(57)【要約】【課題】環状溝の溝底面との間で摺動してしまうことを抑制可能とする密封装置を提供する。【解決手段】弾性体製の弾性リングを備える密封装置本体１００と、密封装置本体１００よりも低圧側に配置され、弾性リングよりも硬質のバックアップリング２００と、を備え、密封装置本体１００における低圧側の端面には、高圧側から低圧側に向かうにつれて溝底面に近付くように構成された傾斜面１４０が形成されると共に、バックアップリング２００における高圧側の端面には、高圧側から低圧側に向かうにつれて溝底面に近付くように構成された傾斜面で構成され、密封装置本体１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
2018080732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に回転する軸及びハウジングのうちの一方に設けられ、溝底面が円柱面で構成された環状溝に装着されて、前記軸の外周面と前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
密封装置を介して軸線方向の両側に差圧が生じ得る環境下で用いられる密封装置において、
差圧が生じた際に密封装置を介して高圧となる高圧側に向かって伸び、前記軸孔の内周面に対して密着する外周リップと、前記高圧側に向かって伸び、前記軸の外周面に対して密着する内周リップとを有する弾性体製の弾性リングを備える密封装置本体と、
前記密封装置本体よりも前記高圧側とは反対側の低圧側に配置され、前記弾性リングよりも硬質のバックアップリングと、
を備え、
前記密封装置本体における前記低圧側の端面には、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された傾斜面が形成されると共に、
前記バックアップリングにおける前記高圧側の端面には、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された傾斜面で構成され、前記密封装置本体の前記傾斜面を摺動自在に支持する支持面が形成されていることを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記バックアップリングにおける前記高圧側の端面のうち前記支持面よりも前記溝底面側には、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された傾斜面で構成され、前記密封装置本体を溝底面に向けて逃がす空間を形成させる逃がし空間形成面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記バックアップリングの中心から該バックアップリングにおける前記溝底面側の周面までの距離は、前記バックアップリングにおける前記溝底面側の周面と前記溝底面との間に隙間が形成されるように設計されていることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記密封装置本体は、
前記弾性リングと、
該弾性リングの前記低圧側に装着され、該弾性リングよりも硬質の環状の装着部材と、
を備え、
前記装着部材における前記低圧側の端面に、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された前記傾斜面が形成されていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対的に回転する軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する弾性体製の密封装置として、外周リップと内周リップとを有し、断面形状が略Ｕ字形状の密封装置（いわゆるＵパッキン）が知られている。図８を参照して、従来例に係る密封装置について説明する。図８は従来例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【０００３】
この従来例に係る密封装置５００は、ハウジング４００の軸孔の内周面に設けられた環状溝４１０に装着されて、軸３００の外周面とハウジング４００に設けられた軸孔の内周面との間の環状隙間を封止する。この密封装置５００は、外周リップ５１０と内周リップ５２０とを有している。そして、軸３００とハウジング４００が相対的に回転する際には、密封装置５００は環状溝４１０に対して静止した状態を維持するように設計されている。つまり、外周リップ５１０と環状溝４１０の溝底面との間では摺動することなく、内周リップ５２０と軸３００の外周面との間でのみ摺動するように、各種部材は設計されている。
【０００４】
内周リップ５２０側でのみ摺動させるためには、（外周トルク）＞（内周トルク）となる必要がある。ここで、（トルク）＝（半径）×（摺動抵抗）である。また、（摺動抵抗）＝（緊迫力）×（摩擦係数）である。つまり、摺動抵抗は、緊迫力と摩擦係数によって調整することができる。そして、摩擦係数は潤滑状態と摺動面の粗さによって決まる。そのため、密封装置５００の設計においては、緊迫力に着目するのが一般的である。従って、内周リップ５２０側でのみ摺動させるために、外周側の緊迫力（拡張力）が内周側の緊迫力よりも大きくなるように密封装置５００は設計される。
【０００５】
しかしながら、経時的に各リップには塑性変形（ヘタリ）が生じてしまう。また、潤滑状態は様々な外乱により変化する。このような様々な影響によって、（外周トルク）＜（内周トルク）になってしまうことがある。この場合、密封装置５００の外周リップ５１０と環状溝４１０の溝底面との間で摺動してしまう。通常、摺動するように構成されている軸３００の外周面に比べて、環状溝４１０の溝底面は面が粗い。従って、外周リップ５１０と環状溝４１０の溝底面との間で摺動が生じてしまうと、外周リップ５１０の摺動摩耗が進み易く、密封性が低下してしまうおそれがある。
【０００６】
なお、特に、図示はしないが、軸の外周面に設けられた環状溝に密封装置が装着される場合には、内周リップと環状溝の溝底面との間では摺動することなく、外周リップとハウジングの軸孔の内周面との間でのみ摺動するように、各種部材は設計される。この場合には、（外周トルク）＜（内周トルク）となる必要がある。しかしながら、上記の場合と同様に、（外周トルク）＞（内周トルク）となってしまい、内周リップと環状溝の溝底面との間で摺動してしまい、同様の問題が起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１３９０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、環状溝の溝底面との間で摺動してしまうことを抑制可能とする密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１０】
すなわち、本発明の密封装置は、
相対的に回転する軸及びハウジングのうちの一方に設けられ、溝底面が円柱面で構成された環状溝（本発明においては、溝底面のうち、少なくとも密封装置が密着する部位が円柱面で構成された環状溝を意味する。）に装着されて、前記軸の外周面と前記ハウジングに設けられた軸孔の内周面との間の環状隙間を封止する密封装置であって、
密封装置を介して軸線方向の両側に差圧が生じ得る環境下で用いられる密封装置において、
差圧が生じた際に密封装置を介して高圧となる高圧側に向かって伸び、前記軸孔の内周面に対して密着する外周リップと、前記高圧側に向かって伸び、前記軸の外周面に対して密着する内周リップとを有する弾性体製の弾性リングを備える密封装置本体と、
前記密封装置本体よりも前記高圧側とは反対側の低圧側に配置され、前記弾性リングよりも硬質のバックアップリングと、
を備え、
前記密封装置本体における前記低圧側の端面には、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された傾斜面が形成されると共に、
前記バックアップリングにおける前記高圧側の端面には、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された傾斜面で構成され、前記密封装置本体の前記傾斜面を摺動自在に支持する支持面が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、密封装置本体に形成された傾斜面は、バックアップリングに形成された支持面に対して摺動自在に支持される。そして、密封装置本体に形成された傾斜面、及びバックアップリングに形成された支持面は、いずれも高圧側から低圧側に向かうにつれて溝底面に近付くように構成された傾斜面で構成されている。そのため、高圧側からの圧力により、密封装置本体に形成された傾斜面が溝底面に向かって摺動しながら移動するように、密封装置本体は変形する。従って、密封装置本体による溝底面に対する面圧は高くなり、軸及びハウジングのうち環状溝が設けられていない側の部材に対する面圧は低くなる。これにより、密封装置本体と溝底面との間で摺動してしまうことを抑制することができる。
【００１２】
前記バックアップリングにおける前記高圧側の端面のうち前記支持面よりも前記溝底面側には、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された傾斜面で構成され、前記密封装置本体を溝底面に向けて逃がす空間を形成させる逃がし空間形成面が形成されているとよい。
【００１３】
これにより、高圧側の圧力を受けて密封装置本体は逃がし空間に逃げられるため、密封装置本体と溝底面との密着面積が広くなり、密封装置本体と溝底面との間で摺動してしまうことをより一層抑制することができる。
【００１４】
前記バックアップリングの中心から該バックアップリングにおける前記溝底面側の周面までの距離は、前記バックアップリングにおける前記溝底面側の周面と前記溝底面との間に隙間が形成されるように設計されているとよい。
【００１５】
これにより、高圧側の圧力を受けて密封装置本体がバックアップリングにおける溝底面
側の周面と溝底面との間の隙間に逃げられるため、密封装置本体と溝底面との密着面積が広くなり、密封装置本体と溝底面との間が摺動してしまうことをより一層抑制することができる。
【００１６】
前記密封装置本体は、
前記弾性リングと、
該弾性リングの前記低圧側に装着され、該弾性リングよりも硬質の環状の装着部材と、
を備え、
前記装着部材における前記低圧側の端面に、前記高圧側から低圧側に向かうにつれて前記溝底面に近付くように構成された前記傾斜面が形成されているとよい。
【００１７】
これにより、装着部材とバックアップリングとの摺動性を高めることができる。
【００１８】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように、本発明によれば、密封装置が環状溝の溝底面との間で摺動してしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の実施例１に係る密封装置の一部破断断面図である。
【図２】図２は本発明の実施例１に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の実施例１に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例２に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例３に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例４に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例５に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。
【図８】図８は従来例に係る密封装置を備える密封構造の模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施例に係る密封装置が適用される密封構造は、相対的に回転する軸及びハウジングと、これら軸とハウジングとの間の環状隙間を封止する密封装置とにより構成される。また、相対的に回転する軸及びハウジングについては、例えば、ハウジングに対して、軸が相対的に一方向に回転する場合だけでなく、正逆回転する場合も含まれ、また、正逆回転の回転範囲が一定範囲に制限されるような場合も含まれる。
【００２２】
（実施例１）
図１〜図３を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置１０について説明する。図１は本発明の実施例１に係る密封装置１０の一部破断断面図である。本実施例に係る密封装置１０は回転対称形状であり（以下に示す各実施例も同様）、図１においては密封装置１０の中心軸線を含む面で密封装置１０の一部を切断した断面図を示している。図２及び図
３は本発明の実施例１に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。図２及び図３においても、密封装置１０の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。なお、図２及び図３においては、奥行き線は省略している。また、図２は密封装置を介して軸線方向の両側に差圧が生じていない状態を示し、図３は差圧が生じている状態を示している。
【００２３】
＜密封構造＞
図２及び図３を参照して、本実施例に係る密封装置が適用される密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸３００及びハウジング４００と、これらの間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。密封装置１０は、ハウジング４００に設けられた軸孔の内周面に形成された環状溝４１０に装着される。このように装着された密封装置１０によって、軸３００の外周面とハウジング４００の軸孔の内周面との間の環状隙間が封止される。環状溝４１０は、溝底面４１１が円柱面で構成されており、両側面は当該円柱面の中心軸線に対して垂直な面で構成されている。
【００２４】
本実施例に係る密封装置１０においては、密封装置１０を介して軸線方向の両側に差圧が生じ得る環境下で用いられる。図３は差圧が生じた状態を示しており、図中、右側が高圧側（Ｈ）で、左側が低圧側（Ｌ）である。例えば、図中、右側に密封対象流体が封止され、密封対象流体の圧力が高まることで差圧が生じる。
【００２５】
＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１０について、より詳細に説明する。本実施例に係る密封装置１０は、弾性体製の弾性リングを備える密封装置本体１００と、弾性リングよりも硬質のバックアップリング２００とから構成される。バックアップリング２００は、環状溝４１０内において、密封装置本体１００よりも高圧側（Ｈ）とは反対側の低圧側（Ｌ）に配置される。なお、本実施例に係る密封装置本体１００は、弾性リング単体により構成される。そして、本実施例に係る密封装置本体１００は、ゴムやウレタンなどの弾性体により構成され、バックアップリング２００は樹脂や金属などの硬質材料により構成される。
【００２６】
密封装置本体１００は、外周リップ１１０と、内周リップ１２０とを備えており、これら外周リップ１１０と内周リップ１２０との間に環状の溝１３０が形成されている。外周リップ１１０は、差圧が生じた際に密封装置１０を介して高圧となる高圧側（Ｈ）に向かって伸び、ハウジング４００の軸孔の内周面に対して密着するように構成されている。また、内周リップ１２０は、差圧が生じた際に密封装置１０を介して高圧となる高圧側（Ｈ）に向かって伸び、軸３００の外周面に対して密着するように構成されている。
【００２７】
そして、軸３００とハウジング４００が相対的に回転する際には、密封装置本体１００は環状溝４１０に対して静止した状態を維持するように設計されている。つまり、外周リップ１１０と環状溝４１０の溝底面４１１との間では摺動することなく、内周リップ１２０と軸３００の外周面との間でのみ摺動するように、各種部材は設計されている。つまり、背景技術の中で説明したように、内周リップ１２０側でのみ摺動させるために、（外周トルク）＞（内周トルク）となるように、外周側の緊迫力（拡張力）が内周側の緊迫力よりも大きくなるように密封装置本体１００は設計されている。ただし、背景技術の中で説明した通り、様々な影響によって、（外周トルク）＜（内周トルク）になってしまうおそれがあるため、本実施例に係る密封装置１０においては、以下のような構成を採用している。
【００２８】
本実施例に係る密封装置本体１００における低圧側（Ｌ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面１４０が形成されている。言い換えると、密封装置本体１００における低圧側（Ｌ）の端面には、
高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面１４０が形成されている。本実施例に係る傾斜面１４０は、断面形状が直線となるテーパ面で構成されているが、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００２９】
そして、バックアップリング２００における高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成され、密封装置本体１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０が形成されている。言い換えると、バックアップリング２００における高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面で構成され、密封装置本体１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０が形成されている。この支持面２１０もテーパ面で構成されており、当該テーパ面のテーパ角度は、密封装置本体１００における傾斜面１４０のテーパ角度と等しくなるように設計されている。なお、支持面２１０についても、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００３０】
また、本実施例に係るバックアップリング２００における高圧側（Ｈ）の端面のうち支持面２１０よりも溝底面４１１側（外周面側）には、密封装置本体１００を溝底面４１１に向けて逃がす空間を形成させる逃がし空間形成面２３０が形成されている。この逃がし空間形成面２３０は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成されている。言い換えると、逃がし空間形成面２３０は、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面で構成されている。なお、支持面２１０と逃がし空間形成面２３０は、バックアップリング２００の中心軸線に対して垂直な垂直面２２０により繋がれている。以上のように、本実施例に係るバックアップリング２００の高圧側（Ｈ）の端面は、径方向内側から外側に向かって順に形成された支持面２１０，垂直面２２０及び逃がし空間形成面２３０により構成されている。なお、バックアップリング２００の低圧側（Ｌ）の端面は、バックアップリング２００の中心軸線に対して垂直な面によってのみ構成されている。
【００３１】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０によれば、密封装置本体１００に形成された傾斜面１４０は、バックアップリング２００に形成された支持面２１０に対して摺動自在に支持される。そして、密封装置本体１００に形成された傾斜面１４０、及びバックアップリング２００に形成された支持面２１０は、いずれも高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成されている。そのため、高圧側（Ｈ）からの圧力により、密封装置本体１００に形成された傾斜面１４０が溝底面４１１に向かって摺動しながら移動するように、密封装置本体１００は変形する。従って、密封装置本体１００による溝底面４１１に対する面圧は高くなり、軸３００に対する面圧は低くなる。これにより、密封装置本体１００と溝底面４１１との間で摺動してしまうことを抑制することができる。また、密封装置本体１００と軸３００の外周面との摺動抵抗も低減させることができるため、密封装置本体１００の摺動摩耗を抑制する効果もある。なお、バックアップリング２００と軸３００の外周面との間でも摺動するが、バックアップリング２００は、樹脂や金属などの硬質材料により構成されており、摺動抵抗は低い（以下の実施例においても同様である）。
【００３２】
また、上記の通り、バックアップリング２００には逃がし空間形成面２３０が形成されている。これにより、高圧側（Ｈ）の圧力を受けて密封装置本体１００は逃がし空間に逃げられるため、密封装置本体１００と溝底面４１１との密着面積が広くなり、密封装置本体１００と溝底面４１１との間で摺動してしまうことをより一層抑制することができる。
【００３３】
（実施例２）
図４には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、バックアップリン
グの構成が実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。図４は本発明の実施例２に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。図４においては、密封装置１０の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。なお、図４においては、奥行き線は省略している。また、図４は差圧が生じている状態を示している。
【００３４】
本実施例に係るバックアップリング２００ａについても、上記実施例１の場合と同様に、樹脂や金属などの硬質材料により構成される。そして、本実施例においても、バックアップリング２００ａにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成され、密封装置本体１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０ａが形成されている。言い換えると、バックアップリング２００ａにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面で構成され、密封装置本体１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０ａが形成されている。この支持面２１０ａはテーパ面で構成されており、当該テーパ面のテーパ角度は、密封装置本体１００における傾斜面１４０のテーパ角度と等しくなるように設計されている。なお、支持面２１０ａは、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００３５】
また、本実施例に係るバックアップリング２００ａにおける高圧側（Ｈ）の端面のうち支持面２１０ａよりも溝底面４１１側（外周面側）には、密封装置本体１００を溝底面４１１に向けて逃がす空間を形成させる逃がし空間形成面２２０ａが形成されている。この逃がし空間形成面２２０ａは、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成されている。言い換えると、逃がし空間形成面２２０ａは、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面で構成されている。本実施例においては、支持面２１０ａと逃がし空間形成面２２０ａは、直接繋がれている。以上のように、本実施例に係るバックアップリング２００ａの高圧側（Ｈ）の端面は、径方向内側から外側に向かって順に形成された支持面２１０ａ及び逃がし空間形成面２２０ａにより構成されている。なお、バックアップリング２００ａの低圧側（Ｌ）の端面は、バックアップリング２００ａの中心軸線に対して垂直な面によってのみ構成されている。
【００３６】
バックアップリング２００ａ以外の密封装置本体１００及び環状溝４１０の構成等については、上記実施例１で示した構成と同一である。以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００３７】
（実施例３）
図５には、本発明の実施例３が示されている。本実施例においては、バックアップリングの構成が実施例１とは異なる場合の構成を示す。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。図５は本発明の実施例３に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。図５においては、密封装置１０の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。なお、図５においては、奥行き線は省略している。また、図５は差圧が生じている状態を示している。
【００３８】
本実施例に係るバックアップリング２００ｂについても、上記実施例１の場合と同様に、樹脂や金属などの硬質材料により構成される。そして、本実施例においても、バックアップリング２００ｂにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成され、密封装置本体
１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０ｂが形成されている。言い換えると、バックアップリング２００ｂにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面で構成され、密封装置本体１００の傾斜面１４０を摺動自在に支持する支持面２１０ｂが形成されている。この支持面２１０ｂはテーパ面で構成されており、当該テーパ面のテーパ角度は、密封装置本体１００における傾斜面１４０のテーパ角度と等しくなるように設計されている。なお、支持面２１０ｂは、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００３９】
また、本実施例に係るバックアップリング２００ｂにおける高圧側（Ｈ）の端面のうち支持面２１０ｂよりも溝底面４１１側（外周面側）には、バックアップリング２００ｂの中心軸線に対して垂直な垂直面２２０ｂが形成されている。以上のように、本実施例に係るバックアップリング２００ｂの高圧側（Ｈ）の端面は、径方向内側から外側に向かって順に形成された支持面２１０ａ及び垂直面２２０ｂにより構成されている。なお、バックアップリング２００ａの低圧側（Ｌ）の端面は、バックアップリング２００ｂの中心軸線に対して垂直な面によってのみ構成されている。
【００４０】
そして、本実施例においては、バックアップリング２００ｂの中心からバックアップリング２００ｂにおける溝底面４１１側の周面までの距離は、バックアップリング２００ｂにおける溝底面４１１側の周面と溝底面４１１との間に隙間が形成されるように設計されている。言い換えると、バックアップリング２００ｂの外径は、バックアップリング２００ｂの外周面と溝底面４１１との間に隙間が形成されるように設計されている。従って、高圧側（Ｈ）の圧力を受けると、密封装置本体１００は、バックアップリング２００ｂにおける溝底面４１１側の周面（つまり外周面）と溝底面４１１との間の隙間に逃げることができる。
【００４１】
バックアップリング２００ｂ以外の密封装置本体１００及び環状溝４１０の構成等については、上記実施例１で示した構成と同一である。以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００４２】
（実施例４）
図６を参照して、本発明の実施例４に係る密封装置１０について説明する。図６は本発明の実施例４に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。図６においては、密封装置１０の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。なお、図４においては、奥行き線は省略している。また、図４は差圧が生じている状態を示している。
【００４３】
＜密封構造＞
図６を参照して、本実施例に係る密封装置が適用される密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造においても、相対的に回転する軸３００及びハウジング４００と、これらの間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。密封装置１０は、ハウジング４００に設けられた軸孔の内周面に形成された環状溝４１０に装着される。このように装着された密封装置１０によって、軸３００の外周面とハウジング４００の軸孔の内周面との間の環状隙間が封止される。環状溝４１０は、溝底面４１１が円柱面で構成されており、両側面は当該円柱面の中心軸線に対して垂直な面で構成されている。
【００４４】
本実施例に係る密封装置１０においては、密封装置１０を介して軸線方向の両側に差圧が生じ得る環境下で用いられる。図６は差圧が生じた状態を示しており、図中、右側が高圧側（Ｈ）で、左側が低圧側（Ｌ）である。例えば、図中、右側に密封対象流体が封止され、密封対象流体の圧力が高まることで差圧が生じる。
【００４５】
＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１０について、より詳細に説明する。本実施例に係る密封装置１０は、弾性体製の弾性リング１００Ｘａを備える密封装置本体１００ａと、弾性リング１００Ｘａよりも硬質のバックアップリング２００ｃとから構成される。バックアップリング２００ｃは、環状溝４１０内において、密封装置本体１００ａよりも高圧側（Ｈ）とは反対側の低圧側（Ｌ）に配置される。
【００４６】
本実施例に係る密封装置本体１００ａは、弾性リング１００Ｘａと、弾性リング１００Ｘａの低圧側（Ｌ）に装着され、弾性リング１００Ｘａよりも硬質の環状の装着部材１００Ｘｂとから構成される。そして、本実施例に係る弾性リング１００Ｘａは、ゴムやウレタンなどの弾性体により構成され、装着部材１００Ｘｂ及びバックアップリング２００ｃは樹脂や金属などの硬質材料により構成される。
【００４７】
弾性リング１００Ｘａは、外周リップ１１０Ｘａと、内周リップ１２０Ｘａとを備えており、これら外周リップ１１０Ｘａと内周リップ１２０Ｘａとの間に環状の溝１３０Ｘａが形成されている。外周リップ１１０Ｘａは、差圧が生じた際に密封装置１０を介して高圧となる高圧側（Ｈ）に向かって伸び、ハウジング４００の軸孔の内周面に対して密着するように構成されている。また、内周リップ１２０Ｘａは、差圧が生じた際に密封装置１０を介して高圧となる高圧側（Ｈ）に向かって伸び、軸３００の外周面に対して密着するように構成されている。
【００４８】
このように構成される弾性リング１００Ｘａの低圧側（Ｌ）に装着部材１００Ｘｂが装着されている。装着部材１００Ｘｂは、孔の開いた円板状部１１０Ｘｂの内周面側に、高圧側（Ｈ）に向かって突出した円筒状部１２０Ｘｂが設けられた構成である。弾性リング１００Ｘａにおける内周面側かつ低圧側（Ｌ）には環状の切欠き１４０Ｘａが設けられている。この切欠き１４０Ｘａに円筒状部１２０Ｘｂが嵌合されることによって、装着部材１００Ｘｂは弾性リング１００Ｘａに装着される。
【００４９】
そして、軸３００とハウジング４００が相対的に回転する際には、密封装置本体１００ａは環状溝４１０に対して静止した状態を維持するように設計されている。つまり、外周リップ１１０Ｘａと環状溝４１０の溝底面４１１との間では摺動することなく、内周リップ１２０Ｘａと軸３００の外周面との間でのみ摺動するように、各種部材は設計されている。つまり、背景技術の中で説明したように、内周リップ１２０Ｘａ側でのみ摺動させるために、（外周トルク）＞（内周トルク）となるように、外周側の緊迫力（拡張力）が内周側の緊迫力よりも大きくなるように密封装置本体１００ａは設計されている。ただし、背景技術の中で説明した通り、様々な影響によって、（外周トルク）＜（内周トルク）になってしまうおそれがあるため、本実施例に係る密封装置１０においては、以下のような構成を採用している。
【００５０】
本実施例に係る密封装置本体１００ａにおける装着部材１００Ｘｂの低圧側（Ｌ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面１３０Ｘｂが形成されている。言い換えると、装着部材１００Ｘｂにおける低圧側（Ｌ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面１３０Ｘｂが形成されている。本実施例に係る傾斜面１３０Ｘｂは、断面形状が直線となるテーパ面で構成されているが、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００５１】
そして、バックアップリング２００ｃにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面４１１に近付くように構成された傾斜面で構成され、密封装置本体１００ａにおける装着部材１００Ｘｂの傾斜面１３０Ｘｂを摺動自在に支持する支持面２１０ｃが形成されている。言い換えると、バックアップリング２００
ｃにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて拡径する傾斜面で構成され、密封装置本体１００ａにおける装着部材１００Ｘｂの傾斜面１３０Ｘｂを摺動自在に支持する支持面２１０ｃが形成されている。この支持面２１０ｃもテーパ面で構成されており、当該テーパ面のテーパ角度は、装着部材１００Ｘｂの傾斜面１３０Ｘｂのテーパ角度と等しくなるように設計されている。なお、支持面２１０ｃについても、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００５２】
なお、本実施例に係るバックアップリング２００ｃの高圧側（Ｈ）の端面は、支持面２１０ｃのみにより構成されている。また、バックアップリング２００ｃの低圧側（Ｌ）の端面は、バックアップリング２００ｃの中心軸線に対して垂直な面によってのみ構成されている。
【００５３】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０においても、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。また、本実施例の場合には、密封装置本体１００ａにおける装着部材１００Ｘｂの傾斜面１３０Ｘｂがバックアップリング２００ｃに形成された支持面２１０ｃに対して摺動自在に支持される。これにより、装着部材１００Ｘｂとバックアップリング２００ｃとの摺動性を高めることができる。何故なら、硬質材料同士の摺動性の方が、弾性体と硬質材料により構成される部材との摺動性よりも高められるからである。従って、密封装置本体１００ａを溝底面４１１側に変形させ易くすることができる。
【００５４】
（実施例５）
図７を参照して、本発明の実施例５に係る密封装置１０について説明する。図７は本発明の実施例５に係る密封装置が適用された密封構造の模式的断面図である。図７においては、密封装置１０の中心軸線を含む面で切断した断面図を示している。なお、図７においては、奥行き線は省略している。また、図７は差圧が生じている状態を示している。
【００５５】
＜密封構造＞
図７を参照して、本実施例に係る密封装置が適用される密封構造について説明する。本実施例に係る密封構造は、相対的に回転する軸３００ａ及びハウジング４００ａと、これらの間の環状隙間を封止する密封装置１０とを備えている。密封装置１０は、軸３００ａの外周面に形成された環状溝３１０ａに装着される。このように装着された密封装置１０によって、軸３００ａの外周面とハウジング４００ａの軸孔の内周面との間の環状隙間が封止される。環状溝３１０ａは、溝底面３１１ａが円柱面で構成されており、両側面は当該円柱面の中心軸線に対して垂直な面で構成されている。
【００５６】
本実施例に係る密封装置１０においては、密封装置１０を介して軸線方向の両側に差圧が生じ得る環境下で用いられる。図７は差圧が生じた状態を示しており、図中、右側が高圧側（Ｈ）で、左側が低圧側（Ｌ）である。例えば、図中、右側に密封対象流体が封止され、密封対象流体の圧力が高まることで差圧が生じる。
【００５７】
＜密封装置＞
本実施例に係る密封装置１０について、より詳細に説明する。本実施例に係る密封装置１０は、弾性体製の弾性リングを備える密封装置本体１００ｂと、弾性リングよりも硬質のバックアップリング２００ｄとから構成される。バックアップリング２００ｄは、環状溝３１０ａ内において、密封装置本体１００ｂよりも高圧側（Ｈ）とは反対側の低圧側（Ｌ）に配置される。なお、本実施例に係る密封装置本体１００ｂは、弾性リング単体により構成される。そして、本実施例に係る密封装置本体１００ｂは、ゴムやウレタンなどの弾性体により構成され、バックアップリング２００ｄは樹脂や金属などの硬質材料により
構成される。
【００５８】
密封装置本体１００ｂは、外周リップ１１０ｂと、内周リップ１２０ｂとを備えており、これら外周リップ１１０ｂと内周リップ１２０ｂとの間に環状の溝１３０ｂが形成されている。外周リップ１１０ｂは、差圧が生じた際に密封装置１０を介して高圧となる高圧側（Ｈ）に向かって伸び、ハウジング４００ａの軸孔の内周面に対して密着するように構成されている。また、内周リップ１２０ｂは、差圧が生じた際に密封装置１０を介して高圧となる高圧側（Ｈ）に向かって伸び、軸３００ａの外周面に対して密着するように構成されている。
【００５９】
そして、軸３００ａとハウジング４００ａが相対的に回転する際には、密封装置本体１００ｂは環状溝３１０ａに対して静止した状態を維持するように設計されている。つまり、内周リップ１２０ｂと環状溝３１０ａの溝底面３１１ａとの間では摺動することなく、外周リップ１１０ｂとハウジング４００ａの軸孔の内周面との間でのみ摺動するように、各種部材は設計されている。つまり、外周リップ１１０ｂ側でのみ摺動させるために、（外周トルク）＜（内周トルク）となるように、外周側の緊迫力（拡張力）が内周側の緊迫力よりも小さくなるように密封装置本体１００ｂは設計されている。ただし、様々な影響によって、（外周トルク）＞（内周トルク）になってしまうおそれがあるため、本実施例に係る密封装置１０においては、以下のような構成を採用している。
【００６０】
本実施例に係る密封装置本体１００ｂにおける低圧側（Ｌ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面３１１ａに近付くように構成された傾斜面１４０ｂが形成されている。言い換えると、密封装置本体１００ｂにおける低圧側（Ｌ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて縮径する傾斜面１４０ｂが形成されている。本実施例に係る傾斜面１４０ｂは、断面形状が直線となるテーパ面で構成されているが、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００６１】
そして、バックアップリング２００ｄにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面３１１ａに近付くように構成された傾斜面で構成され、密封装置本体１００ｂの傾斜面１４０ｂを摺動自在に支持する支持面２１０ｄが形成されている。言い換えると、バックアップリング２００ｄにおける高圧側（Ｈ）の端面には、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて縮径する傾斜面で構成され、密封装置本体１００ｂの傾斜面１４０ｂを摺動自在に支持する支持面２１０ｄが形成されている。この支持面２１０ｄもテーパ面で構成されており、当該テーパ面のテーパ角度は、密封装置本体１００ｂにおける傾斜面１４０ｂのテーパ角度と等しくなるように設計されている。なお、支持面２１０ｄについても、断面形状が曲線となる湾曲面とすることもできる。
【００６２】
また、本実施例に係るバックアップリング２００ｄにおける高圧側（Ｈ）の端面のうち支持面２１０ｄよりも溝底面３１１ａ側（内周面側）には、密封装置本体１００ｂを溝底面３１１ａに向けて逃がす空間を形成させる逃がし空間形成面２３０ｄが形成されている。この逃がし空間形成面２３０ｄは、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面３１１ａに近付くように構成された傾斜面で構成されている。言い換えると、逃がし空間形成面２３０ｄは、高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて縮径する傾斜面で構成されている。なお、支持面２１０ｄと逃がし空間形成面２３０ｄは、バックアップリング２００ｄの中心軸線に対して垂直な垂直面２２０ｄにより繋がれている。以上のように、本実施例に係るバックアップリング２００ｄの高圧側（Ｈ）の端面は、径方向外側から内側に向かって順に形成された支持面２１０ｄ，垂直面２２０ｄ及び逃がし空間形成面２３０ｄにより構成されている。なお、バックアップリング２００ｄの低圧側（Ｌ）の端面は、バックアップリング２００ｄの中心軸線に対して垂直な面によってのみ構成され
ている。
【００６３】
＜本実施例に係る密封装置の優れた点＞
以上のように構成される本実施例に係る密封装置１０によれば、密封装置本体１００ｂに形成された傾斜面１４０ｂは、バックアップリング２００ｄに形成された支持面２１０ｄに対して摺動自在に支持される。そして、密封装置本体１００ｂに形成された傾斜面１４０ｂ、及びバックアップリング２００ｄに形成された支持面２１０ｄは、いずれも高圧側（Ｈ）から低圧側（Ｌ）に向かうにつれて溝底面３１１ａに近付くように構成された傾斜面で構成されている。そのため、高圧側（Ｈ）からの圧力により、密封装置本体１００ｂに形成された傾斜面１４０ｂが溝底面３１１ａに向かって摺動しながら移動するように、密封装置本体１００ｂは変形する。従って、密封装置本体１００ｂによる溝底面３１１ａに対する面圧は高くなり、ハウジング４００ａの軸孔の内周面に対する面圧は低くなる。これにより、密封装置本体１００ｂと溝底面３１１ａとの間で摺動してしまうことを抑制することができる。また、密封装置本体１００ｂとハウジング４００ａの軸孔の内周面との摺動抵抗も低減させることができるため、密封装置本体１００ｂの摺動摩耗を抑制する効果もある。なお、バックアップリング２００ｄとハウジング４００ａの軸孔の内周面との間でも摺動するが、バックアップリング２００ｄは、樹脂や金属などの硬質材料により構成されており、摺動抵抗は低い。
【００６４】
また、上記の通り、バックアップリング２００ｄには逃がし空間形成面２３０ｄが形成されている。これにより、高圧側（Ｈ）の圧力を受けて密封装置本体１００ｂは逃がし空間に逃げられるため、密封装置本体１００ｂと溝底面３１１ａとの密着面積が広くなり、密封装置本体１００ｂと溝底面３１１ａとの間で摺動してしまうことをより一層抑制することができる。
【００６５】
なお、本実施例においても、上記実施例２で示した構成と同様に、バックアップリングにおける支持面と逃がし空間形成面を直接繋ぐ構成を採用することもできる。また、本実施例においても、上記実施例３で示した構成と同様に、バックアップリングの中心からバックアップリングにおける溝底面３１１ａ側の周面までの距離を、バックアップリングにおける溝底面３１１ａ側の周面と溝底面３１１ａとの間に隙間が形成されるように設計することもできる。言い換えると、バックアップリングの内径を、バックアップリングの内周面と溝底面３１１ａとの間に隙間が形成されるように設計することもできる。更に、本実施例においても、上記実施例４で示した構成と同様に、密封装置本体を、弾性リングと硬質の装着部材とから構成し、装着部材とバックアップリングとの間で摺動させる構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００６６】
１０  密封装置
１００，１００ａ，１００ｂ  密封装置本体
１００Ｘａ  弾性リング
１００Ｘｂ  装着部材
１１０，１１０Ｘａ，１１０ｂ  外周リップ
１１０Ｘｂ  円板状部
１２０，１２０Ｘａ，１２０ｂ  内周リップ
１２０Ｘｂ  円筒状部
１３０，１３０Ｘａ，１３０ｂ  溝
１３０Ｘｂ，１４０，１４０ｂ  傾斜面
２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ  バックアップリング
２１０，２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ  支持面
２２０，２２０ｂ，２２０ｄ  垂直面
２２０ａ，２３０，２３０ｄ  空間形成面
３００，３００ａ  軸
３１０ａ  環状溝
３１１ａ  溝底面
４００，４００ａ  ハウジング
４１０  環状溝
４１１  溝底面
【図１】
2018080732.tif 000003
【図２】
2018080732.tif 000004
【図３】
2018080732.tif 000005
【図４】
2018080732.tif 000006
【図５】
2018080732.tif 000007
【図６】
2018080732.tif 000008
【図７】
2018080732.tif 000009
【図８】
2018080732.tif 000010