JP2003194225A - 金属ガスケット - Google Patents
金属ガスケットInfo
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- JP2003194225A JP2003194225A JP2001401880A JP2001401880A JP2003194225A JP 2003194225 A JP2003194225 A JP 2003194225A JP 2001401880 A JP2001401880 A JP 2001401880A JP 2001401880 A JP2001401880 A JP 2001401880A JP 2003194225 A JP2003194225 A JP 2003194225A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円周方向の面圧分布が均一であり、片締め時
のシール性が良好で、シールに必要な締め付け力を小さ
くすることができるばかりでなく、フランジ面に傷が付
きにくい金属ガスケットを提供する。 【解決手段】 断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字形状
となる金属ガスケットＧ １において、フランジと接触す
る面に環状の台形断面の突起ａ１を形成する。 【効果】 台形断面の突起ａ１を形成することで、圧縮
初期にフランジ面との接触部分を少なくすることがで
き、またフランジ面に平面で接触するため、集中荷重の
発生がなく、フランジ面に傷が付きにくい。
のシール性が良好で、シールに必要な締め付け力を小さ
くすることができるばかりでなく、フランジ面に傷が付
きにくい金属ガスケットを提供する。 【解決手段】 断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字形状
となる金属ガスケットＧ １において、フランジと接触す
る面に環状の台形断面の突起ａ１を形成する。 【効果】 台形断面の突起ａ１を形成することで、圧縮
初期にフランジ面との接触部分を少なくすることがで
き、またフランジ面に平面で接触するため、集中荷重の
発生がなく、フランジ面に傷が付きにくい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置や
原子力装置などで使われる超高真空機器において、流体
の漏れを防止するために用いられる金属ガスケットの改
良に関する。
原子力装置などで使われる超高真空機器において、流体
の漏れを防止するために用いられる金属ガスケットの改
良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造装置等では高い気密性
を得る目的で各種の金属ガスケットが使用されている。
このうち、金属中空Ｏリングガスケットは一般にステン
レス鋼やインコネルなどの金属パイプを曲げ加工等でリ
ング状に成形し、その両端を相互に溶接することによっ
て製造している。この構造の金属中空Ｏリングガスケッ
トは、強い締付圧力を与えることによって金属リングが
変形して良好なシールが得られるようになっている。
を得る目的で各種の金属ガスケットが使用されている。
このうち、金属中空Ｏリングガスケットは一般にステン
レス鋼やインコネルなどの金属パイプを曲げ加工等でリ
ング状に成形し、その両端を相互に溶接することによっ
て製造している。この構造の金属中空Ｏリングガスケッ
トは、強い締付圧力を与えることによって金属リングが
変形して良好なシールが得られるようになっている。
【０００３】ところが、このような金属中空Ｏリングガ
スケットは、前述したようにリング状に曲げ加工した金
属パイプの両端を相互に溶接することによって製造する
ため、通常溶接の際のバリがパイプの内外部に残り、外
側のバリを切削・研磨等によって削除処理するため、パ
イプの肉厚が多少薄くなることから、締め付けた時に溶
接部分とその他の部分の圧縮強度が不均一になることが
あり、超高真空を要求される用途に用いられる場合は肉
厚が薄くなった溶接部分から漏れが発生することがあ
る。
スケットは、前述したようにリング状に曲げ加工した金
属パイプの両端を相互に溶接することによって製造する
ため、通常溶接の際のバリがパイプの内外部に残り、外
側のバリを切削・研磨等によって削除処理するため、パ
イプの肉厚が多少薄くなることから、締め付けた時に溶
接部分とその他の部分の圧縮強度が不均一になることが
あり、超高真空を要求される用途に用いられる場合は肉
厚が薄くなった溶接部分から漏れが発生することがあ
る。
【０００４】また、ガスケットの径サイズが例えば１０
ｍｍ程度の極小の場合は曲げ加工や溶接が困難であると
いう問題があり、かつ強い締付圧力を与えることのでき
る高強度のボルトが要求されるという不具合もある。
ｍｍ程度の極小の場合は曲げ加工や溶接が困難であると
いう問題があり、かつ強い締付圧力を与えることのでき
る高強度のボルトが要求されるという不具合もある。
【０００５】そのため、図８に示すように、金属板ある
いは金属チューブを折り曲げ加工して製造するために溶
接部分がなく、小さい径サイズの成形も容易な断面が略
Ｃ字形状の金属ＣリングガスケットＧ５が使用されてい
る。
いは金属チューブを折り曲げ加工して製造するために溶
接部分がなく、小さい径サイズの成形も容易な断面が略
Ｃ字形状の金属ＣリングガスケットＧ５が使用されてい
る。
【０００６】また、前記金属Ｃリングガスケットの中に
コイルスプリング等を入れて復元量を大きくしたもの
や、図９に示すように、金属チューブを切削加工して製
造する断面が略Ｋの字形状の金属リングガスケットＧ６
が使用されている。
コイルスプリング等を入れて復元量を大きくしたもの
や、図９に示すように、金属チューブを切削加工して製
造する断面が略Ｋの字形状の金属リングガスケットＧ６
が使用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記に挙げた金属リン
グガスケットは、特に半導体製造装置内のガス供給ライ
ンの中で用いられてきたが、現在このガス供給ラインを
コンパクト化するために集積化ガスシステムとして標準
化する動きがＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and
Materials International）の中で進められている。こ
の集積化ガスシステムに用いられるガスケットの特性と
しては、１×１０− １１Pa・m３/secHe以下の超高真空度
を維持できることに加えて、同一フランジで２０回以上
ガスケットを交換してもシール可能なことが要求されて
いる。この集積化ガスシステムではガス流路を構成する
フランジとバルブ、フィルター等の各部品の間にガスケ
ットを入れてボルトで固定するが、ボルトの径が細いた
め、ボルトに大きな力を加えることができないため、金
属ガスケットにはシールに必要な締め付け力の低減が望
まれている。
グガスケットは、特に半導体製造装置内のガス供給ライ
ンの中で用いられてきたが、現在このガス供給ラインを
コンパクト化するために集積化ガスシステムとして標準
化する動きがＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and
Materials International）の中で進められている。こ
の集積化ガスシステムに用いられるガスケットの特性と
しては、１×１０− １１Pa・m３/secHe以下の超高真空度
を維持できることに加えて、同一フランジで２０回以上
ガスケットを交換してもシール可能なことが要求されて
いる。この集積化ガスシステムではガス流路を構成する
フランジとバルブ、フィルター等の各部品の間にガスケ
ットを入れてボルトで固定するが、ボルトの径が細いた
め、ボルトに大きな力を加えることができないため、金
属ガスケットにはシールに必要な締め付け力の低減が望
まれている。
【０００８】これに対して、特公平６−５６２１１号で
は、図１０に示したように、金属被覆１，２の内部に金
属バネ３を内包し、金属被覆のシール面となる支持面の
周方向に環状の三角形断面を持つ突起４を設けた金属ガ
スケットを用いることにより、シールに必要な締め付け
力の低減を図ることが行われている。
は、図１０に示したように、金属被覆１，２の内部に金
属バネ３を内包し、金属被覆のシール面となる支持面の
周方向に環状の三角形断面を持つ突起４を設けた金属ガ
スケットを用いることにより、シールに必要な締め付け
力の低減を図ることが行われている。
【０００９】しかしながら、前記突起付き金属ガスケッ
トＧ７は使用時に環状の突起４の三角形頂部で集中荷重
を発生させることでシール性を確保しているが、圧縮初
期に過度の集中荷重が発生し、それにより相手面となる
フランジのシール面に傷が付きすく、フランジを繰り返
し使用する場合はシール性に不安があるばかりでなく、
ガスケットが片締めされると前記突起４が不均一につぶ
れるために面圧分布の差が大きくなり、シール性を確保
できないことがある。
トＧ７は使用時に環状の突起４の三角形頂部で集中荷重
を発生させることでシール性を確保しているが、圧縮初
期に過度の集中荷重が発生し、それにより相手面となる
フランジのシール面に傷が付きすく、フランジを繰り返
し使用する場合はシール性に不安があるばかりでなく、
ガスケットが片締めされると前記突起４が不均一につぶ
れるために面圧分布の差が大きくなり、シール性を確保
できないことがある。
【００１０】また、前記突起付き金属ガスケットＧ７は
金属バネに金属被覆１，２をしてから突起４の加工を行
うため、金属被覆部を研磨する場合は金属バネ３に異物
が付着する恐れがあるため、研磨が困難であり、ガスケ
ット表面の表面粗さを管理することが難しいことが問題
となっている。
金属バネに金属被覆１，２をしてから突起４の加工を行
うため、金属被覆部を研磨する場合は金属バネ３に異物
が付着する恐れがあるため、研磨が困難であり、ガスケ
ット表面の表面粗さを管理することが難しいことが問題
となっている。
【００１１】本発明は、以上のような従来の金属ガスケ
ットの問題点を解消するためになされたものであって、
シールに必要な締め付け力が低く、１×１０−１１Pa・m
３/secHe以下の超高真空度を維持して、同一フランジで
繰り返しガスケットを交換してもシール可能なガスケッ
トを提供することを主たる目的としている。
ットの問題点を解消するためになされたものであって、
シールに必要な締め付け力が低く、１×１０−１１Pa・m
３/secHe以下の超高真空度を維持して、同一フランジで
繰り返しガスケットを交換してもシール可能なガスケッ
トを提供することを主たる目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
し、実験およびＦＥＭ解析等を行った結果、突起の断面
形状を検討することにより、片締め時のシール性が著し
く良好になることを見出している。本発明は、上述した
知見に基づいて完成されたもので、請求項１の発明によ
る金属ガスケットは、断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ
字形状となる環状の金属ガスケットにおいて、フランジ
と接触する平坦な相対する２つのシール面の周方向に少
なくとも１つの環状の台形断面の突起が設けられ、前記
環状の突起の頂部中央がガスケット中央の肉厚ｔ０の範
囲内に位置づけられていることを要旨とする。
し、実験およびＦＥＭ解析等を行った結果、突起の断面
形状を検討することにより、片締め時のシール性が著し
く良好になることを見出している。本発明は、上述した
知見に基づいて完成されたもので、請求項１の発明によ
る金属ガスケットは、断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ
字形状となる環状の金属ガスケットにおいて、フランジ
と接触する平坦な相対する２つのシール面の周方向に少
なくとも１つの環状の台形断面の突起が設けられ、前記
環状の突起の頂部中央がガスケット中央の肉厚ｔ０の範
囲内に位置づけられていることを要旨とする。
【００１３】また、請求項２の発明による金属ガスケッ
トは、前記突起の断面積が０．００５〜０．２ｍｍ２で
あることを要旨とする。
トは、前記突起の断面積が０．００５〜０．２ｍｍ２で
あることを要旨とする。
【００１４】さらに、請求項３の発明による金属ガスケ
ットは、前記突起の高さが０．３ｍｍ以下であることを
要旨とする。
ットは、前記突起の高さが０．３ｍｍ以下であることを
要旨とする。
【００１５】そして、請求項４の発明による金属ガスケ
ットは、前記突起のガスケット本体側の底面の幅が反対
側の底面の幅より大きく、かつガスケット中央の肉厚ｔ
０よりも小さくされていることを要旨とする。
ットは、前記突起のガスケット本体側の底面の幅が反対
側の底面の幅より大きく、かつガスケット中央の肉厚ｔ
０よりも小さくされていることを要旨とする。
【００１６】ここで、本発明の金属ガスケットに使用す
る金属材料としては、一般にステンレス鋼やインコネル
等の金属材料あるいは、それらの表面にニッケル等の軟
質金属をメッキあるいは蒸着させたものを使用できる
が、半導体産業で使用する場合は、耐食性に優れている
ＳＵＳ３１６Ｌおよびその真空２重溶解材、真空３重溶
解材（汚染の原因となる各種の化学成分を低減するため
に２回〜３回と真空中で溶解／精錬を行った材料）のよ
うなオーステナイト系ステンレス鋼の単一材料が好まし
い。
る金属材料としては、一般にステンレス鋼やインコネル
等の金属材料あるいは、それらの表面にニッケル等の軟
質金属をメッキあるいは蒸着させたものを使用できる
が、半導体産業で使用する場合は、耐食性に優れている
ＳＵＳ３１６Ｌおよびその真空２重溶解材、真空３重溶
解材（汚染の原因となる各種の化学成分を低減するため
に２回〜３回と真空中で溶解／精錬を行った材料）のよ
うなオーステナイト系ステンレス鋼の単一材料が好まし
い。
【００１７】また、本発明の金属ガスケットの加工方法
としては、金属あるいは金属チューブから折り曲げ加工
等により横Ｕ字形状に成形するか金属チューブの内径お
よび側面を切削加工することにより断面が横Ｕ字形状の
ガスケットに製作した後に突起部分を成形するが、この
突起部分は、丸削り、フライス削り、研削等の材料を切
除する周知の機械加工法によるか、または何ら材料を切
除しない型鍛造等の方法によって形成することができ
る。
としては、金属あるいは金属チューブから折り曲げ加工
等により横Ｕ字形状に成形するか金属チューブの内径お
よび側面を切削加工することにより断面が横Ｕ字形状の
ガスケットに製作した後に突起部分を成形するが、この
突起部分は、丸削り、フライス削り、研削等の材料を切
除する周知の機械加工法によるか、または何ら材料を切
除しない型鍛造等の方法によって形成することができ
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の好ましい形態とし
ては、図１に示すように、切削加工によって作製した断
面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字形状となる環状の金属
ガスケットＧ １において、内径をＤ１、外径をＤ２、高
さをＨ、肉厚をｔ０＝０．４、相手面と接する部分の肉
厚ｔ１＝０．３〜０．５ｍｍとし、内径側に１つの環状
の台形断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央を内
径の１００〜１３０％の位置とし、前記突起ａ１のガス
ケット本体側の底面の幅Ｗ１＝０．２〜０．６ｍｍ、反
対側の底面の幅Ｗ２＝０．１〜０．２ｍｍ、突起ａ１の
高さｈ＝０．１〜０．２ｍｍに構成する。
ては、図１に示すように、切削加工によって作製した断
面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字形状となる環状の金属
ガスケットＧ １において、内径をＤ１、外径をＤ２、高
さをＨ、肉厚をｔ０＝０．４、相手面と接する部分の肉
厚ｔ１＝０．３〜０．５ｍｍとし、内径側に１つの環状
の台形断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央を内
径の１００〜１３０％の位置とし、前記突起ａ１のガス
ケット本体側の底面の幅Ｗ１＝０．２〜０．６ｍｍ、反
対側の底面の幅Ｗ２＝０．１〜０．２ｍｍ、突起ａ１の
高さｈ＝０．１〜０．２ｍｍに構成する。
【００１９】さらに、前記突起部分としては、図２の金
属ガスケットＧ２に示すように、シール面に同じ台形断
面の２つの環状突起ａ１，ａ２を設けても良いし、突起
の断面形状は、図３に示すように、台形の角部がＲをな
すものにしてもよい。
属ガスケットＧ２に示すように、シール面に同じ台形断
面の２つの環状突起ａ１，ａ２を設けても良いし、突起
の断面形状は、図３に示すように、台形の角部がＲをな
すものにしてもよい。
【００２０】ここで、図４に示すように、突起の高さが
図１の突起ａ１と同じ三角形断面の突起ａ３を設け、突
起以外の部分は図１と同じ形状とした環状の金属ガスケ
ットＧ３と図１の金属ガスケットＧ１とについて、片締
め時のＦＥＭ解析を行い、そのガスケットの面圧分布を
求めた。
図１の突起ａ１と同じ三角形断面の突起ａ３を設け、突
起以外の部分は図１と同じ形状とした環状の金属ガスケ
ットＧ３と図１の金属ガスケットＧ１とについて、片締
め時のＦＥＭ解析を行い、そのガスケットの面圧分布を
求めた。
【００２１】図１と図４の形状のガスケットの突起部分
近傍での面圧分布をそれぞれ図６、図７に示す。図６〜
図７において、斜線部分はガスケットが締め付けられた
ときの断面形状を表わし、曲線部分はその状態での面圧
分布を示している。図４の突起ａ３が三角形断面のもの
は片締めされたときに、環状の突起で先に圧縮される部
分は高い面圧が得られるが、後から圧縮される部分は低
い面圧でしか得られない。これに対し、図１の突起ａ１
が台形断面のものは先に圧縮される部分と後から圧縮さ
れる部分のいずれも高い面圧となり、ほぼ均一な面圧分
布が得られ、良好なシール性が維持できると考えられ
る。突起の台形断面の角部は、図３に示すように、Ｒを
持たせた方が好ましい。角部が鋭角であると、その部分
に集中して荷重がかかるためシール面での面圧が不均一
になりやすいためである。
近傍での面圧分布をそれぞれ図６、図７に示す。図６〜
図７において、斜線部分はガスケットが締め付けられた
ときの断面形状を表わし、曲線部分はその状態での面圧
分布を示している。図４の突起ａ３が三角形断面のもの
は片締めされたときに、環状の突起で先に圧縮される部
分は高い面圧が得られるが、後から圧縮される部分は低
い面圧でしか得られない。これに対し、図１の突起ａ１
が台形断面のものは先に圧縮される部分と後から圧縮さ
れる部分のいずれも高い面圧となり、ほぼ均一な面圧分
布が得られ、良好なシール性が維持できると考えられ
る。突起の台形断面の角部は、図３に示すように、Ｒを
持たせた方が好ましい。角部が鋭角であると、その部分
に集中して荷重がかかるためシール面での面圧が不均一
になりやすいためである。
【００２２】ここで、前記突起の断面積が０．０１ｍｍ
２以上のときはフランジで締め付けた時に圧縮初期は突
起による面圧が高くなりシール可能になるが、さらに圧
縮されると突起がつぶれて全面で接するようになるため
に良好なシール性を示すものと推定している。これに対
して、突起の断面積が０．２ｍｍ２以上になるとガスケ
ットを圧縮しても突起が完全につぶれることがないた
め、フランジとの接触部分の面積が小さく、フランジの
ずれ等により容易に漏れが発生する。
２以上のときはフランジで締め付けた時に圧縮初期は突
起による面圧が高くなりシール可能になるが、さらに圧
縮されると突起がつぶれて全面で接するようになるため
に良好なシール性を示すものと推定している。これに対
して、突起の断面積が０．２ｍｍ２以上になるとガスケ
ットを圧縮しても突起が完全につぶれることがないた
め、フランジとの接触部分の面積が小さく、フランジの
ずれ等により容易に漏れが発生する。
【００２３】そして、突起の高さが０．３ｍｍより大き
いときには片締め時に突起が座屈しやすくなるため、こ
の突起の高さは０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、突起の位置に関しては、ガスケット本体側の底面
の幅がガスケット中央の肉厚ｔ０より小さくすることに
より、ガスケット本体の変形が少ない位置に突起を配置
することで、より座屈しにくくなり、片締めされてもシ
ール性に優れたガスケットが得られる。
いときには片締め時に突起が座屈しやすくなるため、こ
の突起の高さは０．３ｍｍ以下とすることが好ましい。
また、突起の位置に関しては、ガスケット本体側の底面
の幅がガスケット中央の肉厚ｔ０より小さくすることに
より、ガスケット本体の変形が少ない位置に突起を配置
することで、より座屈しにくくなり、片締めされてもシ
ール性に優れたガスケットが得られる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の実施例を具体的に説明する
が、本発明は実施例に限定されるものではない。 実施例１ 実施例１は、ＳＵＳ３１６Ｌ製金属からなる外径φ８．
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央をφ５．２
ｍｍの位置とし、前記突起のガスケット本体側の底面の
幅を０．４ｍｍ、反対側の幅を０．１ｍｍ、突起の高さ
ｈを０．２ｍｍとした図１に示す金属ガスケットＧ１を
得る。その後、この金属ガスケットＧ１に焼鈍、電解研
磨を行って、表面硬度１２８Ｈｖの金属ガスケットを得
る。
が、本発明は実施例に限定されるものではない。 実施例１ 実施例１は、ＳＵＳ３１６Ｌ製金属からなる外径φ８．
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央をφ５．２
ｍｍの位置とし、前記突起のガスケット本体側の底面の
幅を０．４ｍｍ、反対側の幅を０．１ｍｍ、突起の高さ
ｈを０．２ｍｍとした図１に示す金属ガスケットＧ１を
得る。その後、この金属ガスケットＧ１に焼鈍、電解研
磨を行って、表面硬度１２８Ｈｖの金属ガスケットを得
る。
【００２５】実施例２
実施例２は、実施例１と同じ方法で作製し、外径φ８．
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央をφ５．０
ｍｍの位置とし、前記突起のガスケット本体側の底面の
幅を０．４ｍｍ、反対側の幅を０．１ｍｍ、突起の高さ
ｈを０．２ｍｍとした図１に示す金属ガスケットＧ１を
得る。その後、この金属ガスケットＧ１に焼鈍、電解研
磨を行って、表面硬度１３０Ｈｖの金属ガスケットを得
る。
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央をφ５．０
ｍｍの位置とし、前記突起のガスケット本体側の底面の
幅を０．４ｍｍ、反対側の幅を０．１ｍｍ、突起の高さ
ｈを０．２ｍｍとした図１に示す金属ガスケットＧ１を
得る。その後、この金属ガスケットＧ１に焼鈍、電解研
磨を行って、表面硬度１３０Ｈｖの金属ガスケットを得
る。
【００２６】実施例３
実施例３は、実施例１と同じ方法で作製し、外径φ８．
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央をφ５．０
ｍｍの位置とし、前記突起のガスケット本体側の底面の
幅を０．４ｍｍ、反対側の幅を０．３ｍｍ、突起の高さ
ｈを０．２ｍｍとした図１に示す金属ガスケットＧ１を
得る。その後、この金属ガスケットＧ１に焼鈍、電解研
磨を行って、表面硬度１２８Ｈｖの金属ガスケットを得
る。
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ１を設け、突起ａ１の頂部中央をφ５．０
ｍｍの位置とし、前記突起のガスケット本体側の底面の
幅を０．４ｍｍ、反対側の幅を０．３ｍｍ、突起の高さ
ｈを０．２ｍｍとした図１に示す金属ガスケットＧ１を
得る。その後、この金属ガスケットＧ１に焼鈍、電解研
磨を行って、表面硬度１２８Ｈｖの金属ガスケットを得
る。
【００２７】比較例１
比較例１は、実施例１と同じ方法で作製し、外径φ８．
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ３を設け、突起ａ３の頂部中央をφ５．０
ｍｍの位置とし、突起底部の幅を０．２ｍｍ、突起の高
さｈを０．２ｍｍとした図４に示すような金属ガスケッ
トＧ３を得る。その後、この金属ガスケットＧ３に焼
鈍、電解研磨を行って、表面硬度１２６Ｈｖの金属ガス
ケットを得る。
０ｍｍの丸棒を長さ１．７ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．７ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍのガスケ
ット本体を作り、相手面と接する面に１つの環状の台形
断面の突起ａ３を設け、突起ａ３の頂部中央をφ５．０
ｍｍの位置とし、突起底部の幅を０．２ｍｍ、突起の高
さｈを０．２ｍｍとした図４に示すような金属ガスケッ
トＧ３を得る。その後、この金属ガスケットＧ３に焼
鈍、電解研磨を行って、表面硬度１２６Ｈｖの金属ガス
ケットを得る。
【００２８】比較例２
比較例２は、実施例１と同じ方法で作製し、外径φ８．
０ｍｍの丸棒を長さ１．８ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．８ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍとした突
起を持たない図５に示す金属ガスケットＧ ４を得る。そ
の後、この金属ガスケットＧ４に焼鈍、電解研磨を行っ
て、表面硬度１３２Ｈｖの金属ガスケットを得る。
０ｍｍの丸棒を長さ１．８ｍｍに切断し、切削加工によ
って、外径Ｄ２＝φ７．２ｍｍ、内径Ｄ１＝４．６ｍ
ｍ、高さＨ＝１．８ｍｍ、中央の肉厚ｔ０＝０．４５、
相手面と接する部分の肉厚ｔ１＝０．３５ｍｍとした突
起を持たない図５に示す金属ガスケットＧ ４を得る。そ
の後、この金属ガスケットＧ４に焼鈍、電解研磨を行っ
て、表面硬度１３２Ｈｖの金属ガスケットを得る。
【００２９】上記実施例１〜３および比較例１〜２の金
属ガスケットのシール性を比較するため、図１１に示す
ヘリウムリークディテクターを用いてシール試験を行っ
た。この試験では、フランジＦ１，Ｆ２間に供試体とな
るガスケットＧを２個装着し、４本のボルトＢ１〜
Ｂ１，Ｂ２〜Ｂ２の締付トルクを０．１Ｎｍ／本ずつ対
角に段階的に締め付け、ヘリウムの漏れ試験を実施し、
漏れが１×１０−１１Pa・m３/secHe以下となる締付トル
ク（通常シール可能トルク）を求めた。次に、２本のボ
ルトＢ１の締付トルクを５Ｎｍ／本で締め付け、残り２
本のボルトＢ２の締付トルクを０．１Ｎｍ／本ずつ段階
的に締め付け、漏れが１×１０−１１Pa・m ３/secHe以下
となるまで続け（片締めシール試験）、このときの締付
トルク（片締めシール可能トルク）を求めた。さらにガ
スケットを２個装着して締付トルクを５Ｎｍ／本で締め
付け、シール試験を実施し、漏れが発生するまでの繰り
返し回数を測定した。その結果を表１に示す。
属ガスケットのシール性を比較するため、図１１に示す
ヘリウムリークディテクターを用いてシール試験を行っ
た。この試験では、フランジＦ１，Ｆ２間に供試体とな
るガスケットＧを２個装着し、４本のボルトＢ１〜
Ｂ１，Ｂ２〜Ｂ２の締付トルクを０．１Ｎｍ／本ずつ対
角に段階的に締め付け、ヘリウムの漏れ試験を実施し、
漏れが１×１０−１１Pa・m３/secHe以下となる締付トル
ク（通常シール可能トルク）を求めた。次に、２本のボ
ルトＢ１の締付トルクを５Ｎｍ／本で締め付け、残り２
本のボルトＢ２の締付トルクを０．１Ｎｍ／本ずつ段階
的に締め付け、漏れが１×１０−１１Pa・m ３/secHe以下
となるまで続け（片締めシール試験）、このときの締付
トルク（片締めシール可能トルク）を求めた。さらにガ
スケットを２個装着して締付トルクを５Ｎｍ／本で締め
付け、シール試験を実施し、漏れが発生するまでの繰り
返し回数を測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から明らかなように、台形断面の突起
を持つ本発明の実施例は、突起がないものに比べて通常
締め付けシール可能トルクが低く、三角形断面の突起を
持つものに比べて片締めシール可能トルクが低く、繰り
返し回数が多くなることが認められた。これより本発明
の金属ガスケットはシール性能が著しく向上しているこ
とが確認された。
を持つ本発明の実施例は、突起がないものに比べて通常
締め付けシール可能トルクが低く、三角形断面の突起を
持つものに比べて片締めシール可能トルクが低く、繰り
返し回数が多くなることが認められた。これより本発明
の金属ガスケットはシール性能が著しく向上しているこ
とが確認された。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明による金属
ガスケットは、断面が軸対称であるため、円周方向の面
圧部分が均一であり、片締め時のシール性が良好とな
る。また、本発明による金属ガスケットは、相手面と接
する面に台形断面の突起部分を設けることにより圧縮初
期にフランジ面との接触部分を少なくすることで、シー
ルに必要な締め付け力を小さくすることができる。ま
た、突起部分の断面は台形であり、フランジ面に平面で
接触するため、圧縮初期に異常な集中荷重が発生するこ
とがない。このため、フランジ面に傷が付きにくく、半
導体製造装置などの超高真空機器に繰り返し使用しても
１×１０−１ １Pa・m３/secHe以下の良好なシール性を維
持できるという効果が得られる。
ガスケットは、断面が軸対称であるため、円周方向の面
圧部分が均一であり、片締め時のシール性が良好とな
る。また、本発明による金属ガスケットは、相手面と接
する面に台形断面の突起部分を設けることにより圧縮初
期にフランジ面との接触部分を少なくすることで、シー
ルに必要な締め付け力を小さくすることができる。ま
た、突起部分の断面は台形であり、フランジ面に平面で
接触するため、圧縮初期に異常な集中荷重が発生するこ
とがない。このため、フランジ面に傷が付きにくく、半
導体製造装置などの超高真空機器に繰り返し使用しても
１×１０−１ １Pa・m３/secHe以下の良好なシール性を維
持できるという効果が得られる。
【図１】本発明の一実施例を示す金属ガスケットの縦断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す金属ガスケットの縦
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の金属ガスケットの突起部分の拡大断面
図である。
図である。
【図４】比較例として示した従来の金属ガスケットの縦
断面図である。
断面図である。
【図５】比較例として示した従来の金属ガスケットの縦
断面図である。
断面図である。
【図６】本発明の金属ガスケットの突起部分の面圧分布
図である。
図である。
【図７】比較例の金属ガスケットの突起部分の面圧分布
図である。
図である。
【図８】従来の金属ガスケットの縦断面図である。
【図９】従来の金属ガスケットの縦断面図である。
【図１０】従来の金属ガスケットの縦断面図である。
【図１１】ガスケットの片締め試験の概略図である。
Ｇ 供試用の金属ガスケット
Ｇ１，Ｇ２ 本発明による金属ガスケット
Ｆ１，Ｆ２ フランジ
Ｄ１ ガスケット本体の内径
Ｄ２ ガスケット本体の外径
Ｈ ガスケット本体の高さ
ｔ０ ガスケット本体の中央部分の肉厚
ｔ１ ガスケットの相手面と接する部分の肉厚
ａ１，ａ２ 台形断面の突起
Ｗ１ 突起のガスケット本体側の底面の幅
Ｗ２ 突起の反対側の底面の幅
ｈ 突起の高さ
Ｂ１，Ｂ２ ボルト
１ 金属バネ
２ 内側覆い
３ 外側覆い
４ 三角形断面の突起
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 森 英明
静岡県浜松市上島５−５−７
Ｆターム(参考） 3J040 BA01 EA01 EA17 FA01 HA15
Claims (4)
- 【請求項１】 断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字形状
となる環状の金属ガスケットにおいて、相手面と接触す
る平坦な相対する２つのシール面の周方向に少なくとも
１つの環状の台形断面の突起が設けられ、前記環状の突
起の頂部中央がガスケット中央の肉厚ｔ０の範囲内に位
置づけられていることを特徴とする金属ガスケット。 - 【請求項２】 前記突起の断面積が０．００５〜０．２
ｍｍ２であることを特徴とする請求項１に記載の金属ガ
スケット。 - 【請求項３】 前記突起の高さが０．３ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の金属
ガスケット。 - 【請求項４】 前記突起のガスケット本体側の底面の幅
が反対側の底面の幅より大きく、かつガスケット中央の
肉厚ｔ０よりも小さくされていることを特徴とする請求
項１〜３のいずれかに記載の金属ガスケット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001401880A JP2003194225A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 金属ガスケット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001401880A JP2003194225A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 金属ガスケット |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003194225A true JP2003194225A (ja) | 2003-07-09 |
Family
ID=27605509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001401880A Pending JP2003194225A (ja) | 2001-12-28 | 2001-12-28 | 金属ガスケット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003194225A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6905125B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-06-14 | Nichias Corporation | Metal gasket |
| US8083267B2 (en) * | 2002-11-28 | 2011-12-27 | Fujikin Incorporated | Fluid coupling and method of designing the same |
| JP5102908B1 (ja) * | 2012-04-12 | 2012-12-19 | ニチアス株式会社 | 金属ガスケット |
| JP2013221619A (ja) * | 2012-08-01 | 2013-10-28 | Nichias Corp | 金属ガスケット |
| CN104633262A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-05-20 | 江苏神通阀门股份有限公司 | 一种填料密封结构 |
| CN109237160A (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-18 | 日本普瑞伦有限公司 | 垫圈 |
| CN110005808A (zh) * | 2017-11-28 | 2019-07-12 | 熊本县 | 金属密封件、流体控制装置和密封方法 |
-
2001
- 2001-12-28 JP JP2001401880A patent/JP2003194225A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8083267B2 (en) * | 2002-11-28 | 2011-12-27 | Fujikin Incorporated | Fluid coupling and method of designing the same |
| US8256115B2 (en) * | 2002-11-28 | 2012-09-04 | Fujikin Incorporated | Method of making a fluid coupling |
| US6905125B2 (en) | 2003-03-28 | 2005-06-14 | Nichias Corporation | Metal gasket |
| JP5102908B1 (ja) * | 2012-04-12 | 2012-12-19 | ニチアス株式会社 | 金属ガスケット |
| JP2013221619A (ja) * | 2012-08-01 | 2013-10-28 | Nichias Corp | 金属ガスケット |
| CN104633262A (zh) * | 2015-02-10 | 2015-05-20 | 江苏神通阀门股份有限公司 | 一种填料密封结构 |
| CN109237160A (zh) * | 2017-07-11 | 2019-01-18 | 日本普瑞伦有限公司 | 垫圈 |
| JP2019019834A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | 株式会社ピュアロンジャパン | ガスケット |
| CN110005808A (zh) * | 2017-11-28 | 2019-07-12 | 熊本县 | 金属密封件、流体控制装置和密封方法 |
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