JPWO2020075484A1

JPWO2020075484A1 - メタルガスケット

Info

Publication number: JPWO2020075484A1
Application number: JP2020550307A
Authority: JP
Inventors: 広嗣佐藤
Original assignee: Valqua Ltd
Current assignee: Valqua Ltd
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-09-02
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: KR102693594B1; TW202028637A; TWI820220B; WO2020075484A1; JP7245846B2; KR20210062631A; EP3865738A4; CN112805493A; EP3865738A1; US20220003317A1

Abstract

外周面に凹部状の円周溝３を有する金属製のガスケット本体２および弾性体４を有するメタルガスケット１であって、ガスケット本体２の円周溝３に弾性体４が挿入され、メタルガスケット１の縦断面において、被シール材と接触するガスケット本体２の上面に上部に向かって膨らみを有する円弧状の上部シール面２ａが形成され、被シール材と接触するガスケット本体の下面に下部に向かって膨らみを有する円弧状の下部シール面２ｂが形成され、上部シール面２ａに上部平面５ｃまたは上部切り欠き部５ａが設けられ、前記下部シール面２ｂに下部平面５ｄまたは下部切り欠き部５ｂが設けられていることを特徴とする。

Description

本発明は、メタルガスケットに関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ライン、石油化学工業のプロセスライン、半導体製造ラインなどにおける配管同士を接続する際に用いられるメタルガスケットに関する。

耐熱性に優れているメタルガスケットとして、メタル中空Ｏリング、メタルＣリングなどが提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。しかし、これらのメタルガスケットには、フランジ間をシールさせるために必要な締付力が大きいという欠点がある。そこで前記メタルガスケットの締付力を低減させるために当該メタルガスケットのシール面に突起を形成することが考えられるが、当該突起を有するメタルガスケットをフランジ間に装着し、フランジを締め付けたとき、当該突起が潰れてシール性が低下するおそれがあるのみならず、当該突起を精度よく製造することが困難であることから高いシール性を確保することが困難であり、さらに当該突起に応力が集中することからフランジによっては傷がつくことがある。

前記メタルガスケットのシール面に突起を設けなくても締付力が小さく、シール性が良好であるメタルガスケットとして、メタルガスケットの外径部側面または内径部側面に凹溝を備えるメタルガスケットが提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、前記メタルガスケットは、フランジ間に装着し、フランジを締め付けたときの締付力が小さく、シール性に優れているが、熱履歴を受けたときにシール性が低下するおそれがある。

特開平９−１７７９７６号公報特開平１１−３０３３３号公報特開２００３−１５６１４７号公報

本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケットを提供することを課題とする。

本発明は、
（１）外周面に凹部状の円周溝を有する金属製のガスケット本体および弾性体を有するメタルガスケットであって、前記ガスケット本体の円周溝に弾性体が挿入され、前記メタルガスケットの縦断面において、被シール材と接触するガスケット本体の上面に上部に向かって膨らみを有する円弧状の上部シール面が形成され、被シール材と接触するガスケット本体の下面に下部に向かって膨らみを有する円弧状の下部シール面が形成され、前記上部シール面に上部平面または上部切り欠き部が設けられ、前記下部シール面に下部平面または下部切り欠き部が設けられていることを特徴とするメタルガスケット、
（２）ガスケット本体の表面硬度が１５〜２５０ＨＶである前記（１）に記載のメタルガスケット、および
（３）ガスケット本体がアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、インコネル、炭素鋼、鉛、金、銀、銅、ニッケル、タンタル、クロムモリブデン鋼、モネル、チタンおよびマグネシウム合金からなる群より選ばれた金属で形成されてなる前記（１）または（２）に記載のメタルガスケット
に関する。

本発明によれば、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケットが提供される。

（ａ）は、本発明のメタルガスケットの一実施態様を示す概略側面図、（ｂ）は、当該メタルガスケットの一実施態様を示す概略平面図である。図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるメタルガスケットの一実施態様を示す概略断面図である。図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるガスケット本体の一実施態様を示す概略断面図である。図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるメタルガスケットの他の実施態様を示す概略断面図である。図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるメタルガスケットの他の実施態様を示す概略断面図である。各実施例および各比較例で用いられたガスケットの評価試験装置の概略説明図である。

本発明のメタルガスケットは、前記したように、外周面に凹部状の円周溝を有する金属製のガスケット本体および弾性体を有するメタルガスケットである。

本発明のメタルガスケットは、前記ガスケット本体の円周溝に弾性体が挿入され、前記メタルガスケットの縦断面において、被シール材と接触するガスケット本体の上面に上部に向かって膨らみを有する円弧状の上部シール面が形成され、被シール材と接触するガスケット本体の下面に下部に向かって膨らみを有する円弧状の下部シール面が形成され、前記上部シール面に上部平面または上部切り欠き部が設けられ、前記下部シール面に下部平面または下部切り欠き部が設けられていることを特徴とする。

本発明のメタルガスケットは、前記構成を有することから、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるという優れた効果を発現する。

以下に、本発明のメタルガスケットを図面に基づいて詳細に説明するが、本発明は、当該図面に記載の実施態様のみに限定されるものではない。

図１（ａ）は、本発明のメタルガスケットの一実施態様を示す概略側面図であり、図１（ｂ）は、当該メタルガスケットの一実施態様を示す概略平面図である。図２は、図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるメタルガスケット１の一実施態様を示す概略断面図である。

本発明のメタルガスケット１は、図１（ａ）および図２に示されるように、外周面に凹部状の円周溝３を有する金属製のガスケット本体２および弾性体４を有する。ガスケット本体２の円周溝３には、弾性体４が挿入されている。

図２に示される実施態様では、被シール材と接触するガスケット本体２の上面に上部に向かって膨らみを有する円弧状の上部シール面２ａが形成され、被シール材と接触するガスケット本体の下面に下部に向かって膨らみを有する円弧状の下部シール面２ｂが形成されている。上部シール面２ａおよび下部シール面２ｂには、それぞれ上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂが設けられている。

ガスケット本体２の表面硬度（ビッカース硬度）は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、好ましくは１５ＨＶ以上、より好ましくは１９ＨＶ以上である。また、ガスケット本体２の表面硬度（ビッカース硬度）は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、好ましくは２５０ＨＶ以下、より好ましくは２２０ＨＶ以下、さらに好ましくは１７５ＨＶ以下、さらに一層好ましくは１７０ＨＶ以下である。

ガスケット本体２の材質は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、インコネル、炭素鋼、鉛、金、銀、銅、ニッケル、タンタル、クロムモリブデン鋼、モネル、チタンおよびマグネシウム合金からなる群より選ばれた金属であることが好ましく、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼およびインコネルからなる群より選ばれた金属であることがより好ましく、アルミニウムまたはステンレス鋼であることがさらに好ましい。

アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウム−鉄合金、アルミニウム−銅合金、アルミニウム−マンガン合金、アルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−亜鉛合金、アルミニウム−ニッケル合金などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

ステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ６３１、ＳＵＳ６３３、ＳＵＳ４２０Ｊ２などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

また、マグネシウム合金に使用されるマグネシウム以外の金属としては、例えば、リチウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、チタン、マンガン、ジルコニウム、イットリウム、タンタル、ネオジウム、ニオブなどが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。

メタルガスケット１の平面形状は、図１（ｂ）に示されるように環状であってもよく、四角形状などの多角形状であってもよいが、通常は環状である。メタルガスケット１の外径Ｌは、メタルガスケット１の用途によって異なるので一概には決定することができないことから、メタルガスケット１の用途に応じて適宜決定することが好ましいが、通常、２ｍｍ〜３ｍ程度である。

図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるガスケット本体２の断面形状は、図２に示されるように略円形状であるが、本発明は、当該断面形状のみによって限定されるものではなく、多角形状であってもよい。ガスケット本体２の断面形状は、円形状であることが好ましい。前記円形状は、真円のみならず、縦長の楕円形状、横長の楕円形状およびトラック楕円形状を含む概念のものである。

本発明のメタルガスケット１には、前記したように、ガスケット本体２の上面に上部に向かって膨らみを有する円弧状の上部シール面２ａが形成され、ガスケット本体２の下面に下部に向かって膨らみを有する円弧状の下部シール面２ｂが形成されている。前記円弧状は、真円の円弧のみならず、ガスケット本体２の断面形状と同様に、縦長の楕円形状の円弧、横長の楕円形状の円弧およびトラック楕円形状の円弧を含む概念のものである。

以下にガスケット本体２を図３に基づいて説明する。図３は、図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるガスケット本体２の一実施態様を示す概略断面図である。

本発明のメタルガスケット１のガスケット本体２の上部シール面２ａに上部切り欠き部５ａが設けられており、ガスケット本体２の下部シール面２ｂに下部切り欠き部５ｂが設けられている。

上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの深さＤは、ガスケット本体２の材質、ガスケット本体２の大きさなどによって異なるので一概には決定することができないが、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、それぞれ好ましくは０．１〜３ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１ｍｍである。なお、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの深さＤは、図３に示されるように、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの端部に接線を引き、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの底部に接する直線を前記接線と平行となるように平行線を引き、前記接線と前記平行線との間の距離を意味する。

上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの幅Ｗは、ガスケット本体２の材質、ガスケット本体２の大きさなどによって異なるので一概には決定することができないが、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、それぞれ好ましくは０．１〜３ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１ｍｍである。なお、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの幅Ｗは、図３に示されるように、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの端部に接線を引き、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの端部をそれぞれ起点として当該接線に対して垂直な直線を２本引き、２本の垂線の間の距離を意味する。

上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂは、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、図３に示されるように、それぞれＶ字状の切り欠き部であることが好ましい。前記Ｖ字状の切り欠き部の溝部のなす角度θは、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、好ましくは２０°以上、より好ましくは４０°以上、さらに好ましくは４５°以上であり、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、好ましくは１８０°未満、より好ましくは１６０°以下、さらに好ましくは１４０°以下、さらに一層好ましくは１２０°以下である。

上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂにおいて、Ｖ字状の切り欠き部の底部は、図３に示されるように鋭角をなしていてもよく、平面をなしていてもよく、円弧状であってもよい。Ｖ字状の切り欠き部の底部は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、鈍角をなしていることが好ましい。

メタルガスケット１の水平方向における上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの最も深い部分の位置は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、図３に示されるように、円周溝３の内部側壁の最奥端Ｐから円周溝３の入り口部Ｑまでの間に存在していることが好ましい。

なお、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂは、それぞれ上部シール面２ａおよび下部シール面２ｂのみではなく、必要により、後述する弾性体４を挿入するための円周溝３の内部の上部壁面（図示せず）および下部壁面（図示せず）にそれぞれ設けられていてもよい。

ガスケット本体２の内部には、弾性体４を挿入するための円周溝３が形成されている。図２および図３に示される実施態様では、円周溝３の内部の上部壁面（図示せず）および下部壁面（図示せず）は、いずれもガスケット本体２と水平な平面となるように形成されているが、必ずしもガスケット本体２と水平な平面となるように形成されている必要がなく、ガスケット本体２の水平方向に対して傾斜（テーパ）を有する平面であってもよい。

円周溝３の内部側壁の最奥端Ｐにおけるガスケット本体２の最小厚さは、本発明のメタルガスケット１の用途などによって異なるので一概には決定することができないが、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、それぞれ、好ましくは１ｍｍ以上、より好ましくは１．５ｍｍ以上、さらに好ましくは２ｍｍ以上である。また、円周溝３の最奥端Ｐにおけるガスケット本体２の最大厚さは、本発明のメタルガスケット１の用途などによって異なるので一概には決定することができないが、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、好ましくは１５ｍｍ以下、より好ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下である。

図３に示されるガスケット本体２の円周溝３の内面（図示せず）は、いずれも平面で形成されているが、必ずしも平面で形成されている必要がなく、例えば、円弧状曲面、波形状曲面、凹凸状曲面などの曲面で形成されていてもよい。

円周溝３の開口部の幅Ｓは、本発明のメタルガスケット１の用途などによって異なるので一概には決定することができないが、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、図１（ａ）に示されるメタルガスケット１のガスケット本体２の厚さＴの３０〜８５％であることが好ましい。

ガスケット本体２の厚さＴは、メタルガスケット１の用途などによって異なるので一概には決定することができないことから、メタルガスケット１の用途に応じて適宜決定することが好ましいが、通常、１．５〜１５ｍｍ程度である。

図３において、ガスケット本体２の水平方向の長さＢは、メタルガスケット１の用途などによって異なるので一概には決定することができないことから、メタルガスケット１の用途などに応じて適宜決定することが好ましいが、通常、１〜１５ｍｍ程度である。

ガスケット本体２の円周溝３の深さＡとガスケット本体２の水平方向の長さＢとの比（円周溝の深さＡ／水平方向の長さＢ）の値は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上、より一層好ましくは０．３以上、さらに好ましくは０．４以上、さらに一層好ましくは０．５以上であり、ガスケット本体２の機械的強度を高め、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、好ましくは０．９５以下、より好ましくは０．９以下、より一層好ましくは０．８８以下、さらに好ましくは０．８６以下である。

ガスケット本体２の円周溝３には、図２に示されるように、弾性体４が配設されている。弾性体４を構成する材料としては、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、天然ゴムなどのゴム、オレフィン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂などのように可撓性が高い熱可塑性樹脂などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。これらの弾性体４を構成する材料のなかでは、耐熱性に優れているとともに、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができるメタルガスケット１を得る観点から、フッ素ゴムおよびシリコーンゴムが好ましく、フッ素ゴムがより好ましい。なお、弾性体４として、コイルばねを用いることが可能である。

弾性体４は、ガスケット本体２の円周溝３の内部形状に対応する形状を有する。図２に示されている弾性体４は、ガスケット本体２の円周溝３の内壁と接触するように円周溝３内に配設されているが、例えば、弾性体４の表面に凹凸形状を形成したり、弾性体４の断面形状を円形、三角形などの形状にすることにより、弾性体４と円周溝３の内面との間に間隙が設けられていてもよい。また、弾性体４には、弾性体４の可撓性を高める観点から、必要により、図４に示されるように肉盗み６が設けられていてもよい。なお、図４は、図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるメタルガスケット１の他の実施態様を示す概略断面図である。

弾性体４は、ガスケット本体２の円周溝３の内部全体が充填されるように配設されていてもよく、図２に示されるように、ガスケット本体２の円周溝３の入り口部Ｑで鍔部２ｃが形成されるように円周溝３内に配設されていてもよい。

本発明のメタルガスケット１の他の実施態様として、図５に示されるメタルガスケット１を挙げることができる。図５は、図１（ｂ）に示されるＸ−Ｘ部におけるメタルガスケットの他の実施態様を示す概略断面図である。

図２〜４に示される実施態様では、上部シール面２ａに上部切り欠き部５ａが設けられ、下部シール面２ｂに下部切り欠き部５ｂが設けられているのに対し、図５に示される実施態様では、上部シール面２ａに上部平面５ｃが設けられ、下部シール面２ｂに下部平面２ｄが設けられている。これらの実施態様のなかでは、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、上部シール面２ａに上部切り欠き部５ａが設けられ、下部シール面２ｂに下部切り欠き部５ｂが設けられていることが好ましい。

上部平面５ｃおよび下部平面５ｄは、それぞれ上部シール面２ａおよび下部シール面２ｂに対して平行となるように設けられていてもよく、図５に示されるように、それぞれ上部シール面２ａおよび下部シール面２ｂに対して傾斜して設けられていてもよい。これらの実施態様の中では、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、上部平面５ｃおよび下部平面５ｄは、それぞれ上部シール面２ａおよび下部シール面２ｂに対して傾斜して設けられていることが好ましい。この場合、上部平面５ｃの垂直方向における上端から下端までの長さＥおよび下部平面５ｄの垂直方向における上端から下端までの長さＦは、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、それぞれ、好ましくは０．１〜３ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１ｍｍである。また、上部平面５ｃの水平方向における上端から下端までの長さＧおよび下部平面５ｄの水平方向における上端から下端までの長さＨは、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保する観点から、それぞれ、好ましくは０．１〜３ｍｍ、より好ましくは０．３〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．５〜１ｍｍである。

以上のようにして構成される本発明のメタルガスケット１は、小さい締め付け力でフランジ間を締め付けることによってシール性を確保することができ、熱履歴を受けた場合であってもシール性を確保することができる。したがって、本発明のメタルガスケット１は、例えば、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ライン、石油化学工業のプロセスライン、半導体製造ラインなどにおける配管同士を接続する際に好適に使用することができる。

次に、本発明のメタルガスケットの一実施態様を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１
ガスケット本体として、図１〜図３に示される形状を有するアルミニウム製ガスケット本体（表面硬度：２２ＨＶ）を用いた。

より具体的には、図１（ａ）および図（ｂ）に示されるメタルガスケット１において、ガスケット本体２の平面形状における外径Ｌが７５ｍｍであり、厚さＴが３．５ｍｍであり、図２に示されるメタルガスケット１において、円周溝３の開口部の幅Ｓの長さが２．５ｍｍであり、円周溝３の内部側壁の最奥端Ｐにおけるガスケット本体２の最小厚さが０．３ｍｍであり、図３に示されるガスケット本体２において、円周溝３の深さＡが３ｍｍであり、水平方向の長さＢが３．５ｍｍであり、深さＡと水平方向の長さＢとの比（円周溝３の深さＡ／水平方向の長さＢ）の値が０．８６であり、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの幅Ｗがそれぞれ４ｍｍであり、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂの深さＤがそれぞれ２ｍｍであり、上部切り欠き部５ａおよび下部切り欠き部５ｂのＶ字状の切り欠き部の溝部３のなす角度θがそれぞれ１１０°であるガスケット本体２を用いた。

ガスケット本体２の円周溝３内に図２に示される形状を有するフッ素ゴム製弾性体４を装着することにより、メタルガスケット１を作製した。

前記で得られたメタルガスケット１の物性として、必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性を以下の方法に基づいて評価した。その結果を表１に示す。

（１）必要締付け力
図６に示されるガスケットの評価試験装置７を用いて必要締付け力を評価した。図６は、ガスケットの評価試験装置７の概略説明図である。

ガスケット８を試験プラテン９ａと試験プラテン９ｂとの間に装着し、ガスケット８を圧縮しながら試験プラテン９ａの移動量をダイヤルゲージで測定し、式：
［圧縮率］＝［（初期のガスケット８の高さ）−（圧縮後のガスケット８の高さ）］÷［初期のガスケット８の高さ］×１００
に基づいて求められる圧縮率が１７％に到達したときの圧縮荷重を測定し、当該圧縮荷重を必要締付け力として以下の評価基準にしたがって必要締付け力を評価した。なお、圧縮率が１７％に到達したときの圧縮荷重は、ガスケット８と試験プラテン９ａ，９ｂとの間の間隙を消滅させるために必要な圧縮荷重（必要締付け力）を意味する。

〔評価基準〕
◎：必要締付け力（圧縮荷重）が５０ｋＮ／ｍ未満である。
〇：必要締付け力（圧縮荷重）が５０ｋＮ／ｍ以上、８０ｋＮ／ｍ未満である。
△：必要締付け力（圧縮荷重）が８０ｋＮ／ｍ以上、１００ｋＮ／ｍ未満である。
×：必要締付け力（圧縮荷重）が１００ｋＮ／ｍ以上である。

（２）シール性
ガスケットのシール性を評価する際に図６に示されるガスケットの評価試験装置７を用いた。

まず、シール性の評価試験装置７内にガスケット８を試験プラテン９ａと試験プラテン９ｂとの間に装着し、圧縮荷重２５ｋＮ／ｍをガスケット８に付与した後、ヘリウムガスボンベ１０のノズル１０ａからヘリウムガスを噴射させ、大気圧のヘリウムガスを評価試験装置７内に充満させた。

次に、ヘリウムリークディテクター１１を用い、ガスケット８の内側を真空度が０．１Ｐａとなるまで減圧し、当該真空度に到達してから５分間経過した時点でガスケット８の外部からガスケット８の内側の空間部に流入したヘリウムガスの漏れ量を測定した。

前記で測定したヘリウムガスの漏れ量に基づき、シール性を以下の評価基準にしたがって評価した。

〔評価基準〕
◎：ヘリウムガスの漏れ量が４×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓ・ｍ（検出限界値）未満である。
〇：ヘリウムガスの漏れ量が４×１０^-11Ｐａ・ｍ³／ｓ・ｍ以上、1×１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓ・ｍ未満である。
△：ヘリウムガスの漏れ量が１×１０^-10Ｐａ・ｍ³／ｓ・ｍ以上、１×１０^-9Ｐａ・ｍ³／ｓ・ｍ未満である。
×：ヘリウムガスの漏れ量が１×１０^-9Ｐａ・ｍ³／ｓ・ｍ以上である。

（３）熱履歴後のシール性
ガスケットを温度が１００℃である恒温槽内に２４時間入れて加熱することにより、ガスケットに熱履歴を付与した後、当該ガスケットを室温まで放冷し、恒温槽から取り出した。

前記で熱履歴が付与されたガスケットを用い、前記と同様にしてシール性を調べ、ヘリウムガスの漏れ量が前記シール性の測定時よりも増加したかどうかを調べ、以下の評価基準に基づいて熱履歴後のシール性を評価した。
〔評価基準〕
◎：ヘリウムガスの漏れ量の増加が認められない。
×：ヘリウムガスの漏れ量の増加が認められる。

（４）総合評価
ガスケットの必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性の評価結果において、◎の評価を１００点、〇の評価を８０点、△の評価を６０点、×の評価を０点とし、ガスケットの必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性の各得点を合計し、その合計点を表１の総合評価の欄に記載した。

なお、ガスケットの必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性の評価結果のいずれかに×の評価が存在する場合には、総合評価の欄に「不合格」を記載した。

比較例１
実施例１において、弾性体が使用されていないガスケット本体をメタルガスケットとして使用した。

前記メタルガスケットの必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性を実施例１と同様にして評価した。その結果を表１に示す。

比較例２
従来のガスケットとして、フッ素ゴム製のＯリング〔（株）バルカー製、品番：Ｎo.４６４０〕を用い、実施例１と同様にして必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性を評価した。その結果を表１に示す。

比較例３
従来のメタルガスケットとして、ばね入りメタルＣリング〔（株）バルカー製、品番：３６４５〕を用い、実施例１と同様にして必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性を評価した。その結果を表１に示す。

比較例４
従来のガスケットとして、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のメタル中空Ｏリング〔（株）バルカー製、品番：３６４０〕を用い、実施例１と同様にして必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性を評価した。その結果を表１に示す。

表１に示された結果から、実施例１で得られたメタルガスケットは、必要締付け力が３５ｋＮ／ｍという低締め付け力でメタルガスケットと試験プラテンとの間の間隙を消滅させることができることから、例えば、アルミニウム製フランジなどの軟質金属からなるフランジを締め付ける際に使用しても当該フランジに締付け痕を残さず、ひいては当該フランジを用いたときのシール性を高めることができることがわかる。

また、実施例１で得られたメタルガスケットは、シール性に優れており、熱履歴を受けた後のシール性に変化がないことから、火力発電所、原子力発電所、スチームタービン船の蒸気機関、石油精製ライン、石油化学工業のプロセスライン、半導体製造ラインなどにおける配管同士を接続する際に好適に使用することができるものと考えられる。

これに対して、各比較例で使用されたガスケットは、必要締付け力、シール性および熱履歴後のシール性のうち、いずれかの物性に劣るものであることがわかる。

１メタルガスケット
２ガスケット本体
２ａ上部シール面
２ｂ下部シール面
２ｃ鍔部
３円周溝
４弾性体
５ａ上部切り欠き部
５ｂ下部切り欠き部
５ｃ上部平面
５ｄ下部平面
６肉盗み
７シール性の評価試験装置
８ガスケット
９ａ試験プラテン
９ｂ試験プラテン
１０ヘリウムガスボンベ
１１ａノズル
１２ヘリウムリークディテクター

Claims

外周面に凹部状の円周溝を有する金属製のガスケット本体および弾性体を有するメタルガスケットであって、
前記ガスケット本体の円周溝に弾性体が挿入され、
前記メタルガスケットの縦断面において、被シール材と接触するガスケット本体の上面に上部に向かって膨らみを有する円弧状の上部シール面が形成され、
被シール材と接触するガスケット本体の下面に下部に向かって膨らみを有する円弧状の下部シール面が形成され、
前記上部シール面に上部平面または上部切り欠き部が設けられ、前記下部シール面に下部平面または下部切り欠き部が設けられていることを特徴とするメタルガスケット。
ガスケット本体の表面硬度が１５〜２５０ＨＶである請求項１に記載のメタルガスケット。
ガスケット本体を構成する金属がアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、インコネル、炭素鋼、鉛、金、銀、銅およびマグネシウム合金からなる群より選ばれた金属である請求項１または２に記載のメタルガスケット。