JP2019078346A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を抑制しつつ、異物を捕捉可能な部材を備える密封装置を提供する。【解決手段】軸５００の外周面に接する内周リップ１２０と、ハウジング６００における軸孔内周面に接する外周リップ１３０と、を有する弾性体製の密封装置本体１００と、密封装置本体１００に対し、密封装置本体１００の密封対象流体側（Ｏ）に取り付けられるポリテトラフルオロエチレン製かつ環状の異物捕捉用シート２００と、を備え、異物捕捉用シート２００は、軸５００の外周面に接する内周端部２２０と、軸孔内周面に接する外周端部２３０とを有することを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。

相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置として、例えば、軸の外周面に接する内周シール部と、ハウジングにおける軸孔内周面に接する外周シール部と、を有する弾性体製の密封装置が知られている。図４を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図４は従来例に係る密封装置を用いた密封構造を示す模式的断面図である。

図示の密封装置７００は、相対的に往復移動する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。図中、右側が密封対象流体側（Ｏ）であり、左側が大気側（Ａ）である。そして、この密封装置７００は、ハウジング６００の内周面側に設けられた環状溝６１０に装着されている。また、密封装置７００は、環状の胴体部（腰部）７１０と、胴体部７１０から密封対象流体側（Ｏ）かつ径方向内側に向かって伸び、軸５００の外周面に接する内周リップ（内周シール部）７２０と、胴体部７１０から密封対象流体側（Ｏ）かつ径方向外側に向かって伸び、ハウジング６００における軸孔内周面に接する外周リップ（外周シール部）７３０とを備えている。この密封装置７００は、回転対称形状である。そして、密封装置７００の中心軸線を含む面で密封装置７００を切断した形状は、図示のように略Ｕ字形状である。そのため、この密封装置７００は、一般的にＵパッキンと呼ばれる。

以上のように構成される密封装置７００においては、軸５００とハウジング６００が相対的に往復移動すると、外周リップ７３０は軸孔内周面（環状溝６１０の溝底面）に密着した状態を維持しつつ、内周リップ７２０と軸５００の外周面との間で摺動する。これにより、軸５００とハウジング６００（ハウジング６００の軸孔）との間の環状隙間が封止される。そして、このような密封装置７００においては、密封装置７００の内周面（内周リップ７２０と内周リップ７２０の根元部（ヒール部））の軸５００に対する接触圧力の分布が密封性と密接な関係にある。図４中、Ｘに示す部分が当該接触圧力の分布を示しており、矢印の長さが長い位置ほど接触圧力が高いことを示している。図４中Ｘに示す接触圧力の分布は理想的な状態を示しており、図示のような分布で高い密封性が維持される。

しなしながら、密封装置７００の内周面と軸５００の外周面との間に異物が介在してしまうと、接触圧力の分布に乱れが生じてしまい、密封性が低下する原因となってしまう。従って、密封対象流体中に異物が混入し易い環境下においては、密封装置７００が装着されている位置よりも、更に密封対象流体側（Ｏ）に異物を捕捉するための専用の部材を設ける場合もある。しかしながら、この場合には、異物捕捉用の部材を装着させるための装着溝を別途設けなければならないなど、装置の大型化やコストが増加してしまうなどの問題もあり、未だ改善の余地がある。

なお、上記のように構成される密封装置７００は、軸に設けられた環状溝に装着されて、軸とハウジングが相対的に往復移動する場合に、ハウジングの内周面（軸孔内周面）と密封装置７００における外周リップ７３０との間で摺動するように利用される場合もある。この場合にも同様に、密封装置７００の外周面のハウジングに対する接触圧力の分布が乱れないようにする必要がある。

特開２００１−３５５７３９号公報

本発明の目的は、装置の大型化を抑制しつつ、異物を捕捉可能な部材を備える密封装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
前記軸の外周面に接する内周シール部と、前記ハウジングにおける軸孔内周面に接する外周シール部と、を有する弾性体製の密封装置本体と、
前記密封装置本体に対し、該密封装置本体の密封対象流体側に取り付けられるポリテトラフルオロエチレン製かつ環状の異物捕捉用シートと、
を備え、
前記異物捕捉用シートは、前記軸の外周面に接する内周端部と、前記軸孔内周面に接する外周端部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、軸の外周面に接する内周端部と、軸孔内周面に接する外周端部とを有する異物捕捉用シートを備えるため、密封装置本体の内周シール部及び外周シール部に異物が付着してしまうことを抑制することができる。そして、密封装置本体に取り付けられた異物捕捉用シートによって、異物が捕捉されるので、装置全体を大型化させる必要もない。

前記内周端部と外周端部には、密封対象流体が前記密封装置本体と異物捕捉用シートとの間の隙間に流れ込むことを許容する流通部がそれぞれ設けられているとよい。

これにより、密封装置本体と異物捕捉用シートとの間の隙間における密封対象流体の圧力と、異物捕捉用シートよりも密封対象流体側の流体圧力とを等しくすることができる。従って、異物捕捉用シートに作用する流体圧力によって、異物捕捉用シートが大きく変形してしまうことを抑制することができる。

前記密封装置本体には前記内周シール部と外周シール部との間に環状溝が形成されており、前記異物捕捉用シートには該環状溝に嵌合する嵌合部が設けられているとよい。

これにより、異物捕捉用シートを密封装置本体に簡単に取り付けることができ、密封装置本体と異物捕捉用シートとを備える密封装置を１部品として取り扱うことができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

以上説明したように、本発明によれば、装置の大型化を抑制しつつ、異物を捕捉可能な部材を備えることができる。

図１は本発明の実施例に係る密封装置の正面図である。 図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図である。 図３は本発明の実施例に係る密封装置を用いた密封構造の模式的断面図である。 図４は従来例に係る密封装置を用いた密封構造を示す模式的断面図である。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（実施例）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例に係る密封装置について説明する。図１は本発明の実施例に係る密封装置の正面図である。図２は本発明の実施例に係る密封装置の模式的断面図であり、図１中のＡＡ断面図である。図３は本発明の実施例に係る密封装置を用いた密封構造の模式的断面図である。なお、本実施例に係る密封装置は、一部（流通部の部分）の構成を除き回転対称形状である。

＜密封装置の構成＞
密封装置１０の構成について説明する。本実施例に係る密封装置１０は、相対的に往復移動する軸５００とハウジング６００との間の環状隙間を封止する役割を担っている。図３中、右側が密封対象流体側（Ｏ）であり、左側が大気側（Ａ）である。そして、本実施例に係る密封装置１０は、ハウジング６００の内周面側に設けられた環状溝６１０に装着されている。また、本実施例に係る密封装置１０は、ゴムなどの弾性体製の密封装置本体１００と、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製かつ環状の異物捕捉用シート２００とから構成される。

密封装置本体１００は、環状の胴体部（腰部）１１０と、胴体部１１０から密封対象流体側（Ｏ）かつ径方向内側に向かって伸び、軸５００の外周面に接する内周リップ（内周シール部）１２０と、胴体部１１０から密封対象流体側（Ｏ）かつ径方向外側に向かって伸び、ハウジング６００における軸孔内周面に接する外周リップ（外周シール部）１３０とを備えている。また、密封装置本体１００には内周リップ１２０と外周リップ１３０との間に環状溝１４０が形成されている。以上のように構成される密封装置本体１００は回転対称形状である。そして、密封装置本体１００の中心軸線を含む面で密封装置本体１００を切断した形状は、図示のように略Ｕ字形状であり、いわゆるＵパッキンである。

異物捕捉用シート２００は、密封装置本体１００に対し、密封装置本体１００の密封対象流体側（Ｏ）に取り付けられる。この異物捕捉用シート２００は、密封装置本体１００の環状溝１４０に嵌合する嵌合部２１０と、嵌合部２１０よりも径方向内側の内周端部２２０と、嵌合部２１０よりも径方向外側の外周端部２３０とから構成される。内周端部２２０は、軸５００の外周面に接するように構成され、外周端部２３０は、ハウジング６００の軸孔内周面に接するように構成される。また、内周端部２２０には、密封対象流体が密封装置本体１００と異物捕捉用シート２００との間の隙間に流れ込むことを許容する流通部としての溝２２１が設けられている。そして、外周端部２３０にも、密封対象流体が密封装置本体１００と異物捕捉用シート２００との間の隙間に流れ込むことを許容する流通部としての溝２３１が設けられている。本実施例では、これらの溝２２１，２３１は、周方向に間隔を空けて、それぞれ２か所に設けられているが、溝の個数は特に限定されるものではない。また、本実施例においては、流通部を溝によって構成する場合を示しているが、貫通孔によって流通部を構成することも可能である。

＜密封装置のメカニズム＞
本実施例に係る密封装置１０のメカニズムについて説明する。上記のように構成される密封装置１０においては、軸５００とハウジング６００が相対的に往復移動すると、密封装置本体１００の外周リップ１３０は軸孔内周面（環状溝６１０の溝底面）に密着した状態を維持しつつ、内周リップ１２０と軸５００の外周面との間で摺動する。これにより、軸５００とハウジング６００（ハウジング６００の軸孔）との間の環状隙間が封止される。

また、密封対象流体中に異物が混入していた場合であっても、異物捕捉用シート２００によって異物が捕捉される。この点について、より詳細に説明する。ＰＴＦＥ製の異物捕捉用シート２００は軟らかく塑性変形し易い。そのため、例えば、異物捕捉用シート２００の内周端部２２０と軸５００の外周面との間に異物が侵入した場合には、異物によって異物捕捉用シート２００が塑性変形した状態で、内周端部２２０と軸５００との間で摺動し、軸５００が異物によって傷つけられてしまうことはない。また、異物は異物捕捉用シート２００によって捉えられた状態となるため、異物が密封装置本体１００側に移動してしまうことも抑制することができる。従って、密封装置本体１００の内周面（内周リップ１２０と内周リップ７１０の根元部（ヒール部））の軸５００に対する接触圧力の分布が異物によって乱されてしまうことを抑制することができる。

また、異物捕捉用シート２００の内周端部２２０と外周端部２３０には、それぞれ溝２２１，２３１が設けられている。これにより、密封装置本体１００と異物捕捉用シート２００との間の隙間に密封対象流体が流れ込む。従って、密封装置本体１００と異物捕捉用シート２００との間の隙間における密封対象流体の圧力と、異物捕捉用シート２００よりも密封対象流体側（Ｏ）の流体圧力とは等しくなる。

＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
本実施例に係る密封装置１０によれば、軸５００の外周面に接する内周端部２２０と、ハウジング６００の軸孔内周面（環状溝６１０の溝底面）に接する外周端部２３０とを有する異物捕捉用シート２００が備えられている。これにより、異物捕捉用シート２００によって異物が捕捉されるため、密封装置本体１００の内周リップ１２０及び外周リップ１３０に異物が付着してしまうことを抑制することができる。そして、密封装置本体１００に取り付けられた異物捕捉用シート２００によって、異物が捕捉されるので、装置全体を大型化させる必要もない。すなわち、密封装置本体１００が装着される環状溝６１０に異物捕捉用シート２００も配置させることができ、かつ異物捕捉用シート２００のために環状溝６１０の溝幅を広くする必要性がない（または必要性が低い）。

また、異物捕捉用シート２００の内周端部２２０と外周端部２３０には、それぞれ溝２２１，２３１が設けられているので、密封装置本体１００と異物捕捉用シート２００との間の隙間における密封対象流体の圧力と、異物捕捉用シート２００よりも密封対象流体側（Ｏ）の流体圧力とは等しくなる。これにより、異物捕捉用シート２００に作用する流体圧力によって、異物捕捉用シート２００が大気側（Ａ）に大きく変形してしまうことを抑制することができる。従って、異物捕捉用シート２００の内周端部２２０が密封装置本体１００の内周リップ１２０と軸５００との間に挟み込まれてしまったり、外周端部２３０が密封装置本体１００の外周リップ１３０とハウジング６００の軸孔内周面との間に挟み込まれてしまったりすることを抑制することができる。

更に、密封装置本体１００には内周リップ１２０と外周リップ１３０との間に環状溝１４０が形成されており、異物捕捉用シート２００には、この環状溝１４０に嵌合する嵌合部２１０が設けられている。これにより、異物捕捉用シート２００を密封装置本体１００に簡単に取り付けることができ、密封装置本体１００と異物捕捉用シート２００とを備え
る密封装置１０を１部品として取り扱うことができる。

（その他）
上記実施例においては、密封装置１０は、ハウジング６００に設けられた環状溝６１０に装着される場合を示した。しかしながら、上記の密封装置１０は、軸に設けられた環状溝に装着されて、軸とハウジングが相対的に往復移動する場合に、ハウジングの内周面（軸孔内周面）と密封装置本体１００における外周リップ１３０との間で摺動するように利用されることもできる。この場合にも、上記実施例の場合と同様の効果が得られることは言うまでもない。

１０ 密封装置
１００ 密封装置本体
１１０ 胴体部
１２０ 内周リップ
１３０ 外周リップ
１４０ 環状溝
２００ 異物捕捉用シート
２１０ 嵌合部
２２０ 内周端部
２２１ 溝
２３０ 外周端部
２３１ 溝
５００ 軸
６００ ハウジング
６１０ 環状溝

Claims (3)

1. 相対的に往復移動する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置であって、
   前記軸の外周面に接する内周シール部と、前記ハウジングにおける軸孔内周面に接する外周シール部と、を有する弾性体製の密封装置本体と、
   前記密封装置本体に対し、該密封装置本体の密封対象流体側に取り付けられるポリテトラフルオロエチレン製かつ環状の異物捕捉用シートと、
   を備え、
   前記異物捕捉用シートは、前記軸の外周面に接する内周端部と、前記軸孔内周面に接する外周端部とを有することを特徴とする密封装置。
2. 前記内周端部と外周端部には、密封対象流体が前記密封装置本体と異物捕捉用シートとの間の隙間に流れ込むことを許容する流通部がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
3. 前記密封装置本体には前記内周シール部と外周シール部との間に環状溝が形成されており、前記異物捕捉用シートには該環状溝に嵌合する嵌合部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。