JP4199204B2 - シール構造及び筒状体 - Google Patents

Description

本発明は、シール構造、特に、筒状部材の内周側スペースを外部からシールするための
シール構造に関する。
又、本発明は、そのようなシール構造を備えた筒状体に関する。

防水性、気密性等を確保するためのシール構造として、従来、例えば、一口瓶の開口部
と蓋との間に環状の平パッキンを介在させて、蓋を開口部に締め付けるものがある。なお
、平パッキンは、円板上部材の内周部が開口された形状の部材であり、ここでは、蓋と開
口部との軸方向間に挟持される。

また、他の従来のシール構造として、例えば、２つの管路の軸方向端部にそれぞれ形成
されたフランジを、環状の平パッキンやＯリングを介在させてボルト及びナットで締め付
けるものがある。
関連する技術として、例えば、特許文献１乃至３に示すようなものが既に提案されてい
る。
特開２００３−１３８６２２号公報 特開平１１−２４１９７４号公報 特開平９−１５２０８６号公報

しかしながら、例えば、水中で用いられる筒状体の内周側スペースを外部からシールし
たい場合に、上記のように平パッキンを介して瓶に蓋を装着する技術では、一般的に、高
い防水性、気密性が期待できない。

また、２つのフランジを平パッキン等を介して締め付ける技術では、管路の端部にフラ
ンジを設けることを前提とするため、形状や重量など、設計時に種々の制約を受けること
となる。

本発明の課題は、筒状部材の防水性、気密性等の確保により適したシール構造を提供す
ることにある。
また、本発明の課題は、そのようなシール構造を利用した筒状体を提供することにある
。

請求項１に係るシール構造は、筒状部材の内周側スペースを外部からシールするためのシール構造であって、シール部材と、ネジと、第１部材と、第２部材と、操作部材とを備えている。シール部材は、筒状部材の内周側に配置され、変形可能な環状の部材である。第１部材は、筒状部材の内周側に配置され、シール部材の内周部に当接可能な第１当接部を外周部に有し、ネジが螺号される第１ネジ孔を内周部に有する。第２部材は、第１部材に対し軸方向に接離可能に配置され、シール部材の内周部に対し第１当接部とは異なる軸方向部位に当接可能な第２当接部を外周部に有し、ネジが貫通して螺号される第２ネジ孔を内周部に有する。操作部材は、第１部材及び第２部材を軸方向に接離させるためのものである。

この構造では、筒状部材の軸方向端部において、第１部材と第２部材との軸方向間にシ
ール部材を配置し、操作部材を操作して第１及び第２部材が互いに接近させると、シール
部材は、その内周部の２カ所において２つの当接部によって軸方向に押圧されることで、
外周側に拡径するよう変形し、筒状部材の内周壁に対し所定の押圧力をもって当接する。

したがって、ここでは、筒状部材の軸方向端部において、その内周側スペースが外部か
ら確実にシールされ、高い防水性、気密性等を確保できる。
なお、本発明において、筒状部材は、その径方向断面が真円のものに限定されない。

シール部材は、ゴム等のように弾性変形を行うもののみでなく、樹脂のように非弾性変
形を行うものも含まれ、特に後者の場合、第１部材及び第２部材によって締め付けられた
シール部材が元の形状に復元し得なくなる程度に変形するものであっても良い。

内周部に当接可能という場合は、第１又は第２部材が、筒状部材の内周部の一部に当接
できれば良く、内周部の全部に当接できる必要はない。

請求項３に係るシール構造は、請求項１又は２の構造において、第１当接部は、第２部材に向かう軸方向に先細りに形成された第１テーパ面を有している。また、第２当接部は、第１部材に向かう軸方向に先細りに形成された第２テーパ面を有している。

この構造では、２つのテーパ面によって、第１部材と第２部材との間に、軸方向断面視
して外周側に開く三角形形状のスペースが形成され、シール部材は、この外周側に開く三
角形形状のスペースにより外周側に押圧されるようにして拡径することとなる。

請求項４に係るシール構造は、請求項３の構造において、第１当接部は、第１テーパ面
の外周側に隣接しかつ第１テーパ面よりも緩い傾斜を有する第３テーパ面を有している。
また、第２当接部は、第２テーパ面の外周側に隣接しかつ第２テーパ面よりも緩い傾斜を
有する第４テーパ面を有している。

この構造では、第１及び第２テーパ面よりも緩やかに傾斜する第３及び第４テーパ面が
設けられたことで、シール部材が、第１及び第２テーパ面と筒状部材の内周壁との間に挟
まれて、損傷したり復元し得なくなる程に変形したりするのを抑えることができる

請求項５に係るシール構造は、請求項３又は４の構造において、シール部材は、第１テ
ーパ面に対し当接される第１被当接面と、第２テーパ面に対し当接される第２被当接面と
、筒状部材の内周壁に当接する第３被当接面とを有する。

この構造では、シール部材は、第１テーパ面と第１被当接面との間、第２テーパ面と第
２被当接面との間、及び筒状部材の内周壁と第３被当接面との間の３カ所において、他の
部材と面接触するので、各部位からより均一な力を受けて変形し、より確実な防水性、気
密性の発揮に貢献する。

なお、シール部材としては、軸方向断面視して外側に開く三角形（好ましくは、内周側
端部が切り欠かれた台形や、３つの頂点が丸みを帯びたおむすび型）形状部分を有するも
のが挙げられるが、従来のＯリングであっても良い。

請求項６に係るシール構造は、請求項１から５のいずれか１項の構造において、第１及
び第２部材は、軸方向に貫通された貫通孔をそれぞれ有している。

この構造では、例えば、筒状部材をシールする際に、貫通孔を通して外部からコンプレ
ッサ等により筒状部材の内部を高圧な状態にすることができ、これにより、高い水圧のか
かる水中でも使用可能な筒状体を得ることができる。

また、請求項１に係るシール構造は、第２部材は、第１部材の軸方向外方に配置されている。また、この構造は、第２部材のさらに軸方向外方に配置されるとともに、筒状部材の軸方向端部の外周部に対し外周側から当接可能な鍔部を有する第３部材をさらに備えている。操作部材は、第３部材を第２部材に対し接離可能である。

筒状部材は、例えば、外部から水圧がかかると、軸方向中央部が凹むとともにこれに応
じて両端部が拡径しようとして、筒状部材のシール性が損なわれるおそれがあるが、この
構造では、鍔部によりそのような端部の拡径を防止して、シール性を維持することができ
る。
なお、軸方向外方とは、筒状部材の軸方向中央部から端部側に向かう方向をいう。

請求項７に係る筒状体は、請求項１から６のいずれか１項に記載のシール構造と、シー
ル構造によってシールされる筒状部材とを備えている。
この筒状体では、請求項１から６のシール構造を備えたことで、筒状部材の軸方向端部
において、その内周側スペースが外部から確実にシールされ、高い防水性、気密性等を確
保できる。

本発明によれば、筒状部材の内周側スペースが外部から確実にシールされ、高い防水性
、気密性等を確保できる。

＜筒状体の構成＞
図１及び図２に、本発明の一実施形態が採用された筒状体１の要部を示す。
この筒状体１は、シール構造３と、シール構造３によってシールされるパイプ５（筒状
部材）とを備えている。

シール構造３は、パイプ５の内周側スペースを外部からシールするためのシール構造で
あって、パッキン１１（シール部材）と、第１部材１３と、第２部材１５と、２本のネジ
１７（操作部材）とを備えている。

パッキン１１は、パイプ５の内周側に配置される、シリコンゴム製の環状のシール部材
である。パッキン１１は、その外径がパイプ５の内径より僅かに小さいものである。パッ
キン１１は、図示されるように、第１面１１ａ（第１被当接面）と、第２面１１ｂ（第２
被当接面）と、底面１１ｃ（第３被当接面）と、上面１１ｄとを有する台形状に形成され
ている。第１面１１ａは、第１部材１３の第１テーパ面１３ａ（後述）に対し当接され、
第２面１１ｂは、第２部材１５の第２テーパ面１５ａに対し当接されるとともに、底面１
１ｃは、パイプ５の内周壁５ａに当接可能である。

第１部材１３は、パイプ５の内周側に配置される金属製部材であり、第１テーパ面１３
ａと、第３テーパ面１１ｂとを有している。第１テーパ面１３ａは、第２部材１５に向か
う軸方向にかけて先細りに形成された面であり、軸方向に対し６０°だけ傾斜している。
第３テーパ面１３ｂは、第１テーパ面１３ａの外周側に隣接し、軸方向に対し３０°だけ
傾斜している。

また、第１部材１３は、内周部に第２部材１５側に突出するボス部１３ｄを有しており
、ボス部１３ｄの軸方向端面には、ネジ１７の先端部が螺号可能な２つのネジ孔１３ｃが
形成されている。

第２部材１５は、パイプ５の内周側に配置される金属製部材であり、第２テーパ面１５
ａと、第４テーパ面１５ｂとを有している。第２テーパ面１５ａは、第１部材１３に向か
う軸方向にかけて先細りに形成された面であり、軸方向に対し６０°だけ傾斜している。
第４テーパ面１５ｂは、第２テーパ面１５ａの外周側に隣接し、軸方向に対し３０°だけ
傾斜している。これにより、第１部材１３及び第２部材１５が軸方向に接近した状態では
、第１テーパ面１３ａ、第２テーパ面１５ａ及びパイプ５の内周壁５ａに囲まれる領域が
、外周側に開く略三角形形状のスペースが形成される。

また、第２部材１５は、内周部に第１部材１３のボス部１３ｄを受け入れ可能な凹部１
５ｄを有しており、ネジ１７が貫通して螺号可能な２つのネジ孔１５ｃが形成されている
。

各ネジ１７は、第１部材１３及び第２部材１５を軸方向に接離させるためのものであり
、第１部材１３のネジ孔１３ｃ及び第２部材１５のネジ孔１５ｃに螺号する。

＜筒状体の使い方＞
次に、筒状体１の使い方について説明する。

この筒状体１において、内周側スペースを外部からシールするためには、、図１に示す
ように、パイプ５の軸方向端部に、各部品１１，１３，１５，１７を配置し、ネジ１７を
締め付ける。すると、第１部材１３と第２部材とが接近し、第１テーパ面１３ａ及び第２
テーパ面１５ａがパッキン１１の第１面５ａ及び第２面５ｂにそれぞれ当接する。この状
態でさらにネジ１７を締め付けると、パッキン１１が、図２に示すように、２つのテーパ
面１３ａ，１５ａが接近することにより外周側に押圧されて拡径し、パイプ５の内周壁５
ａに圧接される。

これにより、パイプ５の内周側スペースが外部からシールされ、高い防水性、気密性等
を確保できるようになる。

また、このとき、パッキン１１の底面１１ｃの軸方向両端部は、軸方向に延びようとす
るが、第３及び第４テーパ面１３ｂ，１５ｂによってそのような延びが許容されるので、
パッキン１１の損傷等を回避することができる。

そして、以上のような筒状体１を用いて、例えば、透光性を有するパイプの内周側スペ
ースに、軸方向に延びる蛍光ランプを配置するととともに、パイプの軸方向両端をシール
構造を用いてシールすれば、水中でも使用可能な防水性の高い照明器具が得られる。

又、例えば、パイプ内に、発信器を配置するとともに、パイプの軸方向両端部をシール
構造によりシールすれば、防水性の高い発信装置が得られる。この発信装置は、例えば、
航空機から海上に複数個投棄しておき、近海を潜行する潜水艦及び航空機との間で通信可
能な探索発信装置として用いることができる。

さらに、例えば、筒状体の内側にさらに他の小さい筒状体を、二重又は三重等に配置し
て多重構造とし、最内側の筒状体の内側に蛍光ランプを配置すれば、気密性の高い、外部
からの熱伝導抑制に優れた照明器具が得られる。このような照明器具は、例えば、−６０
℃付近の気温下でも蛍光ランプが点灯可能であり、一方のシール構造の第１及び第２部材
に後述する貫通孔を設けて各筒状体の内側スペースを減圧すると、さらに外部からの熱伝
導を抑制可能になり、より低温でも使用可能である。

＜他の実施形態＞
（ａ）操作部材として、ネジに代えて、図３に示すように、ロックナット１９（第３部
材）が採用されても良い。この場合、第１部材１３には、ボス部１３ｄからさらに外方に
延びる雄ねじ１３ｅが形成されるとともに、第２部材１５には、この雄ねじ１３ｅに挿通
される貫通孔１５ｅが形成される。ロックナット１９は、雄ねじ１３ｅに螺号可能なネジ
孔１９ａが形成される。なお、このシール構造の各構成部品１１，１３，１５，１９は、
図４に示すような縦断面をそれぞれ有している。

かかる構成のシール構造によりシールをする際は、ロックナット１９を手で回して雄ね
じ１３ｅに締め付けることにより、第１及び第２部材が接近してパッキンがパイプに圧接
される。ここでは、ネジ１７を締め付けるためのドライバ等の専用工具が不要なため、Ｉ
Ｐ６８規格を達成することができる。

（ｂ）上記（ａ）において、ロックナット１９は、図５に示すように、パイプの軸方向
端部の外周部に対し外周側から当接可能な鍔部１９ｂを有していても良い。
かかる構成によれば、例えば、筒状体は、水圧が作用した場合に、軸方向端部が第１部
材等を支点に拡径しようとするのを鍔部１９ｂによって抑えることができる。
なお、このようなロックナットを省略して、鍔部を、第２部材と一体に形成しても良い
。

（ｃ）上記実施形態において、筒状体は、例えば、一方のシール構造において、第１部
材は、図６に示すように、軸方向に貫通された貫通孔１３ｆを有していてもよい。
かかる構成によれば、例えば、貫通孔１３ｆに自転車のタイヤの虫ゴムを挿通し、バル
ブ及びコンプレッサに順に接続して、パイプ内を加圧又は減圧することができる。

例えば、加圧した場合は、軸方向両端部に配置された第１部材が外方に押圧力を受ける
ので、パッキンが第２部材との間でより強く押圧される結果パイプに強く圧接し、より高
い防水性、気密性の確保が可能となる。

（ｄ）シール部材は、上記実施形態で説明したものに代えて、軸方向断面形状が、三角
形の各頂点が丸みを帯びたおむすび型でも良く、また、従来のＯリング等であっても良い
。

（ｅ）各テーパ面の傾斜角度は、上記実施形態で説明したものに限定されない。

（ｆ）ネジ１７の本数、配置位置等は、上記実施形態で説明したものに限定されない。
また、第２部材には、ネジ孔が設けられる必要はなく、ネジ孔に代えて、ネジが螺号せず
に挿通可能な貫通孔が形成されても良い。

（ｇ）シール構造は、筒状部材の軸方向端部のみでなく、例えば、軸方向中央部に配置
されても良い。

本発明の一実施形態が採用された筒状体の要部を示す縦断面図。 図１の筒状体を示す要部縦断面図。 本発明の他の実施形態が採用された筒状体の要部を示す縦断面図。 図３の筒状体に用いられるシール構造を分解して示す縦断面図。 本発明の他の実施形態が採用された筒状体の要部を示す縦断面図。 本発明の他の実施形態が採用された筒状体を示す縦断面図。

符号の説明

１ 筒状体
３ シール構造
５ パイプ（筒状部材）
１１ パッキン（シール部材）
１１ａ 第１面（第１被当接面）
１１ｂ 第２面（第２被当接面）
１１ｃ 底面（第３被当接面）
１３ 第１部材
１３ａ 第１テーパ面
１３ｂ 第３テーパ面
１３ｆ 貫通孔
１５ 第２部材
１５ａ 第２テーパ面
１５ｂ 第４テーパ面
１５ｅ 貫通孔
１７ ネジ（操作部材）
１９ ロックナット（第３部材）
１９ｂ 鍔部

Claims (7)

1. 筒状部材の内周側スペースを外部からシールするためのシール構造であって、
   前記筒状部材の内周側に配置され、変形可能な環状のシール部材と、
   ネジと、
   前記筒状部材の内周側に配置され、前記シール部材の内周部に当接可能な第１当接部を外周部に有し、前記ネジが螺号される第１ネジ孔を内周部に有する第１部材と、
   前記第１部材に対し軸方向に接離可能に配置され、前記シール部材の内周部に対し前記第１当接部とは異なる軸方向部位に当接可能な第２当接部を外周部に有し、前記ネジが貫通して螺号される第２ネジ孔を内周部に有する前記第２部材と、
   前記第１部材及び第２部材を軸方向に接離させるための操作部材と、
   を備えたシール構造。
2. 筒状部材の内周側スペースを外部からシールするためのシール構造であって、
   前記筒状部材の内周側に配置され、変形可能な環状のシール部材と、
   前記筒状部材の内周側に配置され、前記シール部材の内周部に当接可能な第１当接部を外周部に有する第１部材と、
   前記第１部材の軸方向外方に配置され、前記第１部材に対し軸方向に接離可能に配置され、前記シール部材の内周部に対し前記第１当接部とは異なる軸方向部位に当接可能な第２当接部を外周部に有する前記第２部材と、
   前記第２部材のさらに軸方向外方に配置されるとともに、前記筒状部材の軸方向端部の外周部に対し外周側から当接可能な鍔部を有する第３部材をさらに備え、
   前記第１部材及び第２部材を軸方向に接離させるための部材であって、前記第３部材を前記第２部材に対し接離可能である操作部材と、
   を備えたシール構造。
3. 前記第１当接部は、前記第２部材に向かう軸方向に先細りに形成された第１テーパ面を
   有し、
   前記第２当接部は、前記第１部材に向かう軸方向に先細りに形成された第２テーパ面を
   有している、
   請求項１又は２に記載のシール構造。
4. 前記第１当接部は、前記第１テーパ面の外周側に隣接しかつ前記第１テーパ面よりも緩
   い傾斜を有する第３テーパ面を有し、
   前記第２当接部は、前記第２テーパ面の外周側に隣接しかつ前記第２テーパ面よりも緩
   い傾斜を有する第４テーパ面を有している、
   請求項３に記載のシール構造。
5. 前記シール部材は、前記第１テーパ面に対し当接される第１被当接面と、前記第２テー
   パ面に対し当接される第２被当接面と、前記筒状部材の内周壁に当接する第３被当接面と
   を有する、請求項３又は４に記載のシール構造。
6. 前記第１及び第２部材は、軸方向に貫通された貫通孔をそれぞれ有している、請求項１
   から５のいずれか１項に記載のシール構造。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のシール構造と、
   前記シール構造によってシールされる筒状部材と、
   を備えた筒状体。

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