(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（Ａ）の表面を摺動し密封接触するシールリング（１）と、シールリング（１）に接する中空隔壁（２）と、シールリング（１）を保持し中空隔壁（２）を支持するハウジング（Ｂ）を備え、
シールリング（１）は弾性素材からなり、シャフト（Ａ）の表面に全周にわたって摺接するリップ部（１ａ）と、リップ部（１ａ）を摺接位置に支持する弾性アーム部（１ｂ）と、弾性アーム部（１ｂ）とハウジング（Ｂ）を連結するキー部（１ｃ）を備え、
中空隔壁（２）の膨張と収縮によりシャフト（Ａ）に対する緊迫力を調整する事を特徴とするシール装置。
【請求項２】
中空隔壁（２）を、リップ部（１ａ）又は弾性アーム部（１ｂ）の外面又は内面に接して設けた事を特徴とする前記請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記中空隔壁（２）は、縦断面形状が長方形状であるリング状のチューブであって、内外の端面幅（ｔ１）と比較して内外の端面間（ｔ２）が狭く設定されていることを特徴とする前記請求項１又は請求項２のいずれかに記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトに摺接し流体流通の遮断状態を確保するシールリングを少なくとも一個含むシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シール装置は、船舶の船尾管など、回転するシャフトと軸受けとの隙間を通じて船体等の装置の内部へ流体が浸入し機能上の不都合が生じない様に備えられるものであり、ゴムやエラストマー等の弾性体からなるシールリングを一重又は複数重に備えるものである。
【０００３】
シールリングは、シャフトの表面に対して摺動自在に密封接触（以下シールと記す）し、シールリング自身の弾性力やスプリング等、及びシールリングの正背面の流体圧力差等によりシャフトへの緊迫力を保持するものである。
シールリングにシャフトへの緊迫力を与える手法としては、
第一に、リップ部の弾性変形による手法（例えば下記特許文献１参照）、
第二に、エアバネ式シールによる締代の値調整を行う手法（例えば下記特許文献２参照）
第三に、シールリップ（シールリング）に装着したチューブ状の緊迫力付与手段による手法（例えば下記特許文献３参照）が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５０−１５３５６号公報
【特許文献２】実開平５−３６１６６号公報
【特許文献３】実開平２−７６２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば、上記第一の手法によれば、構造が大掛かりとなり、緊迫力の調整難易度も高いという問題がある。
上記第二の手法によれば、リップ部の消耗に対して流体室を含む全構成部品を交換しなければならないという問題がある他、緊迫力が、周囲の温度環境から影響を受けるという問題がある。
また、上記第三の手法にあっては、いかにチューブ内の流体圧を変化させようとも、チューブの弾性や直径が流体圧の変化に応じて不安定であるが為に、正確な緊迫力の調整が困難であるという問題があった。
【０００６】
加えて、上記手法にいずれにあっても、長期間使用したシールリング自身の弾性力の低下や摺動部の磨耗と共に、弾性体の劣化等に起因するアクチュエータ部分の機能劣化も進行し、緊迫力を確保するための接触状態を、素材面及び機械面の双方の面から維持できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、シールリングの長寿命化を図ると共に、置かれた環境やシールリングの磨耗具合に応じて、接触具合を能動的に適宜調整でき、且つ保守面においても便宜な構造を備えたシール装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明によるシール装置は、シャフトの表面を摺動し密封接触するシールリングと、シールリングに接する中空隔壁と、シールリングを保持し中空隔壁を支持するハウジングを備えたものである。
【０００９】
シールリングは弾性素材からなり、シャフトの表面に全周にわたって摺接するリップ部と、リップ部を摺接位置に支持する弾性アーム部と、弾性アーム部とハウジングを連結するキー部を備え、中空隔壁の膨張と収縮によりシャフトに対する緊迫を調整する事を特徴とする。尚、シールリング及び中空隔壁は、単一部材でリング状に構成されていてもよいし、リング状を周方向へ分割した複数部材が組み合って構成されていても良い。
ここで、弾性アーム部とは、所謂板ばねの様に、その突出方向とは略直角の方向へ撓ることによって、その一部を撓り方向へ揺動させ得るひだ状のものを指す。
【００１０】
中空隔壁は、リップ部又は弾性アーム部の外面に接して設けることによって中空隔壁の内部への加圧を以ってシールリングのリップ部をシャフトへ確実に押し付けることができ、逆に、弾性アームの内面に接して設けることによって中空隔壁の内部への加圧を以ってシールリングのリップ部をシャフトから確実に持ち上げることができる。更に、外面及び内面の双方に設けることによって中空隔壁の内部への加圧を以って、シールリングのリップ部のシャフトに対する押し付けと持ち上げの双方を行い、また、それによってリップ部とシャフトとの接触態様を調整することができる。
【００１１】
中空隔壁は、シールリングに接する態様でハウジングに保持（接着し又は組み込む等）しても良いし、ハウジングの内面に支持される態様でシールリングと一体化（一体成型し又は接着する等）しても良い。また、その形態は、シールリングのリップ部をシャフトへ完全に押し付けることが出来る形態であれば良いが、縦断面形状が長方形状であるリング状のチューブであって、半径方向（以下内外と記す）に面した両端面の幅（図８におけるｔ１（端面幅））と比較して内外の端面間（図８におけるｔ２）が十分に狭くなるように設定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるシール装置は、シャフトの表面を摺動し密封接触するシールリングと、シールリングに接する中空隔壁と、シールリングを保持し中空隔壁を支持するハウジングを備えた構成を採ることによって、中空隔壁の内部を流通する流体の加圧状態を変化させることによって、中空隔壁が膨張又は収縮し、シールリングのリップ部を内外へ変化させて緊迫力を調整することができる。その結果、環境やシールリングの磨耗具合に応じて、接触具合を能動的に適宜調整できると共に、圧力変動による密封流体の流出、又は外部流体の浸入も防止できる。
【００１３】
中空隔壁は、弾性アーム部の外面又は内面に接して設けることによって、シールリングのリップ部をシャフトに押し付けることや、シールリングのリップ部をシャフトから持ち上げることができる他、リップ部とシャフトとの接触態様を調整することができる。
また、中空隔壁は、縦断面形状が長方形状であるリング状のチューブとし、且つ内外の端面幅と比較して内外の端面間を狭く設定することによって、加圧による膨張が内外方向に強く促され、圧力の変動に対する内外寸法の変化の効率を高めることができる。
【００１４】
以上の如く、本発明によるシール装置は、構造が簡素であり、その機能が環境から影響を受ける構造でもないことから、緊迫力の調整も容易且つ確実となる。また、中空隔壁の消耗に対して、アクチュエータとなる中空隔壁（部分）のみを交換すればよいので、長期間使用したシールリング自身の弾性力の低下や摺動部の磨耗に対し、中空隔壁の交換を以って補完し機能劣化を最小限に維持しつつ長期に亘る耐用が可能となるといった、保守面においても便宜なシール装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明によるシール装置の実施態様例を示す縦断面図である。
【図２】本発明によるシール装置の（Ａ）：第１の実施の形態及び（Ｂ）：第２の実施態様例を示す要部縦断面図である。
【図３】本発明によるシール装置の第３の実施態様例を示す要部縦断面図である。
【図４】本発明によるシール装置の第４の実施態様例を示す要部縦断面図である。
【図５】本発明によるシール装置の（Ａ）：第５の実施の形態及び（Ｂ）：第６の実施態様例を示す要部縦断面図である。
【図６】本発明によるシール装置の第７の実施態様例を示す要部縦断面図である。
【図７】本発明によるシール装置の他の実施態様例を示す要部縦断面図である。
【図８】本発明によるシール装置に用いる中空隔壁の設置例を示す要部縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明によるシール装置の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、船尾管のシール装置としての一例を示したものである。
船尾管のシール装置は、プロペラ軸ａ１を覆うライナー（シャフトＡ）ａ２の表面を摺動し密封接触するシールリング１と、シールリング１に接する中空隔壁２と、シールリング１を保持し中空隔壁２を支持するハウジングＢから構成される（図２乃至図６参照）。
【００１７】
シールリング１は、シャフトＡの表面に全周にわたって摺接するリップ部１ａと、リップ部１ａを摺接位置に支持する弾性アーム部１ｂと、弾性アーム部１ｂとハウジングＢを連結するキー部１ｃを一体的に形作る形状を、シャフトＡを中心として３６０度回転させることによって形作られる軸対称体である。
【００１８】
リップ部１ａは、シャフトＡに接する部分として先細りとなった内面を備えた形状を呈し、弾性アーム部１ｂは、リップ部１ａの端面からシャフトＡの長手方向（以下前後と記す）のいずれかの方向へ外向きに延出し、シールリング１の最も外側に位置するキー部１ｃへ至る様に円弧状、若しくはくの字状のカーブ、又はストレート状を描く。尚、当該弾性アーム部１ｂにあっては、必要に応じて、リップ部１ａの側面から前後いずれかの方向へ外向きに延出し、シールリング１の最も外側に位置するキー部１ｃへ略直線的に至る構造を採っても良い。
【００１９】
中空隔壁２は、縦断面形状が長方形状であるリング状のチューブである。中空隔壁２は、ゴム又はエラストマー等の密封性を持った弾性素材からなり、ハウジングＢの内側に、シールリング１に直接的又は間接的に加圧できる態様で各々一個又は複数個ずつ定着する。
【００２０】
中空隔壁２の膨張と収縮に伴い、弾性アーム部１ｂが形作る円弧状の曲率、若しくはくの字状の屈曲角度、又は直線状の伸縮が変化する形で当該弾性アーム部１ｂの変形が促され、当該弾性アーム部１ｂに支持されたリップ部１ａが内外へ変化することを以って、当該リップ部１ａのシャフトＡに対する緊迫力を調整する。
【００２１】
殊に、当該例における中空隔壁２は、内外に面した両端面の幅（端面幅）ｔ１が相対的に広く、内外の端面間ｔ２が相対的に狭く（内外方向の厚みを小さく）設定されていることにより（図８参照）、加圧による膨張が内外方向に強く促され、圧力の変動に対する内外寸法の変化の効率を高める措置が施されている。必要に応じ、中空隔壁２を構成するチューブにおける内外端面の肉厚を前後左右の側面の肉厚よりも薄く設定すれば、より顕著な変化が得られることとなる。
当該中空隔壁２の存在は、弾性アーム部１ｂの経年変化によるへたりを抑制又は制御する効果もある。
【００２２】
ハウジングＢは、シャフトＡが挿通する軸孔ｂ１を備え、当該軸孔ｂ１に挿通されたシャフトＡは、その周面が軸孔ｂ１の内面に対して各位置について各々均一な間隙を形成する様に支持されている。尚、前記間隙は、所定数のシールリング１の組み込み、及び変化可能なシールリング１におけるリップ部１ａの内外への可動範囲の確保に充分なものである必要がある。
【００２３】
図２乃至図６に示す実施の形態は、キー部１ｃがハウジングＢの凹部（凹溝等）ｂ２に組み込まれ、リップ部１ａの外面がハウジングＢの内面に面し、リップ部１ａの内面がシャフトＡに面する様に、ハウジングＢとシャフトＡの間に介在するものである。
【００２４】
図２（Ａ）に示す第１の実施の形態にあっては、リップ部１ａの外面とハウジングＢの内面との間に中空隔壁２が挟まり、ハウジングＢ内に設けた流体回路ｂ３を経て中空隔壁２の内圧を加減する形態のものである。この形態によれば、中空隔壁２の内部への加圧を以って、シールリング１のリップ部１ａをシャフトＡへ確実に押し付けることができる。
【００２５】
当該例では、シールリング１のリップ部１ａの外面に周設した緊迫溝１ｄにバネリングＣを装着し、当該バネリングＣの外面を圧する中空隔壁２を、ハウジングＢの内面に周接したリング溝１ｅに組み入れる形を採っている。この様に、バネリングＣの様な緊迫力付与手段を備えることによって、中空隔壁２による加圧、及び弾性アーム部１ｂの弾性との兼ね合いで前記緊迫力の調整を行うことができる。尚、緊迫力付与手段は、バネリングＣ以外でもよく、例えば、複数のバネリングを螺旋状に連結した形状を呈するスプリングでも良い。
【００２６】
図２（Ｂ）に示す第２の実施の形態にあっては、シールリング１のキー部１ｃがハウジングＢの凹部ｂ２に組み込まれるのみならず、当該凹部ｂ２の開口部寄りの内面が弾性アーム部１ｂから離隔した状態で覆う構造とし、弾性アーム部１ｂの内面との間に中空隔壁２が挟まり、ハウジングＢ内に設けた流体回路ｂ３を経て中空隔壁２の内圧を加減する形態のものである。
【００２７】
この形態によれば、中空隔壁２の内部への加圧を以って、シールリング１における弾性アーム部１ｂの内側を直接加圧し、リップ部１ａをシャフトＡから確実に持ち上げることができる。当該例では、弾性アーム１ｂの内面を圧する中空隔壁２を、凹部ｂ２の内面に周接したリング溝１ｅに組み入れる形を採っているが、例えば、シールリング１における弾性アーム部１ｂの内面に一体的に装着しても良い。尚、当該例でも、シールリング１におけるリップ部１ａの外面に周設した緊迫溝１ｄにバネリングＣを装着する。
【００２８】
尚、上記第１の実施の形態及び第２の実施の形態において、シールリング１のリップ部１ａの外面にバネリングＣを装着しない例が、図３及び図４に示す第３の実施の形態及び第４の実施の形態である。
第３の実施の形態にあっては、シールリング１のリップ部１ａの外面を直接圧する中空隔壁２を、ハウジングＢの内面に周設したリング溝１ｅに組み入れる形を採っている。
【００２９】
図５（Ａ）に示す第５の実施の形態にあっては、シールリング１のキー部１ｃがハウジングＢの凹部ｂ２に組み込まれるのみならず、当該凹部ｂ２の開口部寄りの内面が弾性アーム部１ｂから離隔した状態で覆う構造を持つ。
中空隔壁２は、リップ部１ａの外面とハウジングＢの内面との間、及び凹部ｂ２の開口部寄りの内面と弾性アーム部１ｂの内面との間に各々挟まり、ハウジングＢ内に設けた流体回路ｂ３を経て両中空隔壁２，２の内圧を加減する形態のものである。
【００３０】
この形態によれば、リップ部１ａの外面に挟んだ中空隔壁２の内部への加圧を以って、シールリング１のリップ部１ａをシャフトＡへ確実に押し付けることができると共に、弾性アーム部１ｂの内面に挟んだ中空隔壁２の内部への加圧を以ってシールリング１のリップ部１ａをシャフトＡから確実に持ち上げることができる。更に、これを以って、リップ部１ａの接触面とシャフトＡの表面とがなす角度等の接触態様を調整することができる。
【００３１】
尚、当該例では、シールリング１におけるリップ部１ａの外面に周設した緊迫溝１ｄにバネリングＣを装着し、当該バネリングＣの外面を圧する中空隔壁２を、ハウジングＢの内面に周接したリング溝１ｅに組み入れる形を採っているが、例えば、図６に示す第７の実施の形態の様に、シールリング１のリップ部１ａの外面を直接圧する中空隔壁２を、ハウジングＢの内壁に周接したリング溝１ｅに組み入れる形を採っても良い。
【００３２】
図５（Ｂ）に示す第６の実施の形態にあっては、シールリング１のキー部１ｃの形状として、鉤状を採用すると共に、保形及び補強用のフレーム３を内装したものである。
【００３３】
また、例えば、図７に示す様に、一つのシールリングに一対のリップ部１ａを設け、その連結部においてシャフトＡとシールリングとの間に存在する空隙を流通する流体を給排するリーク路ｂ４を設けたシールリング４を各々の実施の形態におけるハウジングＢに組み入れ、各々の実施の形態に示した態様で中空隔壁２を適宜組み入れても良い。
当該例では、前記第１及び第２の実施の形態並びに第５の実施の形態等の二つのシールリングを一体的に連結しこれを実現している。
【符号の説明】
【００３４】
Ａ  シャフト，ａ１  プロペラ軸，ａ２  ライナー，
Ｂ  ハウジング，ｂ１  軸孔，ｂ２  凹部，ｂ３  流体回路，ｂ４  リーク路，
Ｃ  バネリング，ｔ１  端面幅，ｔ２  端面間，
１  シールリング，１ａ  リップ部，１ｂ  弾性アーム部，１ｃ  キー部，
１ｄ  緊迫溝，１ｅ  リング溝，
２  中空隔壁，３  フレーム，４  シールリング，
【図１】
0005351909.tif 000002
【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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