| 【発明の名称】 |
渦巻き形ガスケット |
| 【発明者】 |
【氏名】山下 勢一
【氏名】古賀 肇
【氏名】荻野 耕三
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| 【要約】 |
【課題】内輪を設けずとも、締付け時に内周側の座屈を生じない渦巻き形ガスケットを提供する。
【解決手段】ガスケット本体３の外周に、径方向外方に局部的に突出する支持突起部６ａを有する支持フープ６ａを接合する。ガスケット本体３の外周と外輪２の内周との間に、支持突起部６ａの突出寸法に応じた隙間が形成され、ガスケット本体３の締付け時には、ガスケット本体３の外周側が径方向外方に移動する変形が許容され、内周側が内側へと移動する変形は小さくなる。これにより、内輪を設けずとも座屈を生じないようにすることができる。また、ガスケット本体３を構成するフープ４と同一の帯状金属製薄板を支持フープ６として用いることによっても、全体の製作費がより安価なものとなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 帯状の金属製薄板から成るフープと、帯状の軟質材から成るフィラーとを重ねて渦巻き状に形成されたガスケット本体と、このガスケット本体外周を囲う外輪とを備える渦巻き形ガスケットであって、ガスケット本体の外周に、上記フープとほぼ同一の帯状金属製薄板から成る支持フープを連結し、該支持フープに、径方向外方に局部的に突出して外輪内周に係合する支持突起部をガスケット本体の外周に沿う複数箇所に設けていることを特徴とする渦巻き形ガスケット。
【請求項２】 各支持突起部間に、支持突起部の周方向長よりも大きな周方向の間隔を置いて、これら支持突起部をガスケット本体の外周に設けていることを特徴とする請求項２の渦巻き形ガスケット。
【請求項３】 各支持フープの支持突起部を、ガスケット本体の最外周のフープに沿わせて接合される接合部分に対し、突出頂部側を幅方向の略中心位置で屈曲させて上記接合部分よりも幅を狭くすることにより、径方向外方に突出する形状に形成していることを特徴とする請求項１又は２の渦巻き形ガスケット。
【請求項４】 上記ガスケット本体における内周側のフィラーを、外周側のフィラーよりも摩擦係数の大きなフィラー材で形成していることを特徴とする請求項１、２又は３の渦巻き形ガスケット。
【請求項５】 外周側のフィラーが膨脹黒鉛又はＰＴＦＥから成り、内周側のフィラーが摩擦係数０．３以上の無機質フィラーから成ることを特徴とする請求項４の渦巻き形ガスケット。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、帯状の金属製薄板（フープ）と、シール性を備えた帯状の軟質材（フィラー）とを重ね合わせ、渦巻き状に巻き付けて形成されるガスケット本体と、これを保持する外輪とを備える渦巻き形ガスケットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、耐熱用途または耐食性用途において好適に使用される渦巻き形ガスケットとして、膨脹黒鉛製フィラーまたはＰＴＦＥ製フィラーを用いてガスケット本体を形成し、これに、外輪と共に内輪を設け、これら外輪と内輪とがガスケット本体の外周面および内周面に各々接するように構成したものが知られている。
【０００３】この渦巻き形ガスケットは耐熱性や耐食性に優れると共に、フィラー材の摩擦係数が、膨脹黒鉛では０．１５、ＰＴＦＥでは０．０４程度と小さいためにフランジ面とのなじみ性が高く、これによってシール性も優れている。このように、これら膨脹黒鉛やＰＴＦＥの各フィラー材は、上記用途用の他のフィラー材では代用し難い利点を備えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のように摩擦係数の小さいフィラー材を用いて形成された従来の渦巻き形ガスケットでは、ガスケット本体の内側に内輪を設ける必要があるために、全体的な製作費が高くなるという問題を有している。
【０００５】つまり、渦巻き形ガスケットがフランジ間に介装されて締付けられる過程で、ガスケット本体は厚さ方向に圧縮される。このとき、ガスケット本体の外周側は径方向外方へ、内周側は径方向内方へ変形する。このような変形を抑制する力として、フープ材の内部応力と共に、フランジ端面とガスケット本体の表面との間に作用する摩擦力が作用する。すなわち、フィラー材の摩擦係数が高いと大きな摩擦力が生じて変形が抑制されるが、前記した膨脹黒鉛などのように摩擦係数の小さいフィラー材では、このような抑制力が小さいために、特に内周側へも変形が生じ易い。
【０００６】そしてこの変形は、内周側の層の座屈変形、すなわち、内周側の層が円形状から中心側に反転して局部的に折れ曲がるような変形状態になり易く、この状態では、その外側の層との間に空間が生じ、これによって締付け圧がガスケット本体に均一に作用しなくなる結果、シール性が低下する。
【０００７】したがって、膨脹黒鉛などの摩擦係数の小さなフィラー材を設けて構成される従来の渦巻き形ガスケットでは、上記のような内周側の座屈変形を抑えるための内輪を設けることが必要不可欠となっている。したがって、このために製作費が高くなるという問題を生じている。
【０００８】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、シール性に優れ、かつ、全体的な製作費をより安価なものとし得る渦巻き形ガスケットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の渦巻き形ガスケットは、帯状の金属製薄板から成るフープと、帯状の軟質材から成るフィラーとを重ねて渦巻き状に形成されたガスケット本体と、このガスケット本体外周を囲う外輪とを備える渦巻き形ガスケットであって、ガスケット本体の外周に、上記フープとほぼ同一の帯状金属製薄板から成る支持フープを連結し、該支持フープに、径方向外方に局部的に突出して外輪内周に係合する支持突起部をガスケット本体の外周に沿う複数箇所に設けていることを特徴としている。
【００１０】この構成においては、ガスケット本体の外周と外輪内周との間に、支持突起部の突出寸法に応じた隙間が形成される。したがって、ガスケット本体が厚さ方向に圧縮される際の径方向の広がりは、ガスケット本体の外周側が径方向外方に移動する変形が許容され、これによって、内周側の変形は小さくなる。これにより、内輪を設けずとも座屈を生じないようにすることができるので、全体の製作費をより安価なものとすることができる。
【００１１】また上記では、支持突起部がガスケット本体を構成するフープと同一の帯状金属製薄板から成る支持フープを用いて形成され、したがって、これらフープ材を共用できるので、これによっても、全体の製作費をより安価なものとすることができる。
【００１２】請求項２の渦巻き形ガスケットは、各支持突起部間に、支持突起部の周方向長よりも大きな周方向の間隔を置いて、これら支持突起部をガスケット本体の外周に設けていることを特徴としている。
【００１３】このように、支持突起部の間隔を少なくとも支持突起部の周方向長よりも大きく、すなわち、支持突起部同士の間隔を極力広げて支持突起部の数を少なくすることで、シール性がさらに向上する。
【００１４】つまり、ガスケット本体がフランジ間に介装されて締付けが行われる際には、支持突起部もガスケット本体外周によって広がり方向に押動され、外輪内周に沿う形状に変形する。この間、ガスケット本体の広がり変形に抗する介在物となる。したがって、このような支持突起部の変形が生じ難いと、ガスケット本体外周側での締付け面圧が不均一になり、これによって、シール性が損なわれるおそれがある。
【００１５】そこで、各支持突起部が隣接する支持突起部に干渉されずに容易に変形するように、これら支持突起部間の間隔を広げ、また、必要最小限の数とすることで、これら支持突起部がガスケット本体の変形に及ぼす影響が極力小さくなり、これによって、ガスケット本体の締付け面圧をより均一にすることが可能になるので、シール性が向上する。
【００１６】請求項３の渦巻き形ガスケットは、各支持フープの支持突起部を、ガスケット本体の最外周のフープに沿わせて接合される接合部分に対し、突出頂部側を幅方向の略中心位置で屈曲させて上記接合部分よりも幅を狭くすることにより、径方向外方に突出する形状に形成していることを特徴としている。
【００１７】この構成によれば、支持突起部の端部側は、幅方向およびこれに直交する方向とは傾斜した面で接合部分に連なることになる。これによって、突出頂部側は、径方向の曲げ剛性と共に、幅方向の曲げ剛性もより大きくなる。この結果、所定の突出長の成形形状で安定して保持される。このように、形状精度に優れる支持突起部を介してガスケット本体が外輪の内側に支持されることで、ガスケット本体と外輪との同心性が向上した組付状態が得られ、ひいては、管フランジ間に装着したときのガスケット本体と管との同心性も良好な介装状態を得ることができるので、これによっても良好なシール性を得ることができる。
【００１８】請求項４の渦巻き形ガスケットは、上記ガスケット本体における内周側のフィラーを、外周側のフィラーよりも摩擦係数の大きなフィラー材で形成していることを特徴としている。
【００１９】この構成によれば、内周側のフィラーが摩擦係数の大きなフィラー材で形成されていることから、内周側が内側へと移動する変形は上記のフィラーとフランジ端面との間に生じる摩擦力によって抑えられる。この結果、締付け圧がより高くなり、これに伴って径方向の広がり変形が大きくなる場合でも、これに応じて摩擦係数の小さな外周側のフィラーが径方向外方に広がり、内周側の変形はより確実に抑えられることになって、良好なシール性を維持することができる。
【００２０】なお、上記のように、ガスケット本体の外周側と内周側とで相互に異なるフィラー材を用いる構成においては、例えば請求項５のように、外周側のフィラーが膨脹黒鉛又はＰＴＦＥから成る場合に、内周側のフィラーを摩擦係数０．３以上の無機質フィラーで形成することにより、上記した効果をより確実に得ることができる。
【００２１】ここでいう摩擦係数は、ステンレス製のスライド板（表面粗さHmax＝６μ程度）に所定のフィラー材を用いて形成されたガスケットを重ね、上下方向に所定の締付荷重を負荷した状態で、スライド板とガスケットとを相対的に摺接させる際に必要な荷重（剪断荷重）を求め、この剪断荷重と締付荷重との比を算出することによって得られる値である。
【００２２】このような測定法によれば、膨脹黒鉛の摩擦係数は０．１５程度、ＰＴＦＥの摩擦係数は０．０４程度であって、これらを外周側のフィラーとして用いる一方、これに組合せて、内周側に摩擦係数０．３以上の無機質フィラーを用いることで、外周側のフィラーがフランジ端面によくなじんだ変形状態となってシール性が向上し、しかも、前記のように内周側が内側へと移動する変形がより確実に阻止され座屈変形が防止される結果、良好なシール性が維持される。
【００２３】なお、摩擦係数０．３以上の無機質フィラーとしては、アルミナやシリカ等のセラミックファイバー又はガラスファイバー、金属繊維（例えばステンレスファイバー）、粉体を用いた成形体（例えばマイカシート）等からなるフィラー等を挙げることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）に示すように、本実施形態の渦巻き形ガスケット（以下、単にガスケットという）１は、リング形状の外輪２と、この外輪２の内側に保持されたリング状のガスケット本体３とから成っている。
【００２５】ガスケット本体３は、ステンレス薄鋼板等から成る帯状の金属薄板（以下、フープという）４と、このフープ４と同一幅に形成された軟質材より成る帯状の緩衝材（以下、フィラーという）５とを重ね合わせ、渦巻き状に巻装して形成されている。さらに詳細には、このガスケット本体３の内周側と外周側とには、同図（ｂ）に示すように、フィラー５を介装せずにフープ４のみが相互に重なる２〜３巻き程度の空巻き部分４ａ・４ｂがそれぞれ設けられ、これら空巻き部分４ａ・４ｂの内端部と外端部とが、それぞれ隣接する層にスポット溶接等によって接合されて、全体として所定の内外径を有するリング状に形成されている。
【００２６】内周側と外周側との各空巻き部分４ａ・４ｂの間でフープ４とフィラー５とが交互に重なる層は、例えばガスケット本体３の径方向の幅が１０ｍｍ程度のものでは１０〜１５巻き程度巻装して形成されている。そして、フィラー５は、内側１〜５巻き程度の領域（以下、内側領域という）Ｓinでは、例えばアルミナ、シリカ等のセラミックファイバーやガラスファイバーなどの無機質フィラー材を用いて形成され、内側領域Ｓinを除くほぼ全体の領域（以下、主領域Ｓｍという）では、例えば膨脹黒鉛やＰＴＦＥ等を用いて形成されている。
【００２７】すなわち、主領域Ｓｍと内側領域Ｓinとで、相互に摩擦係数の異なるフィラー材を組合わせて構成されている。例えば、通常の管フランジの平面座に当接させたときの摩擦係数は、膨脹黒鉛で０．１５、ＰＴＦＥで０・０４程度であるのに対し、上記した各無機質フィラー材ではそれぞれ０．３以上である。このように、主領域Ｓｍでは、摩擦係数が極力小さなフィラー材を用いる一方、内側の一部の領域Ｓinに、これよりも摩擦係数の大きなフィラー材を用いて形成されている。
【００２８】なお、フープ４は、その幅方向（同図（ｂ）において上下方向）の中央領域が、径方向外方に膨出するように断面略くの字状に成形されている（以下、この領域を膨出部４ｃ、この膨出部を挟む両端側の断面平坦な領域を平坦部４ｄという）。フィラー５も、このようなフープ４の成形形状に沿うように変形されて、フープ４の各層間に巻き込まれた構成となっている。
【００２９】外輪２は、例えば冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等の板材を用い、厚さをガスケット本体３の厚さよりも所定の寸法だけ薄くして形成されている。また、その内周面には、上記のようなフープ４における膨出部４ｃの形状に合わせて、径方向外方に凹入する断面Ｖ字状の内周溝２ａが形成されている。
【００３０】この外輪２の内側に、ガスケット本体３が、その外周と外輪２の内周との間に所定の隙間を設けて、この外輪２の内側に保持されている。この隙間は、最外周のフープ４における上記膨出部４ｃの頂部と、内周溝２ａの底部との間の空隙寸法δが、後述する適正締付圧やガスケット本体３の内外径寸法に応じて、０．５〜４ｍｍの範囲に設定されている。
【００３１】上記のようにガスケット本体３を外輪２の内側に保持するために、ガスケット本体３の外周には、同図（ａ）に示すように、ガスケット本体３の外周を３等分する各箇所に、それぞれ、フープ４と同一の帯状金属製薄板を用いて成形された支持フープ６…がスポット溶接等により接合されている。これら支持フープ６の長さ方向のほぼ中央領域に、径方向外方に略円弧状に突出する支持突起部６ａ…がそれぞれ形成されている。これら支持突起部６ａ…の各突出頂部側が、同図（ｃ）に示すように、外輪２の内周溝２ａに嵌入して、ガスケット本体３が外輪２に支持されている。
【００３２】各支持フープ６…は互いにほぼ同一形状に形成されており、以下では、同図（ａ）において左側に図示している支持フープ６を例に挙げて、その詳細形状について説明する。
【００３３】上記支持フープ６は、図２（ａ）に示すように、支持突起部６ａを挟んで両側（以下、接合部分６ｂという）が、ガスケット本体３における最外周のフープ４に外側から密着して重なるようにこのフープ４と同一の断面形状に成形されて、このフープ４に適当箇所ｓ…でスポット溶接により接合されている。
【００３４】支持突起部６ａは、同図（ｂ）に示すように、各端部側の接合部分６ｂ・６ｂから支持突起部６ａの中央に向かうにつれて次第に幅が狭くなるような絞り領域６ｃ・６ｃを介して、各接合部分６ｂ・６ｂに連なる形状に形成されている。これにより、支持突起部６ａの中央領域（突出頂部領域）では、同図（ｃ）に示すように、幅方向の中心で屈曲させて折り曲げられた面が、フープ４における前記膨出部４ｃの幅よりも狭い幅で互いに略平行に対面する形状に成形されている。このような形状によれば、この突出頂部領域に対し、径方向（図において上下方向）に充分な剛性が付与され、これによって、突出寸法が所定の成形寸法で安定して保持される。なお、この突出頂部領域は、後述する外輪２への組付時に、図において左右方向に適宜の弾性変形を生じさせることが可能である。
【００３５】同図（ｄ）には、幅がフープ４よりも幾分狭まった絞り領域６ｃでの断面形状を示している。この領域６ｃでは、幅方向の中心を挟んで両側はフープ４の膨出部４ｃよりもやや傾斜角が大きな面となっており、このような傾斜面、すなわち、支持突起部６ａの突出方向と交差するような面を介して、前記支持突起部６ａが接合部分６ｂに連なる形状となっていることから、この絞り領域６ｃの傾斜面が、支持突起部６ａの突出形状を補強するリブとしての機能を備え、これによっても、支持突起部６ａの成形形状が安定して保持される。
【００３６】また、この絞り領域６ｃでは、最外周のフープ４の膨出部４ｃを幅方向両側から挟み込むような形状となっており、これによって、ガスケット本体３の幅方向中心位置に沿って支持突起部６ａが径方向外方に突出するような位置関係も安定して保持される。なお、この絞り領域６ｃでは径方向に対して傾斜した面であることから、後述する外輪２への組付時には、この絞り領域６ｃに、最外周のフープ４との間の空間に応じて、径方向内方への適度の弾性変形を生じさせることが可能である。
【００３７】上記のような支持フープ６が、図１（ａ）に示したように、ガスケット本体３の外周３箇所にそれぞれ取付けられ、各支持突起部６ａの突出頂部が内接する円の直径が、外輪２の内径を超えて前記内周溝２ａの底部の径にほぼ合致するように設定されている。
【００３８】次に、ガスケット本体３の外輪２への組付け手順について説明する。まず、２箇所の支持フープ６・６の各支持突起部６ａ・６ａを外輪２の内周溝２ａに嵌め込み、この状態で、これら２箇所の支持フープ６・６間で、ガスケット本体３と外輪２との間の隙間が小さくなるように押圧する。このような押圧力に応じて、外輪２の内周溝２ａに嵌入している各支持突起部６ａには、前記した絞り領域６ｃ・６ｃに径方向の弾性変形が適度に生じて、上記の隙間が狭くなる。
【００３９】これによって、この領域とは反対側では隙間が広くなり、これに伴い、残りの支持フープ６における支持突起部６ａの突出頂部が、外輪２の内周縁よりも外側の位置から半径方向内方へと移動する。そこで例えば、外輪２の内周縁近傍の位置にきたときに、支持突起部６ａの突出頂部を外輪２の内周溝２ａ側に押すことで、この支持突起部６ａに前記したように幾分かの弾性変形を生じさせ、これによって、外輪２の内周縁を越えて突出頂部を内周溝２ａ内に嵌め込むことで、ガスケット本体３の外輪２への組付が行われる。このように、上記の支持フープ６の支持突起部６ａには適度の弾性変形が生じ得ることから、ガスケット本体３の外輪２への組付を容易に行うことが可能である。
【００４０】このような組付け状態においては、各支持突起部６ａが弾性回復して外輪の内周溝２ａに均等に嵌入し、ガスケット本体３は外輪２とほぼ同心位置に保持される。また、厚さ方向にも、ガスケット本体３は外輪２と厚さ方向の中心が合致した位置で保持される。
【００４１】上記構成のガスケット１は、図３に示すように、例えば一対の管１１・１２を相互に連結する場合に、これら管１１・１２の管端に設けられているフランジ１１ａ・１２ａ間に介装される。この場合、各フランジ１１ａ・１２ａのボルト穴に貫挿される各ボルト１３…が、外輪２の外周に外側から接するように組立てられることで、このガスケット１、ひいてはガスケット本体３が管１１・１２とほぼ同心状に位置するように位置決めされる。そして、各ボルト１３にナット１４が螺合されて締結力が加えられると、ガスケット本体３が厚さ方向に圧縮される。そして、このような変形を生じさせながら、各フランジ１１ａ・１２ａの相対向する座面が外輪２の両面にそれぞれ当接した状態とすることで、これら管１１・１２の連結作業が終了する。
【００４２】このような作業中、ガスケット本体３での上記した圧縮変形に伴い、このガスケット本体３は径方向にも変形する。そして、本実施形態における渦巻き形ガスケット１では、外輪２の内周面とガスケット本体３との間に、支持フープ６の支持突起部６ａが局部的に介在しているものの、ほぼ全周にわたって所定の隙間が形成されている。また、このガスケット本体３の内周側には、前記した内側領域Ｓinに摩擦係数の大きなフィラー材が設けられているので、このガスケット本体３は、内周面が内側に向かうような変形は殆ど生じることなく、ガスケット本体３の外周面が径方向外方へと広がる変形のみが生じる。すなわち、ガスケット本体３の内側領域Ｓinに、上記のように摩擦係数の大きなフィラー材が設けられていることによって、この領域でのフィラー材に対し、これらがフランジ１１ａ・１２ａの各座面に沿って摺動することが摩擦力によって阻止され、これにより、内周面が内側に向かう変形が阻止される。
【００４３】したがって、本実施形態のガスケット１では、締付け後には、ガスケット本体３の外周側に、外輪２の内周面に全周にわたって接するような広がり変形が生じた介装状態となる。すなわち、各支持フープ６の支持突起部６ａにも、外輪２の内周溝２ａに沿うような塑性変形が生じ、また、外周側のフープ４およびフィラー５には周方向、すなわち伸び方向の塑性変形が生じて、一部領域に厚さの薄い支持フープ６が介在した状態で、最外周のフープ４が外輪２の内周溝２ａに全周にわたって一様に嵌入した介装状態となる。
【００４４】以上の説明のように、本実施形態の渦巻き形ガスケット１においては、ガスケット本体３の外周と外輪２の内周との間に、支持フープ６の支持突起部６ａの突出寸法に応じた隙間が形成されているので、ガスケット本体３が厚さ方向に圧縮される際の径方向への広がりは、主としてガスケット本体３の外周側が径方向外方に移動する変形によって生じ、内周側が内側へと移動する変形が抑えられる。これにより、内輪を設けずとも座屈を生じないようにすることができるので、全体の製作費をより安価なものとすることが可能である。
【００４５】また上記では、支持突起部６ａがガスケット本体３を構成するフープ４と同一の帯状金属製薄板から成る支持フープ６を用いて形成され、したがって、これらフープ４と支持フープ６とに同じフープ材を共用できるので、これによっても、全体の製作費をより安価なものとすることができる。
【００４６】さらに、上記のガスケット１では、各支持突起部６ａの数を、ガスケット本体３が外輪２の内周に保持されるに必要な最小限の数として、これら支持突起部６ａ間に、充分に大きな周方向の間隔を設けているので、ガスケット本体３がフランジ１１ａ・１２ａと同心状に位置決めされて締付けが行われる際、各支持突起部６ａも、他の支持突起部６ａに干渉されずに外輪２の内周に沿う形状に容易に変形する。したがって、これら支持突起部６ａがガスケット本体３の変形に及ぼす影響が極力小さくなるので、ガスケット本体３の締付け面圧がより均一になり、これによってシール性が向上する。
【００４７】また上記の渦巻き形ガスケット１は、支持フープ６の支持突起部６ａが、その突出頂部側を両側の接合部分６ｂ・６ｂよりも幅を狭くして径方向外方に突出する形状に形成され、これによって、前記のように、適度の弾性変形能と共に、形状の安定性を備えた構成となっている。これにより、外輪２への組付作業が容易になり、しかも、組付後には外輪２との同心性が確保され、かつ、厚さ方向のズレもない組付状態となっているので、特にガスケット１の径が小さい場合でも、フランジ１１ａ・１２ａ間にガスケット本体３を同心上に位置させて締付けることが容易になって、良好なシール性が得られる。
【００４８】さらに、上記の渦巻き形ガスケット１は、ガスケット本体３における内側領域Ｓinのフィラー５を、主領域Ｓｍよりも摩擦係数の大きなフィラー材で形成しており、これによって、内周側の内側への変形がより確実に抑えられる。したがって、主領域Ｓｍに膨脹黒鉛やＰＴＦＥ等のように摩擦係数が小さいフィラー材を用い、かつ、締付面圧をより高くした締付け状態でも、内周側の座屈変形がより確実に抑えられ、良好なシール性を確実に得ることができる。特に、主領域Ｓｍの膨脹黒鉛やＰＴＦＥ等のフィラー材は、フランジ端面によくなじんだ変形状態となるので、これによってさらにシール性が向上する。
【００４９】
【実施例】以下、ガスケット本体３の形状、およびフィラー材を種々変えて構成した渦巻き形ガスケットでの試験例について説明する。これら試験例におけるガスケット本体の形状寸法は、内径１７１．４ｍｍ、外径２０９．６ｍｍ、厚さ４．５ｍｍである。フープはＳＵＳ３０４（厚さ０．２ｍｍ）を用いて作製されている。外輪はＳＰＣＣから成り、内径２１３．６ｍｍ、外径３１７．５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍに形成されている。
【００５０】表１に示す試験No.1は、ガスケット本体と外輪との間に隙間を設けずに形成したもの、試験Ｎｏ．２〜Ｎｏ．７は、上記実施形態に示したように、外周３箇所に、それぞれ突出寸法２．７ｍｍの支持突起部を設けて形成したものである。
【００５１】
【表１】
【００５２】上記表において、試験No.1〜No.3のものは、油圧試験機でガスケットを中板に挟み、500kg/cm2の締付圧を印加して10分間保持した後、ガスケットを取り出して変形状態を観察した。試験No.1のものは、ガスケット本体内周側に座屈が発生しているのに対し、試験No.2のものは、ガスケット本体内径が約１ｍｍ程度、均等に収縮していたが、局部的な座屈は発生していなかった。しかしながら、試験No.2のものでも、締付圧が1400kg/cm2程度に高くなと内周側に座屈が発生した（No.3）。
【００５３】そこで、ガスケット本体における内周側のフィラー材を外周側（主領域）のフィラー材（膨脹黒鉛、ＰＴＦＥ）よりも摩擦係数の大きな各種フィラー材で形成し、これらガスケット（試験No.4〜No.7）について上記同様の試験を行った。なお、上記表１中における各フィラー材の摩擦係数を次の表２に示す。
【００５４】
【表２】
【００５５】表１中の試験No.4およびNo.6から明らかなように、ガスケット本体の内側領域に摩擦係数の大きなフィラー材を配することによって、締付け圧の増加に伴うガスケット本体の径方向の変形は、内周側で摩擦力によって拘束され、これにより、内周側の座屈が防止される。なお、主領域のフィラー材が膨脹黒鉛やＰＴＦＥから成る場合、内周側に摩擦係数が０．３より小さい柔軟処理を施したセラミックファイバーをフィラー材として用いた試験No.5およびNo.7のものでは内周側の変形抑制効果が充分には得られていない。したがって、これらの場合には摩擦係数が０．３以上の無機質フィラー、例えば上記したアルミナやシリカ等のセラミックファイバー、或いはガラス質のファイバーや金属のファイバー、または、これらの粉体を用いた成形体（例えば焼結体や多孔体）、マイカシート等からなるフィラーを内周側に設けて構成することが好ましい。
【００５６】なお、表２における各フィラー材の摩擦係数は、図４（ａ）に示す試験機を用いて測定した。すなわち、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製のスライド板２１の上下各面に、それぞれ同一種類のフィラー材で構成された被測定用ガスケット２２・２２を配置し、これらに、油圧プレス機２３によって上下方向に荷重を負荷して所定の締付荷重Ｆｇで保持する。この状態でサドルモータ２４を作動し、スライド板２１を水平方向に移動させて、このときの剪断荷重Ｗｇを記録計２５に記録する。そして、これら締付荷重Ｆｇと剪断荷重Ｗｇとから、摩擦係数μを、μ＝Ｗｇ／（２Ｆｇ）により算出した。
【００５７】このときのステンレス製スライド板２１の表面粗さ(Hmax)は６μｍ、被測定用ガスケット２２の寸法は内径６９mm、外径８９mmであり、締付荷重Ｆｇを3000kgｆ、スライド板移動速度を１７mm/minに設定して測定を行った。
【００５８】同図（ｂ)(ｃ）に、フィラー材として膨張黒鉛を用いたガスケットでの締付荷重Ｆｇと剪断荷重Ｗｇとの記録結果の一例を示している。同図（ｂ）のように、締付荷重Ｆｇを3000kgｆに保持した状態でスライド板移動を開始すると、同図（ｃ）に示すような剪断荷重Ｗｇの変化が表れる。スライド板の移動に伴い締付荷重Ｆｇもわずかに変化しているが、摩擦係数μは、各々の最大値を採用して算出した。したがって、同図から、膨張黒鉛の摩擦係数μは、締付荷重Ｆｇ＝3000kgｆ、剪断荷重Ｗｇ＝900kgfから、μ＝900/(2×3000）＝0.15となる。
【００５９】以上に、本発明における一実施形態および実施例について説明したが、本発明は上記実施形態や実施例に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更することが可能である。例えば上記では、支持突起部６ａを周方向３箇所に設けた例を示したが、ガスケット本体３の外周を４等分する４箇所に設ける構成や、ガスケット本体３の径が大きくなって重量が大きくなる場合に、これを支持するのに必要な任意の数まで増やして構成することも可能である。
【００６０】また上記では、支持突起部６ａを３箇所設ける場合に、各支持突起部６ａ毎に個別の支持フープ６を設けて構成したが、例えば、ガスケット本体３のほぼ全周にわたる支持フープを設け、この支持フープに、複数の支持突起部６ａを設けて構成することも可能である。
【００６１】さらに上記では、支持突起部６ａの両端に接合領域６ｂ・６ｂを設け、これら接合領域６ｂ・６ｂをガスケット本体３の最外周のフープ４にスポット溶接により接合した構成を示したが、例えば、支持突起部６ａの片側のみに接合領域６ｂを設け、支持突起部６ａを、いわゆる片持ち梁の構造でガスケット本体３の外周から突出させた構成とすることも可能である。このような構成によれば、フランジ間に介装して締付ける際に、支持突起部６ａがさらに容易に変形することになって、ガスケット本体３の広がり変形に抗する影響が小さくなるので、締付け面圧の均一性が向上し、これによって、シール性がさらに向上する。
【００６２】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１の渦巻き形ガスケットにおいては、ガスケット本体の外周と外輪の内周との間に、支持フープの支持突起部の突出寸法に応じた隙間が形成されているので、ガスケット本体が厚さ方向に圧縮される際の径方向への広がりは、主としてガスケット本体の外周側が径方向外方に移動する変形によって生じ、内周側が内側へと移動する変形が小さくなる。これにより、内輪を設けずとも座屈を生じないようにすることができるので、全体の製作費をより安価なものとすることができる。また、支持突起部がガスケット本体を構成するフープと同一の帯状金属製薄板から成る支持フープを用いて形成され、したがって、同一のフープ材を共用できるので、これによっても、全体の製作費をより安価なものとすることが可能となる。
【００６３】請求項２の渦巻き形ガスケットにおいては、各支持突起部間の間隔を、支持突起部の周方向長よりも大きくして構成されており、これによって、ガスケット本体の締付けが行われる際、これら支持突起部も、隣接する支持突起部に干渉されずに外輪内周に沿う形状に容易に変形する。この結果、これら支持突起部がガスケット本体の変形に及ぼす影響が極力小さくなるので、ガスケット本体の締付け面圧をより均一にすることが可能になり、これによってシール性が向上する。
【００６４】請求項３の渦巻き形ガスケットにおいては、支持フープの支持突起部が、突出頂部側を幅方向の略中心位置で折り曲げて幅を狭くして径方向外方への突出形状に形成されているので、径方向の曲げ剛性と共に、幅方向の曲げ剛性もより大きく、したがって、所定の突出長の成形形状で安定して保持される。このように形状精度に優れることで、ガスケット本体と外輪との同心性が向上した組立状態が得られ、ひいては、管フランジ間に装着したときのガスケット本体と管との同心性も良好な装着状態を得ることができるので、これによっても良好なシール性を安定して得ることができる。
【００６５】請求項４・５の渦巻き形ガスケットにおいては、ガスケット本体における外周側のフィラーを例えば膨脹黒鉛又はＰＴＦＥで形成する一方、内周側のフィラーを外周側のフィラーより摩擦係数の大きな例えば摩擦係数０．３以上の無機質フィラーで形成しているので、内周側が内側へと移動する変形は上記のフィラーとフランジ端面との間に生じる摩擦力によって抑えられる。この結果、締付け圧がより高く、これによって圧縮に伴う径方向の広がり変形が大きくなる場合でも、これに応じて摩擦係数の小さな外周側のフィラーが、径方向外方に広がる変形が生じることになり、内周側の内側への変形がより確実に抑えられるので、さらに良好なシール性を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２２９７３７
【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１０月１３日（１９９９．１０．１３） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１６８３
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１０８１１１（Ｐ２００１−１０８１１１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年４月２０日（２００１．４．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２９０７１７ |
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