(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインハウジングを構成する各部材間の接合部及び回転軸が挿通されている孔に嵌合されている嵌合部材とハウジングとの接合部に、シール部材が介装されている圧縮機において、
前記各接合部のうち少なくとも１つには互いに径の太さの異なる複数の前記シール部材が設けられ、前記複数のうち内側に径の太いシール部材を設け、外側に前記シール部材よりも径の細いシール部材を設け、
前記径の太いシール部材は、機械的特性及び化学的特性に優れた材質が用いられており、前記径の細いシール部材は、耐ガス透過性に優れた材質が用いられている圧縮機のシール構造。
【請求項２】
前記各部材はシリンダ本体、フロントハウジング及びリヤハウジングから構成され、前記複数のシール部材が、シリンダ本体と両ハウジングとの接合部に備えられている請求項１に記載の圧縮機のシール構造。
【請求項３】
前記複数のシール部材が、前記嵌合部材とハウジングの内周面との接合部に備えられている請求項１に記載の圧縮機のシール構造。
【請求項４】
前記圧縮機に使用される冷媒は二酸化炭素である請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の圧縮機のシール構造。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のシール構造を備えた圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置等に使用される圧縮機のシール構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に圧縮機は、メインハウジングを構成する各部材が互いに接合した状態で複数のボルトにより固定され、その接合部には減圧を防止するためのＯリング又はガスケットシールが介装されている。
【０００３】
特開平８−２６１１５０号公報又は特開平９−４２１５６号公報等には、ガス洩れを抑制するために、Ｏリング又はガスケットシールを多重構造にするシール構造が開示されている。特開平９−４２１５６号公報では、メインハウジングを構成する各部材間の接合部に、シール部材としてのＯリングが２重に介装されている。この場合、Ｏリングを２重にすることで、ハウジング内部の密封性を高めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、冷媒を二酸化炭素等の高圧ガスとする場合、従来のゴム材からなるＯリングを多重構造にしても、二酸化炭素はゴム材を透過しやすいので、従来のシール構造ではガスがゴム材を透過して接合部間から洩れ易いという問題があった。
【０００５】
また、Ｏリングに、耐熱性、耐油性、耐ブリスタ性及び耐ガス透過性等の機能をバランス良く満たしているゴム材を使用すればよいが、それら機能すべてに優れた材質を用いるとその材料の選定が困難になり、たとえＯリングが１重であっても材料価格が高価になってしまうという問題があった。
【０００６】
従来のゴム材を用いた多段シール構造では、同径のＯリングが多重に設けられていた。このため、シール性を十分に確保するためにＯリングの径を太くすると、シール部分におけるハウジングの肉厚を広くする必要があり、ハウジングが大型になってしまうという問題も生じていた。また、Ｏリングの径を太くしても、冷媒が二酸化炭素の場合には、ガス洩れは解消されないという問題があった。
【０００７】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は圧縮機において、ゴム材に対するガス透過性が比較的高い冷媒ガスを使用しても、ゴム製のシール部材を使用して、接合部のシール性を高く確保でき、しかも構造が簡単である圧縮機のシール構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明では、メインハウジングを構成する各部材間の接合部及び回転軸が挿通されている孔に嵌合されている嵌合部材とハウジングとの接合部に、シール部材が介装されている圧縮機において、前記各接合部のうち少なくとも１つには互いに径の太さの異なる複数の前記シール部材が設けられ、前記複数のうち内側に径の太いシール部材を設け、外側に前記シール部材よりも径の細いシール部材を設け、前記径の太いシール部材は、機械的特性及び化学的特性に優れた材質が用いられており、前記径の細いシール部材は、耐ガス透過性に優れた材質が用いられている。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記各部材はシリンダ本体、フロントハウジング及びリヤハウジングから構成され、前記複数のシール部材が、シリンダ本体と両ハウジングとの接合部間に備えられている。
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記シール部材が、前記嵌合部材とハウジングの内周面との接合部間に備えられている。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮機に使用される冷媒は二酸化炭素である
請求項５に記載の発明では、圧縮機には、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のシール構造が備えられている。
【００１０】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、冷媒はシール材によって多重にシールされ、内側に配置された太い径のシール部材がメインのシールを行う。たとえ、内側のシール部材を冷媒ガスの一部が透過したとしても、外側に配置された細径のシール部材によってシールされるとともに、そのシール部材を通過する冷媒ガスの透過通路は狭く絞られるため、シール性は向上する。また、外側のシール部材は細径であるので、シール部材の配設スペースを確保するために必要となる接合部の肉厚を相対的に薄く済ませられる。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、接合部の内側に設けた機械的特性及び化学的特性に優れた太径のシール材によって、冷媒がメインにシールされる。そして、外側に設けた耐ガス透過性に優れた細径のシール部材によって、内側の太径のシール部材から洩れた冷媒ガスがシールされる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用により、ゴム材に対するガス透過性が比較的高い冷媒を使用しても、シリンダ本体と両ハウジングとの接合部のシール性が高く確保される。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用により、ゴム材に対するガス透過性が比較的高い冷媒を使用しても、回転軸が挿通されている孔に嵌合される嵌合部材とハウジングとの接合部のシール性が高く確保される。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、冷媒が二酸化炭素であっても接合部のシール性が高く確保される。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、圧縮機は請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載のシール構造を備えているので、請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の発明と同様の作用が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、空調装置等に適用される圧縮機のシール構造に具体化した一実施形態を図１〜図３に従って説明する。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態における圧縮機１は、可変容量型であり、二酸化炭素を冷媒としている。フロントハウジング２は、シリンダブロック３の前端に接合固定されている。リヤハウジング４は、シリンダブロック３の後面に弁・ポート形成体５を介して接合固定されている。シール部材としてのＯリング６，７は、各部材２，３，４間の接合部に２重に設けられている。クランク室８は、フロントハウジング２とシリンダブロック３とに囲まれて区画形成されている。フロントハウジング２、シリンダブロック３及びリヤハウジング４から、メインハウジングを構成する各部材が構成されている。
【００１６】
回転軸９は、嵌合部材１０の孔に挿通され、クランク室８を貫通するようにして、フロントハウジング２とシリンダブロック３との間に架設支持されている。回転軸９は、一対のラジアルベアリング１１，１２を介して回転可能となっている。シール部材としてのＯリング６，７は、フロントハウジング２の内周面と嵌合部材１０との接合部に２重に設けられている。回転軸９の前端部は、図示しない外部駆動源に連結されている。
【００１７】
回転支持体１３は、クランク室８内で回転軸９に止着固定され、スラストベアリング１４を介して回転軸９とともに回転可能となっている。斜板１５は、回転軸９に対してその軸線方向へスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されている。ヒンジ機構１６は、回転支持体１３と斜板１５との間に介装され、斜板１５が回転軸９に対して傾動可能でかつ回転軸９と一体回動可能となるように構成されている。斜板１５の中心部が、回転軸９に沿ってシリンダブロック３側に移動すると斜板１５の傾斜角が減少され、逆に回転支持体１３側に移動すると斜板１５の傾斜角が増大される。
【００１８】
シリンダボア１７は、シリンダブロック３に貫通形成されている。片頭型のピストン１８は、一端側がシリンダボア１７内に収容され、他端側がシュー１９を介して斜板１５の外周部に連結されている。ピストン１８は、斜板１５の回転運動によりシリンダボア１７内で前後往復運動するようになっている。
【００１９】
吸入室２０及び吐出室２１は、リヤハウジング４にそれぞれ区画形成されている。吸入弁２２、吸入ポート２３、吐出弁２４及び吐出ポート２５は、それぞれ弁・ポート形成体５に形成されている。そして、吸入室２０の冷媒ガスは、ピストン１８の復動により、吸入弁２２及び吸入ポート２３を介してシリンダボア１７内に吸入される。シリンダボア１７内に吸入された冷媒ガスは、ピストン１８の往動により所定の圧力にまで圧縮されるとともに、吐出弁２４及び吐出ポート２５を介して吐出室２１へ吐出される。
【００２０】
放圧通路２６は、通路内で絞り作用を有しており、クランク室８と吸入室２０とを連通している。クランク室８内の冷媒は、放圧通路２６内を通って吸入室２０へ流出するようになっている。吐出室２１は、電磁制御弁２７を介してクランク室８と連通されている。電磁制御弁２７は、吐出室２１からクランク室８への冷媒供給量を制御している。クランク室８内の圧力は、クランク室８から吸入室２０へ絞り作用を有した放圧通路２６を通って流出する冷媒流出量と、吐出室２１から電磁制御弁２７を介してクランク室８へ流入する冷媒流入量とによって調節されている。その結果、斜板１５の傾斜角が変更され、ピストン１８のストローク量が変更されて、吐出容量が調整される。
【００２１】
図１及び図２に示すように、フロントハウジング２とシリンダブロック３との接合部及びシリンダブロック３とリヤハウジング４との接合部には、Ｏリング６，７が２重に介装されている。Ｏリング６は、フロントハウジング２とリヤハウジング４に形成された内側のシール溝２８内に収容されている。Ｏリング７は、フロントハウジング２とリヤハウジング４に形成された外側のシール溝２９内に収容されている。
【００２２】
内側のＯリング６は、外側のＯリング７よりも径が太いものが使用されている。内側のＯリング６は、機械的特性と化学的特性とに優れた材質であるニトリルゴムが使用されている。外側のＯリング７は、耐ガス透過性に優れた材質であるブチルゴムが使用されている。ここで、機械的特性とは、耐熱性及び耐ブリスタ性等のことを意味し、化学的特性とは、耐油性等のことを意味している。また、耐ガス透過性とは、ガスが洩れにくいことを意味している。
【００２３】
図３に示すように、フロントハウジング２の内周面と嵌合部材（メカニカルシャフトシール）１０との接合部にも、Ｏリング６，７が２重に介装されている。Ｏリング６，７は、嵌合部材１０に形成されたシール溝２８，２９内に収容されている。内側（図３では右側）のＯリング６は、外側（図３では左側）のＯリング７よりも径が太いものが使用されている。内側のＯリング６は、機械的特性と化学的特性とに優れた材質であるニトリルゴムが使用され、外側のＯリング７の外側は、耐ガス透過性に優れた材質であるブチルゴムが使用されている。
【００２４】
機能が分担された２重のＯリング６，７によって、クランク室８内及び吸入室２０内のシール性が向上されている。すなわち、内側に配置された径の太いＯリング６はメインのシールを行い、潤滑油及び冷媒ガスに対して耐熱性、耐油性、耐ブリスタ性等に対応する役割を担っている。また、径が太いので、クランク室８内及び吸入室２０内のシール性はより高まり、圧縮永久歪等にも十分対応可能となっている。外側のＯリング７は、メインのシール後のシールを行うため、径が小さいものが使用され、主に冷媒ガスに対して耐ガス透過性に対応する役割を担っている。外側のＯリング７は径が細いので、２つのＯリング６，７を配置するための両ハウジングの肉厚は相対的に幅が小さくなっている。
【００２５】
従って、この実施の形態では以下のような効果を得ることができる。
（１）  各接合部に２重のＯリング６，７を配置し、その内側に機械的特性と化学的特性とに優れたニトリルゴムからなるＯリング６を配置し、その外側に耐ガス透過性に優れたブチルゴムからなるＯリング７を配置した。このように、各機能毎に分けてＯリング６，７を複数配置するので、Ｏリング毎に性能の高い材質を使用できるため、二酸化炭素を冷媒として使用しても、圧縮機１のシール性を高く確保できる。また、各機能全てに優れている特殊な材質からなるＯリングによってシール性を向上させる場合と比較して、材料選定が容易になり、その材料コストを低減できる。
（２）  接合部の内側に配置されたＯリング６の径を太くして、メインのシールを行うようにし、外側に配置されたＯリング７は、耐ガス透過性に優れた材質を使用するとともに径を細くした。このため、メインのシールは内側の太径のＯリング６が行うため、外側のＯリング７は耐ガス透過性のみに優れた性能を有していればよく、その径を細いものとしても冷媒ガスをシールできる。従って、シール性を確保するために比較的太径のＯリングを複数配置する場合と比較して、Ｏリングの配設スペースを確保するために必要な接合部の肉厚を薄くできる。また、ブチルゴムからなるＯリング７を、僅かながら二酸化炭素が透過しようとしても、径が細径であるためガス透過通路は狭く絞られるので、ガス洩れ抑制効果も得られる。
（３）  本実施形態のようなシール構造をとれば、ゴム材に対してガス透過性が比較的高い二酸化炭素等の高圧ガスを冷媒に使用しても、接合部に必要なシール性を確保できる。
（４）  ブチルゴムは耐油性が低いが、内側にニトリルゴムを材料とするＯリング６を配置し、外側にブチルゴムを材料とするＯリング７を配置するので、ブチルゴムからなるＯリング７の劣化を防止できる。従って、ブチルゴムをＯリングの材料として使用でき、ブチルゴムは耐ガス透過性にかなり優れているので、ブチルゴムからなるＯリングを使用することによって、接合部における高いシール性を確保できる。
（５）  ニトリルゴムは一般に使用されており、ブチルゴムも汎用ゴムなので、２つのＯリング６，７を使用するシール構造の材料コストは安価に済む。
なお、実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように変更してもよい。
○  内側のＯリング６と外側のＯリング７の材質は、Ｏリング６が機械的特性及び化学的特性に、Ｏリング７が耐ガス透過性に優れていることに限定されない。すなわち、内側のＯリングが太径であって、外側のＯリングは細径であるが、外側のＯリングが耐ガス透過性に優れていなくともよい。例えば、前記実施形態において、Ｏリング６，７をともにニトリルゴム製としてもよい。この場合、外側のＯリングは細径であるので、たとえＯリングが耐ガス透過性に優れていなくとも、外側のＯリングを透過する冷媒ガスの透過通路は狭く絞られる。従って、従来の同径のＯリングを２重にする場合と比較して、シール性を向上できるとともに、シール部分においてハウジングの肉厚を薄くすることができる。
○  シール構造は、本実施形態に限らず、図４に示すような構造であってもよい。この場合、フロントハウジング２とシリンダブロック３との接合部は、嵌合可能な形状となっており、Ｏリング６，７を収容するためのシール溝２８，２９は、シリンダブロック３側の図４に示す所定位置に形成されている。そして、内側に太径のＯリング６が、外側に細径のＯリング７が配置されている。このようにすると、フロントハウジング２とシリンダブロック３とを組み付けし易い。また、このシール構造をシリンダブロック３とリヤハウジング４との接合面に用いてもよい。
【００２６】
○  各接合部におけるシール構造は、図５に示すような、２重のＯリング６，７の間にバックアップリング３０を介した構造であってもよい。この場合、２重のＯリング６，７は、１つのシール溝３１内に収容され、シール溝３１はバックアップリング３０によって２つに区画形成される。シール溝３１の深さは、径の異なるＯリング６，７を収容するために２段になって形成されている。このようにすると、シール部分における肉厚方向の幅は薄くなるので、ハウジングの肉厚は相対的に薄くてすむ。
【００２７】
○  各接合部におけるシール構造は、図６に示すような、同径のＯリング３２を使用し、内側のＯリング３２に機械的特性と化学的特性とに優れた材質を用い、外側のＯリング３２に耐ガス透過性に優れた材質を用いたものであってよい。このようにすると、シール溝の深さは同じであるので、シール溝の作製効率が良くなる。
【００２８】
○  Ｏリング６，７は２重に限定されない。例えば、同径のＯリングを３重以上設けてもよい。この場合、機械的特性と化学的特性とに優れたＯリングは内側に配置し、耐ガス透過性に優れたＯリングは外側に配置する。例えば、前記実施形態において、太径のＯリング６の外側に耐ガス透過性に優れたＯリング７を２つ配置して３重としてもよい。また、太径のＯリング６と細径のＯリング７は、任意に増設してもよい。このようにすると、よりシール性が向上する。また、複数のＯリングの材質が内側と外側で機能分担されていれば、その径の太さはどのようにも組み合わせできる。例えば、外側のＯリング７が太径であってもよい。また、Ｏリングが３重以上の場合、各Ｏリングの材質は２種でもよいし、３種以上でもよい。
○  両ハウジング２，４とシリンダブロック３との接合部に形成された各シール溝２８，２９は、フロントハウジング２若しくはリヤハウジング４とシリンダブロック３とのうちどちらに形成されていてもよい。
○  冷媒は、二酸化炭素に限定されない。例えば、フロンやアンモニアであってもよい。フロンやアンモニアは、二酸化炭素よりもゴム材に対するガス透過性が低いので、シール性はより向上する。
【００２９】
○  前記実施形態においてシール構造は、接合部の３箇所すべてに設けられることに限定されない。すなわち、３箇所の接合部のうち少なくとも１箇所に設けられていればよい。
○  太径のＯリング６に使用される材質は、ニトリルゴムに限定されない。例えば、クロロプレンゴムのような、機械的特性と化学的特性とに優れた材質であればよい。
【００３０】
○  細径のＯリング７に使用される材質は、ブチルゴムに限定されない。例えば、フッ素ゴム等のような、耐ガス透過性に優れた材質のものであればよい。
○  機械的特性とは耐熱性、耐ブリスタ性に限定されない。例えば、機械的特性は、上記の他に耐圧性や耐摩耗性等を含んでいてもよい。
○  メインハウジングを構成する各部材は、両ハウジング２，４とシリンダブロック３から構成されることに限定されない。例えば、シリンダブロック３が一対で構成されるものであってもよい。
○  本実施形態の圧縮機１は、片頭型ピストンの圧縮機において実施したが、これに限らず、両頭型ピストンの圧縮機又はスクロール式圧縮機等に適用してもよい。
前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（１）  前記複数のシール部材は、異なる２種類以上の材質からなる。この場合、請求項１と同様の効果が得られる。
（２）  前記複数のシール部材は２重である。この場合、一方のシール部材を機械的特性及び化学的特性に優れた材質を用い、他方を耐ガス透過性に優れた材質を用いることで、簡単な構造で接合部のシール性を向上させることができるとともに、シール部分が大型化することを回避できる。
（３）  前記シール部材はゴム製である。この場合、ゴム製であるので、復元性があり、効果的にシールが可能となる。
（４）  前記機械的特性に優れたシール部材はニトリルゴムである。ニトリルゴムは、優れた耐油性、耐摩耗性と安定した耐熱性を有しており、一般的に使用される材料であるため容易に入手することができる。
（５）  前記化学的特性に優れたシール部材はブチルゴムである。ブチルゴムは、耐ガス透過性に優れているので、従来と比較してシール性をより向上できる。
（６）  前記技術的思想（１）〜（３）のいずれかにおいて、前記シール部材として内側にニトリルゴムを配置し、外側にブチルゴムが配置されている。この場合、ブチルゴムは油に弱いが、ブチルゴムをニトリルゴムの外側に配置することによって、ブチルゴムの劣化を防止でき、耐ガス透過性に優れたブチルゴムを使用できる。
（７）  前記技術的思想（１）〜（６）のいずれかにおいて、シール部材は、ゴムリングである。この場合、ゴムリングであれば構造が簡単で済む。なお、Ｏリング６，７によりゴムリングは構成される。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１及び請求項５に記載の発明によれば、径の太いシール部材を透過するなどしてガスが洩れても、そのガスは外側のシール部材によってシールされるとともに、細径のシール部材によってガス透過通路が狭く絞られるため、シール性を向上できる。また、外側のシール部材の径が細いので、シール部材が配置される接合部の肉厚を薄くできる。
【００３３】
また、接合部のシール性をより向上させることができるとともに、シール部材が配置される接合部の肉厚を薄くできる。
請求項２及び請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、シリンダ本体とハウジングとの接合部における高いシール性を確保できる。
請求項３及び請求項５に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、回転軸が挿通されている孔に嵌合された部材とハウジングとの接合部において高いシール性を確保できる。
請求項４及び請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、冷媒が二酸化炭素であっても、そのシール性を従来と比較して向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一実施形態における圧縮機の側断面図。
【図２】  フロントハウジングとシリンダブロックとの接合部の部分側断面図。
【図３】  嵌合部材とフロントハウジングとの接合部の部分側断面図。
【図４】  別例における接合部の部分側断面図。
【図５】  別例における接合部の部分側断面図。
【図６】  別例における接合部の部分側断面図。
【符号の説明】
１…圧縮機、２…フロントハウジング、３…シリンダ本体としてのシリンダブロック、４…リヤハウジング、６…シール部材としてのＯリング、７…シール部材としてのＯリング、９…回転軸、１０…嵌合部材。
【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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