JP4208957B2 - ガスケット - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、配管と配管との接続部に用いられ、配管内を流れる気体や液体の外部への漏れ、或いは外部から配管内に気体や液体が浸入するのを防止するシール機能を有するガスケットに関するものである。
【背景技術】
【0002】
配管と配管を接続するのに、図1に示すように、配管101と配管102のそれぞれの端部にフランジ103、フランジ104を設け、該フランジ103とフランジ104の間にガスケット105を介在させ、該フランジ103とフランジ104をボルト106及びナット107で締め付けることにより、配管101と配管102を接続している。ガスケット105の両面とフランジ103とフランジ104とが密接し、シール作用を奏し、配管101及び102内の気体や流体が外部に漏れたり、外部の気体や流体が配管101及び102内に浸入するのを防止している。
【0003】
従来、この種のガスケットでは、配管内を通る気体や液体が高温、高圧、強アルカリ、強酸性であったりするため、これに適した材料としては、アスベストを主体としてこれにゴムやカーボンを加え混合成形したものが多く使用されていた。しかしながら、2008年にアスベストの使用が全面禁止となることから、これに替わる材料を用いたガスケットが開発されている。その一つに特許文献1に開示されたガスケットがある。図2はこのガスケットの構成を示す図で、図2(a)は全体斜視図、図2(b)は断面図である。
【0004】
図2に示すように、このガスケット200は中央に円形状の孔部201を有し、両面に接合面202を有した環状板体203の外周壁面204に環状溝205を形成して密接当接片部206、206を形成し、該密接当接片部206、206の接合面202に孔部201内周と同心円状の凸条部207を形成した構成である。ガスケット200の環状板体203を弾性金属材で形成することにより、ガスケット200を図1に示すように、フランジとフランジの間に介在させボルト及びナットで締め付けた場合、凸条部207がフランジの面に密接当接片部206が有する弾性力で押圧されることにより、該凸条部207とフランジ面が密接し、シール作用を奏する。
【0005】
上記ガスケットはシール性に優れ、弾性金属材料で製作し、その表面を耐食処理することにより、高温、高圧、強アルカリも強酸性の気体、液体に対しても優れたシール作用を発揮することが期待できるが、環状板体203の外周壁面204に環状溝205を切削加工で形成する必要があるので、加工工程が多く、コスト高となるという問題がある。また、環状板体203の密接当接片部206、206の外周端近傍の表面に設けた1本の環状凸条部207でシール作用を奏させるので、例えば図1に示すように、配管101、102内に腐食性の気体や液体を流す場合、該腐食性の気体や液体がフランジ103、104の面と環状板体203の各接合面202及び凸条部207、207で形成された空間に浸入し、該空間が腐食性の気体液体の溜り場となる。また、接合面202に設けた1本の凸条部207でシールするので十分なシール効果が得られないという問題もある。
【0006】
また、従来のガスケットとしては、特許文献2に記載されたものもある。このガスケットは金属板に主屈曲部212と副屈曲部213、214から屈曲部211を形成したものである。このガスケット210を図3に示すように、フランジ103とフランジ104の間に介在させ、該フランジ103とフランジ104をボルト及びナット(図示せず)で締め付けることにより、配管101と配管102をシール性を維持した状態で接続することもできる。
【0007】
上記のように金属板に主屈曲部212と副屈曲部213、214から屈曲部211を形成したガスケット210を配管101と配管102の接続に使用した場合、図4に示すように、ガスケット210が両側からフランジ103とフランジ104により、強い力Fで締め付けられることになる。ガスケット210は金属板で円環状に形成されており、主屈曲部212と副屈曲部213、214は連続した曲面で形成されているから径方向の弾性変形は規制される(主屈曲部212及び副屈曲部213、214は径方向に拡大しない)。従って、ガスケット210のA点部分に互いに反対方向から力Fの分力f、fが加わり、該分力f、fが大きいと、ガスケット210はA点部分で座屈して変形(塑性変形)したり、主屈曲部212や副屈曲部213、214の頂部が凹み変形(塑性変形)する。ガスケット210にこのような弾性変形でない塑性変形部が発生するとガスケット210のシール性が低下するという問題がある。また、ガスケット210に大きな弾性変形が期待できないことから、シール性を維持するためにガスケット210とフランジ103とフランジ104の接触面を鏡面状に仕上る必要があり、この鏡面仕上げにコストが掛かるという問題もある。
特許文献1:特開平11−22826号公報
特許文献2:特開平11−230355号公報
発明の開示
発明の効果
【0008】
本願第1の発明によれば、一方の面に2本又はそれ以上の複数本の第1の環状屈曲突起部を、他方の面の隣り合う第1の環状屈曲突起部と第1の環状屈曲突起部に対応する部分の間で該環状屈曲突起部に対応する部分と重ならない位置にそれぞれ1本の第2の環状屈曲突起部を形成し、更に第1の環状屈曲突起部と第2の環状屈曲突起部の間に少なくとも一部が平坦面で且つ弾性変形する環状連結部を形成し、ガスケットを一対のフランジの間に介在させ締め付けることにより、環状連結部の平坦面の両端が相反する方向に弾性変形し、該弾性変形の復元力で第1の環状屈曲突起部の頂部と第2の環状屈曲突起部の頂部がフランジの面に当接して該第1の環状屈曲突起部及び第2の環状屈曲突起部の頂部とフランジの面の間を密封シールするから、シール性が向上する。また、このような構成を採用することにより、ガスケットの製造をプレス加工の一工程で製造できるので、製造コストが安価となる。
〔0009〕
本願第2の発明によれば、中央の孔部の形状が円形又は四角形又は多角形であるので、円形又は四角形又は多角形の配管接続に使用できる。
【0010】
本願第3の発明によれば、板体には、その表面に耐食性被覆層が形成されているので、腐食性気体や液体を扱う配管の接続に使用するのに好適なガスケットが得られる。
【0011】
本願第4の発明によれば、耐食性被覆層は柔軟性を有する材料からなるので、シール性が更に向上する。
【0012】
本願第5の発明によれば、環状連結部は平坦面を有する階段状で且つ弾性変形するので、第1の環状屈曲突起部と第2の環状屈曲突起部とが階段状に連結されて階段状平坦面の弾性変形の復元力で密封シールするから、シール性が向上する。
〔0013〕
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ガスケットを両側からフランジ等で締め付けても弾性変形によりその絞め付け力に対して反力が発生しシール性を向上させることができ、且つプレス加工等を用いて安価な製造コストで製造できるガスケットを提供することを目的とする。
発明が解決するための手段
【0014】
上記課題を解決する本願第1の発明は、互いに対向する一対のフランジ間に介在するガスケットであって、前記ガスケットは、中央に孔部を有し且つ弾性を有する金属材からなる板体に、その一方の面の前記孔部外周側に2本又はそれ以上の複数本の第1の環状屈曲突起部を、他方の面の該第1の環状屈曲突起部に対応する部分に環状屈曲凹部を形成すると共に、前記他方の面の隣り合う前記第1の環状屈曲突起部と第1の環状屈曲突起部に対応する部分の間で該環状屈曲突起部に対応する部分と重ならない位置にそれぞれ1本の第2の環状屈曲突起部を、前記一方の面の該第2の環状屈曲突起部に対応する部分に環状屈曲凹部を形成し、更に前記第1の環状屈曲突起部と前記第2の環状屈曲突起部の間に少なくとも一部が平坦面で且つ弾性変形する環状連結部を形成した構成であり、前記ガスケットを前記一対のフランジの間に介在させ締め付けることにより、前記環状連結部の平坦面の両端が相反する方向に弾性変形し、該弾性変形の復元力で前記第1の環状屈曲突起部の頂部と及び第2の環状屈曲突起部の頂部が前記フランジの面に当接して該第1の環状屈曲突起部及び第2の環状屈曲突起部の頂部とフランジの面の間を密封シールすることを特徴とするガスケットにある。
〔0015〕
また、本願第2の発明は、本願第1発明のガスケットにおいて、前記中央の孔部の形状が円形又は四角形又は多角形であることを特徴とする。
【0016】
また、本願第3の発明は、本願第1発明のガスケットにおいて、前記板体には、その表面に耐食性被覆層が形成されていることを特徴とする。
【0017】
また、本願第4の発明は、本願第1発明のガスケットにおいて、前記板体には、その表面に柔軟性を有する材料からなる耐食性被覆層が形成されていることを特徴とする。
【0018】
また、本願第5発明は、本願第1発明のガスケットにおいて、前記環状連結部は、平坦面を有する階段状で且つ弾性変形することを特徴とする。
〔0019〕
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図5は、本発明の一実施形態に係るガスケットの構成例を示す図で、図5(a)は平面図、図5(b)はA−A矢視断面である。図示するように、本ガスケット10は中央に円孔11が形成された弾性材からなる板体27の一方の面(表面)の円孔11の外周側に、該円孔11と相似形状の複数本(図では2本)の断面円弧状の第1の環状屈曲突起部12、13を、他方の面(裏面)の第1の環状屈曲突起部12、13に対応する部分に断面円弧状の環状屈曲凹部14、15を形成し、他方の面(裏面)の円孔11の形状と相似形で且つ第1の環状突起部12、13と重ならない位置に1本の断面円弧状の第2の環状屈曲突起部16を、一方の面(表面)の第2の環状屈曲突起部16に対応する部分に断面円弧状の環状屈曲凹部17を形成し、更に第1の環状屈曲突起部12、13と第2の環状屈曲突起部16の間に平坦で円孔11の形状と相似形の環状連結部18、19を形成した構成である。なお、20はボルトが貫通する孔である。
【0020】
上記構成のガスケット10を図6に示すように、配管21、配管22のそれぞれの端部に設けたフランジ23とフランジ24の間に、板体27の円孔の中心が配管21及び配管22の中心と一致するように介在させ、該フランジ23とフランジ24をボルト25及びナット26で締め付けることにより、後に詳述するようにこの締め付け力によりガスケット10の環状連結部18、19が弾性変形し、弾性による復元力でガスケット10の第1の環状屈曲突起部12、13はフランジ24の面に、第2の環状屈曲突起部16はフランジ23の面に強い押圧力で当接し、第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16の頂部とガスケット10及びフランジ24、23の間を密封し、シールする。
【0021】
図7(a)乃至(c)はガスケット10をフランジ23とフランジ24との間に挟みその挟持力を強くしていった場合のガスケットの変形状態を示す拡大図である。図示するように、ガスケット10の板体27の一方の面(表面)に形成された第1の環状屈曲突起部12、13と、他方の面(裏面)に形成された第2の環状屈曲突起部16は互いに重なり合わないように位置をずらして形成しているので、ガスケット10をフランジ23とフランジ24で強く挟持すると、ガスケット10の主に平坦な環状連結部18、19が図7(b)、(c)に示すように、上下方向に変形する。この環状連結部18、19の弾性変形による復元力Fで第1の環状屈曲突起部12、13と第2の環状屈曲突起部16はそれぞれフランジ24の面24aとフランジ23の面23aを押圧する。これにより第1の環状屈曲突起部12、13の頂部とフランジ24a及び第2の環状屈曲突起部16の頂部とフランジ23の面23aの間は密封され、シールされることになる。
【0022】
なお、上記例では、第2の環状屈曲突起部16を1本としたが、第2の環状屈曲突起部16も第1の環状屈曲突起部12、13と重ならないように2本設け、該第2の環状屈曲突起部と第1の環状屈曲突起部12又は13の間も平坦な環状連結部で連結してもよい。また、第1の環状屈曲突起部、第2の環状屈曲突起部は2本以上でもよく、その場合でも第1の環状屈曲突起部と第2の環状屈曲突起部の間は平坦な環状連結部で接続する。
【0023】
ガスケット10の復元力Fは板体27の弾性力によって決まるから、強いシール力を得るためには、板体27を弾性を有する金属材料、例えば鋼材等とする。また、本ガスケット10は上記のように中央部に円孔11を形成した板体27の表面の円孔11の外周側に1本又は複数本の第1の環状屈曲突起部12,13を形成し、裏面の円孔11の外周側に1本又は複数本の第2の環状屈曲突起部16を形成し、第1の環状屈曲突起部12,13と第2の環状屈曲突起部16の間に環状連結部18,19を形成する構成なので、プレス加工で簡単に製造できる。よって、優れたシール作用を発揮するガスケットを安価に多量に製造できる。
【0024】
ガスケット10の板体27を鋼材とした場合、強アルカリ、強酸性等の腐食環境で使用するためには、ガスケット10を耐食処理、例えば、表面にテフロン(登録商標)コーティング、耐食製ゴムコーティング、胴メッキ、亜鉛メッキ等の耐食性の被覆層を形成すればよい。被覆層をテフロン(登録商標)コーティング層、耐食性ゴムコーティングのような柔軟性のある材料で構成するとフランジ23、24に傷等の凹凸がある場合、該被覆層がフランジ23、24面の凹凸に応じて変形して密接するので、シール効果が向上する。また、SUS等の不錆性の鋼材を用いるのもよい。また、弾性を有し耐食性の非金属、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等のプラスチックを用いることもできる。
【0025】
なお、上記例では、第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16の断面形状を円弧状としたが、これに限定されるものではなく、例えば図8に示すように、第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16を断面三角形としてもよい。この場合でも、フランジ23、24でガスケット10を両側から締付けると、環状連結部18、19は図8(b)に示すように弾性変形し、その弾性力で第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16をフランジ24の面24a及びフランジ23の面23aに押し付ける。第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16の断面形状は、その頂部がフランジ面に線状又は帯状に接触し、その間を適正に密封する断面形状であれば、角型形状でも楕円形状でもよい。
【0026】
また、環状連結部18、19も全面が平坦である必要がなく、例えば図9に示すように階段状でもよく、要は第1の環状屈曲突起部12、13と第2の環状屈曲突起部16とが連続した曲面で連結されることなく、少なくとも一部が第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16の曲面と連続しない平坦面で形成され、ガスケット10に締め付け力が加わった場合、弾性変形して第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16に弾性力による反力を与える構成であればよい。
【0027】
なお、上記ガスケット10はいずれも板体27の中央部に円孔11を形成した例を示したが、中央部に設ける孔は円に限定されるものではなく、接続する配管の断面形状に応じて、四角等の多角形でもよい。また第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16は中央部に設ける孔と相似形としたが、相似形に限定されるものではなく、中央部に設ける孔を囲む環形状であればよい。
【0028】
上記のように本ガスケット10は第1の環状屈曲突起部12、13と第2の環状屈曲突起部16を弾性変形する環状連結部18、19で連結する構成としたことにより、特許文献2に示すガスケット210(図3及び図4参照)のように、座屈(塑性変形)がないから、フランジ23、24の締付け力やフランジ23と24の間隙に余裕を持たせることができる。これに対して特許文献2に示すガスケット210では座屈(塑性変形)が生じる恐れがあるから、フランジの締付け力及びフランジ間の間隙を厳密に管理する必要がある。従って、本実施形態に係るガスケット10では、締め付けボルト25・ナット26から離れた部分のフランジ23、24の撓みを大きくとれるのに対して、特許文献2に示すガスケット210では撓みを大きくできない。
【0029】
また、特許文献2に示すガスケット210では、主屈曲部212及び副屈曲部213、214の頂部のみで機密性を得ようとするから、フランジ103、104(図3参照)のガスケット210の主屈曲部212及び副屈曲部213、214の頂部及び該頂部が当接するフランジ103、104の面を高精度(鏡面仕上)をしなければならない。これに対して、本ガスケット10では、機密性を第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16の頂部と環状連結部18、19の弾性変形で分担するから、第1の環状屈曲突起部12、13及び第2の環状屈曲突起部16の頂部やフランジ23、24の面を高精度に仕上げる必要はない。
【0030】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
産業上の利用可能性
【0031】
以上説明したように本発明によれば、互いに対向する一対のフランジ間に介在するガスケットであって、前記ガスケットの構成を、中央に孔部を有し且つ弾性を有する金属材からなる板体に、その一方の面の前記孔部外周側に2本又はそれ以上の複数本の第1の環状屈曲突起部を、他方の面の該第1の環状屈曲突起部に対応する部分に環状屈曲凹部を形成すると共に、前記他方の面の隣り合う前記第1の環状屈曲突起部と第1の環状屈曲突起部に対応する部分の間で該環状屈曲突起部に対応する部分と重ならない位置にそれぞれ1本の第2の環状屈曲突起部を、前記一方の面の該第2の環状屈曲突起部に対応する部分に環状屈曲凹部を形成し、更に前記第1の環状屈曲突起部と前記第2の環状屈曲突起部の間に少なくとも一部が平坦面で且つ弾性変形する環状連結部を形成したので、ガスケットを一対のフランジの間に介在させ締め付けることにより、環状連結部の平坦面の両端が相反する方向に弾性変形し、該弾性変形の復元力で第1の環状屈曲突起部の頂部と第2の環状屈曲突起部の頂部が前記フランジの面に当接して該第1の環状屈曲突起部及び第2の環状屈曲突起部の頂部とフランジの面の間を密封シールするから、シール性が向上する。また、このような構成を採用することにより、ガスケットの製造をプレス加工の一工程で製造できるので、製造コストが安価となる。
【0032】
また、板体には、その表面に耐食性被覆層が形成されているので、高温、高圧、強アルカリ、強酸性の耐食性の気体や液体を扱う配管の接続部に用いるガスケットとして好適なガスケットを提供できる。
【0033】
また、耐食性被覆層は柔軟性を有する材料からなるから、例えば当接するフランジ面に傷等の凹凸があっても耐食性被覆層がこの凹凸面に密接するから、シール性が向上する。
【0034】
また、環状連結部は平坦面を有する階段状で且つ弾性変形するので、第1の環状屈曲突起部と第2の環状屈曲突起部とが階段状に連結されて階段状平坦面の弾性変形の復元力で密封シールするから、シール性が向上する。
【図面の簡単な説明】
〔0035〕
〔図1〕従来のガスケットを用いた配管接続の構成例を示す図である。
〔図2〕従来のガスケットの構成例を示す図で、図2(a)は外観斜視図、図2(b)は断面図である。
【図3】従来のガスケットを用いた配管接続の構成例を示す図である。
【図4】従来のガスケットの締め付け動作を説明するための図である。
【図5】本発明に係るガスケットの構成例を示す図で、図5(a)は平面図、図5(b)はA−A断面図である。
【図6】本発明に係るガスケットを用いた配管接続の構成例を示す図である。
【図7】本発明に係るガスケットの締め付け動作を説明するための図である。
【図8】本発明に係るガスケットの構成例及び締め付け動作を説明するための図である。
【図9】本発明に係るガスケットの構成例及び締め付け動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【0036】
10 ガスケット
11 円孔
12 第1の環状屈曲突起部
13 第1の環状屈曲突起部
14 環状屈曲凹部
15 環状屈曲凹部
16 第2の環状屈曲突起部
17 環状屈曲凹部
18 環状連結部
19 環状連結部
20 孔
21 配管
22 配管
23 フランジ
24 フランジ
25 ボルト
26 ナット
27 板体
Claims (5)
- 互いに対向する一対のフランジ間に介在するガスケットであって、
前記ガスケットは、中央に孔部を有し且つ弾性を有する金属材からなる板体に、その一方の面の前記孔部外周側に2本又はそれ以上の複数本の第1の環状屈曲突起部を、他方の面の該第1の環状屈曲突起部に対応する部分に環状屈曲凹部を形成すると共に、前記他方の面の隣り合う前記第1の環状屈曲突起部と第1の環状屈曲突起部に対応する部分の間で該環状屈曲突起部に対応する部分と重ならない位置にそれぞれ1本の第2の環状屈曲突起部を、前記一方の面の該第2の環状屈曲突起部に対応する部分に環状屈曲凹部を形成し、更に前記第1の環状屈曲突起部と前記第2の環状屈曲突起部の間に少なくとも一部が平坦面で且つ弾性変形する環状連結部を形成した構成であり、
前記ガスケットを前記一対のフランジの間に介在させ締め付けることにより、前記環状連結部の平坦面の両端が相反する方向に弾性変形し、該弾性変形の復元力で前記第1の環状屈曲突起部の頂部と第2の環状屈曲突起部の頂部が前記フランジの面に当接して該第1の環状屈曲突起部及び第2の環状屈曲突起部の頂部とフランジの面の間を密封シールすることを特徴とするガスケット。 - 請求項1に記載のガスケットにおいて、
前記中央の孔部の形状が円形又は四角形又は多角形であることを特徴とするガスケット。 - 請求項1に記載のガスケットにおいて、
前記板体には、その表面に耐食性被覆層が形成されていることを特徴とするガスケット。 - 請求項1に記載のガスケットにおいて、
前記板体には、その表面に柔軟性を有する材料からなる耐食性被覆層が形成されていることを特徴とするガスケット。 - 請求項1に記載のガスケットにおいて、
前記環状連結部は、平坦面を有する階段状で且つ弾性変形することを特徴とするガスケット。
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