(57)【要約】【課題】  密封空間の分子径の小さな流体がシール部材を透過して非密封空間へ漏れ出すのを防止できるリップ型シールによる軸封構造を提供する。【解決手段】  ハウジング１１の開口部２３に固定された筒状ケース１４の内周に密封空間Ａ側から順にシールリップ部１５ｄを有する第１シール部材１５、第１シール部材１５の変形を規制する第１バックアップリング１６を配置し、シールリップ部１５ｄの内径縁１５ｃを回転軸１２の外周面に摺動可能に接触させることにより、密封空間Ａ内の流体が回転軸１２に沿って非密封空間Ｂへ漏れ出すことを防止するリップ型シールによる軸封構造において、第１シール部材１５の密封空間Ａ側の面に流体の透過を防止する透過防止膜２２を配置する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が満たされている密封対象空間（Ａ）を形成するハウジング（１１）と、
前記ハウジング（１１）に配置された開口部（２３）と、
前記開口部（２３）の内周に固定される筒状ケース（１４）と、
前記筒状ケース（１４）の内周に隙間を持って差し込まれ、かつ前記ハウジング（１１）内外を貫通する回転軸（１２）と、
前記筒状ケース（１４）の内周に配置されるシール部材（１５、１７）と、
前記筒状ケース（１４）の内周に配置され、前記シール部材（１５、１７）の背面を支えるバックアップリング（１６、１８）とを備え、
前記シール部材（１５、１７）において、前記密封対象空間（Ａ）側へ延びる内径側部位にシールリップ部（１５ｄ、１７ａ）を形成し、
前記シールリップ部（１５ｄ、１７ａ）が前記回転軸（１２）の外周面に摺動可能に接することにより、前記密封空間（Ａ）から前記外周面に沿って前記流体が外部へ漏れ出ることを防止するリップ型シールによる軸封構造において、
前記シール部材（１５、１７）に前記流体の透過を防止する透過防止膜（２２）を配置したことを特徴とするリップ型シールによる軸封構造。
【請求項２】
前記透過防止膜（２２）は、予め前記シール部材（１５、１７）の前記密封対象空間（Ａ）側の面に対応する形状に形成されており、
前記透過防止膜（２２）を前記シール部材（１５、１７）の前記密封対象空間（Ａ）側の面に固着したことを特徴とする請求項１に記載のリップ型シールによる軸封構造。
【請求項３】
前記透過防止膜（２２）は、前記シール部材（１５、１７）の前記密封対象空間（Ａ）側の面に透過防止材料をコーティングすることによって形成されることを特徴とする請求項１に記載のリップ型シールによる軸封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材を回転軸の外周面に摺動可能に接触させることにより、密封空間内の流体が回転軸の外周面に沿って非密封空間へ漏れ出すことを防止するリップ型シールによる軸封構造に関するもので、カーエアコン（自動車用空調装置）の圧縮機に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーエアコン用圧縮機において、回転軸の外周面にシール部材を摺動可能に接触させることにより圧縮機内の空間を密封するリップ型シールによる軸封構造が特許文献１にて知られている。
【０００３】
図４に示す特許文献１のリップ型シール３０は、圧縮機のハウジング１１にＯリング１９を介して固定される金属製の筒状ケース１４を備えている。この筒状ケース１４の内周には、密封対象である機内空間Ａ側から順にエラストマ製の第１シール部材１５、第１シール部材１５の過度の変形を背面（機内空間Ａと反対側）から規制する金属製の第１バックアップリング１６、四フッ化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと略す）製の第２シール部材１７、第２シール部材１７の過度の変形を規制する金属製の第２バックアップリング１８が配置されている。
【０００４】
これらは、それぞれの外径部を互いに密着した状態で筒状ケース１４の内周に保持されており、それぞれの内径部には回転軸１２が挿入される。なお、金属製の第１バックアップリング１６および第２バックアップリング１８の内径部は、当然に回転軸１２に接触しない形状となっている。
【０００５】
一方、第１シール部材１５に設けられたシールリップ部１５ｄの内径縁１５ｃおよび第２シール部材１７の内径部１７ａは、回転軸１２の外周面に摺動可能に接触する。これにより、機内空間Ａ内の冷媒ガスおよび潤滑油が非密封空間である大気Ｂ中へ漏れ出すのを防止できる。
【特許文献１】特開２０００−１０４８３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、第１シール部材１５および第２シール部材１７は回転軸１２の外周面に摺動可能に接するため、これらの材料には、（１）摺動摩擦抵抗が小さいこと、（２）耐摩耗性、（３）摺動による摩擦熱に対する耐熱性、さらに（４）流体を透過させないことが要求される。
【０００７】
例えば、密封空間Ａの流体（冷媒ガス）としてＣＯ２のように分子径が小さいものを使用する場合には、エラストマ製の第１シール部材１５およびＰＴＦＥ製の第２シール部材１７は上述の要求項目（１）〜（３）を満たしているが、要求項目（４）を満たしていない。このためＣＯ２冷媒が、わずかずつではあるがシール部材１５、１７を透過してしまい、１〜２年という長期間になると冷媒ガスが不足してしまうという問題が発生する。
【０００８】
また、ブチルゴム等のゴムは、上述の要求項目（４）を満たしているが要求項目（２）、（３）を満たしていない。そのため、回転軸１２との摺動による磨耗が激しく、摺動による摩擦熱に対する耐熱性が悪いため第１シール部材１５の材料には適さない。
【０００９】
なお、金属製の第１バックアップリング１６および第２バックアップリング１８は、当然に分子径が小さな流体を透過させないが回転軸１２とは非接触、すなわち回転軸１２との間に隙間があるため流体の漏出を防ぐことができない。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑み、密封空間の分子径の小さな流体がシール部材を透過して非密封空間へ漏れ出すのを防止できるリップ型シールによる軸封構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流体が満たされている密封対象空間（Ａ）を形成するハウジング（１１）と、ハウジング（１１）に配置された開口部（１１ｄ）と、開口部（１１ｄ）の内周に固定される筒状ケース（１４）と、筒状ケース（１４）の内周に隙間を持って差し込まれ、かつハウジング（１１）内外を貫通する回転軸（１２）とを備え、
筒状ケース（１４）の内周にシール部材（１５、１７）と、シール部材（１５、１７）の背面を支えるバックアップリング（１６、１８）を配置し、
シール部材（１５、１７）において、密封対象空間（Ａ）側へ延びる内径側の端部にシールリップ部（１５ｄ、１７ａ）を形成し、
シールリップ部（１５ｄ、１７ａ）が回転軸（１２）の外周面に摺動可能に接することにより、外周面に沿って流体が漏れ出ることを防止するリップ型シールによる軸封構造において、
流体の透過を防止する透過防止膜（２２）をシール部材（１５、１７）に配置したリップ型シールによる軸封構造を特徴としている。
【００１２】
これによると、シール部材（１５、１７）に透過防止膜（２２）を配置したため、密封対象空間（Ａ）からシール部材（１５、１７）を透過して流体が漏れ出してしまうのを防止できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明のように、請求項１において、透過防止膜（２２）を、予めシール部材（１５、１７）の密封対象空間（Ａ）側の面に対応する形状に形成し、
透過防止膜（２２）をシール部材（１５、１７）の密封対象空間（Ａ）側の面に固着してもよい。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１において、透過防止膜（２２）をシール部材（１５、１７）の密封対象空間（Ａ）側の面に透過防止材料をコーティングすることによって形成したリップ型シールによる軸封構造を特徴としている。
【００１５】
ここで、コーティングとは流体の透過を防止できる材料を塗布、蒸着等によりシール部材（１５、１７）の密封対象空間（Ａ）側の表面を覆うことを意味している。このコーティングにより、シール部材（１５、１７）の面に透過防止膜（２２）を直接形成できるため、透過防止膜（２２）の形成が容易となる。
【００１６】
なお、上記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ものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係るリップ型シールによる軸封構造をカーエアコン用圧縮機の機内空間の密封手段として適用した一実施形態を示している。カーエアコン（自動車用空調装置）用圧縮機は、周知のようにカーエアコン冷凍サイクルにおいて空気から熱を奪って気化した冷媒ガスを吸入、圧縮して高温高圧にするものである。
【００１８】
カーエアコン用圧縮機は、密封対象空間である機内空間Ａを形成するハウジング１１を備え、このハウジング１１には開口部２３が配置される。このハウジング１１の開口部２３には、ハウジング１１の内外を貫通する円柱軸形状の回転軸１２が挿入される。
【００１９】
回転軸１２は、ハウジング１１に装着された軸受（図示せず）によりハウジング１１に回転可能に支持されている。そして、回転軸１２のハウジング１１外側の端部には車両走行用エンジン（図示せず）からの駆動力を受ける電磁クラッチ（図示せず）が配置されている。
【００２０】
一方、回転軸１２のハウジング１１内側部位（機内空間Ａ）には、回転軸１２の回転力を利用して冷媒ガス（本実施形態ではＣＯ２）を圧縮する圧縮手段（図示せず）が配置されている。この圧縮手段の駆動により、機内空間Ａの圧力はハウジング外の大気Ｂよりも高くなる。
【００２１】
ところで、ハウジング１１と回転軸１２との隙間にはリップ型シール１３が配置されており、機内空間Ａから冷媒ガスおよび潤滑油が大気Ｂ中に漏れ出すことを防止している。このリップ型シール１３は、金属製の筒状ケース１４と、この筒状ケース１４の内周にそれぞれ外周部が保持された第１シール部材１５、金属製の第１バックアップリング１６、第２シール部材１７および金属製の第２バックアップリング１８を備えている。
【００２２】
筒状ケース１４は略円筒形状をしており、機内空間Ａ側の部位にくびれ形状で形成されたＯリング装着部１４ａと、そこから大気Ｂ側に延びる円筒状本体部１４ｂと、この円筒状本体部１４ｂの大気Ｂ側の端部に内径側へ屈曲形成されたカシメ部１４ｃとを有する。
【００２３】
そして、この筒状ケース１４は、Ｏリング装着部１４ａに装着したＯリング１９を介してハウジング１１の内周面１１ａに圧入されると共に、内周面１１ａに形成された環状溝１１ｂに嵌着したスナップリング２０とハウジング１１の段差面１１ｃとの間で回転軸１２の軸方向に対して拘束されるようになっている。
【００２４】
第１シール部材１５は、高温では熱可塑性樹脂のように成形可能であり、一方、常温ではゴム弾性を示す弾性材料である熱可塑性エラストマを材料としており、第１シール部材１５の外径基部１５ａには、断面略Ｌ字形の金属製の補強環２１が埋設されている。
【００２５】
この外径基部１５ａから内径側かつ機内空間Ａ側へ湾曲して延びる本体部分１５ｂの先端部には、内径縁１５ｃが回転軸１２の外周面に摺動可能に接触するシールリップ部１５ｄが形成されている。
【００２６】
そして、第１シール部材１５に埋設された補強環２１よりも外周側のエラストマ１５ｅは、筒状ケース１４の円筒状本体部１４ｂの内周面に適当な圧縮状態で密接されることによって、筒状ケース１４と第１シール部材１５の間の気密性を保持するガスケット部として機能している。
【００２７】
また、第１シール部材１５の機内空間Ａ側の面には、ＣＯ２を透過させない材料であるアルミを蒸着することによって形成した透過防止膜２２が配置されている。この透過防止膜２２は、予め第１シール部材１５の密封空間Ａ側の面に対応する形状に形成されたアルミ箔を接着剤により密封空間Ａ側の面に貼り付けて形成してもよい。
【００２８】
第１バックアップリング１６は鋼板等の金属板であり、第１シール部材１５の背面に沿って湾曲した形状に成形されており、内径側へ屈曲した先端部１６ａは、第１シール部材１５のシールリップ１５ｄの背面１５ｆと密接状態にある。
【００２９】
すなわち、この第１バックアップリング１６は、第１シール部材１５における外径基部１５ａからシールリップ部１５ｄにかけての背面全体を支え、機内空間Ａの冷媒ガス圧力による第１シール部材１５の変形を規制しているものである。
【００３０】
第２シール部材１７は、弾性材料であるＰＴＦＥを材料としており、第１バックアップリング１６の背面とほぼ対応する湾曲形状をなすものであって、機内空間Ａ側へ延びる内径部１７ａの内周面が第１バックアップリング１６の先端部１６ａより大気Ｂ側へ適宜後退した位置で回転軸１２の外周面と摺動可能に接するようになっている。
【００３１】
また、第２バックアップリング１８は鋼板等の金属板であり、第２シール部材１７の外径部１７ｂおよび湾曲部１７ｃをその背面側から支え、機内空間の冷媒ガス圧力による第２シール部材１７の変形を規制しているものである。
【００３２】
上述した第１シール部材１５、第１バックアップリング１６、第２シール部材１７および第２バックアップリング１８は、各外径部同士が互いに回転軸１２の軸方向に密接した状態で、筒状ケース１４におけるＯリング装着部１４ａとカシメ部１４ｃとの間に固定される。
【００３３】
次に上記構成による作動を説明すると、リップ型シール１３の第１シール部材１５の内径縁１５ｃおよび第２シール部材１７の内径部１７ａは、回転軸１２の外周面に摺動可能に接することにより回転軸１２の軸の周りを封じる。つまり、リップ型シール１３はハウジング１１内の機内空間Ａを密封し、機内空間Ａ中の冷媒ガス（ＣＯ２）および潤滑油がハウジング１１外の大気Ｂへ漏れ出すのを防止している。
【００３４】
また、圧縮機の駆動により機内空間Ａは約０．７ＭＰａ以上の高圧状態となる。この時、第１シール部材１５のシールリップ部１５ｄは、第１バックアップリング１６の先端部１６ａの前面（機内空間Ａ側の面）で、ある程度の自由度（軸の偏心等に対する追従性）を有するため、図２に示すように機内空間Ａの圧力Ｐの増大によって圧力方向に変形する。
【００３５】
しかし、第１バックアップリング１６の先端部１６ａが圧力Ｐによるシールリップ部１５ｄの大気Ｂ側への軸方向変位を規制しており、シールリップ部１５ｄが回転軸１２の外周面に摺動接触する位置および摺動面積の変化を小さく抑えている。
【００３６】
次に、第１実施形態による作用効果を述べると、第１シール部材１５に透過防止膜２２を配置したため、機内空間Ａ内の冷媒ガス（ＣＯ２）が第１シール部材１５、１７を透過して大気Ｂ中に漏れ出してしまうのを防止できる。
【００３７】
具体的に述べると、透過防止膜２２を配置することにより、分子径が小さい冷媒ガス（ＣＯ２）が図２中矢印Ｄのように第１シール部材１５を透過し、その後第１バックアップリング１６と回転軸１２との隙間を通過し、さらに第２シール部材１７を透過して大気Ｂ中に漏れ出すのを防止できる。これにより、１〜２年という長期間では冷媒ガスがシール部材１５、１７を透過してしまい、冷凍サイクル中の冷媒ガスが不足してしまうという問題を防止できる。
【００３８】
また、第１シール部材１５、１７の材料には、多少冷媒ガスを透過させてしまう材料であっても、摺動摩擦抵抗の小ささ、耐摩耗性および摺動摩擦熱に対する耐熱性等を重視したエラストマやＰＴＦＥを使用し、冷媒ガスの透過を透過防止膜２２により防止することができる。そのため、第１シール部材１５に使用できる材料の選択幅を広げることができる。
【００３９】
（第２実施形態）
第１、第２実施形態では円柱軸形状の回転軸１２を用いたが、図３に示す第２実施形態では回転軸１２において、第１シール部材１５の内径縁１５ｃと第１パックアップリング１６の先端部１６ａとの間の部位に段差部１２ａを備えている。
【００４０】
ところで、第１シール部材１５のシールリップ部１５ｄは、機内空間Ａの圧力Ｐ´によって軸の径内方向へも変形する。しかし、本実施形態では回転軸１２の段差部１２ａが摺動部であるシールリップ部１５ｄの内径縁１５ｃと第１バックアップリング１６の先端部１６ａとの間に位置して存在するため、摺動面積が一定の面積以上には増大せず、したがって摺動発熱量の増大や潤滑不足の発生を有効に抑制することができる。
【００４１】
これにより、シールリップ部１５ｄの安定した摺動状態を確保して、密封性能を長期間維持することができる。なお、本実施形態においても、第１実施形態で述べた冷媒ガス（ＣＯ２）を透過させない効果および第１シール部材１５の材料の選択幅が広がる効果が発揮できるのは当然である。
【００４２】
（他の実施形態）
第１、第２実施形態では、第１シール部材１５の機内空間Ａ側の面に透過防止膜２２を配置した例を示したが、第２シール部材１７の機内空間Ａ側の面に透過防止膜２２を配置してもよい。
【００４３】
また、第１実施形態のように第２シール部材１７と第１パックアップリング１６の背面が密着している場合には、第２シール部材１７において第１バックアップリング１６の先端部１６ａに対向する部位１７ｄにのみ透過防止膜２２を形成してもよい。なお、必要であれば第１シール部材、第２シール部材の両方の機内空間Ａ側の面に透過防止膜２２を配置してもよい。
【００４４】
また、第１、第２実施形態では、透過防止膜２２の材料にアルミを使用した例を示したが、透過防止膜２２の材料はアルミに限らず、蒸着可能または貼り付け可能な箔形状に加工可能で流体の透過を防止できる材料が使用可能である。同様に、塗布可能で流体の透過を防止できる様々な材料の塗布により、透過防止膜２２を形成してもよい。
【００４５】
また、第１、第２実施形態では、冷媒ガスに分子径の小さいＣＯ２を使用し、このＣＯ２が第１シール部材１５、１７を透過して大気Ｂへ漏れ出すのを防止する例を示したが、冷媒ガスはＣＯ２に限られず、ＣＯ２と分子径が同程度の冷媒ガスであれば大気Ｂ中への漏出を防止できるのは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るリップ型シールによる軸封構造を示す半断面図である。
【図２】図１のＣ部の部分拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るリップ型シールによる軸封構造を示す半断面図である。
【図４】従来のリップ型シールによる軸封構造を示す半断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１…ハウジング、１２…回転軸、１４…筒状ケース、
１５…第１シール部材（シール部材）、１５ｄ…シールリップ部、
１６…第１バックアップリング（バックアップリング）、
１７…第２シール部材（シール部材）、１７ａ…内径部（シールリップ部）、
１８…第２バックアップリング（バックアップリング）
２２…透過防止膜、２３…開口部、Ａ…機内空間（密封対象空間）。
【図１】
2005042881.tif 000003
【図２】
2005042881.tif 000004
【図３】
2005042881.tif 000005
【図４】
2005042881.tif 000006