(57)【要約】【課題】分割したハウジング間のシール機能が熱膨張により低下するのを防止するようにしたコンプレッサーのシール構造を提供する。【解決手段】隣接する２つの筺体２，４の結合部分に、一方の筺体２の端部外周に他方の筺体４の端部を嵌合して、その嵌合部分３０にシール部材３１を介装したラジアルシール構造３２を構成するとともに、その嵌合部分３０の内側に配置した筺体２の線膨張係数を、外側に配置した筺体４よりも大きくすることにより、ハウジングＨが熱膨張した場合に、内側に配置した筺体２の拡径率を外側に配置した筺体４よりも大きくしてシール隙間δを小さくでき、かつ、常温時でのシール隙間δを必要以上に小さくする必要がなくなり、加工性や組み立てに要する精度ランクを落とすことができる。【選択図】      図２
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【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）が駆動軸（１６）の軸方向に複数の筺体（２，４…）に分割され、それぞれの筺体（２，４…）を締結部材（２６）を介して結合したコンプレッサー（１）のシール構造において、
複数の筺体（２，４…）のうち少なくとも隣接する２つの筺体（２，４）の結合部分に、一方の筺体（２）の端部外周に他方の筺体（４）の端部を嵌合して、その嵌合部分（３０）にシール部材（３１）を介装したラジアルシール構造（３２）を構成するとともに、その嵌合部分（３０）の内側に配置した筺体（２）の線膨張係数を、外側に配置した筺体（４）よりも大きくしたことを特徴とするコンプレッサーのシール構造。
【請求項２】
内側に配置した筺体（２）の熱伝達係数を、外側に配置した筺体（４）よりも大きく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ール構造。
【請求項３】
内側に配置した筺体（２）はアルミを主体とする材料で形成し、外側に配置した筺体（４）は鉄を主体とする材料で形成したことを特徴とする請求項１または２に記載のコンプレッサーのシール構造。
【請求項４】
内側に配置した筐体の外形が約１００ｍｍのとき線膨脹係数の差が３×１０−６ｍｍ・゜Ｃ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載にコンプレッサーのシール構造。
【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、通常、ハウジングを複数の筺体に分割して、それぞれの筺体を結合した構造となっており、この場合、コンプレッサーに高圧力を発生させる必要があるため、各筺体の結合部分には高いシール性能が要求される。
【０００３】
ところで、高圧下でのシール構造としては、例えばＯリングと遮蔽板を用いて隣接する筺体間の接合部をシールするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この場合、互いに結合する筺体の突き合わせ面の一方に収容部を形成し、この収容部にそれぞれの一部が突出するようにしてＯリングおよび遮蔽板を収容し、突出したＯリングおよび遮蔽板の一部を相手側の筺体の突き合わせ面に圧接させるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３５５７３３号公報（第３頁、第１図）
【０００６】
【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を前述したコンプレッサーの分割した筺体間のシール部分に適用しようとした場合、コンプレッサーの高圧発生に対応させるため、シール隙間を小さくしてＯリングのはみ出しやＯリングを透過する透過面積を縮小する必要がある。
【０００７】
ところが、従来のシール構造はＯリングを挟んだ筺体の突き当て方式、つまり、ハウジングの分割方向でシール隙間を調節するスラストシール構造であるため、分割した筺体を結合するスルーボルト等の締結部材が高圧により伸びた場合、必然的に結合した筺体間が相互に開いて、前記シール隙間が当初設定した値よりも大きくなってシール性能が低下してしまう。
【０００８】
このため、スラストシール構造を高圧発生用のコンプレッサーに適用するには難があり、どうしてもラジアルシール構造を採る必要がある。つまり、このラジアルシール構造とは、分割した一方の筺体の結合部外周に他方の筺体の結合部を嵌合して、その嵌合部分間をシールするようにした構造で、締結部材が伸びた場合にも結合した筺体同士が嵌合部分で嵌合方向に相対変位するのみで、この嵌合方向に対して直角方向に形成されるシール隙間が変化するのを防止することができる。
【０００９】
しかし、このラジアルシール構造を適用した場合にも、その適用対象が高圧発生用のコンプレッサーであるため、高圧発生時に発生する熱によってハウジングが熱膨張した場合、結合したそれぞれの筺体を同質材料で形成してある場合には、嵌合した筺体が全体的に拡径方向に同率で膨張するため、必然的に嵌合部分のシール隙間も増大することになり、ひいてはシール性能が低下してしまう。
【００１０】
そこで、本発明はかかる従来の課題に鑑みて、分割したハウジング間のシール機能が熱膨張により低下するのを防止するようにしたコンプレッサーのシール構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、ハウジングが駆動軸の軸方向に複数の筺体に分割され、それぞれの筺体を締結部材を介して結合したコンプレッサーのシール構造において、複数の筺体のうち少なくとも隣接する２つの筺体の結合部分に、一方の筺体の端部外周に他方の筺体の端部を嵌合して、その嵌合部分にシール部材を介装したラジアルシール構造を構成するとともに、その嵌合部分の内側に配置した第１筺体の線膨張係数を、外側に配置した第２筺体よりも大きくしたことを特徴としている。
【００１２】
【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ール構造によれば、少なくとも隣接する２つの筺体の結合部分でラジアルシール構造を構成したので、コンプレッサーのハウジング内に発生する高圧により締結部材が伸びて、結合した２つの筺体が駆動軸の軸方向に開いた場合にも、両筺体の嵌合部分のシール隙間が大きくなることはなく、シール機能の低下を防止できる。
【００１３】
また、その嵌合部分の内側に配置した筺体の線膨張係数を、外側に配置した筺体よりも大きくしたので、コンプレッサーのハウジング内方に発生する高圧に起因する熱によりハウジングが高温化して熱膨張した場合に、内側に配置した筺体の拡径率が外側に配置した筺体よりも大きくなるため、嵌合部分のシール隙間はむしろ小さくなり、その分、シール部材の圧接力が増大するためシール機能を向上することができる。
【００１４】
更に、ハウジングの高温化に従ってシール隙間が小さくなることにより、常温時でのシール隙間を必要以上に小さくする必要がなくなるため、加工性や組み立てに要する精度ランクを落とすことができるようになり、ひいては、コンプレッサーの製造コストを下げることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１〜図４は本発明にかかるコンプレッサーの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。
【００１７】
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冷却ガス（例えばＣＯ２）を断熱圧縮するようにしたものに例をとって説明する。
【００１８】
コンプレッサー１は、図１に示すように内側に配置した筺体としてのシリンダブロック２と、このシリンダブロック２の前側（図１中左側）に配置した他の筺体となる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）に配置した外側に配置した筺体としてのリアハウジング４と、の３個の筺体の結合により全体のハウジングＨを構成してある。
【００１９】
シリンダブロック２には、円周方向に複数（本実施形態では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の往復移動により冷却ガスを圧縮するようになっている。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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から外方に突出した端部１６ａに設けたプーリ１７に入力した回転力により回転する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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内の冷却ガスを吸入孔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内の冷却ガスを断熱圧縮し、この断熱圧縮により高圧化した冷却ガスを吐出孔１２から吐出室８へと圧送するようになっている。
【００２９】
そして、吐出室８内に圧送した高圧の冷却ガスは、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冷却ガスを吸入室９内に戻すことになる。
【００３０】
コンプレッサー１は、図１に示すようにシリンダブロック２、フロントハウジング３およびリアハウジング４は、これらを貫通する締結部材としてのスルーボルト２６を介して締付け固定するようになっている。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
ここで、本実施形態にあってはハウジングＨを構成するシリンダブロック２、フロントハウジング３およびリアハウジング４のうち、隣接するシリンダブロック２とリアハウジング４の結合部分に、図２にも示すように一方のシリンダブロック２の端部２ａ外周に他方のリアハウジング４の端部４ｂを嵌合して、その嵌合部分３０にシール部材としてのＯリング３１を介装したラジアルシール構造３２を構成するとともに、その嵌合部分３０の内側に配置したシリンダブロック２の線膨張係数を、外側に配置したリアハウジング４よりも大きくしてある（請求項１）。
【００３５】
前記Ｏリング３１は、図２に示すようにシリンダブロック２の外周に形成した周溝３３に嵌装するようになっており、この周溝３３の深さｈはＯリング３１の断面径よりも小さくして、周溝３３に嵌装した状態でＯリング３１の一部が突出し、この突出部分がリアハウジング４の端部４ｂ内周に圧接させてある。
【００３６】
また、前記嵌合部分３０は、図２に示すようにシリンダブロック２の端部２ａの外径をＤ１、リアハウジング４の端部４ｂの内径をＤ２とし、Ｄ１＜Ｄ２とすることにより両端部２ａ，４ｂ間に所要のシール隙間δを設けてある。
【００３７】
尚、本実施形態ではＤ１を１００．００ｍｍ、Ｄ２を１００．２５ｍｍに設定し、シール隙間δが０．１２５ｍｍとなっている。
【００３８】
更に、内側に配置したシリンダブロック２の熱伝達係数を、外側に配置したリアハウジング４よりも大きくしてある（請求項２）。
【００３９】
即ち、この実施形態では前記シリンダブロック２を、線膨張係数および熱伝達係数の高いアルミを主体とする材料、例えばアルミ合金によって全体を形成するとともに、前記リアハウジング４を、アルミよりも線膨張係数および熱伝達係数の低い鉄を主体とする材料、例えば鋳鉄によって形成してある（請求項３）。
【００４０】
ここで、アルミを主体とする材料としては線膨張係数が１８〜２４×１０−６ｍｍ・゜Ｃのものが用いられ、鉄を主体とする材料としては線膨張係数が１１〜１５×１０−６ｍｍ・゜Ｃのものを用いるようになっている。
【００４１】
また、この場合において、内側に配置したシリンダブロック２の線膨張係数から外側に配置したリアハウジング４の線膨張係数を差し引いた係数差を、３×１０−６ｍｍ・゜Ｃ以上とすることが好ましい（請求項４）。
【００４２】
以上の構成により本実施形態のコンプレッサー１のシール構造にあっては、本発明のシール構造を適用したシリンダブロック２とリアハウジング４との結合部分は、シリンダブロック２の端部２ａ外周にＯリング３１を介装しつつリアハウジング４の端部４ｂを嵌合したラジアルシール構造３２を採用したので、コンプレッサー１のハウジングＨ内に発生する高圧によりスルーボルト２６が伸びて、結合したシリンダブロック２とリアハウジング４とが駆動軸１６の軸方向に開いた場合にも、嵌合部分３０の両端部２ａ，４ｂが軸方向に相対移動するのみでシール隙間δが大きくなることはない。
【００４３】
このため、嵌合部分３０に介装したＯリング３１の圧接状態に変化が生ずることはなく、従って、ハウジングＨ内の圧力が高まることによるシール機能の低下を防止できる。
【００４４】
また、前記嵌合部分３０の内側に配置したシリンダブロック２を、線膨張係数が大きいアルミ合金で形成し、嵌合部分３０の外側に配置したリアハウジング４を、線膨張係数がアルミ合金よりも小さい鋳鉄で形成したので、コンプレッサー１の稼働によりハウジングＨの内方で冷却ガスが高圧化されて、この高圧に起因して発生する熱によりハウジングＨが熱膨張した場合に、内側に配置したシリンダブロック２の拡径率が外側に配置したリアハウジング４よりも大きくなる。
【００４５】
例えば、本実施形態では嵌合部分３０の外径Ｄ１が１００．００ｍｍとなるシリンダブロック２の線膨張係数を１９．５×１０−６ｍｍ・゜Ｃとし、嵌合部分３０の内径Ｄ２が１００．２５ｍｍとなるリアハウジング４の線膨張係数を１２．０×１０−６ｍｍ・゜Ｃとした場合に、高圧下の１５０゜Ｃを越える高温状態ではＤ１が１００．３１ｍｍ、Ｄ２が１００．４０ｍｍとなる。
【００４６】
従って、常温組付け時にシール隙間δが０．１２５ｍｍであったのが、高温状態ではシール隙間δが０．０４５ｍｍとなって、むしろ高温になればシール隙間δを小さくすることができ、これによってＯリング３１の圧接力が増大してコンプレッサー１のシール可能圧力を数倍も向上することができる。
【００４７】
また、本実施形態ではシリンダブロック２の外径Ｄ１を１００．００ｍｍ、リアハウジング４の内径Ｄ２を１００．２５ｍｍとしたことにより、この場合、内側に配置したシリンダブロック２の線膨張係数から外側に配置したリアハウジング４の線膨張係数を差し引いた係数差を、３×１０−６ｍｍ・゜Ｃ以上としておくことが好ましい。
【００４８】
更に、本実施形態のシール構造では、ハウジングＨの高温化に従ってシール隙間δが小さくなることにより、常温時でのシール隙間δを必要以上に小さくする必要がなくなるため、加工性や組み立てに要する精度ランクを落とすことができるようになり、ひいては、コンプレッサー１の製造コストを下げることができる。
【００４９】
また、本実施形態のコンプレッサー１のシール構造では、上述した作用・効果に加えて、内側に配置したシリンダブロック２は、外側に配置したリアハウジング４よりも熱伝達係数が大きくなっているため、線膨張係数が大きいシリンダブロック２では、線膨張係数が小さいリアハウジング４よりも熱伝達が早くなり、ハウジングＨの温度上昇時には、シリンダブロック２の外径Ｄ１の拡径率がリアハウジング４の内径Ｄ２よりも大きくなる。
【００５０】
このため、シール隙間δが大きくなることはないため、コンプレッサー１の稼働中はシール機能が低下するのを防止することができる。
【００５１】
また、内側に配置したシリンダブロック２を、線膨張係数および熱伝達係数の高いアルミ合金によって形成するとともに、外側に配置したリアハウジング４を、アルミよりも線膨張係数および熱伝達係数の低い鋳鉄によって形成したので、アルミ合金によりハウジングＨの軽量化を達成できるとともに、安価な鋳鉄によりコスト低減を図ることができる。
【００５２】
ところで、本発明のコンプレッサーの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、例えば、本発明をコンプレッサー１のシリンダブロック２とリアハウジング４との間のシール構造に適用した場合を開示したが、シリンダブロック２とフロントハウジング３との間のシール構造にあっても本発明を適用できることは勿論である。
【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
２  シリンダブロック（内側に配置した筺体）
３  フロントハウジング（筺体）
４  リアハウジング（外側に配置した筺体）
１６  駆動軸
２６  スルーボルト（締結部材）
３０  嵌合部分
３１  Ｏリング（シール部材）
３２  ラジアルシール構造
Ｈ  ハウジング
【図１】
2004197686.tif 000003
【図２】
2004197686.tif 000004