JP3974784B2 - Sealing device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カーエアコン用コンプレッサ等の密封装置に関し、特に密封流体が高圧で、回転軸が高速回転するコンプレッサに対応する密封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カーエアコン用コンプレッサ等における流体収納室内の流体、即ち、冷媒及び潤滑剤として作用する油の混合物が、回転軸摺接面から漏れるのを防止する密封装置として、回転軸シールが従来より用いられている。近年、地球温暖化対策において、冷媒としてフロン(HFC134a)の使用を制限することが検討されており、次世代冷媒の候補として二酸化炭素(CO2 )が注目され、CO2 を用いたコンプレッサの開発が進められている。しかし、冷媒としてCO2 を用いた場合、コンプレッサの流体圧力がHFC134aを使用した場合に比べて10倍以上高くなり、この高圧化に対応した密封装置の開発が望まれている。
【0003】
従来の冷媒を密封する密封装置として、図6に示すようなものが用いられている。この密封装置は、コンプレッサ等のハウジング41と回転軸42との間に介装された回転軸シール43を備えたものであって、流体収納室44の冷媒と油からなる流体を密封する。この回転軸シール43は、アウターケース45にゴム製シール部材46を接着したものを備え、回転軸42に摺接する摺接面に切込溝49を形成した樹脂(特にPTFE)からなるシールエレメント47と金具48とをアウターケース45にかしめられて一体化されている。
【0004】
さらに、回転軸シール43は、シール部材46の先端部が回転軸42の表面に当接してシールを行うが、回転軸42が回転すると完全にシールしきらず、少量の流体漏れを発生させる。この漏れた流体はシールエレメント47によりシールされることとなり、シール部材46とシールエレメント47とにより回転軸シール43全体として流体の漏れを防止する構造となる。つまり、シール部材46を通過しシールエレメント47の摺接面に設けたらせん状の切込溝49により、少量漏れた流体は流体収納室44側に押し戻されることによって、回転軸シール43全体としてシール機能を果たしている。なお、シール部材46から漏れた流体は、潤滑作用がある油が含まれているため、シール部材46と回転軸42、シールエレメント47と回転軸42の間に漏れた流体が介在することにより摩擦抵抗が減少し、シール部材46、シールエレメント47の摩耗・発熱を低減する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、CO2 を冷媒として使用した場合、流体収納室44が高圧となるためシール部材46が過大な押圧力を受けシール部材46の摺接部が回転軸42へ強く押圧されるため摩耗・発熱が促進され、ゴム製シール部材46の先端部(摺接部)が硬化し、クラックが発生する原因となっていた。さらに、高圧によりシール部材46がシールエレメント47を必要以上に回転軸42方向に押さえつけ、摩擦による熱が高く、シールエレメント47の摩耗が増大し、シール自体の耐久性の悪化を招く結果となっていた。
【0006】
また、前述のように、この回転軸シール43は、シール部材46から少量の流体を意図的に漏らす構成であり、漏れた流体の油をシール部材46とシールエレメント47の潤滑材として利用するが、高圧によりシール部材46が予想以上に回転軸42に押しつけられると、流体が全くシールエレメント47に供給されなくなり、シール部材46及びシールエレメント47の摩耗が促進することとなり、回転軸シール43が設計通りに機能しないという問題があった。
【0007】
そこで本発明は、密封流体の高圧化に対応する密封装置として、高圧の流体による摩耗の促進を抑え、摩擦熱等による発熱を低減して、回転軸シールの耐久性を向上させることが可能な密封装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る密封装置は、回転軸シールと該回転軸シールより流体収納室側に配設される減圧シールを備えたコンプレッサ用密封装置であって、上記減圧シールが、上記流体収納室側に延伸して上記回転軸に摺接する摺接リップ部、及び、該摺接リップ部に対面する外リップ部を備え、該摺接リップ部と該外リップ部とが連結底部にて連結されて上記流体収納室側に開口する断面コ字状であり、該外リップ部の厚さを該摺接リップ部の厚さより厚く設定したものである。しかも、上記減圧シールの材質をポリアミド樹脂とする。
【0009】
また、上記外リップ部の厚さを上記回転軸の軸心方向に渡って略均一としたものである。
また、上記外リップ部の外周面側に突起部を形成し、上記減圧シールの装着時該突起部が被装着用周溝の対応する内周面に当接して弾性変形するよう構成したものである。
また、上記外リップ部を上記回転軸の軸心方向に圧縮して上記減圧シールを装着する。
また、上記外リップ部の圧縮を圧縮率が5〜15%となるよう設定する。
また、上記摺接リップ部と上記外リップ部とを連結する連結底部を被装着用周溝の対応する端面に密着しうる形状としたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【0011】
図1は、本発明の密封装置の断面側面図を示している。この密封装置は、コンプレッサ等のケースのハウジング1と回転軸2との間に介装され、流体収納室10側に収納されている高圧の冷媒と潤滑剤として作用する油とを有する流体を、大気側20に対して、密封するものである。密封装置は、実際に流体を密封(シール)するリング状の回転軸シール3と、リング状の回転軸シール3より流体収納室10側に配設される減圧シール4と、を備えたものである。流体収納室10は図1において、減圧シール4よりも左側の空間が相当する。
また図1においてはハウジング1と回転軸2とを仮想線により示し、回転軸シール3と減圧シール4とは、装着前(弾性変形前)の自由状態を示している。そして、図2に回転軸シール3と減圧シール4とを、ハウジング1と回転軸2との間の所定位置に装着した状態の断面側面図を示す。
【0012】
回転軸シール3と減圧シール4の配置は、ハウジング1と一体(若しくは別体)の間仕切部23を挟んで、減圧シール4を流体収納室10側に配置させており、これらの距離(間隔)に関しては特に限定しない。この距離については、例えば、減圧シール4及び回転軸シール3の摺動抵抗による摩擦熱がこもって、減圧シール4と回転軸シール3の間の空間(減圧室30)が高温とならない程度に離間させればよい。また、回転軸シール3と減圧シール4とを別体に設けているため、これらの距離、即ち、回転軸シール3と減圧シール4との間の空間容積を容易に調節でき、発生する摩擦熱の放熱の作用を高めることができる。
【0013】
また、間仕切部23には、流体収納室10側と回転軸2側に開口する減圧シール用の被装着用周溝9───段付き部───を形成し、この被装着用周溝9は、流体収納室10に対向する端面9bに減圧シール4を密に接触させて位置保持し、流体収納室10の流体からの圧力により、減圧シール4が大気側20へ移動するのを規制している。また、間仕切部23の内周面を回転軸2の外周面近傍まで延伸することで、回転軸2に摺接する減圧シール4が高圧を受けても、その姿勢を安定保持することができる。
【0014】
減圧シール4についてさらに、詳しく説明すると、図3の自由状態(未装着状態)の拡大断面図に示すように、この減圧シール4の断面形状は、流体収納室10側に延伸して回転軸2に摺接する摺接リップ部5と、摺接リップ部5に対面する外径側の外リップ部6と、摺接リップ部5の基端部5bと外リップ部6の基端部6bとを連結する連結底部7と、を備えて、流体収納室10側に開口する断面コ字状である。この連結底部7の背面は平坦面(平面)として、被装着用周溝9の端面9bに密接する。また、この連結底部7の背面と、外リップ部6の基端部6b外周面とは、図3で明らかな如く、直角に形成されている。
【0015】
摺接リップ部5は流体収納室10側に縮径する形状であり、摺接リップ部5の先端部5aの内径側が回転軸2に摺接する。
外リップ部6は短円筒状であり、外リップ部6の厚さ(径方向寸法)t1 は回転軸2(減圧シール4)の軸心方向に渡って略均一としている。即ち、外リップ部6の断面形状は回転軸2に略平行な辺を持つ矩形形状となる。そして、外リップ部6の先端部6aが後述する固定金具24に当接することとなる。
【0016】
また、外リップ部6の厚さt1 を摺接リップ部5の厚さt2 より厚く設定している(t1 >t2 )。なお、減圧シール4の材質はポリアミド樹脂とする。t1 >t2 とすることにより、減圧シール4の外リップ部6(外周部分)側の剛性を高めている。
【0017】
そして、外リップ部6(減圧シール4)の外周面側であって、外リップ部6の先端部6a寄りの位置に例えば山形断面の突起部8を形成し、図2に示すように減圧シール4の装着時、この突起部8が被装着用周溝9(段付き部)の対応する内周面9aに当接して弾性変形するよう構成している。この突起部8の形状は、減圧シール4の外周面部が拡径する方向の力を利用して被装着用周溝9への緊迫力を集中させ高めるための形状であれば、丸山型や複数の山型であってもよい。これにより、被装着用周溝9の内周面9aに押付力を発生させ、減圧シール4を適切な姿勢に保持し続けるとともに、回転軸2の回転による減圧シール4の共回りも回避できる。
【0018】
さらに、図4の減圧シール4の断面図に示すように、外リップ部6を回転軸2の軸心方向に圧縮して、減圧シール4を装着するものである。なお、図4の二点鎖線は、減圧シール4の装着前の状態を示す。
即ち、外リップ部6の高さ(軸方向寸法)h1 が弾性変形して縮まり、高さがhc となる。具体的に説明すると、減圧シール4の連結底部7の背面を、被装着用周溝9の対応する端面9bに密着させ、固定金具24を減圧シール4の外リップ部6の先端部6aに、流体収納室10側から大気側20へ押し当てて(図外のボルト等にて)固定する。
【0019】
また、この時の外リップ部6の軸方向への圧縮を圧縮率kが2〜20%となるよう設定している。圧縮率kは、k=(h1 - hc )/h1 で表される。圧縮率kが2%より小さい場合、外リップ部6の緊迫力不足で、減圧シール4の位置保持(固定)が不良となり、圧縮率kが20%より大きくなると、減圧シール4の変形が大きく取付姿勢が好ましい状態とならず、何れの場合も摺接リップ部5において、減圧の効果が低減してしまったり、減圧作用が不安定な状態となる。さらに好ましくは、圧縮率kは5〜15%とすればよく、この範囲の場合、減圧シール4の保持姿勢、緊迫力が適切となり減圧の効果はもちろん、不要な摩擦熱の発生や表面への摺接傷が防げる。
また、この圧縮は外リップ部6の厚さt1 が厚く剛性が高いため、固定金具24との接触点が偏心していても、回転軸2の略軸方向へ外リップ部6は圧縮され、曲げ等の不良となる変形が生じることがない。
【0020】
また、減圧シール4の材質としては、ポリアミド樹脂を用いる。これにより、コ字状減圧シール4を射出成形などにて溶融加工することができ、例えばPTFEを用いた場合に比べて低コストで成形できる。さらに、流体収納室10の液体と気体を有する流体を密封する場合、気体の漏れが皆無となることが大きな特徴である。
ポリアミド樹脂の例としては、ノナンジアミン−テレフタル酸共重合体、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ナイロン69)、ポリヘキサメチレンセバサミド(ナイロン610 )、及びポリヘキサメチレンドデカノアミド(ナイロン612 )、ポリ−ビス−(p−アミノシクロヘキシル)メタンドデカノアミド、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)またはラクタムの環開裂により生じるポリアミド;即ちポリカプロラクタム(ナイロン6)、及びポリラウリルラクタムが含まれる。また上記の重合体を製造する際に使用される少なくとも2種のアミンまたは酸の重合により製造されるポリアミド、例えばテレフタル酸、アジピン酸、ノナジアミン、及びヘキサメチレンジアミンから製造される重合体を用いることができる。ナイロン66及びナイロン6の配合物の如きポリアミドの配合物にはナイロン66/6の如き共重合体が含まれる。
【0021】
また、図3に示すように減圧シール4の外リップ部6の高さh1 は、摺接リップ部5の高さh2 より長く設定している(h1 >h2 )。そして、前述の外リップ部6の構成(突起部8,厚さt1 ,端面9bとの密接)により外リップ部6と被装着用周溝9の内周面9aとの緊迫力が、摺接リップ部5と回転軸2との緊迫力より強くなり、回転軸2の回転による減圧シール4の共回りを確実に防ぐことができる。さらに、外リップ部6の圧縮により、緊迫力を安定させることができる。
【0022】
次に、回転軸シール3について具体的に説明すると、回転軸シール3は、金属製のアウターケース11と、アウターケース11の円筒部12の外周面と内鍔部13の両面に接着(溶着・焼付等を含む)して一体化されたゴム製シール部材14と、を有し、回転軸2との摺接面に切込溝16を形成するシールエレメント15と、シール部材14とシールエレメント15の間に介装しシール部材14を受持するサポート金具17と、断面L字型の金具18と、を備え、これらはアウターケース11によりかしめられて固定されている。
そして、回転軸シール3は大気側20(後方)に配設する固定金具19により、流体収納室10(前方)からの回転軸2の軸心方向の流体圧力に抗するようハウジング1に対し位置保持されている。
【0023】
シール部材14は、流体収納室10側に延伸する(突設する)ゴムリップ部21を有し、ゴムリップ部21の断面形状は流体収納室10側に向かって次第に縮径する形状であり、ゴムリップ部21の先端側に回転軸2に摺接する略円弧断面形状の摺接部22を形成している。
【0024】
シールエレメント15は、自然状態で(装着前)円環平板状であり、シールエレメント15の内径側(先端側)を流体収納室10側に屈曲させるように回転軸2を挿入すると、弾性変形して回転軸2の外周面に所定幅を持つように接触して摺接面を形成する。そしてその摺接面に切込溝16を備えている。
【0025】
次に、本発明の密封装置におけるシール機能について説明すると、流体収納室10で冷媒と油等からなる流体が高圧に保たれると、被装着用周溝9により安定して姿勢保持されている減圧シール4の開口部25が受圧し、開口部25が未加圧状態よりも開口する。これに従い、摺接リップ部5が回転軸2の外周面に押圧する力が大きくなって、シール力が増大するため、流体収納室10の流体の高い圧力が回転軸シール3にそのまま作用することがない。
【0026】
さらに、減圧シール4の材質をポリアミド樹脂とすると、減圧シール4における流体収納室10の流体漏れは、ほとんど油(液体)のみとすることができ、この漏れ油が減圧シール4の摺接リップ部5の接触面と回転軸2との間に介在し、潤滑効果を兼ねることができる。そして、この油は後方の回転軸シール3によりシールされる。
【0027】
また、回転軸シール3においては、減圧室(中間空室部)30の流体は、シール部材14とシールエレメント15とによりシールされることとなる。即ち、シールエレメント15は、シールエレメント15の摺接面に設けた螺旋状の切込溝16により、回転軸2が回転すると、ハイドロダイナミック効果を引き起し、シールエレメント15の摺接面と回転軸2との間の油を減圧室30側に押し戻すため、流体(油)が大気側20に漏れることがない。
【0028】
また、本発明は上述の図示の実施の形態に限定されず、設計変更自由である。例えば、回転軸シール3において、サポート金具17がないものや、ゴムリップ部21やシールエレメント15を2枚以上配設したり、シールエレメント15の摺接面に設ける切込溝16を、同心円状の独立溝としてもよく、さらに、金具18、アウターケース11の形状と結合構造等も種々変形自由である。
【0029】
該コ字状シールSについて詳しく説明すると、図3の自由状態(未装着状態)、図4の装着状態の拡大断面図に示すように、このシールSの断面形状は、流体収納室10側に延伸して回転軸2に摺接する摺接リップ部5と、摺接リップ部5に対面する外径側の外リップ部6と、摺接リップ部5の基端部5bと外リップ部6の基端部6bとを連結する連結底部7と、を備えて、流体収納室10側に開口する断面コ字状としている。
【0030】
摺接リップ部5は流体収納室10側に縮径する形状であり、摺接リップ部5の先端部5aの内径側が回転軸2に摺接する。
また、外リップ部6は短円筒状であり、外リップ部6の厚さ(径方向寸法)t1 は回転軸2(シールS)の軸心方向に渡って略均一としている。即ち、外リップ部6の断面形状は回転軸2に略平行な辺を持つ矩形形状となる。そして、外リップ部6の先端部6aが後述する固定金具24に当接することとなる。さらに、外リップ部6の外周面は、ハウジング等に形成した被装着用周溝9の内周面9a───ハウジング等に形成した固定部───に接触してシールするものである。
また、連結底部7の背面は平坦面(平面)として、被装着用周溝9の端面9bに密接する。また、この連結底部7の背面と、外リップ部6の基端部6b外周面とは、図3で明らかな如く、直角に形成されている。
【0031】
また、外リップ部6の厚さt1 を摺接リップ部5の厚さt2 より厚く設定している(t1 >t2 )。なお、コ字状シールSの材質はポリアミド樹脂とするのが好ましく、t1 >t2 とすることにより、外リップ部6(外周部分)側の剛性を高めている。
【0032】
そして、外リップ部6(コ字状シールS)の外周面側であって、外リップ部6の先端部6a寄りの位置に例えば山形断面の突起部8を形成し、図4に示すようにコ字状シールSの装着時、この突起部8が被装着用周溝9(段付き部)の対応する内周面9aに当接して弾性変形するよう構成している。この突起部8の形状は、コ字状シールSの外周面部が拡径する方向の力を利用して被装着用周溝9への緊迫力を集中させ高めるための形状であれば、丸山型や複数の山型であってもよい。これにより、被装着用周溝9の内周面9aに押付力を発生させ、コ字状シールSを適切な姿勢に保持し続けるとともに、回転軸2の回転によるコ字状シールSの共回りも回避できる。
【0033】
さらに、図4に示すように、外リップ部6を回転軸2の軸心方向に圧縮して、コ字状シールSを装着するものである。なお、図4の二点鎖線は、装着前の状態を示す。
即ち、外リップ部6の高さ(軸方向寸法)h1 が弾性変形して縮まり、高さがhc となる。具体的に説明すると、連結底部7の背面を、被装着用周溝9の対応する端面9bに密着させ、固定金具24を外リップ部6の先端部6aに、流体収納室10側から大気側20へ押し当てて(図外のボルト等にて)固定する。
【0034】
また、この時の外リップ部6の軸方向への圧縮を圧縮率kが2〜20%となるよう設定している。圧縮率kは、k=(h1 - hc )/h1 で表される。圧縮率kが2%より小さい場合、外リップ部6の緊迫力不足で、シール全体の位置保持(固定)が不良となり、圧縮率kが20%より大きくなると、シール全体の変形が大きく取付姿勢が好ましい状態とならず、何れの場合も摺接リップ部5において、シールの効果が低減してしまったり、シール状態が不安定な状態となる。さらに好ましくは、圧縮率kは5〜15%とすればよく、この範囲の場合、コ字状シールS全体の保持姿勢、緊迫力が適切となりシールの効果はもちろん、不要な摩擦熱の発生や表面への摺接傷が防げる。
また、この圧縮は外リップ部6の厚さt1 が厚く剛性が高いため、固定金具24との接触点が偏心していても、回転軸2の略軸方向へ外リップ部6は圧縮され、曲げ等の不良となる変形が生じることがない。
【0035】
また、コ字状シールSの材質としては、ポリアミド樹脂を用いる。これにより、コ字状シールSを射出成形などにて溶融加工することができ、例えばPTFEを用いた場合に比べて低コストで成形できる。さらに、流体収納室10の液体と気体を有する流体を密封する場合、気体の漏れが皆無となることが大きな特徴である。なお、ポリアミド樹脂の例としては、上述のものと同様である。
【0036】
また、図3に示すように外リップ部6の高さh1 は、摺接リップ部5の高さh2 より長く設定している(h1 >h2 )。そして、前述の外リップ部6の構成(突起部8,厚さt1 ,端面9bとの密接)により外リップ部6と被装着用周溝9の内周面9aとの緊迫力が、摺接リップ部5と回転軸2との緊迫力より強くなり、回転軸2の回転によるシールSの共回りを確実に防ぐことができる。さらに、外リップ部6の圧縮により、緊迫力を安定させることができる。
【0037】
次に、密封装置の回転耐久試験として、本発明の実施例と比較例における、密封装置全体としての油(流体)漏れ開始時間について試験を行った。その結果を表1に示す。
実施例としては、図3に示す断面形状の減圧シール4を用いた密封装置であって、材質をノナンジアミン−テレフタル酸共重合体(クラレ社製PA9T)とし減圧シール4の外リップ部6(外周部)の圧縮率kを11%に設定して固定したものを用いた。比較例1としては、減圧シール4の断面形状は実施例と同じものを用いた密封装置であるが、減圧シール4を圧縮しないで(圧縮率kが0%)固定したものとし、比較例2は、図5に示すU字形断面形状の減圧シール50を用いた密封装置で、減圧シール50を圧縮なしで固定したものとし、比較例3は、減圧シールを設けず回転軸シール3のみで密封装置を構成したものとした。なお、すべての例において、回転軸シール3には、図1と図2に示すようなサポート金具17を備えている。
【0038】
【表1】
【0039】
上記表1からもわかるように、本発明の実施例は優れたシール性と耐久性を有するもので、実施例は、回転軸シール3のゴムリップ部21(摺接部22)の摩耗・過度の発熱の発生もなく、減圧シール4の減圧効果が十分発揮されたことがわかる。
【0040】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【0041】
(請求項1によれば)簡単な構成により、高圧流体による回転軸シール3の摩耗の促進を抑え、摩擦熱等による発熱を低減することができる。従って、回転軸シール3の耐久性を向上させることが可能な密封装置とすることができる。
さらに、高圧条件下で減圧シール4の外リップ部6(外周部)の形状を保持し、適切に内周側の摺接リップ部5を支持することができる。さらに、減圧シール4固定時に不要な変形や割れを生じさせることがない。従って、適切な姿勢で減圧シール4を保持させて、適切に減圧効果を発揮させることができる。
【0042】
さらに、突起部8が内周面9aに当接して弾性変形して、被装着用周溝9への緊迫力を集中させて高めることができ、減圧シール4の装着時に安定性が増し、シール性能を安定させることができる。
【0043】
しかも、外リップ部6を軸心方向に圧縮して装着するので、外リップ部6の被装着用周溝9へのシール緊迫力が増加し、さらに、回転軸2への緊迫力(抱きつき力)も向上し、運転時における流体収納室10側の圧力変動や、振動に対して摺接リップ部5の接触状態の変化(接触部分の揺れ)を小さくすることができ、減圧効果を安定させることができる。特に、圧縮率kを5〜15%としたことによって、減圧シール4の保持姿勢、緊迫力が適切となり減圧の効果はもちろん、不要な摩擦熱の発生や表面への摺接傷が防げる。
かつ、減圧シール4は、その材質をポリアミド樹脂としたので、射出成形等の溶融加工にて、少ない工程で材料ロスを生ずることなく、低コストで量産できる。そして、特に気体を遮断し、減圧シール4としての効果をさらに向上させることができ、コンプレッサ用として好適である。
【0044】
(請求項2によれば)減圧シール4装着時の減圧シール4の姿勢保持が容易となる。従って、適切な姿勢で摺接リップ部5を保持できる。
【0045】
(請求項3によれば)加圧時において減圧シール4をふらつかせることがなく、摺接リップ部5を回転軸2に安定して接触させることができ、減圧作用の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の密封装置の実施の一形態を示す断面側面図である。
【図2】 密封装置の装着状態を示す断面側面図である。
【図3】 減圧シールの断面図である。
【図4】 減圧シールの断面図である。
【図5】 比較例の減圧シールの断面図である。
【図6】 従来の密封装置の断面側面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
2 回転軸
3 回転軸シール
4 減圧シール
5 摺接リップ部
6 外リップ部
7 連結底部
8 突起部
9 被装着用周溝
9a 内周面
9b 端面
10 流体収納室
k 圧縮率
S コ字状シール
t1 厚さ
t2 厚さ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sealing device such as a compressor for a car air conditioner, and more particularly to a sealing device corresponding to a compressor whose sealing fluid has a high pressure and whose rotating shaft rotates at a high speed.
[0002]
[Prior art]
A rotary shaft seal has been conventionally used as a sealing device for preventing a fluid in a fluid storage chamber in a car air conditioner compressor, that is, a mixture of oil acting as a refrigerant and a lubricant, from leaking from the sliding surface of the rotary shaft. Yes. In recent years, it has been studied to limit the use of Freon (HFC134a) as a refrigerant in global warming countermeasures, and carbon dioxide (CO 2 ) has attracted attention as a candidate for the next-generation refrigerant, and development of a compressor using CO 2 Is underway. However, when CO 2 is used as the refrigerant, the fluid pressure of the compressor becomes 10 times higher than when HFC134a is used, and it is desired to develop a sealing device that can cope with this high pressure.
[0003]
As a sealing device for sealing a conventional refrigerant, a device as shown in FIG. 6 is used. This sealing device includes a
[0004]
Further, the rotary shaft seal 43 seals the tip of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when CO 2 is used as a refrigerant, the
[0006]
Further, as described above, the
[0007]
Therefore, the present invention can improve the durability of the rotary shaft seal by suppressing the acceleration of wear caused by the high-pressure fluid, reducing the heat generated by frictional heat, etc., as a sealing device corresponding to the high pressure of the sealing fluid. An object is to provide a sealing device.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a sealing device according to the present invention is a compressor sealing device provided with a rotary shaft seal and a pressure reducing seal disposed on the fluid storage chamber side from the rotary shaft seal, The seal includes a sliding contact lip portion extending toward the fluid storage chamber and slidingly contacting the rotating shaft, and an outer lip portion facing the sliding contact lip portion, the sliding contact lip portion and the outer lip portion; Are connected to each other at the bottom of the connection and open to the fluid storage chamber, and the outer lip is thicker than the sliding lip. Moreover, the material of the vacuum seal is a polyamide resin.
[0009]
Further, the thickness of the outer lip portion is made substantially uniform over the axial direction of the rotating shaft.
Further, a protrusion is formed on the outer peripheral surface side of the outer lip portion, and the protrusion is in contact with the corresponding inner peripheral surface of the peripheral groove for mounting and elastically deformed when the pressure reducing seal is mounted. is there.
Further, the outer lip portion is compressed in the axial direction of the rotary shaft and the decompression seal is attached.
Further, the compression of the outer lip is set so that the compression ratio is 5 to 15%.
Moreover, the connection bottom part which connects the said sliding contact lip | rip part and the said outer lip | rip part is made into the shape which can closely_contact | adhere to the corresponding end surface of the to-be-attached circumferential groove .
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiment.
[0011]
FIG. 1 shows a cross-sectional side view of the sealing device of the present invention. This sealing device is interposed between a
In FIG. 1, the
[0012]
The rotary shaft seal 3 and the
[0013]
In addition, the
[0014]
The
[0015]
The sliding
The
[0016]
Further, the thickness t 1 of the
[0017]
Then, for example, a
[0018]
Further, as shown in the sectional view of the
That is, the height (axial dimension) h 1 of the
[0019]
Further, the compression in the axial direction of the
Further, since the thickness t 1 of the
[0020]
As a material for the
Examples of polyamide resins include nonanediamine-terephthalic acid copolymer, polyhexamethylene adipamide (nylon 66), polyhexamethylene azelamide (nylon 69), polyhexamethylene sebasamide (nylon 610), and polyhexa Methylene dodecanoamide (nylon 612), poly-bis- (p-aminocyclohexyl) methane dodecanoamide, polytetramethylene adipamide (nylon 46) or polyamide resulting from ring cleavage of lactam; ie polycaprolactam (nylon 6) And polylauryl lactam. Also, use a polyamide produced by polymerization of at least two amines or acids used in producing the above polymers, for example, a polymer produced from terephthalic acid, adipic acid, nonadiamine, and hexamethylenediamine. Can do. Polyamide blends such as nylon 66 and
[0021]
As shown in FIG. 3, the height h 1 of the
[0022]
Next, the rotary shaft seal 3 will be described in detail. The rotary shaft seal 3 is bonded (welded / bonded) to the
The rotary shaft seal 3 is positioned relative to the
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
Next, the sealing function of the sealing device of the present invention will be described. When the fluid containing the refrigerant and oil is kept at a high pressure in the
[0026]
Further, if the material of the
[0027]
In the rotary shaft seal 3, the fluid in the decompression chamber (intermediate empty chamber portion) 30 is sealed by the
[0028]
Further, the present invention is not limited to the above-described illustrated embodiment, and can be freely changed in design. For example, in the rotary shaft seal 3, there are no
[0029]
When explained in detail the U-shaped seal S, free state in FIG. 3 (unattached state), as shown in an enlarged sectional view of the mounting state of FIG. 4, the cross-sectional shape of the seal S is a
[0030]
The sliding
The
Further, the back surface of the connecting
[0031]
Further, the thickness t 1 of the
[0032]
Then, on the outer peripheral surface side of the outer lip portion 6 (the U-shaped seal S), for example, a
[0033]
Furthermore, as shown in FIG. 4, the
That is, the height (axial dimension) h 1 of the
[0034]
Further, the compression in the axial direction of the
Further, since the thickness t 1 of the
[0035]
As the material of the U-shaped seal S, a polyamide resin is used. Thereby, the U-shaped seal S can be melt-processed by injection molding or the like, and can be molded at a lower cost than when PTFE is used, for example. Further, when the fluid containing the liquid and the gas in the
[0036]
As shown in FIG. 3, the height h 1 of the
[0037]
Next, as a rotational durability test of the sealing device, the oil (fluid) leakage start time as the whole sealing device in the examples and comparative examples of the present invention was tested. The results are shown in Table 1.
As an example, a sealing device using the reduced
[0038]
[Table 1]
[0039]
As can be seen from Table 1 above, the embodiment of the present invention has excellent sealing properties and durability, and the embodiment shows that the rubber lip portion 21 (sliding contact portion 22) of the rotary shaft seal 3 is worn and excessively worn. It can be seen that the pressure reducing effect of the
[0040]
【The invention's effect】
The present invention has the following effects by the above-described configuration.
[0041]
(According to claim 1) With a simple configuration, it is possible to suppress the acceleration of wear of the rotary shaft seal 3 by the high-pressure fluid, and to reduce heat generation due to frictional heat or the like. Therefore, a sealing device that can improve the durability of the rotary shaft seal 3 can be obtained.
Furthermore, the shape of the outer lip portion 6 (outer peripheral portion) of the
[0042]
Further, the
[0043]
In addition, since the
Moreover, since the material of the
[0044]
(According to claim 2) The posture of the
[0045]
(According to claim 3) The pressure-reducing
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional side view showing an embodiment of a sealing device of the present invention.
FIG. 2 is a sectional side view showing a mounting state of the sealing device.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a vacuum seal.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a vacuum seal.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a reduced pressure seal of a comparative example.
FIG. 6 is a cross-sectional side view of a conventional sealing device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
10 Fluid storage chamber k Compression ratio S U-shaped seal t 1 thickness t 2 thickness
Claims (3)
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