(57)【要約】  第一リップが冷媒を透過させ得るという性質を利用して、機内側の圧力による第一リップの軸に対する摺動部への負荷を低減できるリップ型軸封装置を提供する。  金属製のリップ支持体５，６に保持される機内側Ｌの第一リップ４と、大気側Ａの第二リップ７とにより、相対的に回転する軸２とハウジング３との間の環状隙間をシールするリップ型軸封装置１であって、第一リップ４は、冷媒を透過させ得る材質の部材であり、リップ支持体５，６と第一リップ４との少なくともいずれか一方には、第一リップ４の先端部背面側空間Ｆに向けて冷媒を通過させる連通手段５４，６４が形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のリップ支持体に保持される機内側の第一リップと、大気側の第二リップとにより、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間をシールするリップ型軸封装置であって、
前記第一リップは、冷媒を透過させ得る材質の部材であり、
前記リップ支持体と前記第一リップとの少なくともいずれか一方には、前記第一リップの先端部背面側空間に向けて前記冷媒を通過させる連通手段が形成されているリップ型軸封装置。
【請求項２】
前記連通手段は、前記リップ支持体に形成され、機内側から前記第一リップの先端部背面側空間に連通する貫通孔である請求項１に記載のリップ型軸封装置。
【請求項３】
前記リップ型軸封装置には、前記リップ支持体と、前記第二リップと、前記軸と、により区画される中間室が形成されており、該中間室は、前記先端部背面側空間と連続している請求項１または２に記載のリップ型軸封装置。
【請求項４】
前記貫通孔が形成された前記リップ支持体は、外径に沿って延びる基部と、前記軸に沿う延設部とを備えるバックアップリングであり、前記貫通孔は前記延設部に形成されている請求項３に記載のリップ型軸封装置。
【請求項５】
前記第一リップはゴム製のリップシールであり、前記第二リップはPTFE(polytetrafluoroethylene)製のリップシールである請求項１ないし４のいずれかに記載のリップ型軸封装置。
【請求項６】
前記リップ支持体は、周方向に亘って複数の前記貫通孔が形成されている請求項２に記載のリップ型軸封装置。
【請求項７】
前記リップ支持体は、周方向に亘って前記貫通孔が等配して形成されている請求項２に記載のリップ型軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リップ型軸封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体の漏洩を防止する軸封装置として、流体の圧力を利用して所期の密封性能を得るためリップ型軸封装置が用いられている。例えば、カーエアコンを構成するコンプレッサに用いられるリップ型軸封装置は、弾性を有するゴムにより形成されるシールリップの先端の摺動部を軸に摺接させることで、機内側の冷媒の大気側への漏洩を防止している。【０００３】
このような、コンプレッサのリップ型軸封装置の一例として特許文献１には、機内側のシールリップである第一リップにより、機内側の冷媒を軸封している。さらに、第一リップよりも大気側に第二リップが備えられており、冷媒の軸封性が高められている。第一リップは金属製のリップ支持体によって保持され、第二リップとユニット化されてリップ型軸封装置が組み立てられている。具体的には、リップ支持体は、第一リップの機内側の冷媒の圧力を受ける面の背後を支持するバックアップリングと、第一リップの外径側のハウジングへの装着固定部位となる本体部に設けられ第一リップの強度を確保するケース体と、によって構成されている。【０００４】
このようなリップ型軸封装置にあっては、第一リップの先端部と軸との間を僅かに機内側の冷媒が通過しても、第二リップが冷媒の大気側への漏洩を防止することから、第一リップの先端部背面側空間には僅かに冷媒が溜まるようになっている。一般に機内側は冷媒の圧力が高く、第一リップの摺動部がこの冷媒の圧力により軸に対して内径側に押されることになるが、前述のように第一リップの先端部背面空間に内圧が発生すると、先端部を外径側に押し返す応力がはたらき、摺動部の軸に対する負荷を一部緩和できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４５４１号公報（第５頁、第２図）
【０００６】
しかしながら、第一リップの先端部背面側空間に侵入する冷媒の量は僅かであるため、先端部背面側空間に十分な内圧が立たず、第一リップの摺動部が軸に対して内径側に強い応力を抑えることができないのが現状であり、第一リップの軸に対する摺動部に負荷がかかり、リップ型軸封装置の寿命が短くなる虞があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、第一リップが冷媒を透過させ得るという性質を利用して、機内側の圧力による第一リップの軸に対する摺動部への負荷を低減できるリップ型軸封装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明のリップ型軸封装置は、
金属製のリップ支持体に保持される機内側の第一リップと、大気側の第二リップとにより、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間をシールするリップ型軸封装置であって、
前記第一リップは、冷媒を透過させ得る材質の部材であり、
前記リップ支持体と前記第一リップとの少なくともいずれか一方には、前記第一リップの先端部背面側空間に向けて前記冷媒を通過させる連通手段が形成されている。
これよれば、機内側の冷媒がリップ支持体の連通手段を介して先端部背面側空間に到達しやすくなるため、先端部背面側空間で立つ内圧が大きくなり、機内側の圧力と先端部背面側空間の内圧との差圧を小さくでき、第一リップの軸に対する摺動部への負荷を低減できる。【０００９】
好適には、前記連通手段は、前記リップ支持体に形成され、機内側から前記第一リップの先端部背面側空間に連通する貫通孔である。
これによれば、リップ型軸封装置の構造を簡略化できる。【００１０】
好適には、前記リップ型軸封装置には、前記リップ支持体と、前記第二リップと、前記軸と、により区画される中間室が形成されており、該中間室は、前記先端部背面側空間と連続している。
これによれば、中間室に冷媒を溜めておくことができるため、中間室に発生する圧力を均一化でき、先端部背面側空間において安定して背圧を保持できる。【００１１】
好適には、前記貫通孔が形成された前記リップ支持体は、外径に沿って延びる基部と、前記軸に沿う延設部とを備えるバックアップリングであり、前記貫通孔は前記延設部に形成されている。
これによれば、貫通孔が中間室に繋がっているため、第一リップを透過した冷媒が迅速に中間室に入り込むようになっている。【００１２】
好適には、前記第一リップはゴム製のリップシールであり、前記第二リップはPTFE(polytetrafluoroethylene)製のリップシールである。
これによれば、第一リップに冷媒を透過させることができ、第二リップにより冷媒の大気側への漏洩を防止できるので、先端部背面側空間に与える背圧を確実に保持できることになる。【００１３】
好適には、前記リップ支持体は、周方向に亘って複数の前記貫通孔が形成されている。
これによれば、多数の貫通孔から先端部背面側空間に多量の冷媒を確実に送ることができる。【００１４】
好適には、前記リップ支持体は、周方向に亘って前記貫通孔が等配して形成されている。
これによれば、周方向に偏りなく先端部背面側空間に背圧を与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１におけるリップ型軸封装置を示す断面図である。
【図２】機内側から先端部背面側空間への冷媒の経路及び第一リップの摺動部にかかる圧力を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の実施例２におけるリップ型軸封装置を拡大して示す断面図である。
【図４】本発明の実施例３におけるリップ型軸封装置を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の実施例４におけるリップ型軸封装置を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係るリップ型軸封装置を実施するための形態を実施例１に基づいて以下に説明する。
【実施例１】
【００１７】
実施例１に係るリップ型軸封装置につき、図１〜２を参照して説明する。以下、図１の紙面前方側を正面とし、その前方側から見たときの上下左右方向を基準とし、左側を大気側Ａ、右側を機内側Ｌ、上側を外径側、下側を内径側として説明する。【００１８】
図１に示されるように、リップ型軸封装置１は、第一リップ４及び第二リップ７と、これら第一リップ４及び第二リップ７の強度補助及び移動規制の役割を担う第一バックアップリング５、第二バックアップリング８及び骨格リング６と、から主に構成されおり、これらをユニット化したものをハウジング３内に装着することで軸２とハウジング３との環状隙間をシールし、機内側Ｌの冷媒の漏洩を防ぐ。冷媒としては、HCFC、HFCのような代替フロンや、炭酸ガス等が使用される。なお、第一バックアップリング５は本発明のバックアップリング、リップ支持体であり、骨格リング６は本発明のリップ支持体である。【００１９】
第一リップ４は水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム製の部材であり、外径側にある本体部４１と、該本体部４１から機内側Ｌに延びる脚部４３と、該脚部４３の内径側にある先端部４２と、によって主に構成されている。第一リップ４の本体部４１は、第二リップ７、第一バックアップリング５及び第二バックアップリング８を外径側で包囲している。本体部４１には断面視倒立略Ｕ字状の金属製の骨格リング６が内設されている。また、脚部４３は機内側Ｌの冷媒の圧力を受ける面の背後側である内径側から第一バックアップリング５の延設部５２によって支持されており、延設部５２に支持されない先端部４２は径方向に動きやすく、先端部４２の摺動部４２ａは軸２に対して摺動するようになっている。尚、先端部４２の背面側に形成され先端部４２と軸２とにより区画される空間を先端部背面側空間Ｆとする。【００２０】
第二リップ７はPTFE製の部材であり、内径方向に延びる根部７１と延設部７２とを備えている。根部７１は機内側Ｌに配置される第一バックアップリング５の基部５１と、大気側Ａに配置される第二バックアップリング８とにより、また第一バックアップリング５よりも外径側に位置する第一リップ４の基部４１ｂとにより軸方向で挟まれた状態で保持されている。また、第二リップ７の根部７１の外周及び第二バックアップリング８の外径部８１の外周は、第一リップ４の本体部４１の内径側の環状の嵌合凹部４１ａに当接して、第二リップ７の根部７１及び第二バックアップリング８は、第一リップ４の嵌合凹部４１ａに収容されている。さらに、第一リップ４の基部４１ｂ、第二リップ７の根部７１及び第二バックアップリング８の外径部８１は、骨格リング６の一対の脚部６２，６３によって挟まれて保持されている。また、延設部７２は機内側Ｌに延びており、延設部７２の摺動部７２ａにおいて軸２に対し摺動している。尚、第一リップ４は第二リップ７よりも冷媒の透過性のあるものが好ましい。【００２１】
第一バックアップリング５は断面視略Ｓ字状の金属部材であり、外径方向に延び挟持・固定部として機能する基部５１と、該基部５１の内径端から機内側Ｌに延び、軸２に対して小さな角度で傾斜している延設部５２と、該延設部５２の内径端から内径側に延びる終端部５３と、を備えており、延設部５２には、周方向に亘って連通手段としての貫通孔５４が等配して形成されている。また、貫通孔５４の開口は円形状を成すため、第一バックアップリング５自体の強度を保ちやすい。尚、第一バックアップリング５と第二リップ７と軸２とにより区画される空間を中間室Ｃとし、中間室Ｃは先端部背面側空間Ｆと連続している。【００２２】
骨格リング６は、基部６１と、該基部６１の機内側Ｌ及び大気側Ａの各端部より内径側へ延びる脚部６２，６３とを備えており、脚部６２には、周方向に亘って連通手段としての貫通孔６４が等配して形成されている。また、貫通孔６４の開口は円形状を成すため、骨格リング６自体の強度を保ちやすい。【００２３】
図２を参照して、軸封のメカニズム、主に機内側Ｌから先端部背面側空間Ｆへの冷媒の流れについて説明する。第一リップ４の先端部４２は冷媒からの圧力を受け回転軸に押し付けられて冷媒の先端部背面側空間Ｆ側への移動を防止している。また、第二リップ７が冷媒の大気側Ａへの漏洩を防止していることから、先端部背面側空間Ｆには、軸２と先端部４２との間を通過した冷媒や第一リップ４の先端部４２のゴム部分を透過した冷媒、いずれも僅かな量の冷媒によって満たされている。以下、前者の軸２と先端部４２との間を通過して先端部背面側空間Ｆに流入する冷媒は相対的に微量またはほぼ一定であるのでその説明を省略する。【００２４】
この状態から、機内側Ｌの圧力が上昇すると、冷媒は第一リップ４のゴム部分を一部透過する一方、金属やPTFEを通過し難いため、冷媒はゴム製の第一リップ４を透過し得るが、金属製の第一バックアップリング５及び骨格リング６と、PTFE製の第二リップ７と、を透過し得ない。【００２５】
第一リップ４を透過し先端部背面側空間Ｆに至る経路として主に、先端部４２を軸方向に透過して先端部背面側空間Ｆに通過する第１経路Ｐ１と、脚部４３、貫通孔５４、中間室Ｃ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する第２経路Ｐ２と、本体部４１、貫通孔６４、基部４１ｂ、第一バックアップリング５の基部５１と第二リップ７の根部７１との間、中間室Ｃ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する第３経路Ｐ３と、貫通孔５４，６４を通過しないで脚部４３、基部４１ｂ、第一バックアップリング５の基部５１と第二リップ７の根部７１との間、中間室Ｃ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する第４経路Ｐ４（破線矢印）と、の四経路がある。第２経路Ｐ２、第３経路Ｐ３を通る冷媒は、第４経路Ｐ４を通る冷媒に比べ第一リップ４を透過する距離が短いため、第一リップ４を透過して機内側Ｌから先端部背面側空間Ｆに迅速に通ることができる上、通る量が多い。【００２６】
中間室Ｃは先端部背面側空間Ｆよりも空間的に広いことから、上述した四経路を通った冷媒は中間室Ｃに溜められるようになっているため、中間室Ｃに発生する圧力を均一化でき、先端部背面側空間Ｆにおいて安定して背圧を保持できる。先端部背面側空間Ｆにおいて内圧が立つと、機内側Ｌの圧力と先端部背面側空間Ｆの内圧との差圧を低減させ、摺動部４２ａにおいて機内側Ｌから内径側にかかる力と、先端部背面側空間Ｆから外径側にかかり押し返そうとする力とが作用し（図２の白抜矢印を参照）、軸２に対する摺動部４２ａの負荷を低減できる。特に、機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、第１経路Ｐ１に加えて第２経路Ｐ２及び第３経路Ｐ３を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する摺動部４２ａの負荷を低減できる。尚、貫通孔５４，６４は、いずれか一方のみ形成してもよいが、貫通孔５４を通過する第２経路Ｐ２は冷媒が第一リップ４を透過する距離が短いため、貫通孔５４を形成するのが好ましい。【００２７】
一方、機内側Ｌの圧力が低下し、先端部背面側空間Ｆの内圧が機内側Ｌの圧力よりも十分に高い状態になると、冷媒が機内側Ｌへ流れ、連動して中間室Ｃの冷媒も先端部背面側空間Ｆを介して機内側Ｌへ流れ、中間室Ｃ及び先端部背面側空間Ｆの圧力が下がる。【００２８】
以上説明したように、第一バックアップリング５及び骨格リング６には、機内側Ｌから先端部背面側空間Ｆに連通する貫通孔５４、６４が形成されていることから、機内側Ｌの冷媒が貫通孔５４、６４を介して先端部背面側空間Ｆに到達しやすくなるため、先端部背面側空間Ｆで立つ内圧が大きくなり、機内側Ｌの圧力と先端部背面側空間Ｆの内圧との差圧を小さくでき、第一リップ４の軸に対する摺動部４２ａへの負荷を低減できる。【００２９】
また、中間室Ｃは、第一バックアップリング５と、第二リップ７と、軸２とにより区画・形成され、先端部背面側空間Ｆと連続していることから、中間室Ｃに冷媒を溜めておくことができるため、中間室Ｃに発生する圧力を均一化でき、先端部背面側空間Ｆにおいて安定して背圧を保持できる。【００３０】
また、貫通孔５４は、第一バックアップリング５の延設部５２に形成されていることから、貫通孔５４が中間室Ｃに繋がっているため、第一リップ４を透過した冷媒が迅速に中間室Ｃに入り込むようになっている。【００３１】
また、第一リップ４はゴム製のリップシールであり、第二リップ７はPTFE(polytetrafluoroethylene)製のリップシールであることから、第一リップ４に冷媒を透過させることができ、第二リップ７により冷媒の大気側Ａへの漏洩を防止できるので、先端部背面側空間Ｆに与える背圧を確実に保持できることになる。【００３２】
また、第一バックアップリング５及び骨格リング６は、周方向に亘って複数の貫通孔５４，６４が形成されていることから、多数の貫通孔から先端部背面側空間Ｆに多量の冷媒を確実に送ることができる。【００３３】
また、第一バックアップリング５及び骨格リング６は、周方向に亘って貫通孔５４，６４が等配して形成されていることから、周方向に偏りなく先端部背面側空間Ｆに背圧を与えることができる。
【実施例２】
【００３４】
実施例２に係るリップ型軸封装置につき、図３を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一のものについては、同一符号を付して重複する説明を省略する。【００３５】
図３に示されるように、第一リップ４Ｘの脚部４３Ｘには、該脚部４３Ｘの長手方向に沿うように第一バックアップリング５が内設されている。第一バックアップリング５の延設部５２には、貫通孔５４が形成されているが、骨格リング６Ｘの脚部６２Ｘには、貫通孔が形成されていない。また、第一リップ４Ｘの脚部４３Ｘと第二リップ７と軸２とにより区画される空間を中間室Ｃ’とする。【００３６】
機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、実施例１で説明した第１経路Ｐ１に加えて、脚部４３Ｘ、貫通孔５４、脚部４３Ｘ、中間室Ｃ’、先端部背面側空間Ｆの順に通過する経路を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する先端部４２Ｘの摺動部４２ａＸの負荷を低減できる。
【実施例３】
【００３７】
実施例３に係るリップ型軸封装置につき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一のものについては、同一符号を付して重複する説明を省略する。【００３８】
図４に示されるように、第一リップ４Ｙの脚部４３Ｙの内径側には、軸方向に延び外径方向に凹む連通手段としての溝部４４Ｙが形成されており、該溝部４４Ｙは周方向に所定寸法の開口幅を有し、周方向に亘って等配して形成されている。また、第一バックアップリング５Ｙの延設部５２Ｙ及び骨格リング６Ｙの脚部６２Ｙには、貫通孔が形成されていない。尚、延設部５２Ｙまたは脚部６２Ｙに貫通孔が形成されていてもよい。【００３９】
機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、実施例１で説明した第１経路Ｐ１に加えて、脚部４３Ｙ、溝部４４Ｙ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する経路を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する先端部４２Ｙの摺動部４２ａＹの負荷を低減できる。
【実施例４】
【００４０】
実施例４に係るリップ型軸封装置につき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一のものについては、同一符号を付して重複する説明を省略する。【００４１】
図５に示されるように、第一バックアップリング５Ｚの外径側には、延設部５２Ｚから終端部５３Ｚに亘り、軸方向に延び内径方向に凹む連通手段としての溝部５５Ｚが形成されており、該溝部５５Ｚは周方向に所定寸法の開口幅を有し、周方向に亘って等配して形成されている。また、第一バックアップリング５Ｚの延設部５２Ｚ及び骨格リング６Ｚの脚部６２Ｚには、貫通孔が形成されていない。尚、延設部５２Ｚまたは脚部６２Ｚに貫通孔が形成されていてもよい。【００４２】
機内側Ｌの圧力が瞬間的に上昇した場合、実施例１で説明した第１経路Ｐ１に加えて、脚部４３、溝部５５Ｚ、先端部背面側空間Ｆの順に通過する経路を通って迅速に先端部背面側空間Ｆに冷媒が到達して内圧が立つため、機内側Ｌの圧力上昇に対応して軸２に対する先端部４２の摺動部４２ａの負荷を低減できる。【００４３】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。【００４４】
例えば、第一バックアップリング５の延設部５２には、貫通孔５４が断面視において一箇所に形成されていると説明したが、これに限らず、第一バックアップリング５自身の強度を著しく損なわない範囲で二箇所以上に形成されていてもよい。【００４５】
また、骨格リング６の脚部６２には、貫通孔６４が断面視において一箇所に形成されていると説明したが、これに限らず、骨格リング６自身の強度を著しく損なわない範囲で二箇所以上に形成されていてもよい。【００４６】
また、第一リップ４は水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム等のゴム製の部材であると説明したが、これに限らず、冷媒の透過性を有する素材で、冷媒を軸封できる素材であればよい。【００４７】
また、第二リップ７はPTFE製の部材であると説明したが、これに限らず、冷媒の透過性を有さない素材で、冷媒を軸封できる素材であればよい。【００４８】
また、リップ型軸封装置は２つのシールリップを備えると説明したが、これに限らず３つ以上備えていてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１            リップ型軸封装置
２            軸
３            ハウジング
４            第一リップ
４Ｘ，４Ｙ    第一リップ
５            第一バックアップリング（バックアップリング、リップ支持体）
５Ｙ，５Ｚ    第一バックアップリング
６            骨格リング（リップ支持体）
７            第二リップ
４１          本体部
４２          先端部
４２ａ        摺動部
４３          脚部
４４Ｙ        溝部（連通手段）
５１          基部
５２          延設部
５４          貫通孔（連通手段）
５５Ｚ        溝部（連通手段）
６４          貫通孔（連通手段）
７２          延設部
７２ａ        摺動部
Ａ            大気側
Ｃ、Ｃ’      中間室
Ｆ            先端部背面側空間
Ｌ            機内側
【図１】
2020054843.tif 000003
【図２】
2020054843.tif 000004
【図３】
2020054843.tif 000005
【図４】
2020054843.tif 000006
【図５】
2020054843.tif 000007
【国際調査報告】
2020054843.tif 000008
2020054843.tif 000009
2020054843.tif 000010
2020054843.tif 000011