JP7403752B2 - 軸シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、ロッドの摺動部に配置される軸シール構造に関する。

従来から、薬品等の液体または蒸気の中で作動するロッドと、ロッドを収容するボデイとの間に、Ｖパッキンからなる軸シールを配置する技術が知られている。例えば、特許文献１には、バルブロッドとバルブボデイとの間をシールするバルブロッド用シールとして、フッ素ゴム製のＶパッキンをフッ素樹脂製のＶパッキンで挟んだ構造が記載されている。これにより、低温から高温まで幅広くシール性を確保しようとしている。これらのＶパッキンは、スプリングの反力によりバルブロッドおよびバルブボデイに強く押し付けられている。

また、特許文献２には、流体圧送装置のピストンとシリンダヘッドとの間に装着されるパッキンとして、フッ素樹脂製のＶパッキンを多段に積み重ねた構造が記載されている。このＶパッキンは、頂部の厚みを他の部分と比べて薄肉とし、裏側頂角を表側頂角よりも小さくしたものである。このＶパッキンを多段に積み重ねて締め付けると、外側への張り出し量が大きくなり、液漏れの防止効果が安定的に得られるとされている。

実開平４－４９２８２号公報 実開平３－９６４６８号公報

しかしながら、これらの多段に積み重ねられたＶパッキンは、各パッキンのシール部が相互に圧接しながら対象部材に強く押し付けられる構造となっており、シール部における摩耗が大きい。また、すべてのＶパッキンの摩耗が同時に進行する。このため、軸シールの寿命が短くなるおそれがある。

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

本発明に係る軸シール構造は、所定の流体中で駆動され軸線方向に移動可能なロッドと、ロッドを収容するホルダとの間に配置され、多段に積み重ねた複数のＶパッキンを有する。Ｖパッキンは、厚肉環状の頂部と、頂部から斜め内方に延びる薄肉の内側スカート部と、頂部から斜め外方に延びる薄肉の外側スカート部とからなる。内側スカート部はその先端部においてロッドの外面に摺接し、外側スカート部はその先端部においてホルダの内面に当接する。隣り合う頂部は相互に当接し、隣り合う内側スカート部および隣り合う外側スカート部は相互に干渉しない。

また、本発明に係る軸シール構造は、所定の流体中で駆動され軸線方向に移動可能なロッドと、ロッドを収容するホルダとの間に配置され、多段に積み重ねた複数のＵパッキンを有する。Ｕパッキンは、厚肉環状の頂部と、頂部から内方および軸方向に延びる薄肉の内側スカート部と、頂部から外方および軸方向に延びる薄肉の外側スカート部とからなる。内側スカート部は、ロッドの外面に摺接するリブを備え、外側スカート部は、ホルダの内面に当接するリブを備える。隣り合う頂部は相互に当接し、隣り合う内側スカート部および隣り合う外側スカート部は相互に干渉しない。

上記軸シール構造によれば、内側スカート部および外側スカート部が流体の圧力を受けて弾性変形することで、ＶパッキンまたはＵパッキンが良好なシール性を発揮することができる。また、複数のＶパッキンまたはＵパッキンの摩耗が同時に進行することがないので、長期にわたって良好なシール性を持続させることができる。

本発明に係る軸シール構造は、厚肉の頂部と、薄肉の内側スカート部と、薄肉の外側スカート部とからなる複数のＶパッキンまたはＵパッキンを有し、隣り合う内側スカート部および外側スカート部は相互に干渉しない。このため、長期にわたって良好なシール性を持続させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る軸シール構造を採用したアングルシートバルブの外観図である。 図２は、図１のアングルシートバルブのＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図である。 図３は、図２のアングルシートバルブにおける軸シール構造の拡大図である。 図４は、図３の軸シール構造におけるＶパッキンの断面図である。 図５は、図１のアングルシートバルブが所定の動作状態にあるときの図２に対応する図である。 図６は、本発明の第２実施形態に係る軸シール構造を示す図３に相当する図である。 図７は、図６の軸シール構造におけるＵパッキンの断面図である。 図８は、参考例の軸シール構造の断面図である。

以下の説明において、上下の方向に関する言葉を用いたときは、図面上での向きをいうものであり、「斜め上」の意味を含めて単に「上」といい、「斜め下」の意味を含めて単に「下」という。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る軸シール構造１２について、図１～図５を参照しながら説明する。図１および図２には、軸シール構造１２を採用したアングルシートバルブ１０が示されている。アングルシートバルブ１０は、例えば、飲料容器を洗浄するための薬液、医療機器等に蒸気滅菌するための蒸気等の流体（以下、単に「流体」という）の流れを制御するために用いられる。アングルシートバルブ１０は、特に大流量の制御に適したものである。アングルシートバルブ１０は、バルブ機構部と駆動機構部とからなる。バルブ機構部は、バルブボデイ３８およびバルブロッド（ロッド）３２を備える。駆動機構部は、シリンダチューブ５６およびピストン５８を備える。

バルブボデイ３８は、内部に流体通路４０ａを有する直管状の主管部４０と、主管部４０に斜めに交差する傾斜管部４２とを有する。傾斜管部４２は、主管部４０と一体に成形される。傾斜管部４２の軸線ＣＬ２は、主管部４０の軸線ＣＬ１に対して所定の角度（例えば４５度）で交差する。主管部４０の一端部は、入口ポート４０ｂを備え、主管部４０の他端部は、出口ポート４０ｃを備える。傾斜管部４２の内部は、主管部４０の流体通路４０ａと繋がっている。

主管部４０の底壁は、傾斜管部４２に向かって突出する隆起部４０ｄを備える。バルブボデイ３８は、主管部４０と傾斜管部４２が鈍角をなして交差する部分のバルブボデイ３８の内壁から隆起部４０ｄにわたって、環状の弁座４０ｅを備える。弁座４０ｅは、傾斜管部４２の軸線ＣＬ２に垂直な環状のシール面を構成している。

傾斜管部４２の上部には、有底円筒状のホルダ３４が取り付けられている。詳細に述べると、傾斜管部４２の上部内周には、段部４２ａを経て雌ねじを有する大径孔部４２ｂが形成されている。ホルダ３４の下部外周には、第１段部３４ａを経て大径部３４ｂが形成されている（図３参照）。ホルダ３４の大径部３４ｂが傾斜管部４２の段部４２ａに当接する位置までホルダ３４が傾斜管部４２の大径孔部４２ｂに嵌合される。その後、雄ねじを有する固定用筒体５４が傾斜管部４２の上側からホルダ３４と傾斜管部４２との間に挿入される。そして、固定用筒体５４が傾斜管部４２に螺合され、固定用筒体５４の先端がホルダ３４の第１段部３４ａに当接することで、ホルダ３４が傾斜管部４２に固定される。ホルダ３４の大径部３４ｂには、傾斜管部４２の大径孔部４２ｂの壁面に当接するシール材３６ａが装着されている。

ホルダ３４の上部は、傾斜管部４２から上方に延び、その端部に後述するロッドカバー６６が取り付けられている。ホルダ３４の内周には、第１ガイドブッシュ２４および第２ガイドブッシュ２６が取り付けられている。第１ガイドブッシュ２４および第２ガイドブッシュ２６は、バルブロッド３２を軸方向に移動可能に案内する。ホルダ３４の下端には、押え板２８が取り付けられる。押え板２８と第１ガイドブッシュ２４との間にスクレーパ３０および複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃが装着される。第１ガイドブッシュ２４と第２ガイドブッシュ２６との間に補助パッキン２２が装着される。これら軸シール構造１２の詳細については後述する。

バルブロッド３２の下端部には、弁座４０ｅに当接可能な弁体４４が連結されている。詳細に述べると、弁体４４は、上方に開口する有底状の孔部４４ａおよび一対のピン孔４４ｂを有する。孔部４４ａは、弁体４４の軸線ＣＬ２（傾斜管部４２の軸線と共通）に沿って延びる。各ピン孔４４ｂは、弁体４４の軸線ＣＬ２と直交する方向に延び、孔部４４ａの壁面および弁体４４の側面に開口する。一方、バルブロッド３２の下端部は、ピン孔３２ａを有する。ピン孔３２ａは、バルブロッド３２の軸線ＣＬ２と直交する向きに延び、バルブロッド３２を横方向に貫通する。バルブロッド３２の下端部が弁体４４の孔部４４ａに挿入され、弁体４４の一対のピン孔４４ｂおよびバルブロッド３２のピン孔３２ａに連結ピン４８が圧入されることで、弁体４４がバルブロッド３２に固定される。

弁体４４は、傾斜管部４２の内部に配置される。弁体４４がバルブロッド３２とともに最下端まで移動すると、弁体４４に装着されたシール部材４６が弁座４０ｅに当接し、入口ポート４０ｂと出口ポート４０ｃとの連通が遮断される。弁体４４の移動方向は、流体が入口ポート４０ｂから出口ポート４０ｃに向かって流れる方向に対して所定角度傾斜している。なお、参照符号５０および５２で示される部材は、シール部材４６を弁体４４に固定するためのナットおよび座金である。

バルブロッド３２は、第１ガイドブッシュ２４および第２ガイドブッシュ２６に挿通され、ホルダ３４から上方に延びている。バルブロッド３２の上端部は、縮径されて、先端に雄ねじが形成された小径部３２ｂとなっている。バルブロッド３２の小径部３２ｂに補強プレート７４、ピストン５８および座金７６が挿通され、その外側から接続ロッド７８が小径部３２ｂに螺合されることで、ピストン５８がバルブロッド３２の上端部に取り付けられる。

円筒状のシリンダチューブ５６の内部にはピストン５８が配置されている。シリンダチューブ５６の上端側は、ヘッドカバー６２およびキャップ６４により閉塞される。シリンダチューブ５６の下端側は、ロッドカバー６６により閉塞される。ピストン５８とロッドカバー６６との間には、エア圧を導入可能な圧力室７０が存在する。圧力室７０に対するエアの給排は、ロッドカバー６６の給排ポート６６ａを介して行われる。なお、参照符号６７ａで示されるのは、ピストン５８とヘッドカバー６２との間に存在する室６７内のエア等を排出するためのポートである。

ピストン５８とヘッドカバー６２との間には、ピストン５８を下方に付勢する一組のスプリング７２ａ、７２ｂが配置されている。ピストン５８の外周には、シリンダチューブ５６に摺接するピストンパッキン６０が装着されている。また、ホルダ３４には、ロッドカバー６６に当接するシール材３６ｂおよびバルブロッド３２に摺接するシール材３６ｃが装着されている。これらのシール材により、圧力室７０が外部から気密に保持されるとともに、圧力室７０がホルダ３４の内部空間から気密に保持される。

圧力室７０にエアが導入されると、ピストン５８は、スプリング７２ａ、７２ｂの付勢力に抗して上方に駆動され、バルブロッド３２および弁体４４が上方に移動する。一方、圧力室７０のエアが排出されると、ピストン５８は、スプリング７２ａ、７２ｂの付勢力により下方に駆動され、バルブロッド３２および弁体４４が下方に移動する。圧力室７０に導入するエアの圧力を調整することにより、ピストン５８の位置を変更することができ、それにより弁体４４の開度を調整することができる。

（軸シール構造１２の詳細）
Ｖパッキン１４ａ～１４ｃは、フッ素樹脂製であり、耐薬品性および耐蒸気性に優れている。図４に示されるように、Ｖ字状の断面を有するＶパッキン１４ａ～１４ｃは、厚肉の頂部１６と、頂部１６から斜め内方に延びる薄肉の内側スカート部１８と、頂部１６から斜め外方に延びる薄肉の外側スカート部２０とを有する。頂部１６は、内側スカート部１８および外側スカート部２０とは反対側に突出する環状の凸部１６ａを有する。複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃは、それぞれの頂部１６が弁体４４から離れた側に位置するようにして、かつ、バルブロッド３２の軸線ＣＬ２（傾斜管部４２の軸線と共通）方向に積み重なるようにして配置される。

隣り合うＶパッキン１４ａ～１４ｃの頂部１６は、一方の凸部１６ａが他方の頂部１６の背面１６ｂに当接することで、相互に当接している。一方、隣り合うＶパッキン１４ａ～１４ｃの内側スカート部１８および外側スカート部２０は、隙間を隔てて対峙しており、相互に干渉しない。Ｖパッキン１４ａ～１４ｃの内側スカート部１８は、その先端内周部１８ａにおいてバルブロッド３２の外面に摺接する。また、Ｖパッキン１４ａ～１４ｃの外側スカート部２０は、その先端外周部２０ａにおいてホルダ３４の内面に当接する。

本実施形態は、下段のＶパッキン１４ａ、中段のＶパッキン１４ｂおよび上段のＶパッキン１４ｃの合計３つのＶパッキン１４ａ～１４ｃを備えているが、Ｖパッキンの数はこれに限られるものではない。

補助パッキン２２は、ＦＫＭ等のゴムからなり、シール性に優れている。Ｕ字状の断面を有する補助パッキン２２は、環状板部２２ａと、環状板部２２ａの内周部から延びる内側円筒部２２ｂと、環状板部２２ａの外周部から延びる外側円筒部２２ｃとを有する。補助パッキン２２の内側円筒部２２ｂは、その内周においてバルブロッド３２の外面に摺接する。補助パッキン２２の外側円筒部２２ｃは、その外周においてホルダ３４の内面に当接する。

ＰＰＳ等の樹脂からなる第１ガイドブッシュ２４は、ホルダ３４の内周に備えられた第２段部３４ｃに係止され、位置決めされる。第１ガイドブッシュ２４は、上段のＶパッキン１４ｃを収容する凹部２４ａを備え、該凹部２４ａの底面において上段のＶパッキン１４ｃの凸部１６ａに当接する。また、第１ガイドブッシュ２４は、補助パッキン２２の内側円筒部２２ｂと外側円筒部２２ｃとの間に入り込む突出部２４ｂを備える。

ＰＰＳ等の樹脂からなる第２ガイドブッシュ２６は、ホルダ３４の内周に備えられた第３段部３４ｄに係止され、位置決めされる。第２ガイドブッシュ２６の下端面は、補助パッキン２２の環状板部２２ａに当接する。異物を除去するためのスクレーパ３０は、ＰＥＥＫ等の樹脂からなり、押え板２８によって位置決めされる。スクレーパ３０の頂部は、下段のＶパッキン１４ａの頂部１６の背面１６ｂに当接する。複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃは、スクレーパ３０と第１ガイドブッシュ２４との間で挟持され、隣り合う頂部１６が相互に圧接する。

複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃおよび補助パッキン２２を含む軸シール構造１２を含むアングルシートバルブ１０の構成は、以上のとおりである。次に、その作用について説明する。

図２に示されるように、弁体４４のシール部材４６が弁座４０ｅに当接している状態を初期状態とする。初期状態において、圧力室７０にエアは導入されておらず、ピストン５８は、スプリング７２ａ、７２ｂの付勢力により最下端に位置している。ここで、バルブボデイ３８の入口ポート４０ｂに流体が供給されると、弁体４４の下端面に流体圧が作用する。しかしながら、該流体圧が弁体４４を押し上げる力よりもスプリング７２ａ、７２ｂの付勢力の方が大きいため、弁体４４は移動しない。

この状態で、図示しない切換弁が操作され、給排ポート６６ａから圧力室７０にエアが供給される。すると、ピストン５８に作用するエア圧によってピストン５８を押し上げる力がスプリング７２ａ、７２ｂの付勢力を上回り、ピストン５８が上方に移動する。そして、圧力室７０に蓄積されるエア圧によってピストン５８が押し上げられる力と、縮小するスプリング７２ａ、７２ｂの反力によってピストン５８が押し下げられる力とが釣り合う位置まで、ピストン５８が移動する（図５参照）。なお、厳密には、ピストン５８が押し上げられる力として、弁体４４に作用する流体の圧力にバルブロッド３２の断面積を掛け合わせた力が含まれる。

こうして、弁体４４は弁座４０ｅから離間し、入口ポート４０ｂから供給される流体は、弁体４４と弁座４０ｅとが離間する距離に応じた流量で、出口ポート４０ｃから吐出される。その後、切換弁が操作され、圧力室７０のエアが給排ポート６６ａから外部に排出される。すると、ピストン５８は、スプリング７２ａ、７２ｂの付勢力によって最下端まで移動し、弁体４４のシール部材４６が弁座４０ｅに当接する。これにより、入口ポート４０ｂと出口ポート４０ｃの連通が遮断され、出口ポート４０ｃからの流体の吐出が止まる。

入口ポート４０ｂから供給される流体は、弁体４４が弁座４０ｅから離間する度に傾斜管部４２内に充満する。複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃと補助パッキン２２を含む軸シール構造１２により、傾斜管部４２内の流体が外部に漏出することが阻止される。

具体的には、下段のＶパッキン１４ａが傾斜管部４２内の流体の圧力を受け、薄肉の内側スカート部１８が弾性変形し、その先端内周部１８ａがバルブロッド３２の外面に当接する圧力が高まる。また、薄肉の外側スカート部２０が弾性変形し、その先端外周部２０ａがホルダ３４の内面に当接する圧力が高まる。これにより、下段のＶパッキン１４ａが高いシール性を発揮し、傾斜管部４２内の流体が下段のＶパッキン１４ａを通過することが効果的に抑制される。わずかな流体が下段のＶパッキン１４ａを通過した場合は、補助パッキン２２により外部に漏出することが阻止される。

アングルシートバルブ１０が一定期間使用されると、下段のＶパッキン１４ａは、摩耗が進み、シール性を十分発揮することができなくなって、その役割を終える。すると、下段のＶパッキン１４ａに代わって、傾斜管部４２内の流体の圧力を受ける中段のＶパッキン１４ｂがシール性を発揮するようになる。さらに、アングルシートバルブ１０が一定期間使用されると、中段のＶパッキン１４ｂの摩耗が進み、中段のＶパッキン１４ｂに代わって、上段のＶパッキン１４ｃがシール性を発揮するようになる。このように、下方に位置するＶパッキンから上方に位置するＶパッキンへとシール作用が順次引き継がれていく。なお、Ｖパッキン１４ａ～１４ｃの摩耗は、特に、往復動するバルブロッド３２と繰り返し摺接する内側スカート部１８の先端内周部１８ａにおいて進行する。

Ｖパッキン１４ａ～１４ｃの内側スカート部１８および外側スカート部２０は、薄肉に形成されているので、傾斜管部４２内の流体の圧力を受けたときに容易に弾性変形して、良好なシール性を発揮することができる。また、隣り合うＶパッキン１４ａ～１４ｃは、厚肉に形成され剛性の高い頂部１６において相互に当接するので、隣り合うＶパッキン１４ａ～１４ｃの内側スカート部１８および外側スカート部２０との間の隙間が確実に保持される。そして、隣り合うＶパッキン１４ａ～１４ｃの内側スカート部１８および外側スカート部２０は、相互に干渉しないので、複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃの摩耗が同時に進行することがなく、長期間にわたって良好なシール性を持続させることができる。

本実施形態に係る軸シール構造１２によれば、厚肉の頂部１６と、薄肉の内側スカート部１８と、薄肉の外側スカート部２０とからなる複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃを有する。そして、隣り合う内側スカート部１８および外側スカート部２０は相互に干渉しないので、長期にわたって良好なシール性を持続させることができる。

本実施形態では、Ｖパッキン１４ａ～１４ｃをフッ素樹脂製としたが、所定の弾性を有する材料であれば、フッ素樹脂以外の樹脂、ゴム、エラストマー等からＶパッキンを構成してもよい。また、ゴム製の補助パッキン２２は、Ｖパッキン１４ａ～１４ｃをフッ素樹脂製とした場合、シール性を高めるために有用なものである。例えばＶパッキン１４ａ～１４ｃをゴムから構成する場合は、補助パッキン２２を備えなくてもよい。本実施形態に係る軸シール構造１２を説明するにあたって、薬液や蒸気等の流体を取り扱うアングルシートバルブに適用した例を用いたが、圧縮空気等の流体を取り扱う種々の装置（バルブ）に適用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る軸シール構造８０について、図６および図７を参照しながら説明する。なお、軸シール構造８０は、第１実施形態と同様のアングルシートバルブ１０に適用されるものとして説明する。また、第１実施形態の軸シール構造１２と同一または同等の構成には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

軸シール構造８０は、複数のフッ素樹脂製のＵパッキン８２ａ～８２ｃを備える。図７に示されるように、Ｕ字状の断面を有するＵパッキン８２ａ～８２ｃは、厚肉の頂部８４と、頂部８４から内方および軸方向に延びる薄肉の内側スカート部８６と、頂部８４から外方および軸方向に延びる薄肉の外側スカート部８８とを有する。なお、ここでいう「軸方向」とは、バルブロッド３２の軸線ＣＬ２と一致するＵパッキン８２ａ～８２ｃの中心軸線と平行な向きである。

複数のＵパッキン８２ａ～８２ｃは、それぞれの頂部８４が弁体４４から離れた側に位置するようにして、かつ、バルブロッド３２の軸線ＣＬ２方向に積み重なるようにして配置される。本実施形態では、図６に示されるように、下段のＵパッキン８２ａ、中段のＵパッキン８２ｂおよび上段のＵパッキン８２ｃの合計３つのＵパッキン８２ａ～８２ｃを備えているが、Ｕパッキンの数はこれに限られるものではない。

Ｕパッキン８２ａ～８２ｃの内側スカート部８６は、内方に突出する複数の環状のリブ８６ａを備える。Ｕパッキン８２ａ～８２ｃの外側スカート部８８は、外方に突出する複数の環状のリブ８８ａを備える。薄肉に形成された内側スカート部８６および外側スカート部８８は、傾斜管部４２内の流体の圧力を受けたときに弾性変形する。そして、内側スカート部８６は、複数のリブ８６ａの先端においてバルブロッド３２の外面に摺接する。また、外側スカート部８８は、複数のリブ８８ａの先端においてホルダ３４の内面に当接する。これにより、接触部において所定以上の面圧と接触面積を確保することができ、良好なシール性を発揮することができる。

また、Ｕパッキン８２ａ～８２ｃの頂部８４の端面８４ａおよび背面８４ｂは、いずれも平坦面となっている。隣り合うＵパッキン８２ａ～８２ｃの頂部８４は、一方の頂部８４の端面８４ａが他方の頂部８４の背面８４ｂに平坦面同士で当接する形態で、相互に当接している。これにより、積層される複数のＵパッキン８２ａ～８２ｃの中心軸線が安定して一致した状態に保たれる。

また、Ｕパッキン８２ａ～８２ｃの頂部８４の軸方向長さは、頂部８４の背面８４ｂから内側スカート部８６の先端または外側スカート部８８の先端までの距離よりも長い。換言すれば、頂部８４の厚さＴは、内側スカート部８６および外側スカート部８８によって形成される凹部の深さＤよりも大きい。これにより、隣り合うＵパッキン８２ａ～８２ｃの内側スカート部８６および外側スカート部８８は、相互に干渉しない。

アングルシートバルブ１０が一定期間使用されると、下段のＵパッキン８２ａは、摩耗が進み、シール性を十分発揮することができなくなって、その役割を終える。すると、傾斜管部４２内の流体の圧力を受ける中段のＵパッキン８２ｂがシール性を発揮するようになる。さらに、アングルシートバルブ１０が一定期間使用されると、中段のＵパッキン８２ｂの摩耗が進み、上段のＵパッキン８２ｃがシール性を発揮するようになる。このように、下方に位置するＵパッキンから上方に位置するＵパッキンへとシール作用が順次引き継がれ、複数のＵパッキン８２ａ～８２ｃの摩耗が同時に進行することがない。

本実施形態に係る軸シール構造８０によれば、厚肉の頂部８４と、薄肉の内側スカート部８６と、薄肉の外側スカート部８８とからなる複数のＵパッキン８２ａ～８２ｃを有する。そして、隣り合う内側スカート部８６および外側スカート部８８は相互に干渉しないので、長期にわたって良好なシール性を持続させることができる。

本実施形態では、Ｕパッキン８２ａ～８２ｃをフッ素樹脂製としたが、所定の弾性を有する材料であれば、フッ素樹脂以外の樹脂、ゴム、エラストマー等からＵパッキンを構成してもよい。

（参考例）
参考例としての軸シール構造９０が図８に示されている。この軸シール構造９０は、Ｖパッキンを一つしか備えていない点で、第１実施形態に係る軸シール構造１２と異なる。なお、第１実施形態の軸シール構造１２と同一または同等の構成には同一の参照符号を付してある。以下、この軸シール構造９０について説明する。

ホルダ３４の内周には、第１ガイドブッシュ２４および第２ガイドブッシュ２６が取り付けられている。第１ガイドブッシュ２４および第２ガイドブッシュ２６は、バルブロッド３２を軸方向に移動可能に案内する。ホルダ３４の下端には、押え板２８が取り付けられる。押え板２８と第１ガイドブッシュ２４との間にスクレーパ３０および単一のＶパッキン１４が装着される。第１ガイドブッシュ２４と第２ガイドブッシュ２６との間にゴムシールパッキン２２が装着される。

Ｖパッキン１４は、ＰＴＦＥまたはＰＦＡ等のフッ素樹脂から構成され、耐薬品性、耐熱性および耐蒸気性に優れている。Ｖ字状の断面を有するＶパッキン１４は、頂部１６と、頂部１６から斜め内方に延びる薄肉の内側スカート部１８と、頂部１６から斜め外方に延びる薄肉の外側スカート部２０とを有する。頂部１６は、内側スカート部１８および外側スカート部２０とは反対側に突出する環状の凸部１６ａを有する。Ｖパッキン１４の内側スカート部１８は、その先端内周部１８ａにおいてバルブロッド３２の外面に摺接する。Ｖパッキン１４の外側スカート部２０は、その先端外周部２０ａにおいてホルダ３４の内面に当接する。

ゴムシールパッキン２２は、ＮＢＲ、ＨＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭまたはシリコーン等のゴムから構成され、シール性に優れている。Ｕ字状の断面を有するゴムシールパッキン２２は、環状板部２２ａと、環状板部２２ａの内周部から延びる内側円筒部２２ｂと、環状板部２２ａの外周部から延びる外側円筒部２２ｃとを有する。ゴムシールパッキン２２の内側円筒部２２ｂは、その内周においてバルブロッド３２の外面に摺接する。ゴムシールパッキン２２の外側円筒部２２ｃは、その外周においてホルダ３４の内面に当接する。

第１ガイドブッシュ２４は、高機械強度、高摺動性、耐熱性および低摩耗性を有するスーパーエンジニアリングプラスチック材から構成される。スーパーエンジニアリングプラスチック材の具体例としては、ＰＰＳ、ＰＶＤＦ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＯＭ、ＰＥＩ、ＰＰＯ、ＰＥＴ、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ、ＰＡＩ、ＰＩおよびＰＢＩが挙げられる。第１ガイドブッシュ２４は、ホルダ３４の内周に備えられた第２段部３４ｃに係止される。第１ガイドブッシュ２４は、Ｖパッキン１４を収容する凹部２４ａを備え、該凹部２４ａの底面においてＶパッキン１４の凸部１６ａに当接する。第１ガイドブッシュ２４は、ゴムシールパッキン２２の内側円筒部２２ｂと外側円筒部２２ｃとの間に入り込む突出部２４ｂを備える。

第１ガイドブッシュ２４は、凹部２４ａの底面に開口する複数の第１グリス溜り２４ｃと、ゴムシールパッキン２２に向けて開口する環状の第２グリス溜り２４ｄとを有する。複数の第１グリス溜り２４ｃは、周方向に均等に配置される。複数の第１グリス溜り２４ｃに貯留されるグリスは、Ｖパッキン１４に供給される。第２グリス溜り２４ｄに貯留されるグリスは、ゴムシールパッキン２２に供給される。第１ガイドブッシュ２４は、Ｖパッキン１４の上方に配置されるので、Ｖパッキン１４によって流体から保護され、耐久性が向上する。

第２ガイドブッシュ２６は、高機械強度、高摺動性、耐熱性および低摩耗性を有するスーパーエンジニアリングプラスチック材から構成される。第２ガイドブッシュ２６は、ホルダ３４の内周に備えられた第３段部３４ｄに係止される。第２ガイドブッシュ２６の下端面は、ゴムシールパッキン２２の環状板部２２ａに当接する。第２ガイドブッシュ２６は、バルブロッド３２と向き合う内周面にグリス溜り２６ａを有する。バルブロッド３２は、第１ガイドブッシュ２４および第２ガイドブッシュ２６によって十分な長さに亘って支持されるので、支持安定性が向上する。

スクレーパ３０は、耐熱性、耐蒸気性、耐薬品性、高機械強度、高摺動性および低摩耗性を有するスーパーエンジニアリングプラスチック材から構成される。スクレーパ３０は、バルブロッド３２に付着した流体中のスラッジ等の異物が軸シール構造９０の内部に侵入するのを防止する。スクレーパ３０は、押え板２８によって位置決めされる。スクレーパ３０の上端部は、Ｖパッキン１４の頂部１６の背面１６ｂに当接する。

Ｖパッキン１４は、第１ガイドブッシュ２４とスクレーパ３０の間に配置される。Ｖパッキン１４の頂部１６は、第１ガイドブッシュ２４の凹部２４ａの底面と、スクレーパ３０の上端部との間で挟持される。Ｖパッキン１４の内側スカート部１８および外側スカート部２０は、第１ガイドブッシュ２４とスクレーパ３０との間に形成される空間内で自由に変形することができる。Ｖパッキン１４の内側スカート部１８および外側スカート部２０は、薄肉に形成されているので、流体の圧力を受けたときに容易に弾性変形して、良好なシール性を発揮する。

軸シール構造９０は、Ｖパッキン１４を一つしか備えていないので、複数のＶパッキン１４ａ～１４ｃを備える前述の軸シール構造１２と比較すると、シールの持続性においてやや劣る。しかしながら、第１ガイドブッシュ２４とスクレーパ３０を含む構成は、前述の軸シール構造１２と同様に有用であり、費用対効果も加味すると実用的である。

本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

１２、８０…軸シール構造 １４ａ～１４ｃ…Ｖパッキン
１６、８４…頂部 １６ａ…凸部
１８、８６…内側スカート部 ２０、８８…外側スカート部
２４…第１ガイドブッシュ ２６…第２ガイドブッシュ
２８…押え板 ３０…スクレーパ
３２…バルブロッド（ロッド） ３４…ホルダ
８２ａ～８２ｃ…Ｕパッキン ８４ａ…端面
８４ｂ…背面 ８６ａ、８８ａ…リブ
Ｔ…頂部の厚さ Ｄ…凹部の深さ

Claims (10)

1. 所定の流体中で駆動され軸線方向に移動可能なロッドと、前記ロッドを収容するホルダとの間に配置される軸シール構造であって、
   多段に積み重ねた複数のＶパッキンを有し、前記複数のＶパッキンの各々は、厚肉環状の頂部と、前記頂部から斜め内方に延びる薄肉の内側スカート部と、前記頂部から斜め外方に延びる薄肉の外側スカート部とからなり、前記内側スカート部はその先端部において前記ロッドの外面に摺接し、前記外側スカート部はその先端部において前記ホルダの内面に当接し、前記複数のＶパッキンのうち隣り合う一方のＶパッキンの前記頂部と他方のＶパッキンの前記頂部は相互に当接し、前記一方のＶパッキンの前記内側スカート部と前記他方のＶパッキンの前記内側スカート部は相互に干渉せず、隣り合う一方の前記Ｖパッキンの前記外側スカート部と前記他方の前記Ｖパッキンの前記外側スカート部は相互に干渉せず、
   前記ロッドを軸方向に移動可能に案内する第１ガイドブッシュが前記ホルダに取り付けられ、前記第１ガイドブッシュは、前記複数のＶパッキンのうち最上段のＶパッキンを収容する凹部を備える軸シール構造。
2. 請求項１記載の軸シール構造において、
   前記頂部は、前記内側スカート部および前記外側スカート部とは反対側に突出する凸部を有する軸シール構造。
3. 所定の流体中で駆動され軸線方向に移動可能なロッドと、前記ロッドを収容するホルダとの間に配置される軸シール構造であって、
   多段に積み重ねた複数のＵパッキンを有し、前記複数のＵパッキンの各々は、厚肉環状の頂部と、前記頂部から内方および軸方向に延びる薄肉の内側スカート部と、前記頂部から外方および軸方向に延びる薄肉の外側スカート部とからなり、前記内側スカート部は前記ロッドの外面に摺接するリブを備え、前記外側スカート部は前記ホルダの内面に当接するリブを備え、前記複数のＵパッキンのうち隣り合う一方のＵパッキンの前記頂部と他方のＵパッキンの前記頂部は相互に当接し、前記一方のＵパッキンの前記内側スカート部と他方のＵパッキンの前記内側スカート部は相互に干渉せず、前記一方のＵパッキンの前記外側スカート部と前記他方のＵパッキンの前記外側スカート部は相互に干渉せず、
   前記ロッドを軸方向に移動可能に案内する第１ガイドブッシュが前記ホルダに取り付けられ、前記第１ガイドブッシュは、前記複数のＵパッキンのうち最上段のＵパッキンを収容する凹部を備える軸シール構造。
4. 請求項３記載の軸シール構造において、
   前記頂部の端面および背面は、平坦面となっている軸シール構造。
5. 請求項４記載の軸シール構造において、
   前記頂部の厚さは、前記内側スカート部および前記外側スカート部によって形成される凹部の深さよりも大きい軸シール構造。
6. 請求項１または３記載の軸シール構造において、
   前記Ｖパッキンまたは前記Ｕパッキンはフッ素樹脂製であり、さらに、ゴム製のパッキンを有する軸シール構造。
7. 請求項６記載の軸シール構造において、
   前記ロッドを軸方向に移動可能に案内する第２ガイドブッシュが前記ホルダに取り付けられる軸シール構造。
8. 請求項７記載の軸シール構造において、
   前記ホルダに取り付けられる押え板と前記第１ガイドブッシュとの間にスクレーパが装着され、前記押え板と前記第１ガイドブッシュとの間に複数の前記Ｖパッキンまたは前記Ｕパッキンが装着される軸シール構造。
9. 請求項７記載の軸シール構造において、
   前記第１ガイドブッシュと前記第２ガイドブッシュとの間に前記ゴム製のパッキンが装着される軸シール構造。
10. 請求項１または３記載の軸シール構造を採用したバルブ。

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