(57)【要約】【課題】冷媒や潤滑油などのシール対象物質媒体をより容易にかつ効率よく確実にシール可能なシール構造と、そのシール構造を用いた圧縮機を提供する。【解決手段】シール対象物質に対しシール必要部位に設けられ、金属基板と該金属基板の表面に被着された弾性膜を有するシール部材を２つの筐体の座面部間に挟圧したシール構造であって、シール部材の少なくとも片面の最表層として、上記弾性膜の硬度よりも低い硬度を有する軟質弾性材層を設けたことを特徴とするシール構造、およびシール構造を用いた圧縮機。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール対象物質に対しシール必要部位に設けられ、金属基板と該金属基板の表面に被着された弾性膜を有するシール部材を２つの筐体の座面部間に挟圧したシール構造であって、前記シール部材の少なくとも片面の最表層として、前記弾性膜の硬度よりも低い硬度を有する軟質弾性材層を設けたことを特徴とするシール構造。
【請求項２】
前記軟質弾性材層が、前記金属基板の片面上に直接被着されている、請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
前記軟質弾性材層が、前記金属基板上に被着された前記弾性膜上に被着されている、請求項１に記載のシール構造。
【請求項４】
前記軟質弾性材層自体が、互いに異なる層からなる複層構造を有している、請求項１〜３のいずれかに記載のシール構造。
【請求項５】
前記軟質弾性材層が、ゴム、エラストマー、樹脂のいずれかからなる、請求項１〜４のいずれかに記載のシール構造。
【請求項６】
前記軟質弾性材層が、多孔質材からなる、請求項１〜５のいずれかに記載のシール構造。
【請求項７】
前記多孔質材が、連続気泡構造または独立気泡構造のいずれかを有する、請求項６に記載のシール構造。
【請求項８】
前記多孔質材の気孔に、物質が内包されている、請求項６または７に記載のシール構造。
【請求項９】
前記軟質弾性材層の気孔率が、厚み方向に変化している、請求項６〜８のいずれかに記載のシール構造。
【請求項１０】
前記軟質弾性材層におけるシール面側部位の気孔率が、金属基板側部位の気孔率よりも高い、請求項９に記載のシール構造。
【請求項１１】
前記軟質弾性材層の硬度が、厚み方向に変化している、請求項１〜１０のいずれかに記載のシール構造。
【請求項１２】
前記軟質弾性材層の前記シール対象物質に対する膨潤特性が、厚み方向に変化している、請求項１〜１１のいずれかに記載のシール構造。
【請求項１３】
前記軟質弾性材層におけるシール面側部位の前記シール対象物質に対する膨潤特性が、金属基板側部位の前記シール対象物質に対する膨潤特性よりも高い、請求項１２に記載のシール構造。
【請求項１４】
前記冷媒を使用する冷凍回路の少なくとも一部位に構成されている、請求項１〜１３のいずれかに記載のシール構造。
【請求項１５】
前記冷凍回路が車両用空調装置に設けられたものからなる、請求項１４に記載のシール構造。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載のシール構造が、２つの筐体の座面部間に構成されていることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール構造およびそれを用いた圧縮機に関し、とくに、冷媒使用系およびその冷媒圧縮用の圧縮機に用いて好適なシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷媒や潤滑油などをシール対象物質とするシール構造は、例えば冷凍回路の各部、とくに圧縮機内に設けられる。車両用空調装置に用いられる圧縮機として、例えば、多気筒ピストン式圧縮機が知られている。この多気筒ピストン式圧縮機は、複数のシリンダが備えられたシリンダブロックを有しており、各シリンダは中心軸の周囲に配列されている。各シリンダにはピストンが往復動自在に嵌入されており、シリンダヘッド内に形成された吸入室から導入された冷媒をシリンダ内で圧縮し吐出室へ吐出するように構成されている。吸入および吐出の動作は、例えば、シリンダブロックとシリンダヘッド間に介装された弁板に設けられた吸入弁および吐出弁により制御される。弁板とシリンダブロックとの間には板状のガスケットが介装され、隣接シリンダ間、および各シリンダと中心軸との間における冷媒漏れが防止されている。
【０００３】
しかしながら、シリンダとシリンダとの間、およびシリンダと中心軸との間は、ガスケットとの接触面積を大きくとることが難しく、他の部分（例えば、シリンダの圧縮機径方向外周側部位）と比較して十分なシール性能を確保することが困難である場合が多い。また、上述の弁板、ガスケット、シリンダブロックは通常、シリンダヘッドとともに通しボルトにより締結固定されるが、ボルト締結部は構造上の制約から各シリンダよりも外径側の位置に設けられることが多く、ボルト締結部に大きな軸力が負荷された場合でも、より内径側に位置するシリンダ間部位、およびシリンダと中心軸との間の部位に十分なシール面圧を付与することが難しい。シリンダとシリンダとの間、あるいはシリンダと中心軸との間に微少な冷媒漏れが生じると、圧縮性能の低下を生じるおそれがある。したがって、このような高いシール性能の確保が比較的困難な部位に対しても、容易に効率よく確実にシールすることが可能なシール構造の実現が望まれる。
【特許文献１】実開平４−１２５６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明の課題は、上記のような要望を満たすために、冷媒や潤滑油などのシール対象物質媒体をより容易にかつ効率よく確実にシール可能なシール構造と、そのシール構造を用いた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明に係るシール構造は、シール対象物質に対しシール必要部位に設けられ、金属基板と該金属基板の表面に被着された弾性膜を有するシール部材を２つの筐体の座面部間に挟圧したシール構造であって、前記シール部材の少なくとも片面の最表層として、前記弾性膜の硬度よりも低い硬度を有する軟質弾性材層を設けたことを特徴とするものからなる。なお、本発明におけるシール対象物質とは、媒体（とくに、冷媒など）や潤滑油（例えば、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）やポリオールエステル（ＰＯＥ）など）、鉱油（例えば、ガソリンやエンジンオイルなど）等を意味するものとする。
【０００６】
このようなシール構造においては、シール部材挟圧時に、シール部材の最表層を形成している軟質弾性材層が、極めて良好な自身の弾性変形性能を利用して筐体の座面部の外面形状に沿った形状へと変形するため、軟質弾性材層の表面と筐体座面部の表面との間の極めて良好な密着性が得られ、この間が良好にシールされる。また、挟圧時に高い面圧を付与することが難しい部位においても、軟質弾性材層が筐体の座面部に対して良好に密着した状態とされるため、微小隙間の発生が防止され、シール対象物質に対する密閉シール性が確実に確保される。
【０００７】
本発明においては、軟質弾性材層はシール部材の少なくとも片面の最表層として設けられればよく、具体的には各種の形態を採り得る。例えば、軟質弾性材層が、上記金属基板の片面上に直接被着されているシール構造を採ることができる。この場合、金属基板の他面側には、上記弾性膜が被着している構造とすることができる。
【０００８】
あるいは、上記軟質弾性材層が、上記金属基板上に被着された上記弾性膜上に被着されているシール構造を採ることができる。この場合、金属基板の両面に弾性膜が被着されており、一方の弾性膜上に上記軟質弾性材層が被着されているシール構造、両方の弾性膜上に上記軟質弾性材層が被着されているシール構造の両構造とも採り得る。
【０００９】
さらに、上記軟質弾性材層自体が、互いに異なる層からなる複層構造を有しているシール構造も採ることができる。すなわち、本発明で言う軟質弾性材層が、本発明で言う弾性膜の硬度よりも低い硬度を有する複数の軟質弾性材層からなる構造である。このような複層構造を採用すれば、例えば、より表層側の軟質弾性材層にはよりシール特性に優れた層を配置し、より内層側の軟質弾性材層にはその内側に位置する層との接合性を重視した層を配置するなど、シール構造全体としてより好ましい形態の採用が可能となる。
【００１０】
本発明に係る軟質弾性材層の材質は、とくに限定されないが、ゴム、エラストマー、樹脂のいずれかの材料からなることが好ましい。ゴムは弾力性、弾性復元性能に優れているので、高いシール性能が求められる部位や、繰り返し使用されるシール部等に好適である。また、ゴムの中でも耐熱性にすぐれたものを選択すれば、高温においても優れた密閉性を維持できる。エラストマーは成形が比較的容易であり、弾力性、弾性復元性能の付与の他、例えば高温での加圧により塑性変形も可能であるため、相手部材の表面形状に沿わせて変形させ、その変形状態に維持してもよい部位等に好適である。樹脂の場合には、その種類は所定の硬度を実現可能であればとくに限定されず、目的に応じて様々な樹脂を選択可能である。例えば、ポリウレタン樹脂、中でも発泡ポリウレタン樹脂は軽量で柔軟性に優れているため、軽量で密着性に優れたシール部材とするのに好適である。このような樹脂は単一の種類の樹脂材料からなっていてもよいし、複合材料やポリマーアロイであってもよい。
【００１１】
上記軟質弾性材層は、多孔質材で形成することも可能である。多孔質材を用いることにより、より軽量で加工性にも優れたシール部材を低コストで実現することが可能となる。このような多孔質材の構造はとくに限定されず、多孔質構造を形成する内部気泡形態としては、連続気泡構造または独立気泡構造のいずれであってもよい。一般に、連続気泡構造を有する多孔質材には、優れた柔軟性を付与しやすく、筐体の座面部が複雑な形状を有する場合であっても良好な密着性を発揮し、優れた密閉性を確保することが可能になる。また、独立気泡構造を有する多孔質材は、例えば優れた断熱性を付与しやすく、比較的高温で使用されるシール部材として好適である。
【００１２】
上述の如く軟質弾性材層が多孔質材から形成される場合、多孔質材の気孔には、物質が内包されていてもよい。この場合、軟質弾性材層に特定の性能（例えば、耐熱性など）を付与するために、その特性付与に適した物質を意図的に内包させることもできるし、多孔質構造を形成するために溶剤や発泡剤等を使用した場合には、その溶剤や発泡剤等が軟質弾性材層の目標性能に影響のない範囲で残存した内包形態とすることもできる。とくに後者の場合は、溶剤や発泡剤等を除去し切るのに高コストがかかる場合、適度な除去でコストダウンをはかることができる。意図的に気孔内に物質を内包させる場合には、前述の独立気泡構造が好ましい。
【００１３】
また、上述の如く軟質弾性材層が多孔質材から形成される場合、軟質弾性材層の気孔率が、厚み方向に変化している構造とすることもできる。この場合、軟質弾性材層におけるシール面側部位の気孔率が、金属基板側部位の気孔率よりも高いことが好ましい。このように構成すれば、シール面側部位をよりシールに適した変形しやすい軟質なものとし、金属基板側部位については、それよりも内層との接合性や、軟質弾性材層全体の形態保持性を重視したものとすることができる。
【００１４】
また、同様の理由から、本発明における軟質弾性材層の硬度が、厚み方向に変化している形態も採り得る。
【００１５】
さらに、本発明においては、上記軟質弾性材層のシール対象物質に対する膨潤特性が、厚み方向に変化している形態も採り得る。すなわち、冷媒や潤滑油などのシール対象物質に対し、軟質弾性材層が膨潤特性を有する場合には、上記同様、その表層側（シール面側部位）のより望ましいシール性能を達成し、金属基板側部位のより望ましい接合性や形態保持性を達成するために、厚み方向に膨潤特性を変化させることができる。換言すれば、膨潤特性をシール部材全体の特性向上に利用するのである。したがって、この場合、軟質弾性材層におけるシール面側部位のシール対象物質に対する膨潤特性が、金属基板側部位のシール対象物質に対する膨潤特性よりも高いことが好ましい。このような構成の実現方法としては、例えば、単一の軟質弾性材層内においてシール対象物質に対する膨潤特性が厚み方向に変化している形態や、シール対象物質に対する膨潤特性の異なる複数の軟質弾性材層が積層された形態（つまり、前述の複層構造）が採用できる。
【００１６】
このような本発明に係るシール構造は、とくに冷媒を使用する冷凍回路の少なくとも一部位に構成されていることが好ましい。この場合、循環される冷媒に対する優れたシール性能に加え、循環冷媒中には通常潤滑油も混在されるので、その潤滑油に対しても優れたシール性能が得られる。とくに、車両用空調装置に設けられた冷凍回路の少なくとも一部位に設けて好適なものである。
【００１７】
さらに本発明は、とくに、上記のような本発明に係るシール構造が、２つの筐体の座面部間に構成されている圧縮機についても提供する。圧縮機の圧縮効率を向上するためには、例えば前述の如く弁板設置部位のシリンダ間部位やシリンダと中心軸との間の部位に高いシール性を持たせることが望まれるが、このような部位に上記本発明に係るシール構造を採用することにより、望ましい性能の圧縮機の実現が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明に係るシール構造によれば、最表層として配置した軟質弾性材層の弾性変形により軟質弾性材層が筐体の座面部に対して良好に密着した状態とできるため、挟圧時に高い面圧を付与することが難しい部位においても、シール対象物質に対する優れた密閉性を安定して確保することができる。そして、このシール構造を採用した圧縮機は、高い圧縮効率等の望ましい性能を発揮することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るシール構造におけるシール部材の概略断面を示している。図１において、シール部材１は金属基板２を有しており、金属基板２の一方の面には従来構造におけるのと同等の弾性膜３が、金属基板２の他方の面には弾性膜３よりも低い硬度を有する軟質弾性材層４が、それぞれ、例えば貼着（接着や融着）により被着されている。したがって、軟質弾性材層４はシール部材１の片面の最表層を形成している。
【００２０】
軟質弾性材層４の高い弾性変形性能により、軟質弾性材層４が相手部材としての筐体の座面部（図示略）に対して良好に密着され、シール対象物質（冷媒や潤滑油）に対する優れた密閉性が良好に確保される。
【００２１】
図２は、本発明の別の実施態様に係るシール構造におけるシール部材の概略断面を示している。図２において、シール部材１１は金属基板１２を有しており、金属基板１２の一方の面には弾性膜１３が貼着され、金属基板２の他方の面には、弾性膜１４が貼着されている。そして、一方の弾性膜１４上に、弾性膜１３、弾性膜１４よりも低い硬度を有する軟質弾性材層１５が被着されている。したがって、この態様においても、軟質弾性材層１５はシール部材１１の片面の最表層を形成している。
【００２２】
この実施態様においても、軟質弾性材層１５の高い弾性変形性能により、軟質弾性材層１５が相手部材としての筐体の座面部（図示略）に対して良好に密着され、シール対象物質（冷媒や潤滑油）に対する優れた密閉性が良好に確保される。
【００２３】
上記軟質弾性材層４、１５は、シール部材１、１１の両面の最表層として配置されてもよい。また、前述の如く、軟質弾性材層４、１５自体が複層構造に構成されてもよい。また、軟質弾性材層４、１５は、例えば、多孔質材から形成でき、その多孔質材は連続気泡構造、独立気泡構造のいずれに構成されていてもよい。軟質弾性材層４、１５の気孔率が厚み方向に変化していてもよく、硬度が厚み方向に変化していてもよく、膨潤特性が厚み方向に変化していてもよい。さらに、前述の如く、軟質弾性材層４、１５の具体的な材質も各種の材質を採用可能である。
【００２４】
このような軟質弾性材層４、１５を備えたシール部材１、１１は、とくに圧縮機の内部シールに用いて好適なものである。例えば図３は、上記のようなシール構造を適用した圧縮機のシリンダブロック２１の座面部を示している。シリンダブロック２１は、シリンダ２２、中心軸としてのシャフトまたはシャフト設置部２３、締結用の通しボルトを挿通するボルト挿通用孔２４を備えている。筐体としての、シリンダブロック２１の座面部上には、弁板（図示略）が配置され、弁板とシリンダブロック２１の座面部間にガスケットが介在されてこの部分がシールされる。このガスケットとして、上述のような軟質弾性材層４、１５を備えたシール部材１、１１が用いられる。
【００２５】
このようなシール部材１、１１を配置したシール構造により、隣接シリンダ２２間、シリンダ２２と中心軸２３間が、高いシール性能をもって良好にシールされ、冷媒の高いシール性能が達成されて、優れた圧縮効率が達成される。また、潤滑油に対しても高いシール性能が達成されるので、目標とする良好な潤滑性能が確保される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係るシール構造は、冷媒や潤滑油の高いシール性能が求められるあらゆる部位に適用でき、とくに圧縮機の内部シールに用いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施態様に係るシール構造におけるシール部材の概略断面図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係るシール構造におけるシール部材の概略断面図である。
【図３】本発明に係るシール構造が好適な圧縮機のシリンダブロックの概略平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１、１１  シール部材
２、１２  金属基板
３、１３、１４  弾性膜
４、１５  軟質弾性材層
２１  シリンダブロック
２２  シリンダ
２３  中心軸としてのシャフトまたはシャフト設置部
２４  ボルト挿通用孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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