JP6810980B1 - シール部材、シール部材内蔵装置、およびシール部材着脱方法 - Google Patents
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Abstract
Description
装置を分解せずにパッキンを取り付けるために、Oリングの一部を切断し、円筒部品の周囲に巻き付け、切断部の端面同士を接着剤で繋ぐ方法などが提案されている。
接着剤で切断部を接着した場合、使用できる環境は、接着剤の耐熱性、耐薬品性等の接着剤の物性に左右される。また、パッキン(Oリング)の材質と接着剤の相性によって接着部分の強度が左右され、接着部分が剥がれてシール不良を生じることがある。
接着剤を使用しないで、端面を特殊な形状で連結させる技術も提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。このような特殊形状を採用した場合、特殊形状の加工、装着部分の長さに応じた長さ調整等の必要が生じるため、金型等のコストが増大となる。加えて連結構造部分に漏れが発生することがある。
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、2つの端面を備えながら端面間の連結強度を確保して2つの機構部の間を確実に密封しやすいシール部材を提供することを目的とする。
また、本発明に係るシール部材を適用して、2つの機構部の間を確実に密封しやすいシール部材内蔵装置を提供することを他の目的とする。
また、本発明に係るシール部材を着脱するときの着脱作業が効率的に実施しやすいシール部材着脱方法を提供することを他の目的とする。
したがって、本発明に係るシール部材は、第1機構部と第2機構部との間に密接状態で確実に位置しやく、両端の密着性を維持しやすいので、第1機構部と第2機構部との間を確実に密封しやすい。
また、本発明の一実施の形態に係るシール部材では、前記連結部は、前記幅方向の連結幅が前記装着用溝部の溝幅に対して1/3から1/2までの間の寸法を有すること、を特徴とする。
また、本発明の一実施の形態に係るシール部材では、前記嵌め込み保持部、前記押し当て作動部、および前記連結部は、一体のエラストマーで形成されていること、を特徴とする。
したがって、本発明に係るシール部材内蔵装置は、本発明に関するシール部材が適用されるので、第1機構部と第2機構部との間で、両方に確実に接触した状態で位置しやく、併せて端面(両端)の密着性を維持しやすいので、第1機構部と第2機構部との間を確実に密封しやすい。
また、本発明の一実施の形態に係るシール部材内蔵装置では、前記第2機構部は、回転軸であり、前記第1機構部は、前記回転軸の周囲に離れて位置するハウジングであり、前記シール部材は、前記回転軸の周囲で閉路を構成していること、を特徴とする。
したがって、本発明に係るシール部材着脱方法は、シール部材の交換などのメンテナンス作業を容易にしやすい。
また、本発明に係るシール部材内蔵装置は、本発明に係るシール部材を内蔵して2つの機構部の間の密封性を確実に確保しやすいという効果を奏する。
また、本発明に係るシール部材着脱方法は、本発明に係るシール部材の着脱作業が効率的に実施しやすいというという効果を奏する。
[実施の形態1](図1〜図4)
図1ないし図4を参照して、本発明の実施の形態1に係るシール部材1およびシール部材内蔵装置50について説明する。
図1は、本発明の実施の形態1に係る、装着用溝部32に装着されたシール部材1と、シール部材1を装着したシール部材内蔵装置50の主要部とを模式的に示す模式断面図である。
図2は、図1に示されたシール部材1を取り出して端面形状を示す端面図である。
図3は、図1に示されたシール部材内蔵装置50におけるシール部材1の全体の装着状態を模式的に示す模式断面図である。
なお、図1ないし図3において、シール部材1は、長さ方向DLに直交する直交断面CSに係るが図の見やすさを考慮して端面状態として示し、ハッチングは省略されている。
図4は、図3に示された矢符号SF4−SF4から見たシール部材1およびシール部材内蔵装置50の状態を一部断面で示す部分端面図である。
なお、図4において、第1機構部30は、溝基礎部33の端面が露出するが分かりやすさを考慮して第2機構部40の断面に合わせて断面状態としてハッチングが施されている。
シール部材1において、長さ方向DLと直交する直交断面CS(図2)は、装着用溝部32に嵌め込まれ第1機構部30に保持される嵌め込み保持部10と、嵌め込み保持部10から離れた側で第2機構部40に向けて円弧状に突出して第2機構部40に押し当てられる押し当て作動部12と、嵌め込み保持部10と押し当て作動部12とを連結する連結部14と、を備える。
連結部14は、直交断面CSにおける嵌め込み保持部10から押し当て作動部12までの厚み方向DTと交差する幅方向DWにおいて、嵌め込み保持部10および押し当て作動部12より細いくびれ15を備える。
また、シール部材1において、嵌め込み保持部10および押し当て作動部12は、長さ方向DLにおける端面18同士を共に精度の高い形状として互いに確実に押し当てやすいので、隙間のない閉路を形成できる。すなわち、シール部材1の両端(2つの端面18)は、単に押し当てられるだけで十分な圧着性すなわち密着性を確保しやすい。
つまり、シール部材1は、直交断面CSにおける形状(断面形状)によって、第1機構部30と第2機構部40との間に密接状態で確実に位置しやく、両端の密着性を維持しやすいので、第1機構部30と第2機構部40との間を確実に密封しやすい。
シール部材1の長さ方向DLにおけるシール長さLS(図4)は、両端の間に突き合わせ力MP(圧着力)(図4)が作用するように装着用溝部32(底面33b)の長さ方向DL(円周方向)における溝部長さLG(図4。底面33bにおける長さ)より僅かに長くされる。つまり、シール部材1の両端が互いに押し当て合うには、シール部材1のシール長さLSは、装着用溝部32の溝部長さLGより長くされる。このとき、シール部材1が有する弾性は、有効に機能し、シール部材1の両端(端面18)は、有効に圧着されやすい。すなわち、端面18は、相互に長さ方向DL(円周方向)での突き合わせ力MPが作用する。
なお、シール部材1の長さ方向DLと、装着用溝部32(底面33b)の長さ方向DL(円周方向)は、互いに平行となるので、いずれにおいても長さ方向DLとして示す。
本実施の形態によれば、接着剤が不要なので、副次的な効果として、接着剤の性能に影響を受けず、使用環境についても、例えば腐食性雰囲気、温度条件などの影響を回避しやすい。また、従来のOリングは、溝(例えば矩形状)に挿入されると、機構部の誤差を吸収する弾力が失われ、本発明のような追従性は生じないので密封性に課題が生じる。
直交断面CSにおいて、嵌め込み保持部10は、装着用溝部32に沿って嵌め込まれる嵌め込み矩形10sを有するので、装着用溝部32と嵌め込み保持部10との間には相互に嵌め込み圧力SPが作用して密着しやすい。このため、嵌め込み保持部10は確実に装着用溝部32に固定され、適宜の強度で保持される。
同様に、押し当て作動部12は、連結部14の側に矩形状の基台部12bを有し、第2機構部40の側に基台部12bに続く円弧部12cを有する。押し当て作動部12は、幅方向DWにおいて嵌め込み矩形10sより小さい基台部12bを基礎とした円弧部12cとなるので、精度良く安定した円弧を確保しやすい。また、第2機構部40に対する追従性が高くなるので、信頼性の高い密封性を実現しやすい。
同様に、くびれ15は、左右対称に内側へ向けて凹んだ対称円弧を有するので、寸法精度を向上しやすく、左右両方向での第2機構部40に対する追従性の精度を確保しやすい。
装着用溝部32は、嵌め込み保持部10の嵌め込み矩形10sが溝の内側に沿って嵌め込まれる。直交断面CSの幅方向DWにおいて、嵌め込み矩形10sが有する矩形幅WSは、装着用溝部32が有する溝幅WGに対して同寸よりわずかに大きいため、嵌め込み圧力SP(図1)が作用する加圧状態で確実に嵌め込み固定される。また、同様に、基台部12bは、嵌め込み矩形10sより小さいので、装着用溝部32における押し当て作動部12の可動性を確保しやすい。このため、押し当て作動部12は、第2機構部40に対する追従性を確保しやすい。
これにより、連結部14は、嵌め込み保持部10と押し当て作動部12との連結強度を確保し、押し当て作動部12の追従性を確保しやすい大きさとなるのでシール部材1の密封性を維持し、信頼性を向上しやすい。
シール部材1において、嵌め込み保持部10、押し当て作動部12、および連結部14は、一体のエラストマーで形成されていることが好ましい。
エラストマーは、弾性を有する高分子であり、成形の容易性が高く、また、比重が小さいなどの特性を有する。したがって、生産性が良くコストが安い、などの利点を生じやすい。
つまり、シール部材1は、嵌め込み保持部10、押し当て作動部12、および連結部14を一体のエラストマーで形成されているので、所望の特性、形状を得やすい。
シール部材内蔵装置50は、シール部材1が装着された装着用溝部32を有する第1機構部30と、装着用溝部32に向き合う第2機構部40と、を備え、シール部材1は、装着用溝部32に挿入されて第2機構部40に押し当てられ、長さ方向DLの端面18を互いに押し当てて第1機構部30と第2機構部40との間を密封する。
装着用溝部32は、第2機構部40に平行な底面33bと、底面33bの一方側から第2機構部40に向けて立ち上がった第1溝側面33gと、底面33bの他方側から第2機構部40に向かって位置し、第1溝側面33gに対称に向き合う第2溝側面34gと、を備え、底面33bおよび第1溝側面33gは、装着用溝部32の基礎形状を画定する溝基礎部33を構成し、第2溝側面34gは、溝基礎部33に対して着脱自在に位置して溝基礎部33に接触した状態で装着用溝部32を画定する溝側部34を構成する。
第1機構部30の装着用溝部32に嵌め込まれたシール部材1は、長さ方向DLの2つの端面18(両端)を互いに押し当てられた状態となって、端面18の間に突き合わせ力MPが作用し、更に第2機構部40に押し当てられるので、第1機構部30と第2機構部40との間を確実に密封しやすい。
シール部材内蔵装置50に適用されるシール部材1は、本発明に関するシール部材1であるので、第1機構部30と第2機構部40との間で、両方に確実に接触した状態で位置しやく、両端(端面18)の密着性を維持しやすいので、第1機構部30と第2機構部40との間を確実に密封しやすい。
溝側部34は、第2機構部40に沿う方向で容易に移動でき、溝基礎部33に対して着脱自在に位置するので、シール部材1の脱着が容易となり、シール部材1に対するメンテナンス作業が容易となる(実施の形態2)。
上記したとおり、シール部材1は、両端を相互に押し当てられて端面18の相互間に突き合わせ力MPが作用することで密着性を実現しやすいので、例えば接着剤などの結合部材を適用する必要が生じない。
装着用溝部32が有する底面33b、第1溝側面33g、および第2溝側面34gは、互いに垂直な角度を有することが好ましい。しかし、これに限るものではなく、垂直に対して多少異なる角度であっても良い。第1溝側面33gと第2溝側面34gは、底面33bからの高さが等しい。つまり、溝基礎部33と溝側部34が形成する装着用溝部32は、底面33bからの高さが等しい対称であることが好ましい。
シール部材1は、回転軸である第2機構部40と、ハウジングである第1機構部30との間の密封性を高い精度で密封しやすいので信頼性の高いシール部材内蔵装置50が得られる。つまり、適用例として、処理対象である流体を収容した容器(不図示)に取り付けられたハウジングを貫通して容器の内側へ挿入された回転軸(第2機構部40)とハウジング(第1機構部30)との間の密封性を確保できる。
図5ないし図8を参照して、本発明の実施の形態2に係るシール部材着脱方法について説明する。シール部材1およびシール部材内蔵装置50の基本構造は、実施の形態1と同様であるので実施の形態1の符号をそのまま使用する。
図5は、本発明の実施の形態2に係るシール部材着脱方法において、溝基礎部33に対して溝側部34が離された状態を断面として示す断面模式図である。
図6は、図5の工程の後、シール部材1が溝基礎部33に挿入され、溝基礎部33に対して溝側部34が矢印方向に近づく移動状態を模式的に示す断面模式図である。
図7は、図6の工程の後、溝基礎部33に溝側部34が着状態とされ、第1機構部30(装着用溝部32)にシール部材1が嵌め込まれた状態を示す断面模式図である。
図8は、図6の工程での、溝基礎部33に対するシール部材1および第2機構部40の位置関係を斜め上方から見た状態で模式的に示す分解斜視図である。
なお、図8では、図面の見やすさを考慮して、第2機構部40は、想像線で示される。また、シール部材1の一部を略記している。
第1工程(図5)においては、溝基礎部33に対して溝側部34を離して溝基礎部33と溝側部34との間にシール部材1の着脱作業ができる作業間隔WWを確保する。図5においては、シール部材1が除去された状態で新たにシール部材1が嵌め込まれる前の準備状態が示される。
第2工程(図6)においては、作業間隔WWを確保した状態で、シール部材1の着脱を溝基礎部33に対して実行する。図6においては、シール部材1が装着用溝部32(溝基礎部33)の底面33bおよび第1溝側面33gに嵌め込み保持部10(嵌め込み矩形10s)が嵌められた状態が示される。
第3工程(図7)においては、溝基礎部33に対するシール部材1の着脱作業(図6における装着作業)を施した後、溝側部34を溝基礎部33に対して着状態として装着用溝部32を形成した状態が示される。つまり、装着用溝部32の形成に伴い、シール部材1が装着用溝部32に嵌め込まれた状態となり、嵌め込み圧力SPが作用する状態となる。
したがって、シール部材着脱方法は、シール部材1の交換などのメンテナンス作業を容易にしやすい。
作業間隔WWは、第2機構部40(回転軸)に沿って、第1機構部30において、溝基礎部33に対して溝側部34を離すことで確保できる。なお、溝側部34は、溝基礎部33から第2機構部40に沿って移動させるだけで良く、第2機構部40の周囲に配置した状態は確保したままで良いので機構部を分解する必要が生じない。
このため、本方法によれば、シール部材内蔵装置50は、分解しないでシール部材1の着脱ができるのでシール部材1に対するメンテナンス作業が容易となりやすい。
シール部材1の長さ(シール長さLS)は、装着用溝溝部の溝部長さLG(底面33bの周囲長)に対して、装着用溝部32にシール部材1を嵌め込んだとき、両端(2つの端面18)の間に突き合わせ力MP(図4)が作用し、両端が互いに押し合う程度の長さに調整して突き合わせるだけで良い。
10 嵌め込み保持部
10s 嵌め込み矩形
12 押し当て作動部
12b 基台部
12c 円弧部
14 連結部
15 くびれ
18 端面
30 第1機構部
32 装着用溝部
33 溝基礎部
33b 底面
33g 第1溝側面
34 溝側部
34g 第2溝側面
40 第2機構部
50 シール部材内蔵装置
CS 直交断面
DL 長さ方向
DT 厚み方向
DW 幅方向
LG 溝部長さ
LS シール長さ
MP 突き合わせ力
SP 嵌め込み圧力
WC 連結幅
WG 溝幅
WS 矩形幅
WW 作業間隔
Claims (6)
- 装着用溝部を有する第1機構部と前記装着用溝部に向き合う第2機構部との間で前記装着用溝部に挿入され、長さ方向の端面を互いに押し当てて前記第1機構部と前記第2機構部との間を密封するシール部材であって、
前記長さ方向と直交する直交断面は、前記装着用溝部に嵌め込まれ前記第1機構部に保持される嵌め込み保持部と、前記嵌め込み保持部から離れた側で前記第2機構部に向けて円弧状に突出して前記第2機構部に押し当てられる押し当て作動部と、前記嵌め込み保持部と前記押し当て作動部とを連結する連結部と、を備え、
前記連結部は、前記直交断面における嵌め込み保持部から押し当て作動部までの厚み方向と交差する幅方向において、前記嵌め込み保持部および前記押し当て作動部より細いくびれを備え、
前記直交断面において、前記装着用溝部は、矩形状であり、
前記嵌め込み保持部は、前記装着用溝部に沿って嵌め込まれる嵌め込み矩形を有し、前記押し当て作動部は、前記連結部の側に矩形状の基台部と、前記第2機構部の側に前記基台部に続く円弧部とを有し、前記幅方向において前記基台部は前記嵌め込み矩形より小さく、前記くびれは、前記幅方向において左右対称に内側へ向けて凹んだ対称円弧であること、
を特徴とするシール部材。 - 請求項1に記載のシール部材であって、
前記連結部は、前記幅方向の連結幅が前記装着用溝部の溝幅に対して1/3から1/2までの間の寸法を有すること、
を特徴とするシール部材。 - 請求項1または請求項2に記載のシール部材であって、
前記嵌め込み保持部、前記押し当て作動部、および前記連結部は、一体のエラストマーで形成されていること、
を特徴とするシール部材。 - シール部材が装着された装着用溝部を有する第1機構部と、前記装着用溝部に向き合う第2機構部と、を備え、前記シール部材は、前記装着用溝部に挿入されて前記第2機構部に押し当てられ、長さ方向の端面を互いに押し当てて前記第1機構部と前記第2機構部との間を密封するシール部材内蔵装置であって、
前記装着用溝部は、前記第2機構部に平行な底面と、前記底面の一方側から前記第2機構部に向けて立ち上がった第1溝側面と、前記底面の他方側から前記第2機構部に向かって位置し、前記第1溝側面に対称に向き合う第2溝側面と、を備え、
前記底面および前記第1溝側面は、前記装着用溝部の基礎形状を画定する溝基礎部を構成し、前記第2溝側面は、前記溝基礎部に対して着脱自在に位置して前記溝基礎部に接触した状態で前記装着用溝部を画定する溝側部を構成してあり、
前記シール部材は、請求項1から請求項3までのいずれか一つに記載のシール部材であること、
を特徴とするシール部材内蔵装置。 - 請求項4に記載のシール部材内蔵装置であって、
前記第2機構部は、回転軸であり、前記第1機構部は、前記回転軸の周囲に離れて位置するハウジングであり、前記シール部材は、前記回転軸の周囲で閉路を構成していること、
を特徴とするシール部材内蔵装置。 - 請求項4または請求項5に記載のシール部材内蔵装置におけるシール部材を着脱するシール部材着脱方法であって、
前記溝基礎部に対して前記溝側部を離して前記溝基礎部と前記溝側部との間に前記シール部材の着脱作業ができる作業間隔を確保する第1工程と、
前記作業間隔を確保した状態で、前記シール部材の着脱を前記溝基礎部に対して実行する第2工程と、
前記溝基礎部に対する前記シール部材の着脱作業を施した後、前記溝側部を前記溝基礎部に対して着状態として前記装着用溝部を形成する第3工程と、を備えること、
を特徴とするシール部材着脱方法。
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