(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面Ｕ字状乃至チューリップ状であって、先端に密封用接触小凸部（２）（２）を有する金属製薄肉シール（１）と、
嵌込用凹溝（４）を有する横断面Ｕ字状であって、上記薄肉シール（１）の底壁部（５）及び側壁部（６）（６）を上記嵌込用凹溝（４）に密接状として嵌着して、上記底壁部（５）及び側壁部（６）（６）の受圧時の変形を抑制するための金属製補強外嵌部材（３）と、
を具備し、平行な２平面（１１）（１２）の間を密封する金属シールであって、
上記薄肉シール(１)の側壁部(６)と、上記補強外嵌部材（３）の側壁部(８)との接触部が、上記２平面(１１)(１２)に平行な部位を有し、
上記補強外嵌部材（３）の一対の側壁部（８）（８）の先端（８Ａ）（８Ａ）よりも開口方向（Ｅ）へ突出した弾性板バネ状の一対の主シール突片部（９）（９）を、上記薄肉シール（１）が有しており、かつ、該主シール突片部（９）（９）の先端外面に、上記接触小凸部（２）が付設されており、さらに、上記補強外嵌部材（３）の一対の側壁部（８）（８）の先端形状は、内面側がアール面取り形状(２０)に形成され、上記弾性板バネ状の主シール突片部（９）（９）の外面が、上記アール面取り形状(２０)の側壁部（８）の先端に接触・遊離自在として、上記主シール突片部（９）を弾性変形可能に構成したことを特徴とする金属シール。
【請求項２】
上記薄肉シール（１）の一対の上記接触小凸部（２）（２）の相互間隔寸法（Ｈ２）が上記補強外嵌部材（３）の厚さ寸法（Ｔ３）よりも、大に設定されている請求項１記載の金属シール。
【請求項３】
上記補強外嵌部材（３）は、上記平行な２平面（１１）（１２）に対して、軽接触乃至非接触であって、圧接しない厚さ寸法（Ｔ３）に設定されている請求項１又は２記載の金属シール。
【請求項４】
上記補強外嵌部材（３）の底壁部が、横断面矩形状のシール溝（７）の溝側面と平行な平坦面を有している請求項１，２又は３記載の金属シール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属シールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図７に示すような金属シール４１が公知である（例えば、特許文献１参照）。即ち、横断面形状が肉厚寸法Ｔ４１が大きいＵ字形で、底壁部４２と側壁部４３を有すると共に、側壁部４３の先端外面には、密封用接触小凸部４４を有し、流体圧力を受ける凹溝部４５を、備えている。
しかし、相互に平行な２平面４６，４７に対して、上記小凸部４４，４４が圧接することで、密封作用をなす際に、肉厚寸法Ｔ４１が大きいために、極めて大きな接触面圧をもって、圧接状態となる。
【０００３】
ところが、使用される設備や装置によっては、上記２平面４６，４７の材質が脆い場合や傷付き易い場合、変形し易い場合等があるため、図７に示したような大きい肉厚寸法Ｔ４１の金属シール４１が使用できないことがある。さらには、非加圧時の圧縮力が小さい箇所には、このような肉厚寸法Ｔ４１の大きい金属シール４１は適用できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４８３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明者は、図８に示すような、横断面Ｕ字状の肉厚寸法Ｔ４８が小さい金属製薄肉シール４８を作製して、多くの実験を繰返した。即ち、図８の金属製薄肉シール４８は、密封用接触小凸部４９，４９を先端外面に有し、それ以外は全体にわたって小さな同一肉厚寸法Ｔ４８にて形成されている。
【０００６】
ところが、このような薄肉シール４８は、次のような問題があることが判った。つまり、図９に示すように、矩形シール溝３３を有する第１部材３１と、平面部３４を有する第２部材３２の間の密封のために用いたところ、図９中に２点鎖線にて示した元の形状の薄肉シール４８Ａが、流体圧力Ｐを受けると実線にて示す形状４８Ｃに過大変形して、５箇所Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４，Ｙ５にて、平面部３４や、シール溝３３の溝底面３３Ａ，溝側面３３Ｂに、圧接する。本来ならば、図９のＹ１，Ｙ５及びＹ３の３箇所にて圧接すべきであるが、Ｕ字形の薄肉シール４８の側壁部３５，３５が強く平面部３４と溝底面３３Ａに圧接することによって、本来の密封作用を成すべき小凸部４９，４９が十分な接触面圧をもって、平面部３４と溝底面３３Ａに接触できず、結局、全体としての密封性が低下してしまうという第１の問題点がある。
【０００７】
さらに、図９の受圧状態を経た後に、薄肉シール４８を外部へ取出した場合に、図１０に示す如く、塑性変形に伴う異常横断面形状となることも判明した。つまり、図１０の２点鎖線にて示した元の形状４８Ａが実線にて示したような形状４８Ｃにまで塑性変形する。このように、塑性変形を起こすと、小凸部４９，４９が平面部３４．溝底面３３Ａに対して、十分な接触面圧にて接触できず、流体の漏洩を発生するという第２の問題点がある。従って、流体圧力Ｐが高低変動する使用条件下で、比較的短い使用期間後には、流体漏洩を発生して、使用できなくなり、寿命が短いという問題点がある。
【０００８】
本発明は、上述のような問題点を解決して、弱い力にて圧縮可能で、平行な２平面を接近させる締付力が小さい箇所にも適用できて、流体圧力を受けた受圧状態下で異常変形（塑性変形）を発生することがなく、長期使用期間にわたって安定したシール性能を発揮する金属シールを提供することを目的とする。特に、流体の圧力が高低変動するような使用箇所、あるいは、繰返して２平面間が開閉して、軽い圧縮とリリースとを繰返す使用箇所にも、長期にわたって安定したシール性能を発揮する金属シールを提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明は、横断面Ｕ字状乃至チューリップ状であって、先端に密封用接触小凸部を有する金属製薄肉シールと；嵌込用凹溝を有する横断面Ｕ字状であって、上記薄肉シールの底壁部及び側壁部を上記嵌込用凹溝に密接状として嵌着して、上記底壁部及び側壁部の受圧時の変形を抑制するための金属製補強外嵌部材と；を具備し、平行な２平面の間を密封する金属シールであって；上記薄肉シールの側壁部と、上記補強外嵌部材の側壁部との接触部が、上記２平面に平行な部位を有し；上記補強外嵌部材の一対の側壁部の先端よりも開口方向へ突出した弾性板バネ状の一対の主シール突片部を、上記薄肉シールが有しており、かつ、該主シール突片部の先端外面に、上記接触小凸部が付設されており、さらに、上記補強外嵌部材の一対の側壁部の先端形状は、内面側がアール面取り形状に形成され、上記弾性板バネ状の主シール突片部の外面が、上記アール面取り形状の側壁部の先端に接触・遊離自在として、上記主シール突片部を弾性変形可能に構成した。
また、上記薄肉シールの一対の上記接触小凸部の相互間隔寸法が上記補強外嵌部材の厚さ寸法よりも、大に設定されている。
また、上記補強外嵌部材は、上記平行な２平面に対して、軽接触乃至非接触であって、圧接しない厚さ寸法に設定されている。また、上記補強外嵌部材の底壁部が、横断面矩形状のシール溝の溝側面と平行な平坦面を有している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る金属シールによれば、平行な２平面に対して、金属製薄肉シールが、柔軟にかつ小さな接触力をもって、圧接するので、外部から付与される圧縮外力は、小さくて済む。即ち、そのような圧縮外力（締付力）が小さな使用箇所に好適である。
【００１１】
それにもかかわらず、流体圧力が十分に高い場合にも十分対応可能であって、塑性変形を発生せずに、密封性（シール性能）を十分に発揮できる。かつ、平行な２平面が繰返して圧縮とリリースとを繰返す使用箇所、あるいは、流体圧力が高低変動する使用箇所にも好適であって、長期にわたって安定したシール性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の一形態を示す自由状態の要部横断面図である。
【図２】他の実施の形態を示す自由状態の要部横断面図である。
【図３】シール溝と金属シールとの寸法関係を説明するための断面図である。
【図４】装着未受圧状態を示す説明図である。
【図５】装着受圧状態を示す説明図である。
【図６】別の使用条件下の装着受圧状態を示す説明図である。
【図７】従来例を示す横断面図である。
【図８】比較例を示す横断面図である。
【図９】比較例の受圧状態を示す断面図である。
【図１０】受圧の後に外部へ取出した状態の横断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１に於て、横断面Ｕ字状乃至（開口方向Ｅに拡開する）チューリップ状の金属製薄肉シール１と、この薄肉シール１の受圧時の変形を抑制（阻止）するための金属製の横断面Ｕ字状の補強外嵌部材３と、から成る。
【００１４】
具体的には、図１では、薄肉シール１はチューリップ状であって、先端に密封用接触小凸部２，２を有し、例えば、薄い金属板（素材）から折曲プレス加工にてチューリップ状に形成している。そして、先端は小さく折返して、接触小凸部２，２を形成している（図１及び図３〜図６参照）。また、図２に示した他の実施の形態では、薄い金属板（素材）をもってチューリップ状に形成しているが、先端は、その外面が丸山型に突出するように、塑性加工又はロウ付けや溶接によって、接触小凸部２を形成する。なお、図２に於て、２点鎖線で示すように、やや大きい山型に接触小凸部２を形成すれば、後述の図６に示した受圧状態にて、確実な密封性能を発揮可能である。
【００１５】
そして、補強外嵌部材３は、薄肉シール１を嵌込むための嵌込用凹溝４を有する横断面Ｕ型であり、薄肉シール１の弯曲状底壁部５、及び、側壁部６，６が、図１又は図２に示した自由状態下で、密接状として、嵌込用凹溝４に嵌着し、もって、後述の図５又は図６のように受圧状態での底壁部５及び側壁部６，６の変形を抑制する。
【００１６】
図３〜図６に示すように、いわば２重構造シールであるところの本発明に係る金属シールは、平行な２平面１１，１２の間を密封するシールである。全体形状は、図示省略したが、円形や矩形やレーストラック形あるいは各種の異形をした閉環状である。そして、図３〜図６では、第１部材３１に矩形シール溝７を凹設し、その溝底面７Ａが前記平面１２に相当する。また、第２部材３２の図の下面が、他の平面１１に相当している。
【００１７】
このように、本発明に係る金属シールは、平行な２平面１１，１２の間を密封するシールであって、（内シールとしての）薄肉シール１の一対の接触小凸部２，２の相互間隔寸法Ｈ２が、補強外嵌部材３の厚さ寸法Ｔ３よりも大に設定する（図１〜図３参照）。即ち、Ｈ２＞Ｔ３のように設定する。このことは、図１〜図３に示した未装着自由状態にて言えるのであるが、具体的には、図４や図５又は図６に示した各使用状態（各装着状態）にあっても、Ｈ２＞Ｔ３の関係式が成立する。
【００１８】
さらに、詳しく説明すると、補強外嵌部材３の一対の側壁部８，８の先端８Ａ，８Ａよりも開口方向Ｅへ突出した弾性板バネ状の一対の突片部９，９を、薄肉シール１が（一体状に）有していると言える。しかも、この突片部９，９の先端外面に、前述の接触小凸部２が付設されている。従って、図３〜図６に示した装着使用状態に於て明らかな如く弾性板バネ状の一対の突片部９，９こそが、本発明に係る本金属シールの主たるシール作用をなす部分であって、「主シール突片部」と呼ぶ。
【００１９】
また、補強外嵌部材３は、平行な２平面１１，１２に対して、常時、軽接触乃至非接触である。即ち、平行な２平面１１，１２に対して、圧接することがないような厚さ寸法Ｔ３に設定され、特に図３からも判るように、この厚さ寸法Ｔ３は、シール溝７の深さ寸法Ｈ７よりも小さい。また、補強外嵌部材３は、平行な２平面１１，１２に対して、圧接してシール作用をなすための小凸部を全く具備しない平坦面を、側壁部８，８の外面に備えている。
【００２０】
また、外嵌部材３の凹溝４の形状は、図１又は図２に示すように、均等な小接触面圧にて内嵌状の薄肉シール１に接触するように、薄肉シール１の底壁部５と側壁部６，６の外面形状に一致させて形成され、かつ、両側壁部８，８の先端形状は、内面側が大き目のアール面取り形状２０に形成されている。
【００２１】
弾性板バネ状の主シール突片部９，９の外面が、円滑に、このアール面取り形状２０の側壁部８の先端に接触したり、遊離したり、弾性変形可能としている（図３〜図６を比較参照）。
【００２２】
次に、図４は装着未受圧状態を示すが、この図４における接触面圧グラフ図は、横軸に位置を示し、縦軸に接触面圧Ｐｏを示しており、本金属シールは、平行な平面１１，１２に対する接触面圧Ｐｏが非常に小さく、従って、弱い締付力をもって、平行な平面１１，１２を相互に締付可能なシールである。
【００２３】
そして、図５に示した装着受圧状態に於て、流体圧力Ｐが作用すると、外嵌部材３の側壁部８の先端アール面取り形状２０からしだいに分離しつつ延伸した突片部９は、内面から受ける流体圧力Ｐによって、平面１１，１２に対して、図５中の接触面圧グラフ図のような接触面圧をもって、やや強目に（小凸部２が）圧接して、確実な密封作用を行う。薄肉シール１の残りの部位（側壁部６，６と底壁部５）は圧力Ｐを受けても変形せず、比較例として図９と図１０に於て説明した問題は解決できる。即ち、受圧状態で異常な膨出変形を発生することを防止でき、かつ、これによって小凸部２（４９）が適正な接触面圧Ｐｏをもって圧接して、優れた密封性（シール性能）を発揮できる。しかも、図１０に示したような膨出状に異常塑性変形を発生することがなく、液体圧力Ｐが高低変動する使用条件（環境）下にて、長期間の使用に耐えて、寿命が著しく延びる。
【００２４】
図６に示した図は、矢印Ｆ方向に第２部材３２（平面１１）が微小寸法だけ移動するような使用条件を示し、図５のギャップＧ１が図６のように大きなギャップＧ２に変化する。このような特殊な使用条件下にあっては、従来例の図７のように肉厚寸法Ｔ４１が大きい金属シール４１では、対応が困難なことが多いが、本発明では、図５と図６の接触面圧Ｐｏが、ほとんど変化することなく、安定して確実な密封作用が得られる。この理由の一つは、外嵌部材３の側壁部８の先端８Ａから開口方向Ｅへ突出状の弾性板バネ状の一対の主シール突片部９が、弾発的に柔軟に弯曲弾性変形して、矢印Ｆ方向への平面１１の変位に、柔軟・確実に対応するからである。
【００２５】
ところで、図６に於て、上述した特殊な使用条件に限らず、圧力Ｐを受けて平面１１，１２間のギャップＧ１，Ｇ２が変化してしまう場合、あるいは、組立公差や加工公差等によってギャップＧ１，Ｇ２が大小相違する場合等にあっても、本発明に係る金属シールは、図５と図６に示したように、柔軟かつ確実に対応可能であって、安定して優れた密封性（シール性能）を発揮するものである。
なお、図２に示した実施の形態に於ても、図４〜図６に示した既述の作用・効果が同様に発揮される。
【００２６】
本発明は、以上詳述したように、横断面Ｕ字状乃至チューリップ状であって、先端に密封用接触小凸部２，２を有する金属製薄肉シール１と、嵌込用凹溝４を有する横断面Ｕ字状であって、薄肉シール１の底壁部５及び側壁部６，６を嵌込用凹溝４に嵌着して、底壁部５及び側壁部６，６の受圧時の変形を抑制するための金属製補強外嵌部材３と、を具備した構成であるので、図８〜図１０について述べた問題点を悉く解決して、所期目的を達成できた。即ち、本発明によれば、図１０のような異常な塑性変形を防止できて、長期の使用期間にわたって、安定した密封性を発揮できる。特に、弱い圧縮力（締付力）でありながら、高い液体圧力にも十分に対応できて、優れた密封性を発揮する。
要するに、本発明は、金属シールでありながら、弱い圧縮力をもって所望量のつぶしを与えることが可能で、同時に、受圧時に過大な塑性変形が発生することがなく、しかも、圧縮と耐圧の繰返される使用条件にも耐えて、長寿命なシールである。
【００２７】
また、本発明は、平行な２平面１１，１２の間を密封する金属シールであって、薄肉シール１の一対の接触小凸部２，２の相互間隔寸法Ｈ２が補強外嵌部材３の厚さ寸法Ｔ３よりも、大に設定されている構成であるので、外嵌部材３が平行な平面１１，１２に圧接するようなことを防止でき、小凸部２，２は常に平行な平面１１，１２に対して、弾発力をもって柔軟に圧接して、安定した密封性能を発揮する。
【００２８】
また、補強外嵌部材３の一対の側壁部８，８の先端８Ａ，８Ａよりも開口方向Ｅへ突出した弾性板バネ状の一対の主シール突片部９，９を、薄肉シール１が有しており、主シール突片部９，９の先端外面に、接触小凸部２が付設されている構成であるので、圧縮力（締付力）は極めて小さくて済み、平行な平面１１，１２が脆い材質や傷付き易い場合にも、好適に使用できる。かつ、受圧時には、突片部９，９によって、主シールとしての優れたシール性を発揮して、外部漏洩を有効防止する。
【００２９】
また、補強外嵌部材３は、平行な２平面１１，１２に対して、軽接触乃至非接触であって、圧接しない厚さ寸法Ｔ３に設定されている構成であるので、平行な２平面１１，１２が損傷や変形を受けず、薄肉シール１が自由自在に弾性的に変形しつつ、流体圧力Ｐを受けて、十分に密封作用をなすことができる。
【符号の説明】
【００３０】
１  薄肉シール
２  接触小凸部
３  補強外嵌部材
４  嵌込用凹溝
５  底壁部
６  側壁部
７  シール溝
８  側壁部
９  突片部
１１，１２  平面
２０  アール面取り形状
Ｅ  開口方向
Ｈ２  相互間隔寸法
Ｔ３  厚さ寸法
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005717662.tif 000008
【図８】
0005717662.tif 000009
【図９】
0005717662.tif 000010
【図１０】
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