JP2016056873A - シール装置及びその装置に用いるパッキン - Google Patents

Abstract

【課題】メカニカルシールの２次シールに関し、圧縮固定によるシール機能を維持しつつパッキンの高圧側から低圧側への流体の漏れを低減させることができるシール装置及びその装置に用いるパッキンを提供する。
【解決手段】第１固定部材１と第２固定部材４との間に弾性シール材５１を有する環状のパッキン５を圧縮固定し、この圧縮されたパッキン５で高圧側と低圧側との間の流体を密封するシール装置であって、パッキン５は、第１固定部材１及び第２固定部材４の各々に少なくとも一部が当接してシール部として機能する環状に連続して延びる弾性シール材５１の弾性シール部５ａ，５ｂを有し、弾性シール部５１の高圧側及び低圧側の少なくとも一方には弾性シール材５１よりも流体が透過し難いコーティングが施されるコーティング部６ａ，６ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール装置及びその装置に用いるパッキンに関し、特に低圧側と高圧側の圧力差が大きい流体を密封するシール装置及びその装置に用いるパッキンに関する。

従来の自動車用空調用コンプレッサは冷媒としてフロン（Ｒ−１３４ａ）が使用されてきたが、冷媒をフロンから二酸化炭素に変更する動きにある。フロンに替えて二酸化炭素を冷媒として用いる際には、使用圧力が約１０倍と大幅に高くなるため、空調用コンプレッサの軸封にメカニカルシールを採用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１９８２６４号公報（段落００１２−段落００１５、図１−図２）

特許文献１においては、自動車用空調用コンプレッサにおけるメカニカルシール装置の２次シール、すなわちメカニカルシール装置とハウジングとの間に圧縮固定して設けられるＯリングやメカニカルシールと回転軸との間に圧縮固定して設けられるＯリングは、ゴム材により形成されている。図１６の断面図に示されるように、二酸化炭素ｇはフロンよりも粒子が小さく、かつ、冷媒として用いるときには使用圧力が高いことから、二酸化炭素ｇが弾性素材であるゴム材からなるＯリング１０５を透過する虞があり、この透過は機内の二酸化炭素の圧力が高くなる程、顕著であると推測される。また、機内の冷媒である二酸化炭素が漏れると、自動車用空調用コンプレッサの効率を低下させるとともに、環境に負荷を与える虞があった。

そこで、図１７の断面図に示すように、Ｏリング１０５の周囲に冷媒を透過し難い流体バリア性のコーティング１０６を施すことにより、二酸化炭素ｇのＯリング１０５透過量を抑制することが考えられる。しかし流体バリア性のコーティング１０６はＯリング１０５に比較してコーティング６の硬度が高い等の理由からＯリング１０５の変形が抑制されることになる。その為、Ｏリング１０５はシールハウジング１０１の表面の粗さである凹凸部に対して食い込み量が制限されることとなり、高圧側の二酸化炭素ｇがＯリング１０５とシールハウジング１０１との間の隙間ｄを通過する虞が高いことが判明した。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、圧縮固定によるシール機能を維持しつつパッキンの高圧側から低圧側への流体の漏れを低減させることができる、特に低圧側と高圧側の圧力差が大きい流体を密封するシール装置及びその装置に用いるパッキンを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明のシール装置は、
第１固定部材と第２固定部材との間に弾性シール材を有する環状のパッキンを圧縮固定し、この圧縮された前記パッキンで高圧側と低圧側との間の流体を密封するシール装置であって、
前記パッキンは、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の各々に少なくとも一部が環状に連続して当接する前記弾性シール材の弾性シール部を有し、前記弾性シール部よりも高圧側及び低圧側の少なくとも一方の弾性シール材には前記弾性シール材よりも流体を透過し難いコーティングが施されるコーティング部が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、弾性シール部の高圧側及び低圧側の少なくとも一方の弾性シール材に施されたコーティングにより弾性シール材を通って流体が漏れる現象である所謂透過漏れを抑制できるとともに、弾性シール材からなる弾性シール部が第１固定部材及び第２固定部材間に環状に連続して介在するため、各部材表面の凹凸部に対して弾性シール材からなる弾性シール部が十分に食い込み、シール効果を維持できることになる。その結果、第１固定部材との間及び第２固定部材との間における流体の漏れと、弾性シール材を通過する流体の透過漏れと、を同時に抑制でき、高圧側から低圧側への流体の漏れを確実に低減させることができる。

前記パッキンにおいて、前記弾性シール部よりも高圧側の弾性シール材にコーティングが施されたことを特徴としている。
この特徴によれば、パッキンにおいて、弾性シール部よりも高圧側の弾性シール材にコーティングが施されるため、弾性シール材の高圧側が高圧の流体により晒されることを防ぐことができ、弾性シール材が化学的、機械的に劣化することを抑制することができる。

前記パッキンにおいて、前記弾性シール部よりも低圧側の弾性シール材にコーティングが施されたことを特徴としている。
この特徴によれば、弾性シール部よりも低圧側の弾性シール材にコーティングが施されているため、低圧側には高圧側のような高い圧力や圧力変動が作用せず、すなわちコーティングに対して大きな外力が作用せず、コーティングが機械的に劣化する虞が少ない。

前記パッキンにおいて、前記弾性シール部よりも高圧側及び低圧側の弾性シール材にコーティングが施されることを特徴としている。
この特徴によれば、弾性シール部よりも高圧側及び低圧側の弾性シール材にコーティングが施される、すなわち高圧側及び低圧側の両面にコーティングが施されることにより、高圧側から低圧側への流体の透過漏れを確実に防止できることになる。

前記コーティングはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴としている。
この特徴によれば、ダイヤモンドライクカーボンは、変形追従性に富むとともに、流体バリア性が高く、第１固定部材との間及び第２固定部材との間の圧縮固定による変形に追従し、高いシール機能を維持しつつパッキンの高圧側から低圧側への流体の漏れを確実に低減させることができる。

本発明のパッキンは、
弾性シール材の環状に連続して延びる弾性シール部と、前記弾性シール材よりも流体を透過し難いコーティング部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、コーティング部により流体がパッキンを通って漏れる現象である所謂透過漏れが確実に抑制されるとともに、環状に連続して延びる弾性シール材の弾性シール部が周方向において圧縮固定に供されるため、パッキンの固定面での弾性追従性が確保され、高いシール機能を維持できる。

環状に連続して延びる前記弾性シール部には、少なくとも対向位置に環状凸部が形成されていることを特徴としている。
この特徴によれば、パッキン挿入凹部内において、対向位置にある環状凸部の圧縮変形により流体の漏れが確実に防止されることになる。

前記コーティング部は、前記リング形状の弾性シール材に対向して設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、両側面に施されているコーティング部によりパッキンの高圧側から低圧側への流体の透過漏れを確実に防止できることになる。

前記コーティング部は、前記リング形状の弾性シール材の内周面及び外周面に対向して設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、内外周面に施されているコーティング部によりパッキンの高圧側から低圧側への流体の透過漏れを確実に防止できることになる。

前記コーティングはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴としている。
この特徴によれば、ダイヤモンドライクカーボンは、変形追従性に富むとともに、流体バリア性が高く、使用時における圧縮固定による変形に追従することで、シール機能を維持しつつパッキンの高圧側から低圧側への流体の漏れを確実に低減させることができる。

実施例１におけるメカニカルシール装置の断面図である。 （ａ）はＯリングの装着前の断面図、（ｂ）は装着後の断面図である。 図２（ｂ）のＣの領域を拡大して示すゴム体にガスが浸入する状態を説明する図である。 図２（ｂ）のＤの領域を拡大して示すゴム体とハウジングとの間にガスが侵入する状態を説明する図である。 コーティングを施す範囲を変更した例を示す図である。 コーティングを施す範囲を変更した例を示す図である。 実施例２におけるメカニカルシール装置の断面図である。 実施例３におけるメカニカルシール装置の断面図である。 実施例４におけるメカニカルシール装置の断面図である。 実施例５におけるメカニカルシール装置の断面図である。 実施例６におけるメカニカルシール装置の一部を拡大して示す図である。 実施例７におけるパッキンにコーティングを施す説明図である。 実施例８におけるパッキンにコーティングを施す説明図である。 実施例９におけるパッキンにコーティングを施す説明図である。 （ａ）は各実施例１〜９におけるパッキンのコーティングを示す断面斜視図であり、（ｂ）はコーティングの変形例を示す断面斜視図であり、（ｃ）はコーティングの別の変形例を示す断面斜視図である。 ゴム体をガスが透過する様子を説明する図である。 ゴム体とハウジングとの間にガスが侵入する様子を説明する図である。

本発明に係るシール装置及びその装置に用いるパッキンを実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る二酸化炭素を冷媒として用いる自動車用空調用コンプレッサ用のシール装置及びその装置に用いるパッキンにつき、図１から図６を参照して説明する。

先ず、シール装置の全体構成について説明する。
図１に示されるように、シール装置は、主に、シールハウジング１、回転軸２、１次シールであるメカニカルシール３、２次シールであるＯリング５、９（パッキン）から構成されている。シールハウジング１には回転軸２が図示しない軸受けを介して回転可能に配置されている。回転軸２の一方は機内側空間Ｍのコンプレッサに挿通され、他方は大気側空間Ａのエンジンのクランク軸からの駆動力が伝達されることにより、この動力がコンプレッサの内部機構を駆動させるようになっている。シールハウジング１と回転軸２との間にはメカニカルシール３が装着されている。

メカニカルシール３は、シールハウジング１側に非回転状態に装着された静止側摺動環であるメイティングリング４と、回転軸２側に装着されてこの回転軸２と一体的に回転する回転側摺動環であるシールリング８とが、軸方向に互いに対向しており、その対向端面同士が密接した密封摺動面Ｓにおいて軸封機能を奏するものである。

メイティングリング４は円環状に形成されており、かつカーボン摺動材からなるものであって、シールハウジング１の軸孔の大気側空間Ａ側に収容され、外周面が、シールハウジング１に設けられた環状溝１ａに装着され流体を透過し難い流体バリア性を有するコーティング６が施されたＯリング５を介して固定かつ密嵌されている。このメイティングリング４は、ノックピン７により軸方向の位置決めがなされている。なお、メイティングリング４の周方向における固定はＯリング５によらずノックピン７により固定してもよい。また、メイティングリング４には、シールリング８側を向いた端部に円周方向に連続した摺動突起４ａが形成されている。なお、本発明のパッキンであるＯリング５は、弾性シール材５１にコーティング６（コーティング部として機能）が施されたものであり、詳細については後述する。

シールリング８は円環状に形成されており、かつカーボン摺動材よりもヤング率の大きい硬質摺動材（例えばＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３等のセラミックス）からなるものであって、メイティングリング４よりも機内側空間Ｍ側に配置され、回転軸２の外周面に流体バリア性を有するコーティング１０が施されたゴム材等からなるＯリング９（パッキン）を介して軸方向移動可能に装着されている。また、シールリング８には、メイティングリング４側を向いた端部に円周方向に連続した摺動突起８ａが形成されている。Ｏリング９は、シールリング８の背面側（密封摺動面Ｓとは反対側）の内周面に形成された装着凹部８ｃ（パッキン挿入凹部）に収容された状態でシールリング８に装着されている。

Ｏリング９の背面には、断面Ｌ字形の金属板からなるスプリングホルダ１２ａが当接され、Ｏリング９の内径部は回転軸２に対し軸方向に摺動可能に配置されている。このスプリングホルダ１２ａの背面側には、断面Ｌ字形の金属板からなるリテーナ１１が配置されており、このリテーナ１１は、軸方向に延びるガイドロッド１１ａを複数有しており、これらのガイドロッド１１ａがシールリング８のガイド孔８ｂを挿通し、シールリング８の軸方向の移動をガイドする。また、リテーナ１１の基端部１１ｂは、回転軸２の外周面に形成されたテーパ状段差部に周方向、軸方向に移動ができないように固定されている。スプリングホルダ１２ａとリテーナ１１との間には、外形が略載頭円錐のコイルスプリング１２が軸方向に圧縮された状態で配置されている。

シールリング８は、コイルスプリング１２による軸方向の付勢力がスプリングホルダ１２ａを介して与えられ、その摺動突起８ａ先端面がメイティングリング４の摺動突起４ａの先端面に適当な面圧で押し付けられるとともに、回転軸２からの回転トルクがリテーナ１１のガイドロッド１１ａを介して与えられ、回転軸２とともに回転する。

コンプレッサの稼動時には、回転軸２が回転し、機内側空間Ｍは、二酸化炭素が高圧・高温に圧縮される。高圧・高温に圧縮された二酸化炭素は、１次シールである密封摺動面Ｓにより密封されるとともに、２次シールであるＯリング５，９（パッキン）により密封される。１次シールである密封摺動面Ｓには、例えばミスト状の潤滑油を供給する手段を設け、密封摺動面Ｓに潤滑油膜を形成することが漏れを減少される観点から好ましい。

以下、シール装置の２次シールであるＯリング５，９（パッキン）について説明する。
Ｏリング５、９のコア素材である弾性シール材５１、９１は、ＨＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）、ＦＫＭ（フッ素ゴム）、ＩＩＲ（ブチルゴム）等のゴム材から選定したもので、その硬度は４０〜９０[Ｈｓ]程度である。ガス透過性、耐熱性、耐油性等の観点からＨＮＢＲが特に好ましい。Ｏリング５、９の両側面、すなわち弾性シール材５１、９１には、周方向に同一幅で連続する帯状の形状でかつ厚さ数μｍのコーティング（コーティング部）が施されている。

ここでは図２（ａ）に基づいてＯリング５について説明する。厚さ数μｍのコーティング６ａ、６ｂは、各図中において、説明の便宜上、コーティングは実寸よりも厚く描いている。コーティング６ａ、６ｂは弾性シール材５１よりも流体バリア性に優れ、その材料としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、グラフェン等の炭素を主成分とする薄膜、ポリビニルエーテル、エチレンビニルアルコール共重合体が挙げられる。この中でも、ＤＬＣは、流体バリア性が高いのみならず、圧縮固定される際の変形追従性に富むことから好ましい。

Ｏリング５の組み立てについて説明する。
図２（ａ）示されるように、コーティング６ａ、６ｂが施されたＯリング５がシールハウジング１の環状凹溝１ａ（パッキン挿入凹部）に挿入される。この状態で、メイティングリング４が矢印の方向に挿入されることにより、Ｏリング５が径方向に圧縮され、メイティングリング４はシールハウジング１に圧縮固定される（図２（ｂ））。なお、図２（ｂ）において、両側のコーティング６ａ、６ｂは、環状凹溝１ａの両側面にわずかに隙間を有するが、隙間無く接するものであってもよい。

次いで、Ｏリング５及びコーティング６による二酸化炭素の遮蔽について説明する。
図２（ｂ）における機内側空間Ｍに晒されるＣの領域において、二酸化炭素ｇは、コーティング６ａを施した場合には大部分が遮蔽される（図３）のに対し、上述したコーティングを施さない場合には比較的多くの二酸化炭素がＯリング５に浸入することが分かる
（図１５参照）。

すなわちＯリング５に浸入した二酸化炭素ｇは時間の経過とともに大気側空間Ａ側に移動する。大気側空間Ａに晒される図２（ｂ）におけるＣとは反対の領域において、二酸化炭素ｇは、コーティング６ｂを施した場合には大部分が遮蔽されるのに対し、コーティングを施さない場合には比較的多くの二酸化炭素が大気側空間Ａに流出するのである。

Ｏリング５が環状凹溝１ａに接触する図２（ｂ）におけるＤの接触領域において、Ｏリング５にコーティング６ａ、６ｂが施されていない場合、Ｏリング５は非コーティング領域５ａがシールハウジング１の表面の凹凸に密に食い込んでおり、シール効果を維持できることになる。その結果、機内側空間Ｍの二酸化炭素ｇはＯリング５とシールハウジング１との間の隙間ｄをほとんど通過しない（図４）。同様に、メイティングリング４の側面に接触する図２（ｂ）におけるＤとは反対の領域において、二酸化炭素ｇはほとんど通過しない。なお、シールハウジング１はアルミ、鉄等の金属により形成されている。環状凹溝１ａ及びメイティングリング４の側面の十点平均粗さＲｚは６．４である。なお、材質や十点平均粗さは一例を示すものであり、この点は後述する回転軸やシールリングについても同様である。

特に、シール部として機能する少なくとも環状に連続して延びる弾性シール材５１が露出している非コーティング領域５ａ、５ｂは、少なくとも対向位置にあり、それぞれの領域には環状凸部５１ａ、５１ｂが形成されている。これは、断面が円形の弾性シール材５１の両面を残すようにしてコーティング６ａ、６ｂを施せば、非コーティング領域に環状凸部５１ａ、５１ｂを形成できるが、弾性シール材５１の断面形状を非円形とし環状に凸部を形成して環状凸部５１ａ、５１ｂとしても良い。このような構造によれば、環状凹溝１ａ内において、対向位置にある非コーティング領域５ａ、５ｂにおける環状凸部５１ａ、５１ｂの圧縮変形により流体の漏れが確実に防止されることになる。

次に、コーティング６ａ、６ｂを施す範囲について説明する。
コーティング６ａ、６ｂを施す範囲は、二酸化炭素ｇの浸入や流出を抑制するためにはＯリング５が機内側空間Ｍ及び大気側空間Ａに略露出しない範囲とすることが好ましい。
すなわち、高圧側空間Ｍ側から見たコーティングの幅Ｗ６ａは、環状凹溝１ａの底面とメイティングリング４の側面の間隔Ｗ１４と略同幅であることが好ましい。同様に、コーティングの幅Ｗ６ｂについても間隔Ｗ１４と略同幅であることが好ましい。なお、略とはプラスマイナス２０％前後の範囲を許容するものである。また、二酸化炭素ｇが隙間を通過することを抑制するため及びＯリング５を確実に圧縮固定するためには環状凹溝１ａの底面及びメイティングリング４の側面と接触する非コーティング領域５ａ、５ｂにはコーティング６ａ、６ｂを施さない。

一方、Ｏリング５の組み付け時や使用時に、コーティング６ａ、６ｂの端部が環状凹溝１ａの底面やメイティングリング４の側面に当たってコーティング６ａ、６ｂが端部から剥がれることを抑制するために、図４に示すように、コーティング６ａ、６ｂの端部と環状凹溝１ａの底面との間に隙間ｄを設けてもよい。同様に、メイティングリング４の側面との間に隙間を設けてもよい。非コーティング領域５ａ、５ｂにより確実な圧縮固定をしつつ、二酸化炭素ｇの漏れ防止する観点からは、間隔ｄはゼロ又は限りなくゼロに近いことが好ましい。

また、隙間ｄから二酸化炭素ｇがＯリング５に浸入することやＯリング５から二酸化炭素ｇの流出をより確実に防ぐ観点からは、図５に示すように、Ｏリング５と環状凹溝１ａの底面との間の一部にコーティング６ａ、６ｂが施されるようにするとよい。この場合、Ｏリング５と環状凹溝１ａの底面との密着固定を損なわないようにするために、コーティング６ａ、６ｂが施される範囲は、Ｏリング５と環状凹溝１ａの底面とが接触する接触領域の１／２未満とすることが好ましい。なお、図５において、接触領域の内、コーティング６ａ、６ｂが施されている領域は環状凹溝１ａとの間に小さな隙間を有するごとく図示しているが、周方向において接触する箇所が有る。このような領域を接触領域という。同様に、メイティングリング４の側面との間の一部にコーティング６ａ、６ｂを施してもよい。

さらに、図５に示すように、機内側空間Ｍには高い圧力が作用し、この圧力がＯリング５の図５中、右上部分を矢印で示すように斜め上方に変形させる。このことにより、Ｏリング５と環状凹溝１ａとの距離は、機内側空間Ｍの距離ｄＭが大気側空間Ａの距離ｄＡよりも小さくなる。そこで、図６に示すように、機内側空間Ｍに面するコーティング６ａをＯリング５と環状凹溝１ａの底面との間の一部に施されるようにし、大気側空間Ａに面するコーティング６ｂの端部と環状凹溝１ａの底面との間に隙間ｄを設けるようにしてもよい。

同様に、機内側空間Ｍに面するコーティング６ａをＯリング５とメイティングリング４の側面との間の一部に施されるようにし、大気側空間Ａに面するコーティング６ｂの端部とメイティングリング４の側面との間に隙間ｄを設ける範囲としてもよい。

このようにすると、使用時に距離ｄＭが短い機内側空間Ｍ側のコーティング６ａを設ける範囲のみを長くしたことにより、二酸化炭素ｇの漏れとＯリング５の圧縮固定をより確実に両立することがきる。また、図示しないが、大気側空間Ａに面するＯリング５と環状凹溝１ａの底面との間の一部にコーティング６ｂが施されるようにし、機内側空間Ｍに面するコーティング６ａの端部と環状凹溝１ａの底面との間に隙間ｄを設ける場合に比べ、機内側空間Ｍの距離ｄＭが短いから、二酸化炭素ｇが隙間ｄを通って漏れることをより抑制することができる。

ここで、Ｏリング９及びコーティング１０による二酸化炭素の遮蔽については、上述したＯリング５及びコーティング６による二酸化炭素の遮蔽とほぼ同様であるのでその説明を省略する。なお、回転軸２はアルミ、鉄等の金属により形成されている。回転軸２の側面及びシールリング８の装着凹部８ｃの十点平均粗さＲｚは３．２である。

また、メカニカルシール３を構成するメイティングリング４及びシールリング８はガス非透過性の部材であり、かつ、コーティング６、１０が施されたＯリング５、９（パッキン）はメカニカルシール３の密封摺接面Ｓから離間して設けられるから、Ｏリング５、９及びコーティング６、１０の設計の自由度が高い。

次に、実施例２に係るシール装置につき、図７を参照して説明する。なお、実施例１と同様の構成はその説明を省略する。

実施例２のシール装置は、Ｏリング５を装着する環状凹溝４０ａ（パッキン挿入凹部）がメイティングリング４０に設けられ、シールハウジング１には環状凹溝１ａが設けられていない。その他の構成は実施例１と同様である。

次に、実施例３に係るシール装置につき、図８を参照して説明する。なお、実施例１と同様の構成はその説明を省略する。

実施例３のシール装置は、Ｏリング５をシールハウジング１の断面Ｌ字の装着凹部１ｂ（パッキン挿入凹部）とメイティングリング４１の断面Ｌ字の装着凹部４１ａとの間に装着している。図８に示すように、装着凹部１ｂの断面Ｌ字と装着凹部４１ａの断面Ｌ字とはそのＬ字をなす角度が互いに対向して位置する。また、メイティングリング４１は、Ｏリング５を介してシールハウジング１の断面Ｌ字の面により、軸方向への移動が規制されている。その他の構成は実施例１と同様である。

次に、実施例４に係るシール装置につき、図９を参照して説明する。なお、実施例１と同様の構成はその説明を省略する。
実施例４のシール装置は、メイティングリング４側のパッキンが実施例１とは異なっている。その他の構成は実施例１と同様である。

スクイーズパッキン５０（パッキン）は断面Ｌ字の金属補強環５０ａの外周にゴム材５０ｂが加硫接着により固定されている。ゴム材５０ｂは、金属補強環５０ａの側板部５０ａ１の両側及び底板部５０ａ２の内面側に設けられている。そして、スクイーズパッキン５０の機内側空間Ｍに対向する領域には、ゴム材５０ｂよりも流体バリア性に優れるコーティング６０ａが施されている。また、スクイーズパッキン５０の大気空間Ａに対向する領域には、ゴム材５０ｂよりも流体バリア性に優れるコーティング６０ｂ、６０ｃが施されている。図９におけるＣ、Ｄは、それぞれ図３、４に拡大図を示すが、その構成は実施例１とほぼ同様であるので説明は省略する。

このようにしたから、機内側空間Ｍから大気側空間Ａに二酸化炭素ｇが漏れることを抑制することができる。ここで、コーティング６０ｂを設けた位置はゴム材５０ｂの機内側空間Ｍからの距離が長く、長いゴム材５０ｂを通過する二酸化炭素ｇはわずかであると考えられるから、場合によっては、コーティング６０ｂは省略してもよい。

また、金属補強環５０ａは、その材質は問わないが、二酸化炭素ｇを透過させない材質及び形状であると、ゴム材５０ｂに浸入した二酸化炭素ｇが通過する領域を狭くするラビリンス効果を発揮するから好ましい。

次に、実施例５に係るシール装置につき、図１０を参照して説明する。なお、実施例１と同様の構成はその説明を省略する。
実施例５のシール装置は、メイティングリング４側が軸方向に移動可能に構成されている点が実施例１とは異なっている。

メイティングリング４は、シールハウジング１にネジ固定された保持ガイド４Ｈの内周面にスライド可能に保持されている。メイティングリング４と保持ガイド４Ｈとの間にはメイティングリング４を軸方向に付勢するコイルスプリング１２Ｈが周方向に複数配置されている。メイティングリング４と保持ガイド４Ｈとの間には軸方向両側（両側面）にコーティング６ａ、６ｂが施されたＯリング５が配置されている。また、保持ガイド４Ｈとシールハウジング１との間には、径方向両側（径方向外側及び径方向内側）にコーティング６ａ’、６ｂ’が施されたＯリング５’が配置されている。

シールリング８は回転軸２に固定されたホルダ８Ｈに回転不能に固定されている。シールリング８とホルダ８Ｈとの間、ホルダ８Ｈと回転軸２との間には、軸方向両側にコーティング１０ａ、１０ｂ，１０ａ、１０ｂが施されたＯリング９，９が配置されている。

このように、メイティングリング４側が軸方向に移動可能に構成されているシール装置においても、機内側空間Ｍから大気側空間Ａに二酸化炭素ｇが漏れることを抑制することができる。また、Ｏリング５’を圧縮する方向を軸方向とし、コーティング６ａ’、６ｂ’を径方向に設けるものであっても二酸化炭素ｇが漏れることを抑制できる。

図１０に示すように、Ｏリングを圧縮する方向は軸方向（５’）及び径方向（５，９，９）のいずれも採用し得るが、コーティングを施すものの場合、径方向に圧縮するものがより好ましい。径方向に圧縮され軸方向にコーティングを設けることにより、圧縮するためのボルト等の部材が不要であり、かつ、軸方向に圧縮するものに比較し、Ｏリングをその中心軸に沿って移動可能に配置することが容易であり、メカニカルシール３のメイティングリング４及びシールリング８の内、軸方向に移動可能に配置されるものの２次シールとして有用である。

次に、実施例６に係るシール装置につき、図１１を参照して説明する。なお、実施例１と同様の構成はその説明を省略する。
実施例６のシール装置は、メイティングリング４側のスクイーズパッキン（パッキン）
の形状が実施例１とは異なっている。

スクイーズパッキン５５は、ゴム材により形成され、断面が略矩形であり、機内側空間Ｍ側の面が凹面５６、その他の三面がほぼ平面である。凹面５６と凹面５６とは反対側の面にコーティング６５ａ、６５ｂがそれぞれ施されており、他の２面５５ａ、５５ｂが圧縮固定されている。

使用時に、二酸化炭素ｇが高圧になるため、そのガス圧により凹面５６には矢印方向の応力が作用し、スクイーズパッキン５５及びコーティング６５ｂは、シールハウジング１側の端部５７が径方向外側、メイティングリング４側の端部５８が径方向内側に押し付けられる力を受け、端部５７、５８とシールハウジング５７、メイティングリング４の側面の隙間が小さくなり、これら隙間から二酸化炭素ｇが通過しにくい。

次に、実施例７に係るＯリングにコーティングを施す方法につき、図１２を参照して説明する。

リング状の治具９０の内面はＯリング５の外径よりも小さく、リング状の治具９１の外面はＯリング５の内径と略同一である。また、治具９０と治具９１との径方向の間隔ＬはＯリング５の断面における直径よりも圧縮代ΔＬだけ小さく設定されており、この圧縮代ΔＬは２次シールとして用いる際に実際に圧縮される量（代）と同じである。断面円形のＯリング５を治具９０の内面と、治具９１の外面に挟み、断面略スタジアム形とした状態で、その断面円弧部に、噴射やＰＶＤやディッピング等により、コーティング材６Ｄを所定の膜厚となるまで付着させる。その後、Ｏリング５を治具９０、９１から取り外す。例えば、Ｏリング５は断面の直径１．８ｍｍのものを、圧縮代ΔＬ０．３ｍｍで圧縮され、短手方向長さＬは１．５ｍｍである。

このように、Ｏリング５を圧縮した状態、特に実際に圧縮される量と同じだけ圧縮した状態でコーティング材６Ｄを付着させたから、実機に装着したときに必要となる領域に簡単にコーティング材を付着させることができるとともに、実機に装着したときにコーティングには内部応力がほとんど発生しないから、コーティングの割れや剥がれが発生しにくい。

上述の数値の場合には、コーティング材６Ｄは、Ｏリング５の断面において約１００°（図２の角度θを参照。）に渡って設けられている。ここで、軸封する機種が変わっても圧縮代ΔＬはＯリング５の断面における直径の１０％前後であるから、コーティング材６Ｄは、Ｏリング５の断面において約８０°〜１２０°に渡って設けるとよい。

次に、実施例８に係るＯリングにコーティングを施す方法につき、図１３を参照して説明する。
Ｏリング５の径方向両側（径方向外側及び径方向内側）にマスキングシート６Ｍを貼り付け、噴射やＰＶＤやディッピング等により、コーティング材６Ｄを所定の膜厚となるまで付着させる。その後、マスキングシート６ＭをＯリング５から取り外す。
マスキングシート６Ｍの幅を変えることによりコーティングの幅を簡単に変えることができる。

次に、実施例９に係るＯリングにコーティングを施す方法につき、図１４を参照して説明する。

流体バリア体６６は、ポリビニルエーテル等のゴム材５６よりも流体バリア性に優れる材料により形成され、右側面部６６ａと、左側面部６６ｂと、右側面部６６ａと左側面部６６ｂとを連結する連結部６６ｃと、連結部６６ｃに直交する方向に設けられた貫通孔６６ｄとを有する略Ｈ形状に構成されている。

流体バリア体６６を金型に入れた状態でゴム材５６を成形することにより、Ｏリング５が得られる。このＯリング５の左右側面に配置された右側面部６６ａと、左側面部６６ｂがコーティング部として作用する。このように、二色成形によりコーティング部を施すことも可能である。なお、二色成形による場合、右側面部６６ａと左側面部６６ｂとが有ればよく、連結部６６ｃは必須でないことは言うまでもない。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、各実施例においては、図１５（ａ）に示されるように、Ｏリング５に施されたコーティング６は、Ｏリング５の周方向に連続して環状に形成されているが、本発明のコーティングの形状は必ずしも上記実施例に限らず、例えば図１５（ｂ）に示されるように、Ｏリング５の周方向に沿って所定長さ延設された複数のコーティング１６、１６‥でもよいし、あるいは図１５（ｃ）に示されるように、Ｏリング５の周方向に沿って点在された円形状等の複数のコーティング２６、２６‥であっても構わない。そして、コーティングの形状によらず、二酸化炭素ｇの漏れを防止するためには、高圧側または低圧側に露出する領域の全面の少なくとも８０％以上にコーティングが施されることが好ましい。また、図１５（ａ）に示される周方向に連続して環状に形成さえるものの場合、より確実に漏れを防ぐためには略全面（露出する領域の９０％以上）にコーティングを施すことが好ましい。

また例えば、各実施例においては、シール装置は、回転摺動する１次シールであるメカニカルシールと、このメカニカルシールの２次シールであるパッキンとを有するものについて説明したが、シール装置はメカニカルシールを有しないものであってもよい。また、シール装置は、自動車用空調用コンプレッサの軸封用のものについて説明したが、自動車用空調用以外の用途であってもよく、またコンプレッサ以外の用途であってもよい。また、密封する流体は二酸化炭素に限られない。

また、パッキンとして、ゴム材を用いたものについて説明したが、樹脂材を主成分とするものであってもよい。この場合には、メイティングリング等の回転をパッキンの圧縮力のみによらず、他の回転を阻止する手段を設けることが好ましい。

また、環状凹溝に用いるパッキンの断面形状として、円形、略矩形の例について説明したが、Ｄ形、Ｘ形等他の形状であってもよい。

また、パッキンの機内側空間及び大気側空間に面する両側にコーティングを施す例について説明したが、いずれか一方のみにコーティングを施すものとしてもよい。この場合、機内側空間に面する側のみにコーティングを施すと、二酸化炭素ｇ等の流体によりパッキンを構成するゴム材が劣化することを抑制できるから好ましい。また、大気側空間に面する側のみにコーティングを施すと、大気側空間側には二酸化炭素等の高い圧力や圧力変動が作用せず、すなわちコーティングに対して大きな外力が作用せず、コーティングが機械的に劣化する虞が少ない。

また、コーティングは、周方向に連続して設ける例について説明したが、周方向に離散的に設けるものであってもよい。当然のことながら、周方向に連続して設ける方が、Ｏリングが高圧側空間又は低圧側空間に露出する面積が少なくなるから好ましい。

また、リテーナを回転軸に直接固定するものについて説明したが、回転軸に固定されたスリーブにリテーナを固定するものであってもよい。

１ａ 環状凹溝（パッキン挿入凹部）
１ｂ 装着凹部（パッキン挿入凹部）
２ 回転軸（第２固定部材）
３ メカニカルシール
４ メイティングリング（第１固定部材）
５ Ｏリング（パッキン）
５ａ、５ｂ 非コーティング領域（弾性シール部）
６、６ａ、６ｂ コーティング（コーティング部）
８ シールリング（第１固定部材）
８ｃ 装着凹部（パッキン挿入凹部）
９ Ｏリング（パッキン）
１０、１０ａ、１０ｂ コーティング（コーティング部）
４０、４１ メイティングリング（第１固定部材）
４０ａ 環状凹溝（パッキン挿入凹部）
５０ パッキン（弾性シール材）
５０ａ 金属補強環
５１ 弾性シール材
５１ａ，５１ｂ 環状凸部
５５ スクイーズパッキン（パッキン）
５７ シールハウジング（第２固定部材）
６０、６０ａ、６０ｂ、６５ａ コーティング（コーティング部）
６６ａ 右側側面部（コーティング部）
６６ｂ 左側側面部（コーティング部）
９１ 弾性シール材
Ａ 大気側空間（低圧側）
Ｍ 機内側空間（高圧側）
ｇ 二酸化炭素（流体）

Claims (10)

1. 第１固定部材と第２固定部材との間に弾性シール材を有する環状のパッキンを圧縮固定し、この圧縮された前記パッキンで高圧側と低圧側との間の流体を密封するシール装置であって、
   前記パッキンは、
   前記第１固定部材及び前記第２固定部材の各々に少なくとも一部が環状に連続して当接する前記弾性シール材の弾性シール部を有し、前記弾性シール部よりも高圧側及び低圧側の少なくとも一方の弾性シール材には前記弾性シール材よりも流体を透過し難いコーティングが施されるコーティング部が設けられていることを特徴とするシール装置。
2. 前記パッキンにおいて、前記弾性シール部よりも高圧側の弾性シール材にコーティングが施されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
3. 前記パッキンにおいて、前記弾性シール部よりも低圧側の弾性シール材にコーティングが施されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
4. 前記パッキンにおいて、前記弾性シール部よりも高圧側及び低圧側の弾性シール材にコーティングが施されることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
5. 前記コーティングはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシール装置。
6. 弾性シール材の環状に連続して延びる弾性シール部と、前記弾性シール材よりも流体を透過し難いコーティング部を有することを特徴とするパッキン。
7. 環状に連続して延びる前記弾性シール部には、少なくとも対向位置に環状凸部が形成されていることを特徴とする請求項６に記載のパッキン。
8. 前記コーティング部は、前記リング形状の弾性シール材に対向して設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載のパッキン。
9. 前記コーティング部は、前記リング形状の弾性シール材の内周面及び外周面に対向して設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載のパッキン。
10. 前記コーティングはダイヤモンドライクカーボンであることを特徴する請求項６ないし９のいずれかに記載のパッキン。

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