(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成された柱状部と、この柱状部周面中央に形成された円周溝とを備える金属ガスケットであって、
前記柱状部は変形可能に形成され、
前記柱状部の一端面で形成される第一面に、第一対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部及び第二シール部を同心円状に設けるとともに、前記柱状部の他端面で形成される第二面に、第二対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部及び第四シール部を同心円状に設け、
前記第一シール部及び前記第三シール部は、前記柱状部の軸方向において、前記円周溝と重なっており、
前記第一シール部は突条に形成され、前記第二シール部は、前記突条の第一シール部が第一対象物によって押圧されたときに前記柱状部の一端面の一部が変形することによって形成され、
前記第三シール部は突条に形成され、前記第四シール部は、前記突条の前記第三シール部が第二対象物によって押圧されたときに前記柱状部の他端面の一部が変形することによって形成され、
前記第一シール部と前記第一対象物とによって形成される第一密閉部の気密性は、前記第二シール部と前記第一対象物とによって形成される第二密閉部の気密性よりも高く、前記第三シール部と前記第二対象物とによって形成される第三密閉部の気密性は、前記第四シール部と前記第二対象物とによって形成される第四密閉部の気密性よりも高くなるように構成し、
前記円周溝が前記柱状部の外周面中央に形成され、前記第二シール部及び第四シール部が、前記柱状部の一端面の内側縁部及び他端面の内側縁部にそれぞれ形成され、
前記第一シール部及び第三シール部の突条は、径方向断面山形に形成されるとともに、この山形の断面頂部幅は、山形の高さより短くかつパーティクルを噛み込んでもリークを起こさない長さに形成されていることを特徴とする金属ガスケット。
【請求項２】
円筒状に形成された柱状部と、この柱状部周面中央に形成された円周溝とを備える金属ガスケットであって、
前記柱状部は変形可能に形成され、
前記柱状部の一端面で形成される第一面に、第一対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部及び第二シール部を同心円状に設けるとともに、前記柱状部の他端面で形成される第二面に、第二対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部及び第四シール部を同心円状に設け、
前記第一シール部及び前記第三シール部は、前記柱状部の軸方向において、前記円周溝と重なっており、
前記第一シール部は突条に形成され、前記第二シール部は、前記突条の第一シール部が第一対象物によって押圧されたときに前記柱状部の一端面の一部が変形することによって形成され、
前記第三シール部は突条に形成され、前記第四シール部は、前記突条の前記第三シール部が第二対象物によって押圧されたときに前記柱状部の他端面の一部が変形することによって形成され、
前記第一シール部と前記第一対象物とによって形成される第一密閉部の気密性は、前記第二シール部と前記第一対象物とによって形成される第二密閉部の気密性よりも高く、前記第三シール部と前記第二対象物とによって形成される第三密閉部の気密性は、前記第四シール部と前記第二対象物とによって形成される第四密閉部の気密性よりも高くなるように構成し、
前記円周溝が前記柱状部の内周面中央に形成され、前記第二シール部及び第四シール部が、前記柱状部の一端面の外側縁部及び他端面の外側縁部にそれぞれ形成され、
前記第一シール部及び第三シール部の突条は、径方向断面山形に形成されるとともに、この山形の断面頂部幅は、山形の高さより短くかつパーティクルを噛み込んでもリークを起こさない長さに形成されていることを特徴とする金属ガスケット。
【請求項３】
前記第一シール部及び第三シール部の突条における径方向断面山形の斜面の傾斜角度が、第二シール部及び第四シール部側に位置する斜面よりも、第二シール部及び第四シール部と反対側に位置する斜面のほうが緩やかに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属ガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ガスケットに関し、特に、半導体製造装置や原子力装置などで使われる超高真空機器において、流体の漏れを防止するために用いられる金属ガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置等では、高い気密性を得る目的で、各種の金属ガスケットが使用されている。
たとえば、金属中空Ｏリングガスケットは、ステンレス鋼やインコネルなどの金属パイプを曲げ加工等でリング状に成形し、その両端を相互に溶接することによって製造されている。この金属中空Ｏリングガスケットは、強い締付圧力を与えて金属リングを変形させることによって、シールが行われる。
【０００３】
ところが、上記の金属中空Ｏリングガスケットは、前述したようにリング状に曲げ加工した金属パイプの両端を相互に溶接することによって製造するため、通常、溶接の際のバリがパイプの内外部に残る。そして、外側のバリを切削・研磨等によって削除処理すると、パイプの肉厚が多少薄くなり、締め付けたときに、溶接部分とその他の部分の圧縮強度が不均一になることがある。
これにより、超高真空を要求される用途に用いられる場合、肉厚が薄くなった溶接部分から漏れが発生することがあった。
【０００４】
また、各種の金属ガスケットが、半導体製造装置内のガス供給ラインの中で用いられてきたが、このガス供給ラインをコンパクト化するために、集積化ガスシステムとして標準化する動きが、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）の中で進められてきた。この集積化ガスシステムに用いられるガスケットの特性としては、１×１０−１１Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃＨｅ以下の超高真空度を維持できることに加えて、同一フランジで２０回以上ガスケットを交換してもシール可能なことが要求されている。
この集積化ガスシステムでは、ガス流路を構成するフランジとバルブ、フィルター等の各部品の間に金属ガスケットを入れてボルトで固定するが、ボルトの径が細いため、ボルトに大きな力を加えることができず、金属ガスケットには、シールに必要な締め付け力の低減が要望されている。
そして、上記の要求や要望に応えるために、様々な技術が提案されている。
【０００５】
たとえば、特許文献１には、第１非密封面と、第１環状密封ダムを間につくるように第１部材と接触するため第１軸方向に向いた第１環状密封面を持つ第１突起部とを有する第１環状ビーム部と、第２非密封面と、第２環状密封ダムを間につくるように第２部材と接触するため前記第１方向とは逆の第２軸方向に向いた第２環状密封面を持つ第２突起部とを有する第２環状ビーム部と、中央通路を形成するように前記第１及び第２密封面の間に延びている環状内面と、前記第１及び第２密封面の間に前記環状内面から離間して延びており、前記第１及び第２環状ビーム部間に、これらに対して実質的に垂直に延びる材料の環状コラム部を形成している環状外面とを備え、前記環状内面及び外面の一方は、前記環状コラム部の有効最小幅を少なくとも部分的に画定するために、実質的に半径方向に向かって延びる環状凹部を有している金属シールの技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字形状となる環状の金属ガスケットにおいて、相手面と接触する平坦な相対する２つのシール面の周方向に少なくとも１つの環状の台形断面の突起が設けられ、前記環状の突起の頂部中央がガスケット中央の肉厚ｔ０の範囲内に位置づけられていることを特徴とする金属ガスケットの技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字またはコの字形状となる環状の金属ガスケットにおいて、相手面と接触する平坦な相対する２つのシール面の周方向最内部にガスケット中央の肉厚ｔ０の４０％以上の幅、かつガスケットの高さＨの５％以上の高さを持つ環状の空間を設け、断面を音叉形状としたことを特徴とする金属ガスケットの技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、ビードと、該ビード部の横側から連接しているとともに、シール材の軸に対して直交して延在する第１および第２ウィング部とを備え、軸方向に沿う横断面形状がＶ字形であって、それらが取り付けられている、テーパーしてＶ字形をなす分岐部の表面が、シール材の軸に直交するビード部の平坦面に対してわずかに傾斜している環状体からなる金属製静的シール材の技術が開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３５５７３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４２２５号公報
【特許文献３】特開２００４−３０１１５９号公報
【特許文献４】特開昭６４−５００１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１、２、３の技術においては、各シール面に対するシール部がそれぞれ一箇所であることから、シールの信頼性を向上させることなどが要望されていた。
また、特許文献４の技術は、各シール面に対するシール部がそれぞれ二箇所であるものの、上述したように、半導体製造装置内のガス供給ラインの中で用いることや、この集積化ガスシステムに用いられるガスケットの特性としての要求を満足することはできない技術であった。
さらに、金属ガスケットにおいては、シール性をより向上させることや、シールに必要な締め付け力をより小さくすることが要望されている。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み提案されたものであり、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる金属ガスケットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の金属ガスケットは、円筒状に形成された柱状部と、この柱状部周面中央に形成された円周溝とを備える金属ガスケットであって、前記柱状部は変形可能に形成され、前記柱状部の一端面で形成される第一面に、第一対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部及び第二シール部を設けるとともに、前記柱状部の他端面で形成される第二面に、第二対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部及び第四シール部を設け、前記第一シール部及び前記第三シール部は、前記柱状部の軸方向において、前記円周溝と重なっており、前記第一シール部は突条に形成され、前記第二シール部は、前記突条の第一シール部が第一対象物によって押圧されたときに前記柱状部の一端面の一部が変形することによって形成され、前記第三シール部は突条に形成され、前記第四シール部は、前記突条の前記第三シール部が第二対象物によって押圧されたときに前記柱状部の他端面の一部が変形することによって形成される構成としてある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の金属ガスケットによれば、第一シール部、第二シール部、第三シール部、及び第四シール部を有することによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができ、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略平面図を示している。
【図２】図２は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は側面図を示しており、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図を示している。
【図３】図３は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮する前の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図４】図４は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮した後の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
【図５】図５は、本発明の第二実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。
【図６】図６は、本発明の実施例１にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
【図７】図７は、本発明の実施例２にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略平面図を示している。
また、図２は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は側面図を示しており、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図を示している。
図１、２において、本実施形態の金属ガスケット１０は、ほぼ円筒状に形成された柱状部１１と、この柱状部１１の外周面中央に形成された円周溝１２とを備えている。
また、上記の柱状部１１は、後述するように、変形可能に形成されている。
【００１６】
柱状部１１は、円周溝１２が形成されることによって、一端側円板部１１１及び他端側円板部１１２を有している。すなわち、一端側円盤部１１１は、柱状部１１の一端側の内側の部分から全周にわたって径方向外側に、片持梁状に延びており、他端側円盤部１１２は、柱状部１１の他端側の内側の部分から全周にわたって径方向外側に、片持梁状に延びている。
また、円周溝１２の断面形状は、ほぼ長円を二等分した形状としてある。
【００１７】
金属ガスケット１０は、柱状部１１の一端面（一端側円盤部１１１の表面も含まれる。）で形成される第一面ＰＬ１に、第一対象物Ｂ１（図３、４参照）と接触してそれぞれが円環状の密閉部（すなわち、第一密閉部２１及び第二密閉部２２）を形成する第一シール部１１３及び第二シール部１１５が設けられている。
また、金属ガスケット１０は、柱状部１１の他端面（他端側円盤部１１２の表面も含まれる。）で形成される第二面ＰＬ２に、第二対象物Ｂ２（図３、４参照）と接触してそれぞれが円環状の密閉部（すなわち、第三密閉部２３及び第四密閉部２４）を形成する第三シール部１１４及び第四シール部１１６が設けられている。
さらに、第一シール部１１３及び第三シール部１１４は、柱状部１１の軸方向において、円周溝１２と重なっている。すなわち、第一シール部１１３及び第三シール部１１４は、変形可能な一端側円板部１１１及び他端側円板部１１２上にそれぞれ形成されている。
【００１８】
上記の第一シール部１１３は突条に形成されており、第二シール部１１５は、後述するように、突条の第一シール部１１３が第一対象物Ｂ１によって押圧されたときに、柱状部１１の一端面の一部、すなわち、本実施形態では、一端側円板部１１１が変形することによって、柱状部１１の一端面の内側縁部に形成される。
また、第三シール部１１４は突条に形成されており、第四シール部１１６は、後述するように、突条の第三シール部１１４が第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、柱状部１１の他端面の一部、すなわち、本実施形態では、他端側円板部１１２が変形することによって、柱状部１１の他端面の内側縁部に形成される。
なお、突条とは、リング状の凸部といった意味である。
【００１９】
ここで、好ましくは、突条の第一シール部１１３及び第三シール部１１４は、柱状部１１の一端面及び他端面に、径方向断面山形にそれぞれ形成され、この山形の断面頂部幅Ｗ（図２（ｂ）参照）は、山形の高さＨより短く形成してあるとよい。
このようにすると、山形の断面頂部は、幅Ｗの円環状の平面を有するので、第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、上記平面で接触し、異常な集中荷重が発生せず、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができる。また、第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、一端側円板部１１１及び他端側円板部１１２が変形するとともに、突条の第一シール部１１３及び第三シール部１１４が、圧縮方向に変形するが、山形の断面頂部幅Ｗが、山形の高さＨより短く形成してあると、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
なお、山形の高さＨとは、柱状部１１の端面からの高さをいう。
また、第一シール部１１３及び第三シール部１１４は、外側の斜面の傾斜角度を内側の斜面の傾斜角度より緩やかにしてある。
また、山形の断面頂部幅Ｗは、通常、パーティクルを噛み込んでもリークを発生させない程度の長さを有している。
【００２０】
また、好ましくは、第一シール部１１３と第二シール部１１５をほぼ同心円状に形成し、第三シール部１１４と第四シール部１１６もほぼ同心円状に形成するとよい。
このようにすると、突条の第一シール部１１３が第一対象物Ｂ１によって押圧されたときに、一端側円板部１１１の変形量を周方向においてほぼ同じにすることができ、この変形によって形成される第二シール部１１５の形状が安定し、第二シール部１１５は、周方向においてほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができる。
同様に、突条の第三シール部１１４が第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、他端側円板部１１２の変形量を周方向においてほぼ同じにすることができ、この変形によって形成される第四シール部１１６の形状が安定し、第四シール部１１６は、周方向においてほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができる。
なお、柱状部１１の一端面の内側縁部及び外側縁部、並びに、他端面の内側縁部及び外側縁部は、通常、面取りが施されている。
【００２１】
また、好ましくは、金属ガスケット１０は、第一シール部１１３と第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１（図４参照）の気密性が、第二シール部１１５と第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあるとよい。
また、第三シール部１１４と第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３（図４参照）の気密性が、第四シール部１１６と第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるとよい。
このようにすると、第一シール部１１３及び第三シール部１１４によって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。さらに、第二シール部１１５及び第四シール部１１６が、補足的にシールすることによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。また、第一シール部１１３及び第二シール部１１５が第一対象物Ｂ１と接触し、第三シール部１１４及び第四シール部１１６が第二対象物Ｂ２と接触することによって、シールされているときの金属ガスケット１０が安定し、圧力変動や振動などに対するシールの信頼性を向上させることができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、第一密閉部２１の気密性が、第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるが、これに限定されるものではない。
たとえば、第一密閉部２１の気密性が、第二密閉部２２の気密性とほぼ同じ、あるいは、第二密閉部２２の気密性よりも低くなるように構成したり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性とほぼ同じ、あるいは、第四密閉部２４の気密性よりも低くなるように構成してもよい。
すなわち、本実施形態の金属ガスケット１０は、通常、クリーンルーム内で使用されるが、第一シール部１１３と第二シール部１１５、及び、第三シール部１１４と第四シール部１１６を有している。したがって、たとえば、図示してないが、第一シール部１１３及び第三シール部１１４だけを有するものと比べると、パーティクルの噛み込みによるシール不良のリスクを約１／２に低減できるので、この点においても、シールの信頼性を向上させることができる。
【００２３】
また、金属ガスケット１０に使用する金属材料として、通常、ステンレス鋼やインコネル等の金属材料、あるいは、それらの表面にニッケル等の軟質金属をメッキ又は蒸着させたものが使用される。
また、金属ガスケット１０が半導体産業で使用される場合には、耐食性に優れているＳＵＳ３１６Ｌ、又は、その真空２重溶解材若しくは真空３重溶解材（汚染の原因となる各種の化学成分を低減するために、２回〜３回と真空中で溶解／精錬を行った材料）などのようなオーステナイト系ステンレス鋼の単一材料が好ましい。
なお、金属ガスケット１０は、金属丸棒又は金属チューブに対して、切削加工と、丸削り、フライス削り、研削又はローレット削り等の材料を切除する周知の機械加工などとを行うことによって、形成することができ、さらに、何ら材料を切除しない型鍛造等の方法によっても、形成することができる。
【００２４】
次に、上記構成の金属ガスケット１０は、一対の対象物間に挟んで圧縮して用いるものであるから、その状態などについて、図面を参照して説明する。
図３は、本発明の実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮する前の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
また、図４は、本発明の実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮した後の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
図３に示すように、金属ガスケット１０は、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２との間に配置される。
第一対象物Ｂ１は、リテーナＬＴと当接する第二当接面Ｂ１２と、金属ガスケット１０を収容する凹部を形成する第一当接面Ｂ１１とを有する。
また、第二対象物Ｂ２は、リテーナＬＴと当接する第二当接面Ｂ２２と、金属ガスケット１０を収容する凹部を形成する第一当接面Ｂ２１とを有する。
【００２５】
リテーナＬＴは、第一対象物Ｂ１の第二当接面Ｂ１２と第二対象物Ｂ２の第二当接面Ｂ２２との間に挟まれ、金属ガスケット１０の一端側円板部１１１と他端側円板部１１２との間に入り込み、金属ガスケット１０を仮固定する。
この際、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２との間に配置された金属ガスケット１０は、第一シール部１１３が第一当接面Ｂ１１に当接しており、第三シール部１１４が第一当接面Ｂ２１に当接している。
また、図３に示す状態から、さらに、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２とを近づけると、金属ガスケット１０は、一端側円板部１１１及び他端側円板部１１２が変形するとともに、第一シール部１１３と第三シール部１１４とが押されて潰れ始める。
【００２６】
次に、図４に示すように、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２とがリテーナＬＴを介して当接した状態になると、一端側円板部１１１及び他端側円板部１１２が変形し、かつ、第一シール部１１３と第三シール部１１４とが潰れて変形した状態となる。
この状態になると、第一シール部１１３と第一対象物Ｂ１とが接触することによって、第一密閉部２１が形成され、また、突条の第一シール部１１３が第一対象物Ｂ１によって押圧されることにより、一端側円盤部１１１の外周部が第二対象物Ｂ２の方向に変形し、第一対象物Ｂ１と接触する第二シール部１１５を形成し、これにより、第二シール部１１５と第一対象物Ｂ１との接触した部分が第二密閉部２２となる。
ここで、第二シール部１１５は、一端側円盤部１１１の外周部が第二対象物Ｂ２の方向に変形することによって形成されるが、一端側円盤部１１１の変形が大きいと、第二シール部１１５の幅寸法が短くなり、一端側円盤部１１１の変形が小さいと、第二シール部１１５の幅寸法が長くなる。
また、同様に、第三シール部１１４と第二対象物Ｂ２とが接触することによって、第三密閉部２３が形成され、また、突条の第三シール部１１４が第二対象物Ｂ２によって押圧されることにより、他端側円盤部１１２の外周部が第一対象物Ｂ１の方向に変形し、第二対象物Ｂ２と接触する第四シール部１１６を形成し、これにより、第四シール部１１６と第二対象物Ｂ２の接触した部分が第四密閉部２４となる。
ここで、第四シール部１１６は、他端側円盤部１１２の外周部が第一対象物Ｂ１の方向に変形することによって形成されるが、他端側円盤部１１２の変形が大きいと、第四シール部１１６の幅寸法が短くなり、他端側円盤部１１２の変形が小さいと、第四シール部１１６の幅寸法が長くなる。
【００２７】
すなわち、金属ガスケット１０は、上述したように、第一シール部１１３及び第三シール部１１４において、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができ、また、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
さらに、金属ガスケット１０は、第一密閉部２１の気密性が第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるので、第一シール部１１３及び第三シール部１１４によって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。また、第二シール部１１５及び第四シール部１１６が、補足的にシールすることなどによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の金属ガスケット１０によれば、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
【００２９】
［第二実施形態］
図５は、本発明の第二実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。
図５において、本実施形態の金属ガスケット１０ａは、上述した第一実施形態の金属ガスケット１０と比べると、柱状部１１ａの内周面中央に円周溝１２ａが形成されており、第二シール部１１５ａ及び第四シール部１１６ａが、柱状部１１ａの一端面の外側縁部及び他端面の外側縁部にそれぞれ形成された点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、金属ガスケット１０とほぼ同様としてある。
したがって、図５において、図１、２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３０】
本実施形態の金属ガスケット１０ａは、ほぼ円筒状に形成された柱状部１１ａと、この柱状部１１ａの内周面中央に形成された円周溝１２ａとを備えている。
また、上記の柱状部１１ａは、後述するように、変形可能に形成されている。
柱状部１１ａは、円周溝１２ａが形成されることによって、一端側円板部１１１ａ及び他端側円板部１１２ａを有している。すなわち、一端側円盤部１１１ａは、柱状部１１ａの一端側の外側の部分から全周にわたって径方向内側に、片持梁状に延びており、他端側円盤部１１２ａは、柱状部１１ａの他端側の外側の部分から全周にわたって径方向内側に、片持梁状に延びている。
また、円周溝１２ａの断面形状は、ほぼ長円を二等分した形状としてある。
【００３１】
金属ガスケット１０ａは、柱状部１１ａの一端面で形成される第一面ＰＬ１に、第一対象物Ｂ１（図示せず）と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部１１３ａ及び第二シール部１１５ａが設けられている。
また、金属ガスケット１０ａは、柱状部１１ａの他端面で形成される第二面ＰＬ２に、第二対象物Ｂ２（図示せず）と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部１１４ａ及び第四シール部１１６ａが設けられている。
さらに、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａは、柱状部１１ａの軸方向において、円周溝１２ａと重なっている。すなわち、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａは、変形可能な一端側円板部１１１ａ及び他端側円板部１１２ａ上にそれぞれ形成されている。
【００３２】
上記の第一シール部１１３ａは突条に形成されており、第二シール部１１５ａは、後述するように、突条の第一シール部１１３ａが第一対象物Ｂ１によって押圧されたときに、柱状部１１ａの一端面の一部、すなわち、本実施形態では、一端側円板部１１１ａが変形することによって、柱状部１１ａの一端面の外側縁部に形成される。
また、第三シール部１１４ａは突条に形成されており、第四シール部１１６ａは、後述するように、突条の第三シール部１１４ａが第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、柱状部１１ａの他端面の一部、すなわち、本実施形態では、他端側円板部１１２ａが変形することによって、柱状部１１ａの他端面の外側縁部に形成される。
【００３３】
ここで、好ましくは、第一実施形態とほぼ同様に、突条の第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａは、柱状部１１ａの一端面及び他端面に、径方向断面山形にそれぞれ形成され、この山形の断面頂部幅Ｗ（図５（ｂ）参照）は、山形の高さＨより短く形成してあるとよい。これにより、上記実施形態とほぼ同様の効果を発揮することができる。
【００３４】
また、好ましくは、第一実施形態とほぼ同様に、第一シール部１１３ａと第二シール部１１５ａをほぼ同心円状に形成し、第三シール部１１４ａと第四シール部１１６ａもほぼ同心円状に形成するとよい。これにより、上記実施形態とほぼ同様の効果を発揮することができる。
【００３５】
また、好ましくは、第一実施形態とほぼ同様に、金属ガスケット１０ａは、第一シール部１１３ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部（図示せず）の気密性が、第二シール部１１５ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部（図示せず）の気密性よりも高くなるように構成してあるとよい。
また、第三シール部１１４ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部（図示せず）の気密性が、第四シール部１１６ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部（図示せず）の気密性よりも高くなるように構成してあるとよい。
このようにすると、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。さらに、第二シール部１１５ａ及び第四シール部１１６ａが、補足的にシールすることによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。また、第一シール部１１３ａ及び第二シール部１１５ａが第一対象物Ｂ１と接触し、第三シール部１１４ａ及び第四シール部１１６ａが第二対象物Ｂ２と接触することによって、シールされているときの金属ガスケット１０ａが安定し、圧力変動や振動などに対するシールの信頼性を向上させることができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、第一密閉部の気密性が、第二密閉部の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部の気密性が、第四密閉部の気密性よりも高くなるように構成してあるが、これに限定されるものではない。
たとえば、第一密閉部の気密性が、第二密閉部の気密性とほぼ同じ、あるいは、第二密閉部の気密性よりも低くなるように構成したり、第三密閉部の気密性が、第四密閉部の気密性とほぼ同じ、あるいは、第四密閉部の気密性よりも低くなるように構成してもよい。
すなわち、第一実施形態とほぼ同様に、たとえば、図示してないが、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａだけを有するものと比べると、パーティクルの噛み込みによるシール不良のリスクを約１／２に低減できるので、この点においても、シールの信頼性を向上させることができる。
【００３７】
次に、上記構成の金属ガスケット１０ａは、第一実施形態とほぼ同様に、一対の対象物間に挟んで圧縮して用いる。
すなわち、図示してないが、第一シール部１１３ａと第一対象物Ｂ１とが接触することによって、第一密閉部が形成され、また、突条の第一シール部１１３ａが第一対象物Ｂ１によって押圧されることにより、一端側円盤部１１１ａの内周部が第二対象物Ｂ２の方向に変形し、第一対象物Ｂ１と接触する第二シール部１１５ａを形成し、これにより、第二シール部１１５ａと第一対象物Ｂ１との接触した部分が第二密閉部となる。
また、同様に、第三シール部１１４ａと第二対象物Ｂ２とが接触することによって、第三密閉部が形成され、また、突条の第三シール部１１４ａが第二対象物Ｂ２によって押圧されることにより、他端側円盤部１１２ａの内周部が第一対象物Ｂ１の方向に変形し、第二対象物Ｂ２と接触する第四シール部１１６ａを形成し、これにより、第四シール部１１６ａと第二対象物Ｂ２との接触した部分が第四密閉部となる。
【００３８】
すなわち、金属ガスケット１０ａは、上述したように、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａにおいて、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができ、また、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
さらに、金属ガスケット１０ａは、第一密閉部の気密性が第二密閉部の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部の気密性が、第四密閉部の気密性よりも高くなるように構成してあるので、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。また、第二シール部１１５ａ及び第四シール部１１６ａが、補足的にシールすることなどによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の金属ガスケット１０ａによれば、第一実施形態とほぼ同様に、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
【００４０】
「実施例１」
実施例１として、上記第一実施形態の金属ガスケット１０に対して、有限要素法を用いて応力解析を行った。次に、この実施例について、図面を参照して説明する。
図６は、本発明の実施例１にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
応力解析を行った金属ガスケット１０の形状は、図６（ａ）に示す形状とほぼ同様としてあり、金属ガスケット１０の材料の物性値として、ＳＵＳ３１６Ｌの物性値を用いた。
また、金属ガスケット１０は、図４に示すように、第一対象物Ｂ１の第一当接面Ｂ１１と第二対象物Ｂ２の第一当接面Ｂ２１によって挟まれた状態で、シールされるものとした。
【００４１】
応力解析の結果は、図６（ｂ）に示すように、金属ガスケット１０は変形し、第一シール部１１３、第三シール部１１４、第二シール部１１５及び第四シール部１１６から鋭利に飛び出た部分が、各応力分布を示しており、飛び出る量が大きいほど大きな応力が発生していることを示している。
この応力解析より、金属ガスケット１０は、第一シール部１１３と第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１の気密性が、第二シール部１１５と第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなり、また、第三シール部１１４と第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３の気密性は、第四シール部１１６と第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなることが分かった。
また、最大面圧、すなわち、第一シール部１１３及び第三シール部１１４における最大面圧を、例えば、２１５０ＭＰａとすることもでき、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができることが分かった。
【００４２】
「実施例２」
実施例２として、上記第二実施形態の金属ガスケット１０ａに対して、有限要素法を用いて応力解析を行った。この実施例２について、図面を参照して説明する。
図７は、本発明の実施例２にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
応力解析を行った金属ガスケット１０ａの形状は、図７（ａ）に示す形状とほぼ同様としてあり、他の条件は、実施例１とほぼ同様とした。
【００４３】
応力解析の結果は、図７（ｂ）に示すように、金属ガスケット１０ａは変形し、第一シール部１１３ａ、第二シール部１１５ａ、第三シール部１１４ａ及び第四シール部１１６ａから鋭利に飛び出た部分が、各応力分布を示しており、飛び出る量が大きいほど大きな応力が発生していることを示している。
この応力解析より、金属ガスケット１０ａは、第一シール部１１３ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部の気密性が、第二シール部１１５ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部の気密性よりも高くなり、また、第三シール部１１４ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部の気密性は、第四シール部１１６ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部の気密性よりも高くなることが分かった。
また、最大面圧、すなわち、第一シール部１１３ａ及び第三シール部１１４ａにおける最大面圧を、例えば、１３２１ＭＰａとすることもでき、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができることが分かった。
【００４４】
以上、本発明の金属ガスケットについて、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係る金属ガスケットは、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、円周溝１２、１２ａの断面形状は、ほぼ長円を二等分した形状としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、矩形状、三角形状、又は、ほぼ楕円を二等分した形状などとしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１０、１０ａ  金属ガスケット
１１、１１ａ  柱状部  
１２、１２ａ  円周溝  
２１  第一密閉部
２２  第二密閉部  
２３  第三密閉部  
２４  第四密閉部  
１１１、１１１ａ  一端側円盤部  
１１２、１１２ａ  他端側円盤部
１１３、１１３ａ  第一シール部  
１１４、１１４ａ  第三シール部
１１５、１１５ａ  第二シール部
１１６、１１６ａ  第四シール部
ＰＬ１  第一面
ＰＬ２  第二面
Ｂ１  第一対象物
Ｂ１１  第一当接面
Ｂ１２  第二当接面
Ｂ２  第二対象物
Ｂ２１  第一当接面
Ｂ２２  第二当接面
ＬＴ  リテーナ  
【要約】
【課題】トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる金属ガスケットの提供を目的とする。
【解決手段】金属ガスケット１０は、円筒状に形成された柱状部１１と、この柱状部１１の周面中央に形成された円周溝１２とを備え、第一シール部１１３及び第三シール部１１４は突条に形成され、第二シール部１１５は柱状部１１の一端面が変形することによって形成され、第四シール部１２４は柱状部１１の他端面が変形することによって形成される。
【選択図】  図２【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】
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