JP2868923B2 - シ−ル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダとピストンと
の間に存在する隙間を無潤滑でシ−ルするシ−ル装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シリンダとピストンとの間に存在する隙
間をシ−ルするシ−ル装置には種々のタイプがある。こ
れらのシ−ル装置の多くは、摺動部を潤滑油で潤滑する
方式を採用している。

【０００３】しかし、シリンダとピストンを必要とする
装置の中には、シ−ル装置で使われる潤滑油を好まない
ものがある。このような装置の代表的なものとして、ヘ
リウムガスを冷媒として用いる極低温用冷凍機をあげる
ことができる。この極低温用冷凍機では、シ−ル部に潤
滑油を使用すると、ヘリウムガスの汚染を招くばかり
か、凍結による動作不良を招く。したがって、このよう
な装置では潤滑油を使用できない。

【０００４】このため、ヘリウムガスを冷媒として用い
る極低温用冷凍機では、通常、図１２に示すように、シ
リンダ１０１とピストン（ディスプレ−サ）１０２との
間に存在する隙間１０３を無潤滑タイプのシ−ル装置１
０４でシ−ルするようにしている。

【０００５】シ−ル装置１０４は、図１３および図１４
に示すように、ピストン１０２の外周面に形成された環
状溝１０５内に、外周面がシリンダ１０１の内周面に接
触するように樹脂製で、有端形のシ−ルリング１０６を
装着するとともに、シ−ルリング１０６の内側に、この
シ−ルリング１０６をシリンダ１０１の内周面へ押付け
るための有端形のばねリング１０７を装着したものとな
っている。シ−ルリング１０６の両端部には図１５に示
すように、両端部相互を半径方向に重ね合わせるための
合い口部１０８が形成されている。

【０００６】しかしながら、上記のように構成されたシ
−ル装置１０４にあっては、極低温下においてシ−ルリ
ング１０６が熱収縮すると、合い口部１０８の特に周方
向の密着度が悪化し易く、この合い口部１０８からのヘ
リウムガスの漏れ量が増加して冷却ステ−ジの温度上昇
を招く問題があった。また、この種のシ−ル装置、たと
えば極低温用冷凍機に組込まれるシ−ル装置にあって
は、常温下での性能試験から極低温下での性能を推定す
ることが困難であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の無
潤滑タイプのシ−ル装置にあっては、特に極低温下で使
用しようとすると、望まれるシ−ル性能が得られず、こ
れが原因して、たとえば極低温用冷凍機に組込んだ場合
には冷凍能力を低下させる問題があった。また、極低温
用冷凍機に組込まれるものにあっては、常温下において
極低温下の性能を推定することが困難であった。そこで
本発明は、構造の複雑化を招くことなく、シ−ル性能を
大幅に向上させることができる無潤滑タイプのシ−ル装
置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はシリンダとピストンとの間に存在する隙間
を潤滑油を使用せずにシールするためのものであって、
前記ピストンの外周面に形成された環状溝と、それぞれ
が樹脂系の材料で形成されて前記環状溝内に軸方向に２
段積み重ね状態に装着された有端形の第１，第２のシ−
ルリングおよび上記第１，第２のシ−ルリングの内側に
装着された有端形の第３のシ−ルリングと、帯状の金属
板を螺旋状に巻回して形成されるととも前記第３のシ−
ルリングの内側に装着されて上記第３のシールリングを
介して前記第１，第２のシールリングを前記シリンダの
内周面に押付けるコイルばねリングとを備えている。

【０００９】

【作用】３つのシ−ルリングを前記関係に配置している
ので、各シ−ルリングの切れ目を周方向に、たとえば12
0 度離すとともに環状溝内で各シ−ルリングが軸方向に
移動しない寸法関係を選択しておけば、たとえ熱収縮で
各シ−ルリングの切れ目の幅が変化した場合であって
も、各切れ目を各シ−ルリングで完全に塞ぐことがで
き、あたかも切れ目のないシ−ルリングを使用している
が如き形態となる。このとき、帯状の金属板を螺旋状に
巻回して形成されたコイルばねリングは、３つのシ−ル
リングを一体に、かつ均一にシリンダの内周面に押付け
るように機能する。したがって、シ−ル装置を介しての
ガス漏れを大幅に減らすことができ、たとえば極低温用
冷凍機に組込んだときには冷凍能力向上に寄与する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１には本発明の一実施例に係るシ−ル装置を組込
んだギホ−ド・マクマホン形冷凍機が示されている。

【００１１】この冷凍機は、大きく別けて、コ−ルドヘ
ッド１と、冷媒ガス導排出系２とで構成されている。コ
−ルドヘッド１は、閉じられたシリンダ１１と、このシ
リンダ１１内に往復動自在に収容されたピストン、すな
わちディスプレ−サ１２と、このディスプレ−サ１２に
対して往復動に必要な動力を与えるモ−タ１３とで構成
されている。

【００１２】シリンダ１１は、大径の第１シリンダ１４
と、この第１シリンダ１４に同軸的に接続された小径の
第２シリンダ１５とで構成されている。そして、第１シ
リンダ１４と第２シリンダ１５との境界壁部分で第１段
冷却ステ−ジ１６が構成され、また第２シリンダ１５の
先端壁部分で第１段冷却ステ−ジ１６より低温の第２段
冷却ステ−ジ１７が構成されている。

【００１３】第１シリンダ１４および第２シリンダ１５
は、ステンレス鋼系の材料で形成されている。この実施
例に場合、第１および第２シリンダ１４，１５の内周面
で、後述するシ−ル装置２５，２６のシ−ルリングに摺
接する部分にはイオン窒化処理が施されており、また上
記摺接する部分は面精度が３．２μｍ以下に仕上げられ
ている。

【００１４】ディスプレ−サ１２は、第１シリンダ１４
内を往復動する第１ディスプレ−サ１８と、第２シリン
ダ１５内を往復動する第２ディスプレ−サ１９とで構成
されている。これら第１、第２ディスプレ−サ１８，１
９は、それぞれ四弗化エチレンにポリイミド樹脂を添加
した材料で形成されている。そして、第１ディスプレ−
サ１８と第２ディスプレ−サ１９とは、連結機構２０に
よって軸方向に連結されている。第１ディスプレ−サ１
８の内部には、軸方向に延びる流体通路２１が形成され
ており、この流体通路２１には銅メッシュ等で形成され
た蓄冷材２２が収容されている。同様に、第２ディスプ
レ−サ１９の内部にも軸方向に延びる流体通路２３が形
成されており、この流体通路２３には鉛の球などで形成
された蓄冷材２４が収容されている。

【００１５】第１ディスプレ−サ１８の外周面と第１シ
リンダ１４の内周面との間および第２ディスプレ−サ１
９の外周面と第２シリンダ１５の内周面との間には、そ
れぞれシ−ル装置２５、２６が装着されている。

【００１６】シ−ル装置２５、２６は、たとえばシ−ル
装置２６を代表して示すと、図２から図６に示すように
構成されている。すなわち、シ−ル装置２６は、第２デ
ィスプレ−サ１９の外周面に形成された環状溝２７と、
この環状溝２７内に軸方向に２段構成に、かつ外周面を
第２シリンダ１５の内周面に接触させて装着された有端
形のアウタ−シ−ルリング２８，２９と、このアウタ−
シ−ルリング２８，２９の内側に装着された有端形のイ
ンナ−シ−ルリング３０と、このインナ−シ−ルリング
３０の内側に装着されてインナ−シ−ルリング３０を介
してアウタ−シ−ルリング２８、２９を第２シリンダ１
５の内周面へ押付ける有端形のコイルばねリング３１
と、このコイルばねリング３１の内側に、コイルばねリ
ング３１と接触状態に装着された受けリング３２と構成
されている。

【００１７】アウタ−シ−ルリング２８，２９およびイ
ンナ−シ−ルリング３０は、第１、第２ディスプレ−サ
１８，１９を構成している材料と同じ材料、すなわち四
弗化エチレンにポリイミド樹脂を添加した材料で形成さ
れている。アウタ−シ−ルリング２８，２９およびイン
ナ−シ−ルリング３０は、外周面、内周面および軸方向
の両端面の面精度が３０μｍ以下に仕上げられている。
アウタ−シ−ルリング２８，２９は、軸方向の厚みがそ
れぞれ等しく、半径方向の厚みもそれぞれ等しく形成さ
れている。インナ−シ−ルリング３０は、アウタ−シ−
ルリング２８，２９の軸方向の厚みの和と等しい軸方向
の厚みに形成されている。そして、アウタ−シ−ルリン
グ２８，２９の軸方向の厚みの和の厚みは、環状溝２７
の軸方向の幅に対して、±50μｍの寸法精度に設定され
ている。上記のように形成されたアウタ−シ−ルリング
２８，２９およびインナ−シ−ルリング３０は、図６に
示すように、両端間に僅かの距離Ｒの切れ目３３（３
４，３５）を設けた状態で、かつ各切れ目３３，３４，
３５が図２に示すように周方向にほぼ120 度離れるよう
にして環状溝２７内に装着されている。

【００１８】コイルばねリング３１は、図４に示すよう
に、ステンレス鋼製の薄い帯状部材３６を螺旋状に巻回
して形成されている。このコイルばねリング３１は、５
〜６０kgf/cm² の力でインナ−シ−ルリング３０を介し
てアウタ−シ−ルリング２８，２９を対応するシリンダ
の内周面に押付けている。受けリング３２は、図５に示
すように、シリンダと同じ材料、つまりステンレス鋼製
の半円環状部材３７ａ，３７ｂの突合わせによって形成
されている。

【００１９】第１ディスプレ−サ１８の図中上端は、連
結ロッド３８、スコッチヨ−クあるいはクランク軸３９
を介してモ−タ１３の回転軸に連結されている。したが
って、モ−タ１３の回転軸が回転すると、この回転に同
期してディスプレ−サ１２が図中実線矢印４０で示すよ
うに往復動する。

【００２０】第１シリンダ１４の側壁上部には冷媒ガス
の導入口４１と排出口４２とが設けてあり、これら導入
口４１と排出口４２は冷媒ガス導排出系２に接続されて
いる。 冷媒ガス導排出系２は、シリンダ１１を経由す
るヘリウムガス循環系を構成するもので、排出口４２を
低圧弁４３、圧縮機４４、高圧弁４５を介して導入口４
１に接続したものとなっている。すなわち、この冷媒ガ
ス導排出系２は、低圧（約５atm ）のヘリウムガスを圧
縮機４４で高圧（約１８atm ）に圧縮してシリンダ１１
内に送り込む。そして、低圧弁４３、高圧弁４５はディ
スプレ−サ１２の往復動との関連において後述する関係
に開閉制御される。このように構成された冷凍機の動作
を説明する。

【００２１】この冷凍機において、寒冷を発生する部
分、つまり冷却面に供される部分は第１段冷却ステ−ジ
１６と第２段冷却ステ−ジ１７とである。これらは熱負
荷のない場合にそれぞれ30K 、8K程度まで冷える。この
ため、第１ディスプレ−サ１８の図中上下端間には常温
（300K）から30K までの温度勾配がつき、また第２ディ
スプレ−サ１９の図中上下端間には30K から8Kまでの温
度勾配がつく。ただし、この温度は各段冷却ステ−ジの
熱負荷によって変化し、通常、第１段冷却ステ−ジ１６
では30〜80K 、第２段冷却ステ−ジ１７では8 〜20K の
間となる。

【００２２】モ−タ１３が回転を開始すると、ディスプ
レ−サ１２が下死点と上死点との間を往復動する。ディ
スプレ−サ１２が下死点にあるとき、高圧弁４５が開い
て高圧ヘリウムガスがコ−ルドヘッド１内に流入する。
次に、ディスプレ−サ１２が上死点へと移動する。前述
の如く、第１ディスプレ−サ１８の外周面と第１シリン
ダ１４の内周面との間および第２ディスプレ−サ１９の
外周面と第２シリンダ１５の内周面との間にはそれぞれ
シ−ル装置２５、２６が装着されている。このため、デ
ィスプレ−サ１２が上死点へと向かうと、高圧ヘリウム
ガスは第１ディスプレ−サ１８に形成された流体通路２
１および第２ディスプレ−サ１９に形成された流体通路
２３を通って、第１ディスプレ−サ１８と第２ディスプ
レ−サ１９との間に形成された１段膨張室４６および第
２ディスプレ−サ１９と第２シリンダ１５の先端壁との
間に形成された２段膨張室４７へと流れる。この流れに
伴って、高圧ヘリウムガスは蓄冷材２２、２４によって
冷却され、結局、１段膨張室４６に流れ込んだ高圧ヘリ
ウムガスは30K 程度に、また２段膨張室４７に流れ込ん
だ高圧ヘリウムガスは8K程度に冷却される。

【００２３】ここで、高圧弁４５が閉じ、低圧弁４３が
開く。このように低圧弁４３が開くと、１段膨張室４６
内および２段膨張室４７内の高圧ヘリウムガスが膨張し
て寒冷を発生し、第１段冷却ステ−ジ１６および第２段
冷却ステ−ジ１７が吸熱する。そして、ディスプレ−サ
１２が再び下死点へ移動すると、これに伴って１段膨張
室４６内および２段膨張室４７内のヘリウムガスが排除
される。膨張したヘリウムガスは流体通路２１、２３内
を通る間に蓄冷材２２、２４を冷却し、常温となって排
出される。以下、上述したサイクルが繰返されて冷凍運
転が行なわれる。

【００２４】このタイプの冷凍機では、到達最低温度お
よび冷凍効率がシ−ル装置２５、２６のシ−ル性能によ
って大きく左右される。今、１段膨張室４６内の温度が
30K、２段膨張室４７内の温度が10K である場合を例に
とると、シ−ル装置２６の部分で漏れが生じると、30K
のヘリウムガスが第２ディスプレ−サ１９内の蓄冷材２
４に接触することなく２段膨張室４７内に入り、また逆
に10K のヘリウムガスが１段膨張室４６内に入ることに
なる。この結果、第１段冷却ステ−ジ１６の温度が下降
し、第２段冷却ステ−ジ１７の温度が上昇してしまうこ
とになる。

【００２５】図７にはシ−ル装置２６でのヘリウムガス
の漏れ量割合（２段膨張室４７へ流れ込むヘリウムガス
の総量に対するシ−ル装置２６を通して流れ込むヘリウ
ムガスの割合）と各段冷却ステ−ジの温度との関係を計
算で求めた結果が示されている。この図から判かるよう
に、シ−ル装置２６の部分での漏れが各段冷却ステ−ジ
の温度に大きい影響を与える。これはシ−ル装置２６に
限らず、シ−ル装置２５にも言えることである。

【００２６】しかし、本実施例の構造のシ−ル装置２
５，２６が組込まれていると、漏れ量を大幅に減少させ
ることできる。シ−ル装置２５、２６は、前述の如く、
アウタ−シ−ルリング２８，２９およびインナ−シ−ル
リング３０からなる３個のシ−ルリングを用いているの
で、その切れ目３３，３４，３５も合計３個となる。し
かし、これらの切れ目３３，３４，３５の位置を周方向
にずらすことによって、実質的に切れ目がなく、しかも
シリンダの内周面に押付け可能な１つのシ−ルリングを
装着したと等価な形態が形成される。そして、環状溝２
７の軸方向幅の選択等によって運転中にアウタ−シ−ル
リング２８，２９およびインナ−シ−ルリング３０が軸
方向に移動するのを防止することも容易であり、しかも
帯状部材３６を螺旋状に巻回して形成されたコイルばね
リング３１で３つのシ−ルリングをシリンダ内面へ押付
けるようにしているので、線材で形成されたコイルばね
リングとは違って、容易に５ｋｇ／ｃｍ² 以上の力で、
しかも各部を均一に押付けることができ、結局、シ−ル
装置２５，２６でのガス漏れを大幅に減少させることが
できる。したがって、第２段冷却ステ−ジ１７の温度上
昇を抑制でき、冷凍能力を向上させることができる。

【００２７】図８には、アウタ−シ−ルリング２８，２
９およびインナ−シ−ルリング３０をシリンダの内周面
に押付けるばねリングとして、本実施例のように帯状部
材３６を螺旋状に巻回して形成されたコイルばねリング
３１を組込んだ場合Ｒ₁ と、線状部材を螺旋状に巻回し
て形成されたコイルばねリングを組込んだ場合Ｒ₂ と、
従来装置のようなばねリングを組込んだ場合Ｒ₃ との漏
れ量の比較が示されている。これは３つのシ−ルリング
の面精度条件、装着条件およびシリンダの面精度条件を
等しくして常温下で測定されたものである。

【００２８】この図から判るように、帯状部材３６を螺
旋状に巻回して形成されたコイルばねリング３１を組込
んだ場合Ｒ₁ は、漏れ量が際だって少ない。これは、実
際にインナ−シ−ルリング３０の内周面に接触する部分
の面積が広いこと、コイル部分の変形に伴う反力のほと
んどが軸心線方向に向いていること、などによってシ−
ルリングの軸方向各部および周方向各部を均一に押圧で
きることによる。したがって、コイルばねリング３１は
漏れ量の減少に大きく寄与している。

【００２９】図９には、図１４に示すシ−ル装置を組込
んだ従来の冷凍機と図３に示すシ−ル装置２５（２６）
を組込んだ冷凍機との冷凍曲線が示されている。横軸は
第２段冷却ステ−ジ１７の温度(K) を示し、縦軸は第２
段冷却ステ−ジ１７に加えた熱負荷(W) を示している。
この図から判かるように、同じ温度で冷凍し得る能力は
本実施例のシ−ル装置２５（２６）を組込んだ冷凍機の
方が大きい。したがって、上記構成のシ−ル装置２５
（２６）を組込むことによって冷凍能力を向上させ得る
ことが理解される。

【００３０】なお、本実施例では、第１シリンダ１４
（第２シリンダ１５）を構成している材質と同じ材質で
形成された受けリング３２をコイルばねリング３１の内
側に装着しているので、常温下でのシ−ル性能から極低
温下でのシ−ル性能をほぼ正確に推定することができ
る。すなわち、極低温下においても受けリング３２とシ
リンダとの相対的な熱収縮は変わらない。したがって、
常温下での組立てに際してコイルばねリング３１に与え
た歪量を極低温においても保持させることができ、結
局、常温下において確認された性能と同じ性能を極低温
下で発揮させることができる。

【００３１】また、本実施例では、ポリイミド樹脂を添
加した四弗化エチレン樹脂でアウタ−シ−ルリング２
８，２９およびインナ−シ−ルリング３０をそれぞれで
形成している。ポリイミド樹脂の添加は耐摩耗性の向上
に極めて有効で、運転経過時間とともにシ−ル装置２５
（２６）での漏れ量が急速に増加するようなことはな
い。図１０にはポリイミド樹脂を添加した四弗化エチレ
ンで形成されたシ−ルリングを用いた場合Ｓ₁ と、カ−
ボンの添加された四弗化エチレンで形成されたシ−ルリ
ングを用いた場合Ｓ₂ と、四弗化エチレンのみで形成さ
れたシ−ルリングを用いた場合Ｓ₃ との運転経過時間に
対する漏れ量の増加割合が示されている。この図から判
るように、ポリイミド樹脂添加の四弗化エチレンで形成
されたシ−ルリングを用いた場合Ｓ₁ においては、運転
経過時間に対す漏れ量の変化割合がきわめて小さい。こ
れはポリイミド樹脂の添加によって耐摩耗性が向上した
ことによる。

【００３２】また、本実施例では、ステンレス鋼で形成
された第１シリンダ１４および第２シリンダ１５の内周
面で、シ−ル装置２５（２６）を構成しているアウタ−
シ−ルリング２８，２９と接触する部分にイオン窒化処
理を施し、しかもその面制度が３．２μｍ以下になるよ
うに仕上げている。このイオン窒化処理層の存在は、ア
ウタ−シ−ルリング２８，２９の耐摩耗性向上に寄与す
る。

【００３３】図１１には、ステンレス鋼製シリンダの内
周面にセラミックコ−ティング層の設けられたものを用
いた場合Ｔ₁ と、ステンレス鋼製シリンダの内周面にイ
オン窒化処理を施したものを用いた場合Ｔ₂ と、ステン
レス鋼のみで形成されたシリンダを用いた場合Ｔ₃ との
運転経過時間に対する漏れ量の増加割合が示されてい
る。この図から判るように、セラミックコ−ティング層
の設けられたシリンダを用いた場合Ｔ₁ およびイオン窒
化処理の施されたシリンダを用いた場合Ｔ₂ には、漏れ
量の増加割合がきわめて小さい。これは、セラミックコ
−ティング層やイオン窒化処理層がシ−ルリングの摩耗
抑制に寄与していることによる。

【００３４】また、本実施例では、シ−ル装置２５（２
６）を構成しているアウタ−シ−ルリング２８，２９お
よびインナ−シ−ルリング３０の外周面、内周面および
軸方向両端面の面精度を３０μｍ以下に仕上げており、
しかも第１シリンダ１４および第２シリンダ１５の上記
アウタ−シ−ルリング２８，２９に接触する部分の面精
度を３．２μｍ以下に仕上げている。したがって、これ
らの関係によっても、運転中にアウタ−シ−ルリング２
８，２９とシリンダ内周面との間、アウタ−シ−ルリン
グ２８，２９およびインナ−シ−ルリング３０の両端面
と環状溝２７の端面との間からの漏れ量を十分少なくで
きる。

【００３５】また、本実施例では、インナ−シ−ルリン
グ３０の軸方向の幅がアウタ−シ−ルリング２８，２９
の軸方向の幅を足した値に設定されており、この幅が環
状溝２７の軸方向の幅に対して±５０μｍの寸法精度に
設定されている。したがって、アウタ−シ−ルリング２
８，２９およびインナ−シ−ルリング３０の両端面と環
状溝２７の端面との間からの漏れ量を十分少なくでき
る。加えて、第１および第２ディスプレ−サ１８，１９
を構成している材料と同じ材料でアウタ−シ−ルリング
２８，２９およびインナ−シ−ルリング３０を形成して
いるので、アウタ−シ−ルリング２８，２９およびイン
ナ−シ−ルリング３０の軸方向の熱収縮と環状溝２７の
それとを等しくでき、常温で装着された際の上記寸法精
度を極低温下においても維持で、熱収縮の差に起因する
漏れ量の増加を防止することができる。

【００３６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、上記実施例では、第１およ
び第２ディスプレ−サ１８，１９をアウタ−シ−ルリン
グ２８，２９およびインナ−シ−ルリング３０と同じ材
料、つまりポリミイド樹脂添加の四弗化エチレンで形成
しているが、これとほぼ同程度の熱収縮率を持った材
料、たとえば、四弗化エチレンや、カ−ボンあるいはグ
ラスファイバ−の添加された四弗化エチレンで形成して
もよい。また、これらでディスプレ−サの全部を形成す
る必要はなく、これらで環状溝２７が形成される部分だ
けを形成してもよい。同様に、受けリング３２もシリン
ダと同じ材料である必要はなく、シリンダ構成材料と同
程度の熱収縮率を持った材料であればよい。また、上述
した実施例では第１および第２シリンダ１４，１５の内
周面にイオン窒化処理を施しているが、ガス漏れの影響
が大きいシ−ル装置側、つまり第２シリンダ１５だけに
イオン窒化処理を施すようにしてもよい。そして、シリ
ンダ構成材料もステンレス鋼に限らず、チタン系の材料
を用い、これにイオン窒化処理を施したり、セラミック
をコ−ティングしたりしたものを使用しても同様の効果
が得られる。また、シリンダの内周面部分でシ−ル装置
に摺接する部分をセラミックで構成することも効果的で
ある。また、本発明に係るシ−ル装置は、極低温用冷凍
機に限らず、無潤滑が要求される類似した装置全般に適
用できることは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単な構成であるにも拘らず、広い温度範囲に亘って良好
なシ−ル機能を発揮させることができる。特に、帯状部
材を螺旋状に巻回して形成されたコイルばねリングの使
用によってシ−ルリングをシリンダの内周面に、強い力
で、しかも均一に押付けることができ、シ−ル機能を一
層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るシ−ル装置を組込んだ
ギホ−ド・マクマホン形冷凍機の概略縦断面図

【図２】同冷凍機を図１におけるＣ−Ｃ線に沿って切断
し、矢印方向に見た図

【図３】図２におけるＤ−Ｄに沿って切断し、矢印方向
に見た図

【図４】シ−ル装置に組込まれたコイルばねリングを局
部的に取出して示す平面図

【図５】シ−ル装置に組込まれた受けリングの平面図

【図６】シ−ル装置に組込まれたシ−ルリングの端部を
取出して示す側面図

【図７】シ−ル装置に漏れが存在しているときに起こる
各冷却ステ−ジの温度変化の計算例を示す図

【図８】シ−ル装置に各種ばねリングを組込んだときに
押圧力と漏れ量との関係を示す図

【図９】本発明に係るシ−ル装置を組込んだ冷凍機と従
来のシ−ル装置を組込んだ冷凍機との冷凍能力特性を比
較して示す図

【図１０】シ−ル装置に各種シ−ルリングを組込んだと
きの運転経過時間と漏れ量との関係を示す図

【図１１】シリンダの内面処理とシ−ル装置での漏れ量
との関係を示す図

【図１２】シリンダとピストンとの間に装着されるシ−
ル装置を示す図

【図１３】図１２におけるＡ−Ａ線に沿って切断し、矢
印方向に見た図

【図１４】図１３におけるＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢
印方向に見た図

【図１５】従来のシ−ル装置に組込まれたシ−ルリング
の端部を取出して示す断面図。

【符号の説明】

１…コ−ルドヘッド、 ２…冷媒ガス導
排出系、１１…シリンダ、 １２…
ディスプレ−サ、１３…モ−タ、 １４…
第１シリンダ、１５…第２シリンダ、
１６…第１段冷却ステ−ジ、１７…第２段冷却ステ−
ジ、 １８…第１ディスプレ−サ、１９…第２
ディスプレ−サ、 ２２，２４…蓄冷材、２
５，２６…シ−ル装置、 ２７…環状溝、２
８，２９…アウタ−シ−ルリング、 ３０…インナ−シ
−ルリング、３１…コイルばねリング、 ３
２…受けリング、３３，３４，３５…切れ目、
３６…帯状部材、４６…１段膨張室、
４７…２段膨張室。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23B 9/14 510

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダとピストンとの間に存在する隙間
   を潤滑油を使用せずにシールするためのものであって、
   前記ピストンの外周面に形成された環状溝と、それぞれ
   が樹脂系の材料で形成されて前記環状溝内に軸方向に２
   段積み重ね状態に装着された有端形の第１，第２のシ−
   ルリングおよび上記第１，第２のシ−ルリングの内側に
   装着された有端形の第３のシ−ルリングと、帯状の金属
   板を螺旋状に巻回して形成されるととも前記第３のシ−
   ルリングの内側に装着されて上記第３のシールリングを
   介して前記第１，第２のシールリングを前記シリンダの
   内周面に押し付けるコイルばねリングとを具備してなる
   ことを特徴とするシ−ル装置。
2. 【請求項２】シリンダとピストンとの間に存在する隙間
   を潤滑油を使用せずにシールするためのものであって、
   前記ピストンの外周面に形成された環状溝と、それぞれ
   が樹脂系の材料で形成されて前記環状溝内に軸方向に２
   段積み重ね状態に装着された有端形の第１，第２のシ−
   ルリングおよび上記第１，第２のシ−ルリングの内側に
   装着された有端形の第３のシ−ルリングと、帯状の金属
   板を螺旋状に巻回して形成されるととも前記第３のシ−
   ルリングの内側に装着されて上記第３のシールリングを
   介して前記第１，第２のシールリングを前記シリンダの
   内周面に押し付けるコイルばねリングと、このコイルば
   ねリングの内側に上記コイルばねリングに接触状態に装
   着された受けリングとを具備してなることを特徴とする
   シール装置。
3. 【請求項３】前記受けリングは、前記シリンダを構成し
   ている材質と同じ、もしくはそれに近い熱収縮率の材質
   で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のシ
   −ル装置。
4. 【請求項４】前記第１、第２、第３のシ−ルリングは、
   ポリイミド系樹脂を添加した樹脂で形成されていること
   を特徴とする請求項１または２に記載のシ−ル装置。
5. 【請求項５】前記シリンダは、ステンレス鋼またはチタ
   ンで形成されており、少なくとも前記第１、第２のシ−
   ルリングに接触する部分に、イオン窒化処理またはセラ
   ミックコ−ティングが施されていることを特徴とする請
   求項１または２に記載にシ−ル装置。