JP3143644B2 - 超高圧流体封止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば超高圧シリンダ
を構成する高圧円筒の摺動部および端部（固定部）や、
高圧容器の蓋などに用いられる超高圧流体封止装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】高圧シリンダや高圧容器の蓋などでは、
高圧部と低圧部とを仕切るための高圧流体封止手段が備
えられている。この封止手段としては、パッキンや弾性
リング等を用いて構成されたもので、大別してセルフシ
ール型パッキンと圧縮型パッキンとが一般的である。

【０００３】例えば、圧縮型パッキンとして図４の断面
図に示すような超高圧プランジャポンプのシリンダ内摺
動部で用いられている高圧流体封止装置がある。ここで
は、シリンダ１００内周面とプランジャ１０１外周面と
の間に形成された環状間隙内に、高圧部側から低圧部側
へ向かって順次、弾性ペンタリング１０２、パッキンリ
ング１０３、バックアップリング１０４が配置され、ア
ダプタリング１０５によってシリンダ内から部材が抜け
出さないように係止されている。

【０００４】この高圧流体封止装置では、パッキンリン
グ１０３は高圧部側に向けて縮径するテーパ面を有し、
このテーパ面が弾性ペンタリング１０２の圧縮力をプラ
ンジャ１０１方向の力に変換してプランジャ１０１方向
に縮小すべく作用することによって初期シールが完了す
る。

【０００５】また逆に、弾性ペンタリング１０２は復元
力を有する部材よりなる断面五角形状のリングであり、
パッキンリング１０３との当接面が弾性ペンタリング１
０２の圧縮力をシリンダ１００内周面方向の力に変化し
てシリンダ１００内周面方向に縮小すべく作用すること
によって初期シールが完了する。

【０００６】さらに、高圧部側からの流体圧の上昇によ
って弾性ペンタリング１０２が低圧部側へ押圧される
と、パッキンリング１０３はこの弾性ペンタリング１０
２によりプランジャ１０１方向に更に強く押圧され、初
期シールより更に強固なシールがなされる。

【０００７】また、セルフシール型パッキンとしては、
例えば図５の断面図に示すような超高圧プランジャポン
プのシリンダ端部、即ち固定部において用いられている
高圧流体封止装置がある。これは、シリンダ１１０に固
定されたアダプタ１１１のシリンダ内部材の外周面とシ
リンダ１１０の内周面との間に形成された環状間隙内
に、高圧部側から低圧部側へ向かって順次、Ｕパッキン
リング１１２、バックアップリング１１３、マイタリン
グ１１４が配置されたものである。

【０００８】マイタリング１１４は、アダプタ１１１の
シリンダ内部材に連なって高圧部側に向けて縮径したテ
ーパ面とバックアップリング１１３の低圧部側垂直端面
と、シリンダ１１０内周面とから形成される断面三角形
状の環状空間に嵌合する断面三角状のものである。この
ような構成の高圧流体封止装置において、高圧部側から
の流体圧が上昇すると、Ｕパッキンリング１１２のシリ
ンダ内部材該周面とシリンダ１１０内周面に密着してい
る両リップ部が開き、Ｕパッキンリング１１２の接面圧
力が流体圧に対抗してシール作用が生じる。

【０００９】また、高圧流体封止装置には、これら超高
圧プランジャポンプに用いられるものの他に、図６に示
すような圧力容器とその蓋との間に用いられるものもあ
る。例えば図６（ａ）のような、圧力容器１２０の内壁
面と蓋１２１の外周面との間に形成される環状間隙内
に、容器内部側（高圧部側）から順に弾性ペンタリング
１２２、パッキンリング１２３、バックアップリング１
２４、マイタリング１２５が配置されてなる高圧流体封
止装置や、図６（ｂ）のような圧力容器１３０の内壁面
と蓋１３１の外周面との間に形成される環状間隙内のバ
ックアップリング１３３を押圧して配置されるＯリング
１３２を利用したものがある。

【００１０】以上に示したような従来の高圧流体封止装
置では、比較的低圧な状態では、弾性リング（１０２，
１２２，１３０）やパッキンリング（１０３，１１２，
１２３）によってシールされるが、高圧状態において
は、パッキンリング１０３，１１２，１２３）の押圧に
よってさらに環状間隙の低圧部側に押し込まれるバック
アップリング（１０４，１１３，１２４，１３３）の接
触面圧が流体の作用圧より大きくなって環状間隙をシー
ルする。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の高圧流体封止装置においては、超高圧プラン
ジャポンプの封止装置に用いられているような、パッキ
ンリングとアダプタリングあるいはパッキンリングとマ
イタリングとの間に圧力方向に対して両端面が垂直にな
るように設けられたバックアップリングのシール力には
限界があり、５００ＭＰａ以上の超々高圧がかかるとシ
ールすることができず、超高圧流体を良好に封止するこ
とができないでシリンダ外部に漏らしてしまう。

【００１２】また、図６に示したような圧力容器の蓋に
用いられているものでも、やはり５００ＭＰａ以上の超
々高圧がかかるとバックアップリングによるシール性は
不安定となり、確実な超高圧流体の封止状態が得られな
い。

【００１３】従来、このようなバックアップリングは一
般的に銅などの弾性のない比較的硬い材質からなるた
め、特に圧力容器の蓋に用いられる場合、バックアップ
リングは高圧により外径が大きくなる方向に変形が生じ
るため、蓋部における圧力容器内壁面に対する抵抗が必
要以上に増大して蓋の開閉が困難となり不便である。

【００１４】さらに、繰返し使用に伴ってバックアップ
リングの変形も繰返され、材質への負担から破損が生じ
易くその寿命は短いため、長期繰返し使用には向かな
い。また、このような寿命の短いバックアップリングの
ために高圧流体封止装置を構成する他の部材が使用可能
な状態であっても高圧流体封止装置自体は機能しなくな
ることから、その分、無駄となってしまう。特に図６
（ｂ）に示すようにＯ−リングを用いたものは、超高圧
下でリングに及ぼす変形負担が大き過ぎてその寿命は非
常に短い。

【００１５】本発明は、上記問題点に鑑み、５００ＭＰ
ａ以上の超々高圧下でも良好にシールし得る超高圧流体
封止装置を得ることを主目的とする。また、開閉が簡便
で装置の寿命が従来より長くなる圧力容器用の超高圧流
体封止装置をえることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明に係る超高圧流体封止装置で
は、外側部材と内側部材とからなる二部材間に形成され
た環状間隙を封止して高圧部と低圧部とを仕切るために
前記環状間隙内に設けられ、前記外側部材の内周と前記
内側部材の外周との間の間隙で前記高圧部と前記低圧部
との間に圧力方向に対向して壁部を形成し、高圧部側に
向かって縮径する外周テーパ面と該外周テーパ面の縮径
側先端に連なる平行筒状端部を有するパッキンリング
と、前記パッキンリングより高圧部側で前記外側部材の
内周面に当接し、前記パッキングにより押圧された状態
で設けられ、前記外側部材の内周面と前記外周テーパ面
と前記平行筒状端部の外周面とによって圧縮される弾性
リングと、前記パッキンリングを低圧部側から押圧し、
該パッキンリングより高い降伏強度を有したバックアッ
プリングと、前記バックアップリングを低圧部側から押
圧する剛性のボトムリングと、を備え、前記パッキンリ
ングは低圧部側に向かって縮径するテーパ面をさらに有
し、前記ボトムリングは高圧部側に向かって縮径するテ
ーパ面を有し、これらパッキンリングの低圧部側テーパ
面とボトムリングの高圧部側テーパ面と外側部材内周面
とで形成される断面三角形状の環状空間内で、前記バッ
クアップリングは、前記パッキンリングの低圧部側テー
パ面に密着する面を下底面部とし、ボトムリングの高圧
部側テーパ面および前記外側部材内周面とにそれぞれ密
着する面を両側面部とする断面台形状であり、該断面台
形状の上底面部は前記ボトムリングの高圧部側テーパ面
と外側部材内周面とで断面三角形状の環状空間を形成す
るものである。

【００１７】また、請求項２に記載の発明に係る超高圧
流体封止装置では、請求項１に記載の超高圧流体封止装
置において、前記内側部材は、前記外側部材に対して相
対移動するものであり、前記ボトムリングが前記環状間
隙の外へ脱落するのを防止する係止手段を備えたもので
ある。

【００１８】また、請求項３に記載の発明に係る超高圧
流体封止装置では、請求項１に記載の超高圧流体封止装
置において、前記内側部材は前記外側部材に固定され、
前記ボトムリングは前記内側部材と一体的に形成されて
いるものである。

【００１９】さらに、請求項４に記載の発明に係る超高
圧流体封止装置では、請求項１に記載の超高圧流体封止
装置において、前記内側部材は、前記外側部材に対して
相対移動し、前記ボトムリングが一体的に形成されたも
のである。

【００２０】またさらに、請求項５に記載の発明に係る
超高圧流体封止装置では、請求項４に記載の超高圧流体
封止装置において、前記バックアップリングは、下底面
部側の第１バックアップリングと上底面部側の第２バッ
クアップリングとの２重構造であり、前記第１バックア
ップリングは前記第２バックアップリングより柔軟性の
高い材質からなるものである。

【００２１】

【作用】本発明においては、外側部材と内側部材とから
なる二部材間に形成された環状間隙内に設けられる超高
圧流体封止装置において、高圧部側から順に、弾性リン
グ、パッキンリング、バックアップリング、ボトムリン
グが配されてなるものであり、パッキンリングは高圧部
側に向かって縮径する外周テーパ面と該外周テーパ面の
縮径側先端に連なる平行筒状端部を有し、弾性リングは
パッキンリングより高圧部側で外側部材の内周面に当接
し、パッキンリングにより押圧された状態で設けられ、
外側部材の内周面と前記外周テーパ面と前記平行筒状端
部の外周面とによって圧縮され、バックアップリングは
前記パッキンリングを低圧部側から押圧し、該パッキン
リングより高い降伏強度を有するものである。

【００２２】さらに、本発明の超高圧流体封止装置で
は、前記パッキンリングは低圧部側に向かって縮径する
テーパ面を有すると共に前記ボトムリングは高圧部側に
向かって縮径するテーパ面を有し、バックアップリング
は断面台形状であり、上記パッキンリングの低圧部側テ
ーパ面とボトムリングの高圧部側テーパ面と外側部材内
周面とで形成される断面三角形状の環状空間内で、前記
パッキンリングの低圧部側テーパ面に密着する面を下底
面部とし、ボトムリングの高圧部側テーパ面および前記
外側部材内周面とにそれぞれ密着する面を両側面部と
し、該断面台形状の上底面部は前記ボトムリングの高圧
部側テーパ面と外側部材内周面とで断面三角形状の環状
空間を形成している。

【００２３】以上のような構成を持つ本発明の超高圧流
体封止装置の作用を図３を用いて以下に説明する。ま
ず、図３（ａ）に示すような高圧シリンダにおいて超高
圧流体を封止する場合を例に説明すると、バックアップ
リングＢはパッキンリングＰより降伏強度が高く、断面
台形状であって、その上底面部側に断面三角形状の環状
空間Ｓが設けられているため、流体圧によって弾性リン
グＧおよびパッキンリングＰが低圧部側（図中矢印方
向）へ押圧されるに伴い、バックアップリングＢは環状
間隙の低圧部側（断面三角形状の環状空間Ｓ側）に押し
込まれ、その両側面がシール面としてシリンダ面とボト
ムリングＡの高圧部側テーパ面を押す力が大きくなり、
流体圧の上昇と伴ってシール力も強くなり、従来技術で
は不可能であった５００ＭＰａ以上の超高圧での流体封
止も良好に行える。

【００２４】なお、請求項２に記載されたように、環状
間隙内の最も低圧部側に配置されたボトムリングが環状
間隙の外へ脱落するのを防止する係止手段を備えておけ
ば、本発明は内側部材が外側部材に対して相対移動する
もの、即ち、超高圧プランジャポンプのシリンダのよう
な摺動部分で超高圧流体封止装置として用いることがで
きる。

【００２５】このような内部部材が封止装置に対して摺
動する場合、図３（ｂ）に示すように、流体圧によって
弾性リングＧおよびパッキンリングＰが低圧部側（図中
矢印方向）へ押圧されるのに伴い、係止手段であるアダ
プタＸによって環状間隙内に係止されているボトムリン
グＡのテーパ面に沿って断面台形状のバックアップリン
グＢが環状間隙の低圧部側、即ちその上底面部が一辺と
なる断面三角形状の環状空間Ｓ側に押し込まれ、その両
側面がシール面としてシリンダ面とボトムリングＡのテ
ーパ面を押す力が大きくなると共に、パッキンリングＰ
による摺動面へのシール力も大きくなる。従って、５０
０ＭＰａ以上の超高圧状態であっても、本発明によれ
ば、良好に超高圧流体を封止することができる。

【００２６】なお、このように内部部材が外側部材およ
び超高圧流体封止装置に対して摺動する場合、パッキン
リングは摺動面に直接当接するため、高分子ポリエチレ
ン等の比較的柔らかい材質からなるものとする。また、
ボトムリングは、摺動面に傷を付けることないように、
例えばステンレス等の超高圧で押圧されても殆ど変形し
ない剛性材質からなるものとする。

【００２７】また、請求項３に記載した如く、内側部材
が外側部材に固定され、ボトムリングと内側部材とが一
体的に形成された構成とすれば、本発明を超高圧プラン
ジャポンプの端部等の高圧シリンダ固定部における超高
圧流体封止装置として用いることができる。

【００２８】このような構成において、環状間隙のシリ
ンダ端部側にあるバックアップリングは、外側部材に固
定された内側部材と一体であるボトムリングのテーパ面
に当接しているため、流体圧によって弾性リングおよび
パッキンリングを介して押圧されても端部から環状間隙
外へ脱落することなく、前記図３（ａ）で説明した場合
と同様に、バックアップリングの両側面がシール面とし
てシリンダ面とボトムリングの低圧部側テーパ面を押す
力が大きくなり、流体圧の上昇と伴ってシール力も強く
なり、５００ＭＰａ以上の超高圧での流体封止も良好に
行える。

【００２９】また、本発明は、請求項４に記載したよう
に、内側部材が外側部材に対して相対移動すると共にボ
トムリングが一体的に形成された構成とした場合、圧力
容器の蓋用シール部として用いることができる。従っ
て、圧力容器が蓋によって閉じられた状態において圧力
容器内壁面と蓋外周面間の環状間隙内で超高圧流体を封
止すべく、超高圧流体封止装置が蓋外周面（あるいは圧
力容器内壁面）に備えられている。

【００３０】また、このような圧力容器の蓋用超高圧流
体封止装置においては、請求項５に記載されたように、
バックアップリングを下底面部側の第１バックアップリ
ングと上底面部側の第２バックアップリングとの２重構
造とし、第１バックアップリングが第２バックアップリ
ングより柔軟性の高い材質からなるものとすることによ
って、従来の圧力容器の蓋用高圧流体封止装置のように
蓋の開閉が困難である問題やバックアップリングの寿命
が短いという問題を解消することができる。

【００３１】即ち、図３（ｃ）に示すように、圧力容器
内壁面に対する抵抗を増大せしめていた従来のバックア
ップリングに相当するもの、例えば従来と同様の銅など
の比較的硬い物質からなるものを上底面部側の表面積、
即ち圧力容器内壁面への接触面が小さい第２バックアッ
プリングｂ₂ とすることができ、一方、高圧部側から第
２バックアップリングｂ₂ を押圧する第１バックアップ
リングｂ₁ を、樹脂性等の第２バックアップリングｂ₂
より柔軟性の高いものにできるため、本発明におけるバ
ックアップリングの圧力容器内壁面に対する抵抗を従来
より抑えることができ、蓋の開閉もより容易となる。

【００３２】さらに、寿命が短かった従来のバックアッ
プリングに相当する第２バックアップリングｂ₂ につい
ては繰返し使用に伴う変形の影響がバックアップリング
全体において小さなものとなるため、バックアップリン
グそのものの寿命は従来より長くなり、結果的に、Ｏ−
リングを使わないこともあって超高圧流体封止装置自体
の寿命も従来より長くなる。

【００３３】シール性に関してみると、蓋の内側部材が
圧力容器開口部に挿入されて閉じられた状態において、
流体圧によって弾性リングｇおよびパッキンリングｐが
低圧部側（図中矢印方向）へ押圧されるのに伴い、内側
部材である蓋と一体的に形成されているボトムリング相
当部ａのテーパ面に沿って断面台形状の第１バックアッ
プリングｂ₁ さらに第２バックアップリングｂ₂ が環状
間隙の低圧部側、即ちその第２バックアップリングｂ₂
の上底面部が一辺となる断面三角形状の環状空間ｓ側に
押し込まれ、両バックアップリングの両側面がシール面
として圧力容器内壁面とボトムリング相当部ａの低圧部
側テーパ面を押す力が大きくなり、５００ＭＰａ以上の
超高圧での流体封止も良好に行える。

【００３４】

【実施例】以下に、本発明を実施例をもって説明する。 （実施例１）まず本発明の第１の実施例として、超高圧
プランジャポンプのシリンダ端部の固定部および摺動部
に、弾性リングからパッキンリング、バックアップリン
グまで同じ構成からなる超高圧流体封止装置を備えた場
合を図１の断面図に示す。

【００３５】摺動部における本実施例の超高圧流体封止
装置は、シリンダ１０の内周面とプランジャ１の外周面
間に形成される環状間隙内において、高圧部側（図中ス
ペーサ側）から順に、ウレタンゴムからなる断面五角形
状のペンタリング２、高分子ポリエチレンからなるパッ
キンリング３、銅製の断面台形状のバックアップリング
４、ステンレス製のボトムリング５が配されてなるもの
であり、このボトムリング５は、アダプタ７によってシ
リンダ１０のプランジャ挿入側端部で係止されているた
め、超高圧で押圧されても環状間隙からシリンダ外へ脱
落することはない。

【００３６】また、本実施例では、パッキンリング３は
高圧部側に向かって縮径する外周テーパ面３ａと該外周
テーパ面３ａの縮径側先端に連なる平行筒状端部を有
し、ペンタリング２はパッキンリング３より高圧部側で
シリンダ１０内周面に当接してパッキンリング３により
押圧された状態で設けられ、シリンダ１０内周面と外周
テーパ面３ａと平行筒状端部の外周面３ｂとによって圧
縮されている。

【００３７】さらにパッキンリング３は低圧部側に向か
って縮径するテーパ面３ｃを有すると共に、ボトムリン
グ５は高圧部側に向かって縮径し、プランジャ１外周面
に対して４５°の角度を持つテーパ面５ａを有し、これ
らパッキンリング３のテーパ面３ｃとボトムリング５の
テーパ面５ａとシリンダ１０内周面とで形成される断面
三角形状の環状空間内で、パッキンリング３のテーパ面
３ｃに密着する面を下底面部とし、ボトムリング５のテ
ーパ面５ａおよびシリンダ１０内周面とにそれぞれ密着
する面を両側面部とし、該断面台形状の上底面部はボト
ムリング５のテーパ面５ａとシリンダ１０内周面とで断
面三角形状の環状空間６を形成している。

【００３８】このような構成の超高圧プランジャポンプ
の摺動部において、まず、パッキンリング３のテーパ面
３ａがペンタリング２の圧縮力をプランジャ１方向の力
に変換してプランジャ１方向に縮小すべく作用し、また
逆に、ペンタリング２とパッキンリング３との当接面が
ペンタリング２の圧縮力をシリンダ１０内周面方向の力
に変化してシリンダ１０内周面方向に縮小すべく作用す
る。即ち、ペンタリング２の復元力はその全周に作用
し、各当接面はパッキングリング３により全周で密着状
態となり、高圧シリンダ摺動部における初期シールが完
了する。

【００３９】一方、高圧シリンダ１０の固定部における
超高圧流体封止装置は、シリンダ１０の内周面と、端部
がシリンダ１０に固定されたアダプタ１１のシリンダ内
部材１１ｂの外周面との間に形成される環状間隙内にお
いて、高圧部側（図中スペーサ側）から順に、ウレタン
ゴムからなる断面五角形状のペンタリング１２、高分子
ポリエチレンからなるパッキンリング１３、銅製の断面
台形状のバックアップリング１４が配されてなるもので
あり、ここではアダプタ１１の端部からシリンダ内部材
１１ｂに連なる縮径部分がボトムリングに相当し、バッ
クアップリング１４はこの縮径部分のテーパ面１１ａ
（プランジャ１外周面に対して４５°の角度を持つ）に
当接していることによって、超高圧で押圧されても環状
間隙からシリンダ外へ脱落することはない。

【００４０】また、摺動部と同様に、パッキンリング１
３は高圧部側に向かって縮径する外周テーパ面１３ａと
該外周テーパ面１３ａの縮径側先端に連なる平行筒状端
部を有し、ペンタリング１２はパッキンリング１３より
高圧部側でシリンダ１０内周面に当接してパッキンリン
グ１３により押圧された状態で設けられ、シリンダ１０
内周面と外周テーパ面１３ａと平行筒状端部の外周面１
３ｂとによって圧縮されている。

【００４１】さらにパッキンリング１３は低圧部側に向
かって縮径するテーパ面１３ｃを有すしており、アダプ
タ１１の高圧部側に向かって縮径するテーパ面１１ａと
パッキンリング１３のテーパ１面３ｃとシリンダ１０内
周面とで形成される断面三角形状の環状空間内で、パッ
キンリング１３のテーパ面１３ｃに密着する面を下底面
部とし、アダプタ１１のテーパ面１１ａおよびシリンダ
１０内周面とにそれぞれ密着する面を両側面部とし、該
断面台形状の上底面部はアダプタ１１のテーパ面１１ａ
とシリンダ１０内周面とで断面三角形状の環状空間１５
を形成している。

【００４２】このような構成の超高圧プランジャポンプ
の固定部において、まず、パッキンリング１３のテーパ
面１３ａがペンタリング１２の圧縮力をアダプタ１１の
シリンダ内部材１１ｂ方向への力に変換してシリンダ内
部材１１ｂ方向に縮小すべく作用し、また逆に、ペンタ
リング１２とパッキンリング１３との当接面がペンタリ
ング１２の圧縮力をシリンダ１０内周面方向の力に変化
してシリンダ１０内周面方向に縮小すべく作用すること
によって高圧シリンダ固定部における初期シールが完了
する。

【００４３】以上のような状態の超高圧プランジャポン
プにおいて、プランジャ１を作動させ、超高圧の流体圧
が上昇するに伴って、まず摺動部では、流体圧によって
ペンタリング２およびパッキンリング３が低圧部側へ押
圧され、係止手段であるアダプタ７によって環状間隙内
に係止されているボトムリング５のテーパ面５ａに沿っ
てバックアップリング４が環状間隙の低圧部側、即ちそ
の上底面部が一辺となる断面三角形状の環状空間６側に
押し込まれ、その両側面がシール面としてシリンダ１０
面とボトムリング５のテーパ面５ａを押す力が大きくな
ると共に、パッキンリング３による摺動面へのシール力
も大きくなる。

【００４４】一方、固定部においては、流体圧によって
ペンタリング１２およびパッキンリング１３が低圧部側
へ押圧されるに伴い、バックアップリング１４は環状間
隙の低圧部側、即ち断面三角形状の環状空間１５側に押
し込まれ、その両側面がシール面としてシリンダ１０外
周面とアダプタ１１のテーパ面１１ａを押す力が大きく
なり、流体圧の上昇と伴ってシール力も強くなる。

【００４５】結果として、本実施例による超高圧流体封
止装置を摺動部および固定部に備えた超高圧プランジャ
ポンプでは、流体圧１０００ＭＰａ以上という超高圧状
態において両封止装置において良好に流体が封止され、
シリンダ１０外部に流体が漏洩することはなく、高いシ
ール性が得られた。

【００４６】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
として、図２の断面図に圧力容器と蓋のシール部に超高
圧流体封止装置を用いた場合を示す。本実施例による超
高圧流体封止装置は、蓋２１の圧力容器２０内に挿入さ
れる内側部材２１ｂの外周面に高圧部側（圧力容器２０
内側）から順に、ウレタンゴムからなる断面五角形状の
ペンタリング２２、高分子ポリエチレンからなるパッキ
ンリング２３、樹脂製の断面台形状の第１バックアップ
リング２４、銅製の断面台形状の第２バックアップリン
グ２５が配置されてなるものである。ここでは、第１バ
ックアップリング２４ようの樹脂としてジュラコン（ポ
リプラスチック社，商品名：共重合体ポリアセタール）
を用いた。

【００４７】さらに、パッキンリング２３は高圧部側に
向かって縮径する外周テーパ面２３ａと該外周テーパ面
２３ａの縮径側先端に連なる平行筒状端部を有し、ペン
タリング２２はパッキンリング２３より高圧部側で圧力
容器２０内壁面に当接してパッキンリング２３により押
圧された状態で設けられ、圧力容器２０内壁面と外周テ
ーパ面２３ａと平行筒状端部の外周面２３ｂとによって
圧縮されている。

【００４８】さらにパッキンリング２３は低圧部側に向
かって縮径するテーパ面２３ｃを有すると共に、蓋２１
は、圧力容器２０の開口周辺部に係止される端部から内
側部材２１ｂに連なるボトムリング相当部のテーパ面２
１ａを有する。

【００４９】これらパッキンリング２３のテーパ面２３
ｃと蓋２１のテーパ面２１ａと圧力容器２０内壁面とで
形成される断面三角形状の環状空間内に、パッキンリン
グ２３のテーパ面２３ｃに密着する面を下底面部とし、
蓋２１のテーパ面２１ａおよび圧力容器２０内壁面とに
それぞれ密着する面を両側面部とする断面台形状の第１
バックアップリング２４が配置され、この第１バックア
ップリング２４の上底面部に密着する面を下底面部と
し、蓋２１のテーパ面２１ａおよび圧力容器２０内壁面
とにそれぞれ密着する面を両側面部とする断面台形状の
第２バックアップリング２５の上底面部と蓋２１のテー
パ面２１ａ圧力容器２０内壁面とで断面三角形状の環状
空間２６を形成している。

【００５０】蓋２１が圧力容器２０に挿入され閉じられ
た時点で、まず、パッキンリング２３のテーパ面２３ａ
がペンタリング２２の圧縮力を蓋２１の内側部材２１ｂ
方向の力に変換して内側部材２１ｂ方向に縮小すべく作
用し、また逆に、ペンタリング２２とパッキンリング２
３との当接面がペンタリング２２の圧縮力を圧力容器２
０内壁面方向の力に変化して圧力容器２０内壁面方向に
縮小すべく作用することによって圧力容器２０内壁面に
対する蓋２１の初期シールが完了する。

【００５１】そこで、外部から超高圧水流路を介して圧
力容器２０内へ超高圧水を導入し、圧力容器２０の内圧
を上昇させると、流体圧によってペンタリング２２およ
びパッキンリング２３が低圧部側（図中上方向）へ押圧
されるのに伴い、蓋２１のボトムリング相当部のテーパ
面２１ａに沿って断面台形状の第１バックアップリング
２４さらに第２バックアップリング２５が環状間隙の低
圧部側、即ちその第２バックアップリング２５の上底面
部が一辺となる断面三角形状の環状空間２６側に押し込
まれ、両バックアップリング（２４，２５）の両側面が
シール面として圧力容器２０内壁面と蓋２１のテーパ面
２１ａを押す力が大きくなり、シール力が大きくなる。

【００５２】本第２の実施例における超高圧流体封止装
置では、圧力容器２０において１０００ＭＰａ以上の超
高圧での流体封止が良好に行え、従来にくらべ高いシー
ル力が得られた。

【００５３】また、従来の銅製バックアップリングは圧
力容器内壁面に対する抵抗を増大せしめていたが、本実
施例では、これを第２バックアップリング２５として圧
力容器２０内壁面への接触面が小さいものとすることが
でき、一方、高圧部側から第２バックアップリング２５
を押圧する第１バックアップリング２４を、樹脂性等の
第２バックアップリング２５より柔軟性の高いものとし
たため、バックアップリングの圧力容器２０内壁面に対
する抵抗を従来より抑えることができ、蓋の開閉も容易
となった。また、バックアップリングそのものの寿命が
従来より延び、より長期間にわたる繰返し使用が可能と
なった。

【００５４】なお、以上の実施例においては、弾性リン
グとしてペンタリングを用いたが、本発明では弾性リン
グの形状を断面五角形に限定するものではなく、断面略
円形状または断面三角形状等、種々の形状のものが使用
可能であるが、初期シール性が良好となり、また弾性リ
ングの圧力変形が大きくて寿命が短縮化されるのを避け
るためにも、外側部材の内周面とパッキンリングの外周
面とのあいだの環状間隙にほぼ嵌合するものが望まし
い。

【００５５】また、上記実施例では、弾性リングにウレ
タンゴム、パッキンリングに高分子ポリエチレン、バッ
クアップリングに銅、ボトムリングにステンレスをそれ
ぞれ材質として用いたが、本発明はこれに限るものでは
ない。これらの他に、例えば、弾性リングには合成ゴム
や天然ゴムなど、パッキンリングにはテフロン（デュポ
ン社，商品名：テトラフルオロエチレン重合体）など、
バックアップリングには銅以外に、鉛、すず、アルミ、
チタンなど、また、アダプタあるいはボトムリングには
ステンレス以外にチタン、合金鋼などが、また従来の一
般的な高圧流体封止装置に用いられていたものが同様に
利用できる。

【００５６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の超高圧流体
封止装置では、流体圧の上昇に伴って、断面台形状のバ
ックアップリングの両側面部の接触面に対するシール力
が強力となり、従来技術では封止不十分であった５００
ＭＰａ以上の超高圧においても良好に流体を封止できる
という効果がある。

【００５７】また、圧力容器と蓋のシール部に用いられ
る本発明の超高圧流体封止装置では、蓋の開閉が容易と
なり、装置自体の寿命が従来に比べて長くなり、長期に
わたる繰返し使用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による超高圧流体封止装
置を用いた超高圧プランジャポンプの概略構成図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施例による超高圧流体封止装
置をシール部に用いた圧力容器および蓋の概略構成図で
ある。

【図３】本発明の作用を示すための説明図である。

【図４】従来の超高圧プランジャポンプの端部（固定
部）のシールに用いられている高圧流体封止装置を示す
概略構成図である。

【図５】従来の超高圧プランジャポンプの摺動部のシー
ルに用いられている高圧流体封止装置を示す概略構成図
である。

【図６】それぞれ従来の圧力容器と蓋のシール部に用い
られている高圧流体封止装置を示す概略構成図である。

【符号の簡単な説明】

１：プランジャ ２，１２：ペンタリング ３，１３：パッキンリング ４，１４：バックアップリング ５：ボトムリング ６，１５：断面三角形状の環状空間 ７：アダプタ（摺動部） １１：アダプタ（固定部） ２０：圧力容器 ２１：蓋 ２２：ペンタリング ２３：パッキンリング ２４：第１バックアップリング ２５：第２バックアップリング ２６：断面三角形状の環状空間 ３ａ，３ｂ，３ｃ，５ａ，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１
１ａ，２１ａ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ：テーパ面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−145848（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−85458（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭48−27846（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16J 15/00 - 15/14 F16J 12/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外側部材と内側部材とからなる二部材間
   に形成された環状間隙を封止して高圧部と低圧部とを仕
   切るために前記環状間隙内に設けられ、 前記外側部材の内周と前記内側部材の外周との間の間隙
   で前記高圧部と前記低圧部との間に圧力方向に対向して
   壁部を形成し、高圧部側に向かって縮径する外周テーパ
   面と該外周テーパ面の縮径側先端に連なる平行筒状端部
   を有するパッキンリングと、 前記パッキンリングより高圧部側で前記外側部材の内周
   面に当接し、前記パッキングにより押圧された状態で設
   けられ、前記外側部材の内周面と前記外周テーパ面と前
   記平行筒状端部の外周面とによって圧縮される弾性リン
   グと、 前記パッキンリングを低圧部側から押圧し、該パッキン
   リングより高い降伏強度を有したバックアップリング
   と、 前記バックアップリングを低圧部側から押圧する剛性の
   ボトムリングと、を備え、 前記パッキンリングは低圧部側に向かって縮径するテー
   パ面をさらに有し、前記ボトムリングは高圧部側に向か
   って縮径するテーパ面を有し、これらパッキンリングの
   低圧部側テーパ面とボトムリングの高圧部側テーパ面と
   外側部材内周面とで形成される断面三角形状の環状空間
   内で、前記バックアップリングは、前記パッキンリング
   の低圧部側テーパ面に密着する面を下底面部とし、ボト
   ムリングの高圧部側テーパ面および前記外側部材内周面
   とにそれぞれ密着する面を両側面部とする断面台形状で
   あり、該断面台形状の上底面部は前記ボトムリングの高
   圧部側テーパ面と外側部材内周面とで断面三角形状の環
   状空間を形成することを特徴とする超高圧流体封止装
   置。
2. 【請求項２】 前記内側部材は、前記外側部材に対して
   相対移動するものであり、前記ボトムリングが前記環状
   間隙の外へ脱落するのを防止する係止手段を備えたこと
   を特徴とする請求項１に記載の超高圧流体封止装置。
3. 【請求項３】 前記内側部材は前記外側部材に固定さ
   れ、前記ボトムリングは前記内側部材と一体的に形成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の超高圧流体
   封止装置。
4. 【請求項４】 前記内側部材は、前記外側部材に対して
   相対移動し、前記ボトムリングが一体的に形成されたも
   のであることを特徴とする請求項１に記載の超高圧流体
   封止装置。
5. 【請求項５】 前記バックアップリングは、下底面部側
   の第１バックアップリングと上底面部側の第２バックア
   ップリングとの２重構造であり、前記第１バックアップ
   リングは前記第２バックアップリングより柔軟性の高い
   材質からなることを特徴とする請求項４に記載の超高圧
   流体封止装置。