JP4814031B2

JP4814031B2 - シール材

Info

Publication number: JP4814031B2
Application number: JP2006248954A
Authority: JP
Inventors: 王昭松浦; 康司加納; 昭宏山本
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2026-09-14
Also published as: JP2008069863A

Description

本発明は、シール材に関する。

従来、薬液，シンナーや酸アルカリ溶液等の流体を使用する装置の運動用シール材として、これらの流体に対して化学的に耐性のあるフッ素樹脂製のシール本体に、（流体に対して耐性のない）一般用のゴムリングや金属製バネ等の弾性体を組み込んだシール材が、使用されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、横断面Ｕ字状のフッ素樹脂製シール本体と、シール本体の凹溝の奥部に内挿されてシール本体を開脚させる方向に弾発付勢する金属製バネの弾性内装材とを、備えたシール材が記載されている。
特開平８−８２３７２号公報

上記特許文献１のような従来のシール材では、凹溝の開口端側から流体が凹溝の奥部へ浸入するのを防ぎきれない構造となっていた。従って従来では、薬液，シンナーや酸アルカリ溶液等の流体に対して化学的に耐性のない弾性内装材が劣化し易いという問題点があった。
また、仮に、従来のシール材において、流体に対して化学的に耐性のある特殊なゴムや金属材料で形成された弾性内装材を使用する場合には、コスト面で高価になってしまうという問題点があった。
そこで、本発明は、安価でありながら、一般用のゴムや金属を劣化させる薬液，シンナーや酸アルカリ溶液等の流体が存在する箇所で使用し得るシール材を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るシール材は、横断面Ｕ字状のフッ素樹脂製シール本体と、該シール本体の凹溝の奥部に内挿されて該シール本体を開脚させる方向に弾発付勢する弾性内装材とを、備えたシール材に於て、弾性材をフッ素樹脂膜にて包囲密封した弾性リングを、上記弾性内装材よりも上記凹溝の開口端側となるように、該凹溝に内挿したものである。

また、上記弾性リングの上記弾性材は、フッ素ゴム製若しくはシリコーンゴム製である。
または、上記弾性リングの上記弾性材は、金属製コイルバネである。

本発明は、次のような著大な効果を奏する。
本発明に係るシール材は、一般用のゴムや金属を劣化させる薬液，シンナーや酸アルカリ溶液等の流体が存在する箇所で使用する場合に、弾性内装材が流体に触れて劣化するのを防ぐことができる。その結果、従来よりもシール材の寿命を大幅に延長できる。
また、弾性リングは、表面全体がフッ素樹脂膜によって覆われているので、弾性リング自身が流体に触れて劣化するのを防ぐことができる。
また、流体に対して化学的に耐性を有する特殊なゴムや金属材料にて弾性内装材全体を形成する場合と比較して、より安価な材料を弾性内装材に用いることができ、部品コストが嵩むことがない。

以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１に於て、本発明の第１の実施の形態に係るシール材は、全体としてリング状（円環状）であり、横断面Ｕ字状のフッ素樹脂製シール本体２と、シール本体２の凹溝１の奥部に内挿されてシール本体２を開脚させる方向に弾発付勢する弾性内装材３とを、備えている。
図１では、二点鎖線にて、相対的に往復直線運動（又は回転運動）する、装着溝９を有する取付部材８と、相手部材７とを示し、化学用機器や薬品製造機器や塗料機器等の装置の一部が示されている。取付部材８の装着溝９には、第１実施形態に係るシール材が嵌め込まれるようになっている。
Ａは、薬液，シンナーや酸アルカリ溶液等の流体が封入される流体収納空間を示している。また、矢印Ｐは、流体収納空間Ａに封入された流体から受ける圧力を表している。
なお、図１のシール材は、無加圧状態───自由状態───の形状を示している。

シール本体２について詳しく説明すると、凹溝１の開口端１ａは、軸心一方向に開口している。より具体的には、凹溝１の開口端１ａは、低圧（大気）側20へ向かって開口している。凹溝１の奥底部17は、横断面視円弧状となっている。また、凹溝１の深さ（軸心方向の寸法）は十分に大きい。
シール本体２の外周面13には、第１リップ部11と第２リップ部12とが並設されている。これら第１リップ部11及び第２リップ部12は、装着溝23の溝底面に接するようになっている。
第１リップ部11の横断面形状は、第２リップ部12と略同形状であって、三角山形に形成されている。また、第２リップ部12は、第１リップ部11よりも凹溝１の開口端１ａ寄りに形成されている。

シール本体２の内周面10には、第３リップ部14と第４リップ部15とが並設されている。第３リップ部14及び第４リップ部15の横断面形状は、第１リップ部11及び第２リップ部12と略同形状であって、三角山形に形成されている。第３リップ部14と第４リップ部15は、相手部材７に摺接するようになっている。
また、受圧側の基端面16から第３リップ部14の頂点部Ｃ₃までの距離Ｂは、基端面16から第１リップ部11の頂点部Ｃ₁までの距離と略等しくなっている。また、受圧側の基端面16から第４リップ部15の頂点部Ｃ₄までの距離Ｄは、基端面16から第２リップ部12の頂点部Ｃ₂までの距離と略等しくなるように設定されている。

次に、弾性内装材３は、フッ素ゴムやシリコーンゴムやＥＰＤＭ又はＦＦＫＭ（カルレッツ）等にて形成された横断面形状が円形のＯリングである。弾性内装材３は、凹溝１の奥底部17に密着するように、凹溝１に内挿されている。この内挿された状態かつ無加圧状態において、基端面16から弾性内装材３の横断面中心（横断面重心）Ｇまでの距離は、上記距離Ｂと略等しくなるように設定されている。

そして、弾性材４をフッ素樹脂膜５にて包囲密封した弾性リング６を、弾性内装材３よりも凹溝１の開口端１ａ側となるように、凹溝１に内挿するようになっている。この弾性リング６は、横断面形状が円形に形成されており、その直径は、弾性内装材３と略同一である。この内挿された状態かつ無加圧状態において、基端面16から弾性リング６の横断面中心Ｏまでの距離は、上記距離Ｄと略等しくなるように設定されている。
弾性リング６は、凹溝１に内挿した状態では、凹溝１を形成する内壁面に密着するようになっている。従って、流体が凹溝１の開口端１ａ側に廻り込んできた場合にも、凹溝１の奥部へ流体が浸入しようとするのを防ぐ。
また、弾性リング６の弾性材４は、フッ素ゴム製若しくはシリコーンゴム製である。
このような弾性リング６は、次のようにして製造される。
まず、図２に示すように、細長筒状に形成したフッ素樹脂膜（樹脂チューブ）５に、細長棒状の弾性材４を挿入する。
次に、図３に示すように、細長筒状のフッ素樹脂膜（樹脂チューブ）５に細長棒状の弾性材４が挿入された部材の両端部を、相互に溶着や融着や接着にてくっつける。こうして、弾性リング６が製造される。弾性リング６の表面全体はフッ素樹脂膜５によって覆われて内部の弾性材４に流体が触れないようにされ、弾性材４は保護される。
あるいは、弾性リング６の他の製造方法としては、予め弾性材４としてＯリングを使用し、そのＯリングに対して、横断面Ｃ字型（半円殻状）の２個のフッ素樹脂の円環部材を合体しつつ包囲しても良い（図示省略）。

次に、図４に於て、本発明の第２実施形態に係るシール材を示す。
第２実施形態では、第１実施形態と比較して弾性リング６の横断面形状が異なる場合を例示している。具体的には、第２実施形態の弾性リング６は、横断面略矩形状であって、横断面略矩形状の弾性材４をフッ素樹脂膜５にて包囲密封している。
第２実施形態の弾性リング６は、平面部６ａが凹溝１を形成する壁面に密着状となる。これにより、弾性リング６と凹溝１との接触面積が大きく、凹溝１内で安定保持され、弾性内装材３を確実に密封できる。
また、図４では、二点鎖線にて、相対的に往復直線運動（又は回転運動）する、装着溝23を有する取付部材22と、相手部材21とを示し、化学機器や薬品製造機器や塗料機器等の装置の一部が示されている。取付部材22の装着溝23には、第２実施形態に係るシール材が嵌め込まれる。シール本体２の内周面10に設けられた第３リップ部14及び第４リップ部15は、この装着溝23の溝底面に接するようになっている。また、シール本体２の外周面13に設けられた第１リップ部11及び第２リップ部12は、相手部材21の内周面に摺接するようになっている。
その他の構造は、第１実施形態と同様である。なお、図１（第１実施形態）と図４（第２実施形態）に於ける弾性内装材３としてＯリングを例示したが、これ以外に、矩形、又は、矩形と半円を足した形状等の他の断面形状とすることも可能である。

次に、図５に於て、本発明の第３実施形態に係るシール材を示す。
第３実施形態では、第１実施形態と比較して弾性内装材３が異なる場合を例示している。具体的には、第３実施形態では、弾性内装材３が横断面視Ｕ字状乃至Ｖ字状の金属製バネから成っている。この弾性内装材３に使用される金属材料としては、ステンレス鋼，インコネル等が挙げられる。
また、第３実施形態では、凹溝１の奥底部17が平坦状に形成され、凹溝１を形成する内側壁18には、引掛部19が段付状に形成されている。そして、この引掛部19に弾性内装材３の端部が引っ掛けられて外れ止めされる。
その他の構造は、第１実施形態と同様である。

次に、図６に於て、弾性リング６の別の実施の形態を示す。この図６の場合、弾性リング６の弾性材４は、ゴム製ではなく、金属製コイルバネを使用している。この弾性材４に使用される金属材料としては、ステンレス鋼，インコネル等が挙げられる。
また、フッ素樹脂膜５は、閉じた円環状に樹脂チューブにて構成され、弾性材４のコイル外周部分を覆うようになっている。

なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。例えば、本実施形態では、第１リップ部11と第２リップ部12との２個のリップ部をシール本体２の外周面13に設け、第３リップ部14と第４リップ部15との２個のリップ部をシール本体２の内周面10に設けたものを示したが、このリップ部の数を増減させたり形状を変更してもよい。
また、本発明は、円筒面の密封用の外に、平面状装着面に装着して平坦面状相手部材との間の密封用として使用してもよい。なお、圧力Ｐが（図１，図４とは逆に）凹溝１の側にかかる場合にも適用可能である。

以上のように本発明に係るシール材は、横断面Ｕ字状のフッ素樹脂製シール本体２と、シール本体２の凹溝１の奥部に内挿されてシール本体２を開脚させる方向に弾発付勢する弾性内装材３とを、備えたシール材に於て、弾性材４をフッ素樹脂膜５にて包囲密封した弾性リング６を、弾性内装材３よりも凹溝１の開口端１ａ側となるように、凹溝１に内挿したので、流体が凹溝１の奥部へ浸入しようとするのを、弾性リング６にて防ぐことができる。つまり、弾性内装材３を流体から完全に遮断できる。これにより、一般用のゴムや金属を劣化させる薬液，シンナーや酸アルカリ溶液等の流体が存在する箇所で使用する場合に、弾性内装材３が流体に触れて劣化するのを防ぐことができる。その結果、どの方向から流体に触れても化学的に耐性を有するシール材とでき、従来よりもシール材の寿命を大幅に延長できる。
また、弾性リング６は、表面全体がフッ素樹脂膜５によって覆われているので、弾性リング６自身が流体に触れて劣化するのを防ぐことができる。
また、弾性内装材３と弾性リング６のうち、一般用のゴムや金属を劣化させる流体に対して化学的に耐性を有する部分は、弾性リング６のフッ素樹脂膜５だけであるので、流体に対して化学的に耐性を有する特殊なゴムや金属材料にて弾性内装材３全体を形成する場合と比較して、より安価な材料を弾性内装材３に用いることができ、部品コストが嵩むことがない。

また、弾性リング６の弾性材４は、フッ素ゴム製若しくはシリコーンゴム製であるので、弾性リング６を、流体に対して化学的に耐性を有しつつも弾性に優れたものとし得る。また、弾性リング６の弾性材４を、金属製コイルバネとすれば、弾性リング６を、流体に対して化学的に耐性を有しつつも弾性に優れたものとなる。

本発明の第１実施形態に係るシール材を示す要部拡大断面図である。保護リングの製造方法を説明するための斜視図である。保護リングの製造方法を説明するための斜視図である。本発明の第２実施形態に係るシール材を示す要部拡大断面図である。本発明の第３実施形態に係るシール材を示す要部拡大断面図である。別の保護リングを示す斜視図である。

符号の説明

１凹溝
１ａ開口端
２シール本体
３弾性内装材
４弾性材
５フッ素樹脂膜
６弾性リング

Claims

横断面Ｕ字状のフッ素樹脂製シール本体（２）と、該シール本体（２）の凹溝（１）の奥部に内挿されて該シール本体（２）を開脚させる方向に弾発付勢する弾性内装材（３）とを、備えたシール材に於て、
弾性材（４）をフッ素樹脂膜（５）にて包囲密封した弾性リング（６）を、上記弾性内装材（３）よりも上記凹溝（１）の開口端（１ａ）側となるように、該凹溝（１）に内挿したことを特徴とするシール材。
上記弾性リング（６）の上記弾性材（４）は、フッ素ゴム製若しくはシリコーンゴム製である請求項１記載のシール材。
上記弾性リング（６）の上記弾性材（４）は、金属製コイルバネである請求項１記載のシール材。