JP2007009970A - クランク形金属ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】 フランジの締め付け力によって、フランジとの接触位置や角度が変化せず、フランジへの損傷が小さいクランク形金属ガスケットを提供する。
【解決手段】 一対の平坦面間に装着される環状金属ガスケットであって、内周管と、該内周管より大径の外周管と、該内周管と該外周管を接続する中間基部とで形成される断面がクランク形状であり、
ｔ_０≦Ｌ_０、ｔ_１≦Ｌ_１、ｔ_２≦Ｌ_２ （１）
ｔ_０≦Ｌ_１、ｔ_０≦Ｌ_２ （２）
ｔ_０≦ｔ_１≦Ｌ_０、ｔ_０≦ｔ_２≦Ｌ_０ （３）
（式中、ｔ_０は中間基部の厚さ、Ｌ_０は中間基部の長さ、ｔ_１は内周管の厚さ、ｔ_２は外周管の厚さ、Ｌ_１は内周管の高さ、Ｌ_２は外周管の高さ。）の条件を満たす。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体製造装置や原子力装置などで使用される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クランク形金属ガスケットに関する。

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。従来の金属ガスケットは一般的に締付力が高いため、フランジ等の相手部材に損傷を与えるという問題がある。金属ガスケットはシール部を局所的に塑性変形させて封止するものであるが、金属の剛性が高いため、少しでも過剰な締付となると、締付力をそのままフランジが受けてしまい、フランジの損傷を招来することになる。

これを解決するものとして、特開２００４−５２９００号公報には、中間基部３と、平坦面の一方に当接する第１接触凸部１１と、平坦面の他方に当接する第２接触凸部１２と、を備え、第１接触凸部１１を中間基部３の内径寄りに突設し、第２接触凸部１２を中間基部３の外径寄りに突設して、装着圧縮状態にて一対の平坦面から受ける押圧力によって、中間基部を中心に回転する捩れ弾性変形を生ずるように構成された環状の金属ガスケットが開示されている。

特開２００４−５２９００号公報記載の金属ガスケット１００は、図１７に示すように、相手部材であるフランジ１０７の平坦面１０１と、相手部材であるフランジ１０８の平坦面１０２が相互に接近して装着圧縮状態となると、一対の平坦面１０１、１０２から受ける押圧力Ｆ_１、Ｆ_２ によって、中間基部１０３を中心にガスケット全体が倒れて（回転して）、捩れ弾性変形を生ずる。この捩れ弾性変形は、一対の平坦面１０１、１０２が分離すると元の状態に復元するというものである。このため、金属ガスケット１００は、締付力が小さく、且つ復元力が大きく、常に安定したシール性を発揮する。
特開２００４−５２９００号公報（請求項１、図２、図３、図９、図１０）

しかしながら、この金属ガスケット１００は、回転することで弾性変形が生じるため、フランジの締め付けに合わせてガスケット全体が回転し、フランジとの接触部分Ｋ_１、Ｋ_２は、フランジ面を損傷しながら移動することになる。従って、フランジ等の相手部材を再使用する場合、補修に時間と労力がかかり、維持費用を押し上げるという問題があった。また、フランジの締め付け力（締め付け量）によって、ガスケットの回転角度が異なるため、フランジとの接触部分Ｋ_１、Ｋ_２の位置が凸部の中で変化する。このため、接触部分が変化してもシール性に影響せず、更にフランジに損傷を与えないよう、凸部全体の形状を精度良く且つ凸部の表面の粗さを小さく滑らかにしなければならず、品質保持の面で負担が大きいという問題があった。また、図１８に示すように凸部が角張った矩形断面のものであれば、シャープなエッジ１２３、１２４が平坦面１０１、１０２に食い込むため損傷させる。

従って、本発明の目的は、フランジの締め付け力によって、フランジとの接触位置や角度が変化せず、フランジへの損傷が小さいクランク形金属ガスケットを提供することにある。

かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、内周管と、該内周管より大径の外周管と、該内周管と該外周管を接続する中間基部とで形成される断面がクランク形状であって、中間基部の厚さと長さ、内周管の厚さと高さ及び外周管の厚さと高さが、所定の条件を満たす特定の形状構造を有する金属ガスケットであれば、フランジの締め付け力によって、フランジとの接触位置や角度が変化せず、且つフランジへの損傷が小さいことなどを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、対向する平行な一対の平坦面間に装着される環状金属ガスケットであって、内周管と、該内周管より大径の外周管と、該内周管と該外周管を接続する中間基部とで形成される断面がクランク形状であり、次式（１）〜（３）；
ｔ_０≦Ｌ_０、ｔ_１≦Ｌ_１、ｔ_２≦Ｌ_２ （１）
ｔ_０≦Ｌ_１、ｔ_０≦Ｌ_２ （２）
ｔ_０≦ｔ_１≦Ｌ_０、ｔ_０≦ｔ_２≦Ｌ_０ （３）
（式中、ｔ_０は中間基部の厚さ、Ｌ_０は中間基部の長さ、ｔ_１は内周管の厚さ、ｔ_２は外周管の厚さ、Ｌ_１は内周管の高さ、Ｌ_２は外周管の高さをそれぞれ示す。）
の条件を満たすことを特徴とする金属ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、第２の内周管及び第２の中間基部を更に有し、該第２の内周管、該第２の中間基部及び該外周管で形成される断面が更にクランク形状であり、該内周管が平坦面の一方に当接し、第２の内周管が平坦面の他方に当接することを特徴とする前記属ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、第２の外周管及び第２の中間基部を更に有し、該第２の外周管、該第２の中間基部及び該内周管で形成される断面が更にクランク形状であり、該外周管が平坦面の一方に当接し、第２の外周管が平坦面の他方に当接することを特徴とする前記金属ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、第３の中間基部及び第２の外周管を更に有し、該第２の内周管、該第３の中間基部及び該第２の外周管で形成される断面が更にクランク形状であり、該内周管が平坦面の一方に当接し、第２の外周管が平坦面の他方に当接することを特徴とする前記金属ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、平坦面に当接する側の内周管及び外周管の端部の厚さｔ_１’、ｔ_２’が、該内周管及び該外周管の中間部近傍の厚さｔ_１、ｔ_２より大であることを特徴とする前記金属ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、該内周管と同じ径であって、金属ガスケットの軸方向の当接する平坦面とは反対方向に該内周管と連続して延出する第IIの内周管を設けるか、又は該外周管と同じ径であって、金属ガスケットの軸方向の当接する平坦面とは反対方向に該外周管と連続して延出する第IIの外周管を設けるものであって、該第IIの内周管の高さが、該外周管の高さより小であり、該第IIの外周管の高さが、該内周管の高さより小であり、該内周管及び該外周管の端部がフランジの平坦面と接触した後に第IIの内周管の端部及び第IIの外周管の端部がそれぞれフランジの平坦面と接触することを特徴とする前記金属ガスケットを提供するものである。

また、本発明は、該中間基部が、該内周管及び該外周管に対して傾斜しているか、又は波状断面形状であることを特徴とする前記金属ガスケットを提供し、また、本発明は、該中間基部の材質が、ばね鋼であることを特徴とする前記金属ガスケットを提供し、また、本発明は、該内周管及び該外周管の平坦面との接触面は、角部を面取りまたはアール加工するか、又は突起を設けて平坦面との接触面積を小さくしたことを特徴とする前記金属ガスケットを提供し、また、本発明は、金属ガスケットの全体、又は該内周管及び該外周管の平坦面との接触面及びその近傍は、軟質金属、ゴム又は樹脂で被覆される前記金属ガスケットを提供するものである。

本発明の金属ガスケットは、対応する一対の平坦面を有するフランジ間に装着し締め付けたとき、中間基部、あるいは中間基部とその近傍の内周管及び外周管のみ回転に伴う捩れ弾性変形を生じさせ、フランジの平坦面との接触部近傍の内周管及び外周管は接触位置や角度が変化せず、フランジへの損傷が小さい。このため、シール安定性が向上すると共に、分解後の補修に要する労力や費用が軽減される。

次に、本発明の第１の実施の形態における金属ガスケットを図１〜図５を参照して説明する。図１は本実施の形態例の金属ガスケットを上から見た図、図２は図１の概ねＡ−Ａ線に沿って見た斜視図、図３及び図５は本例の金属ガスケットの変形例を示す端面図、図４は金属ガスケットを一対の平坦面間に装着し締め付けた際の変形を模式的に示した図である。図３の金属ガスケットは中間基部の厚さを内周管及び外周管の厚さより薄くしたものである。

金属ガスケット１０は、不図示の対向する平行な一対の平坦面間に装着される環状ガスケットであって、直管形状の内周管１１と、内周管１１より大径の直管形状の外周管１３と、内周管１１の下端と外周管１３の上端を接続する中間基部１２とで形成される断面がクランク形状であり、次式（１）〜（３）；
ｔ_０≦Ｌ_０、ｔ_１≦Ｌ_１、ｔ_２≦Ｌ_２ （１）
ｔ_０≦Ｌ_１、ｔ_０≦Ｌ_２ （２）
ｔ_０≦ｔ_１≦Ｌ_０、ｔ_０≦ｔ_２≦Ｌ_０ （３）
（式中、ｔ_０は中間基部の厚さ、Ｌ_０は中間基部の長さ、ｔ_１は内周管の厚さ、ｔ_２は外周管の厚さ、Ｌ_１は内周管の高さ、Ｌ_２は外周管の高さをそれぞれ示す。）の条件を満たすものである。

上記（１）式は内周管、外周管及び中間基部のそれぞれの部材内における厚みと長さを規定する（以下、「部材内形状規定」とも言う。）ものであり、各部材の厚みは長さと同じか又はそれ以下である。金属ガスケット１０、１０ａにおける部材内形状規定は、１．５ｔ_０≦Ｌ_０、１．５ｔ_１≦Ｌ_１、１．５ｔ_２≦Ｌ_２としてもよく、特に２ｔ_０≦Ｌ_０、２ｔ_１≦Ｌ_１、２ｔ_２≦Ｌ_２としてもよく、更に中間基部の場合、３ｔ_０≦Ｌ_０としてもよい。

上記（２）式は、クランク断面形状を構成するＬ字形状のガスケットの軸方向における寸法を規定する（以下、「Ｌ字形状軸方向規定」とも言う。）ものであり、中間基部１２の厚みは内周管１１又は外周管１３の長さと同じ又はそれ以下である。金属ガスケット１０、１０ａにおけるＬ字形軸方向規定は、１．５ｔ_０≦Ｌ_１、１．５ｔ_０≦Ｌ_２としてもよく、特に２．０ｔ_０≦Ｌ_１、２．０ｔ_０≦Ｌ_２としてもよい。

上記（３）式は、クランク断面形状を構成するＬ字形状の寸法を規定する（以下、「Ｌ字形状規定」とも言う。）ものである。金属ガスケット１０、１０ａにおけるＬ字形状規定は、２．０ｔ_０≦２．０ｔ_１≦Ｌ_０、２．０ｔ_０≦２．０ｔ_２≦Ｌ_０としてもよく、特に３．０ｔ_０≦３．０ｔ_１≦Ｌ_０、３．０ｔ_０≦３．０ｔ_２≦Ｌ_０としてもよく、２．０ｔ_０≦ｔ_１≦Ｌ_０、２．０ｔ_０≦ｔ_２≦Ｌ_０としてもよく、特に３．０ｔ_０≦ｔ_１≦Ｌ_０、３．０ｔ_０≦ｔ_２≦Ｌ_０としてもよい。

第１の実施の形態例の金属ガスケット１０、１０ａは、上記式（１）〜（３）に示す条件を共に満たす形状であるため、図４に示すように、一対の平坦面１０１、１０２間に装着し押圧力Ｆで締め付けたとき、中間基部１２のみが、あるいは中間基部１２と中間基部１２に近い内周管１１及び外周管１３のみが回転に伴う捩れ弾性変形を生じさせ、平坦面１０１、１０２との接触部近傍の内周管及び外周管は接触位置１１１、１２１や角度が変化せず、平坦面への損傷が小さい。このため、シール安定性が向上すると共に、分解後の補修に要する労力や費用が軽減される。すなわち、従来の金属ガスケットは押圧力Ｆで締め付けたとき、ガスケット全体が回転して捩れ弾性変形を示すが、本例の金属ガスケット１０、１０ａは、中間基部１２のみに捩れ弾性変形が生じ、平坦面に当接する内周管１１及び外周管１３には捩れ弾性変形を及ぼさないようにしたものである。

第１の実施の形態例の変形例である金属ガスケット１０ｂにおいて、金属ガスケット１０ａと異なる点は、内周管１１ａ及び外周管１３ａの形成方法である。すなわち、金属ガスケット１０ｂの内周管１１ａ及び外周管１３ａは、ガスケットの軸方向長さを大きく採り、中間基部１２方向にそれぞれ屈曲させる曲げ加工を施し、所定寸法の内周管１１ａ及び外周管１３ａを形成させたものである。金属ガスケット１０ｂにおいても金属ガスケット１０ａと同様の効果を奏する。

次に、第２の実施の形態例の金属ガスケットを図６（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。図６（Ａ）は本実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形例である。図６（Ａ）及び（Ｂ）において、図３と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。図６（Ａ）における金属ガスケット１０ｃは、金属ガスケット１０ａに対して、外周管１３の下端に第２の中間基部１２ａの外側端を接続し、第２の中間基部１２ａの内側端に第２の内周管１１ｂを接続し、第２の内周管１１ｂ、第２の中間基部１２ａ及び外周管１３で形成される断面をクランク形状としたものである。この場合、内周管１１が平坦面の一方に当接し、第２の内周管１１ｂが平坦面の他方に当接する。金属ガスケット１０ｃにおける式（１）〜（３）の寸法は、内周管１１、中間基部１２及び外周管１３で形成されるクランク断面形状に適用され、更に第２の内周管１１ｂ、第２の中間基部１２ａ及び外周管１３で形成されクランク断面形状に適用される。金属ガスケット１０ｃにおいては、内周管１１と第２の内周管１１ｂは同一径の位置にあるが、これに限定されず、相互に異なる径の位置にあってもよい。金属ガスケット１０ｃを、平坦面１０１、１０２間に装着し押圧力Ｆで締め付けたとき、金属ガスケット１０ａほどではないが、中間基部１２及び中間基部１２ａが回転に伴う捩れ弾性変形を生じ、平坦面１０１、１０２との接触部近傍の内周管１１及び第２の内周管１１ｂは接触位置１１１、１２１や角度が変化せず、平坦面への損傷が小さい。

図６（Ｂ）における金属ガスケットは、金属ガスケット１０ｃの断面形状が内周管１１を軸に左右対称となったもの、すなわち、外周管１３、中間基部１２及び内周管１１で形成される断面をクランク形状とし、更に内周管１１、第２の中間基部１２ａ及び第２の外周管１３ｂで形成される断面を逆クランク形状としたものである。この場合、外周管１３が平坦面の一方に当接し、第２の外周管１３ｂが平坦面の他方に当接する。図６（Ｂ）における金属ガスケットも金属ガスケット１０ｃと同様の効果を奏する。

次に、第３の実施の形態例の金属ガスケットを図７を参照して説明する。図７は本実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。図７において、図６と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。金属ガスケット１０ｄは、金属ガスケット１０ｃに対して、第２の内周管１１ｂの下端に第３の中間基部１２ｂの内側端を接続し、第３の中間基部１２ｂの外側端に第２の外周管１３ｂを接続し、第２の内周管１１ｂ、第３の中間基部１２ｂ及び第２の外周管１３ｂで形成される断面をクランク形状としたものである。この場合、内周管１１が平坦面の一方に当接し、第２の外周管１３ｂが平坦面の他方に当接する。金属ガスケット１０ｄにおける式（１）〜（３）の寸法は、内周管１１、中間基部１２及び外周管１３で形成されるクランク断面形状に適用され、更に第２の内周管１１ｂ、第２の中間基部１２ａ及び外周管１３で形成されクランク断面形状に適用され、更に第２の内周管１１ｂ、第３の中間基部１２ｂ及び第２の外周管１３ｂで形成されるクランク断面形状に適用される。金属ガスケット１０ｄを、平坦面１０１、１０２間に装着し押圧力Ｆで締め付けたとき、中間基部１２、中間基部１２ａ及び中間基部１２ｂが回転に伴う捩れ弾性変形を生じ、平坦面１０１、１０２との接触部近傍の内周管１１び第２の外周管１３ｂは接触位置１１１、１２１や角度が変化せず、平坦面への損傷が小さい。

次に、第４の実施の形態例の金属ガスケットを図８及び図９を参照して説明する。図８及び図９は本実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。図８及び図９において、図３と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。金属ガスケット１０ｅ及び１０ｆにおいて、金属ガスケット１０と異なる点は、内周管１１ｃ及び外周管１３ｃ、並びに内周管１１ｄ及び外周管１３ｄを異径の単管形状としたものである。すなわち、金属ガスケット１０ｅ、１０ｆの内周管１１ｃ及び外周管１３ｃ、並びに内周管１１ｄ及び外周管１３ｄは、平坦面に当接する側の内周管及び外周管の端部の厚さｔ_１’、ｔ_２’を、内周管１１ｃ及び外周管１３ｃの中間部近傍の厚さｔ_１、ｔ_２より大としたものである。金属ガスケット１０ｅ及び１０ｆの場合、内周管１１ｃ及び外周管１３ｃ、並びに内周管１１ｄ及び外周管１３ｄにおける長さは厚みが大である部分も含み、厚さは細い部分で決定される。本例の金属ガスケットの他の例としては、図１３及び図１４に示されるものが挙げられる。金属ガスケット１０ｅ及び１０ｆによれば、金属ガスケット１０と同様の作用効果を奏する他、平坦面と内周管及び外周管との当接面積が大であり、内周管及び外周管の厚みが大の部分の捩れ弾性変形は一層起こり難い。

金属ガスケット１０ｅ、１０ｆのような異径内周管及び異径外周管を有する場合、式（１）〜（３）は以下の範囲としてもよい。すなわち、部材内形状規定は、１．２ｔ_０≦Ｌ_０、１．２ｔ_１≦Ｌ_１、１．２ｔ_２≦Ｌ_２としてもよく、特に１．３ｔ_０≦Ｌ_０、１．３ｔ_１≦Ｌ_１、１．３ｔ_２≦Ｌ_２としてもよい。また、Ｌ字形軸方向規定は、１．２ｔ_０≦Ｌ_１、１．２ｔ_０≦Ｌ_２としてもよく、特に１．３ｔ_０≦Ｌ_１、１．３ｔ_０≦Ｌ_２としてもよい。Ｌ字形状規定は、１．２ｔ_０≦１．２ｔ_１≦Ｌ_０、１．２ｔ_０≦１．２ｔ_２≦Ｌ_０としてもよく、特に１．３ｔ_０≦１．３ｔ_１≦Ｌ_０、１．３ｔ_０≦１．３ｔ_２≦Ｌ_０としてもよい。

次に、第５の実施の形態例の金属ガスケットを図１０及び図１１を参照して説明する。図１０及び図１１は本実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。図１０及び図１１において、図３と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。金属ガスケット１０ｇにおいて、金属ガスケット１０と異なる点は、内周管１１ｇ及び外周管１３ｇの形状である。すなわち、金属ガスケット１０ｇの内周管１１ｇ及び外周管１３ｇは、内周管１１と同じ径であって、金属ガスケットの軸方向の当接する側の平坦面とは反対方向に内周管１１と連続して延出する第IIの内周管１１ｈと、外周管１３と同じ径であって、金属ガスケットの軸方向の当接する平坦面とは反対方向に外周管１３と連続して延出する第IIの外周管１３ｈを設けるものであって、第IIの内周管１１ｈの高さＬ_３が、外周管１３の高さＬ_２より小であり、第IIの外周管１３ｈの高さＬ_４が、内周管１１の高さＬ_１より小であり、内周管１１及び外周管１３の端部がフランジの平坦面と接触した後に第IIの内周管１１ｈの端部及び第IIの外周管１３ｈの端部がそれぞれフランジの平坦面と接触する。金属ガスケット１０ｇによれば、金属ガスケット１０と同様の作用効果を奏する他、過度の圧縮を防止することができる。

金属ガスケット１０ｈにおいて、金属ガスケット１０ｇと異なる点は、内周管１１ｅ及び外周管１３ｅの形成方法である。すなわち、金属ガスケット１０ｈの内周管１１ｅ及び外周管１３ｅは、ガスケットの軸方向長さを大きく採り、中間基部１２方向にそれぞれ屈曲させる曲げ加工を施して、所定寸法としたものである。金属ガスケット１０ｈにおいても金属ガスケット１０ｇと同様の効果を奏する。

次に、第６の実施の形態例の金属ガスケットを図１２を参照して説明する。図１２（Ａ）〜（Ｃ）は本実施の形態例の金属ガスケット一部の端面図である。図１２において、図３と同一構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点について主に説明する。金属ガスケット１０ｉ〜１０ｋにおいて、金属ガスケット１０と異なる点は、中間基部１２ｃ〜１２ｅの形状である。すなわち、金属ガスケット１０ｉ〜１０ｋの中間基部１２ｃ〜１２ｅは、内周管１１及び外周管１３に対して、それぞれ外側に下り傾斜状の基板、内側に下り傾斜状の基板、又は波状断面形状の基板としたものである。外側に下り傾斜状の場合、内周管１１と中間基部１２ｃの傾斜角度は、図中のものに限定されず、９０度を超え、１６０度以下の範囲で適宜選定される。金属ガスケット１０ｋの中間基部１２ｅにおける厚さｔ_０は、波状断面形状を形成する部材の厚さを言い、中間基部１２ｅの長さ寸法は波状に沿った長さ、すなわち、波状を展開して平板状にした場合の長さを言う。金属ガスケット１０ｉ〜１０ｋによれば、中間基部の実質的な展開長さが長くなり、中間基部１２ｅにおける捩れ弾性を許容する範囲が大となり、締付力を大きくできる。

本発明の金属ガスケットにおける環状形状としては、特に制限されず、円形、楕円形、矩形および不定形のものが挙げられ、このうち、円形が汎用形態である。本発明の金属ガスケットの材質としては、特に制限されないが、中間基部の材質をばね鋼とし、中間基部以外の部材の材質をばね鋼以外の材質、例えばステンレス鋼とすれば、中間基部において更に大きな捩れ弾性を得ることができる。また、本発明の金属ガスケットは、内周管及び外周管の平坦面との接触面を、角部を面取りまたはアール加工するか、又は突起を設けて平坦面との接触面積を小さくすれば、接触圧力が高くなり、シール性が一層高まる。また、本発明の金属ガスケットは、金属ガスケットの表面全体を被覆材で被覆するか、又は内周管及び外周管の平坦面との接触面とその近傍を被覆材で被覆することができる。被覆材としては、例えば軟質金属、硬質ゴム又は硬質樹脂が挙げられる。なお、被覆材が形成される金属ガスケットにおける式（１）〜（３）は、被覆材を除外した金属部分における寸法を言う。

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。

図１３に示す形状及び下記ディメンジョンのクランク形金属ガスケットＡを製作した。なお、内周管及び外周管の平坦面との当接面には突起を設けた。突起は設置位置が細径の内周管又は細径の外周管の径方向の中心位置となるように太径部に設けた。クランク形金属ガスケットＡについて、シール試験を行うと共に、シール試験後のフランジ平坦面のガスケット痕を観察した。その結果を表１に示す。

・ 金属ガスケットの材質；ＳＵＳ３１６Ｌ
・ 寸法（ｍｍ）；内径φ５８．０、ｔ_０＝ｔ_１＝ｔ_２＝１．０、Ｌ_０＝１．５、
Ｌ_１＝Ｌ_２＝２．５、ｔ_１’＝ｔ_２’＝３．０、ｔ_３（突起高さ）＝０．２、突起上底幅＝０．１、突起下底幅＝０．２

図１５に示す形状及び下記ディメンジョンのクランク形金属ガスケットＢを製作した。なお、内周管及び外周管の平坦面との当接面には突起を設けた。クランク形金属ガスケットＢについて、シール試験を行うと共に、シール試験後のフランジ平坦面のガスケット痕を観察した。その結果を表１に示す。

・ 金属ガスケットの材質；ＳＵＳ３１６Ｌ
・ 被覆材の材質；ＰＦＡ樹脂
・ 寸法（ｍｍ）；内径φ５８．０、ｔ_０＝１．１、ｔ_１＝ｔ_２＝１．３、Ｌ_０＝１．７、Ｌ_１＝Ｌ_２＝２．０、ｔ_１’＝ｔ_２’＝３．５、ｔ_３（突起高さ）＝０．２、突起上底幅＝０．１、突起下底幅＝０．２

図１４に示す形状及び下記ディメンジョンのクランク形金属ガスケットＣを製作した。すなわち、内周管及び外周管の平坦面との当接面に突起を設けず、当接面及びその近傍にＰＦＡ樹脂の被覆材１９で被覆した以外は、実施例１と同様の方法で行った。その結果を表１に示す。但し被覆層厚みｔ_４は０．２ｍｍとした。

図１６に示す形状及び下記ディメンジョンのクランク形金属ガスケットＤを製作した。すなわち、内周管及び外周管の平坦面との当接面に突起を設けず、当接面及びその近傍にＰＦＡ樹脂の被覆材１９で被覆した以外は、実施例２と同様の方法で行った。その結果を表１に示す。但し被覆層厚みｔ_４は０．２ｍｍとした。

被覆材を使用しなかった以外は、実施例３と同様の方法で行い、クランク形金属ガスケットＥを製作した。その結果を表１に示す。

被覆材を使用しなかった以外は、実施例４と同様の方法で行い、クランク形金属ガスケットＦを製作した。その結果を表１に示す。

比較例１
図１８に示す形状及び下記ディメンジョンのクランク形金属ガスケットＧを製作した。クランク形金属ガスケットＧについて、シール試験を行うと共に、シール試験後のフランジ平坦面の損傷状況を観察した。その結果を表１に示す。

・ 金属ガスケットの材質；ＳＵＳ３１６Ｌ
・ 寸法（ｍｍ）；内径φ５８．０、ｔ_０＝１．０ 、ｔ_１＝ｔ_２＝０．８ 、Ｌ_０＝０．２、Ｌ_１＝Ｌ_２＝０．２

（シール試験）
フランジにガスケットを挟み、ボルトを所定トルク値まで締め付け試験体とし、試験体外側をＨｅガスのみで充満するように覆い、試験体内部をＨｅリークディテクタと直結して、真空吸引し、外部から内部へガスケットを通過してゆくＨｅガスの量（漏洩量）をＨｅリークディテクタで測定するように行う（外覆法）。その後、測定した試験体を１５０℃、７０時間加熱し、常温まで冷却させシール試験を行う（１回目）。さらに、もう１回、試験体を１５０℃、７０時間加熱し常温まで冷却させシール試験を行う（２回目）。次に、試験体のガスケットのみを交換し、同様の試験を３回繰り返す。表１中、繰り返し回数順に、１個目、２個目、３個目と表示した。

試験方法：外覆法（Ｈｅガス、Ｈｅリークディテクタ使用）
試験条件：ＪＩＳ Ｂ ２２９０ 真空装置用フランジ ＶＦ−４０
（Ｍ８ボルト ４本 、締付トルク ２０Ｎｍ／本）
評価方法；Ｈｅガスの漏洩量（Ｐａ ｍ^３／秒）

表１から明らかなように、式（１）〜（３）の条件を満たす実施例１〜６は安定なシール性を発揮すると共に、シール試験後、分解して観察されるフランジ面のガスケット痕はなかった。一方、比較例１はガスケット１個目のシール性が実施例１，２と同程度であるものの、２個目、３個目のシール性が悪く、シール試験後、分解して観察されるフランジ面にもガスケット痕が観察された。このガスケット痕はフランジを再使用する場合には補修を行う必要があるような損傷具合であった。

第１の実施の形態例の金属ガスケットを上から見た図である。 図１の概ねＡ−Ａ線に沿って見た斜視図である。 本例の金属ガスケットの変形例を示す端面図である。 金属ガスケットを一対の平坦面間に装着し締め付けた際の変形を模式的に示した図である。 本例の金属ガスケットの変形例を示す端面図である。 （Ａ）は第２の実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形例である。 第３の実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。 第４の実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。 第４の実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。 第５の実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。 第５の実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は第６の本実施の形態例の金属ガスケットの一部の端面図である。 実施例１の金属ガスケットの一部の端面図である。 実施例３の金属ガスケットの一部の端面図である。 実施例２の金属ガスケットの一部の端面図である。 実施例４の金属ガスケットの一部の端面図である。 従来の金属ガスケットの一部の端面図である。 従来の金属ガスケットの一部の端面図である。

符号の説明

１０、１０ａ〜１０ｍ 金属ガスケット
１１、１１ａ〜１１ｍ 内周管
１２、１２ａ〜１２ｍ 中間基部
１３、１３ａ〜１３ｍ 外周管

Claims (10)

1. 対向する平行な一対の平坦面間に装着される環状金属ガスケットであって、内周管と、該内周管より大径の外周管と、該内周管と該外周管を接続する中間基部とで形成される断面がクランク形状であり、次式（１）〜（３）；
   ｔ_０≦Ｌ_０、ｔ_１≦Ｌ_１、ｔ_２≦Ｌ_２ （１）
   ｔ_０≦Ｌ_１、ｔ_０≦Ｌ_２ （２）
   ｔ_０≦ｔ_１≦Ｌ_０、ｔ_０≦ｔ_２≦Ｌ_０ （３）
   （式中、ｔ_０は中間基部の厚さ、Ｌ_０は中間基部の長さ、ｔ_１は内周管の厚さ、ｔ_２は外周管の厚さ、Ｌ_１は内周管の高さ、Ｌ_２は外周管の高さをそれぞれ示す。）
   の条件を満たすことを特徴とする金属ガスケット。
2. 第２の内周管及び第２の中間基部を更に有し、該第２の内周管、該第２の中間基部及び該外周管で形成される断面が更にクランク形状であり、該内周管が平坦面の一方に当接し、第２の内周管が平坦面の他方に当接することを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
3. 第２の外周管及び第２の中間基部を更に有し、該第２の外周管、該第２の中間基部及び該内周管で形成される断面が更にクランク形状であり、該外周管が平坦面の一方に当接し、第２の外周管が平坦面の他方に当接することを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
4. 第３の中間基部及び第２の外周管を更に有し、該第２の内周管、該第３の中間基部及び該第２の外周管で形成される断面が更にクランク形状であり、該内周管が平坦面の一方に当接し、第２の外周管が平坦面の他方に当接することを特徴とする請求項２記載の金属ガスケット。
5. 平坦面に当接する側の内周管及び外周管の端部の厚さｔ_１’、ｔ_２’が、該内周管及び該外周管の中間部近傍の厚さｔ_１、ｔ_２より大であることを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
6. 該内周管と同じ径であって、金属ガスケットの軸方向の当接する平坦面とは反対方向に該内周管と連続して延出する第IIの内周管を設けるか、又は該外周管と同じ径であって、金属ガスケットの軸方向の当接する平坦面とは反対方向に該外周管と連続して延出する第IIの外周管を設けるものであって、該第IIの内周管の高さが、該外周管の高さより小であり、該第IIの外周管の高さが、該内周管の高さより小であり、該内周管及び該外周管の端部がフランジの平坦面と接触した後に第IIの内周管の端部及び第IIの外周管の端部がそれぞれフランジの平坦面と接触することを特徴とする請求項１記載の金属ガスケット。
7. 該中間基部が、該内周管及び該外周管に対して傾斜しているか、又は波状断面形状であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の金属ガスケット。
8. 該中間基部の材質が、ばね鋼であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の金属ガスケット。
9. 該内周管及び該外周管の平坦面との接触面は、角部を面取りまたはアール加工するか、又は突起を設けて平坦面との接触面積を小さくしたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の金属ガスケット。
10. 金属ガスケットの全体、又は該内周管及び該外周管の平坦面との接触面及びその近傍は、軟質金属、ゴム又は樹脂で被覆されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の金属ガスケット。

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