JPH06687Y2 - 低差圧流体用シール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、ピストンやディスプレーサに用いられる低差
圧流体用のシール装置に関する。

従来の技術 往復動するピストンやディスプレーサに組込まれ、該ピ
ストンやディスプレーサとシリンダ内周面との間のシー
ルをなす装置としては、無潤滑タイプにして低差圧流体
の場合、ポリテトラフルオロエチレン製のステップカッ
トタイプの合口形状を有するシールリングと該リングの
内周面に接し、外周方向へ張り出される、板エキスパン
ダーリングが用いられている。

この例を第２図と第３図を用いて説明する。第２図に示
す例は、冷凍機の一例であるが、ピストン１によって圧
縮された作動ガスは、パイプ２を介して、冷却シリンダ
３内に入り、ディスプレーサ４内の蓄冷器５を通って冷
却シリンダ３内の一方の室６へと抜ける。この際、ディ
スプレーサ４を下降させると、作動ガスはポート７より
噴出して、断熱膨張して低温となる。即ち、室６が低温
空間となり、コールドヘッドを用いてこの低温を取り出
す。このような働きをする冷凍機に用いられる作動ガス
が蓄冷器５を通らずに冷却空間６に圧縮部８から流出し
ないようにシールリング９を用いる。

シールリング９は、ディスプレーサ４の外周面に設けた
溝内に配され、その合い口部形状をステップカットタイ
プとさせている。又、作動ガスへの潤滑オイルの混入に
よる性能劣化を防ぐため、冷却シリンダー３内は無潤滑
となっており、ポリテトラフルオロエチレン製（ＰＴＦ
Ｅという）等の樹脂でシールリング９を形成している。

又、該シールリングの内周面に接し、シールリングをシ
リンダ内周面方向に張り出させる板エキスパンダリング
１０をシールリング９に組合せる。又、別の例として、
シールリング９の内周面に斜面部を作り、該斜面部にコ
イルスプリングを配置させることも、実開昭５５−９４
４４０号公報に教示される如く、可能である。

本考案が解決しようとする課題 前述した如きシールリング９の使用にも拘わらず、シー
ルリング９を介して低温空間６へのガス洩れを防ぐこと
ができず、冷却効果を高めることができないでいる。更
に、第３図に示す如く、ステップカットタイプシールリ
ング９の内周面側に配した板エキスパンダリング１０に
より、シールリング９の摺接面をシリンダ３の内周面に
均一に押圧させ、シールリング摺接面よりのガスの流出
を防ぐことができることが理論的に解明される。しか
し、実際には、高精度に加工した板エキスパンダリング
１０であっても、その自己張力はシールリング９の摺接
面をシリンダ３の内周面に均一に押圧させることは不可
能で、シール効果は低い。

ところで、冷凍機のディスプレーサ４の回転数は比較的
小さく、又、シールリング９に作用するガス差圧力も小
さいことから、本考案者は、ディスプレーサ４のシリン
ダ３内での往復動中、シールリング９がリング溝内で浮
動し、シリンダ３内の上下の室がシールリング９の背面
を介して連通するガス路ができるのではないかと推定し
た。そこで、シールリング９の摺接面をシリンダ内周面
に押圧し且つシールリング９の下面をリング溝の壁面に
押圧させることで、シールリング９のリング溝内での浮
上りを防止し、シール効果を高め得るのではと考えた。

そこで、たとえば、前述した公報の第６図に開示される
如く、細線をねじったコイルスプリングの半径方向外方
に向けられる自己張力をシールリングに印加し、シール
リングの浮上りを防止させようとすると、その張力は著
しく大となり、コイルスプリングの細線のシールリング
への喰い込み、シールリングの摺接面の摩耗による直径
変化に対してシリンダ内周面への追従性が悪く、ガス洩
れが、突き合せ合い口部からのガス洩れと合せて大き
く、低差圧流体用のシール装置として好ましくない。云
い換えれば、この公報に示されるシール装置は実用に供
し得ない。

課題を解決するための手段 本考案は、シール効果を高めるという前述した課題を解
決するために、基本的にはダブルアングルカット或いは
両面段付タイプの合口形状を有するポリテトラフルオロ
エチレン製にしてそのシールリングの内周面に斜面部を
作り、この斜面部とリング溝の１側面とに自己張力を有
するリング状丸線バネを着座させリング溝の底面との間
に隙間を形成して装着するという技術的手段を基本的に
採用する。

作用 上記の如く装着された自己張力を有するリング状丸線バ
ネはリング溝底面に拘束されることなく、シールリング
の斜面を介して、シールリングをシリンダ内周面並びに
リング溝壁面に押付けるので、ディスプレーサが小さな
回転数で往復動し且つシールリングに低いガス差圧が作
用しても、シールリングは溝内で浮動せず、しかも、前
記した特殊形状の合口との組合せにより、シール効果は
高い。リング状丸線バネをシールリングと同材質の樹脂
で被覆すれば、シールリングの動きに対する追従性はさ
らに良くなる。

実施例 第１図に本考案の一例を示すが、利用例は、第２図の場
合と同一なので、この説明を省略する。ディスプレーサ
４のリング溝内に配されるシールリング装置１１は２０
％のガラス繊維等の特殊な充填材を混入したＰＴＦＥ製
にして、ダブルアングルカット或いは両面段付きタイプ
の合い口形状となっているリング本体１２を有する。リ
ング本体１２は、その内周面に斜面部１３を備える。シ
ールリング装置１１は、さらに、この斜面部とリング溝
の１側面とに着座し、リング溝の底面との間に隙間を形
成して装着された自己張力を有するリング状丸線バネ１
４を備える。リング状丸線バネ１４は、例えば、ＳＵＳ
３０４やＳＵＳ３０４よりなるリング状丸線バネにＰＴ
ＦＥのコーティングをしたものあるいはＰＴＦＥチュー
ブで被ふくしたものが用いられる。勿論、低温脆性の少
なく、弾力性に富んだものであれば、他の材質のもので
もよい。

リング状丸線バネ１４の使用は、その自己張力により、
リング本体１２を下向き及び半径方向外方に附勢し、リ
ング溝壁及びシリンダ内周面にリング本体１２を圧接す
る。この結果、ピストンリングに作用するガス差圧が低
く、しかも、ディスプレーサ４が小さな回転数で往復動
しても、シールリング本体の浮上りはなく、又、リング
状の丸線バネ１４は、従来のコイルスプリングにみられ
た如きリング本体１２への喰い込みはなく、リング本体
１２のシリンダ内周面への追従性は良く、シール効果は
著しく高い。

第３図に示す例と第１図に示す例のシール装置（但し、
リング状丸線バネはＰＴＦＥのコーティグなしのものと
コーティングしたもの）をピストンに組付け、該ピスト
ンを有するシリンダを液体チッ素で−１００±１０℃に
冷却し、且つピストンを１５０rpmで往復動させた。一
方の室にチッ素ガスを導入し、このチッ素ガスのシール
装置を介しての差圧を0.２−2.５kg／cm²とさせた。そ
して、各シール装置より洩れるガスを夫々測定した。こ
の結果を第４図に示す。本考案の一例は第４図から明ら
かな如く、0.２−0.５kg／cm²のシール装置を介する低
差圧領域で特に高いシール効果が得られる。又、リング
状丸線バネにＰＴＦＥのコーティングを施したものは、
施さないものに比してより高いシール効果が得られるこ
とが判る。

効果 本考案では、リング状丸線バネとリング本体とは、連続
接触面となっているので、リング状丸線バネのリング本
体へのくい込みがなく、バネ効果は安定している。この
ため、リング本体の追従性はきわめて良い。さらに、斜
面部の傾きに応じて、分力の大きさを変えることができ
るので、シリンダ壁面へのリング本体の圧接力の調整が
容易である。

更にリングの合口形状をダブルアングルカット或いは両
面段付タイプにしていることと、溝内での浮動を防止し
ていることから、シール面が少く非常に安価で提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一例の部分横断面図、第２図は使用例
の断面図、第３図は従来例の部分断面図、第４図は本考
案の一例と従来例とのガスモレ量を比較するグラフ図で
ある。 図中：３…シリンダ、４…ディスプレーサ又はピスト
ン、１２…リング本体、１３…斜面部、１４…リング状
丸線バネ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−70040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−184275（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−94440（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ダブルアングルカット或いは両面段付タイ
   プの合口形状を有するポリテトラフルオロエチレン製に
   してその内周面に斜面部を有するリング本体と、該斜面
   部とリング溝の１側面とに着座し、リング溝の底面との
   間には隙間を形成して装着されるリング状丸線バネとか
   らなり、ピストンやディスプレーサに組込まれる低差圧
   流体用シール装置。
2. 【請求項２】上記のリング状丸線バネの表面にリング本
   体と同材質の層を有する請求項(1)に記載の低差圧流体
   用シール装置。