JP2014148986A - ピストンシリンダー機構のシール部材およびそれを用いた流量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のシール部材のように、複雑な構成で部品点数が多くなく、半径方向に大きな形状になって大型化することなく、コンパクト化が図れ、ピストンシリンダー機構の圧力方向、移動方向にかかわらず、シール性を保持でき、しかも、シール性に優れたピストンシリンダー機構のシール部材およびそれを用いた流量制御弁を提供することを目的とする。
【解決手段】ピストンシリンダー機構１０のピストン１６のシール溝２２と、ピストンシリンダー機構１０のシリンダー１２の内周壁１４との間に装着されるピストンシリンダー機構１０のシール部材２４であって、ピストン１６のシール溝２２の側壁にそれぞれ当接し、相互に離間して設けられたシール片２８、３２と、シール片２８、３２の間に圧縮状態で介装され、シール片２８、３２をそれぞれシール溝２２の側壁２６、３０の方向に付勢する弾性部材３４とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、電動弁、電磁弁などの流量制御弁の弁体を駆動する駆動機構において用いられるピストンシリンダー機構のシール部材およびそれを用いた流量制御弁に関する。

従来、例えば、電動弁、電磁弁などの流量制御弁の弁体を駆動する駆動機構において用いられるピストンシリンダー機構のシール部材としては、例えば、特許文献１（特開２０００-３２０７１１号公報）に開示されるようなシール部材が提案されている。

すなわち、図１３は、この特許文献１に記載される電動弁２００の一部を模式的に示す部分拡大図である。図１３に示したように、電動弁２００は、弁体２０２を備えており、この弁体２０２の上部にピストン２０４が固着されている。

そして、ピストン２０４の外周には、ピストン２０４を案内するシリンダー形状のガイド部材２０６が、図示しない弁本体に固着されている。弁体２０２とピストン２０４と、ガイド部材２０６との間には、シール部材２０８が装着されている。

すなわち、このシール部材２０８は、図１３に示したように、略カップ形状のシール部材本体２１０を備えており、シール部材本体２１０の内周側には、ピストン２０４が挿着される内周側部材２１２が形成されている。また、シール部材本体２１０の外周側には、ガイド部材２０６の内周面２１４と圧接してシールするためのテーパーシール面２１６が形成された外周側部材２１８が設けられている。

そして、この内周側部材２１２と外周側部材２１８との間に、圧接状態の皿バネ形状のバネ部材２２０が、係止リング部材２２２によって係止されている。

これにより、図１３の矢印Ａで示したように、バネ部材２２０の外周方向への付勢力によって、外周側部材２１８がガイド部材２０６方向に押し付けられるようになっている。その結果、外周側部材２１８のテーパーシール面２１６が、ガイド部材２０６の内周面２１４に対して圧接されてシールされるように構成されている。

また、特許文献２（実開昭５０−６４８６４号公報）には、ピストンシリンダー機構のシール部材が開示されている。

すなわち、図１４に示したように、特許文献２のピストンシリンダー機構３００では、シリンダー３０２と、シリンダー３０２の内周を摺動するように配置されたピストン３０４を備えている。

そして、このピストン３０４の拡径部３０６と、ピストンロッド３０８との間のシール溝部３１０内に、シールリング部材３１２が装着されている。このシールリング部材３１２は、ピストン３０４の拡径部３０６のテーパー面３１４と相補的なテーパーシール面３１６と、ピストンロッド３０８側にもテーパー面３１８が形成されている。

また、ピストンロッド３０８には、バネ押さえ部材３２０が装着されており、このバネ押さえ部材３２０と、シールリング部材３１２とテーパー面３１８との間には、略筒形状の押さえリング部材３２２が装着されている。

そして、この押さえリング部材３２２の先端部分３２４は、シールリング部材３１２のテーパー面３１８と相補的なテーパー押さえ面３２６が形成されている。また、この押さえリング部材３２２の先端部分３２４と、押さえリング部材３２２との間には、圧縮状態のコイルバネ部材３２８が介装されている。

これにより、コイルバネ部材３２８の付勢力によって、押さえリング部材３２２とシールリング部材３１２が、図１４の矢印Ｂ方向に付勢されて、シールリング部材３１２のテーパーシール面３１６が、ピストン３０４の拡径部３０６のテーパー面３１４に圧接されて、シールされるように構成されている。

特開２０００-３２０７１１号公報 実開昭５０−６４８６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるような従来の電動弁２００のシール部材２０８では、図１３に示したように、図１３の矢印Ａで示したように、バネ部材２２０の外周方向への付勢力によって、外周側部材２１８のテーパーシール面２１６が、ガイド部材２０６の内周面２１４に対して圧接されてシールされるように構成されている。

従って、従来のシール部材２０８では、バネ部材２２０、係止リング部材２２２のように複雑な構成で部品点数が多くなり、しかも、半径方向に大きな形状になってしまい、その結果、電動弁２００が大型化して、コンパクト化が図れないことになる。

一方、特許文献２のピストンシリンダー機構３００では、図１４の右側が高圧の状態で、図１４の矢印Ｃ方向に圧力がかかっている場合には、コイルバネ部材３２８の付勢力によって、図１４の矢印Ｂ方向に付勢されて、シールリング部材３１２のテーパーシール面３１６が、ピストン３０４の拡径部３０６のテーパー面３１４に圧接されて、シールされる。

しかしながら、図１４の左側が高圧の状態となって、図１４の矢印Ｄ方向に圧力がかかった場合には、図１４の矢印Ｅ方向に、シールリング部材３１２と押さえリング部材３２２が、コイルバネ部材３２８の付勢力に抗して移動することになる。その結果、シールリング部材３１２によるシール性が阻害されることになる。

本発明は、このような現状に鑑み、従来のシール部材のように、複雑な構成で部品点数が多くなく、半径方向に大きな形状になって大型化することなく、コンパクト化が図れ、ピストンシリンダー機構の圧力方向、移動方向にかかわらず、シール性を保持でき、しかも、シール性に優れたピストンシリンダー機構のシール部材およびそれを用いた流量制御弁を提供することを目的とする。

本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明されたものであって、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、
ピストンシリンダー機構のピストンのシール溝と、ピストンシリンダー機構のシリンダーの内周壁との間に装着されるピストンシリンダー機構のシール部材であって、
前記シール部材が、
前記ピストンのシール溝の側壁にそれぞれ当接し、相互に離間して設けられたシール片と、
前記シール片の間に圧縮状態で介装され、シール片をそれぞれシール溝の側壁方向に付勢する弾性部材と、
を備えることを特徴とする。

このように構成することによって、シール片の間に圧縮状態で介装された弾性部材の付勢力によって、シール片がそれぞれシール溝の側壁方向に（すなわち、相互に離間する方向に）付勢される。

これにより、相互に離間して設けられたシール片が、ピストンのシール溝の側壁にそれぞれ当接し、その結果、シール片がシリンダーの内周壁方向（すなわち、半径方向外側）に付勢され、これらのシール片とシリンダーの内周壁との間でシールされることになる。

従って、複雑な構成で部品点数が多くなく、半径方向に大きな形状になって大型化することなく、コンパクト化が図れる。

また、相互に離間して設けられたシール片とシリンダーの内周壁との間でそれぞれシールされることになるので、ピストンシリンダー機構の圧力方向、移動方向にかかわらず、シール性を保持でき、しかも、シール性に優れる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記シール片のシール溝の側壁に当接する当接面に、前記シール片をシリンダーの内周壁方向に案内するテーパー案内面が形成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、シール片の間に圧縮状態で介装された弾性部材の付勢力によって、シール片のシール溝の側壁に当接する当接面に形成されたテーパー案内面により、シール片がシリンダーの内周壁方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられたシール片が、シール片とシリンダーの内周壁との間にくさび状に入り込み、その結果、これらのシール片とシリンダーの内周壁との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記シール溝の側壁のシール片に当接する当接面に、前記シール片をシリンダーの内周壁方向に案内するテーパー傾斜面が形成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、シール片の間に圧縮状態で介装された弾性部材の付勢力によって、シール溝の側壁のシール片に当接する当接面に形成されたテーパー傾斜面により、シール片がシリンダーの内周壁方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられたシール片が、シール片とシリンダーの内周壁との間にくさび状に入り込み、その結果、これらのシール片とシリンダーの内周壁との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記シール片の弾性部材に当接する当接面に、前記シール片をシリンダーの内周壁方向に案内するテーパー面が形成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、シール片の間に圧縮状態で介装された弾性部材の付勢力によって、シール片の弾性部材に当接する当接面に形成されたテーパー面により、シール片がシリンダーの内周壁方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられたシール片が、シール片とシリンダーの内周壁との間にくさび状に入り込み、その結果、これらのシール片とシリンダーの内周壁との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記シール片の弾性部材側の外周部と、シリンダーの内周壁との間に空隙が形成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、通常の状態では、シール片の弾性部材側の外周部と、シリンダーの内周壁との間に空隙が形成されているので、シール片とシリンダーの内周壁との間の摩擦抵抗が小さくなって、ピストンシリンダー機構のピストンの移動が円滑に行える。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記弾性部材が、シール片の外周側に形成された弾性部材収容溝に装着されていることを特徴とする。

このように構成することによって、弾性部材を、シール片の外周側に形成された弾性部材収容溝に装着するので、弾性部材の弾性部材収容溝への装着が容易であり、ピストンシリンダー機構のシール部材の組み込み作業が簡単になる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記弾性部材が、シール片の内周側に形成された弾性部材収容溝に装着されていることを特徴とする。

このように構成することによって、弾性部材が、シール片の内周側に形成された弾性部材収容溝に装着されているので、弾性部材がシリンダーの内周壁と離間した状態であるので、ピストンの移動に伴って、弾性部材がシリンダーの内周壁と接触することがない。従って、弾性部材、シリンダーの内周壁の摩耗損傷を抑えることができ、シール性を確実に維持することができる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記弾性部材が、シール片の中央部に形成された弾性部材収容溝に装着されていることを特徴とする。

このように構成することによって、弾性部材を、シール片の中央部に形成された弾性部材収容溝に装着するので、弾性部材が脱落することがなく、弾性部材の弾性部材収容溝への装着が容易であり、ピストンシリンダー機構のシール部材の組み込み作業が簡単になる。

また、弾性部材がシリンダーの内周壁と離間した状態であるので、ピストンの移動に伴って、弾性部材がシリンダーの内周壁と接触することがない。従って、弾性部材、シリンダーの内周壁の摩耗損傷を抑えることができ、シール性を確実に維持することができる。

また、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材は、前記ピストンに、相互に離間して設けられたシール片の間に形成された空間と外部とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、例えば、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材を、流量制御弁などに用いた場合に、相互に離間して設けられたシール片の間に形成された空間に冷媒などが液体状態で残存して、熱膨張によってシール部材を破損損傷することがなく、シール性を確実に維持することができる。

また、本発明は、前述のいずれかに記載のシール部材を備えたことを特徴とするピストンシリンダー機構である。

また、本発明は、前述のいずれかに記載のシール部材を、流量制御弁の弁体を弁座に対して離接する駆動機構に用いたことを特徴とする流量制御弁である。

このように構成することによって、流量制御弁において、弁室と駆動機構側のシール性を確実に維持することができる。

本発明によれば、シール片の間に圧縮状態で介装された弾性部材の付勢力によって、シール片がそれぞれシール溝の側壁方向に（すなわち、相互に離間する方向に）付勢される。

これにより、相互に離間して設けられたシール片が、ピストンのシール溝の側壁にそれぞれ当接し、その結果、シール片がシリンダーの内周壁方向（すなわち、半径方向外側）に付勢され、これらのシール片とシリンダーの内周壁との間でシールされることになる。

従って、複雑な構成で部品点数が多くなく、半径方向に大きな形状になって大型化することなく、コンパクト化が図れる。

また、相互に離間して設けられたシール片とシリンダーの内周壁との間でそれぞれシールされることになるので、ピストンシリンダー機構の圧力方向、移動方向にかかわらず、シール性を保持でき、しかも、シール性に優れる。

図１は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材を説明する部分拡大断面図である。 図２は、図１のＡ部分の部分拡大断面図である。 図３は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図である。 図４は、図３のＡ部分の部分拡大断面図である。 図５は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図である。 図６は、図５のＡ部分の部分拡大断面図である。 図７は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図である。 図８は、図７のＡ部分の部分拡大断面図である。 図９は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図である。 図１０は、図９のＡ部分の部分拡大断面図である。 図１１は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材を流量制御弁である電動弁に適用した状態を説明する弁閉状態の縦断面図である。 図１２は、図１１の部分拡大断面図である。 図１３は、従来の電動弁２００の一部を模式的に示す部分拡大図である。 図１４は、従来のピストンシリンダー機構３００の部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。

図１は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材を説明する部分拡大断面図、図２は、図１のＡ部分の部分拡大断面図である。

図１〜図２において、符号１０は、全体で本発明のピストンシリンダー機構を示している。

図１〜図２に示したように、ピストンシリンダー機構１０は、シリンダー１２を備えており、このシリンダー１２の内周壁１４内を、図示しない駆動機構によって、軸方向に移動するように、ピストン１６が配設されている。

また、図１に示したように、ピストン１６には、駆動機構に連結されるロッド１８と、ピストン本体２０を備えており、ピストン本体２０の外周には、シール溝２２が形成されている。

そして、このシール溝２２と、シリンダー１２の内周壁１４との間に、シール部材２４が装着されている。このシール部材２４は、ピストン１６のシール溝２２の第１の側壁２６に当接する第１のシール片２８と、ピストン１６のシール溝２２の第２の側壁３０に当接する第２のシール片３２とを備えている。

この実施例では、第１のシール片２８と第２のシール片３２とは、相互に離間するとともに、相互に線対称な形状の２つのシール片からそれぞれ構成されている。

また、第１のシール片２８は、シール片本体２８ａと、シール片本体２８ａの内周側に、軸方向に基端部側に突設するように形成された突設部２８ｂとを備えている。そして、このシール片本体２８ａと突設部２８ｂによって、第１のシール片２８の外周側に弾性部材収容溝２８ｃが形成されている。

同様に、第２のシール片３２は、シール片本体３２ａと、シール片本体３２ａの内周側に、軸方向に基端部側に突設するように形成された突設部３２ｂとを備えている。そして、このシール片本体３２ａと突設部３２ｂによって、第２のシール片３２の外周側に弾性部材収容溝３２ｃが形成されている。

そして、第１のシール片２８の弾性部材収容溝２８ｃと、第２のシール片３２の弾性部材収容溝３２ｃ内に、例えば、コイルバネなどの弾性部材３４が圧縮状態で介装されている。この弾性部材３４によって、第１のシール片２８が、シール溝２２の第１の側壁２６の方向に付勢されるとともに、第２のシール片３２が、シール溝２２の第２の側壁３０の方向に付勢されるようになっている。

すなわち、弾性部材３４によって、第１のシール片２８と第２のシール片３２とが、相互に離間する方向に付勢されるようになっている。

また、第１のシール片２８のシール片本体２８ａには、その内周側の先端部分に、シール溝２２の第１の側壁２６に当接する当接面に、図１の矢印Ｆで示したように、第１のシール片２８をシリンダー１２の内周壁１４の方向に案内するテーパー案内面２８ｄが形成されている。

同様に、第２のシール片３２のシール片本体３２ａには、その内周側の先端部分に、シール溝２２の第２の側壁３０に当接する当接面に、図１の矢印Ｆで示したように、第２のシール片３２をシリンダー１２の内周壁１４の方向に案内するテーパー案内面３２ｄが形成されている。

また、シール溝２２の第１の側壁２６の第１のシール片２８に当接する当接面に、第１のシール片２８をシリンダー１２の内周壁１４の方向に案内するテーパー傾斜面２６ａが形成されている。

同様に、シール溝２２の第２の側壁３０の第２のシール片３２に当接する当接面に、第２のシール片３２をシリンダー１２の内周壁１４の方向に案内するテーパー傾斜面３０ａが形成されている。

このように構成することによって、第１のシール片２８と第２のシール片３２との間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力によって、第１のシール片２８と第２のシール片３２がそれぞれ、シール溝２２の第１の側壁２６の方向と、シール溝２２の第２の側壁３０の方向に（すなわち、相互に離間する方向に）付勢される。

これにより、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、ピストン１６のシール溝２２の側壁（第１の側壁２６と第２の側壁３０）にそれぞれ当接する。

その結果、第１のシール片２８と第２のシール片３２がそれぞれ、図１の矢印Ｉで示したように、シリンダー１２の内周壁１４の方向（すなわち、半径方向外側）に付勢され、これらの第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間でシールされることになる。

従って、複雑な構成で部品点数が多くなく、半径方向に大きな形状になって大型化することなく、コンパクト化が図れる。

また、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間でそれぞれシールされることになるので、ピストンシリンダー機構１０の圧力方向、移動方向にかかわらず、シール性を保持でき、しかも、シール性に優れる。

また、第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力によって、第１のシール片２８と第２のシール片３２のシール溝２２の側壁（第１の側壁２６と第２の側壁３０）に当接する当接面に形成されたテーパー案内面（テーパー案内面２８ｄとテーパー案内面３２ｄ）により、第１のシール片２８と第２のシール片３２が、シリンダー１２の内周壁１４の方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間に、くさび状に入り込み、その結果、これらのシリンダー１２の内周壁１４と、シリンダー１２の内周壁１４の内周壁との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

さらに、第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力によって、シール溝２２の第１の側壁２６と第２の側壁３０のシール片（第１のシール片２８と第２のシール片３２）に当接する当接面に形成されたテーパー傾斜面（テーパー傾斜面２６ａとテーパー傾斜面３０ａ）により、第１のシール片２８と第２のシール片３２が、シリンダー１２の内周壁１４の方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間にくさび状に入り込み、その結果、これらの第１のシール片２８と第２のシール片３２とシリンダー１２の内周壁１４との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

なお、この場合、第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力が強い場合には、ピストンシリンダー機構１０の圧力方向、移動方向にかかわらず、シール性を保持できる。

しかしながら、第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力が弱い場合に、例えば、図１の矢印Ｇ方向に、ピストン１６が移動している場合には、第２のシール片３２側でシール性が確保されることになる。

また、第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力が弱い場合に、例えば、図１の矢印Ｈ方向に、圧力がかかっている場合には、第２のシール片３２側でシール性が確保されることになる。

従って、弾性部材３４の付勢力の強さは、ピストンシリンダー機構１０の用途に応じて適宜選択すれば良い。

さらに、弾性部材３４を、第１のシール片２８と第２のシール片３２の外周側に形成された弾性部材収容溝（第１のシール片２８の弾性部材収容溝２８ｃと、第２のシール片３２の弾性部材収容溝３２ｃ）に装着するので、弾性部材３４の弾性部材収容溝２８ｃ、３２ｃへの装着が容易であり、ピストンシリンダー機構１０のシール部材２４の組み込み作業が簡単になる。

また、この実施例では、図１の点線で示したように、ピストン１６に、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に形成された空間Ｓ１と、外部とを連通する連通孔３６が形成されている。

このように構成することによって、例えば、本発明のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４を、流量制御弁などに用いた場合に、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に形成された空間Ｓ１に、冷媒などが液体状態で残存して、熱膨張によってシール部材２４を破損損傷することがなく、シール性を確実に維持することができる。

なお、ピストンシリンダー機構１０の用途によっては、このような連通孔３６を設けないようにすることももちろん可能である。

なお、この実施例では、第１のシール片２８と第２のシール片３２のテーパー案内面（テーパー案内面２８ｄとテーパー案内面３２ｄ）と、シール溝２２の第１の側壁２６と第２の側壁３０のテーパー傾斜面（テーパー傾斜面２６ａとテーパー傾斜面３０ａ）との両方を設けている。

すなわち、この実施例では、シール片のテーパー案内面（２８ｄ、３２ｄ）と、シール溝２２の側壁のテーパー傾斜面（２６ａ、３０ａ）との両方を設けているが、少なくとも一方を設けるようにすれば良い。

また、図２に示したように、シール片のテーパー案内面（２８ｄ、３２ｄ）と、シール溝２２の側壁のテーパー傾斜面（２６ａ、３０ａ）と、ピストン１６の軸方向のなす角度αは、特に限定されるものではない。

すなわち、上記のように、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間にくさび状に入り込み、その結果、これらの第１のシール片２８と第２のシール片３２とシリンダー１２の内周壁１４との間で、確実にシールされる角度であれば良く、３０〜９０°、好ましくは、５０〜６０°の範囲とするのが望ましい。

なお、第１のシール片２８と第２のシール片３２の材質も、ピストンシリンダー機構１０の用途に応じて適宜選択すれば良く、特に限定されるものではなく、例えば、フッ素樹脂、ＰＰＳなどの樹脂、ＮＢＲなどのゴムを用いることができる。

さらに、弾性部材３４としては、コイルバネの他にも、皿バネ、ゴムなどの弾性部材が使用でき、その材質もピストンシリンダー機構１０の用途に応じて適宜選択すれば良く、特に限定されるものではなく、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス、りん青銅などが使用可能である。

さらに、図２に示したように、この実施例の第１のシール片２８と第２のシール片３２の弾性部材３４の側の外周部２８ｆ、３２ｆと、シリンダー１２の内周壁１４との間に空隙Ｓ２が形成されている。

従って、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４の内周壁との間の摩擦抵抗が小さくなって、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間に、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、くさび状に入り込みやすくなる。

その結果、これらのシリンダー１２の内周壁１４と、シリンダー１２の内周壁１４との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。しかも、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間の摩擦抵抗が小さくなることにより、ピストンシリンダー機構１０のピストン１６の移動が円滑に行える。

図３は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図、図４は、図３のＡ部分の部分拡大断面図である。

この実施例のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４は、図１〜図２に示した実施例１のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施例の本発明のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４では、図３〜図４に示したように、弾性部材３４が、第１のシール片２８の内周側に形成された弾性部材収容溝２８ｃと、第２のシール片３２の内周側に形成された弾性部材収容溝３２ｃに装着されている。

このように構成することによって、弾性部材３４が、第１のシール片２８と第２のシール片３２の内周側に形成された弾性部材収容溝（２８ｃ、３２ｃ）に装着されているので、弾性部材３４がシリンダー１２の内周壁１４と離間した状態である。

これにより、ピストン１６の移動に伴って、弾性部材３４がシリンダー１２の内周壁１４と接触することがない。従って、弾性部材、シリンダーの内周壁の摩耗損傷を抑えることができ、シール性を確実に維持することができる。

図５は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図、図６は、図５のＡ部分の部分拡大断面図である。

この実施例のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４は、図１〜図２に示した実施例１のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施例の本発明のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４では、図５〜図６に示したように、弾性部材３４が、第１のシール片２８の中央部に形成された弾性部材収容溝２８ｃと、第２のシール片３２の中央部に形成された弾性部材収容溝３２ｃに装着されている。

このように構成することによって、弾性部材３４を、第１のシール片２８と第２のシール片３２の中央部に形成された弾性部材収容溝（２８ｃ、３２ｃ）に装着するので、弾性部材３４が脱落することがなく、弾性部材３４の弾性部材収容溝（２８ｃ、３２ｃ）への装着が容易であり、ピストンシリンダー機構１０のシール部材２４の組み込み作業が簡単になる。

また、弾性部材３４がシリンダー１２の内周壁１４と離間した状態であるので、ピストン１６の移動に伴って、弾性部材３４がシリンダー１２の内周壁１４と接触することがない。

従って、弾性部材、シリンダーの内周壁の摩耗損傷を抑えることができ、シール性を確実に維持することができる。

図７は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図、図８は、図７のＡ部分の部分拡大断面図である。

この実施例のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４は、図１〜図２に示した実施例１のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施例の本発明のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４では、図７〜図８に示したように、第１のシール片２８のシール片本体２８ａと、第２のシール片３２のシール片本体３２ａの先端部分が、断面略矩形形状であってそれぞれ、テーパー案内面２８ｄ、テーパー案内面３２ｄが形成されていない。

このように、第１のシール片２８と第２のシール片３２に、テーパー案内面（２８ｄ、３２ｄ）が形成されていなくても、シール溝２２の第１の側壁２６に形成されたテーパー傾斜面２６ａと、シール溝２２の第２の側壁３０に形成されたテーパー傾斜面３０ａが形成されていればよい。

すなわち、シール溝２２の第１の側壁２６と第２の側壁３０のシール片（第１のシール片２８と第２のシール片３２）に当接する当接面に形成されたテーパー傾斜面（２６ａ、３０ａ）により、図７〜図８の矢印で示したように、第１のシール片２８と第２のシール片３２が、シリンダー１２の内周壁１４の方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間にくさび状に入り込む。

その結果、これらの第１のシール片２８と第２のシール片３２とシリンダー１２の内周壁１４との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

図９は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材の別の実施例を説明する部分拡大断面図、図１０は、図９のＡ部分の部分拡大断面図である。

この実施例のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４は、図１〜図２に示した実施例１のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には、同一の参照番号を付して、その詳細な説明を省略する。

この実施例の本発明のピストンシリンダー機構１０のシール部材２４では、図９〜図１０に示したように、第１のシール片２８と第２のシール片３２が、それぞれ断面略三角形形状である。

そして、第１のシール片２８と第２のシール片３２の弾性部材３４に当接する当接面にそれぞれ、第１のシール片２８と第２のシール片３２を、シリンダー１２の内周壁１４の方向に案内するテーパー面２８ｅ、３２ｅが形成されている。

このように構成することによって、第１のシール片２８と第２のシール片３２の間に圧縮状態で介装された弾性部材３４の付勢力によって、第１のシール片２８と第２のシール片３２の弾性部材３４に当接する当接面に形成されたテーパー面２８ｅ、３２eにより、図９〜図１０の矢印で示したように、第１のシール片２８と第２のシール片３２がシリンダー１２の内周壁１４の方向（すなわち、半径方向外側）に案内されることになる。

これにより、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、第１のシール片２８と第２のシール片３２とシリンダー１２の内周壁１４との間にくさび状に入り込み、その結果、これらの第１のシール片２８と第２のシール片３２とシリンダー１２の内周壁１４との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

また、図１０の拡大図に示したように、この実施例の第１のシール片２８と第２のシール片３２の弾性部材３４の側の外周部２８ｆ、３２ｆと、シリンダー１２の内周壁１４との間にも、空隙Ｓ２が形成されている。

このように構成することによって、空隙Ｓ２が形成されているので、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間の摩擦抵抗が小さくなることにより、ピストンシリンダー機構１０のピストン１６の移動が円滑に行える。

また、図１０の矢印に示したように、第１のシール片２８と第２のシール片３２とが、ピストン１６のシール溝２２の側壁（第１の側壁２６と第２の側壁３０）の隅角部（第１の側壁２６の隅角部２６ｂと第２の側壁３０の隅角部３０ｂ）を支点とした回転方向のモーメントを受けることになる。その結果、第１のシール片２８と第２のシール片３２とが、図１０の矢印に示した方向に回転する。

その結果、第１のシール片２８と第２のシール片３２と、シリンダー１２の内周壁１４との間に、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、くさび状に入り込みやすくなる。

この場合、上記のように空隙Ｓ２を形成することによって、第１のシール片２８と第２のシール片３２の回転する角度が増えるため、第１のシール片２８と第２のシール片３２の弾性係数によらず、相互に離間して設けられた第１のシール片２８と第２のシール片３２が、上記のようにくさび状に入り込みやすくなる。
その結果、これらのシリンダー１２の内周壁１４と、シリンダー１２の内周壁１４との間で確実にシールされることになり、シール性に優れる。

図１１は、本発明のピストンシリンダー機構のシール部材を流量制御弁である電動弁に適用した状態を説明する弁閉状態の縦断面図、図１２は、、図１１の部分拡大断面図である。

図１１〜図１２において、符号１００は、全体で本発明のピストンシリンダー機構のシール部材を適用した流量制御弁である電動弁を示している。

図１１〜図１２に示したように、電動弁１００は、弁本体１０２を備えており、弁本体１０２内には弁室１０４が形成されている。そして、この弁室１０４に連通するように、第１の配管部材１０６と第２の配管部材１０８とが装着されている。また、弁本体１０２には、弁座１１０が形成され、この弁座１１０に弁ポート１１２が設けられている。

なお、第１の配管部材１０６を入口継手とし、第２の配管部材１０８を出口継手とすることも、また、逆に、第１の配管部材１０６を出口継手とし、第２の配管部材１０８を入口継手とすることも可能である。

また、弁本体１０２の上部には、略円筒形状のガイド部材１１４が、弁本体１０２の開口部１１６を介して、弁室１０４の下端近傍まで突設するような状態で装着されている。そして、弁本体１０２の上部の開口部１１６に形成された段部１１８に、ガイド部材１１４に形成されたフランジ部１２０を装着して、例えば、溶接、ろう付などによって、ガイド部材１１４が弁本体１０２固定されている。

さらに、このガイド部材１１４の上部に、例えば、溶接、ろう付などによって有底筒形状のケース本体１２２が固定されている。

ガイド部材１１４の上端には、雌ネジ１２４ａが形成された雌ネジ部材１２４が、雌ネジ固定部材１２８によって固定されている。この雌ネジ部材１２４の内部には、雌ネジ部材１２４の雌ネジ１２４ａと噛合する雄ネジ１３０が形成された軸部材１３２が配置されており、この軸部材１３２の下方に、弁部材１３４が、軸部材１３２に対して回動自在に取り付けられている。

軸部材１３２の上方部分には、永久磁石からなるローターマグネット１３６が固定されている。また、ローターマグネット１３６の上部には、ストッパー１３８が形成されている。

また、ケース本体１２２の頂壁１４０には、案内軸受け１４２が固定されており、この案内軸受け１４２の外周には、スリーブ１４４を介して、案内コイル部材１４６が設けられている。この案内コイル部材１４６には、案内コイル部材１４６に沿って摺動し、側方に突設するスライダーリング１４８が装着されている。さらに、案内コイル部材１４６の下端にはストッパー部１５０が形成されている。

一方、ケース本体１２２の外周には、ステータコイルユニット１５２が取り付けられている。このステータコイルユニット１５２のコイルケース１５４の内部には、コイル１５６が納められており、コイルケース１５４の内部は封止樹脂により封止されている。図中、符号１５８は、コイルに通電するためのリード線を示している。

また、弁部材１３４は、軸部材１３２の下端１６０に回動自在に取り付けられたピストンガイド１６２を備えており、ピストンガイド１６２の内部には、軸部材１３２の下端１６０に固定されたバネ受け１６４が配置されている。

また、ピストンガイド１６２の下端には、例えば、溶接、ろう付などにより、ピストン部材１６６の上部に形成された小径部１６８が固着されている。

そして、ピストン部材１６６の下端の段部１７０に、例えば、溶接、ろう付などによって、その上端フランジ１７２が固着された、略カップ形状の弁体１７４を備えている。

さらに、ピストン部材１６６の上端の小径部１６８と、バネ受け１６４との間には、圧縮状態でスプリング１７６が介装されている。これにより、弁体１７４の弁座１１０へ当接した際の衝撃が緩和されるようになっている。

そして、このピストン部材１６６には、上記の図１〜図２の実施例１に示したような構成のシール部材２４が配置されている。

すなわち、図１３の拡大図に示したように、ピストン部材１６６の外周には、ピストン部材１６６と、弁体１７４の上端フランジ１７２とで形成されるシール溝２２が形成されている。

そして、このシール溝２２と、シリンダー１２に相当するガイド部材１１４の内周壁１７８との間に、シール部材２４が装着されている。なお、その他の部材については、上記の図１〜図２の実施例１と同様であるので、上記の図１〜図２の実施例１に示した部材番号を付して、その詳細な説明は省略する。

また、図１１〜図１２に示したように、弁体１７４の内部に形成された通路１８０と、ピストン部材１６６の内部に形成された連通路１８２と、ピストン部材１６６の上端の小径部１６８に半径方向に形成された連通孔１８４とを介して、第２の配管部材１０８の内部空間Ｓ３と、ガイド部材１１４の内部に形成された駆動空間Ｓ４とが連通されるようになっている。

これにより、第２の配管部材１０８の内部空間Ｓ３と、ガイド部材１１４の内部に形成された駆動空間Ｓ４との内圧が等しくなって、ピストン部材１６６の移動、すなわち、弁体１７４の弁座１１０への離接移動が円滑に行われるようになっている。

このように構成される電動弁１００は、図１１の閉弁状態においては、ピストン部材１６６の下端に固定された弁体１７４が下方の位置にあり、弁体１７４によって、弁座１１０の弁ポート１１２が閉止された状態となっている。この際、スライダーリング１４８が、ローターマグネット１３６のストッパー１３８と当接した状態となり、ストッパー部１５０に当接することで下方位置が規制されるようになっている。

この状態から、コイル１５６に通電することによって、ローターマグネット１３６が回転し、このローターマグネット１３６とともに、軸部材１３２、弁部材１３４が一体的に回転して、軸部材１３２に形成された雄ネジ１３０と、雌ネジ部材１２４に形成された雌ネジ１２４ａとが噛合して案内され、ピストン部材１６６の下端に固定された弁体１７４が上方に移動し、弁開状態となるようになっている。

この際、ローターマグネット１３６の回転にともなって、ストッパー１３８と当接した状態で、スライダーリング１４８が案内コイル部材１４６に沿って摺動し、案内コイル部材１４６の上端に当接して上方位置が規制されるようになっている。

そして、この状態から、コイル１５６に逆の電流を通電することによって、ローターマグネット１３６が回転し、このローターマグネット１３６とともに、軸部材１３２が一体的に回転して、軸部材１３２に形成された雄ネジ１３０と、雌ネジ部材１２４に形成された雌ネジ１２４ａとが噛合して案内され、弁体１７４が下方に移動し、再び、図１１に示した閉弁状態になるように構成されている。

以上、本発明の好ましい実施の態様を説明してきたが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、上記実施例では、第１のシール片２８と第２のシール片３２とを、相互に離間した別部材から構成したが、第１のシール片２８と第２のシール片３２とが接続部で一体となった構成であっても良い。

また、上記実施例では、第１のシール片２８と第２のシール片３２とを、相互に線対称の形状のものから構成したが、実施例１〜実施例５のシール片を組み合わせることも可能である。

さらに、上記実施例では、ピストン本体２０の外周には、１つのシール溝２２が形成され、このシール溝２２と、シリンダー１２の内周壁１４との間に、１つのシール部材２４を配置したが、図示しないが、ピストン本体２０の外周に、複数のシール溝２２を形成して、これらのシール溝２２内にそれぞれ、シール部材２４を配置することも可能である。

さらに、例えば、上記実施例では、図１１〜図１２に示した形状の電動弁に用いたが、電動弁の形状は特に限定されるものではなく、あらゆるタイプの永久磁石からなるローターマグネットを備えた電動弁、電磁弁などの流量制御弁、その他のあらゆるピストンシリンダー機構のシール部材に用いることも可能であるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本発明は、例えば、電動弁、電磁弁などの流量制御弁の弁体を駆動する駆動機構において用いられるピストンシリンダー機構のシール部材およびそれを用いた流量制御弁に適用することができる。

１０ ピストンシリンダー機構
１２ シリンダー
１４ 内周壁
１６ ピストン
１８ ロッド
２０ ピストン本体
２２ シール溝
２４ シール部材
２６ 第１の側壁
２６ａ テーパー傾斜面
２６ｂ 隅角部
２８ 第１のシール片
２８ａ シール片本体
２８ｂ 突設部
２８ｃ 弾性部材収容溝
２８ｄ テーパー案内面
２８ｅ テーパー面
２８ｆ 外周部
３０ 第２の側壁
３０ａ テーパー傾斜面
３０ｂ 隅角部
３２ 第２のシール片
３２ａ シール片本体
３２ｂ 突設部
３２ｃ 弾性部材収容溝
３２ｄ テーパー案内面
３２ｅ テーパー面
３２ｆ 外周部
３４ 弾性部材
３６ 連通孔
１００ 電動弁
１０２ 弁本体
１０４ 弁室
１０６ 第１の配管部材
１０８ 第２の配管部材
１１０ 弁座
１１２ 弁ポート
１１４ ガイド部材
１１６ 開口部
１１８ 段部
１２０ フランジ部
１２２ ケース本体
１２４ 雌ネジ部材
１２４ａ 雌ネジ
１２８ 雌ネジ固定部材
１３０ 雄ネジ
１３２ 軸部材
１３４ 弁部材
１３６ ローターマグネット
１３８ ストッパー
１４０ 頂壁
１４４ スリーブ
１４６ 案内コイル部材
１４８ スライダーリング
１５０ ストッパー部
１５２ ステータコイルユニット
１５４ コイルケース
１５６ コイル
１５８ リード線
１６０ 下端
１６２ ピストンガイド
１６６ ピストン部材
１６８ 小径部
１７０ 段部
１７２ 上端フランジ
１７４ 弁体
１７６ スプリング
１７８ 内周壁
１８０ 通路
１８２ 連通路
１８４ 連通孔
２００ 電動弁
２０２ 弁体
２０４ ピストン
２０６ ガイド部材
２０８ シール部材
２１０ シール部材本体
２１２ 内周側部材
２１４ 内周面
２１６ テーパーシール面
２１８ 外周側部材
２２０ バネ部材
２２２ 係止リング部材
３００ ピストンシリンダー機構
３０２ シリンダー
３０４ ピストン
３０６ 拡径部
３０８ ピストンロッド
３１０ シール溝部
３１２ シールリング部材
３１４ テーパー面
３１６ テーパーシール面
３１８ テーパー面
３２０ バネ押さえ部材
３２２ リング部材
３２４ 先端部分
３２６ テーパー押さえ面
３３０ コイルバネ部材
Ｓ１ 空間
Ｓ２ 空隙
Ｓ３ 内部空間
Ｓ４ 駆動空間
α 角度

Claims (11)

1. ピストンシリンダー機構のピストンのシール溝と、ピストンシリンダー機構のシリンダーの内周壁との間に装着されるピストンシリンダー機構のシール部材であって、
   前記シール部材が、
   前記ピストンのシール溝の側壁にそれぞれ当接し、相互に離間して設けられたシール片と、
   前記シール片の間に圧縮状態で介装され、シール片をそれぞれシール溝の側壁方向に付勢する弾性部材と、
   を備えることを特徴とするピストンシリンダー機構のシール部材。
2. 前記シール片のシール溝の側壁に当接する当接面に、前記シール片をシリンダーの内周壁方向に案内するテーパー案内面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
3. 前記シール溝の側壁のシール片に当接する当接面に、前記シール片をシリンダーの内周壁方向に案内するテーパー傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
4. 前記シール片の弾性部材に当接する当接面に、前記シール片をシリンダーの内周壁方向に案内するテーパー面が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
5. 前記シール片の弾性部材側の外周部と、シリンダーの内周壁との間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
6. 前記弾性部材が、シール片の外周側に形成された弾性部材収容溝に装着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
7. 前記弾性部材が、シール片の内周側に形成された弾性部材収容溝に装着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
8. 前記弾性部材が、シール片の中央部に形成された弾性部材収容溝に装着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
9. 前記ピストンに、相互に離間して設けられたシール片の間に形成された空間と外部とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のピストンシリンダー機構のシール部材。
10. 請求項１から９のいずれかに記載のシール部材を備えたことを特徴とするピストンシリンダー機構。
11. 請求項１から９のいずれかに記載のシール部材を、流量制御弁の弁体を弁座に対して離接する駆動機構に用いたことを特徴とする流量制御弁。

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