(57)【要約】【課題】締付力が小さくても高いシール性を維持することができる中空メタルＯリングを提供する。【解決手段】中空メタルＯリングの断面形状を楕円形状となし、その高さ（長径）ＷＡ、幅（短径）ＷＢが０．６＜ＷＢ／ＷＡ＜１の関係に構成する。上記構成により、圧縮変形時の相手部材との接触面積が真円形状の場合より小さくなり、同じ締付力を負荷されたときに、より大きな面圧を発生させることができるので、小さな締付力で相手部材へのなじみを出すことができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状が高さ方向に長い楕円形状であることを特徴とする中空メタルＯリング。
【請求項２】
断面形状が楕円形状であり、中空メタルＯリングの高さＷＡ、幅ＷＢが０．６＜ＷＢ／ＷＡ＜１の関係とされていることを特徴とする中空メタルＯリング。
【請求項３】
肉厚ｔがｔ＜０．５ＷＡとされている請求項２に記載の中空メタルＯリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧容器のフランジ、機器の継手、配管フランジ等に使用される高温高圧力の流体の漏れを防止するために用いられる中空メタルＯリングの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高温、腐食系流体が流れる配管フランジ部等のシールには、耐久性の問題よりエラストマーガスケットではなく、メタルガスケットが使用される。代表的なものは金属チューブをＯリング状に成形し、両端面を溶接した真円断面形状の中空メタルＯリングである。
真円断面形状の中空メタルＯリングは耐熱・耐食性でエラストマーガスケットより優れているが、表面が相手材になじませ、シール性を発揮させるためには、エラストマーガスケットより大きな締付力で締め付けることが必要とされる。
しかしながら締付力を大きくした場合、Ｏリングガスケットに割れが発生するおそれがある。
【０００３】
また、超高真空等の使用条件の厳しい環境下で使用するＯリングガスケットは、大きな締付力で締め付ける必要があるため、それを改善したＯリングガスケットとして、金属Ｏリング内部の中空部分にゴムや合成樹脂を充填したＯリングガスケットが知られている（実開平５−５０２４３号公報参照）。
【０００４】
上記のようなＯリングガスケットを例えば半導体製造装置の配管フランジに使用した場合、低い締付力で締め付けることができるものの、金属の割れの問題は解決できず、金属に割れが生じた場合に内部からゴムや合成樹脂等が放出されることから、その放出物が不純物となって半導体製品に混入される結果、製品に悪影響を与えるという問題が生じる。
【０００５】
【特許文献１】
実開平５−５０２４３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、締付力が小さい場合であっても、高いシール性を維持することができるシール材としての中空メタルＯリングを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明による中空メタルＯリングは、断面形状が高さ方向に長い楕円形状であることを要旨とする。
【０００８】
また請求項２の発明による中空メタルＯリングは、断面形状が楕円形状であり、中空メタルＯリングの高さＷＡ、幅ＷＢが０．６＜ＷＢ／ＷＡ＜１の関係とされていることを要旨としている。
【０００９】
また、請求項３の発明は、請求項２において、中空メタルＯリングの肉厚ｔがｔ＜０．５ＷＡとされていることを要旨としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、中空メタルＯリングの断面形状を楕円形状とし、その高さ（長径）ＷＡ＝１ｍｍ、幅（短径）ＷＢ＝０．９ｍｍ、肉厚ｔ＝０．２５ｍｍに構成する。
上記のように、中空メタルＯリングの高さ、幅、肉厚を定めて断面形状を楕円形状とした構成によれば、締め付けによる変形時の相手部材との接触面積は真円形状の場合より小さくなり、同じ締付力で負荷されたときより大きな面圧が発生されるので、小さな締付力で相手部材へのなじみを出すことができる。
【００１１】
【実施例】
実施例１
図１に、実施例１による中空メタルＯリングの模式的断面図を示す。この中空メタルＯリングは高さ（長径）ＷＡ＝１ｍｍ、幅（短径）ＷＢ＝０．９ｍｍ（ＷＢ／ＷＡ＝０．９）、肉厚ｔ＝０．２５ｍｍとなる断面が楕円形状の構成例を示している。
【００１２】
実施例２
図２に、実施例２による中空メタルＯリングの模式的断面図を示す。この中空メタルＯリングは高さ（長径）ＷＡ＝１ｍｍ、幅（短径）ＷＢ＝０．７５ｍｍ（ＷＢ／ＷＡ＝０．７５）、肉厚ｔ＝０．２５ｍｍとなる断面が楕円形状の構成例を示している。
【００１３】
比較例１
図３に、比較例１による中空メタルＯリングの模式的断面図を示す。この中空メタルＯリングは高さ（長径）ＷＡ＝１ｍｍ、幅（短径）ＷＢ＝１ｍｍ（ＷＢ／ＷＡ＝１）、肉厚ｔ＝０．２５ｍｍとなる断面が真円形状の構成例を示している。
【００１４】
比較例２
図４に、比較例２による中空メタルＯリングの模式的断面図を示す。この中空メタルＯリングは高さ（長径）ＷＡ＝１ｍｍ、幅（短径）ＷＢ＝０．６ｍｍ（ＷＢ／ＷＡ＝０．６）、肉厚ｔ＝０．２５ｍｍとなる断面が楕円形状の構成例を示している。
【００１５】
上記実施例１〜２、比較例１〜２について、有限要素法による圧縮変形のコンピューターシュミレーションにより、面圧、Ｈｅリーク試験方法によってシール性を求めた。その結果を下記表１に示す。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
上記表１をみると、ＷＢ／ＷＡが小さいほど、面圧が高くなっているので、シール性も良好になると推考されたが、ＷＢ／ＷＡ＝０．６となると逆にシール性が悪化している。これはＷＢ／ＷＡが小さくなるほど、同荷重で圧縮したときの圧縮量も小さくなり、圧縮量が小さすぎると面圧が高くともフランジ（相手部材）の撓み（通常０．０５ｍｍ程度）を吸収しきれないためと考えられる。
【００１８】
なお、図５（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に、実施例１〜２、比較例１〜２について行った有限要素法による圧縮変形のコンピューターシュミレーションを示した各断面形状での面圧分布図（５ｋＮ圧縮時）を示す。なお、図６は、ＷＢ／ＷＡと面圧［ＭＰａ］、圧縮量［ｍｍ］の関係を表わしたグラフを示す。
【００１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、中空メタルＯリングにおいて、その断面形状を楕円形状に構成したので、締付力が小さい場合であっても、高いシール性を維持することができる中空メタルＯリングが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による中空メタルＯリングの模式的断面図である。
【図２】本発明の他の実施例による中空メタルＯリングの模式的断面図である。
【図３】比較例１による中空メタルＯリングの模式的断面図である。
【図４】比較例２による中空メタルＯリングの模式的断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は実施例および比較例について有限要素法による圧縮変形のコンピューターシュミレーションを示した面圧分布図である。
【図６】ＷＢ／ＷＡの面圧、圧縮量の関係を表わしたグラフである。
【符号の説明】
ＷＡ  中空メタルＯリングの高さ（長径）
ＷＢ  中空メタルＯリングの幅（短径）
ｔ  肉厚
【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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