WO2016143397A1 - 密封装置 - Google Patents

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    • Y10S277/935Seal made of a particular material

Definitions

  • the present invention relates to a sealing device according to sealing technology.
  • the sealing device of the present invention is used, for example, in the field of hydraulic / pneumatic equipment that performs reciprocating / oscillating motion, or in other fields.
  • the sealing device shown in FIG. 4A has a mounting groove 63 provided in one member (shaft) 61 of two members (for example, a housing and a shaft inserted through a shaft hole of the housing) 61 and 62 that move relative to each other.
  • the combination seal 11 is a first ring made of a resin that is in close contact with the other member (housing) 62 of the two members 61 and 62.
  • a (resin seal) 21 and a second ring (rubber seal) 31 made of a rubber-like elastic body interposed between the first ring 21 and the groove bottom 63a of the mounting groove 63 are combined.
  • the combination seal 11 is provided with a first ring 21 made of a resin such as PTFE, which has excellent wear resistance and low frictional properties, arranged on the outer peripheral side to compensate for the creep characteristics (easy to set) of the first ring 21.
  • the second ring 31 made of a rubber-like elastic body is combined on the inner peripheral side.
  • the present invention provides a sealing device including a combination seal formed by a combination of a first ring made of resin and a second ring made of a rubber-like elastic body, even if creep occurs in the first ring. It is an object of the present invention to provide a sealing device that is less likely to decrease and that can exhibit excellent sealing properties.
  • a sealing device of the present invention is a sealing device that seals between two members by mounting a combination seal on a mounting groove provided in one of two members that move relative to each other.
  • the combination seal includes a first ring made of resin that is in close contact with the other of the two members, and a first elastic rubber body interposed between the first ring and the bottom of the mounting groove.
  • the first ring includes a cut portion at one place on the circumference, and the cut portion has a part of the cut surface of the first ring that is more circular than the other portions.
  • a step cut shape is formed as a protruding portion by protruding in the circumferential direction, and a bias cut shape is formed as an inclined portion by cutting the tip of the protruding portion diagonally, and the inclined portion
  • the circumferential length characterized in that set in circumferential length less than half the size of the protrusion.
  • the cut portion of the first ring is a step cut, the step cut is combined with a bias cut, the circumferential length of the slope portion in the bias cut is less than half the circumferential length of the protruding portion in the step cut Since the elastic body of the second ring is not sandwiched between the cut portions and the leakage path penetrating in the axial direction does not occur, the sealing performance is also secured by these.
  • a sealing device including a combination seal formed by a combination of a first ring made of resin and a second ring made of a rubber-like elastic body, even if creep occurs in the first ring, the sealing performance is maintained. It is possible to provide a sealing device that is less likely to be lowered and can exhibit excellent sealing performance.
  • (A) is the principal part sectional drawing
  • (B) is the principal part sectional perspective view. It is a figure which shows the 1st ring with which the sealing device is equipped, Comprising: (A) is a figure which shows a part of the outer diameter surface, (B) is a figure which shows a part of the side surface, (C) is the inner diameter Figure showing part of a surface It is a figure which shows the cut part with which the said 1st ring is equipped, Comprising: (A) And (C) is a perspective view which shows the state at the time of cut part butt
  • the present invention has been made based on the following idea.
  • the seal surface pressure is reduced due to the creep characteristics of the first ring 21. Therefore, a clearance c may occur on the seal surface, which may lead to leakage.
  • the cut portion 22 is set as a step cut to prevent a leak path from penetrating in the axial direction in the cut portion 22.
  • a part of each of the cut surfaces 23A and 23B protrudes in the circumferential direction from the other part of the pair of cut surfaces 23A and 23B constituting both ends of the cut part 22 to form projecting parts 24A and 24B.
  • the projections 24A and 24B are combined with the recesses 25A and 25B provided corresponding to the cut surfaces on the opposite side, and the projection 24A provided on one cut surface 23A and the other cut surface Since the projecting portion 24B provided on 23B is in contact with the opposing surfaces (axial end surfaces) 24Aa and 24Ba, a leakage path penetrating in the axial direction does not occur.
  • the elastic body of the second ring 31 enters the cut portion 22 of the first ring 21 and is sandwiched by the cut portion 22, which may cause rubber breakage or cracking. To prevent leaks.
  • FIG. 6 (A) if the tip of the projecting portion 24 of the step cut is a surface that is not cut obliquely and is oriented perpendicular to the circumferential direction, the elastic body of the second ring 31 enters here.
  • FIG. 6 (B) a step cut is made to prevent the occurrence of this.
  • a bias cut that obliquely cuts the tip of the protruding portion 24 is used to prevent the elastic body of the second ring 31 from entering and being pinched by the cut portion 22.
  • the tip of the protrusion 24 is bias cut, the rigidity of the tip of the protrusion 24 is lowered, and the tip of the protrusion 24 can be tilted as shown in FIG. 6B. It is possible to prevent the body from entering and being pinched.
  • the bias cut is a slope portion 26 by cutting the tip of the projecting portion 24 obliquely, and this slope portion 26 is combined with a corresponding slope portion 27 provided corresponding to the cut surface on the opposite side, As a result, the tip of the protrusion 24 has a tapered shape, so that the rigidity of the tip of the protrusion 24 is lowered.
  • the cut portion 22 is axially arranged. Prevents leakage paths from penetrating.
  • the slope portion 26A provided at the tip end of the projecting portion 24A of the cut surface 23A and the slope portion 26B provided at the tip end of the projecting portion 24B of the other cut surface 23B have a shape intersecting each other when viewed from one axial direction. There is a concern that a leak path that penetrates in the axial direction from the one inclined surface portion 26A to the other inclined surface portion 26B via the intersecting portion may occur.
  • the slope portion 26A provided at the tip of the protrusion 24A of one cut surface 23A and the tip of the protrusion 24B of the other cut surface 23B are provided.
  • the inclined portions 26B are formed so as not to intersect each other when viewed from one axial direction. In the shape that does not intersect, since the projecting portions 24A and 24B are in contact with each other only on the opposing surfaces 24Aa and 24Ba, the leakage path is blocked. Therefore, there is no leakage path penetrating in the axial direction.
  • the sealing device includes one of two members 61 and 62 (for example, a housing and a shaft inserted through a shaft hole of the housing) that move relative to each other.
  • a sealing device that seals between the two members 61 and 62 by being mounted in a mounting groove 63 provided in a member (shaft, hereinafter also referred to as a shaft) 61, and includes a combination seal 11,
  • a first ring (resin seal) 21 made of resin that is in close contact with the other member (housing, hereinafter also referred to as a housing) 62 of the two members 61, 62, and between the first ring 21 and the groove bottom 63 a of the mounting groove 63.
  • It is made of a combination with a second ring (rubber seal) 31 made of a rubber-like elastic body interposed between them.
  • the material of the first ring 21 is specifically PTFE, but hard resin such as nylon is also applicable.
  • the material of the second ring 31 is applicable to any elastic rubber body such as NBR, FKM, EPDM, or the like.
  • the first ring 21 includes a cut portion 22 having a shape obtained by cutting the ring at one place on the circumference thereof.
  • the cut portion 22 has a step-cut shape as shown in FIG. 2 (A), and a bias-cut shape as shown in FIG. 2 (B).
  • step cut a part of the cut surfaces 23A and 23B (the cut surfaces 23A and 23B are divided into two in the axial direction and divided into one section, that is, the shaft, on the pair of cut surfaces 23A and 23B constituting both ends of the cut portion 22, respectively.
  • the projections 24A and 24B are formed by projecting the half of the area in the circumferential direction from the other parts, and the projections 24A and 24B are combined with the recesses 25A and 25B provided corresponding to the cut surfaces on the opposite side.
  • the protrusion 24A provided on the one cut surface 23A and the protrusion 24B provided on the other cut surface 23B come into contact with each other on the opposing surfaces (axial end surfaces) 24Aa and 24Ba. The leak path that penetrates in the axial direction is not generated.
  • the bias cut is performed by obliquely cutting the tips of the projecting portions 24A and 24B to form slope portions 26A and 26B, and combining the slope portions 26A and 26B with corresponding slope portions 27A and 27B provided corresponding to the opposite cut surfaces.
  • the tips of the projecting portions 24A and 24B are tapered, thereby reducing the rigidity of the tips of the projecting portions 24A and 24B so that the above-described cracking phenomenon does not occur.
  • the oblique direction is a direction in which the protrusion amount in the circumferential direction of the protrusions 24A and 24B gradually decreases from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • the cut angle is preferably 20 ° to 50 °.
  • the inclined surface portion 26A, 26B circumferential length of the (maximum length) L 1 is projected portions 24A, 24B circumferential length of the (maximum length) of L 2
  • the size is set to be less than half, and as a result, as shown in FIG. 2B or 3C, one cut surface 23A of the pair of cut surfaces 23A and 23B constituting the cut portion 22 is formed.
  • the slanted portion 26A provided at the tip of the projecting portion 24A and the sloped portion 26B provided at the tip of the projecting portion 24B of the other cut surface 23B are formed so as not to intersect each other when viewed from one axial direction. Since the protrusions 24A and 24B are in contact with each other only on the opposing surfaces 24Aa and 24Ba, the leak path that penetrates in the axial direction does not occur.
  • the cut portion 22 of the first ring 21 is a step cut
  • the bias cut is combined to the tip of the step cut
  • the sloping portion 26A of the bias cut is the circumferential length L 1 of the 26B projecting portion in the step-cut 24A, since it is set in the circumferential length less than half the size of L 2 of 24B, the phenomenon of erosion said not occurred, the leakage path through the axial direction does not occur, thus also these It is possible to ensure sealing performance.
  • the sealing device including the combination seal 11 including the combination of the first ring 21 made of resin and the second ring 31 made of rubber-like elastic material, even if creep occurs in the first ring 21, the sealing performance is not easily lowered. It is possible to provide a sealing device that exhibits excellent sealing performance.

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Abstract

 脂製の第1リングおよびゴム状弾性体製の第2リングの組み合わせよりなる組み合わせシールを備える密封装置において、第1リングにクリープが発生してもシール性が低下しにくく、もって優れたシール性を発揮する密封装置を提供する。この目的を達成するため、樹脂製の第1リングに円周上1箇所のカット部を設ける。カット部は、第1リングのカット面の一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部としたステップカットの形状を備えるとともに、突出部の先端を斜めにカットすることにより斜面部としたバイアスカットの形状を備える。更に斜面部の円周方向長さを突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定する。

Description

密封装置
 本発明は、シール技術に係る密封装置に関する。本発明の密封装置は例えば、往復・揺動運動を行なう油圧・空圧機器の分野で用いられ、または、その他の分野で用いられる。
 近年、各種機器のシール部に装着される密封装置の使用条件は、機器の機能向上を背景として、過酷化する傾向にあり、従来のゴム状弾性体の単品よりなるラバーオンリータイプのシール(ラバーシール)では、摩耗が激しい部位に対応するのが困難であり、これに代わるものとして、図4(A)に示すような組み合わせシール11を備える密封装置が用いられている。
 すなわち図4(A)の密封装置は、相対運動する二部材(例えばハウジングと、ハウジングの軸孔に挿通された軸)61,62のうちの一方の部材(軸)61に設けた装着溝63に装着されることにより二部材61,62間をシールする密封装置であって、組み合わせシール11は、二部材61,62のうちの他方の部材(ハウジング)62に密接する樹脂製の第1リング(樹脂シール)21と、第1リング21および装着溝63の溝底部63a間に介装されるゴム状弾性体製の第2リング(ラバーシール)31とを組み合わせたものとされている。
 この組み合わせシール11は、耐摩耗性および低摩擦性に優れるPTFE等の樹脂よりなる第1リング21を外周側に配置し、この第1リング21のクリープ特性(へたり易さ)を補うために、内周側にゴム状弾性体よりなる第2リング31を組み合わせた構成である。
特開2009-58003号公報
 しかしながらこの組み合わせシール11では、第1リング21の剛性が高い場合、第2リング31の弾性力(拡張力)が抑制され、第1リング21のクリープ特性を補いきれないことがあり、そのため図4(B)に示すように第1リング21のクリープ箇所にスキマcが発生して、このスキマcから密封流体(圧力)Pが漏れる可能性がある。
 本発明は以上の点に鑑みて、樹脂製の第1リングおよびゴム状弾性体製の第2リングの組み合わせよりなる組み合わせシールを備える密封装置において、第1リングにクリープが発生してもシール性が低下しにくく、もって優れたシール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。
 上記目的を達成するため、本発明の密封装置は、相対運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に組み合わせシールを装着することにより前記二部材間をシールする密封装置であって、前記組み合わせシールは、前記二部材のうちの他方の部材に密接する樹脂製の第1リングと、前記第1リングおよび前記装着溝の溝底部間に介装されるゴム状弾性体製の第2リングとの組み合わせよりなる密封装置において、前記第1リングは、円周上1箇所のカット部を備え、前記カット部は、前記第1リングのカット面の一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部としたステップカットの形状を備えるとともに、前記突出部の先端を斜めにカットすることにより斜面部としたバイアスカットの形状を備え、更に前記斜面部の円周方向長さを前記突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定したことを特徴とする。
 上記構成を備える本発明においては、第1リングの円周上1箇所にカット部が設けられているため、第1リングにクリープが発生してもシール面圧が維持され、よってシール性が確保される。また、第1リングのカット部をステップカットとすること、ステップカットにバイアスカットを組み合わせること、バイアスカットにおける斜面部の円周方向長さをステップカットにおける突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定することで、カット部に第2リングの弾性体が挟まれず、また軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないため、これらによってもシール性が確保される。したがって本発明所期の目的どおり、樹脂製の第1リングおよびゴム状弾性体製の第2リングの組み合わせよりなる組み合わせシールを備える密封装置において、第1リングにクリープが発生してもシール性が低下しにくく、もって優れたシール性を発揮することができる密封装置を提供することができる。
本発明の実施例に係る密封装置を示す図であって、(A)はその要部断面図、(B)はその要部断面斜視図 同密封装置に備えられる第1リングを示す図であって、(A)はその外径面の一部を示す図、(B)はその側面の一部を示す図、(C)はその内径面の一部を示す図 同第1リングに備えられるカット部を示す図であって、(A)および(C)はそれぞれカット部突き合わせ時の状態を示す斜視図、(B)はカット部引き離し時の状態を示す斜視図 従来例に係る密封装置を示す図であって、(A)はその要部断面図、(B)はその不具合発生時の状態を示す要部断面図 従来例に係る密封装置に備えられるカット部の説明図 従来例に係る密封装置に備えられるカット部の説明図 比較例に係る密封装置に備えられるカット部の説明図
 本発明は、以下の考えにもとづいて発明をなすに至ったものである。
(1)上記したように樹脂製の第1リング21およびゴム状弾性体製の第2リング31の組み合わせよりなる組み合わせシール11を備える密封装置では、第1リング21のクリープ特性によるシール面圧低下で、シール面にスキマcが発生し、漏れにつながる可能性がある。
(2)そこで、本発明では先ず、第1リング21の円周上1箇所にカット部を設けることで、第1リング21の外周面にクリープが発生しても、第2リング31の拡張力で第1リング21の外径が維持されるので、他方の部材62との接触部分にスキマが発生せず、よってシール性を維持することができる。
(3)加えて、第1リング21のカット部をステップカットとすることで、カット部に軸方向に貫通する漏れ経路が発生するのを防ぐ。
 すなわち図5(A)から(B)へと示すように、第1リング21に設けるカット部22がストレートカットであると、ここに軸方向に貫通する漏れ経路kが発生するので、これを防止すべく図5(C)に示すように、カット部22をステップカットとし、カット部22に軸方向に貫通する漏れ経路が発生するのを防止する。
 ステップカットは、カット部22の両端を構成する一対のカット面23A,23Bにおいてそれぞれ、カット面23A,23Bの一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部24A,24Bとし、この突出部24A,24Bを反対側のカット面に対応して設けた凹部25A,25Bと組み合わせるようにしたものであって、一方のカット面23Aに設けた突出部24Aと、他方のカット面23Bに設けた突出部24Bとが互いの対向面(軸方向端面)24Aa,24Baで接触するため、軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないものである。
(4)また、ステップカットにバイアスカットを組み合わせることで、第2リング31の弾性体が第1リング21のカット部22に侵入してカット部22で挟まれ、ゴム切れや亀裂発生の要因となり、漏れにつながるのを防ぐ。
 すなわち図6(A)に示すように、ステップカットの突出部24先端が斜めにカットされず円周方向に対し直交する向きの面であると、ここに第2リング31の弾性体が侵入して挟まれ(挟まれた部分を符号31aにて示す)、ゴム切れや亀裂発生の要因となり、漏れにつながることがあるので、これを防止すべく図6(B)に示すように、ステップカットの突出部24先端を斜めにカットするバイアスカットとし、カット部22に第2リング31の弾性体が侵入して挟まれるのを防止する。突出部24先端をバイアスカットにすると、突出部24先端の剛性が下がり、突出部24先端が図6(B)に示すように倒れ込み可能となるので、スキマcを塞ぎ、第2リング31の弾性体が侵入して挟まれるのを防止することができる。尚、このように第1リング21のカット部22に第2リング31の弾性体が侵入して挟まれてしまうことを、「くわれ」が生じると表現することもある。
 バイアスカットは、突出部24先端を斜めにカットすることにより斜面部26とし、この斜面部26を反対側のカット面に対応して設けた対応斜面部27と組み合わせるようにしたものであって、これにより突出部24先端が先細の形状とされるため、突出部24先端の剛性が下がるものである。
(5)更にまた、バイアスカットにおける斜面部26の円周方向長さをステップカットにおける突出部24の円周方向長さの半分以下の大きさに設定することで、カット部22に軸方向に貫通する漏れ経路が発生するのを防ぐ。
 すなわち図7(A)(B)(C)に示すように、上記(4)のステップカットにバイアスカットを組み合わせた形状において、カット部22を構成する一対のカット面23A,23Bのうちの一方のカット面23Aの突出部24A先端に設けた斜面部26Aと、他方のカット面23Bの突出部24B先端に設けた斜面部26Bとがこれらを軸方向一方から視て互いに交差する形状であると、一方の斜面部26A上から交差部を経由して他方の斜面部26B上へつながるようにして軸方向に貫通する漏れ経路が発生することが懸念される。斜面部26A,26B同士が互いに交差するのは、斜面部26A,26Bの円周方向長さLが突出部24A,24Bの円周方向長さLに対して半分の長さよりも大きいためである。
 そこで、本発明では図2または図3に示すように、斜面部26A,26Bの円周方向長さLを突出部24A,24Bの円周方向長さLの半分以下の大きさに設定し、これによりカット部22を構成する一対のカット面23A,23Bのうちの一方のカット面23Aの突出部24A先端に設けた斜面部26Aと、他方のカット面23Bの突出部24B先端に設けた斜面部26Bとがこれらを軸方向一方から視て互いに交差しない形状とした。交差しない形状は、突出部24A,24B同士が互いの対向面24Aa,24Baのみで接触するため、漏れ経路が遮断されることになる。したがって軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないものである。
 つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
 図1(A)および(B)に示すように当該実施例に係る密封装置は、相対運動する二部材(例えばハウジングと、ハウジングの軸孔に挿通された軸)61,62のうちの一方の部材(軸、以下、軸とも称する)61に設けた装着溝63に装着されることにより二部材61,62間をシールする密封装置であって、組み合わせシール11を備え、この組み合わせシール11が、二部材61,62のうちの他方の部材(ハウジング、以下、ハウジングとも称する)62に密接する樹脂製の第1リング(樹脂シール)21と、第1リング21および装着溝63の溝底部63a間に介装されるゴム状弾性体製の第2リング(ラバーシール)31との組み合わせよりなるものとされている。
 第1リング21の材質は具体的にはPTFEとされるが、このほか、ナイロン等の硬質樹脂も適用範囲とする。第2リング31の材質は、NBR、FKM、EPDM等、ゴム状弾性体いずれも適用範囲とする。
 第1リング21は、その円周上1箇所に、リングを切断した形状のカット部22を備えている。
 カット部22は、図2(A)に示すようにステップカットの形状を備え、また図2(B)に示すようにバイアスカットの形状を備えている。
 ステップカットは、カット部22の両端を構成する一対のカット面23A,23Bにおいてそれぞれ、カット面23A,23Bの一部(カット面23A,23Bを軸方向に2分割してその1区画、すなわち軸方向半分の領域)を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部24A,24Bとし、この突出部24A,24Bを反対側のカット面に対応して設けた凹部25A,25Bと組み合わせるようにしたものであって、一方のカット面23Aに設けた突出部24Aと、他方のカット面23Bに設けた突出部24Bとが互いの対向面(軸方向端面)24Aa,24Baで接触するため、軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないように構成されている。
 バイアスカットは、突出部24A,24B先端を斜めにカットすることにより斜面部26A,26Bとし、この斜面部26A,26Bを反対側のカット面に対応して設けた対応斜面部27A,27Bと組み合わせるようにしたものであって、これにより突出部24A,24B先端が先細の形状とされるため、突出部24A,24B先端の剛性が下がり、上記くわれの現象が発生しないように構成されている。斜めの向きは、突出部24A,24Bの円周方向突出量が外径側から内径側へかけて徐々に縮小する向きである。カット角度としては20°~50°が好適である。
 また、図2および図3に示すように、斜面部26A,26Bの円周方向長さ(最大長さ)Lが突出部24A,24Bの円周方向長さ(最大長さ)Lの半分以下の大きさに設定されており、これにより図2(B)または図3(C)に示すように、カット部22を構成する一対のカット面23A,23Bのうちの一方のカット面23Aの突出部24A先端に設けた斜面部26Aと、他方のカット面23Bの突出部24B先端に設けた斜面部26Bとがこれらを軸方向一方から視て互いに交差しない形状とされている。このように交差しない形状は、突出部24A,24B同士が互いの対向面24Aa,24Baのみで接触するため、軸方向に貫通する漏れ経路が発生しないことになる。
 上記構成の密封装置においては、第1リング21の円周上1箇所にカット部22が設けられているため、第1リング21にクリープが発生してもシール面圧が維持され、よってシール性を確保することが可能とされる。また、第1リング21のカット部22がステップカットとされ、ステップカットの先端部にバイアスカットが組み合わされ、バイアスカットにおける斜面部26A,26Bの円周方向長さLがステップカットにおける突出部24A,24Bの円周方向長さLの半分以下の大きさに設定されているため、上記くわれの現象が発生せず、軸方向に貫通する漏れ経路も発生せず、よってこれらによってもシール性を確保することが可能とされる。したがって、樹脂製の第1リング21およびゴム状弾性体製の第2リング31の組み合わせよりなる組み合わせシール11を備える密封装置において、第1リング21にクリープが発生してもシール性が低下しにくく、優れたシール性を発揮する密封装置を提供することができる。
 11 組み合わせシール
 21 第1リング
 22 カット部
 23A,23B カット面
 24A,24B 突出部
 24Aa,24Ba 対向面
 25A,25B 凹部
 26A,26B 斜面部
 27A,27B 対応斜面部
 61 一方の部材(軸)
 62 他方の部材(ハウジング)
 63 装着溝
 63a 溝底部
 c スキマ
 P 密封流体
 k 漏れ経路

Claims (1)

  1.  相対運動する二部材のうちの一方の部材に設けた装着溝に組み合わせシールを装着することにより前記二部材間をシールする密封装置であって、前記組み合わせシールは、前記二部材のうちの他方の部材に密接する樹脂製の第1リングと、前記第1リングおよび前記装着溝の溝底部間に介装されるゴム状弾性体製の第2リングとの組み合わせよりなる密封装置において、
    前記第1リングは、円周上1箇所のカット部を備え、
    前記カット部は、前記第1リングのカット面の一部を他の部分よりも円周方向に突出させることにより突出部としたステップカットの形状を備えるとともに、前記突出部の先端を斜めにカットすることにより斜面部としたバイアスカットの形状を備え、
    更に前記斜面部の円周方向長さを前記突出部の円周方向長さの半分以下の大きさに設定したことを特徴とする密封装置。
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