JP2001235033A - ガスケット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】排気マニホールドガスケット等の流体が流れて
通過する流通孔を有するガスケットにおいて、流体が通
過する際の圧力損失が少ないガスケットを提供する。 【解決手段】流体Ｇが通過する流通孔11を有するガスケ
ット10において、該流通孔11の部分に、通過する流体Ｇ
の流れを制御する流れ制御手段12を該ガスケット10と一
体的に設け、この流れ制御手段を、流体Ｇの流通に伴う
圧力損失を減少させるための圧損低減手段12，12Ａで構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体等の流
体が通過する流通孔を有するガスケットにおいて、この
流通孔を通過する流体の流れに対して、通過時の圧力損
失の低減や乱れ促進や整流化等の流れを制御する機能を
有するガスケットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスケットは、一般的に気体や流体等
が、接続部材の接合部から漏れでないようにシールする
ものであるが、このシールすべき流体は、流れのある場
合と無い場合とがある。

【０００３】本発明は、シール対象に流体がガスケット
の流通孔を通過する流れが有る場合に使用するガスケッ
トに関する。そして、特に一方向に流れる場合に効果が
大きいが、交互に流れの方向を変える場合でも効果を奏
することができるものである。

【０００４】このような流れのある流体をシールするガ
スケットの例として、排気マニホールドガスケットや吸
気マニホールドガスケット等がある。

【０００５】この排気マニホールドガスケット20は、図
９に示すように、エンジンＥのシリンダヘッド１と排気
マニホールド４の間をシールするもので、図示しない燃
焼室内で発生し排気ポート３を通過してくる高温・高圧
の燃焼ガスＧをシールする必要があるため、機械的強度
や耐久性に優れた金属製の積層型のガスケットが用いら
れている。

【０００６】このガスケット20は、平面形状をしてお
り、排気ガスＧが通過する排気ポート孔（流通孔）21の
他に、排気マニホールド４を取り付けるためのボルトが
貫通するボルト孔25が設けられている。

【０００７】また、ガスケット20の全体の剛性や耐久性
を保つための、ステンレス焼鈍板等の比較的柔らかくて
なじみ易い材料の基板が採用され、ビード24を設けて、
このビード24の弾性復元力によって高いシール面圧を発
生させて、ガスケット20のシール性能を向上させてい
る。また、基板の他にステンレスバネ板等の硬質で比較
的強い金属板で形成される副板を積層し、この副板にビ
ードを設ける場合もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そして、従来技術の排
気マニホールドガスケット20においては、流通孔21の内
周面は円孔21を開けたままの切断面であったり、グロメ
ットの折り曲げ面であったりするが、その周囲は略平坦
に形成されている。

【０００９】そのため、シリンダヘッド１の取付け面２
と排気マニホールド４の取付け面42との間にガスケット
20を挟持した時に、図１０に示すように、排気マニホー
ルド４の分岐管41の立ち上がり部分41ｃの内側の隙間Ｃ
で、排気ガスＧの流れが乱れ、渦流を発生し、流通孔21
を通過する際の圧力損失が大きくなるという問題があ
る。

【００１０】この圧力損失が生じると、その分エネルギ
ー損失が生じ、エンジンの出力側のエネルギーも減少す
るので、できるだけ、この圧力損失を少なくするのが好
ましく、また、ターボ過給機を使用している場合には、
出来るだけ高圧な排気ガスを送って過給効率を上げる必
要があるので、この点からも圧力損失を少なくする必要
がある。

【００１１】また、排気ガス中のＮＯｘを低減するため
に行われるＥＧＲ（排気再循環）においても、排気通路
側の圧力が高い程ＥＧＲ制御を行い易いので、この排気
マニホールドにおける圧力損失の低減が望まれている。

【００１２】一方、吸気マニホールド側においては、Ｅ
ＧＲを行う際に、吸気とＥＧＲガスとを均等に混合して
から、各気筒に等分に混合ガスを供給することが良好な
燃焼状態の維持とＮＯｘ低減の面から重要となってい
る。

【００１３】しかし、ＥＧＲガスの吸気への混入から各
気筒までの距離が比較的短いため、混合が完全に行われ
ず、また、吸気マニホールドから、各気筒の吸気ポート
への配管は、同じ形状とならないため、各気筒に流入す
る際の流れが異なり必ずしも均一に混合した混合ガスを
均等な量で供給できないという問題がある。

【００１４】そして、この吸気マニホールドに使用され
るガスケットにおいても、従来技術のガスケットでは、
シール性能のみを考慮して作られているため、流通孔の
内周部は切断面で形成されたり、グロメットの曲面で形
成されるだけであり、通過する流体の流れを制御するこ
とに関しては何等の配慮もなされていない。

【００１５】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたものであり、本発明の目的は、排気マニホールド
ガスケット等の流体が流れて通過する流通孔を有するガ
スケットにおいて、流体が通過する際の圧力損失が少な
いガスケットを提供することにある。

【００１６】また、本発明の更なる目的は、流体が流れ
る流通孔を有するガスケットにおいて、上流側で混入さ
れた流体の混合を促進したり、逆に流体の流れを整流し
たり、流れの方向や流速を部分的に変化させて、通過後
の流れの分布を変える等、流れを積極的に制御できるガ
スケットを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明のガスケットは、次のように構成される。

【００１８】１）流体が通過する流通孔を有するガスケ
ットにおいて、該流通孔の部分に、通過する流体の流れ
を制御する流れ制御手段を該ガスケットと一体的に設け
て構成される。

【００１９】この流れ制御手段とは、一方向または交互
に方向を変えて流れる流体の流通に伴う圧力損失を低減
したり、流れの乱れを促進して混合流体の均一化を図っ
たり、流通孔通過後の流体の流れの分布や流れの主方向
を制御する手段である。

【００２０】また、一体的とは、一体で形成したり、別
体で形成したものを接着や嵌合で接合したりして、該ガ
スケットが完成した状態では、該ガスケットと共に移動
するようにしたことを言う。

【００２１】２）上記ガスケットにおいて、前記流れ制
御手段を、流体の流通に伴う圧力損失を減少させるため
の圧損低減手段で構成する。

【００２２】この圧損低減手段は、この圧損低減手段を
設けない時の流体の流れを、設けることにより変化させ
て、流体が流通孔を通過する際に発生する圧力損失を少
なくする手段であり、具体的な構成例は次に述べるスカ
ート部や充填部材である。

【００２３】３）前記圧損低減手段を、前記流通孔の内
周面から下流側に延びるスカート部で形成する。

【００２４】このスカート部は、流通孔通過後の流体を
円滑に下流側に案内し、当該ガスケットを挟持する下流
側部材の流体通路に導くものであり、流通孔の内周面と
連続する筒状部や流通孔の略全周囲から下流側に延びる
案内片等で形成される。

【００２５】このスカート部は、エンジン関係のガスケ
ットではプレス加工等で、流通孔の内周側のガスケット
を構成する構成板の一部又は全部を下流側に曲げて筒形
状や案内片に形成される。この場合には、このスカート
部は、ガスケットを構成する金属板や合成樹脂やゴム等
で形成される。

【００２６】また、ガスケットを構成する構成板とは、
別の材料である金属や合成樹脂やゴム等の材料で別体と
して形成したスカート部を、流通孔に嵌合したり、点溶
接や蝋付けや接着により接合してたりしてもよく、ま
た、ガスケットの構成板で挟持してもよい。

【００２７】このスカート部を設けた構成によれば、流
通孔を通過した流体は円滑にスカート部を経由して下流
側部材の流体通路に流れていくので、流通孔を通過した
流体が流通孔の下流側で渦流を発生して、圧力損失が大
きくなるのを防止できる。

【００２８】４）前記圧損低減手段を、柔軟性材料で形
成され、シール時には当該ガスケットを挟持する下流側
部材の流体通路内壁と接着する、前記流通孔の周囲に配
設されたリング状又は筒状の充填部材で形成する。

【００２９】この充填部材は、ガスケットが取り付けら
れて挟持された時に、流体の下流側におけるガスケット
と下流側部材の流体通路との間にできる隙間を塞いで、
滑らかな通路を形成するものであり、流通孔の全周に設
けてもよく、周方向に分散して設け、ガスケットを挟持
したときに押圧されて広がり、流通孔の略全周を囲むよ
うに設けてもよい。

【００３０】この充填部材を配置した構成によれば、流
通孔の下流側において、ガスケットと下流側部材との間
を充填部材で塞ぐことにより、流通孔を通過した流体を
円滑に下流側部材の流体通路に導いて行くので、流通孔
を通過した流体が流通孔の下流側で渦流を発生して、圧
力損失が大きくなるのを防止できる。

【００３１】５）そして、これらの前記ガスケットを、
内燃機関の排気マニホールド用ガスケットに適用する場
合に、圧力損失の低減効果を奏することができ、エンジ
ンの出力を向上できる。

【００３２】６）あるいは、上記ガスケットにおいて、
前記流れ制御手段を、前記流通孔を通過する二流体の流
れに対して乱れを発生してこの二流体の混合を促進する
乱れ促進手段で形成する。

【００３３】この乱れ促進手段としては、乱れ促進用の
案内片や突起を流通孔の周囲に配設したり、流通孔に乱
れ促進用の線材を設けたり、流通孔の一部又は全部を網
状や格子状に形成し、この網や格子により流れの乱れを
促進し、混入流体の混合を促進することができる。

【００３４】７）あるいは、上記ガスケットにおいて、
前記流れ制御手段を、前記流通孔を通過する流体の流れ
を整流する整流部材を前記流通孔の内周部に配設した整
流手段で形成する。

【００３５】この整流手段として、整流部材として、整
流片を流通孔の周囲に設けたり、整流突片を流通孔の下
流側裏面に設けたり、あるいは、流通孔の開口部内に格
子を配設したりすることにより、流れを整流し、流れの
乱れを小さくする。

【００３６】なお、これらの整流手段は流れの方向の断
面を流線形にして流通抵抗を小さくすることが望まし
い。

【００３７】また、整流片や整流突片の形状や方向を流
通孔の周囲において、順次変えることにより、あるい
は、流通孔に設ける格子の配置間隔や大きさ、形状を順
次変えることにより流通孔通過後の流れの分布や流れの
主方向を変化させる。

【００３８】つまり、本発明では、流体が一方向または
交互に方向を変えて流れる流通孔をシールするガスケッ
トに、流通に伴う圧力損失を低減する圧損低減手段や乱
流を促進して混合流体の均一化を図る乱れ促進手段や、
流通孔通過後の流体の流れの分布や流れの主方向を制御
する整流手段を形成し、これにより、ガスケットにおい
て、シール対象の流体の流れに対して積極的に働きかけ
を行い、流れを制御する役割を担うことができるように
するものである。

【００３９】

【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。

【００４０】〔第１の実施の形態〕本発明の第１実施の
形態のガスケット10は、図１，図２に示すように、内燃
機関の排気マニホールド４の取り付けに使用される金属
製の積層構造のマニホールドガスケット10であり、全体
の剛性や耐久性を保つための、ステンレス焼鈍板等の比
較的柔らかくてなじみ易い材料の基板が採用されてい
る。

【００４１】そして、この積層型ガスケット10は、平面
形状をしており、排気ガスＧが通過する流通孔（排気ポ
ート孔）11の他に排気マニホールド４を取り付けるため
のボルトが貫通するボルト孔15が設けられ、更に、燃焼
室内で発生する高温・高圧の燃焼ガスＧをシールするた
めのビード12が設けられ、このビード12の弾性復元力に
よって高いシール面圧を発生させている。

【００４２】そして、本発明においては、このガスケッ
ト10の流通孔11の周囲の下流側に、この流通孔11の内周
面と連続するスカート部12を設けて構成する。

【００４３】このスカート部12は、プレス加工等で、流
通孔11の内周側のガスケットを構成する構成板の一部又
は全部を下流側に曲げて筒状に形成する。つまり、排気
マニホールドガスケット10において、流通孔11を下流側
に折り曲げることにより、排気ガスＧの整流化を図るこ
とができる構造とする。

【００４４】この構成によれば、図２に示すように、流
通孔11を通過した排気ガスＧは円滑にスカート部12を経
由して下流側部材である排気マニホールド４の分岐管41
の内壁に流れていくので、流通孔11の下流側の渦流の発
生を防止でき、この渦流による圧力損失の増加を防止で
きる。

【００４５】このスカート部12は、図２に示すように連
続的な周壁で形成するのが望ましいが、流通孔11の内周
側の部材を折り曲げて形成する場合には、図３に示すガ
スケット10Ａのように、このスカート部12Ａの周方向に
所々不連続な部分が生じるが、この場合でも渦流の発生
防止効果を奏することができる。

【００４６】なお、寸法に関しては、エンジンによって
異なるが、一例を上げれば、流通孔11の径が、２５ｍｍ
φ程度では、ガスケット10の基板の板厚は、例えば、そ
れぞれ０．２〜０．８ｍｍ程度、ビード14の高さは０．
１〜０．５ｍｍ程であり、スカート部の高さ（下流側に
延びる長さ）は、１〜５ｍｍ程度である。

【００４７】〔第２の実施の形態〕次に、図４に示す本
発明の第２の実施の形態のガスケット10Ｂについて説明
する。

【００４８】このガスケット10Ｂにおいては、流通孔11
の周囲の下流側に、ゴム等の弾性材や合成樹脂材等の柔
軟性材料で形成されたリング状又は筒状の充填部材16を
配設し、ガスケット10Ｂをシリンダヘッド１と、排気マ
ニホールド（下流側部材）４との間に挟持してシールす
る時には、この充填部材16を下流側部材４の分岐管（流
体通路）41の内壁と接着するように構成する。

【００４９】この充填部材16は、ガスケット10Ｂと下流
側部材４の流体通路41との間にできる隙間Ｃを塞いで、
滑らかな通路を形成するものであればよく、必ずしもシ
ール性能は要求されない。

【００５０】この構成によれば、流通孔11の下流側にお
いて、ガスケット10Ｂと排気マニホールド４との間の隙
間Ｃを充填部材16で塞ぐことができるので、流通孔11を
通過した排気ガスＧを円滑に排気マニホールド２の分岐
管（下流側部材）41の流路に導いて行くので、排気ガス
Ｇが流通孔11の下流側で渦流を発生して、圧力損失が大
きくなるのを防止できる。

【００５１】また、必要に応じて、上流側において、シ
リンダヘッド１とガスケット10Ｂとの隙間Ｃ’を塞ぐ充
填部材17を配設することもできるが、通常は、この上流
側の部分の隙間Ｃ’は小さいので、省略できる場合が多
い。

【００５２】以上の第１及び第２の実施の形態では、排
気マニホールドガスケット10，10Ａ，10Ｂにおいて、流
通孔11の部分に排気ガスＧが流通孔11を通過する際の圧
力損失を減少する圧損減少手段12，12Ａ，16を設けて、
流通孔11を通過した排気ガスＧを下流側に円滑に導き、
圧力損失の小さい状態で排気ガスＧを通過させることが
できる。

【００５３】〔第３の実施の形態〕次に、図５を参照し
て、吸気ＡとＥＧＲガスＧの混合流体が流通孔21を通過
する吸気マニホールドガスケット等に使用できる、本発
明に係る第３の実施の形態のガスケット20について説明
する。

【００５４】この第３の実施の形態のガスケット20にお
いては、流体孔21に乱流格子22を設けたり、図示しない
網を設けて形成する。この乱流格子22や網は、ガスケッ
ト20の構成板を加工して設けることもでき、また、構成
板の間に格子22や網を挟むことにより設けることができ
る。そして、この乱流格子22や網により、乱流を促進
し、流体の混合を促進する。

【００５５】この構成をディーゼルエンジンの吸気マニ
ホールドガスケットに使用した場合には、シリンダヘッ
ド２の吸気ポート６に面した部分に乱流格子22が配置さ
れ、吸気マニホールド５側の分岐管51からＥＧＲガスＧ
を混入した吸気Ａが供給されるが、同様にして流通孔21
を通過する時に、乱流格子22や網によって乱流が促進さ
れ、ＥＧＲガスＧと吸気Ａとの混合をより均一化するの
で、全気筒におけるＥＧＲ率を均一かつ最適な状態に維
持でき、ＮＯｘを低減しながら良好な燃焼状態でエンジ
ンを運転できる。

【００５６】また、この構成をガソリンエンジンの吸気
マニホールドガスケットに使用した場合には、吸気マニ
ホールド５側の分岐管51からガソリンＧを混入した吸気
Ａが供給され、このガソリンＧを混入した吸気Ａが、流
通孔21を通過する時に、乱流格子22や網によって乱流が
促進され、混合がより均一化するので、全気筒における
空燃比を均一かつ最適な状態に維持でき、良好な燃焼状
態でエンジンを運転できる。

【００５７】この乱れ促進は、乱流格子22や網以外に
も、乱流発生手段として、乱れ促進用の案内片や突起、
スタッド等の周知の技術の乱れ促進手段を流通孔の周囲
に配設してガスケットを構成することにより行うことが
できる。

【００５８】なお、図５の乱流格子22の形状を不等間隔
にしているのは、後述するような、流れに対する抵抗を
部分的に変えて流れの主方向を変化させる効果も奏する
ことができるようにしているためである。

【００５９】〔第４の実施の形態〕次に、図６〜図８を
参照して、エルボ７等の角を曲がった直後等の流速分布
が不均一の流れの流体が流通孔31を通過する場合に使用
できる、本発明に係る第４の実施の形態のガスケット30
について説明する。

【００６０】この第４の実施の形態のガスケット30，30
Ａ，30Ｂにおいては、流通孔31の内側に整流片32を設け
たり、流通孔31の下流側裏面に整流突起32Ａを設けた
り、流通孔31の開口部に整流格子32Ｂを配設したりし
て、整流手段を形成する。

【００６１】図６に示す整流片32は、リング部材33に取
り付けて形成され、このリング部材33を流通孔31に嵌め
込むことにより、流通孔31の内周部に配設する。この場
合には、比較的容易に流通孔31の内側に整流片32を突出
させて設けることができるが、工程が複雑になる。

【００６２】一方、図７に示す整流突片32Ａは、流通孔
31周囲のガスケットの構成板の一部を切り欠き、この切
り欠き部を半折りすることにより、流通孔の裏面に突出
させて形成するが、この方法によると、比較的容易に形
成でき、しかも、ガスケット30及び流通孔31に対する各
々の整流突片32Ａの周方向の位置が特定できるので、整
流突片32Ａ毎に形状を変化する場合に適している。ま
た、整流突片32Ａの一部を流通孔31の内部部材で形成す
ることにより、流通孔31の内部に突出させることも容易
にできる。

【００６３】また、図８に示す整流格子32Ｂは、流通孔
31を有する構成板の一部に格子部分を残して流通孔31を
形成したり、格子を部分的に構成板で挟持することによ
り、形成する。

【００６４】なお、これらの整流手段32，32Ａ，32Ｂは
流れの方向に沿った断面を流線形にして流通抵抗を小さ
くすることが望ましい。

【００６５】そして、この整流片32や整流突起32Ａや整
流格子32Ｂにより、流通孔31を通過する流体Ｒの流れを
整流したり、流れの向きや流速の分布を変えたりする。

【００６６】この構成のガスケット30，30Ａ，30Ｂをエ
ルボ７と直管８との間に使用した場合には、エルボ７通
過後の流体Ｒが流通孔31を通過する時に、整流片32や整
流突起32Ａや整流格子32Ｂにより、流れの方向を変えた
り、抵抗を受けて流速を変えたりするので、整流された
り、流れの分布が変わり、また、流れの主方向の向きも
変わる。

【００６７】そして、これらの整流片32や整流突片32Ａ
の形状や方向を流通孔31の周方向において、順次変える
ことにより、あるいは、流通孔31に設ける整流格子32Ｂ
の配置間隔や大きさ、形状を順次変えることにより流通
孔31を通過した後の流れの分布や流れの主方向を制御す
る。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスケッ
トによれば、流体が一方向または交互に方向を変えて流
れる流通孔をシールするガスケットに、流通に伴う圧力
損失を低減する圧損低減手段や、乱流を促進して混合流
体の均一化を図る乱れ促進手段や、流通孔通過後の流体
の流れの分布や流れの主方向を制御する整流手段を設け
たので、こられの構成により、シール対象の流体の流れ
に対して積極的に働きかけを行って、圧損低減、乱れ促
進、整流化等の流れの制御を行うことができる。

【００６９】そして、これらの流れの制御手段をガスケ
ットと一体化することにより、流れを制御する必要が生
じたが、既に制作及び配管済の場合やプラントに組み立
てられた後の配管である等の理由で、流れを制御する部
分を組み入れるのが困難な場合であっても、ガスケット
のみを交換することで、比較的簡単に、また、比較的安
価に流れを制御できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態であるスカート部を
有する排気マニホールドガスケットを示す斜視図であ
る。

【図２】図１の排気マニホールドガスケットの流通孔周
囲を示す断面を含む部分斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の変形である案内片
を有するガスケットを示す断面を含む部分斜視図であ
る。

【図４】本発明の第２の実施の形態である充填部材を有
する排気マニホールドガスケットを示す断面を含む部分
斜視図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態である乱れ促進用の
格子を有する吸気マニホールドガスケットを示す断面を
含む部分斜視図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態である整流片を有す
るガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。

【図７】本発明の第４の実施の形態である整流突片を有
するガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態である整流格子を有
するガスケットを示す断面を含む部分斜視図である。

【図９】従来技術の排気マニホールドガスケットを示す
斜視図である。

【図１０】図９の排気マニホールドガスケットの流通孔
周囲を示す断面を含む部分斜視図である。

【符号の説明】

４ 排気マニホールド 41 分岐管（下流側部材） 10，10Ａ，10Ｂ 排気マニホールドガスケット（ガス
ケット） 11，21，31 流通孔 12，12Ａ スカート部（圧損低減手段） 16 充填部材（圧損低減手段） 20 吸気マニホールドガスケット（ガスケット） 22 乱流格子（乱れ促進手段） 30，30Ａ，30Ｂ ガスケット 32 整流片（整流手段） 32Ａ 整流突片（整流手段） 32Ｂ 整流格子（整流手段） 41 分岐管（流体通路） Ａ，Ｇ，Ｒ 流体

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が通過する流通孔を有するガスケッ
   トにおいて、該流通孔の部分に、通過する流体の流れを
   制御する流れ制御手段を該ガスケットと一体的に設けた
   ことを特徴とするガスケット。
2. 【請求項２】 前記流れ制御手段を、流体の流通に伴う
   圧力損失を減少させるための圧損低減手段で構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載のガスケット。
3. 【請求項３】 前記圧損低減手段を、前記流通孔の内周
   面から下流側に延びるスカート部で形成したことを特徴
   とする請求項２記載のガスケット。
4. 【請求項４】 前記圧損低減手段を、柔軟性材料で形成
   され、シール時には当該ガスケットを挟持する下流側部
   材の流体通路内壁と接着する、前記流通孔の周囲に配設
   されたリング状又は筒状の充填部材で形成したことを特
   徴とする請求項２記載のガスケット。
5. 【請求項５】 当該ガスケットが、内燃機関の排気マニ
   ホールドガスケットである請求項１〜４のいずれかに記
   載のガスケット。
6. 【請求項６】 前記流れ制御手段を、前記流通孔を通過
   する二流体の流れに対して乱れを発生してこの二流体の
   混合を促進する乱れ促進手段で形成したことを特徴とす
   る請求項２載のガスケット。
7. 【請求項７】 前記流れ制御手段を、前記流通孔を通過
   する流体の流れを整流する整流部材を前記流通孔の内周
   部に配設した整流手段で形成したことを特徴とする請求
   項２載のガスケット。