JP2838557B2 - 一方向性シール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、シリンダとピストンとを含んで構成される
各種のポンプ，エンジン等のシリンダ内壁とピストン外
壁との間に介装されて、その両側に形成される２つの空
間相互間の流体の流れを一方向にのみ流れやすくした一
方向性シール装置に関する。

＜従来の技術＞ 従来、コンプレッサにおいては吸入弁、バキュームポ
ンプにおいては排気弁を備えることが夫々必須である。

また、スターリング機関においては、系内に密封され
たガスが圧縮・膨張を繰り返すため、サイクル毎に圧縮
室から少しずつガス漏れが生じ、このガス漏れ量が大き
くなると圧縮室における圧力変化幅が減少して仕事量を
減少させ、引いては出力を低下させることになるので、
多段のピストンリングを装着してガス漏れ防止を図って
いる。

また往復動内燃機関等においても、燃焼室からの燃焼
ガス漏れは仕事率の低下に繋がり、さらにこの燃焼ガス
は有毒であるため、同様にピストンリングを多段装着し
て燃焼室からガス漏れを可及的に抑制することを図って
いる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかしながら、前記コンプレッサやバキュームポンプ
における吸入弁や排気弁は、その駆動機構をも必要と
し、構造の複雑，大型化さらにはコストアップを招くこ
ととなる。

一方、スターリング機関において、現状のピストンリ
ングではガス漏れが大きく、仕事率引いては出力低下が
大きくなっていた。特に、スターリング機関は密封サイ
クルであるため作動ガスの汚れや熱交換器に対する問題
から無潤滑運転することが望まれているが、その場合は
さらにガス漏れが増大して出力を低下させていた。

また、内燃機関の場合も同様にピストンリングのガス
漏れ抑止機能には限界があり、有害なブローバイガスの
増大による出力低下を大きくしていた。

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたも
ので、ピストンとシリンダとの間に設けられるピストン
リング等の構造を改良して作動流体の一方向の漏れは可
及的に抑制しつつ、逆方向には積極的に作動流体を流入
させるというシール機能を持たせるという全く新規な着
想に基づく構成により前記各種の問題を解決できるのみ
ならず、広い範囲に渡って応用されうる画期的な機能を
有した一方向性シール装置を提供することを目的とす
る。

＜課題を解決するための手段＞ このため、本発明は、シリンダ内を運動するピストン
の外壁と前記シリンダの内壁との一方に弾性力により圧
接して摺動するシールリングを、他方に形成された周溝
内に嵌挿して、該シールリングのピストン運動方向の両
外側に隣接する２つの空間を仕切り形成する一方、前記
シールリングと周溝とを、該シールリングと周溝との径
方向と、ピストン運動方向と、にそれぞれ隙間を持つ大
きさに形成し、 かつ、一端部において前記周溝の一方の周側面にシール
性を有して連結されていて、前記２つの空間が並ぶ方向
の幅が該周溝より短い弾性リングが、シールリングの前
記摺動する側とは裏側の面に、前記弾性力と同方向に圧
接されて装着される構成とした。

また、弾性リングのシールリングと圧接する側とは裏
側の面に、前記弾性リングを介してシールリングを前記
摺動する面の方向に圧接するテンションリングを装着し
てもよい。

また、弾性リングは、前記周溝の一方の周側面に形成
された溝部にその一端部を嵌挿し、前記シールリングに
圧接する側の面の前記溝部材に嵌挿された部分が該溝部
の周側面に圧接されてシール性を有して連結してもよ
い。

また、シールリングは、リングの一部が欠如された合
口部を有するリング部材を複数個備えて、各リング部材
の合口部相互が重ならないように前記２つの空間が並ぶ
方向に重合して装着してもよい。

また、シールリングは、弾性リングの前記一端部と反
対側の周側面に、放射状に複数個の溝を形成してもよ
い。

また、周溝の一方の周側面と反対側に位置する他方の
周側面に、放射状に複数個の溝を形成してもよい。

また、シールリングが複数個備えられ、前記周溝の他
方の周側面側に位置するシールリングが前記２つの空間
が並ぶ方向に沿う軸の周りにらせん状に巻回したスパイ
ラルリングとしてもよい。

また、シールリングと前記周溝との相対回転を防止す
る回転防止装置を設けてもよい。

また、一方向性シール装置を複数個前記２つの空間が
並ぶ方向に所定の向きで重ね合わせてもよい。

＜作用＞ 以上の構成による作用を説明するが、ピストンがシリ
ンダ内を往復運動する場合、回転運動をする場合に分け
て説明する。まずピストンがシリンダ内を自由に往復運
動する場合についての作用を説明する。

シールリングのピストン運動方向の両外側に隣接して
仕切り形成された２つの空間における圧力の関係が、弾
性リングの一端部がシール性を有して連結されている周
溝の一方の周側面側の外部（以下一方の外部と称する）
における圧力が、前記周溝の他方の周側面の外部（以下
他方の外部と称する）における圧力より相対的に低圧状
態であるときは、シールリングと周溝との間には前記２
つの空間が並ぶ方向に隙間があるので、シールリングは
周溝内を前記一方の周側面側に移動して該一方の周側面
に当接する。

ここで、シールリングに圧接するように装着された弾
性リングは、一端部において前記周溝の一方の周側面に
連結されていて、かつ前記２つの空間が並ぶ方向の幅が
該周溝より短く構成されている。従って前述の移動によ
り、シールリングの弾性リングにおける前記一端部と反
対側の端部と周溝の他方の周側面との隙間に、前記シー
ルリングの摺動側とは裏側に形成された周溝底部との隙
間と、前記他方の外部とを連通する連通路が開口し、前
記他方の外部に存在する流体が該連通路を通じて周溝底
部との隙間に侵入し、弾性リングをシールリングの前記
摺動する側とは裏側の面に押し付ける力、及びシールリ
ングをピストンの外壁とシリンダの内壁との一方に圧接
して摺動する力を強めるように作用する。

このように、弾性リングとシールリングとが強力に圧
接し、さらにピストンの外壁とシリンダの内壁との一方
とシールリングとが強力に摺接し、かつ弾性リングの前
記一端部が前記周溝の一方の周側面にシール性を有して
連結されるので、前記他方の外部に存在する流体が前記
一方の外部に漏れることを効果的に抑制できる。

一方、前記一方の外部における圧力が前記他方の外部
における圧力により相対的に高圧になると、シールリン
グは周溝内を前記連通路を形成する側に移動して、前記
他方の周側面に当接する。

これにより、前記一方の外部に存在する流体がシール
リングと周溝との間に生じた隙間から侵入し、シールリ
ングと弾性リングとの圧接面に生じた隙間、また、ピス
トンの外壁とシリンダの内壁との何れか一方とのシール
リングの摺接面に生じた隙間を介して前記他方の外部に
流出して、両方の外部の圧力が均等化されるように２つ
の外部の間で流体の流動が容易に行われる。

前記弾性リングのシールリングの前記摺動する側とは
裏側の面に、該弾性リングを前記摺動側に圧接するテン
ションリングを装着した場合、一方の外部における圧力
が他方の外部における圧力より相対的に低圧状態とな
り、シールリングが周溝の一方の周側面に当接して前記
他方の外部とを連通する連通路が開口したときに、前記
他方の外部に存在する流体はテンションリングと周溝底
部との隙間に侵入し、シールリングの前記摺動する側と
は裏側の面に該テンションリングを押し付ける力、及び
該テンションリングを介してシールリングをピストンの
外壁とシリンダの内壁との何れか一方に圧接して摺動す
る力を強めるように作用する。

また、前記周溝の一方の周側面に形成された溝部に弾
性リングの一端部を嵌挿し、前記シールリングに圧接す
る側の面の前記溝部内に嵌挿された部分を、該溝部の周
側面に圧接する構成とした場合、弾性リングは該溝部内
に嵌挿された部分が溝部の周側面に圧接されるので、該
圧接面で一端部におけるシール性が確保されることとな
る。

また、シールリングがリング部材を複数個備えて、各
リング部材の合口部相互が重ならないように前記２つの
空間が並ぶ方向に重合して装着した場合、シールリング
が前記周溝の一方の周側面側に移動する際は前記合口か
らの流体の漏れは合口部相互が重ならないように装着さ
れているので抑制でき、一方前記周溝の他方の周側面側
への移動時には、合口部の隙間を通じても前記一方の外
部への流体の流出が行われる。

また、シールリングの前記弾性リングの前記一端部と
反対側の周側面に、放射状に複数個の溝を形成した場合
は、該溝と共に連通路が形成され、該連通路を通じて前
記他方の外部の流体が弾性リングと周溝底部との隙間に
より侵入し易くなり、前記他方の外部の圧力が高圧の場
合は、弾性リングをシールリングの前記摺動側と対向す
る面に押し付ける力、及びシールリングをピストンの外
壁とシリンダの内壁との一方に圧接して摺動する力が増
大して、流体の流出抑制機能が増大する。

また、周溝の一方の周側面と反対側に位置する他方の
周側面に、放射状に複数個の溝を形成した場合も、該溝
が連通路の一部を構成することとなり、該連通路を介し
て前記他方の外部の流体が弾性リングと周溝底部との隙
間により侵入し易くなり、前記他方の外部の圧力が高圧
の場合は、弾性リングをシールリングの前記摺動側と対
向する面に押し付ける力、及びシールリングをピストン
の外壁とシリンダの内壁との一方に圧接して摺動する力
が増大して、流体の流出抑制機能が増大する。

また、シールリングを複数個備え、前記周溝の他方の
周側面側に位置するシールリングを前記２つの空間が並
ぶ方向に沿う軸の周りにらせん状に巻回したスパイラル
リングとした場合は、該スパイラルリングの重なり溝を
介して前記他方の外部の流体が該連通路を通じて弾性リ
ングと周溝底部との隙間に侵入し易くなり、前記他方の
外部の圧力が高圧の場合は、弾性リングをシールリング
の前記摺動側と対向する面に押し付ける力、及びシール
リングをピストンの外壁とシリンダの内壁との一方に圧
接して摺動する力が増大して、流体の流出抑制機能が増
大する。

また、一方向性シール装置を例えば前述した他方の周
側面側を同一にする向きで前記２つの空間が並ぶ方向に
沿う軸方向に重ね合わせることにより、シールリングが
多段で押し付けられることとなり、結果として押し付け
力が増大して流体の流出抑制機能が増大する。尚、一方
向性シール装置を前述した他方の周側面側が相対する向
きで前記２つの空間が並ぶ方向に沿う軸方向に重ね合わ
せた場合は、双方からの流体の流出漏れ抑制機能を有す
ることとなり、もって方向性を有しないシール装置とす
ることができる。

次にピストンがシリンダ内を自由に回転運動する場合
についての一方向性シール装置の作用を説明する。

この場合も、弾性リングは周溝に連結されまたシール
リングと圧接しているので、連結側と反対側の外部空間
の圧力を連結側の外部空間の圧力より相対的に高くセッ
ティングすることにより、前述の往復運動の場合と同様
に、シールリングのピストンの外壁とシリンダの内壁と
の一方への押し付け力の増大による流体のシール機能が
得られる。

また、前記とは逆向きの圧力関係でセッティングすれ
ば、流体を摺動部隙間から流出させつつ摺動回動するた
め、所謂流体軸受としての機能が得られる。

また、回転運動する場合に適応する構成として、シー
ルリングと前記ケーシングとの相対回転を防止する回転
防止装置を設けた場合は、シールリングと周溝の周側面
との相対回転を確実に固定することとなる。従って、シ
ールリングと弾性リングとの圧接面においては、回転に
伴う摩擦による摩耗が防止できる。よってピストンの外
壁とシリンダの内壁との一方とシールリングとの摺動面
においてのみ回転運動をしながらのシールとなる。

＜実施例＞ 以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る一方向性シール装置の第１実
施例として該装置をピストンリングとしてコンプレッサ
に適用したものである。

図において、吐出口91には、該吐出口91方向のみに開
くリード弁（図示せず）が装着され、シリンダ１内に嵌
挿されるピストン２のシリンダ１との間に本発明に係る
一方向性シール装置を所謂ピストンリング装置として装
着している。

即ち、一番外周側には外周壁がシリンダ１の内周壁に
摺接すると共に、第２図に示す環状の一部を軸方向に切
断した合口21aを有する鋼等からなる一対のピストンリ
ング21がそれぞれ合口21aが重ならないように軸方向に
重合してピストン２の周壁上に形成した周溝３に装着さ
れる。尚、ピストンリング21の軸方向幅ｗは周溝３の幅
Ｌより短く設定されている。

また、周溝３の一方の周側面3aには溝部５が形成され
ており、前記一対のピストンリング21の内周側には、一
端部32が前記溝部５に嵌挿されて、かつ軸方向の有効長
さｌが該周溝３の幅Ｌより短い弾性リング31が装着され
る。

尚、前記溝部５の前記弾性リング31の内周側には、く
さび状の断面形状を有する固定リング41が嵌挿され、前
記弾性リング31の外周側の面33を該溝部５の一方の周側
面5aに圧接する構成となっている。従って、前記弾性リ
ング31は固定リング41によるくさび効果により、前記溝
部５にシール性を有して連結されることとなる。

さらに本実施例では、一対のピストンリング21の外周
面をシリンダ１の内壁に弾性力をもって圧接させるよう
に拡開付勢するバネ性を有したバネ鋼等からなるテンシ
ョンリング51が弾性リング31の内周側に嵌挿されてい
る。

これにより、前記ピストンリング21が第１発明におけ
るシールリングを構成し、弾性リング31及びテンション
リング51が第１発明における弾性リングを構成する。
尚、金属製等のテンションリングの表面にゴム材等の弾
性リングを貼巻して、一体化するようにしてもよい。そ
して、ピストンリング21の軸方向幅ｗが周溝３の幅Ｌよ
り短く設定されており、また、弾性リング31の軸方向の
有効長さｌも前記幅Ｌより短いので、周溝３とピストン
リング21及び弾性リング31との間には隙間6a,6bが形成
される。

次に、本実施例の作用を説明する。

第３図（ａ）はコンプレッサにより仕事を行っている
状態を示し、コンプレッサの圧縮室Ｃ側の圧力Ａが反対
側空間の圧力（大気圧）Ｂに対して高圧である。この圧
力Ａにより、一対のピストンリング21は周溝３の前記一
方の周側面3aに当接している。このとき作動流体はピス
トンリング21と周溝３との隙間6bを通り、さらに弾性リ
ング31と周溝底部3cとの隙間6cに流入し、該隙間6cおい
ては圧力降下によって減少した圧力Ｅとなってピストン
リング21を径方向に拡開させる力となって作用する。こ
れにより、ピストンリング21の外周壁がシリンダ１の内
周壁に強い力で摺接するため、摺接面ｇ及びピストンリ
ング21と弾性リング31との圧接面ｈからの作動流体の漏
れを減少できる。

また、溝部５に嵌挿される弾性リング31の一端部32は
固定リング41によるくさび効果により外周側の面33が該
溝部５の一方の周側面5aに圧接するので、前記溝部５に
シール性を有して連結されるため、この部分ｉからの作
動流体の漏れも完全に防止できる。

第３図（ｂ）はコンプレッサによる仕事が終了してい
る状態を示し、圧縮室Ｃにおいて前述した仕事を行って
いる場合の流体の排出分以上の容積が拡大して、圧縮室
Ｃの圧力Ａが反対側の空間の圧力Ｂより低下したときの
状態を示す。

この時、圧力Ｂはピストンリング21と周溝３との隙間
から一方の周側面3aに作用し、弾性リング31及びテンシ
ョンリング51の径を縮小させるような面圧として作用
し、テンションリング51のバネ張力に打ち勝ってピスト
ンリング21と弾性リング31との当接面ｈに隙間が発生し
て、圧力Ｂ（大気圧）側の空間から圧縮室Ｃ側へ作動流
体が流入し易くなる。また、前記当接面ｈに隙間が生じ
るため、ピストンリング21とシリンダ１との摺接面ｇに
おける押し付け力も低下する。一方、ピストンリング21
は、ピストン２が図示左方向へ移動すること、及び圧力
Ｂが圧力Ａより高くなることによって、周溝３内を他方
の周側面3b側に移動して、該周側面3bに当接する。しか
し、前記したように、ピストンリング21とシリンダ１と
の摺接面ｇにおける押し付け力が低下しているため、ピ
ストンリング21と他方の周側面3bとの当接力は、圧縮行
程時に比較して大きく低下している。

これにより、作動流体がピストンリング21と周溝３と
の間に生じた隙間6aから、ピストンリング21と弾性リン
グ31との圧接面ｈに生じた隙間を介し、更には前記した
ように当接力の低下したピストンリング21と他方の周側
面3bとの当接面をこじ開けながら、その隙間を介して、
一方、ピストンリング21の外周面とシリンダ１の内周面
との摺接面ｇに生じた隙間を介して、両方の空間の圧力
ＡとＢとが均等化されるように該圧力ＡとＢとの差に応
じた量の作動流体が圧縮室Ｃへ流入する。

このようにして、コンプレッサにより仕事を行う際に
漏れた作動流体を補うように、仕事を行っていない行程
時に圧縮室Ｃへ作動流体が流入し、これにより、次回の
仕事を行う際の効率が高められ、また仕事を行う行程に
おける作動流体の漏れも無く圧力を高められるので、コ
ンプレッサの全体的な効率を向上させることができるも
のである。

第４図に、本発明に係る一方向性シール装置の第２実
施例として該装置をシールリングとしてアクチュエータ
に適用したものを示す。

本第２実施例では、軸（アクチュエータの出力軸）12
が自由に往復運動するように嵌挿されたケーシング11の
端部に形成された周溝13と、軸12の外周面との間に介装
された一方向性軸シール装置として本発明に係る一方向
性シール装置を用いている。

図において、アクチュエータの内部側に近い側には、
内周面が軸12の外周面と摺接すると共に、第２図に示し
たような環の一部が欠如された合口を有する鋼等のリン
グ部材からなる一対のシールリング24が、夫々の合口が
重ならないように軸方向に重合して装着される。

即ち、一番内周側には内周壁が軸12の外周壁に摺接す
る一対のシールリング24がケーシング11の周壁上に形成
した周溝13に装着される。尚、シールリング24の軸方向
幅ｗは周溝13の幅Ｌより短く設定されている。

また、周溝13の一方の周側面13aには溝部15が形成さ
れており、前記一対のシールリング24の外周側には、一
端部35が前記溝部15嵌挿されて、かつ軸方向の有効長さ
ｌが該周溝13の幅Ｌより短い弾性リング34が装着され
る。

尚、前記溝部15の前記弾性リング34の外周側には、く
さび状の断面形状を有するリング44が嵌挿され、前記弾
性リング34の入周側の面36を該溝部15の一方の周側面15
aに圧接する構成となっている。従って、前記弾性リン
グ34は固定リング44によるくさび効果により、前記溝部
15にシール性を有して連結されることとなる。

さらに本実施例では、一対のシールリング24の内周面
を軸12の外壁に弾性力をもって圧接させるように縮閉付
勢するバネ性を有したバネ鋼等からなるテンションリン
グ54が弾性リング34の外周側に嵌挿されている。

これにより、前記シールリング24が第１発明における
シールリングを構成し、弾性リング34及びテンションリ
ング54が第１発明における弾性リングを構成する。そし
て、シールリング24の軸方向幅ｗが周溝13の幅Ｌより短
く設定されており、また、弾性リング34の軸方向のル有
効長さｌも前記幅Ｌより短いので、周溝13とシールリン
グ24及び弾性リング34との間には隙間16a,16bが形成さ
れる。

次に本実施例の作用を説明する。

第５図（ａ）はアクチュエータにより仕事を行ってい
る状態を示す。即ち、アクチュエータの一方の室（Ｌ）
に例えば圧縮空気等の作動流体が導入され、軸12がＬ側
からＲ側に移動することにより図示しない荷重等を移動
させている。

そして、アクチュエータの一方の室（Ｌ）側の圧力
Ａ′が反対側の室（Ｒ）の圧力（大気圧）Ｂ′に対して
高圧となっている状態を示す。この圧力Ａ′により、一
対のシールリング24は周溝13の前記一方の周側面13aに
当接している。このとき作動流体はシールリング24と周
溝24と周溝13との隙間16bを通り、さらに弾性リング34
と周溝底部13cとの隙間16cに流入し、該隙間16cにおい
ては圧力降下によって減少した圧力Ｅ′となってシール
リング24を径方向に縮閉させる力となって作用する。こ
れにより、シールリング24の内周壁が軸12の外周壁に強
い力で圧接するため、摺接面ｇ′及びシールリング24と
弾性リング34との圧接面ｈ′からの作動流体の漏れを減
少できる。

また、溝部15に嵌挿される弾性リング34の一端部35は
固定リング44によるくさび効果により内周側の面36が該
溝部15の一方の周側面15aに圧接するので、前記溝部15
にシール性を有して連結されるため、この部分ｉ′から
の作動流体の漏れも完全に防止できる。

以上説明したような、軸12がＬ側からＲ側に移動する
ことにより行われる仕事が終了して、該軸12を当初の位
置に戻す場合は、アクチュエータの一方の室（Ｌ）は作
動流体を新たに導入させる必要があるので、反対側の室
（Ｒ）より低圧となる。

第５図（ｂ）はアクチュエータによる仕事が終了して
いる状態を示す。この時、圧力Ｂ′はシールリング24と
周溝13との隙間から一方の周側面13aに作用し、弾性リ
ング34及びテンションリング54の径を拡大させるような
面圧として作用し、テンションリング54のバネ張力に打
ち勝ってシールリング24と弾性リング34との当接面ｈ′
に隙間が発生して、Ｒ室からＬ室へ作動流体が流入し易
くなる。また、前記当接面ｈ′に隙間が生じるため、シ
ールリング24と軸12との摺接面ｇ′における押し付け力
も低下するため、シールリング24の周側面に作用する圧
力Ｂ′によって該シールリング24は周溝13内を他方の周
側面13b側に移動して、該周側面13bに当接する。

これにより、作動流体がシールリング24と周溝13との
間に生じた隙間16aから、シールリング24と弾性リング3
4との圧接面ｈ′に生じた隙間及びシールリング24の内
周面と軸12の外周面との摺接面ｇ′に生じた隙間を介し
て、両方の室R,Lの圧力Ａ′とＢ′とが均等化されるよ
うに、該圧力Ａ′とＢ′との差に応じた量の作動流体が
室Ｌへ流入する。

このようにして、アクチュエータにより仕事を行う際
に漏れた作動流体をを補うように、仕事を行っていない
行程時に逆方向に作動流体が流入し、これにより、次回
の仕事を行う際の効率が高められ、また仕事を行う行程
における作動流体の漏れも無く圧力を高められるので、
アクチュエータの全体的な効率を向上させることができ
るものである。

また、前述の第１及び第２実施例においては、バネ性
を有したバネ鋼等からなるテンションリング51,54を弾
性リング31,34に隣接して介装することによりピストン
リング21,シールリング24をシリンダ1,軸12に弾性力を
もって圧接させる構成としたが、ピストンリング21,シ
ールリング24夫々が作用する前記弾性力と同方向に圧接
されて装着されていればよいので、例えば弾性リング3
1,34をゴム的弾性を有する材料により形成すればよい。

弾性リング31の形成材料としては、天然ゴム，スチレ
ンブタジエンゴム、ブチルゴム，エチレンプロピレンゴ
ム，クロロプレンゴム，ニトリルゴム，ウレタンゴム，
シリコンゴム，四ふっ化エチレン樹脂等があり、運転条
件に応じて適切なものを選択すればよい。例えば耐熱性
を考慮する場合はシリコンゴム等、考慮しない場合は天
然ゴム等でよい。

また、前述の第１及び第２実施例においては、溝部5,
15の前記弾性リング31,34に隣接して固定リング41,44を
嵌挿して、くさび効果により、前記弾性リング31,34を
該溝部5,15の一方の周側面5a,15aに圧接する構成とし
て、前記溝部5,15と弾性リング31,34とをシール性を有
して連結させることとしたが、前記溝部5,15を設けるこ
と無く、従って固定リング41,44をも嵌挿すること無
く、弾性リング31,34の一端部32,35を例えば接着剤等で
周溝3,13の一方の周側面3a,13aに接着することにより連
結してもよい。

以下、本発明に係る他の実施例を説明するが、以下説
明する実施例は前記第１及び第２実施例に係る例である
ので、前記第２実施例を代表例として説明する。

ところで、シールリング24と周溝13との隙間は数十ミ
クロン程度と小さいため、前記実施例における圧力降下
ΔＰ（＝Ａ′−Ｅ′）が相当大きくなる。

そこで本発明に係る第３実施例として、第６図に示す
ようにシールリング24の片側の周側面に放射状に複数個
の溝24bを設け、第４図において、前記溝24bが周溝13の
他方の周側面13b側に相対して形成されるように、シー
ルリング24を周溝13に装着する。

かかる実施例においては、アクチュエータが仕事を行
う際に、アクチュエータの一方の室Ｌ側の圧力Ａ′が、
前記各溝24bを通じてテンションリング54の外周の隙間1
6cに侵入し易くなるため、圧力降下が減少し、シールリ
ング24の軸12の外周面への押し付け力がより強化され
る。このため、アクチュエータの一方の室Ｒからの作動
流体漏れ抑制機能がさらに高められ、引いては、平均作
動流体圧力がさらに高められる。

また、前述の第３実施例におけるシールリング24に設
けた複数個の溝24bと同様な作用，効果を及ぼす構成と
して、第７図，第８図に示すような本発明に係る第４実
施例として、前記周溝13の他方の周側面13bに、放射状
の複数個の溝25を設けた。尚本実施例においても、前述
した第２実施例と同一構成要素には同一符号付して説明
を省略する。

かかる実施例においても、アクチュエータが仕事を行
う際に、アクチュエータの一方の室Ｌ側の圧力Ａ′が、
前記各溝25を通じてテンションリング54の外周の隙間16
cに侵入し易くなるため、圧力降下が減少し、シールリ
ング24の軸12の外周面への押し付け力がより強化され
る。このため、アクチュエータの一方の室Ｒからの作動
流体漏れ抑制機能がさらに高められ、引いては、平均作
動流体圧力がさらに高められる。

また、本発明に係る第５実施例では、前述の第３実施
例におけるシールリング24に設けた複数個の溝24bと同
様な作用を及ぼす構成として、前記シールリング24複数
個備えられた場合において、前記周溝13の他方の周側面
13bと同一側のシールリングを、第９図に示すような軸1
2の周りに複数回らせん状に巻回したスパイラルリング2
6としている。

かかる実施例においても、両端の切り口26a位置をず
らすことが可能となるので、同様の効果が得られる。

第10図に本発明に係る第６実施例を示す。尚本実施例
においても、前述した第２実施例と同一構成要素には同
一符号を付して説明を省略する。

本第６実施例に係る構成として、軸12がその内側を自
由に往復運動するよう嵌挿されたケーシング12の内壁に
複数の周溝17,18,19を形成し、夫々の周溝17,18,19に、
例えば前述した溝部15を同一側に形成する向きで一方向
性シール装置を重ね合わせる構成としている。

係る実施例によれば、シールリング24が他段で軸12の
外周面へ押し付けられることとなり、結果として押し付
け力が増大して流体の流出漏れ抑制機能が更に増大す
る。

更に、第11図に本発明に係る一方向性シール装置の第
７実施例を示す。尚本実施例においても、前述した第２
実施例と同一構成要素には同一符号を付して説明を省略
する。

本第７実施例に係る構成としては、軸12がその内側を
自由に往復運動するよう嵌挿されたケーシング12の内壁
に複数の周溝61,62を形成し、夫々の周溝61,62に、例え
ば前述した溝部15を互いに反対方向に形成する向きで一
方向性シール装置を重ね合わせる構成としている。

本実施例によれば、周溝61に係る一方向性シール装置
では、圧力P_L,P_RがP_L＜P_Rの場合における空間Ｒから空
間Ｌへの流体の漏れを防止する作用を奏し、また周溝62
に係る一方向性シール装置では、P_L＞P_Rの場合における
空間Ｌから空間Ｒへの流体の漏れを防止する作用を奏す
る。

従って、シールリング24及び弾性リング34により双方
からの流体の流出漏れ抑制機能を奏することとなり、方
向性を有しないシール装置とすることが可能となる。

以上説明したように、第１実施例は、軸がケーシング
内側を自由に往復運動するように嵌挿された軸の外周壁
に形成された周溝と、ケーシングの内周面との間に介装
された一方向性シール装置に関するものであり、また第
２実施例〜第７実施例は、軸がその内側を自由に往復運
動するように嵌挿されたケーシングの内壁に形成された
周溝と、軸の外周面との間に介装された一方向性シール
装置に関するものであったが、本発明に係る一方向性シ
ール装置は、軸が回転運動するようにケーシングに嵌挿
される場合において、前記軸またはケーシングの何方か
一方に形成された周溝と、他方の摺動面との間に介装し
ても、前述と同様の作用，効果を奏するものである。

則ち、軸12が回転運動する場合の本発明に係る一方向
性シール装置の第８実施例として、第12図に示すような
構成のものがある。尚、本実施例においても、前記第２
実施例に示したような軸が嵌挿されたケーシングの内壁
に形成された周溝と、軸の外周面との間に介装された一
方向性シール装置に関する例を代表例として説明すると
共に、前述した第２実施例と同一構成要素には同一符号
を付して説明を省略する。

本実施例に係る構成として、前記シールリング24と前
記ケーシング11との相対回転を防止する回転防止装置と
しての回転防止ピン71を設ける。該回転防止ピン71は周
溝13に固定されており、シールリング24に設けた孔72に
嵌挿されており、もってシールリング24は該回転防止ピ
ン71により周溝13に対する回転を禁止されて、周溝13内
を左右に移動する。

本実施例に係る構成によれば、シールリング24と周溝
13の周側面13a,13bとが相対的に回転方向に対しては固
定される。従って、シールリング24と弾性リング34との
圧接面ｈ′は相対回転に伴う摩擦による摩耗が防止でき
る。よって、シールリング24の内周面と軸12の外周面と
の摺動面ｇ′においてのみ確実に回転運動をしながらの
シールとなる。

この場合も、弾性リング34は周溝13に連結されまたシ
ールリング24と圧接しているので、図においてＬ側の圧
力P_LをＲ側の圧力P_Rより相対的に高くセッティングする
ことにより、前述の往復運動の場合と同様に、シールリ
ング24の内周面と軸12の外周面との摺動面ｇ′において
のみ確実に回転運動をしながらのシールとなり、シール
リング24の内周と軸12の外壁との一方への押し付け力の
増大による流体のシール機能が得られる。

また、前記とは逆向きの圧力関係（P_L＜P_R）のセッテ
ィングすれば、流体を摺動面ｇ′から流出させつつ摺動
回転するため、所謂流体軸受としての機能が得られる。

＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、軸が往復運動ま
たは回転運動をするようにケーシングに嵌挿される場合
において、前記軸またはケーシングの何れか一方に形成
された周溝と、他方の摺動面との間に介装される一方向
性シール装置の両側に画成される２つの空間の一方から
他方への流体の流動は、高いシール性を持たせて抑止す
るが、逆向きの流動は容易に行わせる構成とすることに
より、アクチュエータ等の効率の向上及び駆動動力の低
減を図ることが可能であり、また構造も簡単なため、低
コスト化の他、駆動摩擦低減に伴う運転コスト低減、静
粛化等をも促進できるものである。

更に、これらアクチュエータ等への対応に限られず、
ショックアブソーバ等、軸とケーシングとを有してシー
ル性を要求されるものであれば如何なる箇所にも適応し
うるものであり、その用途は無限に広がるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の構成を示す断面図、第２
図は同上実施例に係るピストンリングの斜視図、第３図
（ａ）は第１実施例の仕事実施時における状態を示す断
面図、同図（ｂ）は同じく仕事未実施時における状態を
示す断面図、第４図は本発明の第２実施例の構成を示す
断面図、第５図（ａ）は第２実施例の仕事実施時におけ
る状態を示す断面図、同図（ｂ）は同じく仕事未実施時
における状態を示す断面図、第６図（ａ）は本発明の第
３実施例に係るシールリングの正面図、同図（ｂ）は同
じく側面図、第７図は本発明に係る第４実施例の構成を
示す断面図、第８図は第７図におけるＸ−Ｘ断面矢視
図、第９図（ａ）は本発明の第５実施例に係るスパイラ
ルリングの斜視図、同図（ｂ）は同じく側面図、第10図
は本発明の第６実施例の構成を示す断面図、第11図は本
発明の第７実施例の構成を示す断面図、第12図は本発明
の第８実施例の構成を示す断面図である。 1,11……ケーシング、2,12……軸3,13,17〜19,61,62…
…周溝、5,15……溝部21……ピストンリング、24……シ
ールリング、31,34……弾性リング、51,54……テンショ
ンリング、g,g′……摺接面、h,i,h′,i′……圧接面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−242873（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−55446（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−56808（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−62560（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭63−15650（ＪＰ，Ｙ２) 実公 昭61−41970（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16J 1/00 - 10/04 F16J 15/16 - 15/30 F16J 15/46 - 15/52 F04B 21/00 - 23/14

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダ内を運動するピストンの外壁と前
   記シリンダの内壁との一方に弾性力により圧接して摺動
   するシールリングを、他方に形成された周溝内に嵌挿し
   て、該シールリングのピストン運動方向の両外側に隣接
   する２つの空間を仕切り形成する一方、 前記シールリングと周溝とを、該シールリングと周溝と
   の径方向と、ピストン運動方向と、にそれぞれ隙間を持
   つ大きさに形成し かつ、一端部において前記周溝の一方の周側面にシール
   性を有して連結されていて、前記２つの空間が並ぶ方向
   の幅が該周溝より短い弾性リングが、シールリングの前
   記摺動する側とは裏側の面に、前記弾性力と同方向に圧
   接されて装着されたことを特徴とする一方向性シール装
   置。
2. 【請求項２】前記弾性リングのシールリングと圧接する
   側とは裏側の面に、前記弾性リングを介してシールリン
   グを前記摺動する面の方向に圧接するテンションリング
   が装着されてなる請求項１記載の一方向性シール装置。
3. 【請求項３】前記弾性リングは、前記周溝の一方の周側
   面に形成された溝部にその一端部を嵌挿し、前記シール
   リングに圧接する側の面の前記溝部内に嵌挿された部分
   が該溝部の周側面に圧接されてシール性を有して連結さ
   れてなる請求項１または請求項２に記載の一方向性シー
   ル装置。
4. 【請求項４】前記シールリングはリングの一部が欠如さ
   れた合口部を有するリング部材を複数個備えて、各リン
   グ部材の合口部相互が重ならないように前記２つの空間
   が並ぶ方向に重合して装着されてなる請求項１〜請求項
   ３のいずれか１つに記載の一方向性シール装置。
5. 【請求項５】前記シールリングは、弾性リングの前記一
   端部側と反対側の周側面に、放射状に複数個の溝が形成
   されてなる請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の
   一方向性シール装置。
6. 【請求項６】前記周溝の一方の周側面と反対側に位置す
   る他方の周側面に、放射状に複数個の溝が形成されてな
   る請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の一方向性
   シール装置。
7. 【請求項７】前記シールリングが複数個備えられ、前記
   周溝の他方の周側面側に位置するシールリングが前記２
   つの空間が並ぶ方向沿う軸の周りにらせん状に巻回した
   スパイラルリングからなる請求項１記載の一方向性シー
   ル装置。
8. 【請求項８】前記シールリングと前記周溝との相対回転
   を防止する回転防止装置を設けてなる請求項１〜請求項
   ７のいずれか１つに記載の一方向性シール装置。
9. 【請求項９】前記一方向性シール装置を複数個前記２つ
   の空間が並ぶ方向に所定の向きで重ね合わせてなる請求
   項１〜請求項８のいずれか１つに記載の一方向性シール
   装置。