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JP2002338945A - Sealing rubber composition, o ring and mechanical seal using sealing rubber composition, and coolant compressor using the o ring and the mechanical seal - Google Patents

Sealing rubber composition, o ring and mechanical seal using sealing rubber composition, and coolant compressor using the o ring and the mechanical seal

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Publication number
JP2002338945A
JP2002338945A JP2001150347A JP2001150347A JP2002338945A JP 2002338945 A JP2002338945 A JP 2002338945A JP 2001150347 A JP2001150347 A JP 2001150347A JP 2001150347 A JP2001150347 A JP 2001150347A JP 2002338945 A JP2002338945 A JP 2002338945A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ring
mechanical seal
refrigerant
rubber composition
carbon dioxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001150347A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Norihisa Horaguchi
典久 洞口
Naomoto Ishikawa
直元 石川
Takayuki Hagita
貴幸 萩田
Tetsuzo Ukai
徹三 鵜飼
Kiyohito Matsukawa
清仁 松川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2001150347A priority Critical patent/JP2002338945A/en
Publication of JP2002338945A publication Critical patent/JP2002338945A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Sealing Material Composition (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Gasket Seals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mechanical seal having strength within a standard without generating a blister and a crack even if it is used for a sliding part of a coolant compressor using a carbon dioxide coolant. SOLUTION: The sealing rubber composition containing a hydrogenated nitrile rubber composition as a main component, the O ring 1 using it and the mechanical seal used in the coolant compressor 2 using the carbon dioxide coolant are provided. The coolant compressor 2 using the O ring and the mechanical seal is further provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素を冷媒
に用いる、冷媒圧縮機の摺動部、接合部等のシール材に
用いて好適なシール用ゴム組成物、シール用ゴム組成物
を用いたOリング及びメカニカルシール並びにこれを用
いた冷媒圧縮機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rubber composition for sealing and a rubber composition suitable for use as a sealing material for sliding parts and joint parts of a refrigerant compressor using carbon dioxide as a refrigerant. The present invention relates to an O-ring, a mechanical seal, and a refrigerant compressor using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、カーエアコン等に使用される冷媒
圧縮機の冷媒としてはフロンが用いられてきた。しか
し、近年、フロンの使用によるオゾン層破壊といった環
境問題の観点から、二酸化炭素(CO2)への代替が進め
られている。
2. Description of the Related Art Freon has conventionally been used as a refrigerant for a refrigerant compressor used in car air conditioners and the like. However, in recent years, replacement with carbon dioxide (CO 2 ) has been promoted from the viewpoint of environmental problems such as depletion of the ozone layer due to the use of chlorofluorocarbon.

【0003】エアコンのような冷媒圧縮機の摺動部は、
冷媒が圧縮機の外部に漏出しないように、圧縮機のシャ
フトとハウジングのシャフト孔との間に生じる隙間がメ
カニカルシールでシーリングされている。メカニカルシ
ールの典型的な従来例としては、図7に示すようなもの
がある。すなわちこの種のメカニカルシールは、ハウジ
ング30側に非回転状態に装着されたメイティングリン
グ101に、シャフト5側にケース103及びパッキン
104を介してシャフト方向移動自在に装着されてこの
シャフト5と一体的に回転されるシールリング102
が、コイルスプリング105の付勢力によって押し付け
られ、両リング101,102の摺動端面において、そ
の外周側に連なる図中右側の圧縮機内空間の冷媒及び冷
凍機油が、大気側空間へ漏洩するのを防止しているもの
である。
The sliding part of a refrigerant compressor such as an air conditioner is
A gap formed between a shaft of the compressor and a shaft hole of the housing is sealed with a mechanical seal so that the refrigerant does not leak out of the compressor. FIG. 7 shows a typical example of a conventional mechanical seal. That is, this type of mechanical seal is mounted on a mating ring 101 mounted on the housing 30 in a non-rotating state so as to be movable in the shaft direction via a case 103 and a packing 104 on the shaft 5 side, and is integrated with the shaft 5. Rotating seal ring 102
Is pressed by the urging force of the coil spring 105 to prevent the refrigerant and the refrigerating machine oil in the compressor internal space on the right side in the figure connected to the outer peripheral side of the sliding end surfaces of the two rings 101 and 102 from leaking to the atmosphere side space. It is what is being prevented.

【0004】フロンを冷媒に用いた従来型の冷媒圧縮機
においても、スチレンブタジエンゴムやフッ素系のゴム
組成物からなるOリングなどを使用したメカニカルシー
ルが用いられおり、適切な密閉効果を保っていた。
In a conventional refrigerant compressor using chlorofluorocarbon as a refrigerant, a mechanical seal using an O-ring made of styrene-butadiene rubber or a fluorine-based rubber composition is used to maintain an appropriate sealing effect. Was.

【0005】二酸化炭素冷媒の冷媒圧縮機における冷凍
サイクルのグラフを図2に、フロン(R134a)の冷
媒圧縮機における冷凍サイクルのグラフを図3に示す。
冷凍サイクルでフロンにかかる圧力は、約0.2 MPa〜
3.0 MPaであり、フロンが超臨界点を越すことはな
い。しかし、二酸化炭素は、約2.3 MPa〜13 MPa
にもなる高い圧力下で用いられ、超臨界点を超える条件
で使用される。
FIG. 2 shows a graph of a refrigeration cycle of a refrigerant compressor of carbon dioxide refrigerant, and FIG. 3 shows a graph of a refrigeration cycle of a refrigerant compressor of Freon (R134a).
The pressure applied to Freon in the refrigeration cycle is about 0.2 MPa ~
3.0 MPa, and CFCs do not exceed the supercritical point. However, carbon dioxide is about 2.3 MPa to 13 MPa.
It is used under high pressures, and is used under conditions exceeding the supercritical point.

【0006】このような条件において、二酸化炭素は、
シール材となるゴムに対する反応性が増加するという特
性がある。したがって、これまでにフロン冷媒に用いら
れてきたスチレンブタジエンゴムやフッ素系のゴムをメ
カニカルシールのシール材として用いると、高圧時に二
酸化炭素がゴム中に浸透し、圧力が低下するに従って二
酸化炭素はゴム中で膨張し、裂け目やブリスタを生じる
という問題が生じた。このような裂け目やブリスタはメ
カニカルシールを劣化させ、シール機能を失うため、従
来のメカニカルシールは、二酸化炭素冷媒を使用する冷
媒圧縮機に用いることができない。
Under such conditions, carbon dioxide is
There is a characteristic that reactivity to rubber as a sealing material increases. Therefore, if styrene-butadiene rubber or fluorine-based rubber, which has been used as a fluorocarbon refrigerant, is used as a seal material for a mechanical seal, carbon dioxide permeates the rubber at high pressure, and as the pressure decreases, carbon dioxide becomes rubber. Swelling in the interior, causing the problem of tears and blisters. Such cracks and blisters degrade the mechanical seal and lose its sealing function, so that the conventional mechanical seal cannot be used in a refrigerant compressor using a carbon dioxide refrigerant.

【0007】特開平11-293075号公報には、冷媒として
用いられる炭酸ガスに対して優れた耐性を持つフッ素ゴ
ムにグラファイトまたは雲母を添加したフッ素ゴム組成
物が開示されている。しかし、フッ素ゴム組成物からな
るシール材を使用したメカニカルシールは、ブリスタや
裂け目の発生を避けられない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-293075 discloses a fluororubber composition in which graphite or mica is added to fluororubber having excellent resistance to carbon dioxide used as a refrigerant. However, a mechanical seal using a sealing material made of a fluororubber composition cannot avoid the occurrence of blisters and tears.

【0008】[0008]

【発明が解決する課題】本発明は、超臨界点を超える条
件下で二酸化炭素を冷媒として用いるとき、ブリスタや
裂け目の発生がなく、膨張(体積変化率)の少ないシール
用ゴム組成物、同ゴム組成物を用いたOリング及びメカ
ニカルシール並びにこれを用いた冷媒圧縮機を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a rubber composition for sealing which does not generate blisters or cracks and has a small expansion (volume change rate) when carbon dioxide is used as a refrigerant under conditions exceeding the supercritical point. It is an object to provide an O-ring and a mechanical seal using a rubber composition and a refrigerant compressor using the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、水素化ニトリルゴム組成物を主成分とし
て含む、二酸化炭素雰囲気下において使用されるシール
用ゴム組成物、およびこのシール用ゴム組成物を含んで
なることを特徴とするOリングならびにこのシール用ゴ
ム組成物を含んでなるシール材を用いたことを特徴とす
るメカニカルシールを提供する。さらには、前述のOリ
ング、またはメカニカルシール、あるいはそれらの両方
を所要のシール部分に用いることを特徴とする二酸化炭
素冷媒用の冷媒圧縮機を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides a rubber composition for sealing used in a carbon dioxide atmosphere, comprising a hydrogenated nitrile rubber composition as a main component, and this seal. An O-ring characterized by including a rubber composition for sealing, and a mechanical seal characterized by using a sealing material including the rubber composition for sealing. Further, the present invention provides a refrigerant compressor for carbon dioxide refrigerant, wherein the O-ring and / or the mechanical seal described above is used for a required seal portion.

【0010】[0010]

【発明の実施の態様】以下に、本発明の実施の態様を詳
細に説明する。なお、以下に説明する実施の態様は、本
発明を限定するものではない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. Note that the embodiments described below do not limit the present invention.

【0011】本発明のメカニカルシールを使用する冷媒
圧縮機を図4に示す。この圧縮機は、シャフト5が作動
することにより、この回転が、旋回駆動機構を介して旋
回スクロール9を駆動する。このスクロールの回転によ
り、双方の渦巻状突起11、18の線接触部が次第に渦
巻きの中心方向に移動し、この結果、密閉空間21a、
21b(圧縮室)が、容積を減少しながら渦巻きの中心
方向へ移動する。これに従って、吸入口(図示せず)を
通って吸入室15へ流入した冷媒が、双方の渦巻状突起
11,18との外終端開口部から密閉空間21a内に取
り込まれ、圧縮されながら圧縮室の中心部21cに至
り、ここから固定スクロール8の吐出ポート34を通
り、吐出口38から放熱器へと送られる。このように、
冷媒が圧縮される過程で、図2のようなサイクルを経る
ことにより、冷媒圧縮機は冷却機能を有する。
FIG. 4 shows a refrigerant compressor using the mechanical seal of the present invention. In this compressor, when the shaft 5 operates, the rotation drives the orbiting scroll 9 via the orbiting drive mechanism. Due to the rotation of the scroll, the line contact portions of the two spiral projections 11, 18 gradually move toward the center of the spiral, and as a result, the closed space 21a,
21b (compression chamber) moves toward the center of the spiral while reducing the volume. Accordingly, the refrigerant that has flowed into the suction chamber 15 through the suction port (not shown) is taken into the closed space 21a from the outer terminal openings of the spiral projections 11 and 18, and is compressed while being compressed. From the center portion 21c of the fixed scroll 8 and then from the discharge port 38 to the radiator. in this way,
In the process of compressing the refrigerant, the refrigerant compressor has a cooling function through a cycle as shown in FIG.

【0012】冷媒は、通常前述の経路で作動している
が、シャフト5は摺動する部分であり、ハウジング30
のシャフト挿入孔との間に隙間が生じるため、そこから
わずかに冷媒が漏出する恐れがある。これらを防止する
ため、シャフト5とハウジング30との間にはシール材
が使われている。従来は、これらにフッ素系ゴムを原材
料とするシール材を使用したメカニカルシール、より具
体的にはフッ素系ゴムのOリングを使用したメカニカル
シールを採用していたが、二酸化炭素冷媒では、膨張、
ブリスタ発生といった問題が生じる。従って、摺動の少
ない、固定シール部位3については、金属シールを用い
ることとした。金属シールは弾力性に欠けるため、摺動
部に用いるにはシール性が足りないといった欠点があ
る。しかし、非摺動部には、透過漏れがない金属シール
が適切に用いられる。金属シールは、好ましくは、SUS
が用いられるが、これに限定されない。
Although the refrigerant normally operates on the above-described path, the shaft 5 is a sliding part,
Since a gap is formed between the shaft and the shaft insertion hole, there is a possibility that the refrigerant slightly leaks therefrom. In order to prevent these, a sealing material is used between the shaft 5 and the housing 30. Conventionally, a mechanical seal using a sealing material made of a fluorine-based rubber as a raw material, more specifically, a mechanical seal using an O-ring of a fluorine-based rubber has been adopted.
Problems such as blistering occur. Therefore, a metal seal is used for the fixed seal portion 3 where sliding is small. Since the metal seal lacks elasticity, there is a defect that the sealability is insufficient for use in a sliding portion. However, a metal seal having no permeation leakage is appropriately used for the non-sliding portion. The metal seal is preferably SUS
Is used, but is not limited to this.

【0013】摺動部は、シャフト5の部分であって、メ
カニカルシールを構成するOリング1によっての冷媒の
漏れを防ぐ必要がある。このようなメカニカルシール
は、詳細には図7に示す従来例と同様の構造で本発明の
冷媒圧縮機2についても設けることができる。メカニカ
ルシールに求められる条件は、二酸化炭素に高圧をかけ
た条件、より詳細には冷媒が用いられる約80度、約2.2
MPa〜10 MPaの条件下で、膨潤が少なく、ブリス
タが発生しないことである。そのためは、二酸化炭素に
対し、透過性が小さいことが必要とされる。検討の結
果、このような条件を満たす物質として、分子間の凝集
力が高い物質である、水素化ニトリルゴム組成物を主成
分として含む材料が、二酸化炭素の透過度が低いことに
着目した。
The sliding portion is a portion of the shaft 5, and it is necessary to prevent the refrigerant from leaking through the O-ring 1 constituting the mechanical seal. Such a mechanical seal can be provided in the refrigerant compressor 2 of the present invention with the same structure as the conventional example shown in detail in FIG. The conditions required for the mechanical seal are the conditions of applying high pressure to carbon dioxide, more specifically, about 80 degrees, about 2.2 degrees where refrigerant is used.
Under the conditions of MPa to 10 MPa, swelling is small and blisters are not generated. Therefore, it is necessary that the carbon dioxide has low permeability. As a result of the study, attention was paid to the fact that a material containing a hydrogenated nitrile rubber composition as a main component, which is a substance having a high intermolecular cohesion force, as a substance satisfying such conditions, has a low carbon dioxide permeability.

【0014】水素化ニトリルゴムは、以下の一般式The hydrogenated nitrile rubber has the following general formula:

【化1】 で表される高分子化合物であって、ブタジエンとアクリ
ロニトリルを共重合させたニトリルゴムの、ブタジエン
の二重結合を高度に水素化した化合物である。ニトリル
ゴムは従来から自動車用として、Oリング、オイルシー
ル、ベルトなどに使用されている。これを水素化した水
素化ニトリルゴムは、さらに耐油性、耐熱性などに優れ
ることが知られている。
Embedded image Which is a compound of a nitrile rubber obtained by copolymerizing butadiene and acrylonitrile, in which the double bond of butadiene is highly hydrogenated. Nitrile rubber has been used for O-rings, oil seals, belts and the like for automobiles. It is known that hydrogenated nitrile rubber obtained by hydrogenating this is further excellent in oil resistance, heat resistance and the like.

【0015】さらに、冷媒圧縮機では、摺動部の潤滑を
保つ目的で冷凍機油が使用される。高圧下では、二酸化
炭素だけでなく、冷凍機油成分もメカニカルシールに用
いるゴム組成物に浸透し、膨潤の原因となる可能性があ
る。従って、本発明のシール材は、高温、高圧下での油
の浸透に対しても、ブリスタや裂け目が発生しないも
の、およびシール材に必要とされる強度を失わないもの
でなければならない。
Further, in the refrigerant compressor, refrigeration oil is used for the purpose of maintaining the lubrication of the sliding portion. Under a high pressure, not only carbon dioxide but also a refrigerating machine oil component may permeate into a rubber composition used for a mechanical seal and cause swelling. Therefore, the sealing material of the present invention must be free from blisters and cracks even if oil is permeated at high temperature and high pressure, and must not lose the strength required for the sealing material.

【0016】これらの条件を総合すると、二酸化炭素冷
媒を用いる場合の摺動部のメカニカルシールに使用する
シール材は、主成分が水素化ニトリルゴム組成物である
ことが好ましい。例えば、ニトリルゴム(NBR)のC=
C二重結合を水素化添加して、極力少なくしたもので、
飽和ニトリル系にしたものを使用することができる。好
ましくは、この水素化ニトリルゴム組成物の硬度は80〜
95であり、より好ましくは、88〜92である。
Taking these conditions into consideration, it is preferable that the main component of the sealing material used for the mechanical seal of the sliding portion when the carbon dioxide refrigerant is used is a hydrogenated nitrile rubber composition. For example, C = of nitrile rubber (NBR)
Hydrogenated C double bond to reduce as much as possible.
Those based on saturated nitriles can be used. Preferably, the hardness of the hydrogenated nitrile rubber composition is from 80 to
95, and more preferably 88 to 92.

【0017】このような組成物は公知技術を利用して製
作することができる。
Such a composition can be produced by utilizing a known technique.

【0018】本発明の一態様であり、また、メカニカル
シールのシール材を構成するOリング1を図1に示す。
このようなOリングは、水素化ニトリルゴム組成物を用
いて、公知技術により作製することができる。また、本
発明のメカニカルシールはOリングに限定されるもので
はなく、図7に示す従来例と同様の構成の部材につい
て、水素化ニトリルゴム組成物を用いて作製することが
できる。
FIG. 1 shows an O-ring 1 which is one embodiment of the present invention and which constitutes a sealing material of a mechanical seal.
Such an O-ring can be manufactured by a known technique using a hydrogenated nitrile rubber composition. Further, the mechanical seal of the present invention is not limited to the O-ring, and a member having the same configuration as that of the conventional example shown in FIG. 7 can be manufactured using the hydrogenated nitrile rubber composition.

【0019】本発明の水素化ニトリルゴム組成物からな
るOリングを用いたメカニカルシールは、二酸化炭素冷
媒と冷凍機油との共存下で用いたときにも、ブリスタが
発生せず、体積変化率も比較的低い。これは、従来のメ
カニカルシールに比較して、特性が大きく改善されたも
のである。
The mechanical seal using the O-ring made of the hydrogenated nitrile rubber composition of the present invention does not generate blisters and has a low rate of volume change even when used in the presence of a carbon dioxide refrigerant and refrigeration oil. Relatively low. This is a greatly improved characteristic as compared with a conventional mechanical seal.

【0020】本発明のメカニカルシールを、二酸化炭素
冷媒を用いる冷媒圧縮機に使用したときの、メカニカル
シールからの冷媒もれは、圧力が9.7mPaのときに、0.28
cm3/hであり、目標値の0.54 cm3/hに比較して小さい値
であった。
When the mechanical seal of the present invention is used in a refrigerant compressor using a carbon dioxide refrigerant, the leakage of the refrigerant from the mechanical seal is 0.28 when the pressure is 9.7 mPa.
cm 3 / h, which was smaller than the target value of 0.54 cm 3 / h.

【0021】また、このような新品の水素化ニトリルゴ
ム製のシール材(Oリング)を用いたメカニカルシール
の強度について調べたところ、引張強度、引張応力、引
張伸度とも、R134aでの現在の製品について求めら
れる要求値を満たしていた。これらのメカニカルシール
を二酸化炭素冷媒に対し約13%のPAG系オイルを混
合した冷媒に80度、15MPaで100時間浸漬した後の引
張強度、引張応力、引張伸度、引張強度変化率、引張伸
度変化率ともに、要求する規格値内であった。
Further, when the strength of a mechanical seal using such a new hydrogenated nitrile rubber sealing material (O-ring) was examined, the tensile strength, tensile stress, and tensile elongation were all the current values of R134a. The required values for the product were satisfied. Tensile strength, tensile stress, tensile elongation, rate of change in tensile strength, tensile elongation after immersing these mechanical seals in a refrigerant in which about 13% of a PAG-based oil is mixed with carbon dioxide refrigerant at 80 ° C. and 15 MPa for 100 hours. Both the rate change rates were within the required standard values.

【0022】このように、水素化ニトリルゴム製のシー
ル材を用いたメカニカルシールは、R134aにおける
規格値を概ねみたしており、メカニカルシールとして好
ましく使用することが可能である。
As described above, the mechanical seal using the sealing material made of hydrogenated nitrile rubber roughly conforms to the standard value of R134a, and can be preferably used as the mechanical seal.

【0023】[0023]

【実施例】実施例を挙げて本発明を説明する。実施例は
本発明を限定する目的で挙げるものではない。本実施例
では、メカニカルシールとして異なる材料からなるOリ
ングを用い、二酸化炭素冷媒に対する耐性を比較した。 [A浸漬試験]最初に、冷媒圧縮機の使用条件下で二酸
化炭素冷媒単体に、Oリングを浸漬したときの、Oリン
グの状態について、本発明の水素化ニトリルゴム製のO
リングと、その他のゴム製のOリングとを比較した。以
下に、使用したOリングの表を示す。冷媒は、大日本ア
ガ瓦斯製のCO2を用いた。仕様は純度99.9%の液化ガス
である。
The present invention will be described by way of examples. The examples are not given for the purpose of limiting the invention. In this embodiment, the resistance to carbon dioxide refrigerant was compared using O-rings made of different materials as the mechanical seal. [A immersion test] First, the state of the O-ring when the O-ring was immersed in a carbon dioxide refrigerant alone under the conditions of use of the refrigerant compressor was examined for the hydrogenated nitrile rubber O of the present invention.
The ring was compared with another rubber O-ring. The table below shows the O-rings used. Refrigerant, using the CO 2 of Dainippon Aga gas. The specification is a liquefied gas of 99.9% purity.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】試験は、シール材の状態物性試験および、
引っ張り強度試験を次のように行った。試験は、従来の
フロン冷媒R134a用のシール材の評価試験に準拠し
た。この試験は、本発明のOリングを用いる冷媒圧縮機
の運転条件下での、加速試験に相当する。
The test includes a physical property test of the sealing material and
The tensile strength test was performed as follows. The test was based on a conventional sealing material evaluation test for CFC refrigerant R134a. This test corresponds to an acceleration test under the operating conditions of the refrigerant compressor using the O-ring of the present invention.

【0026】試験手順は、まず、各試供体の常態物性を
測定した。試供体をオートクレーブ装置に封入し、装置
内を15分間、真空脱気した。その後、冷媒を装置内に封
入し、装置の総重量から冷媒量を調整し、室温にて30分
間放冷した。次に、装置を高温油槽に投入し、2〜3時
間かけて80度に調整した。装置内が、80度、15.0 MP
aになったのを確認した後、100時間浸漬した。100時間
経過後、25度、5.0MPaで一晩放冷した。その後、冷
媒を1分以内にすばやく排出し、試供体を取り出した。
In the test procedure, first, the physical properties of each sample were measured. The sample was sealed in an autoclave device, and the inside of the device was evacuated for 15 minutes. Thereafter, a refrigerant was sealed in the device, the amount of the refrigerant was adjusted based on the total weight of the device, and allowed to cool at room temperature for 30 minutes. Next, the apparatus was put into a high-temperature oil bath and adjusted to 80 degrees over a few hours. Inside the device is 80 degrees, 15.0 MP
After confirming that it became a, it was immersed for 100 hours. After 100 hours, the mixture was allowed to cool at 25 ° C. and 5.0 MPa overnight. Thereafter, the refrigerant was quickly discharged within one minute, and the sample was taken out.

【0027】試験直後、および24時間後の体積変化とブ
リスタの有無についての結果を表2に示す。
Table 2 shows the results of the change in volume and the presence or absence of blister immediately after the test and after 24 hours.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】図5(a)に、ブリスタの生じたウレタン
ゴム製のOリングを示す。ブリスタ40は、図5(b)
に拡大して示すように、Oリング中で気体が膨張した結
果できるゴムの膨らみである。図6に亀裂が生じたフッ
素ゴム製のOリングを示す。亀裂は、Oリング中で気体
が膨張し、ゴムが裂けてしまったものである。本発明の
水素化ニトリルゴム製のOリングは、冷媒に浸漬し、圧
力差を加えても、体積変化率が少なく、ブリスタや亀裂
が生じるといった問題が起こらなかった。いっぽう、従
来、冷媒に用いられていたフッ素系のゴムは、冷媒に浸
漬することにより、ブリスタや亀裂を生じやすく、体積
変化率もスペックを満たさない程大きいということがわ
かった。EPDMは、ブリスタや亀裂が生じないが、膨潤に
より体積が2倍にもなり、Oリングとして使用するには
不適切である。その他のウレタン系のゴムもブリスタが
発生し、二酸化炭素冷媒には適さないことがわかった。
FIG. 5A shows an O-ring made of urethane rubber having blisters. The blister 40 is shown in FIG.
The expansion of the rubber resulting from the expansion of the gas in the O-ring as shown in FIG. FIG. 6 shows a fluororubber O-ring having a crack. Cracks are those in which the gas has expanded in the O-ring and the rubber has been torn. The O-ring made of hydrogenated nitrile rubber of the present invention did not cause a problem that the volume change rate was small and blisters and cracks were generated even when the O-ring was immersed in a refrigerant and a pressure difference was applied. On the other hand, it has been found that fluorine-based rubber, which has been conventionally used for a refrigerant, is liable to cause blisters and cracks when immersed in the refrigerant, and that the volume change rate is so large that the specifications are not satisfied. EPDM does not cause blisters or cracks, but doubles in volume due to swelling and is unsuitable for use as an O-ring. It was found that blisters were generated in other urethane-based rubbers and were not suitable for carbon dioxide refrigerant.

【0030】[B浸漬試験]実際の冷媒圧縮機でのOリ
ングは、二酸化炭素冷媒と冷凍機油との混合物に、高
温、高圧下で曝される条件で使用される。B浸漬試験で
は、A浸漬試験でシール材として適切な特性を示した水
素化ニトリルゴム製の二種類のOリングについて以下の
ような実験を行い、強度を測定した。冷媒は、A浸漬試
験と同じものを用い、冷凍機油は、PAG系オイル現行
のR134a用冷凍機油(CAC用)を用いた。
[B Immersion Test] An O-ring in an actual refrigerant compressor is used under conditions of being exposed to a mixture of carbon dioxide refrigerant and refrigerating machine oil at high temperature and high pressure. In the B immersion test, the following experiments were performed on two types of hydrogenated nitrile rubber O-rings that exhibited suitable properties as a sealing material in the A immersion test, and the strength was measured. The same refrigerant as used in the A immersion test was used as the refrigerant, and the refrigerating machine oil used was R134a's current refrigerating machine oil (for CAC) based on PAG oil.

【0031】試験手順は、まず、各試供体の常態物性お
よび引張強度を測定した。次に、一種類の試供体につい
て、2検体をオートクレーブ装置に封入し、装置内を15
分間、真空脱気した。その後、冷凍機油を試供体が全体
浸漬する程度に封入し、冷媒を装置内に封入し、装置の
総重量から冷媒量を調整し、室温にて30分間放冷した。
次に、装置を高温油槽に投入し、2〜3時間かけて80度
に調整した。装置内が、80度、15.0 MPaになったの
を確認した後、100時間浸漬した。100時間経過後、25
度、5.0 MPaで一晩放冷した。その後、冷媒を1分以
内にすばやく排出し、試供体を取り出した。試験直後、
および24時間後の常態物性と、試験直後の引張強度を測
定した。
In the test procedure, first, the normal physical properties and tensile strength of each specimen were measured. Next, two samples of one kind of sample were sealed in an autoclave device, and the inside of the device was filled with 15 samples.
Vacuum degassed for minutes. Thereafter, the refrigerating machine oil was sealed to such an extent that the sample was completely immersed, the refrigerant was sealed in the apparatus, the amount of the refrigerant was adjusted from the total weight of the apparatus, and the apparatus was allowed to cool at room temperature for 30 minutes.
Next, the apparatus was put into a high-temperature oil bath and adjusted to 80 degrees over a few hours. After confirming that the inside of the apparatus had reached 80 ° C. and 15.0 MPa, it was immersed for 100 hours. After 100 hours, 25
The mixture was allowed to cool at 5.0 MPa overnight. Thereafter, the refrigerant was quickly discharged within one minute, and the sample was taken out. Immediately after the test,
The normal physical properties after 24 hours and the tensile strength immediately after the test were measured.

【0032】表3にB浸漬試験直後、および24時間後の
Oリング試供体の常態物性試験結果を示す。この結果か
ら、浸漬試験直後の体積変化率は、二酸化炭素冷媒単独
の時に比べて大きいことがわかる。また、24時間後に
は、二酸化炭素冷媒単体を用いた場合には、ガスが抜
け、新品同様の体積に復元したが、冷凍機油を併用した
場合には試供体中に油が残存してしまうため、体積は元
には戻らなかった。
Table 3 shows the results of the normal physical property test of the O-ring specimen immediately after the B immersion test and after 24 hours. From this result, it can be seen that the volume change rate immediately after the immersion test is larger than when the carbon dioxide refrigerant is used alone. Also, after 24 hours, when the carbon dioxide refrigerant alone was used, gas was released, and the volume was restored to the same volume as a new product, but when the refrigerating machine oil was used in combination, the oil remained in the sample. The volume did not return.

【0033】[0033]

【表3】 [Table 3]

【0034】次に、試験前の試供体とB浸漬試験後の試
供体について、強度を測定した結果を表4、および表5
に示す。
Next, the results of measuring the strength of the sample before the test and the sample after the B immersion test are shown in Tables 4 and 5.
Shown in

【0035】[0035]

【表4】 [Table 4]

【0036】[0036]

【表5】 [Table 5]

【0037】これらの結果から、試験後の試供体も全
て、規格内の強度を保っていることがわかった。このB
浸漬試験の結果から、水素化ニトリルゴム製のOリング
は、二酸化炭素冷媒と冷凍機油とを併用したときには体
積変化率は大きいものの、ブリスタや裂け目の発生はな
く、強度的にも必要なスペックを充たしていることがわ
かった。従って、本発明の水素化ニトリルゴム製のOリ
ングは、二酸化炭素冷媒を用いる冷媒圧縮機に好適に使
用できることがわかった。
From these results, it was found that all the specimens after the test maintained the strength within the standard. This B
From the results of the immersion test, the hydrogenated nitrile rubber O-ring has a large volume change rate when the carbon dioxide refrigerant and the refrigerating machine oil are used together, but does not generate blisters or cracks and has the necessary specifications in terms of strength. It turned out to be full. Therefore, it was found that the hydrogenated nitrile rubber O-ring of the present invention can be suitably used for a refrigerant compressor using a carbon dioxide refrigerant.

【0038】なお、上記の実施形態では、本発明をメカ
ニカルシールのシール材としてのOリングに適用した例
について説明したが、図4に示すように固定スクロール
8を軸方向にコンプライアンス支持するために、固定ス
クロール8に設けられた背圧ブロック8aとハウジング
30aとの間の摺動部に介装されたOリング1aに対し
ても、同様に適用することができる。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to an O-ring as a seal material of a mechanical seal has been described. However, as shown in FIG. The same applies to the O-ring 1a interposed in the sliding portion between the back pressure block 8a provided on the fixed scroll 8 and the housing 30a.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明の水素化ニトリルゴム組成物を主
成分として含むシール用ゴム組成物、それを用いたOリ
ング及びメカニカルシールは、高圧下で二酸化炭素冷媒
を使用しても、体積変化率が少なく、ブリスタや裂け目
の発生による品質劣化も少ない。また、本発明のOリン
グまたはメカニカルシールあるいはそれらの両方を使用
した二酸化炭素冷媒用の冷媒圧縮機は、冷媒漏れが少な
く、Oリング、メカニカルシールの耐久性もこれまでの
ものと比べて向上していることがわかった。
The sealing rubber composition containing the hydrogenated nitrile rubber composition of the present invention as a main component, the O-ring and the mechanical seal using the same can be used even if a carbon dioxide refrigerant is used under high pressure. The rate is low and the quality deterioration due to the occurrence of blisters and tears is small. In addition, the refrigerant compressor for carbon dioxide refrigerant using the O-ring and / or the mechanical seal of the present invention has less refrigerant leakage, and the durability of the O-ring and the mechanical seal is improved as compared with the conventional one. I understood that.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の一態様及びメカニカルシール
に用いるOリングを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an O-ring used for one embodiment of the present invention and a mechanical seal.

【図2】図2は、二酸化炭素を冷媒に用いた場合の冷凍
サイクルを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a refrigeration cycle when carbon dioxide is used as a refrigerant.

【図3】図3は、フロン(R134a)を冷媒に用いた
場合の冷凍サイクルを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a refrigeration cycle when chlorofluorocarbon (R134a) is used as a refrigerant.

【図4】図4は本発明のOリング及びメカニカルシール
が用いられる二酸化炭素冷媒用の冷媒圧縮機の断面を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a cross section of a refrigerant compressor for carbon dioxide refrigerant using the O-ring and the mechanical seal of the present invention.

【図5】図5は、メカニカルシールの冷媒浸漬実験の結
果生じるブリスタを示す図である。
FIG. 5 is a view showing a blister resulting from a refrigerant immersion experiment of a mechanical seal.

【図6】図6は、メカニカルシールの冷媒浸漬実験の結
果生じる亀裂を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing cracks generated as a result of a refrigerant immersion experiment of a mechanical seal.

【図7】図7は、従来のメカニカルシールを示す図であ
る。
FIG. 7 is a view showing a conventional mechanical seal.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Oリング 1a Oリング 2 冷媒圧縮機 3 固定シール部位 5 シャフト 8 固定スクロール 8a 背圧ブロック 9 旋回スクロール 11 渦巻状突起 15 吸入室 18 渦巻状突起 21a 密閉空間(圧縮室) 21b 密閉空間(圧縮室) 21c 密閉空間(圧縮室) 30 ハウジング 30a ハウジング 34 吐出ポート 38 吐出口 40 ブリスタ 41 亀裂 101 メイティングリング 102 シールリング 103 ケース 104 パッキン 105 コイルスプリング DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 O-ring 1a O-ring 2 Refrigerant compressor 3 Fixed seal part 5 Shaft 8 Fixed scroll 8a Back pressure block 9 Orbiting scroll 11 Spiral projection 15 Suction chamber 18 Spiral projection 21a Sealed space (compression chamber) 21b Sealed space (compression chamber) 21c closed space (compression chamber) 30 housing 30a housing 34 discharge port 38 discharge port 40 blister 41 crack 101 mating ring 102 seal ring 103 case 104 packing 105 coil spring

フロントページの続き (72)発明者 萩田 貴幸 愛知県名古屋市中村区岩塚町字高道1番地 三菱重工業株式会社名古屋研究所内 (72)発明者 鵜飼 徹三 愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町3丁目1 番地 三菱重工業株式会社冷熱事業本部内 (72)発明者 松川 清仁 愛知県名古屋市中村区岩塚町字九反所60番 地の1 中菱エンジニアリング株式会社内 Fターム(参考) 3H003 AA05 AB06 AC03 AD03 BC01 3J040 AA01 AA13 BA02 FA06 4H017 AA03 AC01 AC11 AC14 AD03 AE05 Continued on the front page (72) Inventor Takayuki Hagita 1 Nagoya Laboratory, Iwazuka-cho, Nakamura-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Inside of Nagoya Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Address: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Cooling Business Division (72) Inventor Kiyohito Matsukawa 60 Kutsubo, Iwazuka-cho, Nakamura-ku, Nagoya-shi, Aichi F-1 term in Churyo Engineering Co., Ltd. 3H003 AA05 AB06 AC03 AD03 BC01 3J040 AA01 AA13 BA02 FA06 4H017 AA03 AC01 AC11 AC14 AD03 AE05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素化ニトリルゴム組成物を主成分とし
て含む、二酸化炭素雰囲気下において使用されるシール
用ゴム組成物。
1. A sealing rubber composition used under a carbon dioxide atmosphere, comprising a hydrogenated nitrile rubber composition as a main component.
【請求項2】 請求項1に記載のシール用ゴム組成物を
含んでなることを特徴とするOリング。
2. An O-ring comprising the rubber composition for sealing according to claim 1.
【請求項3】 請求項1に記載のシール用ゴム組成物を
含んでなるシール材を用いたことを特徴とするメカニカ
ルシール。
3. A mechanical seal using a sealing material comprising the rubber composition for sealing according to claim 1.
【請求項4】 請求項2に記載のOリング、または請求
項3に記載のメカニカルシール、あるいはそれらの両方
を所要のシール部分に用いることを特徴とする二酸化炭
素冷媒用の冷媒圧縮機。
4. A refrigerant compressor for carbon dioxide refrigerant, wherein the O-ring according to claim 2, the mechanical seal according to claim 3, or both of them are used for a required seal portion.
JP2001150347A 2001-05-21 2001-05-21 Sealing rubber composition, o ring and mechanical seal using sealing rubber composition, and coolant compressor using the o ring and the mechanical seal Pending JP2002338945A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7609322B2 (en) 2003-03-10 2009-10-27 Kyocera Corporation Imaging apparatus

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