(57)【要約】【課題】封止部材による圧縮機のパイプへの汚染を生じさせることなく、信頼性の高い封止部材および圧縮機を提供するものである。【解決手段】封止部材１０７の材料にニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤とを含み、前記加硫系を無硫黄加硫とするとともに、前記加硫系の硫黄含有量を０．０００３ｗｔ％以上０．００１ｗｔ％以下としたとしたものであり、遊離硫黄による配管への汚染を生じさせ難いため、ロウ付け不良を防止することができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料にニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤とを含み、前記加硫系を無硫黄加硫とするとともに、前記加硫系の硫黄含有量を０．０００３ｗｔ％以上０．００１ｗｔ％以下とした封止部材。
【請求項２】
ニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤の各々の重量比を（４２．０〜５８．９）／（０．５０〜２．３０）／（０．７０〜３．３０）／（３８．０〜６２．５）とした請求項１に記載の封止部材。
【請求項３】
密閉容器内に圧縮要素を収容するとともに前記密閉容器内外を連通するパイプおよび前記パイプの開口部を封止する封止部材を備え、前記封止部材を請求項１または２に記載の封止部材とした圧縮機。
【請求項４】
パイプの少なくとも封止部材と接する面が銅または銅合金である請求項３に記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫、冷凍庫等の冷却システムに使用する圧縮機のパイプを封止する封止部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の封止部材としては、架橋の調整が比較的容易であり、また破断強度が高く耐疲労劣化性と耐屈曲き裂性に優れている硫黄架橋を用いたゴムを使用したものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。また、圧縮機内への水分の浸入を抑制するために、圧縮機の開口管末部であるパイプをゴムにて封止した圧縮機がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の封止部材および圧縮機を説明する。
【０００４】
図７は、特許文献２に記載された従来の封止部材を用いて封止した圧縮機の断面図、図８は、従来の封止部材の銅パイプ汚染状況図、図９は、従来の封止部材の銅パイプ汚染成分図である。
【０００５】
図７に示すように、圧縮機１は、密閉容器２に収納した圧縮要素３と、密閉容器２に接続された冷媒吐出パイプ４、冷媒吸引パイプ５、冷媒補充パイプ６とを備え、冷媒吐出パイプ４、冷媒吸引パイプ５、冷媒補充パイプ６には各々封止部材７が嵌装されている。封止部材７はゴム材料にて形成され、パイプの内外径を被覆、封止する形状をなしている。
冷媒吐出パイプ４は表面に銅めっきを施したスチールパイプから形成されている。冷媒吸引パイプ５および冷媒補充パイプ６は銅パイプから形成されている。
【０００６】
次に、圧縮機１の製造工程について説明する。
【０００７】
圧縮機１は、密閉容器２内に圧縮要素３を収納し、塗装した後、圧縮機１内を脱気、加熱、乾燥する。その後、窒素かドライエアを封入して冷媒吐出パイプ４、冷媒吸引パイプ５、冷媒補充パイプ６に各々封止部材７を嵌装し密封する。その結果、大気中の水分が圧縮機１内に浸入することを防止するため、圧縮機１内の錆を防ぐことができ、圧縮機１を長期に渡って保管することができる。
【特許文献１】特開平８−１３４２７１号公報
【特許文献２】特開平７−１３９４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の構成では、圧縮機１を冷凍サイクルに組み込む工程において、冷媒吐出パイプ４、冷媒吸引パイプ５、冷媒補充パイプ６に各々嵌装されている封止部材７を抜き、冷凍サイクルの配管を差し込み、結合部に銅ロウ等のロウ材を流し込み接合封止を行う際、結合部を完全に接合封止できないというロウ付け不良が発生することがあった。
【０００９】
そこでロウ付け不良が発生したパイプを調査したところ、図８に示すようにロウ付け箇所にあたるパイプの表面および内部に黒ずみが確認され、さらにこの黒ずみを除去しロウ付けを行ったところ、問題なく結合部を接合封止することができた。
【００１０】
この黒ずみは、図８に示すように、パイプが封止部材７と接している箇所にのみ生じており、さらにこの黒ずみからは、図９に示すように硫黄の成分が検出された。
【００１１】
以上のことから、この黒ずみは封止部材７のゴムの加硫系成分に含まれている硫黄のうち、遊離した硫黄が封止部材７の表面に析出して、この硫黄がパイプに転写したものと推定した。
【００１２】
また、圧縮機１の脱気、加熱、乾燥工程の直後に冷媒吐出パイプ４、冷媒吸引パイプ５、冷媒補充パイプ６に各々封止部材７を嵌装するが、加熱行程では圧縮機１の温度は百数十度まで温度が上昇するため、封止部材７は高温のパイプに嵌装されることとなり、これが硫黄の析出およびパイプへの転写を加速させている要因であると考えられる。
【００１３】
一方、耐久性を高める目的でゴムの加硫系成分に硫黄が含まれない過酸化物加硫による架橋を用いた封止部材が使用されることも有ったが、過酸化物加硫による架橋は、架橋時間が長く、また架橋温度が高いため、生産性が悪くまたコストが高かった。
【００１４】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、パイプへの硫黄汚染を生じさせ難く、生産性の良い封止部材および圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来の課題を解決するために、本発明の封止部材は、材料にニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤とを含み、前記加硫系を無硫黄加硫とするとともに、前記加硫系の硫黄含有量を０．０００３ｗｔ％以上０．００１ｗｔ％以下としたものであり、封止部材のゴムに含まれる硫黄が極めて微量であるため、パイプに硫黄が転写しにくく、また加硫系が無硫黄加硫であるために成形が容易であるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の封止部材は、パイプに硫黄が転写しないため、圧縮機のパイプへの硫黄汚染が生じ難く、生産性の良い封止部材を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、材料にニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤とを含み、前記加硫系を無硫黄加硫とするとともに、前記加硫系の硫黄含有量を０．０００３ｗｔ％以上０．００１ｗｔ％以下としたもので、封止部材のゴムに含まれる硫黄が極めて微量であるため、パイプに硫黄が転写しにくく、また加硫系が無硫黄加硫であるために成形が容易であることから圧縮機のパイプへの硫黄汚染が生じ難く、生産性の良い封止部材を形成することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明においてニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤の各々の重量比を（４２．０〜５８．９）／（０．５０〜２．３０）／（０．７０〜３．３０）／（３８．０〜６２．５）としたもので、さらに生産性及び機械的性質が優れた封止部材を提供することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において密閉容器内に圧縮要素を収容するとともに前記密閉容器内外を連通するパイプおよび前記パイプの開口部を封止する封止部材を備えたものであり、封止部材の機械的性質が向上するため、圧縮機内の気密を保つことができ、信頼性の優れた圧縮機を提供することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明においてパイプの少なくとも封止部材と接する面が銅または銅合金としたものであり、封止部材による銅汚染がなく、配管への溶接が良好な圧縮機を提供することができる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における封止部材の断面図、図２は、同実施の形態における封止部材の加工工程図、図３は、同実施の形態における封止部材の銅パイプ汚染状況図、図４は、同実施の形態における封止部材の銅パイプ汚染成分図、図５は同実施の形態における封止部材のキュラストメーター加硫曲線である。
【００２３】
以下、図１から５に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
封止部材１０７はニトリルゴムを主成分として形成され、頭部１０８と、頭部１０８から延出した胴部１０９と、頭部１０８から延出した突出部１１０とを備え、パイプの開口端に嵌合されてパイプの内外径を胴部１０９と突出部１１０とで保持することで封止する。封止部材１０７の材料はニトリルゴムと、加硫系と、加工助剤と、充填剤とを含み、各々の重量比を５６．９／１．５４／１．２０／４０．３とするとともに、前記加硫系を硫黄の含有量が０．０００７ｗｔ％の無硫黄加硫としている。
【００２５】
次に、図２に基づいて封止部材１０７の製造工程を説明する。
【００２６】
図２において、ＳＴＥＰ１は配合工程であり、ニトリルゴムと加硫系と加工助剤と充填剤を配合する。ＳＴＥＰ２の混合工程では、ニトリルゴム中に加硫系、加工助剤、充填剤などの配合剤を均一に分散させる。ＳＴＥＰ３の成形工程により、封止部材の形に成形した後、ＳＴＥＰ４の架橋工程にて熱を加え、架橋反応を起こさせ、ＳＴＥＰ５のゴム弾性を有するゴム製品である封止部材を得る。
【００２７】
ＳＴＥＰ４の架橋工程における条件は、１５０〜１７０℃、７〜９分が好ましい。
【００２８】
ここで、ニトリルゴムとしては中高ニトリルポリマーを、加硫系としてはチラウム系無硫黄加硫のテトラメチルチウラムジスルフィドを使用した。
【００２９】
ここで、チウラム系無硫黄加硫には、テトラエチルチウラムジスルフィドやテトラブチルチウラムジスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィドが一般に用いられ、この他に加硫系としては、チアゾール系、スルフェンアミド系、チオウレア系などが一般に用いられる。
【００３０】
しかし、無硫黄加硫中には硫黄が存在しており、その硫黄の含有量によっては、銅パイプへの硫黄による汚染が生じる。そこで、各硫黄含有量による封止部材で銅パイプを封止した上で、大気中で１９０℃まで温度を上げ４時間保持した後、銅パイプへの汚染影響の確認を行った結果を（表１）に示す。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（表１）より、硫黄の含有量が０．００１ｗｔ％を超えると銅への汚染が確認された。これは、硫黄は基本的に架橋の役目として反応するが、０．００１ｗｔ％を超える硫黄が含有している場合、ゴム中に未反応の硫黄が遊離した状態で存在し、ゴム表面に析出するために銅へ硫黄が転写したものと考える。また、硫黄の含有量が０．０００３ｗｔ％以下の場合、ゴムが架橋されず、封止部材としてのゴム弾性や特性を得ることができなかった。したがって、銅汚染が生じず、封止部材としての特性を得ることができる硫黄の含有量は、０．０００３ｗｔ％以上０．００１ｗｔ％以下であることが分かった。
【００３３】
また、加工助剤としては石油系オイル、酸化亜鉛、充填剤としてはカーボンブラック、シリカなどの補強性充填剤を用いている。さらに配合剤として、熱、オゾン、光等からの攻撃による劣化を防ぐため、アミン類やフェノール類の老化防止剤を添加する。
【００３４】
以上のような工程で製造され、加硫系の硫黄含有量が０．０００７ｗｔ％となるように配合された封止部材１０７の銅パイプへの汚染影響に関して、以下、図３、図４に基づいて説明する。
【００３５】
封止部材１０７によって銅パイプを封止した上で、大気中で１９０℃まで温度を上げ４時間保持した後、銅汚染状況の確認を行った結果を図３に示す。図３から分かるとおり、銅パイプへの汚染が全く発生しなかった。また図４は、銅パイプを封止した部位における表面層の成分調査結果であり、硫黄は全く検出されなかった。
【００３６】
これは、従来の硫黄架橋が架橋点間に比較的長い硫黄による鎖であるポリスルフィド結合を作るのに対し、無硫黄加硫による架橋では架橋点間の距離が短いモノスルフィド結合であり、ポリスルフィド結合の結合エネルギーが２７．５ｋｃａｌ／ｍｏｌに対してモノスルフィド結合の結合エネルギーが５４．５ｋｃａｌ／ｍｏｌと結合力が強く安定しているため、硫黄が遊離され難く、また硫黄含有量が少ないことにより、未反応の硫黄がほとんど存在しないため、封止部材１０７の表面に硫黄が析出され難く、銅パイプに硫黄との反応物が形成されなかったものと推定する。そして汚染が全く発生しなかった銅パイプのロウ付け性は極めて良好であった。
【００３７】
次に封止部材１０７の特性を（表２）に示す。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
（表２）から分かるとおり、封止部材１０７は従来の硫黄を含む架橋剤を用いたものに対して機械的性質が良化していることがわかる。これは、従来例の架橋形式がＣ−Ｓｎ−Ｃで結合エネルギーが２７．５ｋｃａｌ／ｍｏｌであるのに対して、本実施の形態における架橋形式はＣ−Ｓ−Ｃで結合エネルギーが５４．５ｋｃａｌ／ｍｏｌと分子間の化学結合が強いためであると考える。その結果、特に引張強さが約９．７％良化している。その結果、封止部材のパイプ等の気密性に対するバラツキを小さくすることができた。
【００４０】
また封止部材１０７の生産性について図５に示す。図５からも分かるとおり、封止部材１０７のゴム成分が架橋され、一定のトルク値になるのに要する温度と時間が、過酸化物加硫に比べ無硫黄加硫の方が、低温で短時間であり、生産性がよいことが分かる。
【００４１】
次にニトリルゴム、加硫系、加工助剤、充填剤それぞれの重量比について説明する。
【００４２】
ニトリルゴムは耐油性を備えた合成ゴムで、その重量比が４２．０以下であると冷凍機油に対する耐油性が不足してしまう。圧縮機には通常冷凍機油を用い、これを封入して密封することも多く、耐油性は封止部材１０７として重要な特性である。一方、重量比が５８．９以上であると、反発弾性が小さくなり封止部材としてのゴム弾性が損なわれることを確認している。
【００４３】
加硫系は鎖状のゴム分子間に結び目をつけ（架橋）、三次元の網目構造にし、ゴムを粘性体から弾性体へと変化させるという作用を司るが、重量比が０．５０以下であると架橋密度が低くゴムの架橋がほとんど進まないので封止部材として要求される弾性を持ったゴムを得ることができない。一方、２．３０を越えると耐熱酸化性が劣ってくるためゴムの耐久性が損なわれることを確認している。
【００４４】
加工助剤はゴムの加工を容易にするとともに、ゴムの柔軟性、弾性を増す目的で使用され、重量比０．７０以下であると流動性が悪いため成形し難く、加工性が落ちる。一方、３．３０以上であると不純物として残存し、ゴム特性を劣化させる。
【００４５】
充填材はゴムの物性、特に力学的性質を改良し補強効果を得るために用いるもので、重量比：３８．０以下の場合ゴム硬度が柔らかくなりすぎて、コンプレッサー内圧に絶えきれなくなり、抜けやすくなる。一方、６２．５以上の場合ゴム硬度が硬くなりすぎて、銅パイプとの密着性が弱くなるため、密閉性が悪くなる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態にとれば加硫系に無硫黄加硫を用いることにより、パイプへの汚染を生じさせ難いことでロウ付け不良の発生を防ぎ、また機械的性質を向上させることができ、封止部材のパイプ等の気密性に対するバラツキを小さくすることができ、生産性をより高める効果を得ることができる。
【００４７】
なお、本実施の形態においてはパイプの内外径を胴部１０９と突出部１１０とで保持することで封止する封止部材を例示したが、内径または外径のみを被覆する封止部材でも同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４８】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における封止部材および圧縮機の断面図である。なお、実施の形態１と同一構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図６に示すように、圧縮機２０１の密閉容器２０２は圧縮要素２０３を収容するとともに、密閉容器２０２内外を連通する冷媒吐出パイプ２０４と冷媒吸引パイプ２０５と冷媒補充パイプ２０６が固着されている。
【００５０】
冷媒吐出パイプ２０４、冷媒吸引パイプ２０５、冷媒補充パイプ２０６の開口端は各々封止部材１０７にて封止されている。ロウ付けが容易にできるように、冷媒吐出パイプ２０４は表面に銅めっきを施したスチールパイプから形成され、冷媒吸引パイプ２０５および冷媒補充パイプ２０６は銅パイプから形成されている。
【００５１】
以上のように構成された封止部材および圧縮機について、以下その組立方法を説明する。
【００５２】
冷媒吐出パイプ２０４と冷媒吸引パイプ２０５と冷媒補充パイプ２０６を溶着した密閉容器２０２内に圧縮要素２０３を収納した後、密閉容器２０２を溶接で封止し、密閉容器２０２内外を連通する冷媒吐出パイプ２０４や冷媒吸引パイプ２０５、冷媒補充パイプ２０６の開口端を封止部材１０７で密封する。そして密閉容器２０２の防錆の為に圧縮機２０１を塗装する。この際、封止部材１０７は圧縮機２０１内への塗料の入り込みを防止する。
【００５３】
その後、圧縮機２０１は塗装の乾燥のために百数十度まで昇温され、さらに内部の防錆を目的に脱気した後窒素を封入する。この際、封止部材１０７は一部、新しいものへと交換される。
【００５４】
加熱行程では圧縮機２０１の温度は百数十度まで温度が上昇するため、封止部材１０７は高温の各パイプに嵌装されることとなる。しかしながら、以上のような行程で組み立てられる圧縮機２０１において、封止部材１０７は加硫系としてチウラム系無硫黄加硫であるテトラメチルチウラムジスルフィドを使用しており、配合剤として加硫系の硫黄の含有量を０．０００３ｗｔ％以上０．００１ｗｔ％以下に抑えているので、冷媒吐出パイプ２０４と冷媒吸引パイプ２０５と冷媒補充パイプ２０６のいずれの銅表面をも汚染することが無く、冷蔵庫等の配管へのロウ付け不良の発生を防ぐことができるので、信頼性の高い圧縮機を提供することができる。
【００５５】
また封止部材１０７の引張強さが良化しているためパイプ等の気密性に対するバラツキを小さくすることができるので、密閉容器２０２内の気密性を長く保つことができ、内部が錆たり水分が浸入するといったことが防げ、信頼性の高い圧縮機を提供することができるという効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上のように、本発明にかかる封止部材および圧縮機は、封止部材の化学安定性が向上し、また機械的特性も良化するので、水分管理等が厳しく、配管同士の溶接が必要な各種冷凍空調機器に用いられる密閉容器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における封止部材の断面図
【図２】同実施の形態における封止部材の加工工程図
【図３】同実施の形態における封止部材の銅パイプ汚染状況を示す図
【図４】同実施の形態における封止部材の銅パイプ汚染成分を示す図
【図５】同実施の形態における封止部材のキュラストメーター加硫曲線を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における封止部材および圧縮機の断面図
【図７】従来の封止部材を用いて封止した圧縮機の断面図
【図８】従来の封止部材の銅パイプ汚染状況を示す図
【図９】従来の封止部材の銅パイプ汚染成分を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１０７    封止部材
２０１    圧縮機
２０２    密閉容器
２０３    圧縮要素
２０４    冷媒吐出パイプ
２０５    冷媒吸引パイプ
２０６    冷媒補充パイプ
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
2006226247.tif 000011
【図３】
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【図８】
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