JPH06129538A - 極低温冷凍機用ガスシール装置 - Google Patents
極低温冷凍機用ガスシール装置Info
- Publication number
- JPH06129538A JPH06129538A JP4303292A JP30329292A JPH06129538A JP H06129538 A JPH06129538 A JP H06129538A JP 4303292 A JP4303292 A JP 4303292A JP 30329292 A JP30329292 A JP 30329292A JP H06129538 A JPH06129538 A JP H06129538A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal ring
- main body
- solid lubricant
- seal
- polyimide resin
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- Pending
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- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 極低温下でのシール本体の収縮が少く且つ強
度を維持可能なシール装置を提供する。 【構成】 ポリテトラフルオロエチレン樹脂と固体潤滑
材とからなるマトリックスに、ポリイミド樹脂を添加す
る。
度を維持可能なシール装置を提供する。 【構成】 ポリテトラフルオロエチレン樹脂と固体潤滑
材とからなるマトリックスに、ポリイミド樹脂を添加す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、極低温冷凍機のピスト
ン、或いはディスプレーサーに適用されるガスシール装
置に関するものである。
ン、或いはディスプレーサーに適用されるガスシール装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリンダー内を往復動するピストンやデ
ィスプレーサーの外周面に組込まれ、該ピストンやディ
スプレーサーとシリンダー内周面との間のシールをなす
装置として、無潤滑タイプのポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂（ＰＴＦＥと記す）に若干のガラス繊維を充填し
たステップカットタイプの合口を有するシールリングと
該シールリングの内周面に対接し、外周方向へ張り出さ
れ、該シールリングをシリンダー内周面へ押圧させるた
めのエキスパンダーリングとよりなるシール装置が極低
温冷凍機用シール装置として使用されている。
ィスプレーサーの外周面に組込まれ、該ピストンやディ
スプレーサーとシリンダー内周面との間のシールをなす
装置として、無潤滑タイプのポリテトラフルオロエチレ
ン樹脂（ＰＴＦＥと記す）に若干のガラス繊維を充填し
たステップカットタイプの合口を有するシールリングと
該シールリングの内周面に対接し、外周方向へ張り出さ
れ、該シールリングをシリンダー内周面へ押圧させるた
めのエキスパンダーリングとよりなるシール装置が極低
温冷凍機用シール装置として使用されている。
【０００３】ＰＴＦＥは温度による性質の劣化が少な
く、極低温までの使用に耐えることが明らかにされてい
るとは云え、ガラス繊維入りＰＴＦＥ製シールリングを
極低温雰囲気中で長時間運転すると、シールリングの収
縮量が大きくなり、冷凍能力を著しく低下させる。
く、極低温までの使用に耐えることが明らかにされてい
るとは云え、ガラス繊維入りＰＴＦＥ製シールリングを
極低温雰囲気中で長時間運転すると、シールリングの収
縮量が大きくなり、冷凍能力を著しく低下させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のガラス繊維入り
ＰＴＦＥ製シールリングの欠点を改善し、シールリング
の収縮を押えて、極低温で長時間運転してもシール性を
損うことのない極低温冷凍機用ガスシール装置を提供す
ることを課題としている。
ＰＴＦＥ製シールリングの欠点を改善し、シールリング
の収縮を押えて、極低温で長時間運転してもシール性を
損うことのない極低温冷凍機用ガスシール装置を提供す
ることを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
め、従来のガラス繊維入りＰＴＦＥ製シールリングの合
口部のステップ長さを長くする方法はステップ部の強度
不足により変形する可能性があり、また熱膨張係数の小
さい材質にする方法も考えられるが、剛性を増し、シー
ル性を損うきらいがある。そこで本発明では前記課題を
解決するため、極低温の使用に耐えるＰＴＦＥに、熱硬
化性ポリイミド樹脂及び固体潤滑材を複合添加してなる
シールリングの使用を提案するものである。即ちＰＴＦ
Ｅ、ポリイミド樹脂及び固体潤滑材を複合してなるシー
ルリング本体と、該シールリング本体の内周面に対接
し、外周方向へ張り出させ、該シールリングをシリンダ
ー内周面に押出させるためのエキスパンダーリングとの
組合せよりなる極低温冷凍機用ガスシール装置を提案す
る。
め、従来のガラス繊維入りＰＴＦＥ製シールリングの合
口部のステップ長さを長くする方法はステップ部の強度
不足により変形する可能性があり、また熱膨張係数の小
さい材質にする方法も考えられるが、剛性を増し、シー
ル性を損うきらいがある。そこで本発明では前記課題を
解決するため、極低温の使用に耐えるＰＴＦＥに、熱硬
化性ポリイミド樹脂及び固体潤滑材を複合添加してなる
シールリングの使用を提案するものである。即ちＰＴＦ
Ｅ、ポリイミド樹脂及び固体潤滑材を複合してなるシー
ルリング本体と、該シールリング本体の内周面に対接
し、外周方向へ張り出させ、該シールリングをシリンダ
ー内周面に押出させるためのエキスパンダーリングとの
組合せよりなる極低温冷凍機用ガスシール装置を提案す
る。
【０００６】好ましくは、固体潤滑材は、カーボン繊
維、カーボン粉末、２硫化モリブデングラファイト粉末
の１種又は２種以上の複合体からなり、シールリング本
体が、重量％で、ＰＴＦＥ４０〜７８％、ポリイミド樹
脂２０〜４０％及び固体潤滑材２〜２０％よりなってい
る。
維、カーボン粉末、２硫化モリブデングラファイト粉末
の１種又は２種以上の複合体からなり、シールリング本
体が、重量％で、ＰＴＦＥ４０〜７８％、ポリイミド樹
脂２０〜４０％及び固体潤滑材２〜２０％よりなってい
る。
【０００７】ＰＴＦＥは従来から無潤滑シール材料の主
成分として使用されているものであり、耐熱性、耐薬品
性にすぐれた熱可塑性樹脂であり、温度による性質の変
化が少なく、極低温より２６０℃まで耐えるとされてい
る。然しながら、その大量の使用は摩耗、変形を生じ、
極低温では収縮し、シール性を損じ、又少量の使用は、
その極低温耐性を損いシール性を劣化させる。従って、
ＰＴＦＥの極低温適応性を考え、その配合割合を４０〜
７８重量％とした。ポリイミド樹脂は、著しい耐熱性と
強度を有し、無潤滑シール材として使用されているポリ
イミド樹脂の添加とともに、シールリング本体の合口隙
間は減少するが、４０重量％以上添加すると材料の弾
性、脆さなどの問題を生じるので好ましくなく、少量の
添加では、合口隙間の減少が大となり、シール性を損
う。従ってその添加量は２０〜４０重量％とした。固体
潤滑材は、主に無潤滑シール材の摺動特性を改良するた
め使用されたものであり、その添加は極低温時でのシー
ルリングの強度を増加させる。然しながら、その添加は
シールリングの合口隙間の変動に特に影響を及ぼすもの
でなく、かえって多量の添加は永久変形を生じる可能性
がある。従って２０重量％以上のような多量の配合は、
シールリング本体の成型性などの問題を生じ好ましくな
い。従ってその添加量は摺動特性を考慮して２〜２０重
量％とした。
成分として使用されているものであり、耐熱性、耐薬品
性にすぐれた熱可塑性樹脂であり、温度による性質の変
化が少なく、極低温より２６０℃まで耐えるとされてい
る。然しながら、その大量の使用は摩耗、変形を生じ、
極低温では収縮し、シール性を損じ、又少量の使用は、
その極低温耐性を損いシール性を劣化させる。従って、
ＰＴＦＥの極低温適応性を考え、その配合割合を４０〜
７８重量％とした。ポリイミド樹脂は、著しい耐熱性と
強度を有し、無潤滑シール材として使用されているポリ
イミド樹脂の添加とともに、シールリング本体の合口隙
間は減少するが、４０重量％以上添加すると材料の弾
性、脆さなどの問題を生じるので好ましくなく、少量の
添加では、合口隙間の減少が大となり、シール性を損
う。従ってその添加量は２０〜４０重量％とした。固体
潤滑材は、主に無潤滑シール材の摺動特性を改良するた
め使用されたものであり、その添加は極低温時でのシー
ルリングの強度を増加させる。然しながら、その添加は
シールリングの合口隙間の変動に特に影響を及ぼすもの
でなく、かえって多量の添加は永久変形を生じる可能性
がある。従って２０重量％以上のような多量の配合は、
シールリング本体の成型性などの問題を生じ好ましくな
い。従ってその添加量は摺動特性を考慮して２〜２０重
量％とした。
【０００８】
【実施例】本発明の一例の冷凍機及びガスシール装置の
構成を図１及び図２に示した。図１に示す例は、冷凍機
の一例である。ピストン１によって圧縮された作動ガス
は、パイプ２を介して、冷却シリンダー３内に入り、デ
ィスプレーサー４内の蓄冷器５を通って冷却シリンダー
３内の一方の室６へと抜ける。この際ディスプレーサー
４を下降させると、作動ガスはポート７より噴出し、断
熱膨張して低温となる。即ち、室６が低温空間となり、
コールドヘッドを用いてこの低温を取出す。このような
働きをする冷凍機に用いられる作動ガスが蓄冷器５を通
らずに冷却空間６に圧縮部８から流出しないようにシー
ル装置９を用いる。シール装置９は、ディスプレーサー
４の外周面に刻設されたリング構内に配され、その合口
形状をステップカットとさせている。作動ガスの潤滑オ
イルの混入による性能劣化を防ぐため、冷却シリンダー
３内は無潤滑となっており、ＰＴＦＥなどの樹脂で形成
されている。又、該シールリングの内周面に対接し、シ
ールリングを外周方向に張り出させ、シリンダー内周面
に押圧させるための板エキスパンダーリング１０を組合
せる。
構成を図１及び図２に示した。図１に示す例は、冷凍機
の一例である。ピストン１によって圧縮された作動ガス
は、パイプ２を介して、冷却シリンダー３内に入り、デ
ィスプレーサー４内の蓄冷器５を通って冷却シリンダー
３内の一方の室６へと抜ける。この際ディスプレーサー
４を下降させると、作動ガスはポート７より噴出し、断
熱膨張して低温となる。即ち、室６が低温空間となり、
コールドヘッドを用いてこの低温を取出す。このような
働きをする冷凍機に用いられる作動ガスが蓄冷器５を通
らずに冷却空間６に圧縮部８から流出しないようにシー
ル装置９を用いる。シール装置９は、ディスプレーサー
４の外周面に刻設されたリング構内に配され、その合口
形状をステップカットとさせている。作動ガスの潤滑オ
イルの混入による性能劣化を防ぐため、冷却シリンダー
３内は無潤滑となっており、ＰＴＦＥなどの樹脂で形成
されている。又、該シールリングの内周面に対接し、シ
ールリングを外周方向に張り出させ、シリンダー内周面
に押圧させるための板エキスパンダーリング１０を組合
せる。
【０００９】シールリング本体１１は、ＰＴＦＥ４０〜
７８重量％、ポリイミド樹脂２０〜４０重量％及びカー
ボン繊維２〜２０重量％よりなる特殊複合材であり、そ
の合口部形状をステップカットタイプとしてある。固体
潤滑材としてのカーボン繊維の代りに、グラファイト粉
末、カーボン粉末、２硫化モリブデンを使用することが
でき、これら固体潤滑材を２種以上組合せてもよい。
７８重量％、ポリイミド樹脂２０〜４０重量％及びカー
ボン繊維２〜２０重量％よりなる特殊複合材であり、そ
の合口部形状をステップカットタイプとしてある。固体
潤滑材としてのカーボン繊維の代りに、グラファイト粉
末、カーボン粉末、２硫化モリブデンを使用することが
でき、これら固体潤滑材を２種以上組合せてもよい。
【００１０】カーボン粉末５重量％、残りＰＴＦＥより
なる母材に、ポリイミド樹脂の添加量を変えた場合のシ
ールリング本体を液体窒素（−１９６℃）に一定時間浸
漬した場合のシールリング本体合口の隙間の変化を図３
に示した。ポリイミド樹脂の添加量の増加と共に、その
隙間が減少するが２０重量％以上の添加量では、その隙
間が殆んど変わらないことが図３より明である。カーボ
ン粉末の代りに、グラファイト粉末、カーボン繊維、２
硫化モリブデンを用いてもほぼ同様の結果がえられた。
なる母材に、ポリイミド樹脂の添加量を変えた場合のシ
ールリング本体を液体窒素（−１９６℃）に一定時間浸
漬した場合のシールリング本体合口の隙間の変化を図３
に示した。ポリイミド樹脂の添加量の増加と共に、その
隙間が減少するが２０重量％以上の添加量では、その隙
間が殆んど変わらないことが図３より明である。カーボ
ン粉末の代りに、グラファイト粉末、カーボン繊維、２
硫化モリブデンを用いてもほぼ同様の結果がえられた。
【００１１】従来使用されているガラス繊維入りＰＴＦ
Ｅ製シールリング本体と、本発明によるグラファイト粉
末を使用したシールリング本体とを液体窒素に２０回浸
漬した後のシールリング本体合口の隙間の違いを図４に
示した。従来のシールリング本体に比し、本発明のシー
ルリング本体の合口隙間は約１／２以下に押えられた。
Ｅ製シールリング本体と、本発明によるグラファイト粉
末を使用したシールリング本体とを液体窒素に２０回浸
漬した後のシールリング本体合口の隙間の違いを図４に
示した。従来のシールリング本体に比し、本発明のシー
ルリング本体の合口隙間は約１／２以下に押えられた。
【００１２】図５に、従来のシールリング本体と、本発
明によるシールリング本体を使用した場合のガス洩れ量
の比較を示した。そのテスト条件は、ガス圧ｐ＝0.２kg
f/cm2 、温度Ｔ＝−１００℃である。この結果は極低温
でのガス洩れ量も従来品より約５割改善され、シール性
能が向上していることを示している。
明によるシールリング本体を使用した場合のガス洩れ量
の比較を示した。そのテスト条件は、ガス圧ｐ＝0.２kg
f/cm2 、温度Ｔ＝−１００℃である。この結果は極低温
でのガス洩れ量も従来品より約５割改善され、シール性
能が向上していることを示している。
【００１３】
【発明の効果】本発明によるシールリング本体は、極低
温に耐え、合口部の損傷がなく、シール性も良好に保持
されるので極低温用シールリングとして優れている。
温に耐え、合口部の損傷がなく、シール性も良好に保持
されるので極低温用シールリングとして優れている。
【図１】冷凍機の構成を示す断面図である。
【図２】シール装置の断面図である。
【図３】ポリイミド樹脂の添加量とシールリング本体合
口部の隙間との関係を示すグラフ図である。
口部の隙間との関係を示すグラフ図である。
【図４】従来のシールリング本体と本発明によるシール
リング本体の合口隙間の比較図である。
リング本体の合口隙間の比較図である。
【図５】従来のシールリング本体と本発明によるシール
リング本体とのガス洩れ量の比較図である。
リング本体とのガス洩れ量の比較図である。
９ シール装置 １０ 板エキスパンダーリング １１ シールリング本体
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１０月３０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】ＰＴＦＥは従来から無潤滑シール材料の主
成分として使用されているものであり、耐熱性、耐薬品
性にすぐれた熱可塑性樹脂であり、温度による性質の変
化が少なく、極低温より２６０℃まで耐えるとされてい
る。然しながら、その大量の使用は摩耗、変形を生じ、
極低温では収縮し、シール性を損じ、又少量の使用は、
その極低温耐性を損いシール性を劣化させる。従って、
ＰＴＦＥの極低温適応性を考え、その配合割合を４０〜
７８重量％とした。ポリイミド樹脂は、著しい耐熱性と
強度を有し、無潤滑シール材として使用されているポリ
イミド樹脂の添加とともに、シールリング本体の合口隙
間は減少するが、４０重量％以上添加すると材料の弾
性、脆さなどの問題を生じるので好ましくなく、少量の
添加では、合口隙間の増加が大となり、シール性を損
う。従ってその添加量は２０〜４０重量％とした。固体
潤滑材は、主に無潤滑シール材の摺動特性を改良するた
め使用されたものであり、その添加は極低温時でのシー
ルリングの強度を増加させる。然しながら、その添加は
シールリングの合口隙間の変動に特に影響を及ぼすもの
でなく、かえって多量の添加は永久変形を生じる可能性
がある。従って２０重量％以上のような多量の配合は、
シールリング本体の成型性などの問題を生じ好ましくな
い。従ってその添加量は摺動特性を考慮して２〜２０重
量％とした。
成分として使用されているものであり、耐熱性、耐薬品
性にすぐれた熱可塑性樹脂であり、温度による性質の変
化が少なく、極低温より２６０℃まで耐えるとされてい
る。然しながら、その大量の使用は摩耗、変形を生じ、
極低温では収縮し、シール性を損じ、又少量の使用は、
その極低温耐性を損いシール性を劣化させる。従って、
ＰＴＦＥの極低温適応性を考え、その配合割合を４０〜
７８重量％とした。ポリイミド樹脂は、著しい耐熱性と
強度を有し、無潤滑シール材として使用されているポリ
イミド樹脂の添加とともに、シールリング本体の合口隙
間は減少するが、４０重量％以上添加すると材料の弾
性、脆さなどの問題を生じるので好ましくなく、少量の
添加では、合口隙間の増加が大となり、シール性を損
う。従ってその添加量は２０〜４０重量％とした。固体
潤滑材は、主に無潤滑シール材の摺動特性を改良するた
め使用されたものであり、その添加は極低温時でのシー
ルリングの強度を増加させる。然しながら、その添加は
シールリングの合口隙間の変動に特に影響を及ぼすもの
でなく、かえって多量の添加は永久変形を生じる可能性
がある。従って２０重量％以上のような多量の配合は、
シールリング本体の成型性などの問題を生じ好ましくな
い。従ってその添加量は摺動特性を考慮して２〜２０重
量％とした。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横井 正忠 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 中山 宏一 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内 (72)発明者 野町 博康 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリ
イミド樹脂及び固体潤滑材を複合添加してなるシールリ
ング本体と、該シールリング本体の内周面に対接し、外
周方向へ張り出させ、該シールリングをシリンダー内周
面に押圧させるためのエキスパンダーリングとの組合せ
よりなる極低温冷凍機用ガスシール装置。 - 【請求項２】 固体潤滑材が、カーボン繊維、カーボン
粉末、２硫化モリブデングラファイト粉末の１種又は２
種以上の複合材からなる請求項１記載のガスシール装
置。 - 【請求項３】 シールリング本体が、重量％で、ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂４０〜７８％、ポリイミド樹
脂２０〜４０％及び固体潤滑材２〜２０％からなる請求
項１記載のガスシール装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4303292A JPH06129538A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 極低温冷凍機用ガスシール装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4303292A JPH06129538A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 極低温冷凍機用ガスシール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06129538A true JPH06129538A (ja) | 1994-05-10 |
Family
ID=17919199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4303292A Pending JPH06129538A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 極低温冷凍機用ガスシール装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06129538A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031228A1 (fr) * | 1996-02-21 | 1997-08-28 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerateur cryogenique |
| US5695197A (en) * | 1996-12-06 | 1997-12-09 | Farley; Michael L. | Seal ring method of sealing and molding composition comprising blend of PTFE copolymer, polyamide and carbon fiber therefor |
| CN103742413A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-23 | 四川省鼓风机制造有限责任公司 | 一种气密封环 |
-
1992
- 1992-10-16 JP JP4303292A patent/JPH06129538A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997031228A1 (fr) * | 1996-02-21 | 1997-08-28 | Daikin Industries, Ltd. | Refrigerateur cryogenique |
| US5695197A (en) * | 1996-12-06 | 1997-12-09 | Farley; Michael L. | Seal ring method of sealing and molding composition comprising blend of PTFE copolymer, polyamide and carbon fiber therefor |
| CN103742413A (zh) * | 2013-12-27 | 2014-04-23 | 四川省鼓风机制造有限责任公司 | 一种气密封环 |
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