(57)【要約】【課題】流体の固形物がシール部材の周囲に堆積することを防ぎ、軸体の動作安定性を向上する。【解決手段】液体中を往復移動する軸体と、軸体を軸方向に移動可能に支持する軸穴を有する下部ハウジングと、軸体が摺動する穴を有する環状に形成され、軸穴と軸体との間を封止するように配されたＯリング６と、Ｏリング６に隣接して配され、Ｏリング６の前記軸方向に対する位置を固定するためのリング固定部材７と、を備える。リング固定部材７は、軸体が挿通する穴７ａを有する環状に形成され、外周部に、径方向に切り欠かれると共に軸方向に貫通する切り欠き部１４を有する。【選択図】図２
2013210023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体中を往復移動する軸体と、
前記軸体を軸方向に移動可能に支持する軸穴を有する支持部材と、
前記軸体が摺動する穴を有する環状に形成され、前記軸穴と前記軸体との間を封止するように配されたシール部材と、
前記シール部材に隣接して配され、前記シール部材の前記軸方向に対する位置を固定するための固定部材と、を備え、
前記固定部材は、前記軸体が挿通する穴を有する環状に形成され、内周部または外周部の少なくとも一方に、径方向に切り欠かれると共に前記軸方向に貫通する切り欠き部を有する、シール構造。
【請求項２】
前記切り欠き部は、前記固定部材の周方向に沿って複数形成されている、請求項１に記載のシール構造。
【請求項３】
前記固定部材は、前記シール部材に当接する当接部を有し、
前記当接部は、前記軸方向に直交する方向に対して傾斜または湾曲された当接面を有する、請求項１または２に記載のシール構造。
【請求項４】
前記シール部材は、前記当接面に接する部分の少なくとも一部が弾性材料からなる、請求項３に記載のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸穴に対して摺動する軸体と、軸穴に配されたシール部材とを有するシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中を往復移動する軸体が、ハウジングの軸穴に軸方向に移動可能に支持され、軸体とハウジングの軸穴との間がＯリングで封止されたシール構造が知られている。
【０００３】
図９に、本発明に関連するシール構造を説明するための図を示す。図９において、（ａ）に本発明に関連するシール構造の断面図を示し、（ｂ）に本発明に関連するシール構造が備えるリング固定部材の、（ａ）におけるＣ−Ｃ線に沿った平面図を示す。
【０００４】
図９（ａ）に示すように、本発明に関連するシール構造１０１は、液体１０２中を往復移動する軸体１０３と、軸体１０３を支持する軸穴１０４ａ、１０５ａを有する一組の上部ハウジング１０４及び下部ハウジング１０５とを備えて構成される。上部ハウジング１０４と下部ハウジング１０５は、締結ネジ１０８によって取り外し可能に固定されている。
【０００５】
また、シール構造１０１は、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、軸体１０３と下部ハウジング１０５の軸穴１０５ａとの間を封止するＯリング１０６と、Ｏリング１０６に隣接して配され、Ｏリング１０６の軸方向に対する位置を固定するための環状のリング固定部材１０７と、上部ハウジング１０４と下部ハウジング１０５との間を封止するように配された別のＯリング１０９と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１２５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したシール構造１０１では、軸体１０３が軸方向に沿って往復移動することで、Ｏリング１０６で封止された液体が凝集し、Ｏリング１０６周辺、特に内周部に固形物が堆積してしまう問題がある。
【０００８】
シール構造１０１は、液体１０２の固形物が堆積することで、固形物によってＯリング１０６が徐々に圧迫され、Ｏリング１０６が軸体１０３を押圧する力が増加するので、Ｏリング１０６と軸体との摺動抵抗が大きくなり、軸体１０３の摺動を妨げる要因になってしまう。このため、シール構造１０１は、Ｏリング１０６に対する軸体１０３の摺動速度が遅くなり、軸体１０３の動作時間に変動を及ぼし、軸体１０３が安定した往復動作を行うことが困難であった。
【０００９】
また、Ｏリング１０６に固形物が堆積した状態で動作を続けた場合、Ｏリング１０６と軸体１０３との間に固形物を噛み込むことで、Ｏリング１０６が破損するという問題もあった。
【００１０】
これらの問題に対して、特許文献１には、軸体の摺動部に固形物が堆積することを防ぐための技術が開示されている。特許文献１に記載のシール構造では、シール材としてグランドパッキンを使用し、液体とグランドパッキンとが接する部分に液体そのものが進入しないように、グランドパッキンと液体との間にリンス液を注入する構造を採用している。その結果、リンス液を流し込むことによって、リンス液が障壁となってグランドパッキン周辺に液体の固形物が付着することが防止される。
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載のシール構造では、液体とリンス液とが混じり、成分比率が変わってしまう問題と、リンス液を注入する設備が必要であるので製造コストが増加してしまう問題があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記関連する技術の課題を解決することができるシール構造を提供することを目的とする。本発明の目的の一例は、シール部材の周囲に堆積した固形物によってシール部材が破損することを防ぎ、軸体の動作安定性を向上することができるシール構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成するため、本発明に係るシール構造は、流体中を往復移動する軸体と、軸体を軸方向に移動可能に支持する軸穴を有する支持部材と、軸体が摺動する穴を有する環状に形成され、軸穴と軸体との間を封止するように配されたシール部材と、シール部材に隣接して配され、シール部材の前記軸方向に対する位置を固定するための固定部材と、を備える。固定部材は、軸体が挿通する穴を有する環状に形成され、内周部または外周部の少なくとも一方に、径方向に切り欠かれると共に前記軸方向に貫通する切り欠き部を有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シール部材の周囲に流体の固形物が堆積することを防ぎ、シール部材の破損を防ぐことによって、軸体の動作安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態のシール構造を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態におけるリング固定部材を説明するための図である。
【図３】第１の実施形態におけるリング固定部材の動作を説明するための断面図である。
【図４】第１の実施形態におけるリング固定部材の他の構成例を示す平面図である。
【図５】第２の実施形態におけるリング固定部材を説明するための図である。
【図６】第３の実施形態におけるリング固定部材を説明するための図である。
【図７】第４の実施形態におけるリング固定部材を説明するための平面図である。
【図８】実施形態におけるリング固定部材の当接部の変形例を示す断面図である。
【図９】本発明に関連するシール構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１に、第１の実施形態のシール構造の断面図を示す。図２に、第１の実施形態におけるリング固定部材を説明するための図を示す。図２において、（ａ）にリング固定部材の、図１におけるＡ−Ａ線に沿った平面図を示し、（ｂ）にリング固定部材の、（ａ）おけるＢ―Ｂ線に沿った断面図を示す。
【００１８】
図１に示すように、実施形態のシール構造１は、液体２中を往復移動する軸体３と、軸体３を軸方向に移動可能に支持する軸穴４ａ、５ａを有する支持部材としての、一組の上部ハウジング４及び下部ハウジング５と、軸体３が摺動する穴６ａを有する環状に形成され、軸穴５ａと軸体３との間を封止するように配されたシール部材としてのＯリング６と、Ｏリング６に隣接して配され、Ｏリング６の軸方向に対する位置を固定するための固定部材としてのリング固定部材７と、を備えている。
【００１９】
また、シール構造１は、上部ハウジング４と下部ハウジング５とを一体的に固定する複数の締結ネジ８と、上部ハウジング４と下部ハウジング５との間を封止するように配された別のＯリング９と、を備えている。
【００２０】
軸体３は、一端が駆動機構（不図示）に連結されており、軸穴４ａ、５ａに沿って軸方向に往復移動される。
【００２１】
上部ハウジング４は、軸体３が往復移動する液体２側に配置されている。下部ハウジング５の軸穴５ａの周囲には、Ｏリング６が配置される第１の凹部１１と、リング固定部材７が配置される第２の凹部１２とが隣接して設けられている。また、下部ハウジング５には、別のＯリング９が配置される第３の凹部１３が、第２の凹部１２の外周側に形成されている。
【００２２】
Ｏリング６は、シリコンゴム等の弾性材料によって形成されている。Ｏリング６は、軸穴５ａに支持される軸体３が穴６ａに通されて、下部ハウジング５の第１の凹部１１内に配置されている。
【００２３】
図２（ａ）には、リング固定部材７における、Ｏリング６側に隣接する面の平面図を示している。リング固定部材７は、図２（ａ）に示すように、軸体３が挿通する穴７ａを有する環状に形成され、外周部に、径方向に切り欠かれると共に軸方向に貫通する切り欠き部１４を有する。切り欠き部１４は、リング固定部材７の周方向に沿って複数形成されている。
【００２４】
リング固定部材７は、複数の切り欠き部１４が形成されることによって、周方向に隣接する切り欠き部１４の間に、穴７ａから放射状に延びる複数の当接部１５を有している。
【００２５】
各当接部１５の内周側には、図２（ｂ）に示すように、Ｏリング６に隣接する側の面に、Ｏリング６に当接する山状をなす２つの当接面１５ａが形成されている。また、当接部１５は、２つの当接面１５ａがなす頂部１６が、リング固定部材７の径方向に沿って直線状に延びている。したがって、リング固定部材７には、各当接部１５の頂部１６が放射状に形成されている。リング固定部材７は、放射状に延びる複数の頂部１６を有することによって、Ｏリング６を円滑に弾性変形させ、Ｏリング６の周方向の複数の箇所において、頂部１６でＯリング６を均等に押圧することが可能になる。
【００２６】
なお、当接部の頂部は、直線状に限定されるものではなく、必要に応じて、例えば、径方向に対して曲げられた曲線状に形成されてもよいことは勿論である。
【００２７】
また、リング固定部材７の当接部１５の外周側には、Ｏリング６に当接する平面１５ｂが、穴７ａの軸方向に直交して形成されている。リング固定部材７は、平面１５ｂを有することで、Ｏリング６の外周側を第１の凹部１１の底面に押し付けることができる。
【００２８】
以上のように構成されたシール構造１について、リング固定部材７とＯリング６の動作を説明する。図３（ａ）〜図３（ｃ）に、第１の実施形態におけるリング固定部材７の動作を説明するための断面図を示す。
【００２９】
シール構造１では、図３（ａ）に示すように、Ｏリング６に隣接してリング固定部材７が配置されている。シール構造１では、軸体３が軸方向に移動することに伴って、Ｏリング６が軸体３に引きずられて、下部ハウジング部５の第１の凹部１１内で、軸体３の移動方向に移動する。軸体３がＯリング６側（図３中の下方）に移動したとき、軸体３と共にＯリング６がリング固定部材７から離れる方向に移動され、図３（ａ）に示すように、Ｏリング６とリング固定部材７との間に隙間が生じる。
【００３０】
このとき、Ｏリング６とリング固定部材７との間に生じた隙間を通して、Ｏリング６の周囲とリング固定部材７の切り欠き部１４とが連通される。そして、続いて、軸体３がリング固定部材７側（図３中の上方）に移動したとき、軸体３と共にＯリング６がリング固定部材７に近接する方向に移動されることで、Ｏリング６の周囲の固形物が切り欠き部１４に押し出される。また、図１に示すように、上部ハウジング４の上方の液体２は、上部ハウジング４及び下部ハウジング５の軸穴４ａ、５ａを通り、リング固定部材７の周囲、及びＯリング６の周囲に到達する。
【００３１】
したがって、シール構造１では、軸体３が軸方向に沿って往復移動する度に、液体２がリング固定部材７の複数の切り欠き部１４から、リング固定部材７とＯリング６との間に流れ込むと共に、Ｏリング６の周囲から切り欠き部１４に流れ出るので、液体２中の固形物がＯリング６の周囲に堆積することが防止される。
【００３２】
上述した動作に加えて、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、軸体３がリング固定部材７側に移動したとき、軸体３と共にＯリング６がリング固定部材７に近接する方向に移動され、リング固定部材７の当接部１５の当接面１５ａが、Ｏリング６に押し付けられる。このとき、Ｏリング６は、リング固定部材７の当接部１５によって弾性変形され、Ｏリング６に付着した固形物が、Ｏリング６から離れる。Ｏリング６から離れた固形物は、軸体３の移動に伴って、切り欠き部１４に押し出される。また、リング固定部材７とＯリング６が当接したときに、リング固定部材７の山状をなす２つの当接面１５ａとＯリング６の周面との間に隙間が生じ易くなるので、この隙間を通して液体２が流動し、Ｏリング６の周囲の固形物を切り欠き部１４に押し出し易くされている。
【００３３】
したがって、仮にＯリング６の周囲に固形物が堆積した場合であっても、軸体３がＯリング固定部材７側に移動することによって、当接部１５の頂部１６が、Ｏリング６に押し当てられる。そして、続く軸体３の往復運動によって、堆積した固形物は、Ｏリング固定部材７の切り欠き部１４に向かって押し出され、切り欠き部１４からリング固定部材７の外部に流れ出る。このため、液体２中の固形物がＯリング６の周囲に堆積することが更に防止される。
【００３４】
上述したように、実施形態のシール構造１は、外周部に切り欠き部１４が形成されたリング固定部材７を備えることによって、切り欠き部１４を通してＯリング６の周囲から液体２の固形物を押し出すことが可能になるので、Ｏリング６の周囲に固形物が堆積することを防ぎ、Ｏリング６の破損を防ぐことができる。その結果、シール構造１は、Ｏリング６の状態を適正に保ち、軸体３の動作安定性を向上することができる。
【００３５】
加えて、シール構造１は、山状の当接面１５ａを有する当接部１５が形成されたリング固定部材７を備えることによって、Ｏリング６の弾性を利用して、リング固定部材７の当接部１５がＯリング６を押圧して弾性変形させることで、Ｏリング６の周囲に付着した固形物を円滑に切り欠き部１４に押し出すことが可能になる。また、シール構造１は、リング固定部材７の山状の当接面１５ａとＯリング６の周面との間に生じた隙間を通って液体２が流動し易くなり、Ｏリング６の周囲から切り欠き部１４に固形物を押し出し易くすることができる。このため、Ｏリング６の周囲に固形物が堆積することを更に防ぎ、Ｏリング６の破損を防ぐことができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、シール部材として、弾性材料からなるＯリング６が用いられたが、リング固定部材の当接面に接する部分の少なくとも一部が弾性材料からなる他のシール部材が用いられてもよい。例えば一部が金属材料からなるシール部材が用いられた場合においても、リング固定部材が、軸方向に直交する方向に対して傾斜または湾曲した当接面を有することによって、リング固定部材の当接部とシール部材の周面との間に隙間が生じ易くなり、この隙間を通して液体を流動させ易くする効果が得られる。
【００３７】
また、上述した実施形態におけるリング固定部材７は、内周部に山状をなす当接面１５ａが形成されたが、必要に応じて、外周部に形成されてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
図４に、第１の実施形態におけるリング固定部材の他の構成例の平面図を示す。図４に示すように、リング固定部材１７は、リング固定部材７と同様に、穴１７ａを有し、複数の切り欠き部１４及び複数の当接部１５が形成されている。リング固定部材１７の各当接部１５は、外周部に、山状をなす２つの当接面１８ａが形成されている。また、リング固定部材１７の内周部には、Ｏリング６に当接する平面１８ｂが、穴１７ａの軸方向に直交して形成されている。リング固定部材１７は、リング固定部材７と同様の効果が得られ、リング固定部材７の当接面１５ａと比べて当接面１８ａの加工が容易であるので好ましい。
【００３９】
次に、他の実施形態のシール構造について、図面を参照して説明する。他の実施形態のシール構造において、リング固定部材を除く他の構成部材は、第１の実施形態のシール構造１と同一である。このため、他の実施形態では、リング固定部材について説明し、第１の実施形態のシール構造１と同一の構成部材には第１の実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
なお、他の実施形態におけるリング固定部材は、上述したリング固定部材７、１７が有する山状の当接面１５ａ、１８ａを備えていないが、上述したリング固定部材７、１７と同様に、山状の当接面が形成されてもよい。この場合にも、第１の実施形態と同様に、Ｏリング６の周囲に付着した固形物を、当接面によってＯリング６の周囲から切り欠き部１４に押し出す効果が得られる。
【００４１】
（第２の実施形態）
図５に、第２の実施形態におけるリング固定部材を説明するための図を示す。図５において、（ａ）にリング固定部材の平面図を示し、（ｂ）にリング固定部材によってＯリングが固定された状態の断面図を示す。
【００４２】
図５（ａ）に示すように、第２の実施形態におけるリング固定部材２７は、軸体３が挿通する穴２７ａを有する環状に形成され、外周部に、径方向に切り欠かれると共に軸方向に貫通する切り欠き部２４を有する。リング固定部材２７は、複数の切り欠き部２４が形成されることによって、周方向に隣接する切り欠き部２４の間に、穴２７ａから放射状に延びる複数の当接部２５を有している。
【００４３】
図５（ｂ）に示すように、切り欠き部２４は、リング固定部材２７とＯリング６とが当接した状態で、リング固定部材２７の外周から、Ｏリング６の内径と外径と間の中間径の位置の手前まで延ばされるように切り欠かれている。つまり、リング固定部材２７は、切り欠き部２４の径方向の長さが、リング固定部材７の切り欠き部１４と比較して小さくされている。
【００４４】
そして、リング固定部材２７は、穴２７ａの内径が軸体３の外径に近づけて形成されており、上述したリング固定部材７に比べて、リング固定部材２７の内周部と軸体３の外周部との間の隙間が小さくされている。これによって、軸体３と共にＯリング６が移動したときに、リング固定部材２７の穴２７ａと軸体３との隙間にＯリング６が噛み込むことが防止され、リング固定部材２７が、いわゆるバックアップリングとしての機能を奏する。
【００４５】
第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、Ｏリング６の周囲に、液体２の固形物が堆積することを防ぎ、軸体３の動作安定性を向上することができる。
【００４６】
加えて、第２の実施形態によれば、リング固定部材２７が、バックアップリングとしても機能するので、軸体３と共に移動したＯリング６が、リング固定部材２７の穴２７ａと軸体３との隙間に噛み込むことを防止できる。
【００４７】
したがって、本実施形態は、リング固定部材２７によって、Ｏリング６の変形を防止する効果を高める必要がある場合に適当されて好ましい。
【００４８】
（第３の実施形態）
図６に、第３の実施形態におけるリング固定部材を説明するための図を示す。図６において、（ａ）にリング固定部材の平面図を示し、（ｂ）にリング固定部材によってＯリングが固定された状態の断面図を示す。図６において、（ｃ）にリング固定部材の当接部に、山状をなす当接面が形成された構成例の平面図を示す。
【００４９】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、第３の実施形態におけるリング固定部材３７は、軸体３が挿通する穴３７ａを有する環状に形成され、内周部に、径方向に切り欠かれると共に軸方向に貫通する切り欠き部３４を有する。リング固定部材３７は、複数の切り欠き部３４が形成されることによって、周方向に隣接する切り欠き部３４の間に、外周部から穴３７ａに向かって放射状に延びる複数の当接部３５を有している。
【００５０】
また、図６（ｃ）に示すように、第３の実施形態におけるリング固定部材３７においても、内周部に形成された当接部３５に、Ｏリング６に当接する山状をなす２つの当接面３５ａが形成されてもよい。また、リング固定部材３７の当接部３５の外周側には、Ｏリング６に当接する平面３８ｂが、穴３７ａの軸方向に直交して形成されている。
【００５１】
第３の実施形態においても、リング固定部材３７を備えることで、第１の実施形態と同様に、Ｏリング６の周囲に、液体２の固形物が堆積することを防ぎ、軸体３の動作安定性を向上することができる。
【００５２】
（第４の実施形態） 
図７に、第４の実施形態におけるリング固定部材の平面図を示す。図７に示すように、第４の実施形態におけるリング固定部材４７は、軸体３が挿通する穴４７ａを有する環状に形成され、内周部及び外周部のそれぞれに、径方向に切り欠かれると共に軸方向に貫通する切り欠き部４４ａ、４４ｂを有している。
【００５３】
第４の実施形態においても、切り欠き部４４ａ、４４ｂが、リング固定部材４７の内周部と外周部にそれぞれ形成されたことで、Ｏリング６の周囲の固形物を、切り欠き部４４ａ、４４ｂに押し出し易くなり、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００５４】
最後に、リング固定部材が有する当接部の形状の他の構成例について説明する。当接部の当接面の形状は、上述した山状に限定されるものではなく、必要に応じて、他の形状に形成されてもよい。
【００５５】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に、リング固定部材が有する当接部の構成例の、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図を示す。
【００５６】
例えば第１の実施形態におけるリング固定部材７は、図８（ａ）に示すように、周方向の一端側から他端側に向かって傾斜する当接面５１ａが形成された当接部５１を有して構成されてもよい。同様に、例えば第１の実施形態におけるリング固定部材７は、図８（ｂ）に示すように、円弧状の当接面５２ａが形成された当接部５２を有して構成されてもよい。
【００５７】
上述のような当接面５１ａ、５２ａを有する当接部５１、５２を適用する場合においても、第１の実施形態と同様に、Ｏリング６の周囲に付着した固形物を、当接面５１ａ、５２ａによってＯリング６の周囲から切り欠き部１４に押し出す効果が得られる。
【００５８】
なお、上述した実施形態のシール構造は、軸体が液体中を往復移動する構成に適用されたが、軸体が気体中を往復移動する構成に適用されてもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００５９】
１  シール構造
２  液体
３  軸体
４  上部ハウジング
５  下部ハウジング
４ａ、５ａ  軸穴
６  Ｏリング
６ａ  穴
７  リング固定部材
７ａ  穴
１４  切り欠き部
【図１】
2013210023.tif 000003
【図２】
2013210023.tif 000004
【図３】
2013210023.tif 000005
【図４】
2013210023.tif 000006
【図５】
2013210023.tif 000007
【図６】
2013210023.tif 000008
【図７】
2013210023.tif 000009
【図８】
2013210023.tif 000010
【図９】
2013210023.tif 000011