持プレート１９との間に介装されたスプリング１８により先端の環状突起１７ａが静止側シールリング１６に押圧されている。
【０００４】
ハウジング１０の筒状部１０ａの外周には伝動ベルトなどを介してモータなどにより回転駆動される環状で後側が開いた断面Ｕ字状のロータ２０が、ころがり軸受２１を介して主軸１１と同軸的に支持されている。このロータ２０のＵ字状の断面内には、前側が開いた断面Ｕ字状の環状で鉄などの磁性材料よりなるヨーク２６とその内部に設けられた電磁コイル２７よりなる電磁石２５が、多少の隙間をおいて挿入され、支持板２８により筒状部１０ａに取り付けられている。
【０００５】
前端側ころがり軸受１３より突出する主軸１１の前端部１１ｃにはハブ３０がスプライン結合されてナット１４によりねじ止め固定され、このハブ３０のフランジ部３０ａの前面には略円板状のバランサプレート３１が、円周方向３箇所に配置した第１スペーサ３３を介して当接されて、第１リベット３４により固定されている。また各第１スペーサ３３のほゞ中間となる円周方向３箇所には、フランジ部３０ａの前面に当接した第２スペーサ３５とバランサプレート３１の間に板ばね（弾性支持部材）３２の一端部が挟持されて、この４部材３０ａ，３５，３２，３１は第２リベット３６により一体的に固定されている。各板ばね３２の他端部は、主軸１１と同軸的に配置されて内径及び外径がロータ２０とほゞ同じ環状の鉄などの磁性材料の厚板よりなる摩擦板３７にリベット３８により固定されている。バランサプレート３１には、最外周部の円周方向３箇所にゴムなどの柔軟弾性材料よりなるダンパ３９が取り付けられ、中央にはナット１４を避けるための逃げ穴３１ａが形成されている。両端部を除く板ばね３２の中間部は主軸１１と直交する平面に対して傾斜され、図５に示す自由状態では各板ばね３２の弾性により摩擦板３７の前面は各ダンパ３９に当接されて軸線方向位置決めがされ、これによりロータ２０の端面２０ａと摩擦板３７の後面の間には所定のクラッチ隙間ｅが形成されると共に各板ばね３２には初期荷重が与えられるようになっている。上述した構造において、ロータ２０と電磁石２５と摩擦板３７により、電磁クラッチＭが構成される。
【０００６】
上述した開放形圧縮機では、伝動ベルト（図示省略）などを介してモータなどの駆動源によりロータ２０を回転駆動した状態でも、電磁コイル２７に通電しなければ、図５に示すように電磁クラッチＭは離脱されたままでロータ２０の端面２０ａと摩擦板３７の間にはクラッチ隙間ｅが設けられているので主軸１１は回転されない。しかし電磁コイル２７に通電することにより摩擦板３７は電磁石２５により吸引され、ロータ２０の端面２０ａに当接されて電磁クラッチＭが係合され、主軸１１が回転されて開放形圧縮機は作動される。
【０００７】
このような開放形圧縮機を空調装置の冷媒の圧縮に使用する場合は、空調装置の負荷に応じて断続的に運転され、そのような状態ではハウジング１０内の冷媒の内圧は冷媒の温度に応じた蒸気圧となる。この内圧により主軸１１は前向きに押圧され、主軸１１の大径部１１ａの後端のフランジ部１１ｆが主ころがり軸受１２の内輪に当接してその位置に停止される。通常はこの状態で、主軸１１の中間部１１ｂと前端部１１ｃの間となる段部１１ｄの軸線方向位置を前端側ころがり軸受１３の内輪の端面より多少前端側に突出させ、この段部１１ｄと前端部１１ｃに取り付けられるハブ３０の端面との間にクラッチ隙間調整用シム４０を介装している（図５の部分拡大図参照）。この種の開放形圧縮機は安定した作動をするためには、クラッチ隙間ｅを所定の範囲内に保つ必要があるが、異なる厚さの複数種類のクラッチ隙間調整用シム４０を用意してこれを選択することにより、各部品の寸法誤差にかかわらずこのクラッチ隙間ｅを所定の範囲内に保つようにしている。
【特許文献１】特開平０６−０５０３４７号公報（図１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した開放形圧縮機のメカニカルシール１５では、電磁クラッチＭが励磁され摩擦板３７が電磁石２５により吸引されてロータ２０の端面２０ａに当接される際に板ばね３２を介して加わる軸線方向後向きの推力により、主軸１１がハウジング１０内の冷媒の内圧による前向きの押圧力に抗して後向きに変位することはある。しかし回転側シールリング１７は主軸１１の中間部１１ｂに液密ではあるが摺動自在に設けられてスプリング１８により静止側シールリング１６に押圧されているので、前述のように主軸１１が後向きに変位してもスプリング１８により押圧された回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れることはないと考えられていた。しかしながら発明者は、主軸１１が電磁クラッチＭの励磁により後向きに変位する際に、一時的ながら回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れてハウジング１０内の温度に応じた所定の内圧の冷媒が外部に漏れることがあることを発見した。
【０００９】
これは、電磁クラッチＭが励磁されて主軸１１が急激に後向きに変位すると中間部１１ｂと弾性シール部材１７ｂとの接触部は直ちには滑ることなく、弾性シール部材１７ｂが弾性変形するので、弾性変形の反力により回転側シールリング１７を後向きに移動させる力を生じ、この力がスプリング１８による押圧力を越えると回転側シールリング１７が主軸１１に連れられて変位し、その先端の環状突起１７ａが静止側シールリング１６から離れるためと考えられる。本発明はこのような原因による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、請求項１の発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、開放形圧縮機のハウジングに形成した筒状部から同軸的に突出される主軸の中間部の前端部をころがり軸受を介して筒状部に支持し、筒状部の内周に軸線方向移動が拘束されて設けられた静止側シールリングと中間部の後部に弾性シール部材を介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられ前向きに押圧されて静止側シールリングに当接される回転側シールリングよりなるメカニカルシールによりハウジングと主軸の間をシールし、筒状部の外周には主軸と同軸的に外部より回転駆動されるロータを支持し、このロータと、筒状部から外部に突出される主軸の前端部に弾性支持部材を介して軸線方向に移動可能に前端部に支持されて電磁石によりロータの端面と係合離脱される摩擦板により電磁クラッチを形成してなる開放形圧縮機における、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、通常の作動状態で生じる作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と、内圧が回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、主軸のメカニカルシールを通る中間部の径と、弾性支持部材のばね特性を設定することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、主軸のメカニカルシールを通る中間部の径を大とすることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。
【００１２】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、電磁クラッチのクラッチ変位量を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。
【００１３】
請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、弾性支持部材は主軸の前端部に固定されたハブと摩擦板を連結する板ばねとし、主軸と直交する平面に対する板ばねの傾斜角を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。
【００１４】
また請求項１に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、弾性支持部材のばね定数と初期荷重の少なくとも何れか一方を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定してもよい。
【００１５】
また、請求項６の発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、開放形圧縮機のハウジングに形成した筒状部から同軸的に突出される主軸の中間部の前端部をころがり軸受を介して筒状部に支持し、筒状部の内周に軸線方向移動が拘束されて設けられた静止側シールリングと中間部の後部に弾性シール部材を介して液密かつ軸線方向摺動自在に設けられ前向きに押圧されて静止側シールリングに当接される回転側シールリングよりなるメカニカルシールによりハウジングと主軸の間をシールし、筒状部の外周には主軸と同軸的に外部より回転駆動されるロータを支持し、筒状部から外部に突出される主軸の前端部にはハブを固定し、ロータと、ハブに弾性支持部材を介して軸線方向移動可能に支持されて電磁石によりロータの端面と係合離脱される摩擦板により電磁クラッチを形成してなる開放形圧縮機における、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、中間部の前端部を支持するころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間には、遊び調整用シムを介装して内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限することを特徴とするものである。
【００１６】
請求項６に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、回転側シールリングは主軸との間に介装したスプリングにより静止側シールリングに当接されるものとし、遊び調整用シムは、ころがり軸受の内輪に対する主軸の軸線方向の遊びにより生じる主軸と回転側シールリングの間の相対変位に伴う弾性シール部材の弾性変形により回転側シールリングと中間部の間に生じる軸線方向弾性力がスプリングの押圧力以下となるように制限することが好ましい。
【００１７】
請求項６または請求項７に記載の開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法は、ころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間に遊び調整用シムを介装する代わりに、主軸の中間部と前端部の間となる段部の軸線方向位置をころがり軸受の内輪の端面とほゞ一致させ、ハブの端面またはこれに当接される部材をころがり軸受の内輪の端面及び段部に当接させて内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、通常の作動状態で生じる作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と、内圧が回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリングを静止側シールリングに向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、主軸のメカニカルシールを通る中間部の径と、弾性支持部材のばね定数や初期荷重などのばね特性が設定されているので、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００１９】
主軸のメカニカルシールを通る中間部の径を大とすることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項２の発明でも、請求項１の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００２０】
電磁クラッチのクラッチ変位量を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項３の発明でも、請求項１の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００２１】
また弾性支持部材は主軸の前端部に固定されたハブと摩擦板を連結する板ばねとし、主軸と直交する平面に対する板ばねの傾斜角を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項４の発明でも、請求項１の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００２２】
弾性支持部材のばね定数と初期荷重の少なくとも何れか一方を減少させることにより、作動流体の内圧が主軸を前向きに押圧する力と回転側シールリングを前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチが励磁された際に摩擦板が主軸を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定する請求項５の発明でも、請求項１の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなるので、一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００２３】
また請求項６の発明によれば、電磁クラッチが励磁された際に回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることを低減する開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法において、中間部の前端部を支持するころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間には、遊び調整用シムを介装して内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限するので、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリングが静止側シールリングから離れる向きに移動してハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００２４】
回転側シールリングは主軸との間に介装したスプリングにより静止側シールリングに当接されるものとし、遊び調整用シムは、ころがり軸受の内輪に対する主軸の軸線方向の遊びにより生じる主軸と回転側シールリングの間の相対変位に伴う弾性シール部材の弾性変形により回転側シールリングと中間部の間に生じる軸線方向弾性力がスプリングの押圧力以下となるように制限する請求項７の発明によれば、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに多少変位することがあっても、その変位は弾性シール部材の弾性変形により吸収されて回転側シールリングが静止側シールリングから離れることはない。従ってハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【００２５】
ころがり軸受の内輪の端面とハブの端面またはこれに当接される部材の間に遊び調整用シムを介装する代わりに、主軸の中間部と前端部の間となる段部の軸線方向位置をころがり軸受の内輪の端面とほゞ一致させ、ハブの端面またはこれに当接される部材をころがり軸受の内輪の端面及び段部に当接させて内輪に対する主軸の軸線方向の遊びを制限する請求項８の発明によれば、請求項６及び請求項７の発明と同様、電磁クラッチが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板が弾性支持部材を介して主軸を後向きに押圧する力により、主軸が後向きに変位することがないか、あるいは後向きに多少変位することがあってもその変位は弾性シール部材の弾性変形により吸収されて回転側シールリングが静止側シールリングから離れることはないので、ハウジング内の作動流体が外部に漏れることはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に、図１〜図４に示す各実施形態により、本発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法の説明をする。これらの各実施形態は何れも、本発明をヒートポンプ式空調装置の冷媒の圧縮に使用するスクロール形の開放形圧縮機に適用したものである。
【００２７】
先ず図１に示す第１実施形態の説明をする。この第１実施形態の開放形圧縮機は、図５に示す従来の開放形圧縮機において、通常の作動状態でハウジング１０内の冷媒の内圧が主軸１１を前向きに押圧する力と、この内圧が回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチＭが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が板ばね（弾性支持部材）３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように、メカニカルシール１５を通る部分である主軸１１の中間部１１ｂの径Ｄを大径に設定したものである。
【００２８】
この第１実施形態では、ロータ２０はその外周に形成したベルト溝２０ｂに巻回される伝動ベルト（図示省略）を介してモータなどの駆動源により回転駆動され、開放形圧縮機はロータ２０と電磁石２５と電磁コイル２７よりなり空調負荷に応じて制御される電磁クラッチＭを介して断続的に駆動され、その状態におけるハウジング１０内の冷媒の内圧は冷媒の温度に応じた蒸気圧となる。この内圧により主軸１１は前向きに押圧され、主軸１１の大径部１１ａの後端のフランジ部１１ｆが主ころがり軸受１２の内輪に当接してその位置に停止される。前述のように通常は、主軸１１の中間部１１ｂと前端部１１ｃの間となる段部１１ｄの軸線方向位置を前端側ころがり軸受１３の内輪の端面より多少前端側に突出させ、この段部１１ｄと前端部１１ｃに取り付けられるハブ３０の端面との間にクラッチ隙間調整用シム４０が介装され、クラッチ隙間調整用シム４０と前端側ころがり軸受１３の内輪の端面との間には隙間ｄが設けられている（図５の部分拡大図参照）。
【００２９】
この第１実施形態では、電磁クラッチＭが励磁され摩擦板３７が電磁石２５により吸引されてロータ２０の端面２０ａに当接される際に板ばね３２を介して加わる軸線方向後向きの推力により、主軸１１は後向きに押圧されるが、前述のように、通常の作動状態におけるハウジング１０内の冷媒の内圧が主軸１１を前向きに押圧する力と、この内圧が回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチＭが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力（＝前述の軸線方向後向きの推力）の最大値よりも大となるように、メカニカルシール１５を通る部分である主軸１１の中間部１１ｂの径Ｄを大径に設定しているので、前述した隙間ｄの存在にも拘わらず主軸１１が後向きに変位することはなはない。従って主軸１１に連れられて回転側シールリング１７が後向きに変位することもないので、一時的にせよ回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れる向きに移動してハウジング１０内の冷媒が外部に漏れることはない。
【００３０】
この第１実施形態は、主軸１１の中間部１１ｂと前端部１１ｃの間となる段部１１ｄとハブ３０の端面との間にクラッチ隙間調整用シム４０が介装されているが、このクラッチ隙間調整用シム４０の厚さを薄くすればクラッチ隙間（クラッチ変位量）ｅが減少するので、電磁クラッチＭが励磁された際に板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力を減少される。このようにすれば主軸１１の中間部１１ｂの径Ｄの増大を少なくし、あるいはこの径Ｄの増大をなくして、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３１】
次に、図２に示す第２実施形態の説明をする。この第２実施形態の開放形圧縮機は、図５に示す従来の開放形圧縮機において、主軸１１と直交する平面に対する、ハブ３０と摩擦板３７を連結する複数の板ばね３２の傾斜角を減少させることにより、冷媒の内圧が主軸１１を前向きに押圧する力と回転側シールリング１７を前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチＭが励磁された際に摩擦板３７が主軸１１を後向きに押圧する力の最大値よりも大となるように設定するものである。
【００３２】
このようなハブ３０とこれに同軸的に配置された環状の摩擦板３７を連結する３枚の板ばね３２は、主軸１１と直交する平面に対し傾斜していると、各板ばね３２には撓む際に曲げ応力だけでなく引張り応力も生じるのでばね定数が増大し、主軸１１と直交する平面に対する板ばね３２の傾斜角が大きいほどばね定数の増大も大きくなる。そしてこのばね定数の増大に伴い電磁クラッチＭが励磁された際に主軸１１に加えられる後向きの押圧力も増大するので、冷媒の内圧が主軸１１を前向きに押圧する力と回転側シールリング１７を前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチＭが励磁された際に摩擦板３７が主軸１１を後向きに押圧する力の最大値よりも大として、回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れるのを防止することが困難になる。しかしながら、この第２実施形態のように、主軸１１と直交する平面に対するハブ３０と摩擦板３７を連結する複数の板ばね３２の傾斜角を減少させることにより、このような困難を克服することができる。
【００３３】
この第２実施形態では、このように各板ばね３２の傾斜角を減少させるために、各スペーサ３３，３５及びダンパ３９の摩擦板３７と当接する側の厚さを減少させている。また、ハブ３０とこれに同軸的に配置された環状の摩擦板３７を連結する３枚の板ばね３２は、半径方向に延びるのではなく、３本の第２リベット３６を通る円のほゞ接線方向に延びるように、円周方向において斜めに配置されている。なお電磁クラッチＭが励磁された際に主軸１１に加えられる後向きの押圧力の減少は、この第２実施形態のように、主軸１１と直交する平面に対するハブ３０と摩擦板３７を連結する複数の板ばね３２の傾斜角を減少させるのに限らず、板ばね３２の板厚や形状を変更することによるばね定数の減少と板ばね３２の初期荷重の減少のいずれか一方または両方により行ってもよい。
【００３４】
上述した第１及び第２実施形態では、環境温度の低下などにより冷媒の温度が低下した場合には、冷媒の蒸気圧が低下して内圧が低下し、主軸１１を前向きに押圧する力が減少する。従って電磁クラッチＭが励磁された際に板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力が同じでも、温度が低下すれば主軸１１が後向きに変位され、これに連れられて回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れて冷媒の漏れを生じることがある。しかし主軸１１の中間部１１ｂの径Ｄあるいは板ばね３２のばね定数や初期荷重などのばね特性の設定が適切であればそのようなおそれは少なく、また漏れが生じた場合でも内圧の低下により漏れの量は比較的少なくなる。
【００３５】
次に、図３に示す第３実施形態の説明をする。この第３実施形態の開放形圧縮機は、図５に示す従来の開放形圧縮機において、主軸１１の中間部１１ｂと前端部１１ｃの間となる段部１１ｄとハブ３０の端面との間に介装されたクラッチ隙間調整用シム４０の径をハブ３０の径とほゞ同じとし、主軸１１の中間部１１ｂの前端部を支持する前端側ころがり軸受１３の内輪の端面とクラッチ隙間調整用シム４０の間に、遊び調整用シム４１を介装して内輪に対する主軸１１の軸線方向の遊びを制限するものである。このようにすれば、ハウジング１０内の冷媒の内圧が主軸１１を前向きに押圧する力と、この内圧が回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力と、回転側シールリング１７を静止側シールリング１６に向かって前向きに押圧する力の和の最大値が、電磁クラッチＭが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力の最大値よりも小となる場合であっても、この摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力は、ハブ３０から遊び調整用シム４１を介して、ハウジング１０の筒状部１０ａに支持された前端側ころがり軸受１３の内輪に伝達されて受け止められ、主軸１１が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れる向きに移動してハウジング１０内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。なおクラッチ隙間調整用シム４０は省略して、遊び調整用シム４１は前端側ころがり軸受１３の内輪の端面とハブ３０の端面の間に介装させてもよい。
【００３６】
またこの第３実施形態では、メカニカルシール１５の回転側シールリング１７は主軸１１との間に介装したスプリング１８により前向きに押圧して先端の環状突起１７ａを静止側シールリング１６に当接させ（図５参照）、遊び調整用シム４１は、前端側ころがり軸受１３の内輪に対する主軸１１の軸線方向の遊びにより生じる主軸１１と回転側シールリング１７の間の相対変位に伴うＯリング（弾性シール部材）１７ｂの弾性変形により回転側シールリング１７と中間部１１ｂの間に生じる軸線方向弾性力がスプリング１８の押圧力以下となるように制限している。このようにすれば、電磁クラッチＭが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力により、主軸１１が後向きに多少変位することがあっても、その変位はＯリング１７ｂの弾性変形により吸収されて回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れることはない。従ってハウジング１０内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。
【００３７】
次に、図４に示す第４実施形態の説明をする。この第４実施形態の開放形圧縮機は、図３に示す第３実施形態において、主軸１１の中間部１１ｂと前端部１１ｃの間となる段部１１ｄの軸線方向位置を、ハウジング１０の筒状部１０ａに設けた前端側ころがり軸受１３の内輪の端面とほゞ一致させ、ハブ３０の端面をクラッチ隙間調整用シム４０を介して前端側ころがり軸受１３の内輪の端面と段部１１ｄに同時に当接させて内輪に対する主軸１１の軸線方向の遊びを制限するようにしたものである。このようにすれば、第３実施形態と同様、主軸１１を前向きに押圧する力と、回転側シールリング１７を前向きに押圧する各力の和の最大値が、電磁クラッチＭが励磁された際に摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力の最大値よりも小となる場合であっても、この摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力は、ハブ３０からハウジング１０の筒状部１０ａに支持された前端側ころがり軸受１３の内輪に伝達されて受け止められ、主軸１１が後向きに変位することはなくなる。従って一時的にせよ回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れる向きに移動してハウジング１０内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。なおクラッチ隙間調整用シム４０は省略して、ハブ３０の端面を前端側ころがり軸受１３の内輪の端面と段部１１ｄに直接当接させてもよい。
【００３８】
またこの第４実施形態では、第３実施形態と同様、メカニカルシール１５の回転側シールリング１７は主軸１１との間に介装したスプリング１８により前向きに押圧して先端の環状突起１７ａを静止側シールリング１６に当接させ、ハブ３０の端面を直接またはクラッチ隙間調整用シム４０介して前端側ころがり軸受１３の内輪と主軸１１の段部１１ｄに同時に当接させ、これにより前端側ころがり軸受１３の内輪に対する主軸１１の軸線方向の遊びにより生じる主軸１１と回転側シールリング１７の間の相対変位に伴うＯリング１７ｂの弾性変形により回転側シールリング１７と中間部１１ｂの間に生じる軸線方向弾性力がスプリング１８の押圧力以下となるように制限している。このようにすれば、電磁クラッチＭが励磁された際に軸線方向に移動する摩擦板３７が板ばね３２を介して主軸１１を後向きに押圧する力により、主軸１１が後向きに多少変位することがあっても、その変位はＯリング１７ｂの弾性変形により吸収されて回転側シールリング１７が静止側シールリング１６から離れることはない。従ってハウジング１０内の冷媒が外部に漏れることはなくなる。
【００３９】
なお上述した各実施形態では、回転側シールリング１７の環状突起１７ａを静止側シールリング１６に押圧するスプリング１８は、Ｏリング１７ｂの後側に当接されたＬ形断面形状のスプリング受金具１８ａと主軸１１に設けた回転側保持プレート１９の間に介装している。しかしこのスプリング１８は回転側シールリング１７と回転側保持プレート１９の間に直接介装するようにしてもよく、その場合は、Ｏリング２２は回転側シールリング１７の内周面に形成した環状溝内に設けるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法の第１実施形態を説明する図面である。
【図２】本発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法の第２実施形態を説明する図面である。
【図３】本発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法の第３実施形態を説明する図面である。
【図４】本発明による開放形圧縮機におけるメカニカルシールの漏れ低減方法の第４実施形態を説明する図面である。
【図５】従来技術による開放形圧縮機の一例を示す図面である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…ハウジング、１０ａ…筒状部、１１…主軸、１１ｂ…中間部、１１ｃ…前端部、１３…ころがり軸受（前端側ころがり軸受）、１５…メカニカルシール、１６…静止側シールリング、１７…回転側シールリング、１７ｂ…弾性シール部材（Ｏリング）、１８…スプリング、２０…ロータ、２０ａ…端面、２５…電磁石、３０…ハブ、３２…弾性支持部材（板ばね）、３７…摩擦板、４１…遊び調整用シム、Ｍ…電磁クラッチ。
【図１】
2006097610.tif 000003
【図２】
2006097610.tif 000004
【図３】
2006097610.tif 000005
【図４】
2006097610.tif 000006
【図５】
2006097610.tif 000007