(57)【要約】      （修正有）【課題】耐久性の向上を実現できる圧縮機の軸封装置を提供する。【解決手段】圧縮機１０の軸封装置２０は、軸孔８１に固定され、最小内径が第１内径φＤＨ１である環状をなして作用部１１０側に固定側シール端面２１０ａをもつ固定環２１０と、ハウジング１内に位置するシャフト１６に固定され、最小内径が第２内径φＤＨ２である環状をなして受動部１００側に固定側シール端面２１０ａと摺接する回転側シール端面２２０ａをもつ回転環２２０と、パッキン２２１と、ばね２２３とを有する。シャフト１６は、最大外径が第１内径φＤＨ１及び第２内径φＤＨ２より小さい第１外径φＤＳ１の受動部１００と、外周側で固定側シール端面２１０ａ及び回転側シール端面２２０ａが摺接し、最大外径が第１外径φＤＳ１より可及的に小さい第２外径φＤＳ２の小径部１２０と、最大外径が第３内径φＤＨ３と整合する第３外径φＤＳ３のシール部１３０とを有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸孔を有するハウジングと、該軸孔に軸封装置を介して回転可能に挿通され、該ハウジング外に位置する先端側に回転駆動力を受ける受動部が形成され、該ハウジング内に位置する部分が圧縮作用を行わしめる作用部とされたシャフトとを備えた圧縮機において、
前記軸封装置は、前記軸孔に固定され、最小内径が第１内径である環状をなして前記作用部側に固定側シール端面をもつ固定環と、前記ハウジング内に位置する前記シャフトに固定され、最小内径が第２内径である環状をなして前記受動部側に該固定側シール端面と摺接する回転側シール端面をもつ回転環と、該シャフトに固定され、該回転環における該回転側シール端面の背面に位置し、最小内径が第３内径である環状をなして該シャフトを封止するパッキンと、該シャフトに固定され、該回転環を該ハウジング外へ軸方向に押圧するばねとを有し、
該シャフトは、最大外径が該第１内径及び該第２内径より小さい第１外径の前記受動部と、該受動部と一体に形成され、外周側で該固定側シール端面及び該回転側シール端面が摺接し、最大外径が該第１外径より可及的に小さい第２外径の小径部と、該小径部と一体に形成され、最大外径が該第３内径と整合する第３外径のシール部とを有していることを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
前記受動部は外周面に雄ねじ又は外スプラインの外歯を有し、該外歯の歯底円は前記第２外径より大きいことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
【請求項３】
二酸化炭素を冷媒とするものであることを特徴とする請求項１又は２記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な圧縮機は、軸孔を有するハウジングと、その軸孔に軸封装置を介して回転可能に挿通されたシャフトとを備えている。シャフトは、ハウジング外に位置する先端側に回転駆動力を受ける受動部が形成され、ハウジング内に位置する部分がハウジング内に設けられる斜板、ピストン等からなる冷媒圧縮手段を駆動して圧縮作用を行わしめる作用部とされている。
【０００３】
この種の圧縮機が自動車等の空調装置に適用され、これによって室内を空調しようとする場合、シャフトの受動部がプーリ等を介してエンジン等の動力源から回転駆動力を受けて回転する。そして、シャフトの作用部が冷媒圧縮手段を駆動し、冷媒ガスを圧縮する。これによって室内の空調が行われる。この際、軸封装置は、軸孔とシャフトとの隙間から冷媒ガスが外部に漏洩しないようにシールする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記一般的な圧縮機では、シャフトの高速回転によってシャフトと軸封装置との相対速度が高くなり、軸封装置の耐久性が低下するおそれがある。
【０００５】
また、この圧縮機では、軸孔とシャフトとの隙間から外部に漏洩しようとする冷媒ガスの圧力によっても軸封装置に大きな負荷が作用し、この意味においても軸封装置の耐久性が低下するおそれがある。
【０００６】
特に、近年、環境上の問題から、フロンに代わる二酸化炭素（ＣＯ2）が冷媒ガスとして採用されつつある。このような冷媒ガスを採用した場合、軸封装置に作用する圧力がフロンを用いた場合よりも１０倍以上となることがあり、軸封装置への負荷が大きく、軸封装置の耐久性の低下が一層生じ易くなる。
【０００７】
このため、軸封装置の小径化により、シャフトと軸封装置との相対速度を低くするとともに、冷媒ガスの圧力に対する受圧面積を小さくし、軸封装置の耐久性の向上を図ることが考えられる。
【０００８】
ところが、そのためにシャフトを小径化し、圧縮機の組み付けのために受動部も小径化すると、受動部に組み付けられるプーリ等との間の締結強度が低下してしまう。この場合、シャフトは、受動部が好適に回転駆動力を受けることができず、結果的に作用部で好適に圧縮作用を行わしめることが困難になってしまう。
【０００９】
このため、受動部を含んでシャフトを小径化しつつ、ハウジング等と組み付けた後のシャフトの受動部により大径の連結部材を介在させ、連結部材にプーリ等を締結させることが考えられる（特開２００４−２１８６６９号公報）。こうであれば、軸封装置を小型化でき、これによって軸封装置の耐久性の向上を図ることができる、また、圧縮機の組み付けも実現できる。そして、プーリ等が連結部材を介して受動部に強固に締結されることとなり、作用部で好適に圧縮作用を行わしめることもできる。
【００１０】
しかしながら、その場合には、連結部材の増加により、部品点数が増加するとともに組み付け作業の煩雑化を生じ、コストアップを招来してしまう。
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、軸封装置の耐久性の向上、組み付けの実現、好適な圧縮作用の実現及びコストアップの抑制を実現可能な圧縮機を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の圧縮機は、軸孔を有するハウジングと、該軸孔に軸封装置を介して回転可能に挿通され、該ハウジング外に位置する先端側に回転駆動力を受ける受動部が形成され、該ハウジング内に位置する部分が圧縮作用を行わしめる作用部とされたシャフトとを備えた圧縮機において、
前記軸封装置は、前記軸孔に固定され、最小内径が第１内径である環状をなして前記作用部側に固定側シール端面をもつ固定環と、前記ハウジング内に位置する前記シャフトに固定され、最小内径が第２内径である環状をなして前記受動部側に該固定側シール端面と摺接する回転側シール端面をもつ回転環と、該シャフトに固定され、該回転環における該回転側シール端面の背面に位置し、最小内径が第３内径である環状をなして該シャフトを封止するパッキンと、該シャフトに固定され、該回転環を該ハウジング外へ軸方向に押圧するばねとを有し、
該シャフトは、最大外径が該第１内径及び該第２内径より小さい第１外径の前記受動部と、該受動部と一体に形成され、外周側で該固定側シール端面及び該回転側シール端面が摺接し、最大外径が該第１外径より可及的に小さい第２外径の小径部と、該小径部と一体に形成され、最大外径が該第３内径と整合する第３外径のシール部とを有していることを特徴とする。
【００１３】
本発明の圧縮機は、換言すれば、軸孔を有するハウジングと、該軸孔に軸封装置を介して回転可能に挿通され、該ハウジング外に位置する先端側に回転駆動力を受ける受動部が形成され、該ハウジング内に位置する部分が圧縮作用を行わしめる作用部とされたシャフトとを備えた圧縮機において、
前記シャフトは、最大外径が第１外径の前記受動部と、該受動部と一体に形成され、最大外径が該第１外径より可及的に小さい第２外径の小径部と、該小径部と一体に形成され、最大外径が第３外径のシール部とを有し、
前記軸封装置は、前記軸孔に固定され、最小内径が該第１外径より大きい第１内径である環状をなして前記作用部側に固定側シール端面をもつ固定環と、前記ハウジング内に位置する該シャフトに固定され、最小内径が該第１外径より大きい第２内径である環状をなし、該小径部の外周側で該固定側シール端面と摺接する回転側シール端面を該受動部側にもつ回転環と、該シャフトに固定され、該回転環における該回転側シール端面の背面に位置し、最小内径が該第３外径と整合する第３内径である環状をなして該シャフトを封止するパッキンと、該シャフトに固定され、該回転環を該ハウジング外へ軸方向に押圧するばねとを有していることを特徴とする。
【００１４】
このような構成である本発明の圧縮機は、例えば、自動車等の空調装置に適用される。そして、この圧縮機によって室内を空調しようとする場合、シャフトの受動部がプーリ等を介してエンジン等の動力源から回転駆動力を受けて回転する。そして、シャフトの作用部が冷媒圧縮手段を駆動し、冷媒ガスを圧縮する。これによって室内の空調が行われる。この際、固定環、回転環、パッキン及びばねを有する一般的にメカニカルシールと呼ばれる軸封装置では、ハウジングの軸孔に固定される固定環の固定側シール端面と、シャフトに固定される回転環の回転側シール端面とがばねにより押圧されつつ摺接する。また、パッキンはシャフトと回転環との隙間を封止する。その結果、軸封装置は、軸孔とシャフトとの隙間から冷媒ガスが外部に漏洩しないようにシールする。
【００１５】
ここで、本発明の圧縮機において、シャフトの受動部の第１外径は固定環の第１内径及び回転環の第２内径より小さく、シャフトの小径部の第２外径は受動部の第１外径より可及的に小さい。このため、軸封装置を小型化すべくシャフトを小径化しても、受動部は固定環及び回転環に挿通可能な範囲内で可及的に大径になり得る。
【００１６】
このため、この圧縮機では、軸封装置及びシャフトの小径化を実現することが可能になる。具体的には、シャフトの小径部の外周側で摺接する固定側シール端面及び回転側シール端面が小径になり得ることから、固定側シール端面と回転側シール端面との相対速度を低くできるとともに、シャフトのシール部及びパッキンも小径になり得、冷媒ガスの圧力に対する受圧面積を小さくできることから、軸封装置の耐久性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、この圧縮機では、受動部が固定環及び回転環に挿通可能であることから、組付け性が損なわれることもない。具体的には、組み付け手順を下記の通り行うことができる。まず、ハウジングの軸孔に固定環を装着し、シャフトのシール部に回転環と、パッキンと、ばねとを装着する。この際、受動部の第１外径は回転環の第２内径より小さいので、回転環にシャフトを受動部側から挿通する作業に支承はない。次に、シャフトの受動部をハウジングに装着された固定環に挿通し、固定環の固定側シール端面と、シャフトに装着された回転環の回転側シール端面とを当接させる。この際、受動部の第１外径は固定環の第１内径より小さいので、受動部を固定環に挿通する作業に支承はない。その結果、受動部はハウジングの軸孔から外側に突き出した状態となり、小径部の外周側では、固定側シール端面及び回転側シール端面が摺接する状態となる。このような方法により、組み付け作業の効率化を図ることができる。
【００１８】
さらに、この圧縮機では、受動部が可及的に大径になり得ることから、従来の連結部材を採用しなくても、受動部に組み付けられるプーリ等との間の締結強度を向上させることができる。このため、シャフトは受動部によって好適に回転駆動力を受けることができ、結果的に作用部で好適に圧縮作用を行わしめることが可能となる。
【００１９】
また、この圧縮機では、受動部、小径部及びシール部が一体に形成されたシャフトを採用しており、従来の連結部材を採用していない。このため、シャフトの受動部に連結部材を介在させる従来の圧縮機と比較し、部品点数が増加しないとともに組み付け作業の煩雑化を生じないことから、コストアップも抑制することができる。
【００２０】
したがって、本発明の圧縮機は、軸封装置の耐久性の向上、組み付けの実現、好適な圧縮作用の実現及びコストアップの抑制を実現することができる。
【００２１】
また、本発明の圧縮機は、小径部の第２外径が可及的に小さいことから、小径部の軽量化により、全体の軽量化も実現している。
【００２２】
受動部の第１外径は本発明の作用効果を奏することができる範囲で大径化することが好ましい。受動部の第１外径は、圧縮機の組み付け時に受動部を固定環及び回転環に挿通可能な範囲で、固定環の第１内径及び回転環の第２内径のいずれか小さい方に対して極めて小さなクリアランス（例えば、０〜１００μｍ）を有することが好ましい。
【００２３】
他方、小径部の第２外径は、受動部で受ける回転駆動力を作用部に伝達することに支承のない範囲で選択可能である。その際、シャフトの材質、圧縮機の容量、採用する冷媒圧縮手段の種類等の設計事項により、適宜最適な寸法を選定することができる。また、シャフト自身が回転時に振動して半径方向に変位する場合でも、小径部が固定環や回転環に干渉しないようクリアランスを決定することが好ましい。このため、小径部の第２外径は、固定環の第１内径及び回転環の第２内径のいずれか小さい方に対して比較的大きなクリアランス（例えば、０．１〜０．５ｍｍ）を有していることが好ましい。
【００２４】
なお、シャフトの受動部に別部材である連結部材を介在させた場合、受動部と連結部材との間及び連結部材とプーリ等との間において、周方向及び／又は軸方向で回転駆動力が好適に伝達されないおそれもあり得る。この点、本発明の圧縮機は、シャフトの受動部に直にプーリ等を締結できるため、この懸念を生じない。
【００２５】
本発明の圧縮機は、斜板式圧縮機、スクロール型圧縮機、ベーン型圧縮機等、公知のものに具体化され得る。本発明の圧縮機が斜板式圧縮機である場合、シャフトの作用部によって駆動される冷媒圧縮手段は、公知の斜板、ピストン等からなり得る。この冷媒圧縮手段は、斜板の角度が固定された容量一定のものであってもよく、斜板の角度が可変とされた容量可変のものであってもよい。また、本発明の圧縮機がスクロール型圧縮機である場合、冷媒圧縮手段は、公知の偏心ピン、旋回スクロール、固定スクロール等からなり得る。さらに、本発明の圧縮機がベーン型圧縮機である場合、冷媒圧縮手段は、公知のロータ、ベーン等からなり得る。
【００２６】
本発明の圧縮機において、受動部は外周面に雄ねじ又は外スプラインの外歯を有し、外歯の歯底円は第２外径より大きいことが好ましい。この場合、シャフトの受動部の有効断面積は、小径部の有効断面積よりも大きくなることから、受動部に組み付けられるプーリ等との間の締結強度が確実に向上する。このため、この圧縮機は本発明の作用効果をより確実に奏することができる。
【００２７】
本発明の圧縮機は、フロン等を冷媒とするものであってもよく、二酸化炭素を冷媒とするものであってもよい。本発明の圧縮機は、二酸化炭素を冷媒ガスとして採用することにより、より大きな効果を奏することができる。二酸化炭素を冷媒ガスとして採用することにより、フロンを用いた場合よりも１０倍以上の圧力が軸封装置に作用する場合でも、上述の構成によって、軸封装置の耐久性の低下を抑制できるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の圧縮機を具体化した実施例１〜３を図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１及び図２に示すように、実施例１の圧縮機１０は、容量可変型斜板式のものであり、二酸化炭素を冷媒として使用する。この圧縮機１０は、ハウジング１とシャフト１６とを備えている。また、この圧縮機１０は、ピストン３１と、ラグプレート２４と、斜板２５と、制御機構４とを備えており、これらによって冷媒圧縮手段が構成されている。
【００３０】
ハウジング１は、シリンダブロック１１と、その前端（図１及び図２において、左側をいう。以下、同様。）に接合されるフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁複合板１４を介して接合されるリヤハウジング１３とで構成されている。シリンダブロック１１、フロントハウジング１２及びリヤハウジング１３は、図示しない複数本の通しボルトによって相互に固定されている。
【００３１】
シリンダブロック１１とフロントハウジング１２とに囲まれた領域にはクランク室１５が形成されている。フロントハウジング１２は、後述する軸封装置２０が装着される軸孔８１を前端に有している。また、フロントハウジング１２は、シャフト１６を回転可能に支承するラジアル軸受１９が装着される第２軸孔８１ｂを軸孔８１に対してクランク室１５側に有している。圧縮機１０が二酸化炭素を冷媒として使用することから、ハウジング１内には、フロンを冷媒として使用する場合と比較して、１０倍以上の圧力（１〜１０ＭＰａ程度）が作用する。このため、ハウジング１は、肉厚を厚くする等の対策により、耐圧の向上が図られている。
【００３２】
シャフト１６は、フロントハウジング１２の外側に位置する先端側に受動部１００が形成され、ハウジング１内に位置する部分に作用部１１０が形成され、双方の間に小径部１２０とシール部１３０とが一体に形成されている。小径部１２０は、受動部１００側に位置し、詳細を後述する通り、受動部１００に対して小径とされている。作用部１１０には、ラグプレート２４が圧入されている。
【００３３】
また、シャフト１６は、シリンダブロック１１及びフロントハウジング１２に回転可能に支承されている。具体的には、シリンダブロック１１の中央に形成された第３軸孔８０内にラジアル軸受１８ａ、コイルバネ１７及びスラスト軸受１８ｂが配設されており、シャフト１６の作用部１１０の後端は、ラジアル軸受１８ａと、コイルバネ１７で前方に付勢されたスラスト軸受１８ｂとによって支承されている。また、シャフト１６の作用部１１０の前方はフロントハウジング１２の第２軸孔８１ｂ内に配設されたラジアル軸受１９によって、ラグプレート２４の円筒部２４ｂと一体に支承されている。
【００３４】
さらに、シャフト１６のシール部１３０と軸孔８１との隙間は、軸孔８１内に設けられた軸封装置２０によりシールされている。こうして、シャフト１６は、軸封装置２０を介してフロントハウジング１２の軸孔８１に回転可能に挿通されている。
【００３５】
受動部１００は、外部のプーリ２１から回転駆動力を受けるものである。フロントハウジング１２は軸受９０を介してプーリ２１が一体回転可能に連結され、プーリ２１はベルト９１を介して外部駆動源としての車両のエンジン等に作動連結されている。
【００３６】
作用部１１０には、ラグプレート２４が圧入され、さらに斜板２５等が組み付けられている。ラグプレート２４は、フロントハウジング１２の内壁面との間にスラスト軸受２７を介して設けられている。斜板２５は、ラグプレート２４との間にヒンジ機構２６を介し、かつ自己の貫通孔２２内にシャフト１６を挿通させるようにして設けられている。貫通孔２２は、斜板２５の中央に貫設されており、二面幅（図示しない）によってシャフト１６の外周面を受承するようになっている。
【００３７】
ラグプレート２４と斜板２５との間に位置するシャフト１６上には、傾角減少バネ２８が設けられている。傾角減少バネ２８は、斜板２５をシリンダブロック１１に接近する方向、即ち傾角減少方向に付勢する。また、斜板２５よりも後方のシャフト１６上にはサークリップ２９が固定され、サークリップ２９と斜板２５との間には復帰用バネ３０が設けられている。復帰用バネ３０は、斜板２５による押圧を受けると、それに抗して斜板２５をシリンダブロック１１から離れる方向、即ち傾角増大方向に付勢する。
【００３８】
シリンダブロック１１には、複数のシリンダボア１１ａ（一つのみ図示）がシャフト１６を等角度間隔にて取り囲むように形成されている。各シリンダボア１１ａは、シャフト１６と平行に延びており、その内部に片頭型のピストン３１が往復動可能に収容されている。各ピストン３１の前端は、一対のシュー３２を介して斜板２５の外周部に係留されている。各シュー３２は、ピストン３１と接するほぼ球面と、斜板２５と接するほぼ平坦面とを有しており、一対のシュー３２が斜板２５を挟んで球状になるように形成されている。
【００３９】
各シリンダボア１１ａ内において、各ピストン３１の後端側のピストンヘッドと弁複合板１４との間には、圧縮室３３が区画されている。そして、傾斜状態の斜板２５がシャフト１６と共に回転すると、それに伴う斜板２５の波打ち運動がシュー３２を介して各ピストン３１の往復運動を生じさせる。こうして、斜板２５及びシュー３２は、シャフト１６の回転を各ピストン３１の往復運動に変換することが可能とされている。
【００４０】
リヤハウジング１３内には、吐出室３４と、吐出室３４を取り囲むほぼ環状の吸入室３５とがそれぞれ区画形成されている。吸入室３５は、吸入通路３６を介して冷凍回路３７の下流側に接続されている。他方、吐出室３４は、吐出通路３８を介して冷凍回路３７の上流側に接続されている。冷凍回路３７は、凝縮器３９、膨張弁４０及び蒸発器４１を備えている。
【００４１】
弁複合板１４には各圧縮室３３毎に吸入ポート４２及び吐出ポート４３が形成され、これら各ポート４２、４３に対応して、吸入弁４２ａ及び吐出弁４３ａが形成されている。ピストン３１の吸入動作に伴い、吸入室３５内の冷媒ガスが吸入弁４２ａを押し開けて圧縮室３３内に吸入され、ピストン３１の圧縮動作に伴い、圧縮された冷媒ガスが吐出弁４３ａを押し開けて吐出室３４に吐出される。
【００４２】
シリンダブロック１１、弁複合板１４及びリヤハウジング１３には、クランク室１５と吐出室３４とを連通する給気通路４４と、クランク室１５と吸入室３５とを連通し、オリフィスを途中に備えた抽気通路４５とが形成されている。給気通路４４の途中には、容量制御弁４６が設けられている。この容量制御弁４６は、例えば、特開２００３−２３９８５７号公報に開示された容量制御弁と同様に構成されたものである。給気通路４４、抽気通路４５及び容量制御弁４６により、クランク室１５内の圧力を制御する制御機構４が構成されている。
【００４３】
この制御機構４は、吸入室３５の圧力変化に応じて容量制御弁４６により給気通路４４の開閉を制御し、クランク室１５の内圧を増減させることで圧縮機１０の吐出容量を可変調節する。すなわち、冷房負荷が小さく、吸入室３５の圧力が低い場合、容量制御弁４６の弁開度が大きくなってクランク室１５の内圧が高め誘導され、斜板２５の傾角が小さくなる。その結果、各ピストン３１のストロークが小さくなって、圧縮機１０の吐出容量が減少する。他方、冷房負荷が大きく、吸入室３５の圧力が高い場合、容量制御弁４６の弁開度が小さくなって、クランク室１５の内圧が低め誘導され、斜板２５の傾角が大きくなる。その結果、各ピストン３１のストロークが大きくなって、圧縮機１０の吐出容量が増大する。また、車両の加速等の運転状態により、容量制御弁４６は外部的に弁開度を変更することも可能になっている。斜板２５のラグプレート２４と向き合う面には、受承面２５ａが形成されている。そして、斜板２５の最大傾角は、受承面２５ａがラグプレート２４に当接することで規制される。
【００４４】
次に、軸封装置２０の構成を詳しく説明する。軸封装置２０は、図３に拡大して示すように、固定環２１０と、回転環２２０と、パッキン２２１と、ばね２２３とを有する一般的にメカニカルシールと呼ばれるものである。
【００４５】
固定環２１０は、シリコンカーバイト製であり、軸孔８１に固定されている。また、固定環２１０は、最小内径が第１内径φＤＨ１である環状をなしており、作用部１１０側に固定側シール端面２１０ａをもつ。固定環２１０と軸孔８１との当接面には、Ｏリング２１１が配設され、双方の隙間が封止されている。
【００４６】
回転環２２０は、カーボン製であり、ハウジング１内に位置するシャフト１６に固定されている。また、回転環２２０は、最小内径が第２内径φＤＨ２である環状をなしており、受動部１００側に固定側シール端面２１０ａと摺接する回転側シール端面２２０ａをもつ。
【００４７】
パッキン２２１は、シャフト１６に固定され、回転環２２０における回転側シール端面２２０ａの背面に位置している。また、パッキン２２１は、最小内径が第３内径φＤＨ３である環状をなしており、シャフト１６と回転環２２０との隙間を封止する。
【００４８】
ばね２２３は、円錐状コイルばねであり、シャフト１６に金属ケース２２４を介して固定されている。また、ばね２２３は、リテーナ２２２を介して回転環２２０をフロントハウジング１２の外側へ軸方向に押圧する。なお、金属ケース２２４の外周側は、シャフト１６の軸方向に回転環２２０が移動することを許容しつつ、回転環２２０がシャフト１６と一体に回転するための規制ガイドとしての機能も有している。
【００４９】
このような構成である軸封装置２０では、固定環２１０の固定側シール端面２１０ａと、回転環２２０の回転側シール端面２２０ａとがばね２２３により押圧されつつ摺接する。また、パッキン２２１はシャフト１６と回転環２２０との隙間を封止する。その結果、軸封装置２０は、軸孔８１とシャフト１６との隙間から冷媒ガスとして使用される高圧の二酸化炭素が外部に漏洩しないようにシールすることが可能となっている。
【００５０】
次に、シャフト１６の軸封装置２０に対する寸法関係について、詳しく説明する。
【００５１】
シャフト１６において、受動部１００の第１外径φＤＳ１は、最大外径が第１内径φＤＨ１及び第２内径φＤＨ２より小さいものとされている。具体的には、受動部１００の第１外径φＤＳ１は、圧縮機１０の組み付け時に受動部１００を固定環２１０及び回転環２２０に挿通可能な範囲で、固定環２１０の第１内径φＤＨ１及び回転環２２０の第２内径φＤＨ２のいずれか小さい方に対して極めて小さなクリアランス（約５０μｍ）を有する。
【００５２】
他方、小径部１２０の第２外径φＤＳ２は、最大外径が第１外径φＤＳ１より可及的に小さいものとされている。具体的には、小径部１２０の第２外径φＤＳ２は、受動部１００で受ける回転駆動力を作用部１１０に伝達することに支承のない範囲で最適な寸法に選定されている。この際、シャフト１６自身が回転時に振動して半径方向に変位する場合でも、小径部１２０が固定環２１０や回転環２２０に干渉しないように、必要なクリアランスが確保されている。小径部１２０の第２外径φＤＳ２は、固定環２１０の第１内径φＤＳ１及び回転環２２０の第２内径φＤＳ２のいずれか小さい方に対して比較的大きなクリアランス（約０．３ｍｍ）を有している。
【００５３】
受動部１００は、図４に示すように、外周面に外スプラインの外歯１００ａを有している。そして、外歯１００ａの歯底円１００ｂの直径φＤＳ１ａは、小径部１２０の第２外径φＤＳ２より大きくされている。
【００５４】
受動部１００には、図１及び図２に示すように、先端から突出するようにプーリ固定用雄ねじ１００ｃが形成されている。これにより、プーリ２１が外スプラインの外歯１００ａに嵌合された後、ナット１００ｆをプーリ固定用雄ねじ１００ｃに螺合することによって、プーリ２１がシャフト１６に締結されるようになっている。
【００５５】
このような構成である実施例１の圧縮機１０は、自動車の空調装置に適用される。そして、この圧縮機１０によって室内を空調しようとする場合、シャフト１６の受動部１００がプーリ２１を介してエンジン等の動力源から回転駆動力を受けて回転する。そして、シャフト１６の作用部１１０が冷媒圧縮手段を駆動し、冷媒ガスを圧縮する。これによって室内の空調が行われる。この際、軸封装置２０は、上述した通り、軸孔８１とシャフト１６との隙間から冷媒ガスが外部に漏洩しないようにシールする。
【００５６】
ここで、実施例１の圧縮機１０において、受動部１００の第１外径φＤＳ１は、固定環２１０の第１内径φＤＨ１及び回転環２２０の第２内径φＤＨ２より小さく、小径部１２０の第２外径φＤＳ２は受動部１００の第１外径φＤＳ１より可及的に小さい。このため、軸封装置２０を小型化すべくシャフト１６を小径化しても、受動部１００は固定環２１０及び回転環２２０に挿通可能な範囲内で可及的に大径になり得る。
【００５７】
このため、この圧縮機１０では、軸封装置２０及びシャフト１６の小径化を実現することが可能になっている。具体的には、シャフト１６の小径部１２０の外周側で摺接する固定側シール端面２１０ａ及び回転側シール端面２２０ａが小径になり得ることから、固定側シール端面２１０ａと回転側シール端面２２０ａとの相対速度を低くできるとともに、シャフト１６のシール部１３０及びパッキン２２１も小径になり得、冷媒ガスの圧力に対する受圧面積を小さくできることから、軸封装置２０の耐久性の向上を図ることができる。
【００５８】
また、この圧縮機１０では、受動部１００が固定環２１０及び回転環２２０に挿通可能であることから、組付け性が損なわれることもない。具体的には、組み付け手順を下記の通り行うことができる。まず、フロントハウジング１２の軸孔８１に固定環２１０を装着し、シャフト１６のシール部１３０に回転環２２０、パッキン２２１、ばね２２３、金属ケース２２４及びリテーナ２２２を装着する。この際、受動部１００の第１外径φＤＳ１は回転環２２０の第２内径φＤＨ２より小さいので、回転環２２０にシャフト１６を受動部１００から挿通する作業に支承はない。次に、シャフト１６の受動部１００をフロントハウジング１２に装着された固定環２１０に挿通し、固定環２１０の固定側シール端面２１０ａと、シャフト１６に装着された回転環２２０の回転側シール端面２２０ａとを当接させる。この際、受動部１００の第１外径φＤＳ１は固定環２１０の第１内径φＤＨ１より小さいので、受動部１００を固定環２１０に挿通する作業に支承はない。その結果、受動部１００はフロントハウジング１２の軸孔８１から外側に突き出した状態となり、小径部１２０の外周側では、固定側シール端面２１０ａ及び回転側シール端面２２０ａが摺接する状態となる。このような方法により、組み付け作業の効率化を図ることができる。
【００５９】
さらに、この圧縮機１０では、受動部１００が可及的に大径になり得ることから、従来の連結部材を採用しなくても、受動部１００に組み付けられるプーリ２１との間の締結強度を向上させることができている。このため、シャフト１６は受動部１００によって好適に回転駆動力を受けることができ、結果的に作用部１１０で好適に圧縮作用を行わしめることが可能となっている。
【００６０】
また、この圧縮機１０では、受動部１００、小径部１２０及びシール部１３０が一体に形成されたシャフト１６を採用しており、従来の連結部材を採用していない。このため、シャフト１６の受動部１００に連結部材を介在させる従来の圧縮機と比較し、部品点数が増加しないとともに組み付け作業の煩雑化を生じないことから、コストアップも抑制することができている。
【００６１】
したがって、実施例１の圧縮機１０は、軸封装置２０の耐久性の向上、組み付けの実現、好適な圧縮作用の実現及びコストアップの抑制を実現することができる。
【００６２】
また、この圧縮機１０は、小径部１２０の第２外径φＤＳ２が可及的に小さいことから、小径部１２０の軽量化により、全体の軽量化も実現している。
【００６３】
さらに、この圧縮機１０において、受動部１００が外周面に外スプラインの外歯１００ａを有し、外歯１００ａの歯底円１００ｂの直径φＤＳ１ａが第２外径φＤＳ１より大きいことから、シャフト１６の受動部１００の有効断面積が小径部１２０の有効断面積よりも大きくなっている。このため、受動部１００に組み付けられるプーリ２１との間の締結強度が確実に向上している。このため、この圧縮機１０は、上述の作用効果をより確実に奏することができている。
【００６４】
また、この圧縮機１０は、二酸化炭素を冷媒ガスとして採用することにより、冷却性能等に関して、より大きな効果を奏することができている。これは、二酸化炭素を冷媒ガスとして採用することにより、フロンを用いた場合よりも１０倍以上の圧力がクランク室１５内の圧力として軸封装置２０に作用する場合でも、上述の構成によって、軸封装置２０の耐久性の低下を抑制できているからである。
【実施例２】
【００６５】
実施例１の圧縮機１０では、受動部１００の外周側に外スプラインの外歯１００ａが形成されているのに対して、実施例２の圧縮機では、図５に示すように、受動部１００の外周側に雄ねじ１００ｄが形成されている点が異なる。また、プーリ２１には雄ねじ１００ｄと噛合する図示しない雌ねじが形成されている。雄ねじ１００ｄはプーリ２１の回転によってより噛み合う方向に形成されている。他の構成は、実施例１の圧縮機１０と同様であるので説明を省く。
【００６６】
このような構成である実施例２の圧縮機では、プーリ２１の雌ねじが受動部１００の雄ねじ１００ｄに螺合されることにより締結される。これにより、実施例２の圧縮機は、実施例１の圧縮機１０と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例３】
【００６７】
実施例１の圧縮機１０では、受動部１００の先端から突出するようにプーリ固定用雄ねじ１００ｃが形成されているのに対して、実施例３の圧縮機では、図６に示すように、受動部１００の先端からプーリ固定用雌ねじ１００ｅが凹設されている点が異なる。他の構成は、実施例１の圧縮機１０と同様であるので説明は省く。
【００６８】
このような構成である実施例３の圧縮機では、プーリ２１が外スプラインの外歯１００ａと嵌合されることにより締結された後、ボルト（図示しない）をプーリ固定用雌ねじ１００ｅに螺合することによって、プーリ２１がシャフト１６に締結される。これにより、実施例３の圧縮機は、実施例１の圧縮機１０と同様の作用効果を奏することができる。
【００６９】
以上において、本発明を実施例１〜３に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜３に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は圧縮機に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施例１の圧縮機の縦断面図である。
【図２】実施例１の圧縮機の要部縦断面図である。
【図３】実施例１の圧縮機に係り、図２のＺ部を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】実施例１の圧縮機に係り、図１のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図５】実施例２の圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【図６】実施例３の圧縮機の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…ハウジング（１１…シリンダブロック、１２…フロントハウジング、１３…リヤハウジング）
１０…圧縮機
１６…シャフト
２０…軸封装置
８１…軸孔
１００…受動部
１００ａ…外スプラインの外歯
１００ｂ…歯底円
１００ｄ…雄ねじ
１１０…作用部
１２０…小径部
１３０…シール部
２１０…固定環
２１０ａ…固定側シール端面
２２０…回転環
２２０ａ…回転側シール端面
２２１…パッキン
２２３…ばね
φＤＨ１…第１内径
φＤＨ２…第２内径
φＤＨ３…第３内径
φＤＳ１…第１外径
φＤＳ２…第２外径
φＤＳ３…第３外径
φＤＳ１ａ…歯底円の直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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