JP7338060B2 - 密封構造 - Google Patents

Description

本発明は、密封構造に関する。更に詳しくは、平面シールにおいてシール部材が加圧された際に当該シール部材がはみ出すことが抑制される密封構造に関する。

従来、２つの部材の間の隙間を密封して密封性を確保するためにシール部材を用いた密封構造を有する圧力容器や高圧タンクなどが知られている。

密封構造に用いられるシール部材としては、具体的には、Ｏリングなどであり、その装着方法によって、平面シールと円筒面シールに分類されている。平面シールとしては、例えば、特許文献１、２に記載されたシール部材などが知られている。

具体的には、特許文献１には、樹脂ライナーとバルブとの間に設けられたシール部材（図２参照）を有する圧力容器が記載されている。

特許文献２には、少なくともライナの片側が分割式であり、ライナ本体と分割体との接合面には開口端の全周に亘ってシール部材（図１２（ａ）参照）が介装され、ライナ本体及び分割体のうち一方にはシール部材に当接するシール面に向かって変形する変形部が形成されている高圧タンクが記載されている。

特開２０１３－３６６０３号公報 特開２００４－２２５８５２号公報

ここで、特許文献１、２に記載された平面シールによる圧力容器や高圧タンクでは、シール部材が加圧された際に、当該シール部材が密封している２つの部材の間にこのシール部材の一部が入り込むこと（いわゆる、シール部材がはみ出すこと）が生じる場合がある。つまり、特許文献１、２に記載のシール部材は、圧力容器などの内圧や外圧を受けた際に、圧力容器などを構成する蓋体と収容体の間に生じた隙間に入り込んでしまう場合がある。そこで、このようなことを防止するため、シール部材の隣にバックアップリングを配置することが行われている。

しかしながら、圧力容器や高圧タンクなどの高圧部品では使用中にその蓋体や収容体などが大きく変形した際に、バックアップリングと蓋体などの部材との間に隙間が発生する傾向がある。そのため、平面シールにおいてバックアップリングを採用した場合にも、シール部材がはみ出してしまうことについて更なる改良の余地があった。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、平面シールにおいて、シール部材が加圧された際に、当該シール部材がはみ出すことが抑制され、更には、耐圧性が向上された密封構造の開発を行うことにある。

本発明によれば、以下に示す、密封構造が提供される。

［１］ ２つの部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置されて、これら２つの部材間の隙間を密封する平面シールである密封装置を有する密封構造であり、
前記密封装置は、
高圧側に配置されるゴム状弾性体製のシール部材と、
前記シール部材に隣接して、当該シール部材よりも低圧側に装着される樹脂製のバックアップリングと、を備え、
前記バックアップリングは、切欠部を有する有端リング状であり、
前記切欠部は、前記バックアップリングの厚さ方向に平行に延び、且つ、前記バックアップリングの径方向と交差するように延びており、
前記シール部材と前記バックアップリングは、それぞれ、前記２つの部材から加圧された状態で当該２つの部材の間に配置されている、密封構造。

［２］ 前記切欠部は、前記バックアップリングの径方向とのなす角度が３～４５°となるように交差している、前記［１］に記載の密封構造。

［３］ 前記バックアップリングは、その外面が、前記環状溝の低圧側の側面と接するように配置されている、前記［１］または［２］に記載の密封構造。

本発明の密封構造は、平面シールにおいて、シール部材が加圧された際に、当該シール部材がはみ出すことが抑制され、更には、耐圧性が向上されるという効果を奏する。

本発明（第１の発明）の密封構造の一の実施形態を模式的に示す断面図である。 第１の発明の密封構造の一の実施形態において一部を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 第１の発明の密封構造の一の実施形態におけるバックアップリングを模式的に示す平面図である。 図３の一部を拡大して模式的に示す拡大図である。 図３のＸ－Ｘ断面を模式的に示す断面矢視図である。 第１の発明の密封構造の一の実施形態におけるシール部材及びバックアップリングを模式的に示す平面図である。 第１の発明の密封構造の一の実施形態において、密封装置に内圧が加わった状態のシール部材及びバックアップリングを模式的に示す説明図である。 密封構造の一の実施形態を模式的に示す断面図である。 密封構造の一の実施形態において一部を拡大して模式的に示す拡大断面図である。 密封構造の一の実施形態において、密封装置に内圧が加わった状態のシール部材及びバックアップリングを模式的に示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

（１）第１の発明の密封構造：
本発明（第１の発明）の密封構造の一の実施形態は、図１に示す密封構造１００である。この密封構造１００は、２つの部材１１、１２のうちの一方の部材に設けられた環状溝１５内に配置されて、これら２つの部材１１、１２間の隙間Ｓを密封する平面シールである密封装置１０を有するものである。そして、密封装置１０は、高圧側Ｈに配置されるゴム状弾性体製のシール部材３１と、このシール部材３１に隣接して、当該シール部材３１よりも低圧側Ｌに装着される樹脂製のバックアップリング３２と、を備えている。バックアップリング３２は、その一部に切欠部２０が形成された有端リング状である（図３参照）。切欠部２０は、バックアップリング３２の厚さ方向に平行に延び、且つ、バックアップリング３２の径方向と交差するように延びている。シール部材３１とバックアップリング３２は、それぞれ、２つの部材１１、１２から加圧された状態で当該２つの部材１１、１２の間に配置されている。なお、加圧された状態で配置されているため、シール部材３１とバックアップリング３２は、それぞれ、２つの部材１１、１２に接触しており、２つの部材１１、１２との間に隙間は生じていない。

この密封構造１００は、平面シールにおいて、シール部材３１が加圧された際に、当該シール部材３１がはみ出すことが抑制され、更には、高圧時にバックアップリング３２が圧力を吸収するため、耐圧性が向上されるものである。なお、平面シールは、固定シールとして用いられ、内圧用と外圧用に分類され、図１には、内圧用の平面シールを示している。

（１－１）２つの部材（蓋体、収容体）：
２つの部材１１，１２は、特に制限はなく、具体的には、図１に示すように、一方の部材１１を蓋体２１とし、他方の部材１２を収容体２２とすることができる。そして、この収容体２２の開口部１３付近には、環状溝１５が形成され、この環状溝１５内に密封装置１０が配置される。なお、環状溝１５は、蓋体２１側に形成されていてもよい。

環状溝１５は、その深さ方向の断面において、底面の形状を平面とすることができ、更に、その両方の側面を深さ方向に平行に形成することができる。つまり、環状溝１５の両側面は、環状溝１５の開口から底面まで両側面の間の距離が一定とすることができる。

なお、環状溝１５は、図８に示す態様のように、その底面１６の低圧側Ｌに、低圧側Ｌに向かって拡径するテーパー面が設けられていてもよい。

（１－２）密封装置：
密封装置１０は、高圧側Ｈに配置されるゴム状弾性体製のシール部材３１と、このシール部材３１に隣接して、当該シール部材３１よりも低圧側Ｌに装着される樹脂製のバックアップリング３２と、を備えている（図６参照）。

密封装置１０は、図２に示すように、当該密封装置１０で仕切られた一方の空間４１内の圧力が大きくなると（つまり、高圧になると）、当該圧力によって、圧力の小さい側である他方の空間４２側（低圧側Ｌ）に移動するように環状溝１５の側面１８に押し付けられる。そして、環状溝１５の側面１８に押し付けられる密封装置１０は、そのシール部材３１とバックアップリング３２とが変形する。ここで、従来の密封装置では、バックアップリングと蓋体などとの間に隙間が生じ、この隙間にシール部材が入り込むこと（いわゆる、シール部材がはみ出すこと）が生じる場合がある。しかし、本発明（第１の発明）においては、特定のバックアップリングであるバックアップリング３２を備えることにより、このシール部材３１が従来の密封装置のようにはみ出してしまうことが抑制される。

密封装置１０を構成するシール部材３１とバックアップリング３２は、それぞれ、２つの部材１１、１２から加圧された状態で当該２つの部材１１、１２の間に配置されている。シール部材３１とバックアップリング３２がこのような状態で配置されることで、２つの部材１１、１２間の隙間を密封し、その状態を維持することができる。

シール部材３１とバックアップリング３２のつぶし代は、圧力条件下において密封性が確保される限り特に制限はなく、従来公知のシール部材及びバックアップリングにおけるつぶし代と同じとすることができる。

以下、密封装置１０の各部材について説明する。

（１－２ａ）シール部材：
シール部材３１は、高圧側Ｈに配置されるゴム状弾性体製の環状の部材であり、従来公知のシール部材を適宜選択して使用することができる。シール部材３１としては、例えば、Ｏリングなどを挙げることができる。

シール部材３１の材質としては、従来公知のシール部材の材料と同じものを適宜採用することができる。具体的には、ゴムなどの合成樹脂などを挙げることができる。

シール部材３１は、その厚さ方向の断面形状について特に制限はないが、例えば、円形、楕円形などとすることができる。

（１－２ｂ）バックアップリング：
バックアップリング３２は、シール部材３１に隣接して（図１、図２、図６参照）、当該シール部材３１よりも低圧側Ｌに装着される樹脂製の部材である。そして、バックアップリング３２は、切欠部２０を有する有端リング状である。即ち、バックアップリング３２は、環状のバックアップリングの一部が切り取られて両端面の間に空間（切欠部２０）が形成されたものである。

このように切欠部２０が形成されたバックアップリング３２によると、一方の空間４１内の圧力が大きくなった際に（高圧になった際に）、バックアップリング３２の端部が上記圧力によって良好に変形する。具体的には、図７に示すように、バックアップリング３２の端部の一部が変形し、切欠部２０を埋める。このように切欠部２０が埋められると、シール部材３１がはみ出すことが抑制される。ここで、従来、バックアップリング３２を更に設けることで、シール部材３１がはみ出すことを抑制することが行われている。しかし、未だに、高圧部品では使用中に蓋体などの部材が大きく変形し、バックアップリングと蓋体などの部材との間に隙間が発生する傾向がある。このように隙間が発生する場合、従来のバックアップリングでは蓋体などの部材の変形に対して十分に追従できないおそれがあり、隙間を防止できない可能性もある。その結果、バックアップリングと蓋体などの部材との間の隙間にシール部材が入り込み、シール部材がはみ出すおそれがある。このような場合にも、バックアップリング３２に切欠部２０を形成することで、例えば、切欠部２０ではなく単なる切断部である場合（即ち、バックアップリングの両端面が接している場合）に比べて、蓋体などの部材が大きく変形して隙間が生じた場合にもシール部材３１がはみ出すことが抑制される。これは、有端リング状であるバックアップリング３２の、Ｏリングなどのシール部材３１が接触する側の切断部の端部３７が薄く、端部剛性が低下しており、更に、切欠部２０（隙間）を有することでこの切断部の端部３７がより変形し易いためである。

切欠部２０は、図３～図５に示すように、バックアップリング３２の厚さ方向に平行に延び、且つ、バックアップリング３２の径方向と交差するように延びている。

「バックアップリング３２の径方向と交差する」とは、図３に示すように、バックアップリング３２の中心Ｏ１と切欠部２０の中心Ｏ２を通る直線Ｌ１を引き、更に、バックアップリング３２の中心Ｏ１を通り切欠部２０の延びる方向に平行な直線Ｌ２を引いたとき、直線Ｌ１と直線Ｌ２が交差することを意味する。なお、切欠部２０の中心Ｏ２は、図４に示すように、一方の端面３５の内面３８側の端点Ａと他方の端面３６の外面３９側の端点ｂを結ぶ直線Ｔ１を引き、更に、一方の端面３５の外面３９側の端点Ｂと他方の端面３６の内面３８側の端点ａを結ぶ直線Ｔ２を引いたとき、直線Ｔ１と直線Ｔ２との交点を意味する。

切欠部２０の幅Ｄ（即ち、バックアップリング３２の両端面の間の最大距離）は、特に制限はなく、適宜設定することができる。

切欠部２０は、バックアップリング３２の径方向とのなす角度θ１（即ち、直線Ｌ１と直線Ｌ２とのなす角度θ１（鋭角））（図３参照）が３～４５°となるように交差していることがよい。このようにすると、バックアップリング３２の端部の一部が変形し易く、シール部材３１がはみ出すことが良好に抑制される。

バックアップリング３２は、その厚さ方向の断面形状について特に制限はないが、例えば、四角形、六角形などの多角形とすることができる。

バックアップリング３２の材質としては、従来公知のバックアップリングの材料と同じものを適宜採用することができる。具体的には、ナイロン６（ＰＡ６）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹脂などを挙げることができる。

バックアップリング３２は、図１、図２に示すように、その低圧側Ｌの端面３３（外面３９）が、環状溝１５の低圧側Ｌの側面１８と接するように配置されていることがよい。即ち、バックアップリング３２は、環状溝１５の低圧側Ｌの側面１８との間に隙間がないように配置されることがよい。このような構成を採用すると、一方の空間４１内の圧力が大きくなった際に（高圧になった際に）、バックアップリング３２の端部が上記圧力によって良好に変形し、シール部材３１がはみ出ることが良好に抑制される。

（２）密封構造の使用方法：
本発明の密封構造の使用方法について、密封構造１００に基づいて以下に説明する。２つの部材は、一方が蓋体２１であり、他方が収容体２２である。

まず、収容体２２に形成された環状溝１５に、密封装置１０を嵌め込む。その後、この収容体２２に蓋体２１を載せ、蓋体２１を収容体２２に固定する。このようにすると、収容体２２内が密封される。

密封装置１０は、収容体２２内からの内圧を受ける。この内圧を、図７中、矢印で示す。そして、密封装置１０は、この密封装置１０で仕切られた一方の空間４１内の圧力が大きくなると、当該圧力によって、圧力の小さい側である他方の空間４２側に移動するように環状溝１５の側面１８に押し付けられて変形する。このとき、図７に示すように、有端リング状のバックアップリング３２は、その端部の一部が変形し、切欠部２０を埋める。このように切欠部２０が埋められると、シール部材３１がはみ出すことが抑制される。また、シール部材３１の耐圧性が向上される。

（３）密封構造：
密封構造の一の実施形態は、図８に示す密封構造２００である。この密封構造２００は、２つの部材１１、１２のうちの一方の部材に設けられた環状溝１５内に配置されて、これら２つの部材１１、１２間の隙間Ｓを密封する平面シールである密封装置を有するものである。環状溝１５における底面１６の低圧側Ｌには、低圧側Ｌに向かって拡径するテーパー面である溝テーパー面５１が設けられている（図９参照）。そして、密封装置１０は、高圧側Ｈに配置されるゴム状弾性体製のシール部材３１と、このシール部材３１に隣接して、当該シール部材３１よりも低圧側Ｌに装着される樹脂製のバックアップリング３２と、を備えている。バックアップリング３２の底面１６は、バックアップリング３２の一方の開口から他方の開口に向かって拡径するテーパー面である。バックアップリング３２のテーパー面は、環状溝１５のテーパー面とのなす角度θ２が、０°超である。バックアップリング３２は、その低圧側Ｌの端面３３（外面３９）と環状溝１５の低圧側Ｌの側面１８との間に隙間５５を有するように配置されている。シール部材３１とバックアップリング３２は、それぞれ、２つの部材１１、１２から加圧された状態で当該２つの部材１１、１２の間に配置されている。なお、加圧された状態で配置されているため、シール部材３１とバックアップリング３２は、それぞれ、２つの部材１１、１２に接触しており、２つの部材１１、１２との間に隙間は生じていない。

この密封構造２００は、平面シールにおいて、シール部材３１が加圧された際に、当該シール部材３１がはみ出すことが抑制され、更には、高圧時にバックアップリング３２が圧力を吸収するため、耐圧性が向上されるものである。なお、平面シールは、固定シールとして用いられ、内圧用と外圧用に分類され、図８には、内圧用の平面シールを示している。

ここで、従来、バックアップリング３２を更に設けることで、シール部材３１がはみ出すことを抑制することが行われている。しかし、未だに、高圧部品では使用中に蓋体などの部材が大きく変形し、バックアップリングと蓋体などの部材との間に隙間が発生する傾向がある。このように隙間が発生する場合、従来のバックアップリングでは蓋体などの部材の変形に対して十分に追従できないおそれがあり、隙間を防止できない可能性もある。その結果、バックアップリングと蓋体などの部材との間の隙間にシール部材が入り込み、シール部材がはみ出すおそれがある。このような場合にも、本発明の構成を採用することによって、バックアップリング３２がテーパー面を上り隙間に追従するため、蓋体などの部材が大きく変形して隙間が生じた場合にもシール部材３１がはみ出すことが抑制される。具体的には、バックアップリング３２は、その低圧側Ｌの端面と環状溝１５の低圧側Ｌの側面１８との間に隙間５５を有するように配置されているので、シール部材３１から押された際に、この隙間５５を設けた分、径が広がるように移動（変形）することができる。更に、バックアップリング３２のテーパー面と環状溝１５のテーパー面とのなす角度θ２が０°超であることによって、バックアップリング３２の底面の全部が、環状溝１５のテーパー面と接している場合に比べて、蓋体などの部材が大きく変形して隙間が生じた場合にもシール部材３１がはみ出すことが抑制される。

（３－１）２つの部材（第１部材、第２つの部材）：
２つの部材１１，１２は、特に制限はなく、具体的には、図８に示すように、一方の部材１１を蓋体２１とし、他方の部材１２を収容体２２とすることができる。そして、この収容体２２の開口部１３付近には、環状溝１５が形成され、この環状溝１５内に密封装置１０が配置される。なお、環状溝１５は、蓋体２１に形成されていてもよい。

本実施形態においては、環状溝１５における底面１６の低圧側Ｌには、低圧側Ｌに向かって拡径するテーパー面である溝テーパー面５１が設けられている。

このような溝テーパー面５１を有する環状溝１５を設け、この溝テーパー面５１上にバックアップリング３２を配置すると（図８、図９参照）、シール部材３１が収容体２２内の内圧（圧力）によって径が広がるように移動した場合、このシール部材３１に押されてバックアップリング３２が溝テーパー面５１を上がり（図１０参照）、バックアップリング３２と蓋体２１の間に隙間が生じることが防止される。それにより、シール部材３１が加圧された際に、当該シール部材３１がはみ出すことが抑制される。

環状溝１５において、この環状溝１５の底面１６の延長線と溝テーパー面５１とのなす角度θ３は、４５～８５°とすることができ、更に５０～８０°とすることができる。このような角度とすることによって、シール部材３１が加圧された際に、当該シール部材３１がはみ出すことが更に良好に抑制される。

角度θ３は、より具体的には、環状溝１５の深さ方向の断面において、環状溝１５の底面１６の延長線と溝テーパー面５１とのなす角度（鋭角）である（図９参照）。

（３－２）密封構造：
密封装置１０は、高圧側Ｈに配置されるゴム状弾性体製のシール部材３１と、このシール部材３１に隣接して、当該シール部材３１よりも低圧側Ｌに装着される樹脂製のバックアップリング３２と、を備えている。

密封装置１０は、当該密封装置１０で仕切られた一方の空間４１内の圧力が大きくなると（つまり、高圧になると）、当該圧力によって、圧力の小さい側である他方の空間４２側（低圧側Ｌ）に移動するように環状溝１５の側面１８に押し付けられる（図９、図１０参照）。そして、環状溝１５の側面１８に押し付けられる密封装置１０は、そのシール部材３１とバックアップリング３２とが変形する。ここで、従来の密封装置では、バックアップリングと蓋体などとの間に隙間が生じ、この隙間にシール部材が入り込むこと（いわゆる、シール部材がはみ出すこと）が生じる場合がある。しかし、本発明（第２の発明）においては、溝テーパー面５１とこの溝テーパー面５１上に配置された特定のバックアップリングであるバックアップリング３２とを備え、バックアップリング３２が環状溝１５の側面１８との間に隙間５５を有するように配置されていることにより、このシール部材３１が上記のようにはみ出すことを抑制することができる。

密封装置１０を構成するシール部材３１とバックアップリング３２は、それぞれ、２つの部材１１、１２から加圧された状態で当該２つの部材１１、１２の間に配置されており、このような状態で配置されることで、２つの部材１１、１２間の隙間を密封し、その状態を維持することができる。

シール部材３１とバックアップリング３２のつぶし代は、圧力条件下においてシール性が確保される限り特に制限はなく、従来公知のシール部材及びバックアップリングにおけるつぶし代と同じとすることができる。

以下、密封装置１０の各部材について説明する。

（３－２ａ）シール部材：
シール部材３１は、高圧側Ｈに配置されるゴム状弾性体製の環状の部材であり、従来公知のシール部材を適宜選択して使用することができる。シール部材３１としては、例えば、Ｏリングなどを挙げることができる。

シール部材３１の材質としては、従来公知のシール部材の材料と同じものを適宜採用することができる。具体的には、ゴムなどの合成樹脂などを挙げることができる。

シール部材３１は、その厚さ方向の断面形状について特に制限はないが、例えば、円形、楕円形などとすることができる。

（３－２ｂ）バックアップリング：
バックアップリング３２は、上述したように、シール部材３１に隣接して、当該シール部材３１よりも低圧側Ｌに装着される樹脂製のものである。このバックアップリング３２を所定の状態で設けることにより、シール部材３１がはみ出すことが抑制される。更に、シール部材３１の耐圧性が向上される。

バックアップリング３２の底面３４は、バックアップリング３２の一方の開口から他方の開口に向かって拡径するテーパー面（底面テーパー面）である。即ち、バックアップリング３２は、一方の開口側に円錐状の傾斜面を有している。

バックアップリング３２の底面３４である底面テーパー面は、環状溝１５のテーパー面とのなす角度θ２が、０°超である。別言すると、環状溝１５の底面１６の延長線とバックアップリング３２の底面３４とのなす角度を角度αとし、環状溝１５の底面１６の延長線と環状溝１５のテーパー面とのなす角度を角度βとしたとき、角度αと角度βを比較すると、角度αの方が角度βよりも大きいことになる。上記角度θ２は、５～２５°であることがよく、５～１５°であることが更によい。このようにすると、バックアップリング３２が倒れにくくなるため、シール部材３１がはみ出すことが抑制される。更に、シール部材３１の耐圧性が向上される。

バックアップリング３２は、その低圧側Ｌの端面３３（外面３９）が、環状溝１５の低圧側Ｌの側面１８との間に隙間５５を有するように配置されている。このように隙間５５を有すると、バックアップリング３２の底面３４（底面テーパー面）と環状溝１５の溝テーパー面５１とのなす角度が０°超であることと相俟って、バックアップリング３２がシール部材３１から押された際に、この隙間５５が設けられている分、径が広がるように移動（変形）する。そして、バックアップリング３２と蓋体２１などの部材との間に隙間が形成されることが防止され、この隙間にシール部材３１が入り込んでしまうこと（つまり、シール部材３１がはみ出すこと）を抑制することができる。

バックアップリング３２は、上述のような切欠部が無い環状体であってもよいし、その一部が切断されて切込みが形成された有端リング状であってもよい。有端リング状である場合、上述した第１の発明におけるバックアップリング３２のように切欠部２０を有する有端リング状であってもよいし、両端面３５，３６が接した状態（切欠部２０のように両端面３５，３６の間に間隔を設けたものでない）でもよい。このように有端リング状とすると、バックアップリング３２がシール部材３１から力を受けた際にその径が広がり易くなる。なお、上述した第１の発明におけるバックアップリング３２の切欠部２０と同じ方向の切込みを設けることで、バックアップリング３２によってシール部材３１を傷付けることを回避することができる。

バックアップリング３２の材質としては、従来公知のバックアップリングの材料と同じものを適宜採用することができる。具体的には、ナイロン６（ＰＡ６）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などの合成樹脂などを挙げることができる。
（４）密封構造の使用方法：
密封構造の使用方法について、密封構造２００に基づいて以下に説明する。２つの部材は、一方の部材１１が蓋体２１であり、他方の部材１２が収容体２２である。

まず、収容体２２に形成された環状溝１５に、密封装置１０を嵌め込む。その後、この収容体２２に蓋体２１を載せ、蓋体２１を収容体２２に固定する。このようにすると、収容体２２内が密封される。

密封装置１０は、収容体２２内からの内圧を受ける。この内圧を、図１０中、白抜き矢印で示す。そして、密封装置１０は、この密封装置１０で仕切られた一方の空間４１内の圧力が大きくなると、このシール部材３１に押されてバックアップリング３２が溝テーパー面５１を上がり、バックアップリング３２と蓋体２１の間に隙間が生じることが防止される。それにより、シール部材３１が加圧された際に、当該シール部材３１がはみ出すことが抑制される。更には、バックアップリング３２が圧力を吸収するため、シール部材３１の耐圧性が向上される。

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示すような密封構造を作製した。この密封構造は、蓋体と収容体の２つの部材において収容体の開口部に形成された環状溝内に、ゴム材料からなる環状のシール部材とゴム材料からなるバックアップリングを有する密封装置を配置していた。そして、密封装置を構成するシール部材とバックアップリングは、それぞれ、蓋体と収容体から加圧された状態でこれらの蓋体と収容体の間に配置されていた。シール部材は、断面形状が円形のＯリングであった。バックアップリングは、切欠部を有する有端リング状であった。このバックアップリングは、シール部材に隣接して、当該シール部材よりも低圧側に装着され、かつ、その低圧側の端面（外面）が、環状溝の低圧側の側面と接するように配置されていた。更に、切欠部は、バックアップリングの厚さ方向に平行に延び、且つ、バックアップリングの径方向と交差するように延びていた。切欠部は、バックアップリングの径方向とのなす角度（角度θ１）が３～４５°の範囲であった。

作製した密封構造は、収容体に内圧が生じると、シール部材が外方に広がり（外方に広がるように移動し）、隣接するバックアップリングの径を広げるように当該バックアップリングを押し付ける。このとき、バックアップリングの切欠部が埋まるように変形する（図７参照）。このようにして、シール部材がはみ出すことが抑制されると考えられる。更には、バックアップリングが圧力を吸収するため、耐圧性が向上されると考えられる。

（比較例１）
両端面の間に間隔を開けずに接触させた有端リング状のバックアップリングとしたこと（切欠部を設けない）以外は、実施例１と同様にして密封構造を作製した。そして、この密封構造は、実施例１と同様に収容体内の内圧が大きくなってシール部材が加圧された際に、当該シール部材がはみ出すことを抑制する効果が十分でないと考えられる。また、耐圧性の向上も認められないと考えられる。

（参考例２）
図８に示すような密封構造を作製した。この密封構造は、蓋体と収容体の２つの部材において収容体の開口部に形成された環状溝内に、ゴム材料からなる環状のシール部材とゴム材料からなるバックアップリングを有する密封装置を配置していた。そして、密封装置を構成するシール部材とバックアップリングは、それぞれ、蓋体と収容体から加圧された状態でこれらの蓋体と収容体の間に配置されていた。シール部材は、断面形状が円形のＯリングであった。バックアップリングは、シール部材に隣接して、当該シール部材よりも低圧側に装着されていた。

環状溝における底面の低圧側には、低圧側に向かって拡径するテーパー面（溝テーパー面）が設けられていた。

バックアップリングの底面は、バックアップリングの一方の開口から他方の開口に向かって拡径するテーパー面であった。更に、バックアップリングのテーパー面は、環状溝のテーパー面とのなす角度（角度θ２）が、０°超であり、特に５～２５°の範囲であった。バックアップリングは、その低圧側の端面（外面）が、環状溝の低圧側の側面との間に隙間を有するように配置されていた。

作製した密封構造は、収容体に内圧が生じると、シール部材が外方に広がり（外方に広がるように移動し）、隣接するバックアップリングの径を広げるように当該バックアップリングを押し付ける。このとき、バックアップリングは、溝テーパー面を上るように移動する。このように移動することで、バックアップリングと蓋体との間に隙間が形成されることが防止され、この隙間にシール部材が入り込んでしまうこと（つまり、シール部材がはみ出すこと）を抑制されると考えられる。更には、バックアップリングが圧力を吸収するため、耐圧性が向上されると考えられる。

（比較例２）
バックアップリングのテーパー面と環状溝のテーパー面とのなす角度（角度θ２）が、０°となるようにしたこと以外は、参考例２と同様にして密封構造を作製した。そして、この密封構造は、参考例２と同様に収容体内の内圧が大きくなってシール部材が加圧された際に、当該シール部材がはみ出すことを抑制する効果が十分でないと考えられる。また、耐圧性の向上も認められないと考えられる。

実施例１、比較例１，２から分かるように、実施例１の密封構造では、比較例１，２の密封構造に比べて、シール部材が加圧された際に、当該シール部材がはみ出すことが抑制されると推測される。更に、高圧時にバックアップリングが圧力を吸収するため、耐圧性が向上されると推測される。

本発明の密封構造は、車両などの各種装置において密封性を必要とする部分に用いられる密封構造として採用することができる。

１０：密封装置
１１，１２：２つの部材
１３：開口部
１５：環状溝
１６：底面
１８：環状溝の側面
２１：蓋体
２２：収容体
３１：シール部材
３２：バックアップリング
３３：バックアップリングの側面
３４：バックアップリングの底面
３５：一方の端面
３６：他方の端面
３７：切断部の端部
３８：内面
３９：外面
４１：一方の空間
４２：他方の空間
５１：テーパー面
５５：隙間
Ｄ：切欠部の幅
Ｈ：高圧側
Ｌ：低圧側
Ｓ：隙間

Claims (3)

1. ２つの部材のうちの一方の部材に設けられた環状溝内に配置されて、これら２つの部材間の隙間を密封する平面シールである密封装置を有する密封構造であり、
   前記密封装置は、
   高圧側に配置されるゴム状弾性体製のシール部材と、
   前記シール部材に隣接して、当該シール部材よりも低圧側に装着される樹脂製のバックアップリングと、を備え、
   前記バックアップリングは、切欠部を有する有端リング状であり、
   前記切欠部は、前記バックアップリングの厚さ方向に平行に延び、且つ、前記バックアップリングの径方向と交差するように延びており、
   前記シール部材と前記バックアップリングは、それぞれ、前記２つの部材から加圧された状態で当該２つの部材の間に配置されている、密封構造。
2. 前記切欠部は、前記バックアップリングの径方向とのなす角度が３～４５°となるように交差している、請求項１に記載の密封構造。
3. 前記バックアップリングは、その外面が、前記環状溝の低圧側の側面と接するように配置されている、請求項１または２に記載の密封構造。
   

Images