(57)【要約】【課題】配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても復元性に優れる金属リングガスケットを提供する。【解決手段】縦断面形状がＵ字状のガスケット本体２を有し、ガスケット本体２が一対のフォーク部３ａ，３ｂおよび当該一対のフォーク部３ａ，３ｂを連結するための連結部４を有し、フォーク部３ａ，３ｂの先端部が金属リングガスケット１の中心方向に延伸し、フォーク部３ａ，３ｂの他端が金属リングガスケット１の外径方向に延伸して連結部４と一体的に連結されてなり、フォーク部３ａ，３ｂの先端部に環状のシール面を有するリップ部５ａ，６ｂが形成され、ガスケット本体２の連結部４の内周面における半径Ｒとフォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄとの比（半径Ｒ／肉厚Ｄ）の値が０．５〜３．０であり、フォーク部３ａ，３ｂの長さＬとフォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄとの比（長さＬ／肉厚Ｄ）の値が４．０〜４．８であることを特徴とする。【選択図】図２
2017040280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦断面の形状がＵ字状であるガスケット本体を有する金属リングガスケットであって、前記ガスケット本体が一対のフォーク部および当該一対のフォーク部を連結するための連結部を有し、当該フォーク部の先端部が金属リングガスケットの中心方向に延伸し、当該フォーク部の他端が金属リングガスケットの外径方向に延伸して連結部と一体的に連結されてなり、当該フォーク部の先端部に環状のシール面を有するリップ部が形成され、ガスケット本体の連結部の内周面における半径Ｒとフォーク部の肉厚Ｄとの比（半径Ｒ／肉厚Ｄ）の値が０．５〜３．０であり、フォーク部の長さＬとフォーク部の肉厚Ｄとの比（長さＬ／肉厚Ｄ）の値が４．０〜４．８であることを特徴とする金属リングガスケット。
【請求項２】
ガスケット本体の連結部の内周面における半径Ｒが０．８〜２．６ｍｍである請求項１に記載の金属リングガスケット。
【請求項３】
ガスケット本体のフォーク部の長さＬが２．５〜９．５である請求項１または２に記載の金属リングガスケット。
【請求項４】
ガスケット本体のフォーク部の肉厚Ｄが０．６〜２．２ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の金属リングガスケット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属リングガスケットに関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ラインや石油化学工業のプロセスライン、熱媒体油ラインなどの配管同士を接続する際に好適に使用することができる金属リングガスケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属リングガスケットは、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ラインや石油化学工業のプロセスライン、熱媒体油ラインなどの配管同士を接続する際に広く用いられている。
【０００３】
近年、特殊なフランジの表面加工を行なわなくても使用することができる金属リングガスケットとして、断面が略Ｕ字形状をしており、前記断面において、内径をつくる面とフランジと接する面とがなすＲが０．０５〜０．６ｍｍであり、かつ、内外径の差ΔＤと中央部分の肉厚ｔ0との比率ｔ0／（ΔＤ／２）が０．３〜０．６である金属リングガスケットが提案されている（例えば、特許文献１の請求項１参照）。
【０００４】
前記金属リングガスケットは、半導体製造装置などの超高真空機器に繰り返し使用した場合であっても良好なシール性を維持することができるという効果を奏するものとされている（例えば、特許文献１の段落［００３２］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８９２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記金属リングガスケットは、確かに超高真空機器などに使用することができるものである。しかし、前記金属リングガスケットを配管の内圧が高い用途、例えば、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ラインや石油化学工業のプロセスライン、熱媒体油ラインなどの配管同士を接続する際に使用した場合、当該金属リングガスケットは復元性に劣るため、配管内に高圧の流体を導入したときに金属リングガスケットと配管のフランジ面との接触面から配管内の流体が漏出するおそれがある。
【０００７】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても復元性に優れる金属リングガスケットを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
（１）  縦断面の形状がＵ字状であるガスケット本体を有する金属リングガスケットであって、前記ガスケット本体が一対のフォーク部および当該一対のフォーク部を連結するための連結部を有し、当該フォーク部の先端部が金属リングガスケットの中心方向に延伸し、当該フォーク部の他端が金属リングガスケットの外径方向に延伸して連結部と一体的に連結されてなり、当該フォーク部の先端部に環状のシール面を有するリップ部が形成され、連結部の内周面における半径Ｒとフォーク部の肉厚Ｄとの比（半径Ｒ／肉厚Ｄ）の値が０．５〜３．０であり、フォーク部の長さＬとフォーク部の肉厚Ｄとの比（長さＬ／肉厚Ｄ）の値が４．０〜４．８であることを特徴とする金属リングガスケット、
（２）  ガスケット本体の連結部の内周面における半径Ｒが０．８〜２．６ｍｍである前記（１）に記載の金属リングガスケット、
（３）  ガスケット本体のフォーク部の長さＬが２．５〜９．５である前記（１）または（２）に記載の金属リングガスケット、および
（４）  ガスケット本体のフォーク部の肉厚Ｄが０．６〜２．２ｍｍである前記（１）〜（３）のいずれかに記載の金属リングガスケット
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても復元性に優れる金属リングガスケットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の金属リングガスケットの一実施態様を示す概略平面図である。
【図２】図１に示される本発明の金属リングガスケットのＡ−Ａ方向における概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の金属リングガスケットは、前記したように、縦断面の形状がＵ字状であるガスケット本体を有する金属リングガスケットであり、前記ガスケット本体が一対のフォーク部および当該一対のフォーク部を連結するための連結部を有し、当該フォーク部の先端部が金属リングガスケットの中心方向に延伸し、当該フォーク部の他端が金属リングガスケットの外径方向に延伸して連結部と一体的に連結され、当該フォーク部の先端部に環状のシール面を有するリップ部が形成され、連結部の内周面における半径Ｒとフォーク部の肉厚Ｄとの比（半径Ｒ／肉厚Ｄ）の値が０．５〜３．０であり、フォーク部の長さＬとフォーク部の肉厚Ｄとの比（長さＬ／肉厚Ｄ）の値が４．０〜４．８であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の金属リングガスケットを構成する金属としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３１などのステンレス鋼をはじめ、ＪＩＳ  Ｇ４９０２に規定のＮＣＦ６００、ＮＣＦ６２５、ＮＣＦ７１８、ＮＣＦ７５０など、ＡＳＴＭに規定のＡＳＴＭ  Ｂ１６６、ＡＳＴＭ  Ｂ６３７など、ＵＮＳに規定のＵＮＳ  Ｎ０７０９０などに代表され、耐熱性などの高温特性に優れているニッケル−クロム系合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記金属の種類は、本発明の金属リングガスケットの用途に応じて適宜選択して用いることが好ましい。配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても復元性を維持する観点から好適な金属としては、０．２％耐力が４００ＭＰａ以上である金属が挙げられる。
【００１３】
以下に、本発明の金属リングガスケットを図面に基づいて説明する。図１は、本発明の金属リングガスケット１の一実施態様を示す概略平面図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ方向における金属リングガスケット１の概略断面図である。
【００１４】
本発明の金属リングガスケット１の直径（外径）は、本発明の金属リングガスケット１の用途などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、１０〜１０００ｍｍの範囲内から適宜選択される。
【００１５】
本発明の金属リングガスケット１は、図２に示されるように、縦断面の形状がＵ字状であるガスケット本体２を有する。
【００１６】
ガスケット本体２は、一対のフォーク部３ａ，３ｂおよび当該一対のフォーク部３ａ，３ｂを連結するための連結部４を有する。フォーク部３ａ，３ｂの先端部は、金属リングガスケット１の中心方向に延伸している。フォーク部３ａ，３ｂの他端は、金属リングガスケット１の外径方向に延伸して連結部４と一体的に連結されている。
【００１７】
フォーク部３ａ，３ｂの先端部には、環状のシール面を有するリップ部５ａ，５ｂが形成されている。リップ部５ａ，５ｂは、配管のフランジ（図示せず）と接触することにより、配管内の流体が外部に漏洩することを防止する役割を担う。したがって、リップ部５ａ，５ｂのフランジと接触する面は、フランジと面接触および線接触のいずれで接触してもよいが、配管内の流体が外部に漏洩することを十分に防止する観点から、金属リングガスケット１をフランジ間で締付けたときに面接触するように形成されていることが好ましい。リップ部５ａ，５ｂのフランジと接触する面は、金属リングガスケット１の軸心を中心とした同心円の環状を有する。リップ部５ａ，５ｂのフランジと接触する面の幅は、配管内の流体が外部に漏洩することを十分に防止する観点から、通常、０．１〜１ｍｍ程度であることが好ましい。また、フォーク部３ａ，３ｂの外周面からのリップ部５ａ，５ｂの高さｈは、特に限定されないが、配管内の流体が外部に漏洩することを十分に防止する観点から、通常、０．３〜１ｍｍ程度であることが好ましい。
【００１８】
ガスケット本体２の連結部４は、ガスケット本体２のＵ字状を有する部分である。ガスケット本体２の連結部４の内周面における半径Ｒは、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、好ましくは０．８ｍｍ以上、より好ましくは０．９ｍｍ以上であり、復元性を向上させる観点から、好ましくは２．６ｍｍ以下、より好ましくは２．４ｍｍ以下である。
【００１９】
フォーク部３ａ，３ｂは、図２の符号Ｌで示されるように、連結部の内周面における半径Ｒの終端部（半径Ｒの弧端）からフォーク部３ａ，３ｂの先端部までの間に形成されている。
【００２０】
フォーク部３ａ，３ｂの長さＬは、復元性を向上させる観点から、好ましくは２．５ｍｍ以上、より好ましくは３．０ｍｍ以上、さらに好ましくは３．２ｍｍ以上であり、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、好ましくは９．５ｍｍ以下、より好ましくは９．０ｍｍ以下、さらに好ましくは８．５ｍｍ以下である。
【００２１】
フォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄは、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、好ましくは０．６ｍｍ以上、より好ましくは０．８ｍｍ以上であり、復元性を向上させる観点から、好ましくは２．２ｍｍ以下、より好ましくは２．０ｍｍ以下である。
【００２２】
また、フォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄは均一であるが、均一な肉厚Ｄの部分からフォーク部３ａ，３ｂの先端部に向けて肉厚が漸減するように構成されていることが復元性を向上させる観点から好ましい。この場合、フォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄが均一な部分の長さＳは、復元性を向上させるとともに配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、フォーク部３ａ，３ｂの長さＬの２０〜８０％であることが好ましい。
【００２３】
本発明においては、ガスケット本体の連結部の内周面における半径Ｒとフォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄとの比（半径Ｒ／肉厚Ｄ）の値が０．５〜３．０であり、フォーク部３ａ，３ｂの長さＬとフォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄとの比（長さＬ／肉厚Ｄ）の値が４．０〜４．８である点に、１つの大きな特徴がある。本発明の金属リングガスケット１は、当該構成を有することから、配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても復元性に優れている。
【００２４】
半径Ｒと肉厚Ｄとの比（半径Ｒ／肉厚Ｄ）の値は、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、０．５以上であり、復元性を向上させる観点から、３．０以下である。フォーク部３ａ，３ｂの長さＬとフォーク部３ａ，３ｂの肉厚Ｄとの比（長さＬ／肉厚Ｄ）の値は、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、４．０以上、好ましくは４．２以上であり、復元性を向上させる観点から、４．８以下である。
【００２５】
なお、連結部４の厚さＭは、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から、好ましくは０．６ｍｍ以上、より好ましくは０．８ｍｍ以上であり、復元性を向上させる観点から、好ましくは２．２ｍｍ以下、より好ましくは２．０ｍｍ以下である。
【００２６】
ガスケット本体２の全長は、フォーク部３ａ，３ｂの長さＬと、ガスケット本体２の連結部の内周面における半径Ｒと、連結部４の厚さＭとの和で表わされる。ガスケット本体２の全長は、本発明の金属リングガスケットの用途などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、５〜１４ｍｍの範囲から選択される。また、ガスケット本体２の全幅は、リップ部５ａの高さｈと、リップ部５ｂの高さｈと、ガスケット本体２の連結部の内周面における半径Ｒの２倍の値と、フォーク部３ａの厚さＤと、フォーク部３ｂの厚さＤとの和で表わされる。ガスケット本体２の全幅は、本発明の金属リングガスケットの用途などによって異なるので一概には決定することができないが、通常、３．５〜１１．５ｍｍの範囲から選択される。
【００２７】
本発明の金属リングガスケット１の復元率は、配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても長期間にわたって復元性を維持する観点から１５％以上であり、配管内の流体の圧力による変形を防止する観点から２５％以下であることが好ましい。
【００２８】
以上のようにして構成される本発明の金属リングガスケット１は、配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても長期間にわたって配管とのシール性を維持することができることから、例えば、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ラインや石油化学工業のプロセスライン、熱媒体油ラインなどの配管同士を接続する際に好適に使用することができる。
【実施例】
【００２９】
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみに限定されるものではない。
【００３０】
実施例１〜２１および比較例１〜１５
ニッケル−クロム系合金〔ＪＩＳ  Ｇ４９０２に規定のＮＣＦ７１８〕からなる板材（直径：１６０ｍｍ、厚さ：１２ｍｍ）に切削加工を施すことにより、図２に示される形状を有する金属リングガスケット（外径：１５０ｍｍ、リップ部の高さ：０．６５ｍｍ、リップ部の幅：０．４ｍｍ）を作製した。なお、各実施例および各比較例で得られた金属リングガスケットの具体的な寸法を表１〜２に示す。
【００３１】
前記で得られた金属リングガスケットのガスケット性能として復元率を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表１〜２に示す。
【００３２】
〔復元率の測定方法〕
金属リングガスケットおよび締切厚さ調整用の金属板を一対のプラテン（規格外品）の間に装着した。
【００３３】
金属リングガスケットが熱膨張したときにフォーク部とプラテンとが接触しないようにするために、金属リングガスケットの各フォーク部とプラテンとの面間距離が０．３ｍｍとなるように調節してプラテンを圧縮試験機で圧縮した。このときのプラテン面間距離を復元量測定のブランクとした。
【００３４】
次に、常温環境下で、金属リングガスケットの内周の空間部に窒素ガスで内圧３５ＭＰａを付与し、石鹸膜流量計〔金属リングガスケットの外周から漏出した流体を捕集する器具（流量計）〕を用いて窒素ガスの漏洩量（単位時間あたりの漏洩した窒素ガスの容量）を測定した。なお、窒素ガスの漏洩量を測定する際、内圧によってプラテン面間距離が大きくなることを防止するためにプラテンを圧縮するときにあらかじめ余分に荷重を付与した。
【００３５】
その後、内圧を３５ＭＰａに維持しながら圧縮試験機の負荷荷重を徐々に減じることにより、プラテン面間を開き、石鹸膜流量計を用いて窒素ガスの漏洩量を測定した。
【００３６】
窒素ガスの漏洩量が漏洩量の基準値（１．７×１０-2Ｐａ・ｍ3／ｓ）を超過した時点で窒素ガスの漏洩が発生したと判断し、窒素ガスが漏洩する直前におけるプラテン面間の距離と復元量測定のブランクとの差を復元量とし、さらに、ガスケットをフランジの溝に装着して締め付けた状態でシール部への締付け面圧に起因する伝達面圧を測定した。
【００３７】
次に、７００℃の温度、３５ＭＰａの内圧の条件で、ガスケットをフランジの溝に装着して締め付けた状態でシール部への締付け面圧に起因する伝達面圧および復元量を有限要素解析（ＦＥＡ）によって求め、復元率をシュミレーションした。
【００３８】
なお、有限要素解析（ＦＥＡ）は、軸対称弾性を計算することによって求めた。その際、フランジを剛体とした。ガスケットの材料定数には、摩擦係数、ヤング率、降伏応力および線膨張係数がある。これらの材料定数は、ガスケットの素材の１つとして用いられているニッケル−クロム系合金〔スペシャルメタルズ社製、インコネル（登録商標）７１８〕の高温物性試験結果および文献に記載のデータを参考にして決定した。より具体的には、摩擦係数を０．１とし、ヤング率を１５４ＧＰａとし、降伏応力を８００ＭＰａとし、線膨張係数を１．６０×１０-5μｍ／ｍ℃とした。
【００３９】
次に、復元率を式：
［復元率（％）］＝［復元量／金属リングガスケットの初期の厚さ］×１００
に基づいて求めた。
【００４０】
前記で求められた復元率を用い、以下の評価基準に基づいて復元性を評価した。その結果を表１〜２に併記する。
【００４１】
〔復元性の評価基準〕
○：復元率が１５〜２５％である（合格）。
×：復元率が１５％未満であるか、または２５％を超える（不合格）。
【００４２】
【表１】
2017040280.tif 000003
【００４３】
【表２】
2017040280.tif 000004
【００４４】
表１〜２に示された結果から、各実施例で得られた金属リングガスケットは、いずれも、配管内の流体が高温および高圧を有する場合であっても復元性に優れていることがわかる。
【符号の説明】
【００４５】
１    金属リングガスケット
２    ガスケット本体
３ａ  フォーク部
３ｂ  フォーク部
４    連結部
５ａ  リップ部
５ｂ  リップ部
Ｄ    フォーク部の肉厚
Ｌ    フォーク部の長さ
Ｍ    連結部の厚さ
Ｒ    ガスケット本体の連結部の内周面における半径
Ｓ    フォーク部の肉厚Ｄが均一な部分の長さ
ｈ    フォーク部の外周面からのリップ部の高さ
【図１】
2017040280.tif 000005
【図２】
2017040280.tif 000006