JPH0613423Y2 - 低差圧流体用シール装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、ピストンやディスプレーサに用いられる低差
圧流体用のシール装置に関する。

（従来の技術） 往復動するピストンやディスプレーサとシリンダの内周
面との間のシールをなす装置としては、無潤滑タイプに
して低差圧流体の場合、ポリテトラフルオロエチレン製
のステップカットタイプの合口形状を有するシールリン
グと該シールリングの内周面に接し、外周方向へ張り出
される板エキスパンダーリングが用いられている。

この例を第３図と第４図を用いて説明する。第３図に示
す例は冷凍機の一例であるが、ピストン７によって圧縮
された作動ガスは、パイプ８を介して冷却シリンダ９内
に入り、ディスプレーサ１０内の畜冷器１１を通って冷
却シリンダ９内の一方の室１２へと抜ける。この際、デ
ィスプレーサ１０を下降させると作動ガスはポート１３
より噴出して断熱膨張して低温となる。即ち、室１２が
定温空間となりコールドヘッドを用いてこの低温を取り
出す。このような働きをする冷凍機に用いられる作動ガ
スが畜冷器１１を通らずに冷却空間１２に圧縮部１４か
ら流出しないようにシールリング１５を用いる。

シールリング１５は、ディスプレーサ１０の外周面に設
けた溝内に配され、その合口形状をステップカットタイ
プとさせている。また、作動ガスへの潤滑オイルの混入
による性能劣化を防ぐため冷却シリンダ９内は無潤滑と
なっており、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）
等の樹脂でシールリング１５を形成している。又、該シ
ールリング１５の内周面に接し、シールリング１５をシ
リンダ９内周面方向に張り出させる板エキスパンダリン
グ１６をシールリング１５に組合せる。又、別の例とし
てシールリングの内周面に斜面部を作り、該斜面部にコ
イルスプリングを配置させることも、実開昭５５−９４
４４０号公報に教示される如く可能である。

（本考案が解決しようとする課題） 前述した如きシールリング１５の使用にも拘らず、シー
ルリング１５を介して低温空間１２へのガス漏れを防ぐ
ことができず、冷却効果をより高めることができないで
いる。更に第３図及び第４図に示す如く、ステップカッ
トタイプシールリング１５の内周面側に配した板エキス
パンダリング１６により、シールリング１５の摺接面を
シリンダ９の内周面に均一に押圧させ、シールリング摺
接面よりのガス流出を防ぐことができることが理論的に
解明される。しかし、実際には高精度に加工した板エキ
スパンダリング１６であっても、その自己張力はシール
リング１５の摺接面をシリンダ９の内周面に均一に押圧
させることは不可能で、シール効果は低い。

又、シールリング１５に対して作用するガス圧力が圧縮
部空間１４と低温部空間１２で位相差を生じている場合
は、前述した先顔の浮き上がり防止策を施したシール装
置を夫々のシール方向に設置しなければならない。即ち
複数個のリング溝及びシールリングが必要になる。

また、前述した先願の開示されているコイルスプリング
の半径方向に向けられる自己張力をシールリングに印加
し、シールリングの浮き上がりを防止させようとする
と、その張力は著しく大となりコイルスプリングの細線
がシールリングへ喰いこみ、シールリングの摺接面の摩
耗による直径変化に対してシリンダ内周面への追従性が
悪くガス漏れが突合せ合口部からガス漏れと合せて大き
く低差圧流体のシール装置としては好ましくない。

冷凍機のディスプレーサ１０の回転数は比較的小さく、
又シールリング１５に作用するガス差圧力も小さいこと
から、本考案者はディスプレーサ１０のシリンダ９内で
の往復動中、シールリング１５がリング溝内で浮動し、
シリンダ９内の上下の室がシールリング１５の背面を介
して連通するガス路ができるのではないかと推定した。
そこで、シールリング１５の摺接面をシリンダ内周面に
押圧し且つシールリング１５の片側面をリング溝の側壁
面に押圧させることで、シールリング１５のリング溝内
での浮き上がりを防止し、シール効果を高め得るのでは
と考えた。しかも低速低差圧流体でシールリング上下の
圧力に位相差が発生する場合でも一つのリング溝でシー
ル性を向上させるシールリング装置を考案した。

（課題を解決するための手段） 本考案は、ダブルアングルカット又は両面段付タイプの
一方向シール特性を有する合口形状を外周側一隅角部に
有し、該合口形状の合口部と対角位置にある内周部に斜
面部を形成した樹脂製の二本のリング本体を、一つのリ
ング溝に斜面部どうしが向い合うように軸方向に重ねて
装着し、両斜面部によって形成されるＶ形凹部の両側面
に一本のリング状丸線バネを着座させるという技術的手
段を採用する。

リング状丸線バネ３、３′の表面にリング本体と同材質
の層を被覆することが好ましい。

（作用） 自己張力を有するリング状丸線バネ３、３′は、各々の
シールリングの斜面部４、４′を介して、各シールリン
グをシリンダ内周面並びにリング溝の上下壁面に押しつ
けるので、ディスプレーサ６、６′が小さな回転数で往
復動し且つシールリング２、２′に低いガス差圧が該シ
ールリング２、２′の上下から位相差をもって作用して
もシールリングの浮き上がりは防止され、かつ合口部の
シール方向が互いに逆になるように重ねられた２つのシ
ールリング２、２′によりいずれの方向から圧力が作用
した場合にも合口部隙間を介する漏洩が防止されるので
シール効果は非常に高い。

（実施例） 第１図及び第２図に本考案の一例を示すが、利用例は第
３図の場合と同一なのでこの説明を省略する。

ピストンあるいはディスプレーサ６、６′のリング溝内
に配されるシールリング装置は１、１′は２０％のガラ
ス繊維等の特殊な充填材を混入したＲＴＦＥ複合材にし
てダブルアングルカットあるいは両面段付タイプの合口
形状を有するリング本体２、２′はその内周面に斜面部
４、４′を備える。シールリング装置１、１′は一つの
リング溝にこのリング本体２、２′の内周斜面部４、
４′を向い合わせるように装着し、該向き合った斜面部
４、４′で形成される凹部に着座する自己張力を有する
リング状丸線バネ３、３′を備える。リング状丸線バネ
３、３′は、例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０４よりな
るリング状丸線バネにＰＴＦＥのコーティングをしたも
の、あるいはＰＴＦＥチューブで被覆したものが用いら
れる。勿論、低温脆性の少なく、弾力性に富んだもので
あれば他の材質のものでも良い。リング状丸線バネ３、
３′の使用は、その自己張力によりリング本体２、２′
をリング溝の上下壁及び半径方向に附勢し、リング溝壁
及びシリンダ内周面にリング本体２、２′を圧接する。

（効果） この結果シールリング装置に作用するガス差圧が低く、
更にシール装置の上下より位相差をもって作用し、しか
もディスプレーサが小さな回転数で往復動しても、シー
ルリング本体の浮き上がりはなく、又リング状の丸線バ
ネは従来のコイルスプリングにみられた如きリング本体
への喰いこみはなく、リング本体のシリンダ内周面への
追従性は良く、合口部のシール方向が互いに逆になるよ
うに重ねられた２つのリング本体の一方向シール特性合
口形状によるシール性能と相俟ってシール効果は著しく
高い。

リング状丸線バネをシールリング本体と同材質の樹脂で
被覆すれば、シールリングの動きに対する追随性はさら
に良くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のダブルアングルカットタイプの実施例
を示す部分横断面図、第２図は本考案の両面段付タイプ
の実施例を示す部分横断面図、第３図は使用例の断面
図、第４図は従来例の部分断面図である。 図中： １、１′…シールリング装置、 ２、２′…シールリング本体、 ３、３′…リング状丸線バネ、 ４、４′…斜面部、 ５、５′、９…シリンダ、 ６、６′、１０…ピストン又はディスプレーサ、 １６…板エキスパンダリング。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】往復動するピストンやディスプレーサに組
   込まれ、両方向から交互に圧力が作用する低差圧流体用
   シール装置において、 ダブルアングルカット又は両面段付タイプの一方向シー
   ル特性を有する合口形状を外周側一隅角部に有し、該合
   口形状の合口部と対角位置にある内周部に斜面部を形成
   した樹脂製の二本のリング本体を、一つのリング溝に前
   記斜面部どうしが向い合うように軸方向に重ねて装着
   し、前記両斜面部によって形成されるＶ形凹部の両側面
   に一本のリング状丸線バネを着座させて成ることを特徴
   とするシール装置。
2. 【請求項２】前記のリング状丸線バネの表面にリング本
   体と同材質の層を有する実用新案登録請求の範囲第１項
   に記載のシール装置。