シール装置
【課題】エンドレスタイプのバックアップリングを用いられない構造を改良してエンドレスタイプのバックアップリングを用いられるようにしたシール装置を提供する。
【解決手段】Ｏリング溝１２には、Ｏリング１３が組み付けられるＯリング専用溝２１と、バックアップリング１４が組み付けられるバックアップリング専用溝２２とが備えられている。Ｏリング専用溝２１における外径に対してバックアップリング専用溝２２における外径が大きくされることにより、Ｏリング溝１２内のＯリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２との境界に段差２３が形成されている。バックアップリング１４の内径がＯリング１３の内径より大きくされている。Ｏリング溝１２より端側でＯリング溝１２の端側の側壁部分となる端側外周部３６における外径が、バックアップリング専用溝２２における外径より大きくなっている。
【解決手段】Ｏリング溝１２には、Ｏリング１３が組み付けられるＯリング専用溝２１と、バックアップリング１４が組み付けられるバックアップリング専用溝２２とが備えられている。Ｏリング専用溝２１における外径に対してバックアップリング専用溝２２における外径が大きくされることにより、Ｏリング溝１２内のＯリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２との境界に段差２３が形成されている。バックアップリング１４の内径がＯリング１３の内径より大きくされている。Ｏリング溝１２より端側でＯリング溝１２の端側の側壁部分となる端側外周部３６における外径が、バックアップリング専用溝２２における外径より大きくなっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ポンプに好適に使用可能なシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、プランジャポンプのシリンダとマニホールドを接続する連通管の部分におけるシール装置として、図４に示すように、円筒状の連通管１（内側部材）のシリンダ側の端部とマニホールド側の端部とにＯリング溝２，２がそれぞれ形成されるとともに、当該Ｏリング溝２，２にＯリング３，３とバックアップリング４，４が取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記連通管１は、シリンダ側がシリンダの円筒状部分（外側部材）の内側に配置され、マニホールド側がマニホールドの円筒状部分（外側部材）の内側に配置され、シリンダの円筒状部分とマニホールド側の円筒状部分とをこれらの内側で繋いだ状態に配置される。
この連通管１の部分は、シリンダ内でプランジャが往復動することにより、高圧になるとともに、プランジャの往復動に応じて高圧の状態とそれより低圧となる状態が短い間隔で繰り返される状態となる。
【０００４】
そして、Ｏリング３がシールすることで、シリンダとマニホールドとの接続部における液漏れを防止するようになっている。したがって、連通管１の両端部側が高圧側となり、中央側が低圧側となり、Ｏリング溝２，２の連通管１の端側となる方にＯリング３，３が取り付けられ、さらに、当該Ｏリング３，３より連通管１の中央側にバックアップリング４，４が取り付けられる。
【０００５】
また、図５は、上述のプランジャポンプの吸入口または吐出口において、吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを取り付けた状態に固定するプラグ（内側部材）１ａを示すものである。なお、プラグ１ａは例えば、吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを固定するための円筒状の部材の内周に形成された雌ねじにねじ込まれる雄ねじ５を備えている。また、雄ねじ５の後側にフランジ部６を備え、さらにフランジ部６の後がレンチ等でねじを回すためにレンチを接続可能な頭部７となっている。そして、上述の円筒状の部材にプラグ１ａをねじ込むことにより、吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを押し付けた状態で固定するようになっている。
【０００６】
そして、プラグ１ａの部分にもプランジャポンプの圧力が作用するので、プラグ１ａの先端部には、上述の連通管１と同様に、Ｏリング溝２が設けられ、当該Ｏリング溝２にＯリング３が配置され、さらにバックアップリング４が取り付けられている。
上述のバックアップリング４は、シール部分に高圧が作用した場合にＯリング３が高圧側から低圧側に延出するように弾性変形し、Ｏリング３の一部が当該Ｏリングにシールされる隙間の低圧側に延びてはみ出した状態となる。なお、高圧でなくても、シールされる隙間が大きい場合にも上述のＯリング３のはみ出しが発生する。
【０００７】
このようなＯリング３のはみ出しが発生すると、Ｏリング３の破損の原因となるので、このようなはみ出しが発生する虞のある場合には、Ｏリング３がはみ出す側、すなわち、低圧側にＯリング３に隣接してバックアップリング４が配置される。
【０００８】
バックアップリング４の外径が例えば前記連通管１の外径より大きくなっており、連通管１とシリンダもしくはマニホールドとの間の隙間のＯリング３側に開放される側がバックアップリング４の外周部分でほぼ閉塞された状態となり、Ｏリング３が前記隙間に入れない状態となる。これにより、Ｏリング３の上述のようなはみ出しが防止されることになり、Ｏリング３のはみ出しによる破損が防止される。なお、Ｏリング３が破損するほどはみ出すことがない状態でも、バックアップリング４を用いることにより、Ｏリング３への負荷を軽減し、Ｏリング３の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
ここで、バックアップリング４は、Ｏリング溝２にＯリング３に隣接して配置されることになるが、その使用目的からＯリング３が弾性変形し易い素材から形成されるのに対してバックアップリング４はＯリング３より弾性変形しずらく、Ｏリング３と同様の変形量で変形した場合に弾性限界を越えて塑性変形する虞が高い素材から形成される。
【００１０】
また、Ｏリング３の内径は、例えば、Ｏリング溝２における外径と同等の径（僅かに小さい径）とされる。したがって、Ｏリング３の内径は、Ｏリング溝２の外側となる外周面の外径よりも確実に小さいものとなるが、Ｏリング３は、容易に弾性変形するので、Ｏリング３を拡径した状態に弾性変形させて、Ｏリング溝２内に入れることができる。
【００１１】
それに対して、Ｏリング３の弾性変形によるはみ出しを防止する環状（エンドレスタイプ）のバックアップリング４は、Ｏリング３のように容易に弾性変形することができず、Ｏリング溝２にバックアップリング４を入れることが困難となる。また、バックアップリング４を無理やり拡径するように変形させるとバックアップリング４が弾性限界を超えて塑性変形してしまう虞がある。
【００１２】
したがって、環状のエンドレスタイプのバックアップリング４を使用できる構造は極めて限られたものとなる。そこで、バックアップリング４として、エンドレスタイプを用いることが困難な場合には、リングの一箇所を斜めに切断して開環した形状としたバイアスカットタイプや、環状ではなく、両端を有する螺旋状に形成されたスパイラルタイプのものが用いられる。上述のようなスパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリング４は、切れ目があることや両端がある螺旋状であることで容易に拡径するように弾性変形可能となり、バックアップリング４の内径を拡径して、Ｏリング溝２に組み付けることが可能となる。
【００１３】
【特許文献１】実開昭６１−６４５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述のプランジャポンプ（往復ポンプ）等で大型のためにシール装置の使用箇所が特に高圧となるような場合に、上述のスパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリングを用いるとバックアップリングの切れ目等で隙間が発生する虞のある部分にＯリングが高圧で押し付けられることにより、これらの隙間にＯリングが弾性変形して入り込むことで、はみ出した状態となる。なお、この際にバックアップリング側もその切れ目等の隙間が広がるように弾性変形している可能性がある。そして、このようなＯリングのはみ出しは、Ｏリングの損傷の原因となり、Ｏリングの寿命が短くなってしまう。特に上述のプランジャポンプのように高圧と低圧とが短い間隔で繰り返す場合に、Ｏリングが損傷する可能性が高くなり、メンテナンスを頻繁に行う必要が生じてしまう。
【００１５】
すなわち、切れ目等の隙間の無いエンドレスタイプのバックアップリングに対して、スパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリングはどうしても性能的に劣るものとなる。
【００１６】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、従来エンドレスタイプのバックアップリングを使用することが困難な構造であっても、エンドレスタイプのバックアップリングを使用可能として、スパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリングを用いた場合よりもＯリングの長寿命化を図るとともにメンテナンスの手間の低減を図ることが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】
【００１７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のシール装置は、少なくとも端部を円筒または円柱形状に形成された内側部材（１１）において、当該端部の外周面に周方向に沿ってＯリング溝（１２）が設けられ、当該Ｏリング溝（１２）にＯリング（１３）とバックアップリング（１４）とが組み付けられ、前記端部の外側に内周面が前記Ｏリング（１３）と当接する外側部材（６２，６３）が組み付けられるシール装置であって、前記Ｏリング溝（１２）は、前記Ｏリング（１３）が組み付けられるＯリング専用溝（２１）と、当該Ｏリング専用溝（２１）に隣接して設けられ前記バックアップリング（１４）が組み付けられるバックアップリング専用溝（２２）とを備え、前記Ｏリング専用溝（２１）における前記内側部材（１１）の外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径が大きくされることにより、前記バックアップリング（１４）の内径が前記Ｏリング（１３）の内径より大とされ、前記内側部材（１１）の前記端部には、前記Ｏリング溝（１２）に隣接して、前記Ｏリング溝（１２）の端側に端側外周部（３６）が、前記Ｏリング溝（１２）の中央側に中央側外周部（３４）がそれぞれ設けられ、前記端側外周部（３６）における前記内側部材（１１）の外径が、前記中央側外周部（３４）における前記内側部材（１１）の外径より小さく、かつ前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径より大きいことを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明においては、前記内側部材（１１）の前記Ｏリング専用溝（２１）における外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における外径が大きくされることにより、前記Ｏリング（１２）の内径に対して前記バックアップリング（１４）の内径が大きくされているので、バックアップリング（１４）を拡径して前記内側部材（１１）の端部のＯリング溝（１２）に入れる際に、Ｏリング（１３）よりも拡径の変形量を小さくすることができる。
【００１９】
また、前記Ｏリング溝（１２）より端側の端側外周部（３６）における前記内側部材（１１）の外径が、前記Ｏリング溝（１２）より中央側の中央外周部（３４）における前記内側部材（１１）の外径より小さくなっている。すなわち、バックアップリング（１４）を通す部分（端側外周部（３６））の外径が小さくされているので、さらにバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）のバックアップリング専用溝（２２）に入れるために拡径する際の変形量を小さくすることができる。
【００２０】
また、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に設置する際に、バックアップリング（１４）を前記内側部材（１１）の円筒状の端部の軸方向に対して斜めとする。そして、バックアップリング（１４）の一部をＯリング溝（１２）に入れた状態とする。この状態で、バックアップリング（１４）のＯリング専用溝（２１）に挿入された部分の１８０度離れた反対側となる部分を端側外周部（３６）に掛けるように配置した後に端側外周部（３６）を越えさせてＯリング溝（１２）内に移動させる。この際に、バックアップリング（１４）の一部が既に端側外周部（３６）より内側のＯリング溝（１２）（Ｏリング専用溝（２１））内にあるので、バックアップリング（１４）全体がＯリング溝（１２）内に入ることになる。
【００２１】
上述の構造で、以上のような方法によりバックアップリング（１４）をセットした場合に、バックアップリング（１４）の変形量を極めて少なくすることができる。したがって、バックアップリング（１４）の設置時にバックアップリング（１４）の変形量が弾性限界を超えて塑性変形するのを防止し、確実に塑性変形しない状態でバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）内に設置することができる。また、この状態でＯリング溝（１２）内のバックアップリング（１４）をバックアップリング専用溝（２２）に移動して容易にバックアップリング専用溝（２２）の部分に組み付けることが可能となる。
【００２２】
また、上述のように、端側外周部（３６）の外径が、中央側外周部（３４）の外径より小さくされるが、当該端側外周部の外径は、バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径より大きいので、Ｏリング溝（１２）と端側外周部（３６）の間には、確実に段差が生じており、Ｏリング（１３）やバックアップリング（１４）がＯリング溝（１２）から外れるのを防止することができる。
【００２３】
すなわち、端側外周部（３６）は、内径がＯリング（１３）より大きいバックアップリング（１４）を僅かに弾性変形させる程度で通過可能となる外径に形成されるが、Ｏリング（１３）やバックアップリング（１４）を意図的に拡径させなければ、Ｏリング（１３）やバックアップリング（１４）が端側外周部（３６）を通過してＯリング溝（１２）から外れるのを防止できる形状となっている。
【００２４】
また、内側部材（１１）のＯリング溝（１２）を有する端部は、端側外周部（３６）も含めて一体の構造となっており、端側外周部（１３）等を分割可能な構造として、端側外周部（１３）を外した状態で、Ｏリング溝（１２）にバックアップリング（１４）を嵌めることができるような構造とはなっていない。
【００２５】
また、請求項２に記載のシール装置は、請求項１に記載の発明において、前記端側外周部（３６）の外周面は、端に向かうほど径が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の発明においては、上述のようにバックアップリング（１４）を内側部材（１１）の端部に対して斜めとする。そして、バックアップリング（１４）の一部をＯリング溝（１２）に入れた状態で、前記一部の１８０度反対側となる部分が端側外周部（３６）を越えるように移動させて、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）内に入れる場合に、端側外周部（３６）が端に向かうほど小径となるように外周面がテーパー面となっているので、バックアップリング（１４）の前記部分が端側外周部（３６）を越える際に、バックアップリング（１４）が前記テーパー面にガイドされ、円滑にＯリング溝（１２）に挿入される。
【００２７】
また、内側部材（１１）の端部に対して斜めとなったバックアップリング（１４）の内径に対して、上述のように端側外周部（３６）の最も端側、すなわち内側部材（１１）の端部の最も端側が最も小径となる構造とすることで、Ｏリング溝（１２）の底から１８０度反対側の端側外周部（３６）の最も端となる部分までの距離が短くなり、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に挿入しやすくなる。
【００２８】
請求項３に記載のシール装置は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上となっていることを特徴とする。
【００２９】
請求項３に記載の発明においては、Ｏリング専用溝（２１）とバックアップリング専用溝（２２）との間の段差（２３）が大きすぎると、バックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）とバックアップリング（１４）の内周面との間にＯリング（１３）がはみ出すように弾性変形する可能が高くなるので、これを防止するために、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値を、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上としている。
【００３０】
すなわち、上述の段差（２３）が小さければ、Ｏリング（１３）の中心側に近い部分からバックアップリング（１４）にＯリング（１３）が押えられた状態となり、バックアップリング（１４）の内周面とバックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）との間へのＯリング（１３）のはみ出しが生じにくい。しかし、段差（２３）が大きいと、Ｏリング（１３）の内周部分がバックアップリング（１４）に押えられない状態となり、バックアップリング（１４）の内周面とバックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）との間へのＯリング（１３）のはみ出しが生じ易くなってしまう。
【００３１】
ここで、本発明者らは、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上とすることで、Ｏリング（１３）のバックアップリング（１４）とバックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）との間へのはみ出しを防止できることを見出した。なお、上述のように前記内側部材（１１）の前記Ｏリング専用溝（２１）における外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における外径が大きくされる必要がある。Ｏリング専用溝（２１）とバックアップリング専用溝（２２）との間の段差（２３）が大きくなればなるほど、バックアップリング（１４）の内径が大きくなり、バックアップリング（１４）を容易にＯリング溝（１２）に挿入可能となる。したがって、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１００％以上となることはなく、１００％未満となる。
【００３２】
請求項４に記載のシール装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていることを特徴とする。
【００３３】
請求項４に記載の発明においては、前記内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていることにより、バックアップリング（１４）を塑性変形させることなく、Ｏリング溝（１２）に挿入可能となる。上述のようにバックアップリング（１４）を斜めにして、１８０度離れた２つの部位のうちの一方の部位をＯリング溝（１２）内に挿入し、他方の部位を端側外周部（３６）にかけた状態から、他方の部位が端側外周部（３６）を越えるようにして、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に入れる際に、端側外周部（３６）における外径が小さい方が容易にバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）にセットし易くなる。
【００３４】
そこで、本発明者らは、実験的に内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていれば、比較的容易にバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に挿入できることを見出した。なお、上述のようにＯリング（１３）およびバックアップリング（１４）が端側外周部（３６）から抜けないようにするために、端側外周部（３６）は、バックアップリング専用溝（２２）における外径より大きい外径である必要がある。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、従来エンドレスタイプのバックアップリングを使用することが困難であったＯリング溝に、バイアスカットタイプやスパイラルタイプではなく、エンドレスタイプのバックアップリングを使用できようになり、バイアスカットタイプやスパイラルタイプを用いた場合のようにＯリングを損傷する虞がなく、高圧下で使用されるＯリングの長寿命化と、メンテナンスの簡便化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシール装置を示す断面図である。
このシール装置を備える連通管（内側部材）１１は、後述の往復動ポンプとしてのプランジャポンプにおいて、従来の連通管と同様にシリンダとマニホールドを繋ぐもので、シール装置は、シリンダとマニホールドとの接続部分からの漏水を防止するものとなっている。
【００３７】
そして、この例の連通管１１は、円筒状に形成されており、外周面も円筒形状となっている。そして、外周面の左右両端部、すなわち、シリンダ側端部と、マニホールド側端部とには、それぞれＯリング溝１２，１２が設けられ、当該Ｏリング溝１２，１２にＯリング１３，１３と、エンドレスタイプのバックアップリング１４，１４とが嵌め込まれた状態となっている。これら内側部材としての連通管１１と、Ｏリング溝１２，１２、バックアップリング１４，１４、Ｏリング１３，１３とからなるシール装置を説明するが、連通管１１の両端部は同じ構造となっているので、片方の端部のシール装置について説明する。
【００３８】
Ｏリング１３は、断面が概略楕円形状の環状部材であり、バックアップリング１４は、断面長方形上の環状部材である。なお、Ｏリング１３の断面は、半径方向が短く、それに対して半径方向に直交する軸方向が長い楕円となっており、バックアップリング１４の断面は、半径方向が長く、半径方向に直交する軸方向が短くなった長方形となっている。
また、Ｏリング溝１２に嵌った状態で、バックアップリング１４の外径が、Ｏリング１３の外径よりも僅かに大きくなっている。
【００３９】
また、バックアップリング１４の内径が、Ｏリング１３の内径よりも大きくなっている。Ｏリング溝１２は、連通管１１の外周面に周方向に沿って形成される環状の溝であり、連通管１１において、Ｏリング溝１２における外径がその左右の溝の外となる部分の外径より小さくなっている。
【００４０】
ここで、この例では、シリンダとマニホールドとの接合部が連通管１１の左右のＯリング溝１２，１２どうしの間に配置され、シリンダにおける圧が連通管１１の左右端部側からその間に向かって作用する状態となり、各Ｏリング溝１２のＯリング１３において、連通管１１の端側が高圧側となり、連通管のＯリング溝１２，１２同士の間となる中央側が低圧側となる。
【００４１】
そして、バックアップリング１４は、Ｏリング１３の低圧側に配置されるので、各Ｏリング溝１２において、Ｏリング１３が連通管１１の端側に配置され、バックアップリング１４がＯリング１３より連通管１１の中央側に配置される。また、Ｏリング溝１２には、連通管１１の軸方向に隣接してＯリング１３がはめ込まれるＯリング専用溝２１と、バックアップリング１４がはめ込まれるバックアップリング専用溝２２とが配置される。
【００４２】
そして、上述のＯリング１３とバックアップリング１４との配置にしたがって、各Ｏリング溝１２において、連通管１１の端側がＯリング専用溝２１とされ、連通管１１の中央側がバックアップリング専用溝２２となっている。連通管１１において、Ｏリング専用溝２１における外径がバックアップリング専用溝２２における外径よりも小さくなっている。すなわち、Ｏリング専用溝２１の方がバックアップリング専用溝２２より深い。
【００４３】
これにより、Ｏリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２との境となる部分には、段差２３が形成される。なお、この段差２３がＯリング専用溝２１の底面３３から連通管１１の中心までの距離としての半径と、バックアップリング専用溝２２の底面３２から連通管１１の中心までの距離としての半径との差の高さを有する。
【００４４】
同様に、Ｏリング１３の内径の半分としての半径と、バックアップリング１４の内径の半分としての半径との差も段差２３の高さと同じとなる。
また、Ｏリング１３の軸方向に沿った幅の方が、バックアップリング１４の軸方向に沿った幅より長いので、Ｏリング専用溝２１の軸方向に沿った幅の方がバックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅より長くなっている。
【００４５】
なお、ここで、リング溝１２にＯリング１３およびバックアップリング１４が嵌った状態では、連通管１１、Ｏリング１３、バックアップリング１４の軸方向は同一となるとともに、これらの部材は同軸上に配置された状態となる。また、この例の説明において、特に連通管１１等に限定せずに軸方向とした場合には、連通管１１もしくは連通管１１に取り付けられた状態のＯリング１３もしくはバックアップリング１４の軸方向である。
【００４６】
また、バックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅は、バックアップリング１４の軸方向に沿った厚さよりも狭くなっており、Ｏリング専用溝２１の軸方向の沿った幅は、Ｏリング１３の軸方向に沿った厚さよりも広くなっている。したがって、バックアップリング専用溝２２にバックアップリング１４を配置すると、バックアップリング１４の一部がバックアップリング専用溝２２から隣接するＯリング専用溝２１にはみ出した状態となる。なお、Ｏリング溝１２にＯリング１３とバックアップリング１４とを組み込んだ状態で、Ｏリング溝１２の幅は、バックアップリング１４の軸方向に沿った厚さと、Ｏリング１３の軸方向の沿った厚さとを合わせた長さがとなっている。したがって、Ｏリング溝１２内に軸方向に並んで配置されたバックアップリング１４とＯリング１３とは接した状態となっている。
【００４７】
そして、このようなＯリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２とを備えるＯリング溝１２の断面形状は、以下のようになっている。すなわち、Ｏリング溝１２，１２は、連通管１１の中央側から見ていくと、Ｏリング溝１２の連通管１１の中央側の側壁面３１と、当該側壁面３１の下端から軸方向に沿って配置されるバックアップリング専用溝２２の底面３２と、バックアップリング専用溝２２とＯリング専用溝２１との間の段差２３と、Ｏリング専用溝２１の底面３３と、Ｏリング溝１２の連通管１１の端側となる側壁面３５とを備える。
【００４８】
Ｏリング溝１２の断面形状は、左右の側壁面３１，３５の間に段違いの底面３２，３３を有するものとなっている。また、Ｏリング溝１２の端側の側壁面３５から連通管１１の端までの部分は、端側外周部３６となっており、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１の底面３２から半径方向に拡径した状態となる。すなわち、端側外周部３６における連通管１１の外径は、Ｏリング専用溝２１における連通管１１の外径よりも大きくなっている。さらに、端側外周部３６における連通管１１の外径は、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径より大きくなっている。なお、連通管１のＯリング溝１２より中央側の外周を中央側外周部３４とする。
【００４９】
また、この端側外周部３６における連通管１１の外径は、連通管１１の左右のＯリング溝１２，１２の間となる前記中央側外周部３４の外径よりも小さいものとなっている。また、端側外周部３６の外周面の軸方向に沿った幅のＯリング溝１２側の略半分となる部分は、軸方向に位置が違っても外径が同じとなる円筒状となっているが、端側外周部３６の外周面の軸方向に沿った幅の端側の略半分となる部分は、軸方向に沿って端に向かうほど径が細くなる円錐台状となっている。
【００５０】
そして、Ｏリング溝１２に、バックアップリング１４とＯリング１３とが組み付けられた状態では、Ｏリング溝１２の連通管１１の中央側の連通管１１の半径方向に沿った側壁面３１に一方の側面を当接した状態で、バックアップリング１４が配置されている。当該バックアップリング１４の内周面は、Ｏリング溝１２内のバックアップリング専用溝２２の円筒状の底面３２に当接している。
【００５１】
また、円筒状の底面３２の軸方向に沿った幅がバックアップリング１４の軸方向に沿った厚さより短いので、バックアップリング１４の内周面は、バックアップリング専用溝２２の底面３２から端側にはみ出した状態となっている。バックアップリング１４に隣接してＯリング１３がバックアップリング１４に当接した状態に配置される。この際に、Ｏリング１３の内周面は、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１の底面３３に当接している。
【００５２】
また、Ｏリング１３の端側は、端側外周部３６のＯリング溝１２側となる側壁面３５に当接している。ここで、Ｏリング１３は断面略楕円状（円状でもよい）となっているので、Ｏリング１３とバックアップリング１４との当接部分は、当該Ｏリング１３の半径方向に沿った厚さの中央部である。この場合に、バックアップリング１４の内径がＯリング１３の半径方向に沿った厚さの中央となる部分の直径より小さい必要がある。
【００５３】
また、それに対応して、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径が、Ｏリング専用溝２１における連通管１１の外径より大きく、かつ、Ｏリング専用溝２１に組み付けられたＯリング１３の厚さの中央となる部分の直径より小さい必要がある。この場合に、前記バックアップリング専用溝２２の底面３２とＯリング専用溝２１の底面３３との連通管１１の半径方向に沿った距離（段差２３の高さ）は、Ｏリング溝１２に組み付けられた状態のＯリング１３の半径方向の沿った厚さの半分となる長さより短い。
【００５４】
また、Ｏリング１３の端側外周部３６側の側壁面３５への当接部位は、Ｏリング１３の連通管１１の端側となる側面の半径方向に沿った厚さの略中央部となっている。この場合には、端側外周部３６がＯリング１３の半径方向の略中央部に当接するために、端側外周部３６における連通管１１の外径が、Ｏリング専用溝２１に組み付けられたＯリング１３の半径方向に沿った厚さの半分となる部分の直径より大きいものとなる。
【００５５】
また、上述のバックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径がＯリング１３の半径方向に沿った厚さの中央となる部分より低く、端側外周部３６における連通管１１の外径がＯリング１３の半径方向に沿った厚さの略中央となる部分の高さとなることから、連通管１１の端側外周部３６における外径は、バックアップリング専用溝２２における外径より大きいものとなっている。
【００５６】
また、Ｏリング専用溝２１の軸方向に沿った幅の方が、Ｏリング１３の軸方向に沿った長さより長くなっているので、Ｏリング１３は、Ｏリング専用溝２１内で軸方向に移動可能となるが、上述のようにバックアップリング１４がＯリング専用溝２１側にはみ出すことにより、Ｏリング溝１２内においてＯリング１３とバックアップリング１４とが当接した状態となっており、Ｏリング１３がＯリング溝１２内を軸方向に沿って自由に動ける状態とはなっていない。
【００５７】
なお、バックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅は、バックアップリング１４の軸方向に沿った厚さの半分より広いものとなっており、バックアップリング１４の内周面をバックアップリング専用溝２２の底面（外周面）に当接させて安定して支持された状態とすることができる。
また、Ｏリング溝１２をさらに詳細に説明すると、連通管１１のＯリング専用溝２１における外径の値が、連通管１１のバックアップリング専用溝２２における外径の値の８５％以上となっている。また、連通管１１の端側外周部３６における外径の値が前記連通管のバックアップリング専用溝２２における外径の値の１１５％以下となっている。
【００５８】
このようなシール装置では、バックアップリング１４を連通管１１の軸方向に対して斜めとして、バックアップリング１４の互いの１８０度離れて対向する２つの部位のうちの一方の部位をＯリング溝１２のＯリング専用溝２１に入れた状態で、他方の部位を端側外周部３６に掛けた状態とする。そして、他方の部位を端側外周部３６の端側からＯリング溝１２側に向かって、端側外周部３６を越えるように移動させる。そして、他方の部位がＯリング溝１２のＯリング専用溝２１に入り込んだ状態となると、バックアップリング１４が端側外周部３６よりＯリング専用溝２１側となる。
【００５９】
この状態で、Ｏリング専用溝２１からバックアップリング１４をバックアップリング専用溝２２に組み付ける。すなわち、バックアップリング１４の内周側の空間に連通管１１のバックアップリング専用溝２２を挿入した状態とする。次いで、Ｏリング１３を拡径するように弾性変形させて、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１に組み付ける。
【００６０】
以上のようなバックアップリング１４およびＯリング１３の組み付け作業において、バックアップリング１４の内径が、上述のようにＯリング１３の内径より大きくなっていることと、端側外周部３６における外径が連通管１１のＯリング溝１２より中央側の部分の外径より小さくなっていることから、バックアップリング１４を大きく弾性変形することなく、Ｏリング溝１２内の組み付けることが可能となる。
【００６１】
ここで、バックアップリング１４の組み付けを容易とする上では、バックアップリング専用溝２２における連通管の外径をできるだけ大きくすることにより、バックアップリング１４の内径をできるだけ大きくすることが好ましい。しかし、バックアップリング１４の内径を大きくするとともに、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径を大きくすると、例えば、バックアップリング１４の内周面とバックアップリング専用溝２２の底面３２との間にＯリング１３が入り込み易い状態となる。
【００６２】
たとえば、Ｏリング１３の半径方向に沿った厚さの中央となる部分が一番内側になり、この部分にバックアップリング１４の内周面とバックアップリング専用溝２２の底面３２との境が配置されてしまうと、Ｏリング１３が前記境に入り込み安い状態となってしまう。したがって、上述のように、バックアップリング専用溝２２の底面３２が組み付けられたＯリング１３の径方向に沿った厚さの半分以下となっている必要があり、上述のように連通管１１のＯリング専用溝２１における外径の値が、連通管１１のバックアップリング専用溝２２における外径の値の８５％以上となっていることが好ましい。
【００６３】
また、この例では、バックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅がバックアップリング１４の軸方向に沿った厚さより短く、バックアップリング１４の一部がバックアップリング専用溝２２からＯリング専用溝２１側にはみ出した状態となっており、バックアップリング１４とＯリング１３とは、バックアップリング専用溝２２と、Ｏリング専用溝２１との境ではなく、Ｏリング専用溝２１側で当接している。
【００６４】
これにより、Ｏリング１３は、バックアップリング専用溝２２とＯリング専用溝２１との境（段差２３部分）から離れた状態となっている。このようにバックアップリング１４がバックアップリング専用溝２２からＯリング専用溝２１側に突出している状態とすることにより、Ｏリング１３をバックアップリング専用溝２２とＯリング専用溝２１との境となる段差２３から離して、Ｏリング１３がバックアップリング専用溝２２の底面３２とバックアップリング１４の内周面との境にはみ出すのを防止することができる。
【００６５】
また、端側外周部３６における連通管１１の外径を小さくしすぎると、Ｏリング１３やバックアップリング１４がＯリング溝１２から脱落する虞が発生するので、上述のように端側外周部３６の外径は、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径より大きいことが好ましい。さらに、端側外周部３６の外径が組み付けられたＯリング１３の径方向の厚さの半分程度以上となっていることが好ましい。
【００６６】
しかし、上述のようにＯリング溝１２にバックアップリング１４を組み付ける上では、端側外周部３６における径ができるだけ小さい方が好ましく、上述のように、連通管１１の端側外周部３６における外径の値が前記内側部材のバックアップリング専用溝２２における外径の値の１１５％以下となっていることが好ましい。
【００６７】
以上のようなシール装置においては、Ｏリング溝１２にエンドレスタイプのバックアップリング１４を組み付ける際に、バックアップリング１４が塑性変形するようなことがなく、バイアスカットタイプやスパイラルタイプではなく、エンドレスタイプのバックアップリング１４を使用可能となり、バイアスカットタイプやスパイラルタイプを用いた場合に比較してＯリング１３における損傷の発生を防止することができ、Ｏリング１３の長寿命化とメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００６８】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示すものであり、本発明の内側部材をプランジャポンプで用いられる吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを固定するためのプラグ１５としたものである。プラグ１５は、概略円柱状で、その先端部にこの例のシール装置が設けられ、中央部の外周にプラグ１５をねじ孔に固定する雄ねじ部４１が形成され、雄ねじ部４１の後方にフランジ部４２が形成され、フランジ部４２の後方に例えばレンチで回転させるための頭部４３が形成されている。
【００６９】
そして、シール装置においては、プラグ１５の先端部に、第１の実施の形態と同様にＯリング溝１２が設けられ、当該Ｏリング溝１２には、Ｏリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２とが備えられている。そして、Ｏリング溝１２のバックアップリング専用溝２２にバックアップリング１４が組み付けあれ、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１にＯリング１３が組み付けられている。また、Ｏリング溝１２は、後端側（中央側）の側壁面３１と、バックアップリング専用溝２２の底面３２と、Ｏリング専用溝２１の底面３３と、これら底面３２および底面３３の間の段差２３と、先端側の側壁面３５とからなっている。また、内側部材としてプラグ１５の先端部のＯリング溝１２より先の部分が端側外周部３６となっており、Ｏリング三溝１２よりプラグ１５の中央側で、雄ねじ部４１とＯリング溝１２との間が中央側外周部３４となっている。
【００７０】
そして、Ｏリング溝１２および端側外周部３６の構造は、第１の実施の形態の連通管１１におけるシール装置と同様の構造となっており、その詳細な説明を省略する。
第２の実施の形態のシール装置は、シール装置が設けられた部材が第１の実施の形態と異なるが、シール装置自体の構造は、上述のように第１の実施の形態のシール装置と同様であり、第１の実施の形態のシール装置と同様の作用効果を奏することができる。
【００７１】
以上の第１の実施の形態および第２の実施の形態のシール装置は、以下に説明する往復ポンプ（プランジャポンプ）で使用することができる。
図３に示すように、上述のシール装置が用いられる往復ポンプは、プランジャポンプであり、クランクケース５２内でクランク軸５３の回転軸に対して偏芯して回転するクランクピン５３ａと、一方の端部が該クランクピン５３ａに揺動自在に連結されるコンロッド５４と、このコンロッド５４の他方の端部にピストンピン５５ａにより揺動自在に連結されるピストンロッド５５と、ピストンロッド５５の先端部に固定されたプランジャ５６と、プランジャ５６の入出により流体の吸入および吐出が行われるポンプ室５７とを備えている。
【００７２】
クランクケース５２は、箱状のケースであり、内部にクランク軸５３が回転駆動されるように配置されている。また、クランクケース５２内には潤滑油が収容されている。そして、クランクケース５２内には、クランク軸５３の回転軸に対して偏芯したクランクピン５３ａが備えられ、このクランクピン５３ａにコンロッド５４の一方の端部に設けられた大端部５４ａが取り付けられている。大端部５４ａは、環状の構造を有し、円筒状の内周面を有するものとなっている。そして、この円筒状の内周面内に円柱状のクランクピン５３ａが挿入された状態となっている。
【００７３】
また、コンロッド５４の他方の端部に設けられた小端部５４ｂには、ピストンロッド５５の基端部に設けられたピストンピン５５ａが取り付けられている。小端部５４ｂは、環状の構造を有し、円筒状の内周面を有するものとなっている。そして、この内周面内に円柱状のピストンピン５５ａが挿入された状態となっている。ピストンロッド５５には、その基端部に、クランクケース５２のピストンガイド５８に案内されて一直線上で往復動する被ガイド部５５ｂが設けられている。ピストンガイド５８は、クランクケース５２内に当該クランクケース５２と一体に形成された円筒体であり、その基端部側（図中右側）がクランク軸５３側に向けて開放され、先端部側（図中左側）が後述のシリンダ６２およびマニホールド６３のポンプ室５７側に向けて開放された状態となっている。
【００７４】
前記被ガイド部５５ｂは、有蓋筒状に形成され、クランク軸５３側が開放された状態となっている。そして、被ガイド部５５ｂの内部にピストンロッド５５の軸方向に直交し、かつ、クランク軸５３の軸方向と平行に前記ピストンピン５５ａが挿入されている。被ガイド部５５ｂの先端の蓋部には、ピストンロッド５５が固定された状態となっている。
【００７５】
そして、ピストンガイド５８内を被ガイド部５５ｂが前後に円滑に往復移動可能となっている。また、ピストンロッド５５の先端部には、円柱状のプランジャ５６が固定されている。
前記クランクケース５２の先端部側（図中左側）には、シリンダ６２およびマニホールド６３が取り付けられている。また、シリンダ６２およびマニホールド６３は、互いにボルトにより接合されているとともに、シリンダ６２がクランクケース５２にボルトにより接合されている。前記ピストンロッド５５、被ガイド部５５ｂおよびプランジャ５６により一直線上を往復動する往復動部材が形成されている。
【００７６】
シリンダ６２およびマニホールド６３内には、流体（液体）が吸入、吐出される前記ポンプ室５７が形成されている。そして、ポンプ室５７内では、プランジャ５６の先端がポンプ室５７の閉塞された先端側に至る上死点と、ポンプ室５７の開放された基端部に至る下死点との間で往復動するようになっている。なお、ポンプ室５７は、有蓋円筒状に形成され、先端側が閉塞されるとともに基端側がプランジャ５６を挿入可能に開放している。
また、ポンプ室５７の先端部には、シリンダ６２およびマニホールド６３に形成されて流体を吸入するための吸入路６３ａと、同じくマニホールド６３に形成されて流体を吐出するための吐出路６３ｂとが連通している。
【００７７】
また、吸入路６３ａは、ポンプ室５７の先端部に連通する一端から、マニホールド６３を介して他端側となるシリンダ６２に形成された吸入口６３ｃに至るようになっている。そして、吸入路６３ａの一端から他端の間となるマニホールド６３の右側部に吸入弁ユニット６３ｄが配置され、当該吸入弁ユニット６３ｄにより流体の吸入口６３ｃからポンプ室５７に至る流動が許容され、ポンプ室５７から吸入口６３ｃへの流動が規制される。
【００７８】
また、吐出路６３ｂは、ポンプ室５７の先端部に連通する一端から、他端側となるマニホールド６３に形成されて外部に開放した吐出口に至るようになっている。そして、吐出路６３ｂの一端から他端の間に吐出弁ユニット６３ｆが配置され、当該吐出弁ユニット６３ｆにより流体のポンプ室５７から吐出口に至る流動が許容され、吐出口からポンプ室５７への流動が規制される。
【００７９】
また、シリンダ６２のポンプ室５７側には、その内周面にシールパッキン６０が設けられ、ポンプ室５７内の流体が漏出しないようにプランジャ５６の外周面をシールしている。このシールパッキン６０に隣接して第１の実施の形態の連通管１１が配置されている。この連通管１１は、その軸方向に沿った幅の半分が概略円筒状のシリンダ６２内に挿入され、他の半分がマニホールド６３のシリンダ６２に連通する円筒状部分に挿入されている。
【００８０】
そして、連通管１１がシリンダ６２とマニホールド６３とを連通する状態で、シリンダ６２のマニホールド６３に連通する円筒状部分とマニホールド６３のシリンダ６２に連通する円筒部分とを接続した状態となっている。そして、連通管１１は、上述のシールパッキン６０よりポンプ室５７側となっているので、ポンプ室５７と同じ圧力がかかることになる。
【００８１】
そして、上述のシール装置によりポンプ室５７側からマニホールド６３とシリンダ６２の接続部分への液漏れが防止される。なお、内側部材となる連通管１１に対してシリンダ６２の前記円筒状部分と、マニホールド６３の前記円筒状部分がそれぞれ外側部材となる。また、マニホールド６３とシリンダ６２の接合部となる部分で上述の吸入路６３ａのマニホールド６３側の吸入弁ユニット６３ｄとシリンダ６２側の吸入口６３ｃとの接続部にも、連通管１１と同様のこの例のシール装置を備えた連通管１１ａが用いられている。
【００８２】
また、マニホールド６３は、吸入路６３ａの部分に吸入弁取付筒部６５が設けられ、吐出路６３ｂの部分に吐出弁取付筒部６６が設けられている。
そして、吸入弁取付筒部６５には、吸入弁ユニット６３ｄが挿入され、吐出弁取付筒部６６には、吐出弁ユニット６３ｆが挿入されている。また、吸入弁取付筒部６５および吐出弁取付筒部６６は概略円筒状で、その先端部分の内周面に雌ねじが形成され、第２の実施の形態のプラグ１５がねじ込まれている。そして、プラグ１５の先端部には、上述のシール装置が設けられている。
【００８３】
なお、図２に示すプラグ１５に対して、図３に示すプラグ１５は、構成の一部が異なるものとなっており、図２に示すプラグ１５では、プラグ１５の先端が吸入弁ユニット６３ｄもしくは吐出弁ユニット６３ｆを直接押えて固定する構成となっているが、図３に示すプラグ１５は内部に圧縮コイルバネを備え、当該圧縮コイルバネが吸入弁ユニット６３ｄもしくは吐出弁ユニット６３ｆを押えて固定する構造となっている。
【００８４】
このようなプランジャポンプ装置では、プランジャ５６を含む往復動部材が高速で作動することにより、上述のシール装置におけるＯリング１３，１３の消耗や損傷が起こり易いが、上述のようなシール装置において、エンドレスタイプのバックアップリング１４，１４を用いられるようになることで、上述のようにＯリング１３，１３の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシール装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るシール装置を示す断面図である。
【図３】本発明の前記実施の形態のシール装置を備えた往復ポンプを示す断面図である。
【図４】従来のシール装置を示す断面図である。
【図５】従来のシール装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１１ 連通管（内側部材）
１１ａ 連通管（内側部材）
１２ Ｏリング溝
１３ Ｏリング
１４ バックアップリング
１５ プラグ（内側部材）
２１ Ｏリング専用溝
２２ バックアップリング専用溝
２３ 段差
３４ 中央側外周部
３６ 端側外周部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ポンプに好適に使用可能なシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、プランジャポンプのシリンダとマニホールドを接続する連通管の部分におけるシール装置として、図４に示すように、円筒状の連通管１（内側部材）のシリンダ側の端部とマニホールド側の端部とにＯリング溝２，２がそれぞれ形成されるとともに、当該Ｏリング溝２，２にＯリング３，３とバックアップリング４，４が取り付けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
前記連通管１は、シリンダ側がシリンダの円筒状部分（外側部材）の内側に配置され、マニホールド側がマニホールドの円筒状部分（外側部材）の内側に配置され、シリンダの円筒状部分とマニホールド側の円筒状部分とをこれらの内側で繋いだ状態に配置される。
この連通管１の部分は、シリンダ内でプランジャが往復動することにより、高圧になるとともに、プランジャの往復動に応じて高圧の状態とそれより低圧となる状態が短い間隔で繰り返される状態となる。
【０００４】
そして、Ｏリング３がシールすることで、シリンダとマニホールドとの接続部における液漏れを防止するようになっている。したがって、連通管１の両端部側が高圧側となり、中央側が低圧側となり、Ｏリング溝２，２の連通管１の端側となる方にＯリング３，３が取り付けられ、さらに、当該Ｏリング３，３より連通管１の中央側にバックアップリング４，４が取り付けられる。
【０００５】
また、図５は、上述のプランジャポンプの吸入口または吐出口において、吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを取り付けた状態に固定するプラグ（内側部材）１ａを示すものである。なお、プラグ１ａは例えば、吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを固定するための円筒状の部材の内周に形成された雌ねじにねじ込まれる雄ねじ５を備えている。また、雄ねじ５の後側にフランジ部６を備え、さらにフランジ部６の後がレンチ等でねじを回すためにレンチを接続可能な頭部７となっている。そして、上述の円筒状の部材にプラグ１ａをねじ込むことにより、吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを押し付けた状態で固定するようになっている。
【０００６】
そして、プラグ１ａの部分にもプランジャポンプの圧力が作用するので、プラグ１ａの先端部には、上述の連通管１と同様に、Ｏリング溝２が設けられ、当該Ｏリング溝２にＯリング３が配置され、さらにバックアップリング４が取り付けられている。
上述のバックアップリング４は、シール部分に高圧が作用した場合にＯリング３が高圧側から低圧側に延出するように弾性変形し、Ｏリング３の一部が当該Ｏリングにシールされる隙間の低圧側に延びてはみ出した状態となる。なお、高圧でなくても、シールされる隙間が大きい場合にも上述のＯリング３のはみ出しが発生する。
【０００７】
このようなＯリング３のはみ出しが発生すると、Ｏリング３の破損の原因となるので、このようなはみ出しが発生する虞のある場合には、Ｏリング３がはみ出す側、すなわち、低圧側にＯリング３に隣接してバックアップリング４が配置される。
【０００８】
バックアップリング４の外径が例えば前記連通管１の外径より大きくなっており、連通管１とシリンダもしくはマニホールドとの間の隙間のＯリング３側に開放される側がバックアップリング４の外周部分でほぼ閉塞された状態となり、Ｏリング３が前記隙間に入れない状態となる。これにより、Ｏリング３の上述のようなはみ出しが防止されることになり、Ｏリング３のはみ出しによる破損が防止される。なお、Ｏリング３が破損するほどはみ出すことがない状態でも、バックアップリング４を用いることにより、Ｏリング３への負荷を軽減し、Ｏリング３の長寿命化を図ることができる。
【０００９】
ここで、バックアップリング４は、Ｏリング溝２にＯリング３に隣接して配置されることになるが、その使用目的からＯリング３が弾性変形し易い素材から形成されるのに対してバックアップリング４はＯリング３より弾性変形しずらく、Ｏリング３と同様の変形量で変形した場合に弾性限界を越えて塑性変形する虞が高い素材から形成される。
【００１０】
また、Ｏリング３の内径は、例えば、Ｏリング溝２における外径と同等の径（僅かに小さい径）とされる。したがって、Ｏリング３の内径は、Ｏリング溝２の外側となる外周面の外径よりも確実に小さいものとなるが、Ｏリング３は、容易に弾性変形するので、Ｏリング３を拡径した状態に弾性変形させて、Ｏリング溝２内に入れることができる。
【００１１】
それに対して、Ｏリング３の弾性変形によるはみ出しを防止する環状（エンドレスタイプ）のバックアップリング４は、Ｏリング３のように容易に弾性変形することができず、Ｏリング溝２にバックアップリング４を入れることが困難となる。また、バックアップリング４を無理やり拡径するように変形させるとバックアップリング４が弾性限界を超えて塑性変形してしまう虞がある。
【００１２】
したがって、環状のエンドレスタイプのバックアップリング４を使用できる構造は極めて限られたものとなる。そこで、バックアップリング４として、エンドレスタイプを用いることが困難な場合には、リングの一箇所を斜めに切断して開環した形状としたバイアスカットタイプや、環状ではなく、両端を有する螺旋状に形成されたスパイラルタイプのものが用いられる。上述のようなスパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリング４は、切れ目があることや両端がある螺旋状であることで容易に拡径するように弾性変形可能となり、バックアップリング４の内径を拡径して、Ｏリング溝２に組み付けることが可能となる。
【００１３】
【特許文献１】実開昭６１−６４５６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ところで、上述のプランジャポンプ（往復ポンプ）等で大型のためにシール装置の使用箇所が特に高圧となるような場合に、上述のスパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリングを用いるとバックアップリングの切れ目等で隙間が発生する虞のある部分にＯリングが高圧で押し付けられることにより、これらの隙間にＯリングが弾性変形して入り込むことで、はみ出した状態となる。なお、この際にバックアップリング側もその切れ目等の隙間が広がるように弾性変形している可能性がある。そして、このようなＯリングのはみ出しは、Ｏリングの損傷の原因となり、Ｏリングの寿命が短くなってしまう。特に上述のプランジャポンプのように高圧と低圧とが短い間隔で繰り返す場合に、Ｏリングが損傷する可能性が高くなり、メンテナンスを頻繁に行う必要が生じてしまう。
【００１５】
すなわち、切れ目等の隙間の無いエンドレスタイプのバックアップリングに対して、スパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリングはどうしても性能的に劣るものとなる。
【００１６】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、従来エンドレスタイプのバックアップリングを使用することが困難な構造であっても、エンドレスタイプのバックアップリングを使用可能として、スパイラルタイプやバイアスカットタイプのバックアップリングを用いた場合よりもＯリングの長寿命化を図るとともにメンテナンスの手間の低減を図ることが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】
【００１７】
前記目的を達成するために、請求項１に記載のシール装置は、少なくとも端部を円筒または円柱形状に形成された内側部材（１１）において、当該端部の外周面に周方向に沿ってＯリング溝（１２）が設けられ、当該Ｏリング溝（１２）にＯリング（１３）とバックアップリング（１４）とが組み付けられ、前記端部の外側に内周面が前記Ｏリング（１３）と当接する外側部材（６２，６３）が組み付けられるシール装置であって、前記Ｏリング溝（１２）は、前記Ｏリング（１３）が組み付けられるＯリング専用溝（２１）と、当該Ｏリング専用溝（２１）に隣接して設けられ前記バックアップリング（１４）が組み付けられるバックアップリング専用溝（２２）とを備え、前記Ｏリング専用溝（２１）における前記内側部材（１１）の外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径が大きくされることにより、前記バックアップリング（１４）の内径が前記Ｏリング（１３）の内径より大とされ、前記内側部材（１１）の前記端部には、前記Ｏリング溝（１２）に隣接して、前記Ｏリング溝（１２）の端側に端側外周部（３６）が、前記Ｏリング溝（１２）の中央側に中央側外周部（３４）がそれぞれ設けられ、前記端側外周部（３６）における前記内側部材（１１）の外径が、前記中央側外周部（３４）における前記内側部材（１１）の外径より小さく、かつ前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径より大きいことを特徴とする。
【００１８】
請求項１に記載の発明においては、前記内側部材（１１）の前記Ｏリング専用溝（２１）における外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における外径が大きくされることにより、前記Ｏリング（１２）の内径に対して前記バックアップリング（１４）の内径が大きくされているので、バックアップリング（１４）を拡径して前記内側部材（１１）の端部のＯリング溝（１２）に入れる際に、Ｏリング（１３）よりも拡径の変形量を小さくすることができる。
【００１９】
また、前記Ｏリング溝（１２）より端側の端側外周部（３６）における前記内側部材（１１）の外径が、前記Ｏリング溝（１２）より中央側の中央外周部（３４）における前記内側部材（１１）の外径より小さくなっている。すなわち、バックアップリング（１４）を通す部分（端側外周部（３６））の外径が小さくされているので、さらにバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）のバックアップリング専用溝（２２）に入れるために拡径する際の変形量を小さくすることができる。
【００２０】
また、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に設置する際に、バックアップリング（１４）を前記内側部材（１１）の円筒状の端部の軸方向に対して斜めとする。そして、バックアップリング（１４）の一部をＯリング溝（１２）に入れた状態とする。この状態で、バックアップリング（１４）のＯリング専用溝（２１）に挿入された部分の１８０度離れた反対側となる部分を端側外周部（３６）に掛けるように配置した後に端側外周部（３６）を越えさせてＯリング溝（１２）内に移動させる。この際に、バックアップリング（１４）の一部が既に端側外周部（３６）より内側のＯリング溝（１２）（Ｏリング専用溝（２１））内にあるので、バックアップリング（１４）全体がＯリング溝（１２）内に入ることになる。
【００２１】
上述の構造で、以上のような方法によりバックアップリング（１４）をセットした場合に、バックアップリング（１４）の変形量を極めて少なくすることができる。したがって、バックアップリング（１４）の設置時にバックアップリング（１４）の変形量が弾性限界を超えて塑性変形するのを防止し、確実に塑性変形しない状態でバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）内に設置することができる。また、この状態でＯリング溝（１２）内のバックアップリング（１４）をバックアップリング専用溝（２２）に移動して容易にバックアップリング専用溝（２２）の部分に組み付けることが可能となる。
【００２２】
また、上述のように、端側外周部（３６）の外径が、中央側外周部（３４）の外径より小さくされるが、当該端側外周部の外径は、バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径より大きいので、Ｏリング溝（１２）と端側外周部（３６）の間には、確実に段差が生じており、Ｏリング（１３）やバックアップリング（１４）がＯリング溝（１２）から外れるのを防止することができる。
【００２３】
すなわち、端側外周部（３６）は、内径がＯリング（１３）より大きいバックアップリング（１４）を僅かに弾性変形させる程度で通過可能となる外径に形成されるが、Ｏリング（１３）やバックアップリング（１４）を意図的に拡径させなければ、Ｏリング（１３）やバックアップリング（１４）が端側外周部（３６）を通過してＯリング溝（１２）から外れるのを防止できる形状となっている。
【００２４】
また、内側部材（１１）のＯリング溝（１２）を有する端部は、端側外周部（３６）も含めて一体の構造となっており、端側外周部（１３）等を分割可能な構造として、端側外周部（１３）を外した状態で、Ｏリング溝（１２）にバックアップリング（１４）を嵌めることができるような構造とはなっていない。
【００２５】
また、請求項２に記載のシール装置は、請求項１に記載の発明において、前記端側外周部（３６）の外周面は、端に向かうほど径が小さくなるように形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項２に記載の発明においては、上述のようにバックアップリング（１４）を内側部材（１１）の端部に対して斜めとする。そして、バックアップリング（１４）の一部をＯリング溝（１２）に入れた状態で、前記一部の１８０度反対側となる部分が端側外周部（３６）を越えるように移動させて、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）内に入れる場合に、端側外周部（３６）が端に向かうほど小径となるように外周面がテーパー面となっているので、バックアップリング（１４）の前記部分が端側外周部（３６）を越える際に、バックアップリング（１４）が前記テーパー面にガイドされ、円滑にＯリング溝（１２）に挿入される。
【００２７】
また、内側部材（１１）の端部に対して斜めとなったバックアップリング（１４）の内径に対して、上述のように端側外周部（３６）の最も端側、すなわち内側部材（１１）の端部の最も端側が最も小径となる構造とすることで、Ｏリング溝（１２）の底から１８０度反対側の端側外周部（３６）の最も端となる部分までの距離が短くなり、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に挿入しやすくなる。
【００２８】
請求項３に記載のシール装置は、請求項１または請求項２記載の発明において、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上となっていることを特徴とする。
【００２９】
請求項３に記載の発明においては、Ｏリング専用溝（２１）とバックアップリング専用溝（２２）との間の段差（２３）が大きすぎると、バックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）とバックアップリング（１４）の内周面との間にＯリング（１３）がはみ出すように弾性変形する可能が高くなるので、これを防止するために、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値を、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上としている。
【００３０】
すなわち、上述の段差（２３）が小さければ、Ｏリング（１３）の中心側に近い部分からバックアップリング（１４）にＯリング（１３）が押えられた状態となり、バックアップリング（１４）の内周面とバックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）との間へのＯリング（１３）のはみ出しが生じにくい。しかし、段差（２３）が大きいと、Ｏリング（１３）の内周部分がバックアップリング（１４）に押えられない状態となり、バックアップリング（１４）の内周面とバックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）との間へのＯリング（１３）のはみ出しが生じ易くなってしまう。
【００３１】
ここで、本発明者らは、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上とすることで、Ｏリング（１３）のバックアップリング（１４）とバックアップリング専用溝（２２）の底面（３２）との間へのはみ出しを防止できることを見出した。なお、上述のように前記内側部材（１１）の前記Ｏリング専用溝（２１）における外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における外径が大きくされる必要がある。Ｏリング専用溝（２１）とバックアップリング専用溝（２２）との間の段差（２３）が大きくなればなるほど、バックアップリング（１４）の内径が大きくなり、バックアップリング（１４）を容易にＯリング溝（１２）に挿入可能となる。したがって、前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１００％以上となることはなく、１００％未満となる。
【００３２】
請求項４に記載のシール装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていることを特徴とする。
【００３３】
請求項４に記載の発明においては、前記内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていることにより、バックアップリング（１４）を塑性変形させることなく、Ｏリング溝（１２）に挿入可能となる。上述のようにバックアップリング（１４）を斜めにして、１８０度離れた２つの部位のうちの一方の部位をＯリング溝（１２）内に挿入し、他方の部位を端側外周部（３６）にかけた状態から、他方の部位が端側外周部（３６）を越えるようにして、バックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に入れる際に、端側外周部（３６）における外径が小さい方が容易にバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）にセットし易くなる。
【００３４】
そこで、本発明者らは、実験的に内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていれば、比較的容易にバックアップリング（１４）をＯリング溝（１２）に挿入できることを見出した。なお、上述のようにＯリング（１３）およびバックアップリング（１４）が端側外周部（３６）から抜けないようにするために、端側外周部（３６）は、バックアップリング専用溝（２２）における外径より大きい外径である必要がある。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、従来エンドレスタイプのバックアップリングを使用することが困難であったＯリング溝に、バイアスカットタイプやスパイラルタイプではなく、エンドレスタイプのバックアップリングを使用できようになり、バイアスカットタイプやスパイラルタイプを用いた場合のようにＯリングを損傷する虞がなく、高圧下で使用されるＯリングの長寿命化と、メンテナンスの簡便化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るシール装置を示す断面図である。
このシール装置を備える連通管（内側部材）１１は、後述の往復動ポンプとしてのプランジャポンプにおいて、従来の連通管と同様にシリンダとマニホールドを繋ぐもので、シール装置は、シリンダとマニホールドとの接続部分からの漏水を防止するものとなっている。
【００３７】
そして、この例の連通管１１は、円筒状に形成されており、外周面も円筒形状となっている。そして、外周面の左右両端部、すなわち、シリンダ側端部と、マニホールド側端部とには、それぞれＯリング溝１２，１２が設けられ、当該Ｏリング溝１２，１２にＯリング１３，１３と、エンドレスタイプのバックアップリング１４，１４とが嵌め込まれた状態となっている。これら内側部材としての連通管１１と、Ｏリング溝１２，１２、バックアップリング１４，１４、Ｏリング１３，１３とからなるシール装置を説明するが、連通管１１の両端部は同じ構造となっているので、片方の端部のシール装置について説明する。
【００３８】
Ｏリング１３は、断面が概略楕円形状の環状部材であり、バックアップリング１４は、断面長方形上の環状部材である。なお、Ｏリング１３の断面は、半径方向が短く、それに対して半径方向に直交する軸方向が長い楕円となっており、バックアップリング１４の断面は、半径方向が長く、半径方向に直交する軸方向が短くなった長方形となっている。
また、Ｏリング溝１２に嵌った状態で、バックアップリング１４の外径が、Ｏリング１３の外径よりも僅かに大きくなっている。
【００３９】
また、バックアップリング１４の内径が、Ｏリング１３の内径よりも大きくなっている。Ｏリング溝１２は、連通管１１の外周面に周方向に沿って形成される環状の溝であり、連通管１１において、Ｏリング溝１２における外径がその左右の溝の外となる部分の外径より小さくなっている。
【００４０】
ここで、この例では、シリンダとマニホールドとの接合部が連通管１１の左右のＯリング溝１２，１２どうしの間に配置され、シリンダにおける圧が連通管１１の左右端部側からその間に向かって作用する状態となり、各Ｏリング溝１２のＯリング１３において、連通管１１の端側が高圧側となり、連通管のＯリング溝１２，１２同士の間となる中央側が低圧側となる。
【００４１】
そして、バックアップリング１４は、Ｏリング１３の低圧側に配置されるので、各Ｏリング溝１２において、Ｏリング１３が連通管１１の端側に配置され、バックアップリング１４がＯリング１３より連通管１１の中央側に配置される。また、Ｏリング溝１２には、連通管１１の軸方向に隣接してＯリング１３がはめ込まれるＯリング専用溝２１と、バックアップリング１４がはめ込まれるバックアップリング専用溝２２とが配置される。
【００４２】
そして、上述のＯリング１３とバックアップリング１４との配置にしたがって、各Ｏリング溝１２において、連通管１１の端側がＯリング専用溝２１とされ、連通管１１の中央側がバックアップリング専用溝２２となっている。連通管１１において、Ｏリング専用溝２１における外径がバックアップリング専用溝２２における外径よりも小さくなっている。すなわち、Ｏリング専用溝２１の方がバックアップリング専用溝２２より深い。
【００４３】
これにより、Ｏリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２との境となる部分には、段差２３が形成される。なお、この段差２３がＯリング専用溝２１の底面３３から連通管１１の中心までの距離としての半径と、バックアップリング専用溝２２の底面３２から連通管１１の中心までの距離としての半径との差の高さを有する。
【００４４】
同様に、Ｏリング１３の内径の半分としての半径と、バックアップリング１４の内径の半分としての半径との差も段差２３の高さと同じとなる。
また、Ｏリング１３の軸方向に沿った幅の方が、バックアップリング１４の軸方向に沿った幅より長いので、Ｏリング専用溝２１の軸方向に沿った幅の方がバックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅より長くなっている。
【００４５】
なお、ここで、リング溝１２にＯリング１３およびバックアップリング１４が嵌った状態では、連通管１１、Ｏリング１３、バックアップリング１４の軸方向は同一となるとともに、これらの部材は同軸上に配置された状態となる。また、この例の説明において、特に連通管１１等に限定せずに軸方向とした場合には、連通管１１もしくは連通管１１に取り付けられた状態のＯリング１３もしくはバックアップリング１４の軸方向である。
【００４６】
また、バックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅は、バックアップリング１４の軸方向に沿った厚さよりも狭くなっており、Ｏリング専用溝２１の軸方向の沿った幅は、Ｏリング１３の軸方向に沿った厚さよりも広くなっている。したがって、バックアップリング専用溝２２にバックアップリング１４を配置すると、バックアップリング１４の一部がバックアップリング専用溝２２から隣接するＯリング専用溝２１にはみ出した状態となる。なお、Ｏリング溝１２にＯリング１３とバックアップリング１４とを組み込んだ状態で、Ｏリング溝１２の幅は、バックアップリング１４の軸方向に沿った厚さと、Ｏリング１３の軸方向の沿った厚さとを合わせた長さがとなっている。したがって、Ｏリング溝１２内に軸方向に並んで配置されたバックアップリング１４とＯリング１３とは接した状態となっている。
【００４７】
そして、このようなＯリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２とを備えるＯリング溝１２の断面形状は、以下のようになっている。すなわち、Ｏリング溝１２，１２は、連通管１１の中央側から見ていくと、Ｏリング溝１２の連通管１１の中央側の側壁面３１と、当該側壁面３１の下端から軸方向に沿って配置されるバックアップリング専用溝２２の底面３２と、バックアップリング専用溝２２とＯリング専用溝２１との間の段差２３と、Ｏリング専用溝２１の底面３３と、Ｏリング溝１２の連通管１１の端側となる側壁面３５とを備える。
【００４８】
Ｏリング溝１２の断面形状は、左右の側壁面３１，３５の間に段違いの底面３２，３３を有するものとなっている。また、Ｏリング溝１２の端側の側壁面３５から連通管１１の端までの部分は、端側外周部３６となっており、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１の底面３２から半径方向に拡径した状態となる。すなわち、端側外周部３６における連通管１１の外径は、Ｏリング専用溝２１における連通管１１の外径よりも大きくなっている。さらに、端側外周部３６における連通管１１の外径は、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径より大きくなっている。なお、連通管１のＯリング溝１２より中央側の外周を中央側外周部３４とする。
【００４９】
また、この端側外周部３６における連通管１１の外径は、連通管１１の左右のＯリング溝１２，１２の間となる前記中央側外周部３４の外径よりも小さいものとなっている。また、端側外周部３６の外周面の軸方向に沿った幅のＯリング溝１２側の略半分となる部分は、軸方向に位置が違っても外径が同じとなる円筒状となっているが、端側外周部３６の外周面の軸方向に沿った幅の端側の略半分となる部分は、軸方向に沿って端に向かうほど径が細くなる円錐台状となっている。
【００５０】
そして、Ｏリング溝１２に、バックアップリング１４とＯリング１３とが組み付けられた状態では、Ｏリング溝１２の連通管１１の中央側の連通管１１の半径方向に沿った側壁面３１に一方の側面を当接した状態で、バックアップリング１４が配置されている。当該バックアップリング１４の内周面は、Ｏリング溝１２内のバックアップリング専用溝２２の円筒状の底面３２に当接している。
【００５１】
また、円筒状の底面３２の軸方向に沿った幅がバックアップリング１４の軸方向に沿った厚さより短いので、バックアップリング１４の内周面は、バックアップリング専用溝２２の底面３２から端側にはみ出した状態となっている。バックアップリング１４に隣接してＯリング１３がバックアップリング１４に当接した状態に配置される。この際に、Ｏリング１３の内周面は、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１の底面３３に当接している。
【００５２】
また、Ｏリング１３の端側は、端側外周部３６のＯリング溝１２側となる側壁面３５に当接している。ここで、Ｏリング１３は断面略楕円状（円状でもよい）となっているので、Ｏリング１３とバックアップリング１４との当接部分は、当該Ｏリング１３の半径方向に沿った厚さの中央部である。この場合に、バックアップリング１４の内径がＯリング１３の半径方向に沿った厚さの中央となる部分の直径より小さい必要がある。
【００５３】
また、それに対応して、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径が、Ｏリング専用溝２１における連通管１１の外径より大きく、かつ、Ｏリング専用溝２１に組み付けられたＯリング１３の厚さの中央となる部分の直径より小さい必要がある。この場合に、前記バックアップリング専用溝２２の底面３２とＯリング専用溝２１の底面３３との連通管１１の半径方向に沿った距離（段差２３の高さ）は、Ｏリング溝１２に組み付けられた状態のＯリング１３の半径方向の沿った厚さの半分となる長さより短い。
【００５４】
また、Ｏリング１３の端側外周部３６側の側壁面３５への当接部位は、Ｏリング１３の連通管１１の端側となる側面の半径方向に沿った厚さの略中央部となっている。この場合には、端側外周部３６がＯリング１３の半径方向の略中央部に当接するために、端側外周部３６における連通管１１の外径が、Ｏリング専用溝２１に組み付けられたＯリング１３の半径方向に沿った厚さの半分となる部分の直径より大きいものとなる。
【００５５】
また、上述のバックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径がＯリング１３の半径方向に沿った厚さの中央となる部分より低く、端側外周部３６における連通管１１の外径がＯリング１３の半径方向に沿った厚さの略中央となる部分の高さとなることから、連通管１１の端側外周部３６における外径は、バックアップリング専用溝２２における外径より大きいものとなっている。
【００５６】
また、Ｏリング専用溝２１の軸方向に沿った幅の方が、Ｏリング１３の軸方向に沿った長さより長くなっているので、Ｏリング１３は、Ｏリング専用溝２１内で軸方向に移動可能となるが、上述のようにバックアップリング１４がＯリング専用溝２１側にはみ出すことにより、Ｏリング溝１２内においてＯリング１３とバックアップリング１４とが当接した状態となっており、Ｏリング１３がＯリング溝１２内を軸方向に沿って自由に動ける状態とはなっていない。
【００５７】
なお、バックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅は、バックアップリング１４の軸方向に沿った厚さの半分より広いものとなっており、バックアップリング１４の内周面をバックアップリング専用溝２２の底面（外周面）に当接させて安定して支持された状態とすることができる。
また、Ｏリング溝１２をさらに詳細に説明すると、連通管１１のＯリング専用溝２１における外径の値が、連通管１１のバックアップリング専用溝２２における外径の値の８５％以上となっている。また、連通管１１の端側外周部３６における外径の値が前記連通管のバックアップリング専用溝２２における外径の値の１１５％以下となっている。
【００５８】
このようなシール装置では、バックアップリング１４を連通管１１の軸方向に対して斜めとして、バックアップリング１４の互いの１８０度離れて対向する２つの部位のうちの一方の部位をＯリング溝１２のＯリング専用溝２１に入れた状態で、他方の部位を端側外周部３６に掛けた状態とする。そして、他方の部位を端側外周部３６の端側からＯリング溝１２側に向かって、端側外周部３６を越えるように移動させる。そして、他方の部位がＯリング溝１２のＯリング専用溝２１に入り込んだ状態となると、バックアップリング１４が端側外周部３６よりＯリング専用溝２１側となる。
【００５９】
この状態で、Ｏリング専用溝２１からバックアップリング１４をバックアップリング専用溝２２に組み付ける。すなわち、バックアップリング１４の内周側の空間に連通管１１のバックアップリング専用溝２２を挿入した状態とする。次いで、Ｏリング１３を拡径するように弾性変形させて、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１に組み付ける。
【００６０】
以上のようなバックアップリング１４およびＯリング１３の組み付け作業において、バックアップリング１４の内径が、上述のようにＯリング１３の内径より大きくなっていることと、端側外周部３６における外径が連通管１１のＯリング溝１２より中央側の部分の外径より小さくなっていることから、バックアップリング１４を大きく弾性変形することなく、Ｏリング溝１２内の組み付けることが可能となる。
【００６１】
ここで、バックアップリング１４の組み付けを容易とする上では、バックアップリング専用溝２２における連通管の外径をできるだけ大きくすることにより、バックアップリング１４の内径をできるだけ大きくすることが好ましい。しかし、バックアップリング１４の内径を大きくするとともに、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径を大きくすると、例えば、バックアップリング１４の内周面とバックアップリング専用溝２２の底面３２との間にＯリング１３が入り込み易い状態となる。
【００６２】
たとえば、Ｏリング１３の半径方向に沿った厚さの中央となる部分が一番内側になり、この部分にバックアップリング１４の内周面とバックアップリング専用溝２２の底面３２との境が配置されてしまうと、Ｏリング１３が前記境に入り込み安い状態となってしまう。したがって、上述のように、バックアップリング専用溝２２の底面３２が組み付けられたＯリング１３の径方向に沿った厚さの半分以下となっている必要があり、上述のように連通管１１のＯリング専用溝２１における外径の値が、連通管１１のバックアップリング専用溝２２における外径の値の８５％以上となっていることが好ましい。
【００６３】
また、この例では、バックアップリング専用溝２２の軸方向に沿った幅がバックアップリング１４の軸方向に沿った厚さより短く、バックアップリング１４の一部がバックアップリング専用溝２２からＯリング専用溝２１側にはみ出した状態となっており、バックアップリング１４とＯリング１３とは、バックアップリング専用溝２２と、Ｏリング専用溝２１との境ではなく、Ｏリング専用溝２１側で当接している。
【００６４】
これにより、Ｏリング１３は、バックアップリング専用溝２２とＯリング専用溝２１との境（段差２３部分）から離れた状態となっている。このようにバックアップリング１４がバックアップリング専用溝２２からＯリング専用溝２１側に突出している状態とすることにより、Ｏリング１３をバックアップリング専用溝２２とＯリング専用溝２１との境となる段差２３から離して、Ｏリング１３がバックアップリング専用溝２２の底面３２とバックアップリング１４の内周面との境にはみ出すのを防止することができる。
【００６５】
また、端側外周部３６における連通管１１の外径を小さくしすぎると、Ｏリング１３やバックアップリング１４がＯリング溝１２から脱落する虞が発生するので、上述のように端側外周部３６の外径は、バックアップリング専用溝２２における連通管１１の外径より大きいことが好ましい。さらに、端側外周部３６の外径が組み付けられたＯリング１３の径方向の厚さの半分程度以上となっていることが好ましい。
【００６６】
しかし、上述のようにＯリング溝１２にバックアップリング１４を組み付ける上では、端側外周部３６における径ができるだけ小さい方が好ましく、上述のように、連通管１１の端側外周部３６における外径の値が前記内側部材のバックアップリング専用溝２２における外径の値の１１５％以下となっていることが好ましい。
【００６７】
以上のようなシール装置においては、Ｏリング溝１２にエンドレスタイプのバックアップリング１４を組み付ける際に、バックアップリング１４が塑性変形するようなことがなく、バイアスカットタイプやスパイラルタイプではなく、エンドレスタイプのバックアップリング１４を使用可能となり、バイアスカットタイプやスパイラルタイプを用いた場合に比較してＯリング１３における損傷の発生を防止することができ、Ｏリング１３の長寿命化とメンテナンスの容易化を図ることができる。
【００６８】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示すものであり、本発明の内側部材をプランジャポンプで用いられる吸入弁ユニットや吐出弁ユニットを固定するためのプラグ１５としたものである。プラグ１５は、概略円柱状で、その先端部にこの例のシール装置が設けられ、中央部の外周にプラグ１５をねじ孔に固定する雄ねじ部４１が形成され、雄ねじ部４１の後方にフランジ部４２が形成され、フランジ部４２の後方に例えばレンチで回転させるための頭部４３が形成されている。
【００６９】
そして、シール装置においては、プラグ１５の先端部に、第１の実施の形態と同様にＯリング溝１２が設けられ、当該Ｏリング溝１２には、Ｏリング専用溝２１とバックアップリング専用溝２２とが備えられている。そして、Ｏリング溝１２のバックアップリング専用溝２２にバックアップリング１４が組み付けあれ、Ｏリング溝１２のＯリング専用溝２１にＯリング１３が組み付けられている。また、Ｏリング溝１２は、後端側（中央側）の側壁面３１と、バックアップリング専用溝２２の底面３２と、Ｏリング専用溝２１の底面３３と、これら底面３２および底面３３の間の段差２３と、先端側の側壁面３５とからなっている。また、内側部材としてプラグ１５の先端部のＯリング溝１２より先の部分が端側外周部３６となっており、Ｏリング三溝１２よりプラグ１５の中央側で、雄ねじ部４１とＯリング溝１２との間が中央側外周部３４となっている。
【００７０】
そして、Ｏリング溝１２および端側外周部３６の構造は、第１の実施の形態の連通管１１におけるシール装置と同様の構造となっており、その詳細な説明を省略する。
第２の実施の形態のシール装置は、シール装置が設けられた部材が第１の実施の形態と異なるが、シール装置自体の構造は、上述のように第１の実施の形態のシール装置と同様であり、第１の実施の形態のシール装置と同様の作用効果を奏することができる。
【００７１】
以上の第１の実施の形態および第２の実施の形態のシール装置は、以下に説明する往復ポンプ（プランジャポンプ）で使用することができる。
図３に示すように、上述のシール装置が用いられる往復ポンプは、プランジャポンプであり、クランクケース５２内でクランク軸５３の回転軸に対して偏芯して回転するクランクピン５３ａと、一方の端部が該クランクピン５３ａに揺動自在に連結されるコンロッド５４と、このコンロッド５４の他方の端部にピストンピン５５ａにより揺動自在に連結されるピストンロッド５５と、ピストンロッド５５の先端部に固定されたプランジャ５６と、プランジャ５６の入出により流体の吸入および吐出が行われるポンプ室５７とを備えている。
【００７２】
クランクケース５２は、箱状のケースであり、内部にクランク軸５３が回転駆動されるように配置されている。また、クランクケース５２内には潤滑油が収容されている。そして、クランクケース５２内には、クランク軸５３の回転軸に対して偏芯したクランクピン５３ａが備えられ、このクランクピン５３ａにコンロッド５４の一方の端部に設けられた大端部５４ａが取り付けられている。大端部５４ａは、環状の構造を有し、円筒状の内周面を有するものとなっている。そして、この円筒状の内周面内に円柱状のクランクピン５３ａが挿入された状態となっている。
【００７３】
また、コンロッド５４の他方の端部に設けられた小端部５４ｂには、ピストンロッド５５の基端部に設けられたピストンピン５５ａが取り付けられている。小端部５４ｂは、環状の構造を有し、円筒状の内周面を有するものとなっている。そして、この内周面内に円柱状のピストンピン５５ａが挿入された状態となっている。ピストンロッド５５には、その基端部に、クランクケース５２のピストンガイド５８に案内されて一直線上で往復動する被ガイド部５５ｂが設けられている。ピストンガイド５８は、クランクケース５２内に当該クランクケース５２と一体に形成された円筒体であり、その基端部側（図中右側）がクランク軸５３側に向けて開放され、先端部側（図中左側）が後述のシリンダ６２およびマニホールド６３のポンプ室５７側に向けて開放された状態となっている。
【００７４】
前記被ガイド部５５ｂは、有蓋筒状に形成され、クランク軸５３側が開放された状態となっている。そして、被ガイド部５５ｂの内部にピストンロッド５５の軸方向に直交し、かつ、クランク軸５３の軸方向と平行に前記ピストンピン５５ａが挿入されている。被ガイド部５５ｂの先端の蓋部には、ピストンロッド５５が固定された状態となっている。
【００７５】
そして、ピストンガイド５８内を被ガイド部５５ｂが前後に円滑に往復移動可能となっている。また、ピストンロッド５５の先端部には、円柱状のプランジャ５６が固定されている。
前記クランクケース５２の先端部側（図中左側）には、シリンダ６２およびマニホールド６３が取り付けられている。また、シリンダ６２およびマニホールド６３は、互いにボルトにより接合されているとともに、シリンダ６２がクランクケース５２にボルトにより接合されている。前記ピストンロッド５５、被ガイド部５５ｂおよびプランジャ５６により一直線上を往復動する往復動部材が形成されている。
【００７６】
シリンダ６２およびマニホールド６３内には、流体（液体）が吸入、吐出される前記ポンプ室５７が形成されている。そして、ポンプ室５７内では、プランジャ５６の先端がポンプ室５７の閉塞された先端側に至る上死点と、ポンプ室５７の開放された基端部に至る下死点との間で往復動するようになっている。なお、ポンプ室５７は、有蓋円筒状に形成され、先端側が閉塞されるとともに基端側がプランジャ５６を挿入可能に開放している。
また、ポンプ室５７の先端部には、シリンダ６２およびマニホールド６３に形成されて流体を吸入するための吸入路６３ａと、同じくマニホールド６３に形成されて流体を吐出するための吐出路６３ｂとが連通している。
【００７７】
また、吸入路６３ａは、ポンプ室５７の先端部に連通する一端から、マニホールド６３を介して他端側となるシリンダ６２に形成された吸入口６３ｃに至るようになっている。そして、吸入路６３ａの一端から他端の間となるマニホールド６３の右側部に吸入弁ユニット６３ｄが配置され、当該吸入弁ユニット６３ｄにより流体の吸入口６３ｃからポンプ室５７に至る流動が許容され、ポンプ室５７から吸入口６３ｃへの流動が規制される。
【００７８】
また、吐出路６３ｂは、ポンプ室５７の先端部に連通する一端から、他端側となるマニホールド６３に形成されて外部に開放した吐出口に至るようになっている。そして、吐出路６３ｂの一端から他端の間に吐出弁ユニット６３ｆが配置され、当該吐出弁ユニット６３ｆにより流体のポンプ室５７から吐出口に至る流動が許容され、吐出口からポンプ室５７への流動が規制される。
【００７９】
また、シリンダ６２のポンプ室５７側には、その内周面にシールパッキン６０が設けられ、ポンプ室５７内の流体が漏出しないようにプランジャ５６の外周面をシールしている。このシールパッキン６０に隣接して第１の実施の形態の連通管１１が配置されている。この連通管１１は、その軸方向に沿った幅の半分が概略円筒状のシリンダ６２内に挿入され、他の半分がマニホールド６３のシリンダ６２に連通する円筒状部分に挿入されている。
【００８０】
そして、連通管１１がシリンダ６２とマニホールド６３とを連通する状態で、シリンダ６２のマニホールド６３に連通する円筒状部分とマニホールド６３のシリンダ６２に連通する円筒部分とを接続した状態となっている。そして、連通管１１は、上述のシールパッキン６０よりポンプ室５７側となっているので、ポンプ室５７と同じ圧力がかかることになる。
【００８１】
そして、上述のシール装置によりポンプ室５７側からマニホールド６３とシリンダ６２の接続部分への液漏れが防止される。なお、内側部材となる連通管１１に対してシリンダ６２の前記円筒状部分と、マニホールド６３の前記円筒状部分がそれぞれ外側部材となる。また、マニホールド６３とシリンダ６２の接合部となる部分で上述の吸入路６３ａのマニホールド６３側の吸入弁ユニット６３ｄとシリンダ６２側の吸入口６３ｃとの接続部にも、連通管１１と同様のこの例のシール装置を備えた連通管１１ａが用いられている。
【００８２】
また、マニホールド６３は、吸入路６３ａの部分に吸入弁取付筒部６５が設けられ、吐出路６３ｂの部分に吐出弁取付筒部６６が設けられている。
そして、吸入弁取付筒部６５には、吸入弁ユニット６３ｄが挿入され、吐出弁取付筒部６６には、吐出弁ユニット６３ｆが挿入されている。また、吸入弁取付筒部６５および吐出弁取付筒部６６は概略円筒状で、その先端部分の内周面に雌ねじが形成され、第２の実施の形態のプラグ１５がねじ込まれている。そして、プラグ１５の先端部には、上述のシール装置が設けられている。
【００８３】
なお、図２に示すプラグ１５に対して、図３に示すプラグ１５は、構成の一部が異なるものとなっており、図２に示すプラグ１５では、プラグ１５の先端が吸入弁ユニット６３ｄもしくは吐出弁ユニット６３ｆを直接押えて固定する構成となっているが、図３に示すプラグ１５は内部に圧縮コイルバネを備え、当該圧縮コイルバネが吸入弁ユニット６３ｄもしくは吐出弁ユニット６３ｆを押えて固定する構造となっている。
【００８４】
このようなプランジャポンプ装置では、プランジャ５６を含む往復動部材が高速で作動することにより、上述のシール装置におけるＯリング１３，１３の消耗や損傷が起こり易いが、上述のようなシール装置において、エンドレスタイプのバックアップリング１４，１４を用いられるようになることで、上述のようにＯリング１３，１３の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシール装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るシール装置を示す断面図である。
【図３】本発明の前記実施の形態のシール装置を備えた往復ポンプを示す断面図である。
【図４】従来のシール装置を示す断面図である。
【図５】従来のシール装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１１ 連通管（内側部材）
１１ａ 連通管（内側部材）
１２ Ｏリング溝
１３ Ｏリング
１４ バックアップリング
１５ プラグ（内側部材）
２１ Ｏリング専用溝
２２ バックアップリング専用溝
２３ 段差
３４ 中央側外周部
３６ 端側外周部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも端部を円筒または円柱形状に形成された内側部材（１１）において、当該端部の外周面に周方向に沿ってＯリング溝（１２）が設けられ、当該Ｏリング溝（１２）にＯリング（１３）とバックアップリング（１４）とが組み付けられ、前記端部の外側に内周面が前記Ｏリング（１３）と当接する外側部材（６２，６３）が組み付けられるシール装置であって、
前記Ｏリング溝（１２）は、前記Ｏリング（１３）が組み付けられるＯリング専用溝（２１）と、当該Ｏリング専用溝（２１）に隣接して設けられ前記バックアップリング（１４）が組み付けられるバックアップリング専用溝（２２）とを備え、
前記Ｏリング専用溝（２１）における前記内側部材（１１）の外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径が大きくされることにより、前記バックアップリング（１４）の内径が前記Ｏリング（１３）の内径より大とされ、
前記内側部材（１１）の前記端部には、
前記Ｏリング溝（１２）に隣接して、前記Ｏリング溝（１２）の端側に端側外周部（３６）が、前記Ｏリング溝（１２）の中央側に中央側外周部（３４）がそれぞれ設けられ、
前記端側外周部（３６）における前記内側部材（１１）の外径が、前記中央側外周部（３４）における前記内側部材（１１）の外径より小さく、かつ前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径より大きいことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記端側外周部（３６）の外周面は、端に向かうほど径が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール装置。
【請求項４】
前記内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項１】
少なくとも端部を円筒または円柱形状に形成された内側部材（１１）において、当該端部の外周面に周方向に沿ってＯリング溝（１２）が設けられ、当該Ｏリング溝（１２）にＯリング（１３）とバックアップリング（１４）とが組み付けられ、前記端部の外側に内周面が前記Ｏリング（１３）と当接する外側部材（６２，６３）が組み付けられるシール装置であって、
前記Ｏリング溝（１２）は、前記Ｏリング（１３）が組み付けられるＯリング専用溝（２１）と、当該Ｏリング専用溝（２１）に隣接して設けられ前記バックアップリング（１４）が組み付けられるバックアップリング専用溝（２２）とを備え、
前記Ｏリング専用溝（２１）における前記内側部材（１１）の外径に対して前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径が大きくされることにより、前記バックアップリング（１４）の内径が前記Ｏリング（１３）の内径より大とされ、
前記内側部材（１１）の前記端部には、
前記Ｏリング溝（１２）に隣接して、前記Ｏリング溝（１２）の端側に端側外周部（３６）が、前記Ｏリング溝（１２）の中央側に中央側外周部（３４）がそれぞれ設けられ、
前記端側外周部（３６）における前記内側部材（１１）の外径が、前記中央側外周部（３４）における前記内側部材（１１）の外径より小さく、かつ前記バックアップリング専用溝（２２）における前記内側部材（１１）の外径より大きいことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記端側外周部（３６）の外周面は、端に向かうほど径が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記内側部材（１１）のＯリング専用溝（２１）における外径の値が、前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の８５％以上となっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール装置。
【請求項４】
前記内側部材（１１）の端側外周部（３６）における外径の値が前記内側部材（１１）のバックアップリング専用溝（２２）における外径の値の１１５％以下となっていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシール装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−８４９２０（Ｐ２０１０−８４９２０Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７２４４（Ｐ２００８−２５７２４４）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００１４１１７４）株式会社丸山製作所 (134)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（０００１４１１７４）株式会社丸山製作所 (134)
【Ｆターム（参考）】
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