(57)【要約】【課題】流路の開閉を貫通孔を有する軸部材にて行うバルブ構造において、バルブの閉口時、ハウジングのポート孔を軸部材外周面でシールを行うために用いられる環状シール部材およびシール構造を提供することを目的としている。【解決手段】環状シール部材を自然状態において、軸部材の外周面の曲率と同等になるように湾曲状に変形させたシール部材とする。これにより、軸部材外周面に設けられたシール溝からのはみ出しやバルブ開閉操作時の破断等の問題を解決でき、環状シール部材の耐久性が向上する。【選択図】図１
2005163883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に回転可能に収容された貫通孔を有する軸部材を回転させて、貫通孔と、ハウジングに備えられたポート孔とを一致させることで流体流路を開口状態とし、貫通孔とポート孔とを不一致として流体流路を閉口状態とするバルブ構造に使用される環状のシール部材であって、
該環状のシール部材は、自然状態において、その全体が前記軸部材の外周面に沿うように円弧状に成型されていることを特徴とする環状シール部材。
【請求項２】
ハウジング内に回転可能に収容された貫通孔を有する軸部材を回転させて、貫通孔と、ハウジングに備えられたポート孔とを一致させることで流体流路を開口状態とし、貫通孔とポート孔とを不一致として流体流路を閉口状態とするバルブ構造に使用され、
軸部材は、前記閉口状態において、ポート孔に対向するシール溝を備えており、該シール溝には、自然状態において、シール部材全体が軸部材の外周面の曲率にほぼ一致するように円弧状に変形させたシール部材を収納し、シール溝から全周に渡ってほぼ均一に突出させたシール部材がポート孔の全周を囲むと共にハウジングに圧接することで流体流路を遮断することを特徴とするシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔を有する軸部材を回転させることで流路の開閉が行えるバルブ構造に使用されるシールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図１に示すように、流体を流したり止めたりするためのバルブ構造として、ハウジング３内に貫通孔22を有する軸部材２を回転可能な状態で収容し、その軸部材２を回転させることにより流路を開口したり、または閉口したりするバルブ構造が知られている。すなわち、ハウジング３に設けられたポート孔31と軸部材２の貫通孔22が一致すれば開口状態になり、不一致であれば流路を遮断して閉口状態となる。
【０００３】
図１に示すバルブ構造においては、収容されている軸部材２が回転可能となるように、ハウジング３と軸部材２の間にわずかではあるが間隙を有しているため、バルブの閉口状態においては、流体に圧力がかかるとその間隙から流体漏れが発生する。そのため、ハウジング３のポート孔31よりも大径なる環状のシール溝21を軸部材２側に設け、バルブの閉口状態においては、環状シール部材１がポート孔31の外周側を全周にわたって囲うことによって、流体の漏れを防止する構造になっている。
【０００４】
バルブの閉口状態における流体漏れを防止する環状のシール部材としては、ハウジング３内を軸部材２が回転することからその摺動に耐える必要があり、かつ軸部材２の外周面に円弧状に変形させて装着する必要があることから、摺動による摩耗に強く、またシール溝21に装着した後の形状安定性が高く、さらに湾曲状に変形自在なシール部材が求められており、従来では汎用性のあるゴム製のＯリングを用いたり、またシール溝の形状を工夫したシール構造が用いられていた。
【特許文献１】特開２００２−２２８０２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バルブの開閉操作を行うとハウジング内の軸部材が回転し、軸部材に設けられたＯリングは、常にハウジング内で摺動に伴う摩擦力を受ける。また、汎用Ｏリングは、全体が平坦な円環状のリング状部材であるため、シール溝に装着しても、完全にはシール溝に収納されない。すなわち、シール溝はその開口部の軌跡が円環状に形成されており、シール溝の開口部分全体が軸部材の外周曲面に沿うように形成されているため、（円環状シール溝の内径側に軸部材の軸心が挿通しない状態で軸部材の外周面に形成されているため）、Ｏリングをシール溝に装着すると、両端部がシール溝から離間された状態で装着される。
【０００６】
その離間している状態でハウジング内に組込み、バルブの開閉操作を行うと、Ｏリングがシール溝に完全には収納されていないため、特にシール溝から離間している部分においてシール溝からＯリングがはみ出したり、Ｏリング全周にわたって均一に摩擦力が発生せずに両端部において高い摩擦力が発生することから、使用時にＯリングが破損する恐れがあった。
また、完全には収納されないため、シール部材への面圧が不均一となってシール性が不安定になったり、耐久性が低下したりする原因になっていた。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、シール溝の開口部分全体が、軸部材の外周面に沿うように曲面に形成された場合であっても、シール溝からはみ出しが発生せず、安定したシール性を発揮するシール部材およびシール構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明では、ハウジング内に回転可能に収容された貫通孔を有する軸部材を回転させて、貫通孔と、ハウジングに備えられたポート孔とを一致させることで流体流路を開口状態とし、貫通孔とポート孔とを不一致として流体流路を閉口状態とするバルブ構造に使用される環状のシール部材であって、
該環状のシール部材は、自然状態において、その全体が前記軸部材の外周面に沿うように円弧状に成型されていることを特徴としている。
【０００９】
また、ハウジング内に回転可能に収容された貫通孔を有する軸部材を回転させて、貫通孔と、ハウジングに備えられたポート孔とを一致させることで流体流路を開口状態とし、貫通孔とポート孔とを不一致として流体流路を閉口状態とするバルブ構造に使用され、軸部材は、前記閉口状態において、ポート孔に対向するシール溝を備えており、該シール溝には、自然状態において、シール部材全体が軸部材の外周面の曲率にほぼ一致するように円弧状に変形させたシール部材を収納し、シール溝から全周に渡ってほぼ均一に突出させたシール部材がポート孔の全周を囲むと共にハウジングに圧接することで流体流路を遮断することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ハウジング内の軸部材が回転することで開閉操作が行えるバルブ構造に使用されるシール部材であって、自然状態において、環状シール部材全体を軸部材の外周面に合わせて湾曲状に変形させて形成しているため、軸部材に形成されたシール溝に確実に装着される。したがって、環状シール部材のはみ出しが発生しにくく、軸部材を回転させてバルブの開閉操作を行っても、環状シール部材が破断したりせず、環状シール部材全体が均一したシール性を発揮できる。
【００１１】
また、環状シール部材のはみ出し等の問題を解消するためにシール溝の形状を工夫する必要がないため、ハウジング内の軸部材が回転することで開閉操作が行えるバルブ構造に用いられるシール構造として安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態を以下に詳説する。
図１は本発明にかかるシール構造を示す図であり、図２は、本発明の環状シール部材を示す図である。
【００１３】
図２に示す本発明の環状シール部材１は、正面図において全体がほぼ真円形状の円環状シール部材であり、その断面は円形のＯリングである。また側面図においては、１方向側面から見ると下に凸のＵの字形状であり、他方向から見ると上に凸のＵの字形状である。
【００１４】
環状シール部材１の下側面図における円弧状部11は、その中央が自然状態において、上向き（図２において上向き）に凸となる円弧状に湾曲変形している。この湾曲変形は、後述する軸部材２の外周面23に沿う形状であり、曲率は軸部材２の軸心方向から見て軸部材２の外周面23の曲率にほぼ等しいものである。
【００１５】
また、環状シール部材１の右側面図における円弧状部12は、その中央が自然状態において、下向き（図２において下向き）に凸となる円弧状に湾曲変形している。ここで仮に、前記右側側面図にあたる円弧状部11が、軸部材２の軸心を跨ぐ位置に配置されるものであれば、円弧状部12の曲率は、特に軸部材２の外周面23の曲率に設定する必要はない。すなわち、円弧状部11の曲率を軸部材２の外周面23に沿うように設定し、かつ、環状シール部材１の正面図において、ほぼ真円となるように成型すれば自然に円弧状部11の曲率は決定されるものである。
【００１６】
なお、この環状シール部材１は汎用のＯリング同様、金型にて成形される。金型のキャビティのうち、円弧状部11を成型する部分を軸部材２の外周面23の曲率とほぼ同等となるように湾曲状とし、キャビティ全体をほぼ真円として成型加工する。また側面形状が平面の汎用Ｏリングを湾曲状になるように癖付け加工することも可能であるが、金型成型による成型の方が、より正確に所定の曲率となるように成型できるため、シール溝からのはみ出しの発生を抑制する点からも本発明の環状シール部材１を成型するのに好ましい。
【００１７】
また、本発明の環状シール部材１の材料としては、一般的にはＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＦＫＭ、ＦＦＫＭ等のゴム材料やＰＴＦＥ等の樹脂材料が使用可能である。ただし、これらの材料に特に限定するわけではない。
【００１８】
図１に示すバルブ構造は、ハウジング３内に軸部材２を内装して構成されている。ハウジング３は、金属、樹脂やガラス部材等からなり、ハウジング３には流体が流れる流路として、断面円形のポート孔31がハウジング３を貫通するように設けられている。また、ハウジング３内部の中央部には、軸部材２が回転可能に収容され、軸部材２の回転によりポート孔31が連通状となったり、遮断されたりするようになっている。
【００１９】
軸部材２は、流体を通過させるための円形の貫通孔22を備えており、軸部材２が回転することにより貫通孔22がポート孔31と一致したり（図１（ａ））、不一致となったり（図１（ｂ））することで、バルブの開閉操作が行われる。また、軸部材２には、シール部材１を収納する円環状のシール溝21が設けられており、バルブの閉口状態において、ポート孔31の外周側全周にわたってシール溝21に収納されるシール部材１により、高圧の流体がハウジング３と軸部材２との間が密封される。
【００２０】
軸部材２のシール溝21は、軸部材２の外周表面に設けられており、円環状シール溝21の中心と軸部材２の軸心とが直交するように設けられている。すなわち、軸部材２の外周面23を一方向から見た場合、シール溝21の全周を目視できる状態で設けられている。
【００２１】
また、シール溝21の断面形状は略長方形の矩形断面あるいは、シール溝21の底部からシール溝21の開口部に従って幅狭となるあり溝であってもよく、さらにシール溝21断面における中心線が、軸部材２の軸心と交わるように設けられる。言い換えればシール溝21の掘削方向が軸部材２の軸心方向として形成されており、その深さは、シール溝21全周にわたってほぼ一定である。これは、シール溝を軸部材２の軸心方向と平行方向に設ける場合に比べ、前記のように設けた方が、シール溝の底面が径方向外側に垂直に向くので、シール表面の突出量が一定となり、シールのつぶし率が一定になるためシール性、耐久性向上のため好ましい。
【００２２】
次に、本発明の密封構造の動作について説明する。
本発明の環状シール部材１を軸部材２のシール溝21に装着すると、環状シール部材１は、自然状態において全体が湾曲状に変形しているため、シール溝21に確実に収容される。すなわち、軸部材２の外周面23の曲率と同等に成型されたシール部材１の円弧状部11が、シール溝21のうち軸部材２の外周面23に相当する部位に確実に密着するため、シール溝21からシール部材１が離間することなく、シール部材１が全周に渡って一定量シール溝21から突出した状態で確実に装着される。
【００２３】
そして、シール部材１を装着した軸部材２を回転可能となるようにハウジング３に組み込まれる。このとき、軸部材２の外周面23とハウジング３の内部壁との間には隙間が存在するが、シール部材１をシール溝21から所定量突出させて、ハウジング３の内周壁にシール部材１が圧接するようになっている。
【００２４】
ハウジング３内に組み込まれた軸部材２は、図示しない取手等によりハウジング３内で回転可能である。その回転操作により、図１（ａ）に示すようにハウジング３に設けられたポート孔31と軸部材２に設けられた貫通孔22が一致することによりバルブの開口状態となり、流路が形成されて流体はバルブを通過する。また、図１（ｂ）に示すようにポート孔31と貫通孔22を一致させない状態、すなわちポート孔31の全周に渡ってポート孔31の外周側に軸部材２に装着されたシール部材１を位置させることでバルブは閉口状態となる。このとき、流体が高圧になって軸部材２の外周面23とハウジング３の内部壁との隙間に流体が侵入しても、内部壁にシール部材１が圧接してシールしているため流体が漏れることはない。
【００２５】
このように、軸部材２を回転することでバルブの開閉を行える構成となっており、開閉操作に伴い、シール部材１はハウジング３の内部壁に常に摺接することとなるが、本発明のシール部材１を装着したシール構造においては、シール部材１が自然状態で湾曲状に形成されているため、シール部材全周に渡ってがシール溝21からの突出量が一定となる。よって、バルブの開閉操作を行っても、シール溝21からのはみ出しや、開閉操作時にシール部材が破断したりすることはなく、また、シール面圧も均一にできるため、シール性能が全周に渡って均一に安定する。したがって、流体が高圧となる長期の使用状況下においても局部的な破損は起こりにくく、シールとしての耐久性が向上するというメリットもある。
【００２６】
以上、説明した実施例においては、断面形状が円形のＯリングについて説明したが、Ｏリングに限定されるわけではなく、断面ＣやＤのＣリングやＤリング等の環状のシール部材においても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上説明したように、ハウジング内の軸部材により流路の開閉を行うバルブの軸部材貫通孔付近に使用するシール部材であって、自然状態において軸部材の外周面に沿って湾曲状に成型しているため、円環状のシール溝をシール溝の中心と軸部材の軸心とが直交するような箇所においても、シール溝に確実に装着でき、シール溝からのはみ出しやシール部材の破損等の問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のシール構造を示す断面図である。
【図２】本発明のシール部材を示す正面図及び側面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    シール部材
２    軸部材
３    ハウジング
１１  円弧状部
１２  円弧状部
２１  シール溝
２２  貫通孔
２３  外周面
３１  ポート孔
【図１】
2005163883.tif 000003
【図２】
2005163883.tif 000004