JP2002156043A

JP2002156043A - 密封装置

Info

Publication number: JP2002156043A
Application number: JP2000353204A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Kanegae; 英和金ヶ江; Tatsuo Okamura; 達生岡村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2002-05-31

Abstract

(57)【要約】【課題】透過性の高いガスを長期にわたって良好に密
封可能とする密封装置を提供する。【解決手段】溝底面Ｃ及び密接面Ａに密接するゴム状
弾性部材２と、ゴム状弾性部材２の大気側領域Ｏ側に設
けられ、ゴム状弾性部材２に押圧される傾斜面３ｃを有
する樹脂部材３と、樹脂部材３の大気側領域Ｏ側に設け
られ、樹脂部材３に押圧されて側壁面Ｂ及び密接面Ａに
密接するゴム状弾性部材４と、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、ガスを密封可能と
する密封装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の密封装置としては、例え
ばカーエアコンシステムに適用されているが、ここで、
カーエアコンシステムにおいてコンプレッサー等に使用
される冷却媒体として、従来よりフロン系の冷却媒体が
使用されている。

【０００３】しかしながら、オゾン層破壊の原因となる
ＣＦＣ（クロロフルオロカーボン）は既に使用禁止とな
り、現在代替されているＨＣＦＣ（ハイドロクロロフル
オロカーボン、Ｒ２２等）も、全面使用禁止となること
が予定されている。

【０００４】そして、これらフロン系の冷却媒体はＨＦ
Ｃ（ハイドロフルオロカーボン、Ｒ１３４等）に移行さ
れてきている。

【０００５】しかし、ＨＦＣはオゾン層の破壊には影響
しないが、地球温暖化の要因となることが指摘されてお
り、現在ではオゾン層の破壊や地球温暖化の影響が小さ
い脱フロン化冷却媒体として、ＣＯ₂が有力な候補とな
っている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＯ₂
を冷却媒体として利用する装置には、従来と同様の密封
装置が使用不可能であるという問題がある。

【０００７】これは、例えばＣＯ₂を機器内部で圧縮す
る際に、原理的には従来の冷却媒体の代わりにＣＯ₂を
使用することになるので、メカニカルな機構としては同
様のものが使用可能であっても、従来のいわゆるシール
やパッキン等の密封装置が、ＣＯ₂を安定して密封する
ことができず、機器の機能を効果的に発揮させることが
できない問題である。

【０００８】確実なシールを求める場合、隙間をゼロと
するために、接触式のシール部品が用いられ、従来品の
代表としてはＯリング等がある。これらは、ゴム単素材
品なので、ある種のガスに対し既存のゴム材料が、耐透
過性・耐膨潤性・耐ブリスタ性の全てを同時に満足する
ものは無く、従って、シール部品単品では、満足できる
シールが成立しない。

【０００９】また、樹脂等のゴム（十分な弾性を有する
材料）でない部材には、耐透過性・耐膨潤性・耐ブリス
タ性の全てを同時に満足するものは有るが、十分なシー
ルを確保する程の接触が得られない（僅かながら、隙間
が生じてしまう）。このような場合に生じる隙間漏れ量
は、概ねＯリングのガス透過量より大きいものである。

【００１０】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、透過
性の高いガスを長期にわたって良好に密封可能とする密
封装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、環状隙間を形成する２対向面のい
ずれか一方の面に形成された環状溝に配置されて、該環
状隙間のガス漏れを封止する密封装置において、前記環
状溝の溝底部及び他方の面に密接する第１のゴム状弾性
部材と、前記第１のゴム状弾性部材の反密封側に設けら
れ、該第１のゴム状弾性部材に押圧される傾斜面を有す
る樹脂部材と、前記樹脂部材の反密封側に設けられ、該
樹脂部材に押圧されて前記環状溝の反密封側の側壁面及
び前記他方の面に密接する第２のゴム状弾性部材と、を
備えることを特徴とする。

【００１２】このように構成することにより、前記第１
のゴム状弾性部材により環状隙間を定常的に密封するこ
とができ、該第１のゴム状弾性部材を透過してしまうガ
スに対しては前記樹脂部材により密封することができ、
さらに、前記第２のゴム状弾性部材により該樹脂部材の
隙間漏れを封止することが可能となる。加圧時には、該
第２のゴム状弾性部材は、該第１のゴム状弾性部材によ
り該樹脂部材を介して前記側壁面及び前記他方の面に密
接するので、密封性能を向上させることができる。

【００１３】また、前記第２のゴム状弾性部材は、前記
他方の面に密接する円筒状部と、前記円筒状部の反密封
側の端部から前記溝底部に向かって延出するとともに、
前記樹脂部材に押圧されて前記側壁面に密接する径方向
部と、を備えることも好適である。

【００１４】このように構成することにより、第２のゴ
ム状弾性部材は、ガスが透過する透過経路に対して、断
面積を小さく、透過経路の距離を大きくする形状をとる
ことができるので、ガスの透過量を抑えることができ
る。

【００１５】また、前記樹脂部材は、前記側壁面及び前
記他方の面に密接する密接部をそれぞれ備えることも好
適である。

【００１６】このように構成することにより、前記樹脂
部材からの隙間漏れを極力抑えることが可能となる。

【００１７】また、前記第１のゴム状弾性部材は、前記
溝底部に設けられる傾斜面に配置されることも好適であ
る。

【００１８】このように構成することにより、前記樹脂
部材の厚さを保持し、かつ、該樹脂部材及び前記第２の
ゴム状弾性部材を前記側壁面及び前記他方の面の方向に
押圧することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される
装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきもので
あり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣
旨のものではない。

【００２０】図１，２を用いて本発明の実施の形態に係
る密封装置１について説明する。ここで、２対向面によ
り形成される環状隙間は、相対移動を行う、例えば回転
軸や往復動軸とハウジングとにより形成されるものでも
よく、また、相対移動を行わない、例えばハウジング間
に形成されるものでもよい。本実施の形態では、密封装
置１がハウジング間に設けられた場合について説明す
る。

【００２１】図１は本発明を適用した密封装置を説明す
る図であり、図１（ａ）は密封容器の上ハウジングＵＨ
と下ハウジングＬＨとの環状隙間に備えられる密封装置
１の概略断面図であり、図１（ｂ）は膜材料を透過し易
いガス（例えば、ＣＯ₂）を封じ込めてシール機能を発
揮させている状態である。

【００２２】すなわち、本実施の形態に係る密封装置１
は、一方の面としての下ハウジングＬＨに形成された環
状溝としての溝ＬＨ１に嵌め合わされ、他方の面として
の上ハウジングＵＨの密接面Ａと下ハウジングＬＨの溝
ＬＨ１の溝底面Ｃに密接することにより、反密封側であ
る大気側領域Ｏに対して密封側領域Ｍに封入されたＣＯ
₂をシールしている。

【００２３】密封装置１は、ＣＯ₂に対して、耐ガス透
過性が良く、膨潤が少なく、ブリスタしない第１及び第
２のゴム状弾性部材としてのゴム状弾性部材２，４及び
樹脂部材３から構成されている。しかしながら、ゴム状
弾性部材２においては、これらの要素全てを満たすこと
は難しく、膨潤が少なく、ブリスタしないことを優先し
ている。

【００２４】ここで、ゴム状弾性部材２には、ＶＭＱ，
ゴム状弾性部材４には、ＩＩＲ，ＨＮＢＲ，または、Ｆ
ＫＭ，樹脂部材３には、ナイロン系材料を選定すると好
適である。

【００２５】また、密封装置１は、密封側領域Ｍ側から
順にゴム状弾性部材２，樹脂部材３，ゴム状弾性部材４
を備えている。

【００２６】ゴム状弾性部材２は、Ｏリングであると好
ましく、密接面Ａ及び溝底面Ｃに密接している。ゴム状
弾性部材２には、組み込み初期状態において、適度なつ
ぶしが与えられている。

【００２７】樹脂部材３は、ゴム状弾性部材２の大気側
領域Ｏ側に設けられ、傾斜面３ｃを備えている。傾斜面
３ｃは、ゴム状弾性部材２に押圧されると、密接面Ａ、
及び溝ＬＨ１の大気側領域Ｏ側の側壁面Ｂの方向に分力
を発生する。

【００２８】ゴム状弾性部材４は樹脂部材３の大気側領
域Ｏ側に設けられ、密接面Ａに密接する円筒状部４ａ
と、円筒状部４ａの大気側領域Ｏ側の端部から溝底面Ｃ
に向かって延出する径方向部４ｂと、から構成される。
ゴム状弾性部材４は、樹脂部材３により密接面Ａ及び側
壁面Ｂの方向に押圧されると、円筒状部４ａは密接面Ａ
に押し付けられ、径方向部４ｂは側壁面Ｂに押し付けら
れる。樹脂部材３とゴム状弾性部材４との組み合わせに
おいて、つぶしを与えても与えなくても良く、本実施の
形態では溝ＬＨ１の深さＨと同等としている。

【００２９】そして、加圧時には図１（ｂ）に示す状態
となる。すなわち、密封側領域Ｍからの圧Ｐにより、大
気側領域Ｏ側に押し付けられたゴム状弾性部材２は、樹
脂部材３の傾斜面３ｃに沿って、図中の矢印方向に潜り
込んで行く。ゴム状弾性部材２が傾斜面３ｃに沿って潜
り込むことにより、樹脂部材３は、密接面Ａ及び側壁面
Ｂの方向に押し上げられる。樹脂部材３が押し上げられ
ることにより、ゴム状弾性部材４は、密接面Ａ及び側壁
面Ｂに押し付けられる。

【００３０】このように構成された密封装置１は、図２
（ａ）に示すような状態で使用されるものである。

【００３１】本実施の形態では、ゴム状弾性部材２が配
置される溝ＬＨ１の溝底面Ｃに傾斜面ＬＨ２を設けてい
る。図において、θ１は径方向に対する傾斜面３ｃの角
度であり、θ２は軸方向に対する傾斜面ＬＨ２の角度を
表わしている。

【００３２】ゴム状弾性部材２が、密封側領域Ｍからの
圧Ｐにより傾斜面ＬＨ２及び傾斜面３ｃに沿って潜り込
むことにより、樹脂部材３及びゴム状弾性部材４を所定
の位置（大気側領域Ｏ側の環状隙間方向）に移動させ
て、樹脂部材３とゴム状弾性部材４とを密接させ、ゴム
状弾性部材４を密接面Ａ及び側壁面Ｂに密接させてい
る。

【００３３】樹脂部材３及びゴム状弾性部材４を環状隙
間方向に移動させるには、θ１とθ２との和が４５°と
なるように、傾斜面ＬＨ２及び傾斜面３ｃを設定するこ
とが好ましく、本実施の形態では、θ１＝３０°，θ２
＝１５°としている。

【００３４】これにより、ゴム状弾性部材４が略均等に
密接面Ａ及び側壁面Ｂに密接することができ、良好な密
封性能を得ることができる。また、溝ＬＨ１に傾斜面Ｌ
Ｈ２を設けることにより、傾斜面３ｃの角度を小さくす
ることができ、樹脂部材３の厚さを確保することができ
るので、ガス耐透過性の向上を図ることが可能となる。
特に、溝ＬＨ１の軸方向の寸法が小さい場合に効果的で
ある。

【００３５】樹脂部材３は、ゴム状弾性部材２に押圧さ
れることにより、密接部３ａ及び３ｂで密接面Ａ及び側
壁面Ｂを押し付けるとともに、ゴム状弾性部材４に密接
してゴム状弾性部材４を密接面Ａ及び側壁面Ｂの方向に
押し付けている。

【００３６】ゴム状弾性部材４は、樹脂部材３に押圧さ
れることにより、密接面Ａ及び側壁面Ｂに押し付けられ
る。

【００３７】初期状態においては、ゴム状弾性部材２
は、つぶしが与えられているので、定常的に隙間ゼロと
して密接面Ａ及び溝底面Ｃに密接して環状隙間を密封す
る。

【００３８】ガス透過は、膜となる密封装置の両側に圧
力差がある場合に生じるものであり、圧力差がほとんど
ゼロの場合には、ガス透過は無視できるので隙間漏れを
封じればよく、これはゴム状弾性部材２により達成され
る。

【００３９】しかしながら、圧力差がある場合には、ガ
スがゴム状弾性部材２を透過してしまう場合があり、こ
のような場合に本実施の形態は、密封側領域Ｍからの加
圧状態により、ゴム状弾性部材２，樹脂部材３，ゴム状
弾性部材４の組み合わせでセルフシールを発現させるも
のである。

【００４０】すなわち、ゴム状弾性部材２を透過したガ
スは、樹脂部材３により透過を遮断することができる。
そして、樹脂部材３には僅かながら弾性があるため、密
接部３ａ及び３ｂで密接面Ａ及び側壁面Ｂを押し付ける
ことにより、隙間漏れを極力抑えることが可能となる。
それでも樹脂部材３は隙間漏れを起こす可能性があり、
その場合に、ゴム状弾性部材４が密接面Ａ及び側壁面Ｂ
に弾性接触していることにより、環状隙間を確実に密封
している。

【００４１】それに加えて、本実施の形態では、ゴム状
弾性部材４をガス透過量を抑える形状としている。

【００４２】ここで、ガスの透過量は、［透過量Ｑ］＝［透過係数Ｋｐ］×［ガスとの接触
面積Ｓ］×［圧力差Ｐ］×［時間ｔ］÷［膜厚
ｈ］で表わされるものであり、従って、「Ｓを小さく、か
つ、ｈを大きく」することにより、透過量Ｑを抑えるこ
とができる。

【００４３】これは、図２（ｂ）に示すように、ゴム状
弾性部材４の形状を、ガスの透過経路に対して、断面積
（Ｓ）を小さく、透過距離（ｈ）が大きくなるような形
状とすることによりガス透過量を抑えることができると
いうものである。

【００４４】なお、ゴム状弾性部材２，樹脂部材３，ゴ
ム状弾性部材４は一体化して設けてもよく、また、組み
合わせて用いても良い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前記第１のゴム状弾性部材により環状隙間を定常的に密
封することができ、該第１のゴム状弾性部材を透過して
しまうガスに対しては前記樹脂部材により密封すること
ができ、さらに、前記第２のゴム状弾性部材により該樹
脂部材の隙間漏れを封止することが可能となる。加圧時
には、該第２のゴム状弾性部材は、該第１のゴム状弾性
部材により該樹脂部材を介して前記側壁面及び前記他方
の面に密接するので、密封性能を向上させることができ
る。

【００４６】また、前記第２のゴム状弾性部材は、ガス
が透過する透過経路に対して、断面積を小さく、透過経
路の距離を大きくする形状をとることができるので、ガ
スの透過量を抑えることができる。

【００４７】また、前記樹脂部材は、前記側壁面及び前
記他方の面に密接する密接部をそれぞれ備えるので、該
樹脂部材からの隙間漏れを極力抑えることが可能とな
る。

【００４８】また、前記第１のゴム状弾性部材は、前記
溝底部に設けられた傾斜面に配置されることにより、前
記樹脂部材の厚さを保持し、かつ、該樹脂部材及び前記
第２のゴム状弾性部材を前記側壁面及び前記他方の面の
方向に押圧することができる。

【００４９】従って、透過性の高いガスを長期にわたっ
て良好に密封可能とする密封装置を提供することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は実施の形態に係る密封装置を説明
する図、同図（ｂ）はシール機能を発揮させている状態
を説明する図である。

【図２】図２（ａ）は実施の形態に係る密封装置の概略
断面図、同図（ｂ）はガスがゴム状弾性部材を透過する
状態を示す模式図である。

【符号の説明】

１密封装置２，４ゴム状弾性部材３樹脂部材３ａ，３ｂ密接部３ｃ，ＬＨ２傾斜面４ａ円筒状部４ｂ径方向部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J040 AA01 AA17 BA01 CA01 EA15 EA17 FA05 HA11 3J043 AA11 AA15 BA04 BA08 BA09 CA04 CA05 CA06 CB13 DA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状隙間を形成する２対向面のいずれか一
方の面に形成された環状溝に配置されて、該環状隙間の
ガス漏れを封止する密封装置において、前記環状溝の溝底部及び他方の面に密接する第１のゴム
状弾性部材と、前記第１のゴム状弾性部材の反密封側に設けられ、該第
１のゴム状弾性部材に押圧される傾斜面を有する樹脂部
材と、前記樹脂部材の反密封側に設けられ、該樹脂部材に押圧
されて前記環状溝の反密封側の側壁面及び前記他方の面
に密接する第２のゴム状弾性部材と、を備えることを特徴とする密封装置。
【請求項２】前記第２のゴム状弾性部材は、前記他方の面に密接する円筒状部と、前記円筒状部の反密封側の端部から前記溝底部に向かっ
て延出するとともに、前記樹脂部材に押圧されて前記側
壁面に密接する径方向部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】前記樹脂部材は、前記側壁面及び前記他方
の面に密接する密接部をそれぞれ備えることを特徴とす
る請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】前記第１のゴム状弾性部材は、前記溝底部に設けられる傾斜面に配置されることを特徴
とする請求項１，２または３に記載の密封装置。