JP2004060830A

JP2004060830A - リップ型高圧シール

Info

Publication number: JP2004060830A
Application number: JP2002222298A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tokumitsu; 徳光　英之; Osamu Kobayashi; 小林　修
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路に使用することが可能で、高圧ガスをシールするのに適したリップ型高圧シールを提供する。
【解決手段】ハウジング２側に固定されて軸６の周面に摺動自在に密接するシールリップ７と、シールリップ７の密封流体側の面に被着された被覆材８とを有するリップ型高圧シール１であって、シールリップ７は、高強度、高硬度、低摩擦および低摩耗性のゴム配合物（水素添加ＮＢＲに対してカーボンブラック、シリカ、グラファイトまたはカーボンファイバー等の充填材を体積分率で４５％以上配合したもの等）で形成され、被覆材８は、高ガスバリア性かつ非エラストマー性の高分子材料（ポリアミド、ポリイミド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、液晶ポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリビニルアルコール等）で形成されていることにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジングとその軸孔に挿通した回転軸との間において流体シールを行なうために用いられるリップ型シールに係り、更に詳しくは、高圧・高温の二酸化炭素ガスや超臨界流体二酸化炭素のように高度な溶解性、拡散性を有する流体をシールするのに適したリップ型高圧シールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空調装置の冷凍回路に装入されるフロンガスのような冷媒を圧縮するためにコンプレッサが使用されており、このコンプレッサの軸シールにはリップ型高圧シールが使用されている。
【０００３】
従来のリップ型高圧シールは、例えば実開平０２−１１０７６０号公報、実開平０２−１４６２６９号公報、実開平０３−１０２６５８号公報または特開平１１−１２５３３７号公報に掲載されているように、テフロン（登録商標、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ））のような低摩擦材料で形成された第一のシールリップと、ニトリルゴムやフッ素ゴムのような弾力的なエラストマー材料で形成された第二のシールリップとを備えている。後者の弾力的なエラストマー材料で形成された第二のシールリップは、主として、軸が回転していないときの静的シールを行なう役割を果たす。前者の第一のシールリップを形成するＰＴＦＥは、第二のシールリップを形成する弾力的なエラストマー材料に比べて曲げに対する耐久性が高く、耐摩耗性および耐熱性に優れているため、第一のシールリップは冷媒の高圧力に良く耐える。
【０００４】
ところで、昨今、フロンガスによるオゾン層の破壊を回避して地球環境の保全を図るため、フロンガスに代わる冷媒として炭化水素やアンモニア、二酸化炭素の使用が検討されている。これらの中でも二酸化炭素は比較的容易に液化し、毒性も小さいため、汚染や安全性の観点から好ましいと考えられている。
【０００５】
しかしながら、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路を実現するにあたり克復しなければならない問題は、コンプレッサの軸シールは流体シールの分野では未経験の非常に高い圧力に晒されるということである。何故ならば、図３のモリエル線図に示すように、冷媒として例えばフロンＲ−１３４ａを使用する冷凍回路においては冷媒の圧力は約０．４ＭＰａから約１．４ＭＰａの範囲にとどまるのに対して、二酸化炭素を使用する冷凍回路においては、コンプレッサに入る二酸化炭素は約４ＭＰａから約１２ＭＰａという冷媒ガスとしては非常に高い圧力範囲になると推測される。したがって、このようにコンプレッサの軸シールは約４ＭＰａから約１２ＭＰａという極めて高い二酸化炭素の圧力を受けることに加えて、二酸化炭素自体が本来、高分子材料への溶解性が高く高分子材料を透過し易いものであるため、ＰＴＦＥやゴム等の材料では、高圧の二酸化炭素ガスが容易に透過し、約４ＭＰａ以上という高圧下での二酸化炭素の漏れ量は冷凍回路を実用化する上で許容できないものである。
【０００６】
また、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路を実現するにあたりコンプレッサの軸シールが克復しなければならない第二の問題は、この冷凍回路の冷凍サイクルの過程で二酸化炭素が超臨界流体に達するということである。図４の相図に示すように、二酸化炭素は臨界温度３１．０６℃および臨界圧力７．３８ＭＰａよりも高い温度および圧力条件で超臨界流体となる。超臨界流体二酸化炭素は気体より液体に近い密度を呈するため、シールリップを構成するＰＴＦＥに大量に溶解する。溶解した二酸化炭素は、冷凍回路の圧力が下がったときに気化し、ＰＴＦＥ内部に取り残された二酸化炭素は圧力差により急激に膨張し、結果としてＰＴＦＥを発泡させる。その結果、シールリップを構成するＰＴＦＥは二酸化炭素の圧力変化による内部歪みの発生で破壊され、早期に機械的強度を喪失する。
【０００７】
また、炭酸ガスを用いる冷凍回路の他の問題は、高圧の二酸化炭素によりリップシールにＰＴＦＥの弾性限界を超えた引っ張り応力が局部的に作用するということである。ＰＴＦＥは比較的低い弾性率を有するため、弾性限界を超えた引っ張り応力が作用すると、ＰＴＦＥリップは局部的に変形（永久変形）し、静的シール性能を低下させる。
【０００８】
これらの問題点を解決するために、本願発明者らは先に、ＰＣＴ／ＷＯ００／７９１５７Ａ１公報に掲載されたように、高ガスバリア性樹脂を積層したリップシールを提案している。
【０００９】
しかしながら、このリップシールでは、３０００ｒｐｍ程度の低速回転では問題を生じることがないものの、６０００ｒｐｍを超えるような高速回転では、摺動部を構成するＰＴＦＥ材料に極度の摩耗や変形が発生することがある。二酸化炭素を冷媒に使用する場合、高回転になればなるほど潤滑油の効果が消失し、リップと軸間は殆ど固体潤滑状態になり、摺動発熱の増加や摩耗の増加が生じると考えられ、摩耗量が増加すれば静的シール性能が低下してしまう。また、高ガスバリア性樹脂は柔軟性に欠けるため、１０ＭＰａを超えるような圧力ではリップの割れが発生するほか、軸振れ発生時に振れに追従することができず、よってガス漏れが大きくなる虞がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の点に鑑みて、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路に使用することが可能で、高圧のガスをシールするのに適したリップ型高圧シールを提供することを目的とする。また、二酸化炭素のような高度に溶解性、透過性のガスをシールするのに適したリップ型高圧シールを提供することを目的とする。また冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機において遭遇するような極めて高い流体圧力に抗してハウジングと軸との間の流体シールを確立することを目的とする。更にまた、約１２ＭＰａにも達することがある高い流体圧力下で良好なシール性を発揮することが可能な低摩耗性のリップ型高圧シールを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１によるリップ型高圧シールは、ハウジング側に固定されて軸の周面に摺動自在に密接するシールリップと、前記シールリップの密封流体側の面に被着された被覆材とを有するリップ型高圧シールであって、前記シールリップは、高強度、高硬度、低摩擦および低摩耗性のゴム配合物で形成され、前記被覆材は、高ガスバリア性かつ非エラストマー性の高分子材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項２によるリップ型高圧シールは、上記した請求項１のリップ型高圧シールにおいて、被覆材を形成する高分子材料は、圧力４ＭＰａの二酸化炭素に対して１．０×１０^−１３（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下、より好ましくは１．０×１０^−１４（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下のガス透過係数を有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項３によるリップ型高圧シールは、上記した請求項１のリップ型高圧シールにおいて、シールリップを形成するゴム配合物は、その硬度が９０（ＪＩＳ　Ａ）以上であることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項４によるリップ型高圧シールは、上記した請求項１のリップ型高圧シールにおいて、シールリップを形成するゴム配合物は、その２０℃における熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項５によるリップ型高圧シールは、上記した請求項１ないし４の何れかに記載されたリップ型高圧シールにおいて、被覆材を形成する高分子材料は、ポリアミド、ポリイミド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、液晶ポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリビニルアルコールを主材として形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
更にまた、本発明の請求項６によるリップ型高圧シールは、上記した請求項１ないし４の何れかに記載されたリップ型高圧シールにおいて、シールリップを形成するゴム配合物は、水素添加ＮＢＲに対してカーボンブラック、シリカ、グラファイトまたはカーボンファイバー等の充填材を体積分率で４５％以上配合したものであることを特徴とするものである。
【００１７】
上記構成を備えた本発明のリップ型高圧シールにおいては、その構成部品であるシールリップが、高強度、高硬度、低摩擦および低摩耗性のゴム配合物で形成され、このシールリップに被着される被覆材が、高ガスバリア性かつ非エラストマー性の高分子材料で形成されている。また、好ましくは、被覆材を形成する高分子材料が、圧力４ＭＰａの二酸化炭素に対して１．０×１０^−１３（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下、より好ましくは１．０×１０^−１４（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下のガス透過係数を有し、シールリップを形成するゴム配合物が、硬度を９０（ＪＩＳ　Ａ）以上とされ、２０℃における熱伝導率を０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上とされる。被覆材を形成する高分子材料は、ポリアミド、ポリイミド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、液晶ポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリビニルアルコールよりなり、シールリップを形成するゴム配合物は、水素添加ＮＢＲに対し、カーボンブラック、シリカ、グラファイトまたはカーボンファイバー等の充填材を体積分率で４５％以上配合したものよりなる。
【００１８】
したがって、このようにシールリップが高ガスバリア性の高分子材料よりなる被覆材で被覆されると、高圧の二酸化炭素の透過を効果的に阻止し、長期間に亙って二酸化炭素の透過漏れを最小限に抑えることが可能となる。シールリップに対する被覆材の厚さの比率は１％以上、より好ましくは２％以上、更に好ましくは５％以上が好適であり、このように被覆材の厚さを設定することによりガスバリア層の厚みが充分に確保されるため、ガスの透過漏れを最小限に抑えることが可能となる。
【００１９】
また、シールリップを形成する高ガスバリア性の高分子材料で被覆されたゴム配合物は、単独のゴム材料と比較して高い剛性を有する。したがって、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路に存在する約４ＭＰａから約１２ＭＰａという高圧力に良く対抗することができ、充分な静的シール機能および動的シール機能を発揮することが可能となる。
【００２０】
また、好ましくは、被覆材を形成する高分子材料は高い弾性率を有するものとする。このような高い弾性を有する高分子材料で被覆されたシールリップは、溶解した二酸化炭素の発泡により破壊されることがなく、長期間に亙って超臨界流体二酸化炭素の溶解と発泡の反復に耐えることができる。また、高圧の二酸化炭素による大きな応力が局部的に作用してもシールリップは塑性変形せず、静的シール性能を維持することができる。
【００２１】
低摩擦および低摩耗性のゴム配合物は、シールリップの摺動摩擦を軽減し、発熱を防止するので、ポリアミドのような高分子材料に熱負荷がかかるのを防止する。また、高圧力が作用してもシャフトの高回転によって生じる摩耗が少ないため、充分な静的シール機能および動的シール機能を発揮することができる。
【００２２】
好ましい実施形態において、シールリップは、特開２００２−８０６３９号公報に掲載された水素化ニトリルゴム組成物で形成される。この組成物は、本願発明者らが鋭意研究した結果として、優れた耐熱性、耐圧変形性、摩耗特性および熱伝導性を発揮して高圧用シール材の成形材料として有効に利用し得るようにしたものであって、具体的には、アクリロニトリル結合量が３８％以下、水素添加率が９０％以上、ヨウ素価（中心値）が２８以下である水素化ニトリルゴム１００重量部当り約１２０重量部以上の合計量となるカーボンブラックおよび他の充填剤を配合してなり、２０℃における熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、５０％モジュラスが１４ＭＰａ以上の架橋物を与える組成物である。
【００２３】
本発明の他の観点において、本発明は、高圧ガスを収容するハウジングと相対回転する軸との間の流体シールを行なう方法を提供するもので、この方法は、高ガスバリア性かつ非エラストマー性の高分子材料で被覆したゴム材料で形成された環状のシールリップを備えたリップ型シールを準備し、前記シールリップの高圧側のみに高ガスバリア性材料を被覆することで、低摩擦、低摩耗ゴム材料のみが軸に接触するように軸とハウジングの間にリップ型シールを装着し、約３ＭＰａより高い圧力のガスをシールの流体側に作用させながら軸とハウジングとを相対回転させ、もって、シールリップの高ガスバリア性によりガス透過を実質的に防止しながら、ガスの高圧力によりゴム材料を弾力的に軸振れに追従させ、なおかつ、軸の高速回転による摩耗を最小限にすることを特徴とする。
【００２４】
以上の構成を有するとともに作用を奏する本発明によれば、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路に使用することが可能で、高圧ガスをシールするのに適したリップ型シールを提供することができ、二酸化炭素のような高度に溶解性、透過性のガスをシールするのに適したリップ型シールを提供することができる。また、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機において遭遇する極めて高い流体圧力に抗して軸およびハウジング間の流体シールを確立することができ、更にまた、約１２ＭＰａにも達する高圧の密封流体を有効にシールにし、かつ摩耗の少ないリップ型シールを提供することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
【００２６】
図１は、本発明の実施形態に係るリップ型高圧シール１の半裁断面を示している。
【００２７】
当該実施形態に係るリップ型高圧シール１は、空調装置の冷凍回路において冷媒として二酸化炭素をシールするものであって、以下のように構成されている。
【００２８】
すなわち先ず、当該リップ型高圧シール１をハウジング２の軸孔内周に取り付けるための金属製の取付環３が設けられており、この取付環３に環状の弾性体４がインサート成形の実施により一体成形されている。弾性体４には、ハウジング２の軸孔内面に密接して取付環３およびハウジング２間をシールする外周シール部５と、軸６の周面に摺動自在に密接して取付環３および軸６間をシールするシールリップ（第二シールリップ）７とが一体に設けられており、後者のシールリップ７はそのリップ端を密封流体側Ａに向けて傾斜させている。またこの弾性体４は、高強度、高硬度、低摩擦および低摩耗性を備えたゴム配合物によって成形されており、具体的には、水素添加ＮＢＲに対しカーボンブラック、シリカ、グラファイトまたはカーボンファイバー等の充填材を体積分率で４５％以上配合したものによって成形されている。ゴム配合物の硬度は９０（ＪＩＳ　Ａ）以上とされており、またその２０℃における熱伝導率は０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上とされている。
【００２９】
弾性体４の密封流体Ａ側の面に、被覆材８が全面に亙って被着されている。この被覆材８は、高ガスバリア性および非エラストマー性を備えた高分子材料によって皮膜状に成形されており、具体的には、ポリアミド（ナイロン６）、ポリイミド（メクコート）、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、液晶ポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリビニルアルコールによって皮膜状に成形されている。高分子材料のガス透過係数は、圧力４ＭＰａの二酸化炭素に対し１．０×１０^−１３（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下、より好ましくは１．０×１０^−１４（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下とされている。またこの被覆材８は、共押出法、接着法、キャスト法または熱圧着法等によって弾性体４に接合されており、シールリップ７とともに一つの一体の複合リップを形成している。
【００３０】
シールリップ７の大気側Ｂに、このシールリップ７をバックアップするためのバックアップリング９が設けられている。またこのバックアップリング９の大気側ＢにＰＴＦＥ等よりなる樹脂リップ（第一シールリップ）１０が設けられており、この樹脂リップ１０の更に大気側に、この樹脂リップ１０をバックアップするためのバックアップリング１１が設けられている。これらのバックアップリング９，１１および樹脂リップ１０は、取付環３の大気側端部３ａを径方向内方へ折り曲げることにより当該シール１に対してカシメ固定されている。
【００３１】
シールリップ７および樹脂リップ１０の装着前自由状態における内径寸法はそれぞれ、軸６の外径寸法よりも小さく形成されており、よって当該シール１をハウジング２に装着して当該シール１の内周に軸６を挿通させると、所定の締め代が設定される。また、シールリップ７のリップ端内周面および樹脂リップ１０の内周面にはそれぞれ、螺旋形のポンピング要素１２，１３が設けられている。
【００３２】
上記構成のリップ型高圧シール１の使用にあたり、コンプレッサの非作動時には、コンプレッサのハウジング２内の二酸化炭素ガスの圧力は、図３のモリエル線図から理解されるように、約１２ＭＰａという非常に高いレベルになることがある。しかしながら当該シール１では、シールリップ７の密封流体側の面に被着された被覆材８が高度のガスバリア性を有しているため、高圧下における二酸化炭素の透過を有効に阻止することができる。
【００３３】
図２のグラフ図に、異なる圧力の二酸化炭素に対するポリアミドおよびその他の高分子材料のガス透過係数を示す。このグラフにおいて、＃１プロットはポリアミドの、＃２プロットはポリイミドの、＃３プロットはポリフッ化ビニリデンの、＃４プロットはＰＴＦＥの、＃５プロットはフッ素ゴムの、＃６プロットはブチルゴムの、＃７プロットは塩素化ポリエチレンゴムの、＃８プロットは水素添加ＮＢＲゴムのガス透過係数をそれぞれ示している。このグラフから分かるように、ＰＴＦＥおよび各種ゴム材料は１．０×１０^−１３（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））よりも大きなガス透過係数を有するのに対してポリアミドやポリイミドは圧力４ＭＰａの二酸化炭素に対し１．０×１０^−１３（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））未満の小さなガス透過係数を有しており、よって良好なガスバリア性が発揮される。
【００３４】
また、ポリアミドやポリイミドは比較的高い剛性を有しているため、シールリップ７は二酸化炭素の高圧力に良く耐えることができる。また、シールリップ７がハウジング２内の二酸化炭素の高い圧力の作用により弾力的に撓むため、摺動摩擦による動力損失や発熱を最小限に抑制することができる。また、水素添加ＮＢＲゴム配合物が耐摩耗性および耐熱性に優れているため、シールリップ７は摩耗も極めて少ないものである。
【００３５】
コンプレッサの低圧状態である約４ＭＰａの場合にも、高ガスバリア性の被覆材８を有するシールリップ７は二酸化炭素の透過を有効に阻止することができる。また、二酸化炭素の圧力が、被覆材８を有するシールリップ７を被覆材８の剛性に抗して柔軟に変形させ、シールリップ７を軸の振れに対して弾力的に追従させる。したがってポリアミド単体のシールリップと比較して、シールリップ７が静止時および軸振れ発生時にも軸６に良く密着するため、ガス漏れを最小限に抑えることができる。
【００３６】
実施例１・・・
ナイロン（三菱樹脂製品ダイアミロンＣ−Ｚ）を射出成形して厚さ０．１ｍｍのリップシール形状に成形し、それを金型に残したまま、水素添加ＮＢＲ（Ｚｅｔｐｏｌ−２０００）ゴム配合物を注入して加硫し、＃１シールリップとした。このように成形して得られた＃１シールリップ（リップ内径１０ｍｍ）を回転シャフト型摺動試験装置に組み付けて、周速２ｍ／ｓｅｃ、二酸化炭素圧力５ＭＰａの条件下で二酸化炭素の漏れ量を測定したところ、２４時間あたり１．８ｃｍ^３であった。またゴムリップの摩耗幅は０．２０ｍｍであった。また二酸化炭素１０ＭＰａで同様な試験を実施したところ、２４時間あたりの漏れ量は２．５ｃｍ^３で、摩耗幅は０．２１ｍｍであった。
【００３７】
＃１シールリップと同様にして、ナイロンシートの代わりに、フッ化ビニリデン樹脂（ダイキン工業製品ネオフロンＶＤＦ）のシート、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ダイキン工業製品ネオフロンＣＴＦＥ）のシート、ポリビニルアルコール（クラレ製品ＰＶＡ−１０５）のシートおよび塩化ビニル樹脂（新第一塩ビ製品ＺＥＳＴ８００Ｚ）のシートを用いてそれぞれのシールリップ製品を製作し、同じ摺動試験機で試験したところ、２４時間あたりの二酸化炭素の漏れ量はそれぞれ、５．１ｃｍ^３、２．７ｃｍ^３、２．４ｃｍ^３、および２．０ｃｍ^３であった。ゴムリップの摩耗幅は全て０．２０ｍｍであった。
【００３８】
実施例２・・・
予めゴム組成物を圧縮成形法によりリップシール形状に成形し、その成形品の高圧側の面にポリイミドＮＭＰ溶液を乾燥後の厚みが０．１ｍｍになるようにコーティングし、＃２シールリップとした。このようにして得られた＃２リップシールを実施例１と同様に試験したところ、２４時間あたりの二酸化炭素の漏れ量は１．９ｃｍ^３であった。またゴムリップの摩耗幅は０．２０ｍｍであった。更に、二酸化炭素１０ＭＰａで同様な試験を実施したところ、２４時間あたりの漏れ量は２．６ｃｍ^３で、摩耗幅は０．２１ｍｍであった。
【００３９】
比較例１・・・
比較のため、ナイロンシートを用いることなく、ゴム組成物のみからなる＃３シールリップを製作し、同様の試験をしたところ、２４時間あたりの二酸化炭素の漏れ量は２４．３ｃｍ^３で、ゴムリップの摩耗幅は０．２６ｍｍであった。更に、二酸化炭素１０ＭＰａで同様な試験を実施したところ、２４時間あたりの漏れ量は４０．２ｃｍ^３で、摩耗幅は０．５ｍｍであった。
【００４０】
比較例２・・・
更に比較のため、ゴム組成物リップシールを除いて、ＰＴＦＥリップシールだけにした＃４シールリップを製作し、同様の試験をしたところ、２４時間あたりの二酸化炭素の漏れ量は３０．３ｃｍ^３で、ＰＴＦＥリップの摩耗幅は１．２１ｍｍであった。更に、二酸化炭素１０ＭＰａで同様な試験を実施したところ、２４時間あたりの漏れ量は２．６ｃｍ^３で、ＰＴＦＥは塑性変形し、低圧側にはみ出した。摩耗幅は計測不能であった。
【００４１】
比較例３・・・
更に比較のため、上記ＰＣＴ／ＷＯ００／７９１５７Ａ１公報に掲載されたリップ型シールを製作し、同様の試験を実施したところ、２４時間あたりの二酸化炭素の漏れ量は２．４ｃｍ^３で、ＰＴＦＥリップの摩耗幅は０．３２ｍｍであった。更に、二酸化炭素１０ＭＰａで同様な試験を実施したところ、樹脂リップに割れが生じて、計測を中断した。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍回路に使用することが可能で、高圧ガスをシールするのに適したリップ型シールを提供することができ、二酸化炭素のような高度に溶解性、透過性のガスをシールするのに適したリップ型シールを提供することができる。また、冷媒として二酸化炭素を用いる冷凍機において遭遇する極めて高い流体圧力に抗して軸およびハウジング間の流体シールを確立することができ、更にまた、約１２ＭＰａにも達する高圧の密封流体を有効にシールにし、かつ摩耗の少ないリップ型シールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るリップ型高圧シールの半裁断面図
【図２】異なる圧力の二酸化炭素に対する種々の高分子材料のガス透過係数を示すグラフ図
【図３】冷媒としてフロンＲ−１３４ａまたは二酸化炭素を用いた冷凍回路のモリエル線図
【図４】圧力と温度変化に伴う二酸化炭素の相変化を示すグラフ図
【符号の説明】
１　リップ型高圧シール
２　ハウジング
３　取付環
３ａ　大気側端部（カシメ部）
４　弾性体
５　外周シール部
６　軸
７　シールリップ
８　被覆材
９，１１　バックアップリング
１０　樹脂リップ
１２，１３　ポンピング要素

Claims

ハウジング（２）側に固定されて軸（６）の周面に摺動自在に密接するシールリップ（７）と、前記シールリップ（７）の密封流体側の面に被着された被覆材（８）とを有するリップ型高圧シール（１）であって、
前記シールリップ（７）は、高強度、高硬度、低摩擦および低摩耗性のゴム配合物で形成され、前記被覆材（８）は、高ガスバリア性かつ非エラストマー性の高分子材料で形成されていることを特徴とするリップ型高圧シール。
請求項１のリップ型高圧シールにおいて、
被覆材（８）を形成する高分子材料は、圧力４ＭＰａの二酸化炭素に対して１．０×１０^−１３（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下、より好ましくは１．０×１０^−１４（ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ））以下のガス透過係数を有することを特徴とするリップ型高圧シール。
請求項１のリップ型高圧シールにおいて、
シールリップ（７）を形成するゴム配合物は、その硬度が９０（ＪＩＳ　Ａ）以上であることを特徴とするリップ型高圧シール。
請求項１のリップ型高圧シールにおいて、
シールリップ（７）を形成するゴム配合物は、その２０℃における熱伝導率が０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とするリップ型高圧シール。
請求項１ないし４の何れかに記載されたリップ型高圧シールにおいて、
被覆材（８）を形成する高分子材料は、ポリアミド、ポリイミド、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、液晶ポリマー、ポリクロロトリフルオロエチレンまたはポリビニルアルコールを主材として形成されていることを特徴とするリップ型高圧シール。
請求項１ないし４の何れかに記載されたリップ型高圧シールにおいて、
シールリップ（７）を形成するゴム配合物は、水素添加ＮＢＲに対してカーボンブラック、シリカ、グラファイトまたはカーボンファイバー等の充填材を体積分率で４５％以上配合したものであることを特徴とするリップ型高圧シール。