JP5603353B2 - 防湿シール - Google Patents

Description

本発明は、防湿シールに関する。

従来、用途（使用目的）は相違するが、図１４に示すように、ゴム製のＯリング３１と横断面Ｃ字型の樹脂皮膜３２にて、１８０°の範囲にわたって被覆したシール３０が知られている。例えば、特許文献１にあっては、樹脂皮膜３２が耐腐食性樹脂として、腐食ガス側３３に配置して、ゴム製Ｏリング３１を腐食から保護するシール３０であった。
さらに、従来、ゴム製Ｏリングの横断面における３６０°全周にわたって樹脂フィルムを被覆したシールも公知である（特許文献２参照）。
ところで、精密電気機器や精密光学機器等に於て、湿気の低減を強く要望される場合がある。つまり、大気中の湿気の浸入を、極端に嫌う内部の部位が存在する場合がある。

特開平１１−２３２８号公報 特開平１−１２０４８４号公報

上述のように、大気中の湿気を極端に嫌う要望に対し、図１４に例示の従来の構造のシール３０を使用した場合、防湿機能が不十分であることが判明した。即ち、図１４のシール３０は断面が円形であるため、相手部材３４から圧縮荷重を受けた圧縮使用状態に於て、樹脂皮膜３２がシール溝底面３５及び相手部材３４に密着する範囲が少ないと共に、その境目３６がシール溝底面３５及び相手部材３４に対して、安定した形状で接触せず、気密性（シール性）自体に問題を生じ、湿気を十分に遮断することが難しい。また、断面が円形であるので、撚れを生じ易く、１８０°の位置に存在する境目３６が（回転方向に）位置ずれして、ゴム製のＯリング３１の内部を介して、湿気が浸入する場合もあって、湿気を完全に遮断することが至難であった。また、特許文献２に開示されたシールでは、全外表面が樹脂フィルムからなるＯリングであるため、気密性が満足できない場合が多く、密封すべき２つの面と面との間隙寸法にばらつきが大きい場合には、一層、気密性が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、防湿性能に優れ、安定して湿気の浸入を阻止でき、かつ、気密性にも優れた簡易な構造のシールを提供することを目的とする。

そこで、本発明は、湿潤気体側から乾燥気体側へ湿気が通過するのを防止する防湿シールであって、横断面形状が、第１膨出部と第２膨出部が中間首部を介して連結された一体形状であって、湿潤気体側に配設される上記第１膨出部は、相手面に直交する方向に長軸を有する楕円形であり、ゴムシール面部を有し、かつ、乾燥気体側に配設される第２膨出部は、内部ゴム部と、該内部ゴム部を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜とから、構成されており、上記防湿樹脂被膜によって防湿樹脂シール面部が形成され、乾燥気体側端面部がアール状先端部に形成され、該先端部の曲率半径より大きな曲率半径乃至ストレート状の勾配面をもって肉厚寸法が増加しつつ、丸山型の上記防湿樹脂シール面部に連続し、全体横断面形状は、丸味のあるヤジリ形状乃至先細舌片状であって、基端部から上記ゴムシール面部までの寸法Ｗ _６ と、上記先端部から上記防湿樹脂シール面部までの寸法Ｗ _１０ を、Ｗ _１０ ＞Ｗ _６ に設定したものである。

また、上記中間首部は、弯曲凹状の凹窪部を有し、上記第２膨出部の全体外表面を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜は、湿潤気体側へ連続して延伸されて、上記凹窪部の全外表面を被覆して、先端は上記第１膨出部の裾まで至っているものである。

本発明に係る防湿シールによれば、第１膨出部のゴムシール面部は十分な弾発力を発揮してシール性を維持し、かつ、第２膨出部は湿気の通過を確実に阻止し、全体として、気密性（密封性能）と優れた防湿性を発揮する。
特に、湿気難透過性樹脂にて樹脂皮膜を形成すれば、内部ゴム部の弾発力を受けて、樹脂シール面部が弾発的に強く相手部材と圧接し、一層優れた気密性（密封性能）と防湿性を発揮できる。

本発明の第１の実施の形態を示す要部断面図である。 装着未圧縮状態の要部断面図である。 寸法関係の説明図である。 圧縮使用状態を示す要部断面図である。 製造方法を説明する要部断面図である。 製造方法を説明する要部断面図である。 製造方法を説明する要部断面図である。 第１の参考例を示す要部断面図である。 第２の参考例を示す要部断面図である。 第２の実施の形態を示す要部断面図である。 第３の参考例を示す要部断面図である。 第４の参考例を示す要部断面図である。 第５の参考例を示す要部断面図である。 従来例を示す要部断面図である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１〜図７に示した第１の実施の形態に於て、本発明に係る防湿シールＳは、精密電気機器、精密電子応用機器、精密光学機器等に使用され、大気等の湿潤気体側Ｙから（密封空室部として上記各機器の内部に相当する）乾燥気体側Ｚへ湿気が（図４中の矢印Ｆ方向に）通過するのを防止するシールである。いわゆるフランジタイプの場合を例示している。

この防湿シールＳの横断面形状は、第１膨出部１と第２膨出部２が中間首部３を介して連結された一体形状であって、第１膨出部１は湿潤気体側Ｙに配設され、この第１膨出部１は（中間首部３近傍の外表面を除いた）略全体がゴムにて形成され、従って、相手面４，５に対して（図４のように）圧接するゴムシール面部６，６を有する。

そして、乾燥気体側Ｚに配設される上記第２膨出部２は、内部ゴム部７と、該内部ゴム部７を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜８とから、構成されている。このようにして、第２膨出部２は、少なくともその外表面が（湿気難透過性樹脂から成る）防湿樹脂シール面部１０，１０を有する。従って、図４に示すように、相手面４，５に対して圧接する防湿樹脂シール面部１０，１０が形成される。

ところで、図１〜図７に示した第１の実施の形態では、固定平面シールの場合を例示しており、第１平坦面１１には、横断面矩形のシール溝１３が凹設され、このシール溝１３に（本発明に係る）防湿シールＳが内装され、前記相手面５は、このシール溝１３の平坦面状溝底面１３Ａが該当する。また、第２平坦面１２は平面状の相手面４が該当している。例えば、第１平坦面１１は、各種機器のケーシングの窓部（開口部）の周囲上面に相当し、また、第２平坦面１２（相手面４）は、窓部（開口部）を閉じる蓋体の下面に相当する。

また、本発明の防湿シールＳは、図１〜図４では、第１・第２平坦面１１，１２の間に形成される間隙Ｇ（図４参照）を密封するものであると言える。

上記第１膨出部１を構成するゴム材と、中間首部３の内部ゴム部３Ａと、第２膨出部２のゴム材とは、同一ゴム素材１５から、図５〜図７に示すように、一体成形され、エチレンプロピレン系ゴム，ふっ素系ゴム，ニトリル系ゴム，ブチル系ゴム等の各種ゴムを適用可能である。

また、防湿樹脂被膜８は、図５〜図７に示すように、フィルム（シート）状素材１８を上下金型１６，１７にてプレス成型するのが好ましいが、その材質としては、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）等のふっ素系樹脂が好適である。なお、防湿樹脂ブロック体９として、図１３に示すような形状とする場合等では、ＰＴＦＥ，ＰＦＡ，ＦＥＰ等のふっ素系樹脂や、ウレタン系樹脂を使用するも好ましい。

また、図１〜図７に於て、第１膨出部１は、平坦面１２，１１に直交する方向（図２の上下方向）に僅かに細長状の楕円形であり、また、第２膨出部２は、内径端が小さなアール状先端部１９を有し、その先端部１９から、大きな曲率半径乃至ストレート状の勾配面２０，２０をもって肉厚寸法が増加しつつ、丸山型のシール面部１０，１０に連続し、全体横断面形状は、丸味のあるヤジリ形状乃至先細舌片状である。
また、中間首部３は、弯曲凹状の凹窪部２１，２１を有し、丸山型のシール面部６とシール面部１０の裾野を、滑らかに、連続形成している。

ところで、図１〜図７に示す第１の実施の形態では、第２膨出部２の全体外表面を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜８は、湿潤気体側Ｙへ連続して延伸されて、凹窪部２１の全外表面を被覆して、先端は第１膨出部１の裾まで至っている。このように、防湿樹脂被膜８を十分延伸して、両内部ゴム部７，３Ａを包囲することによって、図４に示した圧縮使用状態下で、湿潤気体側Ｙから矢印Ｆ方向への湿気の浸入を、確実に阻止できる。

また、図４に示すように、防湿シールＳが相手面４・相手面５のいずれに対しても、２箇所ずつの山部、即ち、ゴムシール面部６と防湿樹脂シール面部１０にて、密に圧接し、気体に対するシール、及び、湿気に対するシール（遮断）を、確実かつ安定姿勢にて、行っていることが判る。

次に、図３に於て、各部の望ましい寸法関係について説明する。まず、シール溝１３の幅寸法Ｗ_１３よりも防湿シールＳの幅寸法Ｗ_０を小さく設定し、かつ、全体形状に於て、防湿シールＳが先端部１９及び基端部２２が、図２に示す未圧縮状態に於て、間隙Ｇ_１，Ｇ_２を形成するように余裕をもって、シール溝１３へ内装され、しかも、図４に示す圧縮使用状態でも、間隙Ｇ_１´，Ｇ_２´が残るように、設定するか、あるいは、上記間隙Ｇ_１，Ｇ_２（Ｇ_１´，Ｇ_２´）の内のいずれか一方を無し（零）として、シール溝１３の両側壁面の内の一方に接触させても良い（図示省略）。

また、シール溝１３の深さ寸法Ｈ_１３よりも、第１膨出部１の厚さ寸法Ｔ_１、及び、第２膨出部２の厚さ寸法Ｔ_２を、各々大きく設定して、図２から図４に示したように、十分な弾性圧縮変形を起こさせて、ゴムシール面部６及び防湿樹脂シール面部１０が相手面４，５に対する弾発的接触面圧を十分に発生させ、密封性（シール性）を確保する。なお、上記厚さ寸法Ｔ_１，Ｔ_２を相等しく設定するのが良いが、防湿樹脂被膜８の剛性（硬さ）に応じて、相違させても好ましい。

また、中間首部３の厚さ寸法Ｔ_３は、シール溝１３の深さ寸法Ｈ_１３よりも小さく設定し、各シール面部６，１０が十分に弾性的に圧縮変形可能として、各々の密封性能（シール性）を発揮させる。

また、図３に於て、基端部２２からゴムシール面部６までの寸法Ｗ_６よりも、先端部１９から防湿樹脂シール面部１０までの寸法Ｗ_１０を大に設定することで、図５から図６に示すように、上金型１６と下金型１７にて、フィルム状（シート状）の素材１８，１８を、ゴム素材１５の上下面の先端に被覆一体化する際に、素材１８，１８の変形量も少なくプレス成型が容易であると共に、皺等が発生せずに、美しく平滑に先端が形成される。なお、図６のようにプレス成型の後に、上下金型１６，１７を開放して、図７のように取出し、矢印Ｋ，Ｋの方向からカッタ２３，２３にて切断して先端を形成する。
このようにＷ_１０＞ Ｗ_６として、寸法Ｗ_１０を十分に大きく設定することで、勾配面２０，２０の傾斜角度が緩やかとなって、図５から図６へのプレス成型が容易となる。

また、図３に於て、防湿樹脂被膜８の延伸端８Ａまでの幅方向の寸法Ｗ_８は、以下の数式のように設定する。
Ｗ_１０＜Ｗ_８＜（Ｗ_０−Ｗ_６）
好ましくは、
１．１×Ｗ_１０＜Ｗ_８＜０．９×（Ｗ_０−Ｗ_６）
とする。このようにすれば、図４に示した圧縮使用状態下にて、最大の接触面圧が発生するシール面部６，１０の中央から外れた位置に、延伸端８Ａが配設されることとなり、シール性能に悪影響を及ぼさないで済むからである。

次に、図８と図９は、本発明と関係が深い第１・第２の参考例を示し、図１〜図３と同一符号は同様の構成であるので重複説明を省略するが、相違する点は以下の通りである。
即ち、図８では、第１膨出部１と第２膨出部２は横断面円形状として、中間首部３を介して連結したダンベル型の横断面形状であり、また、図９では、第１膨出部１と第２膨出部２は横断面楕円形として、太く短い中間首部３を介して連結した形状である。

そして、図８，図９のいずれにあっても、防湿樹脂被膜８の内径端部１９Ａは（図１の形状と比較して）大きい曲率半径のアール形であり、かつ、延伸端８Ａを図１の場合よりも短くして、凹窪部２１の谷底中央近傍としても自由であることを示す。

ところで、図１〜図９で図示した（いわゆるフランジタイプの）相互に平行な平坦面状の相手面４，５を密封する防湿シールＳに於て、内径側と外径側を逆とするも自由である。即ち、乾燥気体側Ｚを外径側として、これに対応して、図２と図４に於ける防湿シールＳは左右反転させて配設することとなる。

次に、図１０に示した本発明の第２の実施の形態、及び、図１１，図１２に示した第３の参考例、第４の参考例に於て、横断面形状は、前述の図１，図８，図９と各々同一であるが、（前述のフランジタイプに対して）円筒タイプとして、軸心Ｌ_０を中心とする円環形状として、相手面が円周面であって、この円周面に対して、ゴムシール面部６と防湿樹脂シール面部１０が密に接触して、密封作用及び防湿作用をなす。
特に、図１０の横断面形状は図３等で説明した通りである。（図１１と図１２の横断面形状は、各々、図８と図９と同一である。）

次に、図１３に示した第５の参考例の防湿シールＳは、その横断面外形形状が、第１の実施の形態と同一であるが、第１膨出部１全体と中間首部３の半分をゴム製とし、第２膨出部２全体と中間首部３の残りの半分を、湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂ブロック体９として、上記中間首部３の中央にて、接着又は融着や溶着等にて連結して一体ものとしている。この図１３の防湿シールＳは、その第２膨出部２の外表面は、（当然ながら）防湿樹脂シール面部１０，１０を有していると言える。また、いわゆるフランジタイプと円筒タイプのいずれにも応用自由である。さらに、（図示省略するが）図８〜図１２に於けるフィルム状（シート状）の防湿樹脂被膜８に代えて、第２膨出部２の全体（さらには中間首部３の一部）を、図１３に示すような防湿樹脂ブロック体９をもって、構成することも可能である。

本発明に係る防湿シールは、以上述べたように、湿気の浸入（図４の矢印Ｆ参照）を阻止し、かつ、安定した密封性能（シール性）を発揮することができる一体構造（一体もの）のゴム・樹脂複合シール（パッキン）であると言える。特に、図１〜図１２に示す第１・第２の実施の形態のように、ゴム製パッキンに、湿気を通しにくい（ＰＣＴＦＥ等の）樹脂材質のフィルム（シート）状の防湿樹脂被膜８を被覆包囲したコンパクトで簡易な取扱い易いシールである。

また、第１膨出部１のゴム、及び、首部３と第２膨出部２の内部ゴム部３Ａ，７を一体ものとすると共に、このゴム材質として、ブチルゴムやふっ素ゴム等の空気透過率の小さいゴムを用いることが望ましい。また、上述のフィルム状（シート状）の防湿樹脂被膜８の肉厚寸法は、５０μｍ〜１００μｍ程度であっても、十分に湿気を遮断できる。また、本発明に係る防湿シールＳの適用圧力は、真空から２気圧までの低圧力範囲である。

本発明は、以上述べたように、湿潤気体側Ｙから乾燥気体側Ｚへ湿気が通過するのを防止する防湿シールであって、横断面形状が、第１膨出部１と第２膨出部２が中間首部３を介して連結された一体形状であって、湿潤気体側Ｙに配設される第１膨出部１はゴムシール面部６，６を有し、かつ、乾燥気体側Ｚに配設される第２膨出部２は少なくとも外表面が湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂シール面部１０，１０を有する構成であるので、安定姿勢で（撚れ等を生ずることなく）シール溝内に保持でき、第１膨出部１のゴムシール面部６，６によって確実に気体密封性能を発揮し、かつ、第２膨出部２の防湿樹脂シール面部１０，１０によって湿気を遮断して湿気の乾燥領域（乾燥気体側Ｚ）への浸入を防止できる。従って、湿気を極端に嫌う機密部品や素材を、内部に備えている各種機械器具に好適なコンパクトでシンプルな防湿シールを提供できた。

また、第２膨出部２は、内部ゴム部７と、内部ゴム部７を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜８とから、構成されているので、例えば、図５〜図７に示したような成型金型にて、フィルム状（シート状）の防湿樹脂素材１８，１８をゴム素材１５に被覆して、容易かつ安価に製造可能であり、しかも、第２膨出部２の弾発性を十分に得られて、シール面部１０，１０の接触面圧も高く、密封性及び湿気遮断性を同時に発揮する。

１ 第１膨出部
２ 第２膨出部
３ 中間首部
４ 相手面
５ 相手面
６ ゴムシール面部
７ 内部ゴム部
８ 防湿樹脂被膜
１０ 防湿樹脂シール面部
１９ 先端部
２０ 勾配面
２１ 凹窪部
２２ 基端部
Ｗ _６ 寸法
Ｗ _１０ 寸法
Ｙ 湿潤気体側
Ｚ 乾燥気体側（乾燥領域）
Ｓ 防湿シール

Claims (2)

1. 湿潤気体側（Ｙ）から乾燥気体側（Ｚ）へ湿気が通過するのを防止する防湿シールであって、横断面形状が、第１膨出部（１）と第２膨出部（２）が中間首部（３）を介して連結された一体形状であって、
   湿潤気体側（Ｙ）に配設される上記第１膨出部（１）は、相手面（４）（５）に直交する方向に長軸を有する楕円形であり、ゴムシール面部（６）（６）を有し、
   かつ、乾燥気体側（Ｚ）に配設される第２膨出部（２）は、内部ゴム部（７）と、該内部ゴム部（７）を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜（８）とから、構成されており、上記防湿樹脂被膜（８）によって防湿樹脂シール面部（１０）（１０）が形成され、乾燥気体側端面部がアール状先端部（１９）に形成され、該先端部（１９）の曲率半径より大きな曲率半径乃至ストレート状の勾配面（２０）（２０）をもって肉厚寸法が増加しつつ、丸山型の上記防湿樹脂シール面部（１０）（１０）に連続し、全体横断面形状は、丸味のあるヤジリ形状乃至先細舌片状であって、
   基端部（２２）から上記ゴムシール面部（６）までの寸法（Ｗ _６ ）と、上記先端部（１９）から上記防湿樹脂シール面部（１０）までの寸法（Ｗ _１０ ）を、Ｗ _１０ ＞Ｗ _６ に設定したことを特徴とする防湿シール。
2. 上記中間首部（３）は、弯曲凹状の凹窪部（２１）（２１）を有し、
   上記第２膨出部（２）の全体外表面を包囲状に被覆した湿気難透過性樹脂から成る防湿樹脂被膜（８）は、湿潤気体側（Ｙ）へ連続して延伸されて、上記凹窪部（２１）の全外表面を被覆して、先端は上記第１膨出部（１）の裾まで至っている請求項１記載の防湿シール。

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