JP2018109420A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

【課題】弁体の振れや位置ズレを抑えるとともに、弁体を含む可動部を軽くして、摩耗の発生を抑えて長期に亘って低弁漏れを実現できる。【解決手段】本発明の密封装置は、ハウジング103と、ハウジング103内に移動可能に配置され、外周面104aに環状溝11が設けられた軸体104と、樹脂材料により円環状に形成された樹脂シール部材1と、樹脂シール部材1の内周面1bに接して配置され円環状に屈曲された円環状コイルバネ2とからなり、環状溝11内に配置されるシールリング10とを備え、樹脂シール部材1は、その外周面1aが、円環状コイルバネ2の弾性力によってハウジング103の内周面111bに押接され、その一方の側面部1cを環状溝11の側壁部11bに接触させてシールし、円環状コイルバネ2は、その内周部2aを、環状溝11の溝底11aに接触させ、その弾性力によって溝底11aを押圧して軸体を調心することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、軸周を密封する密封装置に関し、より詳しくは、弁体の振れや位置ズレを抑えるとともに、弁体を含む可動部を軽くして、摩耗の発生を抑えて長期に亘って低弁漏れを実現できる密封装置に関する。

（従来技術）
密封装置が用いられるバタフライバルブの一例として、ＥＧＲ（排気ガス再循環）バルブを用いて従来技術を説明する（特許文献２において、特許文献１を用いて以下の説明をしている）。
車両に搭載されるエンジンは、ＥＧＲガスを吸気側へ戻すＥＧＲ装置（排気ガス還流装置）を搭載する。
ＥＧＲ装置は、
・エンジンの排気通路から排気ガスの一部を吸気通路へ導くためのＥＧＲ流路と、
・このＥＧＲ流路の開度を調整することで吸気側へ戻されるＥＧＲガス量をコントロールするＥＧＲバルブと、
・このＥＧＲバルブの開度制御（具体的には、ＥＧＲバルブに搭載される電動アクチュエータの通電制御）を行なうＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）と、
を備える。

従来技術におけるＥＧＲバルブの具体例を、図１１に示す概略図を参照して説明する。
なお、後述する〔発明を実施するための形態〕と同一符号は、同一機能物を示すものである。
図１１のＥＧＲバルブ１０１は、
・内部にＥＧＲ流路２の一部が形成されるハウジング１０３と、
・ハウジング１０３に対して回転自在に支持されるシャフト１０４と、
・このシャフト１０４に固定されてＥＧＲ流路２の開閉および開度調整を行なう弁体１０５と、
・シャフト１０４を介して弁体５を駆動する電動アクチュエータ１０６と、
を具備する（例えば、特許文献１参照）。

（従来技術の課題）
ＥＧＲ流路２の開度調整を行なう弁体１０５は、シャフト１０４に溶接によって固定される。
また、シャフト１０４は、電動アクチュエータ１０６に用いられる歯車減速機１０９の最終ギヤ１１０とカシメ（図中に示す×印）により固定される。
このため、弁体１０５を含む可動部（具体的には、弁体１０５＋シャフト１０４＋最終ギヤ１１０）の重量が非常に重くなってしまう。

この重い可動部を支持する手段は、ハウジング１０３とシャフト１０４の間に配置されるボールベアリングＪ１である。
ボールベアリングＪ１から弁体１０５までは長く離れるため、ボールベアリングＪ１と弁体１０５の間にメタルベアリングＪ２やオイルシールＪ３を配置しても、弁体１０５の振れ幅が非常に大きくなる。これに、シャフト１０４と弁体１０５の溶接バラツキが加わる。
このため、弁体１０５の外周縁にシールリング１１４を配置して、全閉時に弁体１０５の周囲の隙間を閉塞することで、初期の閉弁性能を確保している。

しかしながら、エンジン振動や車両振動等の影響、あるいは排気脈動等の影響により、非常に重い可動部（弁体１０５＋シャフト１０４＋最終ギヤ１１０等）が振動すると、「弁体１０５とシールリング１１４の間」および「シールリング１１４とＥＧＲ流路１０２の内壁（ノズルの内壁等）の間」で重可動エネルギー振動が生じ、振動の吸収箇所（接触箇所）において摩耗が進行する。即ち、重量物の振動によって摩耗が発生し易い状態になる。
このため、ＥＧＲバルブ１０１を長期に使用すると、シール部に摩耗が生じ、全閉時の、摩耗箇所を介するＥＧＲガスの漏れに対し、更なる改善の余地があった。

なお、全閉時にＥＧＲガスの漏れが生じると、ＥＧＲガスを吸気側へ戻さない運転状態（例えば、エンジン負荷が大きい運転状態など）にＥＧＲガスが吸気側へ戻され、規定の新気量（ＥＣＵが要求する空気量）が確保できなることによる、エンジンの出力低下抑制や、排気ガスのエミッション悪化防止について更なる改良が求められた。

特開２００７−２８５３１１号公報 特開２０１２−１６３０１７号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁体の振れや位置ズレを抑えるとともに、弁体を含む可動部を軽くして、摩耗の発生を抑えて長期に亘って低弁漏れを実現できる密封装置を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は、以下の各発明によって解決される。

請求項１の発明に係る密封装置は、
ハウジングと、
前記ハウジング内に移動可能に配置され、外周面に環状溝が設けられた軸体と、
樹脂材料により円環状に形成された樹脂シール部材と、前記樹脂シール部材の内周面に接して配置され円環状に屈曲された円環状コイルバネとからなり、前記環状溝内に配置されるシールリングとを備え、
前記樹脂シール部材は、その外周面が、前記円環状コイルバネの弾性力によって前記ハウジングの内周面に押接され、その一方の側面部を前記環状溝の側壁部に接触させてシールし、
前記円環状コイルバネは、その内周部を、前記環状溝の溝底に接触させ、その弾性力によって前記溝底を押圧して前記軸体を調心することを特徴とするものである。

請求項２の発明に係る密封装置は、請求項１記載の密封装置において、
前記軸体に取付けられ、前記ハウジング内の流路内に配置され、外周縁に円周溝が設けられた弁体と、
樹脂材料により円環状に形成された樹脂シール部材と、前記樹脂シール部材の内周面に接して配置され円環状に屈曲された円環状コイルバネとからなり、前記円周溝内に配置されるシールリングとを備え、
前記樹脂シール部材は、その外周面が、前記円環状コイルバネの弾性力によって前記流路の内壁面に押接され、その一方の側面部を前記円周溝の側壁部に接触させてシールし、
前記円環状コイルバネは、その内周部を、前記円周溝の溝底に接触させ、その弾性力によって前記溝底を押圧して前記弁を調心することを特徴とするものである。

請求項３の発明に係る密封装置は、請求項１又は２記載の密封装置において、 前記円環状コイルバネは、平板が巻回されて形成されており、外周面が平坦面となっていることを特徴とするものである。

請求項４の発明に係る密封装置は、請求項１、２又は３記載の密封装置において、前記樹脂シール部材は、その内周面及び他方の側面部に、シール対象となる気体又は流体の圧力を受けることを特徴とするものである。

請求項５の発明に係る密封装置は、請求項１〜４の何れかに記載の密封装置において、前記樹脂シール部材は、少なくとも１つのステップカット部を有していることを特徴とするものである。

請求項６の発明に係る密封装置は、請求項１〜５の何れかに記載の密封装置において、前記樹脂シール部材をなす材料は、耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックであることを特徴とするものである。

請求項７の発明に係る密封装置は、請求項６記載の密封装置において、前記耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックは、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ又はＰＰＳであることを特徴とするものである。

請求項８の発明に係る密封装置は、請求項１〜７の何れかに記載の密封装置において、前記樹脂シール部材は、その断面形状が、矩形状、内周面に突条を有するＴ字状、外周面に突条を有する凸字状、圧力を受ける側に開いたコ字状、又は、圧力を受ける側及び前記軸体側に開いたＬ字状であることを特徴とするものである。

本発明によれば、弁体の振れや位置ズレを抑えるとともに、弁体を含む可動部を軽くして、摩耗の発生を抑えて長期に亘って低弁漏れを実現できる密封装置を提供することができる。

本発明の密封装置を用いたＥＧＲシステムのバタフライバルブを示す断面図 図１に示す密封装置の構成の一例を示す拡大断面図 図２に示す密封装置の正面図 図２に示す密封装置の斜視図 本発明の密封装置の他の構成を示す正面図 ステップカットシールリングの形状を示す斜視図 シールリングの横断面形状をＴ字状とした密封装置の一例を示す断面図 シールリングの横断面形状を凸字状とした密封装置の一例を示す断面図 シールリングの横断面形状をコ字状とした密封装置の一例を示す断面図 シールリングの横断面形状を逆Ｌ字状とした密封装置の一例を示す断面図 従来のバタフライバルブを示す断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明の密封装置は、前述した車両のＥＧＲシステムにおけるバタフライバルブや、その他種々の装置に使用される。図１は、本発明の密封装置を用いたＥＧＲシステムのバタフライバルブを示す断面図である。

ＥＧＲシステムのバタフライバルブは、図１に示すように、円筒状の流路１０２が形成されているハウジング１０３を有している。流路１０２は、図示しないエキゾーストマニホールドとインテークマニホールドとを連通させている。

このバタフライバルブ１０１は、流路１０２を閉塞させ得る円盤状の弁体１０５と、この弁体１０５に取付けられた軸体（シャフト）１０４とから構成されている。軸体１０４は、弁体１０５の円形の平面部に沿って、中心線を通って取付けられており、両端部分を弁体１０５の両側に延在させている。

弁体１０５は、流路１０２内に配置されている。ハウジング１０３には、弁体１０５が配置される位置において流路１０２と直交して、軸体挿入孔１１１が設けられている。軸体挿入孔１１１は、軸体１０４の外径に対応した内径を有しており、流路１０２より細い。軸体挿入孔１１１は、流路１０２の両側に分かれて形成されている。

軸体挿入孔１１１には、軸体１０４が挿通されている。軸体１０４は、弁体１０５の一方側に延在させた部分を流路１０２の一方側の軸体挿入孔１１１に挿通させ、弁体１０５の他方側に延在させた部分を流路１０２の他方側の軸体挿入孔１１１に挿通させている。軸体１０４は、両端側の小径部１０４ｂ，１０４ｃを、流路１０２の両側において、軸受１１２，１１３により回転可能に支持されている。

軸体１０４が軸回りに回転すると、弁体１０５が流路１０２内において回転される。弁体１０５は、円形の平面部の中心線を軸として回転され、流路１０２を開閉する。弁体１０５の外周縁には、流路１０２の内周面に摺接されるシールリングが取付けられている。

軸体１０４は、一端部１０４ｄを、軸体挿入孔１１１の開放端１１１ａからハウジング１０３の外部に突出させている。この他端部１０４ｄには、レバー１１４が取り付けられている。このレバー１１４に図示しない電動アクチュエータからの駆動力が作用することにより、軸体１０４は、その軸心周りに回転操作される。軸体１０４の回転角度に応じて、弁体１０５は、流路１０２の流路断面積を変化させる。

ハウジング１０３に設けられた軸体挿入孔１１１と、この軸体挿入孔１１１に挿通された軸体１０４との間には、密封装置を構成するシールリング１０が設けられている。シールリング１０は、流路１０２の両側にそれぞれ設けられている。これらシールリング１０は、軸体挿入孔１１１と軸体１０４との間の空隙から、シール対象となる流路１０２内の気体（排気ガス）が漏出しないようにするためのものである。

図２は、図１に示す密封装置の構成の一例を示す拡大断面図、図３は、図２に示す密封装置の正面図、図４は、同上の斜視図である。

シールリング１０は、図１及び図２に示すように、軸体１０４の外周面に形成された環状溝１１内に配置されている。環状溝１１は、軸体１０４の周方向に沿って全周に亘って形成されている。

シールリング１０は、図２乃至図４に示すように、樹脂シール部材１を有している。樹脂シール部材１は、樹脂材料により、円環状に形成されている。樹脂シール部材１は、横断面が矩形状となっている。樹脂シール部材１は、樹脂材料を切削加工等によって円環状に成形したものである。

樹脂シール部材１は、自然状態（軸体１０４がハウジング１０３の外にあるとき）において、その内径が軸体１０４の外径（環状溝１１ではない部分の外径）よりも小径であり、その外径が軸体１０４の外径（環状溝１１ではない部分の外径）よりも大径である。したがって、この樹脂シール部材１を環状溝１１内に配置した状態では、外周面１ａが軸体１０４の外周面１０４ａ（環状溝１１ではない部分）よりも外方側に突出し、内周面１ｂが環状溝１１内に位置する。したがって、樹脂シール部材１は、環状溝１１から抜け落ちることはない。

流路１０２内は排ガスによる約２００℃の高温環境になることから、樹脂シール部材１は、耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックが好ましく、例えば、耐熱性及び摺動性に優れたフッ素樹脂であるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）により形成されていることが好ましい。また、樹脂シール部材１をなす材料としては、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が好ましい。

これらの材料により樹脂シール部材１を形成することにより、ＥＧＲシステムのような高温環境下でも、十分な耐熱性を有し、シール性を確保することができる。

樹脂シール部材１の内周側には、樹脂シール部材１の内周面１ｂに接して円環状コイルバネ２が配置されている。この円環状コイルバネ２は、ステンレス線や鋼線等から形成されたコイルバネであって、円環状に屈曲されている。この円環状コイルバネ２は、通常のコイルバネの軸心を円環状に屈曲させることによって形成することができる。

円環状コイルバネ２の線径は、例えば、０．０５〜０．１０ｍｍ程度である。コイルのピッチ（周方向の間隔）及びコイル径（円環状コイルバネ２の円環内外半径差）は特に限定されない。ただし、コイル径（円環状コイルバネ２の円環内外半径差）は、樹脂シール部材１が自然状態であるときの内周面１ｂと円周溝１１の底部１１ａとの間隔Ｈ以上となっている。

このような形状の円環状コイルバネ２は、例えば、鋼線をコイル状に巻回し、このコイルの軸心を円環状に屈曲させることにより作成できる。これを焼き入れすることにより、弾性を有する円環状コイルバネ２が作成できる。

円環状コイルバネ２は、その円環内周部２ａを、軸体１０４の環状溝１１の溝底１１ａに接触させて配置される。円環状コイルバネ２は、環状溝１１内において、環状溝１１の溝底１１ａと樹脂シール部材１の内周面１ｂとに挟まれて押圧される。したがって、円環状コイルバネ２は、図２中矢印Ｓで示すように、弾性力によって樹脂シール部材１の内周面１ｂを押圧する。また、円環状コイルバネ２は、図２中矢印Ｃで示すように、弾性力によって環状溝１１の溝底１１ａを押圧する。

円環状コイルバネ２が自然状態であるとき（軸体１０４がハウジング１０３の外にあるとき）には、樹脂シール部材１の外周面１ａは、軸体１０４がハウジング１０３内に装着されたときの軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂの位置よりも、図２中矢印Ｐで示すしめ代分だけ外方側に突出する。樹脂シール部材１の外周面１ａが軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂに押圧され、しめ代分Ｐだけ軸体１０４側に押圧されることにより、円環状コイルバネ２の弾性力によって、樹脂シール部材１の外周面１ａが、軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂに押接される。

また、樹脂シール部材１は、図２中矢印Ｇで示すように、流路１０２側の側面部１ｄに流路１０２内の気体の圧力を受け、流路１０２から遠い側の側面部１ｃが環状溝１１の側壁部１１ｂに押接される。樹脂シール部材１は、その外周面１ａと軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂとの押接（矢印Ｓ）、及び、側面部１ｄと環状溝１１の側壁部１１ｂとの押接（矢印Ｇ）により、シール性を発揮する。

ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ及びＰＰＳは、ともに高ＰＶ化された材料であって、このシールリング１０においては、良好なシール性が確保される。特に、ＰＥＥＫは、中でも高ＰＶ化された材料であるため、高ＰＶ値の摺動条件下でも良好に使用できる。

なお、円環状コイルバネ２に代えて、ゴム材料からなるＯリングを用いても、良好なシール性を確保することはできる。しかし、ＥＧＲシステムにおける密封装置のような高温環境下では、ゴム材料では耐熱性が不十分であり、使用することはできない。

そして、円環状コイルバネ２は、図２中矢印Ｃで示すように、弾性力によって環状溝１１の溝底１１ａを軸体１０４の全周に亘って均等に押圧している。したがって、円環状コイルバネ２は、軸体１０４に対する調心作用を有する。すなわち、軸体１０４の軸体挿入孔１１１に対する偏心が生ずると、軸心が寄った側において円環状コイルバネ２が圧縮されて弾性力が大きくなり、逆に、軸心が離れた側において円環状コイルバネ２の弾性力が小さくなる。このような円環状コイルバネ２の弾性力の偏りにより、軸体１０４は、軸体挿入孔１１１の中心位置に戻される。軸体１０４が軸体挿入孔１１１の中心位置に戻ると、円環状コイルバネ２の弾性力は、軸体１０４の全周に亘って均等になる。

このような円環状コイルバネ２の調心作用により、軸体１０４の心振れを防止し、弁体１０５の振れや位置ズレを防止することができる。

このシールリング１０を軸体１０４に装着するには、まず、軸体１０４がハウジング１０３の外にある状態で、円環状コイルバネ２を軸体１０４の環状溝１１内に装着する。このとき、円環状コイルバネ２の軸心を伸ばして、その内周部２ａの内径を軸体１０４の外径（環状溝１１ではない部分の外径）よりも大きくして、軸体１０４に挿入する。次いで、この円環状コイルバネ２を環状溝１１の位置までずらすことにより、円環状コイルバネ２は、環状溝１１内に装着される。

次に、軸体１０４がハウジング１０３の外にある状態で、樹脂シール部材１を軸体１０４の環状溝１１内に装着する。このとき、樹脂シール部材１の周長を伸ばして、その内周面１ｂの内径を軸体１０４の外径（環状溝１１ではない部分の外径）よりも大きくして、軸体１０４に挿入する。次いで、この樹脂シール部材１を環状溝１１の位置までずらすことにより、樹脂シール部材１は、環状溝１１内に装着される。このとき、樹脂シール部材１は、円環状コイルバネ２の外周側に、円環状コイルバネ２に重ねられた状態となる。

円環状コイルバネ２及び樹脂シール部材１は、軸体１０４の軸方向については、環状溝１１の側壁部１１ｂ、１１ｃとの間の距離（円環状コイルバネ２のコイル径及び樹脂シール部材１の幅と環状溝１１の幅との差）分しか移動することがない。したがって、円環状コイルバネ２及び樹脂シール部材１は、環状溝１１の側壁部１１ｂ、１１ｃとの間の距離を短くすることにより、軸体１０４の軸方向について位置決めされる。

円環状コイルバネ２及び樹脂シール部材１は、それぞれ自然状態においてはその内径が軸体１０４の外径（環状溝１１ではない部分の外径）よりも小さいので環状溝１１から抜け落ちることはない。また、円環状コイルバネ２のコイル径（円環状コイルバネ２の内外半径差）は、樹脂シール部材１が自然状態であるときの内周面１ｂと溝底１１ａとの間隔以上となっているので、円環状コイルバネ２は、樹脂シール部材１により軸体１０４の軸心側に押圧され、環状溝１１の溝底１１ａに接触される。

そして、軸体１０４を軸体挿入孔１１１内に装着すると、樹脂シール部材１の外周面１ａが軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂにより、しめ代分Ｐだけ軸体１０４側に押圧され、円環状コイルバネ２の弾性力（復元力）によって、樹脂シール部材１の外周面１ａが、軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂに押接される。

このシールリング１０においては、円環状コイルバネ２の弾性力によって樹脂シール部材１が相手面である軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂに密着され、無圧環境下でもシール性を確保できる。また、密封対象が排ガス等の気体であっても、相手面との間の微小な隙間を埋めるようなシール性を十分に確保することができる。

ＥＧＲシステムにおいては、シールリング１０の密封度が高いことにより、排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_Ｘ）の低減や、部分負荷時の燃費向上が達成される。

また、このシールリング１０においては、樹脂シール部材とゴム材料からなるＯリングとを組み合わせた従来のシールリングと異なり、樹脂シール部材１は、その側面部１ｄのみならず内周面１ｂにも、流路１０２内の気体の圧力を受ける。したがって、流路１０２内の気体の圧力は、樹脂シール部材１の流路１０２から遠い側の側面部１ｃと環状溝１１の側壁部１１ｂとの押接（図２中矢印Ｇ）のみならず、樹脂シール部材１の外周面１ａと軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂとの押接（図２中矢印Ｓ）にも作用する。すなわち、樹脂シール部材１の外周面１ａと軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂとは、円環状コイルバネ２の弾性力と、流路１０２内の気体の圧力との両方の作用によって押接され、強いシール性を発揮することができる。

さらに、このシールリング１０においては、円環状コイルバネ２の弾性力は、コイルの径方向であればいずれの方向であっても等しく作用するため、樹脂シール部材１と円環状コイルバネ２との間に位置ずれが生じても、樹脂シール部材１に対する押圧力が変化しないため、常に良好なシール性を発揮することができる。

図５は、本発明の密封装置の他の構成を示す正面図である。

このシールリング１０の円環状コイルバネ２は、図５に示すように、平板を巻回して形成し、外周面を平坦面としたものとしてもよい。平板の厚さは、例えば、０．０３〜０．０７ｍｍ程度である。この場合には、円環状コイルバネ２は、コイルの外周部が平坦面であることにより、樹脂シール部材１に対する接触面積が大きくなるので、樹脂シール部材１の局所的な横断面変形を防止することができ、良好なシール性を維持させることができる。

図６は、ステップカットシールリングの形状を示す斜視図である。

なお、樹脂シール部材１は、図６に示すように、少なくとも１つのステップカット部３１を有するステップカットシールリングとしてもよい。ステップカット部３１は、樹脂シール部材１をなす円環が切断されている箇所であり、その切断面が、周方向に位置の異なる複数の横断面３１ａ、３１ｂ、３１ｃを有している。ステップカット部３１において対向する切断面は、周方向の位置が互いに異なっており、いずれかが周方向への突出部の先端となっており、突出部の切断面を突出していない切断面に対向させ、互いに組み合った状態となっている。

この樹脂シール部材１は、円環状コイルバネ２の弾性力によって外周側に拡径され、ステップカット部３１において対向する切断面が互いに離反されたときにも、周方向への突出部同士が重なっているため、シール状態を維持することができる。

さらに、樹脂シール部材１は、その横断面形状を、矩形状の他に、内周面１ｂに突条を有するＴ字状、外周面１ａに突条を有する凸字状、流路１０２側（圧力を受ける側）に開いたコ字状、又は、流路１０２及び軸体１０４側に開いた逆Ｌ字状とすることができる。

図７は、シールリングの横断面形状をＴ字状とした密封装置の一例を示す断面図である。

図７に示すように、樹脂シール部材１の横断面形状を、内周面１ｂに突条１ｅを有するＴ字状とした場合には、内周側の突条（リブ）１ｅが樹脂シール部材１の形状を維持するための補強部となるので、樹脂シール部材１を薄肉化してもシール性を維持することができる。

そして、このシールリング１０においては、樹脂シール部材１が薄肉であることにより、流路１０２内の気体の圧力が樹脂シール部材１の外周面１ａと軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂとの押接（図７中矢印Ｓ）に良好に作用し、強いシール性を発揮することができる。また、このシールリング１０においては、流路１０２内の気体の圧力が突条１ｅの両側面に均等にかかることにより、樹脂シール部材１内に応力歪みが生ずることがなく、樹脂シール部材１を薄肉化してもシール性を維持することができる。

図８は、シールリングの横断面形状を凸字状とした密封装置の一例を示す断面図である。

図８に示すように、樹脂シール部材１の横断面形状を、外周面１ａに突条１ｅを有する凸字状とした場合には、外周側の突条（リブ）１ｅが樹脂シール部材１の形状を維持するための補強部となるので、樹脂シール部材１を薄肉化してもシール性を維持することができる。また、軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂへの当接面（突条１ｅの先端面）の面積が狭いことにより、内周面１１１ｂとの間の摩擦が低減され、軸体１０４を回転させるために要するトルクを低減することができる。

図９は、シールリングの横断面形状をコ字状とした密封装置の一例を示す断面図である。

図９に示すように、樹脂シール部材１の横断面形状を、流路１０２側（圧力を受ける側）に開いたコ字状とした場合には、流路１０２内の気体の圧力が、樹脂シール部材１の外周面１ａと軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂとの押接（図９中矢印Ｓ）、及び、樹脂シール部材１の流路１０２から遠い側の側面部１ｃと環状溝１１の側壁部１１ｂとの押接（図９中矢印Ｇ）の双方に良好に作用し、強いシール性を発揮することができる。

図１０は、シールリングの横断面形状を逆Ｌ字状とした密封装置の一例を示す断面図である。

図１０に示すように、樹脂シール部材１の横断面形状を、流路１０２及び軸体１０４側に開いた逆Ｌ字状（流路１０２から遠い側に突条１ｅを有する形状）とした場合には、流路１０２内の気体の圧力が、樹脂シール部材１の外周面１ａと軸体挿入孔１１１の内周面１１１ｂとの押接（図１０中矢印Ｓ）、及び、樹脂シール部材１の流路１０２から遠い側の側面部１ｃと環状溝１１の側壁部１１ｂとの押接（図１０中矢印Ｇ）の双方に良好に作用し、強いシール性を発揮することができる。

ところで、本発明の密封装置は、バタフライバルブ１０１の弁体１０５の外周縁に設けられるシールリングとしても使用することができる。この場合には、弁体１０５の外周縁に円周溝を設けて、この円周溝内に、前述したように円環状コイルバネ及び樹脂シール部材を配置する。樹脂シール部材は、その外周面が、円環状コイルバネの弾性力によって流路１０２の内壁面に押接され、その一方の側面部を円周溝の側壁部に接触させる。円環状コイルバネは、その内周部を、円周溝の溝底に接触させ、その弾性力によって溝底を押圧する。

このシールリングは、弁体１０５の全閉時に弁体１０５の周囲の隙間を閉塞することで、初期の閉弁性能を確保する。また、このシールリングの使用により、弁体１０５を含む可動部を軽くし、また、円環状コイルバネの調心作用により軸体１０４の心振れを防止し、弁体１０５の振れや位置ズレを防止することができ、摩耗の発生を抑えて長期に亘って低弁漏れを実現することができる。

１ 樹脂シール部材
１ａ 外周面
１ｂ 内周面
１ｃ 側面部
２ 円環状コイルバネ
２ａ 内周部
１０ シールリング
１１ 環状溝
１１ａ 溝底
１１ｂ 側壁部
１０１ バタフライバルブ
１０２ 流路
１０３ ハウジング
１１１ｂ 内周面
１０４ 軸体
１０４ａ 外周面
１０５ 弁体

Claims (8)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に移動可能に配置され、外周面に環状溝が設けられた軸体と、
   樹脂材料により円環状に形成された樹脂シール部材と、前記樹脂シール部材の内周面に接して配置され円環状に屈曲された円環状コイルバネとからなり、前記環状溝内に配置されるシールリングとを備え、
   前記樹脂シール部材は、その外周面が、前記円環状コイルバネの弾性力によって前記ハウジングの内周面に押接され、その一方の側面部を前記環状溝の側壁部に接触させてシールし、
   前記円環状コイルバネは、その内周部を、前記環状溝の溝底に接触させ、その弾性力によって前記溝底を押圧して前記軸体を調心することを特徴とする密封装置。
2. 前記軸体に取付けられ、前記ハウジング内の流路内に配置され、外周縁に円周溝が設けられた弁体と、
   樹脂材料により円環状に形成された樹脂シール部材と、前記樹脂シール部材の内周面に接して配置され円環状に屈曲された円環状コイルバネとからなり、前記円周溝内に配置されるシールリングとを備え、
   前記樹脂シール部材は、その外周面が、前記円環状コイルバネの弾性力によって前記流路の内壁面に押接され、その一方の側面部を前記円周溝の側壁部に接触させてシールし、
   前記円環状コイルバネは、その内周部を、前記円周溝の溝底に接触させ、その弾性力によって前記溝底を押圧して前記弁体を調心することを特徴とする請求項１記載の密封装置。
3. 前記円環状コイルバネは、平板が巻回されて形成されており、外周面が平坦面となっていることを特徴とする請求項１又は２記載の密封装置。
4. 前記樹脂シール部材は、その内周面及び他方の側面部に、シール対象となる気体又は流体の圧力を受けることを特徴とする請求項１、２又は３記載の密封装置。
5. 前記樹脂シール部材は、少なくとも１つのステップカット部を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の密封装置。
6. 前記樹脂シール部材をなす材料は、耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の密封装置。
7. 前記耐熱性を有するエンジニアリングプラスチックは、ＰＴＦＥ、ＰＥＥＫ又はＰＰＳであることを特徴とする請求項６記載の密封装置。
8. 前記樹脂シール部材は、その断面形状が、矩形状、内周面に突条を有するＴ字状、外周面に突条を有する凸字状、圧力を受ける側に開いたコ字状、又は、圧力を受ける側及び前記軸体側に開いたＬ字状であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の密封装置。

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