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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024126426
(43)【公開日】2024-09-20
(54)【発明の名称】シール構造
(51)【国際特許分類】
F16J 15/24 20060101AFI20240912BHJP
F16J 15/18 20060101ALI20240912BHJP
F16J 15/3232 20160101ALI20240912BHJP
F16J 15/3212 20160101ALI20240912BHJP
【ＦＩ】
F16J15/24 Z
F16J15/18 C
F16J15/3232 201
F16J15/3212
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023034795
(22)【出願日】2023-03-07
(71)【出願人】
【識別番号】000229737
【氏名又は名称】株式会社ＰＩＬＬＡＲ
(74)【代理人】
【識別番号】110000280
【氏名又は名称】弁理士法人サンクレスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】日名 純
(72)【発明者】
【氏名】山下 辰佳
(72)【発明者】
【氏名】加門 祐介
【テーマコード（参考）】
3J006
3J043
【Ｆターム（参考）】
3J006AB03
3J006AE16
3J006AE30
3J006AE50
3J006CA03
3J043AA16
3J043BA02
3J043BA07
3J043CA02
3J043CA12
3J043CB13
3J043CB18
3J043HA01
(57)【要約】
【課題】コンタミネーションを抑制しつつ、低温環境下でのシール性能を向上することができるシール構造を提供する。
【解決手段】互いに対向するシールボックス２の円周面２ｄと、回転軸５０の外周面５０ａとの間をシールするシール構造１０は、外周面５０ａの径方向外側に設けられ軸方向一方側に開口する環状溝１２ａを有する合成樹脂製の環状の第１シール部材１２と、第１シール部材１２の環状溝１２ａに係合され低温時における第１シール部材１２の径方向の収縮を抑制する収縮抑制部１３と、第１シール部材１２と外周面５０ａとの間に介在し第１シール部材１２よりも低温時の収縮率が小さく且つ第１シール部材１２と馴染みやすい材料からなる環状の第２シール部材１４と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】互いに対向するシールボックス２の円周面２ｄと、回転軸５０の外周面５０ａとの間をシールするシール構造１０は、外周面５０ａの径方向外側に設けられ軸方向一方側に開口する環状溝１２ａを有する合成樹脂製の環状の第１シール部材１２と、第１シール部材１２の環状溝１２ａに係合され低温時における第１シール部材１２の径方向の収縮を抑制する収縮抑制部１３と、第１シール部材１２と外周面５０ａとの間に介在し第１シール部材１２よりも低温時の収縮率が小さく且つ第１シール部材１２と馴染みやすい材料からなる環状の第２シール部材１４と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
互いに径方向に対向する内側被シール面と外側被シール面との間をシールするシール構造であって、
前記内側被シール面の径方向外側に設けられ、軸方向一方側に開口する環状溝を有する合成樹脂製の環状の第１シール部材と、
前記第１シール部材の前記環状溝に係合され、低温時における前記第１シール部材の径方向の収縮を抑制する収縮抑制部と、
前記第１シール部材と前記外側被シール面との間に介在し、前記第１シール部材よりも低温時の収縮率が小さく且つ前記第１シール部材と馴染みやすい材料からなる環状の第２シール部材と、を備えるシール構造。
前記内側被シール面の径方向外側に設けられ、軸方向一方側に開口する環状溝を有する合成樹脂製の環状の第１シール部材と、
前記第１シール部材の前記環状溝に係合され、低温時における前記第１シール部材の径方向の収縮を抑制する収縮抑制部と、
前記第１シール部材と前記外側被シール面との間に介在し、前記第１シール部材よりも低温時の収縮率が小さく且つ前記第１シール部材と馴染みやすい材料からなる環状の第２シール部材と、を備えるシール構造。
【請求項2】
前記収縮抑制部は、前記環状溝内に嵌め込まれる金属製のＯリングにより構成されている、請求項１に記載のシール構造。
【請求項3】
前記第２シール部材は、膨張黒鉛、膨張黒鉛ヤーン、又は膨張黒鉛パッキンからなる、請求項１又は請求項２に記載のシール構造。
【請求項4】
前記第１シール部材、前記第２シール部材、及び前記収縮抑制部を一組とするシールユニットが、前記内側被シール面と前記外側被シール面との間において軸方向に複数設けられ、
軸方向に隣り合う前記シールユニットの前記第２シール部材同士の間に介在するスペーサをさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のシール構造。
軸方向に隣り合う前記シールユニットの前記第２シール部材同士の間に介在するスペーサをさらに備える、請求項１又は請求項２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、シール構造に関する。
【背景技術】
【0002】
バルブやポンプなどの流体機器において装備されるシール構造として、例えば特許文献１に記載されたグランドパッキンが知られている。このグランドパッキンは、膨張黒鉛により環状に成形され、流体機器の軸（ステム）を包囲するシールボックス（スタフィングボックス）内に設けられる。グランドパッキンは、シールボックス内において軸方向に圧縮されることで径方向に延びるように変形する。この変形によってグランドパッキンの外周面及び内周面が、シールボックスの内周面及び軸の外周面にそれぞれ密着する。これにより、グランドパッキンは、流体機器内の被密封流体が大気側へ漏れるのを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－２４６９７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の膨張黒鉛製のグランドパッキンは、低温時の収縮率が比較的小さいので、低温環境下での使用に適している。しかし、膨張黒鉛製のグランドパッキンは、軸との摺動面（内周面）が摩耗しやすいため、その摩耗紛が異物として被密封流体に混入するコンタミネーションが発生しやすい。このため、コンタミネーションの防止が厳格に要求される環境下では、膨張黒鉛製のグランドパッキンの使用は適さない。
【0005】
コンタミネーションを抑制するために、膨張黒鉛よりも摩耗しにくい合成樹脂製のシールリングを用いることが考えられる。しかし、合成樹脂製のシールリングは、低温時の収縮率が比較的大きいため、低温環境下で使用されると、シールリングの収縮によって、その外周面とパッキンボックスの内周面との間に隙間が発生し、シール性能が低下してしまう。
【0006】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コンタミネーションを抑制しつつ、低温環境下でのシール性能を向上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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
（１）本開示は、互いに径方向に対向する内側被シール面と外側被シール面との間をシールするシール構造であって、前記内側被シール面の径方向外側に設けられ、軸方向一方側に開口する環状溝を有する合成樹脂製の環状の第１シール部材と、前記第１シール部材の前記環状溝に係合され、低温時における前記第１シール部材の径方向の収縮を抑制する収縮抑制部と、前記第１シール部材と前記外側被シール面との間に介在し、前記第１シール部材よりも低温時の収縮率が小さく且つ前記第１シール部材と馴染みやすい材料からなる環状の第２シール部材と、を備えるシール構造である。
【0008】
本開示のシール構造によれば、内側被シール面の径方向外側に合成樹脂製の第１シール部材が設けられるので、第１シール部材における内側被シール面との摺動面（内周面）は摩耗しにくい。これにより、前記シール構造が流体機器に用いられても、流体機器の被密封流体へのコンタミネーションを抑制することができる。
また、収縮抑制部が、低温時における第１シール部材の径方向の収縮を抑制するとともに、第１シール部材と外側被シール面との間には、第１シール部材よりも低温時の収縮率が小さい第２シール部材が介在する。このため、前記シール構造が低温環境下で使用されても、第１シール部材及び第２シール部材が径方向に収縮するのを抑制できる。さらに、第２シール部材は、第１シール部材と馴染みやすい材料からなるので、第２シール部材の内周面を第１シール部材の外周面に密着させることができる。これにより、低温環境下におけるシール構造のシール性も向上することができる。
また、収縮抑制部が、低温時における第１シール部材の径方向の収縮を抑制するとともに、第１シール部材と外側被シール面との間には、第１シール部材よりも低温時の収縮率が小さい第２シール部材が介在する。このため、前記シール構造が低温環境下で使用されても、第１シール部材及び第２シール部材が径方向に収縮するのを抑制できる。さらに、第２シール部材は、第１シール部材と馴染みやすい材料からなるので、第２シール部材の内周面を第１シール部材の外周面に密着させることができる。これにより、低温環境下におけるシール構造のシール性も向上することができる。
【0009】
（２）前記（１）のシール構造において、前記収縮抑制部は、前記環状溝内に嵌め込まれる金属製のＯリングにより構成されているのが好ましい。
この場合、シール構造を軸方向にコンパクトに構成することができるので、内側被シール面と外側被シール面との間が軸方向に狭い場合でもシール構造を設けることができる。
この場合、シール構造を軸方向にコンパクトに構成することができるので、内側被シール面と外側被シール面との間が軸方向に狭い場合でもシール構造を設けることができる。
【0010】
（３）前記（１）又は（２）のシール構造において、前記第２シール部材は、膨張黒鉛、膨張黒鉛ヤーン、又は膨張黒鉛パッキンからなるのが好ましい。
この場合、第２シール部材は、低温時の収縮率を効果的に小さくすることでき、且つ合成樹脂製の第１シール部材との馴染み性も優れたものとなる。これにより、コンタミネーションを効果的に抑制しつつ、低温環境下でのシール性能を効果的に向上することができる。
この場合、第２シール部材は、低温時の収縮率を効果的に小さくすることでき、且つ合成樹脂製の第１シール部材との馴染み性も優れたものとなる。これにより、コンタミネーションを効果的に抑制しつつ、低温環境下でのシール性能を効果的に向上することができる。
【0011】
（４）前記（１）から（３）のいずれか一のシール構造において、前記第１シール部材、前記第２シール部材、及び前記収縮抑制部を一組とするシールユニットが、前記内側被シール面と前記外側被シール面との間において軸方向に複数設けられ、軸方向に隣り合う前記シールユニットの前記第２シール部材同士の間に介在するスペーサをさらに備えるのが好ましい。
この場合、複数のシールユニットを軸方向に押圧し、各シールユニットの第２シール部材を第１シール部材と外側被シール面とに密着させる際に、各第２シール部材は、自身に隣接するスペーサによって軸方向に圧縮される。その結果、複数のシールユニットの第２シール部材を軸方向へ均等に圧縮することができる。
この場合、複数のシールユニットを軸方向に押圧し、各シールユニットの第２シール部材を第１シール部材と外側被シール面とに密着させる際に、各第２シール部材は、自身に隣接するスペーサによって軸方向に圧縮される。その結果、複数のシールユニットの第２シール部材を軸方向へ均等に圧縮することができる。
【発明の効果】
【0012】
本開示のシール構造によれば、コンタミネーションを抑制しつつ、低温環境下でのシール性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】第１実施形態に係るシール構造を備えた軸封装置を示す断面図である。
【図2】締付機構により複数の第２シール部材が軸方向に圧縮される前の状態を示す断面図である。
【図4】第２実施形態に係るシール構造を備えた軸封装置を示す断面図である。
【図5】第３実施形態に係るシール構造を備えた軸封装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
次に、本開示の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
＜軸封装置＞
図１は、第１実施形態に係るシール構造１０を備えた軸封装置１を示す断面図である。軸封装置１は、例えばポンプ、バルブ、又はドレッサージョイント等の流体機器に設けられ、流体機器内の被密封流体が外部へ漏れるのを抑制するために用いられる。流体機器は、軸線Ｃ回りに回転するとともに軸線Ｃ方向に往復移動する回転軸５０を備えている。なお、本実施形態の流体機器では、回転軸５０の軸線Ｃが水平方向に配置されているが、当該軸線Ｃが鉛直方向に配置されていてもよい。
［第１実施形態］
＜軸封装置＞
図１は、第１実施形態に係るシール構造１０を備えた軸封装置１を示す断面図である。軸封装置１は、例えばポンプ、バルブ、又はドレッサージョイント等の流体機器に設けられ、流体機器内の被密封流体が外部へ漏れるのを抑制するために用いられる。流体機器は、軸線Ｃ回りに回転するとともに軸線Ｃ方向に往復移動する回転軸５０を備えている。なお、本実施形態の流体機器では、回転軸５０の軸線Ｃが水平方向に配置されているが、当該軸線Ｃが鉛直方向に配置されていてもよい。
【0015】
以下、本明細書では、軸線Ｃに沿う方向を「軸方向」、軸線Ｃと直交する方向を「径方向」、軸線Ｃ回りの方向を「周方向」という。また、便宜上、図１の左側を軸方向一方側といい、図１の右側を軸方向他方側という（図２～図５についても同様）。
【0016】
軸封装置１は、シールボックス２と、締付機構３と、シール構造１０と、を備えている。シールボックス２は、回転軸５０を包囲している。シールボックス２の軸方向他方側の端面２ａには、複数（図１では１個のみ図示）のネジ穴２ｂが周方向に間隔をあけて形成されている。シールボックス２の内周には、径方向に延びる環状の段差面２ｃと、段差面２ｃの外周端から端面２ａまで延びる円周面２ｄと、が形成されている。円周面２ｄは、回転軸５０の外周面５０ａと径方向に対向している。シールボックス２の円周面２ｄと、回転軸５０の外周面５０ａとの間には、環状空間Ｓが形成されている。
【0017】
シール構造１０は、環状空間Ｓに配置され、シールボックス２の円周面（外側被シール面）２ｄと、回転軸５０の外周面（内側被シール面）５０ａとの間をシールする。本実施形態のシール構造１０は、複数のシールユニット１１と、複数のスペーサ１８と、を備えている。シールユニット１１の個数とスペーサ１８の個数は、同数（図１では４個）である。シールユニット１１及びスペーサ１８の各個数は、本実施形態に限定されず、２個以上であればよい。
【0018】
複数のシールユニット１１及び複数のスペーサ１８は、環状空間Ｓにおいて軸方向に交互に隣接して配置されている。各シールユニット１１は、第１シール部材１２、収縮抑制部１３、及び第２シール部材１４を一組として構成されている。シールユニット１１及びスペーサ１８の詳細については後述する。
【0019】
締付機構３は、複数のシールユニット１１及び複数のスペーサ１８を軸方向一方側に押圧し、各シールユニット１１の第２シール部材１４を軸方向に圧縮する機構である。図２は、締付機構３により複数の第２シール部材１４が軸方向に圧縮される前の状態を示す断面図である。図１及び図２において、締付機構３は、押圧部材４と、ネジ軸５と、ナット６と、を有している。
【0020】
押圧部材４は、回転軸５０の径方向外側に設けられた円筒部４ａと、環状のフランジ部４ｂと、を有している。円筒部４ａは、シールボックス２及び回転軸５０に対して軸方向に移動可能である。円筒部４ａの軸方向一方側の端部は、環状空間Ｓに挿入されている。
【0021】
フランジ部４ｂは、円筒部４ａの軸方向他方側の端部から径方向外側に延びている。フランジ部４ｂには、シールボックス２のネジ穴２ｂと同数の貫通孔４ｃが、周方向に間隔をあけて形成されている。貫通孔４ｃは、フランジ部４ｂの厚み方向（軸方向）に貫通して形成されている。
【0022】
ネジ軸５は、押圧部材４の各貫通孔４ｃを貫通し、シールボックス２の各ネジ穴２ｂに締め込まれて固定されている。これにより、シールボックス２の端面２ａ側には、ネジ穴２ｂと同数のネジ軸５の一端部が固定されている。各ネジ軸５の他端部は、押圧部材４よりも軸方向他方側に突出している。各ネジ軸５は、押圧部材４の軸方向への移動をガイドする機能を有している。各ネジ軸５の他端部には、ナット６が締め込まれている。各ネジ軸５にナット６が締め込まれることで、押圧部材４は軸方向一方側へ移動し、円筒部４ａの軸方向一方側の端面４ａ１が、複数のシールユニット１１及び複数のスペーサ１８を軸方向一方側に押圧する。そうすると、各シールユニット１１の第２シール部材１４が軸方向に圧縮される。
【0023】
＜シールユニット＞
図３は、図２に示すシールユニット１１の拡大断面図である。図２及び図３において、シールユニット１１の第１シール部材１２は、合成樹脂製の環状の部材からなる。合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ－ＰＥ）等が挙げられる。本実施形態の第１シール部材１２は、ポリテトラフルオロエチレンからなる。第１シール部材１２は、環状空間Ｓにおいて回転軸５０の外周面５０ａの径方向外側に設けられている。
図３は、図２に示すシールユニット１１の拡大断面図である。図２及び図３において、シールユニット１１の第１シール部材１２は、合成樹脂製の環状の部材からなる。合成樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、又は超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ－ＰＥ）等が挙げられる。本実施形態の第１シール部材１２は、ポリテトラフルオロエチレンからなる。第１シール部材１２は、環状空間Ｓにおいて回転軸５０の外周面５０ａの径方向外側に設けられている。
【0024】
第１シール部材１２は、軸方向一方側に開口する断面凹形状の環状溝１２ａを有している。また、第１シール部材１２は、環状溝１２ａの軸方向他方側に形成された円環部１２ｂと、環状溝１２ａの径方向内側に形成された内筒部１２ｃと、環状溝１２ａの径方向外側に形成された外筒部１２ｄと、を有している。
【0025】
円環部１２ｂの軸方向の厚みは、環状溝１２ａの軸方向の深さよりも短い。内筒部１２ｃは、円環部１２ｂの径方向内端から軸方向一方側に延びている。内筒部１２ｃの径方向の厚みは、環状溝１２ａの径方向の幅よりも短い。本実施形態の内筒部１２ｃは、断面視において径方向内方に突出するように略円弧状に形成されている。内筒部１２ｃの内周面１２ｃ１における軸方向中央部は、回転軸５０の外周面５０ａに接触している。なお、内筒部１２ｃは、断面視において軸方向に真っ直ぐ延びて形成され、内周面１２ｃ１全体を回転軸５０の外周面５０ａに接触させてもよい。
【0026】
外筒部１２ｄは、円環部１２ｂの径方向外端から軸方向一方側に延びている。本実施形態の外筒部１２ｄは、断面視において軸方向に真っ直ぐ延びている。外筒部１２ｄの径方向の厚みは、環状溝１２ａの幅よりも短い。
【0027】
収縮抑制部１３は、低温時（特に極低温時）における第１シール部材１２の径方向の収縮を抑制するものである。本実施形態の収縮抑制部１３は、合成樹脂製の第１シール部材１２よりも収縮率が小さい金属製のＯリング１３１により構成されている。Ｏリング１３１は、断面視において中空環状に形成されている。
【0028】
Ｏリング１３１は、その全体が第１シール部材１２の環状溝１２ａ内に嵌め込まれることによって、環状溝１２ａに係合されている。Ｏリング１３１は、環状溝１２ａに係合された状態で、第１シール部材１２の内筒部１２ｃ及び外筒部１２ｄを、それぞれ径方向内方及び径方向外方に押圧している。また、内筒部１２ｃ及び外筒部１２ｄは、軸方向一方側から環状溝１２ａ内に流入する被密封流体の圧力によっても、それぞれ径方向内方及び径方向外方に押圧される。
【0029】
内筒部１２ｃが径方向内方に押圧されることで、第１シール部材１２の内周面１２ｃ１が回転軸５０の外周面５０ａに密着するので、第１シール部材１２は、環状空間Ｓの径方向内側（回転軸５０側）から、被密封流体が外部へ漏れるのを抑制することができる。また、外筒部１２ｄが径方向外方に押圧されることで、低温時において第１シール部材１２の外筒部１２ｄが径方向内方に収縮するのを抑制することができる。
【0030】
第２シール部材１４は、第１シール部材１２とシールボックス２の円周面２ｄとの間に介在する環状の部材である。第２シール部材１４は、第１シール部材１２よりも低温時の収縮率が小さく、且つ第１シール部材１２と馴染みやすい材料からなる。このような材料としては、例えば、膨張黒鉛、膨張黒鉛を用いたヤーン（編み糸）である膨張黒鉛ヤーン、又は膨張黒鉛パッキン（例えば、複数本の膨張黒鉛ヤーンを編組して構成されたグランドパッキン）等が挙げられる。本実施形態の第２シール部材１４は、膨張黒鉛からなる。
【0031】
第２シール部材１４は、断面矩形状に形成されている。第２シール部材１４の径方向の厚みは、第１シール部材１２の径方向の厚みよりも大きい。締付機構３が第２シール部材１４を軸方向に圧縮する前の状態（図２参照）において、第２シール部材１４の軸方向の幅は、第１シール部材１２の軸方向の幅よりも大きい。
【0032】
図１に示すように、締付機構３が第２シール部材１４を軸方向に圧縮すると、第２シール部材１４の外周面１４ｂは、シールボックス２の円周面２ｄに密着する。これにより、第２シール部材１４は、環状空間Ｓの径方向外側（シールボックス２側）から、被密封流体が外部へ漏れるのを抑制する。また、低温時における第２シール部材１４の収縮率が小さいので、第２シール部材１４は、低温時に径方向に収縮しても円周面２ｄとのシール性能を維持することができる。
【0033】
また、締付機構３が第２シール部材１４を軸方向に圧縮すると、第２シール部材１４の内周面１４ａは、第１シール部材１２における外筒部１２ｄの外周面１２ｄ１に馴染んで密着する。これにより、第２シール部材１４は、環状空間Ｓにおける第１シール部材１２と第２シール部材１４との間から、被密封流体が外部へ漏れるのも抑制する。
【0034】
さらに、第２シール部材１４は、締付機構３により軸方向に圧縮されることで、径方向両側に延びようとする。このため、低温時において第１シール部材１２の外周面１２ｄ１が径方向内方に収縮しても、その収縮に追従して、第２シール部材１４は、第１シール部材１２の外周面１２ｄ１に密着しながら径方向内方へ延びる。したがって、低温時において第１シール部材１２が収縮しても、第１シール部材１２と第２シール部材１４との間のシール性能を維持することができる。
【0035】
＜スペーサ＞
図１及び図２において、スペーサ１８は、金属製の環状の板部材からなる。スペーサ１８は、図２に示す状態において、各シールユニット１１における第２シール部材１４の軸方向他方側に隣接して配置されている。これにより、軸方向に隣り合うシールユニット１１の第２シール部材１４同士の間には、スペーサ１８が介在している。また、最も軸方向他方側に配置された第２シール部材１４と押圧部材４（円筒部４ａ）との間にもスペーサ１８が介在している。
図１及び図２において、スペーサ１８は、金属製の環状の板部材からなる。スペーサ１８は、図２に示す状態において、各シールユニット１１における第２シール部材１４の軸方向他方側に隣接して配置されている。これにより、軸方向に隣り合うシールユニット１１の第２シール部材１４同士の間には、スペーサ１８が介在している。また、最も軸方向他方側に配置された第２シール部材１４と押圧部材４（円筒部４ａ）との間にもスペーサ１８が介在している。
【0036】
スペーサ１８の外径は、第２シール部材１４の外径と略同一である。スペーサ１８の内径は、第２シール部材１４の内径以下、且つ回転軸５０の外径以上である。本実施形態のスペーサ１８の内径は、第１シール部材１２の内径と略同一である。
【0037】
図２に示す状態から、締付機構３のナット６が締め込まれ、押圧部材４が軸方向一方側へ移動すると、各スペーサ１８は、自身の軸方向一方側に隣接する第２シール部材１４の軸方向他方側の側面１４ｃ全体を、軸方向一方側へ押圧する。そして、図１に示すようにナット６の締め込みが完了した状態で、各スペーサ１８の径方向内側部は、第１シール部材１２における円環部１２ｂの軸方向他方側の側面１２ｂ１に当接する。
【0038】
＜作用効果＞
本実施形態のシール構造１０によれば、回転軸５０の外周面５０ａの径方向外側に合成樹脂製の第１シール部材１２が設けられるので、第１シール部材１２における回転軸５０の外周面５０ａとの摺動面（内周面１２ｃ１）は摩耗しにくい。これにより、流体機器の被密封流体へのコンタミネーションを抑制することができる。
また、収縮抑制部１３が、低温時における第１シール部材１２の径方向の収縮を抑制するとともに、第１シール部材１２の外周面１２ｄ１とシールボックス２の円周面２ｄとの間には、第１シール部材１２よりも低温時の収縮率が小さい第２シール部材１４が介在する。このため、シール構造１０が低温環境下（特に極低温環境下）で使用されても、第１シール部材１２及び第２シール部材１４が径方向に収縮するのを抑制できる。さらに、第２シール部材１４は、第１シール部材１２と馴染みやすい材料からなるので、第２シール部材１４の内周面１４ａを第１シール部材１２の外周面１２ｄ１に密着させることができる。これにより、低温環境下におけるシール構造１０のシール性も向上することができる。
本実施形態のシール構造１０によれば、回転軸５０の外周面５０ａの径方向外側に合成樹脂製の第１シール部材１２が設けられるので、第１シール部材１２における回転軸５０の外周面５０ａとの摺動面（内周面１２ｃ１）は摩耗しにくい。これにより、流体機器の被密封流体へのコンタミネーションを抑制することができる。
また、収縮抑制部１３が、低温時における第１シール部材１２の径方向の収縮を抑制するとともに、第１シール部材１２の外周面１２ｄ１とシールボックス２の円周面２ｄとの間には、第１シール部材１２よりも低温時の収縮率が小さい第２シール部材１４が介在する。このため、シール構造１０が低温環境下（特に極低温環境下）で使用されても、第１シール部材１２及び第２シール部材１４が径方向に収縮するのを抑制できる。さらに、第２シール部材１４は、第１シール部材１２と馴染みやすい材料からなるので、第２シール部材１４の内周面１４ａを第１シール部材１２の外周面１２ｄ１に密着させることができる。これにより、低温環境下におけるシール構造１０のシール性も向上することができる。
【0039】
また、収縮抑制部１３は、第１シール部材１２の環状溝１２ａ内に嵌め込まれる金属製のＯリング１３１により構成されている。これにより、シール構造１０を軸方向にコンパクトに構成することができるので、回転軸５０の外周面５０ａとシールボックス２の円周面２ｄとの間が軸方向に狭い場合でもシール構造１０を設けることができる。
【0040】
また、第２シール部材１４は、膨張黒鉛からなるので、低温時の収縮率を効果的に小さくすることでき、且つ合成樹脂製の第１シール部材１２との馴染み性も優れたものとなる。これにより、コンタミネーションを効果的に抑制しつつ、低温環境下でのシール性能を効果的に向上することができる。
【0041】
また、軸方向に隣り合うシールユニット１１の第２シール部材１４同士の間にはスペーサ１８が介在している。これにより、複数のシールユニット１１を軸方向他方側から押圧し、各シールユニット１１の第２シール部材１４を、第１シール部材１２の外周面１２ｄ１とシールボックス２の円周面２ｄとに密着させる際に、各第２シール部材１４は、自身に隣接するスペーサ１８によって軸方向に圧縮される。その結果、複数のシールユニット１１の第２シール部材１４を軸方向へ均等に圧縮することができる。
【0042】
［第２実施形態］
図４は、第２実施形態に係るシール構造１０を備えた軸封装置１を示す断面図である。図４において、本実施形態のシール構造１０は、単一のシールユニット１１だけで構成されている。このシールユニット１１の第２シール部材１４は、締付機構３における押圧部材４の円筒部４ａにより直接押圧されている。本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。
図４は、第２実施形態に係るシール構造１０を備えた軸封装置１を示す断面図である。図４において、本実施形態のシール構造１０は、単一のシールユニット１１だけで構成されている。このシールユニット１１の第２シール部材１４は、締付機構３における押圧部材４の円筒部４ａにより直接押圧されている。本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0043】
本実施形態のシール構造１０においても、回転軸５０の外周面５０ａの径方向外側に合成樹脂製の第１シール部材１２が設けられるので、第１シール部材１２における回転軸５０の外周面５０ａとの摺動面（内周面１２ｃ１）は摩耗しにくい。これにより、流体機器の被密封流体へのコンタミネーションを抑制することができる。また、シール構造１０が低温環境下（特に極低温環境下）で使用されても、第１シール部材１２及び第２シール部材１４が径方向に収縮するのを抑制できる。さらに、第２シール部材１４の内周面１４ａを第１シール部材１２の外周面１２ｄ１に密着させることができる。これにより、低温環境下におけるシール構造１０のシール性も向上することができる。また、シール構造１０は、単一のシールユニット１１だけで構成されているので、シール構造１０を軸方向にさらにコンパクトに構成することができる。
【0044】
［第３実施形態］
図５は、第３実施形態に係るシール構造１０を備えた軸封装置１を示す断面図である。本実施形態のシール構造１０は、第２実施形態の変形例である。図５において、本実施形態のシール構造１０では、第１シール部材１２と第２シール部材１４の各形状、及び収縮抑制部１３の構成が、第２実施形態と相違している。
図５は、第３実施形態に係るシール構造１０を備えた軸封装置１を示す断面図である。本実施形態のシール構造１０は、第２実施形態の変形例である。図５において、本実施形態のシール構造１０では、第１シール部材１２と第２シール部材１４の各形状、及び収縮抑制部１３の構成が、第２実施形態と相違している。
【0045】
本実施形態の第１シール部材１２は、Ｖリングからなり、第２実施形態と同様に、環状溝１２ａ、円環部１２ｂ、内筒部１２ｃ、及び外筒部１２ｄを有している。環状溝１２ａは、断面Ｖ字形状に形成されている。円環部１２ｂの軸方向他方側の側面１２ｂ１は、その径方向の中央部が軸方向他方側に突出するように形成されている。第２シール部材１４は、第２実施形態よりも軸方向に長く形成され、シールボックス２の段差面２ｃと押圧部材４の端面４ａ１との間に配置されている。
【0046】
収縮抑制部１３は、第１アダプタリング１３３、第２アダプタリング１３４、及び弾性部材１３５によって構成されている。第１アダプタリング１３３及び第２アダプタリング１３４は、金属製の環状の部材からなる。第１アダプタリング１３３及び第２アダプタリング１３４は、第２シール部材１４よりも径方向内側において、第１シール部材１２の軸方向一方側及び軸方向他方側にそれぞれ隣接して配置されている。
【0047】
第１アダプタリング１３３は、軸方向他方側に突出する環状の係合部１３３ａを有している。係合部１３３ａは、第１シール部材１２の環状溝１２ａに係合している。係合部１３３ａは、環状溝１２ａに対して軸方向他方側に移動することで、第１シール部材１２の内筒部１２ｃ及び外筒部１２ｄをそれぞれ径方向内方及び径方向外方に押し広げるように形成されている。第１アダプタリング１３３の軸方向一方側の側面１３３ｂは、径方向全体にわたって平坦に形成されている。
【0048】
第２アダプタリング１３４の軸方向一方側には、軸方向他方側に窪む環状の係合溝１３４ａが形成されている。係合溝１３４ａは、その径方向の中央部が軸方向他方側に窪むように形成されている。係合溝１３４ａには、第１シール部材１２の側面１２ｂ１が係合している。第２アダプタリング１３４の軸方向他方側の側面１３４ｂは、径方向全体にわたって平坦に形成されている。第２アダプタリング１３４の側面１３４ｂには、押圧部材４（円筒部４ａ）の端面４ａ１が当接している。
【0049】
弾性部材１３５は、例えば圧縮コイルスプリングからなる。弾性部材１３５は、第２シール部材１４よりも径方向内側、且つ第１アダプタリング１３３よりも軸方向一方側に配置されている。弾性部材１３５の軸方向一端は、シールボックス２の段差面２ｃに当接している。弾性部材１３５の軸方向他端は、第１アダプタリング１３３の側面１３３ｂに当接している。これにより、弾性部材１３５は、その付勢力によって、シールボックス２の段差面２ｃに対して第１アダプタリング１３３を軸方向他方側に押圧している。なお、弾性部材１３５は、圧縮コイルスプリングに限定されず、例えば皿バネ等であってもよい。
【0050】
以上の構成により、第１アダプタリング１３３は、弾性部材１３５によって軸方向他方側へ押圧され、第２アダプタリング１３４は、締付機構３（押圧部材４）により軸方向一方側へ押圧される。これにより、第１アダプタリング１３３の係合部１３３ａによって、第１シール部材１２の内筒部１２ｃ及び外筒部１２ｄは、それぞれ径方向内方及び径方向外方に押し広げられた状態で保持される。また、内筒部１２ｃ及び外筒部１２ｄは、軸方向一方側から環状溝１２ａ内に流入する被密封流体の圧力によっても、それぞれ径方向内方及び径方向外方に押圧される。
【0051】
内筒部１２ｃを径方向内方に押圧されることで、第１シール部材１２の内周面１２ｃ１が回転軸５０の外周面５０ａに密着するので、第１シール部材１２は、環状空間Ｓの径方向内側（回転軸５０側）から、被密封流体が外部へ漏れるのを抑制することができる。また、外筒部１２ｄが径方向外方に押圧されることで、低温時において第１シール部材１２の外筒部１２ｄが径方向内方に収縮するのを抑制することができる。
【0052】
本実施形態の他の構成は、第２実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、第３実施形態のシールユニット１１は、第１アダプタリング１３３と第２アダプタリング１３４との間に、複数の第１シール部材１２を有していてもよい。
【0053】
本実施形態のシール構造１０においても、回転軸５０の外周面５０ａの径方向外側に合成樹脂製の第１シール部材１２が設けられるので、第１シール部材１２における回転軸５０の外周面５０ａとの摺動面（内周面１２ｃ１）は摩耗しにくい。これにより、流体機器の被密封流体へのコンタミネーションを抑制することができる。また、シール構造１０が低温環境下（特に極低温環境下）で使用されても、第１シール部材１２及び第２シール部材１４が径方向に収縮するのを抑制できる。さらに、第２シール部材１４の内周面１４ａを第１シール部材１２の外周面１２ｄ１に密着させることができる。これにより、低温環境下におけるシール構造１０のシール性も向上することができる。
【0054】
［その他］
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0055】
２ｄ 円周面（外側被シール面）
１０ シール構造
１１ シールユニット
１２ 第１シール部材
１２ａ 環状溝
１３ 収縮抑制部
１４ 第２シール部材
１８ スペーサ
５０ａ 外周面（内側被シール面）
１３１ Ｏリング
１０ シール構造
１１ シールユニット
１２ 第１シール部材
１２ａ 環状溝
１３ 収縮抑制部
１４ 第２シール部材
１８ スペーサ
５０ａ 外周面（内側被シール面）
１３１ Ｏリング
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】