JP6455209B2 - 軸封装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体を圧縮する圧縮機に適用される軸封装置に関する。

従来、特許文献１に、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置にて冷媒である二酸化炭素を圧縮する圧縮機に適用された軸封装置が開示されている。

この特許文献１の軸封装置は、圧縮機の回転軸に固定された回転環と、圧縮機のハウジングに設けられた軸孔の周囲に固定された固定環とを備えており、回転環と固定環とを面接触させることによって、ハウジング内の冷媒が回転環と固定環との隙間を介して外部へ漏れ出てしまうことを抑制している。

さらに、冷凍サイクル装置の圧縮機に適用される軸封装置では、圧縮機の作動時に、冷媒とともに冷凍サイクル装置内に封入されている冷凍機油を、回転環と固定環との隙間へ流入させることができる。これにより、粘性の高い冷凍機油によって隙間を埋めて、軸封装置のシール性を向上させることができる。

ここで、特許文献１のように、冷媒として二酸化炭素を採用し、サイクルの高圧側冷媒の圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置では、圧縮機のハウジング内の冷媒圧とハウジング外の大気圧との圧力差が比較的大きくなる。このため、上述した冷凍機油による軸封装置のシール性の向上は有効である。

特開２００７−９８８６号公報

ところが、冷凍サイクル装置の圧縮機では、長時間の作動停止時等にハウジング内に液相冷媒が溜まってしまう、いわゆる「冷媒の寝込み現象」が生じてしまう。このような現象が生じると、液相冷媒に相溶性を有する冷凍機油が希釈されてしまうので、冷凍機油の粘性が著しく低下してしまう。その結果、冷凍機油が回転環と固定環との隙間を埋めることができなくなり、隙間のシール性を向上させることができなくなってしまう。

これに対して、軸封装置に加えて、例えば、ハウジングにゴム等で形成された円環状のリップシールの外周側を固定し、このリップシールの内周側を回転軸の周囲に接触させることで、シール性を向上させる手段が考えられる。しかしながら、リップシールは、回転軸が回転すると摩耗や損傷が生じやすい。このため、リップシールを追加する手段では、長期間に亘ってシール性を維持することが難しい。

本発明は、上記点に鑑み、圧縮機の回転軸の回転状態によらず高いシール性を発揮しつつ、耐久性の高い軸封装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、内部に回転軸（３０）の一部が収容される空間を形成するハウジング（４０）を有する圧縮機（１０）に適用されて、ハウジング（４０）に設けられた軸孔（４１ｃ）と回転軸（３０）との隙間からハウジング（４０）内の圧縮対象流体が漏れ出ることを抑制する軸封装置であって、
回転軸（３０）の外周側に固定された環状の回転環（５１）と、ハウジング（４０）の軸孔（４１ｃ）の周囲に固定されて、回転軸（３０）が軸孔（４１ｃ）に挿入された際に回転環（５１）に面接触する環状の固定環（５２）と、回転軸（３０）とこれに固定された部材とを回転軸側部材（３０、５１）と定義し、ハウジング（４０）とこれに固定された部材とをハウジング側部材（４０、５２）と定義したときに、回転軸側部材（３０、５１）およびハウジング側部材（４０、５２）のいずれか一方に固定されて、他方に接触可能に配置された環状のリップシール（５３）と、温度上昇に伴って、リップシール（５３）をハウジング側部材（４０、５２）および回転軸側部材（３０、５１）の他方に接触する形状から非接触となる形状に変形させる変形手段（５４）と、を備え、
リップシール（５３）は、ゴムあるいは樹脂にて形成されており、変形手段（５４）は、バイメタルにて形成されており、変形手段（５４）およびリップシール（５３）は、インサート成形によって一体的に形成されていることを特徴とする。

これによれば、回転軸（３０）が回転している圧縮機（１０）の作動時には、回転環（５１）と固定環（５２）が面接触しているので、いわゆるメカニカルシールと同様に、ハウジング（４０）内の圧縮対象流体が外部へ漏れ出てしまうことを抑制することができる。

この際、圧縮機（１０）が作動して変形手段（５４）の温度が高温になると、変形手段（５４）の作用によって、リップシール（５３）が回転軸側部材（３０、５１）あるいはハウジング側部材（４０、５２）に非接触となる形状に変化する。従って、回転軸（３０）が回転していても、リップシール（５３）に摩耗や損傷が生じてしまうことを抑制することができる。

一方、回転軸（３０）が停止している圧縮機（１０）の停止時には、変形手段（５４）の温度が低下するので、変形手段（５４）の作用によって、リップシール（５３）が回転軸側部材（３０、５１）あるいはハウジング側部材（４０、５２）に接触する形状に変形する。

従って、回転軸（３０）が停止している際に、回転環（５１）と固定環（５２）との隙間のシール性が低下しやすくなる圧縮機（１０）に適用された場合であっても、リップシール（５３）によって、ハウジング（４０）内の圧縮対象流体が外部へ漏れ出てしまうことを抑制することができる。

すなわち、本請求項に記載の発明によれば、圧縮機（１０）の回転軸（３０）の回転状態によらず高いシール性を発揮することができるとともに、リップシール（５３）の摩耗や損傷を抑制可能な耐久性の高い軸封装置を提供することができる。
また、請求項２に記載の発明では、内部に回転軸（３０）の一部が収容される空間を形成するハウジング（４０）を有する圧縮機（１０）に適用されて、ハウジング（４０）に設けられた軸孔（４１ｃ）と回転軸（３０）との隙間からハウジング（４０）内の圧縮対象流体が漏れ出ることを抑制する軸封装置であって、
回転軸（３０）の外周側に固定された環状の回転環（５１）と、ハウジング（４０）の軸孔（４１ｃ）の周囲に固定されて、回転軸（３０）が軸孔（４１ｃ）に挿入された際に回転環（５１）に面接触する環状の固定環（５２）と、回転軸（３０）とこれに固定された部材とを回転軸側部材（３０、５１）と定義し、ハウジング（４０）とこれに固定された部材とをハウジング側部材（４０、５２）と定義したときに、回転軸側部材（３０、５１）およびハウジング側部材（４０、５２）のいずれか一方に固定されて、他方に接触可能に配置された環状のリップシール（５３）と、温度上昇に伴って、リップシール（５３）をハウジング側部材（４０、５２）および回転軸側部材（３０、５１）の他方に接触する形状から非接触となる形状に変形させる変形手段（５４）と、を備え、
リップシール（５３）は、ゴムあるいは樹脂にて形成されており、変形手段（５４）は、バイメタルにて形成されており、変形手段（５４）がリップシール（５３）の外表面に形成された係止部（５３ｂ、５３ｃ）に係止されていることによって、変形手段（５４）およびリップシール（５３）は一体的に変形することを特徴とする。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

なお、請求項に記載された回転軸側部材（３０、５１）には、具体的に、回転軸（３０）、回転環（５１）等が該当し、ハウジング側部材（４０、５２）には、具体的に、ハウジング（４０）、固定環（５２）等が該当する。また、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の圧縮機の軸方向断面図である。 図１のＩＩ部の拡大断面図である。 図２のＩＩＩ部の拡大断面図であって、第１実施形態の圧縮機の作動時におけるリップシールの形状を示す模式的な拡大断面図である。 図２のＩＩＩ部の拡大断面図であって、第１実施形態の圧縮機の停止時におけるリップシールの形状を示す模式的な拡大断面図である。 第２実施形態の図２に対応する拡大断面図である。 第３実施形態の図２に対応する拡大断面図である。 第４実施形態のリップシールの模式的な拡大断面図である。

（第１実施形態）
図１〜図４により、本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の軸封装置５０は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置にて圧縮対象流体である冷媒を圧縮して吐出する圧縮機１０に適用されている。本実施形態の冷凍サイクル装置は、車両用空調装置に適用されて、車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。

また、この冷凍サイクル装置では、冷媒として二酸化炭素を採用しており、サイクルの高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる、いわゆる超臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、冷媒には圧縮機１０の摺動部を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の少なくとも一部は冷媒とともにサイクルを循環している。この冷凍機油としては、液相冷媒に相溶性を有するものが採用されている。

次に、圧縮機１０について説明する。圧縮機１０は、図１に示すように、斜板式の可変容量型の圧縮機として構成されている。圧縮機１０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部２０、圧縮機構部２０にエンジンから出力された回転駆動力を伝達する回転軸であるシャフト３０、並びに、内部に圧縮機構部２０およびシャフト３０の一部等を収容する空間を形成するハウジング４０等を有している。

より具体的には、本実施形態のハウジング４０は、フロントハウジング４１、ミドルハウジング４２、リアハウジング４３等の複数の構成部材を組み合わせることによって、有底円筒状に形成されている。

フロントハウジング４１は、カップ状の金属部材で形成されており、内部に制御圧室４１ａを形成するものである。リアハウジング４３は、カップ状の金属部材で形成されており、内部に圧縮機構部２０から吐出された冷媒を流入させる吐出室４３ａ等を形成するものである。ミドルハウジング４２は、フロントハウジング４１とリアハウジング４３との間に、フロントハウジング４１およびリアハウジング４３の双方の開口部を閉塞するように配置されており、圧縮機構部２０のシリンダ２１を形成するものである。

フロントハウジング４１の底面の中央部には、中心軸方向に突出する円筒状のボス部４１ｂが形成されている。ボス部４１ｂの外周面には、ベアリング等の軸受部材を介して、図示しないプーリが回転自在に取り付けられている。プーリには、ベルトを介して、エンジンから出力された回転駆動力が伝達される。

さらに、フロントハウジング４１の底面に形成されたボス部４１ｂの中心部には、フロントハウジング４１の内外を貫通する軸孔４１ｃが形成されている。軸孔４１ｃには、シャフト３０が挿入されている。

シャフト３０は、金属製の略円柱状部材で形成されており、その中心軸がハウジング４０の中心軸と略平行に配置されている。さらに、シャフト３０の一部は、フロントハウジング４１の軸孔４１ｃから外部へ向かって突出し、プーリに連結されている。これにより、エンジンから出力された回転駆動力が、プーリを介してシャフト３０に伝達される。もちろん、プーリとシャフト３０との連結部に、プーリとシャフト３０とを断続させる電磁クラッチを介在させてもよい。

シャフト３０の残余の部位は、制御圧室４１ａ内を貫通するように配置されており、制御圧室４１ａ内に収容された部位には、径方向に広がるラグプレート２２が固定されている。従って、ラグプレート２２は、シャフト３０とともに回転する。さらに、ラグプレート２２の外周側には、リンク部２３が設けられており、このリンク部２３には、シャフト３０の中心軸に対する傾斜角度を変更可能に斜板２４が連結されている。

斜板２４には、球面軸受であるシュー２５を介して、シャフト３０の中心軸に対して平行に往復運動する複数のピストン２６が連結されている。そして、この複数のピストン２６が、斜板２４の回転に連動して、それぞれミドルハウジング４２に形成された複数のシリンダ２１の内部を往復運動する。これにより、ピストン２６の端面とシリンダ２１の内壁によって囲まれた圧縮室内へ冷媒を吸入し、吸入された冷媒を圧縮する。

また、本実施形態の圧縮機構部２０では、斜板２４の傾斜角度を変化させることによって、ピストン２６の往復運動のストロークを変化させることができる。そして、このストローク量の変化によって、吐出容量を変化させることができる。なお、吐出容量とは、圧縮室の幾何学的な容積、すなわちピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。

斜板２４の傾斜角度は、ピストン２６の前後に作用する圧力、ハウジング４０内の斜板等が収容される空間（すなわち、フロントハウジング４１内の制御圧室４１ａ）の冷媒圧力Ｐｃと、圧縮室内の圧力（冷媒吐出圧Ｐｄおよび冷媒吸入圧Ｐｓ）との釣り合いによって変化させることができる。

さらに、制御圧室４１ａの冷媒圧力Ｐｃは、リアハウジング４３に取り付けられた電磁式容量制御弁２７の弁開度を調整して、制御圧室４１ａへ導入される冷媒吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｄの導入割合を変化させることによって行われる。なお、電磁式容量制御弁２７の弁開度は、図示しない空調制御装置から出力される制御電流によって制御される。

ここで、前述の如く、本実施形態のミドルハウジング４２には、複数のシリンダ２１が形成され、斜板２４にはシリンダ２１と同数のピストン２６が連結されている。これに対して、図１では、図示の明確化のため、一組のシリンダ２１およびピストン２６を図示しており、残りのシリンダ２１およびピストン２６の図示を省略している。

次に、図２を用いて、ハウジング４０に設けられた軸孔４１ｃとシャフト３０との隙間からハウジング４０内（具体的には、制御圧室４１ａ内）の冷媒が漏れ出ることを抑制する軸封装置５０について説明する。

本実施形態の軸封装置５０は、シャフト３０の外周側に固定された円環状の回転環５１、フロントハウジング４１の軸孔４１ｃの周囲に固定された円環状の固定環５２、フロントハウジング４１のボス部４１ｂの内周側（ハウジング側部材）に固定されて、シャフト３０の外周面（回転軸側部材）に接触可能に配置されたリップシール５３等を有して構成されている。

回転環５１は、炭化ケイ素（シリコンカーバイド）製の円環状部材で形成されている。回転環５１の外周側は、環状の金属製部材で形成されたガイド部材５５によって支持されている。ガイド部材５５は、シャフト３０に固定されており、回転環５１の回転方向の変位を規制している。

ガイド部材５５と回転環５１との間には、弾性部材であるスプリング５５ａが配置されている。スプリング５５ａは、回転環５１に対して、シャフト３０の軸方向一端側（軸孔３１側の端部側）へ付勢する荷重をかけている。また、回転環５１の内周面とシャフト３０の外周面との間には、シール部材としてのＯ−リング５１ａが配置されており、回転環５１の内周面とシャフト３０の外周面との間から冷媒が漏れることはない。

固定環５２は、回転環５１と同様に、炭化ケイ素製の円環状部材で形成されている。固定環５２は、回転環５１よりもシャフト３０の軸方向一端側に配置されているとともに、回転環５１と面接触するように配置されている。

本実施形態では、シャフト３０がハウジング４０に組み付けられて軸孔４１ｃに挿入されると、回転環５１がスプリング５５ａから荷重を受けることで、回転環５１と固定環５２を確実に面接触させることができる。この際、回転環５１と固定環５２との接触面（シール面）は、シャフト３０の軸周りに環状に形成される。

また、固定環５２の外周面とハウジング４０のボス部４１ｂの内周面との間には、シール部材としてのＯ−リング５２ａが配置されており、固定環５２の外周面とハウジング４０のボス部４１ｂの内周面との間から冷媒が漏れることはない。

以上の説明から明らかなように、本実施形態のガイド部材５５、スプリング５５ａ、回転環５１、ラグプレート２２等は、シャフト３０と一体となって回転する。従って、シャフト３０、ガイド部材５５、回転環５１等は、特許請求の範囲に記載された回転軸側部材を構成している。一方、ハウジング４０、固定環５２等は、特許請求の範囲に記載されたハウジング側部材を構成している。

次に、リップシール５３について説明する。リップシール５３は、耐熱性に優れるゴム（具体的には、ＨＮＢＲ：水素化ニトリルゴム）で形成されている。さらに、リップシール５３は、円環状の金属製の保護部材５３ａと一体化された状態で、固定環５２よりもシャフト３０の軸方向一端側に配置されている。

このため、リップシール５３は、回転環５１と固定環５２との接触面よりも、冷媒の漏れ方向の下流側に配置されている。換言すると、リップシール５３は、回転環５１と固定環５２との接触面よりも、ハウジング４０の外部側に配置されている。

保護部材５３ａは、シャフト３０の径方向に広がる円板状部５３ｂ、および円板状部の外周側に設けられた筒状部５３ｃを有している。そして、筒状部５３ｃの軸方向両端部が、ボス部４１ｂの内周側に形成された環状の突出部４１ｄと固定環５２の軸方向一端側の面との間に挟み混まれることによって、リップシール５３および保護部材５３ａがボス部４１ｂの内部に固定されている。

この際、リップシール５３は固定環５２によって僅かに軸方向に押しつぶされるものの、筒状部５３ｃによって変形量が規制される。これにより、リップシール５３と固定環５２との隙間からの漏れが抑制されるとともに、リップシール５３の不必要な変形を抑制して、リップシール５３の保護を図ることができる。さらに、保護部材５３ａには、円板状部５３ｂが設けられているので、リップシール５３がハウジング４０の外部側に折れ曲がってしまうことを抑制することができる。

また、リップシール５３の内周側の先端部は、図２に示すように、軸方向断面において、ハウジング４０の内部側へ向かって徐々にシャフト３０に近づくように傾斜している。これにより、ハウジング４０の内部から冷媒が漏れた際に、冷媒の圧力によってリップシール５３の先端部をシャフト３０の外周面に押しつけ、リップシール５３とシャフト３０との隙間からの漏れを抑制するためのシール性を向上させることができる。

さらに、本実施形態のリップシール５３の内部には、インサート成形によって、バイメタル５４が一体成形されている。バイメタル５４は、熱膨張率が異なる２種類の金属の板を貼り合わせたもので、温度変化に応じて特有の形状に変化するものである。

より詳細には、本実施形態では、バイメタル５４として、バイメタル５４自体の温度が上昇するに伴って、図３に示すように、リップシール５３の内周側がシャフト３０に接触する形状から、図４に示すように、リップシール５３の内周側がシャフト３０に接触しない形状、すなわち非接触となる形状に変形するものを採用している。

このことは、バイメタル５４として、バイメタル５４に熱を伝える部位（リップシール５３周囲の冷媒（圧縮対象流体）、あるいは、リップシール５３が接触する部位）の温度上昇に伴って、リップシール５３がシャフト３０に接触する形状から非接触となる形状に変形するものを採用していると表現することもできる。

従って、本実施形態のバイメタル５４は、特許請求の範囲に記載された変形手段を構成している。また、図２についても、図３と同様にバイメタル５４自体の温度が上昇していない状態を示している。さらに、本実施形態の如く、車両に搭載される圧縮機１０では、バイメタル５４自体の温度が少なくとも５０℃以上となった際に、リップシール５３の内周側がシャフト３０に接触しない形状に変形するものを採用することが望ましい。

次に、上記構成における本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態の圧縮機１０では、エンジンから出力された回転駆動力が伝達されることによって、シャフト３０が回転する。そして、シャフト３０から回転駆動力が圧縮機構部２０へ伝達されることによって、圧縮機構部２０が冷媒を圧縮して吐出する。

この際、本実施形態の軸封装置５０によれば、回転環５１と固定環５２が環状に形成された接触面にて面接触しているので、いわゆるメカニカルシールと同様に、ハウジング４０内の冷媒が外部へ漏れ出てしまうことを抑制することができる。

さらに、本実施形態の冷凍サイクル装置の冷媒には、冷凍機油が混入されているので、冷凍機油を回転環５１と固定環５２との隙間に流入させることができる。これにより、粘性の高い冷凍機油によって回転環５１と固定環５２との隙間を埋めて、軸封装置５０のシール性を効果的に向上させることができる。

ここで、圧縮機１０が作動している際には、冷媒の断熱圧縮による温度上昇や、圧縮機１０内の摺動部位の摩擦等によって、冷媒および圧縮機１０の温度が上昇する。このため、本実施形態の軸封装置５０では、この温度上昇が冷媒およびバイメタル５４の接触部位を介して、バイメタル５４に伝達される。そして、バイメタル５４の温度上昇に伴う変形によって、リップシール５３がシャフト３０に接触しない形状に変形する。

従って、シャフト３０が回転する圧縮機１０の作動時には、リップシール５３とシャフト３０との摩擦によって、リップシール５３に摩耗や損傷が生じてしまうことを抑制することができる。

ところで、冷凍サイクル装置に適用される圧縮機では、一般的に、通常作動時には気相冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。ところが、圧縮機を長時間に亘って作動停止させた際等にはハウジング内に液相冷媒が溜まってしまう「冷媒の寝込み現象」が生じる。このような現象が生じると、液相冷媒に相溶性を有する冷凍機油が希釈されてしまうので、冷凍機油の粘性が著しく低下してしまう。

その結果、冷凍機油が回転環５１と固定環５２との隙間を埋めることができなくなり、回転環５１と固定環５２との隙間のシール性を向上させることができなくなってしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態の軸封装置５０によれば、シャフト３０の回転が停止し、圧縮機１０が停止している際には、バイメタル５３の温度が低下するので、リップシール５３がシャフト３０に接触する形状に変形する。従って、圧縮機１０の作動停止時には、リップシール５３によって、ハウジング４０内の冷媒が外部へ漏れ出てしまうことを抑制することができる。

すなわち、本実施形態の軸封装置５０によれば、圧縮機１０の作動状態（シャフト３０の回転状態）によらず高いシール性を発揮することができるとともに、リップシール５３の摩耗や損傷を抑制可能な耐久性の高い軸封装置を提供することができる。

また、本実施形態の軸封装置５０では、リップシール５３および保護部材５３ａを、回転環５１と固定環５２との接触面よりも、ハウジング４０の外部に配置しているので、リップシール５３の内周側を直接シャフト３０に接触させる構成としやすい。従って、リップシール５３、保護部材５３ａ、およびバイメタル５４の大型化を抑制できるとともに、ハウジング４０内に組み付けやすい形状とすることができる。

また、本実施形態の軸封装置５０では、バイメタル５４とリップシール５３とをインサート成形によって一体的に形成している。従って、温度上昇に伴って、リップシール５３をシャフト３０に接触する形状からシャフト３０に接触しない形状に変形させる変形手段を容易に実現することができる。

また、本実施形態のように、冷媒として二酸化炭素を採用して超臨界冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置では、圧縮機１０のハウジング４０内の冷媒圧とハウジング４０外の大気圧との圧力差が比較的大きくなる。従って、通常のフロン系冷媒（Ｒ１３４ａ、Ｒ１２３４ｙｆ等）を採用する冷凍サイクル装置よりも、回転環５１と固定環５２との隙間から冷媒が漏れやすい。

従って、本実施形態の如く、圧縮機１０の作動時には、冷凍機油によって回転環５１と固定環５２との隙間のシール性を向上させることができ、圧縮機１０の停止時には、リップシール５３によって、ハウジング４０内の冷媒が外部へ漏れ出てしまうことを抑制することができることは、極めて有効である。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図５に示すように、リップシール５３およびバイメタル５４の配置態様を変更した例を説明する。なお、図５は、第１実施形態で説明した図２に対応する図面であって、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。

より具体的には、本実施形態のリップシール５３およびバイメタル５４は、第１実施形態と同様に、インサート成形によって一体化されている。さらに、リップシール５３は、図５に示すように、ハウジング４０内のボス部４１ｄよりも制御圧室側に近い部位に固定されて、その内周側がシャフト３０の外周面に接触可能に配置されている。

このため、本実施形態のリップシール５３は、回転環５１と固定環５２との接触面よりも、冷媒の漏れ方向の上流側に配置されている。換言すると、リップシール５３は、回転環５１と固定環５２との接触面よりも、ハウジング４０の内部側に配置されている。

その他の圧縮機１０および軸封装置５０の構成は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の軸封装置５０においても、第１実施形態と同様に、圧縮機１０の作動状態（シャフト３０の回転状態）によらず高いシール性を発揮することができるとともに、リップシール５３の摩耗や損傷を抑制可能な耐久性の高い軸封装置を提供することができる。

さらに、本実施形態の軸封装置５０では、リップシール５３が、回転環５１と固定環５２との接触面よりも、ハウジング４０の内部側に配置されている。従って、シャフト３０の回転が停止してリップシール５３がシャフト３０に接触する形状に変形した際に、リップシール５３とシャフト３０とのシール部から回転環５１と固定環５２とのシール部へ至る範囲の冷媒の圧力が上昇しにくい。

その結果、シャフト３０の回転が停止して圧縮機１０の作動が停止した際に、リップシール５３とシャフト３０とのシール部から回転環５１と固定環５２とのシール部へ至る範囲の冷媒が外部に漏れてしまうことを抑制することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図６に示すように、リップシール５３およびバイメタル５４の配置態様を変更した例を説明する。なお、図６は、第１実施形態で説明した図２に対応する図面である。

より具体的には、本実施形態のリップシール５３およびバイメタル５４は、第１実施形態と同様に、インサート成形によって一体化されている。さらに、リップシール５３は、図６に示すように、回転環５１（回転軸側部材）に固定されて、その外周側が固定環５２（ハウジング側部材）に接触可能に配置されている。

その他の圧縮機１０および軸封装置５０の構成は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の軸封装置５０においても、第１実施形態と同様に、圧縮機１０の作動状態（シャフト３０の回転状態）によらず高いシール性を発揮することができるとともに、リップシール５３の摩耗や損傷を抑制可能な耐久性の高い軸封装置を提供することができる。

（第４実施形態）
上述の実施形態では、リップシール５３およびバイメタル５４を、インサート成形によって一体化した例を説明したが、本実施形態では、図７に示すように、別部材として構成されたリップシール５３およびバイメタル５４を一体的に変形するように一体化させた例を説明する。なお、図７は、第１実施形態で説明した図３に対応する図面である。

より具体的には、本実施形態のリップシール５３の外表面には、外周側端部および内周側端部にバイメタル５４を係止するための係止部５３ｂ、５３ｃが形成されている。これにより、バイメタル５４およびリップシール５３は一体的に変形する。すなわち、バイメタル５４の変形に伴ってリップシール５３も同様に変形する。

その他の圧縮機１０および軸封装置５０の構成は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の軸封装置５０においても、第１実施形態と同様に、圧縮機１０の作動状態（シャフト３０の回転状態）によらず高いシール性を発揮することができるとともに、リップシール５３の摩耗や損傷を抑制可能な耐久性の高い軸封装置を提供することができる。さらに、リップシール５３およびバイメタル５４を接着材等によって接合してもよい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第２、第３実施形態で説明した軸封装置５０に、第４実施形態で説明したように一体化されたリップシール５３およびバイメタル５４を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、圧縮機１０の圧縮機構部２０として斜板式の可変容量型の圧縮機構を採用した例を説明したが、圧縮機構部２０は、これに限定されない。例えば、スクロール型の圧縮機構、ベーン型の圧縮機構、ローリングピストン型の圧縮機構等、シャフト３０から回転駆動力を伝達されることで流体を圧縮する圧縮機構であれば、幅広く採用可能である。

また、上述の実施形態では、変形手段としてバイメタルを採用した例を説明したが、変形手段はこれに限定されない。例えば、変形手段は、温度変化に応じてリップシール５３の形状を所望の形状に変形させることができれば、熱膨張率が異なる２種類の樹脂の板を接合することによって形成されたものであってもよいし、熱膨張率が異なる樹脂および金属を接合することによって形成されたものであってもよい。

また、上述の実施形態では、炭化ケイ素で形成された回転環５１および固定環５２を採用した例を説明したが、回転環５１および固定環５２の材質はこれに限定されない。例えば、炭素繊維、炭素繊維強化複合材料で形成されていてもよい。また、上述の実施形態では、ゴムで形成されたリップシール５３を採用した例を説明したが、リップシール５３の材質はこれに限定されない。例えば、樹脂で形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、本発明に係る軸封装置５０を、冷媒として二酸化炭素を採用する冷凍サイクル装置の圧縮機１０に適用した例を説明したが、軸封装置５０の適用はこれに限定されない。もちろん、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置の圧縮機に適用してもよいし、その他幅広い用途の圧縮機に適用することができる。

１０ 圧縮機
３０ シャフト（回転軸）
４０ ハウジング
４１ｃ 軸孔
５０ 軸封装置
５１ 回転環
５２ 固定環
５３ リップシール
５４ バイメタル（変形手段）

Claims (5)

1. 内部に回転軸（３０）の一部が収容される空間を形成するハウジング（４０）を有する圧縮機（１０）に適用されて、
   前記ハウジング（４０）に設けられた軸孔（４１ｃ）と前記回転軸（３０）との隙間から前記ハウジング（４０）内の圧縮対象流体が漏れ出ることを抑制する軸封装置であって、
   前記回転軸（３０）の外周側に固定された環状の回転環（５１）と、
   前記ハウジング（４０）の前記軸孔（４１ｃ）の周囲に固定されて、前記回転軸（３０）が前記軸孔（４１ｃ）に挿入された際に前記回転環（５１）に面接触する環状の固定環（５２）と、
   前記回転軸（３０）とこれに固定された部材とを回転軸側部材（３０、５１）と定義し、前記ハウジング（４０）とこれに固定された部材とをハウジング側部材（４０、５２）と定義したときに、前記回転軸側部材（３０、５１）および前記ハウジング側部材（４０、５２）のいずれか一方に固定されて、他方に接触可能に配置された環状のリップシール（５３）と、
   温度上昇に伴って、前記リップシール（５３）を前記ハウジング側部材（４０、５２）および前記回転軸側部材（３０、５１）の他方に接触する形状から非接触となる形状に変形させる変形手段（５４）と、を備え、
   前記リップシール（５３）は、ゴムあるいは樹脂にて形成されており、
   前記変形手段（５４）は、バイメタルにて形成されており、
   前記変形手段（５４）および前記リップシール（５３）は、インサート成形によって一体的に形成されていることを特徴とする軸封装置。
2. 内部に回転軸（３０）の一部が収容される空間を形成するハウジング（４０）を有する圧縮機（１０）に適用されて、
   前記ハウジング（４０）に設けられた軸孔（４１ｃ）と前記回転軸（３０）との隙間から前記ハウジング（４０）内の圧縮対象流体が漏れ出ることを抑制する軸封装置であって、
   前記回転軸（３０）の外周側に固定された環状の回転環（５１）と、
   前記ハウジング（４０）の前記軸孔（４１ｃ）の周囲に固定されて、前記回転軸（３０）が前記軸孔（４１ｃ）に挿入された際に前記回転環（５１）に面接触する環状の固定環（５２）と、
   前記回転軸（３０）とこれに固定された部材とを回転軸側部材（３０、５１）と定義し、前記ハウジング（４０）とこれに固定された部材とをハウジング側部材（４０、５２）と定義したときに、前記回転軸側部材（３０、５１）および前記ハウジング側部材（４０、５２）のいずれか一方に固定されて、他方に接触可能に配置された環状のリップシール（５３）と、
   温度上昇に伴って、前記リップシール（５３）を前記ハウジング側部材（４０、５２）および前記回転軸側部材（３０、５１）の他方に接触する形状から非接触となる形状に変形させる変形手段（５４）と、を備え、
   前記リップシール（５３）は、ゴムあるいは樹脂にて形成されており、
   前記変形手段（５４）は、バイメタルにて形成されており、
   前記変形手段（５４）が前記リップシール（５３）の外表面に形成された係止部（５３ｂ、５３ｃ）に係止されていることによって、前記変形手段（５４）および前記リップシール（５３）は一体的に変形することを特徴とする軸封装置。
3. 前記リップシール（５３）は、前記回転環（５１）と前記固定環（５２）との接触面よりも、前記ハウジング（４０）の外部側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の軸封装置。
4. 前記リップシール（５３）は、前記回転環（５１）および前記固定環（５２）のいずれか一方に固定されて、他方に接触可能に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の軸封装置。
5. 前記圧縮機（１０）は、冷媒として二酸化炭素が採用された蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用されており、
   前記圧縮対象流体は、前記二酸化炭素であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の軸封装置。

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