ご挨拶

皆さまには日頃からValqua Technology Newsをご愛読いただき、心より御礼を申し上げます。
年初来COVID-19の影響が社会の動きに深く影を落とす中、多くの企業が困難な事業環境に晒されながら収益を確保するため、様々な工夫をしていくことが求められております。一方で、ソーシャルディスタンスやリ
モートワークなどの新たな社会ニーズに対応するため、多様な新製品やサービスが市場へ導入され、こうしたバルカー技術誌

Summer 2020
No.39

活動が今まで以上に活発に進められるようになっております。特に、IoTやAI搭載のロボットなどの省人化に寄与することが期待される技術開発、そしてそれらを要素技術として支えるセンサー向けの材料やデバイス自体の開発、更にはデーターマネジメントシステムなど、多くの企業や研究機関が今までに経験をしたことがな
かったスピード感を持って、技術開発を行っている状況が見られます。
このような事業環境の中、当社は大きく変遷しつつある市場のダイナミクスに対し的確に向かいあっていく
ため、進行中の中期経営計画であったNV･S8の終了時期を繰り上げ、本年度より新たな中期経営計画である
NF2022をスタートさせております。この新中期経営計画においては、オープンイノベーションを活用したR&Dに対する注力が大きな戦略の柱として据えられており、全社の技術開発部門はこの方針に従って、顧客の皆さまにH&Sの視点から更に付加価値の高い技術ソリューションをお届けするため、チャレンジングな技術課題に挑戦してまいる覚悟です。そして、当社はこのような技術開発に対する継続した注力を通して、NF2022に掲げた成長目標に留まることなく、2027年に迎える当社の創業100周年に向かって、飛躍的な成長が実現されることを目指してまいります。
このような背景の下、今号のテクノロジーニュースでは顧客の皆さまに執筆をご協力いただきました技術紹介、先端的な性能を持った高圧水素用途向けのシール材、更にはいくつかのH&S関連の商品や技術についての記事を掲載しております。中でも最近、プレディクティブメインテナンスのツールとして市場へ展開を開始いたしましたVALVESTATMは、様々な生産現場において今後広く活用されていく可能性を秘めた商品としてご紹介しております。このような機能性に焦点を当てたデバイス型の製品は、従来からの当社の商品ポートフォ
リオには無かった当社が目指す新たな技術成果の一例として、ご注目をいただきたいと思います。
今後とも、当社製品・サービスともども、このバルカーテクノロジーニュースを引き続きご愛顧いただきます
ようお願い申し上げます。

取締役 CTO1

青木睦郎

カスタマー・ソリューション《共著》

ハンドナットランナーを用いた施工品質向上への取り組み（プラグタイプ空冷式熱交換器）
1. はじめに石油精製設備の機器や配管には、数えきれない多種多様ことを使命としている私たちは、日頃からフランジ部における締結管理の強化に取り組んでいる。

の開放検査と同時に、プラグボルトの締結管理については、機器ごとにトルク値を定め、トルクレンチを用いて手作業で締付けを行っている。
しかしながら、プラグタイプは、一基当たり600 本を超えるボルトがあり、複数台の機器を開放整備する必要があるた
め、その数も膨大で相当の工数が必要である。また、開放

経年で漏えいリスクが高まっている機器については、運転圧時には、ボルトは経年による固着が生じており、ねじ部を損傷

力及び運転温度を再確認し、高温高圧並びに水素サービス

させないよう慎重な作業も求められる。更に、締付けにおいと新たに熱油サービスを加え、条件に当てはまる場合は、定ても、高圧流体を金属平型ガスケットでシールする構造上、量的に管理が出来るトルク管理や軸力管理へと変更見直し

信頼性の高い締付けが求められる。

を行っている。また、経年劣化が懸念される機器についてこのため、監督者の丁寧な立会いと管理、豊富な経験とは、次回開放時にフランジのフェーサー加工を実施すること熟練した作業員が必要不可欠となるが、SDM 期間中の監で、延命対策を図り、最終的には機器更新が必要なのか、督者は、多岐に渡る工事を担当し多忙を極めるため、この事象に応じた対策を講じている。このように、フランジ部におAFCを専属で管理することが難しく、管理を協力会社の棒

ける締結管理は、過去の保全実績から成熟してきており、明心や作業員任せになっていることも現実である。しかしなが確な指針が確立されつつある。従って、安全維持向上と最ら、昨今、人手不足の影響もあり熟練作業員を集めるのは適な保全管理を適正に実施し続ければ、設備信頼性は維

困難な状況である。このように、監督者については、管理を持出来ると考えている。

すべて行うことは困難な状況であること。棒心や作業員にさて、フランジ部以外に懸念していたのは、空冷式熱交換は、一定以上の力量が求められる上、担い手が減少してい器（以下、AFC）の内、高圧箇所に用いられるプラグタイプ

ること。更には、数千本にも上る締結管理を実施しないとなら

AFC（以下、プラグタイプ）の締結管理であり、上述したフラない状況では、結果的に締結管理が疎かになり、漏えいリス

ンジ部の締結管理のように明確な指針がない。

クを高める要因となっている。

当製油所には、約 340 基のAFC があり、設計圧力がこのような状況の中、何とかしたいと思い続けていたとこ

3.0MPaを超えるものは、プラグタイプを採用している。プラグ

ろ、2019 年 2月当製油所に株式会社バルカー（以下、バルタイプは、約 50 基程度あり、その殆どが高圧ガスサービスでカー）
による製品展示会が開催され、足を運んでみた。するある。このプラグタイプAFCの設備維持管理の観点では、と様々なシール材やライニングバルブ、測定器具など展示さ

法規及び使用条件、流体によるチューブの腐食と余寿命なれており、あれこれ見て回っていると、見かけないものに目がどに注目されがちである。

とまった。

一方で、運転管理や鉄工工事の目線では、経年劣化が一つは、フランジ面間と段差を同時測定出来る測定器であることに加え、プラグボルト（以下、ボルト）でメタル平型ガス

あり、フランジ面間など隙間計測の精度がよく、高機能であケットをシールする構造上、漏れが発生しやすく、SDM 期間

り、とても良い製品だと感じた。もう一つ見慣れないものが、においては、高圧ガステストでの漏えいによる手戻りや、連続

ハンドナットランナーであった。

運転で開放しなかった機器もあるため、運転開始時に発生

これは、「シールボルティングコントロールシステム」というバ
2

Summer 2020

運転停止や開始時、運転中に漏えいがあった機器及び、

バルカー技術誌

なフランジで接続されており、フランジ部から漏えいさせないする漏れを注視している。このため、検査周期に基づき機器

No.39

ハンドナットランナーを用いた施工品質向上への取り組み（プラグタイプ空冷式熱交換器）

ルカーと自動車組立工場で多くの採用実績があるエスティック社で共同開発したフランジ締付け専用の電動工具であると

3. ハンドナットランナーのトライアル内容

説明を受けた。この時、「この技術をプラグタイプのボルト締トライアルに用いたハンドナットランナーをFigure2に示す。

結管理に応用出来ないか？」と私が懸念していた背景や課題

ハンドナットランナーは、それぞれのツールユニットをコントローを相談した。その場で、次回 3ヵ月後のSDM 時にトライアル

ラーユニットに有線でつなげ、事前に設定した締付けプログ検証を行うことで合意し、すぐに現場見学をした。

ラムによって締付け制御が可能である。また、締付け結果
は、コントローラーユニットにあるUSBよりCSVで出力し、締2.従来のメンテナンス内容とその課題

付け結果の電子記録も可能である。なお、動力には200Vの電源が必要である。

実際の現場を見学し、従来のメンテナンス方法とその課題についてTable1に示す。締付けの様子をFigure1 に示す。
機器カバーにボルトが算盤玉上に配列され、その膨大なバルカー技術誌

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No.39

作業量や、人の手を頼りにする工程が多く、ヒューマンエ

ツールユニット 高速タイプ

ラーが起きやすい状況であった。中でも、締付けの際は、プリセット式トルクレンチを用いて、一本一本丁寧に締付けがなされていたが、作業員によっては、勢いよく締付けを行っており、オーバートルクになっている可能性もあった。
Table1 メンテナンス内容と課題
工程

内容

ツールユニット 高トルクタイプ

課題

1.ボルト取り外し

経年によるネジ部の固着 ・多大な工数がかかるがあるため、打撃メガネレ ・打撃メガネにより赤チンチを用いて慎重に固着
ン事故を解放。
・ボルトの落下
その後、手作業で取り外す。

2.ネジ部の整備機器及びボルトのネジ部 ・整備不良の外観検査を行い、問題がない場合は、清掃後潤滑材を塗布し保管する。

3.ガスケット装着とボルトの仮締付け

ガスケットを機器側に取 ・ガスケットの装着忘れ
り付け、ボルトの仮締付や2 枚装着けを行う。

4. 締付けプリセット式トルクレンチを ・多大な工数がかかる上、用いて、所定トルクで締 体力も必要。
付けを行う（Figure１）。 ・使い方によってはオーバートルクになる危険性あり。

コントロールユニット
Figure2 ハンドナットランナー

Table2 ハンドナットランナーの仕様
高速タイプ

高トルクタイプ

全長

466mm

649㎜

重要

2.5kg

11.0kg

最大締付け速度480rpm55rpm

最大締付けトルク

80N・m

1300N・m

主な機能

プログラム制御（角度・トルク制御）
電子記録化など

このハンドナットランナーを用いて、従来の作業に代わり、締付け精度の向上と種々の課題解決に向け、トライアルを実
Figure13

従来の締付けの様子施した。

カスタマー・ソリューション《共著》

まず、工程 1ボルト取り外しにおける、固着解放作業について、ツールユニット高トルクタイプ（以下、高トルクタイプ）を用いて実施した。作業の様子をFigure3に示す。

のトルク値を比較した。結果一例をFigure5, 6に示す。
正常なものは、Figure5に示すように、1Nm 程度のフリク
ショントルクが連続し取り外されている。一方、「引っ掛かり」があるものは、Figure6に示すようにフリクショントルクが高く、かつ不安定であり、次第に大きなトルク値となることが分かった。
このため、この「引っ掛かり」を検知する場合、10N・mを上限とし、自動停止制御を行うことで実現可能なことが分かった。また、AFCは高所に設置されており、ボルトを取り外す
際、誤って落下させる危険性があることも分かった。このため、使用するボルトのねじ山数に合わせて、取り外す直前で停止する機能を付与させることで防止させることが出来た。
特にこれには、現場作業者から感動の声が上がったことがFigure3 ハンドナットランナーでの作業の様子

バルカー技術誌

印象的である。

固着解放については、無理矢理ボルトを緩めると、ネジ部の損傷が起こり、最悪の場合では機器側のネジ部を拡張、再タップ加工が必要で工期遅延となる可能性がある。このため、従来、熟練作業員が行っている打撃メガネによる固着解かった。このため、高トルクタイプを用いて、各ボルトの固着

Figure5

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放作業を観察したところ、一定角度のみ緩めていることが分正常なトルク値

解放に必要な回転角度を監視した。結果一例をFigure4に示す。
その結果、解放時の緩め回転角度は、最大でも20°緩めることで、問題なく固着解放を行うことが出来ることが分かっ
た。

No.39
Figure6

異常なトルク値

ボルトが取り外され、機器やボルトのネジ部が検査された
後、ボルトに潤滑剤を塗布し、仮締付けを行う。この工程では、高速タイプを用いて、取り外し時と逆の方法で、機器にボルトが着座させるまで仮締付けを実施した。仮締付け時に「引っ掛かり」があるものについては、自動停止するようにプログラム制御を行い、再整備の対象とした。
すべてのボルトの仮締付けがなされた後、高トルクタイプを用いて、本締付けを実施した。その結果をFigure6に示す。
Figure4

回転角度監視モニター

次に、すべてのボルトの固着解放を実施した後、ツールユ
ニット高速タイプ（以下、高速タイプ）
を用いて、取り外しを目標トルク392.2N・mに対して、±1% 以内で高精度な締付けが実施出来た。この締付け結果については、CSV 出力に
よって電子化が可能であり、締め忘れについては、この記録を確認することで防止が図れる。

行った。従来、この作業は、手作業で緩めながら、ボルトの「引っ掛かり」がないか検査を行いながら実施していた。このため、正常なものと「引っ掛かり」があるものに対して、緩め時
4ハンドナットランナーを用いた施工品質向上への取り組み（プラグタイプ空冷式熱交換器）

4. おわりに今回のトライアルでは、工数削減に加え、なにより、従来
熟練作業員が感覚で実施していた、ネジ部の異常検知を数値化し自動化させることが出来たこと。目標トルクに対して、高い締付け精度を実現出来たことより、設備維持に関する信頼性の向上と工事品質の向上が図れた。更には、ご協力
Figure7

締付け結果

ここで、すべての工程の工数低減効果について、比較した結果をFigure8に示す。これは、一本当たりに必要な作をいただいた作業員の方々からもお喜びの声をいただけたこ
とも大きい。
今後、当製油所では、すべてのプラグタイプAFCにおい

バルカー技術誌

業時間を各行程で比較しており、結果、すべての工程におて、ハンドナットランナーを採用する計画であり、今後、異ないて、工数削減が出来、全体では40％の削減が図れた。まる機器に応じて検証を進めていく。今回のトライアルでは、検た、従来作業では、作業員の膂力・体力による違いにより、証が困難であった、異物の噛み混みやガスケットの装着忘れ

作業時間や休憩の回数などによって作業完了までの時間がや2 枚装着など、現場でよく起こるトラブルについて、バルカー

ばらつく可能性があるが、ハンドナットランナーでは、事前にと共同でラボ評価と合わせて計画をしている。こうした現場と締付け内容がプログラムされており、操作ボタンを押すだけ

ラボ検証を同時に進めることで、より効率的に効果的な評価のため、作業員によるばらつきは低い。

を実現出来ると考える。また、得られた結果は、プラグ対応

今回ハンドナットランナーでのトライアルにおいて、実際ハン

AFCを採用しているユーザーに広く周知していきたい。

Summer 2020

ドナットランナーで作業を行っていただいた作業員の方々にお最後になったが、今回のトライアルは、展示会時に相談しト聞きすると、「今までの苦労が嘘みたい」「特に、本締付けは

ライアルを開始まで、実に3ヵ月間と短い期間であったが期待大変な作業で翌日は肩が上がらないので助かる」とお声をい

以上の成果となった。これは、本取り組みに関わったすべて

ただけたことからも十分に現場でお使いいただけることと考えの方々の熱い情熱とチーム力がなければ達成出来なかったる。

と思う。ハンドナットランナーメーカーである株式会社エスティッ
クの飯田氏を始め技術担当の土田氏。また、携わっていた
だいたすべての関係者の方々に深く感謝を述べたい。

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Figure8

作業工数の比較結果

長谷川 誠
昭和四日市石油株式会社
四日市製油所
製造一部 製造一課
5

山邊 雅之
H&S 営業本部
本部長付

カスタマー・ソリューション

シール・クイックサーチャー（SQS）の紹介と活用方法（グランドパッキン編）
1. はじめに２-1）製品選定へのアプローチ
シール製品において漏えいなどのトラブルを防止するには、正しい製品を使用することが重要であり、それぞれの使用条

工業用シール製品の選定から課題解決に役立つ製品情報

件や要求仕様から選定することが基本となる。SQSにおいての提供を目的としたWEBツールである。当社ホームページには選定に必要な情報（流体・圧力・温度 .etc）
が入力項目として公開以降、お客様より非常に好評をいただいており、現在て設けられており、その値を入力することによって簡単に推は日本語に加えて、英語・中国語にも対応している。当社で奨製品が表示される。

はH＆S 企業としてサービスの強化に努めており、様々な形での製品情報の提供は、その取り組みの一環である。
徴から、製品選定が難しいと捉えられがちなグランドパッキン

たり、他社製品の品番から相当品を検索することも可能となっており、多様な方法で推奨製品の検索が可能となっている。

における適切な製品の探し方を紹介する。

Summer 2020

本報では、シール・クイックサーチャー（以下、SQS）の特

また、産業分野からよく使用される代表的な製品を検索しバルカー技術誌『Seal Quick Searcher® 』（シール・クイックサーチャー）
は、

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Figure1 ＳＱＳロゴマーク

2. SQS（Seal Quick Searcher®）の特徴

Figure2

SQSではお客様が必要とする技術情報に対して、専門的

2-2）製品情報へのアプローチ

製品選定結果例（ガスケット）な知識がなくても容易にアプローチ出来るように設計してい従来のカタログと同様に、それぞれの製品名称や製品番る。当社で取り扱う各種製品では必要とされる技術情報やそ号から製品情報にアプローチすることが出来る。SQSにおいの検索方法は異なってくるが、それぞれの特徴を下記にてては、製品特長や使用可能範囲などの情報のみではなく、説明する。

同じページ内に各種物性情報や設計関連情報を折りたたんで掲載しており、必要とする技術情報をすぐに確認出来るよ
うになっている。

6

シール・クイックサーチャー（SQS）の紹介と活用方法（グランドパッキン編）

３-2）使用条件の入力
グランドパッキンを選定する際に必要な最低限の情報は、①機器詳細 ②流体 ③温度 ④圧力の４つとなり、高速で軸が回転するポンプ用途については、⑤周速の情報が追加でR必要となる。これらの情報を入力して、「検索」
をクリックすることによって、推奨製品が出力される。

バルカー技術誌

Summer 2020
No.39

Figure3

製品紹介例（No.GF300）

2-3）関連情報へのアプローチ
シール製品においては正しい製品を使うとともに、正しく使うことも重要となる。ガスケット製品においては締付け力が不Figure5

使用条件入力画面（バルブ用）

足すると漏えいに直結する。そのためにSQSではサポート

３-3）検索結果の読み方・注意事項

ツールとして、フランジ寸法から締付けトルクを計算する機能「バルブステム用」における検索結果例をFigure6に示す。

を設けている。また、エラストマー製品においては、機器の動図にあるように、使用条件から推奨される製品とその組み合

作不良防止に役立つ、摺動抵抗の予測ツールを設けている。

わせが表示される。この例では２種の製品が表示されている

これらだけにとどまらず、よくある質問をFAQの形式で掲が、どちらの製品も使用可能であり、その他の要件（コスト・載しており、これまでノウハウが多く記載されているバルカー

色調・取り扱い性 .etc）
によって選択可能である。それぞれのハンドブックも掲載しているので、是非とも各現場での活用を表示されている品番をクリックすることによって、製品紹介のお願いしたい。

ページに移動するので参考にしていただきたい。また、圧力条件によって推奨されるリング数は決定されるが、表示されて3. 適切なグランドパッキンの検索方法

いるリング数や組み合わせについては、入力条件を反映した

SQS 活用の具体例として、適切なグランドパッキンの検索

SQSでは「バルブステム用」「回転ポンプ軸用」の製品検索結果になっている。

の方法を、具体例にて説明する。

が可能であるが、プランジャーポンプなどの「往復動機器用」

３-1）使用用途の選択の製品選定の際には、技術担当者にて対応する。

やそれ以外の用途・流体については網羅出来ておらず、そグランドパッキンの代表的な用途としては、「バルブステム用」「回転ポンプ軸用」に大別され、それぞれの使用条件が大きく異なるために選定指針も異なる。まずはその用途を選択する。

Figure4 グランドパッキン用途選択画面
7

Figure6

検索結果表示画面（バルブ用）

カスタマー・ソリューション

現代においては、情報機器の普及・発展によって様々な

4. おわりに

情報へのアクセスが容易になっており、我々もH＆S企業の取本報では技術情報を提供するツールの一つであるSQSを紹介したが、是非とも当社ホームページよりアクセスいただき、り組みの一環として、より役立つ情報を、より便利に提供出来るように努めていく所存である。

その利便性を確認願いたいと考えている。

松村 清裕
バルカー技術誌

Ｈ＆Ｓ営業本部
テクニカルソリューショングループ

Summer 2020
No.39

8

ふっ素樹脂系ガスケット付きボルト締結体のゆるみ挙動評価
1. はじめに2008 年の石綿規制を受け、ガスケットにおいても一部を除

バルカー技術誌

Summer 2020
No.39

いて石綿製品が使用出来なくなった。うず巻形ガスケットでは石綿フィラーに替わって膨張黒鉛フィラーを用いることで大きな問題はなかったが、シートガスケットではいくつかの課題があった。石綿ジョイントシートガスケットはその高い耐熱性、耐薬品性、強度から非常に広範囲で使用されていたが、代替繊維を用いたノンアスジョイントシートは繊維分が少ないことから強度や耐熱性が大きく低下している。膨張黒鉛のガス

Figure1 ガスケット応力の長期挙動の予測

ケットは高いシール性、耐熱性、耐薬品性を有するが、非常に傷つきやすいことから取り扱い性に課題がある。一方で、ふっ素樹脂は高い耐熱性と耐薬品性、シール性も優れてお2.FEM条件

り、従来より課題であったクリープも近年の材料開発によってFigure2に本研究で用いたFEモデルを示す。単一ボルト改善されており、石綿ジョイントシートガスケットの代替として広の締結体を対象とし、単純な条件での評価を行う。軸対称

く使用されるようになった 1〜3）。

要素を用いてモデル化しているが、この際、六角形のボルト

しかしながら改善されてはいるものの、ふっ素樹脂系ガス

頭及びナットは面積が等価な円形に簡素化している。フラン

ケットのクリープに起因した締結力低下は懸念事項であり、

ジ及びボルトは弾性要素、ガスケットは非線形粘弾塑性要素

長期使用についての信頼性評価は課題であった。そこで、を用いる。本FEMではガスケットのみ粘弾性を考慮し、電熱

当社では石綿規制以降、ふっ素樹脂系ガスケット付き締結については非定常問題として評価する。

体の長期特性予測手法の検討を行ってきた。これまでに各部品の材料定数をTable1に示す。ガスケットは圧縮特

FEMを用いてガスケットのクリープだけではなく、熱膨張及び性に強い非線形性とヒステリシスを示している。また、温度が収縮、圧縮特性の温度依存性などを考慮することで、ふっ高いほどひずみが大きくなるという温度依存性も見られる。線

素樹脂系ガスケット付き締結体の長期特性を精度良く予測

膨張係数も温度が高いほど増加している。FEMではこれらすることが可能となっている4〜6）。

の特性も考慮する。加えて、
Figure5に示される応力依存性

本報では高温環境下のふっ素樹脂系ガスケット付きボルト
締結体を対象にガスケットの諸特性及びフランジやボルトのを有するガスケットのクリープも考慮する。フランジ及びボルトは各特性を固定値として扱う。

特性が締結体の軸力特性に及ぼす影響を評価する。ここでボルトモデル端部に締付けに相当する圧力を負荷すること

は、締結体を単純な単一ボルト締結体とし、ガスケットをで締付けを再現し、締結体外縁部に温度変化を与えること

No.GF300とする。

で加熱及び冷却を再現する。本FEMではボルト軸力の変化を算出する。

9

技術論文

Figure5 ガスケットのクリープ

Table1

3. FEM妥当性確認のための実験

FEモデル

2 項で述べたFEMの妥当性を確認するため、実験結果と各部品の材料定数
ボルト

ガスケット

SUS304

SNB7

No.GF300

ヤング率
［GPa］

200

200

Fig.3

ポアソン比

0.3

0.3

0.45

料

線膨張率
［/K］

1.12×10 −5

熱伝導率［W/m・K］ 4.4×10−2

1.09×10 −5

Fig.4

1.1×10

2.5×10−2

比熱［J/kg・K］

500

500

1000

密度(常温) [kg/m3］

7800

7800

2.3

クリープ

なし

なし

Fig.5

Figure6に実験装置の概要図を示す。主な条件はFEMと同様である。締付けはボルト胴部に張り付けたひずみゲー
ジで計測される軸力を指標に行う。締結体温度はフランジ表−5

面に張り付けた熱電対によって測定される。目標軸力115kN（ガスケット応力35MPa相当）まで素早く締め付け、電気炉で200℃まで加熱する。24 時間加熱後に自然冷却する。

Summer 2020

フランジ
材の比較を行う。

バルカー技術誌

Figure2

No.39

Figure3 ガスケットの応力 - ひずみ関係

Figure6

実験装置概要Figure4 ガスケットの線膨張係数10ふっ素樹脂系ガスケット付きボルト締結体のゆるみ挙動評価

4. FEM及び実験結果
Figure7に単 一ボルト締 結 体の軸 力 変 化についての

5. 各部品の諸特性が‌
締結体ボルト軸力挙動におよぼす影響

FEM 及び実験結果を示す。縦軸にボルト軸力、横軸に加ここでは、フランジ、ボルトガスケットの各部品の諸特性が熱開始時（締付け直後）からの時間を示している。ボルト軸締結体ボルト軸力挙動に及ぼす影響を評価する。現実には力は昇温中及び降温中に大きく低下し、温度が一定の間は実在しないが、任意の特性だけ変更したり、ないものとしたり低下が比較的小さいことが分かる。これまでの研究により、出来るのもFEM 評価の長所である。

それぞれのステップではTable2に示される現象が生じている

Figure8はボルト軸力挙動に対するフランジ及びボルト材

ことが分かっている。被締結体であるガスケットとフランジは料のヤング率と線膨張係数の影響を評価した結果を示して熱膨張によってボルト軸力を増加させる。一方でボルトが熱いる。フランジ及びボルトのヤング率を1/2とした場合、比較

バルカー技術誌

膨 張した 場 合 はボルト軸 力 が 低 下 する。 加 熱 時には的軸力挙動へ及ぼす影響は小さかった。Figure7の結果かFigure3に表されるようにガスケット剛性が低下し、ガスケット

らも分かるように、温度変化時に軸力変化が大きく、ヤング率がより圧縮されることで延伸されたボルトが収縮し、軸力は低は温度変化への影響が小さいためと考える。フランジの熱膨下する。この剛性変化は温度変化時に生じるもので、高温張率を1/2 及びゼロとした場合、加熱時に大きく軸力低下し、安定時には生じない。ガスケットクリープは全てのステップで冷却時には増加する結果となった。加熱時の被締結体（フラ生じている。

ンジ+ガスケット）の熱膨張が小さくなり、冷却時の熱収縮のFEM結果と実験結果は比較的よく一致しており、本FEM
手法の妥当性が確認出来た。

影響が小さくなったためと考える。ボルトの熱膨張を1/2 及びゼロとした場合、加熱時及び高温安定時には基準条件と大Summer 2020

きな違いはなかったが、冷却時にボルト軸力が大きく低下した。
Figure9はガスケット材料の熱膨張、クリープ、剛性変化のそれぞれの各特性だけを有する場合の軸力挙動を表している。なお、フランジ及びボルトは通常の条件とする。熱膨張は軸力を増加、クリープと剛性変化は軸力を減少させるということが分かる。しかしながら、加熱時及び高温安定時のNo.39

現実の結果は剛性変化だけの結果と酷似している。このこと
から各特性の影響の単純な和が総合的な結果となっていな
いことが分かる。これは、剛性変化やクリープは応力依存性があり、それぞれの特性の結果が相互作用する複雑な現象
Figure7であるためである。

FEM 及び実験結果

これまでの軸力挙動結果は各部品の寸法形状にも影響をTable2

各ステップで起きている現象が軸力へ及ぼす影響
加熱

高温保持

冷却

ガスケット熱膨張↑↓

フランジ熱膨張↑↓

ボルト熱膨張↓↑ガスケット剛性変化↓

ガスケットクリープ

↓

↓

↓

合計

↓

↓

↓

受けるものであり、全てのボルト締結体に適用出来るものではない。

Figure8 フランジ及びボルトの材料特性が締結体ボルト軸力挙動に及ぼす影響
11

技術論文

7. 参考文献1）‌黒河真也，“高機能ノンアスベストシートガスケット「ブラック
ハイパーNo.GF300」”，
Valqua Technology News, Vol.9,
p5-11,（2004）2）‌小池真二，“圧延成形による充填剤入りふっ素樹脂シートガ
スケット バルカロン®シリーズとNo.GF300シリーズ ”，
Valqua Technology News, Vol.22, p17-22,（2012）3）‌株式会社バルカー：“ガスケット”，
CATALOGUE No.YC08，（2020）
4）‌佐藤広嗣，野々垣肇，黒河真也，出口聡美，“有限要素解Figure9 ガスケット特性が締結体ボルト軸力挙動に及ぼす影響析を用いたガスケット締結体の長期特性予測手法の構

6. おわりに5）‌佐藤広嗣 ,“有限要素解析を用いたふっ素樹脂ガスケットの長期特性予測”, Valqua Technology News, Vol.29,

本報ではFEMを用いて高温環境下のふっ素樹脂系ガス

p11-14,（2015）6）‌佐藤広嗣, 澤俊行, 小林隆志，“PTFE系ガスケット付きボル

フランジやボルトの特性が締結体の軸力挙動に及ぼす影響

トフランジ 締 結 体 の 高 温・長 期 特 性 評 価 ”, Valquaを評価し、紹介した。ここでの評価は多岐にわたるボルト締Technology News, Vol.32, p33-38,（2017）

Summer 2020

ケット付き単一ボルト締結体を対象にガスケットの諸特性及びバルカー技術誌

築”, Valqua Technology News, Vol.17, p2-8,（2009）

結体条件の極一部に限られる。無限とも言える締結体条件をすべて考慮する評価は現状ではFEMを用いることが現実的と考える。様々な締結体条件に対応するため、引き続きガ
スケット締結体の評価手法を検討する。

No.39
佐藤 広嗣
研究開発本部
商品開発部
ガスケット・グランドパッキンチーム

12

PTFEのイオンビーム処理技術

バルカー技術誌

Summer 2020
No.39

1. はじめにを導入していると考えられる。これらの官能基が良好な接着

PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）に代表されるふっ素樹

学組成になっており、その着色は避けられない。またこれら

脂は、優れた耐薬品性や撥水性で良く知られた素材ではあの表面の活性基は、経時的には化学変化し、もしくは素材る。しかし、その優れた安定性のために接着が困難であり、内部に潜り込むとされており、長期的には接着強度の低下を応用範囲が限られている一面がある。PTFEに接着性を付もたらしてしまう。

与する接着処理として、金属ナトリウムを用いた表面処理が1）

強度をもたらすものの、処理面は純粋なPTFEとは異なる化

筆者は、上記のメカニズムから、化学的な処理方法では挙げられる 。この処理方法は、非常に良好な接着強度が着色のない接着処理は困難と考えた。よって、物理的な接得られることから現在主流の処理方法である。この処理方

着方法の検討を実施し、イオンビームを照射することで法の課題を強いて挙げれば、処理面の茶褐色への変色をPTFE 表面を粗面化出来ること、この粗面に被接着材が入伴い外観を重視する用途や製品には適用が難しいこと、処り込むこと（投錨効果）
で良好な接着強度が得られることを確

理後の経時や直射日光などの照射によりその接着効果の劣認出来た２）。

化が見られることである。
筆者は、医療用のゴム栓を製造・販売する部署に所属しFigure1、Figure2に処理前後のPTFEフィルムの状態を示す。Figure1は外観写真であり、処理による着色は見られており、注射器やバイアル瓶に使用されるゴム栓の開発をず、外観上ほぼ変化がない。Figure2は、処理面のSEM行っている。これらのゴム栓は注射液（薬液）と直接触れるこ（走査電子顕微鏡）観察結果であり、低倍率観察では未処とから素材や配合としての安全性が求められるとともに、製理のフィルムと違いは判らないが、高倍率観察ではミクロンサ

造工程において異物の混入・付着は許されず、厳しい外観

イズ以下の微小な突起状の構造が出来ていることが確認出検査などが実施される。ゴム栓の表面を化学的に安定な来る。これら一つ一つの凹凸と被接着材が入り込むことによPTFEフィルムでラミネート（接着）
出来れば、薬液への安全り良好な接着が得られると考えている。

性では大きなメリットが得られるが、金属ナトリウムで接着処理されたPTFEフィルムではその色味や色むらなどから外観

フィルムの着色

未処理

開発技術：
処理後

従来技術：
Na 処理 処理後検査上困難を伴ってしまう。
そこで筆者は着色のない接着処理方法を探索し、良好な接着強度を持つ処理方法を開発・実用化出来たことから、その処理方法をこの場を借りて紹介したい。

2.開発した処理方法の特徴について
PTFE への接着処理方法は、上に述べたように金属ナトリ
ウムを用いた方法が代表的である。そのメカニズムとしては、
金属ナトリウムの錯体を含む処理液をPTFEと接触させること

外観

元素組成
（ESCA）

13

33.3

40.1

77.0

F

66.6

58.0

6.4

Figure1 未 処理 PTFEフィルムと処理済みPTFE の外観写真、及び、処理面元素組成
観察倍率×1,000 倍

×5,000 倍

×10,000 倍

外観で、その接触面の炭素 -ふっ素結合からふっ素を引抜き、代わりに活性の高い水酸基（-OH）
やカルボキシル基（-COOH）

C

処理面の SEM 観察画像：処理面を白金蒸着後に観察

Figure2

新規手法での処理済みフィルムの SEM 観察画像

技術論文《寄稿》イオンビームを照射するとなぜこの様な微細な構造が出来理面の微小な凹凸に押し付けられ加硫することで、良好なるかに関して、当初はイオンビームがぶつかった影響で、表接着が得られていると考えられる。樹脂（PP, PEなど）や熱面を微小に削る作用であると考えていたが、実際はPTFEの可塑性エラストマー（スチレン系、オレフィン系など）に対して自己組織化の効果もあり微小な凹凸が形成されているようでも同様の工程にて接着出来ることを確認している3）。

ある。

ふっ素樹脂はその優れた電気特性から高周波基板の素照射するイオンとしては、処理による化学的な変化を避け材として応用されている。Figure3は接着処理済みPTFEるために不活性なアルゴンを選択している。Figure1には処

フィルムの表面に低温焼成の金属ペーストを印刷後、焼成を理前後にてフィルム表面の元素比率をESCA（X線電子分光

行った様子であり、同じく良好な接着が観察出来た。

分析）
にて求めた結果を示している。酸素などによる若干の処理後の径時変化の確認として、処理済みPTFEフィル

官能基の導入が見られるが、元のフィルムに近い組成を保っ

ムを単体で室温保管した後、ゴムと加硫接着したサンプルのている。この結果、処理後の変色がない処理が可能となって剥離試験結果をFigure4に示している。

おり、後述する試験において長期間経時での劣化が見られバルカー技術誌ない結果にもつながっていると考えている。
なお金属ナトリウム処理を含む多くの接着処理では、処理面への官能基の導入などにより親水化し、水への接触角が小さくなる傾向を示す。本処理法の場合、官能基が導入されないので本来のPTFEの疎水性を保っており、むしろ表面の微小な凹凸により見かけの水への接触角は増大する結果

Summer 2020を示す。

3. 接着性能に関して
上記の接着処理済みPTFEフィルム（厚み0.06mm）とゴム（ブチルゴム配合）との接着強度の結果をTable1に示した。
Table1
接着処理
剥離強度（N/mm）
破壊形式

左：接着処理のみ、中央：銀ペースト、右：金ペーストとの接着事例
市販の金属ペーストをPTFEフィルムに塗布し、焼成し接着した事例

Figure3

金属ペーストとの接着実施例

No.39

処理済みフィルムとゴムの加硫接着強度
開発技術（イオンビーム処理）

従来技術（Na 処理）

参考：未処理

＞2.5

＞2.5

0.2

フィルム破断フィルム破断（剥離）

接着後のフィルム─ゴムをダンベル4 号形状にて切り出しを実施後、オートグラフにて180°
剥離強度を測定結果

試験片は、処理済みのPTFEフィルムと未加硫ゴムシート
を重ねて金型に設置し、ゴム成型では通常の加硫条件（170℃、5 分、10MPa）
にて、コンプレッション成型にて作成した。金属ナトリウム処理品と同等の良好な接着強度が得られており、当社では薄手のフィルムを使っていることから、ともにフィルム側が破断する接着強度が得られている。

処理後のPTFEフィルムを一般環境にて保管後にゴムとの加硫接着を実施し、剥離強度の測定を実施。試験片の調整方法は社内法にて、Table1の剥離強度とは異なる。

Figure4

長期保管後の接着強度テスト

処理後 3 年以上経過した処理済みフィルムでも接着力の接着処理のメカニズムから、処理面の微小な凹凸に被接低下は見られなかった。なお、社内での使用方法を想定し着材が入り込めば、被接着材の組成（配合）によらず良好な

た試験方法でのテスト結果のため、Table1の剥離強度とは接着強度が得られると期待出来る。実際に当社の種々のゴ

異なる数値となっている点はご容赦頂きたい。また、実製品

ム配合（EPDMゴム、天然ゴム、NBRゴム、シリコーンゴム（医療用ゴム製品）での評価においても、製造後 3 年の室温など）に対してもほぼ同様の接着強度が得られている。ゴム保管試験や相当する加速試験において、接着性における不成型時の高温・高圧により、流動性を増した未加硫ゴムが処具合は確認されていない。
14

PTFE のイオンビーム処理技術

4. 接着処理機に関してわらず強い接着強度を得ることが可能となった。加工性の良さや無着色な外観を活かした応用製品として、接着処理済

当社では、2011 年から試作用のバッチ式処理機を導入し、みPTFEに接着層をコーティングした無着色のPTFE 粘着

現在は量産用にロールtoロール処理機を運用している。ロー

テープをはじめ、搬送用ゴムベルトや半導体製造装置のライ

ルtoロール式では、幅 470mmまで処理出来る仕様としていニング用途として熱可塑性樹脂との複合化といった用途展る。バッチ式の試作機も同様サイズのフィルムシートを処理す

開を（株）
バルカー殿に進めて頂いている。

る目的ではあるが、ジグの交換などにより数 cm 程度の高さのある部材も処理することは可能である。

5. おわりに最後になるが、この様な執筆の機会を与えて頂いた（株）
バルカー殿に感謝を述べたい。

6. 参考文献

前述までのように、当該技術を用いたPTFEフィルムはアン

1）‌富安利光：バルカー技術誌 , No.27, 10-12（2014）

バルカー技術誌

カー効果による接着手法となる。このため、従来の金属ナトリ

2）特許第 4908617 号

ウムにて処理をしたフィルムとは異なり、被接着物の組成に関

3）特許第 5658135 号

Summer 2020

中野 宏昭
住友ゴム工業株式会社
ハイブリッド事業本部
アジアメディカルラバービジネスチーム

No.39

15

製品の紹介高圧水素ガス用シール材料

初めに最もポピュラーな水素ステーションでの自動車への1. はじめに充填方式の模式図をFigure1に掲載する。

現在、日本を含めた世界の多くの国では石油や石炭、天いる。化石燃料は燃焼時に温室効果ガスの代表として挙げ

環境が 2 点生じる。
1つは水素がプレクーラーで－40℃まで冷却される点である。
例えば水素ガスを初期温度 20℃で充填をした場合、車載定で示された2℃目標・1.5℃目標を受け、日本では「2050 年

水素タンク内は断熱圧縮熱の影響で120℃まで上昇する３）。

までに80％の温室効果ガスの排出削減を目指す」1）と言われ水素タンクの素材は強度と重量の関係から、CFRP が選定さており、それを達成するための脱炭素化社会に向けた施策れることが多いと言われているが、CFRPの耐熱は100℃程

として、水力や風力、バイオマスといった、代替エネルギー度であり、安全を考慮すると85℃程度になると考えられていの研究や開発が積極的に行われている。

る。つまり、初期温度 20℃では車載タンクの破裂などの災害

上記代替エネルギーの一つに、水素をエネルギー源としてに繋がる可能性が高くなる。

活用した燃料電池が注目されている。日本においては、第 5

そのため水素ガスはディスペンサへ流入する直前にプレ次エネルギー基本計画の構成 第2 章 第2 節6に「水素社会クーラーで初期温度 －40℃まで冷却され、車載水素タンクの実現に向けた取り組みの抜本強化」
として掲載されており、内部が 85℃を上回らないようにされている。

温室効果ガス削減の取り組みとしての期待度も高いことが伺
２）

2 つ目は大きな圧力変動が発生する点である。
水素貯蔵のタンク（カードル）内の圧力は70MPaであるが、える。

水素エネルギーを活用した例としては「家庭用燃料電池」

充填前に一度コンプレッサで82MPaまで昇圧し、最終的にや「燃料電池自動車（FCV）
・水素ステーション」が主である

内部70 MPaまで車載の水素タンクへ差圧を利用し充填されが、それらのシチュエーションの中で、エラストマー製シール

る。また、充填後は大気圧まで脱圧されるため、ディスペン

材として焦点を当てた際の課題は、水素ステーションから自サと車載タンク間では、大気圧から82MPaの間で圧力変動

動車への充填過程に存在していると考えられる。

が繰り返し起こることが予想される。

Figure1 自動車への水素充填方式 模式図
16Summer 2020

られるCO2を排出することが長らく問題視されている。パリ協

バルカー技術誌

然ガスを代表とする化石燃料由来のエネルギーに依存してFigure1の方式はエラストマー製シール材にとって過酷な

No.39

高圧水素ガス用シール材料

そのような環境下に汎用のエラストマー材料が置かれた
場合を考えると、－40℃雰囲気下ではゴム弾性が消失してしまい、シール材としての機能を果たさなくなる。

ち抜いた試験片を用いた。
試験片をTR 試験機のつかみ部に装着し、50% 伸長させてつかみ部を固定する。次に－70℃のエタノール中で10min

また、圧力変動が大きい個所ではブリスターが発生する可試験片を冷却し、つかみ具の固定を解除したのち、1℃ /能性がある。ブリスターはエラストマー製シール材が、ガスやminで温度上昇させる。温度上昇に伴いゴム弾性が回復し揮発性液体などの流体と高温・高圧で接触する場合、急激再度収縮するため、2℃昇温ごとに試験片の収縮率をプロット

な圧力変動の影響で、流体がシール材の内部に滞留したまする。JIS K6261-4では、収縮率が 10・30・50・70%になっま膨潤することにより、内部や表面層に気泡・亀裂が発生すたときの温度をTR10・TR30・TR50・TR70として表記し、る現象である４）。
（Figure2）

併せて記録する。
（Figure3・4）
TR 試験の結果は、収縮率 =ゴム弾性の回復と見なし、TR10の値が低いほど、低温環境下でもシールが可能な材料であり、TR10とTR70の値差が小さいほどゴム弾性の回

バルカー技術誌

復が早い材料であるという考え方になる。

Figure2 ブリスターが発生したOリング

Summer 2020

このような事象が発生した場合、水素漏えいが発生し、場合によっては、人命にかかわる災害発生につながり得る。
今後の水素社会の発展に伴い、そのような事態が発生しないためにも、当社では低温環境下でゴム弾性が消失しな
い、かつ、大きな圧力変動下でもブリスターが発生しないという、2 つの特性を併せ持ったエラストマーシール材料の開発を

No.39

行った。
今回、当社独自の配合設計技術を活用することで、低温

Figure3

TR 試験 模式図

特性やブリスターへの耐性を両立させた、高圧水素ガス用
EPDMシール材料としてBLISTANCE TM（ブリスタンス）－
HLTを開発したので、本報にてご紹介する。

2.BLISTANCETM - HLTの特徴
BLISTANCETM– HLTは当社既存のH0970などの汎用
EPDMと比較し、大幅に低温特性やブリスターへの耐性を向上させた材料である。
それらを示すための試験概要、及び結果を本項に記載する。
2-1）低温特性
低温特性についてはJIS K6261-4に則り、低温弾性回復試験（以下 TR 試験）を実施し評価した。
試験は厚さ2mm±0.2のシート準備し、伸長部 幅 2mm±
0.2 長さ50mm±0.2、つかみ部 6.5mm 四方の専用の型で打17

Figure4

温度–収縮率曲線の例

製品の紹介使用される雰囲気の温度や流体などに大きく左右されると2-2）ブリスターに対する耐性評価

ころではあるが、一般的にTR 試験の結果は、TR10で示さブリスターに対する耐性評価は、ブリスター発生の機構かれた温度が低温領域でのシール限界として用いられる。しから、シール材内部より発生する微小な引裂きと見なして、クレ

し、第 1 項に記載したように、水素流体は非常に高圧な環境

セント型やトラウザー型試験片を用いた引裂き強度の実測値で使用されるため、TR10=－40℃前後では性能不足になるから、おおよその評価をすることは出来る。しかし、高圧水ということは十分に想定される。

素ガスといった特殊環境では、機械物性のみでは良し悪しをそのような中、BLISTANCE – HLTはTR10=－51℃とTM判断することは難しく、信頼性にも乏しい。

いう値を示し、汎用 EPDM H0970のTR10=－43℃と比較

そこで今回、BLISTANCETM– HLTのブリスターに対するすると、低温環境での使用に適していることが確認された。

耐性を評価するために、公益財団法人 水素エネルギー製（Figure5・Table1）

品研究試験センター（以下 HyTReC）
にて、実機と類似の

また、弾性回復の早さも非常に良好であり、TR10とTR70

環境下で高圧水素ガスサイクル試験を実施した。
本試験における評価項目としては、90MPaの高圧水素ガ

11℃となっている。つまり、H0970は－43℃から徐々にゴム弾

スサイクル時のシール性能（漏れ検知なきこと）、及び試験後性が回復していくところ、BLISTANCE – HLTは－51℃かのOリングのブリスター痕の有無（ブリスターなきこと）
を確認しら急激にゴム弾性が回復し、－40℃付近では、汎用 EPDMた。

TM

シール材とは比較にならないほど、シール材としての機能を取また、試験時の雰囲気温度は高温側 90℃・低温側－40℃の2 条件で実施した。圧力付加のサイクル数は、よりブリスり戻しているということが言える。

ターが発生しやすい高温側で11,250サイクル５）、低温側でで減圧の条件で実施した。
（Table2）
Table2高圧水素ガスサイクル試験 試験条件

温度（℃）
圧力（MPa）
サイクル数（回）
サイクル条件Figure5

BLISTANCETM–HLT・H0970 TR 試験結果

高温側

低温側

90

-40
大気圧 ⇔ 90

11,250

1,000

昇圧時間
（s）

7

保持時間
（s）

1

減圧時間
（s）

1

No.39

Table2の条件で実施した試験で使用したHyTReCの試験機の外観をFigure6として以下に掲載する。

Table1BLISTANCETM–HLT－H0970 TR 値比較
BLISTANCETM–HLT

汎用 EPDM
H0970

TR10（℃）－51－43

TR30（℃）－47－30

TR50（℃）－44－21

TR70（℃）−40℃時の
収縮率
（%）

－39

－13

67.4

12.8

Figure6

Summer 2020

1,000サイクル、圧力付加は90MPaの加圧、及び大気圧まバルカー技術誌の差はH0970は30℃であるが、BLISTANCETM– HLTは

高圧水素ガスサイクル試験 試験機外観

また、試験前後でのOリングの外観写真をTable3中に掲載する。
表中の試験後Oリングの写真は、より過酷な使用環境を想定し、高温側 11,250サイクルと低温側 1,000サイクルを通しで使用したものになる。
18

高圧水素ガス用シール材料

Table3

高圧水素ガスサイクル試験 前後の Oリング写真
全体写真

Table4BLISTANCETM–HLT 機械的特性 測定結果

拡大写真
天面

試験項目
内径

常態物性
JIS K 6251

新品

（3 号ダンベル型試験片）

90℃
↓
－40℃
試験後品

引裂試験
JIS K 6252
空気老化試験
（120℃×72h）
JIS K 6257

（3 号ダンベル型試験片）

Oリングの外観を確認したところ、試験前後でOリングの外

実測値
硬度

－

93

引張強度

MPa

14.3

伸び

％

110

100%引張応力

MPa

10.4

クレセント型

N/mm

42.0

トラウザー型

N/mm

3.2

硬度変化

－

+2

引張り強度変化率

％

+4

伸び変化率

％

－9

％

16

圧縮永久ひずみ（120℃×72h）
JIS K6262 φ29.5mm  高さ12.5mm  JIS 大型試験片観に変化は無く、ブリスターや噛み込みの痕跡は確認されなかった。

バルカー技術誌

また、試験自体の結果も良好であり、高温・低温の両条
件において水素ガスの漏れは検知されなかった。
ただし、注意していただきたい点としては、得られた試験

3. BLISTANCETM - HLTの用途
BLISTANCETM– HLTは高圧水素ガス用途を目指して開結果については、用いた継手の設計も重要なファクターで発されているが、低温特性・ブリスター耐性を有しているたあるため、 本 結 果 は 最 適 に 設 計された 継 手と、このめ、それぞれの特性を切り分けた用途にも適応可能と考え

BLISTANCETM– HLTのOリングを併用することで、高圧水る。

Summer 2020

素ガスの市場で要求されている、温度領域：－40〜85℃、1. 低温特性

圧力領域：大気圧〜82MPaの範囲において、問題なくユー

冷凍機用シール

ザー各位がご使用いただける製品になるということである。

寒冷地で使用されるEPDM 材料の置き換え

そのためご使用の際は、一度実機でBLISTANCE –TM

HLT が性能上問題無き点を確認していただくことが必須で

2. ブリスター耐性
炭酸飲料の充填機用シールある旨、ご了承いただきたい。

No.392-3）製品形状

4. 謝辞

BLISTANCETM– HLTは、Oリング（No.640）、Vパッキン

高圧水素ガス用シール材料 BLISTANCETM– HLTの開（No.2631）、Xリング（No.641）など、様々な断面形状や大口発に当たり、イハラサイエンス株式会社 開発統轄室の皆様

径製品についても製作可能である。

は、当初よりともに開発・評価に携わっていただいた。ここに厚く御礼を申し上げ、深謝の意を表する。

2-4）機械的特性
BLISTANCETM– HLTの常態物性、及び120℃での空気老化試験、圧縮永久ひずみ率の測定結果をTable4に示す。

5. おわりに
今回ご紹介したBLISTANCETM– HLTは、高圧水素ガス環境下で最も優れた特性を示す材料である。今後の水素試験はそれぞれ JISの測定方法に則り試験を実施しており、対応する測定方法についても表中に記載する。
また、表中の数値は、実測値であり、規格値ではない旨をご了承いただきたい。

燃料電池自動車業界の発展に伴い、自動車や水素ステー
ションに組み込まれるシール材への要求がより一層高くなった
場合においても、十分に適応可能な製品になると思われる。
本件に限らず、今後ともユーザー各位へのご要望に対して迅速にお応え出来るよう、新たなエラストマー材料の開発、
既存材料の改良に努めていく所存である。

19

製品の紹介4）‌圖師 浩文：バルカー技術誌，No. 31，17-20（2016）

6. 参考文献

5）‌経済産業省 商務流通保安グループ 高圧ガス保安室：

1）‌経済産業省 資源エネルギー庁 HP：CO2 排出量削減に必要なのは「イノベーション」と「ファイナンス」（2020），

70MPa圧縮水素自動車燃料装置用容器に掛かる技術基準の策定について ,（2013）2）‌経済産業省 資源エネルギー庁 HP：新しいエネルギー基
本計画の構成 （2018），※ BLISTANCEは（株）
バルカーの商標です。

3）‌門出 正則：高圧水素充てん中の容器内水素温度と容器
壁温度特性 （2008），

バルカー技術誌

西原 亮平
研究開発本部 商品開発部
エラストマーチーム

Summer 2020
No.39

20

Ｖalqua Predictive Maintenance System

VALVESTA™ - HE210の紹介

キン（Figure7）で 構 成される。システムの 運 用 状 態を

1. はじめにFigure8に示す。

近年、あらゆる製造業において、生産工程を自動化した

バルカー技術誌

FA（Factory Automation）
が進み、高い生産性と品質の安定性を実現した工場が数多く稼働している。その中でも、24 時間の連続生産を行っている工場では生産ラインの緊急停止を避けるため、故障が起きた後にメンテナンスを実施して復帰させる事後保全ではなく、故障を起こす前に予兆を捉えてメンテナンスを実施する予知保全（Predictive Maintenance）

Summer 2020への変革が起こっている。しかし、日本でも2015 年頃から注目されるようになったIoT（Internet of Things：モノのイン

Figure1 システム本体

Figure2

ACアダプタターネット）
は、日本の製造業にとって課題も多く、思うように進んでいないのが実情である。その理由としては、データを収集してもそのデータをどのように活用すれば良いのか分らず「データ活用」にまで進むことが出来ていないこと、かつ、既No.39に顕在化しつつある高齢化や少子化に起因する人材不足
で思うような改善やITシステムの導入が進まないことなどが障壁となっている。そのため、まだ現状では、機器の故障やシール材からの漏れによる突然の生産停止などのリスクを常Figure3 ターミナル ＆ 保護キャップ

Figure4 Ｙ分岐コネクタに抱えながら操業されている。また、このリスクを回避するた
め、実績と経験則から高い安全性を持った期間でメンテナンスを実施しても、機器の老朽や稼働率の上昇などで、パッキンのシール寿命に起因する突発的なメンテナンスが苦渋の判断で行われている。
本報では、液圧機器に代表される油圧シリンダへの使用を 例 とし て、 今 般 新 規 開 発 し たValqua Predictive

Figure5 センサー

Maintenance System「VALVESTA －HE210（バルヴェTMスタ）」を紹介する。

2.製品概要VALVESTATM－HE210は、様々な産業機器に使用される往復動の油圧シリンダ全般に適応したシステムであり、シス
テム本体（Figure1）と付属品（Figure2～6）、及び専用パッ21

Figure7

専用パッキン

Figure6 ケーブル

製品の紹介3. 特徴・‌使用限界が近い時は、DANGERを案内する。
⇒ 速やかに交換が必要な状態・・・・
「決断」
「停止」

3-1）適正なパッキンの交換時期アラート

Table1・‌センサーによる常時モニタリングを行うことで、メインパッキン・‌アラートはLEDとブザー、液晶表示で通知する。
・‌メインパッキンが寿命を迎えてもサブパッキンでシール性を担保する。
（Figure9）・‌交換時期アラートから使用停止アラート発信までは、部品の購入などメンテナンスの準備に必要な一定期間を確保する。

アラート情報
機器状態

備考
LED

ブザー

液晶（ログ）

健全状態

無音

使用開始時 安心・安全

メンテ時期

断続音

アラート時

備え・準備

使用停止

連続音

アラート時

決断・停止

No.39

・‌使用停止アラート時でも外部漏れの無い状態をある程度維持する。

Figure9

専用パッキンの二重シール構造
Figure10

遠隔監視3-2）状態の見える化（Table1）
・‌システム本体を任意の場所に設置することで、ディスプレイに
より機器の状態を遠隔監視することが出来る。
（Figure10）・‌健全状態の期間は、SAFETYを案内する。
（Figure11）⇒ 漏れが起こっていない状態・・・・
「安心」
「安全」
・‌交換が必要な期間は、EXCHANGEを案内する。
⇒ 交換が必要な状態・・・・・・・・
「備え」
「準備」

Summer 2020の寿命を予知して適正な交換時期のアラートを発信する。

状態の見える化

バルカー技術誌

Figure8 システム運用 概念

Figure11

SAFETY 案内
22Valqua Predictive Maintenance System

3-3）
トレーサビリティ管理（Figure12）3-6）防塵・防水対応

・‌使用開始時にセンサーより情報が入力されることで、液晶・‌IP54に適用する。

VALVESTA™-HE210 の紹介

画面のSAFETYにログを表示する。
・‌メンテ時 期をアラートした 時 点 のログを液 晶 画 面 のEXCHANGEに表示する。
・‌使用停止をアラートした時点のログを液晶画面のDANGERに表示する。

4. 対象機器例
4-1）油圧プレス機
・‌タイヤ加硫機
・‌鍛造プレス
・‌板金成形プレス
・‌製缶成形プレス
・‌建材成形プレス
・‌粉末プレス

バルカー技術誌

・‌樹脂成形プレス etc4-2）混練機
Figure12

液晶画面によるトレーサビリティ管理・‌ゴム練りミキサー etc

Summer 20203-4）スタンドアローン式

4-3）
ダイカストマシン・‌スタンドアローンで使用することが出来る。

・‌アルミニウムダイカスト・‌特別な初期設定などは必要ない。

・‌マグネシウムダイカスト・‌油圧シリンダと油圧配管のそれぞれにセンサーを取り付け・‌亜鉛合金ダイカストてケーブルを接 続 するだけで使 用することが出 来る。

・‌銅合金ダイカスト etc（Figure13）※‌ここで紹介した機器は一例であり、これ以外のあらゆる機（注）‌油圧シリンダはセンサーの取り付けと専用パッキンを使用するための改造を必要とする場合がある。

No.39

器にレトロフィットとしてスタンドアローンで使用が可能である。当社の専用パッキンでのみ適用可能であり、更に従来
パッキンよりも長寿命となることが期待出来る。
‌また、今般はスタンドアローン機の紹介であるが、相談により次のオプション①・②にも対応可能であると考えている。
① 既存オペレーションシステムへの組み込み② 新規設備へのビルトイン

Figure13

装着例3-5）最大 8 チャンネルまで使用可能
・‌ターミナルの1～8チャンネルにセンサーを接続することで最大 8 台まで監視することが出来る。
・‌チャンネルセレクトボタンを押すことで油圧シリンダごとの状態表示が出来る。
・‌メンテナンス実施後はリセットボタンを長押しすることで再接続する油圧シリンダのチャンネルのみを初期状態に戻すこと
が出来る。

23

製品の紹介

5. 仕様

Table4システム本体仕様をTable2、油圧シリンダ仕様例をTable3に示す。なお、油圧シリンダには専用パッキンの使用とセンサーの取り付けが必須となるため、図面などによる接続可否の確認が必要となる。専用パッキン仕様をTable4、センサー
仕様をTable5に示す。
Table2 システム本体仕様
材
外

質
寸

法

AC 90 ～ 264 V ／ 47 ～ 63 Hz コンセント式

チャンネル 数デ ィスプレ イ電ザサブ パッキン材

質：使用条件により選定

ダ ストシー ル

数

量：各 1 個

Table5 センサー仕様
材
外

質
寸

法

SUS630、他
L 60×φ26

動 作 温 度

－40 ～ 125 ℃

動 作 湿 度

95 %RH 以下（非凍結）

保 護 等 級IP 67

6. おわりに
今回紹介したVALVESTATM－HE210は、従来のモノづ
くりの枠にとらわれず、当社の持つあらゆる資産“モノ・コト・ヒト”
を駆使してお客様の課題を解決していく、H&Sコンセプト（ハード＆シール・エンジニアリング・サービス）を製品として具－10 ～ 50 ℃（非凍結）

設 置 場 所屋内

保 護 等 級

IP 54て、往復動の油圧シリンダを主とした各種産業機器に使用し質

量

約 700 gているパッキンの適正な交換時期を案内し、状態を見える化

名称

油圧シリンダTable3油圧シリンダ例

ロ ッ ド 径任意流

一般作動油、etc

体圧力

0 ～ 21 MPa

温度－30 ～ 120 ℃（パッキン材質による）現化したものである。このVALVESTATM－HE210を通じすることで、安心・安全操業に貢献していきたい。
また、今後も様々な用途で使用されている産業機器に適応 し た シ ス テ ム を、Valqua Predictive Maintenance
Systemとしてラインアップし続けていきたいと考える。

Summer 2020

環 境 温 度

バルカー技術誌ー
源

専 用コネクタ

サイズ：ロッド径に合わせて新規設計

W 210×H 150×D 55（突起部品含まず）
PP、PET 製 積層シート貼付
ターミナル接続用×1
ACアダプタ接続用×1※点検用×1（当社専用）
1 ～ 8チャンネル
液晶 W 60×H 28×1
LED 緑色×1、黄色×1、赤色×2
80 dB 以上 at 0.1m

表 面 シ ートブ

ASA、他

専用パッキン仕様

メインパッキン

No.39

永野 晃広
研究開発本部
商品開発部 エラストマーチーム24

テクノロジーニュース 直近のバックナンバー

No.38 Winter 2020
●ご

挨

拶

代表取締役会長 CEO 瀧澤

利一

取締役 CTO 青木睦郎●バルカーテクノロジーニュース 冬号発刊にあたって●技 術 論 文

ボルト締付け方法が大口径管フランジ締結体の密封特性に及ぼす影響について
中国総合研究所

シールエンジ開発チーム

研究開発本部

商品開発部

鄭

藤原

興

研究開発本部

隆寛

商品開発部

広島大学

グランドパッキンの圧縮方法によるシール性への影響評価

研究開発本部

名誉教授

佐藤

広嗣

澤

俊行

商品開発部 濱出真人

セミメタリックガスケットの性能比較及びカンプロファイルガスケットシリーズの紹介
商品開発部 高橋聡美

テクニカルソリューショングループ 村山聡

研究開発本部

バルカー技術誌●製 品 の 紹 介

急速開閉形シリンダバルブの紹介
タンク洗浄用スプレーボール ® の開発

研究開発本部

商品開発部 本吉真由美

Summer 2020

No.37 Summer 2019
●ご

挨

拶

取締役 CTO 青木睦郎

地中事業本部副本部長（現埼玉センター長） 三栖

達夫●カスタマー・ソリューション《寄稿》新たな防錆技術の提案

No.39

営業本部

東京電設サービス株式会社●カスタマー・ソリューション ASME PCC-1 に基づくガスケット締結体組立の基本トレーニングの紹介
営業本部●技 術 論 文

テクニカルソリューショングループ

野々垣

肇

営業本部

シール性に対する締付手順の影響

研究開発本部
中国総合研究所

山本隆啓

商品開発部 藤原隆寛

H ＆ S 事業推進担当

シールエンジ開発チーム 鄭興

岡山事業所 森本吏一

テクニカルソリューショングループ 保科

正次

P&I サービス開発部 本居学

三菱ケミカル株式会社

エラストマーＯリングの選定指針及び選定トラブルとその対策
営業本部●製 品 の 紹 介

ハンディすき間・段差測定器

GD-PROBER™ の紹介

高温用ガスケット新ラインアップ
カンプロファイルガスケット

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うず巻形ガスケット

No.HR540H

研究開発本部

No.H590 シリーズ
研究開発本部

商品開発部 高橋聡美

No.36 Winter 2019
●ご

挨

拶

CEO 瀧澤利一

研究開発本部長 青木睦郎

代表取締役社長● 2019 年 : バルカーテクノロジーニュース冬号発刊にあたって

常務執行役員兼●カスタマー・ソリューション《共著》
船舶機器の異常振動を検知するシステムの紹介～予防保全に向けた異常振動検知システムの可能性～
商船三井テクノトレード株式会社
研究開発本部

常務取締役

第 1 商品開発部

羽根田
米田



誠

研究開発本部

第 1 商品開発部

佐藤

央隆

哲也

研究開発本部

先行技術開発部

油谷康

工務部装置管理課 高村

健一●カスタマー・ソリューション《寄稿》
温度差によるフランジ締結力変化体験学習設備

四日市製油所No.GF300 付き 24 インチ管フランジ締結体の力学的特性とシール性評価
研究開発本部

第 1 商品開発部

佐藤広嗣

中国総合研究所

広島大学

ライニングタンク（応用編）●製 品 の 紹 介

鄭興

名誉教授 澤俊行シールエンジ開発チーム

機能樹脂 PM 付 横山竹志

研究開発本部

第 1 商品開発部 圖師浩文

低トルク & 長寿命スイベルジョイント LFR JOINT

研究開発本部

第 1 商品開発部 西亮輔

Summer 2020

長寿命 FEPM TOUGHUORO

バルカー技術誌●技 術 論 文

昭和四日市石油株式会社

No.39

訂正とお詫び バ ルカーテクノロジーニュース冬号 № 38に掲載いたしました、“ボルト締付け方法が大口径管フランジ締結体の密封特性に及ぼす影響について”
2. 試験方法 2-2）使用ガスケットにおいて誤記がございましたので、ここに訂正しお詫び申し上げます。
誤：φ603.2×φ628.6×φ695.8×φ717.6×t4.5
正：φ603.2×φ628.6×φ695.8×φ774.7×t4.5

26

■本社
（代）
■M・R・T センター
■奈良事業所☎（03）5434-7370☎（042）798-6770☎（0747）26-3330

Fax.（03）5436-0560
Fax.（042）798-1040
Fax.（0747）26-3340●札幌営業所●仙台営業所●日立営業所●京浜営業所●高崎営業所●豊田営業所●名古屋営業所●北陸営業所●彦根営業所●大阪営業所●姫路営業所●岡山営業所●中国営業所●周南営業所●松山営業所●北九州営業所●長崎営業所●熊本営業所●厚木駐在所●富士駐在所●四日市駐在●堺駐在所●広島駐在所●宇部駐在所●延岡駐在所●大分駐在☎（011）736-5620☎（022）264-5514☎（0294）22-2317☎（045）444-1715☎（027）341-8469☎（0566）77-7011☎（052）811-6451☎（076）442-0522☎（0749）26-3191☎（06）6265-5031☎（079）241-9827☎（086）435-9511☎（0827）54-2462☎（0834）27-5012☎（089）974-3331☎（093）521-4181☎（095）861-2545☎（096）364-3511☎（046）401-1554☎（0545）87-2757☎（059）353-6952☎（072）227-1680☎（082）250-7551☎（0836）31-2727☎（0982）92-0193☎（090）2502-6125

Fax.（011）736-5621
Fax.（022）265-0266
Fax.（0294）24-6519
Fax.（045）441-0228
Fax.（027）341-6717
Fax.（0566）77-7002
Fax.（052）811-6474
Fax.（076）442-0523
Fax.（0749）26-7503
Fax.（06）6265-5040
Fax.（079）241-8571
Fax.（086）435-9512
Fax.（0827）54-2466
Fax.（0834）22-5166
Fax.（089）972-3567
Fax.（093）531-4755
Fax.（095）862-0126
Fax.（096）364-3570
Fax.（046）401-1553
Fax.（0545）87-2213
Fax.（059）353-6950
Fax.（072）227-1681
Fax.（082）256-8623
Fax.（0836）32-0771
Fax.（0982）92-0192
Fax.（097）555-9340

夏号 No.39
Summer 20202020年8月 20日
株式会社バルカー■株式会社バルカーテクノ（03）5435-0264●本社・東京営業所 ☎（03）5434-7520 Fax.

●大 阪 営 業 所 ☎（06）4801-9586 Fax.
（06）
4801-9588●福 山 営 業 所 ☎（084）941-1444 Fax.
（084）
943-5643