JP2005155597A

JP2005155597A - Compressor

Info

Publication number: JP2005155597A
Application number: JP2004142495A
Authority: JP
Inventors: Masato Kobakura; 真人古波蔵; Takashi Fukumuro; 貴士福室
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2005-06-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compressor comprising a rotating shaft, a compressing mechanism to be driven by the rotating shaft, a housing storing the rotating shaft and the compressing mechanism, and a shaft sealing device for sealing a housing through portion of the rotating shaft, requiring less power for operation while less increasing its manufacturing cost. <P>SOLUTION: The compressor comprises the rotating shaft, the compressing mechanism to be driven by the rotating shaft, the housing storing the rotating shaft and the compressing mechanism, and the shaft sealing device for sealing a housing through portion of the rotating shaft. A slide contact portion of the rotating shaft with the shaft sealing device is covered with a solid lubricant. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転軸と、回転軸により駆動される圧縮機構と、回転軸と圧縮機構とを収容するハウジングと、回転軸のハウジング貫通部を密封する軸封装置とを備える圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a compressor including a rotating shaft, a compression mechanism driven by the rotating shaft, a housing that accommodates the rotating shaft and the compression mechanism, and a shaft seal device that seals a housing through portion of the rotating shaft. is there.

回転軸と、回転軸により駆動される圧縮機構と、回転軸と圧縮機構とを収容するハウジングと、回転軸のハウジング貫通部を密封する軸封装置とを備える斜板式圧縮機であって、圧縮機構から回転軸に印加される圧縮反力と、軸封装置から回転軸に印加されるハウジング内外圧差に起因する付勢力とを逆向きにして、圧縮機の運転に要する動力を低減させた斜板式圧縮機が特許文献１に開示されている。
特開２００１−３０４１０９ A swash plate compressor comprising: a rotary shaft; a compression mechanism driven by the rotary shaft; a housing that houses the rotary shaft and the compression mechanism; and a shaft seal device that seals the housing through portion of the rotary shaft. The diagonal force that reduces the power required to operate the compressor by reversing the compression reaction force applied from the mechanism to the rotating shaft and the biasing force caused by the pressure difference between the inside and outside of the housing applied from the shaft seal device to the rotating shaft. A plate-type compressor is disclosed in Patent Document 1.
JP 2001-304109 A

特許文献１の圧縮機には、ピストンの配置が従来の斜板式圧縮機と異なるので、従来の部品が使用できず、製造コスト増を招くという問題がある。 The compressor of Patent Document 1 has a problem in that since the arrangement of pistons is different from that of a conventional swash plate compressor, conventional parts cannot be used, resulting in an increase in manufacturing cost.

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、回転軸と、回転軸により駆動される圧縮機構と、回転軸と圧縮機構とを収容するハウジングと、回転軸のハウジング貫通部を密封する軸封装置とを備える圧縮機であって、製造コスト増を抑制しつつ、運転に要する動力が低減された圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes a rotation shaft, a compression mechanism driven by the rotation shaft, a housing that accommodates the rotation shaft and the compression mechanism, and a shaft that seals a housing through portion of the rotation shaft. An object of the present invention is to provide a compressor including a sealing device, in which power required for operation is reduced while suppressing an increase in manufacturing cost.

上記課題を解決するために、本発明においては、回転軸と、回転軸により駆動される圧縮機構と、回転軸と圧縮機構とを収容するハウジングと、回転軸のハウジング貫通部を密封する軸封装置とを備え、回転軸の軸封装置との摺接部が固体潤滑剤で被覆されていることを特徴とする圧縮機を提供する。
本発明に係る圧縮機においては、回転軸の軸封装置との摺接部が固体潤滑剤で被覆されることにより、回転軸の回転に対する軸封装置の摩擦抵抗が低減し、圧縮機の運転に要する動力が低減する。従来の圧縮機回転軸の一部に固体潤滑剤被覆を施せば良いので、製造コスト増は抑制される。
回転軸の全体を固体潤滑剤で被覆しても良い。回転軸１０の一部を固体潤滑剤で被覆する場合に比べて、固体潤滑剤の塗布作業が容易になる。
固体潤滑剤として、二硫化モリブデン、グラファイト、ふっ素樹脂、二硫化タングステン、窒化ホウ素等を使用することができる。これらの固体潤滑剤はそれぞれ固有の特徴を有しており、圧縮機の使用環境に応じて適宜使い分ければ良い。
固体潤滑剤の被覆は錫メッキでも良い。 In order to solve the above-described problems, in the present invention, a rotating shaft, a compression mechanism driven by the rotating shaft, a housing that accommodates the rotating shaft and the compression mechanism, and a shaft seal that seals a housing penetration portion of the rotating shaft. The compressor is characterized in that the sliding contact portion of the rotary shaft with the shaft seal device is coated with a solid lubricant.
In the compressor according to the present invention, the sliding contact portion of the rotary shaft with the shaft seal device is coated with a solid lubricant, so that the frictional resistance of the shaft seal device with respect to the rotation of the rotary shaft is reduced, and the operation of the compressor is reduced. The power required for is reduced. Since a solid lubricant coating may be applied to a part of the conventional compressor rotating shaft, an increase in manufacturing cost is suppressed.
The entire rotating shaft may be covered with a solid lubricant. Compared with the case where a part of the rotating shaft 10 is coated with a solid lubricant, the application work of the solid lubricant is facilitated.
As the solid lubricant, molybdenum disulfide, graphite, fluorine resin, tungsten disulfide, boron nitride, or the like can be used. Each of these solid lubricants has unique characteristics, and may be properly used depending on the operating environment of the compressor.
The solid lubricant coating may be tin-plated.

本発明の好ましい態様においては、圧縮機はクラッチを介することなく駆動源に直結している。
本発明の好ましい態様においては、圧縮機はクラッチを介して駆動源に接続している。
圧縮機が駆動源に直結している場合は、駆動源の作動中は圧縮機は常時運転されるので、軸封装置の摩擦抵抗低減による運転動力低減効果は大きい。本発明はクラッチを介して駆動源に接続した圧縮機にも当然使用することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, the compressor is directly connected to the drive source without a clutch.
In a preferred embodiment of the present invention, the compressor is connected to a drive source via a clutch.
When the compressor is directly connected to the drive source, the compressor is always operated during the operation of the drive source, so that the driving power reduction effect by reducing the frictional resistance of the shaft seal device is great. Naturally, the present invention can also be used for a compressor connected to a drive source via a clutch.

本発明の好ましい態様においては、被圧縮流体は二酸化炭素である。
二酸化炭素用圧縮機の場合、圧縮反力が大きく、圧縮機の運転に要する動力が大きくなるので、軸封装置の摩擦抵抗低減により、前記動力の低減を図るのが望ましい。 In a preferred embodiment of the invention, the fluid to be compressed is carbon dioxide.
In the case of a carbon dioxide compressor, the compression reaction force is large, and the power required for the operation of the compressor increases. Therefore, it is desirable to reduce the power by reducing the frictional resistance of the shaft seal device.

本発明に係る圧縮機においては、回転軸の軸封装置との摺接部が固体潤滑剤で被覆されることにより、回転軸の回転に対する軸封装置の摩擦抵抗が低減し、圧縮機の運転に要する動力が低減する。従来の圧縮機回転軸の一部を固体潤滑剤で被覆すれば良いので、製造コスト増は抑制される。 In the compressor according to the present invention, the sliding contact portion of the rotary shaft with the shaft seal device is coated with a solid lubricant, so that the frictional resistance of the shaft seal device with respect to the rotation of the rotary shaft is reduced, and the operation of the compressor is reduced. The power required for is reduced. Since a part of a conventional compressor rotating shaft may be covered with a solid lubricant, an increase in manufacturing cost is suppressed.

本発明の実施例に係る斜板式圧縮機を説明する。 A swash plate compressor according to an embodiment of the present invention will be described.

図１に示すように、可変容量型斜板式圧縮機Ａは、回転軸１０と、回転軸１０に固定されたローター１１と、傾角可変に回転軸１０に支持された斜板１２とを備えている。斜板１２は、斜板１２の傾角変動を許容するリンク機構１３を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては回転軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１４を介してピストン１５が斜板１２に係留されている。
ピストン１５は、シリンダブロック１６に形成されたボア１６ａに挿入されている。
回転軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１７を形成する有底円筒状のフロントハウジング１８が配設されている。回転軸１０は、フロントハウジング１８を貫通して外部へ延びている。回転軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する軸封部材であるリップシール１９が配設されている。回転軸１０のリップシール１９との摺接部（図１で一点鎖線のハッチングを施した部分）が二硫化モリブデン(MoS₂)に添加剤を加えた固体潤滑剤で被覆されている。
フロントハウジング１８に取りつけられた電磁クラッチ２０を介して図示しない外部駆動源から回転軸１０の先端部に回転動力が伝達される。
吸入室と吐出室とを形成するシリンダヘッド２１が配設されている。
シリンダブロック１６とシリンダヘッド２１との間にボア１６ａに連通する吸入口と吐出口とが形成された弁板２２が配設されている。
フロントハウジング１８、シリンダブロック１６、弁板２２、シリンダヘッド２１は、ボルト２３により一体に組み付けられている。
回転軸１０はフロントハウジング１８、シリンダブロック１６により回転可能に支持されている。 As shown in FIG. 1, the variable capacity swash plate compressor A includes a rotating shaft 10, a rotor 11 fixed to the rotating shaft 10, and a swash plate 12 supported on the rotating shaft 10 so that the tilt angle is variable. Yes. The swash plate 12 is connected to the rotor 11 via a link mechanism 13 that allows the tilt angle of the swash plate 12 to vary, and rotates in synchronization with the rotor 11 and thus the rotating shaft 10.
A piston 15 is moored to the swash plate 12 via a pair of shoes 14 that are in sliding contact with the peripheral edge of the swash plate 12.
The piston 15 is inserted into a bore 16 a formed in the cylinder block 16.
A bottomed cylindrical front housing 18 that forms a crank chamber 17 that houses the rotating shaft 10, the rotor 11, and the swash plate 12 is disposed. The rotary shaft 10 extends outside through the front housing 18. A lip seal 19 is disposed as a shaft sealing member that seals the front housing through portion of the rotary shaft 10. The sliding contact portion of the rotating shaft 10 with the lip seal 19 (the portion indicated by the one-dot chain line hatching in FIG. 1) is covered with a solid lubricant obtained by adding an additive to molybdenum disulfide (MoS ₂ ).
Rotational power is transmitted from an external drive source (not shown) to the tip of the rotary shaft 10 via an electromagnetic clutch 20 attached to the front housing 18.
A cylinder head 21 that forms a suction chamber and a discharge chamber is disposed.
A valve plate 22 having a suction port and a discharge port communicating with the bore 16a is disposed between the cylinder block 16 and the cylinder head 21.
The front housing 18, the cylinder block 16, the valve plate 22, and the cylinder head 21 are assembled together by bolts 23.
The rotary shaft 10 is rotatably supported by a front housing 18 and a cylinder block 16.

可変容量型斜板式圧縮機Ａにおいては、図示しない外部駆動源の回転動力が電磁クラッチ２０を介して回転軸１０に伝達され、回転軸１０の回転がローター１１、リンク機構１３を介して斜板１２に伝達される。斜板１２の回転に伴う斜板１２周縁部の回転軸１０延在方向の往復動が、シュー１４を介してピストン１５に伝達され、ピストン１５がボア１６ａ内で往復動する。外部冷凍回路から還流した冷媒が、シリンダヘッド２１に形成された吸入ポートと吸入室と吸入口と図示しない吸入弁とを介してボア１６ａへ吸入され、ボア１６ａ内で圧縮され、吐出口と図示しない吐出弁と吐出室とシリンダヘッド２１に形成された吐出ポートとを介して外部冷凍回路へ流出する。
ピストン１５に加わる圧縮反力がリンク機構１３を介してローター１１に伝達される。ローター１１とフロントハウジング１８との間に配設されたスラストベアリングの摩擦抵抗、斜板１２とシュー１４との間の摺動抵抗、回転軸１０とフロントハウジング１８、シリンダブロック１６との間に配設されたラジアルベアリングの摩擦抵抗、回転軸１０とリップシール１９との間の摺動抵抗等が、回転軸１０の回転に対する抵抗となる。可変容量型斜板式圧縮機Ａにおいては、回転軸１０のリップシール１９との摺接部を二硫化モリブデンに添加剤を加えた固体潤滑剤で被覆することにより、駆動１０とリップシール１９との間の摺動抵抗を低減させ、圧縮機の運転に要する動力を低減させている。二硫化モリブデンは、摩擦係数μがμ＝0.03〜0.05で、他の固体潤滑剤（μ＝0.03〜1）に比べて小さく、また耐熱性にも優れており（＋350℃）、優れた固体潤滑剤である。
可変容量型斜板式圧縮機Ａにおいては、ピストンの配置は従来の斜板式圧縮機と同一であり、回転軸１０の一部を固体潤滑剤で被覆しているのみなので、圧縮機製造コスト増は抑制されている。 In the variable capacity swash plate compressor A, the rotational power of an external drive source (not shown) is transmitted to the rotary shaft 10 through the electromagnetic clutch 20, and the rotation of the rotary shaft 10 is transmitted through the rotor 11 and the link mechanism 13. 12 is transmitted. The reciprocating motion in the extending direction of the rotating shaft 10 at the peripheral edge of the swash plate 12 accompanying the rotation of the swash plate 12 is transmitted to the piston 15 via the shoe 14, and the piston 15 reciprocates in the bore 16a. The refrigerant recirculated from the external refrigeration circuit is sucked into the bore 16a through a suction port, a suction chamber, a suction port, and a suction valve (not shown) formed in the cylinder head 21, and is compressed in the bore 16a. To the external refrigeration circuit through the discharge valve, the discharge chamber, and the discharge port formed in the cylinder head 21.
A compression reaction force applied to the piston 15 is transmitted to the rotor 11 via the link mechanism 13. Friction resistance of a thrust bearing disposed between the rotor 11 and the front housing 18, sliding resistance between the swash plate 12 and the shoe 14, and disposed between the rotary shaft 10, the front housing 18, and the cylinder block 16. The frictional resistance of the provided radial bearing, the sliding resistance between the rotary shaft 10 and the lip seal 19, and the like become resistance to the rotation of the rotary shaft 10. In the variable capacity swash plate compressor A, the sliding contact portion of the rotary shaft 10 with the lip seal 19 is covered with a solid lubricant in which an additive is added to molybdenum disulfide, whereby the drive 10 and the lip seal 19 are connected. The sliding resistance is reduced, and the power required for the operation of the compressor is reduced. Molybdenum disulfide has a friction coefficient μ of 0.03 to 0.05, which is smaller than other solid lubricants (μ = 0.03 to 1), and also has excellent heat resistance (+ 350 ° C) and excellent solid lubrication. It is an agent.
In the variable capacity swash plate compressor A, the piston is arranged in the same manner as the conventional swash plate compressor, and only a part of the rotary shaft 10 is coated with a solid lubricant. It is suppressed.

電磁クラッチ２０を介することなく、図示しないトルクリミッタを介して回転軸１０を外部駆動源に直結しても良い。可変容量型斜板式圧縮機Ａが駆動源に直結している場合は、駆動源の作動中は可変容量型斜板式圧縮機Ａは常時運転されるので、駆動１０とリップシール１９との間の摺動抵抗減による運転動力低減効果は大きい。 The rotating shaft 10 may be directly connected to an external drive source via a torque limiter (not shown) without using the electromagnetic clutch 20. When the variable displacement swash plate compressor A is directly connected to the drive source, the variable displacement swash plate compressor A is always operated during operation of the drive source, and therefore, between the drive 10 and the lip seal 19. The driving power reduction effect by reducing sliding resistance is great.

可変容量型斜板式圧縮機Ａを二酸化炭素用圧縮機としても良い。
二酸化炭素用圧縮機の場合、圧縮反力が大きく、圧縮機の運転に要する動力が大きくなるので、駆動１０とリップシール１９との間の摺動抵抗減により、前記動力の低減を図るのが望ましい。 The variable capacity swash plate compressor A may be a carbon dioxide compressor.
In the case of a carbon dioxide compressor, the compression reaction force is large, and the power required for the operation of the compressor increases. Therefore, the reduction of the power is achieved by reducing the sliding resistance between the drive 10 and the lip seal 19. desirable.

固体潤滑剤として、二硫化モリブデンに代えて、グラファイト(C-C)、ふっ素樹脂（代表例：ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)）、二硫化タングステン(WS₂)、窒化ホウ素(BN)等に添加剤を加えたものを使用しても良い。グラファイトは結晶性が良く化学的に安定なので、乾燥皮膜やプラスチックや金属の自己潤滑に利用されている。ふっ素樹脂は耐熱耐寒性(−65〜＋250℃)、酸化安定性、強酸、アルカリ、有機溶剤等の薬品に対する耐性、不溶性に優れている。二硫化タングステンは、二硫化モリブデンよりも高価であるが耐熱性(＋425℃)に優れている。窒化ホウ素は、酸化開始温度900℃前後であるため、高温環境での使用に適している。圧縮機の使用環境に応じて、適宜最適の固体潤滑剤を使用するのが望ましい。
固体潤滑剤の被覆は錫メッキでも良い。
回転軸１０の全体を固体潤滑剤で被覆しても良い。回転軸１０の一部を固体潤滑剤で被覆する場合に比べて、固体潤滑剤の塗布作業が容易になる。 As solid lubricant, instead of molybdenum disulfide, additives are added to graphite (CC), fluorine resin (typical example: polytetrafluoroethylene (PTFE)), tungsten disulfide (WS ₂ ), boron nitride (BN), etc. You may use what was added. Graphite has good crystallinity and is chemically stable, so it is used for dry film, plastic and metal self-lubrication. The fluororesin is excellent in heat resistance and cold resistance (−65 to + 250 ° C.), oxidation stability, resistance to chemicals such as strong acid, alkali and organic solvent, and insolubility. Tungsten disulfide is more expensive than molybdenum disulfide but has excellent heat resistance (+ 425 ° C.). Boron nitride has an oxidation start temperature of around 900 ° C. and is therefore suitable for use in a high temperature environment. It is desirable to use an optimal solid lubricant as appropriate according to the operating environment of the compressor.
The solid lubricant coating may be tin-plated.
The entire rotating shaft 10 may be covered with a solid lubricant. Compared with the case where a part of the rotating shaft 10 is coated with a solid lubricant, the application work of the solid lubricant is facilitated.

本発明は斜板式圧縮機のみならず、回転軸と、回転軸により駆動される圧縮機構と、回転軸と圧縮機構とを収容するハウジングと、回転軸のハウジング貫通部を密封する軸封装置とを備える圧縮機、例えばスクロール式圧縮機、等にも広く利用可能である。 The present invention is not limited to a swash plate compressor, and includes a rotation shaft, a compression mechanism driven by the rotation shaft, a housing that accommodates the rotation shaft and the compression mechanism, and a shaft seal device that seals the housing through portion of the rotation shaft. It can be widely used for a compressor provided with, for example, a scroll type compressor.

本発明の実施例に係る可変容量型斜板式圧縮機の断面図である。1 is a cross-sectional view of a variable capacity swash plate compressor according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

Ａ可変容量型斜板式圧縮機
１０回転軸
１１ローター
１２斜板
１３リンク機構
１４シュー
１５ピストン
１８フロントハウジング
１９リップシール A Variable displacement swash plate compressor 10 Rotating shaft 11 Rotor 12 Swash plate 13 Link mechanism 14 Shoe 15 Piston 18 Front housing 19 Lip seal

Claims

回転軸と、回転軸により駆動される圧縮機構と、回転軸と圧縮機構とを収容するハウジングと、回転軸のハウジング貫通部を密封する軸封装置とを備え、回転軸の軸封装置との摺接部が固体潤滑剤で被覆されていることを特徴とする圧縮機。 A rotation shaft, a compression mechanism driven by the rotation shaft, a housing that accommodates the rotation shaft and the compression mechanism, and a shaft seal device that seals a housing through portion of the rotation shaft. A compressor characterized in that a sliding contact portion is coated with a solid lubricant.

回転軸の全体が固体潤滑剤で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1, wherein the entire rotating shaft is coated with a solid lubricant.

固体潤滑剤は二硫化モリブデンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the solid lubricant is molybdenum disulfide.

固体潤滑剤はグラファイトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the solid lubricant is graphite.

固体潤滑剤はふっ素樹脂であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the solid lubricant is a fluororesin.

固体潤滑剤は二硫化タングステンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the solid lubricant is tungsten disulfide.

固体潤滑剤は窒化ホウ素であることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the solid lubricant is boron nitride.

固体潤滑剤の被覆は錫メッキであることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the coating of the solid lubricant is tin plating.

圧縮機はクラッチを介することなく駆動源に直結していることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the compressor is directly connected to a drive source without a clutch.

圧縮機はクラッチを介して駆動源に接続していることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧縮機。 The compressor according to claim 1 or 2, wherein the compressor is connected to a drive source via a clutch.

被圧縮流体は二酸化炭素であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の圧縮機。 The compressor according to any one of claims 1 to 10, wherein the fluid to be compressed is carbon dioxide.