(57)【要約】【課題】線条部材の連結状態を確実に維持し、シール性を確保する。【解決手段】シール部材４０は、第１端面４１ａと第２端面４１ｂとを有する線条部材４１と、線条部材４１の軸線Ａに沿って第１端面４１ａから窪むように設けられた連結穴４３ｃと、連結穴４３ｃ内に配置された第１コイルスプリング４６と、線条部材４１の軸線Ａに沿って第２端面４１ｂから突出し、連結穴４３ｃ内で第１コイルスプリング４６に嵌合して連結され、付勢によって第１端面４１ａと第２端面４１ｂを圧接させる第２コイルスプリング４７とを備える。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１端面と、この第１端面とは反対の第２端面とを有する線条部材と、
前記線条部材の軸線に沿って前記第１端面から窪むように設けられた連結穴と、
前記連結穴内に配置された第１コイルスプリングと、
前記線条部材の軸線に沿って前記第２端面から突出し、前記連結穴内で前記第１コイルスプリングに嵌合して連結され、付勢によって前記第１端面と前記第２端面を圧接させる第２コイルスプリングと
を備える、シール部材。
【請求項２】
前記線条部材の軸線に沿って前記第２端面から突出し、前記線条部材の軸線に沿った方向から見た形状が前記第２コイルスプリングの外径よりも大きい凸部と、
前記連結穴の一部を構成し、前記凸部が内側に嵌合される凹部と
を有する、請求項１に記載のシール部材。
【請求項３】
前記第２端面側に少なくとも一部が埋設された第３コイルスプリングを備え、
前記第２コイルスプリングは、前記第３コイルスプリングに嵌合して配置されている、請求項１又は２に記載のシール部材。
【請求項４】
前記連結穴内に配置された第３コイルスプリングを備え、
前記第１コイルスプリングは、前記第３コイルスプリングに嵌合して配置されている、請求項１又は２に記載のシール部材。
【請求項５】
前記第２コイルスプリングの外径は、前記第１コイルスプリングの内径よりも大きく、前記第１コイルスプリングの外径よりも小さい、請求項１から４のいずれか１項に記載のシール部材。
【請求項６】
前記第１コイルスプリングの外径は、前記第２コイルスプリングの内径よりも大きく、前記第２コイルスプリングの外径よりも小さい、請求項１から４のいずれか１項に記載のシール部材。
【請求項７】
前記第１端面及び前記第２端面のうちの少なくとも一方に、前記第１端面及び前記第２端面のうちの他方に圧接される環状の圧接部が突設されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のシール部材。
【請求項８】
前記線条部材は、線条の本体と、前記本体の一端に接合された第１接合部材と、前記本体の他端に接合された第２接合部材とを有し、
前記連結穴と前記第１コイルスプリングが前記第１接合部材に設けられ、前記第２コイルスプリングが前記第２接合部材に設けられている、請求項１から７のいずれか１項に記載のシール部材。
【請求項９】
線条の本体と、
第１端面から窪んだ連結穴内に第１コイルスプリングが配置された第１接合部材と、
第２端面から第２コイルスプリングが突出した第２接合部材と
を用意し、
前記本体の一端に、前記第１端面とは反対に位置する前記第１接合部材の端を接合し、
前記本体の他端に、前記第２端面とは反対に位置する前記第２接合部材の端を接合する、
シール部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シール部材及びシール部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、分割型メカニカルシールに用いられる連結式シール部材が開示されている。シール部材は、定められた全長の線条部材と、線条部材の一端に突設された連結部と、線条部材の他端に設けられた連結穴とを備え、連結部を連結穴に差し込むことで線条部材が環状に保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６４８５０２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のシール部材では、連結穴への連結部の差し込みによって線条部材の一端と他端を圧接しているが、これらの圧接力が大きい場合には連結穴から連結部が離脱し、逆に小さい場合にはシール性を確保できない。
【０００５】
本発明は、線条部材の連結状態を維持でき、シール性を確保できるシール部材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１態様は、第１端面と、この第１端面とは反対の第２端面とを有する線条部材と、前記線条部材の軸線に沿って前記第１端面から窪むように設けられた連結穴と、前記連結穴内に配置された第１コイルスプリングと、前記線条部材の軸線に沿って前記第２端面から突出し、前記連結穴内で前記第１コイルスプリングに嵌合して連結され、付勢によって前記第１端面と前記第２端面を圧接させる第２コイルスプリングとを備える、シール部材を提供する。
【０００７】
このシール部材を使用する場合、例えば突出した第２コイルスプリングの線材を巻き方向と逆向きに回転させて、第２コイルスプリングを第１コイルスプリングの内側又は外側に配置した後、第２コイルスプリングの線材を捻った回数だけ巻き方向へ回転させる。これにより、第２コイルスプリングが第１コイルスプリングに嵌合して連結される。この際、これらの嵌合代は、第２端面から第２コイルスプリングの先端までの寸法から、第１端面から第１コイルスプリングの外端までの寸法を減算した値よりも、大きくする。
【０００８】
第１コイルスプリングの線材と第２コイルスプリングの線材とが螺合した状態になるため、線条部材の一端と他端の連結状態を確実に維持できる。第１コイルスプリングと第２コイルスプリングの付勢力によって第１端面と第２端面を圧接でき、両者のコイルスプリングの嵌合代の調整によって第１端面と第２端面の圧接力を調整できるため、シール部材のシール性を確保できる。また、第１コイルスプリングと第２コイルスプリングの連結部分は、シール対象部品の取付部分の形状に沿って変形可能なため、無端状のシール部材と同等のシール性能を得ることができる。
【０００９】
前記線条部材の軸線に沿って前記第２端面から突出し、前記線条部材の軸線に沿った方向から見た形状が前記第２コイルスプリングの外径よりも大きい凸部と、前記連結穴の一部を構成し、前記凸部が内側に嵌合される凹部とを有する。この態様によれば、凹部と凸部の嵌合によって、線条部材の第１端面及び第２端面の軸線を確実に位置合わせできる。
【００１０】
前記第２端面側に少なくとも一部が埋設された第３コイルスプリングを備え、前記第２コイルスプリングは、前記第３コイルスプリングに嵌合して配置されている。又は、前記連結穴内に配置された第３コイルスプリングを備え、前記第１コイルスプリングは、前記第３コイルスプリングに嵌合して配置されている。これらの場合、第２端面側及び第１端面側のうちの一方に配置された第３コイルスプリングの直径は、第２端面側及び第１端面側のうちの他方に配置された第１コイルスプリングの直径又は第２コイルスプリングの直径を同一とすることが好ましい。この態様によれば、第３コイルスプリングが第１コイルスプリング又は第２コイルスプリングに当接することで、第１コイルスプリングへの第２コイルスプリングの嵌合が停止する。よって、第１端面と第２端面の圧接力の調整が容易である。
【００１１】
前記第２コイルスプリングの外径は、前記第１コイルスプリングの内径よりも大きく、前記第１コイルスプリングの外径よりも小さい。又は、前記第１コイルスプリングの外径は、前記第２コイルスプリングの内径よりも大きく、前記第２コイルスプリングの外径よりも小さい。これらの態様によれば、第１コイルスプリングと第２コイルスプリングによって、線条部材の一端と他端の連結状態を確実に維持しつつ、第１端面と第２端面を所定の圧接力で圧接できる。
【００１２】
前記第１端面及び前記第２端面のうちの少なくとも一方に、前記第１端面及び前記第２端面のうちの他方に圧接される環状の圧接部が突設されている。この態様によれば、第１端面及び第２端面のうちの一方に設けた圧接部が他方に圧接されることで、これらの間のシール性を向上できる。
【００１３】
前記線条部材は、線条の本体と、前記本体の一端に接合された第１接合部材と、前記本体の他端に接合された第２接合部材とを有し、前記連結穴と前記第１コイルスプリングが前記第１接合部材に設けられ、前記第２コイルスプリングが前記第２接合部材に設けられている。この態様によれば、市販されている所定直径の無端状シールリングを切断したものを本体として用い、その両端に第１接合部材と第２接合部材を接合することで、所望の全長（直径）のシール部材を用意できる。よって、異なる全長のシール部材毎に金型を用意する場合と比較して、シール部材の製造コストを低減できる。
【００１４】
本発明の第２態様は、線条の本体と、第１端面から窪んだ連結穴内に第１コイルスプリングが配置された第１接合部材と、第２端面から第２コイルスプリングが突出した第２接合部材とを用意し、前記本体の一端に、前記第１端面とは反対に位置する前記第１接合部材の端を接合し、前記本体の他端に、前記第２端面とは反対に位置する前記第２接合部材の端を接合する、シール部材の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、第１コイルスプリングと第２コイルスプリングを嵌合（螺合）させるため、シール部材の一端と他端の連結状態を確実に維持できる。また、両者のコイルスプリングの嵌合代の調整によって第１端面と第２端面の圧接力を調整できるため、シール部材のシール性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るシール部材を用いた分割型メカニカルシールの断面図。
【図２】シール部材の正面図。
【図３】接合前のシール部材を示す正面図。
【図４】図２の一部拡大斜視図。
【図５】図２の一部拡大断面図。
【図６】シール部材の連結状態を示す断面図。
【図７】第１コイルスプリングと第２コイルスプリングの関係を示す概略図。
【図８】シール部材の接合部分を示す断面図。
【図９】シール部材の第１変形例を示す断面図。
【図１０】シール部材の第２変形例を示す断面図。
【図１１】シール部材の第３変形例を示す断面図。
【図１２】シール部材の第４変形例を示す断面図。
【図１３】シール部材の第５変形例を示す断面図。
【図１４】シール部材の第６変形例を示す断面図。
【図１５】第６変形例のシール部材の連結状態を示す一部拡大図。
【図１６】シール部材の他の変形例を示す断面図。
【図１７】シール部材の他の変形例を示す断面図。
【図１８】シール部材の他の変形例を示す断面図。
【図１９】シール部材の他の変形例を示す断面図。
【図２０】シール部材の他の変形例を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係るシール部材４０（４０Ａ〜４０Ｃ）を用いたメカニカルシール１０を示す。図２を参照すると、シール部材４０は、線条部材４１の一端に配置したスプリング（第１コイルスプリング）４６に、他端に配置したスプリング（第２コイルスプリング）４７を連結することで、環状に保持される。
【００１９】
まず、シール部材４０を用いる機器の一例であるメカニカルシール１０の概要について説明する。
【００２０】
図１に示すように、メカニカルシール１０は、回転機械（例えば立軸ポンプ）のケーシング１における回転軸２が貫通される部分に配置される。このメカニカルシール１０は、ケーシング１内に連通した封止液室２３から、大気に連通した回転軸２側（径方向内側）への液体の流出を防ぐインサイド型である。
【００２１】
メカニカルシール１０は、ホルダ１２、シート（回転環）１５、及びワッシャ（固定環）１８を備え、これらがシールカバー２１（封止液室２３）内に配置されている。シールカバー２１内には留め金２６と押金２９が更に配置され、シールカバー２１の外部側の端がプレート３１によって覆われている。
【００２２】
回転軸２に対してホルダ１２は、ケーシング１の近傍に位置するように配置され、セットボルト（図示せず）によって移動不可能に取り付けられている。ホルダ１２の内周面に形成された凹溝にシール部材４０Ａが配設され、このシール部材４０Ａによって回転軸２とホルダ１２の間がシールされている。
【００２３】
シート１５は、ホルダ１２の外部側に形成された取付凹部１２ａに取り付けられている。ホルダ１２に対するシート１５の周方向の回転は、取付凹部１２ａに配置されたピン１６によって規制されている。これにより、シート１５は、ホルダ１２を介して回転軸２と一体に回転し、ワッシャ１８に対して摺接する。シート１５の外周にはシール部材４０Ｂが配設され、このシール部材４０Ｂによってホルダ１２とシート１５の間がシールされている。
【００２４】
ワッシャ１８は、シート１５の外部側に位置するようにシールカバー２１内に配置されている。留め金２６、押金２９及びプレート３１を貫通したドライブピン１９によって、シールカバー２１に対するワッシャ１８の周方向の回転が規制され、シールカバー２１に対するワッシャ１８の軸方向の移動が許容されている。
【００２５】
ワッシャ１８は、内部側へ突出し、シート１５に摺接する断面四角形状の凸部１８ａを備える。ワッシャ１８の外周にはシール部材４０Ｃが配設され、このシール部材４０Ｃによってワッシャ１８とシールカバー２１の間がシールされている。
【００２６】
シールカバー２１は、回転軸２が貫通される貫通部２２と、ケーシング１内に連通した封止液室２３とを備える。シールカバー２１は、回転軸２に沿って貫通されたボルト２４をボルト穴１ａに締め付けることで、ケーシング１に固定されている。
【００２７】
留め金２６は、プレート３１の内部側に配置されている。留め金２６は、ボルト２７によってシールカバー２１に連結され、図示しないボルトによってプレート３１に連結されている。
【００２８】
押金２９は、留め金２６とワッシャ１８の間に配置されている。留め金２６を貫通したコイルスプリング３３の一端が押金２９に配置され、コイルスプリング３３の他端がプレート３１に配置されている。コイルスプリング３３の付勢によって押金２９は、ワッシャ１８をシート１５に向けて押圧（付勢）する。
【００２９】
本実施形態のメカニカルシール１０は、ホルダ１２、シート１５、ワッシャ１８、シールカバー２１、留め金２６、押金２９、及びプレート３１を、それぞれ周方向に２分割した全分割型である。ホルダ１２は、環状体を分割した第１保持部材１２Ａと第２保持部材１２Ｂを備える。シート１５は、環状体を分割した第１回転部材１５Ａと第２回転部材１５Ｂを備える。ワッシャ１８は、環状体を分割した第１固定部材１８Ａと第２固定部材１８Ｂを備える。シールカバー２１は、環状体を分割した第１カバー部材２１Ａと第２カバー部材２１Ｂを備える。留め金２６は、環状体を分割した第１連結部材２６Ａと第２連結部材２６Ｂを備える。押金２９は、環状体を分割した第１押圧部材２９Ａと第２押圧部材２９Ｂを備える。プレート３１は、環状体を分割した第１プレート部材３１Ａと第２プレート部材３１Ｂを備える。
【００３０】
この全分割型のメカニカルシール１０では、ケーシング１からカバー部材２１Ａ，２１Ｂ（シールカバー２１）を径方向外向きに取り外すことで、回転部材１５Ａ，１５Ｂ（シート１５）と固定部材１８Ａ，１８Ｂ（ワッシャ１８）の取り外しと取り付けが可能である。よって、回転軸２の先端のモータを取り外すことなく、消耗部品であるシート１５、ワッシャ１８、及びコイルスプリング３３等を交換できる。
【００３１】
シール部材４０Ｂ，４０Ｃが無端状のシールリングである場合、モータを取り外すことなくシート１５とワッシャ１８を交換できても、シール部材４０Ｂ，４０Ｃは交換できない。シール部材４０Ｂ，４０Ｃとして、図２に示すように、一端と他端に連結構造を設けた連結式シールリングを用いれば、シール部材４０Ｂ，４０Ｃの交換も可能となる。回転軸２とホルダ１２の間に配置するシール部材４０Ａは、無端状のシールリングとしてもよいが、連結式シールリングとすることが好ましい。
（シール部材の概要）
【００３２】
図２から図６に示すように、シール部材４０は、弾性的に変形可能なゴム製の線条部材４１と、線条部材４１の第１端面４１ａ側に埋設されたスプリング（第１コイルスプリング）４６と、線条部材４１の第２端面４１ｂ（第１端面４１ａとは反対に位置する）に突設されたスプリング（第２コイルスプリング）４７とを備える。一方のスプリング４６への他方のスプリング４７の嵌合（螺合）によって、線条部材４１が環状に保持される。
【００３３】
図３に最も明瞭に示すように、線条部材４１は、細長い線条の本体４２と、本体４２の一端に配置された第１接合部材４３と、本体４２の他端に配置された第２接合部材４４とを備える。図５及び図６を参照すると、本体４２と第１接合部材４３は接合部４５Ａを介して接合され、本体４２と第２接合部材４４は接合部４５Ｂを介して接合されている。
【００３４】
本体４２は定められた直径の断面円形状で、一端は第１接合部材４３を接合する接合面４２ａを構成し、他端は第２接合部材４４を接合する接合面４２ｂを構成する。第１接合部材４３は本体４２と同一直径の円柱状で、一端の連結面４３ａが第１端面４１ａを構成し、他端は本体４２に接合する接合面４３ｂを構成する。第２接合部材４４は本体４２と同一直径の円柱状で、一端の連結面４４ａが第２端面４１ｂを構成し、他端は本体４２に接合する接合面４４ｂを構成する。本体４２、第１接合部材４３、及び第２接合部材４４は、互いの軸線が一致するように接合されている。
【００３５】
連結面４３ａ，４４ａ（端面４１ａ，４１ｂ）及び接合面４２ａ，４２ｂ，４３ｂ，４４ｂはそれぞれ、線条部材４１の軸線Ａに対して直交する方向へ広がる平面状である。本体４２の接合面４２ａと第１接合部材４３の接合面４３ｂ、及び本体４２の接合面４２ｂと第２接合部材４４の接合面４４ｂは、加硫によって接合されている（接合部４５Ａ，４５Ｂ）。図４及び図５では、所定の幅を持たせて接合部４５Ａ，４５Ｂを現しているが、実際の接合部４５Ａ，４５Ｂには、図示のような明確な線が現れない場合もあり、ゴムのり４５ｂが外周面に流れることで明確な線（段差）が現れる場合もある。
【００３６】
図２を参照すると、線条部材４１の全長Ｌは、第１端面４１ａから第２端面４１ｂまでの距離として定義される。この全長Ｌはシール対象部位の直径によって異なり、メカニカルシール１０の場合にはシール部材４０Ａ〜４０Ｃによって異なる。図３を参照すると、一方の接合面４２ａから他方の接合面４２ｂまでの本体４２の全長Ｌ１は、線条部材４１の全長Ｌによって異なる。連結面４３ａから接合面４３ｂまでの第１接合部材４３の全長Ｌ２、及び連結面４４ａから接合面４４ｂまでの第２接合部材４４の全長Ｌ３は、線条部材４１の全長Ｌに拘わらず同一である。つまり、全長Ｌが異なるシール部材４０を製造する場合、本体４２には全長が異なる部品が用いられ、第１接合部材４３と第２接合部材４４にはそれぞれ同一構成の部品が用いられる。
【００３７】
図４から図６に示すように、第１接合部材４３（つまり線条部材４１の第１端面４１ａ側）には、線条部材４１の軸線Ａに沿って窪む連結穴４３ｃが設けられ、この連結穴４３ｃ内にスプリング４６が配置されている。第２接合部材４４（つまり線条部材４１の第２端面４１ｂ側）には、線条部材４１の軸線Ａに沿って突出するようにスプリング４７が設けられている。
【００３８】
図５に最も明瞭に示すように、連結穴４３ｃは、連結面４３ａ（第１端面４１ａ）に隣接する凹部４３ｄと、凹部４３ｄに連通する取付部４３ｅとを備える。凹部４３ｄは、連結面４３ａで開口した円柱状の空間である。取付部４３ｅは、凹部４３ｄに空間的に連通するように設けられた円柱状の空間である。凹部４３ｄの内径は、取付部４３ｅの内径よりも大きい。線条部材４１の軸線Ａに沿った方向から見ると、連結面４３ａ、凹部４３ｄ、及び取付部４３ｅは同心円状である。
【００３９】
スプリング４６は、線材を螺旋状に巻回したコイルスプリングである。スプリング４６において、線条部材４１の軸線Ａに沿って隣接した線材は密着している。スプリング４６の外端４６ａ側の半分は、取付部４３ｅ内に配置され、取付部４３ｅの内周面に接している。スプリング４６の内端４６ｂ側の半分は、取付部４３ｅの底と接合面４３ｂとの間の中実部分に埋設されている。また、本実施形態では、スプリング４６の外端４６ａは、取付部４３ｅの外端（つまり取付部４３ｅと凹部４３ｄの境界部分）に位置している。なお、スプリング４６の外端４６ａ側は、ゴムのり等によって取付部４３ｅの内周面に固着してもよいし、固着しなくてもよい。
【００４０】
第２接合部材４４には、凹部４３ｄに嵌合する凸部４４ｃが設けられている。凸部４４ｃは、連結面４４ａ（第２端面４１ｂ）から円柱状に突出している。線条部材４１の軸線Ａに沿った方向から見ると、連結面４４ａ及び凸部４４ｃは同心円状である。凸部４４ｃの直径は、凹部４３ｄの直径を基準として定められた範囲内に設定されている。より具体的には、凸部４４ｃの直径は、凹部４３ｄの直径に対して６０％以上１２０％以下の範囲に設定される。凸部４４ｃの直径を過度に大きくした場合、凹部４３ｄとの間の摩擦抵抗が増えるため、スプリング４６，４７の付勢による端面４１ａ，４１ｂの圧接力（シール性）が低減する。凸部４４ｃの直径を過度に小さくした場合、第１端面４１ａと第２端面４１ｂの軸線を一致させる寄与度が低くなる。これらの不都合を防ぐために、凸部４４ｃの直径は、上記定められた範囲に設定することが好ましい。
【００４１】
スプリング４７は、螺旋状をなすように、スプリング４６の線材の巻回方向と同じ向き（図３において反時計回り）へ線材を巻回したコイルスプリングである。スプリング４７において、線条部材４１の軸線Ａに沿って隣接した線材は密着している。スプリング４７の外端４７ａ側の半分は、凸部４４ｃ（第２端面４１ｂ）から突出（露出）している。スプリング４７の内端４７ｂ側の半分は、凸部４４ｃの先端と接合面４４ｂとの間の中実部分に埋設されている。線条部材４１の軸線Ａに沿った方向から見ると、スプリング４７の外径は、凸部４４ｃの直径（外径）よりも小さい。
【００４２】
図７を参照すると、第２接合部材４４側のスプリング４７の外径Ｒｏは、第１接合部材４３側のスプリング４６の内径ｒｉよりも大きく、スプリング４６の外径ｒｏよりも小さい。より具体的には、両者のスプリング４６，４７の線径ｄ，Ｄによって異なるが、スプリング４７の外径Ｒｏは、スプリング４６の内径ｒｉに、スプリング４６の線径ｄを考慮した数値（０．０１ｄ以上１ｄ以下）を加えた範囲（ｒｉ＋０．０１ｄ≦Ｒｏ≦ｒｉ＋１ｄ）に設定されている。スプリング４７の外径Ｒｏを過度に小さくした場合、スプリング４６の隣接した線材間にスプリング４７の線材を係止できず、スプリング４６からスプリング４７が離脱する虞がある。スプリング４７の外径Ｒｏを過度に大きくした場合、スプリング４６にスプリング４７を嵌合して連結できない。これらの不都合を防ぐために、スプリング４７の外径Ｒｏは、上記定められた範囲に設定することが好ましい。
【００４３】
図５を参照すると、線条部材４１の軸線Ａに沿った方向において、連結面４３ａから凹部４３ｄの底（取付部４３ｅ）までの凹部４３ｄの幅Ｗ１は、連結面４４ａから凸部４４ｃの先端までの凸部４４ｃの幅Ｗ２よりも大きい。また、線条部材４１の軸線Ａに沿った方向において、連結面４３ａから連結穴４３ｃ（取付部４３ｅ）の底までの寸法Ｓ１は、連結面４４ａからスプリング４７の外端４７ａまでの寸法Ｓ２よりも大きい。これにより、線条部材４１の一端と他端を連結した際、第１端面４１ａと第２端面４１ｂを圧接可能とし、これらの間のシール性を確保している。
【００４４】
線条部材４１の一端と他端を連結する際、スプリング４６，４７の嵌合代Ｓ（図６参照）は、第２端面４１ｂからスプリング４７の外端４７ａまでの寸法Ｓ２から、第１端面４１ａからスプリング４６の外端４６ａまでの寸法Ｓ３を減算した値よりも、大きくする（Ｓ＞Ｓ２−Ｓ３）。これにより、第１端面４１ａと第２端面４１ｂを確実に当接させ、更に両者のスプリング４６，４７に付勢力（第１端面４１ａと第２端面４１ｂが近づく向きの力）を作用させ、端面４１ａ，４１ｂ間のシール性を確保する。
【００４５】
例えば、線条部材４１の直径は、２ｍｍ以上４０ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以上１２ｍｍ以下に設定される。これに対して、凹部４３ｄの直径は、１ｍｍ以上３５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以上９ｍｍ以下に設定され、凸部４４ｃの直径は、凹部４３ｄの直径に対して上記範囲内に設定される。
【００４６】
また、凹部４３ｄの幅Ｗ１と凸部４４ｃの幅Ｗ２の差（つまり重なり代）は、０．０５ｍｍ以上２０ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲に設定される（０．０５ｍｍ≦Ｗ１−Ｗ２≦２０ｍｍ）。重なり代を過度に小さくした場合、第１端面４１ａと第２端面４１ｂの軸線を一致させる寄与度が低くなる。重なり代を過度に大きくした場合、凹部４３ｄと凸部４４ｃの間の摩擦抵抗が増えるため、スプリング４６，４７の付勢による端面４１ａ，４１ｂの圧接力（シール性）が低減する。これらの不都合を防ぐために、重なり代は、上記定められた範囲に設定することが好ましい。
【００４７】
このシール部材４０を使用する場合、例えば突出したスプリング４７の線材を巻き方向（図３において反時計回り）と逆向きに回転させて、スプリング４７をスプリング４６内に配置した後、スプリング４７の線材を捻った回数だけ巻き方向に回転させる。これにより、取付部４３ｅ（連結穴４３ｃ）内でスプリング４７をスプリング４６に嵌合させ、これらを連結している。この際、図６に示す嵌合代Ｓが前述した設定範囲（Ｓ＞Ｓ２−Ｓ３）になるようにスプリング４７の捻り回数を調整する。なお、スプリング４７の巻き方向及び回転させる方向は、必要に応じて変更が可能である。
【００４８】
図６に示すように、連結状態では、線条部材４１の径方向において、第１接合部材４３側のスプリング４６と第２接合部材４４側のスプリング４７とが重複し、両者の線材が係止する。また、線条部材４１の軸線Ａが延びる方向において、スプリング４６の隣接した線材間、及びスプリング４７の隣接した線材間に隙間が生じ、スプリング４６，４７には互いに引っ張り合う向きの付勢力が生じる。その結果、スプリング４６，４７の内端４６ｂ，４７ｂ側を埋設した接合部材４３，４４が互いに近づく向きに付勢され、第１端面４１ａと第２端面４１ｂとが圧接される。
【００４９】
次に、本実施形態のシール部材４０の特徴を説明する。
【００５０】
第１接合部材４３側のスプリング４６の線材と第２接合部材４４側のスプリング４７の線材とが螺合するため、線条部材４１の一端と他端の連結状態を確実に維持できる。両者のスプリング４６，４７の付勢力によって第１端面４１ａと第２端面４１ｂを圧接でき、これらの嵌合代Ｓの調整によって第１端面４１ａと第２端面４１ｂの圧接力を調整できるため、シール部材４０のシール性を確保できる。
【００５１】
両者のスプリング４６，４７は弾性的に変形可能であり、これらの連結部分も弾性的に変形可能である。よって、シール対象部品の取付部分の形状に沿って、スプリング４６，４７の連結部分が変形するため、無端状のシール部材と同等のシール性能を得ることができる。
【００５２】
第１端面４１ａに設けられた凹部４３ｄと第２端面４１ｂに設けられた凸部４４ｃとの嵌合によって、これらの軸線を確実に位置合わせできる。スプリング４７の外径Ｒｏは、スプリング４６の内径ｒｉよりも大きく、スプリング４６の外径ｒｏよりも小さいため、これらの線材の係止によって、連結状態を確実に維持しつつ、第１端面４１ａと第２端面４１ｂを所定の圧接力で圧接できる。
【００５３】
シール部材４０は、図１に示すメカニカルシール１０の組立用の治具（拘束具）として使用することもできる。例えば、シート１５及びワッシャ１８を組み付ける場合、回転軸２の外周で半割形状の回転部材１５Ａ，１５Ｂ及び固定部材１８Ａ，１８Ｂを円環状に保持する必要がある。この際、回転部材１５Ａ，１５Ｂ及び固定部材１８Ａ，１８Ｂの外周に所定直径のシール部材４０を配置することで、これらを円環状に保持できる。よって、メカニカルシール１０の組立性を向上できる。
【００５４】
線条部材４１は、本体４２、第１接合部材４３、及び第２接合部材４４を有し、連結穴４３ｃとスプリング４６が第１接合部材４３に設けられ、スプリング４７が第２接合部材４４に設けられている。よって、市販されている無端状シールリングを本体４２として用い、本体４２に第１接合部材４３と第２接合部材４４を接合することで、所望の全長（直径）のシール部材４０を用意できる。そのため、異なる全長のシール部材毎に金型を用意する場合と比較して、シール部材４０の製造コストを低減できる。
【００５５】
具体的には、全長Ｌが異なるシール部材４０Ａ〜４０Ｃを製造する場合、まず、図示しない成形金型を用い、射出成形、直圧成形、又は直圧注入成形によって、スプリング４６を備える第１接合部材４３とスプリング４７を備える第２接合部材４４とを、量産しておく。また、市販されている異なる直径（長さ）の無端状シールリングを用意する。
【００５６】
そして、図３に示すように、まず、無端状のシールリングを切断し、シール部材４０に必要な長さＬ１に調整して、本体４２として使用する。この際、本体４２の長さＬ１は、加硫による接合部４５Ａ，４５Ｂの長さを考慮した寸法とする。また、接合面４４ｂと４２ｂの接合、及び接合面４２ａと４３ｂの接合に生ゴムを用いる場合には、加硫時の熱収縮も考慮する。
【００５７】
続いて、本体４２の一方の接合面４２ａに第１接合部材４３を配置し、本体４２の他方の接合面４２ｂに第２接合部材４４を配置する。続いて、図８に示すように、接合面４２ａ，４３ｂ間及び接合面４２ｂ，４４ｂ間に未加硫のゴム４５ａを配置し、ゴムのり４５ｂによって第１接合部材４３、未加硫ゴム４５ａ、本体４２、未加硫ゴム４５ａ、及び第２接合部材４４を接着する。
【００５８】
最後に、第１接合部材４３及び第２接合部材４４を含む本体４２の両端を、加硫用の金型（図示せず）にそれぞれ配置し、加硫する。これにより、本体４２の両端に、第１接合部材４３と第２接合部材４４を接合した定められた全長Ｌのシール部材４０が完成する。
【００５９】
このように、本実施形態のシール部材４０では、市販されている所定直径の無端状シールリングを本体４２として使用できるため、異なる全長Ｌ（曲率）のシール部材４０（４０Ａ〜４０Ｃ）毎に金型を用意する場合と比較して、製造コストを低減できる。
（シール部材の変形例）
【００６０】
シール部材４０は、図９から図１４に示す構成としてもよい。
【００６１】
図９に示す第１変形例では、凹部４３ｄを取付部４３ｅに向けて次第に縮径した円錐台形状とし、凸部４４ｃを先端に向けて次第に縮径した円錐台形状としている。このように、凹部４３ｄと凸部４４ｃの外周に傾斜部（テーパ部）を有する形状としても、前記実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６２】
図１０に示す第２変形例では、第２接合部材４４にスプリング（第３コイルスプリング）４８を介してスプリング４７を配置している。スプリング４８は、螺旋状をなすように、スプリング４６，４７の線材の巻回方向と同じ向きへ線材を巻回したコイルスプリングである。スプリング４８の直径（外径と内径）は、第１接合部材４３のスプリング４６の直径と同一であり、スプリング４７の直径よりも大きい。スプリング４８において、線条部材４１の軸線Ａに沿って隣接した線材は密着している。スプリング４８の外端４８ａ側は凸部４４ｃから突出（露出）し、スプリング４８の内端４８ｂ側は中実部分に埋設されている。スプリング４７は、スプリング４８の内側に嵌合され、スプリング４８に対して相対的に回転不可能に固着（連結）されている。
【００６３】
この第２変形例のシール部材４０は、前記実施形態と同様に製造及び使用される。第２接合部材４４側のスプリング４７を第１接合部材４３側のスプリング４６内に嵌合させ、定められた嵌合代を超えると、スプリング４８の外端４８ａ側がスプリング４６の外端４６ａ側に当接し、嵌合が停止する。よって、過度の嵌合、つまり第１端面４１ａと第２端面４１ｂの過度の圧接を防ぐことができるため、この第２変形例の構成は、圧接力を一定にしたい場合に有効である。なお、スプリング４８の外周全体を第２接合部材４４内に埋設し、その内部にスプリング４７を配置してもよい。
【００６４】
図１１に示す第３変形例では、第２変形例と同様のスプリング４８を第２接合部材４４に配置し、このスプリング４８の外側にスプリング４７を嵌合して固着している。第１接合部材４３の連結穴４３ｃは凹部と取付部を一体とした円柱状の空間であり、この連結穴４３ｃの内周面とスプリング４６との間にはスプリング４７を配置可能な隙間が確保されている。つまり、第１接合部材４３のスプリング４６の外径は、第２接合部材４４のスプリング４７の内径よりも大きく、スプリング４７の外径よりも小さい。この第３変形例では、第２変形例と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６５】
図１２に示す第４変形例では、第２変形例に示すスプリング４８をスプリング４７に一体に設けている。つまり、スプリング４７は、スプリング４６内に嵌合可能な外端４７ａ側の小径部４７ｃと、スプリング４６に嵌合不可能（同一直径）な内端４７ｂ側の大径部４７ｄとを備える。この第４変形例では、第２変形例と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６６】
図１３に示す第５変形例では、スプリング４８を第１接合部材４３に埋設し、スプリング４６をスプリング４８に嵌合して配置している。スプリング４８の直径（外径と内径）は、スプリング４６の直径よりも大きく、第２接合部材４４側のスプリング４７の直径と同一である。第１接合部材４３において、スプリング４８の外端４８ａは連結穴４３ｃ内に位置し、スプリング４８の内端４８ｂ側は中実部分に埋設されている。スプリング４６は、スプリング４８の内側に嵌合され、スプリング４８に対して相対的に回転不可能に固着（連結）されている。この第５変形例では、第２変形例と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００６７】
なお、第５変形例では、スプリング４８の外側にスプリング４６を配置し、第２接合部材４４のスプリング４７をスプリング４６の内側に嵌合して連結してもよい。また、第５変形例においても、第４変形例のように、スプリング４８をスプリング４６に一体に設けてもよい。
【００６８】
図１４に示す第６変形例のように、第１端面４１ａ（連結面４３ａ）と第２端面４１ｂ（連結面４４ａ）には、線条部材４１の軸線に沿って突出する圧接部４３ｆ，４４ｄを設けてもよい。
【００６９】
圧接部４３ｆ，４４ｄは、円環状であり、線条部材４１の軸線を中心とした最外周部又はその近傍が最も突出している。圧接部４３ｆ，４４ｄは、可撓性を有し、第１接合部材４３のスプリング４６と第２接合部材４４のスプリング４７とを連結した状態では、図１５に示すように圧接され、線条部材４１の径方向外向きに変形する。これにより、シール部材４０の端面４１ａ，４１ｂでのシール性を向上できる。
【００７０】
圧接部４３ｆ，４４ｄは、図１６から図２０のようにしてもよい。なお、図１６から図２０には、第２端面４１ｂに形成する圧接部４４ｄのみを図示しているが、第１端面４１ａに形成する圧接部４３ｆも同様である。
【００７１】
具体的には、圧接部４４ｄの先端（頂部）は、図１６及び図１７に示すように、線条部材４１の軸線に対して直交（交差）する方向に延びる平坦部４４ｅとしてもよいし、図１８から図２０に示すように、所定曲率の円弧状に面取りした湾曲部４４ｆとしてもよい。
【００７２】
図１６に示すように、圧接部４４ｄは、第２端面４１ｂの一部（最外周部）のみから突出するように設けてもよい。この場合、第２端面４１ｂは、線条部材４１の軸線に対して直交する平坦部分と、線条部材４１の軸線に対して交差する傾斜部分とを備える。また、図１７及び図１８に示すように、圧接部４４ｄは、第１端面４１ａ全体が突出するように設けてもよい。この場合、第１端面４１ｂは、線条部材４１の軸線に対して交差する方向に傾斜する。
【００７３】
第２端面４１ｂと凸部４４ｃの外周面とが交差する部分は、図１６に示すように直交した角部４４ｇとしてもよいし、図１７から図２０に示すように所定曲率で湾曲した曲部４４ｈとしてもよい。また、定められた角度で傾斜した傾斜部としてもよい。
【００７４】
圧接部４４ｄの外周面は、図１６から図１８に示すように、他の線条部材４１の外周面と面一になる円筒状としてもよいし、図１９に示すように、線条部材４１の外周面から定められた角度αで徐々に広がった円錐筒状としてもよいし、図２０に示すように、線条部材４１の外周面から定められた角度αで徐々に狭くなった円錐筒状としてもよい。
【００７５】
第１端面４１ａ及び第２端面４１ｂのうち、一方だけに圧接部を設けてもよい。また、第１端面４１ａ及び第２端面４１ｂの両方に圧接部４３ｆ，４４ｄを設ける場合、図１６から図２０に示す変形例のうち、いずれか１つを第１端面４１ａに形成し、他のいずれか１つを第２端面４１ｂに形成してもよい。
【００７６】
本発明のシール部材４０は、その他にも種々の変更が可能である。
【００７７】
例えば、本体４２、第１接合部材４３及び第２接合部材４４は断面四角形状であってもよく、その断面形状は必要に応じて変更が可能である。凹部４３ｄと凸部４４ｃはそれぞれ断面四角形状であってもよく、その断面形状は必要に応じて変更が可能である。スプリング４６〜４８の線材はそれぞれ断面四角形状であってもよく、その断面形状は必要に応じて変更が可能である。
【００７８】
一端に第１のスプリング４６を備え、他端に第２のスプリング４７を備えるシール部材４０を多数用意し、２本以上のシール部材４０を継ぎ足して１本のシール部材を構成してもよい。
【００７９】
本発明のシール部材の製造方法も種々の変更が可能である。
【００８０】
例えば、本体４２と第１接合部材４３の接合、及び本体４２と第２接合部材４４の接着は、未加硫ゴム４５ａのみを用いた加硫によって行ってもよいし、ゴムのり４５ｂのみを用いて接着によって行ってもよい。また、線条部材４１は、本体４２、第１接合部材４３、及び第２接合部材４４に分割して成形する方法に限られず、これらを１個の成形金型によって一体に成形してもよい。
【００８１】
本発明のシール部材４０を用いるメカニカルシール１０は、ホルダ１２、シート１５、ワッシャ１８、シールカバー２１、留め金２６、押金２９、及びプレート３１の全てを周方向に２分割した全分割型に限られず、シート１５、ワッシャ１８、及びシールカバー２１だけを２分割した構成であってもよい。また、メカニカルシールは、回転軸に対して径方向の内側から外側への液体の流出を防ぐアウトサイド型であってもよい。
【００８２】
本発明のシール部材４０は、メカニカルシール１０以外の機器、例えばポンプ部品のケーシングの合わせ面にも使用でき、その使途は必要に応じて変更が可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１…ケーシング
１ａ…ボルト穴
２…回転軸
１０…メカニカルシール
１２…ホルダ
１２Ａ，１２Ｂ…保持部材
１２ａ…取付凹部
１５…シート
１５Ａ，１５Ｂ…回転部材
１６…ピン
１８…ワッシャ
１８Ａ，１８Ｂ…固定部材
１８ａ…凸部
１９…ドライブピン
２１…シールカバー
２１Ａ，２１Ｂ…カバー部材
２２…貫通部
２３…封止液室
２４…ボルト
２６…留め金
２６Ａ，２６Ｂ…連結部材
２７…ボルト
２９…押金
２９Ａ，２９Ｂ…押圧部材
３１…プレート
３１Ａ，３１Ｂ…プレート部材
３３…コイルスプリング
４０，４０Ａ〜４０Ｃ…シール部材
４１…線条部材
４１ａ…第１端面
４１ｂ…第２端面
４２…本体
４２ａ…接合面
４２ｂ…接合面
４３…第１接合部材
４３ａ…連結面
４３ｂ…接合面
４３ｃ…連結穴
４３ｄ…凹部
４３ｅ…取付部
４３ｆ…圧接部
４４…第２接合部材
４４ａ…連結面
４４ｂ…接合面
４４ｃ…凸部
４４ｄ…圧接部
４４ｅ…平坦部
４４ｆ…湾曲部
４４ｇ…角部
４４ｈ…曲部
４５Ａ，４５Ｂ…接合部
４５ａ…未加硫ゴム
４５ｂ…ゴムのり
４６…スプリング（第１コイルスプリング）
４６ａ…外端
４６ｂ…内端
４７…スプリング（第２コイルスプリング）
４７ａ…外端
４７ｂ…内端
４７ｃ…小径部
４７ｄ…大径部
４８…スプリング（第３コイルスプリング）
４８ａ…外端
４８ｂ…内端
Ａ…線条部材の軸線
【図１】
2020186808.tif 000003
【図２】
2020186808.tif 000004
【図３】
2020186808.tif 000005
【図４】
2020186808.tif 000006
【図５】
2020186808.tif 000007
【図６】
2020186808.tif 000008
【図７】
2020186808.tif 000009
【図８】
2020186808.tif 000010
【図９】
2020186808.tif 000011
【図１０】
2020186808.tif 000012
【図１１】
2020186808.tif 000013
【図１２】
2020186808.tif 000014
【図１３】
2020186808.tif 000015
【図１４】
2020186808.tif 000016
【図１５】
2020186808.tif 000017
【図１６】
2020186808.tif 000018
【図１７】
2020186808.tif 000019
【図１８】
2020186808.tif 000020
【図１９】
2020186808.tif 000021
【図２０】
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