(57)【要約】【課題】炭酸ガス冷媒を封止するシール材としてゴム材料を用いた、低コストなシール構造を提供する。【解決手段】リヤハウジング６嵌合筒部２６をシリンダブロック２の後端部に嵌合した接合部のシール構造であって、リヤハウジング６の突当り面３１とリヤハウジング６の後端面２７Ａとの間に電気絶縁性及び耐酸素透過性を持つゴム材料でなる副シール部材３４を介在させ、嵌合筒部２６の周面の凹溝３３に、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ等のゴム材料でなる主シール部材３２を収容した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒収容空間を備える第１部材（２）と、第２部材（６）とを接合して冷媒ガスを封止するシール構造であって、
前記第１部材（２）と前記第２部材（６）との接合部における前記冷媒収容空間側に、冷媒ガスに対する耐ガス透過性を有する主シール部材（３２）が配置され、
前記接合部における前記主シール部材（３２）の外側に、耐水性及び耐酸素透過性を有する副シール部材（３４）が配置されている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部材（２）と前記第２部材（６）は、異なる金属材料で形成されていることを特徴とするシール構造。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載されたシール構造であって、
前記副シール部材（３４）は、電気絶縁性を有することを特徴とするシール構造。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたシール構造であって、
副シール部材（３４）は、ガスケットであることを特徴とするシール構造。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載されたシール構造であって、
前記主シール部材（３２）は、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＩＩＲ（ブチレン系ゴム）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等のゴム系材料で形成されることを特徴とするシール構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載されたシール構造であって、
前記接合部における前記第１部材（２）は、開口部を有する筒状であり、
前記第２部材（６）は、前記開口部内壁面に密に嵌合し、且つ周面に前記主シール部材（３２）を収容する凹溝（３３）が周回して形成された嵌合部（２６）と、前記嵌合部（２６）の前記周面に外方へ向けて突出するように周回して形成され、前記第１部材（２）の前記開口部の端面（２７Ａ）に接合する当接平面（３１）と、を備え、
前記開口部の端面（２７Ａ）と前記当接平面（３１）との間に前記副主シール部材（３４）が介在されていることを特徴とするシール構造。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載されたシール構造を備えることを特徴とする圧縮機。
【請求項８】
請求項７記載の圧縮機であって、
前記第１部材がシリンダブロック（２）又はフロントハウジングであり、前記第２部材がリヤハウジング（６）であ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及び圧縮機に関し、さらに詳しくは、車両用空調装置等の冷凍サイクルに介装される圧縮機等における冷媒ガスのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置等の冷凍サイクルに介装される圧縮機としては、斜板式圧縮機が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような斜板式圧縮機は、ドライブシャフトと一体に回転する斜板によって直線運動を行うピストンを複数のシリンダボアのそれぞれに嵌装したシリンダブロックの後側に、冷媒吸入室と冷媒吐出室とを形成するリヤハウジングを、バルブプレートを介して突き合わせて大略構成されている。
【０００３】
この斜板式圧縮機では、シリンダブロックとリヤハウジングとの突き合わせ部において、バルブプレートの周面に沿ってシールリングが配置され、バルブプレートの周縁部側面とリヤハウジングとの間にガスケットが介在されている。従来のＯ−リング等のシールリングやガスケットは、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）等のゴム材料が用いられている。
【特許文献１】特開平１１−１２５１８２号公報（第３頁、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年では環境問題の解消を図る目的で、冷媒ガスとして用いられてきたフロン系冷媒を炭酸ガス冷媒に切り替えることが重要となってきているため、シール材の耐熱性の向上やガス透過性を低くすることが要求されている。
【０００５】
従来のフロン系冷媒を用いる圧縮機では、冷媒温度が１４０℃であり、内部圧力は３ＭＰａ程度であった。従来のシール構造に用いられるシールリングやガスケットの構成材料であるＮＢＲやＨＮＢＲ等のゴム材は、ＮＢＲの耐熱限界温度が１００〜１２０℃であり、ＨＮＢＲの耐熱限界温度は１３０〜１５０℃が上限であるため、フロン系冷媒を用いる圧縮機であれば、ＮＢＲやＨＮＢＲ等のゴム材の使用が可能であった。
【０００６】
しかし、ＮＢＲやＨＮＢＲ等のゴム材は、炭酸ガス冷媒を用いた圧縮機のシール材としては耐熱性及びガス透過性の点で適用が困難であった。炭酸ガス冷媒を用いる圧縮機では、冷媒温度が１６５〜１７０℃であり、内部圧力は１６ＭＰａ程度となるからである。この他のシール材の材料としてはフッ素系材料（ＦＫＭ、ＦＦＫＭ）がある。しかし、フッ素系材料は高価であるため、シール材にフッ素系材料を用いた圧縮機ではコストが割高になるという問題がある。又、フッ素材料は炭酸ガス冷媒が透過し易い特性であった。
【０００７】
また、圧縮機によっては、強度の確保と軽量化を図るために、例えば、シリンダブロック又はフロントハウジングを鉄系材料で形成し、リヤハウジングをアルミ系材料で形成する場合がある。このように、シリンダブロック又はフロントハウジングとリヤハウジングの構成金属が異なる場合は、両者の間に水が介在することにより電池反応が起こり、金属の腐食が進むという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、炭酸ガス冷媒を封止するシール材としてゴム材料を用いた、耐熱性やガス透過性の点で問題を生じないシール構造及びそれを備える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】
【０００９】
請求項１記載の発明は、冷媒収容空間を備える第１部材と、第２部材とを接合して冷媒ガスを封止するシール構造に関するものである。この発明に係るシール構造は、前記第１部材と前記第２部材との接合部における前記冷媒収容空間側に、冷媒ガスに対する耐ガス透過性を有する主シール部材が配置され、前記接合部における前記主シール部材の外側に、耐水性及び耐酸素透過性副シール部材が配置されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のシール構造に関するものである。この発明に係るシール構造は、前記第１部材と前記第２部材が、異なる金属材料で形成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明請求項１又は請求項２に記載されたシール構造に関するものである。この発明に係るシール構造は、前記副シール部材が、電気絶縁性を有することを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載されたシール構造に関するものである。この発明に係るシール構造は、前記副シール部材が、ガスケットであることを特徴としている。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載されたシール構造に関するものである。この発明に係るシール構造は、前記主シール部材が、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＩＩＲ（ブチレン系ゴム）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等のゴム系材料で形成されることを特徴としている。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載されたシール構造に関するものである。この発明に係るシール構造は、前記接合部における前記第１部材は、開口部を有する筒状であり、前記第２部材は、前記開口部内壁面に密に嵌合し、且つ周面に前記主シール部材を収容する凹溝が周回して形成された嵌合部と、前記嵌合部の前記周面に外方へ向けて突出するように周回して形成され、前記第１部材の前記開口部の端面に接合する当接平面と、を備え、前記開口部の端面と前記当接平面との間に前記副主シール部材が介在されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項７記載の発明は、圧縮機であって、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載されたシール構造を備えることを特徴としている。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の圧縮機に関するものである。この発明に係る圧縮機は、前記第１部材がシリンダブロック又はフロントハウジングであり、前記第２部材がリヤハウジングであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第１部材と第２部材との接合部における外側に配置された副シール部材が、接合部における冷媒収容空間側に配置された主シール部材に、酸素が外部から到達することを防ぐため、主シール部材の劣化を防止でき、主シール部材の耐熱性を数十℃以上高めることができる。このため、炭酸ガス冷媒を用いる圧縮機等の接合部における主シール部材の構成材料として、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＩＩＲ（ブチレン系ゴム），ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等の安価でガス透過の少ないゴム系材料を用いることができ、シール性の高いシール構造を低コストで実現できる。
【００１８】
また、本発明によれば、第１部材と第２部材が、異なる金属材料で形成されている場合に、副シール部材が電気絶縁性を有する材料で形成されているため、異種金属間で電池反応が生じることを避けることができる。特に、副シール部材を、ガスケットとすることにより、第１部材と第２部材とが直接接触することを防止して電池反応による金属腐食を防止できる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、低コストでシール性能の高い、炭酸ガス冷媒を用いる圧縮機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るシール構造及び圧縮機ついて詳細に説明する。本実施の形態のシール構造は、斜板式（可変容量）圧縮機におけるシリンダブロックとリヤハウジングとの接合部に本発明を適用した例である。
【００２１】
［斜板式圧縮機の概略構成］
先ず、本実施の形態に係るシール構造の説明に先駆けて斜板式圧縮機の概略構成について図１を用いて説明する。なお、図１は斜板式圧縮機の断面図である。
【００２２】
この斜板式圧縮機は、図１に示すような圧縮機ハウジング１を備えている。この圧縮機ハウジング１は、複数のシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、シリンダブロック２の前側に配置されてシリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後側にバルブプレート９を介装して配置されて炭酸ガス冷媒を吸入する冷媒吸入室７と炭酸ガス冷媒を吐出する冷媒吐出室８を形成するリヤハウジング６と、を備えている。
【００２３】
また、クランク室５内には、ドライブシャフト１０に固設されたドライブプレート１１と、ドライブシャフト１０に摺動自在に嵌装したスリーブ１２にピン（図示せず）により揺動自在に連結されたジャーナル１４と、このジャーナル１４のボス部１５の外周に形成したねじ部１６にねじ孔１８を螺合して固定された斜板１７と、を備えている。
【００２４】
さらに、ジャーナル１４は、そのヒンジアーム１９をドライブプレート１１のヒンジアーム２０に、このヒンジアーム２０の楕円状の長孔２１とピン２２とを介して連結されており、長孔２１によって揺動が規制されるようになっている。
【００２５】
また、各シリンダボア３に嵌装したピストン２３は、斜板１７を挟んだ一対のシュー２４を介してこの斜板１７に連結されている。
【００２６】
斜板１７は、図示しない圧力制御弁機構により冷媒吸入室７の圧力に応じて調整されるクランク室５内の圧力によって傾斜角度が制御され、この斜板１７の角度変化によりピストン２３のストロークを変化して冷媒の吐出容量を変化させるようになっている。
【００２７】
［シール構造］
ここで、第１部材としてのシリンダブロック２と第２部材としてのリヤハウジング６とのシール構造について説明する。図１に示すように、シリンダブロック２又はフロントハウジングとリヤハウジング６とは、バルブプレート９を挟んで突き合わせて結合されている。リヤハウジング６は、シリンダブロック２の後端部の開口部２５内に嵌合する円筒状の嵌合筒部２６を備えている。なお、シリンダブロック２の後端部の周壁２７は、比較的厚く形成されており、後端面から前方へ向けて所定深さのねじ穴２９が形成されている。また、リヤハウジング６には、シリンダブロック２のねじ穴２９と対応する位置に、シリンダブロック２に接合した状態で後端側からボルト２８を挿入するボルト挿入口３０が形成されている。
【００２８】
図２及び図３に示すように、リヤハウジング６における嵌合筒部２６の基部には、嵌合筒部２６の周面から外側へ向けて所定長さ（周壁２７の厚さ）だけ延在された当接平面としての突当り面３１が周回して形成されている。また、嵌合筒部２６の周面には、図２及び図３に示すように、主シール部材３２を収容する凹溝３３が周回して形成されている。なお、この凹溝３３は、嵌合筒部２６の基部近傍に形成されていることが好ましい。また、図２に示すように、シリンダブロック２の後端側の周壁２７の後端面２７Ａと、リヤハウジング６側の突当り面３１との間には、副シール部材３４が介在されている。
【００２９】
本実施の形態に係るシール構造では、主シール部材３２としては、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＩＩＲ（ブチレン系ゴム）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）等のゴム系材料で形成されたシールリング（Ｏ−リング）を用いる。
【００３０】
因みに、ＮＢＲは、圧縮永久歪み、引張り強さ、耐摩耗性が良いためシール材として良好な特性を有するが、ゴムの構造中に不飽和結合を含み、耐候性に課題があるが、副シール部材３４が接合部の外側で酸素の浸入を防いでいるため、耐候性が向上する。この傾向は、他のゴム材料でも同様である。このため、圧縮機に炭酸ガス冷媒を用いる場合に、ゴム材料を主シール部材３２として用いても高温、高圧に耐えるシール材となる。なお、ＨＮＢＲはゴムの構造中の不飽和結合部分を水素化することによって、飽和結合へと変化されているため、酸素による影響を受けにくく、耐熱性、耐化学薬品性、耐候性等が良好である。
【００３１】
ポリマー主鎖中に残留している二重結合量の目安としては、ヨウ素価率（ｇ／１００ｇ）または水素化率（％）が用いられている。現在８０％程度から９９％以上のほぼ完全水素化したものが市販されている。また、完全に水素化されたものは、ＮＢＭと呼ばれエチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）と同じくポリメチレン型の飽和主鎖を持っている。ほぼ１００％水素化されたグレードのＨＮＢＲは、アクリルゴムと同等の耐熱性を持ち、さらに優れた化学的安定性を備えている。その他のグレードのＨＮＢＲも耐熱性や、化学的安定性に加えて機械的強度、耐摩耗性、耐冷媒性等にも優れている。ＨＮＢＲはＮＢＲよりコスト高であるが、フッ素ゴムに比較すると割安である。
【００３２】
また、副シール部材３４としては、耐水性及び耐酸素透過性並びに電気絶縁性を有する材料でなる環状のガスケットを用いている。なお、副シール部材３４の構成材料としては、各種ゴム材料を用いることができる。なお、本実施の形態では、図３に示すように、封止する前の状態において、副シール部材３４は、外側部分が突当り面３１に接着され、内側部分が突当り面３１より浮き上がるように成形されているが、平面状に成形されたガスケットを用いても勿論よい。
【００３３】
このようなシール構造を備えた圧縮機を組み立てる場合は、図３に示すようにリヤハウジング６の嵌合筒部２６の凹溝３３に主シール部材３２をはめ込むと共に、突当り面３１に副シール部材３４の外側部分を接着した状態で、嵌合筒部２６をリヤハウジング６の後端の開口部に嵌合すればよい。なお、副シール部材３４は、組み付けに際して突当り面３１に接着しなくてもよい。その後、シリンダブロック２のねじ穴２９と、リヤハウジング６のボルト挿入口３０とにボルト２８を挿入して固定すればよい。
【００３４】
以上のシール構造を備えることにより、副シール部材３４が、シリンダブロック２とリヤハウジング６との接合部における冷媒収容空間側（シリンダブロック２の内側）寄りに配置された主シール部材３２に、酸素が外部から到達することを防ぐ作用を有する。このため、主シール部材３２の劣化を防止でき、主シール部材３２の耐熱性を数十℃以上高めることができる。このため、炭酸ガス冷媒を用いる圧縮機等の接合部における主シール部材３２の構成材料として、ＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）、ＩＩＲ（ブチレン系ゴム）等の安価なゴム系材料を用いることができ、シール性の高いシール構造を低コストで実現できる。
【００３５】
また、本実施の形態に係るシール構造によれば、シリンダブロック２とリヤハウジング６とが異なる金属材料で形成されている場合でも、副シール部材３４が電気絶縁性を有する材料で形成されているため、異種金属間で電池反応が生じることを避けることができる。特に、本実施の形態のように、副シール部材３４を、ガスケットとすることにより、シリンダブロック２とリヤハウジング６とが直接接触することを防止して電池反応による金属腐食を防止できる。
【００３６】
このように本実施の形態に係るシール構造を適用することにより、低コストでシール性能の高い、炭酸ガス冷媒を用いる圧縮機を実現できる。
【００３７】
［その他の実施の形態］
以上、実施の形態について説明したが、この実施の形態の開示の一部をなす論述及面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００３８】
例えば、上述の実施の形態では、シール構造を可変容量型の斜板式圧縮機に適用して説明したが、可変容量型でない斜板式圧縮機にも同様に適用することができる。
【００３９】
また、本発明のシール構造は、炭酸ガス冷媒を流通させる配管の継ぎ手構造にも勿論適用可能である。
【００４０】
さらに、上述の実施の形態では、シリンダブロック２とリヤハウジング６との接合部の内側に突当り面を形成し、外側に嵌合面を形成して、主シール部材をガスケット状とし、副シール部材３４をＯ−リング状とする場合も、本発明の適用範囲である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、車両用空調装置の圧縮機や配管の継ぎ手部分の製造分野で利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るシール構造を適用した圧縮機の断面図である。
【図２】本実施の形態に係るシール構造の拡大断面図である。
【図３】本実施の形態に係るシール構造の組み立て途中の状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
２…シリンダブロック（第１部材）
６…リヤハウジング（第２部材）
２６…嵌合筒部
２７…周壁
２７Ａ…後端面
３１…突当り面
３２…主シール部材
３３…凹溝
３４…副シール部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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