JP2013221619A - 金属ガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる金属ガスケットの提供を目的とする。
【解決手段】金属ガスケット１０は、円筒状に形成された柱状部１１と、この柱状部１１の外周面の全周にわたって径方向に延びるビーム部１２と、このビーム部１２の周面中央に形成された円周溝１３とを備え、第一シール部１１１及び第三シール部１１２は突条に形成され、第二シール部１２２は一端側円盤部１２１が変形することによって形成され、第四シール部１２４は他端側円盤部１２３が変形することによって形成される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、金属ガスケットに関し、特に、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。
たとえば、金属中空Ｏリングガスケットは、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されている。この金属中空Ｏリングガスケットは、強い締付圧力を与えて金属リングを変形させることによって、シールが行われる。

ところが、上記の金属中空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る。そして、外側のバリを切削・研磨等によって削除処理すると、パイプの肉厚が多少薄くなり、締め付けたときに、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る。
これにより、超高真空を要求される用途に用いられる場合、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った。

また、各種の金属ガスケットが、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、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）の中で進められてきた。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・ｍ^３／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金属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ず、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要望されている。
そして、上記の要求や要望に応えるために、様々な技術が提案されている。

たとえば、特許文献１には、第１非密封面と、第１環状密封ダムを間につくるように第１部材と接触するため第１軸方向に向いた第１環状密封面を持つ第１突起部とを有する第１環状ビーム部と、第２非密封面と、第２環状密封ダムを間につくるように第２部材と接触するため前記第１方向とは逆の第２軸方向に向いた第２環状密封面を持つ第２突起部とを有する第２環状ビーム部と、中央通路を形成するように前記第１及び第２密封面の間に延びている環状内面と、前記第１及び第２密封面の間に前記環状内面から離間して延びており、前記第１及び第２環状ビーム部間に、これらに対して実質的に垂直に延びる材料の環状コラム部を形成している環状外面とを備え、前記環状内面及び外面の一方は、前記環状コラム部の有効最小幅を少なくとも部分的に画定するために、実質的に半径方向に向かって延びる環状凹部を有している金属シールの技術が開示されている。

また、特許文献２には、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、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ｔ_０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の技術が開示されている。

また、特許文献３には、断面が外周側に開口部を持つ横Ｕ字またはコの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最内部にガスケット中央の肉厚ｔ_０の４０％以上の幅、かつガスケットの高さＨの５％以上の高さを持つ環状の空間を設け、断面を音叉形状としたことを特徴とする金属ガスケットの技術が開示されている。

また、特許文献４には、ビードと、該ビード部の横側から連接しているとともに、シール材の軸に対して直交して延在する第１および第２ウィング部とを備え、軸方向に沿う横断面形状がＶ字形であって、それらが取り付けられている、テーパーしてＶ字形をなす分岐部の表面が、シール材の軸に直交するビード部の平坦面に対してわずかに傾斜している環状体からなる金属製静的シール材の技術が開示している。

特開２００１−３５５７３１号公報 特開２００３−１９４２２５号公報 特開２００４−３０１１５９号公報 特開昭６４−５００１３７号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２、３の技術においては、各シール面に対するシール部がそれぞれ一箇所であることから、シールの信頼性を向上させることなどが要望されていた。
また、特許文献４の技術は、各シール面に対するシール部がそれぞれ二箇所であるものの、上述したように、半導体製造装置内のガス供給ラインの中で用いることや、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の要求を満たすには改良の余地があった。
さらに、金属ガスケットにおいては、シール性をより向上させることや、シールに必要な締め付け力をより小さくすることが要望されている。

本発明は、上記事情にかんがみ提案されたものであり、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる金属ガスケットの提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の金属ガスケットは、円筒状に形成された柱状部と、この柱状部の外周面の全周にわたって径方向に延びるビーム部と、このビーム部の周面中央に形成された円周溝とを備える金属ガスケットであって、前記柱状部と前記ビーム部は変形可能に形成され、前記柱状部の一端及び前記ビーム部の一端側円盤部の表面で形成される第一面に、第一対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部及び第二シール部を設けるとともに、前記柱状部の他端及び前記ビーム部の他端側円盤部の表面で形成される第二面に、第二対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部及び第四シール部を設け、前記第一シール部は突条に形成され、前記第二シール部は、前記突条の第一シール部が第一対象物によって押圧されたときに、前記ビーム部の一端側円盤部が前記第一対象物側に向かって変形することによって形成され、前記第三シール部は突条に形成され、前記第四シール部は、前記突条の前記第三シール部が第二対象物によって押圧されたときに、前記ビーム部の他端側円盤部が前記第二対象物側に向かって変形することによって形成される構成としてある。

本発明の金属ガスケットによれば、第一シール部、第二シール部、第三シール部、及び第四シール部を有することによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができ、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。

図１は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略平面図を示している。 図２は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は側面図を示しており、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図を示している。 図３は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮する前の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。 図４は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮した後の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。 図５は、本発明の第二実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。 図６は、本発明の第三実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図を示している。 図７は、本発明の第四実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図を示している。 図８は、本発明の実施例１にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。 図９は、本発明の実施例２にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。 図１０は、本発明の実施例３にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。 図１１は、本発明の実施例４にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。

［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略平面図を示している。
また、図２は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は側面図を示しており、（ｂ）は図１のＡ−Ａ断面図を示している。
図１１において、本実施形態の金属ガスケット１０は、ほぼ円筒状に形成された柱状部１１と、この柱状部１１の外周面ＶＬの全周にわたって径方向に延びるビーム部１２と、このビーム部１２の周面中央に形成された円周溝１３とを備えている。
また、上記の柱状部１１及びビーム部１２は、後述するように、変形可能に形成されている。

ビーム部１２は、円周溝１３が形成されることによって、一端側円盤部１２１及び他端側円盤部１２３形成されている。すなわち、一端側円盤部１２１は、柱状部１１の一端側から全周にわたって径方向に、片持梁状に延びており、他端側円盤部１２３は、柱状部１１の他端側から全周にわたって径方向に、片持梁状に延びている。
また、円周溝１３の断面形状は、ほぼ長円を二等分した形状としてあり、本実施形態の円周溝１３は、柱状部１１の外周面ＶＬまで達しない構造としてある。
なお、柱状部１１とビーム部１２とはつながっており、この状態において、柱状部１１の外周面ＶＬとは、図２（ｂ）に示すように、仮想の外周面であり、外周面ＶＬの外側の部分がビーム部１２であり、外周面ＶＬの内側の部分が柱状部１１である。

金属ガスケット１０は、柱状部１１の一端及びビーム部１２の一端側円盤部１２１の表面で形成される第一面ＰＬ１に、第一対象物Ｂ１（図３、４参照）と接触してそれぞれが円環状の密閉部（すなわち、第一密閉部２１及び第二密閉部２２）を形成する第一シール部１１１及び第二シール部１２２が設けられている。
また、金属ガスケット１０は、柱状部１１の他端及びビーム部１２の他端側円盤部１２３の表面で形成される第二面ＰＬ２に、第二対象物Ｂ２（図３、４参照）と接触してそれぞれが円環状の密閉部（すなわち、第三密閉部２３及び第四密閉部２４）を形成する第三シール部１１２及び第四シール部１２４が設けられている。

上記の第一シール部１１１は突条に形成されており、第二シール部１２２は、後述するように、突条の第一シール部１１１が第一対象物Ｂ１によって押圧されたときに、ビーム部１２の一端側円盤部１２１が変形することによって形成される。
また、第三シール部１１２は突条に形成されており、第四シール部１２４は、後述するように、突条の第三シール部１１２が第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、ビーム部１２の他端側円盤部１２３が変形することによって形成される。
なお、突条とは、リング状の凸部といった意味である。

ここで、好ましくは、突条の第一シール部１１１及び第三シール部１１２は、柱状部１１の一端側かつ外側の縁部及び他端側かつ外側の縁部に、径方向断面山形にそれぞれ形成され、この山形の断面頂部幅Ｗ（図２（ｂ）参照）は、山形の高さＨより短く形成してあるとよい。
このようにすると、山形の断面頂部は、幅Ｗの円環状の平面を有するので、第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、上記平面で接触し、異常な集中荷重が発生せず、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができる。また、第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、突条の第一シール部１１１及び第三シール部１１２は、圧縮方向に変形するが、山形の断面頂部幅Ｗが、山形の高さＨより短く形成してあると、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
なお、山形の高さＨは、柱状部１１の端面からの高さをいう。本実施形態では、柱状部１１の各端面の内側に第一凹部１１３及び第二凹部１１４が形成されているが、柱状部１１の各端面は、第一面ＰＬ１及び第二面ＰＬ２となる。

また、さらに好ましくは、山形の断面頂部幅Ｗを、山形の高さＨの２／３より短く形成するとよい。
このようにすると、第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、突条の第一シール部１１１及び第三シール部１１２の接触面積をさらに少なくすることができ、シールに必要な締め付け力をさらに小さくすることができる。
なお、山形の断面頂部幅Ｗは、通常、パーティクルを噛み込んでもリークを発生させない程度の長さを有している。

また、本実施形態では、柱状部１１の一端側かつ内側の縁部及び他端側かつ内側の縁部に、第一凹部１１３及び第二凹部１１４がそれぞれ形成してある。すなわち、第一シール部１１１の内側の斜面が延長され、第一面ＰＬ１より他端側の位置に、第一凹部１１３が形成され、また、第三シール部１１２の内側の斜面が延長され、第二面ＰＬ２より一端側の位置に、第二凹部１１４が形成されている。
このようにすると、第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、第一凹部１１３及び第二凹部１１４の表面が第一対象物Ｂ１及び第二対象物Ｂ２と接触しないので、その分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、好ましくは、第一シール部１１１と第二シール部１２２をほぼ同心円状に形成し、第三シール部１１２と第四シール部１２４もほぼ同心円状に形成するとよい。
このようにすると、突条の第一シール部１１１が第一対象物Ｂ１によって押圧されたときに、ビーム部１２の一端側円盤部１２１の変形量を周方向においてほぼ同じにすることができ、変形によって形成される第二シール部１２２の形状が安定し、第二シール部１２２は、周方向においてほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができる。
同様に、突条の第三シール部１１２が第二対象物Ｂ２によって押圧されたときに、ビーム部１２の他端側円盤部１２３の変形量を周方向においてほぼ同じにすることができ、変形によって形成される第四シール部１２４の形状が安定し、第四シール部１２４は、周方向においてほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができる。
なお、一端側円盤部１２１の一端側の縁部、及び、他端側円盤部１２３の他端側の縁部は、通常、面取りが施されている。

また、好ましくは、金属ガスケット１０は、第一シール部１１１と第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１（図４参照）の気密性が、第二シール部１２２と第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあるとよい。
また、好ましくは、第三シール部１１２と第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３（図４参照）の気密性が、第四シール部１２４と第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるとよい。
このようにすると、第一シール部１１１及び第三シール部１１２によって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。さらに、第二シール部１２２及び第四シール部１２４が、補足的にシールすることによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。また、第一シール部１１１及び第二シール部１２２が第一対象物Ｂ１と接触し、第三シール部１１２及び第四シール部１２４が第二対象物Ｂ２と接触することによって、シールされているときの金属ガスケット１０が安定し、圧力変動や振動などに対するシールの信頼性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、第一密閉部２１の気密性が、第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるが、これに限定されるものではない。
たとえば、第一密閉部２１の気密性が、第二密閉部２２の気密性とほぼ同じ、あるいは、第二密閉部２２の気密性よりも低くなるように構成したり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性とほぼ同じ、あるいは、第四密閉部２４の気密性よりも低くなるように構成してもよい。
すなわち、本実施形態の金属ガスケット１０は、通常、クリーンルーム内で使用されるが、第一シール部１１１と第二シール部１２２、及び、第三シール部１１２と第四シール部１２４を有している。したがって、たとえば、図示してないが、第一シール部１１１及び第三シール部１１２だけを有するものと比べると、パーティクルの噛み込みによるシール不良のリスクを約１／２に低減できるので、この点においても、シールの信頼性を向上させることができる。

また、好ましくは、第二シール部１２２及び第四シール部１２４が、ビーム部１２に形成した円周溝１３とビーム部１２の軸方向において重なっているとよい。すなわち、金属ガスケット１０は、一端側円盤部１２１が変形によって第一対象物Ｂ１と接触する第二シール部１２２を有しており、他端側円盤部１２３が変形によって第二対象物Ｂ２と接触する第四シール部１２４を有している。
このようにすると、構造を複雑にすることなく、第二シール部１２２及び第四シール部１２４を形成することができる。

また、金属ガスケット１０には、通常、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又は蒸着させたものが使用される。
また、金属ガスケット１０が半導体産業で使用される場合には、耐食性に優れているＳＵＳ３１６Ｌ、又は、その真空二重溶解材もしくは真空三重溶解材（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）など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。
なお、金属ガスケット１０は、金属丸棒又は金属チューブに対して、切削加工と、丸削り、フライス削り、研削又はローレット削り等の材料を切除する周知の機械加工などとを行うことによって、形成することができ、さらに、何ら材料を切除しない型鍛造等の方法によっても、形成することができる。

次に、上記構成の金属ガスケット１０は、一対の対象物間に挟んで圧縮して用いるものであるから、その状態などについて、図面を参照して説明する。
図３は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮する前の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
また、図４は、本発明の第一実施形態にかかる金属ガスケットの、圧縮した後の状態を説明するための要部の概略拡大断面図を示している。
図３に示すように、金属ガスケット１０は、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２との間に配置される。
第一対象物Ｂ１は、リテーナＬＴと当接する第二当接面Ｂ１２と、金属ガスケット１０を収容する凹部を形成する第一当接面Ｂ１１とを有する。
また、第二対象物Ｂ２は、リテーナＬＴと当接する第二当接面Ｂ２２と、金属ガスケット１０を収容する凹部を形成する第一当接面Ｂ２１とを有する。

リテーナＬＴは、第一対象物Ｂ１の第二当接面Ｂ１２と第二対象物Ｂ２の第二当接面Ｂ２２との間に挟まれ、金属ガスケット１０の一端側円盤部１２１と他端側円盤部１２３との間に入り込み、金属ガスケット１０を仮固定する。
この際、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２との間に配置された金属ガスケット１０は、第一シール部１１１が第一当接面Ｂ１１に当接しており、第三シール部１１２が第一当接面Ｂ２１に当接している。
また、図３に示す状態から、さらに、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２とを近づけると、金属ガスケット１０は、第一シール部１１１と第三シール部１１２とが押されて潰れ始める。

次に、図４に示すように、第一対象物Ｂ１と第二対象物Ｂ２とがリテーナＬＴを介して当接した状態になると、第一シール部１１１と第三シール部１１２とが潰れて変形した状態となる。
この状態になると、第一シール部１１１と第一対象物Ｂ１とが接触することによって、第一密閉部２１が形成され、また、突条の第一シール部１１１が第一対象物Ｂ１によって押圧されることにより、ビーム部１２の一端側円盤部１２１の外周部が第一対象物Ｂ１の方向に変形し、第一対象物Ｂ１と接触する第二シール部１２２を形成し、これにより、第二シール部１２２と第一対象物Ｂ１との接触した部分が第二密閉部２２となる。
また、同様に、第三シール部１１２と第二対象物Ｂ２とが接触することによって、第三密閉部２３が形成され、また、突条の第三シール部１１２が第二対象物Ｂ２によって押圧されることにより、ビーム部１２の他端側円盤部１２３の外周部が第二対象物Ｂ２の方向に変形し、第二対象物Ｂ２と接触する第四シール部１２４を形成し、これにより、第四シール部１２４と第二対象物Ｂ２の接触した部分が第四密閉部２４となる。

すなわち、金属ガスケット１０は、上述したように、第一シール部１１１及び第三シール部１１２において、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができ、また、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
さらに、金属ガスケット１０は、第一密閉部２１の気密性が第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるので、第一シール部１１１及び第三シール部１１２によって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、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、第二シール部１２２及び第四シール部１２４が、補足的にシールすることなどによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の金属ガスケット１０によれば、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。

［第二実施形態］
図５は、本発明の第二実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図を示している。
図５において、本実施形態の金属ガスケット１０ａは、上述した第一実施形態の金属ガスケット１０と比べると、ビーム部１２ａに形成した円周溝１３ａの最深部が、柱状部１１ａの外周面（ＶＬ）にほぼ位置している点、並びに、ビーム部１２ａの一端側円盤部１２１ａ及び他端側円盤部１２３ａに、それぞれ第一凹部１２５及び第二凹部１２６を形成した点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、金属ガスケット１０とほぼ同様としてある。
したがって、図５において、図１、図２と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

柱状部１１ａは、第一実施形態の柱状部１１と比べると、第一凹部１１３及び第二凹部１１４に対応する部分がなく、その分、厚さが薄くなっている点などが相違する。また、柱状部１１ａは、一端側に、第一シール部１１１とほぼ同じ形状の第一シール部１１１ａが形成されており、他端側に、第三シール部１１２とほぼ同じ形状の第三シール部１１２ａが形成されている。
また、ビーム部１２ａは、一端側円盤部１２１ａの一端側の表面の内側縁部に、リング溝として、断面形状がほぼ矩形状の第一凹部１２５が形成されており、また、他端側円盤部１２３ａの他端側の表面の内側縁部に、リング溝として、断面形状がほぼ矩形状の第二凹部１２６が形成されている。

金属ガスケット１０ａは、第一面ＰＬ１に、第一対象物Ｂ１と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部１１１ａ及び第二シール部１２２ａが設けられている。
また、金属ガスケット１０ａは、第二面ＰＬ２に、第二対象物Ｂ２と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部１１２ａ及び第四シール部１２４ａが設けられている。
なお、第二シール部１２２ａは、一端側円盤部１２１ａの一端側の表面であって、第一凹部１２５の近傍の部分であり、第四シール部１２４ａは、他端側円盤部１２３ａの他端側の表面であって、第二凹部１２６の近傍の部分である。
また、第一シール部１１１ａと第二シール部１２２ａは、ほぼ同心円状に形成され、第三シール部１１２ａと第四シール部１２４ａもほぼ同心円状に形成されている。

上記構成の金属ガスケット１０ａは、第一実施形態とほぼ同様に、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａにおいて、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができ、また、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
さらに、金属ガスケット１０ａは、第一密閉部２１の気密性が第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるので、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、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、第二シール部１２２ａ及び第四シール部１２４ａが、補足的にシールすることなどによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の金属ガスケット１０ａによれば、第一実施形態とほぼ同様に、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。

［第三実施形態］
図６は、本発明の第三実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図を示している。
図６において、本実施形態の金属ガスケット１０ｂは、第二実施形態の金属ガスケット１０ａと比べると、第一凹部１２５及び第二凹部１２６の代わりに、断面形状がほぼ三角形状の第一凹部１２５ｂ及び第二凹部１２６ｂが形成された点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、金属ガスケット１０ａとほぼ同様としてある。
したがって、図６において、図５と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

ビーム部１２ｂは、一端側円盤部１２１ｂの一端側の表面の内側縁部に、リング溝として、断面形状がほぼ直角三角形状の第一凹部１２５ｂが形成されており、また、他端側円盤部１２３ｂの他端側の表面の内側縁部に、リング溝として、断面形状がほぼ直角三角形状の第二凹部１２６ｂが形成されている。

金属ガスケット１０ｂは、第一面ＰＬ１に、第一対象物Ｂ１と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部１１１ａ及び第二シール部１２２ｂが設けられている。
また、金属ガスケット１０ｂは、第二面ＰＬ２に、第二対象物Ｂ２と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部１１２ａ及び第四シール部１２４ｂが設けられている。
なお、第二シール部１２２ｂは、一端側円盤部１２１ｂの一端側の表面であって、第一凹部１２５ｂの傾斜面の近傍の部分であり、第四シール部１２４ｂは、他端側円盤部１２３ｂの他端側の表面であって、第二凹部１２６ｂの傾斜面の近傍の部分である。
また、第一シール部１１１ａと第二シール部１２２ｂは、ほぼ同心円状に形成され、第三シール部１１２ａと第四シール部１２４ｂもほぼ同心円状に形成されている。

上記構成の金属ガスケット１０ｂは、第二実施形態とほぼ同様に、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａにおいて、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができ、また、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
さらに、金属ガスケット１０ｂは、第一密閉部２１の気密性が第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるので、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、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、第二シール部１２２ｂ及び第四シール部１２４ｂが、補足的にシールすることなどによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の金属ガスケット１０ｂによれば、第二実施形態とほぼ同様に、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。

［第四実施形態］
図７は、本発明の第四実施形態にかかる金属ガスケットの概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＤ−Ｄ断面図を示している。
図７において、本実施形態の金属ガスケット１０ｃは、第二実施形態の金属ガスケット１０ａと比べると、突出量の大きい第一シール部１１１ｃと第三シール部１１２ｃが形成された点、及び、第一凹部１２５と第二凹部１２６が形成されていない点などが相違する。なお、本実施形態の他の構成は、金属ガスケット１０ａとほぼ同様としてある。
したがって、図７において、図５と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態では、第一凹部１２５と第二凹部１２６を形成せず、第一シール部１１１ｃと第三シール部１１２ｃの突出量を調整している。すなわち、第一シール部１１１ｃ及び第三シール部１１２ｃは、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａと比べると、それぞれ突出量が約二倍となるように形成されており、その分、斜面の角度が急になっている。

金属ガスケット１０ｃは、第一面ＰＬ１に、第一対象物Ｂ１と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部１１１ｃ及び第二シール部１２２ｃが設けられている。
また、金属ガスケット１０ｃは、第二面ＰＬ２に、第二対象物Ｂ２と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部１１２ｃ及び第四シール部１２４ｃが設けられている。
なお、第二シール部１２２ｃは、一端側円盤部１２１ｃの一端側の表面であって、外側の縁部（面取り部より内側の縁部）の近傍の部分であり、第四シール部１２４ｃは、他端側円盤部１２３ｃの他端側の表面であって、外側の縁部（面取り部より内側の縁部）の近傍の部分である。
また、第一シール部１１１ｃと第二シール部１２２ｃは、ほぼ同心円状に形成され、第三シール部１１２ｃと第四シール部１２４ｃもほぼ同心円状に形成されている。

上記構成の金属ガスケット１０ｃは、第二実施形態とほぼ同様に、第一シール部１１１ｃ及び第三シール部１１２ｃにおいて、ほぼ均一な面圧分布が得られ、良好なシール性を発揮することができ、また、接触面積を小さくすることで、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
さらに、金属ガスケット１０ｃは、第一密閉部２１の気密性が第二密閉部２２の気密性よりも高くなるように構成してあり、第三密閉部２３の気密性が、第四密閉部２４の気密性よりも高くなるように構成してあるので、第一シール部１１１ｃ及び第三シール部１１２ｃによって、確実、かつ、良好なシール性を発揮することができ、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、第二シール部１２２ｃ及び第四シール部１２４ｃが、補足的にシールすることなどによって、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の金属ガスケット１０ｃによれば、第二実施形態とほぼ同様に、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができる。
なお、ビーム部１２ｃに形成した円周溝１３ａの最深部は、材質等によっては、第一実施形態のものと同じように、柱状部１１ａの外周面（ＶＬ）から離れた位置とすることも可能である。

「実施例１」
実施例１として、上記第一実施形態の金属ガスケット１０に対して、有限要素法を用いて応力解析を行った。次に、この実施例１について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明の実施例１にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
応力解析を行った金属ガスケット１０の形状は、図８（ａ）に示す形状とほぼ同様としてあり、金属ガスケット１０の材料の物性値として、ＳＵＳ３１６Ｌの物性値を用いた。
また、金属ガスケット１０は、図４に示すように、第一対象物Ｂ１の第一当接面Ｂ１１と第二対象物Ｂ２の第一当接面Ｂ２１によって挟まれた状態で、シールされるものとした。

応力解析の結果は、図８（ｂ）に示すように、金属ガスケット１０は変形し、第一シール部１１１、第二シール部１２２、第三シール部１１２及び第四シール部１２４から鋭利に飛び出た部分が、各応力分布を示しており、飛び出る量が大きいほど大きな応力が発生していることを示している。
この応力解析より、金属ガスケット１０は、第一シール部１１１と第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１の気密性が、第二シール部１２２と第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなり、また、第三シール部１１２と第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３の気密性は、第四シール部１２４と第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなることが分かった。
また、最大面圧、すなわち、第一シール部１１１及び第三シール部１１２における最大面圧を、例えば、２２００ＭＰａとすることもでき、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができることが分かった。

「実施例２」
実施例２として、上記第二実施形態の金属ガスケット１０ａに対して、有限要素法を用いて応力解析を行った。この実施例２について、図面を参照して説明する。
図９は、本発明の実施例２にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
応力解析を行った金属ガスケット１０ａの形状は、図９（ａ）に示す形状とほぼ同様としてあり、他の条件は、実施例１とほぼ同様とした。

応力解析の結果は、図９（ｂ）に示すように、金属ガスケット１０ａは変形し、第一シール部１１１ａ、第二シール部１２２ａ、第三シール部１１２ａ及び第四シール部１２４ａから鋭利に飛び出た部分が、各応力分布を示しており、飛び出る量が大きいほど大きな応力が発生していることを示している。
この応力解析より、金属ガスケット１０ａは、第一シール部１１１ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１の気密性が、第二シール部１２２ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなり、また、第三シール部１１２ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３の気密性は、第四シール部１２４ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなることが分かった。
また、最大面圧、すなわち、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａにおける最大面圧を、例えば、１６８０ＭＰａとすることもでき、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができることが分かった。

「実施例３」
実施例３として、上記第三実施形態の金属ガスケット１０ｂに対して、有限要素法を用いて応力解析を行った。この実施例３について、図面を参照して説明する。
図１０は、本発明の実施例３にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
応力解析を行った金属ガスケット１０ｂの形状は、図１０（ａ）に示す形状とほぼ同様としてあり、他の条件は、実施例１とほぼ同様とした。

応力解析の結果は、図１０（ｂ）に示すように、金属ガスケット１０ｂは変形し、第一シール部１１１ａ、第二シール部１２２ｂ、第三シール部１１２ａ及び第四シール部１２４ｂから鋭利に飛び出た部分が、各応力分布を示しており、飛び出る量が大きいほど大きな応力が発生していることを示している。
この応力解析より、金属ガスケット１０ｂは、第一シール部１１１ａと第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１の気密性が、第二シール部１２２ｂと第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなり、また、第三シール部１１２ａと第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３の気密性は、第四シール部１２４ｂと第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなることが分かった。
また、最大面圧、すなわち、第一シール部１１１ａ及び第三シール部１１２ａにおける最大面圧を、例えば、１５２０ＭＰａとすることもでき、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができることが分かった。

「実施例４」
実施例４として、上記第四実施形態の金属ガスケット１０ｃに対して、有限要素法を用いて応力解析を行った。この実施例４について、図面を参照して説明する。
図１１は、本発明の実施例４にかかる金属ガスケットを説明するための要部の概略拡大図であり、（ａ）は圧縮する前の状態の断面図を示しており、（ｂ）は圧縮した後の断面図を示している。
応力解析を行った金属ガスケット１０ｃの形状は、図１１（ａ）に示す形状とほぼ同様としてあり、他の条件は、実施例１とほぼ同様とした。

応力解析の結果は、図１１（ｂ）に示すように、金属ガスケット１０ｃは変形し、第一シール部１１１ｃ、第二シール部１２２ｃ、第三シール部１１２ｃ及び第四シール部１２４ｃから鋭利に飛び出た部分が、各応力分布を示しており、飛び出る量が大きいほど大きな応力が発生していることを示している。
この応力解析より、金属ガスケット１０ｃは、第一シール部１１１ｃと第一対象物Ｂ１とによって形成される第一密閉部２１の気密性が、第二シール部１２２ｃと第一対象物Ｂ１とによって形成される第二密閉部２２の気密性よりも高くなり、また、第三シール部１１２ｃと第二対象物Ｂ２とによって形成される第三密閉部２３の気密性は、第四シール部１２４ｃと第二対象物Ｂ２とによって形成される第四密閉部２４の気密性よりも高くなることが分かった。
また、最大面圧、すなわち、第一シール部１１１ｃ及び第三シール部１１２ｃにおける最大面圧を、例えば、９２０ＭＰａとすることもでき、トータル的なシール性やシールの信頼性を向上させることができるとともに、シールに必要な締め付け力を小さくすることができることが分かった。

以上、本発明の金属ガスケットについて、好ましい実施形態などを示して説明したが、本発明に係る金属ガスケットは、上述した実施形態などにのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、円周溝１２の断面形状は、ほぼ長円を二等分した形状としてあるが、これに限定されるものではなく、たとえば、図示してないが、矩形状、三角形状、又は、ほぼ楕円を二等分した形状などとしてもよい。

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 金属ガスケット
１１、１１ａ 柱状部
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ ビーム部
１３、１３ａ 円周溝
２１ 第一密閉部
２２ 第二密閉部
２３ 第三密閉部
２４ 第四密閉部
１１１、１１１ａ、１１１ｃ 第一シール部
１１２、１１２ａ、１１２ｃ 第三シール部
１１３ 第一凹部
１１４ 第二凹部
１２１、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ 一端側円盤部
１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ 第二シール部
１２３、１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ 他端側円盤部
１２４、１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ 第四シール部
１２５、１２５ｂ 第一凹部
１２６、１２６ｂ 第二凹部
ＰＬ１ 第一面
ＰＬ２ 第二面
Ｂ１ 第一対象物
Ｂ１１ 第一当接面
Ｂ１２ 第二当接面
Ｂ２ 第二対象物
Ｂ２１ 第一当接面
Ｂ２２ 第二当接面
ＬＴ リテーナ

Claims (8)

1. 円筒状に形成された柱状部と、この柱状部の外周面の全周にわたって径方向に延びるビーム部と、このビーム部の周面中央に形成された円周溝とを備える金属ガスケットであって、
   前記柱状部と前記ビーム部は変形可能に形成され、
   前記柱状部の一端及び前記ビーム部の一端側円盤部の表面で形成される第一面に、第一対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第一シール部及び第二シール部を設けるとともに、前記柱状部の他端及び前記ビーム部の他端側円盤部の表面で形成される第二面に、第二対象物と接触してそれぞれが円環状の密閉部を形成する第三シール部及び第四シール部を設け、
   前記第一シール部は突条に形成され、前記第二シール部は、前記突条の第一シール部が第一対象物によって押圧されたときに、前記ビーム部の一端側円盤部が前記第一対象物側に向かって変形することによって形成され、
   前記第三シール部は突条に形成され、前記第四シール部は、前記突条の前記第三シール部が第二対象物によって押圧されたときに、前記ビーム部の他端側円盤部が前記第二対象物側に向かって変形することによって形成されることを特徴とする金属ガスケット。
2. 前記第一シール部と前記第一対象物とによって形成される第一密閉部の気密性は、前記第二シール部と前記第一対象物とによって形成される第二密閉部の気密性よりも高く、前記第三シール部と前記第二対象物とによって形成される第三密閉部の気密性は、前記第四シール部と前記第二対象物とによって形成される第四密閉部の気密性よりも高くなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の金属ガスケット。
3. 前記第一シール部と前記第二シール部を同心円状に形成し、前記第三シール部と前記第四シール部も同心円状に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属ガスケット。
4. 前記突条の第一シール部及び第三シール部は、前記柱状部の一端側縁部及び他端側縁部に径方向断面山形にそれぞれ形成され、この山形の断面頂部幅は、山形の高さより短く形成してあることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の金属ガスケット。
5. 前記山形の断面頂部幅を、山形の高さの２／３より短く形成したことを特徴とする請求項４に記載の金属ガスケット。
6. 前記ビーム部に形成した円周溝の最深部が、前記柱状部の外周面（ＶＬ）に位置していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の金属ガスケット。
7. 前記ビーム部の一端側円盤部及び他端側円盤部に、それぞれリング溝を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の金属ガスケット。
8. 前記第二シール部及び前記第四シール部が、前記ビーム部に形成した円周溝と前記ビーム部の軸方向において重なっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の金属ガスケット。

Images