特許 7039003 排気ガスシール用リングガスケット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-11

(45)【発行日】2022-03-22

(54)【発明の名称】排気ガスシール用リングガスケット

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/08 20060101AFI20220314BHJP

   F01N 13/08 20100101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

F16J15/08 E

F01N13/08 E

F16J15/08 L

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2017248134

(22)【出願日】2017-12-25

(65)【公開番号】P2019019974

(43)【公開日】2019-02-07

【審査請求日】2020-09-17

(31)【優先権主張番号】P 2017136588

(32)【優先日】2017-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000230423

【氏名又は名称】日本リークレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(72)【発明者】

【氏名】葛西 康裕

【審査官】羽鳥 公一

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－０４２６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０１－１４３４８７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５９－１３６０７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－１３３８５７（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／００－１／２４

Ｆ０１Ｎ ５／００－５／０４

Ｆ０１Ｎ １３／００－９９／００

Ｆ１６Ｊ １５／００－１５／１４

Ｆ１６Ｌ ２３／００－２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断面円形の軟鋼線材により合口を備えた略円環状に形成された芯金と、
ステンレス鋼板によりオーバーラップ部を備えた断面略円形の円環状に形成されて前記芯金の全体を覆う被覆材と、を有する排気ガスシール用リングガスケットであって、
前記芯金の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さが１７９ＨＶ～１２５ＨＶであり、
前記芯金の合口の隙間が０．５ｍｍ～２．０ｍｍであり、
前記合口のカット角度が、前記芯金の周方向に対して３０度～６０度の範囲であることを特徴とする排気ガスシール用リングガスケット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自動車等の内燃機関（エンジン）の排気管同士の接合に使用される排気ガスシール用リングガスケットに関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の内燃機関のシリンダヘッドの排気孔から排出される摂氏５００℃以上に達する高温の燃焼ガスは、シリンダヘッドに取り付けられたエキゾーストマニフォールド、キャタライザ、排気管及びサイレンサーを通過して大気に開放される。

【0003】

自動車に設けられる排気管は、複数に分割された排気管を長手方向に接合した構成とされるのが一般的である。この場合、上流側の排気管の端部に設けられた上流側の継手部と下流側の排気管の端部に設けられた下流側の継手部とを用いた排気管の接合部分には、当該接合部分からの排気ガスの漏れを防止するために、排気ガスシール用リングガスケットが設けられる。排気ガスシール用リングガスケットは、断面が略円形で円環状のガスケットであり、従来、以下のように構成された排気ガスシール用リングガスケットが用いられていた。

【0004】

すなわち、図１０に示すように、従来の排気ガスシール用リングガスケット１００は、特に摂氏５００℃以上の高温下で使う事を前提としたものであり、略円環状に形成された芯材１０１と、芯材１０１の全体を覆うように包含するステンレス鋼板等で形成された被覆材１０２とから構成されている。被覆材１０２は、断面が略円形の円環状に形成されている。また、一対の継手部の内部に組み込まれて圧縮変形した際に芯材１０１が被覆材１０２からはみ出さないように、被覆材１０２の端部には、他方の端部にオーバーラップするように巻き付くオーバーラップ部１０２ａが設けられている。このオーバーラップ部１０２ａは、被覆材１０２の内部を密封して、芯材１０１が高温下で直接酸化作用を受けないようにする目的も受け持っている。ここで、芯材１０１は、グラファイトシートやマイカシート等の高耐熱材１０１ａを主材料として構成されるが、シートは単体での復元特性が乏しいので、補強材１０３と組み合わせて使用することで、安定した応力緩和率を得られるようにしている。補強材１０３としては、例えば、図１０（ａ）に示すような線径が０．２ｍｍ程度のステンレス鋼線のメッシュ材、あるいは図１０（ｂ）に示すような板厚が０．２５ｍｍ程度の鋼材を用いたフック鋼板が用いられる。フック鋼板及びステンレス鋼線のメッシュ材を用いる場合には、当該フック鋼板ないしメッシュ材の両面に高耐熱材１０１ａをラミネートした後に圧縮加工し、これを芯材１０１として被覆材１０２で覆うことによって排気ガスシール用リングガスケット１００とされる。

【0005】

ここで、排気管の接合構造について、図１、図２に基づいて説明する。図１は、排気ガスシール用リングガスケットが用いられる排気管の接合部分の詳細を示す半断面図であり、図２は図１に示す範囲Ａを拡大して示す拡大断面図である。

【0006】

上流側の排気管Ｐ１と下流側の排気管Ｐ２とを接合する接合構造は、上流側の排気管Ｐ１に設けられる上流側の継手部Ｕ１、下流側の排気管Ｐ２に設けられる下流側の継手部Ｕ２、及び、当該接合部分に用いる排気ガスシール用リングガスケットＧを有している。なお、図１においては、継手部Ｕ１、Ｕ２と排気ガスシール用リングガスケットＧの締付け後の断面状態を示している。

【0007】

上流側の継手部Ｕ１は、通常、板厚２～４ｍｍ程度の鋼管である排気ガス流路用の排気管Ｐ１の端部に設けられ、外周面に排気ガスシール用リングガスケットＧが配置される排気管Ｐ１の管端部Ｐ３を構成の一部とするとともに、締付けボルト用の開口を持つフランジＦ１を有して構成されている。フランジＦ１は排気管Ｐ１から立設して溶接等で排気管Ｐ１に固着されており、その板厚は通常２～４ｍｍ程度である。一方、排気ガス流路の下流側の継手部Ｕ２は、締付けボルト用の開口を持つフランジＦ２を有し、フランジＦ２は排気管Ｐ２から立設して溶接等で排気管Ｐ２に固着されている。フランジＦ１とフランジＦ２は、管端部Ｐ３をフランジＦ２の内側に挿通した状態で、締付けボルト用の開口に挿通された締付けボルトＢに締付けナットＮを締結することで互い固着されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】実開昭５２－１３３８５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

図１０に示す従来構造の排気ガスシール用リングガスケット１００を、図１、図２に示す接合構造において排気ガスシール用リングガスケットＧとして用いた場合に、以下の問題点が指摘されていた。

【0010】

すなわち、図１に示す接合構造における排気ガスシール用リングガスケットＧとして従来構造の排気ガスシール用リングガスケット１００を用いると、当該排気ガスシール用リングガスケット１００は上流側の排気管Ｐ１に設けられた管端部Ｐ３に差し込む様態でセットされ、且つ、フランジＦ１とフランジＦ２により挟み込まれて締付けボルトＢ及び締付けナットＮで締め付けられてシールに供されることになる。図２に示すように、締め付け後においては、排気ガスシール用リングガスケット１００は、上流側の排気管Ｐ１に接合されたフランジＦ１の略３～６ｍｍのＲ形状を有する湾曲部Ｒ１と、下流側の排気管Ｐ２に接合されたフランジＦ２の略３～６ｍｍのＲ形状を有する湾曲部Ｒ２と、管端部Ｐ３の外周面の３点間に生じる断面略三角形のシールポケットＨの内部で締め付けられ、その結果、成形時は略円形だった排気ガスシール用リングガスケット１００の断面形状は、上記シールポケットＨの内部で圧縮されて、断面形状が不規則な略三角形の形状に変化する。このとき、圧縮変形した排気ガスシール用リングガスケット１００からは、被覆材１０２のバネ応力や芯材１０１が持つ復元力による反発力が生じ、この反発力が三方向の湾曲部Ｒ１、湾曲部Ｒ２、管端部Ｐ３の部分に面圧として作用することになる。そのため、上記反発力が継続して弾性変形領域内にあるとき、排気ガス等の気体流体をシールする機構は存続することになる。

【0011】

しかし、上記従来の排気ガスシール用リングガスケット１００では、上流側の継手部Ｕ１と下流側の継手部Ｕ２とによって締め込まれた状態において、内燃機関の稼働、停止によって冷熱が繰り返し行われたり、長期間に亘って高温条件下による稼働が継続されたりすると、芯材１０１の応力緩和が進み、その結果、長期間に亘って安定したシール機能を維持することができなくなるという問題点があった。

【0012】

また、芯材１０１を包含している被覆材１０２の硬度の低下、排気ガスシール用リングガスケット１００を挟み込む両フランジＦ１、Ｆ２の熱変形、内燃機関の稼働時や車両の走行等によって生じる両継手部Ｕ１、Ｕ２の微振動等によっても、排気ガスシール用リングガスケット１００が湾曲部Ｒ１、湾曲部Ｒ２、管端部Ｐ３へ向けて押し付ける反発力（面圧）が減少し、シールポケットＨと排気ガスシール用リングガスケット１００との間に隙間が生じ、その結果、長期間に亘って安定したシール機能を維持することができなくなるという問題点もあった。

【0013】

さらに、シールポケットＨと排気ガスシール用リングガスケット１００との間に隙間が生じると、排気ガスシール用リングガスケット１００の微振動が増大し、増大した微振動が繰り返されることによって被覆材１０２の金属疲労が進み、その結果、被覆材１０２の一部にクラックが発生し易くなり、当該クラックにより、包含されていた芯材１０１が大気下に直接晒されて芯材１０１が酸化してシール機能が損なわれる虞があった。

【0014】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、長期間に亘り安定してシール機能を維持することができる排気ガスシール用リングガスケットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明の排気ガスシール用リングガスケットは、断面円形の軟鋼線材により合口を備えた略円環状に形成された芯金と、ステンレス鋼板によりオーバーラップ部を備えた断面略円形の円環状に形成されて前記芯金の全体を覆う被覆材と、を有する排気ガスシール用リングガスケットであって、前記芯金の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さが１７９ＨＶ～１２５ＨＶであり、前記芯金の合口の隙間が０．５ｍｍ～２．０ｍｍであり、前記合口のカット角度が、前記芯金の周方向に対して３０度～６０度の範囲であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、長期間に亘り安定してシール機能を維持することができる排気ガスシール用リングガスケットを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】排気ガスシール用リングガスケットが用いられる排気管の接合部分の詳細を示す半断面図である。

【図2】図１に示す範囲Ａを拡大して示す拡大断面図である。

【図3】（ａ）は本発明の一実施の形態である排気ガスシール用リングガスケットの平面図であり、（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ－Ａ線に沿う断面図である。

【図4】芯金の合口の部分の詳細を示す一部切欠き断面図である。

【図5】シール限界圧力試験装置を示す説明図である。

【図6】継手部を構成するフランジの間へのシムプレートの配置を示す説明図である。

【図7】断面硬度測定方法を示す説明図である。

【図8】加熱搖動試験装置を示す説明図である。

【図9】変形例の排気ガスシール用リングガスケットにおける芯金の合口の部分の詳細を示す一部切欠き断面図である。

【図10】従来の排気ガスシール用リングガスケットの構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して、本発明をより具体的に例示説明する。

【0020】

本発明の一実施の形態である排気ガスシール用リングガスケット１は、自動車等の内燃機関に設けられる排気管同士の接合に使用されるものである。排気ガスシール用リングガスケット１は、例えば、図１、図２に示す構成を有する排気管Ｐ１、Ｐ２の接合部分に、排気ガスシール用リングガスケットＧに替えて用いることができる。

【0021】

図３、図４に示すように、排気ガスシール用リングガスケット１は、芯金２と被覆材３とを有している。芯金２は、断面円形の軟鋼線材により合口２ａを備えた略円環状に形成されている。軟鋼線材としては、例えば、ＳＷＲＭ６鋼線（通称、「針金」）を用いることができる。被覆材３は、ステンレス鋼板によりオーバーラップ部３ａを備えた断面略円形の円環状に形成されており、その内側に芯金２を内包して芯金２の全体を覆っている。なお、オーバーラップ部３ａは、被覆材３の周方向に垂直な断面における周方向の一方の端部が他方の端部の外側にオーバーラップするように重ねて巻き付く部分であり、オーバーラップ部３ａにより被覆材３の内部は外部に対して密封されている。なお、芯金２の外周面と被覆材３の内周面との間には僅かに隙間があるが、当該隙間は無くてもよい。

【0022】

芯金２は、その周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さが、１７９ＨＶ～１２５ＨＶの範囲内であるとともに、合口２ａの周方向に向けた隙間が、０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲内のものとなっている。

【0023】

本実施の形態の排気ガスシール用リングガスケット１は、上記構成を有することにより、長期間に亘って安定したシール機能を維持することができる。

【0024】

本実施の形態の排気ガスシール用リングガスケット１は、例えば次のように製作することができる。

【0025】

まず、例えば板厚ｔ=０．２０ｍｍのステンレス鋼板を、金型を用いて抜き絞り加工することにより、断面がＵ字形であるとともに全体形状が円環状となるリング状の部材を形成する。

【0026】

次に、リング状の部材の断面Ｕ字の溝の内部に、軟鋼線材により形成した芯金２を装填する。芯金２を構成する軟鋼線材は、線径がφ３．２ｍｍ、周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さ（断面硬度）が１７９ＨＶのＳＷＲＭ６鋼線である。芯金２は、端部の合口２ａの形状が、図４に示すように、カット角度Ｄｒが周方向に対して垂直となるように設定され、排気ガスシール用リングガスケット１として略円環状に成形されたときに、その合口の隙間Ｄｗが１ｍｍとなる長さでカットされた後、金型で略円形に曲げられてリング状の部材の断面Ｕ字の溝の内部に装入される。なお、カット角度Ｄｒは、周方向に対して垂直となる角度に対して僅かに傾斜する角度に設定されてもよい。芯金２が装入されると、リング状の部材を、そのＵ字状の溝上部の両先端を、芯金２を覆うように内側に折り曲げ、両端部を互いにオーバーラップさせて芯金２の全体を完全に覆い尽くす態様とし、絞り金型を用いて断面が略円形で全体形状が円環状となる排気ガスシール用リングガスケット１に成形する。本実施の形態においては、排気ガスシール用リングガスケット１の周方向に垂直な略円形の断面の直径はφ４ｍｍであり、オーバーラップ部３ａの幅は２．５ｍｍである。また、排気ガスシール用リングガスケット１の内径は、上流側の排気管Ｐ１の管端部Ｐ３にストレスなく介装され、その後、図２におけるシールポケットＨの中でストレスなく圧縮され、且つ、フランジＦ１の湾曲部Ｒ１と、フランジＦ２の湾曲部Ｒ２と、管端部Ｐ３との３点間に面圧として作用し、被覆材３のバネ応力や芯金２の持つ復元力を有効に発揮できる構成とされる。

【0027】

本実施形態に係る排気ガスシール用リングガスケット１の効果を確認するために、発明者は、上記実施形態に係る排気ガスシール用リングガスケット１と同一の構成を有する実施例Ｊ１の排気ガスシール用リングガスケットと、比較例Ｃ１、Ｃ２の２種類の排気ガスシール用リングガスケットとを用意し、図５、図６に示すシール限界圧力試験装置を用いて、ガスシール限界圧力試験を行った。

【0028】

ここで、比較例Ｃ１、Ｃ２の２種類の排気ガスシール用リングガスケットは、以下の構成のものとした。

【0029】

比較例Ｃ１として製作した排気ガスシール用リングガスケットは、図１０（ａ）に示す構成のものである。比較例Ｃ１の排気ガスシール用リングガスケットは、被覆材１０２となるものとして板厚ｔ=０．２０ｍｍのステンレス鋼板を、金型を用いて抜き絞り加工することにより、断面がＵ字形であるとともに全体形状が円環状となるリング状の部材を形成し、その断面Ｕ字形のリング状の部材の溝の内部に、板厚が０．３ｍｍ、幅が１５ｍｍの膨張黒鉛（グラファイトシート）を高耐熱材として装入し、その上に、ステンレス製であって、線径がφ０．１５ｍｍでメッシュ幅が１５ｍｍのメッシュ材を補強材１０３として装入し、更にその上に膨張黒鉛を装入し、その後、金型を用いて断面が略円形で全体形状が円環状となる排気ガスシール用リングガスケットに成形したものである。比較例Ｃ１の排気ガスシール用リングガスケットは、略円形の直径がφ４ｍｍ、オーバーラップ幅が２．５ｍｍであり、リングの内径は上流側の排気管Ｐ１の管端部Ｐ３にストレスなく介装された後、実施例Ｊ１のものと同様に、図２におけるシールポケットＨの中でストレスなく圧縮され、且つ、フランジＦ１の湾曲部Ｒ１と、フランジＦ２の湾曲部Ｒ２と、管端部Ｐ３との３点間に面圧として作用し、被覆材３のバネ応力や芯金２の持つ復元力を有効に発揮できる構成とした。

【0030】

比較例Ｃ２として製作した排気ガスシール用リングガスケットは、図１０（ｂ）に示す構成のものである。すなわち、比較例Ｃ２の排気ガスシール用リングガスケットは、膨張黒鉛に加える補強材１０３として、板厚ｔ=０．２５ｍｍの鉄鋼材を用いたフック鋼板を使用したものである。比較例Ｃ２の排気ガスシール用リングガスケットは、比較例Ｃ１の排気ガスシール用リングガスケットと同様のリング状の部材の溝の内部に、膨張黒鉛をラミネートしたスチールベスト材をリング状の部材の溝の内部に入る内外径でカットした後に装填し、その後、金型を用いて断面が略円形で全体形状が円環状となる排気ガスシール用リングガスケットに成形したものである。比較例Ｃ２の排気ガスシール用リングガスケットは、略円形の直径がφ４ｍｍ、オーバーラップ幅が２．５ｍｍであり、リングの内径は上流側の排気管Ｐ１の管端部Ｐ３にストレスなく介装された後、実施例Ｊ１のものと同様に、図２におけるシールポケットＨの中でストレスなく圧縮され、且つ、フランジＦ１の湾曲部Ｒ１と、フランジＦ２の湾曲部Ｒ２と、管端部Ｐ３との３点間に面圧として作用し、被覆材３のバネ応力や芯金２の持つ復元力を有効に発揮できる構成とした。

【0031】

ここで、実施例Ｊ１は、軟鋼線材を芯金２として使用することから、使用した軟鋼線材（ＳＷＲＭ６鋼線）の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さＨＶ（断面硬度）を、マイクロビッカース硬度計を用いて下記の要領で測定した。すなわち、軟鋼線材の一部を９００ｍｍの長さにカットし、更にそれを３等分して３００ｍｍ幅として、硬度測定用サンプルａ、ｂ、ｃとし、更に、上記３００ｍｍ幅の測定用サンプルａ、ｂ、ｃの中央部分から、幅１５ｍｍ程度で断面が軸線方向に対して垂直となるようにファインカッターで切り出し、幅１５ｍｍの長さで切り出した部分のどちらか一方の上面が見えるように配置し、直径が３２ｍｍ、高さが２５ｍｍ程度の円柱状となる加熱埋込樹脂の内部に高さ１５ｍｍの線材部分の全体を埋め込むように配置し、これを加圧加熱成形して円柱を完成させ、上記で成形した円柱の樹脂面から上方に顔を覗かせている軟鋼線材の断面を、最終的には＃２４００番の耐水研磨紙を用いて表面を研磨した後に、マイクロビッカース硬度計を用いてビッカース硬さの測定をした。

【0032】

ここで、ビッカース硬さの測定方法は、図７に示すように、線材の断面を端部から中央部に向かって横断するように並ぶ複数の測定点ＭＰにおいて測定を行い、これらの測定点における測定値の平均値を算出し、これをサンプルａ、ｂ、ｃともに３個行い、更にこの３個の平均を以って軟鋼線材の断面硬度とした。表１は、本願発明を検討する上で実験に供した各々の線材の断面硬度の測定結果を表している。

【0033】

【表1】

【0034】

図５に示すように、シール限界圧力試験装置１０は、上流側の継手部Ｕ１、及び下流側の継手部Ｕ２を中心として排気管Ｐ１、Ｐ２の両サイドをカットし、その両端部に取り外し可能な端部シールユニット１１を設けて当該排気管Ｐ１、Ｐ２の両端部を閉塞した構造となっている。また、排気管Ｐ２の側の端部シールユニット１１には、加圧ガス供給パイプ１２、及びフローメータ１３が取付けられていて、加圧ガス供給パイプ１２を通して加圧された窒素ガスをフローメータ１３を通して排気管Ｐ１、Ｐ２の内部に規定圧力で充填し、その圧力を排気ガスシール用リングガスケットに加えることができるようになっている。

【0035】

ここで、排気管Ｐ１、Ｐ２の接合部分に設けられた排気ガスシール用リングガスケットのシール限界圧力値を把握する方法は以下の通りである。まず、加圧ガス供給パイプ１２から排気管Ｐ１、Ｐ２の内部に、窒素ガスを供給するとともに、当該窒素ガスの圧力を１０ｋＰａ毎に増加させる。そして、排気管Ｐ１、Ｐ２の内部が設定した規定圧力に達した時点で加圧ガス供給パイプ１２を閉塞して１分間保持し、その１分間の間にフローメータ１３を通過する窒素ガスの量をリーク量として測定する。フローメータ１３が測定したリーク量が１０ｃｃを越えた時点で試験を中止し、１０ｃｃを越える直前の圧力数値を試験サンプルの「シール限界圧力値」とする。

【0036】

また、排気ガスシール用リングガスケットは、継手部Ｕ１、Ｕ２により規定の締付トルクで締付けられて使用に供されるが、排気ガスシール用リングガスケットの使用時においては、排気ガスシール用リングガスケット自体の応力緩和や継手部Ｕ１、Ｕ２を構成するフランジＦ１、Ｆ２の熱変形等によって締付けボルトＢにトルクダウンが生じ、このトルクダウンにより、排気ガスシール用リングガスケットの圧縮低下、すなわち圧縮が不完全な状況に繋がることがある。そこで、当該圧縮不完全状態が、排気ガスシール用リングガスケットのシール限界圧力値に与える影響を見極めるために、圧縮性低下時の状況を想定したガスシール限界圧力試験を行うこととした。

【0037】

圧縮性低下時を想定したガスシール限界圧力試験は、以下の方法で行った。まず、排気ガスシール用リングガスケットをシール限界圧力試験装置１０にセットして、規定の締付けボルトＢ及び締付けナットＮを使用し、一度規定トルクで排気ガスシール用リングガスケットを締め付けた後、締付けボルトＢ及び締付けナットＮを緩めて排気ガスシール用リングガスケットを解放する。次いで、再度排気ガスシール用リングガスケットを締め付けることになるが、当該締め付けの前に、継手部Ｕ１、Ｕ２を構成するフランジＦ１とフランジＦ２の間の４か所に、ステンレス鋼板をカットして形成した、板厚が０．４ｍｍ、０．６ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．４ｍｍ、１．６ｍｍ、１．８ｍｍ、２．０ｍｍとなる計９種類のシムプレート１４を用意し、図６に示すように、両フランジＦ１、Ｆ２の間に、シムプレート１４をセットした後、規定のトルクで排気ガスシール用リングガスケットを締め付ける。なお、当試験に於ける締付けトルクは、１回目、２回目とも規定トルクの４５Ｎ・ｍとした。

【0038】

そして、板厚が相違する各シムプレート１４を順に挟んで上記締め付けを行って、上記したガスシール限界圧力試験を行った。当試験におけるシール限界圧力値の評価基準は、従来の排気ガスシール用リングガスケットの開発時に評価基準として設定した、シムプレート１４の高さ（以下、「シム高さ」ともいう。）が０．４ｍｍにおいて５００ｋＰａを上回ることとした。

【0039】

実施例Ｊ１、比較例Ｃ１、Ｃ２についての上記ガスシール限界圧力試験の評価結果を表２に示す。

【0040】

【表2】

【0041】

表２から解るように、当試験におけるシール限界圧力値の基準ラインとして設定した５００ｋＰａを上回ることが可能なシム高さは、実施例Ｊ１は、１．４ｍｍ以下、比較例Ｃ１は、１．０ｍｍ以下であった。一方、比較例Ｃ２は、最低ラインのシム高さが０．４ｍｍの時点で５００ｋＰａを上回る結果となった。本願の実施例Ｊ１は、シム高さが０．４ｍｍ～１．４ｍｍの範囲でシール限界性能を有していて、比較例Ｃ１、Ｃ２よりも安定したシール性能が得られていることが確認できた。

【0042】

ここで、比較例Ｃ１は、シム高さが０．４ｍｍ～１．０ｍｍまでは、基準ラインである５００ｋＰａをクリアし、安定したシール限界性能を得ているが、本願の実施例Ｊ１のようにシム高さが１．４ｍｍでは規定の圧力値に届いていない。また、比較例Ｃ２は、シム高さの変化に対して鈍感であるが、全体的にシール限界圧力値そのものが低く、本願の実施例Ｊ１と比較してシール性能は低いものと評価される。これは、芯材１０１を構成する高耐熱材１０１ａ自体の応力緩和率が大きく、一度締め付けた事によって応力緩和が進み、再度締め付けた時に大きな反発力を被覆材１０２に伝える事ができず、結果的に継手部でのシール能力を発揮できなくなったものと推測される。以上の通り、本願の実施例として製作した実施例Ｊ１は、比較例Ｃ１、Ｃ２と比較して、圧縮不完全な状況下でも充分なシール限界圧力性能を持つことが解った。

【0043】

発明者は、上記した圧縮性低下時のガスシール限界圧力試験結果を以って、本願の実施例Ｊ１の有効性を確認したので、次に、本願発明において芯金２として用いる軟鋼線材の有効性について確認するために、加熱搖動試験を行った。

【0044】

加熱搖動試験を行うために、上記した実施例Ｊ１、比較例Ｃ１、Ｃ２に加えて、実施例Ｊ２、Ｊ３及び比較例Ｃ３、Ｃ４の排気ガスシール用リングガスケットを用意した。

【0045】

実施例Ｊ２、Ｊ３は、それぞれ実施例Ｊ１と同一の構成を有し、芯金２の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さのみが相違するものとした。実施例Ｊ２の芯金２の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さは１４２ＨＶであり、実施例Ｊ３の芯金２の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さは１２５ＨＶである。なお、実施例Ｊ２においては、実施例Ｊ１で使用した軟鋼線材（ＳＷＲＭ６）を、加熱炉を用いて５５０℃で１時間加熱した後に炉冷却したものを用い、実施例Ｊ３においては、実施例Ｊ１で使用した軟鋼線材（ＳＷＲＭ６）を、加熱炉を用いて７００℃で１時間加熱した後に炉冷却したものを用いた。

【0046】

比較例Ｃ３、Ｃ４は、それぞれ実施例Ｊ１と同一の構成を有し、芯金２の材質のみが相違するものとした。比較例Ｃ３では、芯金として比較的硬いステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を用い、比較例Ｃ４では、芯金として比較的柔らかいアルミ線（Ａ１０７０Ｂ）を用いた。比較例Ｃ３のステンレス鋼線の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さは２７２ＨＶであり、比較例Ｃ４のアルミニューム線材の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さは２７ＨＶである。

【0047】

加熱搖動試験は、図８に示す加熱搖動試験装置２０を用いて行った。加熱搖動試験装置２０は、搖動試験機２１、搖動試験機２１を排気管Ｐ２に固定する下流側排気管固定部２２、排気管Ｐ１を支持台２３に固定する２つの上流側排気管固定部２４、プロパンガスバーナ２５及び温度センサ２６を有している。試験に供される排気管Ｐ１、Ｐ２、継手部Ｕ１、Ｕ２等は前記シール限界圧力試験装置１０と同様であるが、排気ガスシール用リングガスケットが挟み込まれるフランジＦ２の湾曲部Ｒ２の外部に温度センサ２６が取り付けられている点で相違する。なお、当評価においては、実機装着時の使用状態を確認するものであるので、図６に示すシムプレート１４は使用していない。

【0048】

加熱搖動試験は、まず、上流側の排気管Ｐ１を、上流側排気管固定部２４を用いて支持台２３に確実に固定し、プロパンガスバーナ２５を上流側の排気管Ｐ１の内部に位置するようにセットする。温度センサ２６は、規定温度調用の温調器（不図示）に接続する。

【0049】

当状態において、試験に供する排気ガスシール用リングガスケットを、フランジＦ１、Ｆ２の間において上流側の排気管Ｐ１の管端部Ｐ３にセットし、締付けボルトＢ及び締付けナットＮを用いて規定トルクで締め付ける。また、下流側の排気管Ｐ２を、下流側排気管固定部２２に確実に固定して搖動試験機２１に接続し、次いで、シール限界圧力試験装置１０で用いたのと同様の端部シールユニット（不図示）を用いて排気管Ｐ１、Ｐ２の端部を閉塞する。そして、端部シールユニットに接続した加圧ガス供給パイプを通して排気管Ｐ１、Ｐ２の内部に窒素ガスを供給し、排気管Ｐ１、Ｐ２の内部の圧力が７０ｋＰａに達した時点で加圧ガス供給パイプを閉じて１分間保持し、フローメータにより窒素ガスのリーク量を測定し、この窒素ガスのリーク量を加熱搖動前のリーク量として記録する。

【0050】

続いて、搖動条件を、搖動振幅トルク：５ｋｇｆｍ、搖動加振周波数：６サイクル毎秒、加熱温度：５００℃と設定し、排気管Ｐ１、Ｐ２の端部を閉塞する端部シールユニットを取り外した状態として、排気管Ｐ１に挿通されているプロパンガスバーナ２５に点火し、温度センサ２６が５００℃を指すのを確認した後、ＳＩＮ波にて排気管Ｐ１を搖動試験機２１にて図中上下方向に搖動させて加熱搖動させる。そして、１万回の加熱搖動が終了した時点で、支持台２３及び搖動試験機２１に排気管Ｐ１、Ｐ２を固定したままの状態でプロパンガスバーナ２５を排気管Ｐ１から遠ざけて５００℃から常温にまで強制的にファン冷却する。次いで、端部シールユニットを排気管Ｐ１、Ｐ２の端部に取り付けて排気管Ｐ１、Ｐ２を閉塞した後、端部シールユニットに接続した加圧ガス供給パイプを通して排気管Ｐ１、Ｐ２の内部に窒素ガスを供給し、排気管Ｐ１、Ｐ２の内部の圧力が７０ｋＰａに達した時点で加圧ガス供給パイプを閉じて１分間保持し、フローメータにより窒素ガスのリーク量を測定し、この窒素ガスのリーク量を１万回の加熱搖動終了後のリーク量として記録する。上記の要領で、再び端部シールユニットを取り外して、排気管Ｐ１にプロパンガスバーナ２５をセットし、プロパンガスバーナ２５を作動させて５００℃を確認した後、加熱搖動を５万回行い、１万回終了時の要領でフローメータにより窒素ガスのリーク量を測定する。同様に１０万回、２０万回、４０万回、６０万回、８０万回、１００万回と加熱搖動を行い、それぞれの搖動回数終了時にフローメータにより窒素ガスのリーク量を測定する。

【0051】

実施例Ｊ１～Ｊ３及び比較例Ｃ１～Ｃ４について行った上記加熱搖動試験の結果を表３に示す。

【0052】

【表3】

【0053】

実施例Ｊ１は、１００万回の加熱搖動の終了時点で、約２５ｃｃ／ｍｉｎのリーク量であった。これに対し、比較例Ｃ１は、１００万回の加熱搖動の終了時点で、約３４５ｃｃ／ｍｉｎのリーク量であり、比較例Ｃ２は、１００万回の加熱搖動の終了時点で、約３９５ｃｃ／ｍｉｎのリーク量であった。これにより、実施例Ｊ１のシール性能が、比較例Ｃ１、Ｃ２と比較して充分な耐久性を有していることが確認された。

【0054】

また、本願の実施例Ｊ１に使用した軟鋼線材（ＳＷＲＭ６）を加熱炉内で熱処理し、アニーリングを行ったものを芯金として用いた実施例Ｊ２は、１００万回の加熱搖動の終了時点で、約３９ｃｃ／ｍｉｎのリーク量であり、実施例Ｊ３は、１００万回の加熱搖動の終了時点で、約４６ｃｃ／ｍｉｎのリーク量であった。この結果から、芯金として用いる軟鋼線材の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さＨＶは、上記した測定方法において、１７９ＨＶ～１２５ＨＶの範囲内であれば従来品（比較例）と比較して充分な耐久性を有していることが確認された。

【0055】

一方、比較例Ｃ３、Ｃ４は、１００万回の加熱搖動の終了時点で、実施例Ｊ１～Ｊ３ないし他の比較例Ｃ１，Ｃ２と比較して大きなリーク量を示したので、その加熱搖動試験を中止した。この結果から、硬度の高いステンレス鋼線及び硬度の低いアルミ線は、本願発明の排気ガスシール用リングガスケットの芯金としては不向きであることが確認された。

【0056】

なお、当加熱搖動試験はエンジン出力時の高温排気ガス下及び、走行時に路面から受ける排気管システムの振動も加味されたものであるので、本試験において実施例Ｊ１～Ｊ３に示すように芯金として軟鋼線材（ＳＷＲＭ６）を用いた構成とすることで、実際に自動車等に搭載された排気管においても、十分に高い限界シール性能を持つことが確認できた。

【0057】

次に、発明者は、軟鋼線材（ＳＷＲＭ６）により形成した芯金の合口の隙間Ｄｗの範囲についての評価を行うために、上記した実施例Ｊ１、Ｊ３の排気ガスシール用リングガスケットに加えて、実施例Ｊ１に対して合口の隙間Ｄｗのみが相違する実施例Ｊ４～Ｊ６及び比較例Ｃ５の排気ガスシール用リングガスケットと、実施例Ｊ３に対して合口の隙間Ｄｗのみが相違する実施例Ｊ７～Ｊ９及び比較例Ｃ６の排気ガスシール用リングガスケットとを用意し、これらの排気ガスシール用リングガスケットに対して上記と同様の加熱搖動試験を行なうとともに加工性の評価を行った。

【0058】

なお、実施例Ｊ１、Ｊ３の合口の隙間Ｄｗが１．０ｍｍであるのに対し、比較例Ｃ５の合口の隙間Ｄｗは０．３ｍｍ、実施例Ｊ４、Ｊ７の合口の隙間Ｄｗは０．５ｍｍ、実施例Ｊ５、Ｊ８の合口の隙間Ｄｗは１．５ｍｍ、実施例Ｊ６、Ｊ９の合口の隙間Ｄｗは２．０ｍｍ、比較例Ｃ６の合口の隙間Ｄｗは２．５ｍｍである。また、上記サンプルとしては、芯金のビッカース硬さが１７９ＨＶと１２５ＨＶのものを用い、中間の硬さである１４２ＨＶのもの（実施例Ｊ２）は、データを採取しなくとも評価を推測可能として省略した。

【0059】

加工性の評価は、加工後の状態を外観観察して行った。その結果、実施例Ｊ１、Ｊ３～Ｊ９及び比較例Ｃ１、Ｃ２の加工性は良好であったが、断面のビッカース硬さが１７９ＨＶとなる芯金を用いた比較例Ｃ５、Ｃ６の加工性に異常が確認された。ここでの加工性の異常（不具合）として、比較例Ｃ５（合口の隙間Ｄｗ=０．３ｍｍ）では、Ｕ字型から断面円形で円環状の排気ガスシール用リングガスケットに成形した時点で、合口に凸状の膨らみが確認された。一方、比較例Ｃ６（合口の隙間Ｄｗ=２．５ｍｍ）では、Ｕ字型から断面円形で円環状の排気ガスシール用リングガスケットに成形した時点で、合口に凹状の膨らみが確認された。同一の断面硬度を有する実施例Ｊ１、Ｊ４～Ｊ６では、合口に上記したような凹凸の変化は起きていないことから、合口の隙間Ｄｗが凹凸の発生に悪影響を与えているものとして、加工性不良と評価した。なお、断面硬度が１２５ＨＶであり、且つ、合口の隙間Ｄｗが０．３ｍｍ、２．５ｍｍのものも、上記比較例Ｃ５、Ｃ６と同様に加工性に不良が見られたので、サンプルから除外した。

【0060】

加工性に不良が見られた比較例Ｃ５、Ｃ６を除いた実施例Ｊ１、Ｊ３～Ｊ９について、上記と同様の加熱搖動試験を行い、ガスリーク量（シール性）を確認した。なお、当該試験においては、初期、及び５万回、１０万回、２０万回、４０万回、６０万回、８０万回終了時点でのシール性の確認（ガスリーク量の確認）を省略し、１００万回の搖動を終了した時点でのガスリーク量の確認のみを行った。この措置は、先の加熱搖動試験の結果から、１００万回の搖動終了時点のみで十分にシール性の確認が可能であると判断したからである。当該試験結果を表４に示す。

【0061】

【表4】

【0062】

表４から、実施例Ｊ１、Ｊ３～Ｊ９の１００万回の搖動終了時点におけるガスリーク量は、何れも、表３に示す比較例Ｃ１、Ｃ２に対して１／１０程度であった。この試験結果から、芯金を構成する軟鋼線材の断面硬度が、１７９ＨＶ～１２５ＨＶの範囲であって、軟鋼線材の合口の隙間Ｄｗが０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲であれば、従来品（比較例Ｃ１、Ｃ２）と比較して十分な耐久性を有していることが確認された。

【0063】

図９は、変形例の排気ガスシール用リングガスケットにおける芯金の合口の部分の詳細を示す一部切欠き断面図である。なお、図９においては、前述した部材には同一の符号を付してある。

【0064】

上記の実施の形態においては、図４に示すように、芯金２の端部の合口２ａのカット角度Ｄｒを、当該芯金２の周方向に対して垂直となるようにしている。これに対し、図９に示す変形例の排気ガスシール用リングガスケット１では、芯金２の端部の合口２ａのカット角度Ｄｒを、当該芯金２の周方向に対して３０度～６０度の範囲で傾斜させるようにしている。

【0065】

このように、芯金２の端部の合口２ａのカット角度Ｄｒを、当該芯金２の周方向に対して３０度～６０度の範囲で傾斜させた変形例の構成とすることにより、上記した加熱搖動試験において、搖動回数を１００万回から２００万回、３００万回、更に４００万回から７００万回へと引続き継続した後でも、ガスリーク量を５０ｃｃ／ｍｉｎ以下に維持することが可能な程度に、排気ガスシール用リングガスケット１の耐久性をさらに高めることができる。

【0066】

以下に、発明者が、図９に示す変形例の構成（請求項２に係る構成）を発明するに至った経緯について説明する。

【0067】

発明者は、種々の実験等から、図４に示すように、芯金２の端部の合口２ａのカット角度Ｄｒを周方向に対して垂直となるようにした上記実施の形態の構成では、上記した加熱搖動試験装置２０を用いた加熱搖動試験において、搖動回数を１００万回から、更に回数を上乗せして２００万回、２５０万回とすると、ガスリーク量が増加してしまうことに気付いた。ここで、上記の加熱搖動試験は、エンジン出力時の高温の排気ガス下において走行時に路面から受ける排気管システムの振動をも加味して行うものであり、また、１００万回の搖動の終了後における５０ｃｃ／ｍｉｎ以下のガスリーク量は、実際に自動車等に搭載された排気管において十分に高いシール性能を示すものであり、さらに、加熱搖動試験の後に上流側の排気管Ｐ１と下流側の排気管Ｐ２の内部へ加えるガス圧力の７０ｋＰａという値も実機の排出圧力よりも高い余裕率を持った条件であるために、加熱搖動試験における搖動回数を１００万回以上に上乗せしたことによりガスリーク量が増えるとしても、実機に搭載した場合には大きな問題とはならないと考えられる。しかし、更なるエンジン出力の増加やエミッションの改善、燃費向上、システムの軽量化等による排気ガスシールシステム部への熱負荷上昇等を見据えると、上記した加熱搖動試験において、加熱搖動の回数を２００万回から３００万回、更に４００万回から７００万回へと引続き継続した後でも、ガスリーク量を５０ｃｃ／ｍｉｎ以下に維持することが可能な排気ガスシール用リングガスケット１が求められる。

【0068】

発明者は、図４に示す構成の排気ガスシール用リングガスケット１では、上記した加熱搖動試験において搖動回数が２００万回を過ぎて３００万回以上に達すると、ガスリーク量が増えるが、このときの排気ガスシール用リングガスケット１に以下の事象が生じていることを確認した。すなわち、発明者は、搖動回数が２００万回、３００万回の加熱搖動試験を終了した後、図８の加熱搖動試験装置２０にセットされている継手部Ｕ１、Ｕ２、排気管Ｐ１、Ｐ２及び排気ガスシール用リングガスケット１からなるユニットを、加熱搖動試験装置２０からシール限界圧力試験装置１０のレベルまで分解して水中でガス漏れ箇所を確認し、さらに両フランジＦ１、Ｆ２の締付けボルトＢを外して排気ガスシール用リングガスケット１を取り出し、水中でガス漏れしていた部分を確認することで、排気ガスシール用リングガスケット１の当該ガスリーク部分における被覆材３の表面にシワやクラックが発生していることを確認した。さらに、発明者は、被覆材３の表面のシワやクラックの発生部分を調査し、その発生部分の殆どが、芯金２の周方向に対して垂直にカットされた合口２ａの部分に集中していることを確認した。

【0069】

以上のことから、発明者は、上記したガスリーク量の増加は、被覆材３の表面に発生したシワやクラックが主因であり、且つ、シワやクラックの発生の主因は合口２ａのカット形態に問題があると考えた。さらに、合口２ａの調査を進めると、合口の隙間Ｄｗが０．５ｍｍ～２．０ｍｍの範囲ではガスリーク量に特別大きな差異はなかったことから、発明者は、ガスリーク量を大きく変化させる被覆材３のシワやクラックの発生要因は、合口２ａの隙間Ｄｗの量に大きく起因するわけでなく、略垂直にカットされている芯金２の合口２ａの形態ないし角度に起因すると考えた。

【0070】

発明者は上記観察から、ガスリーク量の増加の原因となる被覆材３のシワやクラックが、長期的に継続された加熱搖動の振動の積み重ねによって起きていると仮定し、加熱搖動が排気ガスシール用リングガスケット１に与えるメカニズムについて検討した。

【0071】

上記の加熱搖動試験は、高温下を想定したものであり、当該試験を実施する加熱搖動試験装置２０は図８に示す構成とされている。これは自動車等に搭載されたのちの実働状態を再現したものであり、上流側の排気管Ｐ１は加熱搖動試験装置２０の支持台２３に設けられた二箇所の上流側排気管固定部２４によって固定されており、下流側の排気管Ｐ２のみが搖動試験機２１に取り付けられて上下に搖動するようになっている。したがって、フランジＦ１、Ｆ２は上下方向に交番荷重を繰り返し受けることになるので、図８において上方に下流側の排気管Ｐ２が持ち上げられる際には、フランジＦ２の上側部分がフランジＦ１に向けて押し付けられて圧縮され、反対にフランジＦ２の下側部分はフランジＦ１に対して離れる方向に解放される。また、図８において下方側に下流側の排気管Ｐ２が引き下げられる際には、フランジＦ２の上側部分はフランジＦ１に対して離れる方向に解放され、反対にフランジＦ２の下側部分はフランジＦ１に向けて押し付けられて圧縮される。上記交番荷重により引き起こされるフランジＦ２の開放は、フランジＦ１、Ｆ２の間の「口開き現象」を生じ、フランジＦ２の圧縮はフランジＦ１、Ｆ２の間の「口閉じ現象」を生じ、管端部Ｐ３を介してフランジＦ１、Ｆ２に装着されている排気ガスシール用リングガスケット１に交番荷重となって作用することになる。その結果、口開き現象が発生する部分では、フランジＦ１、Ｆ２の締め付け力が弱まることで排気ガスシール用リングガスケット１の圧縮力が弱まり、内部の芯金２の復元力によって被覆材３にはその表面を拡張させるような力が働くことになると考えられる。反対に、口開き現象から口閉じ現象に移行すると、フランジＦ１、Ｆ２の締め付け力が強まることで内部の芯金２の圧縮力も強まり、芯金２及び被覆材３は収縮し、やや拡張ぎみであった被覆材３は相対的に被覆材３の外側への反発力が小さい合口２ａの部分の隙間箇所に押し込まれる力となって作用することになると考えられる。さらに、口開き現象と口閉じ現象の長期的な繰り返しによる加熱作用も加わって被覆材３の耐力が低下することから、長期的な時間経過とともに、排気ガスシール用リングガスケット１の被覆材３の表面にシワやクラックが発生すると考えられる。特に、図４に示すように、芯金２の合口２ａのカット角度Ｄｒが周方向に垂直である場合には、口開き現象から口閉じ現象に移行する際に、圧縮力が合口２ａの合口の隙間Ｄｗの部分（図３のＤｗの部分）の円周方向断面の一点（周方向に垂直な周囲一点）に集中するので、被覆材３の表面にシワやクラックが発生し易いと考えられる。

【0072】

上記を鑑み、発明者は、合口２ａのカット角度Ｄｒを、芯金２の周方向に対して９０度以下の角度で傾斜させ、口開き現象から口閉じ現象に移行する際に合口２ａの隙間Ｄｗの部分において被覆材３に加えられる圧縮力（押込み力）を、合口２ａの隙間Ｄｗの部分の円周方向断面の一点に集中させずに分散させることで、被覆材３のシワ及びクラックを防止することができると考えた。そして、図９に示す変形例に係る排気ガスシール用リングガスケット１と同一の構成を有する実施例ＭＪ１～ＭＪ１７の排気ガスシール用リングガスケットと、比較例ＭＣ１～ＭＣ８の排気ガスシール用リングガスケットとを製作して、被覆材３のシワ及びクラックを防止できるか否かを確認する試験を行った。

【0073】

実施例ＭＪ１～ＭＪ１７及び比較例ＭＣ１～ＭＣ８における、芯金２の合口２ａの隙間Ｄｗ、芯金２の断面硬度ＨＶ及び合口２ａのカット角度Ｄｒは、表１に示す通りである。

【0074】

【表5】

【0075】

ここで、上記実施例ＭＪ１～ＭＪ１７は本願の請求項１に係る発明及び請求項２に係る発明の両方の発明の実施例に相当するものであり、上記比較例ＭＣ１～ＭＣ４は本願の請求項１に係る発明の実施例に相当するが本願の請求項２に係る発明の実施例には相当しないために請求項２に係る発明の実施例に対して比較例となるものであり、上記比較例ＭＣ５～ＭＣ８は本願の請求項１に係る発明及び請求項２に係る発明の何れの発明の実施例にも相当しないものである。

【0076】

先ず発明者は、合口２ａのカット角度Ｄｒを、芯金２の周方向に垂直ではなく、芯金２の周方向に対して９０度以下の角度で傾斜させた場合の効果を確認するために、実施例ＭＪ４～ＭＪ６及び比較例ＭＣ１～ＭＣ８について、図８に示す加熱搖動試験装置２０を用いて上記と同様の加熱搖動試験すなわちガスシール限界圧力試験を行った。

【0077】

ここで、実施例ＭＪ４～ＭＪ６及び比較例ＭＣ１～ＭＣ８は、何れも、芯金２の断面硬度ＨＶが１４２のものであるが、合口２ａの隙間Ｄｗないし芯金２の周方向に対する合口２ａのカット角度Ｄｒが互いに相違している。具体的には、実施例ＭＪ４では、合口２ａの隙間Ｄｗは１．０ｍｍ、カット角度Ｄｒは３０度であり、実施例ＭＪ５では、合口２ａの隙間Ｄｗは１．０ｍｍ、カット角度Ｄｒは４５度であり、実施例ＭＪ６では、合口２ａの隙間Ｄｗは１．０ｍｍ、カット角度Ｄｒは６０度である。また、比較例ＭＣ１では、合口２ａの隙間Ｄｗは０．５ｍｍ、カット角度Ｄｒは１５度であり、比較例ＭＣ２では、合口２ａの隙間Ｄｗは０．５ｍｍ、カット角度Ｄｒは８５度であり、比較例ＭＣ３では、合口２ａの隙間Ｄｗは１．０ｍｍ、カット角度Ｄｒは１５度であり、比較例ＭＣ４では、合口２ａの隙間Ｄｗは１．０ｍｍ、カット角度Ｄｒは８５度であり、比較例ＭＣ５では、合口２ａの隙間Ｄｗは２．５ｍｍ、カット角度Ｄｒは１５度であり、比較例ＭＣ６では、合口２ａの隙間Ｄｗは２．５ｍｍ、カット角度Ｄｒは８５度であり、比較例ＭＣ７では、合口２ａの隙間Ｄｗは２．５ｍｍ、カット角度Ｄｒは３０度であり、比較例ＭＣ８では、合口２ａの隙間Ｄｗは２．５ｍｍ、カット角度Ｄｒは６０度である。

【0078】

発明者は、第一段階として、実施例ＭＪ４～ＭＪ６及び比較例ＭＣ１～ＭＣ８に対して、搖動回数を２００万回に設定して加熱搖動試験を行い、規定回数終了後、ガスリーク量を測定せずに、搖動試験機２１を下流側の排気管Ｐ２から取り外してフランジＦ１、Ｆ２の締付けボルトＢを緩め、実施例ＭＪ４～ＭＪ６及び比較例ＭＣ１～ＭＣ８を取り外して、目視にて被覆材３の表面のシワやクラックの有無を確認した。

【0079】

その結果、表５に示すように、芯金２の断面硬度ＨＶが１４２、合口２ａの隙間Ｄｗが１．０ｍｍであり、合口２ａのカット角度Ｄｒが３０度、４５度、６０度の３種類の実施例ＭＪ４～ＭＪ６では、２００万回の加熱搖動試験の終了後において、被覆材３の表面にシワやクラックは確認されなかった（表５中で○の評価）。また、実施例ＭＪ４～ＭＪ６では、２００万回、３００万回、４００万回、７００万回の搖動を終えた後においても、ガスリーク量は５０ｃｃ／ｍｉｎ以下であった。このことから、芯金２の周方向に対する合口２ａのカット角度Ｄｒを３０度～６０度の範囲とすれば、ガスリーク量の急激な変化に影響するシワやクラックの防止に効果があることが確認された。

【0080】

これに対し、比較例ＭＣ１、ＭＣ３及びＭＣ５では、表５に示すように、２００万回の加熱搖動試験の終了後において、被覆材３の表面にシワが確認され（表５中で×の評価）、比較例ＭＣ２、ＭＣ４及びＭＣ６では、２００万回の加熱搖動試験の終了後において、被覆材３の表面にシワ及び微小なクラックが確認された（表５中で×の評価）。このことから、少なくとも合口２ａのカット角度Ｄｒを１５度ないし８５度とした比較例ＭＣ１～ＭＣ６では、合口２ａのカット角度Ｄｒを周方向に垂直（９０度）としたものと大差なく、シワやクラックへの防止効果が無いことが確認された。すなわち、合口２ａのカット角度Ｄｒが垂直に近い１５度や水平に近い８５度とした場合では、合口２ａの隙間Ｄｗの大小に関係なくガスリーク量の急激な変化を止められないことが解った。

【0081】

比較例ＭＣ７、ＭＣ８は、比較例ＭＣ５、ＭＣ６の結果を踏まえて、合口の角度Ｄｒを３０度及び６０度に設定したものであるが、比較例ＭＣ７、ＭＣ８についても、比較例ＭＣ５、ＭＣ６と同様に、２００万回の加熱搖動試験の終了後において、被覆材３の表面にシワ及び微小なクラックが確認された（表５中で×の評価）。すなわち、合口２ａの隙間Ｄｗを２.５ｍｍとした場合では、実施例ＭＪ４～ＭＪ６において有効であると確認されたように、合口２ａのカット角度Ｄｒを３０度～６０度の範囲にを設定しても、シワやクラックを防止する効果が発揮されないことが解った。

【0082】

なお、比較例ＭＣ１～ＭＣ８については、２００万回の加熱搖動試験の終了後において被覆材３の表面にシワないし微小なクラックが確認されたので、ガスリーク量の測定は行っていない。

【0083】

次に、上記の試験結果を踏まえ、合口２ａのカット角度Ｄｒを３０～６０度の範囲内としつつ、芯金２の断面硬度（周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さ）ＨＶ及び合口２ａの隙間Ｄｗを本発明の範囲内において種々変更した場合であっても、シワやクラックを防止する効果が得られるか確認するために、上記した実施例ＭＪ４～ＭＪ６に、当該実施例ＭＪ４～ＭＪ６に対して芯金２の断面硬度ＨＶないし合口の隙間Ｄｗを変更した実施例ＭＪ１～ＭＪ３、ＭＪ７～ＭＪ１７を加えた１７種類の実施例について、図８に示す加熱搖動試験装置２０を用いて上記と同様の加熱搖動試験すなわちガスシール限界圧力試験を行った。

【0084】

ここで、実施例ＭＪ１～ＭＪ３は、それぞれ芯金２の断面硬度ＨＶが１４２、合口２ａの隙間Ｄｗが０．５ｍｍであるとともに合口２ａのカット角度Ｄｒがそれぞれ３０度、４５度、６０度のものであり、実施例ＭＪ７～ＭＪ９は、それぞれ芯金２の断面硬度ＨＶが１４２、合口２ａの隙間Ｄｗが２．０ｍｍであるとともに合口２ａのカット角度Ｄｒが、それぞれ３０度、４５度、６０度のものであり、実施例ＭＪ１０、ＭＪ１１は、それぞれ芯金２の断面硬度ＨＶが１７９、合口２ａの隙間Ｄｗが０．５ｍｍであるとともに合口２ａのカット角度Ｄｒが、それぞれ３０度、６０度のものであり、実施例ＭＪ１２、ＭＪ１３は、それぞれ芯金２の断面硬度ＨＶが１２５、合口２ａの隙間Ｄｗが０．５ｍｍであるとともに合口２ａのカット角度Ｄｒが、それぞれ３０度、６０度のものであり、実施例ＭＪ１４、ＭＪ１５は、それぞれ芯金２の断面硬度ＨＶが１７９、合口２ａの隙間Ｄｗが２．０ｍｍであるとともに合口２ａのカット角度Ｄｒが、それぞれ３０度、６０度のものであり、実施例ＭＪ１６、ＭＪ１７は、それぞれ芯金２の断面硬度ＨＶが１２５、合口２ａの隙間Ｄｗが２．０ｍｍであるとともに合口２ａのカット角度Ｄｒが、それぞれ３０度、６０度のものである。

【0085】

上記実施例ＭＪ１～ＭＪ１７に対して、搖動回数を２００万回に設定して加熱搖動試験を行い、規定回数終了毎に、ガスリーク量を測定せずに、搖動試験機２１を下流側の排気管Ｐ２から取り外してフランジＦ１、Ｆ２の締付けボルトＢを緩め、実施例ＭＪ１～ＭＪ１７を取り外して、目視にて被覆材３の表面のシワやクラックの有無を確認した。

【0086】

その結果、表５に示すように、実施例ＭＪ１～ＭＪ１７の何れにおいても、２００万回の加熱搖動試験の終了後において、被覆材３の表面にシワやクラックは確認されなかった（表５中で○の評価）。したがって、芯金２の周方向に垂直な断面におけるビッカース硬さが１７９ＨＶ～１２５ＨＶであり、芯金２の合口２ａの隙間Ｄｗが０．５ｍｍ～２．０ｍｍである本実施の形態の排気ガスシール用リングガスケット１において、合口２ａのカット角度Ｄｒを、芯金２の周方向に対して３０度～６０度の範囲とすることで、搖動回数が１００万回を超えるような場合においてシワやクラックを防止する効果があることが確認された。

【0087】

また、表５に示すように、実施例ＭＪ１～ＭＪ１７では、２００万回、３００万回、４００万回、７００万回の搖動を終えた後におけるガスリーク量は、何れも５０ｃｃ／ｍｉｎ以下であり、極めて安定したシール性能を得られることが確認された。

【0088】

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0089】

１ 排気ガスシール用リングガスケット
２ 芯金
２ａ 合口
３ 被覆材
３ａ オーバーラップ部
１０ シール限界圧力試験装置
１１ 端部シールユニット
１２ 加圧ガス供給パイプ
１３ フローメータ
１４ シムプレート
２０ 加熱搖動試験装置
２１ 搖動試験機
２２ 下流側排気管固定部
２３ 支持台
２４ 上流側排気管固定部
２５ プロパンガスバーナ
２６ 温度センサ
１００ 従来の排気ガスシール用リングガスケット
１０１ 芯材
１０１ａ 高耐熱材
１０２ 被覆材
１０２ａ オーバーラップ部
１０３ 補強材
Ｐ１ 上流側の排気管
Ｐ２ 下流側の排気管
Ｕ１ 上流側の継手部
Ｕ２ 下流側の継手部
Ｇ 排気ガスシール用リングガスケット
Ｐ３ 管端部
Ｆ１ フランジ
Ｆ２ フランジ
Ｂ 締付けボルト
Ｎ 締付けナット
Ｒ１ 湾曲部
Ｒ２ 湾曲部
Ｈ シールポケット
Ｄｒ カット角度
Ｄｗ 合口の隙間
ＭＰ 測定点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】