JPWO2018101161A1

JPWO2018101161A1 - 密封装置

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Inventors: 中山　健一; 健一中山
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Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2018-11-29
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Abstract

硬質の材料から形成された樹脂リングを使用しても高い封止性を発揮することができる密封装置を提供する。
弁箱（３）と、弁箱内に回転可能に配置されて流体の流れを制御する弁体（６）と、弁箱に連結されているか弁箱の一部である管（４）とを備える弁装置において、管の内孔（５）と、弁体の外側かつ弁箱の内側の空間（３５）との間を密封するために密封装置（１）が使用される。密封装置は、弁体の湾曲した外面に接触させられる樹脂リング（１０）と、管の端部に形成された段差部（２２）に設置されて樹脂リングの一部又は全体を介して弁体を押圧する弾性体リング（３０）とを備える。樹脂リングは、内孔に通じており、流体が流動可能な中心孔（１８）と、管の端部に形成された段差部と弁体との間に配置される第１の板部分（１２）と、弁体の外面に密着させられる第２の板部分（１４）と、それぞれの一部を連結する連結部分（１６）とを備える。

Description

本発明は、管の内孔と弁箱の内側の空間を遮蔽して、これらの間の流体の流れを防止する密封装置に関する。

従来、流量制御弁装置に使用するのに好適な密封機構として、例えば特許文献１の図６に記載されたものがある。図１６に示すように、この密封機構は、内周孔１１１が形成されたハウジング１１０の内周に配置された樹脂リング１０１と、内周孔１１１の開口端部近傍に配置されたＯリング１０２とを備える。Ｏリング１０２は、樹脂リング１０１と、内周孔１１１の開口端部近傍の段差面１１２との間に配置されており、弾性力によって樹脂リング１０１を球状または円筒状の弁体１２０に向けて押圧する。

弁体１２０の内部には、流体（例えば、オイル、水、冷媒）が流れる流路空間が設けられ、流路空間は開口部１２１で開口する。弁体１２０は回転可能であって、開口部１２１が樹脂リング１０１の内側の空間１０１ａおよびハウジング１１０の内周孔１１１に通ずると、流路空間から内周孔１１１へ、または内周孔１１１から流路空間へ流体が流れることが可能となる。また、弁体１２０の回転に伴って、開口部１２１が内周孔１１１から離れると、流路が閉塞させられる。少なくとも開口部１２１が内周孔１１１に重ねられる時には、樹脂リング１０１は、弁体１２０の外面に接触し、流体が樹脂リング１０１と弁体１２０の間を漏れないようにする必要がある。

図１７は、樹脂リング１０１と弁体１２０の配置の例を示す斜視図である。この図の弁装置はマルチコントロールバルブであり、弁体１２０は円筒状であって、複数の開口部１２１にそれぞれ対応する複数の樹脂リング１０１が設けられている。樹脂リング１０１は固定されており、弁体１２０は矢印に示すように回転可能である。弁体１２０の回転に伴って、樹脂リング１０１の内側の空間が、弁体１２０の流路空間１２２の開口部１２１に重なる時、流体が樹脂リング１０１の内側の空間１０１ａを流れる。

特開２０１５−９６７４７号公報

上記の密封機構においては、樹脂リング１０１と弁体１２０の湾曲した外面との間を封止するため、樹脂リング１０１の弁体１２０側の面１０１ｂは、図１８に示すように、弁体１２０の球状または円柱状の外面形状に適合する湾曲を有する。弁体１２０は硬質の材料、例えば金属またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されており、また樹脂リング１０１は、摩擦係数が小さい硬質の材料、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されている。

このような密封機構において、硬質の材料から形成された樹脂リング１０１を使用しても、湾曲した弁体１２０の外面に対して高い封止性を発揮することが望ましい。

そこで、本発明は、硬質の材料から形成された樹脂リングを使用しても高い封止性を発揮することができる密封装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る密封装置は、弁箱と、湾曲した外面を有し、前記弁箱内に回転可能に配置されて流体の流れを制御する弁体と、前記弁箱に連結されているか前記弁箱の一部である管とを備える弁装置に使用され、前記管の内孔と、前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、樹脂によって形成され、前記弁体の外面に接触させられ、周溝が形成されている樹脂リングと、弾性体から形成された、前記樹脂リングの一部又は全体を介して前記弁体を押圧する弾性体リングとを備え、前記樹脂リングは、前記内孔に通じており、流体が流動可能な中心孔と、前記管の端部に形成された前記段差部と前記弁体との間に配置される第１の板部分と、前記弁体の前記外面に密着させられる第２の板部分と、前記第１の板部分の一部と前記第２の板部分の一部とを連結する連結部分とを備え、前記弾性体リングは、前記樹脂リングの前記第１の板部分と前記第２の板部分との間の周溝内又は前記管の端部に形成された段差部に嵌め込まれている。

本発明に係る密封装置によれば、第１の板部分の一部と第２の板部分の一部が連結部分によって連結されている樹脂リングが使用されるため、従来のほぼ矩形断面を有する樹脂リングに比べて、弁体の外面に密着させられる部分の厚さを小さくし、その可撓性を高めることが可能である。このように弁体の外面に密着させられる部分（すなわち第２の板部分）の可撓性が高いため、硬質の材料から形成された樹脂リングを使用しても、弁体の外面に対する第２の板部分の密着性が高い。そして、弾性体リングが弾性復元力によって第２の板部分を弁体の外面に押圧する。

本発明の一態様における密封装置においては、弾性体リングは、管の端部に形成された段差部に設置されており、樹脂リングの全体を弁体に向けて押圧する。
また、弾性体リングは、管の段差部に形成された円形溝に嵌め込まれるようになっていてもよい。

本発明の別の態様における密封装置においては、弾性体リングは、樹脂リングの第１の板部分と第２の板部分との間の周溝内に嵌め込まれており、第２の板部分を弁体に向けて押圧し、第１の板部分を管の端部の段差部に向けて押圧する。
また、樹脂リングの連結部分は、第１の板部分の中心孔側の端縁と、第２の板部分の中心孔側の端縁とを連結するものであってもよい。

本発明においては、弁体の外面に密着させられる部分（すなわち第２の板部分）の可撓性が高いため、硬質の材料から形成された樹脂リングを使用しても、弁体の外面に対する第２の板部分の密着性が高い。そして、弾性体リングが弾性復元力によって樹脂リングの全体又は一部を弁体の外面に押圧する。したがって、樹脂リングの弁体の外面に密着させられる湾曲面を厳密な寸法公差で製造しなくても高い封止性を発揮することができる。

本発明の第１実施形態に係る密封装置の断面図である。図１の密封装置の一部拡大断面図である。本発明の第１実施形態の変形例に係る密封装置の断面図である。図３の密封装置の一部拡大断面図である。本発明の第１実施形態の他の変形例に係る密封装置の一部拡大断面図である。本発明の第２実施形態に係る密封装置の断面図である。図６の密封装置の一部拡大断面図である。本発明の第２実施形態の第１変形例に係る密封装置の断面図である。図８の密封装置の一部拡大断面図である。本発明の第２実施形態の第２変形例に係る密封装置の断面図である。本発明の第２実施形態の他の変形例に係る密封装置の一部拡大断面図である。本発明の関連発明に係る密封装置の断面図である。図１２の密封装置の一部拡大断面図である。関連発明の変形例に係る密封装置の一部拡大断面図である。関連発明の他の変形例に係る密封装置の一部拡大断面図である。従来の密封機構を示す断面図である。従来の密封機構の樹脂リングの配置の例を示す斜視図である。従来の密封装置の樹脂リングを示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。

第１実施形態
本発明の第１実施形態に係る密封装置は、弁箱と、湾曲した外面を有し、前記弁箱内に回転可能に配置されて流体の流れを制御する弁体と、前記弁箱に連結されているか前記弁箱の一部である管とを備える弁装置に使用され、前記管の内孔と、前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、樹脂によって形成され、前記弁体の外面に接触させられる樹脂リングと、弾性体から形成され、前記管の端部に形成された段差部に設置されて前記樹脂リングの全体を前記弁体に向けて押圧する弾性体リングとを備え、前記樹脂リングは、前記内孔に通じており、流体が流動可能な中心孔と、前記管の端部に形成された前記段差部と前記弁体との間に配置される第１の板部分と、前記弁体の前記外面に密着させられる第２の板部分と、前記第１の板部分の一部と前記第２の板部分の一部とを連結する連結部分とを備えることを特徴とする。
図１は、本発明の第１実施形態に係る密封装置１の断面図である。この密封装置１は、弁箱３と、弁箱３に連結されているか弁箱３の一部であって流体が流れる管４と、弁箱３内に配置されて流体の流れを制御する弁体６を備える弁装置に適用される。弁箱３、管４および弁体６は、硬質の材料、例えば金属またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されている。

密封装置１が適用される弁装置は、例えば、内燃機関の冷却水（冷媒）をラジエータに供給する弁装置であってもよいし、油圧機器のオイルを所望の流路に分配する弁装置であってもよいが、他の弁装置であってもよい。弁装置が制御する流体は、冷却水のような冷媒またはオイルであってもよいが、他の流体であってもよい。

弁体６は、弁箱３内で回転可能であって、その回転に伴って、管４を通過する流体の流量が調節される。図１においては、弁箱３と弁体６の一部のみを示すが、弁体６は球状または円柱状の外面形状を有する。弁体６は、図の矢印に示すように、円弧方向に沿って回転可能である。

弁体６の内部には、流体（例えば、オイル、水、冷媒）が流れる流路空間７が設けられ、流路空間７は、弁体６の壁を貫通する開口部８で開口する。弁体６の回転に伴って、開口部８が管４の内孔５に通ずると、流路空間７から内孔５へ流体が流れることが可能となる。逆に、弁体６の回転に伴って、開口部８が内孔５から離れると、流路空間７と内孔５の間の流路が閉塞させられる。また、開口部８と内孔５の重なりの程度に応じて、流体の流量が調節される。図示の管４は弁箱３の下流に設けられ、弁箱３を通った流体が管４を通過するが、管４は弁箱３の上流に設けられ、管４を通った流体が弁箱３を通過してもよい。

密封装置１は、管４の内孔５と、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５との間を密封して、これらの間の流体の流れを防止するために使用される。密封装置１は、樹脂リング１０と、樹脂リング１０の全体を弁体６に向けて押圧する押圧機構（この実施形態ではＯリング３０）を有する。

樹脂リング１０は、樹脂によって環状に形成されている。好ましくは、樹脂リング１０は摩擦係数が小さい硬質の材料から形成されている。樹脂リング１０の好適な材料の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であるが、他の樹脂であってもよい。

樹脂リング１０は、第１の板部分１２と、第２の板部分１４と、第１の板部分１２の一部と第２の板部分１４の一部とを連結する連結部分１６とを有する。第１の板部分１２は平坦な円板であり、第２の板部分１４は湾曲した円板であり、連結部分１６は円筒である。第１の板部分１２、第２の板部分１４および連結部分１６は、同軸に配置され、一体成形されている。

樹脂リング１０には、その中心軸線に沿って延びる中心孔１８が形成されている。中心孔１８は管４の内孔５にほぼ同軸に配列される。したがって、上記の通り、弁体６の回転に伴って、弁体６の開口部８が樹脂リング１０の中心孔１８に重なると、中心孔１８を介して、流路空間７から管４の内孔５へ流体が流れることが可能となる。

この実施形態では、第１の板部分１２の中心孔１８側の端縁と、第２の板部分１４の中心孔１８側の端縁が、連結部分１６により連結されている。したがって、樹脂リング１０の外周面には、一様な深さ（半径方向に沿って測った深さ）の切欠きすなわち周溝２０が形成されている。

第１の板部分１２は、管４の端部に形成された段差部２２と弁体６との間に配置される。第２の板部分１４は、弁体６の外面に対向し、その外面に密着させられる。第２の板部分１４は、弁体６の湾曲した外面に適合する湾曲した面を有するが、その面全体が弁体６に完全に接触する必要はない。

上述したように、樹脂リング１０の全体は、押圧機構によって弁体６に向けて押圧される。この実施形態において、押圧機構は、管４の端部の段差部２２に設置されたＯリング（弾性体リング）３０である。Ｏリング３０は、樹脂リング１０の材料よりも弾性が高い弾性体、例えばエラストマーから形成されたリングである。Ｏリング３０は、樹脂リング１０の第１の板部分１２に接触しており、弾性復元力によって樹脂リング１０の全体を弁体６に向けて押圧する。

この実施形態では、段差部２２にＯリング３０を受け入れるための円形溝３２が形成されている。円形溝３２は内孔５と同心に設けられている。但し、円形溝３２は必ずしも設けなくてもよい。

この実施形態に係る弁装置においては、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にも流体が存在しうる。樹脂リング１０とＯリング３０は、協働して、空間３５から管４の内孔５への流体の流れ、およびその逆の流れを阻止する。より具体的には、樹脂リング１０の第１の板部分１２の半径方向外側の端縁と、その外側の管４の壁部との間に隙間があったとしても、第１の板部分１２と管４の端部との間に介在するＯリング３０が空間３５と管４の内孔５との間を遮蔽する。このようにして、Ｏリング３０が樹脂リング１０の封止性能を補完する。

図２は、図１の密封装置の一部拡大断面図である。この実施形態においては、第１の板部分１２の一部と第２の板部分１４の一部が連結部分１６によって連結されている樹脂リング１０が使用されるため、従来のほぼ矩形断面を有する樹脂リング１０１（図１６参照）に比べて、弁体６の外面に密着させられる部分の厚さを小さくし、その可撓性を高めることが可能である。このように弁体６の外面に密着させられる部分（すなわち第２の板部分１４）の可撓性が高いため、硬質の材料から形成された樹脂リング１０を使用しても、弁体６の外面に対する第２の板部分１４の密着性が高い。例えば、図２に示すように、第２の板部分１４の全体が弁体６に完全に密着していなくても、第２の板部分１４のいずれかの部分が弁体６に密着させられる。さらに、第２の板部分１４の可撓性が高いため、弁体６が回転しても、第２の板部分１４が弁体６の外面に追随することができる。したがって、樹脂リング１０の弁体６の外面に密着させられる湾曲面を厳密な寸法公差で製造しなくても高い封止性を発揮することができる。

また、見方を変えれば、樹脂リング１０は、周溝２０を有する中空構造である。したがって、図２の矢印で示すように、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にある流体から第２の板部分１４に圧力Ｐが与えられると、第２の板部分１４が半径方向に縮小して、第２の板部分１４の湾曲面が弁体６の外面により強く密着させられる。

不可欠ではないが、この実施形態では円形溝３２が管４の端部の段差部２２に形成されており、この円形溝３２にＯリング３０が嵌め込まれている。したがって、Ｏリング３０は定位置に固定されており、かつ径方向において外側からも内側からも圧縮されている。このため、Ｏリング３０は、円周方向にわたって一定の樹脂リングに向かう力を樹脂リング１０に与え、樹脂リング１０を弁体６の外面に適切に押圧することができる。

変形例
図３は、本発明の第１実施形態の変形例に係る密封装置４０を示す。図３以降の図面において、第１実施形態と共通する構成要素を示すため、同一の符号が使用され、それらの構成要素については詳細には説明しない。

この変形例に係る密封装置４０は、第１実施形態とは異なる形状の樹脂リング４１を備える。樹脂リング４１は、第１実施形態と同じく、平坦な円板である第１の板部分４２と、湾曲した円板である第２の板部分４４と、第１の板部分４２の一部と第２の板部分４４の一部とを連結する円筒である連結部分４６とを有する。第１の板部分４２、第２の板部分４４および連結部分４６は、同軸に配置され、一体成形されている。

樹脂リング４１には、その中心軸線に沿って延びる中心孔４８が形成されている。中心孔４８は管４の内孔５にほぼ同軸に配列される。したがって、弁体６の回転に伴って、弁体６の開口部８が樹脂リング４１の中心孔４８に重なると、中心孔４８を介して、流路空間７から管４の内孔５へ流体が流れることが可能となる。

この変形例では、第１の板部分４２の半径方向外側の端縁と、第２の板部分４４の半径方向外側の端縁が、連結部分４６により連結されている。したがって、樹脂リング４１の内周面には、一様な深さ（半径方向に沿って測った深さ）の切欠きすなわち周溝５０が形成されている。

第１の板部分４２は、管４の端部に形成された段差部２２と弁体６との間に配置される。第２の板部分４４は、弁体６の外面に対向し、その外面に密着させられる。第２の板部分４４は、弁体６の湾曲した外面に適合する湾曲した面を有するが、その面全体が弁体６に完全に接触する必要はない。

図４は、図３の密封装置の一部拡大断面図である。この変形例においても、第１実施形態と同じ効果を達成することが可能である。

他の変形
上記の第１実施形態および変形例においては、弾性体リングとしてＯリング３０、すなわちリングに対して垂直な断面の形状が円形であるリングが使用されている。しかしながら、弾性体リングの断面形状が円形である必要は必ずしもなく、他の様々な断面形状の弾性リングを使用してもよい。例えば、断面形状がＸ字状であるＸリング、断面形状がＤ字状であるＤリング、断面形状が三角形であるリングを使用することができる。図５は、第１実施形態において、Ｏリング３０の代わりにＤリング５５を使用した変形例を示す。

第２実施形態
本発明の第２実施形態にかかる密封装置は、弁箱と、湾曲した外面を有し、前記弁箱内に回転可能に配置されて流体の流れを制御する弁体と、前記弁箱に連結されているか前記弁箱の一部である管とを備える弁装置に使用され、前記管の内孔と、前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、樹脂によって形成され、前記弁体の外面に接触させられる樹脂リングと、弾性体から形成され、前記樹脂リングの一部を前記弁体に向けて押圧する弾性体リングとを備え、前記樹脂リングは、前記内孔に通じており、流体が流動可能な中心孔と、前記管の端部に形成された段差部と前記弁体との間に配置される第１の板部分と、前記弁体の外面に密着させられる第２の板部分と、前記第１の板部分の一部と前記第２の板部分の一部とを連結する連結部分とを備え、前記弾性体リングは、前記樹脂リングの前記第１の板部分と前記第２の板部分との間の周溝内に嵌め込まれ、前記第２の板部分を前記弁体に向けて押圧し、前記第１の板部分を前記管の端部の前記段差部に向けて押圧することを特徴とする。
図６は、本発明の第２実施形態に係る密封装置１の断面図である。この密封装置１は、弁箱３と、弁箱３に連結されているか弁箱３の一部であって流体が流れる管４と、弁箱３内に配置されて流体の流れを制御する弁体６を備える弁装置に適用される。弁箱３、管４および弁体６は、硬質の材料、例えば金属またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されている。

弁体６は、弁箱３内で回転可能であって、その回転に伴って、管４を通過する流体の流量が調節される。図６においては、弁箱３と弁体６の一部のみを示すが、弁体６は球状または円柱状の外面形状を有する。弁体６は、図の矢印に示すように、円弧方向に沿って回転可能である。

密封装置１は、管４の内孔５と、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５との間を密封して、これらの間の流体の流れを防止するために使用される。密封装置１は、樹脂リング１０と、樹脂リング１０の一部を弁体６に向けて押圧する押圧機構（この実施形態ではＯリング３１）を有する。

上述したように、樹脂リング１０の一部は、押圧機構によって弁体６に向けて押圧される。この実施形態において、押圧機構は、樹脂リング１０の第１の板部分１２と第２の板部分１４との間の周溝２０内に嵌め込まれるＯリング（弾性体リング）３１である。Ｏリング３１は、樹脂リング１０の材料よりも弾性が高い弾性体、例えばエラストマーから形成されたリングである。Ｏリング３１は、弾性復元力によって第２の板部分１４を弁体６に向けて押圧する。また、Ｏリング３１は、弾性復元力によって第１の板部分１２を管４の端部の段差部２２に向けて押圧する。

この実施形態に係る弁装置においては、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にも流体が存在しうる。樹脂リング１０とＯリング３１は、協働して、空間３５から管４の内孔５への流体の流れ、およびその逆の流れを阻止する。より具体的には、樹脂リング１０の第１の板部分１２の半径方向外側の端縁と、その外側の管４の壁部との間に隙間があったとしても、Ｏリング３１の押圧力を受けて、第１の板部分１２が管４の端部の段差部２２に密着させられ、空間３５と管４の内孔５との間を遮蔽する。このようにして、Ｏリング３１が樹脂リング１０の封止性能を補完する。

図７は、図６の密封装置の一部拡大断面図である。この実施形態においては、第１の板部分１２の一部と第２の板部分１４の一部が連結部分１６によって連結されている樹脂リング１０が使用されるため、従来のほぼ矩形断面を有する樹脂リング１０１（図１６参照）に比べて、弁体６の外面に密着させられる部分の厚さを小さくし、その可撓性を高めることが可能である。このように弁体６の外面に密着させられる部分（すなわち第２の板部分１４）の可撓性が高いため、硬質の材料から形成された樹脂リング１０を使用しても、弁体６の外面に対する第２の板部分１４の密着性が高い。例えば、図７に示すように、第２の板部分１４の全体が弁体６に完全に密着していなくても、第２の板部分１４のいずれかの部分が弁体６に密着させられる。さらに、第２の板部分１４の可撓性が高いため、弁体６が回転しても、第２の板部分１４が弁体６の外面に追随することができる。そして、Ｏリング３１が弾性復元力によって第２の板部分１４を弁体６の外面に押圧する。したがって、樹脂リング１０の弁体６の外面に密着させられる湾曲面を厳密な寸法公差で製造しなくても高い封止性を発揮することができる。

また、見方を変えれば、樹脂リング１０は、周溝２０を有する中空構造である。したがって、図７の矢印で示すように、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にある流体から第２の板部分１４に圧力Ｐが与えられると、第２の板部分１４が半径方向に縮小して、第２の板部分１４の湾曲面が弁体６の外面により強く密着させられる。

さらに、この実施形態では、樹脂リング１０の連結部分１６は、第１の板部分１２の中心孔１８側の端縁と、第２の板部分１４の中心孔１８側の端縁とを連結する。したがって、Ｏリング３１が連結部分１６に対して半径方向外側に配置され、Ｏリング３１が第２の板部分１４を、弁体６の湾曲した外面に強く押圧することが可能である。特に、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にある流体からＯリング３１に圧力Ｐが与えられると、Ｏリング３１が半径方向に縮小して、第２の板部分１４の湾曲面が弁体６の外面により強く密着させられる。

第１変形例
図８は、本発明の第２実施形態の第１変形例に係る密封装置６０を示す。図８以降の図面において、第２実施形態と共通する構成要素を示すため、同一の符号が使用され、それらの構成要素については詳細には説明しない。

この変形例に係る密封装置６０は、第２実施形態とは異なる形状の樹脂リング５１を備える。樹脂リング５１は、第２実施形態と同じく、平坦な円板である第１の板部分５２と、湾曲した円板である第２の板部分５４と、第１の板部分５２の一部と第２の板部分５４の一部とを連結する円筒である連結部分５６とを有する。第１の板部分５２、第２の板部分５４および連結部分５６は、同軸に配置され、一体成形されている。

樹脂リング５１には、その中心軸線に沿って延びる中心孔５８が形成されている。中心孔５８は管４の内孔５にほぼ同軸に配列される。したがって、弁体６の回転に伴って、弁体６の開口部８が樹脂リング５１の中心孔５８に重なると、中心孔５８を介して、流路空間７から管４の内孔５へ流体が流れることが可能となる。

この変形例では、第１の板部分５２の半径方向外側の端縁と、第２の板部分５４の半径方向外側の端縁が、連結部分５６により連結されている。したがって、樹脂リング５１の内周面には、一様な深さ（半径方向に沿って測った深さ）の切欠きすなわち周溝７０が形成されている。

第１の板部分５２は、管４の端部に形成された段差部２２と弁体６との間に配置される。第２の板部分５４は、弁体６の外面に対向し、その外面に密着させられる。第２の板部分５４は、弁体６の湾曲した外面に適合する湾曲した面を有するが、その面全体が弁体６に完全に接触する必要はない。樹脂リング５１の一部は、押圧機構によって弁体６に向けて押圧される。この変形例において、押圧機構は、樹脂リング５１の第１の板部分５２と第２の板部分５４との間の周溝７０内に嵌め込まれるＯリング（弾性体リング）３１である。Ｏリング３１は、樹脂リング５１の材料よりも弾性が高い弾性体、例えばエラストマーから形成されたリングである。Ｏリング３１は、弾性復元力によって第２の板部分５４を弁体６に向けて押圧する。また、Ｏリング３１は、弾性復元力によって第１の板部分５２を管４の端部の段差部２２に向けて押圧する。

図９は、図８の密封装置の一部拡大断面図である。この変形例においては、第１の板部分５２の一部と第２の板部分５４の一部が連結部分５６によって連結されている樹脂リング６０が使用されるため、従来のほぼ矩形断面を有する樹脂リング１０１（図１６参照）に比べて、弁体６の外面に密着させられる部分の厚さを小さくし、その可撓性を高めることが可能である。このように弁体６の外面に密着させられる部分（すなわち第２の板部分５４）の可撓性が高いため、硬質の材料から形成された樹脂リング６０を使用しても、弁体６の外面に対する第２の板部分５４の密着性が高い。例えば、図９に示すように、第２の板部分５４の全体が弁体６に完全に密着していなくても、第２の板部分５４のいずれかの部分が弁体６に密着させられる。さらに、第２の板部分５４の可撓性が高いため、弁体６が回転しても、第２の板部分５４が弁体６の外面に追随することができる。そして、Ｏリング３１が弾性復元力によって第２の板部分５４を弁体６の外面に押圧する。したがって、樹脂リング６０の弁体６の外面に密着させられる湾曲面を厳密な寸法公差で製造しなくても高い封止性を発揮することができる。

また、見方を変えれば、樹脂リング６０は、周溝７０を有する中空構造である。したがって、図７の矢印で示すように、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にある流体から連結部分５６に圧力Ｐが与えられると、第２の板部分５４が半径方向に縮小して、第２の板部分５４の湾曲面が弁体６の外面により強く密着させられる。

但し、Ｏリング３１は、弾性復元力によって連結部分５６を半径方向外側に広げるように押圧してもよい。この場合には、連結部分５６はその外側にある壁部に密着する。

第２変形例
図１０は、本発明の第２実施形態の第２変形例に係る密封装置６１を示す。この密封装置６１は、第２実施形態の密封装置１（図６）の構成に加え、樹脂リング１０全体を弁体６に向けて押圧する第２の押圧機構（この実施形態ではＯリング６２）を有する。Ｏリング６２は、樹脂リング１０の材料よりも弾性が高い弾性体、例えばエラストマーから形成されたリングである。Ｏリング６２は、管４の端部の段差部２２に設置される。Ｏリング６２は、樹脂リング１０の第１の板部分１２に接触しており、弾性復元力によって樹脂リング１０の全体を弁体６に向けて押圧する。

この変形例では、段差部２２にＯリング６２を受け入れるための円形溝６４が形成されている。円形溝６４は内孔５と同心に設けられている。但し、円形溝６４は必ずしも設けなくてもよい。

樹脂リング１０とＯリング６２は、協働して、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５から管４の内孔５への流体の流れ、およびその逆の流れを阻止する。より具体的には、樹脂リング１０の第１の板部分１２の半径方向外側の端縁と、その外側の管４の壁部との間に隙間があったとしても、第１の板部分１２と管４の端部との間に介在するＯリング６２が空間３５と管４の内孔５との間を遮蔽する。このようにして、Ｏリング６２が樹脂リング１０の封止性能を補完する。

不可欠ではないが、この変形例では円形溝６４が管４の端部の段差部２２に形成されており、この円形溝６４にＯリング６２が嵌め込まれている。したがって、Ｏリング６２は定位置に固定されており、かつ径方向において外側からも内側からも圧縮されている。このため、Ｏリング６２は、円周方向にわたって一定の樹脂リング１０に向かう力を樹脂リング１０に与え、樹脂リング１０を弁体６の外面に適切に押圧することができる。

第２変形例は、第２実施形態の修正であるが、Ｏリング６２および円形溝６４を第２実施形態の第１変形例の構成に追加してもよい。

他の変形
上記の実施形態においては、弾性体リングとしてＯリング３１、すなわちリングに対して垂直な断面の形状が円形であるリングが使用されている。しかしながら、弾性体リングの断面形状が円形である必要は必ずしもなく、他の様々な断面形状の弾性リングを使用してもよい。例えば、断面形状がＸ字状であるＸリング、断面形状がＤ字状であるＤリング、断面形状が三角形であるリングを使用することができる。図１１は、第２実施形態において、Ｏリング３１の代わりにＤリング６５を使用した変形例を示す。同様に、第二変形例のＯリング６２の代わりに他の様々な断面形状の弾性リングを使用してもよい。

以下、関連発明について説明する。
本発明の関連発明に係る密封装置は、弁箱と、湾曲した外面を有し、前記弁箱内に回転可能に配置されて流体の流れを制御する弁体と、前記弁箱に連結されているか前記弁箱の一部である管とを備える弁装置に使用され、前記管の内孔と、前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、樹脂によって形成され、前記管の前記内孔に通じており流体が流動可能な中心孔と、前記弁体の外面に対向する湾曲した対向面とを有しており、前記対向面に周溝が形成されている樹脂リングと、弾性体から形成され、前記樹脂リングの前記周溝に嵌め込まれて、前記弁体の外面に密着させられる第１の弾性体リングとを備えることを特徴とする。
図１２は、本発明の関連発明に係る密封装置１の断面図である。この密封装置１は、弁箱３と、弁箱３に連結されているか弁箱３の一部であって流体が流れる管４と、弁箱３内に配置されて流体の流れを制御する弁体６を備える弁装置に適用される。弁箱３、管４および弁体６は、硬質の材料、例えば金属またはＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂から形成されている。

弁体６は、弁箱３内で回転可能であって、その回転に伴って、管４を通過する流体の流量が調節される。図１２においては、弁箱３と弁体６の一部のみを示すが、弁体６は球状または円柱状の外面形状を有する。弁体６は、図の矢印に示すように、円弧方向に沿って回転可能である。

密封装置１は、管４の内孔５と、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５との間を密封して、これらの間の流体の流れを防止するために使用される。密封装置１は、樹脂リング１０と、樹脂リング１０に支持されて弁体６に向けて押圧させられる第１の弾性体リング（この実施形態ではＯリング９０）を有する。

樹脂リング１０は、内周面８２と、外周面８４と、樹脂リング１０の中心軸線に垂直な平坦面８６と、平坦面８６の反対側にあって弁体６の外面に対向する対向面８８とを有する。樹脂リング１０には、内周面８２によって画定された、樹脂リング１０の中心軸線に沿って延びる中心孔が形成されている。中心孔は管４の内孔５にほぼ同軸に配列される。したがって、上記の通り、弁体６の回転に伴って、弁体６の開口部８が樹脂リング１０の中心孔に重なると、中心孔を介して、流路空間７から管４の内孔５へ流体が流れることが可能となる。

樹脂リング１０は、管４の端部に形成された段差部２２と弁体６との間に配置される。樹脂リング１０の対向面８８には、上述したＯリング９０が支持されている。具体的には、対向面８８には、内周面８２および外周面８４と同心の周溝が形成されており、この周溝にＯリング９０が嵌め込まれ、Ｏリング９０が弁体６の湾曲した外面に密着させられる。

Ｏリング９０は、樹脂リング１０の材料よりも弾性が高い弾性体、例えばエラストマーから形成されたリングである。Ｏリング９０は、その弾性復元力によって弁体６の湾曲した外面に密着させられる。

Ｏリング９０は接着剤によって周溝内に固定されてもよい。あるいは、プラズマ処理および押圧によって、Ｏリング９０を周溝内に固定してもよい。

密封装置１は、さらに樹脂リング１０の全体を弁体６に向けて押圧する第２の弾性体リング（この実施形態ではＯリング９１）を有する。但し、Ｏリング９１は必ずしも設けなくてもよい。Ｏリング９１は、樹脂リング１０の材料よりも弾性が高い弾性体、例えばエラストマーから形成されたリングである。Ｏリング９１は、樹脂リング１０の平坦面８６に接触しており、弾性復元力によって樹脂リング１０の全体を弁体６に向けて押圧する。

ここでは、管４の端部に形成された段差部２２にＯリング９１を受け入れるための円形溝３２が形成されている。円形溝３２は内孔５と同心に設けられている。但し、円形溝３２は必ずしも設けなくてもよい。

この関連発明に係る弁装置においては、弁体６の外側かつ弁箱３の内側の空間３５にも流体が存在しうる。樹脂リング１０とＯリング９１は、協働して、空間３５から管４の内孔５への流体の流れ、およびその逆の流れを阻止する。より具体的には、樹脂リング１０の外周面８４と、その外側の管４の壁部との間に隙間があったとしても、樹脂リング１０と管４の端部との間に介在するＯリング９１が空間３５と管４の内孔５との間を遮蔽する。このようにして、Ｏリング９１が樹脂リング１０の封止性能を補完する。

図１３は、図１２の密封装置の一部拡大断面図である。この関連発明においては、樹脂リング１０のうち弁体６の湾曲した外面に対向する対向面８８に形成された周溝にＯリング９０が嵌め込まれ、Ｏリング９０が弁体６の外面に密着させられる。Ｏリング９０は、樹脂リング１０より高い弾性を有しており、弁体６の湾曲した外面に対する密着性が高い。したがって、樹脂リング１０の湾曲した対向面８８を厳密な寸法公差で製造しなくても高い封止性を発揮することができる。Ｏリング９０は軟らかいために弁体６との接触により磨滅しやすいが、Ｏリング９０が磨滅した後でも、樹脂リング１０の湾曲した対向面８８が弁体６の外面に密着するので、弁体６の外面に対して、少なくともある程度の封止性能を長期にわたって確保することができる。

不可欠ではないが、密封装置１は、管４の端部に形成された段差部２２に設置されて樹脂リング１０の全体を弁体６に向けて押圧する第２のＯリング９１をさらに備える。したがって、樹脂リング１０の全体が弁体６に向けて押圧されるので、第１のＯリング９０を弁体６の湾曲した外面に強く押圧することが可能である。Ｏリング９０が磨滅した後でも、樹脂リング１０の全体が弁体６に向けて押圧されるので、樹脂リング１０の湾曲した対向面８８が弁体６の外面に密着するようになって、弁体６の外面に対して、少なくともある程度の封止性能を長期にわたって確保することができる。

不可欠ではないが、この関連発明では円形溝３２が管４の端部の段差部２２に形成されており、この円形溝３２にＯリング９１が嵌め込まれている。したがって、Ｏリング９１は定位置に固定されており、かつ径方向において外側からも内側からも圧縮されている。このため、Ｏリング９１は、円周方向にわたって一定の樹脂リング１０に向かう力を樹脂リング１０に与え、樹脂リング１０を弁体６の外面に適切に押圧することができる。

変形例
上記の関連発明においては、単一のＯリング９０が樹脂リング１０の対向面８８の周溝に配置されている。しかし、図１４に示すように、複数のＯリング９０が樹脂リング１０の対向面８８の複数の周溝にそれぞれ配置されてもよい。

上記の関連発明においては、弾性体リングとしてＯリング、すなわちリングに対して垂直な断面の形状が円形であるリングが使用されている。しかしながら、弾性体リングの断面形状が円形である必要は必ずしもなく、他の様々な断面形状の弾性リングを使用してもよい。例えば、断面形状がＸ字状であるＸリング、断面形状がＤ字状であるＤリング、断面形状が三角形であるリングを使用することができる。図１５は、Ｏリング９０の代わりにＤリング９２を使用し、Ｏリング９１の代わりにＤリング９３を使用した変形例を示す。

１，４０，６０密封装置
３弁箱
４管
５内孔
６弁体
７流路空間
８開口部
１０，４１，５１，６１樹脂リング
１２，４２，５２第１の板部分
１４，４４，５４第２の板部分
１６，４６，５６連結部分
１８，４８，５８中心孔
２０，５０，７０周溝
２２段差部
３０，３１Ｏリング（弾性体リング）
３２，６４円形溝
３５空間
５５，６５Ｄリング（弾性体リング）
６２Ｏリング
８２内周面
８４外周面
８６平坦面
８８対向面
９０Ｏリング（第１の弾性体リング）
９１Ｏリング（第２の弾性体リング）
９２Ｄリング（第１の弾性体リング）
９３Ｄリング（第２の弾性体リング）

Claims

弁箱と、湾曲した外面を有し、前記弁箱内に回転可能に配置されて流体の流れを制御する弁体と、前記弁箱に連結されているか前記弁箱の一部である管とを備える弁装置に使用され、前記管の内孔と、前記弁体の外側かつ前記弁箱の内側の空間との間を密封する密封装置であって、
樹脂によって形成され、前記弁体の外面に接触させられ、周溝が形成されている樹脂リングと、
弾性体から形成された、前記樹脂リングの一部又は全体を介して前記弁体を押圧する弾性体リングとを備え、
前記樹脂リングは、
前記内孔に通じており、流体が流動可能な中心孔と、
前記管の端部に形成された前記段差部と前記弁体との間に配置される第１の板部分と、
前記弁体の前記外面に密着させられる第２の板部分と、
前記第１の板部分の一部と前記第２の板部分の一部とを連結する連結部分とを備え、
前記弾性体リングは、前記樹脂リングの前記第１の板部分と前記第２の板部分との間の周溝内又は前記管の端部に形成された段差部に嵌め込まれている、密封装置。
前記弾性体リングは、前記管の端部に形成された段差部に設置されて前記樹脂リングの全体を前記弁体に向けて押圧する、請求項１に記載の密封装置。
前記弾性体リングは、前記管の前記段差部に形成された円形溝に嵌め込まれるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の密封装置。
前記弾性体リングは、前記樹脂リングの前記第１の板部分と前記第２の板部分との間の周溝内に嵌め込まれ、前記第２の板部分を前記弁体に向けて押圧し、前記第１の板部分を前記管の端部の前記段差部に向けて押圧する、請求項１に記載の密封装置。
前記樹脂リングの前記連結部分は、前記第１の板部分の中心孔側の端縁と、前記第２の板部分の中心孔側の端縁とを連結することを特徴とする請求項４に記載の密封装置。