JP2002031244A

JP2002031244A - 軸シール

Info

Publication number: JP2002031244A
Application number: JP2000399930A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hosokawa; 敦細川; Tomoya Inagaki; 朋也稲垣; Hiromi Obata; 博美小畑; Takayuki Imai; 崇行今井; Takeshi Yamada; 健史山田
Original assignee: Toyota Industries Corp; Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】回転軸の回転時のみならず、高圧が作用する
静止時のシール性をも、確保する。【解決手段】流体収納室33側に配設されて回転軸32に
摺接するゴム製リップ先端部13ｂを有する前方シール部
材５を、備える。さらに、低圧側42に配設されて静止状
態の回転軸32に接触して密封作用をなすゴム製リップ先
端部27ｂを有する後方シール部材25を、備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は軸シールに係り、特
に、カーエアコン用コンプレッサ等に於てＣＯ₂ガス等
の高圧流体を密封するのに用いられる軸シールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の軸シールとしては、図10
に示すようなものが知られており、この軸シールは、コ
ンプレッサのケース等のハウジング31と、回転軸32の間
に介装され、流体収納室33内の流体や気体を密封する。

【０００３】その構造は、アウターケース34にゴム製シ
ール部材35が接着され、さらに、螺旋溝付きの第１シー
ルエレメント36・第２シールエレメント37を、第１イン
ナーケース38・ワッシャ39・第２インナーケース40等を
介して、アウターケース34内に、かしめ等にて、一体化
されている。

【０００４】ゴム製シール部材35は、流体収納室33側へ
しだいに縮径するリップ先端部41を有する。このリップ
先端部41の先端が略線接触状に回転軸32に接触して、密
封作用をなす。

【０００５】回転軸32の回転時及び静止時の両方を、こ
のように単数個のゴム製シール部材35（リップ先端部4
1）にて、密封している。そして、回転時に密封作用を
なすためには、自由状態で、リップ先端部41の内径寸法
を回転軸32の外径寸法よりも、小さく設定している。─
──いわゆる締め代を有している。

【０００６】そして、回転軸32の回転時には、リップ先
端部41の先端と回転軸32の摺接部位から、仮に僅かの流
体洩れが発生したとしても、第１・第２シールエレメン
ト36, 37の螺旋溝（スクリュー溝）のハイドロダイナミ
ック効果（ポンピング作用）によって、上記流体洩れ
を、図10の左方向へ押しもどし、軸シール全体としての
回転時の密封を行う構造である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の軸
シールにあっては、図10中に矢印Ｐ方向に高い圧力が作
用したとき、リップ先端部41の先端は回転中（回転状
態）の回転軸32と高面圧で摺接するので、しだいにその
先端が摩耗する。このように先端が摩耗すると、回転軸
32の静止時の密封作用（シール性）を喪失して、大気側
（低圧側）42へ流体の漏れを発生する。

【０００８】なお、図10に於て、第１シールエレメント
36・第２シールエレメント37を付設しているが、静止時
の密封作用（シール性）は期待できない。つまり、シー
ルエレメント36, 37は主にＰＴＦＥからなり、その強
度、摩耗性向上のために様々な充填材等が入っているた
め、研磨で仕上げても表面が粗く、回転軸32との密着性
が劣っているため、静止時漏れを完全にはシールしきれ
ない。

【０００９】言い換えれば、従来の軸シールでは、単数
個のゴム製シール部材35のリップ先端部41の先端によっ
て、回転軸32の運転時（回転時）の密封作用、及び、静
止時の密封作用を、行う構造であった。しかし、高圧流
体の密封のため、回転時の摺動摩耗が激しく、（回転時
の密封は良いが、）静止時に外部漏洩を生ずるという問
題がある。

【００１０】本発明の目的は、回転軸の回転時のみなら
ず、静止時にも、安定して良好な密封作用（シール機
能）を有する軸シールを、提供することである。特に、
回転軸の静止時に、回転時よりも圧力が高くなるような
場合の流体を、巧妙に、密封することの可能な軸シール
を提供することを他の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る軸シール
は、流体収納室側に配設されて回転状態の回転軸に摺接
するゴム製リップ先端部を有する前方シール部材、及
び、低圧側に配設されて静止状態の上記回転軸に接触す
るゴム製リップ先端部を有する後方シール部材を、備え
ている。

【００１２】また、ハウジングと回転軸の間に介装さ
れ、該回転軸に接触するシールエレメントと、該シール
エレメントより流体収納室側に配設されて回転状態の該
回転軸に摺接するゴム製リップ先端部を有する前方シー
ル部材と、低圧側に配設されて静止状態の上記回転軸に
接触するゴム製リップ先端部を有する後方シール部材
を、備えている。

【００１３】また、後方シール部材の締め代を、前方シ
ール部材の締め代よりも小さく設定している。そして、
後方シール部材の締め代を、零又はマイナスに設定する
のが良い。

【００１４】また、回転状態及び／又は静止状態で、回
転軸に接触するシール部位が、前方シール部材のゴム製
リップ先端部、及び、後方シール部材のゴム製リップ先
端部の、２箇所のみから成る。そして、前方シール部材
の締め代、及び、後方シール部材の締め代を、零又はマ
イナスに設定した。さらには、前方シール部材のリップ
部、及び、後方シール部材のリップ部を、後面乃至内面
から各々受持すると共に、被密封用の流体の透過を防止
するサポート金具が設けられている。また、前方シール
部材のリップ先端部の内部、及び／又は、後方シール部
材のリップ先端部の内部に、受圧時の過大ゴム変形を防
止する金属板を、埋設している。

【００１５】また、装着状態で内周寄りが回転軸の外周
面に沿って弯曲するシールエレメントを１枚以上有し、
かつ、該シールエレメントを流体収納室側から受持する
金属製インナーケースが、上記外周面に沿って弯曲した
上記シールエレメントの内周寄り円筒部を外周側から受
ける保持筒部を、有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図示の実施の形態に基づき
本発明を詳説する。

【００１７】図１は本発明に係る軸シールを示し、例え
ば、流体収納室33側に高圧の冷媒（ＣＯ₂ 等）が作用す
るカーエアコンコンプレッサ等に用いられる。この軸シ
ールは、コンプレッサのケース等のハウジング31と、回
転軸32（の外周面）との間に介装され、高圧の冷媒等の
流体を密封するのに用いられる。

【００１８】なお、図１では軸シールの縦断面の半分の
みを図示し、かつ、回転軸32とハウジング31は２点鎖線
にて示す。また軸シールの形状は、未装着状態───自
由状態───の場合を示し、回転軸32とハウジング31の
間に介装された装着状態では、各部が弾性変形して介装
される。

【００１９】具体的構成は、図１に於て、内鍔部２，３
を有する金属製アウターケース１と、このアウターケー
ス１の円筒部４の外周面と前方（流体収納室33側）の内
鍔部２の前後両面に接着・溶着・焼付等によって固着一
体化されたゴム製前方シール部材５と、螺旋溝６付きの
シールエレメント７と、低圧（大気）側42───後方と
呼ぶこととする───の後方シール部材25と、を具備し
ている。

【００２０】さらに詳しく説明すると、（前方シール部
材５を支持する）サポート金具12、第１インナーケース
９、第１ワッシャ10、第２インナーケース11、第２ワッ
シャ18、第３インナーケース19が、付加されている。

【００２１】ゴム製前方シール部材５は、流体収納室33
側───前方───へ延設されたリップ部13を有し、そ
のリップ部13のリップ先端部13ｂは、回転軸32の外周面
に（回転時）摺接する。

【００２２】後方シール部材25は、（ワッシャ状の）金
属製円環平板部26と、この平板部26の前面側及び内周縁
に接着・溶着・焼付等で一体化されたゴム部27と、から
成る。このゴム部27は、円環平板部26の前面に一体化さ
れる前壁部27ａと、該平板部26の内周縁位置から前内方
へ延伸した（ゴム製）リップ先端部27ｂとを、有する。
このリップ先端部27ｂは、静止状態の回転軸32の外周面
に、図１中の点線斜線にて示した空室部28に加圧状態の
流体が貯った状態（静止加圧状態と呼ぶことがある）
で、接触して、密封作用をなす。

【００２３】この後方シール部材25のゴム製リップ先端
部27ｂの締め代は、零又はマイナスに設定されるのが望
ましい。つまり、回転軸32が回転時の密封は、前方シー
ル部材５及びシールエレメント７にて行うので、回転時
には後方シール部材25は機能しなくても良く、この後方
シール部材25の締め代は零、又は、軸ずれを考慮して僅
かにマイナス───未加圧状態でリップ先端部27ｂの先
端が回転軸32と微小間隙が存在する状態───とする。
そして、静止加圧状態に於て、この後方シール部材25の
リップ先端部27ｂの先端が回転軸32に接触・押圧され
て、密封機能（シール性）を発揮する。従って、この後
方シール部材25は、静止漏れ防止用のリップ先端部27ｂ
を有しているといえる。

【００２４】また、図１からも明らかなように、後方シ
ール部材25の締め代よりも、前方シール部材５の締め代
は、大きく設定されていて、この前方シール部材５は、
回転時及び静止時の両方に機能する主シール部材の役目
をなしているといえる。

【００２５】図１について、さらに追加説明すると、ア
ウターケース１の前半部位に一体状に固着された前方シ
ール部材５は、ハウジング31内周面に弾発的に接して密
封作用を成すため（自由状態では）凹凸波形に外周面が
形成された円筒部被覆部５ａと、前方の内鍔部２の前後
両面を被覆する断面Ｕ字形の内鍔外被部５ｂと、その外
被部５ｂの内周側から流体収納室33側（前方）へ突設さ
れたリップ部13と、から構成されている。

【００２６】このリップ部13は、さらに、短円筒部13ａ
と、流体収納室33側へしだいに縮径する───前内方へ
傾斜する───リップ先端部13ｂと、から成り、このリ
ップ部13は断面“へ”の字状に折曲った形状である。こ
のリップ先端部13ｂの先端14が、装着（使用）状態で、
回転軸32の外周面に線接触状態に接して、密封作用をな
す。

【００２７】サポート金具12は、前方シール部材５の内
鍔外被部５ｂの後方側壁部乃至内径部、及び、リップ先
端部13ｂを、支持する断面略Ｌ字形である。このサポー
ト金具12の後方に、断面略Ｌ字形の第１インナーケース
９及び第１ワッシャ10、シールエレメント、断面略Ｌ字
形の第２インナーケース11、第２ワッシャ、後方シール
部材25及び第３インナーケースを、順次配設され、アウ
ターケース１の内鍔部３を塑性加工にて折曲形成するこ
とによって、前後の内鍔部２，３の間に挾圧状に固着
（保持）されている。

【００２８】このようにして、シールエレメント７は、
第１ワッシャ10と第２インナーケース11によって挾着保
持され、また、後方シール部材25は第２ワッシャ18と第
３インナーケース19によって挾着保持されている。この
ときゴム部27の前壁部27ａが第２ワッシャ18に圧着され
るので、密封性（シール性）が確保され、後方シール部
材25の外周端縁部と、アウターケース１の内面との間か
ら、低圧側（大気側）42への外部洩れは防止できる。

【００２９】そして、図１に於ては前後方向（回転軸32
の軸心Ｌ方向）の中央寄りに、シールエレメント７を配
置し、前空室部29と後空室部28の２個の空間を、形成し
ている。

【００３０】また、サポート金具12について追加説明す
る。このサポート金具12は、図１では前方シール部材５
の先端14の近傍を除く略全域で、該前方シール部材５の
後面乃至内面に密着（接触）してガス遮蔽部材の役目
（作用・機能）───被密封用の流体の透過を防止する
役目（作用・機能）───をはたしている。即ち、流体
収納室33内の流体としてＣＯ₂ ガスのような、比較的ゴ
ムや樹脂に対してガス透過性の高い冷媒ガスを使用する
場合に、ガス遮蔽部材としてのサポート金具（バックア
ップリング）12の役目（作用・機能）は重要性を増す。

【００３１】さらに、図１で明らかなように、前方シー
ル部材５のリップ先端部13ｂは回転軸32の軸心Ｌに対し
て所定傾斜角度θをもって（前方縮径状に）傾斜してい
る。この傾斜角度θとしては、10°≦θ≦45°が好適で
ある。そして、上記サポート金具12は、傾斜した上記リ
ップ先端部13ｂを内面（後方）から受持する勾配受け面
12ａを前端に有する。この勾配受け面12ａの傾斜角度は
前述のθと同じに設定する。

【００３２】このように、サポート金具12の勾配受け面
12ａは、リップ先端部13ｂの背面（内面）に密着して受
持して、リップ先端部13ｂの受圧時の過度の変形を防止
して、優れたシール性能（密封性）及び耐久性を発揮さ
せている。特に、先端14が回転中の回転軸32に摺接する
接触面積の増加を防ぎ、発熱・摩耗を防止して、前方シ
ール部材５の寿命を延長できる。

【００３３】なお、傾斜角度θが上述の下限値未満であ
ると、リップ先端部13ｂが（不要に）長寸となり、か
つ、先端14の受圧時に線接触を保つのが難しくなる。逆
に、θが上限値を越えると、リップ先端部13ｂが過小と
なり、流体収納室33内の圧力の増減に微妙に対応しにく
くなり、シール性を低下する。

【００３４】要するに、図１に示した軸シールは、ハウ
ジング31と回転軸32の間に介装され、螺旋溝６付きの
（合成樹脂製の）シールエレメント７と、このシールエ
レメント７の前方に配設されて回転軸32に摺接するゴム
製リップ先端部13ｂを有する前方シール部材５と、低圧
側42に配設されて静止加圧状態の回転軸に接触するゴム
製リップ先端部27ｂを有する後方シール部材25を、備え
ている。そして、前方シール部材５は、運転時（回転
中）及び静止時の密封作用をなすものであり、後方シー
ル部材25は、主として、静止漏れ防止用であるといえ
る。また、中間のシールエレメント７は、静止時に後空
室部28内に溜まった流体を螺旋溝６のポンピング作用
（ハイドロダイナミック作用）により、前空室部29及び
流体収納室33側に送り返す働きをなす。

【００３５】なお、各構成部品の材質について述べる。
サポート金具12、アウターケース１、第１・第２・第３
インナーケース９，11，19、第１・第２ワッシャ10, 1
8、平板部26の材質は、鋼等の金属とする。また、シー
ルエレメント７は、ＰＴＦＥ等のふっ素系樹脂とし、か
つ、前方シール部材５・後方シール部材25は耐冷媒性を
考慮してＨＮＢＲを用いるが、特に好ましいのは、ＪＩ
Ｓ硬度を87〜96に設定する。（ＪＩＳ硬度87未満だと変
形が過大となり、逆に96を越すと弾性が不足する。）

【００３６】次に、図２に示した他の実施の形態に於
て、流体収納室33側の前半部位は同様の構成であり、同
一符号をもって示したので説明省略するが、大気側（低
圧側）42に配設される後方シール部材25、及び、それを
保持する前後部品が相違しているので、その相違する点
について、以下説明する。

【００３７】図２に於て、後方シール部材25は、ゴム部
27の形状及び金属部16の形状が図１と相違し、かつ、サ
ポート金具22が存在する点が相違する。金属部16は断面
Ｌ字形であり、図１の円環平板部26と第２ワッシャ18及
び第２インナーケース11の一部を、一体化した如き形状
である。ゴム部27は、金属部16の円筒部16ａの外周面を
被覆した凹凸波形部を有する円筒部被覆部27ｃと、金属
部16の内鍔部16ｂを被覆する（断面Ｕ字状の）内鍔外被
部27ｄと、この内鍔外被部27ｄから前方へ延伸状に連設
されたリップ部27ｅと、から成る。リップ部27ｅは、軸
心Ｌと平行な短円筒部27ｆと、前方へ縮径するリップ先
端部27ｂと、から成り、前方シール部材５のリップ部13
と類似形状である。

【００３８】そして、サポート金具22の形状、機能は、
図１に於て説明したサポート金具12と同様である。即
ち、このサポート金具22もＣＯ₂ 等の冷媒のガス遮蔽部
材の役目（作用・機能）をはたしている。前方サポート
金具12と後方サポート金具22によって、２重のガス遮蔽
を行う構造であり、被密封用の流体の透過防止作用（機
能）が一層向上する。さらに、後方シール部材25のリッ
プ先端部27ｂは、10°≦θ≦45°の範囲の所定角度θを
もって、（前方縮径状に）傾斜している。これと同じ傾
斜角度θをもって傾斜した勾配受け面22ａを、上記サポ
ート金具22は前端に有しており、この勾配受け面22ａ
が、リップ先端部27ｂを後方（低圧側）から、受持す
る。その作用・機能は、前方サポート金具12と同様であ
る。但し、主として回転軸32の静止時の加圧状態で特に
その受持作用（サポート機能）が重要である。

【００３９】なお、図２の場合も後方シール部材25の締
め代を、零又はマイナスに設定し、未受圧状態では、リ
ップ先端部27ｂの先端が回転軸に非接触又は極めて軽く
接触するように構成する。

【００４０】また、図２に於て、後方シール部材25のゴ
ム部27の円筒部被覆部27ｃは、自由状態で凹凸波形であ
り、これがアウターケース１の内周面に圧接して組立て
られる構造であるのでアウターケース１の内周面を通じ
ての流体漏洩を、有効阻止できる。

【００４１】次に、図３に示した別の実施の形態では、
軸心Ｌ方向の長さ寸法を、図１の実施の形態のものより
も、短くすることが可能な構造となっている。即ち、図
１中の第１インナーケース９及び第１ワッシャ10を省略
して、軸シールとして厚み寸法（つまり軸心Ｌ方向の長
さ寸法）を短縮して、コンパクト化を図っている。

【００４２】要するに、図３の実施の形態では、シール
エレメント７を、サポート金具12の後面乃至内面に添っ
て、配設している。図１と同一符号は同様の構成である
ので、その構成と作用の説明を省略する。

【００４３】図４に示したさらに他の実施の形態では、
軸心Ｌ方向の長さ寸法を、図２の実施の形態よりも、短
くしている。即ち、図２中の第１インナーケース９及び
第１ワッシャ10を省略して、軸シールとしての厚み寸法
（つまり軸心Ｌ方向の長さ寸法）を短縮して、コンパク
ト化を図っている。

【００４４】要するに、図４の実施の形態では、シール
エレメント７を、サポート金具12の後面乃至内面に添っ
て、配設している。図２と同一符号は同様の構成である
ので、その構成と作用の説明を省略する。

【００４５】次に、図５に示したさらに別の実施の形態
では、図４に示した上述の実施の形態に於けるサポート
金具22を省略して、代わりに第２シールエレメント８を
付加した構成である。つまり、前方の第１シールエレメ
ント７と後方の第２シールエレメント８の合計２枚の合
成樹脂製の螺旋溝６付きシールエレメントを、備えてい
る。但し、後方のシールエレメント８では、螺旋溝６が
存在しない平滑接触部（ストレート部）20を設けること
が必須である。

【００４６】この第２シールエレメント８の機能は、静
止漏れ防止用の後方シール部材25のリップ先端部27ｂ
が、受圧して変形するまでの微小な漏れを、防止する。
上述の平滑接触部（ストレート部）20は、そのため、必
要である。なお、図１〜図５（及び後述の図６）に於
て、（第１）シールエレメント７は、このような平滑接
触部（ストレート部）がなくて、貫通タイプの方がポン
ピング作用（ハイドロダイナミック効果）が大きくて好
ましい。勿論、（第１）シールエレメント７に平滑接触
部（ストレート部）を設けても、圧力差による流体の流
れを生じて、ほぼ同様の流体押し戻し作用がある。図５
に於て、図４と同じ符号は、同様の構成であるので、そ
の説明を省略する。

【００４７】次に、図６に示した別の実施の形態では、
図２の実施の形態のものに、第２シールエレメント８を
追加した構成であり、それ以外は、図６と同様の構成で
ある。この第２シールエレメント８の作用（機能）につ
いては、上述の図５の場合と同様である。

【００４８】また、図７に示したさらに別の実施の形態
では、前述の図１に於ける第１インナーケース９と第１
ワッシャ10の２部品を（一体化して）１部品とした形状
の第１インナーケース９ａを有する。この金属製のイン
ナーケース９ａは、内端寄りを軸心Ｌと平行に流体収納
室33側へ延伸した形状の保持筒部45を有し、シールエレ
メント７の癖付けを補助する機能を備える。

【００４９】つまり、回転軸32を挿通する前の自由状態
では、このシールエレメント７は円環状で、回転軸32に
挿通し易い程度に癖付けされているが、完全には癖が付
いていない。このようなシールエレメント７の内周寄り
を、回転軸32の外周面に沿って完全に弯曲（変形）させ
るには、組付け状態に依存している。従って、組付け状
態（装着状態）に於て、シールエレメント７の回転軸32
への接触面圧は、屈曲部で大きく、保持筒部45の先端へ
ゆくに従って接触面圧が減少し、そのことによって、流
体圧力が高かったり、圧力変動が激しい場合に、その先
端がめくれあがる（先端が回転軸32の外周面から遊離す
る）虞がある。図７に示したように、保持筒部45によっ
て、シールエレメント７の内周寄り円筒部46を、外周側
から受けるようにして、組付け時に安定して正規姿勢・
正規形状に癖を付け、かつ、高圧流体が作用したときに
も、安定して回転軸32の外周面に密着させる。なお、図
７ではシールエレメント７が１枚の場合を示したが、こ
れが２枚以上の場合には、同様のインナーケース９ａを
各々のシールエレメント７に配設する。

【００５０】上述の図１〜図７の全ての実施の形態を、
まとめて、次のように表現できる。つまり、ゴム製リッ
プ先端部13ｂを有する前方シール部材５、及び、樹脂製
（第１）シールエレメント７をもって、いわば“基本シ
ール部”を形成し、この“基本シール部”の後方の低圧
側42に、ゴム製リップ先端部27ｂを有する後方シール部
材25を、付設していると、表現することもできる。そし
て、回転軸32の回転時（運転時）には、“基本シール
部”で密封（シール）を行うが、回転軸32の停止時（静
止時）に、低圧側42へ漏洩しようとするのを、後方シー
ル部材25のゴム製リップ先端部27ｂにて、密封して阻止
する。

【００５１】例えばカーエアコン用コンプレッサ等に於
て、ＣＯ₂ 等の冷媒（流体）を用いたとき全般に圧力が
従来コンプレッサよりも高く、回転時（運転時）には圧
力が（例えば 3.5ＭＰａに）低くなり、静止時には圧力
は（例えば６ＭＰａに）高くなる。

【００５２】このように静止時に流体収納室33内の圧力
が高圧となると、“基本シール部”を経て、（後）空室
部28の空間に、流体（ＣＯ₂ 等）が溜まる。後方シール
部材25はゴム製リップ先端部27ｂを有しているので、上
記高圧によって、リップ先端部27ｂは静止状態の回転軸
32に押えられ、弾性変形して、密封（シール）作用を発
揮し、外部漏洩を防止できる。

【００５３】その後、回転軸32が回転すると、流体収納
室33側の圧力が（上述のように）低下するので、流体は
（後）空室部28から流体収納室33側へ押し戻される。こ
の際、シールエレメント７の螺旋溝（スクリュー溝）６
のポンピング作用（ハイドロダイナミック効果）によっ
て、一層確実に、かつ早期に、流体収納室33側へ押し戻
される。

【００５４】しかも、後方シール部材25のゴム製リップ
先端部27ｂは、締め代を零（又はマイナス）としてい
て、未受圧状態では、密封作用（シール性）を有しない
が、静止時に高圧が作用した静止受圧状態では、シール
性を発揮する。しかも、回転時には、回転軸32の表面か
ら、リップ先端部27ｂが離れる方向に変形するため、耐
久性も向上（改善）する。

【００５５】次に、図８又は図９に示した、さらに別の
実施の形態に於て、既述の図１〜図７に於けるシールエ
レメント７，８を、省略した構成であり、回転状態及び
／又は静止状態で、回転軸32（の外周面）に接触（摺
接）するシール部位Ｓ₁ ，Ｓ₂は、前後に２箇所のみで
あり、かつ、２箇所共にゴム製リップ先端部13ｂ，27ｂ
から成る。従って、空室部28は単数である。

【００５６】さらに、前方シール部材５の締め代Ｇ₁
を、零又はマイナスに設定している。即ち、未加圧状態
でリップ先端14が、回転軸32と、零間隙、又は、微小間
隙を形成する。そして、後方シール部材25は、（図１〜
図７で述べた通り、）締め代Ｇ ₂ を、零又はマイナスに
設定している。各締め代Ｇ₁ ，Ｇ₂ としては、０〜−
0.5mmの範囲が好ましい。

【００５７】また、図８又は図９に於て、前方シール部
材５のリップ部13、及び、後方シール部材25のリップ部
27ｅを、後面乃至内面から各々受持すると共に、被密封
用の流体（ＣＯ₂ 等）の透過を防止するサポート金具1
2, 22が設けられている。このように、サポート金具
（バックアップ金具）12, 22を２枚具備することによっ
て、冷媒ガス（ＣＯ₂ 等）の透過防止作用が一層向上す
る。

【００５８】図９が図８と異なる点は、前方シール部材
５のリップ先端部13ｂの内部に、受圧時の過大ゴム変形
を防止する金属板47が埋設されていることである。具体
的には、図９に於て、アウターケース１の内鍔部２を、
流体収納室33側へ弯曲させて、短円筒部13ａ及びリップ
先端部13ｂにわたって、延設して金属板47を構成してい
る（一体ものとしている。）

【００５９】図８，図９に於て、それ以外の構成部品
は、既述の図１〜図７と同様であるので、説明を省略す
る。なお、図９に於て、後方シール部材25のリップ先端
部27ｂにも、前方シール部材５の金属板47と同様の金属
板を、埋設することも、可能である。若しくは、前方シ
ール部材５は図８のように金属板無しとして、後方シー
ル部材25にのみ金属板を埋設しても自由である（図示省
略）。

【００６０】この図８又は図９の実施の形態の作用（作
動）について以下説明すると、冷媒ガスチャージ時等に
於て、締め代Ｇ₁ ，Ｇ₂ が零乃至マイナスであるため、
瞬間的に冷媒ガス（流体）が漏れるが、圧力が約１〜
1.5ＭＰａとなれば、瞬時に前方シール部材５のリップ
先端部13ｂは変形して先端14は回転軸32に密着し、漏れ
は止まる。

【００６１】前方シール部材５を瞬間的に漏れた流体
は、空室部28に流入して、後方シール部材25のリップ先
端部27ｂを加圧し、回転軸32に密着する。運転（回転）
中に、例えば３〜12ＭＰａの高圧が流体収納室33から前
方シール部材５に作用したとしても、後方シール部材25
によって空室部28に密封された圧力が存在するので、こ
の空室部28内の圧力分だけ小さな圧力───差圧分だけ
の圧力───が前方シール部材５（のリップ先端部13
ｂ）に作用することとなり、寿命が延びるという利点が
ある。

【００６２】ここに於て、両リップ先端部13ｂ，27ｂの
初期の締め代Ｇ₁ ，Ｇ₂ が、零又はマイナスであること
により、摩耗低減効果が顕著である。また、後方シール
部材25のリップ先端部27ｂは、上述の初期の（前方の）
リップ先端部13ｂからの漏れによって、潤滑を確保でき
る。かつ、空室部28内の流体によって、（前方の）リッ
プ先端部13ｂの潤滑向上及び発熱抑制の作用効果が著し
い。

【００６３】なお、実際上、図８又は図９に於て、大気
側42の締め代Ｇ₂ を流体収納室33側の締め代Ｇ₁ より
も、逆に、大き目に設定して、大気側42への漏れを確実
に防止した方が良い場合もある。例えば、Ｇ₁ を、−
0.5mm〜０mm とし、Ｇ₂ を、−0.5mm〜＋ 0.1mmとし
て、Ｇ₁ ＜Ｇ₂ とするのが良い。

【００６４】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、設計変更自由であって、例えば、前方シール部材
５の締め代Ｇ₁ を零又はマイナスにするという図８・図
９の技術思想を、図１〜図７の各々に適用することも、
可能である。さらに、図９に例示のリップ先端部内の金
属板47を、図１〜図７の各々に適用するも、自由であ
る。

【００６５】

【発明の効果】本発明は上述の構成により次のような著
大な効果を奏する。

【００６６】（請求項１又は２によれば、）回転軸
32の回転時のみならず、静止時にも、優れた密封性（シ
ール性）を有する。特に、静止時に（回転時よりも）高
圧となるカーエアコン用コンプレッサ等に好適な軸シー
ルである。

【００６７】（請求項３又は４によれば、）回転軸
32の回転時のシール性は、前方シール部材５にて受持
ち、後方シール部材25はいわば休んだ状態となり、後方
シール部材25のリップ先端が早期摩耗することが防止で
きて、長寿命となり、長期間、静止時の外部漏洩を防止
できる。

【００６８】（請求項５によれば、）軸心方向寸法
を短縮できて、コンパクトなかつシンプルな構造の軸シ
ールが得られる。このようなシンプルでコンパクトな構
成でありながら、回転状態・静止状態のいずれにあって
も、優れた密封性能を発揮する。

【００６９】（請求項６によれば、）回転軸32が高
い回転数で回転し、かつ、高圧力が作用するような苛酷
な条件下で、前方シール部材５と後方シール部材25の摩
耗を低減して、長寿命のシールが得られる。

【００７０】（請求項７又は８によれば、）ＣＯ₂
冷媒ガス等の流体がゴム材を透過する問題を、確実に解
決できる。かつ、圧力変動が激しいような使用条件下
で、リップ部13, 27ｅが過大な変形（歪）を生ずること
を防止できる。

【００７１】（請求項９によれば、）自由状態で円
環平板状のシールエレメント７を、確実に回転軸32の外
周面に沿って弯曲して正規の形状の内周寄り円筒部46が
形成されるように癖付けしつつ組付け（装着）が可能と
なる。従って、流体圧力が高かったり、変動が激しくと
も、安定して、優れた密封性（シール性）を保つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図９】本発明の第９の実施の形態を示す要部縦断面図
である。

【図10】従来例を示す半截側面図である。

【符号の説明】

５前方シール部材７シールエレメント９ａインナーケース 12 サポート金具 13 リップ部 13ｂリップ先端部 22 サポート金具 25 後方シール部材 27ｂリップ先端部 27ｅリップ部 31 ハウジング 32 回転軸 33 流体収納室 42 低圧側（大気側） 45 保持筒部 46 円筒部 47 金属板Ｇ₁ ，Ｇ₂ 締め代Ｓ₁ ，Ｓ₂ シール部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲垣朋也和歌山県有田市箕島663番地三菱電線工業株式会社箕島製作所内 (72)発明者小畑博美和歌山県有田市箕島663番地三菱電線工業株式会社箕島製作所内 (72)発明者今井崇行愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者山田健史愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地株式会社豊田自動織機製作所内Ｆターム(参考） 3H022 AA02 BA06 CA27 CA54 DA13 DA20 3J006 AE03 AE08 AE16 AE30 AE33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体収納室側に配設されて回転状態の回
転軸に摺接するゴム製リップ先端部を有する前方シール
部材、及び、低圧側に配設されて静止状態の上記回転軸
に接触するゴム製リップ先端部を有する後方シール部材
を、備えたことを特徴とする軸シール。
【請求項２】ハウジングと回転軸の間に介装され、該
回転軸に摺接するシールエレメントと、該シールエレメ
ントより流体収納室側に配設されて回転状態の該回転軸
に摺接するゴム製リップ先端部を有する前方シール部材
と、低圧側に配設されて静止状態の上記回転軸に接触す
るゴム製リップ先端部を有する後方シール部材を、備え
たことを特徴とする軸シール。
【請求項３】後方シール部材の締め代を、前方シール
部材の締め代よりも小さく設定した請求項１又は２記載
の軸シール。
【請求項４】後方シール部材の締め代を、零又はマイ
ナスに設定した請求項３記載の軸シール。
【請求項５】回転状態及び／又は静止状態で、回転軸
に接触するシール部位が、前方シール部材のゴム製リッ
プ先端部、及び、後方シール部材のゴム製リップ先端部
の、２箇所のみから成る請求項１記載の軸シール。
【請求項６】前方シール部材の締め代、及び、後方シ
ール部材の締め代を、零又はマイナスに設定した請求項
１，２又は５記載の軸シール。
【請求項７】前方シール部材のリップ部、及び、後方
シール部材のリップ部を、後面乃至内面から各々受持す
ると共に、被密封用の流体の透過を防止するサポート金
具が設けられた請求項１，２，３，４，５又は６記載の
軸シール。
【請求項８】前方シール部材のリップ先端部の内部、
及び／又は、後方シール部材のリップ先端部の内部に、
受圧時の過大ゴム変形を防止する金属板を、埋設した請
求項１，２，３，４，５，６又は７記載の軸シール。
【請求項９】自由状態で円環平板状であって装着状態
で内周寄りが回転軸の外周面に沿って弯曲するシールエ
レメントを１枚以上有し、かつ、該シールエレメントを
流体収納室側から受持する金属製インナーケースが、上
記外周面に沿って弯曲した上記シールエレメントの内周
寄り円筒部を外周側から受ける保持筒部を、有する請求
項１又は２記載の軸シール。