(57)【要約】【課題】高い温度に間欠的に曝される、および／または一部のみが高い温度に曝される場合でも、長期間にわたって芯材の劣化が生じにくく、長期間にわたって使用可能なメタルジャケット型ガスケットを提供する。【解決手段】芯材２０をメタルジャケット１６、１８で包み込んでなる、全被覆形のメタルジャケット型ガスケット１０であって、略中央に設けられた開口部２と、ボルト穴４とを有し、メタルジャケット１６の折り返しにより、開口部２を囲むグロメットＡ２２が形成されており、前記グロメットＡ２２が、別の金属薄板により形成されたグロメットＢ２４により覆われており、別の金属薄板により、ボルト穴４を囲むグロメットＣ２６が形成されている、メタルジャケット型ガスケット。【選択図】図１
2017048824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材をメタルジャケットで包み込んでなる、全被覆形のメタルジャケット型ガスケットであって、
略中央に設けられた開口部と、ボルト穴とを有し、
メタルジャケットの折り返しにより、開口部を囲むグロメットＡが形成されており、
前記グロメットＡが、別の金属薄板により形成されたグロメットＢにより覆われており、
別の金属薄板により、ボルト穴を囲むグロメットＣが形成されている、
メタルジャケット型ガスケット。
【請求項２】
グロメットＢがメタルジャケット型ガスケットの一方の面にて１〜２０ｍｍの幅ｄＢを有し、他方の面にて０．５〜５mmの幅ｄ’Ｂを有する、請求項１に記載のメタルジャケット型ガスケット。
【請求項３】
より高い温度の排気が通過する一または複数の高温排気管Ａと、より低い温度の排気が通過する一または複数の低温排気管Ｂとを、フランジおよびガスケットを介して一つの排気管Ｃに接続する排気管接続構造であって、
フランジは、そのフランジ面が重力が作用する方向と平行な面との間で０°〜７５°の角度αをなすように配置されており、
ガスケットが、請求項１または２に記載のメタルジャケット型ガスケットであり、
フランジ面を重力が作用する方向と平行となるように角度αだけ傾けたときに、フランジ面において、重力が作用する方向を下向き、および重力が作用する方向と直交する方向を左右方向としたときに、
少なくとも一つの高温排気管Ａが少なくとも出口部分にて、フランジ面に対して垂直な線に対して、下向きに０°より大きく６０°以下の角度で、および／または左向きもしくは右向きに、０°より大きく３０°以下の角度で傾斜しており、ならびに／あるいは
少なくとも一つの低温排気管Ｂが少なくとも出口部分にて、フランジ面に対して垂直な線に対して、上向きに０°より大きく６０°以下の角度で、および／または左向きもしくは右向きに、０°より大きく３０°以下の角度で傾斜している、
排気管接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不均一に高熱に曝される場合でも劣化が生じにくい、高耐熱性のメタルジャケット型ガスケットおよびこれを用いた排気管接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャー等を使用する内燃機関等、高い温度の流体を通過させる管を、別の管に接続する部分で用いるガスケットに対しては、高い耐熱性が求められる。そこで、出願人は、９００℃以上の高温での使用に耐えうるメタルジャケット型ガスケットを既に提案している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０３１６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタルジャケット型ガスケット（以下、単に「ガスケット」とも呼び、本明細書において特に断りのない限り、「ガスケット」はメタルジャケット型ガスケットを指す）は、芯材が薄い金属板で覆われた構成を有する。メタルジャケット型ガスケットの一例を図１１に示す。図１１に示すガスケットは、全面座管フランジ用の全面型ガスケット１００であり、接続される管との連通を確保する開口部１０２を有し、フランジおよび管と締結するためのボルト穴１０４を四隅に有する。図１１のガスケットは全被覆形のものであり、その断面は図１２に示すとおりのものである。図１２は、図１１の線分α−α’に沿って切断した部分断面図である。芯材１２０は、メタルジャケットの本体部材１０６と、メタルジャケットの蓋部材１０８によって包まれている。本体部材１０６は、開口部および外縁部にて折り返されている。ボルト穴１０４は打ち抜きにより形成されている。
【０００５】
ガスケットの耐熱性は芯材および金属薄板の耐熱性によって決定される。そのため、高温耐性が必要とされるガスケットは、耐熱性の高い芯材を、耐熱性の高い金属板（例えば、ＳＵＳ３１６、またはインコネル）で被覆して構成される。しかしながら、金属板それ自体が１１００℃程度の高温に耐えるものであっても、ガスケットの使用環境によっては、芯材の分解が生じて粉末状となる。粉末状となった芯材がボルト穴から漏れ出すと、その分だけ芯材が減少することとなり、芯材が減少した部分では芯材が及ぼす面圧が低下する。その結果、当該部分ではガスケットに加わる圧力が減少して流体の漏れが生じ、フランジが高温の流体の作用で変形する。そのような状態を招来するガスケットは、もはやガスケットとしての機能を果たし得ないものである。
【０００６】
特に、ガスケットが、ターボチャージャー等から排出される低温排気（例えば、２００〜３００℃程度であり、場合によっては最大で数百気圧という高圧である気体）と高温排気（例えば、８００〜１０００℃程度であり、場合によっては最大で数百気圧という高圧である気体）に交互に曝される、すなわち、高温環境と低温環境に繰り返し曝されると、芯材の分解がより進行する傾向にある。また、用途によっては、偏熱により、ガスケットの一部のみが、より高い温度に曝されることがある。その場合にも、一部の芯材の劣化がより進行して、やはりシール性が低下する。
【０００７】
本発明は、高い温度に間欠的に曝される、および／または一部のみが高い温度に曝される場合でも、長期間にわたって芯材の劣化が生じにくく、よって長期間にわたって使用可能な、メタルジャケット型ガスケットを提供することを目的とする。さらに、本発明は、そのようなメタルジャケット型ガスケットを用いて、高温排気と低温排気に同時に曝される接続部において、高温排気および低温排気がそれぞれ偏った流れを形成することを抑制し得る、排気管接続構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、芯材をメタルジャケットで包み込んでなる、全被覆形のメタルジャケット型ガスケットであって、
略中央に設けられた開口部と、ボルト穴とを有し、
メタルジャケットの折り返しにより、開口部を囲むグロメットＡが形成されており、
前記グロメットが、別の金属薄板により形成されたグロメットＢにより覆われており、
別の金属薄板により、ボルト穴を囲むグロメットＣが形成されている、
メタルジャケット型ガスケットを提供する。
【０００９】
本発明はまた別の要旨において、
より高い温度の排気が通過する一または複数の高温排気管Ａと、より低い温度の排気が通過する一または複数の低温排気管Ｂとを、フランジおよびガスケットを介して一つの排気管Ｃに接続する排気管接続構造であって、
フランジは、そのフランジ面が重力が作用する方向と平行な面との間で０°〜７５°の角度αをなすように配置されており、
ガスケットが、前記メタルジャケット型ガスケットであり、
フランジ面を重力が作用する方向と平行となるように角度αだけ傾けたときに、フランジ面において、重力が作用する方向を下向き、および重力が作用する方向と直交する方向を左右方向としたときに、
少なくとも一つの高温排気管Ａが少なくとも出口部分にて、フランジ面に対して垂直な線に対して、下向きに０°より大きく６０°以下の角度で、および／または左向きもしくは右向きに、０°より大きく３０°以下の角度で傾斜しており、ならびに／あるいは
少なくとも一つの低温排気管Ｂが少なくとも出口部分にて、フランジ面に対して垂直な線に対して、上向きに０°より大きく６０°以下の角度で、および／または左向きもしくは右向きに、０°より大きく３０°以下の角度で傾斜している、
排気管接続構造を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガスケットは、略中央に設けられた開口部にて二重にグロメットが形成されているため、高温の流体（特に気体）に対して高いシール性を示す。また、本発明のガスケットにおいては、ボルト穴にもグロメットが形成されているため、ボルト穴から高温の流体が侵入することが抑制されて、芯材の劣化が有効に防止される。さらに、グロメットの形成により、ガスケットの略中央から外周部に向かって、ガスケットの厚さに勾配が形成されるため、ガスケットの開口部付近で高い締付圧が加わっても、フランジの変形が緩和され、フランジの変形に起因する流体の漏れを抑制できる。
【００１１】
本発明の排気管接続構造は、高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂから排出される気体の経路が、フランジ面に対して垂直な線から傾くようにしたものであり、それにより高温排気と低温排気との混合を促進して、高温排気および低温排気がそれぞれ排気管Ｃ内の上部および下部に集中することを緩和している。したがって、本発明の排気管接続構造によれば、本発明のガスケットを使用することと相俟って、高温でかつ場合により高圧である気体に連続的に又は間欠的に曝されることに起因するガスケットの劣化を抑制して、ガスケットを長期間にわたって使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るガスケットを示す平面図である。
【図２】図１に示すガスケットを線分α−α’に沿って切断した部分断面図である。
【図３】図１に示すガスケットの一変形例を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る排気管接続構造の立断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る排気管接続構造を左右方向に切断した断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る排気管接続構造の高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの出口部分の配置を示す模式図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る排気管接続構造の高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの配置を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る排気管接続構造の高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの配置を示す模式図である。
【図９】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、本発明の一実施形態に係る排気管接続構造の高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの配置を示す模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る排気管接続構造の立断面図である。
【図１１】従来のガスケットを示す平面図である。
【図１２】図１１に示すガスケットを線分α−α’に沿って切断した部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、図面はいずれも模式図であって、理解の容易のため、各構成要素は必ずしも同一縮尺で表示されていない。また、複数の図面において、同じ符号で示された要素は、同じ機能を奏する要素である。
【００１４】
（実施形態１：ガスケット）
図１および図２はそれぞれ、本実施形態のガスケットの平面図および断面図である。図２は図１のガスケットを線分α−α’に沿って切断した部分断面図である。
図１に示すガスケットは、全面座管フランジ用の全面型ガスケット１０であり、接続される管との連通を確保する、略中央に設けられた開口部２、および締結用のボルト穴４を有する。芯材２０は、メタルジャケットの本体部材１６と、メタルジャケットの蓋部材１８によって包まれている。本体部材１６は、開口部２および外縁部６にて折り返されており、開口部２で折り返された本体部材１６は、開口部２にてグロメットＡ２２を形成している。本実施形態のガスケットにおいては、開口部２にて、グロメットＡ２２に加えて、グロメットＢ２４が形成され、ボルト穴４にグロメットＣ２６が形成されている。
【００１５】
図示したガスケット１０は、例えば、一辺の長さが１５〜２０cm程度の正方形であり、直径５〜１０cm程度の開口部２、および直径２〜５ｃｍ程度のボルト穴が四隅に設けられた構成のものであってよい。図１に示すガスケット１０は一例であり、開口部２の形状、寸法および位置；ボルト穴４の形状、寸法、位置および数；ならびにガスケット１０の外周形状および寸法は図示したものに限定されない。
例えば、開口部２は円形以外に、六角形、四角形もしくは三角形等の多角形、または楕円形等であってよい。ボルト穴４の形状も同様である。また、ボルト穴４の位置および数（図では４個）も図示したものに限られず、より多い又はより少ない数のボルト穴を設けてよい。
ガスケット１０の外周形状も図示した正方形に限定されず、長方形もしくは他の多角形、円形、または楕円形等であってよい。ガスケットの外周形状に応じて、ボルト穴の形状、寸法、位置および数を適宜変更してよいことはいうまでもない。
【００１６】
以下、本実施形態のガスケットを構成する各要素について説明する。
【００１７】
［芯材２０］
芯材２０は、特に限定されず、メタルジャケット型ガスケットで用いられているものから、用途等に応じて任意に選択される。例えば、芯材２０として、シリコーンゴム、クロロプレンゴム、フッ素ゴムなどの等のゴム材料、ポリパラフェニレン・ベンゾビス・オキサゾール（PBO）繊維、ケブラー繊維、フッ素樹脂、芳香族ポリアミド樹脂などの耐熱性樹脂繊維、膨張黒鉛、ガラスファイバー、ロックウール、セラミックファイバー、アルミナシリカファイバー、アルミナファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシウムファイバー、セビオライト、ＳｉＣ、ＴｉＣ及びＴａＣ等の炭化物からなる粉体またはファイバー、ＳｉＮ、ＴｉＮおよびＴａＮ等の窒化物からなる粉体またはファイバー、アタパルジャイト、ワラストナイト及びクレイなどの無機繊維が挙げられる。これらは単独で又は組み合わせて使用できる。前記フッ素ゴムには、フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン-プロピレン系ゴム、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル系ゴム等が含まれる。
【００１８】
あるいは、高耐熱性無機長繊維に高耐熱性無機短繊維を添加すると共に、無機微粉末を添加し、これらをバインダで結合させてシート状に成形してなる非アスベスト系無機繊維シートを、芯材２０として用いてよい。あるいはまた、芯材２０として、市販の膨張黒鉛シートやジョイントシートを使用してよい。
【００１９】
前記耐熱性無機長繊維としては、例えば、ロックウール（生体内溶解性ロックウールを含む。）、アルミナシリカ繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、炭素繊維、およびカーボンファイバーなどが挙げられ、これらは単独で又は組み合わせて使用できる。無機繊維は、その繊維長が長いほど無機繊維シートの製造過程での取扱い性やシート強度を向上させ得る。例えば、無機長繊維は、平均繊維長が１mm以上のものであってよく、特に、平均繊維長が２mm〜４０mmのものであってよい。無機長繊維は０．２〜５００μm、好ましくは０．２〜７μmの繊維径を有する。無機長繊維は、非晶質であっても、結晶質であってもよい。
【００２０】
前記無機短繊維は、芯材２０のコスト低減化を図ると同時に、製品の均一性を保証し、無機繊維シートを所定形状に打ち抜く際のトムソン刃の損耗を防止するために添加される。無機短繊維の添加量は、例えば５〜３５質量％、好ましくは１０〜２０％質量である。添加量が５質量％未満では十分な効果が得られないことがあり、３５質量％を越えると、取扱い性やシート強度の低下をもたらすことがある。
【００２１】
無機短繊維としては、例えば、アルミナシリカ短繊維、アルミナ短繊維、ボロン繊維、または炭素繊維等の短繊維が挙げられ、これらは単独で又は組み合わせて使用してよい。経済的な観点からは、粘土鉱物（マグネシウムケイ酸塩鉱石）の微細繊維、例えば、セピオライト（含水マグネシウムシリケート）等の無機短繊維を用いるのが好ましい。無機短繊維は平均繊維長が１mm未満のものである。無機短繊維として、例えば、３０μm以下のものを用いてよい。無機短繊維の繊維径は、先に無機長繊維に関して説明したとおりである。
【００２２】
無機微粉末は、その弾力性を利用して無機繊維シートの密度を均一化すると共に、無機長繊維に加わる荷重を分散させて、高温でのシール性を均質化するために用いられる。無機微粉末の添加量は、例えば１０〜６０質量％、好ましくは２０〜５０質量％である。無機微粉末の添加量が１０質量％未満では十分な効果が得られないことがあり、６０質量％を越えると、シート強度の低下をもたらすことがある。
【００２３】
無機微粉末は、無機長繊維や無機短繊維間の間隙を埋めて無機長繊維に加わる荷重を分散させることにより、無機長繊維が折れたり砕けたりするのを防止する役割をする。無機微粉末の平均粒径は、例えば０．１〜１０μｍ、好ましくは０．２〜６μｍである。
【００２４】
無機微粉末としては、例えば、粘土、タルク等の岩石微粉末、アルミナ、酸化チタン、シリカ、ムライト、コージェライト、フェライト、酸化マグネシウム等の酸化物微粉末；窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化硼素、窒化モリブデンなどの窒化物微粉末；炭化珪素、炭化チタン、炭化タングステン、炭化モリブデンなどの炭化物微粉末などが挙げられる。
【００２５】
無機繊維シートは、無機長繊維、無機短繊維および無機微粉末に、５質量％以下のバインダを添加してシート状に成形し、成形したシートを積層することにより形成してよい。必要に応じて、有機繊維を２〜１０質量％添加しても良い。有機繊維としては、ポリパラフェニレンベンズオキサドール（ＰＢＯ）繊維、アラミド繊維、ポリアミド系合成繊維、アクリル繊維その他の人造繊維、パルプ、マニラ麻その他の天然繊維を使用できる。
【００２６】
バインダとしては、有機バインダ及び無機バインダのいずれを使用しても良く、有機バインダには澱粉糊を代表とする天然系バインダ及び合成バインダが含まれる。無機系バインダとしては、アルミナやシリカを主成分とする耐熱性無機接着剤のほか、シラン化合物系無機バインダや繊維状のセピオライトなどを使用できる。
【００２７】
［メタルジャケット１６、１８］
全被覆形のメタルジャケット型ガスケットにおいて、メタルジャケットは、メタルジャケット本体部材（「本体部材」とも略す）１６と、メタルジャケット蓋部材（「蓋部材」とも略す）１８とからなる。本体部材１６および蓋部材１８とも薄い金属板であり、その材料および寸法（特に厚さ）は特に限定されず、用途等に応じてメタルジャケットを構成するものとして公知の金属板から任意に選択される。
【００２８】
具体的には、メタルジャケットの材料としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）やステンレス鋼板（例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等）が挙げられる。あるいは、耐熱耐食性ステンレス鋼、ニッケル基耐熱合金、またはコバルト系合金からなる薄い板（またはシート）を用いてよい。前記耐熱耐食性ステンレス鋼としては、例えば、高クロム高ニッケル低カーボンステンレス鋼があり、市販品では、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３０９Ｓ、ＳＵＳ３２１、ＳＵＳ３４７、インコロイ（登録商標）８００等が挙げられる。また、ニッケル基耐熱合金としては、Ｃｒ１５〜３０％、Ｎｉ１０〜８０％、Ｃ０.４％以下、Ｍｏ１０％以下を含んでなるニッケル基耐熱合金がある。ニッケル基耐熱合金は、インコネル（登録商標）６００、同６０１、同６２５、同７１８、同Ｘ７５０等として市販されている。これらの材料からなる、厚さ０．１〜１．０mmの板（またはシート）を、本体部材１６および蓋部材１８として使用してよい。
【００２９】
［グロメットＢ２４、グロメットＣ２６］
開口部２に形成されるグロメットＢ２４、およびボルト穴４に形成されるグロメットＣ２６はともに、薄い金属板で構成される。使用できる金属は、メタルジャケット１６、１８に関連して説明したとおりであり、ここではそれらを再度列挙しない。あるいは、グロメットＢ２４およびグロメットＣ２６は、アルミニウム、鉄または銅の板で形成されてよい。あるいはまた、耐熱性または耐食性を考慮して、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選択される金属を単独で、これらから選択される２以上の金属を組み合わせてなる合金を、グロメットの材料として用いてよい。あるいはまた、アルミニウム、鉄または銅に、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷから選択される１または複数の金属を添加してなる合金を、グロメットの材料として用いてよい。特に、グロメットＣ２４は、比較的小さいボルト穴４に形成されるため、展延性の良好な銅で形成することが好ましい。
グロメットＢ２４、グロメットＣ２６を構成する金属板の厚さも特に限定されず、例えば、０．１〜１．０mmとしてよい。
【００３０】
グロメットＢ２４、グロメットＣ２６は同じ材料から成っていてよく、あるいは互いに異なる材料からなっていてよい。また、グロメットＢ２４およびグロメットＣ２６の一方または両方が、メタルジャケット１６、１８と同じ材料から成っていてよい。あるいは、グロメットＢ２４およびグロメットＣ２６と、メタルジャケット１６、１８との材料は互いに異なる材料からなっていてよい。その場合には、材料の熱膨張率の違い等の理由によって、グロメットＢ２４とメタルジャケット１６、１８との間、およびグロメットＣ２６とメタルジャケット１６、１８との間に隙間が生じて空気層が形成されることがある。この空気層が断熱材の役割をすると、ガスケット１０（特に芯材２０）の劣化抑制においてより有利となり得る。
【００３１】
［ガスケット１０の全体構成］
ガスケット１０は、上記の構成要素を組み立てて構成される。具体的には、略中央に開口部を設けたメタルジャケット本体部材１６に、略中央に開口部を設けた芯材２０を配置し、その上に略中央に開口を設けたメタルジャケット蓋部材１８を載せ、開口部２および外縁部６にて、メタルジャケット本体部材１６を折り返して「かしめる」。本体部材１６は折り返し可能なように、開口部の直径が折り返し分だけ、蓋部材１８および芯材２０の開口部の直径よりも小さく、全体の寸法（外縁によって規定される寸法）が、蓋部材１８の寸法よりも大きく形成されている。
【００３２】
本体部材１６が折り返されて蓋部材１８と重なる部分の幅は、開口部２では、例えば、１〜６mmとしてよく、好ましくは２〜３．５mmとし、外縁部６では、例えば、０．５〜６mmとしてよく、好ましくは２〜３．５mmとしてよい。開口部２の折り返し部分は、上記のとおり、グロメットＡ２２を形成し、当該部分の締付圧力を高くして、ガスケット１０のシール性を高める役割をする。
【００３３】
本実施形態のガスケットは、開口部２にて、グロメットＡ２２に加えて、グロメットＢ２４を形成する。グロメットＢ２４は、薄い金属板からなる管状体をコの字またはＵ字状に折り曲げることにより形成される。グロメットＢ２４のグロメットＡ２２（本体部材１６が折り返されて蓋部材１８と重なる部分）と重なる側の幅ｄＢは、例えば、１mm以上としてよい。ｄＢは、例えば、グロメットＢ２４の外縁が、グロメットＡ２２の外縁とボルト穴４に形成されるグロメットＣ２６の外縁との間の距離Ｍの１／２まで延びるような寸法を有してよい。ｄＢは、例えば、グロメットＢ２４の外縁が、距離Ｍの１／３〜２／３まで延びるような寸法を有してよい。グロメットＢ２４が距離Ｍのおおよそ半分程度まで延びていると、ガスケットに加わる締付圧力が過大とならず好ましい。ここで、距離Ｍは、開口部２の中心とボルト穴４の中心と結ぶ線分上で測定される。あるいは、ｄＢは、グロメットＢ２４の外縁が、グロメットＣ２６の外縁と接触しない限りにおいて、グロメットＣ２６の直前まで延びるほどの寸法を有していてよい。あるいはまた、ｄＢの上限は２０mmとしてよい。あるいはまた、ｄＢは、ガスケット１０の寸法および開口部２の寸法等に応じて、ここで例示した上限および下限外としてよい。
【００３４】
グロメットＢ２４の幅ｄＢは、本体部材１６の折り返し部分の幅（蓋部材１８と重なる幅）と同じであってよく、あるいは異なっていてよい。グロメットＢ２４のｄＢは好ましくは、本体部材１６の折り返し部分の幅よりも大きい。また、グロメットＢ２４の幅ｄＢは一定でなくてもよく、一つのグロメットにおいて変化していてよい。
グロメットＢ２４の蓋部材１８が配置された側とは反対の側の幅ｄ’Ｂは例えば０．５〜５mmとしてよく、好ましくは１．５〜３．５mmとしてよい。
なお、グロメットＢ２４の幅および後述するグロメットＣ２６の幅は、グロメット同士が干渉しないように選択すべきであることはいうまでもない。
【００３５】
グロメットＢ２４が形成された部分では、図２に示すとおり、芯材２０の上下に位置する金属薄板の数が合わせて５つとなる。そのため、グロメットＢ２４が形成された部分は、ガスケットの厚さが大きくなって、当該部分では締付面圧が高くなり、流体（特に高温の気体）に対して良好なシール性を示す。
【００３６】
本実施形態の一変形例において、グロメットＢ２４は、別の金属板がグロメットＡ２２とグロメットＢ２４との間に位置するように、当該別の金属板を抱き込むように形成してもよい。具体的には、図３に示すように、リング状の板３０をフランジＡ２２の上に配置した状態で、グロメットＢ２４を形成してよい。リング状の板３０の幅は、グロメットＣ２６の外縁と接触しない限りにおいて、リング状の板３０がグロメットＣ２６の直前まで延びるほどのものであってよい。リング状の板３０を有する変形例において、グロメットＡ２４の幅ｄＢは、リング状の板３０の幅よりも小さくてよく、あるいは図３に示すように長くてよい。
【００３７】
グロメットＣ２６もまた、薄い金属板からなる管状体をコの字またはＵ字状に折り曲げて形成する。グロメットＣ２６の蓋部材１８が配置された側の幅ｄＣは、例えば、０．５〜２０mmとしてよく、好ましくは０．５〜４mmとしてよく、より好ましくは０．５〜３mmとしてよい。ｄＣはガスケット１０の寸法およびボルト穴４の寸法等に応じて、これらの範囲外としてよい。グロメットＣ２６の蓋部材１８が配置された側とは反対側の幅ｄ’Ｃは、例えば０．５〜５mmとしてよく、好ましくは１．５〜３．５mmとしてよい。
【００３８】
グロメットＣ２６が形成された部分では、図２に示すとおり、芯材２０の上下に位置する金属薄板の数が合わせて４つとなる。グロメットＣ２６は、高温の流体（特に気体）がフランジとガスケットの間から漏れて、ボルト穴４に達したときでも、高温の流体が芯材２０に侵入するのを抑制して、芯材２０の劣化を有効に抑制する。
【００３９】
また、本実施形態のガスケット１０においては、グロメットＢ２４およびＣ２６の形成により、開口部２から外縁部６に至るまでに、ガスケット１０の厚さを漸減させた構造が得られる。この構造それ自体によってもシール性が向上し、高温の流体をシールする場合でもガスケットを長期間使用することが可能になると考えられる。すなわち、ガスケットＢ２４が形成された部分では、上記のとおりガスケットの厚さが相当に大きくなり、接続部分で良好なシール性を確保できるものの、締結によってフランジに相当に大きな力が加わり、フランジに変形または曲がりが生じやすくなる。その結果、流体の漏れが生じやすくなり、漏れた流体がボルト穴６にまで達することがある。
【００４０】
しかしながら、本実施形態においては、グロメットＢ２４が設けられた開口部２（金属薄板が５枚存在する）と外縁部６（金属薄板が３枚存在する）との間に、グロメットＣ２６が設けられているところ、この部分では金属薄板が４枚存在する。そのため、グロメットＣ２６の形成により、開口部２から外周部６に至るまでのガスケットの厚さに勾配が形成され、それによりフランジの変形等が有効に抑制される。その結果、フランジローディングによる流体の漏れが抑制され、ひいては漏れた流体がボルト穴６から内部に侵入することが抑制されるので、高温の流体をシールする場合には、グロメットＣ２６の形成と相俟って、芯材２０の劣化が有効に抑制される。
【００４１】
（実施形態２：排気管接続構造）
続いて、上記において説明した実施形態１のガスケットを用いるのに適した排気管接続構造を説明する。［発明が解決しようとする課題］の欄で説明したとおり、より高い温度であり、かつ場合により高圧である排気（以下、単に「高温排気」と呼ぶ）が通過する高温排気管Ａからの排気と、より低い温度であり、かつ場合により高圧である排気（以下、単に「低温排気」と呼ぶ）が通過する低温排気管Ｂからの排気とを、一つの排気管Ｃに供給して、当該一つの排気管から排気をまとめて排出することがある。そのような場合には、高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの出口を、排気管Ｃに接続する必要があり、その接続部分で用いられるフランジおよびガスケットは、高温排気と低温排気に曝されることとなる。重力が作用する方向を下方向としたときに、排気管Ｃを上下方向に対して垂直に配置して、排気管Ｃ内に高温排気と低温排気とを供給すると、高温排気は一般に上側を通過しようとし、低温排気は下側を通過しようとして、排気管Ｃ内で二つの排気の層流が形成される。そのため、フランジおよびガスケットはその上部が専ら高温に曝されることとなり、それらの上部において劣化がより進行する傾向にある。
【００４２】
フランジおよびガスケットの上部だけが劣化しないようにするには、高温排気と低温排気が層流を形成せず、高温排気と低温排気が混合して中間の温度の排気を形成することが好ましい。そこで、実施形態２においては、高温排気と低温排気が排気管Ｃ内で層流を形成しにくいように、あるいは高温排気と低温排気が層流を形成しても層流の混合が促進される又はこれらの層流が排気管Ｃに与える影響をより少なくし得るように、高温排気および低温排気の方向を適宜設定することにより、加えて／あるいは高温排気および低温排気の混合により、排気管Ｃの上下における熱の影響を平均化することが可能となるように、高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂを配置して、高温排気および低温排気の流れをコントロールした排気管接続構造を説明する。
【００４３】
図４は、本実施形態に係る排気管接続構造の一例を説明する立断面図である。図示した排気管接続構造４０は、高温排気管Ａ４２と低温排気管Ｂ４４とが、排気管Ｃ５０に接続されたものであり、高温排気管Ａ４２がフランジ４６およびガスケット４８を通過して、その出口が排気管Ｃ５０内に開いており、低温排気管Ｂ４４がフランジ４６およびガスケット４８を通過して、その出口が排気管Ｃ５０内に開いている。フランジ４６は高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４を通過させる開口部を有しており、各排気管と開口部との間は例えば溶接等によりシールされる。ガスケット４８は、実施形態１のガスケットである。図示した接続構造において、フランジ４６／ガスケット４８／排気管Ｃ５０は、ボルト５２およびナット５４によって一体に接続されている。
【００４４】
図４において、排気管Ｃ５０はバタフライ弁であり、バタフライ弁は別の排気管（図示せず）に接続されているが、排気管Ｃ５０は必ずしもバタフライ弁に限定されない。バタフライ弁は、その弁体５０ａが高温排気管４２の出口部分４２ａおよび低温排気管４４の出口部分４４ａと干渉しないように選択される。弁体５０ａの回転方向は矢印で示すとおりである。バタフライ弁は、流量調節または流路の開閉のために用いられる。
【００４５】
図示した形態において、排気管Ｃ５０は重力が作用する方向を下向きとする上下方向に対して、垂直な方向に延びている。また、フランジ４６のフランジ面４６ａは、上下方向と平行な面であり、かつ排気管Ｃ５０の長手方向に対して垂直な面である。フランジ面４６ａは、例えばガスケット４８の長寿命化を図るために、重量が作用する方向と平行な面（以下、「面Ｓ」とも呼ぶ）との間で７５°以下、特に７０°以下、より特には６０°以下の角度αをなすように、傾けて配置されていてよい。その場合、排気管Ｃ５０等が延びる方向も傾くこととなる。フランジ面と面Ｓとの間に形成される角度は鋭角で規定するものとする。また、フランジ面４６ａ（より厳密には、ガスケット４８と接している側の面）は、それが下を向くように傾いていてよく、あるいは上を向くように傾いていてよい。高温排気管Ａ４２は、低温排気管Ｂ４４よりも下側に配置され、低温排気管Ｂ４４は高温排気管Ａ４２よりも上側に配置されている。これは、高温排気が低温排気よりも上側に移動しやすいことを考慮して、上側に移動するまでに低温排気と衝突させて、その温度を低下させようとするものである。
【００４６】
高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４はともに、フランジ４４に至る直前までは排気管Ｃ５０と平行な方向に延びているが、その出口部分４２ａおよび４２ｂがともに屈曲して、フランジ面４６ａに対して垂直な線Ｌに対して傾斜している。具体的には、高温排気管Ａ４２の出口部分４２ａは、線Ｌに対して下向きに０°よりも大きく、６０°以下の角度θ１で傾斜し、低温排気管Ｂ４４の出口部分４４ａは、線Ｌに対して上向きに０°よりも大きく、６０°以下の角度θ２で傾斜している。θ１およびθ２は好ましくは３０°以下であり、１０°以下であってもよく、５°以下であってもよい。出口部分４２ａ（高温排気管）が下向きに傾斜していることによって、高温排気の上側への移動がより抑制され、出口部分４２ｂ（低温排気管）が上向きに傾斜していることによって、低温排気の上側の移動がより抑制され、これにより高温排気と低温排気の層流が、フランジ４６およびガスケット４８近傍でただちに形成されるのを有効に抑制できる。その結果、フランジ４６およびガスケット４８の上部における、偏熱による劣化をより抑制でき、あるいは排気管Ｃ５０または排気管Ｃ５０に接続される他の部材の偏熱による部分的な劣化をより抑制できる。一つの変形例において、出口部分４２ａおよび４４ｂのいずれか一方のみが上下方向に傾斜し、他方は上下方向に傾斜していなくてよい。そのような場合でも、高温排気および低温排気の層流の形成をある程度抑制できる。
【００４７】
加えて／あるいは、出口部分４２ａおよび４２ｂは、フランジ面４６ａに対して垂直な線Ｌに対して左右方向に３０°以下の角度で傾いていてよい。図５に、出口部分４２ａおよび出口部分４４ｂが左右方向に傾いた状態を、接続構造を左右方向に切断した断面図にて示す。図５に示す排気管接続構造においては、左右方向に高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４が配置され、右側に低温排気管Ｂ４４が、左側に高温排気管Ａ４２が配置されている。高温排気管Ａ４２の出口部分４２ａは、線Ｌに対して右側に０°よりも大きく３０°以下の角度θ３で傾き、低温排気管Ｂ４４の出口部分４４ａは、線Ｌに対して左側に０°よりも大きく３０°以下の角度θ４で傾いている。このように出口部分４２ａ、４４ａを左右方向に傾けることによっても、高温排気および低温排気が層流を形成しにくくなり、二つの排気の混合が促進され、あるいは層流が形成されるとしても層流間の温度差を小さくすることができる。一つの変形例において、出口部分４２ａは、線Ｌに対して左側に傾き、出口部分４２ｂは、線Ｌに対して右側に傾いていてよい。
図５に示す接続構造においても、排気管Ｃ５０はバタフライ弁であり、図示した形態において弁体５０ａは矢印の方向に回転する。
【００４８】
出口部分４２ａ、４４ａを左右方向に傾ける場合、それらは互いに反対の方向に傾いていることが好ましいが、同じ方向に傾いていてよい。あるいは、一方の出口部分のみが左右いずれかの方向に傾いていてよい。少なくとも一つの出口部分を線Ｌに対して左右いずれかの方向に傾けることによって、排気の流れが変化し、層流の形成をある程度抑制することが可能となる。
【００４９】
θ１、θ２、θ３およびθ４は、高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４の寸法、およびそれらを流れる気体の温度、ならびに排気管Ｃ５０の寸法等に応じて、層流の形成を抑制するのに適した値となるように、決定する。θ１等の決定に際しては、金属ベローズを用いることができる。具体的には、図４等に示された高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４に代えて、金属ベローズを接続し、金属ベローズを適宜折り曲げることによって、金属ベローズを通過する気体の方向を適宜変化させて、層流形成の抑制および／または偏熱防止に効果的な角度（θ１等）を決定するとよい。それから、決定した角度で出口部分４２ａ、４４ｂが傾くように、高温排気管４２ａおよび低温排気管４４ｂを設計して作製するか、あるいは後述するように、高温排気管４２ａおよび低温排気管４４ｂを傾けて設置する。
【００５０】
出口部分４２ａおよび出口部分４４ａは、線Ｌに対して上下方向および左右方向の両方で傾斜していてよい。例えば、図４に示すように、上下方向に高温排気管Ａ４２（下側）および低温排気管Ｂ４４（上側）が配置された接続構造において、出口部分４２ａが、線Ｌに対して下方向に傾斜するとともに、右方向に傾斜している場合、図６に示すとおり、フランジ４６手前まで延びる高温排気管Ａ４２の位置（図において破線で示す）に対して、出口４２ｂが斜め方向にずれることとなる。同様に、出口部分４４ａが、線Ｌに対して上方向に傾斜するとともに、左方向に傾斜している場合、図６に示すとおり、フランジ４６手前まで延びる低温排気管Ｂ４４の位置（図において破線で示す）に対して、出口４４ｂが斜め方向にずれることとなる。
【００５１】
図４においては、高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４がそれぞれ一つずつ、上下方向に設けられている。これをフランジ面４６ａで見ると、図７（ａ）に示すような配置となる。別の実施形態において、高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４は、図５および図７（ｂ）に示すように、左右方向にそれぞれ一つずつ設けられてよい。
なお、図７ないし図９はいずれも、フランジ面４６ａで見た、高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４の配置を示す模式図である。
【００５２】
あるいは、さらに別の実施形態において、高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４は、それぞれ複数設けられてよい。例えば、図８に示すように、高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４は、二つずつ設けてよい。高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４をそれぞれ複数設ける場合には、図９（ａ）に示すように、高温排気管Ａ４２の群を下側に配置し、低温排気管Ｂ４４の群を上側に配置してよく、あるいは、図９（ｂ）に示すように、高温排気管Ａ４２の群を左右一方の側に、低温排気管Ｂ４４の群を左右の他方の側に配置してよい。高温排気管Ａ４２と低温排気管Ｂ４４をそれぞれ複数設ける場合には、少なくとも一つの高温排気管Ａ４２の出口部分４２ａと少なくとも一つの低温排気管Ｂ４４の出口部分４４ａを上下左右のいずれかの方向に傾斜させる。
【００５３】
本実施形態において、高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの出口部分はいずれも、フランジまでフランジ面に対して垂直に延びる管から、フランジ付近で屈曲させている。出口部分は、出口から出ていく排気が、フランジ面に対して垂直とならず、フランジ面に対して垂直な線から傾斜した方向に流れる限りにおいて、いずれの部位で屈曲していてよい。したがって、別の形態において、出口部分は、フランジより前で屈曲し、傾斜した出口部分がフランジの開口部を通過してよい。高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの出口部分は別部材であってよく、フランジ面に対して垂直に延びる管部材と例えば螺合により一体化させてよい。あるいは、高温排気管Ａおよび低温排気管Ｂの出口部分は屈曲していなくてよく、例えば、図１０に示すとおり、直線状の高温排気管Ａ４２および低温排気管Ｂ４４を、その出口部分がフランジ面４６ａに垂直な線に対して所定のように傾斜するように、全体を傾けた状態にてフランジ４６に通してよい。それにより、出口からの排気が所定の方向に流れるようになる。
【００５４】
高温排気管Ａ４２と低温排気管Ｂ４４とを排気管Ｃ５０に接続する構造は、例えば、ターボチャージャーを使用する内燃機関において用いることができる。そのような内燃機関においては、高温排気管Ａ４２はターボチャージャーからの排気（これは上記のとおり高圧となることもある）を通過させるものであり、低温排気管Ｂ４４は通常の排気（高圧となることもあるエンジン排気）を通過させるものである。ターボチャージャーからの排気の温度は例えば６００℃以上であり、通常の排気の温度は例えば５０〜２００℃である。ターボチャージャーからの排気の温度は局部的に９００℃程度となることもあり、通常の排気の温度も場合により２００〜３００℃となることもある。また、ターボチャージャーからは常に排気が生じているわけではなく間欠的に排気が生じるので、そのような内燃機関では、フランジおよびガスケットは低温環境と高温環境に交互に曝されることとなり、劣化しやすい。同様に、二酸化炭素削減のために用いられるターボチャージャーを用いる難燃機関でも、フランジおよびガスケットは低温環境と高温環境に交互に曝されることとなり、劣化しやすい。本実施形態によれば、高温排気と低温排気の層流の形成が抑制されて、または層流の温度差が小さくなって、フランジおよびガスケットの一部のみ、または排気管Ｃ５０およびこれに接続される他の部材の一部のみが高温に曝されることを抑制できる。したがって、本実施形態の排気管接続構造は、ターボチャージャーを使用する内燃機関で使用するのに特に適している。
あるいは、本実施形態の排気管接続構造は発電所で用いるのに適している。
【００５５】
本実施形態では、実施形態１のガスケットを用いているが、ガスケットは必ずしも実施形態１のものに限られない。本実施形態の排気管接続構造によれば、高温排気と低温排気の層流形成が抑制されるため、実施形態１のガスケットほど高温耐性が無いガスケット（メタルジャケット型だけでなく、他のタイプのガスケットを含む）であっても、長期間の使用が可能となり得る。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のメタルジャケット型ガスケットは、高温耐性に優れ、またフランジの変形による流体の漏れを軽減させる構造となっているから、高温の流体（特に気体）をシールするのに適しており、例えば、ターボチャージャーを使用する内燃機関で使用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１０、１００  ガスケット
２、１０２  開口部
４、１０４  ボルト穴
１６、１０６  メタルジャケット本体部材
１８、１０８  メタルジャケット蓋部材
２０、１２０  芯材
２２  グロメットＡ
２４  グロメットＢ
２６  グロメットＣ
３０  リング状の板
４０  排気管接続構造
４２  高温排気管Ａ
４２ａ  高温排気管Ａの出口部分
４２ｂ  出口
４４  低温排気管Ｂ
４４ａ  低温排気管Ｂの出口部分
４４ｂ  低温排気管Ｂの出口
４６  フランジ
４６ａ  フランジ面
４８  ガスケット
５０  排気管Ｃ
５２  ボルト
５４  ナット
【図１】
2017048824.tif 000003
【図２】
2017048824.tif 000004
【図３】
2017048824.tif 000005
【図４】
2017048824.tif 000006
【図５】
2017048824.tif 000007
【図６】
2017048824.tif 000008
【図７】
2017048824.tif 000009
【図８】
2017048824.tif 000010
【図９】
2017048824.tif 000011
【図１０】
2017048824.tif 000012
【図１１】
2017048824.tif 000013
【図１２】
2017048824.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月20日(2016.12.20)
【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】
芯材をメタルジャケット蓋部材およびメタルジャケット本体部材で包み込んでなる、全被覆形のメタルジャケット型ガスケットであって、
略中央に設けられた開口部と、ボルト穴とを有し、
メタルジャケット本体部材の折り返しにより、開口部を囲むグロメットＡが形成されており、
前記グロメットＡが、別の金属薄板により形成されたグロメットＢにより覆われており、
別の金属薄板により、ボルト穴を囲むグロメットＣが形成されており、
前記グロメットＡを形成する前記メタルジャケット本体部材の折り返し部分が、前記メタルジャケット蓋部材と重なっており、
前記グロメットＣを形成する前記別の金属薄板が、前記メタルジャケット本体部材および前記メタルジャケット蓋部材と重なっており、
ガスケットの外縁部にて、前記メタルジャケット本体部材が折り返されて前記メタルジャケット蓋部材と重なっている、
メタルジャケット型ガスケット。
【請求項２】
グロメットＢがメタルジャケット型ガスケットの一方の面にて１〜２０ｍｍの幅ｄＢを有し、他方の面にて０．５〜５mmの幅ｄ’Ｂを有する、請求項１に記載のメタルジャケット型ガスケット。
【請求項３】
より高い温度の排気が通過する一または複数の高温排気管Ａと、より低い温度の排気が通過する一または複数の低温排気管Ｂとを、フランジおよびガスケットを介して一つの排気管Ｃに接続する排気管接続構造であって、
フランジは、そのフランジ面が重力が作用する方向と平行な面との間で０°〜７５°の角度αをなすように配置されており、
ガスケットが、請求項１または２に記載のメタルジャケット型ガスケットであり、
フランジ面を重力が作用する方向と平行となるように角度αだけ傾けたときに、フランジ面において、重力が作用する方向を下向き、および重力が作用する方向と直交する方向を左右方向としたときに、
少なくとも一つの高温排気管Ａが少なくとも前記一つの排気管Ｃへの出口部分にて、フランジ面に対して垂直な線に対して、下向きに０°より大きく６０°以下の角度で、および／または左向きもしくは右向きに、０°より大きく３０°以下の角度で傾斜しており、ならびに／あるいは
少なくとも一つの低温排気管Ｂが少なくとも前記一つの排気管Ｃへの出口部分にて、フランジ面に対して垂直な線に対して、上向きに０°より大きく６０°以下の角度で、および／または左向きもしくは右向きに、０°より大きく３０°以下の角度で傾斜している、
排気管接続構造。