(57)【要約】【課題】間隙寸法が小から大まで広い範囲で相違する箇所に適用できる密封構造を提供する。【解決手段】シール材Ｓを有し、このシール材Ｓは圧縮シール部５と、自封シール部７とを、一体として具備し、自封シール部７はＶ字型であって、シール溝２の開口部24から大きく突出したメインリップ部９を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面矩形のシール溝（２）を有する第１部材（11）と、上記第１部材（11）に対応して配設される第２部材（12）と、上記シール溝（２）に装着されて上記第１部材（11）と第２部材（12）の間を密封するシール材（Ｓ）とを、備えた固定密封構造に於て、
上記シール材（Ｓ）は、
上記シール溝（２）の背圧側壁面（21）寄りに配設されて、シール溝装着未圧縮状態下で、上記シール溝（２）の開口部（24）から突出する丸山部（14）を有すると共に、使用状態下で、上記シール溝（２）の溝底壁面（22）と上記第２部材（12）によって圧縮弾性変形して密封可能となる圧縮シール部（５）と、
上記シール溝（２）の溝底壁面（22）に沿うように接触する溝底リップ部（８）と、シール溝装着未圧縮状態下で、該溝底リップ部（８）の背圧寄り端部（８Ａ）から傾斜状に延伸して、上記丸山部（14）よりも大きく上記開口部（24）から突出するメインリップ部（９）とから成る、自由状態下でＶ字型の自封シール部（７）と、
を一体として具備していることを特徴とする固定密封構造。
【請求項２】
上記メインリップ部（９）の基部（９Ａ）と、上記圧縮シール部（５）の丸山部（14）の裾部（14Ａ）との連設部位に、小凹窪部（16）を形成した請求項１記載の固定密封構造。
【請求項３】
上記第１部材（11）と第２部材（12）の間隙寸法（ΔＧ）が小さい状態下では主として上記圧縮シール部（５）にて密封作用を行うと共に、上記間隙寸法（ΔＧ）が大きい状態下では主として上記自封シール部（７）にて密封作用を行うように構成した請求項１又は２記載の固定密封構造。
【請求項４】
上記間隙寸法（ΔＧ）が大きい状態下で受圧した際、上記自封シール部（７）のメインリップ部（９）の上記基部（９Ａ）が、上記圧縮シール部（５）の丸山部（14）に寄り掛って背面支持されて該メインリップ部（９）は横断面膝折曲型として密封作用をなす請求項２又は３記載の固定密封構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の固定部位の密封に用いられる密封構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の固定部位の密封には、図５，図６に示すゴム製のＯリング40やＵパッキン41が広く使用されている（特許文献１参照）。
即ち、第１部材45のシール溝42に、Ｏリング40又はＵパッキン41を装着して、第２部材46との間を密封していた。
【０００３】
ところで、一般に、各種Ｏリング40やＵパッキン41に対応するシール溝42の寸法、及び、第１部材45と第２部材46との間隙寸法（クリアランス）ΔＧは、その“適正値”が、規格やカタログ等で規定されている。つまり、図５（Ａ），図６（Ａ）に示すような間隙寸法ΔＧを“適正値”として規定して、潰し代を適切に確保することで、十分なシール性（密封性能）を発揮させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、実際の使用現場に於ては、図５（Ｂ），図６（Ｂ）に示すように、間隙寸法（クリアランス）ΔＧが前記“適正値”を越える場合が発生する。例えば、図５（Ｂ），図６（Ｂ）に於て、第１部材45が円形外周面を有する部材（ピストン等）であり、第２部材46が円形内周面を有するハウジングである場合、一の外径寸法の第１部材45に対して、内径が過大寸法のハウジングを使用せねばならないことがあるが、これでは、適正な潰し代ΔＨ（図５（Ａ），図６（Ａ）参照）が確保されなくなり、矢印Ｆにて示した洩れを発生するに至る。
【０００６】
このような問題を解決するためには、Ｏリング40の線径を見直し、又は、Ｕパッキン41の寸法を見直す必要があり、あるいは、シール溝42の寸法を見直す等の対策を必要とし、コストと時間が掛る等の問題があった。
また、例えば配管用継手用密封構造として、相違する配管内径であれば、それに対応したサイズのＯリング40又はＵパッキン41を要し、シールの種類が多くなるという問題があった。あるいは、第２部材46が肉薄の円筒体や平板等の場合に、圧力を受けて大きく変形して、間隙寸法（クリアランス）ΔＧが、図５（Ｂ），図６（Ｂ）のように増大して、洩れＦを発生することもある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の従来の問題点を解決して、間隙寸法（クリアランス）ΔＧが少々大きくとも、確実かつ安定して、密封することが可能な固定密封構造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】
【０００８】
そこで、本発明に係る固定密封構造は、横断面矩形のシール溝を有する第１部材と、上記第１部材に対応して配設される第２部材と、上記シール溝に装着されて上記第１部材と第２部材の間を密封するシール材とを、備えた固定密封構造に於て；上記シール材は；上記シール溝の背圧側壁面寄りに配設されて、シール溝装着未圧縮状態下で、上記シール溝の開口部から突出する丸山部を有すると共に、使用状態下で、上記シール溝の溝底壁面と上記第２部材によって圧縮弾性変形して密封可能となる圧縮シール部と；上記シール溝の溝底壁面に沿うように接触する溝底リップ部と、シール溝装着未圧縮状態下で、該溝底リップ部の背圧寄り端部から傾斜状に延伸して、上記丸山部よりも大きく上記開口部から突出するメインリップ部とから成る、自由状態下でＶ字型の自封シール部と；を一体として具備している。
【０００９】
また、上記メインリップ部の基部と、上記圧縮シール部の丸山部の裾部との連設部位に、小凹窪部を形成したものである。
また、上記第１部材と第２部材の間隙寸法が小さい状態下では主として上記圧縮シール部にて密封作用を行うと共に、上記間隙寸法が大きい状態下では主として上記自封シール部にて密封作用を行うように構成した。
また、上記間隙寸法が大きい状態下で受圧した際、上記自封シール部のメインリップ部の上記基部が、上記圧縮シール部の丸山部に寄り掛って背面支持されて該メインリップ部は横断面膝折曲型として密封作用をなすように構成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１部材と第２部材の間隙寸法が、小さい値から大きな値まで大きく変化しても、常に安定して優れた密封性能を発揮できる。しかも、円筒状クリアランス（間隙）部位、及び、平坦面状クリアランス部位のいずれにも好適であり、例えば、ピストンとハウジングの間、及び、フランジと平面状蓋との間のいずれの密封にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の一形態を示す自由状態のシール材の横断面説明図である。
【図２】装着未圧縮状態を示す横断面図である。
【図３】クリアランス（間隙）が小さい場合の使用状態を示す横断面図である。
【図４】クリアランス（間隙）が大きい場合の使用状態を示す横断面図である。
【図５】一つの従来例を示す説明用横断面図である。
【図６】他の従来例を示す説明用横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１〜図４に於て、２は横断面矩形のシール溝であって、このシール溝２が凹設された部材を第１部材11と呼ぶ。この第１部材11に対応して配設される部材を第２部材12と呼ぶ。第１部材11のシール溝２にシール材Ｓが装着されて、第１部材11と第２部材12の間の間隙部３が密封される。
【００１３】
第１部材11がピストン等の円形外周面を有し、第２部材12がハウジング等の円形内周面を有しており、ラジアル外方へ開口したシール溝２が形成されている。あるいは、逆に、第１部材11がハウジング等の円形内周面を有し、第２部材12がピストン等の円形外周面を有しており、ラジアル内方へ開口したシール溝２が形成されている。又は、第１部材11と第２部材12のいずれか一方がフランジ等の平面状対応面を有し、他方が蓋板等の平面状対応面を有し、全体が円形や楕円形や多角形状のシール溝２が、第１部材11の平面状対応面に形成される。
そして、シール材Ｓは、ゴムや軟質プラスチック等の弾性材から成り、シール溝２の背圧側壁面21寄りに配設される圧縮シール部５と、密封流体側（受圧側）Ｐへ開脚状のＶ字型の自封シール部７とを、一体に有する。
【００１４】
上記圧縮シール部５は、図２に示すようなシール溝装着未圧縮状態下で、シール溝２の開口部24から突出する丸山部14と、その丸山部14の底部に連設された横断面矩形の基部15と、から成る。この圧縮シール部５は、図３に示すように、間隙部３が零乃至小さい場合の使用状態下で、丸山部14が第２部材12の当接面12Ａにて押圧され密封作用をなす。即ち、圧縮シール部５は、図３に示すような使用状態下で、シール溝２の溝底壁面22と第２部材12によって、圧縮面圧Ｐ0を受けて圧縮弾性変形し、密封可能である。
【００１５】
圧縮シール部５の横断面形状は、長円形を短軸にて切断した半長円形状、乃至、競技トラック形状から一方の弯曲部を切断除去した形状として、シール溝２の背圧側壁面21に沿って縦長状に装着されている。このように圧縮シール部５は、従来の図５に示したＯリング40と同様の圧縮シール機能を発揮する部位に相当する。但し、間隙部３が適正値乃至その近傍である場合に、上記圧縮シール機能を圧縮シール部５が発揮する。
また、Ｖ字型の自封シール部７は、シール溝２の溝底壁面22に沿うように接触する溝底リップ部８と、（図２に示す）シール溝装着未圧縮状態下で、上記溝底リップ部８の背圧寄り端部（基端部）８Ａから傾斜状に延伸して、丸山部14よりも大きくシール溝２の開口部24から突出するメインリップ部９と、から成る。
【００１６】
図１に示すように、メインリップ部９と溝底リップ部８のなす角度をθとすると、30°≦θ≦60°とするのが望ましい。シール溝２の深さ寸法Ｈ0 と幅寸法Ｗの比は、（10：25）〜（10：35）に設定して、溝底壁面22が側壁面21，23に比して十分に大きい。言い換えると扁平矩形状にシール溝２が凹設される。これに対応するように、溝底リップ部８とメインリップ部９は、横断面に於て、肉厚が薄く、長さが大に設定される。
また、メインリップ部９の基部９Ａと、圧縮シール部５の丸山部14の裾部14Ａとの連設部位に、小凹窪部16が形成され、（後述する）図４に示すようなメインリップ部９の大きい変形を安定して行わしめる。
【００１７】
図３に示すように、第１部材11と第２部材12の間の間隙寸法ΔＧが小さい状態（適正値乃至その近傍値）では、主として圧縮シール部５にて（シール材Ｓとしての）密封作用を行う。このとき図３に矢印Ｐ0 にて示した圧縮面圧を受けて、圧縮シール部５が（従来のＯリングのような）密封作用を行う。
ところが、図４に示すように、間隙寸法ΔＧが大きい状態下では主として自封シール部７のメインリップ部９にて密封作用を行う。
【００１８】
ところで、図２に示すように、自由状態下で、圧縮シール部５の高さ寸法Ｈ1 よりも、自封シール部７の高さ寸法Ｈ2 を十分大きく設定している。従って、図４に示す状態では、丸山部14が第２部材12から遊離し、自封シール部７のメインリップ部９が密封作用を行っている。
詳しく説明すれば、図４に於て、間隙寸法ΔＧが大きい状態下で密封流体側Ｐから圧力ｐが作用すると、自封シール部７のメインリップ部９の基部９Ａが、圧縮シール部５の丸山部14に寄り掛って、基部９Ａは丸山部14に背面から支持され、メインリップ部９は横断面膝折曲型として、密封作用をなす。
【００１９】
メインリップ部９は、折曲角部に想到する膝部10が、丸山部14の頂部と第２部材12との間隙部17に侵入して、矢印Ｆにて示すように、基部９Ａは、丸山部14の受圧側Ｐの面に圧接しつつ支持される。このとき、膝部10から先端部９Ｂは、第２部材12に密に接触する。このように、間隙寸法ΔＧが大きいとき、メインリップ部９がシールポイントになる。
リップ部８，９は、図３に示すように、シール溝２内に収容される必要があるため、薄肉に形成され、受圧時にそり返りやすくなるが、図４に示すように、丸山部14にて背面受持されるので、（そり返りが防止されて）図４に示すような横断面膝折曲姿勢をもって、密封作用をなすことができる。そして、前記小凹窪部16が、メインリップ部９の基部９Ａに設けたことで、メインリップ部９が一定方向に変形して、図４の状態になる。
なお、図１に於て、星印19は、図４の膝部10の予定部を示すが、第１部材11と第２部材12の間隙寸法ΔＧの大小に対応して、この星印19の位置は自由に変動する。
【００２０】
また、メインリップ部９の厚さ寸法Ｔ9 は、シール溝２の深さ寸法Ｈ0 及び丸山部14の幅寸法Ｗ14に対して、以下の関係式が同時に成立するように設定する。
Ｔ9 ＜Ｗ14
Ｈ0 ×25％≦Ｔ9 ≦Ｈ0 ×50％
上式のように設定する理由は、背面支持する丸山部14の剛性・強度を維持する必要があり、また、シール溝２内に収容できると共に、メインリップ部９が適度の強度と剛性を備えて、流体圧力ｐに負けて座屈やそり返り等の異常変形を防止し、かつ、図４に示すような横断面膝折曲型にスムースに安定して変形させるためである。
【００２１】
本発明は以上説明したように、横断面矩形のシール溝２を有する第１部材11と、上記第１部材11に対応して配設される第２部材12と、上記シール溝２に装着されて上記第１部材11と第２部材12の間を密封するシール材Ｓとを、備えた固定密封構造に於て；上記シール材Ｓは；上記シール溝２の背圧側壁面21寄りに配設されて、シール溝装着未圧縮状態下で、上記シール溝２の開口部24から突出する丸山部14を有すると共に、使用状態下で、上記シール溝２の溝底壁面22と上記第２部材12によって圧縮弾性変形して密封可能となる圧縮シール部５と；上記シール溝２の溝底壁面22に沿うように接触する溝底リップ部８と、シール溝装着未圧縮状態下で、該溝底リップ部８の背圧寄り端部８Ａから傾斜状に延伸して、上記丸山部14よりも大きく上記開口部24から突出するメインリップ部９とから成る、自由状態下でＶ字型の自封シール部７と；を一体として具備している構成であるので、圧縮シール部５と自封シール部７の役割分担を巧妙に組合せて、クリアランス（間隙寸法）ΔＧが小さい場合から大きい場合にわたって、優れた密封性能を発揮でき、円形周面間の密封から、平面間の密封まで応用範囲も広い。
また、大きな間隙寸法ΔＧに於ても、巧妙に密封可能であるから、例えば、正規（適正）な径寸法の第２部材12にて優れた密封性能を発揮することの他に、間隙寸法ΔＧが過大となるような非正規（不適正）な径寸法の第２部材12に対しても確実な密封性能を発揮できる。これによって、例えば、配管用管継手部のシールとして、異なる内径配管に対しても、１サイズのシール材にて対応でき、コスト低減、及び、在庫管理の容易化等の効果が得られる。あるいは、相手部材（第２部材12）の肉厚が薄く、加圧時に膨らむような変形を生じて、間隙寸法ΔＧが増大しても、密封性を発揮して、外部漏洩を防止する。
【００２２】
また、上記メインリップ部９の基部９Ａと、上記圧縮シール部５の丸山部14の裾部14Ａとの連設部位に、小凹窪部16を形成した構成であるので、メインリップ部９は受圧持に一定の方向に確実に変形して、図４に示すように、丸山部14と第２部材12との間隙部17を閉鎖し、優れたシール性を発揮する。
【００２３】
また、上記第１部材11と第２部材12の間隙寸法ΔＧが小さい状態下では主として上記圧縮シール部５にて密封作用を行うと共に、上記間隙寸法ΔＧが大きい状態下では主として上記自封シール部７にて密封作用を行うように構成したので、１個のシール材Ｓをもって、間隙寸法ΔＧの大小変化に順応できて、安定して優秀な密封性能を発揮する。
また、上記間隙寸法ΔＧが大きい状態下で受圧した際、上記自封シール部７のメインリップ部９の上記基部９Ａが、上記圧縮シール部５の丸山部14に寄り掛って背面支持されて該メインリップ部９は横断面膝折曲型として密封作用をなすように構成したので、間隙寸法ΔＧが大きい場合、メインリップ部９は、柔軟に膝折曲型に弾性変形できると共に、その膝折曲型の姿勢を安定して保持できる。
【符号の説明】
【００２４】
２  シール溝
５  圧縮シール部
７  自封シール部
８  溝底リップ部
８Ａ  背圧寄り端部
９  メインリップ部
９Ａ  基部
11  第１部材
12  大２部材
14  丸山部
14Ａ  裾部
16  小凹窪部
21  背圧側壁面
22  溝底壁面
24  開口部
Ｓ  シール材
ΔＧ  間隙寸法
【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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