(57)【要約】【課題】断面形状が波形のシール部を有する金属ガスケットを、フランジ配管等のシール対象への組付けやメンテナンスといった作業が簡単で楽に行え、熟練者でなくても扱い易く作業性に優れるものとして提供する【解決手段】同心円状の波型形状に形成されたシール部７を有する板材製で環状の金属ガスケットＧにおいて、シール部７の外径側に平坦面状の外周部９を連設し、外周部９に、シール対象１，１どうしをガスケット介装状態で相対固定するための複数のボルト５を通す挿通部Ｓを設け、挿通部Ｓは、円孔における外径側の一部が開放された形状を呈する切欠きに構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円又はほぼ同心円状の波型形状に形成されたシール部を有する板材製で環状の金属ガスケットであって、
前記シール部の外径側に平坦面状の外周部を連設し、前記外周部に、シール対象どうしをガスケット介装状態で相対固定するための複数のボルトを通す挿通部を設け、前記挿通部は、円孔における外径側の一部が開放された形状を呈する切欠きに構成されている金属ガスケット。
【請求項２】
前記外周部の外径は、前記シール対象のシール面の外径と略同一又は若干小さい値に設定されている請求項１に記載の金属ガスケット。
【請求項３】
前記シール部の少なくとも片面が膨張黒鉛で覆われている請求項１又は２に記載の金属ガスケット。
【請求項４】
前記膨張黒鉛の外径は、前記ボルトに接触可能となるように前記切欠きに張出し形成されている請求項３に記載の金属ガスケット。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の金属ガスケットの製造方法であって、プレス加工によって前記切欠きが形成される切欠き形成工程の後に、プレス加工によって前記シール部が形成されるコルゲート形成工程を行わせる金属ガスケットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フランジ配管どうしの接続箇所やバルブ等の流体機器と配管との接続箇所等に用いられる金属ガスケット並びにその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属ガスケットは、きわめて高い圧力や温度に対して用いられるものであり、最低限界面圧力が高く大きな締付力を必要とすることから、通常は複数のボルトを用いて締付固定する手段が採られる。そのシール部の断面形状から平形、波形、のこ歯形等種々のものが知られている。そのなかで、液体等の流体配管システム等において用いられる波形の金属ガスケットに関して、波の数の少ないものとしては、例えば特許文献１において開示されるように、エンジンにおけるシリンダとシリンダヘッドとの間に介装されるものが知られている。
【０００３】
断面が波形の金属ガスケット（「コルゲートガスケット」とも呼ばれる）は、金属薄板を同心円状の波形に加工して、接触圧力をより取ることができるとともに、金属のバネ効果を加味してシール性も向上させることができるものである。そして、金属製でありながら比較的低い締付圧力で充分にシール機能が得られ、かつ、耐熱性も有するという特徴を持っており、バルブ等の流体機器にもよく使用される金属ガスケットとして広く認識されている。
【０００４】
そして、波の数の多いものとしては、図６に示すように、例えば流体の漏れ防止用としてフランジ配管どうしの間に介装される金属ガスケットｇが挙げられる。この図６に示す金属ガスケットｇは、フランジ配管３１，３１の内部流路ｗの径と同等の内径を持つ中心孔３８と、取付け用のボルト３５に干渉しない程度の外径とを有する円環状で、かつ、断面が同心円（又はほぼ同心円）状の波型形状（図２を参照）に形成されたシール部３７を有する鋼板プレス製のものに構成されている。
【０００５】
金属ガスケットの組付けに際しては、各フランジ面３３間にガスケットｇを配した状態で、対向配置される一対のフランジ配管３１，３１のフランジ部３２，３２（ボルト用孔３２ａ，３２ａ）に亘ってボルト３５を挿通してナット３６締めすることになるのであるが、図６に示す従来のものでは、フランジ部３２の径ｍに比べて金属ガスケットｇの径ｎが小さいので、組付け時に金属ガスケットｇを内部流路ｗの中心に合致させるのが難しいとともに、金属ガスケットｇとボルト３５とを同時に保持しなければならないこともあるため、作業性は芳しいものではなく、その作業には熟練を要するものであった。
【特許文献１】特開２００５−９０６９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、断面形状が波形のシール部を有する金属ガスケットを、フランジ配管等のシール対象への組付けやメンテナンスといった作業が簡単で楽に行え、熟練者でなくても扱い易く作業性に優れるものとして提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に係る発明は、同心円又はほぼ同心円状の波型形状に形成されたシール部７を有する板材製で環状の金属ガスケットにおいて、
前記シール部７の外径側に平坦面状の外周部９を連設し、前記外周部９に、シール対象１，１どうしをガスケット介装状態で相対固定するための複数のボルト５を通す挿通部Ｓを設け、前記挿通部Ｓは、円孔における外径側の一部が開放された形状を呈する切欠きに構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の金属ガスケットにおいて、前記外周部９の外径は、前記シール対象１のシール面３の外径と略同一又は若干小さい値に設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の金属ガスケットにおいて、前記シール部７の少なくとも片面が膨張黒鉛７Ｂで覆われていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の金属ガスケットにおいて、前記膨張黒鉛７Ｂの外径は、前記ボルト５に接触可能となるように前記切欠きＳに張出し形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の金属ガスケットの製造方法において、プレス加工によって前記切欠きＳが形成される切欠き形成工程の後に、プレス加工によって前記シール部７が形成されるコルゲート形成工程を行わせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項において説明するが、シール部の外径側に平坦面状の外周部を形成することにより、その外周部を手指等で操作することが可能になる。つまり、外周部を摘んだり、外周の二箇所を挟持したりして、シール対象どうしの間に挿入する操作や、その挿入した状態でシール対象からボルトを挿通部に通す操作が、従来の金属ガスケットに比べて行い易いものとなり、金属ガスケットをシール対象の所定の位置に配置させる操作が容易化されるようになる。しかも、挿通部を単なる孔とした場合には、その孔を形成するためのプレス加工によって孔の外周側における径方向の幅の狭い部分が波打つように変形して使い物にならないが、本発明では開放状の切欠きとすることで内部応力を除去して平坦な状態が維持でき、廉価で生産性に優れるプレス加工を問題なく用いることが可能になる。
【００１３】
その結果、加工上の制約や不都合を伴うことが無いようにしながら、断面形状が波形のシール部を有する金属ガスケットを、フランジ配管等のシール対象への組付けやメンテナンスといった作業が簡単で楽に行え、熟練者でなくても扱い易く作業性に優れるものとして提供することができる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、金属ガスケットの外径がシール対象のシール面外径と略同一又は若干小さい値とされているので、締付けによる圧縮変形が生じても、ガスケットがシール対象よりも外径方向に飛出すことが無い。そして、シール対象間において外周部の外周が目視可能になるから、金属ガスケットをフランジ面の中心といった所定箇所に位置させる操作がより容易化されるとともに、外周部を押したり引張ったりすることで容易に取外すことができるようになる利点がある。
【００１５】
請求項３の発明によれば、シール部の少なくとも片面が膨張黒鉛で覆われているので、シール性や耐熱性がより向上して、ガスケットとしての基本性能を無理なく向上する合理的な金属ガスケットを提供できる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、ボルトの挿通操作のし易さや挿通部の寸法誤差吸収のために切欠きを大きめとしながらも、ボルトを通せば、ボルトが膨張黒鉛の外周部を変形させて食い込んで接触する状態となって、金属ガスケットをシール対象に対する所定の位置に合わせる調針作用を強化させることが可能になるとともに、ガスケットの内周部とボルトとが直接に当接することによる異音発生も回避可能となる利点がある。
【００１７】
請求項５の発明によれば、これも詳しくは実施形態の項にて説明するが、コルゲート形成工程の前に切欠き形成工程を行うことにより、断面波形のシール部をプレス成形することによってガスケット外周側が歪み易くなる悪影響を回避することができ、加工精度の芳しいものとしながらプレス加工によって金属ガスケットを生産性に優れる状態で作成できるようになる製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明による金属ガスケット及びその製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は金属ガスケットの正面図、図２は金属ガスケットの側面図、図３はシール対象への組付け状態を示す分解斜視図、図４，５は金属ガスケットの製造方法を示す作用図である。尚、図６は従来の金属ガスケットを示す斜視図である。
【００１９】
〔実施例１〕
図２，図３にフランジ配管１，１どうしの接続構造部Ａが示されている。この接続構造部Ａは、各フランジ配管１の端部である一対のフランジ部２，２と、それらの端面であるシール面３，３の間に介装される金属ガスケットＧと、複数のボルト５及びナット６とで構成されている。各フランジ配管１の夫々には円管状の内部流路ｗが形成されており、それら内部流路ｗどうしが、金属ガスケットＧにおけるシール部７の内径側部分である孔８を介して漏れることなく連通接続されるようになっている。なお、図２は締付前の状態を示しており、各ボルト５を規定トルクで締付た場合には、図示は省略するが、シール部７が圧縮されて平らな状態になってフランジ部２，２どうしがより接近した状態になる。
【００２０】
金属ガスケットＧは、図１〜図３に示すように、同心円（ほぼ同心円状でも良い）状の波型形状に形成された内周部７Ａと、その両側に貼着（接着）によって一体化される膨張黒鉛シート７Ｂ，７Ｂとから成るシール部７を有するステンレス鋼板等の金属板材製で環状のガスケットである。シール部７の外径側には、平坦面状で装脱操作用の外周部９が連設されており、その外周部９に、フランジ配管（シール対象の一例）１，１どうしをガスケット介装状態で相対固定するための四本のボルト５を通す挿通部Ｓが設けられている。挿通部Ｓは、円孔における外径側の一部が開放された形状を呈する切欠きであり、詳しくは、円孔部１０と連通部１１とを備えて孔８の中心Ｐの放射線Ｘに関して対照となる形状に形成されている。
【００２１】
外周部９の外径Ｄは、フランジ部２のシール面３の外径ｄと略同一又は若干小さい値に設定されている。これにより、外周部９の表裏面を手指で摘んで、或いは外周部９の外周
の二箇所を手指等で挟んで支持して、対向配置されるフランジ部２，２どうしの間に挿入する操作や、その挿入した状態でいずれかのフランジ部２のボルト用孔２ａからボルト５を挿通部Ｓに通す操作が、図６に示す従来の金属ガスケットに比べて遥かに行い易いものとなっている。そして、フランジ部２，２間の外周部９は目視できるようになるから、金属ガスケットをフランジ面３の中心位置に配置させる操作も容易化されるとともに、外周部９を押したり引張ったりすることで容易に取外すことができるようになる利点もある。
【００２２】
膨張黒鉛シート７Ｂは、波形の内周部７Ａの表面形状に沿う断面が波形で円環状のものに形成されており、その外径Ｌは、フランジ部２のボルト用孔２ａに通された状態のボルト５に（詳しくは、ネジ山部分又は本体棒外周部分に）接触可能となるように切欠きＳに張出し形成される値に設定されている。つまり、図１に示すように、見た目には膨張黒鉛シート７Ｂの外周が切欠きＳの円孔部１０に食み出す状態に形成されている。
【００２３】
このように、膨張黒鉛シート７Ｂの径をやや大きい目に設定することにより、ボルト５の挿通操作のし易さや、寸法誤差吸収のために円孔部１０を大きい目の径としながらも、ボルト５を挿通部Ｓに通せば、ボルト５が膨張黒鉛シート７Ｂの外周部を変形させて食い込んで接触する状態となり、金属ガスケットＧを所定の位置に合わせる調針作用を強化させることが可能になるとともに、内周部７Ａとボルト５とがダイレクトに当接することが規制され、金属材どうしの接触による異音発生を回避可能となる利点が得られる。
【００２４】
ところで、ボルト沿う通用の挿通部Ｓが、円孔のような閉ループ状ではなく切欠きに形成されているのは次のような理由による。即ち、従来の波形金属ガスケットの有する前記課題をクリヤするために、まず、持ち易く、又フランジ部間において外から見え易くすべく図６に示す金属ガスケットの外径をサイズアップすることが考えられた。この場合、ボルトに干渉するので、サイズアップされた外周部にボルト挿通用の孔（一般的な閉ループ状の円孔）を形成する手段が試されたのである。
【００２５】
金属板の形状加工を行うには、一般的には生産性に優れるプレス加工が採られ、その加工順序としては、シール部の波形を形成する波形加工と複数のボルト挿通用孔を形成するボルト孔加工とが同時に行われる成形手段や、これら波形加工とボルト孔加工とが互いに時間をずらして各別に行う成形手段等が採られるが、いずれにしても一般的な精度によるプレス加工では、ボルト挿通用孔の外周側部分、即ち径方向幅の狭い繋がり部分（図１における連通部１１に相当する部分）が無視できない位に波打つように変形してしまい、使い物にならないことが分った。その原因としては、繋がり部分の幅が狭く剛性に乏しいこと以外に、シール部の波形を形成することによって金属板材が面に沿う方向に引張られることも影響するように思われる。
【００２６】
上記不都合を解消するには、前記繋がり部分の幅寸法を十分広くして剛性を上げられるよう、金属がスケットの外径を更にサイズアップする必要があるが、それではシール対象であるフランジ部２より大径化するのでやはり実現は困難である。そこで、図１等に示すように、ボルト挿通用穴の外径側部分を削除して外部貫通状態にすること、即ち、円孔部１０と連通部１１とで成る切欠きＳとすることが想起された。この手段では、繋がり部分が取り除かれることによって、プレス加工に起因して波打ち変形しようとする内部応力が逃がされるようになり、平坦な形状が維持されることが知見されたのである。これによれば外径を徒に大きくする必要もないので、通常精度のプレス加工によって実用上で問題のない波形の金属ガスケットが具現化されたのである。
【００２７】
次に、実施例１による金属ガスケットＧの製造方法の一例について説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ステンレス鋼板や圧延鋼板等の平板材２１から、打抜き加工等によって円形の素材２２を得る。尚、円孔２１ａは既に打ち抜かれた後の孔である。次に、図４（ｂ）に示すように、素材２２にプレス加工を施して、単一の中心孔８と４箇所の切欠き（挿通部）Ｓとが打抜き形成された中間材２３を作成する第１処理工程（切欠き形成工程の一例）を行う。
【００２８】
そして、図５（ａ）に示すように、中間材２３の内径側部分にプレス加工を行い、断面が波形の内周部７Ａを作成するコルゲート形成工程を行う。内周部７Ａが作成されたら、図５（ｂ）に示すように、内周部７Ａの表裏の両面に、円環状の膨張黒鉛シート７Ｂを接着してシール部７とすることにより、波形の金属ガスケットＧが作成される。尚、上記金属ガスケットＧの製造方法としては、例えば素材２２の打抜き時に中心孔８も同時に作成する手段や、切欠き（挿通部）Ｓと内周部７Ａとを同時にプレス加工する手段も可能であり、前述の作成手順には限定されない。また、平らな形状の内周部７Ａに膨張黒鉛シート７Ｂを貼着してから、プレス加工によって断面波形のシール部７を形成する手段も可能である。
【００２９】
〔別実施例〕
挿通部Ｓの形状は、ボルト５を通したときに金属ガスケットＧの中心Ｐに対する周方向の位置（角度位置）が定まるものであれば良く、例えば、外径側に大きく開くＶ字状やＵ字状の切欠きでも良い。但し、実施例１にようにボルト５との相対横移動による抜出しを防止する条件を加えるのであれば、連通部１１の幅寸法がボルト５の径よりも小さいようにすれば良く、挿通部Ｓの形状は図１等に示されるものには限定されない。
【００３０】
膨張黒鉛シート８は内周部７Ａに片面だけに一体化される構成でも良く、また、その外径は外周部９の外径に一致する大きなものや、外周が挿通部Ｓを通る大きさのもの、或いは、挿通部Ｓに到達しない小径のもので良い。挿通部Ｓは３箇所や５箇所等、４箇所以外の複数箇所でも良い。外周部９の形状は、正多角形や星形等、円形以外のものでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例１による配管用ガスケットの正面図
【図２】図１のガスケットの断面図
【図３】フランジ配管への実装状況を示す分解斜視図
【図４】図１のガスケット製造方法を示し、（ａ）は第１打抜き工程、（ｂ）は第２打抜き工程
【図５】図１のガスケット製造方法を示し、（ａ）はガスケット部形成工程、（ｂ）は仕上げ工程
【図６】従来のガスケット及び実装状況を示す斜視図
【符号の説明】
【００３２】
１          シール対象
３          シール面
５          ボルト
７          シール部
７Ｂ        膨張黒鉛
９          外周部
Ｓ          挿通部、切欠き
【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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