JP2023147122A - 軸シール - Google Patents

Abstract

【課題】装置を小型化できるとともに、回転トルクを低減できる軸シールを提供する。【解決手段】軸シール１は、回転軸６の外周面に密着して密封流体を封止する環状の軸シールであって、回転軸６と軸シール１を装着するハウジング７との隙間が、軸シール１によって高圧側と低圧側に区画され、軸シール１は、高圧側に延伸して回転軸６と摺動するシールリップ部２を備え、シールリップ部２のリップ長さＬ２が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満で、リップ厚さｔ２が０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の軸シールに関し、特に、車載エアコン用スクロール式圧縮機の回転軸の軸シールに関する。

近年、自動車の電動化が進む中で、各種装置の省エネルギー性が要求されている。例えば、車載エアコン（カーエアコン）の電気消費量の低減が強く求められている。これを実現するためには、装置の小型化、回転トルクの低減による高効率化が必要であり、部品の細部にわたる対策が必須である。

車載エアコンの圧縮機には、冷媒や冷凍機油の漏れを防止するシール部材が用いられている。例えば、固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールとを組み合わせた圧縮機構部を備えるスクロール式圧縮機では、圧縮機構部を駆動する回転軸に軸シールが装着されている。

特許文献１には、車載エアコンのスクロール式圧縮機に用いられる軸シールが開示されている。特許文献１に記載の軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、高圧側に延伸して回転軸と摺動するシールリップ部と、該シールリップ部よりも外径側に設けられた外リップ部とを備える。この軸シールは、回転軸の外周面に対するシールリップ部の傾斜角度が５°～２０°であり、軸シールの軸方向の断面視においてシールリップ部の長さが２．０ｍｍ～６．５ｍｍであることが開示されている。この軸シールは、回転軸に対する緊迫力を適度に発揮させることができ、回転トルクを低減できるとともに、シール性に優れる。

国際公開第２０２１／１１７６０１号

特許文献１に記載の軸シールは、シールリップ部の長さが上記所定の範囲の場合に回転トルクを低減できるとしている。しかし一方で、シールリップ部の長さが短くなるとシールリップ部がたわみにくく緊迫力が高くなり、回転トルクが大きくなるおそれが指摘されており、装置の小型化において課題となりうる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、装置を小型化できるとともに、回転トルクを低減できる軸シールを提供することを目的とする。

本発明の軸シールは、回転軸の外周面に密着する環状の軸シールであって、上記軸シールは、上記回転軸と摺動するシールリップ部を備え、上記シールリップ部のリップ長さが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満で、リップ厚さが０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることを特徴とする。

上記回転軸を組み込む前の上記軸シールの内径寸法をｄ、上記回転軸の外径寸法をＤとすると、上記軸シールと上記回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）が０．１ｍｍ～０．８ｍｍであることを特徴とする。

上記締め代（Ｄ－ｄ）が０．２ｍｍ～０．６ｍｍであることを特徴とする。

上記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、上記シールリップ部よりも外径側に設けられた外リップ部を有し、上記シールリップ部のリップ厚さが上記外リップ部のリップ厚さよりも薄いことを特徴とする。

上記軸シールは、熱可塑性エラストマー組成物の成形体であり、ＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａであることを特徴とする。

上記軸シールは、上記回転軸の外周面に密着して密封流体を封止する軸シールであって、上記回転軸と上記軸シールを装着するハウジングとの隙間が、上記軸シールによって高圧側と低圧側に区画され、上記シールリップ部は、上記高圧側に延伸して上記回転軸と摺動することを特徴とする。

上記回転軸の外径寸法がφ１５ｍｍ～φ３０ｍｍであることを特徴とする。

上記軸シールは、車載エアコン用スクロール式圧縮機における回転軸に用いられる軸シールであることを特徴とする。

本発明の軸シールは、シールリップ部のリップ長さが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満で、リップ厚さが０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であるので、装置を小型化できるとともに、シールリップ部の回転軸に対する緊迫力を適度に低減させ、回転トルクを低減できる。

軸シールと回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）が０．１ｍｍ～０．８ｍｍであるので、シール性を損なうことなく、回転トルクをより低減できる。特に、締め代（Ｄ－ｄ）が０．２ｍｍ～０．６ｍｍであるので、シール性を維持しながら、回転トルクの低減を一層図りやすい。

軸シールは、熱可塑性エラストマー組成物の成形体であり、ＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａであるので、摩耗しにくくシール性に優れるとともに、適度な緊迫力が発揮され低トルク化に一層寄与する。

本発明の軸シールの一例を回転軸に装着した状態の図である。 図１の軸シールの装着前の状態の拡大断面図である。 スクロール式圧縮機の圧縮機構部を示す模式断面図である。 回転トルクの測定試験の概略図である。

本発明の軸シールを適用した圧縮機について図１に基づいて説明する。図１は、軸シールを回転軸に装着した状態の軸方向断面図を示している。本発明の軸シールは、比較的小径の回転軸に装着されることを想定している。図１に示すように、軸シール１は、軸方向の断面視が略Ｕ字状の環状部材であり、軸方向一方側に延伸したシール内径側のシールリップ部２と、シールリップ部２よりもシール外径側に設けられた外リップ部３とを有する。シールリップ部２と外リップ部３はそれぞれ基端部４から延伸している。シールリップ部２と外リップ部３と基端部４によって、凹溝５が形成される。ハウジング７には、回転軸６が挿通される挿入孔７ａが設けられており、挿入孔７ａの周囲に環状溝８が設けられている。軸シール１は、この環状溝８に装着され、回転軸６が軸Ｏを中心に回転することで、シールリップ部２が回転軸６に摺動する。

図１において、軸シール１は、シールリップ部２と外リップ部３とがそれぞれ高圧側Ｈに延伸するように環状溝８に装着されている。この場合、凹溝５側が高圧側Ｈに相当し、基端部４の背面４ａ側が低圧側Ｌに相当する。装着した状態では、軸シール１の外リップ部３の先端部付近が環状溝８の側壁に回転不能に接触し、シールリップ部２の先端部付近が回転軸６の外周面に回転不能に接触する。また、基端部４の背面４ａが環状溝８の底壁に密着する。一方、外リップ部３と側壁との間、およびシールリップ部２と回転軸６との間にはそれぞれ空間が形成される。

本発明者らは、軸シール１について、軸シール１の軸方向の断面視におけるシールリップ部２のリップ長さＬ_２およびリップ厚さｔ_２を最適化することで、装置の小型化を可能としながら、シール性および低トルク化の両立が図れることを見出した。具体的には、軸シール１は、シールリップ部２のリップ長さＬ_２が１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満で、かつ、リップ厚さｔ_２が０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることを特徴としている。

軸シール１が装着される回転軸６の外径寸法Ｄは、特に限定されないが、装置の小型化の観点から、φ１５ｍｍ～φ３０ｍｍであることが好ましく、φ１６ｍｍ～φ２６ｍｍであることが好ましく、φ１７ｍｍ～φ２２ｍｍであることがより好ましい。

リップ長さＬ_２を２．０ｍｍ未満とすることで、軸シール１の組み込むための空間を抑えることができ、装置の小型化に一層繋がる。リップ長さＬ_２は、１．２ｍｍ以上２．０ｍｍ未満であることが好ましく、１．３ｍｍ以上１．９ｍｍ未満であることがより好まく、１．４ｍｍ以上１．８ｍｍ未満であることがさらに好ましい。

一方、リップ長さＬ_２が２．０ｍｍ未満であると、シールリップ部２がたわみにくく緊迫力が高くなり、回転トルクが大きくなるおそれがあるところ、本発明では、リップ厚さｔ_２を０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下とすることで、シールリップ部２の緊迫力を適度に低下させ、回転トルクを低減させている。リップ厚さｔ_２は、０．４ｍｍ～０．７ｍｍであることが好ましく、０．５ｍｍ～０．７ｍｍであることがより好ましい。

軸シール１の各寸法について図２を参照して説明する。図２は、ハウジングに装着される前の状態（自由状態）の軸シールを示す。軸シール１において、シールリップ部２と外リップ部３は相互に先端部２ａ、３ａが離れる方向へ傾斜して形成されている。本発明において、軸シール１の内径寸法ｄは、軸シール１の最小内径寸法をいう。内径寸法ｄは、図２では対向するシールリップ部２の先端部２ａ間の距離を示す。なお、図２では、軸シール１の内周面は、背面４ａから先端部２ａにかけて連続的に縮径するように形成され、軸シール１の外周面は、背面４ａから先端部３ａにかけて連続的に拡径するように形成される。

シールリップ部２は、その外周面において所定のリップ長さＬ_２を有している。リップ長さＬ_２は、図２に示すように、軸シール１の底面４ｂの隅部（シールリップ部２側）からシールリップ部２の先端部２ａの外径側の頂点までの直線の長さである。また、図２において、背面４ａおよび底面４ｂは、軸シール１の軸心と直交する面と略平行な平坦面で形成されている。これにより、環状溝の底壁に密着しやすくなる。なお、底面４ｂを傾斜面としてもよく、例えば、シールリップ部２に向けて基端部４の厚さｔ_４が小さくなるようにしてもよい。また、底面４ｂの隅部を曲面とした略円弧状としてもよい。

また、外リップ部３は、その内周面において所定のリップ長さＬ_３を有している。リップ長さＬ_３は、図２に示すように、軸シール１の底面４ｂの隅部（外リップ部３側）から外リップ部３の先端部３ａの内径側の頂点までの直線の長さである。リップ長さＬ_３は、例えば１．５ｍｍ～２．５ｍｍである。

ここで、外リップ部３のリップ長さＬ_３は、シールリップ部２のリップ長さＬ_２と同じでもよいが、受圧面積が大きくなることからシールリップ部２のリップ長さＬ_２よりも長いことが好ましい。リップ長さＬ_２のリップ長さＬ_３に対する比（Ｌ_２／Ｌ_３）は例えば０．５０～０．９０であり、０．６０～０．８０が好ましい。

また、シールリップ部２のリップ厚さｔ_２は、外リップ部３のリップ厚さｔ_３よりも薄いことが好ましい。この場合、リップ厚さｔ_３は、例えば０．８ｍｍ～１．５ｍｍである。さらに、リップ厚さｔ_２と、リップ厚さｔ_３と、基端部４の厚さｔ_４との関係で言えば、ｔ_３≧ｔ_４＞ｔ_２であることが好ましい。

図１に戻り、軸シール１は、シールリップ部２が回転軸６の外周面に密着することで、高圧側Ｈの流体が低圧側Ｌへ漏れ出すことを防いでいる。流体は、冷媒、油、冷媒と油の混合物などが挙げられる。流体圧は、例えば０．３ＭＰａ～１．０ＭＰａであり、０．５ＭＰａ～１ＭＰａであってもよい。比較的高圧である０．５ＭＰａ～１ＭＰａであっても、本発明の軸シールによれば、回転トルクを低く抑えることができる。

ここで、軸シールのシール性を確保するため、装着前の軸シール１の内径寸法ｄ（図２参照）を、回転軸６の外径寸法Ｄよりも小さくする必要がある。すなわち、軸シール１を回転軸６に組み込む際に、軸シール１が締め代を持っている必要がある。

外径寸法Ｄと内径寸法ｄの差である軸シール１と回転軸６との締め代（Ｄ－ｄ）は特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度であり、０．１ｍｍ～０．８ｍｍであることが好ましい。締め代（Ｄ－ｄ）を上記範囲に設定することで、シール性を損なうことなく、回転トルクを低減しやすくなる。なお、締め代（Ｄ－ｄ）は０．２ｍｍ～０．７ｍｍであることがさらに好ましく、０．２ｍｍ～０．５ｍｍとしてもよく、また０．５ｍｍ～０．７ｍｍとしてもよい。
また、（Ｄ－ｄ）／Ｄの関係が０.００３～０.０５を満たすことが好ましく、０.００４～０.０５であることがより好ましく、０.００５～０.０５であることがさらに好ましい。締め代（Ｄ－ｄ）を回転軸の外径寸法Ｄで除した（Ｄ－ｄ）／Ｄが上記範囲にあることにより、シール性を損なうことなく、回転トルクを低減しやすくなる。

また、回転トルクの低減を図るため、図１に示すように、シールリップ部２と回転軸６との間には空間が形成されることが好ましい。この場合、装着状態において基端部４は回転軸６に接触していない。

なお、本発明の軸シールは、図２の形態に限らない。

また、図１および図２には、軸方向の断面視が略Ｕ字状の軸シールを示したが、本発明の軸シールはこれに限らない。例えば、軸シールに、シールリップ部と外リップ部以外のリップ部（例えば、回転軸と摺動するダストリップなど）を設けてもよく、また、軸シールが外リップ部を有さない形状（例えば、シールリップ部２と、外リップ部３の無い固定部とからなる形状）としてもよい。

図１の圧縮機において、ハウジング７の高圧側Ｈには圧縮機構部が設けられる。圧縮機構部の形態は、回転軸６の回転によって流体の圧縮が行われる機構であればよく、スクロール式や斜板式などを採用できる。例えば、スクロール式の場合、圧縮機構部は、固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールとを組み合わせて構成される。

図３には、スクロール式の圧縮機構部の一部断面図を示す。図３に示すように、圧縮機構部９は、基板１１ａとその表面に直立する固定側スクロール翼１１ｂを有する固定ロータ１１と、基板１２ａとその表面に直立する可動側スクロール翼１２ｂを有する可動ロータ１２とを備えている。固定ロータ１１と可動ロータ１２が相互に偏心状態にかみ合わされて、それらの間に圧縮室１０が形成されている。可動ロータ１２は、上述の回転軸に直接的または間接的に接続されており、可動ロータ１２が固定ロータ１１の軸線の周りで公転することにより、圧縮室１０が渦巻形状の中心側に移動して流体の圧縮が行なわれる。圧縮された圧縮流体は、可動ロータ１２の中心部の吐出口１３を通って吐出管から吐出され、冷凍サイクルに流出する。そして、冷凍サイクルの流体（冷媒ガスなど）が吸入口（図示省略）を介して圧縮室１０へ導入される。

本発明の軸シールは、熱可塑性エラストマー組成物または樹脂組成物からなる。例えば、軸シールは熱可塑性エラストマー組成物の成形体である。この場合、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａであることが好ましい。曲げ弾性率が２００ＭＰａ以上の場合、摩耗しにくくシール性が低下しにくい。また、曲げ弾性率が２４００ＭＰａ以下の場合、軸シールの回転軸に対する緊迫力が低くなりやすく、回転トルクを低減しやすい。曲げ弾性率は、好ましくは２００ＭＰａ～１８００ＭＰａであり、より好ましくは４００ＭＰａ～８００ＭＰａである。

熱可塑性エラストマー組成物において、主成分となるエラストマーは限定されるものではなく、ポリオレフィン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどを用いることができる。耐熱性、耐薬品性の点から、ポリエステル系エラストマーが特に好ましい。ポリエステル系エラストマーは、ハードセグメントとソフトセグメントを含み、ハードセグメントにポリエステル単位、ソフトセグメントにポリエーテル単位またはポリエステル単位が用いられる。ポリエステル系エラストマーは、ポリエステル－ポリエーテル型またはポリエステル－ポリエステル型のマルチブロック共重合体である。

軸シールが樹脂組成物の成形体である場合において、主成分となる樹脂（ベース樹脂）は限定されるものではなく、ポリアミド（ＰＡ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）樹脂、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂、ビニリデンフルオライド樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリフェニルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などを用いることができる。

上記樹脂の中でも、耐熱性や、耐薬品性、柔軟性に優れ、かつ、射出成形可能な樹脂である、ＰＡ樹脂、ＰＦＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂、ＥＴＦＥ樹脂、ビニリデンフルオライド樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂は、耐薬品性、耐油性に優れるため、例えば、冷媒や冷凍機油が混在する流体存在下で使用される圧縮機の回転軸の軸シールに好適である。

上記の熱可塑性エラストマー組成物および樹脂組成物には、摩擦摩耗特性を向上させる目的で、ＰＴＦＥ樹脂、グラファイト、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤を配合することができる。

固体潤滑剤の配合量は、熱可塑性エラストマー組成物または樹脂組成物１００体積％に対して、１体積％～４０体積％が好ましく、１体積％～２０体積％がより好ましく、１０体積％～２０体積％がさらに好ましい。４０体積％を超えると、樹脂組成物または熱可塑性エラストマー組成物の伸び特性が低下するおそれがあり、軸シールを回転軸に組み込む際に割れが発生するおそれがある。

なお、本発明の効果を阻害しない程度に、熱可塑性エラストマー組成物または樹脂組成物に、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの繊維状補強材、球状シリカなどの球状充填材、マイカなどの鱗状補強材、リン酸カルシウム、硫酸カルシウムなどの摺動補強材、チタン酸カリウムウィスカなどの微小繊維補強材を用いてもよい。カーボンブラック、酸化鉄などの着色剤も配合できる。これらは単独で配合することも、組み合せて配合することもできる。

本発明の軸シールは、車載エアコン用スクロール式圧縮機における回転軸（主軸）に用いることができる。スクロール式圧縮機は、エンジン動力を利用したベルト駆動、エンジン動力を利用しないモータ駆動のどちらであってもよい。また、本発明の軸シールは、圧縮機に限らず用いることができる。

本発明の軸シールは、例えば一般的な熱可塑性樹脂用の射出成形機を用い、射出成形によって成形される。上記熱可塑性エラストマー組成物または上記樹脂組成物を構成する各材料を、必要に応じて、ヘンシェルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどにて混合した後、二軸混練押出し機などの溶融押出し機にて溶融混練し、成形用ペレットを得ることができる。なお、充填材の投入は、二軸押出し機などで溶融混練する際にサイドフィードを採用してもよい。この成形用ペレットを用いて射出成形により軸シールを成形する。

実施例１～４、比較例１～４
実施例１～４および比較例１～４では、リップ厚さ、締め代、および材質を変化させて軸シールの性能試験を実施した。まず、熱可塑性エラストマー組成物を二軸混練押出し機にてペレット化した。得られたペレットを用いて射出成形により、図２に示す形状の軸シールを成形した。比較例１、３はそのまま回転トルク試験に用い、実施例１～４はリップ厚さを表１記載の寸法に機械加工した。また、比較例２、４として、比較例１、３と同形状、同寸法で、ＰＴＦＥ製の軸シールを作製した。実施例１、２および比較例１、２は、外径寸法Ｄ＝２０．０ｍｍの回転軸を用い、実施例３、４および比較例３、４は、外径寸法Ｄ＝１９．６ｍｍの回転軸を用いることで、締め代を変化させた。なお、実施例１などに用いた熱可塑性エラストマー組成物は、曲げ弾性率を測定するため、曲げ試験用の成形体も作製した。各サンプルの詳細を表１に示す。

＜曲げ試験＞
上記熱可塑性エラストマー組成物の成形体について、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して曲げ試験を実施し、曲げ弾性率を測定した。その結果、上記熱可塑性エラストマー組成物の成形体の曲げ弾性率は５００ＭＰａであった。

＜回転トルク試験＞
性能試験１
外径寸法Ｄ＝２０．０ｍｍの回転軸に内径寸法ｄ＝１９．４ｍｍの実施例１、２および比較例１、２の軸シールを装着し、軸シールと回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）を直径で０．６ｍｍに合わせた状態で回転トルク試験を行い、リップ厚さおよび材質について検討した。

図４に示す回転トルク試験機を用いて、下記の条件で回転トルク試験を実施して、オイルリーク量および回転トルクを測定した。
＜試験条件＞
回転軸 ：材質Ｓ４５Ｃ
回転数 ：３０００ｒｐｍ、７０００ｒｐｍ
油圧 ：０．３ＭＰａ、０．５ＭＰａ、１．０ＭＰａ
油温 ：１００℃
冷凍機油：ポリアルキレングリコール油
試験時間：５分

図４に示すように、試験機１４のハウジングは、外周側ハウジング１７と内周側ハウジング１８とを組み付けて構成される。これらハウジングの合わせ面において、内周側ハウジング１８の外周溝にはＯリング１９が配置されており、合わせ面から冷凍機油が漏れることを防止している。軸シール１５は回転軸１６に密着しており、回転軸１６の回転によって回転軸１６の外周面と摺接する。冷凍機油を圧送して、ハウジング内空間に供給した。冷凍機油は、図４に示すように、流入路１７ｂから流入し、ハウジング内空間を経て、流出路１７ｃから流出する。オイルリーク量は、回転軸１６と挿通孔１７ａとの間から漏れ出た冷凍機油の量に基づいており、試験開始後５分間の平均値を示している。また、回転トルクは、試験開始後５分間の平均値を示している。結果を表２に示す。

表２に示すように、実施例、比較例のいずれも、回転軸との締め代が０．６ｍｍであることで、回転軸との密着性が高く、オイルリーク量は１ｍｌ／ｍｉｎ以下であり、非常に少なかった。一方、熱可塑性エラストマー製の軸シール間での回転トルクの結果を比較すると、リップ厚さｔ_２が０．３ｍｍ～０．７ｍｍの場合（実施例１～２）、回転トルクが０．０３Ｎ・ｍ～０．０８Ｎ・ｍであったのに対して、リップ厚さｔ_２が１．０ｍｍの場合（比較例１）、回転トルクが０．０６Ｎ・ｍ～０．１２Ｎ・ｍであり、実施例１～２は比較的低トルクであった。

熱可塑性エラストマー製の軸シールよりも摺動しやすいＰＴＦＥ製の軸シールでリップ厚さｔ_２が１．０ｍｍの場合（比較例２）と比較しても、実施例１～２は全体的に低トルクであった。このように、シールリップ部のリップ厚さｔ_２が０．３ｍｍ～０．７ｍｍである実施例１～２は、リップ厚さｔ_２が１．０ｍｍの比較例１～２よりも低トルクの傾向を示した。

また、実施例１と実施例２を比較すると、リップ厚さｔ_２がより小さい実施例１の方が、より低トルクとなる結果であった。なお、実施例１および実施例２において、油圧が高くなるほど回転トルクが上昇する傾向であった。

性能試験２
外径寸法Ｄ＝１９．６ｍｍの回転軸に内径寸法ｄ＝１９．４ｍｍの実施例３、４および比較例３、４の軸シールを装着し、軸シールと回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）を直径で０．２ｍｍに合わせた状態で回転トルク試験を行い、リップ厚さおよび材質について検討した。締め代以外は性能試験１と同じ試験機、同条件で試験を行った。

表３に示すように、性能試験２は性能試験１の場合よりも締め代が小さく、回転軸との密着性が低下すると考えられるにも関わらず、実施例３、４は、性能試験１と同様に、オイルリーク量は１ｍｌ／ｍｉｎ以下であった。これに対し、比較例３は、性能試験１に比べて、オイルリーク量が大幅に増加した。このオイルリーク量は、油圧が低くなるほど増加する傾向であった。なお、比較例４のオイルリーク量は１ｍｌ／ｍｉｎ以下であった。

表３より、比較例３、４よりもシールリップ部が薄い実施例３、４は、オイルリーク量が少なく、回転トルクが低下する傾向が認められた。比較例３のオイルリーク量が性能試験１の場合よりも大幅に増大したのは、比較例３のシールリップ部が実施例３、４のシールリップ部よりも厚いため、シールリップ部の剛性が大きくなり、締め代の比較的小さい条件下で回転軸への密着性が低下したためと考えられる。

実施例３と実施例４を比較すると、性能試験１と同様に、リップ厚さｔ_２がより小さい実施例３の方が、より低トルクとなる結果であった。

また、実施例１～４について、締め代が０．２ｍｍの場合（性能試験２）と０．６ｍｍの場合（性能試験１）を比較すると、締め代が小さい方が、より低トルクとなる結果であった。

上記のように、本発明では、比較的小径（例えば、外径寸法１５ｍｍ～３０ｍｍ）の回転軸に装着される軸シールについて、軸シールのシールリップ部のリップ長さおよびリップ厚さ（更には締め代など）を最適化することで、装置の小型化を可能としながら、シール性および低トルク化の両立を図っている。

本発明の軸シールは、装置を小型化できるとともに、回転トルクを低減できるので、回転軸の外周面に摺接しながら密封流体を封止する軸シールとして広く使用できる。特に、車載エアコン用スクロール式圧縮機の圧縮機構部を回転させる回転軸の軸シールに適している。

１ 軸シール
２ シールリップ部
３ 外リップ部
４ 基端部
５ 凹溝
６ 回転軸
７ ハウジング
８ 環状溝
９ 圧縮機構部
１０ 圧縮室
１１ 固定ロータ
１２ 可動ロータ
１３ 吐出口
１４ 試験機
１５ 軸シール
１６ 回転軸
１７ 外周側ハウジング
１８ 内周側ハウジング
１９ Ｏリング

Claims (8)

1. 回転軸の外周面に密着する環状の軸シールであって、
   前記軸シールは、前記回転軸と摺動するシールリップ部を備え、前記シールリップ部のリップ長さが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ未満で、リップ厚さが０．３ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることを特徴とする軸シール。
2. 前記回転軸を組み込む前の前記軸シールの内径寸法をｄ、前記回転軸の外径寸法をＤとすると、前記軸シールと前記回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）が０．１ｍｍ～０．８ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の軸シール。
3. 前記締め代（Ｄ－ｄ）が０．２ｍｍ～０．６ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の軸シール。
4. 前記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、前記シールリップ部よりも外径側に設けられた外リップ部を有し、前記シールリップ部のリップ厚さが前記外リップ部のリップ厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の軸シール。
5. 前記軸シールは、熱可塑性エラストマー組成物の成形体であり、ＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の軸シール。
6. 前記軸シールは、前記回転軸の外周面に密着して密封流体を封止する軸シールであって、
   前記回転軸と前記軸シールを装着するハウジングとの隙間が、前記軸シールによって高圧側と低圧側に区画され、前記シールリップ部は、前記高圧側に延伸して前記回転軸と摺動することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項記載の軸シール。
7. 前記回転軸の外径寸法がφ１５ｍｍ～φ３０ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項記載の軸シール。
8. 前記軸シールは、車載エアコン用スクロール式圧縮機における回転軸に用いられる軸シールであることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項記載の軸シール。

Images