JP6424116B2 - Seal structure - Google Patents
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Description
本発明は、シール構造体に関する。 The present invention relates to a seal structure.
従来、例えば、冷媒圧縮機に於て、フロン等の冷媒及び冷凍機油等の流体を密封するための回転軸シールとしては、図7に示すようなものがある。
この回転軸シールは、冷媒圧縮機のケーシング(ハウジング)40と回転軸41の間に介装され、流体収納室42側に収納されている流体(冷媒と冷凍機油)を、低圧側43に対して密封するもので、回転軸41に摺接するシールリップ部44を有するゴム部材45を、金属製アウターケース46に一体化したシールユニット体を備えている。シールユニット体の内側に、フッ素樹脂等のシールエレメント47と金属製インナーケース48を、アウターケース46の低圧側端部のかしめ(折曲)加工にて把持固定して組立てられている(特許文献1参照)。
Conventionally, for example, in a refrigerant compressor, a rotary shaft seal for sealing a refrigerant such as chlorofluorocarbon and a fluid such as refrigerating machine oil is shown in FIG.
This rotary shaft seal is interposed between the casing (housing) 40 and the
図7と図8に示すような回転軸シールは、アウターケース46の内鍔部の密封流体対応面46aがゴム部材45の軸心直交壁部49にて被覆され、この軸心直交壁部49に、複数の凹部50が形成されている。この凹部50は、成形金型内でゴム部材45をプレス成形又は射出成形する際にアウターケース46を押さえる金具抑え小突起(図示省略)の形跡である。従来のこのような凹部50の底部には、一定厚さTの薄肉底壁ゴム部50Aが残っていた。
そして、冷媒はゴム中に拡散浸透し易く、ゴム部材45の内部に浸透した冷媒が、急激な温度上昇や圧力変動に伴って膨張し、図8中に破線で示すような亀裂Yを生ずる。このようなブリスターと呼ばれているゴムに亀裂Yを生ずる現象が発生する。図8では、アウターケース46の内鍔部の密封流体対応面46aと、ゴム部材45の軸心直交壁部49の接着界面に浸透していた冷媒が急膨張して、2本の破線で示した亀裂Y,Yを生じ、これに伴って、(図7,図8に示す)シールリップ部44の回転軸41に対する弾発圧接力が周方向に不均等となり、かつ、周方向のその姿勢が不均等で不安定となる。従って、密封性能が急に低下する。
In the rotary shaft seal as shown in FIGS. 7 and 8, the sealing
Then, the refrigerant easily diffuses and penetrates into the rubber, and the refrigerant that has penetrated into the
そこで、本発明は、このようなブリスターの発生を、簡素な形状・構成にて、抑制するシール構造体を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a seal structure that suppresses the occurrence of such blisters with a simple shape and configuration.
本発明に係るシール構造体は、シールリップ部を有するゴム部を、円周面部と軸心直交面部とを少なくとも有する金具に、一体化して成るシールユニット体を備え、冷媒圧縮機用回転軸シールとして、冷媒を密封するために使用されるシール構造体に於て、上記金具の軸心直交面部の密封冷媒対応面を被覆する上記ゴム部の軸心直交壁部に、複数の貫孔を周方向に並べて配設し、さらに、上記貫孔の奥部では、上記金具の密封冷媒対応面の金属面が、露出し、かつ、上記シールリップ部が上記軸心直交壁部の内径端側から冷媒収納室側へ延伸し、各々の上記貫孔の内周縁から上記シールリップ部の外周縁までのラジアル方向長さ寸法が、0.5mm〜1.5mmの微小寸法に設定され、上記貫孔から上記ゴム部の内部に発生する冷媒の膨張気泡を逃がすように構成したものである。 A seal structure according to the present invention includes a seal unit body in which a rubber portion having a seal lip portion is integrated with a metal fitting having at least a circumferential surface portion and an axial center orthogonal surface portion, and includes a rotary shaft seal for a refrigerant compressor. In the seal structure used for sealing the refrigerant , a plurality of through holes are formed around the axial center orthogonal wall portion of the rubber portion covering the sealing refrigerant corresponding surface of the axial center orthogonal surface portion of the metal fitting. Further, in the inner part of the through hole, the metal surface of the metal fitting corresponding to the sealed refrigerant is exposed, and the seal lip part is exposed from the inner diameter end side of the axial center orthogonal wall part. The radial length from the inner peripheral edge of each of the through holes to the outer peripheral edge of the seal lip portion is set to a minute dimension of 0.5 mm to 1.5 mm. expansion gas refrigerant generated inside the rubber portion from One in which was formed so as to release.
また、複数の上記貫孔の総面積が、ラジアル方向幅寸法が上記貫孔と等しい環状帯領域の面積の5%〜80%に設定されているものである。 Also, the total area of the plurality of the through-hole is, radial width is one that is set at 5% to 80% of the area of the annular zone area equal to the through-hole.
本発明のシール構造体によれば、簡素な形状と構成をもって、シールリップ部の根元に於て(ゴム内に発生する)膨張気泡を外部に逃がすことが可能となり、ブリスターを抑制できる。従って、シールリップ部が真円を保ちつつ常に安定姿勢で回転軸に摺接して、密封性能が維持できる。 According to the seal structure of the present invention, it is possible to escape the expanded bubbles (generated in the rubber) to the outside at the base of the seal lip portion with a simple shape and configuration, and to suppress blisters. Therefore, the sealing lip portion can be kept in sliding contact with the rotating shaft in a stable posture while maintaining a perfect circle, and the sealing performance can be maintained.
以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図1に示すように、本発明のシール構造体は、冷媒圧縮機用の回転軸シールとして使用されるものであり、冷媒圧縮機のケーシング(ハウジング)10と回転軸11の間に介装され、流体(冷媒)収納室12側のフロンガス等の冷媒(低沸点流体)を密封する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating embodiments.
As shown in FIG. 1, the sealing structure of the present invention is intended to be used as a rotation shaft seal for refrigerant compressors, interposed between the refrigerant compressor casing (housing) 10 and the
本発明のシール構造体は、シールリップ部6を有するゴム部5と、円筒状の金具(アウターケース)4とが、一体化され、ゴム部5と金具(アウターケース)4にてシールユニット体1が構成されている。シールユニット体1の内側には、フッ素樹脂製のシールエレメント14と金属製のインナーケース15が配設され、シールエレメント14とインナーケース15は、金具(アウターケース)4の低圧側端部のかしめ(折曲)加工によって、把持固定されている。
In the seal structure of the present invention, a
金具(アウターケース)4は、回転軸11への組付け状態で、回転軸11の軸心L0と
同一軸心状に配設される円周面部2と、回転軸11の軸心L0に直交する面に沿って円周
面部2の流体収納室12側の端部を折り曲げて形成された軸心直交面部(内鍔部)3とを、有している。
冷媒圧縮機のケーシング(ハウジング)10の孔部内周面には、段付部19と凹周溝18が形成され、軸心直交面部(内鍔部)3がゴム部5の一部(軸心直交壁部7)を介して段付部19に対面し、かつ、凹周溝18に嵌着された抜け止め用止め輪20にて、このシール構造体(回転軸シール)は、低圧側13への移動が阻止されるよう装着されている。
Bracket (outer case) 4, in a state assembled to the
A
ゴム部5は、金具4の軸心直交面部3を被覆するU字状被覆部17と、流体収納室12側へ延伸して回転軸11に摺接するシールリップ部6とを有し、さらに、金具4の円周面部2の外周面を被覆する外周被覆部21を有している。
U字状被覆部17は、軸心直交面部3の密封流体対応面3aを被覆する(冷媒収納室12側)軸心直交壁部7と、軸心直交面部3の内面を被覆する低圧側13の軸心直交状被覆壁部9と、軸心直交壁部7と被覆壁部9を内径側で連結する連結壁部16とを、有している。シールリップ部6は、軸心直交壁部7の内径側から冷媒収納室12側へ連結壁部16
を延伸して形成されている。軸心直交壁部7は、外径側で外周被覆部21に連結されている。外周被覆部21には、複数の外周突条22が形成され、円周面部2の外側で流体収納室12と低圧側13を密封している。
The
The U-shaped covering
It is formed by stretching. The axial center
図1と図3に示すように、ゴム部5の軸心直交壁部7に、複数の貫孔8が形成されている。
貫孔8に於ける、軸心直交壁部7のゴム厚さは0(ゼロ)であり、貫孔8の奥部では、金具4の軸心直交面部3の密封流体対応面3aが露出している。図3に示すようにアキシャル方向から見て、貫孔8は、矩形状に形成され、周方向に等ピッチで規則的に並べて配設されている。
ゴム部5は、成形金型内でプレス成形又は射出成形によって形成され、加硫焼き付けにて金具(アウターケース)4に接着して一体化される。ゴム部5のプレス成形等の際、金具4の位置を補正するために、金型内の金具抑えピン(突起)で金具4の複数箇所が押さえられ、この金具抑えピン(突起)の形跡(痕跡)によって、ゴム部5の軸心直交壁部7に複数の貫孔8が形成されている。
なお、上述の如く、貫孔8の奥部では密封冷媒対応面3a(の金属面)が、「露出」している構成が本発明の特徴点であるが、本発明に於て、「露出」とは、上述したゴム厚さが0(ゼロ)であって、底壁ゴム部が全く存在しない場合に限らず、プライマリー処理膜(ニス膜等)が金属面に付着していても、あるいは、厚さが10μm未満の極薄ゴム膜が残留していても、その概念に包含されるものと、定義する。
従って、上述したところの、「上記金具4の軸心直交面部3の密封流体対応面3aを被覆する上記ゴム部5の軸心直交壁部7に、複数の貫孔8を周方向に並べて配設した」という構成は、「上記金具4の軸心直交面部3の密封流体対応面3aを被覆する上記ゴム部5の軸心直交壁部7に、複数の金属露出部Fを周方向に並べて配設した」と言い換えることができる。プレス成形,射出成形のいずれに於ても、ゴム部5を形成する金型内の金具抑えピン(突起)の突出寸法を、従来の突出寸法よりも、少しだけ長く設定して、軸心直交面部3の密封流体対応面3aを上記ピン(突起)の先端面で強く押圧しつつプレス成形・射出成形するだけで簡易に実施可能となる。なお、貫孔8は、切削・切断等、その他の手段にて形成されても良い。
As shown in FIGS. 1 and 3, a plurality of through
The rubber thickness of the axial center
The
As described above, the configuration in which the sealed refrigerant
Therefore, as described above, “a plurality of through-
上述した本発明のシール構造体の使用方法(作用)について説明する。
図1に示すように、本発明のシール構造体は、冷媒圧縮機等のケーシング10と回転軸11の間に装着され、ゴム部5のシールリップ部6が回転軸11に摺接して、冷媒収納室12から低圧側13に低沸点流体(冷媒)が漏れないように密封する。冷媒収納室12では、低圧側13よりも高い圧力に保ちつつ、圧力の増減変動が行われ、冷媒収納室12側に収納されている低沸点流体(冷媒)がゴム部5の内部に浸透する。
The use method (action) of the above-described seal structure of the present invention will be described.
As shown in FIG. 1, the sealing structure of the present invention is mounted between the
図2に示すように、急激な温度上昇があったり、冷媒収納室12側が急激に減圧した場合に、ゴム部5の内部に浸透して金具4の軸心直交面部3とゴム部5の軸心直交壁部7との接着界面に溜まった低沸点流体(冷媒)が、上記温度上昇や圧力変動によって急激に膨張し、膨張気泡gが発生する。膨張気泡gがさらに大きく膨張しようとすると、矢印で示すように、冷媒(膨張気泡g)が速やかに貫孔8に逃げて、貫孔8から外部(冷媒収納室12)に放出される。即ち、ゴム部5の軸心直交壁部7内部での亀裂の発生(ブリスターの発生)を抑制し、シールリップ部6の基端部(根元)にブリスターが発生するのを防止する。
As shown in FIG. 2, when there is a rapid temperature rise or when the
なお、図2と図3に示すように、貫孔8の内周縁8aからシールリップ部6の外周縁6aまでのラジアル方向長さ寸法Lが、0.5mm〜1.5mmに設定されている。
長さ寸法Lが0.5mm未満であると、シールリップ部6の姿勢を保持するゴム部5の
剛性が不足する虞れがあり、長さ寸法Lが1.5mmを越えると、ゴム部5の内部に発生する膨張気泡gが貫孔8から抜けにくくなる。
2 and 3, the radial length L from the inner
If the length dimension L is less than 0.5 mm, the rigidity of the
また、複数の貫孔8の総面積S1が、ラジアル方向幅寸法W0が貫孔8と等しい環状帯領域39の面積S0の5%〜80%に設定されている。好ましくは、10%〜80%であり、さらに望ましくは、20%〜75%である。
環状帯領域39の面積S0に対し貫孔8の総面積S1が下限値未満であると、ゴム部5の内部でのブリスターの発生を抑制できない虞れがあり、上限値を越えると、ゴム部5のプレス成型又は射出成型の際にゴム材料の流動性が悪化し、成形が困難となる。
Further, the total area S 1 of the plurality of through
When the total area S 1 of the through-
なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、図4に示すように、貫孔8が平行四辺形に形成されていても良い。また、図5のように、貫孔8が台形状であっても良く、あるいは、図6のように、貫孔8が小判形に形成されていても良い。さらに、シールリップ部6の形状に関しては、図示の実施の形態のような折曲片形(「へ」の字形)に限らず、回転軸11に摺接する複数の凸条部を有する形状としたり、あるいは、(シールエレメント14を省略した構成として)金具4の軸心直交面部3のラジアル内端縁に各種断面形状のゴム膨張頭部を有する形状とすることも、自由である(図示省略)。また、シール構造体としては、シールエレメント14あるいはインナーケース15の無い構造であっても好ましい(図示省略)。
The present invention can be modified in design, and for example, as shown in FIG. 4, the through
以上のように、本発明に係るシール構造体は、シールリップ部6を有するゴム部5を、円周面部2と軸心直交面部3とを少なくとも有する金具4に、一体化して成るシールユニット体1を備えたシール構造体に於て、金具4の軸心直交面部3の密封流体対応面3aを被覆するゴム部5の軸心直交壁部7に、複数の貫孔8を周方向に並べて配設し、貫孔8からゴム部5の内部に発生する冷媒の膨張気泡gを逃がすように構成したので、ゴム部5の内部からの亀裂Y(図8参照)を防止できる。これによって、シールリップ部6の姿勢を安定して真円に保持でき、流体の漏れを長期間にわたって防止できる。しかも、製造工程に於て、ピン(突起)等の僅かな変更・調整、及び、押圧力の僅かな増加にて、安価に実施可能である。
As described above, the seal structure according to the present invention is a seal unit body in which the
また、冷媒圧縮機用回転軸シールとして使用されるので、温度上昇や圧力変動に起因して、急激に体積が大きく変化する低沸点の冷媒に対して、優れた本発明のシール構造体は、偉力を十分に発揮し、実用上大きく貢献する。 In addition, since it is used as a rotary shaft seal for a refrigerant compressor, the excellent sealing structure of the present invention against a low boiling point refrigerant whose volume rapidly changes greatly due to temperature rise or pressure fluctuation is Demonstrates great power and contributes practically.
また、シールリップ部6が軸心直交壁部7の内径端側から流体収納室12側へ延伸し、各々の貫孔8の内周縁8aからシールリップ部6の外周縁6aまでのラジアル方向長さ寸法Lが、0.5mm〜1.5mmに設定されているので、シールリップ部6の姿勢を保持するゴム部5の剛性を確保でき、かつ、ゴム部5の内部に発生する膨張気泡gを貫孔8から迅速に逃がすことができる。従って、ゴム部5のシールリップ部6の安定性を確保しつつ、ブリスターの発生を抑制できる。
Further, the
また、複数の貫孔8の総面積S1が、ラジアル方向幅寸法W0が貫孔8と等しい環状帯領域39の面積S0の5%〜80%に設定されているので、ゴム部5の内部で発生する膨張気泡gを迅速に外部へ放出して亀裂発生を防止できる。かつ、ゴム部5のプレス成型又は射出成型の際に容易に成形できる。
Further, since the total area S 1 of the plurality of through
1 シールユニット体
2 円周面部
3 軸心直交面部
3a 密封流体(冷媒)対応面
4 金具(アウターケース)
5 ゴム部
6 シールリップ部
6a 外周縁
7 軸心直交壁部
8 貫孔
8a 内周縁
12 冷媒(流体)収納室
39 環状帯領域
g 膨張気泡
L ラジアル方向長さ寸法
W0 ラジアル方向幅寸法
S1 総面積
S0 面積
DESCRIPTION OF
5
Claims (2)
上記金具(4)の軸心直交面部(3)の密封冷媒対応面(3a)を被覆する上記ゴム部(5)の軸心直交壁部(7)に、複数の貫孔(8)を周方向に並べて配設し、さらに、上記貫孔(8)の奥部では、上記金具(4)の密封冷媒対応面(3a)の金属面が、露出し、
かつ、上記シールリップ部(6)が上記軸心直交壁部(7)の内径端側から冷媒収納室(12)側へ延伸し、各々の上記貫孔(8)の内周縁(8a)から上記シールリップ部(6)の外周縁(6a)までのラジアル方向長さ寸法(L)が、0.5mm〜1.5mmの微小寸法に設定され、
上記貫孔(8)から上記ゴム部(5)の内部に発生する冷媒の膨張気泡(g)を逃がすように構成したことを特徴とするシール構造体。 A seal unit body (1) formed by integrating a rubber part (5) having a seal lip part (6) into a metal fitting (4) having at least a circumferential surface part (2) and an axial center orthogonal surface part (3). In a seal structure used for sealing a refrigerant as a rotary shaft seal for a refrigerant compressor ,
A plurality of through-holes (8) are formed around the axially orthogonal wall part (7) of the rubber part (5) covering the sealed refrigerant corresponding surface (3a) of the axially orthogonal surface part (3) of the metal fitting (4). Further, the metal surface of the sealing refrigerant corresponding surface (3a) of the metal fitting (4) is exposed at the back of the through hole (8),
And the said seal lip | rip part (6) is extended from the inner diameter end side of the said axial center orthogonal wall part (7) to the refrigerant | coolant storage chamber (12) side, and from the inner periphery (8a) of each said through-hole (8). The radial direction length dimension (L) to the outer peripheral edge (6a) of the seal lip portion (6) is set to a minute dimension of 0.5 mm to 1.5 mm,
Seal structure which is characterized by being configured so as to release the expansion bubble (g) of the refrigerant generated inside the rubber portion from the through-hole (8) (5).
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