JP2004019811A - 冷媒低透過性複合シール材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐圧性を有し耐透過性に優れるとともに、極めて容易に製造できる冷媒低透過性複合シール材及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】Ｏリング２には、下方から下部樹脂フィルム、上方から上部樹脂フィルムからなる樹脂フィルム４をプレス機で圧接することによって被膜し、その際発生したバリを研磨処理、切削処理または熱溶着ラッピング処理によって除去する。バリが除去されたＯリング２の樹脂フィルム４表面にコーティング材を塗布してコーティング層を形成することによって複合シール材１を製造する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、次世代冷媒（特に炭酸ガスやそれに類するもの）が高圧で使用される配管継手の冷媒低透過性複合シール材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フロン規制により、エアコンディショナーや冷蔵庫等の冷凍機の代替冷媒として、フロンに替わる次世代冷媒、例えば、炭酸ガスやそれに類するガスが注目されるようになってきた。これらの次世代冷媒における冷凍サイクルでは、高圧部の圧力が冷媒の臨界圧力を超えて運転される冷凍サイクルとなっていたことから、流体の漏れ防止のために装着されるシール材・構造体も耐圧を有して構成される必要が生じるとともに、透過性が高いという特徴を有する次世代冷媒に対して、気密性の向上が求められるようになってきた。
【０００３】
従来の冷媒用配管継手においては、Ｏリングを使用したシール構造あるいは、特開昭６３−２９３０４５号に示されるような樹脂材を被膜したＯリングが一般的に知られている。前者のシール構造では、例えば、図６（ａ）に示すように、二部材２３，２４の接合部位にＯリング２１を、気密性を備えて装着する場合、一方の部材２３の雌部２３ａと、他方の部材２４雄部２４ａとの間にＯリング２１をバックアップリング２２と併用させて軸方向に沿って装着して使用したり、図６（ｂ）に示すように、Ｏリング２１をスラスト方向に沿って装着して使用したりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、次世代冷媒を使用する場合には、上述のように、冷凍サイクルにおけるシステム内の冷媒圧力が高いばかりでなく、シール材への透過性が高く冷媒を大気に放出しやすいことから、図６に示すような従来のシール構造では、Ｏリング２１とともにバックアップリング２２の併用が必要となり、組付工数が増加してコストが高くなることとなっていた。
【０００５】
また、後者の公報におけるＯリングでは、▲１▼環形シート素材を作り、▲２▼治具によって円筒形素材に変形加工を行ない、▲３▼内周面と外周面に接着性付与の表面処理を施し、▲４▼これを未加硫状態のＯリング素材の内側と外側に同心上に配置し、▲５▼表面処理面とＯリング素材との間に接着剤を塗布した後、熱処理を施し、▲６▼型枠に挿入して加熱成形することによって、Ｏリングを製造することから、手間と時間が掛かりコストを高くすることとなっていた。
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、耐圧性を有し、しかも耐透過性に優れたシール材を形成することによって、配管継手のシール構造においてはバックアップリングを除くとともに、極めて容易に製造できる冷媒低透過性複合シール材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る冷媒低透過性複合シール材は、上記の課題を解決するために、以下のように構成するものである。すなわち
請求項１記載の発明では、シール材の表面に樹脂フィルムを被膜してなる冷媒低透過性複合シール材であって、前記樹脂フィルムは、前記シール材の上方から被膜される上部樹脂フィルムと、下方から被膜される下部樹脂フィルムからなることを特徴とするものである。
【０００８】
従って、シール材の表面に樹脂フィルムを被膜することによって、複合シール材として構成していることから、シール性を向上することができ、シール材への高い透過性を有する冷媒であっても冷媒を大気に放出しにくくなり、バックアップリングの併用を必要としない。そのため、組付工数を増加してコストが高くなることを防止できる。また、この複合シール構造は、シール材の上方と下方の両側から樹脂フィルムを被膜することから、シール材を間にして、下型と上型にそれぞれ樹脂フィルムを配置させることによって、従来のシール材（例えば、Ｏリング）成形と同様に加熱成形できることとなって、その製造過程を極めて短縮することができ、廉価なコストで複合シールを成形することが可能となる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明では、樹脂フィルムの融点を１５０℃以上で設定することができることから、樹脂フィルムが溶解することなくそれによってフィルムに孔を明けることがない。従って樹脂フィルムに期待するガスバリヤー性能を損なわないで成形することができる。
【００１０】
また、請求項３記載の発明では、前記樹脂フィルムの膜厚が、２０〜２００μｍであることから、膜厚が薄すぎることによる成形時のしわの発生を防止することができるとともに、膜厚が厚すぎることによる継手の組付作業性を悪化させることを防止することができる。
【００１１】
さらに、請求項４記載の発明では、前記樹脂フィルムの表面に薄膜状のコーティング層を形成することによって、複合シール材を継手部位に組み付ける際に、被装着部の面粗度によって発生する界面の微小隙間の漏洩が例え発生してもコーティング層が界面の凹凸の隙間を埋め合わせてシール性を向上することができ冷媒の漏洩量を低下させることができる。
【００１２】
また、請求項５記載の発明では、前記コーティング層の膜厚を、２〜１００μｍで形成していることから、コーティング層の厚みを厚すぎることによって生じる、コーティング層の透過に対する冷媒漏洩防止効果の妨げを防止することができる。
【００１３】
また、請求項６記載の冷媒低透過用複合シール材の製造方法は、シール部材に上方と下方から樹脂フィルムを被膜する工程と、その際発生したバリを除去する工程と、バリが除去されたシール部材の表面に皮膜する工程を経て行なわれることから、従来のシール材成形と同様に加熱成形できることとなって、その製造過程を極めて短縮することができ、廉価なコストで複合シールを成形することが可能となる。しかも、発生するバリを除去することによって、バリ部がシール面に位置する場合の気体の漏れを抑制することができる。
【００１４】
さらに、請求項７記載の発明では、上部フィルムと下部フィルムとの間に形成するバリを研磨処理又は切削処理で除去することによって、確実にバリを除去できるとともに、バリ部がシール面に位置する場合の気体の漏れを抑制することができる。
【００１５】
また、請求項８記載の発明では、上部フィルムと下部フィルムとの間に形成するバリを熱溶着ラッピングすることによって、短時間でバリの除去を行なえるとともに、バリ部がシール面に位置する場合の気体の漏れを抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
実施形態の冷媒低透過用複合シール材（以下、複合シール材という。）１は、図１〜２に示すように、シール材２と、シール材２の表面に接着剤３を介して被膜する樹脂フィルム４と、樹脂フィルム４の外周面に薄膜状のコーティング層５を設けることによって構成されている。
【００１８】
シール材２は、図３に示すように、配管継手１０内の２部品１１，１２の接続部位に配置して、冷媒を外部への漏洩を防止する複合シール１の中心部を構成するものであり、断面円形状のゴム製のＯリング、又は断面矩形状のゴム製のガスケット等を使用する。以下の説明では、Ｏリングで説明するものとする。
【００１９】
Ｏリング２は公知のものが使用され、その材料は、例えば、ＩＩＲ、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭ等を適宜選択して使用することができる。
【００２０】
接着剤３は、加硫接着剤、例えば、塩化ゴム系、イソシアネート系、フェノール系のもので接着する。
【００２１】
樹脂フィルム４は、炭酸ガスを透過しにくい融点１５０℃以上で低温加硫材料のもの、例えば、６−ＮＹ、６−６ＮＹ、６−１２ＮＹ、ＰＥＩ、ＰＴＦＥ（他フッ素フィルム）、ＰＥＴ、ＥＶＯＨ（エバール）又は複合ラミネートフィルム等の透過性を防止する材料を好適に使用することができ、膜厚は３０〜２００μｍに形成することが望ましい。２０μｍ以下では膜厚が薄すぎて成形時のしわを発生しやすく、また、２００μｍ以上では膜厚が厚すぎて継手の組付作業性を悪化させる。
【００２２】
コーティング層５は、テフロン（登録商標）系、モリブデン系、グラファイト系、シリコーン系、ウレタン系、ゴム系等を使用して、樹脂被膜を２〜１００（好ましくは２〜５０）μｍに形成することが望ましい。コーティング層５は、装着する部品の座面に凹凸が形成されている場合、樹脂被膜が界面の凹凸に追従しないことから界面漏れを発生するために形成される。
【００２３】
上記のような複合シール材１を形成する場合、プレス機で加硫成形することによって行なわれる。つまり、図４に示すように、樹脂フィルム４をＯリング２の上部と下部にそれぞれ被膜形成できるように、Ｏリング２を間にして、下型１５に下部用の樹脂フィルム４Ａを配置させ、上型１６に上部用の樹脂フィルム４Ｂを配置させる。下型１５はＯリング２の下半部と略同様に形成した上部開口の断面半円状の凹部１５ａを有し、上型１６はＯリング２の上半部と略同様に形成した下部開口の断面半円状の凹部１６ａを有して形成されている。Ｏリング２は周知のごとく円環状に形成されていることから、下部樹脂フィルム４Ａと上部フィルム４とは、それぞれ円板状に形成されている。
【００２４】
樹脂フィルム４Ａ、４ＢのＯリング２側の表面には接着剤３を塗布した状態で、下型１５と上型１６とをＯリング２の上面側と下面側から圧接して加硫成形する。これによって、図５に示すように、Ｏリング２の表面には、接着剤３を介在して樹脂被膜が形成される。この際、Ｏリング２の断面中央部には、下型１５と上型１６との対向する面（金型割面）の位置に、樹脂フィルム４のバリ４１（内リング面２ａのバリ４１ａ、外リング面２ｂのバリ４１ｂ）がそれぞれＯリング２の断面両側（内リング面２ａ及び外リング面２ｂ）に向かって発生する。このバリ４１（４１ａ、４１ｂ）を、研磨処理、切削処理あるいは熱溶着ラッピング等によって平滑に除去する。
【００２５】
研磨処理又は切削処理等で平滑に仕上げる場合、機械的に行なわれ、回転するＯリング２の外リング面２ｂを支持し、回転している内リング面２ａのバリ４１ａに砥石又は刃具を入れることによって内リング面２ａのバリ４１ａは確実に除去される。また、回転するＯリング２の内リング面２ａを支持し、回転している外リング面２ｂのバリ４１ｂに砥石又は刃具を入れることによって外リング面２ｂのバリ４１ｂが確実に除去される。
【００２６】
熱溶着ラッピングの場合、Ｏリング２の内リング面２ａ及び外リング面２ｂからはみ出しているバリ４１（４１ａ、４１ｂ）を、Ｏリング２の表面に接触させて所定の温度で加熱する。これによって、バリ４１（４１ａ、４１ｂ）はＯリング２の表面に溶着されることとなって一体化される。この場合、大量のＯリング２のバリ除去をまとめて行なうことができることから、短時間で処理を行なえる。
【００２７】
バリ４１（４１ａ、４１ｂ）を除去した後、樹脂フィルム４を被膜したＯリング２をコーティング液に浸漬又はコーティング液をスプレー塗布等して樹脂フィルム４の最外周面にコーティング層５を形成する。これによって、複合シール材１が構成される。
【００２８】
上述のように、冷媒低透過性複合シール材１は、シール材２の表面に樹脂フィルム４を被膜して構成されるとともに、樹脂フィルム４は、Ｏリング２の上方から上部樹脂フィルム４Ａが被膜され、下方から下部樹脂フィルム４Ｂが被膜されることによって構成される。
【００２９】
従って、Ｏリング２の両面に樹脂フィルム４Ａ・４Ｂを被膜することによって、複合シール材１として構成していることから、シール性を向上することができ、シール材２への高い透過性を有する冷媒であっても冷媒を大気に放出しにくくなり、バックアップリングの併用を必要としない。そのため、組付工数を増加してコストが高くなることを防止できる。また、この複合シール構造は、シール材２の両側から樹脂フィルム４を被膜することから、シール材２を間にして、下型１５と上型１６にそれぞれ樹脂フィルム４を配置させることによって、従来のシール材（例えば、Ｏリング）２の成形と同様な成形方法で加熱成形することができ、その製造過程を極めて短縮して、廉価なコストで複合シール材１を成形することが可能となる。
【００３０】
また、樹脂フィルム４の融点を１５０℃以上で設定することができることから、樹脂フィルム４の特性を損なわないで成形することができる。
【００３１】
また、前記樹脂フィルムの膜厚が、３０〜２００μｍであることから、膜厚が薄すぎることによる成形時のしわの発生を防止することができるとともに、膜厚が厚すぎることによる継手の組付作業性を悪化させることを防止することができる。
【００３２】
さらに、前記樹脂フィルム４の表面に薄膜状のコーティング層５を形成することによって、複合シール材１を継手部位１１・１２に組み付ける際に、被装着部の面粗度によって界面の透過が例え発生しても界面のシール性を向上することができ冷媒の漏洩量を低下させることができる。
【００３３】
また、前記コーティング層５の膜厚を、２〜１００μｍで形成していることから、コーティング層の厚みを厚すぎることによって生じる、コーティング層５の透過に対する冷媒漏洩防止効果の妨げを防止することができる。
【００３４】
この際、複合シール材１の製造方法としては、Ｏリング２を間にして配置するとともに、Ｏリング２の上方と下方から、樹脂フィルム４Ａ・４Ｂを接着剤３を介在させて接着するようにプレス機で成形し、その際に発生したバリ４１（４１ａ、４１ｂ）を研磨処理、切削処理あるいは熱溶着ラッピング処理で除去することによって、従来のＯリングの成形と同様な成形方法で行なうことができることから、その製造過程を極めて短縮することができ、廉価なコストで複合シール２を成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態による複合シール材を示す断面図である。
【図２】図１の複合シール材の一部拡大図である。
【図３】図１における複合シール材を配管継手に装着した状態を示す断面図である。
【図４】図１における複合シール材を成形する状態を示す簡略断面図である。
【図５】図４の成形によって発生するバリを示す複合シール材の断面図である。
【図６】従来のシール構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１　複合シール材
２　Ｏリング（シール材）
３　接着剤
４　樹脂フィルム
４Ａ　下部樹脂フィルム
４Ｂ　上部樹脂フィルム
５　コーティング層
１５　下型
１６　上型
４１　バリ

Claims (8)

1. シール材の表面に樹脂フィルムを被膜してなる冷媒低透過性複合シール材であって、
   前記樹脂フィルムは、前記シール材の上方から被膜される上部樹脂フィルムと、下方から被膜される下部樹脂フィルムとからなることを特徴とする冷媒低透過性複合シール材。
2. 前記樹脂フィルムの融点が１５０℃以上であることを特徴とする請求項１記載の冷媒低透過性複合シール材。
3. 前記樹脂フィルムの膜厚が、２０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の冷媒低透過性複合シール材。
4. 前記樹脂フィルムの表面に薄膜状のコーティング層を形成することを特徴とする請求項１，２又は３記載の冷媒低透過性複合シール材。
5. 前記コーティング層の膜厚が、２〜１００μｍであることを特徴とする請求項４記載の冷媒低透過性複合シール材。
6. シール材の表面に樹脂フィルムを被膜してなる冷媒低透過性複合シール材の製造方法であって、
   前記シール材を間にして配置するとともに、前記シール材の下部断面形状と略同一の形状を有する下型と、前記シール材の上部断面形状と略同一の形状を有する上型と、を対向するように配置し、
   前記下型と前記上型には、それぞれ単一の樹脂フィルムを、前記シール材を間にして配置し、
   前記上型と前記下型とを圧接することにより、前記シール材の上部と下部に前記樹脂フィルムが被膜され、
   前記シール材の上部と下部との合わせ面における前記樹脂フィルムのバリを除去してなる冷媒低透過性複合シール材の製造方法。
7. 前記樹脂フィルムのバリが、研磨処理又は切削処理によって除去されることを特徴とする請求項６記載の冷媒低透過性複合シール材の製造方法。
8. 前記樹脂フィルムのバリが、熱溶着ラッピング処理によって除去されることを特徴とする請求項６記載の冷媒低透過性複合シール材の製造方法。

Images