(57)【要約】【課題】シール部材とシャフトとの間のシール性の向上。【解決手段】シャフト６との接触部を密封する第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１のシール部材８に積層される第１の補強部材９と、第２のシール部材８Ａに積層される第２の補強部材９Ａと、保持ケース１１とを有する。シール部材はシャフトを挿通する挿通孔８ａを有する。挿通孔の内径はシャフトの外径より小さい。シール部材はマイカからなる。第２の補強部材９Ａはシャフトの外径より大きい挿通孔９Ａ１を有し、かつ第１の補強部材の板厚より厚い板厚を有する。第２のシール部材はシャフトが挿入されると内径側が第２の補強部材９Ａにより挿入の方向に折り曲げられて第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間内に組み込まれる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを挿通するシール部品において、
前記シャフトとの接触部を密封する、マイカからなる複数のシール部材と、
前記複数のシール部材のうち、第１のシール部材に積層される第１の補強部材と、
前記複数のシール部材のうち、前記第１のシール部材とは別の第２のシール部材に積層される第２の補強部材と、
前記各部材を積層状態で保持する保持ケースとを有し、
前記各シール部材は、前記シャフトを挿通する挿通孔を有し、
前記各シール部材の前記挿通孔の内径は、前記シャフトの外径より小さく、
前記第２の補強部材は前記シャフトの外径より大きい挿通孔を有し、かつ、前記第１の補強部材より厚い板厚を有し、
前記第２のシール部材は、前記挿通孔に前記シャフトが挿入されると、その内径側が前記第２の補強部材により前記挿入の方向に折り曲げられ、前記第２の補強部材と前記シャフトとの間の隙間内に組み込まれる、
ことを特徴とするシール部品。
【請求項２】
前記第１のシール部材及び前記第１の補強部材は、前記挿通孔に前記シャフトを挿入したときの湾曲形状に型付けされ、
前記第２の補強部材は、半径方向に平坦な形状に型付けされている、
ことを特徴とする請求項１に記載のシール部品。
【請求項３】
前記マイカが、軟質マイカである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のシール部品。
【請求項４】
前記第１の補強部材が、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金から選ばれる少なくとも１種である、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のシール部品。
【請求項５】
前記第１の補強部材は、少なくとも２層以上で前記第１のシール部材に交互に積層され、前記第２の補強部材は、前記第２のシール部材に積層されて前記保持ケースに保持されている、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のシール部品。
【請求項６】
前記第１の補強部材の内径側には、その周方向に沿って、半径方向に切り込みが複数形成されている、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のシール部品。
【請求項７】
シャフトを挿通するシール部品において、
前記シャフトとの接触部を密封するシール部材と、
前記シール部材に積層される補強部材と、
前記各部材を保持する保持ケースとを有し、
前記シール部材は、前記シャフトを挿通する挿通孔を有し、
前記挿通孔の内径は、前記シャフトの外径より小さく、
前記シール部材は、グラファイトまたは膨張黒鉛からなる、
ことを特徴とするシール部品。
【請求項８】
前記シール部材及び前記補強部材は、前記挿通孔に前記シャフトを挿入したときの湾曲形状に型付けされている、
ことを特徴とする請求項７に記載のシール部品。
【請求項９】
前記補強部材が、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金から選ばれる少なくとも１種である、ことを特徴とする請求項７または８に記載のシール部品。
【請求項１０】
前記シール部材と前記補強部材とが、少なくとも２層以上で交互に積層されて前記保持ケースに保持されている、
ことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のシール部品。
【請求項１１】
前記補強部材の内径側には、その周方向に沿って、半径方向に切り込みが複数形成されている、
ことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載のシール部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハウジングとシャフトとの間の隙間をシールするための高温ガスバルブ用のシール部品（以下、単に「シール部品」と称する。）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、バタフライ弁やポペット弁等は、高温ガスバルブとして、高温ガスの吸排気に使用される。この高温ガスバルブは、弁体と、これを駆動するシャフトと、弁体を収納するハウジングと、を備える。ハウジングは、弁体を収納する本体ハウジングと、本体ハウジングとは隔壁で隔てられ、前記隔壁の開口から軸方向に延長される延長ハウジングと、を備える。
【０００３】
シャフトは、その一端側が延長ハウジングから前記隔壁の開口を介し本体ハウジング内に軸方向から挿入されて弁体に接続され、その他端側は延長ハウジング内を軸方向に延びてシャフト駆動機構に接続されている。
【０００４】
シール部品は、延長ハウジングの内周面とシャフトの外周面との間の隙間に装着され、本体ハウジング内の高温ガスが前記隔壁の開口を介してシャフト駆動機構側へ漏出しないように、前記隙間をシールする。
【０００５】
かかるシール部品に関連する特許文献を、以下において代表的に掲載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０６−１２９５４４号公報
【特許文献２】特開平０２−１７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した高温ガスバルブに使用されるシール部品において、本出願人は、特願２０１６−１０１６３２号で、シール部材の材料に、柔軟性のあるマイカを用いたシール部品を提供している。
【０００８】
本出願人は、かかるシール部品にあっては、高温（４５０℃を超える温度）に晒された後、室温付近に戻るという熱サイクルを受けると、マイカの柔軟性が損なわれ、その結果、補強部材によりシール部材をシャフトに押し付けるだけでは、シャフトとの接触部における隙間に対し、十分なシール性を得ることが困難になってくることを見出した。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、上記熱サイクルを受けても、シャフトとの接触部の隙間を安定してシールできるシール部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提供する。
(１)第１の本発明は、
シャフトを挿通するシール部品において、
前記シャフトとの接触部を密封する、マイカからなる複数のシール部材と、
前記複数のシール部材のうち、第１のシール部材に積層される第１の補強部材と、
前記複数のシール部材のうち、前記第１のシール部材とは別の第２のシール部材に積層される第２の補強部材と、
前記各部材を積層状態で保持する保持ケースとを有し、
前記各シール部材は、前記シャフトを挿通する挿通孔を有し、
前記各シール部材の前記挿通孔の内径は、前記シャフトの外径より小さく、
前記第２の補強部材は前記シャフトの外径より大きい挿通孔を有し、かつ、前記第１の補強部材より厚い板厚を有し、
前記第２のシール部材は、前記挿通孔に前記シャフトが挿入されると、その内径側が前記第２の補強部材により前記挿入の方向に折り曲げられ、前記第２の補強部材と前記シャフトとの間の隙間内に組み込まれる、
ことを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、前記第２のシール部材は、前記第２の補強部材と前記シャフトとの間の隙間に対して、当該隙間が無くなる程度に圧縮された状態で組み込みが可能な板厚を有する。
【００１２】
好ましくは、前記第２の補強部材は、前記シャフトと同じ材質の金属材料で構成される。前記第２の補強部材と前記シャフトとが同じ金属材料で構成されると、前記熱サイクル環境下において、前記第２の補強部材と前記シャフトとの間の隙間の大きさの変化が小さくなるか、実質無くなるので、前記隙間は、当該隙間に組み込まれている前記第２のシール部材の内径側により、その密封性が長期に維持される。
【００１３】
第１の本発明によれば、シール部材が耐熱性に優れたマイカからなるので、高温環境下でも前記シャフトとの接触部における密封状態を安定して維持することができる。また、第１の補強部材による第１のシール部材のシャフトへの押し付け力(密着力)が増し、シャフトとの接触部におけるシール性が向上する。
【００１４】
第１の本発明では、第１のシール部材の材料にマイカを使用していることで、上述のように、高温環境下でも第１のシール部材のシャフトへの押し付け力(密着力)が増し、接触部におけるシール性が向上するという効果を得られるが、その反面、第１のシール部材は、線膨張係数が小さいため、以下において改良すべき点がある。
【００１５】
すなわち、高温側(４５０℃を超える温度)から低温側(４５０℃以下)に温度が変化する熱サイクルを受ける環境下におかれると、シャフトが膨張収縮して第１のシール部材の挿通孔が押し広げられて次第に大きくなる。
【００１６】
そのため、その後、高温側から低温側、例えば、室温に戻ってシャフトが当初の外径に収縮しても、第１のシール部材が線膨張係数が小さいために、第１のシール部材の挿通孔が、十分には収縮できなくなる。その結果、第１のシール部材のシャフトへの押し付け力(密着力)が減り、そのシール性が低下してくるようになる。
【００１７】
このような場合、第１の本発明によれば、前記第１のシール部材とは別の第２のシール部材に積層される前記第２の補強部材の板厚が前記第１の補強部材のそれよりも厚くされているので、前記熱サイクルを受ける環境下であっても、第２のシール部材の内径側は、第２の補強部材とシャフトとの間の隙間に、組み込まれた状態に維持される。
【００１８】
そのため、第１のシール部材の挿通孔が十分に収縮できなくなっても、前記第２の補強部材と前記シャフトとの間の隙間は、前記組み込まれた第２のシール部材の内径側でもって、密封状態が維持され、上記熱サイクルを受けても、シール性が確保される。
【００１９】
好ましくは、前記第１のシール部材及び前記第１の補強部材は、前記挿通孔に前記シャフトを挿入したときの形状に型付けされ、前記第２の補強部材は、半径方向に平坦な形状に型付けされている。
【００２０】
好ましくは、前記マイカが軟質マイカである。
【００２１】
好ましくは、前記第１の補強部材が、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金から選ばれる少なくとも１種である。
【００２２】
好ましくは、前記第１の補強部材は、少なくとも２層以上で前記第１のシール部材に交互に積層され、前記第２の補強部材は、前記第２のシール部材に積層されて前記保持ケースに保持されている。
【００２３】
前記第１の補強部材の内径側に、その周方向に沿って、半径方向に切り込みを複数形成した形態でもよい。
【００２４】
好ましくは、前記第１の補強部材は、前記シャフトが挿通する挿通孔を有し、シャフト挿通前の前記第１のシール部材の孔径をＤ１ａ、前記第１の補強部材の孔径をＤ３ａ、前記シャフトの外径をＤ２として、Ｄ１ａ＜Ｄ２であれば、前記第１のシール部材の孔径Ｄ１ａと前記第１の補強部材の孔径Ｄ３ａとの関係は、Ｄ１ａ＝Ｄ３ａ、Ｄ１ａ＜Ｄ３ａの何れでもよい。
【００２５】
シャフト挿通後は、Ｄ１ｂ＝Ｄ２で、Ｄ３ｂ＞Ｄ２であればよく、つまりは第１のシール部材は、シャフトの外周に接触(密封状態を維持)しており、第１の補強部材は、シャフトの外周と接触していないことである。
(２)第２の本発明は、
シャフトを挿通するシール部品において、
前記シャフトとの接触部を密封するシール部材と、
前記シール部材に積層される補強部材と、
前記各部材を保持する保持ケースとを有し、
前記シール部材は、前記シャフトを挿通する挿通孔を有し、
前記挿通孔の内径は、前記シャフトの外径より小さく、
前記シール部材は、グラファイトまたは膨張黒鉛からなる、
ことを特徴とする。
【００２６】
第２の本発明によれば、シール部材が耐熱性に優れたグラファイトや膨張黒鉛からなるので、高温環境下でも前記シャフトとの接触部における密封状態を安定して維持することができる。また、シール部材に第１の補強部材が積層されているので、シール部材のシャフトへの押し付け力(密着力)が増し、接触部におけるシール性が向上する。
【００２７】
また、第２の本発明では、シール部材の材料にマイカよりも線膨張係数が大きく、より剛性の低いグラファイトや膨張黒鉛を使用しているので、上述の熱サイクルを受ける環境下におかれて、シャフトが膨張収縮しても、その膨張収縮にシール部材の挿通孔の孔径が追従して変化し、その後、例えば室温に戻ってシャフトが当初の外径に収縮しても、シール部材の挿通孔は、十分に収縮できる結果、シール部材のシャフトへの押し付け力(密着力)は維持され、シール部材のシール性を確保することができる。
【００２８】
好ましくは、前記シール部材及び前記補強部材は、前記挿通孔に前記シャフトを挿入したときの湾曲形状に型付けされている。
【００２９】
好ましくは、前記補強部材が、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金から選ばれる少なくとも１種である。
【００３０】
好ましくは、前記シール部材と前記補強部材とが、少なくとも２層以上で交互に積層されて前記保持ケースに保持されている。
【００３１】
好ましくは、前記補強部材の内径側には、その周方向に沿って、半径方向に切り込みが複数形成されている。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、熱サイクルを受けても、シャフトとの接触部の隙間を安定してシールできるシール部品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態１に係るシール部品を備えた高温ガスバルブの概略側面断面図。
【図２】図１の概略平面図。
【図３】本発明のシール部品を高温ガスバルブのハウジングとシャフトとの間の隙間に組み込む例を示すもので、シャフトがシール部材の挿通孔に挿入される前の概略図。
【図４】図３の状態からシャフトがシール部材の挿通孔に挿入された状態を示す概略図。
【図５】(ａ)シャフト挿通前のシール部材の孔径と、補強部材の孔径と、シャフトの外径との関係を示す図、(ｂ) シャフト挿通後のシール部材の孔径と、補強部材の孔径と、シャフトの外径との関係を示す図。
【図６】本発明の実施形態２に係るシール部材の平面図。
【図７】本発明の実施形態３に係る第１の補強部材の平面図。
【図８】本発明の実施形態４に係るシール部品を備えた高温ガスバルブの概略側面断面図。
【図９】図８の概略平面図。
【図１０】本発明のシール部品を高温ガスバルブのハウジングとシャフトとの間の隙間に組み込む例を示すもので、シャフトがシール部材の挿通孔に挿入される前の概略図。
【図１１】図１０の状態からシャフトがシール部材の挿通孔に挿入された状態を示す概略図。
【図１２】(ａ)シャフト挿通前のシール部材の孔径と、補強部材の孔径と、シャフトの外径との関係を示す図、(ｂ) シャフト挿通後のシール部材の孔径と、補強部材の孔径と、シャフトの外径との関係を示す図。
【図１３】本発明の実施形態５に係るシール部材の平面図。
【図１４】本発明の実施形態６に係る補強部材の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態に係るシール部品を説明する。
【００３５】
(実施形態１)
図１及び図２を参照して、実施形態１を説明する。図１はシール部品と、高温ガスバルブとの概略的な側面断面図であり、図２は、図１の概略的な平面図である。これらの図において、符号１は、内燃機関における吸気ガスや排気ガスの通路に配置されるバタフライ弁やポペット弁等の高温ガスバルブを示す。
【００３６】
高温ガスバルブ１は、ハウジング２を備える。ハウジング２は、本体ハウジング２ａと、延長ハウジング２ｂとを有する。本体ハウジング２ａと延長ハウジング２ｂとの間にはこれらを仕切る隔壁３が設けられている。隔壁３は、必ずしも、必須ではなく、隔壁３がない高温ガスバルブにも本発明のシール部品を適用することができる。
【００３７】
高温ガスバルブ１においては、本体ハウジング２ｂ内のガス温度は６００℃以上、９００℃以下であり、延長ハウジング２ａ内のガス温度は、５００℃以上、８００℃以下である。
【００３８】
本体ハウジング２ａは、高温ガスの吸気や排気の通路側５に配置され、内部に弁体(図示略)が設けられる。延長ハウジング２ｂの内部は、シャフト６が挿入されるシャフト駆動機構側４となる。
【００３９】
シャフト６は、延長ハウジング２ａ内を回転や往復の運動を行うことで弁体を駆動するシャフトであり、シャフト６の下方の一端側６ａは、隔壁３の開口３ａを介して、通路側５内の弁体(図示略)に接続され、上方の他端側６ｂは、延長ハウジング２ａ外へ延び、シャフト駆動機構(図示略)に接続されている。
【００４０】
シャフト６は、高温ガスバルブ１が、バタフライ弁であるときはハウジング２内を軸線周りに回転駆動し、ポペット弁であるときは、ハウジング２内を軸方向に往復駆動する。
【００４１】
シール部品７は、延長ハウジング２ａ内に配置されて、隔壁３の開口３ａから延長ハウジング２ａ内に入り込んだ本体ハウジング２ｂ内の高温ガスが、延長ハウジング２ａとシャフト６との間の隙間から延長ハウジング２ａ外のシャフト駆動機構側４へと漏出しないように、該隙間を軸方向内外でシールする部品である。
【００４２】
シール部品７は、環状で厚肉の複数、実施形態では２つの第１のシール部材８と、環状で薄肉の１つの第２のシール部材８Ａと、環状で薄肉の複数、実施形態では２つの第１の補強部材９と、環状で厚肉の１つの第２の補強部材９Ａと、環状のスペーサ１０と、これらを収納保持する円筒状の保持ケース１１とを備える。スペーサ１０は、シール部品７として必須のものではなく、必要に応じて使用される。
【００４３】
第１のシール部材８は、半径方向に均等な厚さの部材であり、半径方向中央に挿通孔８ａを有する。また、第２のシール部材８Ａは、半径方向に均等な厚さで第１のシール部材８よりも薄肉とされた部材であり、半径方向中央に挿通孔８ａを有する。ただし、これら第１及び第２のシール部材８、８Ａの厚さは半径方向に均等な厚さの部材には限定されない。
【００４４】
第１及び第２のシール部材８、８Ａそれぞれの挿通孔８ａの孔径は、それにシャフト６が挿入されていないときは、シャフト６の外径より小さい。
【００４５】
第１及び第２のシール部材８、８Ａそれぞれは、内径側８ｂと、外径側８ｃとを含む。シャフト６が、第１及び第２のシール部材８、８Ａそれぞれの挿通孔８ａに対して、図中の下側から上側へ挿入されると、第１のシール部材８それぞれの内径側９ｂは、シャフト６の挿入方向に湾曲する形態で変形してシャフト６に密着し、第１のシール部材８それぞれの挿通孔８ａとシャフト６との間の隙間をシールする。
【００４６】
第１のシール部材８は、挿通孔８ａにシャフト６が挿入されていない状態でそれぞれの半径方向の長さは、挿通孔８ａにシャフト６が挿入されて変形する場合に、挿通孔８ａの内壁が、シャフト６に十分に密着して前記隙間をシールできる長さに設定する。
【００４７】
第２のシール部材８Ａは、第１のシール部材８よりも、上記のように、その厚さが薄くされていることにより、その内径側８ｂがシャフト６の挿入方向に折れ曲がり易くされている。
【００４８】
第１及び第２のシール部材８、８Ａは、その全体が、非有機系で耐熱性を有する材料、例えば５００℃以上の耐熱性を有する材料で構成される。
【００４９】
第１及び第２のシール部材８、８Ａの材料は、シール性、耐熱性、断熱性、柔軟性、等に優れた材料であれば、特に限定されないが、代表的に、マイカが好ましく、マイカには、硬質マイカ、軟質マイカを含む。中でも、軟質マイカが耐熱性の点で、より好適である。軟質マイカの一般特性は、ＪＩＳ Ｃ ２１１６に準拠して測定した例として、呼び厚さ(ｍｍ)０．１５のものでは、見かけ密度(ｋｇ／ｍｍ３)２．１１×１０３、加熱減量(％)２．８１、引っ張り強さ(Ｎ／１０ｍｍ幅)６０、絶縁破壊強さ(ｋＶ／ｍｍ)３５であり、また、呼び厚さ(ｍｍ)０．３０のものでは、見かけ密度(ｋｇ／ｍｍ３)２．１１×１０３、加熱減量(％)２．６４、引っ張り強さ(Ｎ／１０ｍｍ幅)８３、絶縁破壊強さ(ｋＶ／ｍｍ)３６である。
【００５０】
かかる軟質マイカは９００℃程度の耐熱性があり、温度変化に対して寸法的に安定し、高温ガスバルブ用のシール材として好ましい。
【００５１】
軟質マイカには、金雲母(マグネシアマイカ、フロゴパイト)がある。
【００５２】
第１及び第２のシール部材８、８Ａは、それぞれの挿通孔８ａに、シャフト６が挿入されたときに、その内径側８ｂがその挿入の方向に破損することなくスムーズに変形できる可撓性や、柔軟性を有する必要がある。
【００５３】
第１のシール部材８はまた、シャフト６をしなやかに抱き込むことが求められるため、薄いものが好ましい。
【００５４】
特に、第１のシール部材８は、薄すぎると、シャフト６に対する接触面積が減って、そのシール性能が低下し、また、シャフト６の挿入時や運動時に破損するおそれがある。
【００５５】
そのため、第１のシール部材８の厚さは、材質にもよるが、材料に軟質マイカを用いるのであれば、０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲が好ましく、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲の厚さが、より好ましい。
【００５６】
第１の補強部材９は、第１のシール部材８よりも板厚が薄く、シャフト６が挿入されていない状態では半径方向に均等な厚さの部材であり、半径方向中央に、シャフト６と同心の挿通孔９ａを有する。ただし、第１の補強部材９の厚さは半径方向に均等な厚さの部材には限定されない。
【００５７】
第１の補強部材９は、第１のシール部材８の内径側８ｂの変形により、その内径側９ｂが湾曲するように変形すると共に、第１のシール部材８の内径側８ｂの軸方向に変形した形態を保持しつつ、当該内径側８ｂをシャフト６に押し付け、第１のシール部材８のシール状態を補強する。
【００５８】
そのため、第１の補強部材９の材料には、所要の硬度と弾性を有する金属材料が好ましい。また、第１の補強部材９の材料として５００℃以上の高温に対して耐熱性を有する金属材料が好ましい。これら金属材料には、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金、等があり、実施形態では少なくともこれらのうちの１種の金属材料を選択することができる。
【００５９】
Ｆｅ系合金には、Ｆｅ-Ｃｒ系合金（ＳＵＳ３０３合金、ＳＵＳ３０４合金等のステンレス鋼）があり、
Ｎｉ系合金には、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金(インコネル)があり、Ｃｕ系合金には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系合金がある。
【００６０】
第１の補強部材９は、第１のシール部材８の変形に伴い、変形し易い柔軟性を有する一方で、第１のシール部材８の内径側８ｂの変形した形態を保持しつつ、弾性復元力で第１のシール部材８をシャフト６に押し付けるため、その厚さは、ステンレス鋼であれば、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲が好ましく、実施形態では、厚さが０．０５ｍｍ程度のステンレス鋼からなる金属材料で構成されている。
【００６１】
第１の補強部材９は、複数、実施形態では２つからなり、内径側９ｂと、外径側９ｃとを含む。第１の補強部材９は、第１のシール部材８に交互に積層されている。
【００６２】
第２の補強部材９Ａは、第２のシール部材８Ａ上に積層されている。第２の補強部材９Ａは、第１の補強部材９よりも、板厚が厚く、その上下両面が半径方向に均等な厚さの平坦な平板であり、半径方向中央に、シャフト６と同心の挿通孔９Ａ１を有する。
【００６３】
第２の補強部材９Ａの挿通孔９ａ１の孔壁は円周方向に平滑な壁面である必要はなく、図示しないが、凹凸を有する壁面でもよい。かかる凹凸を有すると、後述のように第２のシール部材８Ａの内径側が、第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間に組み込まれると、第２のシール部材８Ａの内径側は第２の補強部材９Ａの挿通孔８ａの孔壁との摩擦により前記隙間から抜け出にくくなる。その結果、第２のシール部材８Ａの内径側の前記組み込み状態が良好に維持されて、該隙間の密封性の維持に好ましい。
【００６４】
第２の補強部材９Ａは、挿通孔９Ａ１にシャフト６が挿入されても湾曲しない剛性を有し、図１に示すように、シャフト６が挿入されている状態では、第１の補強部材９が湾曲していても、半径方向に平板状態を維持し、挿通孔９Ａ１の孔壁とシャフト６との間の隙間に、第２のシール部材８Ａの内径側がシャフト６の挿入方向に折り曲げられて組み込まれている。
【００６５】
第２の補強部材９Ａの材料は、シャフト６と同じ材質の金属材料が好ましい。第２の補強部材９Ａとシャフト６それぞれを構成する金属材料としては、Ｆｅ系合金があり、実施形態では、少なくとも、これらのうちの１種の金属材料を選択することができる。この金属材料のうち、Ｆｅ系合金には、Ｆｅ−Ｃｒ系合金があり、Ｆｅ−Ｃｒ系合金には、ＳＵＳ３１６や、ＳＵＳ３０４がある。
【００６６】
第２の補強部材９Ａは、その板厚は、Ｆｅ系合金であれば、０．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下の範囲が好ましく、実施形態では、厚さが１ｍｍ程度のＦｅ系合金からなる金属材料で構成されている。
【００６７】
第１及び第２の補強部材９、９Ａは、シャフト６の挿入方向に対して、層ごとに、第１及び第２のシール部材８、８Ａの上側に位置する。
【００６８】
第１の補強部材９は、それぞれ、その直下の第１のシール部材８と１セットとなって組合せされ、第２の補強部材９Ａは第２のシール部材８Ａと１セットとなって組合せされ、都合、３セットの組合せとされている。
【００６９】
図１中、第１の補強部材９は、第１のシール部材８をシャフト６に押し付ける方向に作用する。これにより、シャフト６と第１のシール部材８との隙間は密封される。第２の補強部材９Ａの挿通孔９Ａ１に第２のシール部材８Ａの内径側が圧入されていることにより、第２の補強部材９Ａの挿通孔９Ａ１とシャフト６との隙間は、第２のシール部材８Ａの内径側で密封される。
【００７０】
このように第１のシール部材８の内径側８ｂそれぞれの内端部は、肉厚方向の全体にわたり、第１の補強部材９により、肉厚方向において隙間無く連続的に湾曲した形態を保持して、シャフト６に密着するよう押し付けられ、これにより、第１のシール部材８それぞれの挿通孔８ａとシャフト６との間の隙間のシール性が高められている。
【００７１】
挿通孔８ａにシャフト６が挿入されていない状態で、第１の補強部材９の内径側９ｂの半径方向の長さは、挿通孔８ａにシャフト６が挿入されて第１のシール部材８の内径側８ｂが変形する場合に、第１のシール部材８それぞれの内径側８ｂをシャフト６に押し付けて、シャフト６に十分に密着させることができる長さに設定する。
【００７２】
第１のシール部材８は、厚肉であるが、軟質マイカからなり柔軟である一方、第１の補強部材９は厚さが薄いものの、金属材料からなる。そのため、第１のシール部材８の内径側８ｂは、第１の補強部材９の弾性復元力で、シャフト６に密着するように押し付けられ、そのシール性能が高められている。
【００７３】
そして、第１の補強部材９の内径側９ｂは、第１のシール部材８の内径側８ｂの変形と共に、その形状が連続した湾曲形状に変形する柔軟性を有する一方で、高温ガスバルブの延長ハウジング２ａ内の５００℃以上の高温の環境下でも、弾性を発現して、第１のシール部材８の内径側８ｂの連続的に湾曲した形態を保持して、第１のシール部材８の内径側８ｂをシャフト６に押し付けている。
【００７４】
なお、第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａとを保持ケース１１に収納保持したシール部品７においては、シャフト６と同寸法、同形状の模擬シャフトを挿通孔８ａに挿入し、第１及び第２のシール部材８、８Ａ、第１及び第２の補強部材９、９Ａを図１の形状に予め型付けを施しておき、その型付けされたシール部品７の挿通孔８ａにシャフト６を挿入できるようにしてもよい。このようにシール部品７を予め型付けしていると、ハウジング１内にシール部品７を組み付け易くなる。また、型付けすることで、シャフトへの挿通する向きが明確になり、シャフトへの誤装着を低減できる。
【００７５】
スペーサ１０は、５００℃以上の高温に対して耐熱性を有し、かつ、軸方向に圧縮力を付与できる材料であればよく、例えば、ステンレス鋼、黒鉛、セラミック、等で製作することができる。
【００７６】
保持ケース１１は、耐熱性の材料、好ましくは、金属材料からなる。この金属材料には、例えば、ステンレス鋼が好ましい。金属以外の材料には、セラミック等がある。
【００７７】
保持ケース１１は、挿通孔１１ａを有する通路側５の環状板部１１ｂと、シャフト駆動機構側４の環状板部１１ｃと、両環状板部１１ｂ，１１ｃの半径方向外周側を軸方向に延びる円筒体部１１ｄとから構成される。
【００７８】
環状板部１１ｂと円筒体部１１ｄとは、一体成形され、環状板部１１ｃは、円筒体部１１ｄと一体成形される。
【００７９】
環状板部１１ｃは、上記では、円筒体部１１ｄとは一体としたが、円筒体部１１ｄと別体でもよい。別体の場合、環状板部１１ｃは、円筒体部１１ｄの内周面に形成されたネジ溝（図示略）にネジ込まれるか、あるいは、かしめ付けされることによって、円筒体部１１ｄに装着される。
【００８０】
シール部品７の組み立ては、例えば、環状板部１１ｂの底面上に、第２のシール部材８Ａと、第２の補強部材９Ａと、第１のシール部材８と、第１の補強部材９とを積層し、その上にスペーサ１０をかしめつけるか、または、ねじ込ませればよい。
【００８１】
また、第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａとを１組の部品として予め積層した積層部品とし、これら積層部品をスペーサ１０と共に、保持ケース１１内に収納保持してもよい。第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａの積層数は、実施形態に限定されない。
【００８２】
スペーサ１０は、保持ケース１１に、図示の位置に１つ組み込まれているが、その組み込みの個数及び態様は、実施形態に限定されない。
【００８３】
スペーサ１０は、保持ケース１１内に組み込まれた状態で、弾性的に圧縮変形し、保持ケース１１内における第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａとの支持の安定性を補強できるようにしている。
【００８４】
シール部品７は、保持ケース１１内に第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａと、スペーサ１０とを組み込んだ状態で、延長ハウジング２ａの内部に圧入等によって、隔壁３上に載置されてもよいし、延長ハウジング２ａの内部で組み込んでもよい。
【００８５】
ハウジング２に対するシール部品７の密閉装着は、例えば、保持ケース１１の円筒体部１１ｄの外周面に環状溝（図示略）を形成し、この環状溝に金属製のＯリング（図示略）を装着し、このＯリングで密閉してもよい。
【００８６】
以上の構成を備えたシール部品７は、ハウジング２とシャフト６との間の隙間に組み込まれた状態では、保持ケース１１は、ハウジング２の内部に密閉状態で装着され、保持ケース１１の挿通孔１１ａに、シャフト６が非接触の状態で貫通挿入されている。
【００８７】
そして、第１のシール部材８は、保持ケース１１に密閉状態で収納支持され、その支持状態で、第１のシール部材８の挿通孔８ａにシャフト６が挿入された状態で、第１のシール部材８の内径側８ｂがシャフト６の挿入方向に変形してシャフト６に密着して、前記隙間を軸方向内外でシールする。
【００８８】
このように第１の補強部材９により、第１のシール部材８の内径側８ｂは、シャフト６の外周面に押し付けられる。そのため、第１のシール部材８の内径側８ｂのシャフト６に対する密着性が安定して維持されるようになる結果、第１のシール部材８のシール性能を長期に亘り安定して確保することができる。
【００８９】
また、第２の補強部材９Ａの板厚が第１の補強部材９のそれよりも厚くされ、挿通孔９Ａ１にシャフト６が挿入されると、シャフト６との間の隙間に、下層の第２のシール部材８Ａの内径側がシャフト６挿入方向に折り曲げられて組み込まれた状態になっている。そのため、上層と中層の第１のシール部材８の挿通孔８ａが十分に収縮できなくなっても、第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間は、下層の第２のシール部材８Ａの内径側の上記組み込みでもって、密封状態が維持されるので、低温と高温の熱サイクルを繰り返し受けても、シール性が確保される。
【００９０】
以上の構成を備えたシール部品７によれば、ガス温度が６００℃以上、９００℃以下となる内燃機関の高温ガスバルブにおいて、ハウジング２とシャフト６との隙間周辺が、５００℃以上の高温環境にあっても、有機系材料を用いず、また、金属製のＯリングを使用せずに、シャフト６がハウジング２内を回転したり往復運動したりする環境下でも、ハウジング２とシャフト６との間の隙間をシールすることができる。
【００９１】
図３及び図４を参照して、高温ガスバルブへのシール部品７の組み込みを説明すると、図３の状態では、シール部品７は、ハウジング２に装着された状態で、シャフト６は第１及び第２のシール部材８、８Ａの挿通孔８ａに挿入されていない。第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａそれぞれは、スペーサ１０と共に、保持ケース１１に保持されている。
【００９２】
この保持の状態で、第１及び第２のシール部材８、８Ａの内径側及び第１の補強部材９の内径側は、シャフト６の外周面の内方側に突出している。第２の補強部材９Ａの内径側はシャフト６の外周面の内方に突出していない。
【００９３】
シャフト６が、第１のシール部材８それぞれの挿通孔８ａに挿入されると、第１のシール部材８それぞれの内径側８ｂは、図４に示すように、シャフト６に接触しつつ、シャフト６の挿入方向に変形させられ、シャフト６の外周面に密着する。
【００９４】
この密着の状態で、第１の補強部材９それぞれの内径側は第１のシール部材８それぞれの内径側の変形に伴って弾性変形または塑性変形して、第１のシール部材８それぞれの内径側８ｂをシャフト６の外周面に押し付けた状態になっている。
【００９５】
そのため、シャフト６が運動しても、第１のシール部材８それぞれの内径側８ｂが過度に変形しすぎるようなことがなく、ハウジング２とシャフト６との間の隙間は安定してシールされる。
【００９６】
また、第２の補強部材９Ａは、板厚が第１の補強部材９よりも厚く、かつ、シャフト６と同材質であるので、第２の補強部材９Ａは、第１のシール部材８及び第１の補強部材９それぞれの内径側が軸方向に変形しても、半径方向全体にわたり、軸方向に変形せず、半径方向に平坦な状態を維持し、その内径側とシャフト６の間の隙間に第２のシール部材８の内径側が隙間無く組み込まれた状態を維持している。
【００９７】
これにより、シャフト６が膨張収縮を繰り返した後、その外径が元の状態に戻った際、第１のシール部材８の挿通孔８ａが十分に収縮できず、押し広げられた状態となっても、第２の補強部材９Ａの内径側とシャフト６との間の隙間に、第２のシール部材８の内径側が組み込まれた状態が維持されているので、前記隙間が密封され、前記隙間のシール性は確保される。
【００９８】
なお、第１のシール部材８の内径側８ｂは、それらの挿通孔８ａにシャフト６が挿入される前に予め、図４のように変形していてもよい。
【００９９】
なお、シール部品７は、シャフト６に対して矢印の方向に挿入される。
【０１００】
図５(ａ)に示すように、シャフト６の挿通前の第１及び第２のシール部材８、８Ａの孔径をＤ１ａ、第１の補強部材９の孔径をＤ３ａ、第２の補強部材９Ａの孔径をＤ４、シャフト６の外径をＤ２とする。
【０１０１】
また、図５(ｂ)に示すように、シャフト６の挿通後の第１のシール部材８の孔径をＤ１ｂ、第１の補強部材９の孔径をＤ３ｂ、シャフト６の外径をＤ２とする。
【０１０２】
図５(ａ)において、シャフト６の挿通前の第１のシール部材８の孔径Ｄ１ａと、シャフト６の外径Ｄ２との関係は、Ｄ１ａ＜Ｄ２であり、第１のシール部材８の孔径Ｄ１ａと第１の補強部材９の孔径Ｄ３ａとの関係は、Ｄ１ａ＜Ｄ３ａ、Ｄ１ａ＝Ｄ３ａの何れでもよい。
【０１０３】
また、第２の補強部材９Ａの孔径Ｄ４は、シャフト６の外径Ｄ２に対して、Ｄ４＞Ｄ２である。
【０１０４】
第２のシール部材８Ａの内径側が、シャフト６の外周面と第２の補強部材９Ａの挿通孔９Ａ１との間の隙間に対して、容易に当該隙間から抜け出ないように組み込むため、第２のシール部材８Ａの板厚は、前記隙間より大きい。この組み込みの状態で、第２のシール部材８Ａの内径側は、半径方向に圧縮された状態(圧入状態)となることが好ましい。
【０１０５】
そのため、第２のシール部材８Ａは、第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間に対して、当該隙間が無くなる程度に圧縮された状態で組み込みが可能な板厚を有することが好ましい。
【０１０６】
前記隙間が、０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下であれば、第２のシール部材８Ａの板厚は、前記隙間の１．１倍以上、２倍以下が好ましい。
【０１０７】
第２の補強部材９Ａは、シャフト６と同じ材質の金属材料で構成されることが好ましい。第２の補強部材９Ａとシャフト６とが同じ金属材料で構成されると、前記熱サイクル環境下において、第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間の大きさの変化が小さくなるか、実質無くなるので、前記隙間は、当該隙間に組み込まれている第２のシール部材８Ａの内径側８ｂにより、その密封性が長期に維持される。
【０１０８】
そのため、第２の補強部材９Ａとシャフト６は、Ｆｅ系合金等の金属材料から構成されることが好ましく、特に、ステンレス鋼が、耐食性の理由で好ましい。
【０１０９】
シャフト６の挿通前の第１のシール部材８の孔径Ｄ１ａと、シャフト６の外径Ｄ２との関係は、Ｄ１ａ＜Ｄ２なので、シャフト６の挿通後は、上層と中層の各シール部材８は湾曲(変形)し、それに追随するように第１の補強部材９が湾曲(変形)する。この場合、第２の補強部材９Ａは、変形しない。
【０１１０】
第２のシール部材８Ａはその内径側が第２の補強部材９Ａにより、上方に折り曲げられ、第２のシール部材８Ａの挿通孔８ａへのシャフト６の挿入と共に、第２の補強部材９Ａの挿通孔９Ａ１とシャフト６との隙間に組み込まれる。
【０１１１】
図５(ｂ)に示すように、シャフト６の挿通後の第１のシール部材８の孔径Ｄ１ｂは、シャフト６の外径Ｄ２に等しく、Ｄ１ｂ＝Ｄ２となる。第１の補強部材９は第１のシール部材８の湾曲(変形)に伴い、湾曲(変形)するので、湾曲(変形)後の第１の補強部材９の孔径Ｄ３ｂは、シャフト６の挿通前の第１の補強部材９の孔径Ｄ３ａに対して、Ｄ３ｂ＞Ｄ２の関係となっていればよい(接触しなければよい)。
【０１１２】
第２の補強部材９Ａは、図５(ａ)から図５(ｂ)のように第１の補強部材９が湾曲しても、湾曲変形することはなく、内径側とシャフト６との間の隙間は、その隙間に組み込まれている第２のシール部材８の内径側により密封されている。
【０１１３】
（実施形態２）
図６は、本発明の実施形態２に係るシール部品の平面図である。実施形態２のシール部品１は、第１及び第２のシール部材８、８Ａと、第１及び第２の補強部材９、９Ａとを備え、これらは、保持ケース（図６では図示略）により保持される。実施形態１の第１の補強部材９は、挿通孔９ａを有する環状の部材であったが、実施形態２の第１の補強部材９は、挿通孔はなく、第１のシール部材８をシャフト６に押し付けることができるように、第１のシール部材８の周囲に周方向均等間隔で配置されている。
【０１１４】
（実施形態３）
図７を参照して、実施形態３を説明すると、実施形態３のシール部品１においては、第１の補強部材９の内径側９ｂに、半径方向に切り込み９ｄが、周方向等間隔に、複数形成されている。この切り込み９ｄによって、第１の補強部材９の内径側９ｂの軸方向への変形が容易となり、そのため、第１の補強部材９の型付けが容易となる。加えて、補強部材のバネ性向上が期待できシール性が向上する利点がある。なお、第１の補強部材９それぞれの切り込み９ｄの切り込み位置は、第１の補強部材９ごとに、平面視において円周方向等間隔にずらしてもよい。
【０１１５】
以上により、実施形態１ないし３によれば、第１のシール部材８が耐熱性に優れたマイカからなるので、高温環境下でもシャフト６との接触部における密封状態を安定して維持することができる。また、第１の補強部材９による第１のシール部材８のシャフト６への押し付け力(密着力)が増し、シャフト６との接触部におけるシール性が向上する。
【０１１６】
また、第１のシール部材８の材料にマイカを使用して、その線膨張係数が小さくて、高温側(４５０℃を超える温度)から低温側(４５０℃以下)に温度が変化する熱サイクルを受ける環境下におかれて、第１のシール部材８の挿通孔８ａが熱サイクルで十分に収縮できなくなっても、第２のシール部材８の内径側は、第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間に組み込まれた状態を維持される。
【０１１７】
そのため、第２の補強部材９Ａとシャフト６との間の隙間は、第２のシール部材８Ａの内径側でもって、密封状態が維持され、そのシール性が確保される。
【０１１８】
(実施形態４)
図８及び図９を参照して、実施形態４を説明する。図８はシール部品と、高温ガスバルブとの概略的な側面断面図であり、図９は、図８の概略的な平面図である。これらの図において、符号１は、内燃機関における吸気ガスや排気ガスの通路に配置されるバタフライ弁やポペット弁等の高温ガスバルブを示す。
【０１１９】
高温ガスバルブ１は、ハウジング２を備える。ハウジング２は、本体ハウジング２ａと、延長ハウジング２ｂとを有する。本体ハウジング２ａと延長ハウジング２ｂとの間にはこれらを仕切る隔壁３が設けられている。隔壁３は、必ずしも、必須ではなく、隔壁３がない高温ガスバルブにも本発明のシール部品を適用することができる。
【０１２０】
高温ガスバルブ１においては、本体ハウジング２ｂ内のガス温度は６００℃以上、９００℃以下であり、延長ハウジング２ａ内のガス温度は、５００℃以上、８００℃以下である。
【０１２１】
本体ハウジング２ａは、高温ガスの吸気や排気の通路側５に配置され、内部に弁体(図示略)が設けられる。延長ハウジング２ｂの内部は、シャフト６が挿入されるシャフト駆動機構側４となる。
【０１２２】
シャフト６は、延長ハウジング２ａ内を回転や往復の運動を行うことで弁体を駆動するシャフトであり、シャフト６の下方の一端側６ａは、隔壁３の開口３ａを介して、通路側５内の弁体(図示略)に接続され、上方の他端側６ｂは、延長ハウジング２ａ外へ延び、シャフト駆動機構(図示略)に接続されている。
【０１２３】
シャフト６は、高温ガスバルブ１が、バタフライ弁であるときはハウジング２内を軸線周りに回転駆動し、ポペット弁であるときは、ハウジング２内を軸方向に往復駆動する。
【０１２４】
シール部品７は、延長ハウジング２ａ内に配置されて、隔壁３の開口３ａから延長ハウジング２ａ内に入り込んだ本体ハウジング２ｂ内の高温ガスが、延長ハウジング２ａとシャフト６との間の隙間から延長ハウジング２ａ外のシャフト駆動機構側４へと漏出しないように、該隙間を軸方向内外でシールする部品である。
【０１２５】
シール部品７は、環状で厚肉のシール部材８と、環状で薄肉の補強部材９と、環状のスペーサ１０と、これらを収納保持する円筒状の保持ケース１１とを備える。スペーサ１０は、シール部品７として必須のものではなく、必要に応じて使用される。
【０１２６】
シール部材８は、複数、実施形態では３つからなり、シャフト６が挿入されていない状態では半径方向に均等な厚さの部材であり、半径方向中央に挿通孔８ａを有する。ただし、シール部材８の厚さは半径方向に均等な厚さの部材には限定されない。挿通孔８ａの孔径(Ｄ１)は、それにシャフト６が挿入されていないときは、シャフト６の外径(Ｄ２)より小さい。
【０１２７】
シール部材８は、内径側８ｂと、外径側８ｃとを含む。シャフト６が、挿通孔８ａに対して、下側から上側へ挿入されると、シール部材８の内径側９ｂは、シャフト６の挿入方向に湾曲する形態で変形してシャフト６に密着し、挿通孔８ａとシャフト６との間の隙間をシールする。１つのシール部材８の内径側８ｂの内端部は、肉厚方向に全体が一様に湾曲する形態で、シャフト６の外周面に密着していると共に、３つのシール部材８それぞれの内径側８ｂ同士も、肉厚方向に全体が一様に湾曲する形態で連続しているため、前記隙間のシール性が高められた形態となっている。
【０１２８】
挿通孔８ａにシャフト６が挿入されていない状態でのシール部材８の内径側８ｂの半径方向の長さは、挿通孔８ａにシャフト６が挿入されて変形する場合に、内径側８ｂの内端部(挿通孔８ａの内周壁部)が、シャフト６に十分に密着して前記隙間をシールできる長さに設定する。
【０１２９】
シール部材８は、その全体が、非有機系で耐熱性を有する材料、例えば４５０℃以上の耐熱性を有する材料で構成される。
【０１３０】
シール部材８の材料は、シール性、耐熱性、断熱性、柔軟性、等に優れた材料であれば、特に限定されないが、代表的にグラファイトや膨張黒鉛を挙げることができる。グラファイトや膨張黒鉛は、他の非有機系耐熱材料(例えばマイカ)に比べるとしなやかである。
【０１３１】
剛性の硬いシール部材の場合、一度、高温にさらされてシャフト６の熱膨張によって、挿通孔が押し広げられたのちに、室温に戻った際には、第１の補強部材９のバネ性によっても、孔径が縮径しにくく、室温での排気ガスの漏れ量が多くなることが懸念される。
【０１３２】
これに対して、グラファイトや膨張黒鉛では、しなやかであるが故に、室温に戻った際に、元の孔径に戻り易く、室温での排気ガスの漏れ量が低減することが期待できる。
【０１３３】
シール部材８は、挿通孔８ａに、シャフト６が挿入されたときに、内径側８ｂがその挿入の方向に破損することなくスムーズに変形できる可撓性や、柔軟性を有する必要がある。シール部材８はまた、シャフト６をしなやかに抱き込むことが求められるため、薄いものが好ましい。
【０１３４】
しかし、シール部材８が薄すぎると、シール部材８のシャフト６に対する接触面積が減って、シール部材８のシール性能が低下し、また、シャフト６の挿入時や運動時にシール部材８が破損するおそれがある。
【０１３５】
そのため、シール部材８の厚さは、材質にもよるが、材料にグラファイトや膨張黒鉛を用いるのであれば、０．０５ｍｍ以上、２ｍｍ以下の範囲が好ましく、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以下の範囲の厚さが、より好ましい。
【０１３６】
実施形態では、シール部材８を、厚さ０．５ｍｍ程度のグラファイトや膨張黒鉛で構成している。
【０１３７】
補強部材９は、シール部材８よりも厚さが薄く、シャフト６が挿入されていない状態では半径方向に均等な厚さの部材であり、半径方向中央に、シャフト６と同心の挿通孔９ａを有する。ただし、補強部材９の厚さは半径方向に均等な厚さの部材には限定されない。
【０１３８】
補強部材９は、シール部材８の内径側８ｂの変形により、その内径側９ｂが湾曲するように変形すると共に、シール部材８の内径側８ｂの軸方向に変形した形態を保持しつつ、当該内径側８ｂをシャフト６に押し付け、シール部材８のシール状態を補強する。
【０１３９】
そのため、補強部材９の材料には、所要の硬度と弾性を有する金属材料が好ましい。また、補強部材９の材料として５００℃以上の高温に対して耐熱性を有する金属材料が好ましい。これら金属材料には、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｕ系合金、等があり、実施形態では少なくともこれらのうちの１種の金属材料を選択することができる。
【０１４０】
Ｆｅ系合金には、Ｆｅ-Ｃｒ系合金（ＳＵＳ３０３合金、ＳＵＳ３０４合金等のステンレス鋼）があり、外径側  Ｎｉ系合金には、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ系合金(インコネル)があり、外径側  Ｃｕ系合金には、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍｎ系合金がある。
【０１４１】
補強部材９は、シール部材８の変形に伴い、変形し易い柔軟性を有する一方で、シール部材８の内径側８ｂの変形した形態を保持しつつ、弾性復元力でシール部材８をシャフト６に押し付けるため、その厚さは、ステンレス鋼であれば、０．０１ｍｍ以上、０．１ｍｍ以下の範囲が好ましく、実施形態では、厚さが０．０５ｍｍ程度のステンレス鋼からなる金属材料で構成されている
補強部材９は、複数、実施形態では３つからなり、内径側９ｂと、外径側９ｃとを含む。補強部材９は、３つのシール部材８と交互に積層されている。
【０１４２】
各層の補強部材９は、シャフト６の、挿通孔８ａに対する相対的な挿入方向に対して、層ごとに、各層のシール部材８の上側に位置する。
【０１４３】
補強部材９は、その直下のシール部材８とで１セットとなって組合せされ、実施形態では、シール部材８と補強部材９は、都合、３セットの組合せとされている。
【０１４４】
図８において、３つの補強部材９は、３つのシール部材８それぞれに積層されている。
【０１４５】
図８中、上層の補強部材９は、その直下のシール部材８だけでなく、それより下方の２つのシール部材８に対しても、シャフト６に押し付ける方向に作用する。中層の補強部材９は、その直下のシール部材８だけでなく、それより下方の１つのシール部材８に対しても、シャフト６に押し付ける方向に作用する。下層の補強部材９は、その直下のシール部材８に対して、シャフト６に押し付ける方向に作用する。
【０１４６】
このように３つのシール部材８の内径側８ｂそれぞれの内端部は、肉厚方向の全体にわたり、３つの補強部材９それぞれにより、肉厚方向において隙間無く連続的に湾曲した形態を保持して、シャフト６に密着するよう押し付けられ、これにより、挿通孔８ａとシャフト６の隙間のシール性が高められている。
【０１４７】
挿通孔８ａにシャフト６が挿入されていない状態での補強部材９の内径側９ｂの半径方向の長さは、挿通孔８ａにシャフト６が挿入されてシール部材８の内径側８ｂが変形する場合に、内径側８ｂをシャフト６に押し付けて、シャフト６に十分に密着させることができる長さに設定する。
【０１４８】
シール部材８は、厚肉であるが、グラファイトや膨張黒鉛からなり柔軟である一方、補強部材９は厚さが薄いものの、金属材料からなる。そのため、シール部材８の内径側８ｂは、補強部材９の弾性復元力で、シャフト６に密着するように押し付けられ、そのシール性能が高められている。
【０１４９】
そして、補強部材９の内径側９ｂは、シール部材８の内径側８ｂの変形と共に、その形状が連続した湾曲形状に変形する柔軟性を有する一方で、上記高温ガスバルブの延長ハウジング２ａ内の５００℃以上の高温の環境下でも、弾性を発現して、シール部材８の内径側８ｂの連続的に湾曲した形態を保持して、シール部材８の内径側８ｂをシャフト６に押し付けている。
【０１５０】
なお、シール部材８と補強部材９とを保持ケース１１に収納保持したシール部品７においては、シャフト６と同寸法、同形状の模擬シャフトを挿通孔８ａに挿入し、シール部材８及び補強部材９それぞれの内径側８ｂ、９ｂを図１の形状に予め型付けを施しておき、その型付けされたシール部品７の挿通孔８ａにシャフト６を挿入できるようにしてもよい。このようにシール部品７を予め型付けしていると、ハウジング１内にシール部品７を組み付け易くなる。
【０１５１】
また、型付けすることで、シャフトへの挿通する向きが明確になり、シャフトへの誤装着を低減できる。
【０１５２】
スペーサ１０は、４５０℃までの高温に対して耐熱性を有し、かつ、軸方向に圧縮力を付与できる材料であればよく、例えば、ステンレス鋼、黒鉛、セラミック、等で製作することができる。
【０１５３】
保持ケース１１は、耐熱性の材料、好ましくは、金属材料からなる。この金属材料には、例えば、ステンレス鋼が好ましい。金属以外の材料には、セラミック等がある。
【０１５４】
保持ケース１１は、挿通孔１１ａを有する通路側５の環状板部１１ｂと、シャフト駆動機構側４の環状板部１１ｃと、両環状板部１１ｂ，１１ｃの半径方向外周側を軸方向に延びる円筒体部１１ｄとから構成される。
【０１５５】
環状板部１１ｂと円筒体部１１ｄとは、一体成形され、環状板部１１ｃは、円筒体部１１ｄと一体成形される。
【０１５６】
環状板部１１ｃは、上記では、円筒体部１１ｄとは一体としたが、円筒体部１１ｄと別体でもよい。別体の場合、環状板部１１ｃは、円筒体部１１ｄの内周面に形成されたネジ溝（図示略）にネジ込まれるか、あるいは、かしめ付けされることによって、円筒体部１１ｄに装着される。
【０１５７】
シール部品７の組み立ては、例えば、環状板部１１ｂの底面上に、３つのシール部材８と３つの補強部材９とを交互に積層し、その上にスペーサ１０をかしめつけるか、または、ねじ込ませればよい。
【０１５８】
また、シール部材８と補強部材９とを２つ一対で１組の部品として予め積層した積層部品とし、これら３組の積層部品をスペーサ１０と共に、保持ケース１１内に収納保持してもよい。シール部材８と補強部材９それぞれの積層数は、３つに限定されるものではなく、１つ、２つ、あるいは４つ以上でもよい。
【０１５９】
スペーサ１０は、保持ケース１１に、図示の位置に１つ組み込まれているが、その組み込みの個数及び態様は、実施形態に限定されない。
【０１６０】
スペーサ１０は、保持ケース１１内に組み込まれた状態で、弾性的に圧縮変形し、保持ケース１１内におけるシール部材８と補強部材９との支持の安定性を補強できるようにしている。
【０１６１】
シール部品７は、保持ケース１１内にシール部材８と補強部材９とスペーサ１０とを組み込んだ状態で、延長ハウジング２ａの内部に圧入等によって、隔壁３上に載置されてもよいし、延長ハウジング２ａの内部で組み込んでもよい。
【０１６２】
ハウジング２に対するシール部品７の密閉装着は、例えば、保持ケース１１の円筒体部１１ｄの外周面に環状溝（図示略）を形成し、この環状溝に金属製のＯリング（図示略）を装着し、このＯリングで密閉してもよい。
【０１６３】
以上の構成を備えた実施形態４のシール部品７は、ハウジング２とシャフト６との間の隙間に組み込まれた状態では、保持ケース１１は、ハウジング２の内部に密閉状態で装着され、保持ケース１１の挿通孔１１ａに、シャフト６が非接触の状態で貫通挿入されている。
【０１６４】
そして、シール部材８は、保持ケース１１に密閉状態で収納支持され、その支持状態で、シール部材８の挿通孔８ａにシャフト６が挿入された状態で、シール部材８の内径側８ｂがシャフト６の挿入方向に変形してシャフト６に密着して、前記隙間を軸方向内外でシールする。
【０１６５】
このように補強部材９により、シール部材８の内径側８ｂは、シャフト６の外周面に押し付けられる。そのため、シール部材８の内径側８ｂのシャフト６に対する密着性が安定して維持されるようになる結果、シール部材８のシール性能を長期に亘り安定して確保することができる。
【０１６６】
以上の構成を備えた実施形態４のシール部品７によれば、ガス温度が６００℃以上、９００℃以下となる内燃機関の高温ガスバルブにおいて、ハウジング２とシャフト６との隙間周辺が、５００℃以上の高温環境にあっても、有機系材料を用いず、また、金属製のＯリングを使用せずに、シャフト６がハウジング２内を回転したり往復運動したりする環境下でも、ハウジング２とシャフト６との間の隙間をシールすることができる。
【０１６７】
図１０及び図１１を参照して、高温ガスバルブへのシール部品７の組み込みを説明すると、図１０の状態では、シール部品７は、ハウジング２に装着された状態で、シャフト６はシール部材８の挿通孔８ａに挿入されていない。シール部材８と補強部材９それぞれは、スペーサ１０と共に、保持ケース１１に保持されている。
【０１６８】
この保持の状態で、シール部材８の内径側８ｂは、シャフト６の外周面よりも内径側に突出している。また、補強部材９の内径側９ｂはシャフト６の外周面に突出していない。
【０１６９】
シャフト６が、シール部材８の挿通孔８ａに挿入されると、シール部材８の内径側８ｂは、図４に示すように、シャフト６に接触しつつ、シャフト６の挿入方向に変形させられ、シャフト６の外周面に密着する。
【０１７０】
この密着の状態で、補強部材９の内径側９ｂはシール部材８の内径側８ｂの変形に伴って弾性変形または塑性変形して、シール部材８の内径側８ｂをシャフト６の外周面に押し付けた状態になっている。
【０１７１】
そのため、シャフト６が運動しても、シール部材８の内径側８ｂが過度に変形しすぎるようなことがなく、ハウジング２とシャフト６との間の隙間は安定してシールされる。
【０１７２】
なお、シール部材８の内径側８ｂは、その挿通孔８ａにシャフト６が挿入される前に予め、図１１のように変形していてもよい。図１１で示すシール部材８と補強部材９それぞれの内径側８ｂ、８ｃは、全体的になだらかに湾曲した形状に変形しているが、実施形態の変形形状に、限定されない。
【０１７３】
なお、シール部品７へのシャフト６の挿入方向は、シール部材８、補強部材８の積層順に依存するので、図１０に示す構造の場合、矢印の方向が挿入方向である。
【０１７４】
図１２(ａ)に示すように、シャフト６の挿通前のシール部材８の孔径をＤ１ａ、補強部材９の孔径をＤ３ａ、シャフト６の外径をＤ２とする。また、図１２(ｂ)に示すように、シャフト６の挿通後のシール部材８の孔径をＤ１ｂ、補強部材９の孔径をＤ３ｂ、シャフト６の外径をＤ２とする。
【０１７５】
図１２(ａ)において、シャフト６の挿通前のシール部材８の孔径Ｄ１ａと、シャフト６の外径Ｄ２との関係は、Ｄ１ａ＜Ｄ２であり、シール部材８の孔径Ｄ１ａと補強部材９の孔径Ｄ３ａとの関係は、Ｄ１ａ＜Ｄ３ａ、Ｄ１ａ＝Ｄ３ａの何れでもよい。シャフト６の挿通前のシール部材８の孔径Ｄ１ａと、シャフト６の外径Ｄ２との関係は、Ｄ１ａ＜Ｄ２なので、シャフト６の挿通後は、シール部材８が湾曲(変形)し、それに追随するように補強部材９が湾曲(変形)する。
【０１７６】
図１２(ｂ)に示すように、シャフト６の挿通後のシール部材８の孔径Ｄ１ｂは、シャフト６の外径Ｄ２に等しく、Ｄ１ｂ＝Ｄ２となる。補強部材９はシール部材８の湾曲(変形)に伴い、湾曲(変形)するので、湾曲(変形)後の補強部材９の孔径Ｄ３ｂは、シャフト６の挿通前の補強部材９の孔径Ｄ３ａに対して、Ｄ３ｂ＞Ｄ２の関係となっていればよい(接触しなければよい)。
【０１７７】
以上の実施形態４において、シール部材８が、マイカ等の他の非有機系耐熱材料とは異なり、耐熱温度が４５０℃までのしなやかさのあるグラファイトや膨張黒鉛で構成されているので、低温と高温が繰り返される熱サイクルの環境下によりシャフト６が膨張収縮し、その後、シャフト６の温度が室温になって収縮しても、シール部材８の挿通孔８ａは、シャフト６の変化に追従する。その結果、シール部材８とシャフト６との間の隙間の密封は、上記熱サイクルの環境下で維持され、シール性が長期にわたり、確保される。
【０１７８】
（実施形態５）
図１３は、本発明の実施形態５に係るシール部品の平面図である。実施形態５のシール部品１は、シール部材８と、このシール部材８の周囲に均等間隔で配置された複数の補強部材９と、を備え、シール部材８と複数の補強部材９は、保持ケース（図１２では図示略）により保持される。実施形態１の補強部材９は、挿通孔９ａを有する環状の部材であったが、実施形態２の補強部材９は、挿通孔はなく、シール部材８をシャフト６に押し付けることができるように、シール部材８の周囲に周方向均等間隔で配置されている。
【０１７９】
（実施形態６）
図１４を参照して、実施形態６を説明すると、実施形態６のシール部品１においては、軸方向３つの補強部材９それぞれの内径側９ｂに、半径方向に切り込み９ｄが、その周方向等間隔に、複数形成されている。この切り込み９ｄによって、補強部材９の内径側９ｂの軸方向への変形が容易となり、そのため、補強部材９の型付けが容易となる利点がある。なお、各補強部材９それぞれの切り込み９ｄの切り込み位置は、補強部材９ごとに、平面視において円周方向等間隔にずらしてもよい。
【０１８０】
以上説明したように、実施形態４ないし６では、シール部材８が、グラファイトや膨張黒鉛からなるので、高温環境下でも、シール部材８とシャフト６との接触部の密封状態が維持され、そのうえ、シール部材８に補強部材９が積層されているので、シール部材８のシャフト６への押し付け力（密着力）が増し、シール性が向上する。
【０１８１】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【０１８２】
１      高温ガスバルブ
２      ハウジング
３      隔壁
６      シャフト
７      シール部品
８      シール部材(第１のシール部材)
８Ａ    第２のシール部材
８ａ    挿通孔
８ｂ    内径側
８ｃ    外径側
９      補強部材(第１の補強部材)
９ａ    挿通孔
９ｂ    内径側
９ｃ    外径側
９Ａ    第２の補強部材
９Ａ１  挿通孔
１０      スペーサ
１１      保持ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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