(57)【要約】【課題】シールの密封した全体性を危うくすることなく、多くのサイクルにわたって、接合部品の膨張または収縮の比較的大きな差に対応可能なシールの提供。【解決手段】複合シールが開示され、それは間隔を開けて互いの上に重なる第一および第二金属層を有する。無機層が金属層の間に位置する。金属および無機層は、内側および外縁部を有し、内縁部が重なりあって開口部を画定する。金属層は縁部、好ましくは外縁部で、溶接により接合される。金属層は好ましくは貴金属または高温合金ホイルであり、および無機層はマイカ、バーミキュライトまたはバーミキュライトの改良物である。【選択図】図１
2008267603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の外縁部を有し、さらに第一の内縁部により画定される第一の開口部を有する、第一の金属層；
第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる第二の金属層であって、第二の外縁部と第二の内縁部により画定される第二の開口部とを有し、第一の内・外縁部の少なくとも一つが第二の内・外縁部の一つにシールして接合される、第二の金属層；および
第一および第二の金属層の間に位置し、第三の開口部を有する無機層であって、これらの開口部は互いに重なり合い、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、無機層、
を含んでなる複合シール。
【請求項２】
金属層の一つが周りを取り囲む側壁により画定される収容部を有し、収容部が無機層を受け入れるように構成される、請求項１に記載の複合シール。
【請求項３】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に接合される、請求項１に記載の複合シール。
【請求項４】
第一の金属層の第一の内縁部が、第二の金属層の第二の内縁部に接合される、請求項３に記載の複合シール。
【請求項５】
第一の金属層の第一の内縁部が、第二の金属層の第二の内縁部に接合される、請求項１に記載の複合シール。
【請求項６】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に溶接される、請求項１に記載の複合シール。
【請求項７】
金属層は、金、銀、プラチナ、金の合金、銀の合金、プラチナの合金、ステンレス鋼およびニッケル超合金からなる群から選択される、請求項１に記載の複合シール。
【請求項８】
第一および第二の金属層は同じタイプの金属である、請求項１に記載の複合シール。
【請求項９】
第一および第二の金属層は金属ホイルを含んでなる、請求項１に記載の複合シール。
【請求項１０】
第一の外円周部を有し、さらに第一の内円周部により画定される第一の開口部を有する、第一の金属層；
第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる第二の金属層であって、第二の外円周部と第二の内円周部により画定される第二の開口部とを有し、第一の外円周部が第二の外円周部にシールして接合される、第二の金属層；および
第一および第二の金属層の間に位置し、第三の開口部を有する無機層であって、これらの開口部は互いに重なり合い、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、無機層、
を含んでなる複合シール。
【請求項１１】
金属層の一つが周りを取り囲む側壁により画定される収容部を有し、収容部が無機層を受け入れるように構成される、請求項１０に記載の複合シール。
【請求項１２】
第一および第二の金属層は金属ホイルを含んでなる、請求項１０に記載の複合シール。
【請求項１３】
金属層は、金、銀、プラチナ、金の合金、銀の合金、プラチナの合金、ステンレス鋼およびニッケル超合金からなる群から選択される、請求項１２に記載の複合シール。
【請求項１４】
第一の金属層の第一の内円周部が、第二の金属層の第二の内円周部にシールして接合される、請求項１０に記載の複合シール。
【請求項１５】
第一の膨張係数を有する材料で形成された、第一の表面；
第一の膨張係数とは異なる、第二の膨張係数を有する材料で形成された、第二の表面；ならびに
第一および第二の表面と接触しそれらの間に位置するシールであって、
第一の外縁部を有し、さらに第一の内縁部により画定される第一の開口部を有する、第一の金属層；
第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる第二の金属層であって、第二の外縁部と第二の内縁部により画定される第二の開口部とを有し、第一の内・外縁部の少なくとも一つが第二の内・外縁部の一つにシールして接合される、第二の金属層；および
第一および第二の金属層の間に位置し、第三の開口部を有する無機層であって、これらの開口部は互いに重なり合い、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、無機層、を含んでなるシール、
を含んでなる実質的に流体を密封するジョイント。
【請求項１６】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に接合される、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項１７】
第一の金属層の第一の内縁部が、第二の金属層の第二の内縁部に接合される、請求項１６に記載のジョイント。
【請求項１８】
第一の金属層の第一の内縁部が、第二の金属層の第二の内縁部に接合される、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項１９】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に溶接される、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項２０】
金属層の一つが周りを取り囲む側壁により画定される収容部を有し、収容部が無機層を受け入れるように構成される、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項２１】
金属層は、金、銀、プラチナ、金の合金、銀の合金、プラチナの合金、ステンレス鋼およびニッケル超合金からなる群から選択される、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項２２】
第一および第二の金属層は金属ホイルを含んでなる、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項２３】
第一の表面の材料は金属であり、第二の表面の材料はセラミックである、請求項１５に記載のジョイント。
【請求項２４】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（Ｌｎ１−ｘＡｘ）ｗ（Ｂ１−ｙＢ’ｙ）Ｏ３−δを有し、ここでＬｎはＬａ、ＩＵＰＡＣ周期表のＤブロックランタニド、Ｙおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を意味し；ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を意味し；ＢおよびＢ’はそれぞれＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｇａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を意味し；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１且つ０．９５≦ｗ≦１．０５であり；ならびにδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２３に記載されたジョイント。
【請求項２５】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（ＬａｘＣａ１−ｘ）ｗＦｅＯ３−δを有し、ここで１．０＞ｘ＞０．５、１．１≧ｗ≧１．０であり、およびδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２３に記載されたジョイント。
【請求項２６】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（ＬａｘＳｒ１−ｘ）ｗＣｏＯ３−δを有し、ここで１．０＞ｘ＞０．１、１．０５≧ｗ≧０．９５であり、およびδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２３に記載されたジョイント。
【請求項２７】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（Ｌａ０．４Ｓｒ０．６）ｗＣｏＯ３−δを有し、ここで１．０５≧ｗ≧０．９５であり、およびδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２３に記載されたジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の熱および化学膨張係数を有する材料間の実質的に流体を密封するジョイントを提供するシールに関係する。
【背景技術】
【０００２】
セラミックのイオン輸送膜を使用して、空気から酸素を分離し、酸素製品を製造する、または分離した酸素を被酸化性の化合物、たとえばメタンと反応させて酸化若しくは部分酸化した反応生成物、たとえば合成ガスを生成する。供給ガス、例えば空気がセラミックイオン輸送膜モジュールへおよびそこから、金属パイプによって送られるが、この金属パイプは前記膜をシール（封止）して係合しなければならない。非透過性ガスはこのモジュールから他の金属パイプによって引き出してもよいが、このパイプも前記膜をシール（封止）して係合しなければならない。透過された酸素製品もこのモジュールから他の金属パイプによって引き出してもよいが、このパイプも前記膜をシール（封止）して係合しなければならない。イオン輸送膜のような装置は相当の圧力（５００ｐｓｉｇ程度）および高い温度（概して７００〜１１００℃の範囲）で運転可能であり、および金属パイプとセラミック膜との間のシールは多くのサイクルの大きな温度変化に耐えなければならず、且つ相当の圧力下で流体を密封するシールを提供し続けなければならない。
【０００３】
セラミックと比べると、金属の熱膨張係数は相当異なるので、広い温度範囲にわたって有効な信頼性があって、流体を密封するセラミックと金属間のシールを提供することは困難である。装置運転の間に生じる大きな温度偏位と結びつけられるこの熱膨張係数の差は、セラミックと金属成分の両方と接触するあらゆるシールが、密封した全体性を維持しつつ各成分間の物理的膨張の比較的大きな差によって生じるストレスおよび歪みに対応できなければならないことを意味する。
【０００４】
さらなる考慮事項は、セラミックと金属成分の一方の他方に対する化学的な膨張による異なる膨張に対して、セラミックと金属成分間で流体を密封するシールを維持することである。例えば、イオン輸送膜セラミック材料は、これらに晒される酸素分圧が等温条件下で変化する場合に、膨張または収縮することがある。化学的な膨張は、金属が共有しないイオン輸送セラミック材料の特性であり、そしてこの差はセラミックと金属部品の間の膨張の差を追加し、運転温度が一定に維持されるときでもシールの全体性を危うくすることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
明らかに、シールの密封した全体性を危うくすることなく、多くのサイクルにわたって、接合部品の膨張または収縮の比較的大きな差に対応可能なシールが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は複合シールに関係する。複合シールは、第一の外縁部（perimeter）と有し、さらに第一の内縁部により画定される第一の開口部（aperture）を有する、第一の金属層を含む。第二の金属層は、第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる（overlie）。第二の金属層は、第二の外縁部と、第二の内縁部により画定される第二の開口部とを有する。第一の内・外縁部の少なくとも一つは、第二の内・外縁部の一つにシールして接合される。無機層は、第一および第二の金属層の間に位置する。無機層は第三の開口部を有する。金属層および無機層の開口部は互いに重なり合う(overlap)。金属層の一つは、廻りを取り囲む側壁により画定する収容部を有し、この収容部は無機層を受け入れるように構成される。
【０００７】
無機層は、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、さらにこれらの材料を組み合わせたものから形成されてもよい。この第一および第二の金属層は、金属ホイル、好ましくは金、銀、プラチナ、金、銀若しくはプラチナを含む合金、ステンレス鋼若しくはニッケル超合金から形成されたものを含む。好ましくは第一および第二の金属層は同じタイプの金属である。
【０００８】
一実施態様において、第一の金属層の第一の外縁部は、第二の金属層の第二の外縁部に接合される。別の実施態様において、第一の金属層の第一の内縁部は、第二の金属層の第二の内縁部に接合される。さらなる実施態様において、外縁部どうしだけでなく、内縁部どうしも接合される。好ましくは、金属層は溶接によって接合される。
【０００９】
本発明は、実質的に流体を密封するジョイントも含む。このジョイントは、第一の膨張係数を有する材料から形成された第一の表面および、第一の膨張係数とは異なる第二の膨張係数を有する材料から形成された第二の表面を含む。この膨張係数は、例えば熱的係数または化学的係数である。シールが、第一および第二の表面の間で、且つそれらと接触する位置にある。このシールは、第一の外縁部を有し、さらに第一の内縁部により画定される第一の開口部を有する第一の金属層を含む。第二の金属層が、第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる。第二の金属層は、第二の外縁部と、第二の内縁部により画定される第二の開口部とを有する。第一の内・外縁部の一つは、第二の内・外縁部の一つにシールして接合される。無機層は、第一および第二の金属層の間に位置する。無機層は第三の開口部を有する。これらの開口部は互いに重なり合う。無機層は、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、またはこれらの材料を組み合わせたものから形成されてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明による複合シール１０の分解斜視図である。シール１０は、第一の金属層１２を含み、この金属層は外縁部１４とこの金属層を通る開口部１８を画定する内縁部１６とを有する。第二の金属層２０は、第一の金属層に重ねられ、間隔を置いて配置される。第二の金属層は、外縁部２２と、第二の金属層を通る開口部２６を画定する内縁部２４も有する。
【００１１】
金属層は好ましくは厚さ約０．００２インチから約０．０２０インチのホイルである。以下に記載されるような使用における相当なストレスおよび歪みに対応しなければならないシールにとって有利な性質である、靱性（toughness）とたわみ性（flexibility）のために、金属ホイルが好ましい。任意の金属が使用されてもよいが、高温用途に関しては、例えばイオン輸送膜の特色である高温酸素リッチ環境で溶融または酸化しない、金；銀；プラチナ；金、銀またはプラチナを含む合金；ステンレス鋼またはニッケル超合金のような金属を採用することが有利である。
【００１２】
無機層２８は第一および第二の金属層１２と２２の間に位置する。無機層２８も開口部３０を有する。好ましい無機物はマイカ、バーミキュライト、ならびにテキサス州、ヒューストンのFlexitallic Group, Inc.からTHERMICULITE（商標）という取引名で売られている熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライトを含む。無機層の望ましい性質は、高温に耐える能力、および、無機層の面で簡単に分かれるか(separate)さもなければ裂ける（cleave）かして、シールによって接合したインターフェース部の間の膨張係数の差によって生じる種々の過激な膨張および収縮による金属層の面内の移動に対応する薄板で形成される能力である。無機層の厚さは約０．００１インチ〜約０．１インチであり、好ましい厚さは約０．００２インチ〜約０．０５インチである。マイカで形成された実用的な無機層が約０．００５インチ厚の複合シールに用いられた。約０．０１７インチ〜約０．０３４インチの厚さのTHERMICULITE（商標）層も、本発明のシールに使用された。
【００１３】
図２に示すように組み立てたとき、金属層１２と２０および無機層２８の、開口部１８、２６および３０は、これらの様々な層を組みたてて構成したシールに開口部３２を形成するように、それぞれ互いに重なりあってそして好ましくは同軸上に並べられる。これらの層は丸型形状で図解されているが、それらは特定の用途に対して要求されるインターフェースおよびシール機能を発揮するために要求される任意の形状であってよいことが理解される。（シールが丸型であるとき、それらの様々な各縁部が、それぞれ円周部（circumference）であると呼ばれてもよい。）
【００１４】
シール１０の組立を促進するために、無機層２８を受け入れ周りを取り囲む側壁３６により画定される収容部３４を有する、少なくとも一つの金属層（この例では層２０）を形成することが有利である。この形状により、金属層どうしが互いの上に重なる関係で位置するときに、この層の外縁部２２が金属層１２の外縁部１４と接触することが可能になる。図２に図解されるシールの実施態様１０ａに示されるように、金属層２０に形成された収容部と側壁を伴って、これらの金属層の外縁部が容易に接合される。
【００１５】
シール実施態様１０ａにおいて、外縁部１４と２２は好ましくは溶接によって接合される。ガスタングステンアークを使用する、環状溶接（orbital  welding）は、金属層１２と２２の外縁部にジョイント３８を形成するのに有利である。アークは強烈な熱を発生し、その熱がこのジョイント領域のベース金属を溶かす。溶けた金属は、冷やされてアルゴンパージガスの存在下で融合して、シールの全体の縁部のまわりに流体を密封するジョイントを形成する。この溶接を形成するために、金属フィラーは使用しない。ロウづけ、電子ビーム溶接、圧接、ステーキング、折り曲げ、丸め、および爆着を含む、縁部を接合するための他の技術も実行可能である。
【００１６】
シール実施態様１０ａが図２に示され、金属チューブ４０とセラミック部４２の一部との間のジョイントをシールしている。このセラミック部は、例えば、イオン輸送膜の部品であり、およびこのチューブはニッケル超合金から形成できる。本発明のジョイントにおけるセラミック部を構成するセラミック材料は、ある混合金属酸化物組成物を含み且つ高温で酸素イオン伝導性と電子伝導性の両方を有する。この技術分野で混合伝導性金属酸化物として知られている、これらの材料は、ガス分離膜および膜酸化反応器を含む用途で使用されてもよい。これらのセラミック膜は選択された混合金属酸化物組成物でできており、およびイオン輸送膜（ＩＴＭ）として説明されている。
【００１７】
混合伝導性金属酸化物材料は、一般化学量論組成（Ｌｎ１−ｘＡｘ）ｗ（Ｂ１−ｙＢ’ｙ）Ｏ３−δを有することがあり、ここでＬｎはＬａ、ＩＵＰＡＣ周期表のＤブロックランタニド、およびＹから選択される一以上の元素を意味し；ＡはＭｇ、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選択される一以上の元素を意味し；ＢおよびＢ’はそれぞれＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、ＺｒおよびＧａから選択される一以上の元素を意味し；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１且つ０．９５≦ｗ≦１．０５であり；δは化合物の電荷をニュートラルにする数である。この混合伝導性金属酸化物材料は、一般化学量論組成（ＬａｘＣａ１−ｘ）ｗＦｅＯ３−δを有することがあり、ここで１．０＞ｘ＞０．５、１．１≧ｗ≧１．０であり、δは化合物の電荷をニュートラルにする数である。
【００１８】
この混合伝導性金属酸化物材料は、一般化学量論組成（ＬａｘＳｒ１−ｘ）ｗＣｏＯ３−δを有することがあり、ここで１．０＞ｘ＞０．１、１．０５≧ｗ≧０．９５であり、δは化合物の電荷をニュートラルにする数である。この混合伝導性金属酸化物材料は、一般化学量論組成（Ｌａ０．４Ｓｒ０．６）ｗＣｏＯ３−δを有することがあり、ここで１．０５≧ｗ≧０．９５であり、δは化合物の電荷をニュートラルにする数である。
【００１９】
運転時に、また図２を参照すると、チューブ４０の外直径部は高圧ガスに晒され、一方高温の低圧ガスが、シール開口部３２を通って、チューブ４０のボア４４を通過し、セラミック部４２へ流れる。運転中に図２に描かれた装置が加熱されるにつれて、金属チューブ４０は、それに付着しているセラミック部４２と比べて異なる度合で放射状に外側に向かって膨張する。これはこの二つの部分の熱膨張係数の差によるものである。チューブ４０と接触しているシールの金属層２０が、セラミック部４２と接触している金属層１２の膨張と比べて、異なる度合でチューブとともに膨張するために、チューブ４０とセラミック部４２の膨張差が、シール１０ａにせん断応力を生じる。このせん断応力は、上述した無機層２８を受け入れるように形成された収容部３４を画定する金属層側壁３６のたわみによって対応される。このせん断は無機層２８によっても対応される。この層を形成する薄板が面内で分かれ、そしてチューブ４０と接触する金属層２０がセラミック部４２と接触する金属層１２と比べて、異なる度合で膨張することを可能にする。このジョイント３８の流体を密封する溶接は、ジョイントの密封した全体性を確実なものとし、チューブのボア４４の内部またはそれがないところでもあらゆるガスが、無機層を通るリーク経路を見つけることを妨げる。
【００２０】
図３は、別のシール実施態様１０ｂを表し、ここでは金属層１２と２０の内縁部１６と２４がこの場合も先と同様に接合され、好ましくは内縁部のまわりに連続的に伸びる溶接ジョイント３８によって接合される。前と同じように、金属層２０は変形して、側壁３６により画定する収容部３４を形成し、これはシール１０ｂの向かい合った側での異なる膨張によって生じたせん断力に対応するのに役立つ。図４は別のシールの実施態様１０ｃを示し、ここで各金属層１２と２０の内側（１６、２４）と外側（１４，２２）縁部の両方が接合され、好ましくは溶接ジョイント３８によって接合される。
【実施例】
【００２１】
本発明によるシールの有効性は試験によって裏付けられる。第一の試験では、複合シールが、内直径２．２２３ｃｍと外直径３．４９３ｃｍの銀のホイルの二つの層（それぞれ０．０２５ｃｍ厚）から形成された。このホイル層の一つは直径３．２５１ｃｍで深さ０．０１３ｃｍの収容部を提供するように形成された。厚さ０．０１０ｃｍ、内直径２．２２３ｃｍおよび外直径３．２３９ｃｍの白雲母マイカの無機層は前記収容部に置かれ、金属層どうしはその外縁部で溶接によって接合された。複合シールはＬａ０．４Ｓｒ０．６ＣｏＯ３−ｘセラミック（ここでｘはこの化合物の電荷をニュートラルにする数）でできたクローズドエンド型のチューブのオープンエンドと向かい合って接触するように配置された。シールの反対側の面はHaynes２３０合金で形成されたカップと係合し、このカップはシールの開口部と並べられた穴（opening）を有していた。このチューブとシールの組立物は圧力容器中に置かれ、８７５℃まで加熱され、組立物の外側は２００ｐｓｉｇに加圧された。リーク率は検出限界未満であった。組立物の外側はその後降圧され室温まで冷却された。組立物はそれから８７５℃に加熱され、組立物の外側は再び２００ｐｓｉｇに加圧された。リーク率はやはり検出限界未満であった。この加熱／加圧／降圧／冷却サイクルを１０回繰り返したが、あらゆるサイクルの場合にピークの温度と圧力で最大リーク率が観測され、それは１６０ｓｃｃｍであった。リーク率はサイクルの数とともに増加することはなかった。
【００２２】
第二の例では、複数の複合シールが、内直径０．４７５ｃｍと外直径１．０５４ｃｍの金のホイルの二つの層（それぞれ０．０２５ｃｍ厚）から形成された。このホイル層の一つは直径０．９０１ｃｍで深さ０．０１３ｃｍの収容部を提供するように形成された。厚さ０．０１０ｃｍ、内直径０．４７５ｃｍおよび外直径０．８８９ｃｍの白雲母マイカの無機層は前記収容部に置かれ、金属層はその外縁部で溶接によって接合された。二つのシールがその後、Ｌａ０．９Ｓｒ０．１ＦｅＯ３−ｘセラミック（ここでｘはこの化合物の電荷をニュートラルにする数）のブロックに加工された二つの穴のそれぞれの土台に置かれた。この二つの穴は流体で連通していた。それからHaynes２３０合金から作られたチューブスタブがそれぞれの穴に挿入され、複合シールがセラミックブロックのそれぞれの穴の平坦な土台と各チューブスタブの平坦な端部の間にあるようにした。チューブスタブの開いている端部は、入口および出口チューブに溶接され、そしてその組立物はそれから圧力容器に搭載された。組立物の外側は６０ｐｓｉｇに加圧され、組立物は９００℃に加熱され、そして空気流が入口チューブを通って先導される。９００℃の間に、組立物の外側の圧力は最初に１００ｐｓｉｇに上昇され、それから２１５ｐｓｉｇに上昇される。出口と入口の空気流の差が観察されて、シールのリークが評価された。組立物は２１５ｐｓｉｇ且つ９００℃で約７０時間保持され、その後室温まで冷却され降圧された。流れの差はこの試験を通じて検出限界未満であった。
【００２３】
金ホイル層とThermiculite（商標）無機層を有する同一の寸法のガスケットで、同じ試験を実施した。試験の結果は同じであった、すなわち、流れの差はこの試験を通じて検出限界未満であった。
【００２４】
本発明による複合シールは、その金属層がプラスティック様に（plastically）変形可能なインターフェース表面を有し、それらが密封性の金属対金属および金属対セラミックのシールを形成することができ、これはプラスティック様に変形することができず且つ結果として接触表面間にリーク経路を有する無機系のシールとは異なるという点で、先行技術を超える利点をもたらす。金属表面間に無機層を使用することにより、せん断に追従することをもたらす。マイカとバーミキュライトの平面的な特性による、このせん断への追従により、シールの金属層間の比較的大きな膨張差に対応することが可能となる。せん断に対応できる能力と結びつけられる、接触表面においてプラスティック様に変形する能力により、本発明のシールが、大きな温度変化を受ける化学的および熱的膨張係数が相当な差を有する部分間に置かれた場合に効果的に機能することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による複合シールの分解斜視図。
【図２】本発明による複合シールの様々な実施態様の長手方向の断面図。
【図３】本発明による複合シールの様々な実施態様の長手方向の断面図。
【図４】本発明による複合シールの様々な実施態様の長手方向の断面図。
【図１】
2008267603.tif 000003
【図２】
2008267603.tif 000004
【図３】
2008267603.tif 000005
【図４】
2008267603.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月18日(2008.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の外縁部を有し、さらに第一の内縁部により画定される第一の開口部を有する、第一の金属層；
第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる第二の金属層であって、第二の外縁部と第二の内縁部により画定される第二の開口部とを有し、第一の内・外縁部の少なくとも一つが第二の内・外縁部の一つにシールして接合される、第二の金属層；および
第一および第二の金属層の間に位置し、第三の開口部を有する無機層であって、これらの開口部は互いに重なり合い、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、無機層、
を含んでなる複合シール。
【請求項２】
金属層の一つが周りを取り囲む側壁により画定される収容部を有し、収容部が無機層を受け入れるように構成される、請求項１に記載の複合シール。
【請求項３】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に接合される、請求項１または２に記載の複合シール。
【請求項４】
第一の金属層の第一の内縁部が、第二の金属層の第二の内縁部に接合される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項５】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に溶接される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項６】
金属層は、金、銀、プラチナ、金の合金、銀の合金、プラチナの合金、ステンレス鋼およびニッケル超合金からなる群から選択される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項７】
第一および第二の金属層は同じタイプの金属である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項８】
第一および第二の金属層は金属ホイルを含んでなる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項９】
第一の外円周部を有し、さらに第一の内円周部により画定される第一の開口部を有する、第一の金属層；
第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる第二の金属層であって、第二の外円周部と第二の内円周部により画定される第二の開口部とを有し、第一の外円周部が第二の外円周部にシールして接合される、第二の金属層；および
第一および第二の金属層の間に位置し、第三の開口部を有する無機層であって、これらの開口部は互いに重なり合い、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、無機層、
を含んでなる複合シール。
【請求項１０】
金属層の一つが周りを取り囲む側壁により画定される収容部を有し、収容部が無機層を受け入れるように構成される、請求項９に記載の複合シール。
【請求項１１】
第一および第二の金属層は金属ホイルを含んでなる、請求項９または１０に記載の複合シール。
【請求項１２】
金属層は、金、銀、プラチナ、金の合金、銀の合金、プラチナの合金、ステンレス鋼およびニッケル超合金からなる群から選択される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項１３】
第一の金属層の第一の内円周部が、第二の金属層の第二の内円周部にシールして接合される、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の複合シール。
【請求項１４】
第一の膨張係数を有する材料で形成された、第一の表面；
第一の膨張係数とは異なる、第二の膨張係数を有する材料で形成された、第二の表面；ならびに
第一および第二の表面と接触しそれらの間に位置するシールであって、
第一の外縁部を有し、さらに第一の内縁部により画定される第一の開口部を有する、第一の金属層；
第一の金属層に対して間隔を置いて配置され、且つ、これに重ねられる第二の金属層であって、第二の外縁部と第二の内縁部により画定される第二の開口部とを有し、第一の内・外縁部の少なくとも一つが第二の内・外縁部の一つにシールして接合される、第二の金属層；および
第一および第二の金属層の間に位置し、第三の開口部を有する無機層であって、これらの開口部は互いに重なり合い、マイカ、バーミキュライト、熱的および化学的に再構築された形態のバーミキュライト、およびこれらを組み合わせたものからなる群から選択される、無機層、を含んでなるシール、
を含んでなる実質的に流体を密封するジョイント。
【請求項１５】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に接合される、請求項１４に記載のジョイント。
【請求項１６】
第一の金属層の第一の内縁部が、第二の金属層の第二の内縁部に接合される、請求項１４または１５に記載のジョイント。
【請求項１７】
第一の金属層の第一の外縁部が、第二の金属層の第二の外縁部に溶接される、請求項１４〜１６のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項１８】
金属層の一つが周りを取り囲む側壁により画定される収容部を有し、収容部が無機層を受け入れるように構成される、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項１９】
金属層は、金、銀、プラチナ、金の合金、銀の合金、プラチナの合金、ステンレス鋼およびニッケル超合金からなる群から選択される、請求項１４〜１８のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項２０】
第一および第二の金属層は金属ホイルを含んでなる、請求項１４〜１９のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項２１】
第一の表面の材料は金属であり、第二の表面の材料はセラミックである、請求項１４〜２０のいずれか１項に記載のジョイント。
【請求項２２】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（Ｌｎ１−ｘＡｘ）ｗ（Ｂ１−ｙＢ’ｙ）Ｏ３−δを有し、ここでＬｎはＬａ、ＩＵＰＡＣ周期表のＤブロックランタニド、Ｙおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を意味し；ＡはＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を意味し；ＢおよびＢ’はそれぞれＳｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｇａおよびこれらの組み合わせからなる群から選択される元素を意味し；０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１且つ０．９５≦ｗ≦１．０５であり；ならびにδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２１に記載されたジョイント。
【請求項２３】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（ＬａｘＣａ１−ｘ）ｗＦｅＯ３−δを有し、ここで１．０＞ｘ＞０．５、１．１≧ｗ≧１．０であり、およびδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２１に記載されたジョイント。
【請求項２４】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（ＬａｘＳｒ１−ｘ）ｗＣｏＯ３−δを有し、ここで１．０＞ｘ＞０．１、１．０５≧ｗ≧０．９５であり、およびδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２１に記載されたジョイント。
【請求項２５】
第二の表面材料が、一般化学量論組成（Ｌａ０．４Ｓｒ０．６）ｗＣｏＯ３−δを有し、ここで１．０５≧ｗ≧０．９５であり、およびδは化合物の電荷をニュートラルにする数である、請求項２１に記載されたジョイント。
【外国語明細書】
2008267603000001.pdf