WO2021117601A1 - 軸シール - Google Patents
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- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
- C09K3/10—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers
- C09K3/1006—Materials in mouldable or extrudable form for sealing or packing joints or covers characterised by the chemical nature of one of its constituents
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
- F04C18/0207—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
- F04C18/0215—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
Definitions
- the present invention relates to a shaft seal of a rotating shaft, and more particularly to a shaft seal of a rotating shaft of a scroll compressor of an in-vehicle air conditioner.
- the compressor uses a sealing member that prevents leakage of refrigerant and refrigerating machine oil.
- a shaft seal is attached to a rotating shaft that drives the compression mechanism unit.
- Lip seals such as those in Patent Documents 1 and 2 are disclosed as shaft seals.
- the lip seal of Patent Document 1 is shown in FIG.
- the lip seal 21 has inner peripheral seal portions 25, 26, and 27 that come into contact with the outer peripheral surface of the drive shaft 22 in a cross-sectional view along the axial direction of the drive shaft 22.
- the inner peripheral seal portion 27 is provided with a third seal lip L3 located on the outer side of the housing 24 in the drive axis direction with respect to the fixing portion 30 on the shaft hole 23 side. Since a space S capable of holding the lubricating oil is formed between the second seal lip L2 and the third seal lip L3, the lubricating oil held in the space S forms the second seal lip L2 and the third seal lip L2. Wear of L3 is prevented and sealing property is ensured.
- the inclination angle ⁇ of the second seal lip L2 with respect to the outer peripheral surface of the drive shaft 22 is about 30 °, but the relationship between ⁇ and the rotational torque has not been studied.
- the lip seal of Patent Document 2 is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the lip seal 31 is mounted between the housing 32 and the rotating shaft 33, and is formed by the seal lip portion 35 of the first seal element 34 and the seal lip portion 37 of the second seal element 36.
- the fluid (refrigerant and refrigerating machine oil) in the fluid storage chamber R is prevented from leaking to the low pressure side A.
- the first seal element 34 is made of synthetic rubber
- the second seal element 36 is made of a synthetic resin such as tetrafluoroethylene (PTFE) resin.
- PTFE tetrafluoroethylene
- Patent Document 2 does not mention the inclination angle of the first seal element 35 with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft.
- a shaft seal having a simple structure a shaft seal having a substantially U-shaped cross section is known.
- the bottom wall, the inner lip portion, and the outer lip portion, which are mounted on the concave peripheral groove for mounting as a substantially U-shaped shaft seal and the inner lip portion is in sliding contact with the rotation shaft A U-shaped seal is disclosed.
- the back surface of the bottom wall is formed on a flat surface that is in close contact with the inner end surface of the concave peripheral groove, and the outer surface corners of both end corners of the bottom wall are at right angles to the inner surface and the outer surface, respectively.
- a straight portion having a predetermined height is formed from the side.
- a slope portion is formed from the end of each straight portion, and the inner lip portion and the outer lip portion are projected so as to be inclined in a direction in which the tips are separated from each other.
- the inclined portion is inclined at a predetermined angle with respect to the axis in the free state.
- Patent Document 4 discloses a seal ring useful for a scroll compressor.
- the seal ring is a molded body of a resin composition, and as a resin composition, 1 part by weight to 7 parts by weight of a powder of a compound having a layered crystal structure and unmodified poly with respect to 100 parts by weight of polyether sulfone.
- a resin composition containing 8 parts by weight to 27 parts by weight of the tetrafluoroethylene powder has been proposed. Further, this resin composition may contain an elastomer, and if the content is less than 7.5% by mass, the flexural modulus does not impair the mechanical properties represented by wear resistance and elongation at break. It is said that the rate can be reduced.
- Patent Document 5 discloses a seal ring made of a mixture containing a soft resin and a hard resin made of at least one of a thermoplastic elastomer and a dynamically crosslinked resin.
- Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-17161 Japanese Patent No. 2847277 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-166649 Japanese Patent No. 5876007 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-156935
- Patent Documents 1 and 2 it is not examined how the rotational torque and the sealing property become when the inclination angle of the sealing lip with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft and the length of the sealing lip in the cross-sectional view are changed. Further, the lip seals of Patent Documents 1 and 2 have a complicated shape composed of an annular metal core material and a plurality of seal lips made of resin or rubber, and may be costly.
- the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a shaft seal having a substantially U-shaped cross section, which can reduce rotational torque and has excellent sealing performance.
- the shaft seal of the present invention is an annular shaft seal that adheres to the outer peripheral surface of the rotating shaft to seal the sealing fluid, and the gap between the rotating shaft and the housing to which the shaft seal is mounted is formed by the shaft seal.
- the shaft seal is divided into a high pressure side and a low pressure side, and the shaft seal is an injection molded body having a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction. It is provided with an outer lip portion provided on the outer diameter side of the seal lip portion, and the inclination angle of the seal lip portion with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft is 5 ° to 20 ° in the axial direction of the shaft seal.
- the length of the seal lip portion is 2.0 mm to 6.5 mm in cross-sectional view.
- the "tilt angle of the seal lip portion" in the present invention means an angle at which the seal lip portion is tilted with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft when the shaft seal is mounted on the rotating shaft.
- the shaft seal is characterized by being made of a resin composition or a thermoplastic elastomer composition.
- the shaft seal is characterized in that the flexural modulus according to ASTM D790 is 200 MPa to 2400 MPa.
- the shaft seal comprises a resin composition, and the resin composition contains an ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE) resin or a tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy ethylene copolymer (PFA) resin as a main component. It is a feature.
- ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
- PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxy ethylene copolymer
- the resin composition is characterized by containing 1% by volume to 20% by volume of at least one of carbon fibers, graphite, and PTFE resin with respect to 100% by volume of the resin composition.
- the resin composition contains the carbon fibers, and the average fiber length of the carbon fibers is 20 ⁇ m to 200 ⁇ m.
- the shaft seal comprises a thermoplastic elastomer composition
- the thermoplastic elastomer composition contains a polyester-based elastomer as a main component
- the polyester-based elastomer contains a hard segment containing an aromatic polyester unit and a polyester unit or a polyether unit. It is characterized by being a copolymer with a soft segment containing the mixture.
- thermoplastic elastomer composition is characterized by containing 1% by volume to 40% by volume of PTFE resin with respect to 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition.
- the inner diameter dimension of the shaft seal before incorporating the rotary shaft is d
- the outer diameter dimension of the rotary shaft is D
- the tightening allowance between the shaft seal and the rotary shaft is (Dd).
- (Dd) / D 0.005 to 0.06.
- the shaft seal is used in a scroll compressor provided with a compression mechanism that combines a fixed scroll and a movable scroll that swivels with respect to the fixed scroll, and the rotation shaft is a rotation shaft that drives the compression mechanism. It is characterized by being.
- the scroll compressor is a scroll compressor for an in-vehicle air conditioner.
- the sealing fluid is characterized by containing oil.
- the shaft seal of the present invention is an annular shaft seal that closely adheres to the outer peripheral surface of the rotating shaft to seal the sealing fluid, and the gap between the rotating shaft and the housing to which the shaft seal is mounted is the shaft.
- the shaft seal is divided into a high pressure side and a low pressure side by a seal, and the shaft seal has a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction, and has a seal lip portion that extends to the high pressure side and slides on the rotating shaft, and the seal.
- the shaft seal of the present invention is an annular shaft seal that adheres to the outer peripheral surface of the rotating shaft to seal the sealing fluid containing oil
- the shaft seal has a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction. It is provided with a seal lip portion that is shaped and extends in one side in the axial direction and slides on the rotating shaft, and an outer lip portion provided on the outer diameter side of the seal lip portion.
- the shaft seal is made of polyester. It is a molded body of a thermoplastic elastomer composition containing a system elastomer as a main component, and is characterized by having a bending elasticity of 200 MPa to 2400 MPa according to ASTM D790.
- the shaft seal of the present invention has a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction, and is provided with a seal lip portion that extends to the high pressure side and slides on the rotating shaft, and an outer diameter side of the seal lip portion. Since the seal lip portion is provided with an outer lip portion and the inclination angle of the seal lip portion with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft is 5 ° to 20 °, it is possible to appropriately exert a tense force on the rotating shaft, reduce the rotational torque, and at the same time. Excellent sealing performance.
- the length of the seal lip portion is 2.0 mm to 6.5 mm and the seal lip portion has a certain length in the cross-sectional view of the shaft seal in the axial direction, the tension force of the seal lip portion with respect to the rotation axis is exerted. It becomes smaller and further contributes to lower torque.
- the shaft seal is made of a resin composition or a thermoplastic elastomer composition, it does not require a metal core material and is excellent in economy.
- the shaft seal has a flexural modulus of 200 MPa to 2400 MPa according to ASTM D790, the flexibility of the shaft seal can be improved and the tension force can be suitably reduced.
- the shaft seal is made of a resin composition containing a molten fluororesin of ETFE resin or PFA resin as a main component, it has excellent flexibility and can be injection molded. In addition, since it has excellent chemical resistance and oil resistance, it is suitable for an environment in contact with a fluid such as a refrigerant or oil.
- the resin composition contains at least one of carbon fibers, graphite, and PTFE resin in an amount of 1% to 20% by volume with respect to 100% by volume of the resin composition, it is excellent in frictional wear characteristics. Further, since the carbon fibers used are short fibers having an average fiber length of 20 to 200 ⁇ m, an increase in melt viscosity can be suppressed as compared with the case where long fibers are used, and a shaft seal can be easily obtained by injection molding. ..
- the shaft seal has (Dd) / D obtained by dividing the tightening allowance (Dd) by the outer diameter dimension D of the rotating shaft within the above numerical range, the rotational torque can be reduced without impairing the sealing property.
- the shaft seal comprises a thermoplastic elastomer composition containing a polyester-based elastomer as a main component, and the polyester-based elastomer is a copolymer of a hard segment containing an aromatic polyester unit and a soft segment containing a polyester unit or a polyether unit. Therefore, it is excellent in flexibility and moldability. Furthermore, since the aromatic polyester unit contains a naphthalene ring, chemical resistance and oil resistance can be improved, and it is suitable for an environment in contact with a sealing fluid containing oil.
- thermoplastic elastomer composition contains 1% by volume to 40% by volume of the PTFE resin with respect to 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition, the dynamic friction coefficient can be reduced while maintaining the elongation characteristics.
- FIG. 1 shows an axial cross-sectional view in a state where the shaft seal is attached to the rotating shaft.
- the shaft seal 1 is an annular member having a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction, and is formed by a seal lip portion 2 on the inner diameter side of the seal extending to one side in the axial direction and a seal lip portion 2.
- the seal lip portion 2 and the outer lip portion 3 extend from the base end portion 4, respectively.
- the concave groove 5 is formed by the seal lip portion 2, the outer lip portion 3, and the base end portion 4.
- the housing 7 is provided with an insertion hole 7a through which the rotating shaft 6 is inserted, and an annular groove 8 is provided around the insertion hole 7a.
- the shaft seal 1 is mounted in the annular groove 8, and the rotating shaft 6 rotates about the shaft O, so that the seal lip portion 2 slides on the rotating shaft 6.
- the shaft seal 1 is mounted in the annular groove 8 so that the seal lip portion 2 and the outer lip portion 3 respectively extend to the high pressure side H.
- the concave groove 5 side corresponds to the high pressure side H
- the back surface 4a side of the base end portion 4 corresponds to the low pressure side L.
- the vicinity of the tip of the outer lip portion 3 of the shaft seal 1 contacts the side wall 8a of the annular groove 8, and the vicinity of the tip of the seal lip portion 2 contacts the outer peripheral surface of the rotating shaft 6.
- the back surface 4a of the base end portion 4 is in close contact with the bottom wall 8b of the annular groove 8.
- a space is formed between the outer lip portion 3 and the side wall 8a, and between the seal lip portion 2 and the rotating shaft 6, respectively.
- the present inventors have found that the inclination angle ⁇ of the seal lip portion 2 with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft 6 and the lip of the seal lip in a cross-sectional view. by optimizing the length L 2, we found that low torque, low leakage reduction achieved.
- the inclination angle ⁇ of the seal lip portion 2 is 5 ° to 20 °
- the lip length L 2 of the seal lip portion 2 is 2.0 mm to 6.5 mm. It is characterized by that. If the inclination angle ⁇ is less than 5 °, the seal lip portion 2 and the rotating shaft 6 approach parallel to each other, so that fluid leakage may easily occur.
- the inclination angle ⁇ is larger than 20 °, the tension force of the seal lip portion 2 with respect to the rotation shaft 6 becomes high, so that the rotation torque may become large.
- the inclination angle ⁇ is preferably 10 ° to 20 °.
- the lip length L 2 is shorter than 2.0 mm, the seal lip portion 2 is less likely to bend and the tension is increased, which may increase the rotational torque.
- the lip length L 2 becomes longer, the space for incorporating the shaft seal becomes wider, so that the upper limit is set to, for example, 8.0 mm.
- the preferred range of lip length L 2 is 4.2 mm to 6.5 mm.
- FIG. 2 shows a shaft seal in a state (free state) before being mounted on the housing.
- the seal lip portion 2 and the outer lip portion 3 are formed so as to be inclined in a direction in which the tip portions 2a and 3a are separated from each other.
- the inner diameter dimension d of the shaft seal 1 refers to the minimum inner diameter dimension of the shaft seal 1.
- the inner diameter dimension d indicates the distance between the tip portions 2a of the facing seal lip portions 2 in FIG.
- the maximum inner diameter dimension d max of the shaft seal 1 is the maximum distance between the opposing base end portions 4, and the distance between the inner edges of the back surface 4a in FIG. In FIG.
- the inner peripheral surface of the shaft seal 1 is formed so as to continuously reduce the diameter from the back surface 4a to the tip portion 2a, and the outer peripheral surface of the shaft seal 1 is continuous from the back surface 4a to the tip portion 3a. It is formed so as to expand the diameter.
- the seal lip portion 2 has a predetermined lip length L 2 on its outer peripheral surface.
- the lip length L 2 is the length of a straight line from the corner portion (seal lip portion 2 side) of the bottom surface 4b of the shaft seal 1 to the apex on the outer diameter side of the tip portion 2a of the seal lip portion 2. That's right.
- the back surface 4a and the bottom surface 4b are formed of flat surfaces substantially parallel to the surface orthogonal to the axis of the shaft seal 1. This makes it easier to adhere to the bottom wall 8b (see FIG. 1) of the annular groove 8.
- the lip length L 2 is the same length in the free state of FIG. 2 and the mounted state of FIG. 1 of the shaft seal.
- the outer lip portion 3 has a predetermined lip length L 3 on the inner peripheral surface thereof.
- the lip length L 3 is the length of a straight line from the corner portion (outer lip portion 3 side) of the bottom surface 4b of the shaft seal 1 to the apex on the inner diameter side of the tip portion 3a of the outer lip portion 3.
- the lip length L 3 of the outer lip portion 3 is preferably longer than the lip length L 2 of the sealing lip 2.
- the thickness t 2 of the seal lip portion 2 is preferably 0.3 mm to 1 mm.
- the thickness t 2 changes from the base end side to the tip end, it is preferable to change the thickness in the range of 0.3 mm to 1 mm. If the thickness t 2 is less than 0.3 mm, short shots are likely to occur during injection molding. Further, if the thickness t 2 exceeds 1 mm, the tension force of the seal lip portion 2 with respect to the rotating shaft becomes high, and the rotating torque may become large.
- the thickness t 2 is more preferably 0.3 mm to 0.6 mm. From another viewpoint, as shown in FIG. 2, it is preferable that the thickness t 2 of the seal lip portion 2 is smaller than the thickness t 3 of the outer lip portion 3.
- the shaft seal 1 prevents the fluid on the high pressure side H from leaking to the low pressure side L by the seal lip portion 2 coming into close contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft 6.
- the fluid include a refrigerant, an oil, a mixture of a refrigerant and an oil, and the like.
- the sealing property is not impaired. , Rotational torque can be further reduced.
- the size of the outer diameter dimension D of the rotating shaft 6 is not particularly limited, but is, for example, about 10 mm to 50 mm.
- the size of the tightening allowance (Dd) is not particularly limited, but is, for example, about 0.1 mm to 3 mm.
- the shaft seal of the present invention is not limited to the form shown in FIG.
- the seal lip portion 2 is formed in a straight line in FIG. 1, the seal lip portion may have a curved shape as shown in FIG.
- the inclination angle ⁇ is an angle formed by the tangent line (indicated by a broken line) of the seal lip portion 2 at the contact point between the seal lip portion 2 and the rotating shaft 6 and the outer peripheral surface of the rotating shaft 6.
- Lip length L 2 of the sealing lip 2 is the length of the straight line described in FIG.
- the shaft seal may be provided with a lip portion other than the seal lip portion and the outer lip portion (for example, a dust strip that slides on the rotating shaft).
- a compression mechanism is provided on the high pressure side H of the housing 7.
- the form of the compression mechanism may be any mechanism as long as the fluid is compressed by the rotation of the rotating shaft, and a scroll type, a swash plate type, or the like can be adopted.
- the compression mechanism unit is configured by combining a fixed scroll and a movable scroll that rotates with respect to the fixed scroll.
- FIG. 4 shows a partial cross-sectional view of the scroll type compression mechanism unit.
- the compression mechanism portion 9 includes a fixed rotor 11 having a substrate 11a and a fixed side scroll blade 11b standing upright on the surface thereof, and a movable rotor having a movable side scroll blade 12b standing upright on the substrate 12a and the surface thereof. It has 12 and.
- the fixed rotor 11 and the movable rotor 12 are meshed with each other in an eccentric state, and a compression chamber 10 is formed between them.
- the movable rotor 12 is directly or indirectly connected to the above-mentioned rotating shaft, and the movable rotor 12 revolves around the axis of the fixed rotor 11 to move the compression chamber 10 toward the center of the spiral shape.
- the fluid is compressed.
- the compressed compressed fluid is discharged from the discharge pipe through the discharge port 13 at the center of the movable rotor 12 and flows out to the refrigeration cycle.
- the fluid (refrigerant gas or the like) of the refrigeration cycle is introduced into the compression chamber 10 via the suction port (not shown).
- the shaft seal of the present invention is an injection molded product, and is composed of a resin composition or a thermoplastic elastomer composition.
- This injection molded product preferably has a flexural modulus of 200 MPa to 2400 MPa measured in accordance with ASTM D790. If the flexural modulus is less than 200 MPa, it is likely to be worn and the sealing property may be deteriorated. Further, if the flexural modulus exceeds 2400 MPa, the tension force of the shaft seal with respect to the rotating shaft becomes high, and there is a possibility that the torque becomes high.
- the flexural modulus measured in accordance with ASTM D790 of the resin composition forming the shaft seal of the present invention is preferably 200 MPa to 1800 MPa, more preferably 400 MPa to 1800 MPa.
- the main component resin is not limited, and is a polyamide (PA) resin, polyphenylene sulfide (PPS) resin, polyether ether ketone (PEEK) resin, and polyamideimide (PAI) resin.
- PA polyamide
- PPS polyphenylene sulfide
- PEEK polyether ether ketone
- PAI polyamideimide
- PTFE Polytetrafluoroethylene
- PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer
- FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
- ETFE ethylene-tetrafluoroethylene copolymer
- PA resin PFA resin
- FEP resin FEP resin
- ETFE resin polyvinylidene fluoride resin
- PA resin PFA resin
- FEP resin FEP resin
- ETFE resin polyvinylidene fluoride resin
- PA resin PFA resin
- FEP resin fluoride resin
- polyvinylidene fluoride resin polyvinylidene fluoride resin
- PA resin PFA resin
- FEP resin fluoride resin
- ETFE resin polyvinylidene fluoride resin
- the melt flow rate (MFR) of the resin composition according to ASTM D3159 is preferably 10 to 50 g / 10 min, and more preferably 30 to 50 g / 10 min.
- the MFR of the resin composition according to ASTM D3307 is preferably 10 to 80 g / 10 min, and more preferably 30 to 50 g / 10 min. The higher the MFR, the lower the melt viscosity of the resin composition, and the easier it is to form the seal lip portion by injection molding.
- the ETFE resin has a chemical structure represented by the following formula (1), and the copolymerization ratio is not particularly limited.
- Examples of commercially available ETFE resins that can be used in the present invention include AGC Inc .: Fluon C-88AP and C-88AXMP.
- the ETFE resin is preferably contained in an amount of 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and 90% by volume or more with respect to 100% by volume of the resin composition. Is particularly preferable.
- the PFA resin has a chemical structure represented by the following formula (2), and the copolymerization ratio is not particularly limited.
- R f is a perfluoroalkyl group.
- Commercially available PFA resins that can be used in the present invention include: AGC Co., Ltd .: Fluon P-62XP, Daikin Industries, Ltd .: Neoflon AP-210, AP-202, Mitsui Chemours Fluoro Products Co., Ltd .: Examples thereof include Teflon (registered trademark) 440HP-J, 420HP-J, 411HP-J, manufactured by 3M Japan Ltd .: Daikin PFA6515 TZ, PFA6525 TZ, and the like.
- the PFA resin is preferably contained in an amount of 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and 90% by volume or more with respect to 100% by volume of the resin composition. Is particularly preferable.
- the resin composition used in the present invention preferably contains 1% by volume to 20% by volume of at least one of carbon fibers, graphite, and PTFE resin with respect to 100% by volume of the resin composition. More preferably, it is contained in an amount of 10% by volume. For example, by blending 1% by volume or more of carbon fibers, it becomes easy to reduce the amount of wear and deformation due to pressure. Further, graphite and PTFE resin are solid lubricants, and by blending them in an amount of 1% by volume or more, it becomes easy to reduce the coefficient of dynamic friction of the molded product of the resin composition.
- the carbon fiber, graphite, and PTFE resin may be used alone or in combination of two or more.
- carbon fiber, graphite, and PTFE resin are contained in a total amount of 1% by volume to 20% by volume (more preferably 1% by volume to 10% by volume) with respect to 100% by volume of the resin composition. Is done.
- carbon fiber When carbon fiber is blended, it may be either pitch-based or PAN-based classified from the raw materials.
- the firing temperature is not limited, and either a graphitized product fired at a high temperature of 2000 ° C. or higher and a carbonized product fired at about 1000 to 1500 ° C. may be used.
- the fiber diameter is not limited, but carbon fibers having an average fiber diameter of about 5 to 20 ⁇ m can be used. Further, it may be either a milled fiber or a chopped fiber, but since it is a short fiber, a milled fiber that does not easily increase the MFR of the resin composition is more preferable.
- the average fiber length of the milled fiber is particularly preferably 20 to 200 ⁇ m. Examples of the method for measuring the average fiber length include a method for measuring using an SEM image obtained by a scanning electron microscope (SEM).
- milled fibers examples include pitch-based carbon fibers manufactured by Kureha Corporation: Kureha M-101S, M-101F, M-201S, and the like.
- PAN-based carbon fiber examples include Teijin Limited: HT M800 160MU, HT M100 40MU, and Toray Industries, Inc .: Trading Card MLD-30, MLD-300 and the like.
- graphite either natural graphite or artificial graphite may be used.
- Natural graphite manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd .: ACP artificial graphite manufactured by Nippon Graphite Industry Co., Ltd .: CGB-10, CGB-20, CGB-50, Imerys GC Japan Co., Ltd .: KS-6, Examples thereof include KS-25 and KS-44.
- PTFE resin any of a molding powder by a suspension polymerization method, a fine powder by an emulsion polymerization method, and a regenerated PTFE may be adopted.
- regenerated PTFE which is difficult to be fibrous due to shearing during injection molding and is difficult to reduce MFR.
- Regenerated PTFE is a heat-treated (heat-history-added) powder, powder irradiated with ⁇ -rays, electron beams, or the like.
- a powder obtained by heat-treating molding powder or fine powder a powder obtained by further irradiating this powder with ⁇ -ray or electron beam, a powder obtained by crushing a molded product of molding powder or fine powder, and then ⁇ -ray or electron beam.
- irradiated powder molding powder or fine powder irradiated with ⁇ -ray or electron-beam.
- PTFE resin modified with a perfluoroalkyl ether group, a fluoralkyl group, or another side chain group having a fluoroalkyl group.
- Kitamura Co., Ltd . KTL-610, KTL-450, KTL-350, KTL-8N, AGC Co., Ltd .: Furon L169J, L170J, L172J , L173J and the like.
- the resin composition may contain fibrous reinforcing materials such as aramid fibers, spherical fillers such as spherical silica, scaly reinforcing materials such as mica, calcium phosphate, calcium sulfate and the like to the extent that the effects of the present invention are not impaired.
- fibrous reinforcing materials such as aramid fibers, spherical fillers such as spherical silica, scaly reinforcing materials such as mica, calcium phosphate, calcium sulfate and the like to the extent that the effects of the present invention are not impaired.
- a dynamic reinforcing material, a fine fiber reinforcing material such as potassium titanate whisker may be used.
- Colorants such as carbon black and iron oxide can also be blended. These can be blended alone or in combination.
- an elastomer may be blended for the purpose of lowering the elastic modulus of the resin composition.
- Fluororubber is preferable as the elastomer.
- the type of fluororubber is not limited, but vinylidene fluoride type (FKM), tetrafluoroethylene-propylene type (FEPM), and tetrafluoroethylene-perfluorovinyl ether type (FFKM) can be used.
- the FKM may be either a binary system or a ternary system.
- a particularly preferable form of the shaft seal made of the resin composition contains 90% by volume or more of ETFE resin or PFA resin with respect to 100% by volume of the resin composition, and carbon fibers, graphite, and carbon fiber, graphite, and At least one kind of PTFE resin is contained in a total of 1% by volume to 10% by volume, and the flexural modulus of the shaft seal by ASTM D790 is 200 MPa to 1800 MPa.
- the shaft seal is a molded product of a thermoplastic elastomer composition.
- the elastomer as the main component is not limited, and polyolefin-based elastomers, polyester-based elastomers, polyamide-based elastomers, and the like can be used. Polyester-based elastomers are particularly preferable from the viewpoint of heat resistance and chemical resistance.
- the polyester-based elastomer includes a hard segment and a soft segment, and a polyester unit is used for the hard segment and a polyether unit or a polyester unit is used for the soft segment.
- the polyester-based elastomer is a polyester-polyester type or polyester-polyester type multi-block copolymer.
- the polyester unit of the hard segment is preferably composed mainly of aromatic polyester units.
- the aromatic polyester unit is usually a polyester unit containing an aromatic dicarboxylic acid component and a diol component as a polymerization component.
- aromatic dicarboxylic acid component for example, an aromatic dicarboxylic acid or an ester derivative thereof can be used.
- aromatic dicarboxylic acid examples include terephthalic acid, isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid (for example, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, naphthalene-2,7-dicarboxylic acid), 4,4'-diphenyldicarboxylic acid, and the like. Examples thereof include 4,4'-diphenyl ether dicarboxylic acid.
- ester derivative of the aromatic dicarboxylic acid examples include an alkyl ester (methyl ester, ethyl ester, etc.) of the aromatic dicarboxylic acid, an aryl ester, a carbonic acid ester, and the like.
- the aromatic dicarboxylic acid component may be used alone or in combination of two or more.
- alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and azelaic acid, and ester derivatives thereof may be used as other copolymerization components.
- the total amount of the aromatic dicarboxylic acid component is preferably 80 mol% or more, more preferably 90 mol% or more, based on the total number of moles (100 mol%) of the total acid component. Further, it is particularly preferable that the composition is substantially composed of only the aromatic dicarboxylic acid component and substantially no other copolymerization component (acid component other than the aromatic dicarboxylic acid component).
- the diol component for example, a diol or an ester derivative thereof can be used.
- the diol include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,4-butanediol and 1,6-hexanediol, and alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanediol and 1,4-cyclohexanedimethanol.
- the ester derivative of the diol include the acetyl form of the diol.
- the diol component may be used alone or in combination of two or more.
- a naphthalene ring in the aromatic polyester unit.
- a polybutylene naphthalate unit is more preferable.
- the polybutylene naphthalate unit can be obtained, for example, by using naphthalene-2,6-dicarboxylic acid as the aromatic dicarboxylic acid component and 1,4-butanediol as the diol component.
- the aromatic polyester unit having a polybutylene naphthalate unit may be formed of only the polybutylene naphthalate unit, or may be formed including other structural units (for example, a polybutylene isophthalate unit).
- the soft segment polyether unit includes, for example, an aliphatic polyether unit.
- the aliphatic polyether unit include poly (ethylene oxide) glycol unit, poly (propylene oxide) glycol unit, poly (tetramethylene oxide) glycol unit, poly (hexamethylene oxide) glycol unit, and a copolymer of ethylene oxide and propylene oxide. Can be mentioned. These structural units may be contained alone or in combination of two or more.
- the polyester unit of the soft segment includes, for example, an aliphatic polyester unit.
- the aliphatic polyester unit include poly ( ⁇ -caprolactone) unit, polyenant lactone unit, polycaprilolactone unit, polybutylene adipate unit, polyethylene adipate unit and the like. These structural units may be contained alone or in combination of two or more.
- polyester-based elastomers examples include Perprene EN type (manufactured by Toyobo Co., Ltd.).
- the perprene EN type has a chemical structure represented by the following formula (3), and the hard segment is shown in the following formula (4) and the soft segment is shown in the following formula (5).
- the structural unit of the hard segment and the structural unit of the soft segment are bonded by an ester bond or a carbonate bond.
- the hard segment consists only of aromatic polyester units, more specifically polybutylene naphthalate units.
- Specific grades of the Perprene EN type include EN-1000, EN-2000, EN-3000, EN-5000, EN-16000 and the like. Each grade has a different ratio of hard segment and soft segment, and has different physical characteristics (flexural modulus, etc.) as shown in Examples described later.
- the chemical resistance and oil resistance of the polyester-based elastomer can be improved as compared with the case where the naphthalene ring is not contained. it can. Therefore, it is suitable for a shaft seal of a rotating shaft of a compressor used in the presence of a fluid in which a refrigerant and refrigerating machine oil are mixed.
- the ratio of the hard segment to the soft segment in the copolymerization is not particularly limited, but the elastic modulus increases as the ratio of the hard segment increases, so that the flexural modulus of the thermoplastic resin elastomer composition is 200 MPa to 2400 MPa. It is preferable to adjust so that it is within the range. Since it is easy to set the flexural modulus of the molded product in a desired range, it is preferable to use an elastomer having a flexural modulus (ASTM D790) of 150 MPa to 1700 MPa as the polyester-based elastomer.
- ASTM D790 a flexural modulus
- the elastomer as a main component is preferably contained in an amount of 60% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and 90% by volume or more based on 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition. It is even more preferable.
- thermoplastic elastomer composition used in the present invention is preferably blended with a solid lubricant such as PTFE resin, graphite, or molybdenum disulfide for the purpose of improving friction and wear characteristics. Specifically, it is preferable that 1% by volume to 40% by volume of the solid lubricant is contained with respect to 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition. By blending 1% by volume or more of the solid lubricant, the coefficient of dynamic friction of the molded product of the thermoplastic elastomer composition can be reduced.
- a solid lubricant such as PTFE resin, graphite, or molybdenum disulfide
- the content of the solid lubricant exceeds 40% by volume, the elongation characteristics of the thermoplastic elastomer composition deteriorate, and cracks may occur when the shaft seal is incorporated into the rotating shaft.
- the solid lubricant is more preferably contained in an amount of 1% by volume to 20% by volume, more preferably 1% by volume to 10% by volume, based on 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition.
- PTFE resin As the PTFE resin and graphite, those described in the above resin composition can be used.
- the thermoplastic elastomer composition contains fibrous reinforcing materials such as carbon fibers, glass fibers and aramid fibers, spherical fillers such as spherical silica, scaly reinforcing materials such as mica, and calcium phosphate. , Sliding reinforcing material such as calcium sulfate, and fine fiber reinforcing material such as potassium titanate whisker may be used. Colorants such as carbon black and iron oxide can also be blended. These can be blended alone or in combination.
- thermoplastic elastomer composition When carbon fibers are blended, it is preferable to blend 5% by volume to 20% by volume with respect to 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition.
- the carbon fiber those described in the above resin composition can be used.
- a particularly preferable form of the shaft seal made of the thermoplastic elastomer composition is a molded body of the thermoplastic elastomer composition in which the PTFE resin is blended with the polyester elastomer, and the polyester elastomer is a poly. It is a copolymer of a hard segment containing a butylene naphthalate unit and a soft segment containing an aliphatic polyether unit, and contains 1% by volume to 10% by volume of the PTFE resin with respect to 100% by volume of the thermoplastic elastomer composition.
- the bending elastic coefficient of the shaft seal by the ASTM D790 is 200 MPa to 1800 MPa.
- the shaft seal of the present invention can be used for a scroll compressor of an in-vehicle air conditioner.
- the scroll compressor may be either a belt drive that uses engine power or a motor drive that does not use engine power.
- the shaft seal of the present invention can be used not only in the compressor but also in the compressor.
- the shaft seal of the present invention is molded by injection molding using a general injection molding machine for thermoplastic resins.
- Each material constituting the resin composition or the thermoplastic elastomer composition is mixed with a Henschel mixer, a ball mixer, a ribbon blender or the like, if necessary, and then melt-extruded with a twin-screw kneading extruder or the like. It can be melt-kneaded to obtain molding pellets.
- the filler may be charged by using a side feed when melt-kneading with a twin-screw extruder or the like.
- a shaft seal is formed by injection molding using these molding pellets.
- a PFA resin is used as the base resin of the resin composition, it is preferable to use an injection molding machine having corrosion resistance specifications and a twin-screw kneading extruder.
- the shaft seal of the present invention is not limited to the forms shown in FIGS. 1 to 3.
- the inclination angle ⁇ of the seal lip portion 2 is 5 ° to 20 °
- the lip length L 2 of the seal lip portion 2 is 2.0 mm to 6.5 mm. it is (that form a), when the shaft seal is in the form B or form C below, may not satisfy the inclination angle ⁇ and the lip length numerical range of L 2.
- the shaft seal of the form B is an annular shaft seal that is in close contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft to seal the sealing fluid, and the gap between the rotating shaft and the housing to which the shaft seal is mounted is formed by the shaft seal.
- the shaft seal is divided into a high pressure side and a low pressure side, and the shaft seal has a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction, and has a seal lip portion that extends to the high pressure side and slides on the rotating shaft, and the seal lip portion.
- the shaft seal of Form B is a molded body of a resin composition containing ETFE resin or PFA resin as a main component, and the tightening allowance (Dd) is divided by the outer diameter dimension D of the rotating shaft (Dd) /.
- D is in the above range, the rotational torque can be reduced without impairing the sealing property.
- the shaft seal is made of a resin composition containing a molten fluororesin of ETFE resin or PFA resin as a main component, it has excellent flexibility and can be injection molded. In addition, since it has excellent chemical resistance and oil resistance, it is suitable for an environment in contact with a fluid such as a refrigerant or oil.
- the shaft seal of the form C is an annular shaft seal that adheres to the outer peripheral surface of the rotating shaft to seal the sealing fluid containing oil, and the shaft seal has a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction. There is a seal lip portion that extends to one side in the axial direction and slides on the rotating shaft, and an outer lip portion provided on the outer diameter side of the seal lip portion.
- the shaft seal is a polyester elastomer. It is a molded body of a thermoplastic elastomer composition containing the above as a main component, and is characterized by having a bending elasticity of 200 MPa to 2400 MPa according to ASTM D790.
- the shaft seal of Form C has a substantially U-shaped cross-sectional view in the axial direction, and is provided with a seal lip portion that extends to one side in the axial direction and slides on the rotating shaft, and an outer diameter side of the seal lip portion. It is a molded body of a thermoplastic elastomer composition containing a polyester-based elastomer as a main component, and has a bending elastic coefficient of 200 MPa to 2400 MPa by ASTM D790, so that the rotational torque can be reduced and the seal can be sealed. A shaft seal with excellent properties can be obtained.
- the housing of the testing machine 14 is configured by assembling the outer peripheral side housing 17 and the inner peripheral side housing 18. On the mating surfaces of these housings, an O-ring 19 is arranged in the outer peripheral groove of the inner peripheral side housing 18 to prevent the refrigerating machine oil from leaking from the mating surfaces.
- the shaft seal 15 is in close contact with the rotating shaft 16, and is in sliding contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft 16 due to the rotation of the rotating shaft 16.
- Refrigerating machine oil was pumped and supplied to the space inside the housing. As shown in FIG. 5, the refrigerating machine oil flows in from the inflow passage 17b, passes through the space inside the housing, and flows out from the outflow passage 17c.
- the amount of oil leak is based on the amount of refrigerating machine oil leaked from between the rotating shaft 16 and the insertion hole 17a, and shows an average value for 50 to 60 minutes after the start of the test.
- the rotational torque shows an average value for 50 to 60 minutes after the start of the test. The results are shown in Table 1.
- Test Examples B1 to B7 The raw materials of the resin composition used in each test example are collectively shown below.
- the resin compositions shown in Test Examples B1 to B7 in Table 2 were prepared by a twin-screw kneading extruder and pelletized. Using the obtained pellets, injection molding was performed to obtain a shaft seal having a cross-sectional shape shown in FIG. 1 and a molded product for a bending test.
- the shaft seals of Test Examples B1 to B6 had a flexural modulus in the range of 200 MPa to 2400 MPa, and exhibited low torque and low oil leakage.
- the shaft seal of Test Example B7 had a relatively high flexural modulus (flexural modulus of 3330 MPa) and a rotational torque of 0.20 Nm, which was a relatively high torque. From the results in Table 2, a rough correlation was found between the magnitude of the flexural modulus and the magnitude of the rotational torque.
- Test Examples B8 to B11 Using a shaft seal made of the same resin composition as Test Example B2 (ETFE resin: 94% by volume, carbon fiber: 3% by volume, PTFE resin: 3% by volume), rotational torque and sealing properties can be set with four types of tightening allowances. Was evaluated.
- the test conditions for the rotational torque test are the same as the test conditions described above.
- TPE-1 to TPE-4 has a chemical structure represented by the above formula (3).
- PTFE resin 50% particle size: 20 ⁇ m
- thermoplastic elastomer compositions shown in Test Examples C1 to C8 in Table 4 were prepared by a twin-screw kneading extruder and pelletized. Using the obtained pellets, injection molding was performed to obtain a shaft seal having a cross-sectional shape shown in FIG. 1 and a molded product for a bending test.
- the shaft seals of Test Examples C1 to C5 had a flexural modulus in the range of 200 MPa to 2400 MPa, and exhibited low torque and low oil leakage.
- the shaft seal of Test Example C6 had a relatively low flexural modulus (flexural modulus of 111 MPa) and an oil leak amount of 10 ml / min, which was inferior to that of Test Examples C1 to C5.
- the shaft seal of Test Example C7 had a high content of PTFE resin of 45% by volume, a small breaking elongation, and was damaged when it was incorporated into the rotating shaft.
- the shaft seal of Test Example C8 had a relatively high flexural modulus (flexural modulus of 3937 MPa) and a rotational torque of 0.19 Nm, which was a relatively high torque.
- the inclination angle and the lip length of the seal lip with respect to the outer peripheral surface of the rotating shaft are optimized to reduce torque and leakage.
- the composition of the resin composition and the setting of the tightening allowance are optimized to reduce the torque and the leakage.
- the composition of the thermoplastic elastomer composition and the flexural modulus are optimized to reduce the torque and the leakage.
- the shaft seal of the present invention can reduce the rotational torque and has excellent sealing properties, it can be widely used as a shaft seal that seals the sealing fluid while sliding in contact with the outer peripheral surface of the rotating shaft.
- it is suitable for a shaft seal of a rotating shaft that rotates the compression mechanism of a scroll-type refrigerant compressor of an in-vehicle air conditioner.
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Abstract
回転トルクを低減できるとともに、シール性に優れる軸シールを提供する。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、軸方向の断面視が略Ｕ字状の射出成形体であり、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と、該シールリップ部２よりも外径側に設けられた外リップ部３とを備え、回転軸６の外周面に対するシールリップ部２の傾斜角度αが５°～２０°であり、軸シール１の軸方向の断面視においてシールリップ部の長さＬ２が２．０ｍｍ～６.５ｍｍである。
Description
本発明は、回転軸の軸シールに関し、特に、車載エアコンのスクロール式圧縮機の回転軸の軸シールに関する。
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。
軸シールとして特許文献１、２のようなリップシールが開示されている。例えば、特許文献１のリップシールを図６に示す。図６に示すように、リップシール２１は、駆動軸２２の軸方向に沿う断面視で、駆動軸２２の外周面に接触する内周シール部２５、２６、２７を有する。さらに、リップシール２１は、内周シール部２５、２６が軸穴２３側への固定部２８、２９よりもハウジング２４の駆動軸方向内部側に位置する第１シールリップＬ１および第２シールリップＬ２を備え、内周シール部２７が軸穴２３側への固定部３０よりもハウジング２４の駆動軸方向外部側に位置する第３シールリップＬ３を備えた構造になっている。第２シールリップＬ２と第３シールリップＬ３との間には潤滑油を保持可能な空間Ｓが形成されるため、この空間Ｓに保持された潤滑油によって第２シールリップＬ２と第３シールリップＬ３の摩耗が防止され、シール性が確保されている。特許文献１では、駆動軸２２の外周面に対する第２シールリップＬ２の傾斜角度θは３０°程度とされているが、θと回転トルクとの関係などについては検討されていない。
特許文献２のリップシールを図７に示す。図７に示すように、リップシール３１は、ハウジング３２と、回転軸３３との間に装着され、第１シールエレメント３４のシールリップ部３５と、第２シールエレメント３６のシールリップ部３７によって、流体収納室Ｒの流体（冷媒および冷凍機油）が低圧側Ａへリークするのを防止している。第１シールエレメント３４は合成ゴムからなり、第２シールエレメント３６はテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂などの合成樹脂からなる。回転軸の静止時には第１シールエレメント３４のシールリップ部３５が回転軸３３に弾性的に接触して、流体の漏れを防止する。また、回転時には第１シールエレメント３４からわずかに漏れた流体を第２シールエレメント３６のシールリップ部３７で密封する。特許文献２では、回転軸の外周面に対する第１シールエレメント３５の傾斜角度については言及されていない。
一方、簡易な構造の軸シールとして、断面が略Ｕ字状の軸シールが知られている。例えば、特許文献３には、略Ｕ字状の軸シールとして、被装着用凹周溝に装着されて、内リップ部が回転軸に摺接する、底壁と内リップ部と外リップ部とからなるコ字状シールが開示されている。このコ字状シールでは、底壁の背面が凹周溝の内端面に密着する平坦面に形成され、かつ、底壁の両端コーナー部の外面角部を各々直角として、内面・外面に各々背面側から所定高さのストレート部を形成している。さらに、各ストレート部の終端から勾配部を形成して、内リップ部と外リップ部が相互に先端が離れる方向へ傾斜して突設されている。コ字状シールは、自由状態において勾配部が軸心に対して所定角度で傾斜している。
また、特許文献４には、スクロール式圧縮機に有用なシールリングが開示されている。該シールリングの形状としては、角リングやＵシールリング（断面が略Ｕ字状の環状シール）が挙げられている。該シールリングは樹脂組成物の成形体であり、樹脂組成物として、ポリエーテルサルフォン１００重量部に対して、層状結晶構造を有する化合物の粉末１重量部～７重量部、および未変性のポリテトラフルオロエチレン粉末８重量部～２７重量部を含有する樹脂組成物が提案されている。また、この樹脂組成物には、エラストマーを含有してもよく、含有量が７.５質量％未満であると、耐摩耗性および破断伸びにより表される機械物性を損なわない範囲で、曲げ弾性率を低下させられるとしている。
また、特許文献５には、熱可塑性エラストマーおよび動的架橋樹脂の少なくとも１種からなる軟質樹脂と硬質樹脂を含有する混合物からなるシールリングが開示されている。
上記特許文献１、２では、回転軸の外周面に対するシールリップの傾斜角度、断面視におけるシールリップの長さを変えたとき、回転トルクやシール性がどのようになるか検討はされていない。また、上記特許文献１、２のリップシールは、環状の金属芯材と、樹脂またはゴムからなる複数のシールリップとで構成される複雑形状であり、高コストになるおそれがある。
一方、略Ｕ字状の軸シールについて、上記特許文献３には、勾配部の傾斜角度について言及されているものの、回転軸に装着した状態の回転軸の外周面に対するシールリップの傾斜角度については検討されていない。また、断面視におけるシールリップの長さを変えたとき、回転トルクやシール性がどのようになるかは検討されていない。特許文献４、５では、シールリップの具体的な断面形状に関して言及されていない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、断面が略Ｕ字状の軸シールにおいて、回転トルクを低減できるとともに、シール性に優れ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して密封流体を封止する環状の軸シールであって、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、上記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状の射出成形体であり、上記高圧側に延伸して上記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、上記回転軸の外周面に対する上記シールリップ部の傾斜角度が５°～２０°であり、上記軸シールの軸方向の断面視において上記シールリップ部の長さが２．０ｍｍ～６.５ｍｍであることを特徴とする。本発明における「シールリップ部の傾斜角度」とは、軸シールを回転軸に装着した状態において、シールリップ部が回転軸の外周面に対して傾斜した角度をいう。
上記軸シールが樹脂組成物または熱可塑性エラストマー組成物からなることを特徴とする。
上記軸シールは、ＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａであることを特徴とする。
上記軸シールが樹脂組成物からなり、該樹脂組成物がエチレン－テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）樹脂または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）樹脂を主成分として含むことを特徴とする。
上記樹脂組成物が、該樹脂組成物１００体積％に対して、炭素繊維、グラファイト、およびＰＴＦＥ樹脂のうち少なくとも１種を１体積％～２０体積％含むことを特徴とする。
上記樹脂組成物が上記炭素繊維を含み、該炭素繊維の平均繊維長が２０μｍ～２００μｍであることを特徴とする。
上記軸シールが熱可塑性エラストマー組成物からなり、該熱可塑性エラストマー組成物がポリエステル系エラストマーを主成分とし、上記ポリエステル系エラストマーが、芳香族ポリエステル単位を含むハードセグメントと、ポリエステル単位またはポリエーテル単位を含むソフトセグメントとの共重合体であることを特徴とする。
上記芳香族ポリエステル単位中にナフタレン環を含むことを特徴とする。
上記熱可塑性エラストマー組成物が、該熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対してＰＴＦＥ樹脂を１体積％～４０体積％含むことを特徴とする。
上記軸シールは、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、上記軸シールと上記回転軸との締め代を（Ｄ－ｄ）とすると、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００５～０.０６を満たすことを特徴とする。
上記軸シールが、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を備えるスクロール式圧縮機に用いられ、上記回転軸が、上記圧縮機構を駆動する回転軸であることを特徴とする。
上記スクロール式圧縮機が車載エアコンのスクロール式圧縮機であることを特徴とする。
上記密封流体が、油を含有することを特徴とする。
また、本発明の軸シールは、回転軸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、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、上記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、上記高圧側に延伸して上記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、上記軸シールは、ＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂を主成分とした樹脂組成物の成形体であり、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、上記軸シールと上記回転軸との締め代を（Ｄ－ｄ）とすると、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００５～０.０６を満たすことを特徴とする。
また、本発明の軸シールは、回転軸の外周面に密着して油を含有する密封流体を封止する環状の軸シールであって、上記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、軸方向一方側に延伸して上記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、上記軸シールは、ポリエステル系エラストマーを主成分とする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。
本発明の軸シールは、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、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°であるので、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。さらに、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であり、シールリップ部がある程度の長さを有するので、シールリップ部の回転軸に対する緊迫力が小さくなり、低トルク化に一層寄与する。
軸シールが樹脂組成物または熱可塑性エラストマー組成物からなるので、金属芯材などを必要とせず、経済性にも優れる。
軸シールは、ＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａであるので、軸シールの柔軟性が向上し、緊迫力を好適に低下させることができる。
軸シールがＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂の溶融フッ素樹脂を主成分とする樹脂組成物からなるので、柔軟性に優れ、射出成形可能である。また、耐薬品性、耐油性に優れることから、冷媒や油などの流体と接触する環境に適している。
上記樹脂組成物が、該樹脂組成物１００体積％に対して、炭素繊維、グラファイト、ＰＴＦＥ樹脂のうち少なくとも１種を１体積％～２０体積％含むので、摩擦摩耗特性に優れる。また、使用する炭素繊維は平均繊維長２０～２００μｍの短繊維であることから、長繊維を用いた場合に比べて溶融粘度の増加を抑制でき、射出成形によって容易に軸シールを得ることができる。
軸シールは、締め代（Ｄ－ｄ）を回転軸の外径寸法Ｄで除した（Ｄ－ｄ）／Ｄが上記数値範囲にあるので、シール性を損なうことなく、回転トルクを低減できる。
軸シールが、ポリエステル系エラストマーを主成分とする熱可塑性エラストマー組成物からなり、ポリエステル系エラストマーが、芳香族ポリエステル単位を含むハードセグメントと、ポリエステル単位またはポリエーテル単位を含むソフトセグメントとの共重合体であるので、柔軟性や成形性に優れる。さらに、芳香族ポリエステル単位中にナフタレン環を含むので、耐薬品性、耐油性を向上させることができ、油を含有する密封流体と接触する環境に適している。
熱可塑性エラストマー組成物が、該熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対してＰＴＦＥ樹脂を１体積％～４０体積％含むので、伸び特性を維持しつつ、動摩擦係数を低減できる。
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。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８ａに接触し、シールリップ部２の先端部付近が回転軸６の外周面に接触する。また、基端部４の背面４ａが環状溝８の底壁８ｂに密着する。一方、外リップ部３と側壁８ａ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、簡易な構造である略Ｕ字状の軸シール１について、１つの知見として、回転軸６の外周面に対するシールリップ部２の傾斜角度α、および断面視におけるシールリップのリップ長さＬ２を最適化することで、低トルク化、低リーク化が図れることを見出した。具体的には、図１の軸シール１は、シールリップ部２の傾斜角度αが５°～２０°であり、シールリップ部２のリップ長さＬ２が２．０ｍｍ～６.５ｍｍであることを特徴としている。傾斜角度αが５°未満であると、シールリップ部２と回転軸６が平行に近づくため、流体の漏れが発生しやすくなるおそれがある。一方、傾斜角度αが２０°より大きくなるとシールリップ部２の回転軸６に対する緊迫力が高くなるため、回転トルクが大きくなるおそれがある。傾斜角度αは好ましくは１０°～２０°である。
また、リップ長さＬ２が２．０ｍｍより短いと、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。一方、リップ長さＬ２が長くなると、軸シールを組み込むための空間が広くなることから、上限は、例えば８．０ｍｍに設定される。リップ長さＬ２の好ましい範囲は４．２ｍｍ～６．５ｍｍである。
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。一方、軸シール１の最大内径寸法ｄｍａｘは、対向する基端部４間の最大距離、図２では背面４ａの内縁間の距離である。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Ｌ２を有している。リップ長さＬ２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８の底壁８ｂ（図１参照）に密着しやすくなる。なお、リップ長さＬ２は、軸シールの図２の自由状態と図１の装着状態とで同じ長さである。
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Ｌ３を有している。リップ長さＬ３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。なお、外リップ部３のリップ長さＬ３は、シールリップ部２のリップ長さＬ２よりも長いことが好ましい。
シールリップ部２の厚さｔ２は、０.３ｍｍ～１ｍｍが好ましい。また、厚さｔ２が基端部側から先端部にかけて変化する場合は０.３ｍｍ～１ｍｍの範囲で変化させることが好ましい。厚さｔ２が０.３ｍｍ未満であると、射出成形時にショートショットが起こりやすくなる。また、厚さｔ２が１ｍｍを超えると、回転軸に対するシールリップ部２の緊迫力が高くなり、回転トルクが大きくなるおそれがある。厚さｔ２は０.３ｍｍ～０.６ｍｍがより好ましい。また、別の観点では、図２に示すように、シールリップ部２の厚さｔ２が外リップ部３の厚さｔ３よりも小さいことが好ましい。厚さｔ２が厚さｔ３よりも大きいと、外リップ部３のハウジング７に対する緊迫力が、シールリップ部２の回転軸６に対する緊迫力より小さくなり、外リップ部３とハウジング７の側壁８ａとの間で摺動が生じるおそれがある。
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。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。
回転軸６を組み込む前の軸シール１の内径寸法ｄ、回転軸６の外径寸法Ｄ、回転軸６の締め代（Ｄ－ｄ）との関係は特に限定されないが、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０．００５～０．０６を満たすことが好ましく、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０．００５～０．０３を満たすことがより好ましく、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０．０１～０．０２を満たすことがさらに好ましい。回転軸６の外径寸法Ｄと、回転軸６に接触するシールリップ部の先端部における締め代（Ｄ－ｄ）との寸法比を所定の範囲に設定することで、シール性を損なうことなく、回転トルクをより低減できる。
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。また、寸法の関係で言えば、Ｄ＜ｄｍａｘ（図２参照）であることが好ましい。
回転軸６の外径寸法Ｄの大きさは特に限定されないが、例えば１０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。また、締め代（Ｄ－ｄ）の大きさは特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ～３ｍｍ程度である。
なお、本発明の軸シールは、図１の形態に限らない。例えば、図１ではシールリップ部２を直線状に形成したが、シールリップ部を、図３に示すように湾曲した形状としてもよい。図３の場合、傾斜角度αは、シールリップ部２と回転軸６との接点におけるシールリップ部２の接線（破線で示す）と、回転軸６の外周面とのなす角である。シールリップ部２のリップ長さＬ２は、図２で説明した直線の長さである。また、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４には、スクロール式の圧縮機構部の一部断面図を示す。図４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、射出成形体であり、樹脂組成物または熱可塑性エラストマー組成物からなる。この射出成形体は、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未満であると摩耗しやすくなりシール性が低下するおそれがある。また、曲げ弾性率が２４００ＭＰａを超えると、軸シールの回転軸に対する緊迫力が高くなり、高トルクになるおそれがある。本発明の軸シールを形成する樹脂組成物のＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率は、好ましくは２００ＭＰａ～１８００ＭＰａであり、より好ましくは４００ＭＰａ～１８００ＭＰａである。
以下には、まず軸シールが樹脂組成物の成形体の場合について説明する。
樹脂組成物において、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、ポリ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、ポリ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。特に、ＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂を用いることがより好ましい。柔軟性に優れるＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂を主成分とした樹脂組成物とすることで、締め代をある程度確保しても、装着時に破損することを防止しやすくなる。また、締め代をある程度確保することで、軸シール１の使用によってシールリップ部が摩耗したとしても、密封性を維持することができる。
軸シールにおいて、ＥＴＦＥ樹脂をベース樹脂とする場合、樹脂組成物のＡＳＴＭ Ｄ３１５９によるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０～５０ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましく、３０～５０ｇ／１０ｍｉｎであることがより好ましい。また、ＰＦＡ樹脂をベース樹脂とする場合、樹脂組成物のＡＳＴＭ Ｄ３３０７によるＭＦＲが１０～８０ｇ／１０ｍｉｎであることが好ましく、３０～５０ｇ／１０ｍｉｎであることがより好ましい。ＭＦＲが高いほど樹脂組成物の溶融粘度が低く、射出成形によるシールリップ部の形成が容易となる。
ＥＴＦＥ樹脂は、下記式（１）で示す化学構造を有しており、共重合比は特に限定されるものではない。本発明に用いることのできるＥＴＦＥ樹脂の市販品としては、ＡＧＣ株式会社製：フルオンＣ－８８ＡＰ、Ｃ－８８ＡＸＭＰなどが挙げられる。
ＥＴＦＥ樹脂をベース樹脂とする場合、樹脂組成物１００体積％に対して、ＥＴＦＥ樹脂は７０体積％以上含まれることが好ましく、８０体積％以上含まれることがより好ましく、９０体積％以上含まれることが特に好ましい。
ＰＦＡ樹脂は、下記式（２）で示す化学構造を有しており、共重合比は特に限定されるものではない。式（２）において、Ｒｆはパーフルオロアルキル基である。本発明に用いることのできるＰＦＡ樹脂の市販品としては、ＡＧＣ株式会社製：フルオンＰ－６２ＸＰ、ダイキン工業株式会社製：ネオフロンＡＰ－２１０、ＡＰ－２０２、三井・ケマーズ・フロロプロダクツ株式会社製：テフロン（登録商標）４４０ＨＰ－Ｊ、４２０ＨＰ－Ｊ、４１１ＨＰ－Ｊ、スリーエムジャパン株式会社製：ダイニオンＰＦＡ６５１５ ＴＺ、ＰＦＡ６５２５ ＴＺなどが挙げられる。
ＰＦＡ樹脂をベース樹脂とする場合、樹脂組成物１００体積％に対して、ＰＦＡ樹脂は７０体積％以上含まれることが好ましく、８０体積％以上含まれることがより好ましく、９０体積％以上含まれることが特に好ましい。
本発明に用いる樹脂組成物には、樹脂組成物１００体積％に対して、炭素繊維、グラファイト、ＰＴＦＥ樹脂のうち少なくとも１種が１体積％～２０体積％含まれることが好ましく、１体積％～１０体積％含まれることがより好ましい。例えば、炭素繊維を１体積％以上配合することで、摩耗量、圧力による変形を低減しやすくなる。また、グラファイトやＰＴＦＥ樹脂は固体潤滑剤であり、これらを１体積％以上配合することで、樹脂組成物の成形体の動摩擦係数を低減しやすくなる。炭素繊維、グラファイト、ＰＴＦＥ樹脂は単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。樹脂組成物のさらに好ましい形態として、樹脂組成物１００体積％に対して、炭素繊維、グラファイト、ＰＴＦＥ樹脂が、合計で１体積％～２０体積％（より好ましくは１体積％～１０体積％）含まれる。
炭素繊維を配合する場合、原材料から分類されるピッチ系またはＰＡＮ系のいずれのものであってもよい。焼成温度は限定されるものではなく、２０００℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛化品、１０００～１５００℃程度で焼成された炭化品のどちらであってもよい。繊維径は限定されるものではないが、平均繊維径５～２０μｍ程度の炭素繊維を用いることができる。また、ミルドファイバーまたはチョップドファイバーのいずれのものであってもよいが、短繊維であることから樹脂組成物のＭＦＲを増加させにくいミルドファイバーがより好ましい。ミルドファイバーの平均繊維長は２０～２００μｍであることが特に好ましい。平均繊維長の測定方法としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により得られたＳＥＭ画像を用いて測定する方法などが挙げられる。
本発明に使用できる市販品のミルドファイバーとしては、ピッチ系炭素繊維として、株式会社クレハ製：クレカ Ｍ－１０１Ｓ、Ｍ－１０１Ｆ、Ｍ－２０１Ｓなどが挙げられる。また、ＰＡＮ系炭素繊維として、帝人株式会社製：ＨＴ Ｍ８００ １６０ＭＵ、ＨＴ Ｍ１００ ４０ＭＵ、東レ株式会社製：トレカ ＭＬＤ－３０、ＭＬＤ－３００などが挙げられる。
グラファイトとしては、天然黒鉛、人造黒鉛のどちらを用いてもよい。天然黒鉛としては、日本黒鉛工業株式会社製：ＡＣＰ、人造黒鉛としては日本黒鉛工業株式会社製：ＣＧＢ－１０、ＣＧＢ－２０、ＣＧＢ－５０、イメリス・ジーシー・ジャパン株式会社製：ＫＳ－６、ＫＳ－２５、ＫＳ－４４などが挙げられる。
ＰＴＦＥ樹脂として、懸濁重合法によるモールディングパウダー、乳化重合法によるファインパウダー、再生ＰＴＦＥのいずれを採用してもよい。樹脂組成物の流動性を安定させるためには、射出成形時のせん断により繊維化しにくく、ＭＦＲを低下させにくい再生ＰＴＦＥを採用することが好ましい。再生ＰＴＦＥとは、熱処理（熱履歴が加わったもの）粉末、γ線または電子線などを照射した粉末のことである。例えば、モールディングパウダーまたはファインパウダーを熱処理した粉末、また、この粉末をさらにγ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーの成形体を粉砕した粉末、また、その後γ線または電子線を照射した粉末、モールディングパウダーまたはファインパウダーをγ線または電子線を照射した粉末などのタイプがある。
本発明に使用できる市販品のＰＴＦＥ樹脂としては、株式会社喜多村製：ＫＴＬ－６１０、ＫＴＬ－４５０、ＫＴＬ－３５０、ＫＴＬ－８Ｎ、ＫＴ－４００Ｈ、三井・ケマーズ・フロロプロダクツ株式会社製：テフロン（登録商標）７－Ｊ、ＴＬＰ－１０、ＡＧＣ株式会社製：フルオンＧ１６３、Ｌ１５０Ｊ、Ｌ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７２Ｊ、Ｌ１７３Ｊ、ダイキン工業株式会社製：ポリフロンＭ－１５、ルブロンＬ－５、スリーエムジャパン株式会社製：ダイニオンＴＦ９２０５、ＴＦ９２０７などが挙げられる。また、パーフルオロアルキルエーテル基、フルオルアルキル基、またはその他のフルオロアルキルを有する側鎖基で変性されたＰＴＦＥ樹脂であってもよい。上記の中でγ線または電子線などを照射したＰＴＦＥ樹脂としては、株式会社喜多村製：ＫＴＬ－６１０、ＫＴＬ－４５０、ＫＴＬ－３５０、ＫＴＬ－８Ｎ、ＡＧＣ株式会社製：フルオンＬ１６９Ｊ、Ｌ１７０Ｊ、Ｌ１７２Ｊ、Ｌ１７３Ｊなどが挙げられる。
なお、上記樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない程度に、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良い。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。
また、樹脂組成物の弾性率を下げる目的でエラストマーを配合してもよい。エラストマーとしてはフッ素ゴムが好適である。フッ素ゴムの種類は限定されるものではないが、フッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン－プロピレン系（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）を使用することができる。ＦＫＭは２元系、３元系のどちらであってもよい。
以上を考慮して、樹脂組成物からなる軸シールの特に好ましい形態は、樹脂組成物１００体積％に対して、ＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂が９０体積％以上含まれ、かつ、炭素繊維、グラファイト、およびＰＴＦＥ樹脂の少なくとも１種が合計で１体積％～１０体積％含まれ、軸シールのＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～１８００ＭＰａである。
次に、軸シールが熱可塑性エラストマー組成物の成形体の場合について説明する。
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。
ハードセグメントのポリエステル単位は、主として芳香族ポリエステル単位からなることが好ましい。芳香族ポリエステル単位は、通常、芳香族ジカルボン酸成分と、ジオール成分を重合成分とするポリエステル単位である。
芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、芳香族ジカルボン酸、またはそのエステル誘導体を用いることができる。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸（例えば、ナフタレン－２，６－ジカルボン酸、ナフタレン－２，７－ジカルボン酸）、４，４'－ジフェニルジカルボン酸、４，４'－ジフェニルエーテルジカルボン酸などが挙げられる。芳香族ジカルボン酸のエステル誘導体としては、例えば、上記芳香族ジカルボン酸のアルキルエステル（メチルエステル、エチルエステルなど）、アリールエステル、炭酸エステルなどが挙げられる。芳香族ジカルボン酸成分は、１種単独で使用してもよく、２種以上を使用してもよい。
上記芳香族ジカルボン酸成分以外にも、シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸、アジピン酸、アゼライン酸などの脂肪族ジカルボン酸、それらのエステル誘導体を他の共重合成分として使用してもよい。
芳香族ジカルボン酸成分の総量は、全酸成分の総モル数（１００モル％）に対して、８０モル％以上とすることが好ましく、９０モル％以上とすることがより好ましい。また、実質的に芳香族ジカルボン酸成分のみから構成し、他の共重合成分（芳香族ジカルボン酸成分以外の酸成分）を実質的に含まないことが特に好ましい。
ジオール成分としては、例えば、ジオール、またはそのエステル誘導体を用いることができる。ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、１，４－ブタンジオール、１，６－ヘキサンジオールなどの脂肪族ジオール、１，４－シクロヘキサンジオール、１，４－シクロヘキサンジメタノールなどの脂環式ジオールなどが挙げられる。ジオールのエステル誘導体としては、例えば、上記ジオールのアセチル体などが挙げられる。ジオール成分は、１種単独で使用してもよく、２種以上を使用してもよい。
ハードセグメントにおいて、芳香族ポリエステル単位中にナフタレン環を含むことが好ましい。ナフタレン環を含む構成単位としては、特に、ポリブチレンナフタレート単位がより好ましい。ポリブチレンナフタレート単位は、例えば、芳香族ジカルボン酸成分にナフタレン－２，６－ジカルボン酸を用い、ジオール成分に１，４－ブタンジオールを用いることで得られる。ポリブチレンナフタレート単位を有する芳香族ポリエステル単位は、ポリブチレンナフタレート単位のみで形成されてもよく、また、その他の構成単位（例えばポリブチレンイソフタレート単位）を含んで形成されていてもよい。
ソフトセグメントのポリエーテル単位は、例えば、脂肪族ポリエーテル単位を含む。脂肪族ポリエーテル単位としては、ポリ（エチレンオキシド）グリコール単位、ポリ（プロピレンオキシド）グリコール単位、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール単位、ポリ（ヘキサメチレンオキシド）グリコール単位、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体などが挙げられる。これらの構成単位は１種単独で含まれていてもよく、２種以上が含まれていてもよい。
ソフトセグメントのポリエステル単位は、例えば、脂肪族ポリエステル単位を含む。脂肪族ポリエステル単位としては、ポリ（ε－カプロラクトン）単位、ポリエナントラクトン単位、ポリカプリロラクトン単位、ポリブチレンアジペート単位、ポリエチレンアジペート単位などが挙げられる。これらの構成単位は１種単独で含まれていてもよく、２種以上が含まれていてもよい。
ポリエステル系エラストマーの好適な市販品として、例えばペルプレンＥＮタイプ（東洋紡社製）などが挙げられる。ペルプレンＥＮタイプは、下記式（３）で示す化学構造を有しており、下記式（４）にハードセグメントを示し、下記式（５）にソフトセグメントを示す。下記式（３）に示すように、ハードセグメントの構成単位とソフトセグメントの構成単位は、エステル結合やカーボネート結合で結合されている。ペルプレンＥＮタイプにおいて、ハードセグメントは芳香族ポリエステル単位のみからなり、より具体的にはポリブチレンナフタレート単位のみからなっている。ペルプレンＥＮタイプの具体的なグレードとして、ＥＮ－１０００、ＥＮ－２０００、ＥＮ－３０００、ＥＮ－５０００、ＥＮ－１６０００などが挙げられる。各グレードは、ハードセグメントとソフトセグメントの比率が異なっており、後述の実施例で示すように物性（曲げ弾性率など）が異なっている。
ペルプレンＥＮタイプのように、分子中にナフタレン環を含む芳香族ポリエステルからなるハードセグメントを用いると、ナフタレン環を含まない場合に比べて、ポリエステル系エラストマーの耐薬品性、耐油性を向上させることができる。そのため、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。
ポリエステル系エラストマーにおいて、共重合におけるハードセグメントとソフトセグメントの割合は特に限定されないが、ハードセグメントの割合が増えると弾性率が高くなるため、熱可塑性樹脂エラストマー組成物の曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａの範囲になるように調整されることが好ましい。なお、成形体の曲げ弾性率を所望の範囲としやすいことから、ポリエステル系エラストマーには、曲げ弾性率（ＡＳＴＭ Ｄ７９０）１５０ＭＰａ～１７００ＭＰａのエラストマーを用いることが好ましい。
主成分となるエラストマー（例えばポリエステル系エラストマー）は、熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対して６０体積％以上含まれることが好ましく、８０体積％以上含まれることがより好ましく、９０体積％以上含まれることがさらに好ましい。
本発明に用いる熱可塑性エラストマー組成物には、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好ましい。具体的には、熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対して、固体潤滑剤が１体積％～４０体積％含まれることが好ましい。固体潤滑剤を１体積％以上配合することで、熱可塑性エラストマー組成物の成形体の動摩擦係数を低減できる。一方、固体潤滑剤の含有量が４０体積％を超えると、熱可塑性エラストマー組成物の伸び特性が低下し、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。固体潤滑剤は、熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対して１体積％～２０体積％含まれることがより好ましく、１体積％～１０体積％含まれることがさらに好ましい。また、固体潤滑剤としてＰＴＦＥ樹脂を用いることが好ましい。なお、ＰＴＦＥ樹脂やグラファイトは、上記樹脂組成物で説明したものを用いることができる。
また、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てん剤、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。
炭素繊維を配合する場合、熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対して、５体積％～２０体積％配合されることが好ましい。なお、炭素繊維は、上記樹脂組成物で説明したものを用いることができる。
以上を考慮して、熱可塑性エラストマー組成物からなる軸シールの特に好ましい形態は、ポリエステル系エラストマーにＰＴＦＥ樹脂が配合された熱可塑性エラストマー組成物の成形体であって、上記ポリエステル系エラストマーが、ポリブチレンナフタレート単位を含むハードセグメントと脂肪族ポリエーテル単位を含むソフトセグメントとの共重合体であり、上記熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対して上記ＰＴＦＥ樹脂が１体積％～１０体積％含まれ、軸シールのＡＳＴＭ Ｄ７９０による曲げ弾性率が２００ＭＰａ～１８００ＭＰａである。
本発明の軸シールは、車載エアコンのスクロール式圧縮機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。上記樹脂組成物または上記熱可塑性エラストマー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。なお、樹脂組成物のベース樹脂にＰＦＡ樹脂を用いる場合、耐腐食性仕様の射出成形機、二軸混練押出し機を用いることが好ましい。
本発明の軸シールは、上記図１～図３の形態に限定されない。上記図１～図３の軸シール１、１’は、シールリップ部２の傾斜角度αが５°～２０°であり、シールリップ部２のリップ長さＬ２が２．０ｍｍ～６.５ｍｍである（形態Ａという）が、軸シールが下記の形態Ｂまたは形態Ｃである場合には、傾斜角度αおよびリップ長さＬ２の数値範囲を満たさなくてもよい。
形態Ｂの軸シールは、回転軸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、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、上記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、上記高圧側に延伸して上記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、上記軸シールは、ＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂を主成分とした樹脂組成物の成形体であり、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、上記軸シールと上記回転軸との締め代を（Ｄ－ｄ）とすると、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００５～０.０６を満たすことを特徴とする。
形態Ｂの軸シールは、ＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂を主成分とした樹脂組成物の成形体であり、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、回転トルクを低減できる。また、軸シールがＥＴＦＥ樹脂またはＰＦＡ樹脂の溶融フッ素樹脂を主成分とする樹脂組成物からなるので、柔軟性に優れ、射出成形可能である。また、耐薬品性、耐油性に優れることから、冷媒や油などの流体と接触する環境に適している。
形態Ｃの軸シールは、回転軸の外周面に密着して油を含有する密封流体を封止する環状の軸シールであって、上記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、軸方向一方側に延伸して上記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、上記軸シールは、ポリエステル系エラストマーを主成分とする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。
形態Ｃの軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、軸方向一方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、ポリエステル系エラストマーを主成分とする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、回転トルクを低減できるとともに、シール性に優れる軸シールが得られる。
＜試験例Ａ＞
試験例Ａ１～Ａ１１
固体潤滑剤のＰＴＦＥ樹脂（５０％粒子径：２０μｍ）を２０体積％含有し、残部がポリアミド６６樹脂（粘度数：１５０ｍｌ／ｇ）である樹脂組成物を二軸混練押出し機で作製し、ペレット化した。なお、粘度数の測定は、ＩＳＯ ３０７に準拠して、硫酸溶液を使用して得た。得られたペレットを用いて射出成形により、軸シールを得た。軸シールは図１に示す形状とし、表１に示すように、傾斜角度α、シールリップ部のリップ長さＬ２が異なる１１種類の軸シール（内径寸法ｄ１９.８８ｍｍ）を作製した。なお、これら軸シールを形成する樹脂組成物のＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率は２２００ＭＰａであった。
試験例Ａ１～Ａ１１
固体潤滑剤のＰＴＦＥ樹脂（５０％粒子径：２０μｍ）を２０体積％含有し、残部がポリアミド６６樹脂（粘度数：１５０ｍｌ／ｇ）である樹脂組成物を二軸混練押出し機で作製し、ペレット化した。なお、粘度数の測定は、ＩＳＯ ３０７に準拠して、硫酸溶液を使用して得た。得られたペレットを用いて射出成形により、軸シールを得た。軸シールは図１に示す形状とし、表１に示すように、傾斜角度α、シールリップ部のリップ長さＬ２が異なる１１種類の軸シール（内径寸法ｄ１９.８８ｍｍ）を作製した。なお、これら軸シールを形成する樹脂組成物のＡＳＴＭ Ｄ７９０に準拠して測定される曲げ弾性率は２２００ＭＰａであった。
（Ａ－１）回転トルク試験
図５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、回転トルクおよびオイルリーク量を測定した。回転軸の外径寸法Ｄは２０ｍｍであり、軸シールと回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）は直径で０．１２ｍｍであり、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００６であった。
＜試験条件＞
回転軸 ：材質Ｓ４５Ｃ
回転数 ：７５００ｍｉｎ－１
油圧 ：０．３ＭＰａ
油温 ：４０℃
冷凍機油：ポリアルキレングリコール油
試験時間：６０分
図５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、回転トルクおよびオイルリーク量を測定した。回転軸の外径寸法Ｄは２０ｍｍであり、軸シールと回転軸との締め代（Ｄ－ｄ）は直径で０．１２ｍｍであり、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００６であった。
＜試験条件＞
回転軸 ：材質Ｓ４５Ｃ
回転数 ：７５００ｍｉｎ－１
油圧 ：０．３ＭＰａ
油温 ：４０℃
冷凍機油：ポリアルキレングリコール油
試験時間：６０分
図５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５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５０～６０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５０～６０分間の平均値を示している。結果を表１に示す。
表１に示すように、傾斜角度α＝２０°の結果を比較すると、リップ長さＬ２＝２．２ｍｍ～６．５ｍｍの場合（試験例Ａ１～Ａ５）は、回転トルクが０.０７～０.１１Ｎ・ｍと低トルクであったのに対して、リップ長さＬ２＝１．２ｍｍの場合（試験例Ａ８）は、回転トルクが０.１６Ｎ・ｍであり、比較的高トルクとなった。傾斜角度αの検討において、α＝３°（試験例Ａ１０）ではオイルリーク量の大幅な増加が見られた。また、α＝３０°、４５°（試験例Ａ９、Ａ１１）では回転トルクが０.１５Ｎ・ｍ、０.１７Ｎ・ｍであり、傾斜角度αが大きくなるにつれて、回転トルクの上昇が見られた。一方、α＝５°、１０°（試験例Ａ６～Ａ７）では、低トルクかつ低リークを示した。
＜試験例Ｂ＞
次に、樹脂組成物の組成を変更して回転トルクおよびシール性を評価した。
次に、樹脂組成物の組成を変更して回転トルクおよびシール性を評価した。
試験例Ｂ１～Ｂ７
各試験例に用いた樹脂組成物の原材料を一括して以下に示す。
（１）ＥＴＦＥ樹脂
ＡＧＣ株式会社：フルオンＣ－８８ＡＸＭＰ
（２）ＰＦＡ樹脂
ダイキン工業株式会社：ネオフロンＡＰ２０２
（３）ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂
ＤＩＣ株式会社：ＦＺ－２１００
（４）炭素繊維（平均繊維長：１５０μｍ）
（５）グラファイト（５０％粒子径：２０μｍ）
（６）ＰＴＦＥ樹脂（５０％粒子径：２０μｍ）
各試験例に用いた樹脂組成物の原材料を一括して以下に示す。
（１）ＥＴＦＥ樹脂
ＡＧＣ株式会社：フルオンＣ－８８ＡＸＭＰ
（２）ＰＦＡ樹脂
ダイキン工業株式会社：ネオフロンＡＰ２０２
（３）ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂
ＤＩＣ株式会社：ＦＺ－２１００
（４）炭素繊維（平均繊維長：１５０μｍ）
（５）グラファイト（５０％粒子径：２０μｍ）
（６）ＰＴＦＥ樹脂（５０％粒子径：２０μｍ）
原材料（１）～（６）を用いて、表２の試験例Ｂ１～Ｂ７に示す樹脂組成物を二軸混練押出し機で作製し、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１に示す断面形状の軸シールと、曲げ試験用の成形体を得た。
（Ｂ－１）曲げ試験
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。
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。
（Ｂ－２）回転トルク試験
図５に示す回転トルク試験機を用いて、上述の試験条件で回転トルク試験を実施して、回転トルクおよびオイルリーク量を測定した。回転トルク試験機の回転軸と軸シールの各寸法は、回転軸の外径寸法Ｄ＝２０．５ｍｍ、軸シールの内径寸法ｄ＝２０ｍｍ、締め代（Ｄ－ｄ）＝０．５ｍｍ、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０．０２４とした。また、傾斜角度α＝５°、リップ長さＬ２＝３．５ｍｍとした。
図５に示す回転トルク試験機を用いて、上述の試験条件で回転トルク試験を実施して、回転トルクおよびオイルリーク量を測定した。回転トルク試験機の回転軸と軸シールの各寸法は、回転軸の外径寸法Ｄ＝２０．５ｍｍ、軸シールの内径寸法ｄ＝２０ｍｍ、締め代（Ｄ－ｄ）＝０．５ｍｍ、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０．０２４とした。また、傾斜角度α＝５°、リップ長さＬ２＝３．５ｍｍとした。
表２に示すように、試験例Ｂ１～Ｂ６の軸シールは、曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａの範囲に属しており、低トルクかつ低オイルリーク性を示した。一方、試験例Ｂ７の軸シールは、曲げ弾性率が比較的高く（曲げ弾性率３３３０ＭＰａ）、回転トルクが０．２０Ｎ・ｍと比較的高トルクを示した。表２の結果より、曲げ弾性率の大小と回転トルクの大小とで、大まかな相関がみられた。
試験例Ｂ８～Ｂ１１
試験例Ｂ２と同一の樹脂組成物（ＥＴＦＥ樹脂：９４体積％、炭素繊維：３体積％、ＰＴＦＥ樹脂：３体積％）からなる軸シールを用い、４種類の締め代設定で回転トルクおよびシール性を評価した。なお、回転トルク試験の試験条件は上述の試験条件と同じである。
試験例Ｂ２と同一の樹脂組成物（ＥＴＦＥ樹脂：９４体積％、炭素繊維：３体積％、ＰＴＦＥ樹脂：３体積％）からなる軸シールを用い、４種類の締め代設定で回転トルクおよびシール性を評価した。なお、回転トルク試験の試験条件は上述の試験条件と同じである。
表３に示すように、寸法比（Ｄ－ｄ）／Ｄの検討において、（Ｄ－ｄ）／Ｄが小さくなるとオイルリーク量が増加し（試験例Ｂ１０）、（Ｄ－ｄ）／Ｄが大きくなるとトルクの上昇が見られた（試験例Ｂ１１）。表３より、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０．０５～０．００５では、低トルクかつ低リークを示した（試験例Ｂ８、Ｂ９）。
＜試験例Ｃ＞
次に、軸シールとして、熱可塑性エラストマー組成物の射出成形体を用いた場合の回転トルクおよびシール性を評価した。
次に、軸シールとして、熱可塑性エラストマー組成物の射出成形体を用いた場合の回転トルクおよびシール性を評価した。
試験例Ｃ１～Ｃ８
各試験例に用いた熱可塑性エラストマー組成物の原材料を一括して以下に示す。ＴＰＥ－１～ＴＰＥ－４はいずれも上記式（３）に示す化学構造である。
（１）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－１〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－１０００（曲げ弾性率１２０ＭＰａ）
（２）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－２〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－３０００（曲げ弾性率２７０ＭＰａ）
（３）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－３〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－５０００（曲げ弾性率４８０ＭＰａ）
（４）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－４〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－１６０００（曲げ弾性率１６３０ＭＰａ）
（５）ＰＴＦＥ樹脂（５０％粒子径：２０μｍ）
（６）炭素繊維
株式会社クレハ：Ｍ－１０７Ｔ（繊維径１８μｍ、平均繊維長０.４ｍｍ）
各試験例に用いた熱可塑性エラストマー組成物の原材料を一括して以下に示す。ＴＰＥ－１～ＴＰＥ－４はいずれも上記式（３）に示す化学構造である。
（１）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－１〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－１０００（曲げ弾性率１２０ＭＰａ）
（２）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－２〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－３０００（曲げ弾性率２７０ＭＰａ）
（３）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－３〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－５０００（曲げ弾性率４８０ＭＰａ）
（４）ポリエステル系エラストマー〔ＴＰＥ－４〕
東洋紡株式会社：ＥＮ－１６０００（曲げ弾性率１６３０ＭＰａ）
（５）ＰＴＦＥ樹脂（５０％粒子径：２０μｍ）
（６）炭素繊維
株式会社クレハ：Ｍ－１０７Ｔ（繊維径１８μｍ、平均繊維長０.４ｍｍ）
原材料（１）～（６）を用いて、表４の試験例Ｃ１～Ｃ８に示す熱可塑性エラストマー組成物を二軸混練押出し機で作製し、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１に示す断面形状の軸シールと、曲げ試験用の成形体を得た。
（Ｃ－１）曲げ試験
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。
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。
（Ｃ－２）回転トルク試験
図５に示す回転トルク試験機を用いて、上述の試験条件で回転トルク試験を実施して、回転トルクおよびオイルリーク量を測定した。回転トルク試験機の回転軸と軸シールの各寸法は、軸シールの外径寸法＝４０ｍｍ、軸シールの内径寸法ｄ＝２０ｍｍ、締め代（Ｄ－ｄ）＝０．３ｍｍとした。
図５に示す回転トルク試験機を用いて、上述の試験条件で回転トルク試験を実施して、回転トルクおよびオイルリーク量を測定した。回転トルク試験機の回転軸と軸シールの各寸法は、軸シールの外径寸法＝４０ｍｍ、軸シールの内径寸法ｄ＝２０ｍｍ、締め代（Ｄ－ｄ）＝０．３ｍｍとした。
表４に示すように、試験例Ｃ１～Ｃ５の軸シールは、曲げ弾性率が２００ＭＰａ～２４００ＭＰａの範囲に属しており、低トルクかつ低オイルリーク性を示した。試験例Ｃ６の軸シールは、曲げ弾性率が比較的低く（曲げ弾性率１１１ＭＰａ）、オイルリーク量が１０ｍｌ／ｍｉｎであり、試験例Ｃ１～Ｃ５に比べて劣る結果であった。試験例Ｃ７の軸シールは、ＰＴＦＥ樹脂の配合割合が４５体積％と高く、破断伸びが小さく、回転軸への組み込み時に破損が生じた。試験例Ｃ８の軸シールは、曲げ弾性率が比較的高く（曲げ弾性率３９３７ＭＰａ）、回転トルクが０.１９Ｎ・ｍと比較的高トルクを示した。
上記のように、本発明では、１つの形態として、回転軸の外周面に対するシールリップの傾斜角度およびリップ長さを最適化することで、低トルク化、低リーク化を図っている。また、他の形態として、樹脂組成物の組成および締め代設定を最適化することで、低トルク化、低リーク化を図っている。さらに、他の形態として、熱可塑性エラストマー組成物の組成および曲げ弾性率を最適化することで、低トルク化、低リーク化を図っている。上記各形態は、好ましい構成と適宜組み合わせることにより、更なる低トルク化、低リーク化を図ることができる。
本発明の軸シールは、回転トルクを低減できるとともに、シール性に優れるので、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、車載エアコンのスクロール式冷媒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、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
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 (15)
- 回転軸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、
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、
前記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状の射出成形体であり、前記高圧側に延伸して前記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、
前記回転軸の外周面に対する前記シールリップ部の傾斜角度が５°～２０°であり、前記軸シールの軸方向の断面視において前記シールリップ部の長さが２．０ｍｍ～６.５ｍｍであることを特徴とする軸シール。 - 前記軸シールが樹脂組成物または熱可塑性エラストマー組成物からなることを特徴とする請求項１記載の軸シール。
- 前記軸シールは、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記載の軸シール。
- 前記軸シールが樹脂組成物からなり、該樹脂組成物がエチレン－テトラフルオロエチレン共重合体樹脂または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樹脂を主成分として含むことを特徴とする請求項１記載の軸シール。
- 前記樹脂組成物が、該樹脂組成物１００体積％に対して、炭素繊維、グラファイト、およびポリテトラフルオロエチレン樹脂のうち少なくとも１種を１体積％～２０体積％含むことを特徴とする請求項４記載の軸シール。
- 前記樹脂組成物が前記炭素繊維を含み、該炭素繊維の平均繊維長が２０μｍ～２００μｍであることを特徴とする請求項５記載の軸シール。
- 前記軸シールが熱可塑性エラストマー組成物からなり、該熱可塑性エラストマー組成物がポリエステル系エラストマーを主成分とし、
前記ポリエステル系エラストマーが、芳香族ポリエステル単位を含むハードセグメントと、ポリエステル単位またはポリエーテル単位を含むソフトセグメントとの共重合体であることを特徴とする請求項１記載の軸シール。 - 前記芳香族ポリエステル単位中にナフタレン環を含むことを特徴とする請求項７記載の軸シール。
- 前記熱可塑性エラストマー組成物が、該熱可塑性エラストマー組成物１００体積％に対してポリテトラフルオロエチレン樹脂を１体積％～４０体積％含むことを特徴とする請求項７記載の軸シール。
- 前記軸シールは、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、前記軸シールと前記回転軸との締め代を（Ｄ－ｄ）とすると、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００５～０.０６を満たすことを特徴とする請求項１記載の軸シール。
- 前記軸シールが、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を備えるスクロール式圧縮機に用いられ、前記回転軸が、前記圧縮機構を駆動する回転軸であることを特徴とする請求項１記載の軸シール。
- 前記スクロール式圧縮機が、車載エアコンのスクロール式圧縮機であることを特徴とする請求項１１記載の軸シール。
- 前記密封流体が、油を含有することを特徴とする請求項１記載の軸シール。
- 回転軸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、
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、
前記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、前記高圧側に延伸して前記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、
前記軸シールは、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体樹脂または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樹脂を主成分とした樹脂組成物の成形体であり、
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、前記軸シールと前記回転軸との締め代を（Ｄ－ｄ）とすると、（Ｄ－ｄ）／Ｄ＝０.００５～０.０６を満たすことを特徴とする軸シール。 - 回転軸の外周面に密着して油を含有する密封流体を封止する環状の軸シールであって、
前記軸シールは、軸方向の断面視が略Ｕ字状であり、軸方向一方側に延伸して前記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、
前記軸シールは、ポリエステル系エラストマーを主成分とする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軸シール。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023106140A1 (ja) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | Ntn株式会社 | 軸シール |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022002370A1 (de) * | 2020-06-30 | 2022-01-06 | Adams Gmbh | Klappenventil |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0539384A (ja) * | 1991-05-09 | 1993-02-19 | Nichias Corp | ゴム組成物及びその製造法 |
| JPH05156274A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-06-22 | Nitto Denko Corp | 摺動材およびその成形に使用できる組成物 |
| WO1996014359A1 (fr) * | 1994-11-04 | 1996-05-17 | Daikin Industries, Ltd. | Composition de fluororesine fondue |
| JP2847277B2 (ja) | 1993-04-09 | 1999-01-13 | 三菱電線工業株式会社 | 回転軸シール |
| JP2003166649A (ja) | 2001-11-28 | 2003-06-13 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | コ字状シール |
| JP2003192778A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-09 | Daicel Chem Ind Ltd | 高分子量ポリエステルエラストマーおよびその製造方法 |
| JP2004100563A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Nippon Soken Inc | スクロール型圧縮機 |
| JP2008163226A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toyobo Co Ltd | パッキン材 |
| JP2014156935A (ja) | 2011-01-14 | 2014-08-28 | Riken Corp | シールリング |
| JP5876007B2 (ja) | 2013-05-31 | 2016-03-02 | 三菱電線工業株式会社 | 樹脂組成物およびそれを用いたシール部材 |
| JP2016124940A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社潤工社 | ゴム又は熱可塑性エラストマー組成物及び当該組成物からなる成形体 |
| JP2018017161A (ja) | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷媒用軸シール、これを備えた開放型冷媒圧縮機 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4989802A (en) * | 1987-11-06 | 1991-02-05 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Core for web material |
| US6386551B1 (en) * | 1997-03-05 | 2002-05-14 | Trw Inc. | Plastic sleeve and method of manufacturing the same |
| JP4392292B2 (ja) * | 2004-06-01 | 2009-12-24 | 住友ゴム工業株式会社 | 小型簡易コンプレッサ装置 |
| WO2006126451A1 (ja) * | 2005-05-27 | 2006-11-30 | Nok Corporation | リップタイプシール |
| KR20110013277A (ko) * | 2009-07-31 | 2011-02-09 | 엔오케이 가부시키가이샤 | 밀봉장치 |
| DE102012112593A1 (de) * | 2012-12-19 | 2014-06-26 | Elringklinger Ag | Dichtring für ein Druckregelventil |
| JP2016121762A (ja) * | 2014-12-25 | 2016-07-07 | 株式会社デンソー | 軸封装置および圧縮機 |
| JP2018076903A (ja) * | 2016-11-08 | 2018-05-17 | Nok株式会社 | 密封装置 |
| EP3543568B1 (de) * | 2018-03-19 | 2021-01-06 | Carl Freudenberg KG | Dichtring, dichtungsanordnung und verwendung einer dichtungsanordnung |
-
2020
- 2020-12-03 EP EP20898146.4A patent/EP4074969A4/en active Pending
- 2020-12-03 US US17/784,646 patent/US20230028144A1/en active Pending
- 2020-12-03 WO PCT/JP2020/045066 patent/WO2021117601A1/ja unknown
- 2020-12-03 CN CN202080086435.6A patent/CN114787542A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0539384A (ja) * | 1991-05-09 | 1993-02-19 | Nichias Corp | ゴム組成物及びその製造法 |
| JPH05156274A (ja) * | 1991-12-10 | 1993-06-22 | Nitto Denko Corp | 摺動材およびその成形に使用できる組成物 |
| JP2847277B2 (ja) | 1993-04-09 | 1999-01-13 | 三菱電線工業株式会社 | 回転軸シール |
| WO1996014359A1 (fr) * | 1994-11-04 | 1996-05-17 | Daikin Industries, Ltd. | Composition de fluororesine fondue |
| JP2003166649A (ja) | 2001-11-28 | 2003-06-13 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | コ字状シール |
| JP2003192778A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-09 | Daicel Chem Ind Ltd | 高分子量ポリエステルエラストマーおよびその製造方法 |
| JP2004100563A (ja) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Nippon Soken Inc | スクロール型圧縮機 |
| JP2008163226A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Toyobo Co Ltd | パッキン材 |
| JP2014156935A (ja) | 2011-01-14 | 2014-08-28 | Riken Corp | シールリング |
| JP5876007B2 (ja) | 2013-05-31 | 2016-03-02 | 三菱電線工業株式会社 | 樹脂組成物およびそれを用いたシール部材 |
| JP2016124940A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 株式会社潤工社 | ゴム又は熱可塑性エラストマー組成物及び当該組成物からなる成形体 |
| JP2018017161A (ja) | 2016-07-27 | 2018-02-01 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 冷媒用軸シール、これを備えた開放型冷媒圧縮機 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| See also references of EP4074969A4 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023106140A1 (ja) * | 2021-12-06 | 2023-06-15 | Ntn株式会社 | 軸シール |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US20230028144A1 (en) | 2023-01-26 |
| CN114787542A (zh) | 2022-07-22 |
| EP4074969A4 (en) | 2023-12-27 |
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