JP2004108430A

JP2004108430A - 密封装置

Info

Publication number: JP2004108430A
Application number: JP2002269716A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Tokumitsu; 徳光　英之; Osamu Kobayashi; 小林　修
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】ガス遮蔽性及び装着性に優れた密封装置を提供する。
【解決手段】環状溝を一周する連続したゴム状弾性部材と、ゴム状弾性部材の側方を被覆すると共に環状溝に沿った周上で一部切断された切断部を有するガス遮蔽性の高い樹脂部材と、を備える。これにより、透過漏れ及び隙間漏れが防止されると共に、十分な伸び性を有し装着も容易である。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高分子材料に良く溶解し遮蔽が困難な二酸化炭素のような分子サイズの小さな流体を密封する密封装置に関するものである。この密封装置は、例えば配管継手等に使用可能である。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍機等に用いられる冷媒は現在、新冷媒と呼ばれるフロンＲ−１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）が主流であるが、環境規制等の問題から、将来使用禁止が予定されている。
【０００３】
この冷媒の代替品として近年注目されているのは、炭化水素系ガスと二酸化炭素ガスである。特に二酸化炭素ガスは安全性、取り扱いの容易性等から次世代冷媒として注目を集めている。
【０００４】
しかし、二酸化炭素ガスはフロンよりも高圧になり、また一般的な高分子材料への透過性・溶解度も高いため、ブリスター（発泡）が発生し易く、仮にブリスターが発生しなかったとしても材料それ自体を二酸化炭素ガスが透過してしまうため圧力維持や密封を困難なものとしている。
【０００５】
密封材料としてゴム材料を用いても一般的には二酸化炭素ガス透過率が高く、特に１ＭＰａ以上では著しく高いため、二酸化炭素ガスを十分密封することはできない。また、二酸化炭素はポリマー中へ溶解し易いため、ゴム材料の膨潤が大きい。また、使用圧力が高いために、いわゆる「はみ出し」現象が発生し、それに伴う破壊が生じる。
【０００６】
このため、二酸化炭素ガスを密封する装置には、従来、金属同士を接触させるような継手、例えばメタルシールやフレア管継手等が利用されていた。
【０００７】
しかしながら、車輌搭載用の空調装置等にあっては、配管用作業の容易性や振動に対する耐久性が要求されるため、メタルシール等は使用できない。そのため、ゴム材料製のＯリングで密封する継手の要請が強い。
【０００８】
ところが、先にも記載したとおり、ゴム材料は二酸化炭素ガスの遮蔽性が低く、長期にわたる使用では二酸化炭素ガスの漏れ量が多くなる。また、ゴム材料に対する二酸化炭素ガスの溶解による膨潤から「はみ出し」現象も大きくなり、耐久性の問題も免れない。
【０００９】
そこで、芯材の一部を不連続とし、伸縮性を付与したゴム被覆リングが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
また、遮蔽板とＯリングの組み合わせにより、二酸化炭素ガスの密閉性を得るＣＯ_２冷媒用シール装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１１】
また、樹脂部材とゴム状弾性部材（一体成形品）からなる二酸化炭素ガスの密閉性を得るＣＯ_２冷媒用密封装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−００５２９４号公報
【特許文献２】
特開２００１−３５５７３３号公報
【特許文献３】
特開２００２−１５６０４２号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では、シール自体のつぶし代が得られない問題がある。よって、つぶし代が大きく取れないことから、二酸化炭素ガスの透過漏れ以外に隙間漏れが生じる可能性があった。
【００１４】
また、特許文献２及び特許文献３では、配置関係が適切でなければならないことや装着困難な形状であることから、継手への装着性に問題がある。さらには、この場合にも特許文献１と同様につぶし代が遮蔽板や樹脂部材によって制約を受けてしまっていた。
【００１５】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガス遮蔽性及び装着性に優れた密封装置を提供することにある。
【００１６】
【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、環状隙間の内外周面となる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前記環状隙間を密封する密封装置であって、前記環状溝を一周する連続したゴム状弾性部材と、該ゴム状弾性部材の側方を被覆すると共に前記環状溝に沿った周上で一部切断された切断部を有するガス遮蔽性の高い被覆部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成では、ゴム状弾性部材を透過する二酸化炭素ガスのようなガスの漏洩をゴム状弾性部材の側方を被覆した被覆部材で密封して透過漏れを防ぐことができる。また、ゴム状弾性部材の側方を被覆部材で被覆しただけであり、装置自体が十分なつぶし代を有し、内外周に至る側方を被覆部材が被覆することで、隙間漏れを防ぐことができる。さらに、ゴム状弾性部材とそれに被覆された被覆部材で成る単純な一体化したものであり、被覆部材の周上の一部に切断部を有して一周を伸び広げる十分な伸び性があるので、環状溝への装着も容易である。
【００１８】
前記被覆部材が被覆する前記ゴム状弾性部材の側方は、前記ゴム状弾性部材の反密封側であることが好適である。
【００１９】
これによると、密封側の使用圧力が高い高圧条件での使用の場合に、ゴム状弾性部材が反密封側へはみ出すはみ出しを被覆部材で抑制することができる。
【００２０】
前記ゴム状弾性部材の４ＭＰａ、２５℃における二酸化炭素透過係数が１．０×１０^−１２ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ）未満、
前記被覆部材の４ＭＰａ、２５℃における二酸化炭素透過係数が１．０×１０^−１４ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ）未満である材料の組み合わせで構成されたことが好適である。
【００２１】
これによると、より効果的に二酸化炭素ガスの透過漏れを防止した密封ができる。
【００２２】
前記被覆部材の前記ゴム状弾性部材を被覆した厚みが１〜２００μｍであることが好適である。
【００２３】
これによると、被覆部材は薄く柔軟性があるので、剥離することなくゴム状弾性部材の変形に追随すると共につぶし代を大きく取ることができ、より効果的にガスの密封ができる。
【００２４】
前記被覆部材に前記ゴム状弾性部材を被覆した厚み方向で貫通した孔を設け、該孔にも前記ゴム状弾性部材を充填させて前記被覆部材と前記ゴム状弾性部材とを一体化したことが好適である。
【００２５】
これによると、アンカー効果が発揮されて被覆部材とゴム状弾性部材との剥離が生じず双方の接着がより良く行われる。
【００２６】
【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、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２７】
以下に図１〜図４を用いて実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る密封装置１を示す外観図及び断面図である。図２は実施の形態に係る密封装置１の装着状態を示す断面図である。図３は実施の形態に係る密封装置１の樹脂部材３を示す図である。図４は実施の形態に係る密封装置１の成形方法を示す図である。
【００２８】
この密封装置１が配置される環状隙間は、相対運動を行う例えば回転軸もしくは往復動軸とハウジングとによって形成されてもよく、また相対運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、継手の内外周の第１、第２ハウジング１０，２０間に環状隙間が形成された場合について説明する。
【００２９】
密封装置１は、図２に示すように、環状隙間の外周面を表面に形成する第１ハウジング１０と環状隙間の内周面を表面に形成する第２ハウジング２０との間で、第２ハウジング２０の環状溝２１に配置されて両ハウジング１０，２０に密接して密封側Ｍの二酸化炭素ガスを反密封側Ｏへ漏れの無いように密封する。
【００３０】
密封装置１は、図１に示すように、断面円形のゴム状弾性部材２と、ゴム状弾性部材２の反密封側Ｏの表面を被覆した被覆部材としての樹脂部材３と、から構成されている。
【００３１】
ゴム状弾性部材２は、断面円形で環状溝２１を一周する連続したリング形状である。形状としては、いわゆるＯリングと同形状である。
【００３２】
このゴム状弾性部材２は、材料として例えば、ブチルゴム、塩素化ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム、ニトリルゴム等が用いられている。これらの材料を用いたゴム状弾性部材２の４ＭＰａ、２５℃における二酸化炭素透過係数が１．０×１０^−１２ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ）未満であることが好ましい。
【００３３】
一方、樹脂部材３は、図３に示すように、断面円形のゴム状弾性部材２の反密封側Ｏをゴム状弾性部材２の内外周に至る表面に合わせて円弧状（円周の５０％）に被覆した断面半円筒形状であり、環状溝２１に沿った周上で一部切断された切断部４を１箇所有する。なお、切断部４は１箇所に限られず、複数設けることもできる。
【００３４】
また、樹脂部材３には、ゴム状弾性部材２を被覆した厚み方向で貫通した周上４箇所の孔５が形成されている。孔５にはゴム状弾性部材２が充填されて樹脂部材３の表面に盛り上がっており、アンカー効果が発揮されて樹脂部材３とゴム状弾性部材２との剥離が生じず双方の接着がより良く行われ、樹脂部材３とゴム状弾性部材２とを一体化する。
【００３５】
この樹脂部材３は、二酸化炭素透過係数が小さな材料を用い、二酸化炭素ガスの透過を防止するガス遮蔽性を発揮する。材料として例えば、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー等が用いられている。これらの材料を用いた樹脂部材３の４ＭＰａ、２５℃における二酸化炭素透過係数が１．０×１０^−１４ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ）未満であることが好ましい。
【００３６】
また、樹脂部材３のゴム状弾性部材２を被覆した厚みは、１〜２００μｍである。このため、樹脂部材３は、薄く柔軟性があり、剥離することなくゴム状弾性部材２の変形に追随すると共につぶし代を大きく取ることができる。
【００３７】
以上の密封装置１は、以下のようにして製造される。まず、射出成形法を用いて樹脂部材３を成形し、成形後に切断部４及び孔５を形成する。次に、完成した樹脂部材３をゴム金型にはめ込み、この上に未加硫ゴム生地６を置く（図４（ａ）参照）。樹脂部材３をはめ込んだゴム金型には、図１のように樹脂部材３の孔５に充填されたゴム生地６がさらに樹脂部材３の表面で僅かに盛り上がるような窪みを形成しておく。そして、ゴム金型の上にこれらを重ね合わせたものを圧縮成形等で加硫し、複合成形体として密封装置１を成形する（図４（ｂ）参照）。
【００３８】
このように構成された密封装置１は、図２に示す状態で使用される。即ち、密封装置１は、環状溝２１内に配置され、両ハウジング１０，２０の組込みにより密封装置１の内外周が押圧されて断面楕円形となり、ゴム状弾性部材２が環状隙間を定常的に密封する。
【００３９】
また、樹脂部材３もゴム状弾性部材２から剥離することなくゴム状弾性部材２の変形に追随する。これは、樹脂部材３が薄く柔軟性があるためである。また、孔５にゴム状弾性部材２を充填させて表面に盛り上がることによりアンカー効果を発揮させていることから、このような断面楕円形となっても樹脂部材３はゴム状弾性部材２の表面から剥離することなく接着された状態で維持されている。
【００４０】
以上のように、密封装置１自体がつぶし代を大きく取ることができ、断面円形から断面楕円形となるまで圧縮変形することができる。
【００４１】
そして、この装着状態では、密封側Ｍの二酸化炭素ガスが反密封側Ｏへ向かって来ると、密封装置１が十分なつぶし代を有して断面楕円形に変形しており、ゴム状弾性部材２の内外周に至る反密封側Ｏを樹脂部材３が被覆するので隙間漏れを防ぐ。
【００４２】
また、二酸化炭素ガスが図示矢印で示すようにゴム状弾性部材２を透過するが、ゴム状弾性部材２の反密封側Ｏを被覆する樹脂部材３に対して二酸化炭素ガスは透過しにくいために透過漏れをも防ぐことができる。
【００４３】
また、密封側Ｍの使用圧力が高い高圧条件での使用の場合に、ゴム状弾性部材２が反密封側Ｏへはみ出しを生じさせようとするが、樹脂部材３がゴム状弾性部材２の反密封側Ｏを被覆しているために、ゴム状弾性部材２のはみ出しは樹脂部材３によって防止される。
【００４４】
なお、密封装置１は、ゴム状弾性部材２とそれに被覆された樹脂部材３で成る単純な一体化したものであり、樹脂部材３の周上の一部に切断部４を有しており、切断部４でゴム状弾性部材２のみがつながった伸び性を許容したことにより密封装置１の一周を伸び広げる十分な伸び性があるので、環状溝２１への装着も容易である。
【００４５】
以上、本実施の形態について説明したが、ゴム状弾性部材２を被覆する被覆部材としては、樹脂部材３に限られず、ガス透過を防ぎ被覆可能な部材であれば金属等他のものでもよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、樹脂部材３がゴム状弾性部材２の反密封側Ｏの側方を被覆するものであったが、側方としてゴム状弾性部材２の密封側Ｍを被覆して先にガス透過を防ぐようにしてもよい。しかし、この密封側Ｍを被覆する場合には、ゴム状弾性部材２のはみ出し防止の機能を樹脂部材３は得ることはできない。このように、側方とは、密封側Ｍや反密封側Ｏの軸方向両側のことをいう。
【００４７】
ここで、樹脂部材３がゴム状弾性部材２の反密封側Ｏの側方において、ゴム状弾性部材２の内外周に至る円弧の部分（円周の５０％）を被覆していたが、装着時の圧縮状態で隙間漏れを防ぐように両ハウジング１０，２０に密接する被覆円弧であれば円周の５０％以下であってもよい。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、樹脂部材３をゴム状弾性部材２に接着する方法として、樹脂部材３に設けた孔５にゴム状弾性部材２を充填してアンカー効果によりより良く接着を行う方法を採用していたが、これに限られず、接着剤による接着やその他のアンカー効果を発揮させる結合等種々の方法を採用することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ゴム状弾性部材を透過する二酸化炭素ガスのようなガスの漏洩をゴム状弾性部材の側方を被覆した被覆部材で密封して透過漏れを防ぐことができる。また、ゴム状弾性部材の側方を被覆部材で被覆しただけであり、装置自体が十分なつぶし代を有し、内外周に至る側方を被覆部材が被覆することで、隙間漏れを防ぐことができる。さらに、ゴム状弾性部材とそれに被覆された被覆部材で成る単純な一体化したものであり、被覆部材の周上の一部に切断部を有して一周を伸び広げる十分な伸び性があるので、環状溝への装着も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る密封装置を示す外観図及び断面図である。
【図２】実施の形態に係る密封装置の装着状態を示す断面図である。
【図３】実施の形態に係る密封装置の樹脂部材を示す図である。
【図４】実施の形態に係る密封装置の成形方法を示す図である。
【符号の説明】
１　密封装置
２　ゴム状弾性部材
３　樹脂部材
４　切断部
５　孔
６　未加硫ゴム生地
１０　第１ハウジング
２０　第２ハウジング
２１　環状溝

Claims

環状隙間の内外周面となる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前記環状隙間を密封する密封装置であって、
前記環状溝を一周する連続したゴム状弾性部材と、
該ゴム状弾性部材の側方を被覆すると共に前記環状溝に沿った周上で一部切断された切断部を有するガス遮蔽性の高い被覆部材と、
を備えたことを特徴とする密封装置。
前記被覆部材が被覆する前記ゴム状弾性部材の側方は、前記ゴム状弾性部材の反密封側であることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
前記ゴム状弾性部材の４ＭＰａ、２５℃における二酸化炭素透過係数が１．０×１０^−１２ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ）未満、
前記被覆部材の４ＭＰａ、２５℃における二酸化炭素透過係数が１．０×１０^−１４ｃｍ^３（ＳＴＰ）・ｃｍ／（ｃｍ^２・ｓｅｃ・Ｐａ）未満である材料の組み合わせで構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の密封装置。
前記被覆部材の前記ゴム状弾性部材を被覆した厚みが１〜２００μｍであることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の密封装置。
前記被覆部材に前記ゴム状弾性部材を被覆した厚み方向で貫通した孔を設け、該孔にも前記ゴム状弾性部材を充填させて前記被覆部材と前記ゴム状弾性部材とを一体化したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密封装置。