特許 6472283 高温ガスバルブ用シール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6472283

(24)【登録日】2019年2月1日

(45)【発行日】2019年2月20日

(54)【発明の名称】高温ガスバルブ用シール装置

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/22 20060101AFI20190207BHJP

   F16J 15/24 20060101ALI20190207BHJP

   F02D 9/02 20060101ALI20190207BHJP

   F02D 9/04 20060101ALI20190207BHJP

【ＦＩ】

   F16J15/22

   F16J15/24

   F02D9/02 Z

   F02D9/04 Z

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-50816(P2015-50816)

(22)【出願日】2015年3月13日

(65)【公開番号】特開2016-169827(P2016-169827A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2017年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003263

【氏名又は名称】三菱電線工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086737

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 和秀

(72)【発明者】

【氏名】柏原 一之

(72)【発明者】

【氏名】田窪 毅

(72)【発明者】

【氏名】本田 照一

(72)【発明者】

【氏名】池田 毅

【審査官】 谷口 耕之助

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３６９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／００７６８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開平０２−０８４０６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００２−１８１１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２４０８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｊ １５／２２

Ｆ０２Ｄ ９／０２

Ｆ０２Ｄ ９／０４

Ｆ１６Ｊ １５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、前記ハウジング内を回転または往復運動するシャフトとの間の隙間に組み込まれて該隙間を軸方向内外でシールするシール装置であって、
無機繊維を編組してなり前記軸方向よりも半径方向に幅広の環状のシール部材と、
前記シール部材をその両面から挟み込むと共にその挟み込み状態を維持する、前記軸方向よりも半径方向に幅広の一対の押さえ板材と、
を備え、
前記シール部材の半径方向内端は、前記押さえ板材の半径方向内端より半径方向内側に突出しており、
前記シール部材の半径方向外端は、前記押さえ板材の半径方向外端より半径方向外側に突出しており、
前記押さえ板材の挟み込む力によって前記シール部材が軸方向に圧縮されることによって、前記シール部材の半径方向内端は、半径方向内側にさらに突出し、且つ、前記シール部材の半径方向外端は、半径方向外側にさらに突出することが可能となっており、
前記シール部材は、前記無機繊維が編組された紐状で且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、
前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている、
ことを特徴とするシール装置。

【請求項2】

ハウジングと、前記ハウジング内を回転または往復運動するシャフトとの間の隙間に組み込まれて該隙間を軸方向内外でシールするシール装置であって、
無機繊維を編組してなり前記軸方向よりも半径方向に幅広の環状のシール部材と、
前記シール部材をその両面から挟み込むと共にその挟み込み状態を維持する、前記軸方向よりも半径方向に幅広の一対の押さえ板材と、
を備え、
前記シール部材の半径方向内端は、前記押さえ板材の半径方向内端より半径方向内側に突出しており、
前記シール部材の半径方向外端は、前記押さえ板材の半径方向外端より半径方向外側に突出しており、
前記押さえ板材の挟み込む力によって前記シール部材が軸方向に圧縮されることによって、前記シール部材の半径方向内端は、半径方向内側にさらに突出し、且つ、前記シール部材の半径方向外端は、半径方向外側にさらに突出することが可能となっており、
前記シール部材は、いずれも前記無機繊維が編組されたシート体が丸められ且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、
前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている、
ことを特徴とするシール装置。

【請求項3】

ハウジングと、前記ハウジング内を回転または往復運動するシャフトとの間の隙間に組み込まれて該隙間を軸方向内外でシールするシール装置であって、
無機繊維を編組してなり前記軸方向よりも半径方向に幅広の環状のシール部材と、
前記シール部材をその両面から挟み込むと共にその挟み込み状態を維持する、前記軸方向よりも半径方向に幅広の一対の押さえ板材と、
を備え、
前記シール部材の半径方向内端は、前記押さえ板材の半径方向内端より半径方向内側に突出しており、
前記シール部材の半径方向外端は、前記押さえ板材の半径方向外端より半径方向外側に突出しており、
前記押さえ板材の挟み込む力によって前記シール部材が軸方向に圧縮されることによって、前記シール部材の半径方向内端は、半径方向内側にさらに突出し、且つ、前記シール部材の半径方向外端は、半径方向外側にさらに突出することが可能となっており、
前記シール部材は、いずれも前記無機繊維が編組されたシート体が折り畳まれ且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、
前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている、
ことを特徴とするシール装置。

【請求項4】

前記シール部材の半径方向内端の前記押さえ板材からの半径方向内側への突出量Ｃ１と前記シール部材の半径方向のシール幅Ａとの関係が、０．１≦Ｃ１／Ａ≦０．４の不等式を満足する、
請求項１ないし３のいずれかに記載のシール装置。

【請求項5】

前記シール部材の半径方向外端の前記押さえ板材からの半径方向外側への突出量Ｃ２と前記シール部材の半径方向のシール幅Ａとの関係が、０．１≦Ｃ２／Ａ≦０．４の不等式を満足する、
請求項１ないし３のいずれかに記載のシール装置。

【請求項6】

前記Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃとしたとき、前記シール部材の半径方向のシール幅Ａと、前記突出量Ｃとの関係が、０．１≦Ｃ／Ａ≦０．４の不等式を満足する、
請求項４または５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、高温ガスバルブにおいてハウジングとシャフトとの間の隙間をシールするためのシール装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

内燃機関において、バタフライ弁やポペット弁等は、高温ガスバルブとして、高温ガスを吸気したり、排気したりするために使用される。この高温ガスバルブは、弁体と、これを駆動するシャフトと、弁体を収納するハウジングとを備える。ハウジングは、弁体を収納する本体ハウジングと、本体ハウジングの一部開口から延長される延長ハウジングとを備え、シャフトは、その一端側が延長ハウジングから前記一部開口を介し本体ハウジング内に挿入されて弁体に接続され、その他端側はシャフト駆動機構に接続されている。

【0003】

シール装置は、延長ハウジングとシャフトとの間の隙間に装着され、本体ハウジング内の高温ガスが前記一部開口を介して前記隙間からシャフト駆動機構側へ漏出しないように、前記隙間をシールする。

【0004】

なお、かかるシール装置に関連する特許文献を、以下に代表的に、数例、掲載する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許５３４５７０８号公報

【特許文献2】特許５３３５１６７号公報

【特許文献3】特許４３０７２１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した内燃機関に使用される高温ガスバルブは、ガス温度が６５０℃から８００℃以上であるため、シール装置が装着される前記隙間周辺は、５００℃以上の高温環境にあることが予想される。そのためシール装置は、耐熱性が要求される。また、シャフトは、ハウジング内を回転や往復の運動をするために、シール装置は、ハウジングとシャフトとの摺動接触で早期に摩耗しない耐摩耗性および強度も必要である。

【0007】

さらに、シール装置として、高温ガスバルブ用として、基本的に要求される耐熱、耐摩耗、および強度の各性能に加えて、ハウジングとシャフトとの間の隙間の大きさに対応して該隙間を的確にシールできるシール装置が望まれる。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、耐熱、耐摩耗、および高強度の基本的な性能に加えて、ハウジングとシャフトとの隙間のサイズに合わせて該隙間を的確にシールできることで、高温ガスバルブ用として苛酷な高温環境下で使用されても、所望のシール性能を長期に亘り安定して発揮できるシール装置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】

【0009】

上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を提供する。

【0010】

本発明に係るシール装置は、ハウジングと、前記ハウジング内を回転または往復運動するシャフトとの間の隙間に組み込まれて該隙間を軸方向内外でシールするシール装置であって、
無機繊維を編組してなり前記軸方向よりも半径方向に幅広の環状のシール部材と、
前記シール部材をその両面から挟み込むと共にその挟み込み状態を維持する、前記軸方向よりも半径方向に幅広の一対の押さえ板材と、
を備え、
前記シール部材の半径方向内端は、前記押さえ板材の半径方向内端より半径方向内側に突出しており、
前記シール部材の半径方向外端は、前記押さえ板材の半径方向外端より半径方向外側に突出しており、
前記押さえ板材の挟み込む力によって前記シール部材が軸方向に圧縮されることによって、前記シール部材の半径方向内端は、半径方向内側にさらに突出し、且つ、前記シール部材の半径方向外端は、半径方向外側にさらに突出することが可能となっており、
前記シール部材は、前記無機繊維が編組された紐状で且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、
前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている、
ことを特徴とする。

【0011】

本発明によれば、シール部材は、編組された無機繊維からなるので、高耐熱、高耐摩耗、高強度を有しており、且つ、シール部材は一対の押さえ板材によってその両面から軸方向に押圧圧縮されるので、無機繊維が緻密に圧縮され、これによって高密度なシール性能を有している。そのうえ、シール部材の半径方向内端や半径方向外端の突出量は押さえ板材による押圧圧縮を調整することで適正に制御することができるので、シール部材は、シャフトの外周面やハウジングの内周面を傷つけずにこれらの面に適正な面圧で当接して十分なシール効果が得られ、これにより、長期に亘り高度に安定的に目的とする隙間をシールして、高温ガスの漏出を有効に防止することができる。

【0012】

好ましくは、前記シール部材は、前記無機繊維が編組された紐状で且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、
前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている。

【0013】

好ましくは、前記シール部材は、いずれも前記無機繊維が編組されたシート体が丸められ且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、
前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている。

【0014】

好ましくは、前記シール部材は、いずれも前記無機繊維が編組されたシート体が折り畳まれ且つ半径が順次異なる複数の中間体からなり、前記各中間体は、半径方向に並置されて、前記押さえ板材で挟み込まれている。

【0015】

好ましくは、前記シール部材の半径方向内端の前記押さえ板材からの半径方向内側への突出量Ｃ１と前記シール部材の半径方向のシール幅Ａとの関係が、０．１≦Ｃ１／Ａ≦０．４の不等式を満足する。

【0016】

好ましくは、前記シール部材の半径方向外端の前記押さえ板材からの半径方向外側への突出量Ｃ２と前記シール部材の半径方向のシール幅Ａとの関係が、０．１≦Ｃ２／Ａ≦０．４の不等式を満足する。

【0017】

好ましくは、前記Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃとしたとき、前記シール部材の半径方向のシール幅Ａと、前記突出量Ｃとの関係が、０．１≦Ｃ／Ａ≦０．４の不等式を満足する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、耐熱、耐摩耗、および高強度の基本的な性能に加えて、ハウジングとシャフトとの隙間のサイズに合わせて該隙間を的確にシールできることで、高温ガスバルブ用として苛酷な高温環境下で使用されても、所望のシール性能を長期に亘り安定して発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態１のシール装置を備えた高温ガスバルブの概略構成断面図。

【図2】図１の平面図。

【図3】シール部材の部分拡大図。

【図4】本発明の実施形態２のシール装置を備えた高温ガスバルブの概略構成断面図。

【図5】実施形態２において、シール装置の正面図。

【図6】実施形態２において、シール部材の斜視図。

【図7】本発明の実施形態３のシール装置を備えた高温ガスバルブの概略構成断面図。

【図8】実施形態３において、シートの斜視図。

【図9】実施形態３において、図７のシートを丸める途中の斜視図。

【図10】実施形態３において、図７のシートを丸めた状態の斜視図。

【図11】実施形態３において、図９のシールを環状にした斜視図。

【図12】本発明の実施形態４のシール装置を備えた高温ガスバルブの概略構成断面図。

【図13】実施形態４において、シートの斜視図。

【図14】図１２のシートを折り畳む途中の斜視図。

【図15】図１２のシートを折り畳んだ状態の斜視図。

【図16】図１４のシール部材を環状にした斜視図。

【図17】その他の実施形態のシール装置の概略構成図。

【図18】さらにその他の実施形態のシール装置の概略構成図。

【図19】さらにその他の実施形態のシール装置の概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係るシール装置を説明する。

【0021】

(実施形態１)
図１ないし図３を参照して、実施形態１を説明する。

【0022】

図１は本発明の実施形態１のシール装置を備えた高温ガスバルブの概略的な側面断面図であり、図２は概略的な平面図であり、図３はシール装置の要部の部分拡大図である。

【0023】

図１および図２を参照して、１は、内燃機関における吸気ガスや排気ガス通路に配置されるバタフライ弁やポペット弁等の高温ガスバルブである。

【0024】

高温ガスバルブ１は、ハウジング２を備える。ハウジング２は、本体ハウジング２ａと、延長ハウジング２ｂとを有し、延長ハウジング２ｂには隔壁３が設けられている。本体ハウジング２ａは、高温ガスの吸気や排気の通路側４に配置され、内部に弁体(図示略)が設けられる。延長ハウジング２ｂ内部は、シャフト６が挿入されるシャフト駆動機構側５となる。

【0025】

シャフト６は、延長ハウジング２ｂ内を回転したり往復したりして弁体を駆動するシャフトであり、その一端側６ａは隔壁３の開口３ａを介して通路側４内の弁体に接続され、その他端側６ｂは、延長ハウジング２ｂ外へ延び、シャフト駆動機構(図示略)に接続されている。

【0026】

シャフト６は、高温ガスバルブ１が、バタフライ弁であるときはハウジング２内を回転駆動され、ポペット弁であるときは、ハウジング２内を軸方向に沿って往復駆動される。

【0027】

シール装置８は、延長ハウジング２ｂ内に配置されて、本体ハウジング２ａ内の高温ガスが隔壁３の開口３ａから延長ハウジング２ｂ内に入り、さらに、延長ハウジング２ｂとシャフト６との間の隙間から延長ハウジング２ｂ外のシャフト駆動機構側へと漏出しないように、該隙間を軸方向内外でシール(閉塞)する。

【0028】

シール装置８は、シール部材９と、一対の押さえ板材１０ａ，１０ｂと、締結部材１１とからなる。シール部材９は、無機繊維を編組してなり半径方向に幅広の環状部材である。

【0029】

シール部材９は、軸封部品として、例えば、図３(ａ)に示すように、外周を補強する補強編糸９１と、内部を補強する補強編糸９２とが格子編により角形編組体に編組されたグランドパッキンである。また、シール部材９は、図３(ｂ)に示すように、一方の対向する角部および内部を通る経路９３、または他の対向する角部および内部を通る経路９４を通過する編糸には、補強編糸９１が使用されている。

【0030】

シール部材９の４側面部および内部を通る経路９５を通過する編糸には、補強編糸９２が使用されている。補強編糸９１は、膨張黒鉛の外周に補強材が設けられている。このような補強編糸９１，９２としては、所定厚さ、所定幅の帯状の膨張黒鉛シートを複数枚積層し、その表面を高強度繊維でニット編または袋編して被覆したもの、あるいは金属線などで膨張黒鉛の外周を螺旋状に巻回したものなどが用いられる。

【0031】

高強度の無機繊維としては、具体的には、炭素繊維、金属繊維、アラミッド繊維、ガラス繊維、セラミック繊維などが挙げられる。金属線としては、ステンレス、銅合金、アルミ合金、モネル、インコネルなどからなる。無機繊維には、これらの複合材を含む。また、強化無機繊維を含む。ガラス繊維や金属繊維を炭素繊維と複合化して強化した複合強化材でもよい。炭化珪素繊維をセラミックスと複合化した強化材でもよい。無機繊維を結晶で分類すると、ガラス繊維、ロックウール等の非晶質繊維や、炭素繊維、アルミナ繊維等の多結晶繊維や、とウォラストナイトやチタン酸カリウム繊維等の単結晶繊維でもよい。

【0032】

図１および図２に戻って、押さえ板材１０ａ，１０ｂは、シール部材９をその両面から挟み込む、半径方向に幅広の環状板材である。押さえ板材１０ａ，１０ｂは、主に５００℃以上の高温に対して耐熱性を有する金属材料、例えばステンレス鋼で作られる。

【0033】

締結部材１１は、ネジからなり、上側の押さえ板材１０ａからシール部材９を貫通し、下側の押さえ板材１０ｂに挿通され、それを締め込むことで、シール部材９をその両面の押さえ板材１０ａ，１０ｂによって軸方向に圧縮し、且つ、その圧縮状態を維持するものである。締結部材１１も、主に５００℃以上の高温に対して耐熱性を有する金属材料、例えばステンレス鋼で作られる。

【0034】

シール部材９は、締結部材１１の締結力による押さえ板材１０ａ，１０ｂにより圧縮されることによって、それを構成する無機繊維間の隙間が極めて緻密(高密度)となって、シール性能が向上する。

【0035】

シール装置８が、延長ハウジング２ｂとシャフト６との間の環状の隙間に装着されると、シール部材９の半径方向内端は、シャフト６の外周面に当接密着し、半径方向外端は、延長ハウジング２ｂの内周面に当接密着する。これによって、シール装置８は、前述した隙間をシールする。

【0036】

シール部材９は、半径方向において所定のシール幅Ａを有し、押さえ板材１０ａ，１０ｂは、半径方向において所定の押さえ幅Ｂを有する。

【0037】

シール部材９の半径方向内端は、押さえ板材１０ａ，１０ｂの半径方向内端より所定の突出量(半径方向内端突出量)Ｃ１でもって半径方向内側に突出している。

【0038】

また、シール部材９の半径方向外端は、押さえ板材１０ａ，１０ｂの半径方向外端より所定の突出量(半径方向外端突出量)Ｃ２でもって半径方向外側に突出している。

【0039】

なお、以上説明したシール部材９の半径方向内外端突出量は、シール装置８を高温ガスバルブ１に装着した状態における突出量である。そのため、装着時におけるシール部材９の突出量が上述した値となるように、装着前におけるシール部材９の大きさをシール部材９の材質等を考慮して設定する必要がある。

【0040】

両突出量Ｃ１，Ｃ２は、同一の突出量であっても、異なった突出量であってもよい。これら突出量Ｃ１，Ｃ２は、押さえ板材１０ａ，１０ｂの挟み込む力によって調整することができる。すなわち、シール部材９は、締結部材１１の締結に伴う押さえ板材１０ａ，１０ｂの挟み込む力によって軸方向に圧縮されると、その半径方向内端は、圧縮前よりも半径方向内側にさらに突出し、その半径方向外端は、圧縮前よりも半径方向外側にさらに突出することが可能となっている。

【0041】

シール装置８は、シール部材９が図１に示すように押さえ板材１０ａ，１０ｂで軸方向に圧縮された状態での半径方向のシール幅Ａと、シール部材９の押さえ板材からの半径方向内外に突出する突出量Ｃ１，Ｃ２との好ましい関係は、
０．１≦Ｃ１／Ａ≦０．４…(１)
０．１≦Ｃ２／Ａ≦０．４…(２)
の不等式を満足する。

【0042】

勿論、Ｃ１＝Ｃ２＝Ｃであれば、シール部材９の半径方向のシール幅Ａと、突出量Ｃとの好ましい関係は、
０．１≦Ｃ／Ａ≦０．４…(３)
の不等式を満足する。

【0043】

なお、これらの式において、Ｃ２／Ａ、Ｃ１／Ａ、Ｃ／Ａの値が０．１未満であると、押さえ板材１０ａ，１０ｂがシャフト６の外周面やハウジング２の内週面に接してシャフト６やハウジング２に傷を付ける恐れがある、という不具合が生じ、０．４超であると、シール部材９が使用中に変形しシール性能が低下する、という不具合が生じる。これに対して、Ｃ２／Ａ、Ｃ１／Ａ、Ｃ／Ａの値が、０．１以上で、０．４以下であると、シャフト６の外周面やハウジング２の内週面に傷を付けず、良好なシール性能を維持できる、という効果を発揮することができる。なお、より好ましくは、Ｃ２／Ａ、Ｃ１／Ａ、Ｃ／Ａの値は、０．１５以上、０．３５以下であり、最も好ましくは、０．２以上、０．３以下である。

【0044】

シール部材９のシール幅Ａと、シール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の各突出量Ｃ１，Ｃ２とが上述した関係にあると、シール装置８を構成するシール部材９や、押さえ板材１０ａ，１０ｂ等が、脆い材料や柔軟な材料で製作されている場合に、シール部材９の突出量Ｃ１，Ｃ２が短すぎて、シャフト６やハウジング１に対する面圧が不足して十分なシール効果が得られないとか、逆に、突出量Ｃ１，Ｃ２が長すぎて、シャフト６の外周面やハウジング１の内周面がシール部材９の半径方向内端や半径方向外端で傷を付けられる虞が低減する。

【0045】

シール部材９の軸方向のシール厚さＤは、シール性能に影響する因子であり、シール厚さＤを厚くすれば、シール効果の増大が見込まれる一方、シール厚さＤが厚すぎると、シャフト６の回転や往復運動の抵抗要因となるので、実験により、適宜にシール厚さＤを選定することが好ましい。

【0046】

実施形態１では、シール部材９は、１枚であったが、シール部材９を２層以上の複数枚として、シール性能を向上させてもよい。

【0047】

以上の実施形態１においては、シール部材９は、圧縮される前において、その半径方向内端が、押さえ板材１０ａ，１０ｂの半径方向内端より半径方向内側に突出量Ｃ１で突出し、シール部材９の半径方向外端は、押さえ板材１０ａ，１０ｂの半径方向外端より半径方向外側に突出量Ｃ２で突出している。

【0048】

そして、シャフト６とハウジング１との対向隙間の大小に応じて、締結部材１１の締結に伴う押さえ板材１０ａ，１０ｂからの軸方向圧縮力によって、シール部材９を、軸方向に圧縮することによって、シール部材９の半径方向内端を、半径方向内側にさらに突出させてシャフト６の外周面に当接させてこれとの隙間をシールし、且つ、シール部材９の半径方向外端も、半径方向外側にさらに突出させてハウジング２の内周面に当接させてこれとの隙間をシールする。

【0049】

これによって、シール部材９の半径方向内外の隙間はその大きさに的確に合わせてシールされ、その結果、シャフト６が弁体の開閉のため、回転や往復の運動を高速で行っても、高温ガスが該隙間からシャフト駆動機構側５に漏出せず、該隙間は安定してシールされる。

【0050】

このように実施形態１のシール装置８では、シール部材９は、編組された高耐熱、高耐摩耗、高強度の無機繊維からなり、且つ、シール部材９が押さえ板材１０で軸方向に押圧圧縮されていることで、高密度なシール性能を有しているうえ、シール部材９の半径方向内端や半径方向外端の突出量Ｃ１，Ｃ２が押さえ板材１０による押圧圧縮量の調整で適正に制御されることで、シャフト６の外周面やハウジング１の内周面を傷つけずにこれらの面に適正な面圧で当接して十分なシール効果が得られ、長期に亘り高度に安定的に隙間をシールでき、高温ガスのシャフト駆動機構側への漏出を有効に防止することができる。

【0051】

(実施形態２)
図４ないし図６を参照して本発明の実施形態２を説明する。

【0052】

実施形態２のシール装置８ａにおいて、実施形態１のシール装置８と相違する点を説明すると、実施形態１においては、シール部材９は単一であったが、実施形態２においては、シール部材９は、図４に示すように、順次にシャフト６周りに環状に巻回された複数の紐状の中間体９ａ〜９ｆで構成されている。これら中間体９ａ〜９ｆは、一対の押さえ板材１０ａ，１０ｂ間に並置されている。

【0053】

このような中間体９ａ〜９ｆの並置状態においては、締結部材１１で押さえ板材１０ａ，１０ｂが押圧される前では、中間体９ａ〜９ｆはほぼ断面円形でその直径は所定以上であり、中間体９ａ〜９ｆ全体ではその半径方向のシール幅は一定以上である。この状態で押さえ板材１０ａ，１０ｂで中間体９ａ〜９ｆが押圧圧縮されると、断面が楕円形状に変形され、これにより、その半径方向全体のシール幅Ａは増大し、このシール幅Ａと、シール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の突出量Ｃ１，Ｃ２との関係は前述した式(１)〜(３)の関係を満たすことができる。

【0054】

紐状にする形態は特に限定されないが、例えば、前述した各種の無機繊維を複数本撚った糸を複数本編組して紐状としたり、あるいは、無機繊維を、直接、編紐して、紐状としたりすることができる。紐状の具体形態としては、例えば図３(ａ)(ｂ)を参照して説明したように、補強材が外周に設けられた外周編糸９１と補強材が内部に設けられた内部編糸９２とを格子編により角形編組体に編組して紐状としたり、あるいは、中芯を被覆するように外周編糸９１と内部編糸９２とを袋編により角形編組体に編組することで紐状としたりしてもよい。

【0055】

これら紐状の中間体９ａ〜９ｆおよび押さえ板材１０ａ，１０ｂの材料は、実施形態１と同様である。なお、図４においては、図解の簡略化のため、締結部材１１は図示していないが、押さえ板材１０ａ，１０ｂは、締結部材１１の締結力で、シール部材９をその両面から軸方向で圧縮して、シール性能を発揮できる点は、実施形態１のそれと同様である。

【0056】

これら中間体９ａ〜９ｆそれぞれの半径方向のシール幅は、同一であり、順次に、半径方向の内外径が相違する。すなわち、中間体９ａは外径が最大で、その半径方向外端は、ハウジング２の内周面に当接し、次の中間体９ｂは、その半径方向外端が中間体９ａの半径方向内端に当接し、次の中間体９ｃは、その半径方向外端が中間体９ｂの半径方向内端に当接し、というように、半径方向で隣接する中間体９ａ〜９ｆ同士は、半径方向内端と半径方向外端とが当接する。そして、中間体９ｆは、内径が最小であり、その半径方向内端は、シャフト６の外周面に当接している。

【0057】

これら中間体９ａ〜９ｆは、図５および図６に示すように、それぞれの両端面１２ａ〜１２ｆが市販されている専用のカッターで側面視所定の角度（例えば４５度）に切断されていて、両切断端面１２ａ〜１２ｆは突き合わされている。

【0058】

そのため、これら中間体９ａ〜９ｆのうち、外径が最大の中間体９ａは、その切断端面１２ａがハウジング２の内周面に当接することがなく、内径が最小の中間体９ｆは、その切断端面１２ｆがシャフト６の外周面に当接することがない。

【0059】

これによって、実施形態２のシール装置８ａでは、シール部材９が、シャフト６の外周面や、ハウジング２の内周面との当接で摩耗されにくく、高耐熱、高耐摩耗、高強度、および高ガス漏出防止の各性能を、長期に亘り、安定的に維持できる。

【0060】

(実施形態３)
図７ないし図１１を参照して本発明の実施形態３を説明する。

【0061】

実施形態３のシール装置８ｂにおいて、実施形態１のシール装置８と相違する点を説明すると、実施形態３においては、シール部材９は、図７に示すように、順次にシャフト６周りに巻回された複数の折り畳まれてなるシート状の中間体９ａ〜９ｆで構成され、それらが押さえ板材１０ａ，１０ｂで挟み込まれている点である。これら中間体９ａ〜９ｆは、一対の押さえ板材１０ａ，１０ｂ間に並置されている。

【0062】

この並置の状態は、締結部材１１で押さえ板材１０ａ，１０ｂが押圧される前では、中間体９ａ〜９ｆそれぞれはほぼ断面矩形で半径方向の個別の直径は所定以上であり、各中間体９ａ〜９ｆ全体での半径方向のシール幅は一定以上である。そして、各中間体９ａ〜９ｆは、その両面が押さえ板材１０ａ，１０ｂで軸方向に押圧圧縮されると、半径方向に増大変形し、これにより、その半径方向全体のシール幅Ａは増大し、このシール幅Ａと、シール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の突出量Ｃ１，Ｃ２との関係は前述した式(１)〜(３)の関係を満たすことができる。

【0063】

各中間体９ａ〜９ｆそれぞれ個別のシート状の形態は特に限定されない。また、各中間体９ａ〜９ｆおよび押さえ板材１０ａ，１０ｂの材料は、実施形態１と同様である。なお、図７においては、図面の簡略化のため、締結部材１１は図示していないが、押さえ板材１０ａ，１０ｂは、締結部材１１の締結力で、シール部材９を軸方向で圧縮して、シール性能を発揮できる点は、実施形態１のそれと同様である。

【0064】

これら中間体９ａ〜９ｆは、それぞれ、半径方向の個別のシール幅が同一であるが、半径方向の個別の内外径が順次に相違している。すなわち、中間体９ａは外径が最大で、その半径方向外端は、ハウジング２の内周面に当接し、次の中間体９ｂは、その半径方向外端が中間体９ａの半径方向内端に当接し、次の中間体９ｃは、その半径方向外端が中間体９ｂの半径方向内端に当接し、というように、半径方向で隣接する中間体９ａ〜９ｆ同士は、半径方向内端と半径方向外端とが当接する。そして、中間体９ｆは、内径が最小であり、その半径方向内端は、シャフト６の外周面に当接する。

【0065】

これら中間体９ａ〜９ｆは、図８に示すように、それぞれ、長さ同一で、幅が順次異なるシート１３ａ〜１３ｆを、複数、実施形態では５枚、用いて製作する。ただし、図８では、図解の簡略のため、１枚のシートのみを示しているが、これらシート１３ａ〜１３ｆは同一の長さＬ１で、順次に幅Ｗ１〜Ｗ５が異なる。最大幅はＷ１であり、最小幅はＷ５である。最大幅のシート１３ａは、中間体９ａに対応し、最小幅のシート１３ｆは、中間体９ｆに対応する。

【0066】

これらシート１３ａ〜１３ｆは、無機繊維を編組したものであり、例えば、無機繊維を複数本撚った糸を複数本編組してシート状としたものとか、無機繊維を複数本直接編組してシート状としたものであり、その編組方法には特に限定されない。

【0067】

そして、各シート１３ａ〜１３ｆを、図９に示すように、長さ方向の一端側(内側)から丸めて、図１０に示すように、他端側(外側)まで丸めた丸め体１４ａ〜１４ｆとする。この場合、丸め体１４ａ〜１４ｆの両端面１５ａ〜１５ｆは、無機繊維の端部となるが、丸め体１４ａ〜１４ｆの外周面は、無機繊維の端部とならない。そのため、無機繊維の端部がシャフト６の外周面(摺動面で且つシール面)やハウジング２の内周面(摺動面で且つシール面)に直接接触することはなくなる。

【0068】

次いで、丸め体１４ａ〜１４ｆそれぞれを個別に環状に丸めると共に、その両端面１５ａ〜１５ｆを突き合わせて図１１に示すように、環状にすると、中間体９ａ〜９ｆを製作することができる。これら中間体９ａ〜９ｆを、図７に示すように、押さえ板材１０ａ，１０ｂで挟み込んだ状態で、締結部材１１で軸方向に圧縮すると、実施形態３のシール装置８ｂを得ることができる。

【0069】

実施形態３のシール装置８ｂでは、中間体９ａ〜９ｆのうち、外径が最大の中間体９ａは、その両端の突合せ面１５ａがハウジング２の内周面(摺動面且つシール面)に当接せず、外周面が当接し、内径が最小の中間体９ｆは、その両端の突合せ面１５ｆがシャフト６の外周面(摺動面且つシール面)に当接せず、その外周面が当接する。

【0070】

これによって、実施形態３のシール装置８ｂでは、シール部材９が、シャフト６の外周面や、ハウジング２の内周面との当接で摩耗されにくく、高耐熱、高耐摩耗、高強度、および高ガス漏出防止の各性能を、長期に亘り、安定的に維持できる。

【0071】

(実施形態４)
図１２ないし図１６を参照して本発明の実施形態４を説明する。

【0072】

実施形態４のシール装置８ｃにおいて、実施形態１のシール装置８と相違する点を説明すると、実施形態４においては、シール部材９は、図１２に示すように、順次にシャフト６周りに巻回された複数のシート状に折り畳まれた中間体９ａ〜９ｆで構成されている。そして、各中間体９ａ〜９ｆは、その両面が押さえ板材１０ａ，１０ｂで軸方向に押圧圧縮されると、半径方向に個別に増大変形し、これにより、その半径方向全体のシール幅Ａは増大し、このシール幅Ａと、シール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の突出量Ｃ１，Ｃ２との関係は前述した式(１)〜(３)の関係を満たすことができる。

【0073】

これら中間体９ａ〜９ｆおよび押さえ板材１０ａ，１０ｂの材料は、実施形態１と同様である。なお、図１２においては、図面の簡略化のため、締結部材１１は図示していないが、押さえ板材１０ａ，１０ｂは、締結部材１１の締結力で、シール部材９を軸方向で圧縮して、シール性能を発揮できる点は、実施形態１のそれと同様である。

【0074】

これら中間体９ａ〜９ｆは、半径方向のシール幅は、同一であり、半径方向の内外径が順次相違する。すなわち、中間体９ａは外径が最大で、その半径方向外端は、ハウジング２の内周面に当接し、次の中間体９ｂは、その半径方向外端が中間体９ａの半径方向内端に当接し、次の中間体９ｃは、その半径方向外端が中間体９ｂの半径方向内端に当接し、というように、半径方向で隣接する中間体９ａ〜９ｆ同士は、半径方向内端と半径方向外端とが当接する。そして、中間体９ｆは、内径が最小であり、その半径方向内端は、シャフト６の外周面に当接する。

【0075】

これら中間体９ａ〜９ｆは、図１３に示すように、それぞれ、長さが同一で、幅が順次異なるシート１６ａ〜１６ｆを、複数、実施形態では５枚、用いて製作する。ただし、図１３では、図解の簡略のため、１枚のシートのみを示しているが、これらシート１６ａ〜１６ｆは同一の長さＬ２で、順次に幅Ｗ１〜Ｗ５が異なる。最大幅はＷ１であり、最小幅はＷ５である。最大幅のシート１６ａは、中間体９ａに対応し、最小幅のシート１６ｆは、中間体９ｆに対応する。

【0076】

そして、各シート１６ａ〜１６ｆを、図１４から図１５に示すように、一端側から他端側へその長さＬ２の方向に折り畳んで、折り畳み体１７ａ〜１７ｆを得る。この場合、シート１６ａ〜１６ｆの端部は、無機繊維の端部となるので、折り畳み体１７ａ〜１７ｆの両端面１８ａ〜１８ｆは、無機繊維の端部となるが、折り畳み体１７ａ〜１７ｆの端部以外の表面は無機繊維の端部にはならない。

【0077】

そして、図１６に示すように、折り畳み体１７ａ〜１７ｆを環状に丸め、その両端面１８ａ〜１８ａを突合せると、シート状の中間体９ａ〜９ｆを製作することができる。これら中間体９ａ〜９ｆは、上下一対の押さえ板材１０ａ，１０ｂで挟み込んだ状態で、締結部材１１で軸方向に圧縮すると、実施形態４のシール装置８ｃを得ることができる。中間体９ａ〜９ｆの外周面には、無機繊維の端部が現れないので、無機繊維の端部がシャフト６の外周面(摺動面で且つシール面)やハウジング２の内周面(摺動面で且つシール面)に直接接触することはなくなる。

【0078】

実施形態４のシール装置８ｃでは、中間体９ａ〜９ｆのうち、外径が最大の中間体９ａは、その両端の突合せ面１８ａがハウジング２の内周面に当接することがなく、内径が最小の中間体９ｆは、その両端の突合せ面１８ｆがシャフト６の外周面に当接することがない。

【0079】

これによって、実施形態４のシール装置８ｃでは、シール部材９が、シャフト６の外周面や、ハウジング２の内周面との当接で摩耗されにくく、高耐熱性能、高耐摩耗性能、高強度、および高ガス漏出防止の各性能を、長期に亘り、安定的に維持できる。

【0080】

(その他の実施形態)
図１７は、他の実施形態のシール装置８ｄの断面図である。

【0081】

この実施形態では、締結部材１１が、ボルト１１ａとナット１１ｂ，１１ｃとで構成され、これらによって、シール部材９をその両面から押さえ板材１０ａ，１０ｂによって軸方向に押圧圧縮するようになっている。このシール部材９のシール幅Ａと、シール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の突出量Ｃ１，Ｃ２との関係は前述した式(１)〜(３)の関係を満たすことができる。

【0082】

図１８は、さらに他の実施形態のシール装置８ｆの断面図である。この実施形態では、締結部材１１が、リベットであり、これによって、締結部材１１によってシール部材９をその両面から押さえ板材１０ａ，１０ｂによって押圧圧縮するようになっている。このシール部材９のシール幅Ａとシール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の突出量Ｃ１，Ｃ２との関係は前述した式(１)〜(３)の関係を満たすことができる。

【0083】

図１９は、さらに他の実施形態のシール装置８ｆの断面図である。この実施形態では、断面片仮名の「エ」の字形状の環状の押さえ板材１０ｃであり、この押さえ板材１０ｃは、両側面に環状の溝１０ｄ、１０ｅを有し、この環状の溝１０ｄ、１０ｅ内に、環状のシール部材９ａ，９ｂが配置され、押さえ板材１０ｃに対する上下面からの矢印方向の押圧によって、環状の溝１０ｄ、１０ｅ内に、かしめ付けられている。このかしめによって、両シール部材９ａ，９ｂは、実施形態の締結部材１１と同様の作用でもって、押さえ板材１０ｃに軸方向に押圧圧縮された状態で装着されている。この装着状態でも、シール部材９のシール幅Ａとシール部材９の押さえ板材１０ａ，１０ｂからの半径方向の突出量Ｃ１，Ｃ２との関係は前述した式(１)〜(３)の関係を満たすことができる。

【0084】

以上説明したように、本実施形態によれば、シール部材９は、編組された無機繊維からなるので、高耐熱、高耐摩耗、高強度を有しており、且つ、シール部材９は一対の押さえ板材によってその両面から軸方向に押圧圧縮されるので、無機繊維が緻密に圧縮され、これによって高密度なシール性能を有している。そのうえ、シール部材９の半径方向内端や半径方向外端の突出量は押さえ板材１０ａ，１０ｂ，１０ｃによる押圧圧縮を調整することで適正に制御するとことができるので、シール部材９は、シャフト６の外周面やハウジング２(延長ハウジング２ｂ)の内周面を傷つけずにこれらの面に適正な面圧で当接して十分なシール効果が得られ、これにより、長期に亘り高度に安定的に目的とする隙間をシールして、高温ガスの漏出を有効に防止することができる。

【0085】

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。

【符号の説明】

【0086】

１ 高温ガスバルブ
２ ハウジング
２ａ 本体ハウジング
２ｂ 延長ハウジング
３ 隔壁
４ 通路側
５ シャフト駆動機構側
６ シャフト
８ シール装置
９ シール部材
１０ａ，１０ｂ 押さえ板材
１１ 締結部材
Ａ シール部材９のシール幅
Ｂ 押さえ板材１０ａ，１０ｂの押さえ幅
Ｃ１，Ｃ２ 突出量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】