(57)【要約】【課題】コンパクトな構成にして高圧化した加圧流体が漏洩するのを効率良く防止するようにしたコンプレッサーのシャフトシール構造を提供する。【解決手段】コンプレッサー１のハウジングＨと、駆動軸１６がハウジングＨから突出する部分との間に設けるシャフトシール３０は、これらハウジングＨと駆動軸１６との間に、ハウジングＨ内方とハウジングＨ外方とを隔成するシール室３１を設け、このシール室３１内に、コンプレッサー１の加圧流体に対して非相溶性の潤滑剤を封入することにより、駆動軸１６のシール性を確保しつつ、ハウジングＨ内の加圧流体がシール室３１内に浸透するのを防止して、加圧流体がシャフトシール３０部分から漏洩するのを効率良く阻止し、かつ、シャフトシール３０のコンパクト化が可能となる。【選択図】      図２
2004197683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸（１６）の回転によりハウジング（Ｈ）内に流体圧を発生させるコンプレッサー（１）であって、ハウジング（Ｈ）から駆動軸（１６）が突出する部分に設けたコンプレッサーのシャフトシール構造において、
ハウジング（Ｈ）と駆動軸（１６）との間に、ハウジング（Ｈ）内方とハウジング（Ｈ）外方とを隔成するシール室（３１）を設け、このシール室（３１）内に、コンプレッサー（１）の加圧流体に対して非相溶性の潤滑剤を封入したことを特徴とするコンプレッサーのシャフトシール構造。
【請求項２】
シール室（３１）は、ハウジング（Ｈ）外方を隔成する第１シール体（３２）と、ハウジング（Ｈ）内方を隔成する第２シール体（３３）と、の間に構成したことを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサーのシャフトシール構造。
【請求項３】
シール室（３１）に封入した非相溶性の潤滑剤は、第１シール体（３２）または第２シール体（３３）のうち小径となるシール体（３２）を浸漬する程度の充填レベルとし、その上部に形成される空間（Ｓ）に不活性ガスを封入したことを特徴とする請求項２に記載のコンプレッサーのシャフトシール構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体を断熱圧縮して高圧力を発生させるようにしたコンプレッサーのシャフトシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用空調装置などの冷凍サイクルに設けて冷媒を断熱圧縮するコンプレッサーは、駆動軸の回転によりハウジング内で冷媒（加圧流体）を高圧化するようになっており、この場合、駆動軸の回転入力部分をハウジングから外方に突出させて、その突出部分にプーリ等の回転駆動部を取り付けるようになっている。
【０００３】
この場合、駆動軸がハウジングから突出する部分は、ハウジング内が高圧化されることから密封精度の高いシール構造が必要となり、このシャフトシール構造としては、ハウジング内方側に配置する接触式メカニカルシールの一次シールと、ハウジング外方側に配置する接触式メカニカルシールの二次シールとを設け、一次シールを漏洩して二次シールの摺動部外周空間に充満するハウジング内の加圧流体を自己循環冷却装置によって回収するようになったものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−９８２３７号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来のシール構造は、二次シールの摺動部外周空間から加圧流体が漏洩するのを前提として、この漏洩した加圧流体を自己循環冷却装置によって回収しており、このシール構造を前述したコンプレッサーのシャフトシール構造に適用しようとした場合、自己循環冷却装置によってコンプレッサーの装置全体が大型化し、実際上、車両用空調装置などの冷凍サイクルに組み込むのは困難になってしまう。
【０００６】
また、近年では冷凍サイクルの冷媒として、オゾン層の破壊等の環境に重大な影響を及ぼさない流体を用いる傾向にあり、この冷媒としては例えば炭酸ガスが用いられる。
【０００７】
ところが、このように炭酸ガスを冷媒として用いた場合、この炭酸ガスは一般のシール構造に用いる潤滑油との相溶性に富み、潤滑油で形成されるシール膜に炭酸ガスが浸透して、結果的に加圧流体としての炭酸ガスが漏洩してしまう。
【０００８】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、コンパクトな構成にして高圧化した加圧流体が漏洩するのを効率良く防止するようにしたコンプレッサーのシャフトシール構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明は、駆動軸の回転によりハウジング内に流体圧を発生させるコンプレッサーであって、ハウジングから駆動軸が突出する部分に設けたコンプレッサーのシャフトシール構造において、ハウジングと駆動軸との間に、ハウジング内方とハウジング外方とを隔成するシール室を設け、このシール室内に、コンプレッサーの加圧流体に対して非相溶性の潤滑剤を封入したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の効果】
以上の構成により本発明のコンプレッサーのシャフトシール構造によれば、ハウジングと駆動軸との間に設けたシール室に潤滑剤を封入したので、駆動軸がハウジングから突出する部分のシール性を確保でき、そして、この潤滑剤はコンプレッサーの加圧流体に対して非相溶性であるため、ハウジング内の加圧流体がシール室内に浸透するのが防止される。
【００１１】
従って、ハウジング内の高圧化された加圧流体がシャフトシール部分から漏洩するのを効率良く阻止することができ、しかも、シール室に潤滑剤を封入するという簡単な構成とすることができるため、シャフトシールのコンパクト化が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１，図２は本発明にかかるコンプレッサーのシャフトシール構造一実施形態を示し、図１はコンプレッサーの全体断面図、図２は図１中Ａ部の拡大断面図である。
【００１４】
本実施形態のコンプレッサー１は斜板式の圧縮機であって、車両用空調装置の冷凍サイクルに用いて、この冷凍サイクルで気化した冷媒としての炭酸ガスを断熱圧縮するようにしたものに例をとって説明する。
【００１５】
コンプレッサー１は、図１に示すようにハウジングＨが分割形成され、中央部に配置したシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の前側（図１中左側）に配置したフロントハウジング３と、シリンダブロック２の後側（図１中右側）に配置したリアハウジング４と、を結合してハウジングＨの全体を構成してある。
【００１６】
シリンダブロック２には、円周方向に複数（例えば６つ）のシリンダボア５を形成し、これら各シリンダボア５には摺動自在にピストン６を嵌合して、このピストン６の往復移動により炭酸ガスを断熱圧縮するようになっている。
【００１７】
フロントハウジング３は、シリンダブロック２との間にクランク室７を形成し、このフロントハウジング３の前端部（図１中左端部）を端壁３ａによって閉塞してある。
【００１８】
リアハウジング４は、その内部中央部に吐出室８を形成するとともに、この吐出室８の外周部に吸入室９を形成してあり、リアハウジング４の後端部（図１中右端部）を端壁４ａによって閉塞してある。
【００１９】
シリンダブロック２とリアハウジング４との間には、これら両者間に挟んだ状態でバルブプレート１０を介在してあり、このバルブプレート１０にはシリンダボア５と吸入室９とを連通する吸入孔１１を形成するとともに、シリンダボア５と吐出室８とを連通する吐出孔１２を形成してあり、吐出孔１２は吐出室８側に設けた弁板１３により開閉可能となっている。
【００２０】
シリンダブロック２の中心部およびフロントハウジング３の端壁３ａ中心部に形成した支持孔１４，１５に駆動軸１６を回転自在に軸支し、この駆動軸１６は端壁３ａから外方に突出する一端部１６ａに設けたプーリ１７に入力した回転力により回転する。
【００２１】
クランク室７内には、駆動軸１６に固設したドライブプレート１８と、駆動軸１６に摺動自在に嵌装したスリーブ１９にピン２０を介して揺動自在に連結したジャーナル２１と、このジャーナル２１のボス部２１ａに軸受を介して装着した斜板２２と、を設けてある。
【００２２】
そして、駆動軸１６の回転によりジャーナル２１が回転すると、斜板２２はジャーナル２１の回転揺動に伴って非回転状態で駆動軸１６の軸方向に揺動する。
【００２３】
このとき、ドライブプレート１８およびジャーナル２１からそれぞれ相手方向にヒンジアーム１８ａ，２１ｂを突設してあり、これらヒンジアーム１８ａ，２１ｂを弧状の長孔２３とピン２４を介して連結することにより、斜板２２の最大傾斜角度と最小傾斜角度が規制される。
【００２４】
前記シリンダボア５に摺動自在に嵌合したピストン６の突出端部６ａには、斜板２２の外周縁部を挟むように配置した前後１対のシュー２５を斜板２２の揺動方向に回転自在に設け、これらシュー２５を介して斜板２２の駆動軸１６を中心とする回転をピストン６の往復移動に変換するようになっている。
【００２５】
このようにピストン６が往復移動する際、ピストン６がシリンダボア５から抜け出る方向の移動に伴って、吸入室９内の炭酸ガスを吸入孔１１からシリンダボア５内に吸入し、次にピストン６がシリンダボア５内に挿入される方向の移動に伴って、シリンダボア５内の炭酸ガスを断熱圧縮し、この断熱圧縮により高圧化した炭酸ガスを吐出孔１２から吐出室８へと圧送するようになっている。
【００２６】
そして、吐出室８内に圧送した高圧の炭酸ガスは、図外の冷凍サイクルの循環経路に吐出されるとともに、この冷凍サイクルで冷却機能を果たして低圧化した炭酸ガスを吸入室９内に戻すことになる。
【００２７】
ところで、ハウジングＨ内には、クランク室７と吸入室９とを常時連通する図外の抽気通路と、クランク室７と吐出室８とを連通する図外の給気通路と、この給気通路を開閉制御する図外のコントロールバルブと、からなる圧力制御機構が設けられ、コントロールバルブの開閉制御によりクランク室７内の圧力を変化させることにより、クランク室７と吸入室９との圧力バランス（ピストン６の前後の圧力バランス）で斜板２２の傾角を変化させて、コンプレッサー１の吐出容量を制御できるようになっている。
【００２８】
シリンダブロック２、フロントハウジング３およびリアハウジング４は、これらを貫通するスルーボルト２６を介して締付け固定するようになっている。
【００２９】
スルーボルト２６は、コンプレッサー１の前方からフロントハウジング３およびシリンダブロック２、更にはバルブプレート１０の外周縁部に形成した挿通孔２７にそれぞれ貫通した後、スルーボルト２６のねじ部２６ａをリアハウジング４にねじ込むようになっている。
【００３０】
挿通孔２７は、周方向に等間隔をもって複数（本実施形態では６つ）が形成され、これら各挿通孔２７にスルーボルト２６を貫通して、コンプレッサー１の外周部分を均等に、かつ発生する高圧に対抗して大きな締付け力をもって結合してある。
【００３１】
尚、バルブプレート１０とリアハウジング４との間には、吐出室８と吸入室９との密閉性を高めるために図外のガスケットを介在することが好ましく、また、バルブプレート１０の外周縁部には、シリンダブロック２とリアハウジング４との接合面において図外のＯリングを介在することが好ましい。
【００３２】
ここで、本実施形態にあっては、駆動軸１６はこれの一端部１６ａを、プーリ１７を取り付けるためにハウジングＨから突出してあるが、この駆動軸１６が突出する部分にはハウジングＨと駆動軸１６との間をシールするシャフトシール３０を設けてある。
【００３３】
このシャフトシール３０は、ハウジングＨ内方とハウジングＨ外方とを隔成するシール室３１を設け、このシール室３１内に、コンプレッサー１の加圧流体に対して非相溶性（浸透しない性質）の潤滑剤としての潤滑油Ｌを封入することにより構成してある（請求項１）。
【００３４】
ここで、非相溶性の潤滑油Ｌとは、コンプレッサー１の加圧流体（冷却媒体）として用いた炭酸ガスとの相溶性が小さい、若しくは相溶性が無い潤滑油のことで、例えば、ミネラルオイル（ＭＯ）系、アルキルベンゼン系、α−オレフィン系等のオイルが用いられる。
【００３５】
前記シール室３１は、図２に示すようにハウジングＨ外方を隔成する第１シール体３２と、ハウジングＨ内方を隔成する第２シール体３３との間に構成するようになっている（請求項２）。
【００３６】
即ち、前記第１，第２シール体３２，３３はそれぞれ液封機能を備えた一般的なシールリングでよく、これら第１，第２シール体３２，３３の外周部をハウジングＨの支持孔１５の内周に固定するとともに、内周を駆動軸１６の外周に相対回転自在に密接嵌合してある。
【００３７】
このとき、駆動軸１６の一端部１６ａは先端に行くに従って段階的に小径化してあり、図２に示すように第１シール体３２の嵌合部１６ｂの径Ｄ１は、第２シール体３３の嵌合部１６ｃの径Ｄ２よりも縮径し、これに伴って第１シール体３２を小径リングとし、第２シール体３３を大径リングとしてある。
【００３８】
また、第１，第２シール体３２，３３の外周部を固定する前記支持孔１５の内径は、第１シール体３２の嵌合部分よりも第２シール体３３の嵌合部分を大径に形成してある。
【００３９】
尚、シール室３１を第１，第２シール体３２，３３で隔成した場合、第２シール体３３の材料硬度を第１シール体３２よりも大きくし、受圧時の第１シール体３２の変形量を第１シール体３３よりも大きくすることが好ましい。
【００４０】
前記シール室３１に封入した前記非相溶性の潤滑油Ｌは、図２に示すように小径となる第１シール体３２を浸漬する程度の充填レベルとし、その上部に形成される空間Ｓに不活性ガスを封入するようになっている（請求項３）。
【００４１】
この場合の不活性ガスとは、前記潤滑油Ｌとは非相溶性のガスで、例えば、加圧流体として用いた炭酸ガス、若しくは窒素ガス等が用いられる。
【００４２】
以上の構成により本実施形態で示すコンプレッサー１のシャフトシール３０の構造にあっては、ハウジングＨと駆動軸１６との間に設けたシール室３１に潤滑油Ｌを封入したので、駆動軸１６がハウジングＨから突出する一端部１６ａのシール性を確保できる。
【００４３】
このとき、前記潤滑油Ｌはコンプレッサー１の加圧流体、つまり本実施形態では炭酸ガスに対して非相溶性であるため、ハウジングＨ内の高圧化した炭酸ガスがシール室３１内に浸透するのが防止される。
【００４４】
つまり、シール室３１は第１，第２シール体３２，３３によって隔成され、これら各シール体３２，３３の内周と駆動軸１６の外周との間の僅かな隙間に潤滑油Ｌのシール膜が形成されるが、従来の潤滑油では第２シール体３３のシール膜にハウジングＨ内の炭酸ガスが相溶しつつシール室３１内に浸透し、更に、このシール室３１内から第１シール体３２のシール膜を浸透して外方（大気中）に漏洩されるが、本実施形態では潤滑油Ｌが炭酸ガスに対して非相溶性となっているため、ハウジングＨ内の炭酸ガスはシール室３１内に浸透するのを防止することができる。
【００４５】
従って、ハウジングＨ内、詳細にはクランク室７内の高圧化された炭酸ガスがシャフトシール３０から大気中に漏洩するのを効率良く阻止することができ、しかも、シール室３１に潤滑油Ｌを封入するという簡単な構成によって目的を達成できるため、シャフトシール３０のコンパクト化が可能となって、コンプレッサー１が大型化されるのを防止できる。
【００４６】
また、本実施形態では上述した作用・効果加えて、シール室３１は、ハウジングＨ外方を隔成する第１シール体３２と、ハウジングＨ内方を隔成する第２シール体３３と、の間に構成したので、第１，第２シール体３２，３３によって二段構えのシール部分を構成できるため、シール機能の向上を図ることができる。
【００４７】
更に、第１，第２シール体３２，３３で隔成したシール室３１内の圧力（Ｐ）は、ハウジングＨ内方の圧力（Ｐｈ）とハウジングＨ外方の大気圧（Ｐａ）との中間値（Ｐｈ＞Ｐ＞Ｐａ）となるため、各シール体３２，３３に作用する側圧は段階的に減少して、これら第１，第２シール体３２，３３の受圧負荷を低下することができる。
【００４８】
更にまた、シール室３１に封入した非相溶性の潤滑油Ｌは、第１，第２シール体３２，３３のうち小径となる第１シール体３２を浸漬する程度の充填レベルとし、その上部に形成される空間Ｓに不活性ガスを封入するようにしたので、少なくとも第１シール体３２が潤滑油Ｌで閉塞されることにより、ハウジングＨ内の炭酸ガスのシール機能を確保することができるとともに、潤滑油Ｌを充填しつつ行うシャフトシール３０の組付け時に、シール室３１を潤滑油Ｌを満液する必要が無いため、組付け作業性を簡単にすることができる。
【００４９】
また、シール室３１の空間Ｓに不活性ガスを封入したので、シール室３１内に必要とする圧力を維持することができるとともに、封入した不活性ガスは潤滑油Ｌに対して非相溶性であるため、空間Ｓ内圧力が低下するのを阻止できる。
【００５０】
ところで、本発明のコンプレッサーのシャフトシール構造を前記実施形態に例をとって説明したが、この実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態におけるコンプレッサーの全体断面図。
【図２】図１中Ａ部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  コンプレッサー
１６  駆動軸
３０  シャフトシール
３１  シール室
３２  第１シール体
３３  第２シール体
Ｈ  ハウジング
Ｌ  潤滑油（潤滑剤）
Ｓ  空間
【図１】
2004197683.tif 000003
【図２】
2004197683.tif 000004