JP6532242B2 - シール材 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、シール材に関し、より特定的には、あり溝に装着されるシール材に関する。

従来のシール材に関して、たとえば、特開２００６−２２０２２９号公報には、あり溝内への装着性が良好で、かつ脱力抵抗力が高く、仮に大型化された場合であっても、低荷重で十分なシール力を得ることができ、メタルタッチによるパーティクルの発生を防止することを目的とした、あり溝用シール材が開示されている（特許文献１）。

特許文献１に開示されたあり溝用シール材は、閉環状のシール材であり、閉環状のあり溝が形成された一方の部材と、他方の部材との封止個所に装着される。シール材は、その構成部位として、あり溝内に装着されるシール材本体と、あり溝から外方に突出されるシール材本体の外表面に設けられ、斜め方向に延びるリップ部とを備える。

特開２００６−２２０２２９号公報

上述の特許文献１に開示されるように、台形形状のあり溝に装着されるシール材が知られている。特許文献１に開示されたあり溝用シール材は、あり溝への装着後の安定性を満たすために容積を確保したシール材本体と、他方の部材と当接した場合に低荷重での変形が可能なリップ部とを備えて構成されている。

一方、シール材が使用される環境は急激に広がっており、今まで想定されていなかった極低荷重（締め付け荷重）での使用も必要とされている。しかしながら、上述の従来のシール材では、リップ部の変形量が一定値を超えると、シール材内で発生する圧縮応力が高剛性の基辺部にまで及び始める。このとき、シール材から他方の部材への反力が急激に増大するため、極低荷重での使用条件を満たすことが難しくなる。

一方、圧縮荷重がシール材の反力を上回った場合には、装置側の合わせ面同士が当接するような状態を回避する必要もある。

この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、極低荷重での使用を可能とするとともに、装置側の合わせ面同士が当接することがない構成を備えるシール材を提供することである。

このシール材は、第１部材に設けられたあり溝に装着され、上記第１部材と上記第１部材に対向配置される第２部材とが相対的に近接し、上記第２部材に当接することによりその内側と外側とを仕切る閉環状のシール材であって、上記あり溝の底面に配置される本体部と、上記本体部の上記あり溝の上記底面とは反対側において、上記本体部に連結されるとともに、上記本体部に対して所定距離隔てて配置される変形部と、上記本体部に設けられ、上記変形部に向かって延びる凸部と、を備える。上記変形部の先端部は、上記凸部に覆い被さるように上記凸部の上方にまで延在している。

他の形態では、上記外側は高圧側、上記内側は低圧側であり、上記変形部は、上記変形部が高圧側の圧力を受けて、上記第２部材側に密着するように設けられている。

他の形態では、上記変形部は、上前記第２部材に対する当接圧が、上記第２部材に押されることにより上記凸部に当接する前よりも、上記凸部に当接した後の方が高くなる。

他の形態では、上記変形部は、上記本体部に一方端部が連結し、他方端部が上記あり溝の外部に向けて延びるリップ部である。

他の形態では、上記変形部は、上記本体部に両端部が連結し、円弧状に設けられる頂部が上記あり溝の外部に向けて延びるブリッジ部である。

以上に説明したように、この発明に従えば、極低荷重での使用を可能とするとともに、装置側の合わせ面同士が当接することがない構成を備えるシール材を提供することができる。

関連技術におけるシール材を示す平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったシール材を示す断面図である。 関連技術におけるあり溝を示す断面図である。 図２に示すシール材があり溝に装着された状態を示す断面図である。 関連技術におけるシール材の使用形態を示す断面図である。 実施の形態１におけるシール材を示す平面図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったシール材を示す断面図である。 実施の形態１におけるシール材があり溝に装着された状態を示す第１断面図である。 実施の形態１におけるシール材があり溝に装着された状態を示す第２断面図である。 実施の形態１におけるシール材の使用形態を示す断面図である。 実施の形態２におけるシール材を示す平面図である。 図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿ったシール材を示す断面図である。 実施の形態２におけるあり溝を示す断面図である。 実施の形態２におけるシール材があり溝に装着された状態を示す断面図である。 実施の形態２におけるシール材の使用形態を示す断面図である。 実施の形態３におけるシール材を示す平面図である。 図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線上に沿ったシール材を示す断面図である。 実施の形態３におけるシール材があり溝に装着された状態を示す断面図である。 実施の形態３のシール材における使用形態を示す断面図である。

本発明に基づいた各実施の形態におけるシール材について、以下、図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。

（関連技術）
図１は、関連技術におけるシール材を示す平面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったシール材を示す断面図、図３は、関連技術におけるあり溝を示す断面図、図４は、関連技術におけるシール材があり溝に装着された状態を示す断面図である。

図１から図４を参照して、関連技術におけるシール材１０の基本的な構造について説明する。本関連技術におけるシール材１０は、図３に示すあり溝５２に装着される閉環状のシール材である。シール材１０は、あり溝５２の底面５３に配置される本体部２１と、本体部２１の端部から折れ曲がり、あり溝５２の外部に向けて延びるリップ部３１とを備えるシール断面を有する。そのシール断面は、本体部２１およびリップ部３１の各々が、本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から直線状に延伸するＶ字形状をなす。好ましくは、直線状に延伸する方向の直交方向における本体部２１の幅Ｂ１が、直線状に延伸する方向の直交方向におけるリップ部３１の幅Ｂ２よりも大きく設けることが好ましい。

続いて、シール材１０の構造について説明する。シール材１０は、閉環状のシール材であり、第１部材５１と第２部材６１との間を封止するために使用される。シール材１０は、ゴム等の弾性部材から形成されている。シール材１０に用いられるゴム材料としては、たとえば、硬度５０〜９０ＨＡ程度のフッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ系ゴムなどが挙げられる。シール材１０は、シール内径Ｒａを有する。

第１部材５１および第２部材６１は、それぞれ、合わせ面５６および合わせ面６６を有する。第１部材５１および第２部材６１は、合わせ面５６と合わせ面６６とが互いに向かい合わせとなるように配置される。たとえば、合わせ面５６および合わせ面６６を有する装置としては、リリーフバルブ等が挙げられる。また、シール材１０によって高圧側と低圧側（大気側）とが仕切られる場合には、図示の断面において左側（円環状の外側）が高圧側、右側（円環状の内側）が低圧側となる。以下に示す各実施の形態においても同様である。

第１部材５１には、閉環状のあり溝５２が形成されている。シール材１０は、あり溝５２に装着される。あり溝５２は、第１部材５１の合わせ面５６に開口する溝形状を有する。閉環状に延びるあり溝５２の接線方向に直交する平面により第１部材５１を切断した場合に、あり溝５２は、台形の断面形状を有する。

あり溝５２は、底面５３および側面５４を有する。底面５３は、第１部材５１の合わせ面５６に平行に延在する。側面５４は、第１部材５１の合わせ面５６におけるあり溝５２開口面から底面５３に向かってテーパ状に広がる。底面５３と側面５４とは、湾曲しながら互いに連なっている。

上記では、内径側の側面５４と外径側の側面５４との両方がテーパ状に広がるあり溝５２について説明したが、これに限られず、内径側の側面５４のみがテーパ状に設けられたあり溝にシール材１０が装着されてもよい。

閉環状に延びるシール材１０の接線方向に直交する平面によりシール材１０を切断した場合に、シール材１０は、本体部２１およびリップ部３１を備えるシール断面を有する。

本体部２１は、あり溝５２の底面５３に配置される。リップ部３１は、本体部２１の端部から折れ曲がり、あり溝５２の外部に向けて延びる。シール材１０のシール断面は、本体部２１が、本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から直線状に延伸し、リップ部３１が、本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から直線状に延伸するＶ字形状をなす。本体部２１とリップ部３１とは、９０°よりも小さい角度で交わっている。

本体部２１は、先端部２２を有する。先端部２２は、本体部２１が本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から直線状に延伸する先端に設けられている。先端部２２は、あり溝５２の底面５３の直上に配置されている。リップ部３１は、先端部３２を有する。リップ部３１は、リップ部３１が本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から直線状に延伸する先端に設けられている。先端部３２は、あり溝５２の外部に配置されている。

本体部２１は、本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から先端部２２に向けて、あり溝５２の底面５３に平行な方向に延伸する。リップ部３１は、本体部２１とリップ部３１との間の折れ曲がり位置４１から先端部３２に向けて、あり溝５２の側面５４に平行な方向に延伸する。

本体部２１は、表面２１ａおよび裏面２１ｂを有する。表面２１ａは、あり溝５２の底面５３に接触する。裏面２１ｂは、表面２１ａの裏側に配置されている。表面２１ａと裏面２１ｂとは、互いに平行に延在する。リップ部３１は、表面３１ａおよび裏面３１ｂを有する。表面３１ａは、あり溝５２の側面５４に接触する。裏面３１ｂは、表面３１ａの裏側に配置されている。表面３１ａと裏面３１ｂとは、互いに平行に延在する構造が採用されているが、これに限定されるものではない。

直線状に延伸する方向の直交方向における本体部２１の幅Ｂ１は、直線状に延伸する方向の直交方向におけるリップ部３１の幅Ｂ２よりも大きく設けることが好ましい。本体部２１の幅Ｂ１は、表面２１ａと裏面２１ｂとの間の長さであり、リップ部３１の幅Ｂ２は、リップ部３１の表面３１ａと裏面３１ｂとの間の長さである。本関連技術では、本体部２１の幅Ｂ１が、リップ部３１の幅Ｂ２と等しい。

本体部２１の断面積は、リップ部３１の断面積以上であるとよい。本関連技術では、本体部２１の断面積がリップ部３１の断面積と等しい。

本関連技術では、直線状に延伸する方向における本体部２１の長さＬ１が、直線状に延伸する方向におけるリップ部３１の長さＬ２と等しい（Ｌ１＝Ｌ２）。シール材１０は、折れ曲がり位置４１における先端部４２と、本体部２１の先端部２２と、リップ部３１の先端部３２とを結んだ形状が二等辺三角形となるシール断面を有する。

先端部２２および先端部３２の形状は特に限定されないが、本関連技術の場合、表面２１ａと裏面２１ｂとが、先端部２２において湾曲しながら互いに連なり、表面３１ａと裏面３１ｂとが、先端部３２において湾曲しながら互いに連なっている。

リップ部３１の先端部３２を湾曲形状とすることにより、第２部材６１によるシール材１０の押圧時、リップ部３１をより円滑に弾性変形させることができる。

先端部３２の曲率半径（シールトップ）は、０よりも大きくリップ部３１の幅Ｂ２÷２以下であることが好ましく、先端部２２の曲率半径は、０よりも大きく本体部２１の幅Ｂ１÷２以下であることが好ましい。

表面２１ａと表面３１ａとは、折れ曲がり位置４１において湾曲しながら互いに連なっている。裏面２１ｂと裏面３１ｂとは、折れ曲がり位置４１において湾曲しながら互いに連なっている。本関連技術では、表面２１ａと表面３１ａとが連なる位置の曲率半径Ｒｘが、裏面２１ｂと裏面３１ｂとが連なる位置の曲率半径Ｒｙよりも小さい。

シール材１０の表面２１ａと表面３１ａとが連なる位置の曲率半径Ｒｘは、あり溝５２の底面５３と側面５４とが連なる位置の曲率半径Ｒｚ以上であることが好ましい。このような構成により、シール材１０をあり溝５２の溝内径に沿う形態で設けることができる。

このような構成によれば、シール材１０の伸張による断面変形を抑えて、シール材１０をあり溝５２の溝内径に沿う形態で設けることができる。これにより、シール材１０があり溝５２の溝内径を適度な圧力で締め付けた状態で設けられるため、あり溝５２へのシール材１０の装着性や、装着後のシール材１０の安定性を向上させることができる。

本体部２１の表面２１ａを基準とした時のシール材１０のシール高さＨは、あり溝５２の溝高さｈ以上に設定される（Ｈ≧ｈ）。

あり溝５２の底面５３と側面５４とがなす溝角度がαである場合に、本体部２１の表面２１ａとリップ部３１の表面３１ａとがなすシール角度βは、０．７α≦β≦１．３αの関係を満たすことが好ましい。

このような構成によれば、シール材１０をあり溝５２の溝内径に沿う形態で設けることができる。これにより、あり溝５２に対するシール材１０の装着時に、シール材１０が溝内径に引っ掛かった状態が得られ、装着時の作業性を向上させることができる。また、あり溝５２におけるシール材１０の据わり性を確保することにより、シール材１０があり溝５２内で捩れたり、あり溝５２から脱落したりすることを防止できる。本関連技術では、シール材１０のシール角度βが、あり溝５２の溝角度αと等しい。

図５は、関連技術におけるシール材１０の使用形態を示す断面図である。図１から図５を参照して、あり溝５２に装着されたシール材１０が第２部材６１に圧接することにより、第１部材５１と第２部材６１との間が封止される。このとき、第１部材５１の合わせ面５６と第２部材６１の合わせ面６６との間には、微小な隙間が形成される。リップ部３１は、第２部材６１の合わせ面６６と接触し、押圧されることによって、あり溝５２の内側に向けて弾性変形する。

たとえば、上記構成が採用されたリリーフバルブは、真空容器の内圧を調節するために用いられる。具体的には、弁体としての第２部材６１がバネにより接続口を有する筐体としての第１部材５１に付勢されている。第１部材５１には、環状に設けられたシール材１０の中心位置に接続口（図示省略）が設けられている。このような仕様のリリーフバルブにおいては、少ない差圧でリリーフを可能とするため、圧縮コイルバネの押し付け荷重を極限まで低くすることが求められ、また、リリーフバルブの加工精度が高くない場合でも、圧縮コイルバネの付勢力と差圧力を用いて弁体を閉方向に移動させることが求まられている。本関連技術におけるシール材１０は、このような用途で好適に利用される。

しかし、上記関連技術におけるシール材１０においては、装置の仕様上の圧縮荷重が一定で、かつシール材の形状や物性が均一の場合は圧縮荷重とシール材１０との反力が釣り合ったところでフランジが静止し、クリアランスが確保されるが、ばらつきにより圧縮荷重がシール材の反力を上回った場合は第１部材５１および第２部材６１が接触することを許容する場合があった。

（実施の形態１）
次に、図６から図９を参照して、実施の形態１におけるシール材１００について説明する。図６は、実施の形態１におけるシール材１００を示す平面図、図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線上に沿ったシール材を示す断面図、図８および図９は、実施の形態におけるシール材１００があり溝に装着された状態を示す第１および第２断面図である。なお、本実施の形態のシール材１００が装着されるあり溝５２の形態は、上記図３で示したあり溝と基本的には同一であるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さないこととする。

図６から図９を参照して、本実施の形態におけるシール材１００の基本的な構造について説明する。本実施の形態におけるシール材１００は、あり溝５２に装着される閉環状のシール材である。シール材１００は、あり溝５２の底面５３に配置される本体部１２１と、本体部１２１に一方端部が連結し、他方端部があり溝の外部に向けて延びる、変形部としてのリップ部１３１とを備えるシール断面を有する。リップ部１３１は、本体部１２１のあり溝５２の底面５３とは反対側において、本体部１２１に連結されるとともに、本体部１２１に対して所定距離隔てて配置される。

そのシール断面は、本体部１２１およびリップ部１３１の各々が、本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から直線状に延伸するＶ字形状をなす。好ましくは、直線状に延伸する方向の直交方向における本体部１２１の幅Ｂ１が、直線状に延伸する方向の直交方向におけるリップ部１３１の幅Ｂ２よりも大きく設けることが好ましい。

続いて、シール材１００の構造について具体的に説明する。シール材１００は、閉環状のシール材であり、第１部材５１と第２部材６１との間を封止するために使用される。シール材１００は、ゴム等の弾性部材から形成されている。シール材１００に用いられるゴム材料としては、たとえば、硬度５０〜９０ＨＡ程度のフッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ系ゴムなどが挙げられる。シール材１０は、シール内径Ｒｂを有する。

閉環状に延びるシール材１００の接線方向に直交する平面によりシール材１００を切断した場合に、シール材１００は、本体部１２１およびリップ部１３１を備えるシール断面を有する。

本体部１２１は、あり溝５２の底面５３に配置される。リップ部１３１は、本体部１２１の端部から折れ曲がり、あり溝５２の外部に向けて延びる。シール材１００のシール断面は、本体部１２１が、本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から直線状に延伸し、リップ部１３１が、本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から直線状に延伸するＶ字形状をなす。本体部１２１とリップ部１３１とは、９０°よりも小さい角度で交わっている。

本体部１２１は、先端部１２２を有する。先端部１２２は、本体部１２１が本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から直線状に延伸する先端に設けられている。先端部１２２は、あり溝５２の底面５３の直上に配置されている。リップ部１３１は、先端部１３２を有する。リップ部１３１は、リップ部１３１が本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から直線状に延伸する先端に設けられている。先端部１３２は、あり溝５２の外部に配置されている。

本体部１２１は、本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から先端部１２２に向けて、あり溝５２の底面５３に平行な方向に延伸する。リップ部１３１は、本体部１２１とリップ部１３１との間の折れ曲がり位置１４１から先端部１３２に向けて、あり溝５２の側面５４に平行な方向に延伸する。

本体部１２１は、表面１２１ａおよび裏面１２１ｂを有する。表面１２１ａは、あり溝５２の底面５３に接触する。裏面１２１ｂは、表面１２１ａの裏側に配置されている。表面１２１ａと裏面１２１ｂとは、互いに略平行に延在する。リップ部１３１は、表面１３１ａおよび裏面１３１ｂを有する。表面１３１ａは、あり溝５２の側面５４に接触する。裏面１３１ｂは、表面１３１ａの裏側に配置されている。表面１３１ａと裏面１３１ｂとは、互いに平行に延在する。

直線状に延伸する方向の直交方向における本体部１２１の幅Ｂ１は、直線状に延伸する方向の直交方向におけるリップ部１３１の幅Ｂ２よりも大きく設けることが好ましい。本体部１２１の幅Ｂ１は、表面１２１ａと裏面１２１ｂとの間の長さであり、リップ部１３１の幅Ｂ２は、リップ部１３１の表面１３１ａと裏面１３１ｂとの間の長さである。本実施の形態では、本体部１２１の幅Ｂ１は、リップ部１３１の幅Ｂ２よりも大きく設けられている。

さらに、本体部１２１の先端部１２２には、リップ部１３１側に延びる凸部１５１が設けられている。直線状に延伸する方向の直交方向における凸部１５１の幅Ｈ２は、直線状に延伸する方向の直交方向における本体部１２１の幅Ｂ１よりも大きく設けることが好ましい。

先端部１２２、凸部１５１、および、先端部１３２の形状は特に限定されないが、本実施の形態の場合、表面１２１ａと裏面１２１ｂとが、先端部１２２および凸部１５１において湾曲しながら互いに連なり、凸部１５１には、リップ部１３１側に位置する湾曲状の凸面１５２が設けられ、凸面１５２の表面は、先端部１２２と斜辺１５１ａと連続し、また、裏面１２１ｂとも斜辺１５１ｂと連続している。また、表面１３１ａと裏面１３１ｂとが、先端部１３２において湾曲しながら互いに連なっている。

リップ部１３１の先端部１３２を湾曲形状とすることにより、第２部材６１によるシール材１００の押圧時、リップ部１３１をより円滑に弾性変形させることができる。また、本体部１２１の先端部１２２を湾曲形状とすることにより、仮にシール材１００が本体部１２１とリップ部１３１とが反転した状態であり溝５２に装着された場合であっても、第２部材６１によるシール材１００の押圧時、本体部１２１をより円滑に弾性変形させることができる。また、凸部１５１を設けることで、凸部１５１の位置を目視により確認することが可能となり、シール材１００の反転装着を未然に防止することも可能となる。

先端部１３２の曲率半径（シールトップ）は、０よりも大きくリップ部１３１の幅Ｂ２÷２以下であることが好ましく、先端部１２２の曲率半径は、０よりも大きく本体部１２１の幅Ｂ１÷２以下であることが好ましい。凸部１５１の曲率半径は、０よりも大きければよい。

表面１２１ａと表面１３１ａとは、折れ曲がり位置１４１において湾曲しながら互いに連なっている。裏面１２１ｂと裏面１３１ｂとは、折れ曲がり位置１４１において湾曲しながら互いに連なっている。

なお、本実施の形態におけるシール材１００においては、極低荷重を実現し、第１部材５１と第２部材６１との接触を防止、さらに転動を防止する形状とするためには、（ａ）シール幅（Ｌ１）は、あり溝底幅（Ｌ３）以下、好ましくは、「あり溝５２の開口幅（Ｌ４）×（１．１〜１．２）」とし、装着性とあり溝５２の開口からの脱落防止を兼ねさせるとよい。また、（ｂ）シール厚み（Ｂ１）は、「あり溝５２深さ（ｈ）×（０．２〜０．４）」であるとよい。（ｃ）凸部高さ（Ｈ２）は、「あり溝５２深さ（ｈ）−シール厚み（Ｂ１）」以上であるとよい。（ｄ）ベース高さ（Ｂ１）は、「凸部高さ（Ｈ２）×（０．４〜０．６）」であるとよい。（ｅ）シール角度（β）は、「あり溝角度（α）±３０％」であるとよい。

このような構成によれば、シール材１００の伸張による断面変形を抑えて、シール材１００をあり溝５２の溝内径に沿う形態で設けることができる。これにより、シール材１００があり溝５２の溝内径を適度な圧力で締め付けた状態で設けられるため、あり溝５２へのシール材１００の装着性や、装着後のシール材１００の安定性を向上させることができる。

図１０は、本実施の形態のシール材１００の使用形態を示す図である。図８から図１０を参照して、あり溝５２に装着されたシール材１００が第２部材６１に圧接することにより、第１部材５１と第２部材６１との間が封止される。このとき、図９に示すように、リップ部１３１が第２部材６１に当接し、リップ部１３１が第１部材５１側に向けて倒れを開始する。その後、さらに第１部材５１と第２部材６１との間相対的な距離Ｓが小さくなると、リップ部１３１が凸部１５１の凸面１５２に当接する。

この際、リップ部１３１は、第２部材６１に対する当接圧が、リップ部１３１が第２部材６１に押されることにより凸部１５２に当接する前よりも、凸部に当接した後の方が高くなる。つまり、シール材１００の圧縮反力が、リップ部１３１が凸部１５２に当接する前は、リップ部１３１のみの圧縮反力であったのが、リップ部１３１が凸部１５２に当接したの後は、リップ部１３１と本体部１２１との合計の圧縮反力に切り替わることとなる。

その結果、仮に第１部材５１と第２部材６１との間にシール材１００の反力以上の荷重が加わった場合でも、第１部材５１と第２部材６１とが当接するようなことはなく、第１部材５１の合わせ面５６と第２部材６１の合わせ面６６との間には、確実に微小な隙間を形成させることを可能としている。これにより、第１部材５１および第２部材６１への傷の発生、接触による金属粉の発塵を抑えることができる。

また、本実施の形態のシール材１００の本体部１２１に、凸部１５１が設けられていることから、凸部１５２が設けられた本体部１２１とリップ部１３１との判別が容易となり、シール材１００のり溝５２への装着の際の方向性の区別が容易となり、本体部１２１とリップ部１３１とを逆にした誤装着を防止し、かつあり溝５２の内外双方の壁面と接触させることで、捻りトルクの発生による転動を防止することを可能としている。

さらに、本実施の形態におけるシール材１００によれば、リップ部１３１の大きさを調節することで第１部材５１と第２部材６１との間隔を調節することができるため、従来の断面形状が円形のＯリングに比べ、第１部材５１と第２部材６１との間のシール可能な範囲を広く設けることが可能となる。

さらに、本実施の形態におけるシール材１００によれば、従来の断面形状が円形のＯリングが収容されるあり溝５２に装着することが可能であるため、シール材を本実施の形態のシール材１００に交換するのみで、第１部材５１と第２部材６１との間のシール性能を高めることを可能とする。

（実施の形態２）
図１１から図１４を参照して、実施の形態２におけるシール材２００について説明する。図１１は、実施の形態２におけるシール材２００を示す平面図、図１２は、図１１中のＸＩＩ−ＸＩＩ線上に沿ったシール材２００を示す断面図、図１３は、あり溝を示す断面図、図１４は、実施の形態２におけるシール材２００があり溝に装着された状態を示す断面図である。

図１１から図１４を参照して、本実施の形態におけるシール材２００の基本的な構造について説明する。本実施の形態におけるシール材２００は、図１３に示すあり溝５２に装着される閉環状のシール材である。また、シール材２００によって高圧側と低圧側（大気側）とが仕切られる場合には、図示の断面において左側（円環状の外側）が高圧側、右側（円環状の内側）が低圧側となる。

シール材２００は、あり溝５２の底面５３に配置される本体部２４０と、本体部２４０に一方端部が連結し、他方端部があり溝の外部に向けて延びる、変形部としてのリップ部２３１とを備えるシール断面を有する。リップ部２３１は、本体部２４０のあり溝５２の底面５３とは反対側において、本体部２４０に連結されるとともに、本体部２４０に対して所定距離隔てて配置される。

そのシール断面は、本体部２４０は、全体として略矩形形状を有し、リップ部２３１が斜め上方に向かって突出している。本体部２４０の最も突出した幅Ｗ１は、あり溝５２の上端開口幅ＧＷ１よりも大きく設けられ、下端の幅（平坦部幅）Ｗ２および上端の幅（角当り部幅）Ｗ３は、あり溝５２の上端開口幅ＧＷ１よりも小さく設けられている。なお、本実施の形態において、本体部２４０の最も突出した幅Ｗ１と凸部高さＨ３とは略同一の寸法に設定されている。

続いて、シール材２００の構造について具体的に説明する。シール材２００は、閉環状のシール材であり、第１部材５１と第２部材６１との間を封止するために使用される。シール材２００は、ゴム等の弾性部材から形成されている。シール材２００に用いられるゴム材料としては、たとえば、硬度５０〜９０ＨＡ程度のフッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ系ゴムなどが挙げられる。シール材２００は、シール内径Ｒｃを有する。

第１部材５１および第２部材６１は、それぞれ、合わせ面５６および合わせ面６６を有する。第１部材５１および第２部材６１は、合わせ面５６と合わせ面６６とが互いに向かい合わせとなるように配置される。たとえば、合わせ面５６および合わせ面６６を有する装置としては、リリーフバルブ等が挙げられる。

第１部材５１には、閉環状のあり溝５２が形成されている。シール材２００は、あり溝５２に装着される。あり溝５２は、第１部材５１の合わせ面５６に開口する溝形状を有する。閉環状に延びるあり溝５２の接線方向に直交する平面により第１部材５１を切断した場合に、あり溝５２は、上端開口部５４ａが最も狭い開口を形成し、内部程開口が拡径する断面形状を有する。

あり溝５２は、底面５３および側面５４を有し、断面は略壺形状である。底面５３は、第１部材５１の合わせ面５６に平行に延在する。側面５４は、第１部材５１の合わせ面５６におけるあり溝５２の開口面から底面５３に向かって下方に向かって延びる。底面５３と側面５４とは、湾曲しながら互いに連なっている。

閉環状に延びるシール材２００の接線方向に直交する平面によりシール材２００を切断した場合に、シール材２００は、本体部２４０およびリップ部２３１を備えるシール断面を有する。

本体部２４０は、あり溝５２の底面５３に配置される。本体部２４０の底面には、内部に向かって凹む凹部を有する表面２２１ａが設けられている。リップ部２３１は、本体部２４０の上端部の内側から外側に向かって斜め上方に延びる。シール材２００のシール断面は、本体部２４０の上面とリップ部２３１とがＶ字形状をなす。本体部２４０の上面とリップ部２３１とは、９０°よりも小さい角度で交わっている。

本体部２４０は、表面２２１ａおよび裏面２２１ｂを有する。表面２２１ａは、あり溝５２の底面５３に接触する。裏面２２１ｂは、表面２２１ａの裏側に配置されている。表面２２１ａと裏面２２１ｂとは、互いに略平行に延在する。リップ部２３１は、表面２３１ａおよび裏面２３１ｂを有する。表面２３１ａは、あり溝５２の外部に突出している。裏面２３１ｂは、表面２３１ａの裏側に配置されている。表面２３１ａと裏面２３１ｂとは、互いに平行に延在する構造が採用されているが、これに限定されるものではない。

本体部２４０の上面には、リップ部２３１側に延びる凸部２４１が設けられている。凸部２４１、および、先端部２３２の形状は特に限定されないが、本実施の形態の場合、側面２４１ａと凸部２４２とが湾曲しながら互いに連なり、凸部２４１は、リップ部１３１側に位置する湾曲状の凸面２４２が設けられ、凸面２４２の表面は、裏面２２１ｂ，２４１ｂと連続している。

リップ部２３１の先端部２３２を湾曲形状とすることにより、第２部材６１によるシール材１００の押圧時、リップ部２３１をより円滑に弾性変形させることができる。

先端部２３２の曲率半径（シールトップ）は、０よりも大きくリップ部２３１の幅Ｂ２÷２以下であることが好ましい。

なお、本実施の形態におけるシール材２００においては、極低荷重を実現し、第１部材５１と第２部材６１との接触を防止、さらに転動を防止する形状とする観点から、（ａ）角当り部幅（Ｗ３）と平坦部幅（Ｗ２）とは、それぞれ「上端開口幅（ＧＷ１）×９０％」であるとよい。（ｂ）凸部高さ（Ｈ３）は「溝深さ（ＧＨ１）−（シール厚み（Ｂ２））」以上であるとよい。（ｃ）角当り部高さ（Ｋ１）は、「溝深さ（ＧＨ１）−（溝開口Ｒ以上３×溝開口Ｒ以下」であるとよい。（ｄ）裏面２２１ａの形状は、平らでも良いが内方に向かう窪みがあるとよい。

このような構成によれば、シール材２００の伸張による断面変形を抑えて、シール材２００をあり溝５２の溝内径に沿う形態で設けることができる。これにより、シール材２００があり溝５２の溝内径を適度な圧力で締め付けた状態で設けられるため、あり溝５２へのシール材２００の装着性や、装着後のシール材２００の安定性を向上させることができる。

図１５は、本実施の形態のシール材２００における使用形態を示す断面図である。図１４および図１５を参照して、あり溝５２に装着されたシール材２００が第２部材６１に圧接することにより、第１部材５１と第２部材６１との間が封止される。上記図８から図１０に示した場合と同様に、リップ部２３１が第２部材６１に当接し、リップ部２３１が第１部材５１側に向けて倒れを開始する。その後、さらに第１部材５１と第２部材６１との間相対的な距離が小さくなると、リップ部２３１が凸部２４１の凸面２４２に当接する。

この際、リップ部２３１は、第２部材６１に対する当接圧が、リップ部２３１が第２部材６１に押されることにより凸部２４２に当接する前よりも、凸部２４２に当接した後の方が高くなる。つまり、シール材２００の圧縮反力が、リップ部２３１が凸部２４２に当接する前は、リップ部２３１のみの圧縮反力であったのが、リップ部２３１が凸部２４２に当接したの後は、リップ部２３１と本体部２４１との合計の圧縮反力に切り替わることとなる。

その結果、仮に第１部材５１と第２部材６１との間にシール材２００の反力以上の荷重が加わった場合でも、第１部材５１と第２部材６１とが当接するようなことはなく、第１部材５１の合わせ面５６と第２部材６１の合わせ面６６との間には、確実に微小な隙間を形成させることを可能としている。これにより、第１部材５１および第２部材６１への傷の発生、接触による金属粉の発塵を抑えることができる。

また、本実施の形態のシール材２００の本体部２４０は、本体部２４０が視認し易い形態を有していることから、本体部２４０とリップ部２３１との区別が容易となり、誤装着を防止し、かつあり溝の内外双方の壁面と接触させることで、捻りトルクの発生による転動を防止することを可能としている。さらに、本体部２４０の断面が厚さを有する矩形形状であることから、あり溝内部への装着性の向上、および、転動防止の向上が図られ、圧縮荷重やトルクによるシール材２００のあり溝内部での動きを防止することを可能としている。その他、上記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図１６は、実施の形態３におけるシール材３００を示す平面図である。図１７は、図１６中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線上に沿ったシール材３００を示す断面図である。なお、本実施の形態のシール材３００が装着されるあり溝５２の形態は、上記図３で示したあり溝と基本的には同一であるため、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さないこととする。図１８は、実施の形態におけるシール材３００があり溝５２に装着された状態を示す断面図である。

図１６から図１８を参照して、本実施の形態におけるシール材３００の基本的な構造について説明する。本実施の形態におけるシール材３００は、図３に示すあり溝５２に装着される閉環状のシール材である。シール材３００は、あり溝５２の底面５３に配置される本体部３２１と、本体部３２１の上端部において上方に向かって延びる凸部３４１と、この凸部３４１に対して空隙３２１ｖを隔て、本体部３２１に両端部が連結し、円弧状に設けられる頂部があり溝５２の外部に向けて突出するブリッジ部３３１とを備えるシール断面を有する。また、シール材３００によって高圧側と低圧側（大気側）とが仕切られる場合には、図示の断面において左側（円環状の外側）が高圧側、右側（円環状の内側）が低圧側となる。

閉環状に延びるシール材３００の接線方向に直交する平面によりシール材３００を切断した場合に、シール材３００は、本体部３２１およびブリッジ部３３１を備えるシール断面を有する。そのシール断面は、本体部３２１は、全体として略矩形形状を有し、凸部３４１およびブリッジ部３３１は、上方に向かって凸形状の三角形形状を有している。空隙３２１ｖは、Ｖ字を逆さまにした形状を有している。

シール材３００は、閉環状のシール材であり、第１部材５１と第２部材６１との間を封止するために使用される。シール材３００は、ゴム等の弾性部材から形成されている。シール材３００に用いられるゴム材料としては、たとえば、硬度５０〜９０ＨＡ程度のフッ素ゴム、シリコンゴム、ＥＰＤＭ系ゴムなどが挙げられる。シール材３００は、シール内径Ｒｄを有する。

本体部３２１は、あり溝５２の底面５３に配置される。ブリッジ部３３１は、本体部３２１の上部に設けられ、あり溝５２の外部に向けて延びる。ブリッジ部３３１は、先端部３３２を有する。また、ブリッジ部３３１には、ブリッジ部３３１が変形した場合に、空隙３２１ｖと外部との空気の往復を可能にするガス抜き孔３３１ｈが複数設けられている。本実施の形態のシール材３００は、９０度ピッチで４カ所にガス抜き孔３３１ｈが設けられている。このガス抜き孔３３１ｈの数量は、シール材３００の大きさに応じて適宜最適な数量が選択されるものである。

ブリッジ部３３１の先端部３３２および凸部３４１を湾曲形状とすることにより、第２部材６１によるシール材３００の押圧時、ブリッジ部３３１をより円滑に弾性変形させることができる。

本実施の形態におけるシール材３００においては、極低荷重を実現し、第１部材５１と第２部材６１との接触を防止、さらに転動を防止する形状とする観点から、（ａ）空隙３２１ｖを設ける中空構造とし、高圧側に複数のガス抜き孔３３１ｈを加工することがよい。（ｂ）シール幅（Ｌ６）は、「あり溝５２の開口幅（Ｌ４）以上、好ましくはあり溝５２の開口幅（Ｌ４）×（１．１〜１．３）とし、装着性とあり溝５２の開口からの脱落防止を兼ねさせるとよい。また、（ｃ）シール高さ（ＳＨ）は「あり溝５２深さ（ｈ）」以上がよい。（ｄ）シール厚み（Ｂ２）は「あり溝５２深さ（ｈ）×（０．２〜０．４）」であるとよい。（ｅ）凸部高さ（Ｈ６）は「あり溝５２深さ（ｈ）−シール厚み（Ｂ２）」以上であるとよい。

また、あり溝５２の開口幅（Ｌ４）の内径＞シール材３００のシール内径（Ｒｄ）、好ましくは、シール内径（Ｒｄ）＝あり溝５２の開口幅（Ｌ４）の内径×（０．９９〜０．９５）であれば、シール材３００の伸張による断面変形を抑えて、シール材３００をあり溝５２の溝内径に沿う形態で設けることができる。これにより、シール材３００があり溝５２の溝内径を適度な圧力で締め付けた状態で設けられるため、あり溝５２へのシール材３００の装着性や、装着後のシール材３００の安定性を向上させることができる。

図１９は、本実施の形態のシール材３００における使用形態を示す断面図である。図１８および図１９を参照して、あり溝５２に装着されたシール材３００が第２部材６１に圧接することにより、第１部材５１と第２部材６１との間が封止される。このとき、ブリッジ部３３１の先端部３３２が第１部材５１側に向けて大きく変形し、先端部３３２が凸部３４１に当接する。

上記図８から図１０に示した場合と同様に、ブリッジ部３３１が第２部材６１に当接し、ブリッジ部３３１が第１部材５１側に向けて倒れを開始する。その後、さらに第１部材５１と第２部材６１との間相対的な距離が小さくなると、ブリッジ部３３１が凸部３４１に当接する。

この際、ブリッジ部３３１は、第２部材６１に対する当接圧が、ブリッジ部３３１が第２部材６１に押されることにより凸部３４１に当接する前よりも、凸部３４１に当接した後の方が高くなる。つまり、ブリッジ部３３１の圧縮反力が、ブリッジ部３３が凸部３４１に当接する前は、ブリッジ部３３１のみの圧縮反力であったのが、ブリッジ部３３１が凸部３４１に当接したの後は、ブリッジ部３３１と本体部３２１との合計の圧縮反力に切り替わることとなる。

その結果、仮に第１部材５１と第２部材６１との間にシール材３００の反力以上の荷重が加わった場合でも、第１部材５１と第２部材６１とが当接するようなことはなく、第１部材５１の合わせ面５６と第２部材６１の合わせ面６６との間には、確実に微小な隙間を形成させることを可能としている。これにより、第１部材５１および第２部材６１への傷の発生、接触による金属粉の発塵を抑えることができる。

また、実施の形態１および２で示したリップ部１３１，２３１を採用した構成の場合において、リップ部１３１，２３１が凸部１５１，２４１に接触するまでのシール反力が低い場合には、本実施の形態の構成を採用することで、先端部３３２の変形領域が増加する結果、シール反力を高めることができる。その他、上記実施の形態１および２と同様の作用効果を得ることができる。

今回開示された実施の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説明ではなくて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およ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。

５１ 第１部材、５２ あり溝、５３ 底面、５４，２４１ａ 側面、５４ａ 上端開口部、５６ 合わせ面、６１ 第２部材、１００，２００，３００ シール材、１２１，２４０，３２１ 本体部、１２１ａ，１２１ａ，１３１ａ，２２１ａ，２２１ａ，２３１ａ 表面、１２１ｂ，１２１ｂ，１３１ｂ，２２１ｂ，２３１ｂ，２３１ｂ，２４１ｂ 裏面、１２２，１３２ 先端部、１３１，２３１ リップ部、１４１ 折れ曲がり位置、１５１，２４１ 凸部、１５１ａ，１５１ｂ 斜辺、１５２，２４２，３４１ 凸部、２３２，３３２ 先端部、３２１ｖ 空隙、３３１ ブリッジ部、３３１ｈ ガス抜き孔。

Claims (5)

1. 第１部材に設けられたあり溝に装着され、前記第１部材と前記第１部材に対向配置される第２部材とが相対的に近接し、前記第２部材に当接することによりその内側と外側とを仕切る閉環状のシール材であって、
   前記あり溝の底面に配置される本体部と、
   前記本体部の前記あり溝の前記底面とは反対側において、前記本体部に連結されるとともに、前記本体部に対して所定距離隔てて配置される変形部と、
   前記本体部に設けられ、前記変形部に向かって延びる凸部と、
   を備え、
   前記変形部の先端部は、前記凸部に覆い被さるように前記凸部の上方にまで延在している、シール材。
2. 前記外側は高圧側、前記内側は低圧側であり、
   前記変形部は、前記変形部が高圧側の圧力を受けて、前記第２部材側に密着するように設けられている、請求項１に記載のシール材。
3. 前記変形部は、前記第２部材に対する当接圧が、前記第２部材に押されることにより前記凸部に当接する前よりも、前記凸部に当接した後の方が高くなる、請求項１または２に記載のシール材。
4. 前記変形部は、
   前記本体部に一方端部が連結し、他方端部が前記あり溝の外部に向けて延びるリップ部である、請求項１から請求項３のいずれかに記載のシール材。
5. 前記変形部は、
   前記本体部に両端部が連結し、円弧状に設けられる頂部が前記あり溝の外部に向けて延びるブリッジ部である、請求項１から請求項３のいずれかに記載のシール材。

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