(57)【要約】【課題】  圧縮機のクランク軸（１８）の寿命を延長する。【解決手段】  リップシールを含む圧縮機で使用されるクランク軸（１８）は、クランク軸（１８）を構成する第１の材料と、リップシールと接触するクランク軸の領域（４９）と、リップシールとの摩擦接触による摩耗からクランク軸（１８）を保護する保護部と、を含む。保護部は、クランク軸（１８）に追加された第２の材料を含み、この第２の材料は、上記領域においてクランク軸（１８）の硬化面を形成している。保護部は、クランク軸（１８）上の耐摩耗スリーブ（４８）の形態であることが好ましい。この耐摩耗スリーブ（４８）は、リップシールとの接触時に上記第１の材料よりも摩耗が少ない第２の材料から構成され、かつクランク軸（１８）から独立して形成されており、交換のために取外し可能となっている。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リップシールを含む圧縮機で使用されるクランク軸であって、
クランク軸を構成する第１の材料と、
前記リップシールと接触する前記クランク軸の領域と、
前記リップシールとの摩擦接触による摩耗からクランク軸を保護する保護手段と、を含むことを特徴とするクランク軸。
【請求項２】
前記保護手段は、前記クランク軸に追加された第２の材料を含み、この第２の材料は、前記領域において前記クランク軸の硬化面を形成していることを特徴とする請求項１記載のクランク軸。
【請求項３】
前記保護手段は、前記クランク軸上の耐摩耗スリーブを含むことを特徴とする請求項１記載のクランク軸。
【請求項４】
前記耐摩耗スリーブは、前記リップシールとの接触時に前記第１の材料よりも摩耗が少ない第２の材料から構成されていることを特徴とする請求項３記載のクランク軸。
【請求項５】
前記耐摩耗スリーブは、前記クランク軸から独立して形成されており、交換のために取外し可能であることを特徴とする請求項３記載のクランク軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機のクランク軸に関し、特に、リップシールとの摩擦によって生じる過度の摩耗からクランク軸を保護する耐摩耗スリーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送用冷凍機器などで使用される種類の冷凍装置は、最も単純な形態では、閉じた冷凍循環路を構成するように連続的に接続された圧縮機、凝縮器、膨張装置、および蒸発器を含む。往復動型の圧縮機を使用する装置は、圧縮機内で圧縮される冷媒と混ざる潤滑油で潤滑する必要がある。
【０００３】
典型的な往復動圧縮機は、ガス状の冷媒を機械的に圧縮するようにシリンダ内で往復運動するピストンを含む。ピストンの下降行程でシリンダ内にガスを引き込むとともに上昇行程でガスを圧縮するように、適切なマニホルドや弁が設けられている。
【０００４】
このような圧縮機では、油を使用して種々の部品および部品間の境界面を潤滑している。駆動装置が圧縮機の外部にある開放形の構造では、圧縮機内の冷媒圧力を維持するために機械的な軸封部が使用されている。圧縮機の油ポンプは、加圧ガスの漏れを封止するとともに作動時に軸封面を潤滑するために油膜を形成する。例えば、機械的な軸封部は、グランドプレートの近傍で圧縮機のクランク軸が圧縮機のクランク室から出る箇所でクランク軸に設けられる。このような圧縮機のクランク軸は、外部の汚れが圧縮機に入るのを防止するために、追加のシール、一般にはリップシールを備えてもよい。従って、リップシールは、圧縮機の内部機構の最終防御線であり、機械的な軸封部の外側で、かつ最も典型的にはグランドプレートアセンブリに設けられている。
【０００５】
リップシールは、一般に、クランク軸の定速回転に耐えうる材料から構成されている。リップシール材料は、回転運動に対して弾力性があり、作動時にクランク軸と接触するようにリップシールを押し付ける径方向のばねをリップ部の後側に含む。このような連続的な接触および回転運動により、リップシールとクランク軸との境界面の早期劣化に耐えるように、硬さおよび表面特性（粗さ）の両方が改善された軸面が要求されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このため、従来技術では、クランク軸が充分に硬化され、かつ許容される表面特性に加工されていなければ、リップシールとクランク軸との接触領域においてリップシールが軸を摩耗させるおそれがある。リップシールによるクランク軸の摩耗は、機械的な動作に対するクリアランス通路を形成するおそれがある。この状態では、圧縮機キャビティ内に汚れが入り、圧縮機の内部機構の損傷や圧縮機の外部への過剰な油漏れにつながりうる。また、より重大な場合には、軸の交換が必要になるおそれがあり、これは高価でかつ困難な作業である。
【０００７】
本発明の目的は、圧縮機のクランク軸の寿命を延長することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、リップシールとの接触による軸の摩耗を防止するクランク軸設計を提供し、これにより、クランク軸の寿命を延長するとともに圧縮機の保守を減少させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上述およびその他の目的は、リップシールを含む圧縮機で使用される本発明のクランク軸によって達成される。このクランク軸は、クランク軸を構成する第１の材料と、リップシールと接触するクランク軸の領域と、リップシールとの摩擦接触による摩耗からクランク軸を保護する保護部と、を含む。保護部は、クランク軸に追加された第２の材料を含み、この第２の材料は、上記領域においてクランク軸の硬化面を形成している。保護部は、クランク軸上の耐摩耗スリーブの形態であることが好ましい。この耐摩耗スリーブは、リップシールとの接触時に上記第１の材料よりも摩耗が少ない第２の材料から構成され、かつクランク軸から独立して形成されており、交換のために取外し可能となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書では、空調装置または冷凍装置で使用される往復動圧縮機に関して本発明を説明する。この圧縮機は、空調装置または冷凍装置の冷凍回路に組み込まれた構成で開示および説明されているが、本発明のクランク軸は、他の種類の圧縮機、ポンプ、および他の用途でも同様に適用可能である。
【００１１】
図１を参照すると、シェルすなわちハウジング１２を含む圧縮機１０が示されている。作動ピストン１４が、シリンダ１６内で往復動作するように配置されている。各々のピストン１４は、連結ロッド２０を介してクランク軸１８に連結されており、連結ロッド２０は、クランク軸１８のオフセット部分２２の周りに取り付けられている。クランク軸１８は、クランク軸１８の回転の不規則性を均衡させるために釣合いおもり２４を含む。クランク軸１８は、スリーブ２８内に取り付けられているとともにこのスリーブ２８内で回転し、かつハウジング１２の軸封キャビティ２６を通って延在する。
【００１２】
図２，図３を参照すると、クランク軸１８の軸封機構３１は、クランク軸１８がハウジング１２を貫通する箇所でより詳細に示されている。クランク軸１８は、機械的な軸封部のばねアセンブリ４５、軸封面２９，３３、グランドプレート３２、および摩耗面を有するリップシール３８を通過する。ハウジング１２とグランドプレート３２との間の漏れを防止するために、グランドプレートガスケット３５が設けられている。端面シール３３は、実質的に円筒形であり、グランドプレート３２の内径Ａ内で端面シール３３を固定するＯリング３６を含む。リップシール３８は、直径Ａに隣接するとともに直径Ａから離間されて比較的小さい直径Ｂ内でグランドプレート３２に固定されており、軸封部のキャビティ内に汚れが入るのを防止する機能を有する。
【００１３】
クランク軸１８の軸封機構３１は、さらに弾性材料からなる円筒形の本体４４を含み、この本体４４は、クランク軸１８との間に油を使用して冷媒シールとして機能する。本体４４の外側に巻き付けられるとともにクランク軸１８の軸封部スラスト面４３に支持されているばね４５は、２つの端面シール２９，３３の間に軸方向荷重を提供する。
【００１４】
本発明は、リップシール３８との摩擦接触による過度の摩耗からクランク軸１８を保護するように機能する。従って、好適実施例では、クランク軸１８は、クランク軸１８に比べて硬化された面を有する追加材料、特にクランク軸から独立して形成された交換可能な耐摩耗スリーブ４８を含み、この耐摩耗スリーブは、リップシール３８との接触領域４９でクランク軸１８に取り付けられている。耐摩耗スリーブ４８は、図４に示すように円筒形であり、耐摩耗スリーブ４８を受け入れるように機械加工された直径減少部分５０を有するクランク軸１８に装着かつ固定されている。耐摩耗スリーブ４８は、接着、溶接、および圧力ばめサイジングなどの周知の方法で軸に取付可能である。また、耐摩耗スリーブ４８を複数のセグメントで構成して、溶接または接着によって取り付けることもできる。耐摩耗スリーブ４８は、クランク軸１８よりも硬く、かつリップシールの製造業者が記載する許容硬さレベルを有する硬化鋼で構成されることが好ましい。また、耐摩耗スリーブは、リップシール製造業者が示す第２の必要条件である許容表面特性（粗さ）を満たすように製造される。
【００１５】
本発明を好適実施例および特定の種類の圧縮機に関して説明したが、当業者であれば分かるように、本発明の趣旨および範囲内であれば改良や変更が可能である。また、本発明は、同様の軸封部を含む異なる種類の圧縮機や他の機構にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る装置を含む往復動圧縮機の断面を一部示す概略説明図である。
【図２】図１のクランク軸の軸封領域の断面を一部示す拡大説明図である。
【図３】クランク軸、軸封部、およびリップシール機構の拡大説明図である。
【図４】本発明に係る軸と耐摩耗スリーブの組み付けを示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００１７】
１８…クランク軸
４８…耐摩耗スリーブ
４９…リップシールとの接触領域
５０…機械加工された直径減少部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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