第7章 シール装置の設計技術

シール（密封装置） ★ 水や空気，潤滑油などを扱う機械で使用される。 ★ 代表的なシール装置の構造と使用方法。

7.1 シール装置の概要

★ 外部から見えないことが多い。 ★ 機械の寿命やメンテナンス性などに影響する。 ショックアブソーバ プロペラシャフト コンプレッサ

7.1.1 静的シールと動的シール ★ 静的シール（ガス ケット）と動的シール （パッキン）がある。 ★ 動的シールの方が 扱いにくい。

7.1.2 シールする流体と周囲の環境 (1) 流体の種類 ★ 気体をシールする方が難しい。 ★ 油，ガソリン，海水，薬品などはシール材料が制限される。 油 or 窒素ガス？ 海水？ 空気，ヘリウム or 水素？

(2) 圧力 ★ シールの方向（高圧

→

低圧）。 ★ 圧力差が大きいほど厳重な シール装置が必要。

(3) 温度 ★ －

40℃

以下あるいは数 百

℃

を越える温度での使用 は難しい。 ★ 高速で運動する動的シール などでは，摩擦熱により温度 が上昇する。 高温 or 低温？

7.1.3 シール材料 ゴム材料 金属材料 ★ ゴム材料は多くのシールに使われている。 ★ 高温環境では金属材料が使われる。

7.2 シート状ガスケット

シート状ガスケット ★ 比較的柔らかい材料が使 われる。 ★ 任意の形状に仕上げること が比較的簡単。

7.2.1 シート状ガスケットの原理 ★ ガスケットは，締め付けるこ とにより，弾性変形する。 ★ 適度な弾性があること，板 材を適度な力で締め付けるこ とが重要！

【補足】液状ガスケット 液状ガスケット ★ フランジ部やねじ部に塗るだけでシールできる。 ★ 実際のエンジンの組立時にも使用されることがある。

7.2.2 設計時の注意事項 (1) 均等な締め付け ★ ねじの位置や本数に気をつける！

(2) ガスケットの材料と締め付け力 ★ 金属

→

強い締め付け力（ねじを増やす，接触面を小さく・・・）。 ★ 非金属

→

比較的弱い締め付け力。 ゴム材料などでは，締め付けすぎると，変形する！

(3) 組立精度 ★ 柔らかいガスケットは，高い組立精度が望めない！

7.3 Ｏリング

★ 断面が円形（Ｏ形）をした合 成ゴム製のリング。 ★ 比較的安価 ★ 多様な寸法がそろっている。 ★ 流体の種類，静的・動的に 関わらず，様々な機械に使わ れている。 Ｏリング

7.3.1 Ｏリングの装着方法 ★ Ｏリングは「溝」に装着される！

(1) 外面への装着 ★ 最も簡 単！ 外面への装着例

(2) 端面への装着 ★ 機械の寸法や構 造の制限を受ける 場合，端面に装着 することがある。 端面への装着例

【補足】 端面の溝加工 端面の溝加工（旋盤） ★ 寸法精度を出しづらい？

(3) 内面への装着 ★ 溝の加工が 難しい！ 内面への装着例

【補足】 内面の溝加工 内面の溝加工（旋盤） ★ 寸法を測れない？

7.3.2 Ｏリングのカタログ

7.3.3 設計時の注意事項 (1) Ｏリング溝の寸法 ★ カタログに記載 されている通りに

O

リング溝の寸法許 容差を指定する。

(2) 傷の防止 ★

O

リングや部品の脱着時に傷をつけやすい。 ★ 十分な面取り加工が必要！

(3) 溝部の表面粗さ ★ シール面は滑らかな表面 粗さにする！ ★ 運動用の方が高い表面 粗さ精度が要求される。 運動用および固定用（円筒面） 固定用（平面）

7.4 オイルシール

7.4.1 オイルシールの構造 ★ ゴム材料のくさび状 のリップがある。 ★ ばねにより，リップ先 端を軸の表面に押し付 けている。 ★ 金属板によって外周 部を補強している形式 が多い。

7.4.2 オイルシールの寸法 オイルシールの寸法（JIS B2402より一部抜粋） ★ 主要寸法（取付寸法）は

JIS

によって規格化されている。

7.4.3 設計時の注意事項 (1) 傷の防止 ★ オイルシールを脱着する際に傷をつけやすい。 ★ 部品の穴部や軸部に十分な面取り加工が必要！

(2) ハウジング穴の寸法 ★ ハウジング内径のはめあい（寸法公差）。 ★ ハウジング内面の表面粗さ。 ★ 面取り部の表面粗さ。

(3) 軸の寸法と表面粗さ 適切な軸が使用され ないと・・・ シール性が保たれな い。 リップの摩耗が大きく なる。 軸を傷つける。 ★ 軸のはめあい（寸法公差）や表面粗さ，表面硬さも使用するオ イルシールの形式や状態に合わせる。

(4) 軸心 ★ オイルシールは荷重を受けることはできない！ ★ オイルシールを使用する場合は軸受と併用する。 ★ 軸とオイルシールの軸心を正確に合わせる。

7.5 シール装置の使用例(1)

実験用スターリングエンジン

7.5.1 Ｏリングの使用例 ★ 静的シールとして使用。 ★ 高温部では使えない！

7.5.2 メカニカルシール メカニカルシール ★ 高い圧力差の動的シールとして使用できる！

★メカニカルシールの構造 メカニカルシール ★ シール面をばねの力で押し付けることで密封している。

★メカニカルシールの潤滑 ★ 焼き付きや摩耗を防止するため，潤滑油を供給する。

7.5.3 ピストンリング ピストンリング ★

PTFE

（テフロン）製の分割式ピストンリングを使用。

7.5.4 リップシール リップシール ★ リップを軸に押し付けて密封。 ★

PTFE

製のリップシールを使用。

7.5.5 配管のシール ★ 市販されている配管部品を使用

7.6 シール装置の使用例(2)

水中カメラ用防水ケース

【補足】水中カメラの防水

【補足】水中カメラの映像 MOVIE

本日の課題

船には，室内への水の侵入 を防ぐための段差付きのドア がある（右図）。これは船の安 全を保つために必要不可欠 であるが，同時に車いす利用 者や高齢者の大きな障害と なっている。この問題を解決 する方法を考えなさい。