(57)【要約】【課題】  省スペース化および低コスト化を図ることができるとともに、高温下の使用環境において、長期間に亘って炭酸ガスの外部漏れを有効に防止できるシール構造を提供する。【解決手段】  高圧の炭酸ガスが流通するガス流通スペース３を複数の外壁部材２，６を接合して形成し、隣接する前記外壁部材２，６の間をシールするシール構造であって、前記外壁部材２，６の互いの接合面の間には、前記ガス流通スペース３に近い高圧側に配置され、炭酸ガスの透過を防止する第１シールリング５０と、前記第１シールリング５０より外位置の低圧側に配置され、酸素の透過を防止する第２シールリング５１とが介在され、前記第１および第２シールリング５０，５１が、前記外壁部材２，６の互いの接合面の間に配設された同一のシール用溝５０ａ内に重ねて嵌合配置された。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の炭酸ガスが流通するガス流通スペース（３）を複数の外壁部材（２），（６）を接合して形成し、隣接する前記外壁部材（２），（６）の間をシールするシール構造であって、
前記外壁部材（２），（６）の互いの接合面の間には、前記ガス流通スペース（３）に近い高圧側に配置され、炭酸ガスの透過を防止する第１シールリング（５０）と、前記第１シールリング（５０）より外位置の低圧側に配置され、酸素の透過を防止する第２シールリング（５１）とが介在され、
前記第１および第２シールリング（５０），（５１）が、前記外壁部材（２），（６）の互いの接合面の間に形成された同一のシール用溝（５０ａ）内に重ねて嵌合配置された
ことを特徴とするシール構造。
【請求項２】
請求項１記載のシール構造であって、
前記第１シールリング（５０）は、環状のゴム材からなるＯリングである
ことを特徴とするシール構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のシール構造であって、
前記第２シールリング（５１）は、環状の少なくとも１箇所に切り欠きを有したシールリングである
ことを特徴とするシール構造。
【請求項４】
少なくとも請求項１から請求項３の何れか一つに記載のシール構造であって、
前記各外壁部材（２），（６）は、圧縮機（Ａ）のハウジング（１）を形成する部材である
ことを特徴とするシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧の炭酸ガスが流通するガス流通スペースをシールするシール構造であって、例えば空気調和装置の分割されたハウジング間のシール構造に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の空気調和装置においては環境問題の観点から、冷媒としてそれまで使用されていたフロンに替わり、Ｃ０２（二酸化炭素、以下、単に炭酸ガスという）を冷媒とする方向に移行してきている。
【０００３】
この炭酸ガスを冷媒として使用する場合、空気調和装置の圧縮機内における圧力は、フロン（例えば、１３４Ａ等のＨＦＣ：ハイドロ・フロロ・カーボン）を冷媒として使用する場合の圧力（３〔ＭＰａ〕程度）に較べて格段と高い圧力（１１〔ＭＰａ〕程度）になる傾向がある。また、この炭酸ガスは、フロンに比べてポリマーやゴムなどの有機物に対し溶解性が大きくガス透過性が大きい。
【０００４】
このため、炭酸ガスを冷媒に用いるための様々な工夫がなされており、例えば図５に示すように、圧縮機のシリンダブロック７１とリアハウジング７２との接合面において内側となるシリンダボア７１ａ側、すなわち高圧側にニトリルゴム等からなるＯリング７３を設けるとともに、外側、すなわち低圧側に二トリル系のゴム板７４ａで金属板７４ｂを挟持してなるガスケット７４を設けたシール構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
上記シール構造は、耐圧性の高いＯリングを使用し、且つ、炭酸ガスの透過を有効に防止できるニトリルゴムで２重にシールするため、炭酸ガスを高圧で封入し、且つ、高圧で封入された炭酸ガスが外部に極力漏れないようにシールすることができるものである。
【０００６】
ところで、圧縮機内の炭酸ガスは高圧（１１〔ＭＰａ〕程度）になるとともに高温（１４０℃程度）になるため、シール構造には、高温（１４０℃程度）の環境で長期に亘って炭酸ガスの外部漏れを防止できることが要求される。
【特許文献１】特開２００２−３１７７６４号公報（第３頁および第４頁、第１図および第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｏリング７３およびカスケード７４のゴム板７４ａはともにニトリルゴムであり、ニトリルゴムは高温（１４０℃程度）の環境下では、酸化劣化によって硬化するため、長期に亘って炭酸ガスの外部漏れを防止することは困難である。
【０００８】
高温（１４０℃程度）の環境下で長期使用できるゴム材料としては、例えばフッ素ゴム（ＦＫＭ）やシリコンゴムがある。しかし、フッ素ゴムは、炭酸ガスによる発泡があり、耐久性とともに炭酸ガスの透過阻止性に問題がある。また、シリコンゴムは、炭酸ガスの透過阻止性があまりにも悪く、また、強度的に弱い（特に、切り欠き強度が著しく低い）という問題がある。
【０００９】
このように、シール材を２重構造とし、且つ、そのシール材の材質を耐熱性に優れたゴム材を使用しても、高温（１４０℃以上）下の使用環境においては長期間に亘って炭酸ガスの外部漏れを有効に防止することが困難である。
【００１０】
また、かかる特許文献１のシール構造では、突き当てシール構造であるため、シリンダブロック７１とリアハウジング７２の接合面である同一面に、Ｏリング７３と、板状の広いスペースを使うガスケット７４とを配置すると、スペース効率が悪く、圧縮機全体の小型化や、それに用いる配管継手の小型化に不向きとなってしまう問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、省スペース化および低コスト化を図ることができるとともに、高温下の使用環境において、長期間に亘って炭酸ガスの外部漏れを有効に防止できるシール構造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】
【００１２】
上記課題を達成するための請求項１の発明は、高圧の炭酸ガスが流通するガス流通スペースを複数の外壁部材を接合して形成し、隣接する前記外壁部材の間をシールするシール構造であって、前記外壁部材の互いの接合面の間には、前記ガス流通スペースに近い高圧側に配置され、炭酸ガスの透過を防止する第１シールリングと、前記第１シールリングより外位置の低圧側に配置され、酸素の透過を防止する第２シールリングとが介在され、前記第１および第２シールリングが、前記外壁部材の互いの接合面の間に形成された同一のシール用溝内に重ねて嵌合配置されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載のシール構造であって、第１シールリングは、環状のゴム材からなるＯリングであることを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のシール構造であって、第２シールリングは、環状の少なくとも１箇所に切り欠きを有したシールリングであることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、少なくとも請求項１から請求項３の何れか一つに記載のシール構造であって、各外壁部材は、圧縮機のハウジングを形成する部材であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明では、隣接する外壁部材の隙間から内部の炭酸ガスが外部に漏れることを防止する第１シールリングと、外部の酸素が隣接する外壁部材の隙間から内部に侵入することを防止する第２シールリングとを同一のシール用溝内に重ねて配置するようにしたため、炭酸ガスの外部漏れを防止することができるとともに、第１シールリングの酸化劣化による硬化の抑制により耐熱特性を大幅に向上させることができる。
【００１７】
しかも、本発明によれば、板状のガスケットに較べてシール面積が小さくて良いシールリングを同一のシール用溝内に重ねて（２重にして）嵌合設置することによりシールするため、シール構造の省スペース化を図ることができる。
【００１８】
また、本発明によれば、板状の積層構造のガスケットに較べて安価なシールリングのみを使用するため、低コスト化も図ることができる。
【００１９】
請求項２の発明では、請求項１の発明の効果に加え、第１シールリングをＯリングとしているので、環状の第１シールリングの径を若干大きくするよう伸長させつつ接合面のシール用溝に嵌め込むことにより装着すれば良いため、装着作業を容易に行うことができる。
【００２０】
しかも、請求項１の発明の効果により、第１シールリングへの酸素の侵入を防止することができることから、この第１シールリングに使用するＯリングの使用範囲を広げる、すなわち、耐熱温度の低いゴム材でも酸素の侵入を防ぐことによって耐熱温度を上げることが可能となる効果も得ることができる。
【００２１】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、第２シールリングの少なくとも１箇所に切り欠きを有しているので、この第２シールリングを加熱することなく接合面のシール用溝に嵌め込むことができ、装着作業を簡略化することができる。つまり、樹脂製の第２シールリングが環状のＯリングであれば、第２シールリングを加熱で柔軟にしてシール用溝に装着する必要があるため、装着作業が非常に面倒であるが、このような面倒な作業を行う必要がない。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、特に高圧の炭酸ガスを圧縮する圧縮機にこのシール構造を使用すれば、高圧ガスの漏洩を長期間に亘って抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１〜図４は本発明のシール構造を圧縮機Ａに適用した場合を示し、図１は圧縮機Ａの断面図、図２はシール構造の拡大断面図、図３（ａ）は第２シールリングの斜視図、図３（ｂ）は第２シールリングの変形例の斜視図、図４は各種ゴム材の空気雰囲気下と炭酸ガス雰囲気下における耐熱性の変化を示す図である。
【００２５】
図１において、圧縮機Ａは、車両用空気調和装置の冷却システムに用いられ、この冷却システムはＣ０２（二酸化炭素、以下、単に炭酸ガスという）を冷媒ガスとする。圧縮機Ａによって断熱圧縮された高温高圧の炭酸ガスは、図示省略するコンデンサ（凝縮器）で液化し、膨張弁で断熱膨張し、エバポレータ（蒸発器）で冷風を作り出しながら加熱されて気化し、圧縮機Ａに戻って断熱圧縮される。
【００２６】
圧縮機Ａのハウジング１は、複数の外壁部材であるシリンダブロック２、フロントハウジング４，リアハウジング６を互いに連結することによって主に構成されている。
【００２７】
シリンダブロック２内には、周方向にガス流通スペースである複数のシリンダボア３が形成されており、シリンダボア３内で炭酸ガスが断熱圧縮される。フロントハウジング４内には、クランク室５が形成されており、クランク室５とシリンダボア３との間は後述するピストン１８によって仕切られている。
【００２８】
リアハウジング６内には、冷媒吸入室７および冷媒吐出室８が形成されている。また、リアハウジング６とシリンダブロック２との間には、吸入板３０、バルブプレート９、吐出板３１、リテーナ３２、ガスケット３３が介在され、これらによって冷媒吸入室７および冷媒吐出室８とシリンダボア３との間が仕切られている。冷媒吸入室７は、冷媒流路を介してエバポレータ側に接続されており、冷媒吐出室８は、冷媒流路を介してコンデンサ側に接続されている。
【００２９】
クランク室５の内部には、ドライブシャフト１０に固定されたドライブプレート１１と、ドライブシャフト１０の外周に移動自在に弛み嵌合したスリーブ１２と、スリーブ１２にピン１３によって揺動自在に連結されたジャーナル１４と、ジャーナル１４の外周に螺着された斜板１５等が収容されている。
【００３０】
ジャーナル１４は、ドライブプレート１１の長孔１６にピン１７によって連結されており、ジャーナル１４（斜板１５）の揺動角度は、この長孔１６によって規制されている。
【００３１】
各シリンダボア３に嵌装されたピストン１８は、一対のピストンシュー１９，１９を介して斜板１５に連結されている。ピストン１８は、クランク室５の周面と接触して形成されている回り止め部１８ａによって、シリンダボア３に対して回転するのを防止されている。
【００３２】
さらに、フロントハウジング４の左端部には、軸受け２１を介してプーリ２０が支承されている。プーリ２０の内周には、第１駆動伝達プレート２２が螺着されており、ドライブシャフト１０の先端部には、第２駆動伝達プレート２３が固定されている。
【００３３】
これらプレート２２，２３は、設定値以上の駆動トルクでは摺動可能に連結され、プーリ２０の回転をドライブシャフト１０に伝達するようにされている。
【００３４】
リアハウジング６には、圧力調整手段４０が配置されており、この圧力調整手段４０はエバポレータ側の冷媒吸入室７とクランク室５との差圧を調整する。
【００３５】
斜板１５の傾斜角度は、圧力調整手段４０による冷媒吸入室７とクランク室５との差圧調整によって変化し、この傾斜角度変化に伴って各ピストン１８のストロークが変わり、冷媒ガスである炭酸ガスの吐出量が制御されるようになされている。
【００３６】
また、シリンダブロック２とリアハウジング６との接合面には、図２に詳しく示すように、第１シールリング５０と第２シールリング５１とがシリンダブロック２に形成された同一のシール用溝５０ａ内に重ねて嵌合配置されている。そして、このシール用溝５０ａ内で重ねて（２重にして）配置されていることによって、シリンダブロック２とリアハウジング６間を軸シールするようになされている。
【００３７】
この第１シールリング５０は、シリンダブロック２のシール用溝５０ａ内に先に嵌め込まれ、当該シール用溝５０ａ内におけるシリンダボア３側に近い高圧側に配置されている。また、第２シールリング５１は、第１シールリング５０の後にシール用溝５０ａ内に嵌め込まれ、当該シール用溝５０ａ内における第１シールリング５０より外位置の大気側となる低圧側に配置されている。
【００３８】
第１シールリング５０は、炭酸ガスの透過を防止するゴム素材から成り、環状のＯリングにて構成されている。具体的な素材としては、ブチルゴム（ＩＩＲ）、塩素化ポリエリレン（ＣＰＥ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）等である。
【００３９】
第２シールリング５１は、酸素の透過を防止するとともに、第１シールリング５０以上の強度剛性を有する樹脂材料から成り、図３（ａ）に示すように、環状の少なくとも１箇所に切り欠きを有したシールリング（バックアップリング）にて構成されている。具体的な樹脂素材としては、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂（ＥＶＡ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、ナイロン（登録商標）、ポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）、塩化ビニル、塩化ビニリデン等である。
【００４０】
第２シールリング５１の切り欠きにおける切断面５１ａは、斜め方向に設定されており、シリンダブロック２とリアハウジング６との間で挟持された状態にあっては互いの切断面同士が密着し、且つ、その隙間より空気が漏れないようになっている。図３（ｂ）には、第２シールリング５１の変形例が示され、この変形例では切断面５１ｂが段差状に設定されており、上記と同様に、シリンダブロック２とリアハウジング６との間で挟持された状態にあっては互いの切断面同士が密着し、且つ、その隙間より空気が漏れないようになっている。
【００４１】
なお、この第２シールリング５１は、少なくとも１箇所の切り欠きを有しているが、シール用溝５０ａ内への嵌め込み性（装着性）や、シール性を考慮すると、切り欠きを１箇所とするのが好ましい。
【００４２】
上記構成において、圧縮機Ａが駆動すると、ピストン１８がシリンダボア３内を摺動し、この摺動によって冷媒吸入室７の炭酸ガスがシリンダボア３内に吸入されるとともに、吸入された炭酸ガスが圧縮されて冷媒吐出室８に吐出される。つまり、シリンダボア３内では炭酸ガスを断熱圧縮によって高温高圧として冷媒吐出室８に吐出するため、シリンダボア３内は高圧（１１〔ＭＰａ〕程度）で、且つ、高温（１４０℃程度）となる。
【００４３】
ここで、図２に示すように、シリンダブロック２とリアハウジング６の隙間から内部の炭酸ガスが外部に漏れることを第１シールリング５０が防止する一方で、外部の大気中の酸素が上記隙間から内部に侵入することを第２シールリング５１が防止する。特に、酸素の侵入を防止するのに適した材料で第２シールリング５１を形成しているので、この第２シールリング５１によって第１シールリング５０が酸素にさらされることを防止できる。従って、この第１シールリング５０の酸化劣化を抑制することができ、この結果、第１シールリング５０の耐久性を大幅に向上させることが可能となる。
【００４４】
また、第１シールリング５０に使用されているゴム素材は、図４に示すように、炭酸ガス雰囲気の高温環境下（１４０℃程度）ではシール性が劣化しない耐熱性を有する。従って、高温下（１４０℃程度）の使用環境において、長期間に亘って炭酸ガスの外部漏れを有効に防止できる。また、図４に示すように、第１シールリング５０のゴム素材として複数のものが使用できるため、適用ゴム材の選択範囲が拡大し、コスト低減などに寄与することも期待できる。
【００４５】
さらに、本実施の形態のシール構造によれば、従来例の板状のガスケットに較べてシール面積が小さくて良いシールリング５０，５１を同一のシール用溝５０ａ内に重ねて（２重にして）設置することによりシールするため、シール構造の省スペース化を図ることができる。
【００４６】
しかも、本実施の形態のシール構造によれば、従来例の板状の積層構造のガスケットに較べて安価なシールリング５０，５１のみを使用するため、低コスト化を実現できる。
【００４７】
この実施の形態では、第１シールリング５０は、環状のゴム材からなるＯリングであるので、環状の第１シールリング５０の径を若干大きくするよう伸長させつつ接合面のシール用溝５０ａに嵌め込むことにより装着すれば良いため、装着作業を容易なものとすることができる。
【００４８】
また、この実施の形態では、第２シールリング５１は、環状の１箇所に切り欠きを有したシールリングであるので、第２シールリング５１を加熱することなく接合面のシール用溝５０ａに嵌め込みでき、装着作業が面倒にならない。つまり、樹脂製の第２シールリング５１が環状のＯリングであれば、この第２シールリング５１を加熱し柔軟にしてシール用溝５０ａに装着する必要があるため、装着作業が非常に面倒であるが、このような面倒な作業を行う必要がない。
【００４９】
一般的に、シリンダブロック２とリアハウジング６との接合面をＯリングによって軸シールする場合、このＯリングは時間経過に伴って前記シリンダブロック２とリアハウジング６との間における低圧側の僅かな隙間に入り込み、この入り込んだ部分が、Ｏリングからはみ出したように変形する現象が見受けられる。そして、このＯリングのはみ出し部が亀裂に発展し、Ｏリング破損につながることがある。
【００５０】
しかしながら、本実施の形態では、第２シールリング５１が第１シールリング５０以上の強度剛性を有する樹脂材料から成るため、Ｏリングからなる第１シールリング５０を使用する上で生じる恐れのある、はみ出し等の変形を未然に防止することができる。
【００５１】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００５２】
例えば、上述の実施の形態では、第１シールリング５０と第２シールリング５１を同一のシール用溝５０ａ内に重ねて配置したが、これら第１シールリング５０と第２シールリング５１を、接着により一体化またはゴム加硫成形時にインサート成形して一体化したシールリングをシール用溝５０ａ内に設けてもよい。このように、一体化したシールリングを使用すれば、部品点数の削減も図れると共に、組み立て作業も簡略化できる。
【００５３】
また、本実施の形態では、本発明を圧縮機Ａのハウジング１のシール構造に適用する場合について説明したが、本発明はこれに限ることはなく、この他、例えば冷媒サイクルの冷媒経路の継ぎ手箇所等にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態を示し、圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示し、シール構造の拡大断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示し、（ａ）は第２シールリングの斜視図、（ｂ）は第２シールリングの変形例の斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態を示し、各種ゴム材の空気雰囲気下と炭酸ガス雰囲気下における耐熱性の変化を示す図である。
【図５】従来例のシール構造の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ…圧縮機
２…シリンダブロック（外壁部材）
３…シリンダボア（ガス流通スペース）
６…リアハウジング（外壁部材）
５０…第１シールリング
５０ａ…シール用溝
５１…第２シールリング
【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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