(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、該軸に同心的に設けられる部材と、の間の環状隙間に往復動自在に配置されて、密封流体を密封する密封装置において、
金属環と、
該金属環の密封流体側端面のみに固定されると共に、該密封流体側端面から密封流体方向かつ軸表面に向かって延びるシールリップを有したシール部材と、
密封流体と反対側に、前記金属環に隣接して配置されると共に、前記金属環の内周側から前記密封流体方向に延びて、前記金属環の内周とシールリップの根本に当接して、これらを支える支持部を有した軸受け部材と、を備えたことを特徴とする密封装置。
【請求項２】
前記金属環と軸受け部材とは接着固定されることを特徴とする請求項１に記載の密封装置。
【請求項３】
前記支持部は、前記密封流体側端面から徐々に密封流体側に向かって傾斜する傾斜面によって前記シールリップの根本を支えることを特徴とする請求項１または２に記載の密封装置。
【請求項４】
前記軸受け部材に、密封流体側へのダストの侵入を防止するダストリップを設けたことを特徴とする請求項１，２または３に記載の密封装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種装置の軸封部に用いられる密封装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の密封装置としては、たとえば、図３に示すようなものがある。図３は従来技術に係る密封装置の概略構成図である。
【０００３】
すなわち、この密封装置は、高圧ガス（通常は窒素ガス）を封入する、いわゆるガスステー用シールと呼ばれるものである。
【０００４】
このガスステー用シールは、図３に示したように、軸（シャフト（ピストンロッド））２００と、軸２００に同心的に設けられる部材（チューブシリンダ）３００との間の環状隙間に往復動自在に配置されて、密封流体である高圧ガスを密封するものであり、つまり、図中密封流体側Ｇから大気側Ａへ、ガスやオイルなどの流体が漏れるのを防ぐものである。
【０００５】
なお、図においては、説明簡単のため、実際の使用状態ではなく、軸２００および部材３００との配置関係が分かる程度に、模式的に各構成部材を示している（すなわち、軸２００および部材３００の各シールリップへの表面は２点鎖線で示しており、この２点鎖線よりもリップの飛び出た部分はリップのしめ代となる）。
【０００６】
ガスステー用シールは、概略、金属環１０１と、金属環１０１に焼き付け固定されるシール１０２と、から構成され、さらに、これらを支持するための軸受けとして機能するブッシュ１０３が配置されて使用されるものである。
【０００７】
シール１０２は外周側に部材３００と摺動可能に密着するシールリップ１０２ａと、内周側に軸２００と摺動可能に密着するシールリップ１０２ｂを有しており、部材３００との隙間、及び軸２００との隙間を密封して密封流体の漏れを防止している。
【０００８】
また、図に示したように、ブッシュ１０３によって金属環１０１の大気側を支えて、ガスステー用シールの軸方向および軸に対する振れ（傾き）方向の位置ずれを防止して、適正に密封機能を発揮させていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、シールリップ１０２ｂの変形量が大きくなりすぎる（あるいは、軸表面とのクリアランスが大きくなる）ことによる弊害が生じていた。
【００１０】
以下、この弊害について図４を参照して説明する。図４は従来技術に係る密封装置の使用状態における高圧発生時の様子を模式的に示したものである。
【００１１】
図４に示したように、密封流体側Ｇからの高圧によって、シールリップ１０２ｂの変形量が大きくなると、リップのヒール（図中矢印Ｐの部分）がブッシュ１０３と軸２００との隙間にはみ出してしまい、ブッシュ１０３と軸２００とによって押しつぶされて、破損するおそれがあった。
【００１２】
また、シールリップ１０２ｂの変形量が大きくなると、金属環１０１のエッジ（図中矢印Ｑの部分）への応力集中が大きくなり、亀裂等が発生して破損に至るおそれもあった。
【００１３】
さらに、シールリップ１０２ｂの変形量が大きくなると、軸２００表面への接触面積が大きくなりすぎて、摺動部の潤滑不足によるスティックスリップによって異音が発生してしまうこともあった。
【００１４】
以上のような、シールリップ１０２ｂの変形量が大きくなって、上述した弊害が起こる原因としては、以下の点が考えられる。
【００１５】
まず、上述の構成の場合には、金属環はブッシュによって、その大気側（密封流体と反対側）を支えられるため、軸方向および軸に対する振れ（傾き）方向の位置ずれは防止されるものの、金属環とブッシュとは、単に当接させて支える構成であるため、金属環は、軸と垂直方向に対しては自由に移動することが可能であるため、軸偏心等によって移動して軸表面からの距離が大きくなった場合にシールリップ１０２ｂの変形量が大きくなってしまう。
【００１６】
また、シールリップ１０２ｂの根本は、金属環の密封流体側端面よりも大気側にまわり込んで金属環を覆うように設けられていることもシールリップ１０２ｂの変形量を大きくし、図中矢印Ｐの部分に亀裂を生じさせる原因となってしまう。
【００１７】
特に、近年、使用条件として高圧化が進んでおり（例えば、最大圧力１５０ｋｇ／ｃｍ2 の圧力下の条件での使用）、上述した問題はますます大きくなっている。
【００１８】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、シールリップの必要以上の変形を防いで、リップの破損等を防止して適正に密封する品質性に優れた密封装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、軸と、該軸に同心的に設けられる部材と、の間の環状隙間に往復動自在に配置されて、密封流体を密封する密封装置において、金属環と、該金属環の密封流体側端面のみに固定されると共に、該密封流体側端面から密封流体方向かつ軸表面に向かって延びるシールリップを有したシール部材と、密封流体と反対側に、前記金属環に隣接して配置されると共に、前記金属環の内周側から前記密封流体方向に延びて、前記金属環の内周とシールリップの根本に当接して、これらを支える支持部を有した軸受け部材と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
したがって、軸受け部材の支持部によって、金属環の内周が支持されるので、軸表面とシールリップとの位置ずれが抑制され、また、金属環の密封流体側端面から密封流体方向かつ軸表面に向かって延びるシールリップの根本も支持されるためシールリップの変形が低減されると共に、金属環の一部（エッジ等）による応力集中もない。
【００２１】
前記金属環と軸受け部材とは接着固定されるとよい。
【００２２】
したがって、密封流体（特にガス）の漏れが一層防止される。
【００２３】
前記支持部は、前記密封流体側端面から徐々に密封流体側に向かって傾斜する傾斜面によって前記シールリップの根本を支えるとよい。
【００２４】
したがって、シールリップの密封流体と反対側への変形が一層抑制される。
【００２５】
前記軸受け部材に、密封流体側へのダストの侵入を防止するダストリップを設けるとよい。
【００２６】
したがって、密封流体側へのダストの侵入が防止される。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る密封装置について説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概略構成図である。
【００３０】
本実施の形態に係る密封装置は、各種装置の軸封部に用いられて、各種流体を密封するために適用可能であるが、以下、高圧ガス（通常は窒素ガス）を封入する、いわゆるガスステー用シールと呼ばれるものとして適用する場合を例にして説明する。
【００３１】
本実施の形態に係る密封装置（ガスステー用シール）１は、図１に示したように、軸（シャフト（ピストンロッド））２０と、軸２０に同心的に設けられる部材（チューブシリンダ）３０との間の環状隙間に往復動自在に配置されて、密封流体である高圧ガスを密封するものであり、つまり、図中密封流体側Ｇから大気側Ａへ、ガスやオイルなどの流体が漏れるのを防ぐものである。
【００３２】
なお、図においては、説明簡単のため、実際の使用状態ではなく、軸２０および部材３０との配置関係が分かる程度に、模式的に各構成部材を示している（すなわち、軸２０および部材３０の各シールリップへの表面は２点鎖線で示しており、この２点鎖線よりもリップの飛び出た部分はリップのしめ代となる）。
【００３３】
本実施の形態に係る密封装置１は、概略、金属環１１と、金属環１１に焼き付け固定されるシール１２と、大気側（密封流体と反対側）Ａに、金属環１１に隣接して配置されるブッシュ１３と、から構成される。
【００３４】
より詳しく説明すると、シール１２は金属環１１の密封流体側端面に焼き付け固定されており、密封流体側Ｇであって、かつ部材３０の表面側に延びるシールリップ１２ａと、密封流体側Ｇであって、かつ軸２０の表面側に延びるシールリップ１２ｂとを有しており、部材３０との隙間、及び軸２０との隙間を密封して密封流体の漏れを防止している。。
【００３５】
また、軸受けとして機能するブッシュ１３は、大気側Ａに、金属環１１に隣接して配置されると共に、金属環１１の内周側から密封流体方向に向かって延びる支持部１３ａを有しており、この支持部１３ａによって金属環１１の内周とシールリップ１２ｂの根本を支えている。
【００３６】
以上のような構成によって、まず、ブッシュ１３に備えられた支持部１３ａによって金属環１１の内周を支えるため、この金属環１１に固定されたシール１２と軸２０との位置関係が精度良く定められ、クリアランスを低減することができるため、シールリップ１２ｂの変形量（特に、大気側Ａへの変形）を減少させることができると共に、リップのヒールがブッシュ１３と軸２０との隙間にはみ出してしまうことを防止できる。
【００３７】
また、シールリップ１２ｂは、金属環１１の密封流体側端面のみに固定されて、この密封流体側端面から密封流体方向かつ軸２０の表面に向かって延びる（従来技術のように金属環内周にまで覆っていない）構成であり、しかも、そのように構成されたリップの根本を、金属環１１の内周側から密封流体方向に向かって延びる支持部１３ａによって支持されるので、シールリップ１２ｂが密封流体側端面よりも大気側Ａに変形することはなく、金属環１１のエッジ部（上述の図４で示した矢印Ｑの部分）などからの応力集中を防止できる。
【００３８】
さらに、シールリップ１２ｂの変形量が低減されることから、軸２０の表面への接触面積が必要以上に大きくなってしまうことを防いで、異音の発生を防止することができる。
【００３９】
また、シールリップ１２ｂの変形量を低減したことによって、シール肉厚を維持可能なため、ガス抜け効果も増す。
【００４０】
ここで、上述したブッシュ１３の素材としては、樹脂が望ましいが、ガス透過性の低いものであれば、樹脂以外の適当な素材を用いることができる。
【００４１】
なお、ブッシュ１３とシール１２との境界部Ｓについては、ガス透過性を低くすることを重視するのであれば、接着させる方が良く、シールリップ１２ｂの変形量の低減を重視するのであれば、接着させない方が良い。
【００４２】
したがって、接着させるか否かについては、使用条件等に応じて適宜決めれば良い。
【００４３】
このように、ガス透過性の低い（通常はシール１２に用いられるゴムよりも樹脂等の方がガス透過性は低い）ブッシュ１３とガス透過のない金属環１１が組み合わされた構成となるため、ガス抜け防止効果が高くなる。
【００４４】
ここで、金属環１１とブッシュ１３の境界部（金属環１１の内周側境界部Ｔおよび大気側境界部Ｕ）については、ガス抜け防止効果を良くするために、接着させた方が望ましい。
【００４５】
また、ブッシュ１３に、ダストリップ１３ｂを設ければ、大気側Ａから密封流体側Ｇへのダスト（ごみや埃等）の侵入を防止することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図２には、本発明の第２の実施の形態が示されている。本実施の形態では、ブッシュに設ける支持部のシールリップの根本を支える面を傾斜面とする構成としている。
【００４７】
その他の構成および作用については第１の実施の形態と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４８】
図２は本発明の第２の実施の形態に係る密封装置の概略構成図である。
【００４９】
図に示したように、ブッシュ１３に備えられた支持部１３ｃのシール１２への境界部Ｖを金属環１１の密封流体側端面から密封流体側Ｇへ向かって傾斜する傾斜面としている。
【００５０】
このように構成することで、シールリップ１２ｂの大気側Ａへの変形をより一層低減させることが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、軸受け部材の支持部によって、金属環の内周を支持するので、軸表面とシールリップとの位置ずれを抑制すると共に、シールリップの根本も支持するためシールリップの変形を軽減することができる。
【００５２】
また、軸受け部材の支持部は、金属環の内周側から延びて、金属環の密封流体側端面から密封流体方向かつ軸表面に向かって延びるシールリップの根本も支持するので、金属環の一部（エッジ等）による応力集中をなくすことができる。
【００５３】
さらに、シールリップの変形を軽減したことによって、軸表面への接触面積を必要以上に大きくしてしまうことを防ぐことが可能となり、異音の発生を防止できる。
【００５４】
金属環と軸受け部材とを接着固定すれば、密封流体（特にガス）の漏れを一層防止できる。
【００５５】
支持部は、密封流体側端面から徐々に密封流体側に向かって傾斜する傾斜面によってシールリップの根本を支えるようにすれば、シールリップの密封流体と反対側への変形を一層抑制することができる。
【００５６】
軸受け部材に、密封流体側へのダストの侵入を防止するダストリップを設ければ、密封流体側へのダストの侵入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る密封装置の概略構成図である。
【図２】図２は本発明の第２の実施の形態に係る密封装置の概略構成図である。
【図３】図３は従来技術に係る密封装置の概略構成図である。
【図４】図４は従来技術に係る密封装置の使用状態における高圧発生時の様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１  密封装置
１１  金属環
１２  シール
１２ａ  シールリップ
１２ｂ  シールリップ
１３  ブッシュ
１３ａ，１３ｃ  支持部
１３ｂ  ダストリップ
２０  軸
３０  部材
【図１】
0003785808.tif 000002
【図２】
0003785808.tif 000003
【図３】
0003785808.tif 000004
【図４】
0003785808.tif 000005