JP2007303635A

JP2007303635A - 冷凍サイクル用のシール構造

Info

Publication number: JP2007303635A
Application number: JP2006135040A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tamura; 正昭田村
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-05-15
Filing date: 2006-05-15
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】Ｏリングのはみ出しを防止し、且つガス透過量を抑えることができる冷凍サイクル用のシール構造を提供することを目的とする。
【解決手段】第１の配管継手１と第２の配管継手２を互いに挿入し、その挿入された結合部に形成された空隙部３にＯリング４とバックアップリング５を重ねて設けてそれら配管継手１，２の結合部をシールする冷凍サイクル用のシール構造において、前記第１の配管継手１若しくは前記第２の配管継手２の傾斜面１０に沿ったテーパ面１１を、前記バックアップリング５に有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍サイクル用のシール構造に関し、詳細には、冷凍サイクルに用いられる配管継手同士の接続に使用されるシール技術に関する。

例えば、二酸化炭素を冷媒として使用した冷凍サイクルにおいては、冷媒圧力がフロンガスを使用した場合の圧力よりも１０倍以上となるため、配管継手に装着されるゴム材製のＯリングなどのシール部からの冷媒の透過漏れが大きくなる。

特に、二酸化炭素を使用することにより過大な押圧力がＯリングに掛かることで、継手結合部に形成される大気側の隙間にＯリングの一部がはみ出して損傷し、その損傷部から漏れが生じる。

このガス漏れを防止するために、バックアップリングをＯリングに重ねて設けることでシール性能を高める技術が知られている（例えば、特許文献１など参照）。
特開２００５−４２８１５号公報（第３頁、第１２図および第１３図など参照）

しかしながら、バックアップリングをＯリングに重ねて配置することでＯリングのはみ出しは防止できるが、透過漏れを充分に抑制することは困難な状況にある。

そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、Ｏリングのはみ出しを防止し、且つガス透過量を抑えることができる冷凍サイクル用のシール構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第１の配管継手と第２の配管継手を互いに挿入し、その挿入された結合部に形成された空隙部にＯリングとバックアップリングを重ねて設けてそれら配管継手の結合部をシールする冷凍サイクル用のシール構造において、前記第１の配管継手若しくは前記第２の配管継手の傾斜面に沿ったテーパ面を、前記バックアップリングに有することを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷凍サイクル用のシール構造であって、バックアップリングの表面若しくは中間層に、フィルムコーティングした透過漏れ防止層を設けたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、Ｏリングに重ねて設けたバックアップリングに、配管継手の傾斜面に沿ったテーパ面を設けているので、このテーパ面が配管継手の傾斜面に密着することによってガス透過量を抑えることができる。したがって、本発明によれば、Ｏリングのはみ出しをバックアップリングで防止することができることに加えて、バックアップリングを透過し漏れる冷媒ガスの漏れを有効に抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、バックアップリングの表面若しくは中間層にフィルムコーティングした透過漏れ防止層を設けたので、この透過漏れ防止層が障壁となって冷媒ガスの透過を抑制させる。

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施形態のシール構造部分を分解して示す断面図、図２（Ａ）は配管継手にＯリングとバックアップリングを装着した状態を示すシール構造部分の断面図、図２（Ｂ）は第１及び第２の配管継手を結合させた状態を示すシール構造部分の断面図である。

本実施形態の冷凍サイクル用のシール構造は、図１及び図２に示すように、第１の配管継手１と第２の配管継手２を互いに挿入し、その挿入された結合部に形成された空隙部３にＯリング４とバックアップリング５を重ねて設けてそれら配管継手１，２の結合部をシールするように構成されている。

第１の配管継手１は、所定の直径とされた円筒形状をなすチューブ管本体１Ａと、そのチューブ管本体１Ａの先端部に後述する第２の配管継手２の先端結合部を挿入させてＯリング４及びバックアップリング５を配置させる空隙部３を形成する先端結合部１Ｂとから構成されている。

先端結合部１Ｂは、チューブ管本体１Ａよりも直径を大とした拡径部とされ、その内部空間６には、第２の配管継手２の先端結合部を挿入させるようになっている。なお、前記チューブ管本体１Ａとの連結側における先端結合部１Ｂの段差面７には、前記第２の配管継手２の先端結合部の先端部が接触しないようになっている。

第２の配管継手２は、第１の配管継手１の先端結合部１Ｂと同一直径とされた円筒形状のチューブ管本体２Ａと、そのチューブ管本体２Ａよりも若干小径の第１先端結合部２Ｂと、その第１先端結合部２Ｂよりも小径で且つＯリング４を装着させる第２先端結合部２Ｃとから構成されている。

前記チューブ管本体２Ａと第１先端結合部２Ｂ間の段差面８には、第１の配管継手１における先端結合部１Ｂの先端面９が接触する。この段差面８と先端面９との対向部分が、大気と連通する冷媒流れ出口側となる。また、第１先端結合部２Ｂと第２先端結合部２Ｃとの間には、バックアップリング５を密着させて装着させるための傾斜面１０が形成されている。この傾斜面１０が形成された部位が、前記バックアップリング５の装着部位である。

Ｏリング４は、第２の配管継手２の第２先端結合部２Ｃの周面に装着され、一側面を前記バックアップリング５に密着させる。このＯリング４は、第１の配管継手１と第２の配管継手２の結合により外周部が潰れると共に冷媒ガス圧力によってバックアップリング５との接触面が潰れる。かかるＯリング４には、例えばＮＢＲ（ニトリルゴム）、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン三元共重合体）、ＣＰＥ（塩素化ポリエチレン）、ＩＩＲ（ブチルゴム）などの従来この種に使用される材料からなるものが使用される。

バックアップリング５は、第２の配管継手２の第１先端結合部２Ｂと第２先端結合部２Ｃ間に形成された傾斜面１０に装着される。このバックアップリング５には、第２の配管継手２に形成された傾斜面１０に沿ったテーパ面１１が形成されている。テーパ面１１は、前記傾斜面１０と同一の傾斜角度として形成されており、隙間無く密着するようになっている。

そして、このバックアップリング５には、冷媒の透過性防止に優れた材料を用いることが望ましく、例えばＰＡ６または６６（ポリアミド６またはポリアミド６６）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン（ポリアセタール））、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＥＶＯＨ（エチレン・ビニルアルコール共重合体）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）などが好適である。

また、これら材料に充填剤を添加して冷媒透過漏れをさらに抑制することが好ましい。充填剤としては、例えばタルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、硫酸バリウム、ワラステナイトなどが挙げられる。

タルクは、マグネシウムの含水ケイ酸塩鉱物であり、通常、板状の結晶構造を持っている。粒度はカオリナイト粘土よりも大きく（粒子形状は板状で粒子2〜6μm）、ポリプロピレンの充填剤として使われ、その役割は剛性と熱変形の向上にある。

マイカ（雲母）は、アルカリ金属を含むアルミノケイ酸塩であり、板状構造を持つ（粒子形状は板状で粒子６０0〜３２５メッシュ）。従って、フレークの強化能力を持つ充填剤として使うことができる。マイカを添加する効果としては、熱変形温度、弾性率、曲げ強さおよび引張強さの向上、電気的特性、耐化学薬品性およびクリープ性の改善等があげられる。

ワラステナイト(珪灰石)は、カルシウム、鉄、マンガンのシクロケイ酸塩であり、各種結晶形態のうち、針状結晶を有するものは補強能力を有する充填剤として使われる。粒子形状は、針状、板状である。

このように構成された冷凍サイクル用のシール構造では、冷媒ガスが図２（Ｂ）中矢印Ｘで示す第２の配管継手２から第１の配管継手１に流れるとした場合、その冷媒ガスが二酸化炭素であるときには、Ｏリング４にフロンを冷媒ガスとしたときに比べて１０倍以上もの圧力が掛かることになる。そこで、Ｏリング４にバックアップリング５を重ねて配置することで、当該Ｏリング４の変形を抑えて損傷を回避する。

特に、本実施形態では、第２の配管継手２に形成した傾斜面１０に沿ったテーパ面１１をバックアップリング５に形成しているので、このテーパ面１１が傾斜面１０に隙間無く密着し、バックアップリング５を透過して外部へと冷媒ガスが漏れるのを抑制することができる。また、バックアップリング５に形成したテーパ面１１は、垂直面とは異なる傾斜面であるからバックアップリング５と第２の配管継手２との接触面積をより多く確保することができることと、バックアップリング５が受ける冷媒による圧力をこのテーパ面１１で分散させることができる。したがって、本実施形態によれば、バックアップリング５によってＯリング４のはみ出しを防止することができると共に、ガス透過量を抑えることができる。

また、本実施形態では、バックアップリング５の材料として透過性の低いＰＡ６または６６、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＯＭ、ＬＣＰ、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＣ、ＰＶＡ、ＰＶＦなどを使用しているので、冷媒漏れをさらに低減させることができる。

また、本実施形態では、バックアップリング５を構成する材料にタルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、硫酸バリウム、ワラステナイトなどの充填剤を添加しているので、充填剤が冷媒ガス拡散の障害になり外部へ透過し難くなる。

図３は第１の配管継手に形成した傾斜面に沿ったテーパ面をバックアップリングに形成した例を示し、（Ａ）は第１の配管継手にＯリングとバックアップリングを装着させた状態を示すシール構造部分の断面図、（Ｂ）は第１及び第２の配管継手を結合させた状態を示すシール構造部分の断面図である。

図３では、第１の配管継手１の先端結合部１Ｂにおける内面に傾斜面１０を形成し、その傾斜面１０にバックアップリング５に形成したテーパ面１１を密着させた構造としている。バックアップリング５に形成したテーパ面１１は、図１のものとは異なり外周側に形成されている。このテーパ面１１は、前記傾斜面１０と同一角度とされ、当該傾斜面１０に沿って隙間無く密着するようになっている。なお、図３の構造では、第２の配管継手２は、第１先端結合部２Ｂを有しておらず、第２先端結合部２ＣにＯリング４とバックアップリング５の両方を装着させた構造をなしている。

このように構成された冷凍サイクル用のシール構造では、図１の構造と同様、第１の配管継手１に形成した傾斜面１０に沿ったテーパ面１１をバックアップリング５に形成しているので、このテーパ面１１が傾斜面１０に密着することで、冷媒ガスの漏れを抑制することができる。

図４は第１及び第２の配管継手の両方に形成した傾斜面に沿ったテーパ面をバックアップリング内外に形成した例を示し、（Ａ）は第１の配管継手にＯリングとバックアップリングを装着させた状態を示すシール構造部分の断面図、（Ｂ）は第１及び第２の配管継手を結合させた状態を示すシール構造部分の断面図である。

図４では、第１の配管継手１の先端結合部１Ｂにおける内面と第２の配管継手２の第１先端結合部２Ｂと第２先端結合部２Ｃとの間にそれぞれ傾斜方向を異にした傾斜面１０Ａ、１０Ｂを形成し、その傾斜面１０Ａ、１０Ｂにバックアップリング５内外に形成したそれぞれのテーパ面１１Ａ、１１Ｂを密着させた構造としている。すなわち、本例では、図２における第２の配管継手２の構造と図３における第１の配管継手１の構造を組み合わせたシール構造とされている。

バックアップリング５に形成したテーパ面１１Ａ、１１Ｂは、接触するそれぞれの前記傾斜面１０Ａ、１０Ｂと同一角度とされ、当該傾斜面１０Ａ、１０Ｂに沿って隙間無く密着するようになっている。

このように構成された冷凍サイクル用のシール構造では、第１及び第２の配管継手１、２に形成したそれぞれの傾斜面１０Ａ、１０Ｂに沿ったテーパ面１１Ａ、１１Ｂをバックアップリング５に形成しているので、このテーパ面１１Ａ、１１Ｂがそれぞれの傾斜面１０Ａ、１０Ｂに密着することで、冷媒ガスの漏れをより一層抑制することができる。

図５は、バックアップリングの表面若しくは中間層にフィルムコーティングを施して透過漏れ防止層を形成した例を示すバックアップリングの要部拡大断面図である。図５（Ａ）はバックアップリング５の表面５ａ全体を覆ってフィルムコーティングを施すことにより透過漏れ防止層１２を形成した構造とし、図５（Ｂ）はＯリング４と接触する面側（高圧側）の表面５ａにのみ透過漏れ防止層１２を形成した構造とし、図５（Ｃ）はその反対側である低圧側の裏面５ｂにのみ透過漏れ防止層１２を形成し、図５（Ｄ）は中心層にのみ透過漏れ防止層１２を形成している。

透過漏れ防止層１２を構成するフィルム材としては、例えばＰＶＡ、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＣ、ＰＥＴ、アルミまたはアルミナまたはシリカ蒸着などの材料が好ましく、これらを熱溶着法などによってバックアップリング５の表面５ａや裏面５ｂ或いは中間層に形成する。

バックアップリング５の表面５ａなどにＰＶＡ、ＥＶＯＨ、ＰＶＤＣ、ＰＥＴ、アルミナなどの材料からなる透過漏れ防止層１２を形成すれば、冷媒ガスの漏れをより一層抑制させることができる。

以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。

図６は第２の配管継手の第２先端結合部にフランジを有した場合のシール構造部分の断面図である。

なお、第２先端結合部２Ｃにフランジ部１３が形成されている場合には、バックアップリング５の第２の配管継手２への装着を容易なものとするために、当該バックアップリング５に切込み部１４を形成する必要がある。なお、図６に示すシール構造は、第２の配管継手２の第２先端結合部２Ｃにフランジ部１３が形成された点とバックアップリング５に切込み部１４が形成された点を除いては図１に示したシール構造と同一構造である。そのため、この実施形態のシール構造では、図１に示したシール構造と同様の作用効果が得られる。

本実施形態のシール構造部分を分解して示す断面図である。図２（Ａ）は配管継手にＯリングとバックアップリングを装着した状態を示すシール構造部分の断面図、図２（Ｂ）は第１及び第２の配管継手を結合させた状態を示すシール構造部分の断面図である。第１の配管継手に形成した傾斜面に沿ったテーパ面をバックアップリングに形成した例を示し、（Ａ）は第１の配管継手にＯリングとバックアップリングを装着させた状態を示すシール構造部分の断面図、（Ｂ）は第１及び第２の配管継手を結合させた状態を示すシール構造部分の断面図である。第１及び第２の配管継手の両方に形成した傾斜面に沿ったテーパ面をバックアップリング内外に形成した例を示し、（Ａ）は第１の配管継手にＯリングとバックアップリングを装着させた状態を示すシール構造部分の断面図、（Ｂ）は第１及び第２の配管継手を結合させた状態を示すシール構造部分の断面図である。バックアップリングの表面若しくは中間層にフィルムコーティングを施して透過漏れ防止層を形成した例を示すバックアップリングの要部拡大断面図である。第２の配管継手の第２先端結合部にフランジを有した場合のシール構造部分の断面図である。

符号の説明

１…第１の配管継手
１Ａ…チューブ管本体
１Ｂ…先端結合部（第１の配管継手の先端結合部）
２…第２の配管継手
２Ｂ…第１先端結合部（第２の配管継手の第１先端結合部）
２Ｃ…第２先端結合部（第２の配管継手の第２先端結合部）
３…空隙部
４…Ｏリング
５…バックアップリング
１０（１０Ａ、１０Ｂ）…傾斜面
１１（１１Ａ、１１Ｂ）…テーパ面

Claims

第１の配管継手（１）と第２の配管継手（２）を互いに挿入し、その挿入された結合部に形成された空隙部（３）にＯリング（４）とバックアップリング（５）を重ねて設けてそれら配管継手（１，２）の結合部をシールする冷凍サイクル用のシール構造において、
前記第１の配管継手（１）若しくは前記第２の配管継手（２）の傾斜面（１０）に沿ったテーパ面（１１）を、前記バックアップリング（５）に有する
ことを特徴とする冷凍サイクル用のシール構造。
請求項１に記載の冷凍サイクル用のシール構造であって、
前記バックアップリング（５）の表面（５ａ）若しくは中間層に、フィルムコーティングした透過漏れ防止層（１２）を設けた
ことを特徴とする冷凍サイクル用のシール構造。