JP2018096499A - ガスケット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】なじみ性を確保しつつシール性能の経時劣化を抑制することができる新たな構成を備えたガスケット及びその製造方法を提供する。【解決手段】ガスケット１は、内部に中空部２ａを有し、中空部２ａに連通する第１の開口２ｂが外周面に形成された環状の金属体２と、中空部２ａに膨張黒鉛粉末３１を充填した状態で圧縮成形され、第１の開口２ｂにシール面３ａが露出して形成された膨張黒鉛体３とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスケット及びその製造方法に関する。

例えば、バタフライバルブ等の弁体又は弁座に使用されるシール材として、膨張黒鉛シートと金属板とを接着して積層したラミネートシートからなるガスケットが知られている（例えば、特許文献１の図２（Ｃ）参照）。このようなガスケットは、膨張黒鉛を用いるため、金属板のみで構成されたものと比較すると、相手材とのなじみ性に優れており、高温かつ高圧条件下で使用しても高いシール性能を発揮する。

特開平６−１０１７６３号公報

しかしながら、前記ガスケットは、膨張黒鉛シートと金属板との接着が不十分な場合、又は長期使用により膨張黒鉛シートと金属板との接着に使用されている接着剤が劣化した場合、被密封流体が膨張黒鉛シートと金属板との間に浸透して漏洩することとなり、シール性能が低下するという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、なじみ性を確保しつつ、経時劣化によるシール性能の低下を抑制することができる新たな構成を備えたガスケット及びその製造方法を提供することを目的とする。

（１）本発明のガスケットは、内部に中空部を有し、前記中空部に連通する第１の開口が一面に形成された金属体と、前記中空部に膨張黒鉛粉末を充填した状態で圧縮成形され、前記第１の開口にシール面が露出して形成された膨張黒鉛体と、を備える。

本発明によれば、膨張黒鉛体は、金属体の中空部に膨張黒鉛粉末を充填した状態で圧縮成形されることで金属体と一体化される。これにより、従来のように金属と膨張黒鉛とを一体化するための接着剤が不要になるため、経時劣化によるシール性能の低下を抑制することができる。また、金属体の前記一面には、膨張黒鉛体によって第１の開口に露出したシール面が形成されるので、なじみ性も確保することができる。

（２）前記金属体は、環状に形成されており、前記第１の開口は、前記金属体の外周面に形成されているのが好ましい。この場合、膨張黒鉛体は、環状の金属体の中空部に膨張黒鉛粉末を充填した状態で圧縮成形されることで金属体と一体化される。これにより、従来のように金属と膨張黒鉛とを一体化するための接着剤が不要になるため、経時劣化によるシール性能の低下を抑制することができる。また、金属体の外周面には、膨張黒鉛体によって第１の開口に露出したシール面が形成されるので、なじみ性も確保することができる。

（３）前記金属体の軸方向一方側の側面に、前記中空部に連通する第２の開口が形成されているのが好ましい。この場合、金属体の側面に形成された第２の開口から膨張黒鉛粉末を中空部に充填して圧縮成形することで、金属体の外周面に形成された第１の開口から膨張黒鉛粉末を中空部に充填して圧縮成形する場合に比べて、膨張黒鉛体を簡単に圧縮成形することができる。

（４）前記ガスケットは、前記金属体の前記側面において、膨張黒鉛粉末により前記第２の開口を介して前記膨張黒鉛体と一体に圧縮成形されたシート状の付属シール体をさらに備えるのが好ましい。この場合、付属シール体は膨張黒鉛体と一体に圧縮成形されるため、シール構造全体を簡素化することができる。

（５）前記金属体は、軸方向に分割された複数の金属部材により構成されているのが好ましい。この場合、軸方向に分割された複数の金属部材により中空部を容易に形成することができる。

（６）前記（３）のガスケットの製造方法は、下金型の環状凹部に、前記金属体を前記第２の開口が上側を向いた状態となるようにセットする工程と、前記環状凹部にセットされた前記金属体の前記第２の開口から膨張黒鉛粉末を前記中空部に充填する工程と、前記中空部に充填された前記膨張黒鉛粉末を前記第２の開口側から上金型により加圧することで、前記第１の開口に前記シール面が露出した前記膨張黒鉛体を圧縮成形する工程と、をこの順に含む。この場合、前記（３）のガスケットと同様の作用効果を奏する。

本発明のガスケットによれば、なじみ性を確保しつつシール性能の経時劣化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るガスケットを示す斜視図である。 ガスケットの拡大断面図である。 ガスケットの製造に用いる下金型の断面図である。 下金型の環状凹部に金属部材を挿入している途中の状態を示す断面図である。 下金型の環状凹部に金属体がセットされた状態を示す断面図である。 金属体の中空部に膨張黒鉛粉末を充填した状態を示す断面図である。 上金型により膨張黒鉛粉末を加圧した状態を示す断面図である。 金属体の第１変形例を示す拡大断面図である。 金属体の第２変形例を示す拡大断面図である。 金属体の第３変形例を示す拡大断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［ガスケットの構成］
図１は、本発明の一実施形態に係るガスケットを示す斜視図である。このガスケット１は、例えば、バタフライバルブ等のシール材として用いられるものであり、金属からなる金属体２と、膨張黒鉛からなる膨張黒鉛体３とによって環状に形成されている。

図２は、ガスケット１の拡大断面図である。図２において、ガスケット１の金属体２は、軸方向（図中の上下方向）に分割された複数の金属部材により構成されている。本実施形態の金属体２は、複数の金属部材として、第１金属部材１０と第２金属部材２０とを備えている。第１及び第２金属部材１０，２０は、例えばステンレスによって作製されている。なお、説明の便宜上、本明細書において、図２の下側を軸方向一方側、図２の上側を軸方向他方側というが、当該記載によりガスケット１の方向が限定されるものではない（図８〜図１０についても同様）。

第１金属部材１０は、円板部１１と、この円板部１１の内周端部（図中の右端部）から軸方向他方側に延びる円筒部１２とを有している。円板部１１には、円筒部１２よりも外周側において軸方向に貫通する貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、円板部１１の周方向に等間隔をあけて合計４個形成されており、各貫通孔１３は、円板部１１と同心状に円弧状に形成されている（図１参照）。円板部１１の軸方向他方側の側面１４には段差面１４ａが形成されている。なお、貫通孔１３の個数は、特に限定されるものではなく、４個未満であってもよいし、５個以上であってもよい。

第２金属部材２０は、円板状に形成されており、その外径Ｄ２０は、円板部１１の外径Ｄ１１よりも小さく設定され、かつ円筒部１２の外径Ｄ１２よりも大きく設定されている。第２金属部材２０の軸方向一方側の側面２１の内周端部には、環状の凹部２０ａが形成されており、この凹部２０ａには、軸方向他端部に突出して形成された円筒部１２の凸部１２ａが係合されている。これにより、第２金属部材２０は、凹部２０ａ及び凸部１２ａによって第１金属部材１０と一体に結合されている。

以上の構成により、金属体２には、円板部１１の軸方向他方側の側面１４と、円筒部１２の外周面１７と、第２金属部材２０の軸方向一方側の側面２１とによって区画された環状空間２５が形成されている。この環状空間２５は、円板部１１における各貫通孔１３の軸方向他方側（軸方向の上側）の開口と連通している。

これにより、環状空間２５と、円板部１１の４個の貫通孔１３とによって、金属体２の内部に中空部２ａが形成されている。そして、金属体２の外周面には、中空部２ａ（環状空間２５）に連通する第１の開口２ｂが周方向全体にわたって形成され、金属体２の軸方向一方側の側面（円板部１１の側面１５）には、中空部２ａ（貫通孔１３）に連通する第２の開口２ｃが形成されている。

膨張黒鉛体３は、例えば金属体２の第２の開口２ｃから膨張黒鉛粉末３１（図６参照）を中空部２ａに充填した状態で圧縮成形されることで、金属体２と一体化されている。膨張黒鉛体３には、金属体２の第１の開口２ｂにおいてシール面３ａが露出して形成されている。シール面３ａは、図２の断面視において、第２金属部材２０の外周面２２の軸方向他方側の端部から、円板部１１の外周面（一面）１１ａの軸方向他方側の端部に向かって漸次拡径する傾斜面とされている。これにより、ガスケット１の外周面の軸方向他方側には、膨張黒鉛からなるシール面３ａが全周にわたって形成されている。

円板部１１の軸方向一方側の側面１５には、当該側面１５の全体（第２の開口２ｃも含む）にわたって、膨張黒鉛からなるシート状の付属シール体４が設けられている（図１も参照）。付属シール体４は、円板部１１の軸方向一方側の側面１５側に盛り付けられた膨張黒鉛粉末３１（図６参照）を加圧することにより圧縮成形されている。

その際、前記側面１５側に盛り付けられ、圧縮成形により付属シール体４となる膨張黒鉛粉末は、第２の開口２ｃを介して中空部２ａに充填された膨張黒鉛粉末３１と共に加圧される。したがって、付属シール体４は、膨張黒鉛粉末３１により第２の開口２ｃを介して膨張黒鉛体３と一体に圧縮成形されている。これにより、付属シール体４は金属体２（円板部１１）と一体化されている。

［ガスケットの製造方法］
次に、上述したガスケット１の製造方法について、図３〜図７を参照しながら説明する。まず、図３に示す下金型５１を用意する。本実施形態の下金型５１は、環状の内型部５２と、この内型部５２の径方向外側に配置された環状の外型部５３と、内型部５２の外周下部と外型部５３の内周下部との間に配置された環状の底型部５４とによって構成されている。下金型５１には、これらの各型部５２〜５４によって上方が開口した環状の凹部５５が形成されている。また、外型部５３の内周面には、傾斜面からなるシール面３ａを成形するための傾斜型面５３ａが形成されている。

次に、図４に示すように、金属体２の第２金属部材２０を、下金型５１の凹部５５の上方から挿入し、底型部５４の上面に載置する。そして、金属体２の第１金属部材１０を凹部５５の上方から挿入し、第２金属部材２０の凹部２０ａに第１金属部材１０（円筒部１２）の凸部１２ａを係合する。これにより、図５に示すように、下金型５１の凹部５５には、金属体２が、第２の開口２ｃが上側を向いた状態でセットされる。

次に、図６に示すように、膨張黒鉛粉末３１を、凹部５５の上方から金属体２の第２の開口２ｃを介して中空部２ａに充填する。その際、中空部２ａに膨張黒鉛粉末３１が充填された後も、引き続き凹部５５に膨張黒鉛粉末３１を供給し、金属体２の上面（図２の円板部１１の側面１５）全体に膨張黒鉛粉末３１を盛り付ける。

次に、図７に示すように、環状の上金型５８を下金型５１の上方から下降させて凹部５５内に挿入することで膨張黒鉛粉末３１を加圧する下降工程と、上金型５８を凹部５５の上方まで上昇させて多数の膨張黒鉛粉末３１間に存在する空気を外部へ逃がすための上昇工程とを複数回繰り返し行う。

これにより、中空部２ａに充填された膨張黒鉛粉末３１が加圧されて膨張黒鉛体３が圧縮成形されるとともに、金属体２の上面に盛り付けられた膨張黒鉛粉末３１が加圧されて付属シール体４が圧縮成形される。その際、外型部５３の傾斜型面５３ａにより、膨張黒鉛体３のシール面３ａも第１の開口２ｂ（図２参照）に露出して形成される。本実施形態では、上記製造方法によって圧縮成形された膨張黒鉛体３の密度は、例えば１．４〜１．８ｇ／ｃｍ^３となる。

［作用効果］
以上のように、本実施形態のガスケット１によれば、膨張黒鉛体３は、金属体２の中空部２ａに膨張黒鉛粉末３１を充填した状態で圧縮成形されることで金属体２と一体化される。これにより、従来のように金属と膨張黒鉛とを一体化するための接着剤が不要になるため、経時劣化によるシール性能の低下を抑制することができる。また、膨張黒鉛体３によってシール面３ａが形成されるので、なじみ性も確保することができる。

また、金属体２の軸方向一方側の側面１５に、中空部２ａに連通する第２の開口２ｃが形成されているので、この第２の開口２ｃから膨張黒鉛粉末３１を中空部２ａに充填して圧縮成形することで、金属体２の外周面に形成された第１の開口２ｂから膨張黒鉛粉末３１を中空部２ａに充填して圧縮成形する場合に比べて、膨張黒鉛体３を簡単に圧縮成形することができる。

また、ガスケット１は、金属体２の軸方向一方側の側面１５において、膨張黒鉛粉末３１により第２の開口２ｃを介して膨張黒鉛体３と一体に付属シール体４が圧縮成形される。よって、シール構造全体、すなわち、ガスケット１自体を簡素化することができる。
また、金属体２は、軸方向に分割された第１金属部材１０と第２金属部材２０とにより構成されているので、これらの金属部材１０，２０により中空部２ａを容易に形成することができる。

［変形例］
図８は、金属体２の第１変形例を示す拡大断面図である。本変形例の金属体２では、第２金属部材２０の側面２１の内周端部に環状の切欠部２０ｂが形成されており、この切欠部２０ｂには、第１金属部材１０の円筒部１２の軸方向他端部に突出して形成された突出部１２ｂが係合されている。これにより、第２金属部材２０は第１金属部材１０と一体に結合されている。

図９は、金属体２の第２変形例を示す拡大断面図である。本変形例の金属体２では、第２金属部材２０の内周に鋸刃状の凹凸部２０ｃが形成されており、この凹凸部２０ｃには、第１金属部材１０における円筒部１２の外周面１７の軸方向他端部に形成された凹凸部１２ｃが係合されている。これにより、第２金属部材２０は第１金属部材１０と一体に結合されている。

図１０は、金属体２の第３変形例を示す拡大断面図である。本変形例の金属体２では、上記第１変形例と同様に、第２金属部材２０の側面２１の内周端部に環状の切欠部２０ｂが形成されており、この切欠部２０ｂには、第１金属部材１０の円筒部１２の軸方向他端部に突出して形成された突出部１２ｂが係合されている。さらに、本変形例の金属体２では、第２金属部材２０の内周面が、軸方向他端から軸方向一端に向かって漸次拡径するテーパ面２０ｄとされている。このテーパ面２０ｄには、第１金属部材１０の前記突出部１２ｂの軸方向他端部において、軸方向他端から軸方向一方側に向かって漸次拡径して形成されたテーパ面１２ｄが係合されている。これにより、第２金属部材２０は第１金属部材１０と一体に結合されている。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施形態では、金属体２の第２の開口２ｃは、円板部１１に形成された貫通孔１３の軸方向一方側の開口であるが、第２金属部材２０に軸方向に貫通して中空部２ａに連通する貫通孔を形成し、この貫通孔の軸方向他方側の開口を第２の開口２ｃとしてもよい。この場合、ガスケット１の製造時に下金型５１の凹部５５に金属体２をセットするときは、第１金属部材１０を凹部５５に挿入した後に第２金属部材２０を挿入すればよい。また、第２金属部材２０の前記貫通孔に替えて、円筒部１２において径方向（図２の左右方向）に貫通して中空部２ａに連通する貫通孔を形成し、この貫通孔の内側（円筒部１２の内周面側）の開口を第２の開口２ｃとしてもよい。

また、上記実施形態の金属体２には、第１の開口２ｂと第２の開口２ｃとが形成されているが、少なくとも第１の開口２ｂが形成されていればよい。この場合、ガスケット１の製造時には膨張黒鉛粉末３１を第１の開口２ｂから中空部２ａに充填すればよい。また、上記実施形態の金属体２は、２個の金属部材１０，２０によって構成されているが、１個の金属部材で構成されていてもよいし、３個以上の金属部材で構成されていてもよい。また、上記実施形態の膨張黒鉛体３は、付属シール体４と一体に形成されているが、付属シール体４とは別体に形成されていてもよい。さらに、ガスケット１は、環状に限定されず、矩形状、半円状、または扇形等であってもよい。

１ ガスケット
２ 金属体
２ａ 中空部
２ｂ 第１の開口
２ｃ 第２の開口
３ 膨張黒鉛体
３ａ シール面
４ 付属シール体
１０ 第１金属部材（金属部材）
１１ 外周面（一面）
１５ 側面
２０ 第２金属部材（金属部材）
３１ 膨張黒鉛粉末
５１ 下金型
５５ 凹部
５８ 上金型

Claims (6)

1. 内部に中空部を有し、前記中空部に連通する第１の開口が一面に形成された金属体と、
   前記中空部に膨張黒鉛粉末を充填した状態で圧縮成形され、前記第１の開口にシール面が露出して形成された膨張黒鉛体と、を備えるガスケット。
2. 前記金属体は、環状に形成されており、
   前記第１の開口は、前記金属体の外周面に形成されている、請求項１に記載のガスケット。
3. 前記金属体の軸方向一方側の側面に、前記中空部に連通する第２の開口が形成されている、請求項２に記載のガスケット。
4. 前記金属体の前記側面において、膨張黒鉛粉末により前記第２の開口を介して前記膨張黒鉛体と一体に圧縮成形されたシート状の付属シール体をさらに備える請求項３に記載のガスケット。
5. 前記金属体は、軸方向に分割された複数の金属部材により構成されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載のガスケット。
6. 請求項３に記載のガスケットの製造方法であって、
   下金型の環状凹部に、前記金属体を前記第２の開口が上側を向いた状態となるようにセットする工程と、
   前記環状凹部にセットされた前記金属体の前記第２の開口から膨張黒鉛粉末を前記中空部に充填する工程と、
   前記中空部に充填された前記膨張黒鉛粉末を前記第２の開口側から上金型により加圧することで、前記第１の開口に前記シール面が露出した前記膨張黒鉛体を圧縮成形する工程と、をこの順に含むガスケットの製造方法。

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