(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部が環状のケースに保持され又は一体的に設けられたシールリップを備え、前記ケースが前記シールリップと連続又は分離して設けられた主ガスケットを介して機器のハウジングの内周面に密嵌され、前記シールリップの内周部が前記ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周面に密接されるリップ型シールにおいて、
前記主ガスケットとは別体であってかつ前記主ガスケットを形成しているゴム材料よりもＣＯ２透過係数の小さな材料よりなる副ガスケットを、前記ケースにカシメ固定した背面板と前記ハウジングとの対向面間であって前記主ガスケットから大気側空間への漏れ経路に介在させ、
さらに前記ハウジングは、軸心と直交する平面をなす支持面と、その外周側にあって前記支持面よりも軸方向へ後退した環状凹部とを有し、前記支持面の外径は前記ケースにおけるカシメ部の内周端部よりも小径とされ、前記環状凹部の軸方向深さは前記カシメ部の肉厚以上の寸法とされ、前記カシメ部は前記環状凹部に遊嵌され、機内の密封空間の圧力による軸方向荷重を前記支持面と前記背面板の背面との当接によって支承し、前記副ガスケットは、前記支持面に設けた溝内に装着されて、前記背面板の背面との間で軸方向に圧縮された状態に介在されることを特徴とするリップ型シールの装着構造。
【請求項２】
請求項１記載のリップ型シールの装着構造において、
副ガスケットは、主ガスケットに比較してガス透過方向と直交する方向の肉厚が小さく設定されていることを特徴とするリップ型シールの装着構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種機器の回転軸周を密封するリップ型シールにおいて、特に、その装着構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リップ型シールを用いた軸封技術としては、従来、図７及び図８に示されるような構造のものが知られている。これらの図において、参照符号１０１は、空調装置における冷凍機コンプレッサ等の機器の軸孔ハウジング、１０２はこの軸孔ハウジング１０１の内周に挿通された回転軸、２００は前記軸孔ハウジング１０１の内周面に形成されたシール装着部１０１ａに装着されて回転軸１０２の軸周を密封するリップ型シールである。
【０００３】
図７に示されるリップ型シール２００は、金属からなる環状のケース２０１の内周に、ゴム材料からなる主シールリップ２０２と、その背面側に配置された低摩擦樹脂材料からなる樹脂製シールリップ２０３と、更にその背面側に配置された金属からなる背面支持リング２０４が保持された構造を備えており、前記ケース２０１が、軸孔ハウジング１０１のシール装着部１０１ａにゴム材料からなるＯリング２０５を介して密嵌されると共に、機内の密封空間Ｓ１側へ湾曲して延びるシールリップ２０２，２０３の内周部が、回転軸１０２の外周面と密接されるものである。
【０００４】
また、図８に示されるリップ型シール２００は、主シールリップ２０２の外周部がケース２０１に一体的に接合されており、このケース２０１が、ゴム材料からなる前記主シールリップ２０２の外周部と連続して形成された密着シール部２０６を介して、軸孔ハウジング１０１のシール装着部１０１ａの内周面に密嵌されるもので、他の部分は図７とほぼ同様の構成となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、空調装置の冷凍サイクルを循環される冷媒は、近年、成層圏のオゾン層を破壊する塩素を含まないフレオンＲ１３４ａに変更されたが、このフレオンＲ１３４ａは、地表からの長波（赤外線）放射を吸収して温室効果を来す温暖化係数が非常に大きく、すなわち大気中に微量に漏れても地球温暖化を来すおそれのある温室効果ガスであることが新たな問題となっている。このため、前記冷媒として、このフロンＲ１３４ａから相対的に温暖化係数の小さいＣＯ２（二酸化炭素）への変更が検討されている。
【０００６】
しかしながら、上記従来構造のリップ型シールは、フレオンガスに対しては耐ガス透過性に優れ、良好な密封性能を発揮するものであるが、ＣＯ２はゴム材料に対する透過性が高いため、ＣＯ２を冷媒とする冷凍機コンプレッサの軸封装置として用いた場合は、機内で圧縮された高圧の冷媒ＣＯ２が、ゴム材料からなるＯリング２０５あるいは密着シール部２０６を容易に透過して、機外側Ａへ漏洩してしまうといった問題が指摘される。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたもので、その主な技術的課題とするところは、特にＣＯ２を密封対象として優れた密封性能を発揮することのできるリップ型シールの装着構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本願の請求項１に係るリップ型シールの装着構造は、外周部が環状のケースに保持され又は一体的に設けられたシールリップを備え、前記ケースが前記シールリップと連続又は分離して設けられた主ガスケットを介して機器のハウジングの内周面に密嵌され、前記シールリップの内周部が前記ハウジングの内周に挿通された回転軸の外周面に密接されるリップ型シールにおいて、前記主ガスケットとは別体であってかつ前記主ガスケットを形成しているゴム材料よりもＣＯ２透過係数の小さな材料よりなる副ガスケットを、前記ケースにカシメ固定した背面板と前記ハウジングとの対向面間であって前記主ガスケットから大気側空間への漏れ経路に介在させ、さらに前記ハウジングは、軸心と直交する平面をなす支持面と、その外周側にあって前記支持面よりも軸方向へ後退した環状凹部とを有し、前記支持面の外径は前記ケースにおけるカシメ部の内周端部よりも小径とされ、前記環状凹部の軸方向深さは前記カシメ部の肉厚以上の寸法とされ、前記カシメ部は前記環状凹部に遊嵌され、機内の密封空間の圧力による軸方向荷重を前記支持面と前記背面板の背面との当接によって支承し、前記副ガスケットは、前記支持面に設けた溝内に装着されて、前記背面板の背面との間で軸方向に圧縮された状態に介在されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本願の請求項２に係るリップ型シールの装着構造は、上記した請求項１記載のリップ型シールの装着構造において、副ガスケットは、主ガスケットに比較してガス透過方向と直交する方向の肉厚が小さく設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、以下の説明における「正面側」とは密封空間側のことであり、「背面」とは密封空間と反対側を向いた面のことであり、「背面側」とは密封空間と反対側のことである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１及び図２は、本発明に係るリップ型シールの装着構造の実施の形態１を示すものであり、これらの図において、参照符号１は、ＣＯ２を冷媒とする冷凍機コンプレッサの軸孔ハウジング、２はこの軸孔ハウジング１の内周に挿通された回転軸、３Ａ，３Ｂは前記軸孔ハウジング１の内周に装着されて回転軸２の軸周を密封するリップ型シールである。
【００１２】
軸孔ハウジング１は複数のハウジング部材１１，１２からなり、このハウジング部材１１，１２の内周部間には、シール装着部１ａが形成されている。このシール装着部１ａは、ハウジング部材１１に形成され軸心とほぼ直交する平面をなす支持面１１ａと、その外周側にあって前記支持面１１ａより軸方向へ後退した環状凹部１１ｂと、この環状凹部１１ｂの外周から密封空間Ｓ１側へ延びる円筒面１１ｃと、ハウジング部材１２の端面１２ａとで囲まれ、円周方向に連続したものである。
【００１３】
リップ型シール３Ａ，３Ｂは、軸孔ハウジング１におけるシール装着部１ａの円筒面１１ｃに固定するためのケース３１を有し、このケース３１の内周に、主シールリップ３２と、この主シールリップ３２をその背面側（内周側）から支承する径方向支持リング３３と、この径方向支持リング３３の背面側に配置された樹脂製シールリップ３４と、更にこの樹脂製シールリップ３４の背面側に添設された背面支持リング３５が、それぞれの外径部を互いに密着した状態で設けられた構造を備える。
【００１４】
ケース３１は、鋼材等の金属材料からなるものであって、図１に示されるリップ型シール３Ａにおいては、このケース３１は、正面側の端部に内周側へ凹んだ形状に形成され円周方向に連続したＯリング装着部３１ａと、そこから背面側に延びる円筒状本体部３１ｂと、この円筒状本体部３１ｂの背面側の端部に内径側へ屈曲形成されたカシメ部３１ｃが形成され、前記Ｏリング装着部３１ａの外周面に装着したゴム状弾性材料からなる主ガスケットとしてのＯリング３６を介して、シール装着部１ａの円筒面１１ｃに密嵌される。そして、主シールリップ３２、径方向支持リング３３、樹脂製シールリップ３４及び背面支持リング３５は、それぞれの外径部を互いに密着した状態で、前記Ｏリング装着部３１ａの背面とカシメ部３１ｃとの間に保持されている。
【００１５】
主シールリップ３２は、ゴム状弾性材料からなるものであって、断面略Ｌ字形を呈する金属製の補強環３７が埋設された基部３２ａと、この基部３２ａから内径側かつ正面側へ湾曲して延びる本体部分３２ｂと、内径縁が回転軸２の外周面と摺接される先端リップ部３２ｃとを有する。
【００１６】
また、図２に示されるリップ型シール３Ｂにおいては、ケース３１の円筒状本体部３１ｂにおける正面側部分の外周面には、主シールリップ３２の基部３２ａから連続形成された主ガスケットとしての密着シール部３２ｄが一体的に加硫接着されている。すなわちケース３１が、前記密着シール部３２ｄを介して、軸孔ハウジング１におけるシール装着部１ａの円筒面１１ｃ及び端面１２ａに密嵌されるようになっている。したがって前記ケース３１には図１のようなＯリング装着部３１ａは存在せず、正面側の端部３１ｄが前記基部３２ａ内に埋設されて、図１における補強環３７としての機能を兼ねるものである。
【００１７】
径方向支持リング３３は鋼材等の金属材料からなるものであって、主シールリップ３２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が、前記主シールリップ３２の先端リップ部３２ｃの背面に達している。すなわち、この径方向支持リング３３は、主シールリップ３２の本体部分３２ｂを背面側から支承し、機内の密封空間Ｓ１における冷媒ＣＯ２の圧力による主シールリップ３２の縮径変形を、規制するものである。
【００１８】
樹脂製シールリップ３４は、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）等の低摩擦合成樹脂材料からなるものであって、外径部が、主シールリップ３２の基部３２ａ及び径方向支持リング３３の外径部と背面支持リング３５とで挟持され、その内周から密封空間Ｓ１側へ湾曲して延びる形状を呈し、その先端リップ部３４ｃの内周面が、前記径方向支持リング３３の先端部より大気側空間Ｓ２側へ適宜後退した位置で、回転軸２の外周面と摺接されるようになっている。
【００１９】
背面支持リング３５は鋼材等の金属材料からなるものであって、円盤状に形成されており、樹脂製シールリップ３４の外径部３４ａ及び湾曲部３４ｂをその背面側から支持するものである。
【００２０】
すなわち、図１に示されるリップ型シール３Ａは、ケース３１がＯリング３６を介して軸孔ハウジング１のシール装着部１ａに嵌着されるのに対し、図２に示されるリップ型シール３Ｂは、主シールリップ３２と一体に形成された密着シール部３２ｄを介して前記シール装着部１ａに嵌着される点で相違し、その他の部分は互いに同様の構成を有するものである。
【００２１】
軸孔ハウジング１のシール装着部１ａにおける支持面１１ａの外径は、ケース３１におけるカシメ部３１ｃの内周端部よりも小径であり、軸方向高さ、言い換えれば環状凹部１１ｂの軸方向深さは、前記カシメ部３１ｃの肉厚以上の寸法に形成されている。すなわち、上記構成のリップ型シール３Ａ，３Ｂは、前記カシメ部３１ｃが前記環状凹部１１ｂ内に遊嵌され、機内の密封空間Ｓ１の圧力による軸方向荷重が、背面支持リング３５の背面と、支持面１１ａとの当接によって支承されるようになっている。
【００２２】
また、シール装着部１ａにおける支持面１１ａには、円周方向に連続した溝１１ｄが形成されており、この溝１１ｄには、副ガスケットとして、ゴム材料よりＣＯ２透過係数が著しく小さい軟質合成樹脂材料、例えばナイロンで成形された樹脂製Ｏリング４１が装着されている。前記溝１１ｄの軸方向深さは、樹脂製Ｏリング４１の線径よりも浅く、したがってこの樹脂製Ｏリング４１は、リップ型シール３Ａ，３Ｂの背面支持リング３５の背面との間で、軸方向に適宜圧縮された状態に介在される。
【００２３】
以上の構成において、主ガスケット、すなわちリップ型シール３ＡにおけるＯリング３６や、リップ型シール３Ｂにおける主シールリップ３２と一体の密着シール部３２ｄは、軸孔ハウジング１とケース３１との間で径方向に対する適当な締め代が与えられ、ゴム材料の有する摩擦力によって、これらリップ型シール３Ａ，３Ｂを、軸孔ハウジング１に対して非回転状態にしっかり固定するものであると共に、機内の冷媒ＣＯ２ガスにミスト状に混在する潤滑油（冷凍機油）に対して良好な密封性を有する。
【００２４】
また、密封空間Ｓ１の冷媒ＣＯ２の圧力が著しく高くなっても、この圧力によってリップ型シール３Ａ又は３Ｂに作用する軸方向荷重が、背面支持リング３５と、軸孔ハウジング１における支持面１１ａとの当接によって支承されるため、前記背面支持リング３５が、ケース３１のカシメ部３１ｃを支点にして大気側空間Ｓ２側へ変位するような曲げ変形を受けることがなく、正常な装着姿勢が保持される。
【００２５】
また、主ガスケットであるＯリング３６あるいは密着シール部３２ｄを形成しているゴム状弾性材料は、ＣＯ２透過係数が高いため、密封空間Ｓ１に存在する高圧の冷媒ＣＯ２ガスは、前記Ｏリング３６あるいは密着シール部３２ｄを透過して、大気側空間Ｓ２へ漏れようとする。しかし、これらＯリング３６あるいは密着シール部３２ｄの背面側から前記大気側空間Ｓ２への漏れ経路には、ＣＯ２透過係数が著しく小さいナイロン等からなる樹脂製Ｏリング４１が介在しているため、冷媒ＣＯ２ガスの漏洩が有効に低減される。
【００２６】
［実施の形態２］
次に、図３及び図４は、本発明に係るリップ型シールの装着構造の実施の形態２を示すものである。図３に示されるリップ型シール３Ａは、図１のものと全く同様の構成を備え、図４に示されるリップ型シール３Ｂは、図２のものと全く同様の構成を備える。
【００２７】
図１及び図２に示される実施の形態１と異なる点は、軸孔ハウジング１における支持面１１ａに円周方向に連続して形成した溝１１ｄに、副ガスケットとして樹脂製角リング４２を装着した点にある。この樹脂製角リング４２も、実施の形態１における樹脂製Ｏリング４１と同様、ゴム材料よりＣＯ２透過係数が著しく小さいナイロン等の軟質合成樹脂材料で成形されたもので、前記溝１１ｄの軸方向深さは、樹脂製角リング４２の軸方向肉厚よりも浅く形成される。したがってこの樹脂製角リング４２は、リップ型シール３Ａ，３Ｂの背面支持リング３５の背面との間で、軸方向に適宜圧縮された状態に介在され、冷媒ＣＯ２の漏れを有効に低減するものである。
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
なお、上述した実施の形態１乃至２において、樹脂製Ｏリング４１あるいは樹脂製角リング４２は、ゴム材料よりＣＯ２透過係数が著しく低く適当な弾性を有するものであれば、ナイロン以外の合成樹脂材料を用いることもできる。また、その断面形状も、図示のようなＯリング状あるいは角リング状に限らず、軸方向に薄肉のシート状など、種々のものが考えられる。
【００３２】
［実施の形態３］
次に、図５及び図６は、本発明に係るリップ型シールの装着構造の実施の形態３を示すものである。図５に示されるリップ型シール３Ａは、図１と全く同様の構成を備え、図６に示されるリップ型シール３Ｂは、図２と全く同様の構成を備える。
【００３３】
実施の形態１乃至２と異なる点は、軸孔ハウジング１における支持面１１ａに円周方向に連続して形成した帯状溝１１ｅに、副ガスケットとして、円周方向に連続し、軸方向に対して薄肉のゴムシート４４を装着した点にある。このゴムシート４４は、ゴム材料で成形されたもので、その軸方向肉厚は、主ガスケットとしてのＯリング３６あるいは主シールリップ３２の密着シール部３２ｄにおけるＣＯ２透過方向と直交する方向の肉厚、すなわちケース３１と軸孔ハウジング部材１との密接面との間の肉厚よりも十分に小さく形成され、好ましくは０．５ｍｍ以下の薄いものとする。また、前記帯状溝１１ｅの軸方向深さは、ゴムシート４４の軸方向肉厚よりも浅く、したがってこのゴムシート４４は、リップ型シール３Ａ，３Ｂの背面支持リング３５の背面との間で、軸方向に適宜圧縮された状態に介在される。
【００３４】
この構成によれぱ、ゴムシート４４は、Ｏリング３６あるいは主シールリップ３２の密着シール部３２ｄのように、大きな締め代によってリップ型シール３Ａ，３Ｂを固定するものではないため、軸方向肉厚、言い換えればＣＯ２透過方向と直交する方向の肉厚を、０．５ｍｍ以下の薄いものとすることができ、しかも、Ｏリング３６あるいは主シールリップ３２の密着シール部３２ｄに比較して小径であるため、外周側からの冷媒ＣＯ２に対する接触面積が著しく小さいものとなる。したがって、ゴムシート４４を形成しているゴム材料自体は、ＣＯ２透過係数がナイロン等に比較して大きいものであるにも拘らず、冷媒ＣＯ２透過の絶対量が著しく小さくなり、これによって冷媒ＣＯ２の漏れを有効に低減することができる。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
尚、図１乃至図６に示される実施の形態１乃至３については、背面支持リング３５の背面に環状突起部を形成し、この環状突起部を、軸孔ハウジング１のシール装着部１ａにおける平坦な支持面１１ａで支承するように構成することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリップ型シールの装着構造によると、主ガスケットを形成しているゴム材料よりもＣＯ２透過係数の小さい材料からなり、あるいは加えて主ガスケットに比較してガス透過方向と直交する方向の肉厚を小さくすることによってＣＯ２透過量を小さくした副ガスケットを主ガスケットとは別体に併せ備えるため、ＣＯ２に対する優れた密封性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１として、ガスケットが主シールリップと別体であるリップ型シールの装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１として、ガスケットが主シールリップと連続して形成されたリップ型シールの装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図３】  本発明の実施の形態２として、ガスケットが主シールリップと別体であるリップ型シールの装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態２として、ガスケットが主シールリップと連続して形成されたリップ型シールの装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態３として、ガスケットが主シールリップと別体であるリップ型シールの装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図６】  本発明の実施の形態３として、ガスケットが主シールリップと連続して形成されたリップ型シールの装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図７】  ガスケットが主シールリップと別体であるリップ型シールの、従来技術による装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【図８】  ガスケットが主シールリップと連続して形成されたリップ型シールの、従来技術による装着構造を、軸心を通る平面で切断して示す半断面図である。
【符号の説明】
１  軸孔ハウジング
１ａ  シール装着部
２  回転軸
３Ａ，３Ｂ  リップ型シール
３１  ケース
３２  主シールリップ
３２ｄ  密着シール部（主ガスケット）
３４  樹脂製シールリップ
３５  背面支持リング（背面板）
３６  Ｏリング（主ガスケット）
４１  樹脂製Ｏリング（副ガスケット）
４２  樹脂製角リング（副ガスケット）
４４  ゴムシート（副ガスケット）
Ｓ１  密封空間
Ｓ２  大気側空間
【図１】
0003987670.tif 000002
【図２】
0003987670.tif 000003
【図３】
0003987670.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003987670.tif 000008
【図８】
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