(57)【要約】【課題】シール性を損なうことなく放熱性を向上させることができるガスケットを提供する。【解決手段】ガスケット１は、インナープレート１１と、該インナープレート１１の表面（上面及び下面）に形成されるコーティング層１２とを有している。コーティング層１２内部には該コーティング層１２の材料（ニトリルゴム）よりも高い熱伝導率を有する添加材１３（黒鉛）が添加されている。添加材１３は球状をなすものであり、添加材１３の粒径ｄはコーティング層１２の厚さｔ以上とされる。すなわち、添加材１３はその一端がコーティング層１２の表面に露出するとともに他端がインナープレート１１の表面に接触している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットであって、芯板と、該芯板の表面に形成されるシール膜とを有するガスケットにおいて、
前記シール膜内部には該シール膜の材料よりも高い熱伝導率を有する添加材が添加されるとともに、前記添加材はその一端が前記シール膜の表面に露出するとともに他端が前記芯板の表面に接触してなる
ことを特徴とするガスケット。
【請求項２】
請求項１に記載のガスケットにおいて、
前記添加材は略粒状をなすものであり、
前記添加材の粒径は前記シール膜の厚さ以上とされてなる
ことを特徴とするガスケット。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のガスケットにおいて、
前記添加材は、前記一対のフランジ及び芯板よりも低い硬度を有する材料からなり、前記一対のフランジの間に当該ガスケットが組み付けられた状態において変形可能とされてなる
ことを特徴とするガスケット。
【請求項４】
請求項３に記載のガスケットにおいて、
前記添加材は黒鉛とされてなる
ことを特徴とするガスケット。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のガスケットにおいて、
前記一対のフランジは内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックとされてなることをその要旨としている
ことを特徴とするガスケット。
【請求項６】
請求項５に記載のガスケットにおいて、
前記内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関とされ、
前記添加材は当該ガスケットにおけるシリンダボア間に対応する部位にのみ添加されてなる
ことを特徴とするガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載のガスケットがある。特許文献１に記載のガスケットは、内燃機関のシリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介設されている。
ガスケットの芯板の表面には樹脂からなるシール膜が設けられている。シリンダブロック及びシリンダヘッドの合わせ面に存在する微視的な凹凸に応じてシール膜が変形することによって、これら合わせ面とガスケットとの間の間隙が埋められることでシール性が維持されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平１―６００７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、こうしたシール膜は当該芯板に比べて熱伝導率が低い材料（例えばニトリルゴム等の樹脂）によって形成されている。そのため、こうしたシール膜の存在に起因してシリンダブロックの熱がシリンダヘッドに伝達されにくくなることから、特にシリンダボアの温度が上昇する一因となっている。その結果、オイル消費量が増大するといった問題や、シリンダボア壁の耐久性が低下するといった問題が生じるおそれがある。また、特に燃焼熱が集中しやすいシリンダボア間の温度が高くなることで、シリンダボアが熱変形するとピストンが往復動する際のフリクションが増大するといった問題が生じるおそれがある。
【０００５】
これに対して、例えば樹脂のシール膜に代えて芯板の表面に熱伝導率の高い黒鉛からなるシートを接着することが考えられる。しかしながら、ガスケット表面から黒鉛が剥離しやすく、シール性が損なわれるといった問題が生じる。
【０００６】
尚、こうした問題は、内燃機関のガスケットに限られるものではなく、互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットであれば概ね共通して生じ得るものである。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール性を損なうことなく放熱性を向上させることのできるガスケットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、互いに対向配置される一対のフランジの間に介設されるガスケットであって、芯板と、該芯板の表面に形成されるシール膜とを有するガスケットにおいて、前記シール膜内部には該シール膜の材料よりも高い熱伝導率を有する添加材が添加されるとともに、前記添加材はその一端が前記シール膜の表面に露出するとともに他端が前記芯板の表面に接触してなることをその要旨としている。
【０００９】
同構成によれば、一対のフランジの間にガスケットが組み付けられると、添加材の一端がフランジ表面に接触するとともに他端がガスケットの芯板表面に接触することとなる。このため、フランジ表面とガスケットの芯板との間での熱の伝達が、シール膜の材料よりも高い熱伝導率を有する添加材によって直接的に行なわれるようになる。従って、シール性を損なうことなくガスケットの放熱性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガスケットにおいて、前記添加材は略粒状をなすものであり、前記添加材の粒径は前記シール膜の厚さ以上とされてなることをその要旨としている。
【００１１】
添加材が略粒状をなすものにあっては、上記構成のように、添加材の粒径をシール膜の厚さ以上とすれば、添加材の一端がシール膜の表面に露出するとともに他端が芯板の表面に接触してなるといった請求項１に係る発明を容易に具現化することができる。
【００１２】
ちなみに、添加材としてその粒径がシール膜の厚さよりも極めて小さいものを添加した場合には、熱伝導率の高い添加材が添加されることによってある程度はシール膜全体としての放熱性が高められる。しかしながら、膜厚方向に熱が移動する際に低熱伝導率のシール材と高熱伝導率の添加材とを交互に通過する構造となることから、ガスケット全体としての放熱性を更に向上させようとすると自ずと限界がある。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のガスケットにおいて、前記添加材は、前記一対のフランジ及び芯板よりも低い硬度を有する材料からなり、前記一対のフランジの間に当該ガスケットが組み付けられた状態において変形可能とされてなることをその要旨としている。
【００１４】
同構成によれば、一対のフランジの間にガスケットが組み付けられると、添加材はガスケットの芯板とフランジとによって圧縮荷重を受けることで変形するようになる。このため、フランジとガスケットとの間に添加材を配置することに起因して間隙が生じることを抑制することができる。また、一対のフランジ及び芯板に比べて添加材の硬度が低いため、添加材によってフランジや芯板が変形することもない。従って、フランジとガスケットとの間におけるシール性についてもこれを良好に維持することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のガスケットにおいて、前記添加材は黒鉛とされてなることをその要旨としている。
黒鉛は高い熱伝導率を有するとともに圧縮荷重に対して容易に変形する材料であることから、請求項３に記載の発明を好適に具現化することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のガスケットにおいて、前記一対のフランジは内燃機関のシリンダヘッド及びシリンダブロックとされてなることをその要旨としている。
【００１７】
同構成によれば、シリンダブロックとシリンダヘッドとの間における熱の移動をガスケットを通じて好適に促進することができる。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のガスケットにおいて、前記内燃機関は複数の気筒を有する多気筒内燃機関とされ、前記添加材は当該ガスケットにおけるシリンダボア間に対応する部位にのみ添加されてなることをその要旨としている。
【００１８】
複数の気筒を有する多気筒内燃機関にあっては、特に燃焼熱が集中しやすいシリンダボア間の温度が高くなりやすい。そのため、ガスケット表面全体に添加材を添加した場合には、ガスケットの放熱性を全体にわたって高めることはできるものの、シリンダボア間に対応する部位が他の部位に比べて高温となることには変わりがなく、これら部位間での温度差を小さくすることができないおそれがある。
【００１９】
この点、上記構成によれば、添加材がガスケットにおけるシリンダボア間に対応する部位にのみ添加されていることから、当該部位の放熱性を高めてシリンダボア間における温度上昇を好適に抑制することができる。また、当該部位以外の部位には添加材が添加されていないことから、上記部位間での温度差についてもこれを好適に小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態について、シリンダヘッドガスケットの平面構造を示す平面図。
【図２】シリンダヘッドガスケットの断面構造を示す断面図。
【図３】同実施形態のシリンダヘッドガスケットを中心とした断面構造を模式的に示す断面図であって、（ａ）ガスケットに圧縮加重が作用していない状態を示す断面図、（ｂ）ガスケットに圧縮加重が作用している状態を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図１〜図３を参照して、本発明に係るガスケットを直列４気筒式ガソリン機関のシリンダヘッドガスケット（以下、単にガスケット１と称する）として具体化した一実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、ガスケット１には機関の４つのシリンダボアにそれぞれ対応して４つのシリンダボア用孔１ａが形成されている。
図２に示すように、ガスケット１は、ステンレス鋼により形成されたインナープレート１１と、このインナープレート１１の両面全体にそれぞれ塗布されるニトリルゴムからなるコーティング層１２とを有している。ここで、インナープレート１１の厚さは２００μｍであるのに対し、片側のコーティング層１２の厚さｔは２５μｍとされている。
【００２３】
また、特に図１において斜線にて示す部位、すなわちガスケット１の孔縁部１ｂにおいてシリンダボア間に対応する添加部位１ｃには、図３（ａ），（ｂ）に併せ示すように、コーティング層１２内部に該コーティング層１２の材料（ニトリルゴム）の熱伝導率λｃよりも高い熱伝導率λｆを有する添加材１３が添加されている。この添加材１３は球状をなす黒鉛（グラファイト）であり、シリンダブロック３０及びシリンダヘッド４０（いずれもアルミニウム合金）よりも低い硬度を有している。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、ガスケット１に圧縮荷重が作用していない状態において、添加材１３の粒径ｄはコーティング層１２の厚さｔ以上とされている（ｄ≧ｔ）。具体的には、添加材１３の粒径ｄは２５〜３０μｍとされており、コーティング層１２の厚さｔ（２５μｍ）の約１．０〜１．２倍とされている。
【００２５】
コーティング層１２に対する添加材１３の添加量を増やしていくと、これに伴ってガスケット１全体としての放熱性が高められる。ただし、ペースト状態であるときのニトリルゴム（コーティング層１２）に対して重量比で１５％以上の黒鉛（添加材１３）を添加してもガスケット１としての放熱性がそれ以上高くならないことが発明者によって実験を通じて確かめられている。従って、本実施形態のガスケット１では、ペースト状態であるときのコーティング層１２に対して重量比で１５％の添加材１３が添加されたものを採用している。
【００２６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
シリンダブロック３０の上面３１とシリンダヘッド４０の下面４１との間にガスケット１が組み付けられると、ガスケット１にはこれらシリンダブロック３０及びシリンダヘッド４０から圧縮荷重を受けることになる。この場合、図３（ｂ）に示すように、添加材１３は上記圧縮荷重を受けることで塑性変形するようになる。これにより、シリンダブロック３０側のコーティング層１２では添加材１３の下端がシリンダブロック３０の上面３１に接触するとともに上端がインナープレート１１の下面に接触することとなる。また、シリンダヘッド４０側のコーティング層１２では添加材１３の上端がシリンダヘッド４０の下面４１に接触するとともに下端がインナープレート１１の上面に接触することとなる。このため、シリンダブロック３０の上面３１とガスケット１のインナープレート１１の下面との間での熱の伝達及びインナープレート１１の上面とシリンダヘッド４０の下面４１との間での熱の移動がそれぞれ添加材１３によって直接的に行なわれるようになる。
【００２７】
以上説明した本実施形態に係るガスケットによれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）ガスケット１は、インナープレート１１と、該インナープレート１１の表面（上面及び下面）に形成されるコーティング層１２とを有している。コーティング層１２内部には該コーティング層１２の材料（ニトリルゴム）よりも高い熱伝導率を有する添加材１３が添加されている。添加材１３は球状をなすものであり、添加材１３の粒径ｄはコーティング層１２の厚さｔ以上とされている。すなわち、添加材１３はその一端がコーティング層１２の表面に露出するとともに他端がインナープレート１１の表面に接触している。
【００２８】
こうした構成によれば、シール性を損なうことなくガスケット１の放熱性を向上させることができ、シリンダブロック３０の熱をガスケット１を通じて速やかにシリンダヘッド４０に伝達することができる。
【００２９】
（２）添加材１３は、シリンダブロック３０及びシリンダヘッド４０（いずれもアルミニウム合金）よりも低い硬度を有する材料である黒鉛からなる。
こうした構成によれば、シリンダブロック３０の上面３１とガスケット１の下面との間、及びシリンダヘッド４０の下面４１とガスケット１の上面との間に添加材１３を配置することに起因して間隙が生じることを抑制することができる。また、シリンダブロック３０及びシリンダヘッド４０、並びにインナープレート１１に比べて添加材１３の硬度が低いため、添加材１３によってシリンダブロック３０の上面３１やシリンダヘッド４０の下面４１が変形することもない。従って、シリンダブロック３０或いはシリンダヘッド４０とガスケット１との間におけるシール性についてもこれを良好に維持することができる。
【００３０】
（３）添加材１３はガスケット１におけるシリンダボア間に対応する添加部位１ｃにのみ添加されている。
多気筒内燃機関にあっては、特に燃焼熱が集中しやすいシリンダボア間の温度が高くなりやすい。そのため、ガスケット表面全体に添加材を添加した場合には、ガスケットの放熱性を全体にわたって高めることはできるものの、シリンダボア間に対応する部位が他の部位に比べて高温となることには変わりがなく、これら部位間での温度差を小さくすることができないおそれがある。
【００３１】
この点、上記実施形態によれば、添加材１３がガスケット１におけるシリンダボア間に対応する添加部位１ｃにのみ添加されていることから、当該添加部位１ｃの放熱性を高めてシリンダボア間における温度上昇を好適に抑制することができる。また、当該添加部位１ｃ以外の部位には添加材１３が添加されていないことから、上記部位間での温度差についてもこれを好適に小さくすることができる。
【００３２】
尚、本発明に係るガスケットは、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記実施形態ではアルミニウム合金製のシリンダブロック３０及びシリンダヘッド４０について例示したが、これらシリンダブロック及びシリンダヘッドを鋳鉄製のものとしてもよい。
【００３３】
・上記実施形態では、コーティング層１２に対して重量比で１５％の添加材１３を添加するようにした。しかしながら、本発明に係る添加材の添加割合は上記割合に限定されるものではない。添加材の好ましい添加割合はコーティング層（シール膜）の材料や添加材の材料によって異なることから、ガスケットに要求される放熱性を加味して適宜設定することが望ましい。
【００３４】
・上記実施形態では、シリンダボア間に対応する添加部位１ｃのみに添加材１３が添加されるガスケット１、換言すれば添加部位１ｃ以外の部位には添加材１３が添加されないガスケット１について例示した。これに代えて、ガスケットの表面全体に添加材を添加する一方、シリンダボア間に対応する部位から離間するほど添加材の濃度が低くなるように添加材の分布を設定してもよい。こうしたガスケットによれば、ガスケットの温度が低い部位ほど添加材の濃度が低くされることから、ガスケットの各部位間での温度差を的確に小さくすることができる。また、シリンダボア間の温度上昇がそれほど問題にならない場合には、ガスケットの表面全体において添加材の添加濃度を均一に設定してもよい。この場合、ガスケットにシール膜及び添加材を形成することが容易にできる。
【００３５】
・上記実施形態では、インナープレート１１と、その両面（上面及び下面）に形成されるコーティング層１２によってガスケット１が構成されている。しかしながら、本発明に係るガスケットはこのようにガスケット１を１層のみで用いるものに限定されるものではなく、こうしたガスケットを複数枚積層して用いることも可能である。またこの場合には、各ガスケットの間に熱伝導率の高い板材（例えばステンレス鋼等の金属板）を介設することが望ましい。
【００３６】
・本発明に係るガスケットはガソリン機関のシリンダヘッドガスケットに限定されるものではない。他に例えばディーゼル機関のシリンダヘッドガスケットに対しても本発明を適用することはできる。また、本発明に係るガスケットはシリンダヘッドガスケットに限定されるものではない。要するに一対のフランジの間に介設されるものであれば、任意のガスケットに対して本発明を適用することが可能である。
【００３７】
・上記実施形態では、コーティング層１２がニトリルゴムによって形成されるものについて例示した。しかしながら、本発明に係るシール膜の材料はこれに限定されない。すなわち、他のゴム材料を含む樹脂材料を採用することもできる。
【００３８】
・上記実施形態では、黒鉛からなる添加材について例示したが、添加材の材料はこれに限定されるものではない。要するにシール膜の材料よりも高い熱伝導率を有するものであればよい。例えば、シール膜が樹脂材料である場合には、炭素の同素体（例えばダイヤモンド）、金属材料（例えば銅、アルミニウム）、セラミック材料（例えば酸化アルミニウム）等を採用すればよい。
【００３９】
・添加材の形状は上記実施形態において例示した球状（粒状）に限られるものではない。例えば黒鉛であれば片状黒鉛を採用することもできる。この場合も、添加材の一端がシール膜の表面に露出するとともに他端が芯板の表面に接触する形状を有していればよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…ガスケット、１ａ…シリンダボア用孔、１ｂ…孔縁部、１ｃ…添加部、１１…インナープレート（芯板）、１２…コーティング層（シール膜）、１３…添加材、３０…シリンダブロック、３１…上面、４０…シリンダヘッド、４１…下面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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