特許 7661335 ガスケットの管理方法、システムおよびプログラム

(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】2025-04-04

(45)【発行日】2025-04-14

(54)【発明の名称】ガスケットの管理方法、システムおよびプログラム

(51)【国際特許分類】

   F16J 15/00 20060101AFI20250407BHJP

   F16J 15/06 20060101ALI20250407BHJP

   G01L 5/00 20060101ALI20250407BHJP

【ＦＩ】

F16J15/00 E

F16J15/06 P

G01L5/00 103A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022535332

(86)(22)【出願日】2021-07-06

(86)【国際出願番号】 JP2021025406

(87)【国際公開番号】W WO2022009864

(87)【国際公開日】2022-01-13

【審査請求日】2024-03-13

(31)【優先権主張番号】P 2020117730

(32)【優先日】2020-07-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000229564

【氏名又は名称】株式会社バルカー

(73)【特許権者】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100083725

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100140349

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 継立

(74)【代理人】

【識別番号】100153305

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 卓弥

(74)【代理人】

【識別番号】100206933

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 正樹

(72)【発明者】

【氏名】赤松 淑子

(72)【発明者】

【氏名】戸田 清華

(72)【発明者】

【氏名】高橋 聡美

(72)【発明者】

【氏名】寺崎 正

(72)【発明者】

【氏名】坂田 義太朗

(72)【発明者】

【氏名】菊永 和也

(72)【発明者】

【氏名】江頭 正浩

【審査官】後藤 健志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／００８５８５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－３２９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３３０３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０４０６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １５／００－１５／１４

Ｆ１６Ｌ ２３／０２

Ｆ１６Ｌ ２３／１８－２３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フランジ間に拘束される拘束部と前記拘束部に隣接する非拘束部とを備えたガスケットに荷重を付与する工程と、
前記荷重により前記ガスケットの前記非拘束部の複数個所に設定された形状観測部に生じる形状変化を観測する工程と、
を含み、
前記形状変化を観測する前記工程では、前記形状変化の変化量を検出するひずみセンサを用いて、前記形状観測部における前記ガスケットの周方向の前記形状変化を含む形状情報を取得し、
前記形状情報に基づき前記ガスケットの締付けを管理することを特徴とする、管理方法。

【請求項2】

前記形状変化は、前記ガスケットの少なくとも前記フランジ間の間隔方向の変化、または前記間隔方向と交差方向の変化の何れかまたは双方をさらに含み、
N次微分を施した前記形状情報の変曲点を前記ガスケットの締付け完了の判断基準とすることを特徴とする、請求項１に記載の管理方法。

【請求項3】

フランジ間に拘束されて荷重を受けるガスケットの非拘束部の複数個所に設定された形状観測部に生じる形状変化を計測する計測手段と、
前記形状変化に基づき前記フランジ間の締付けを管理する管理情報を生成する管理サーバと、
前記管理情報を提示する情報提示部と、
を含み、
前記計測手段は、前記形状変化の変化量を検出するひずみセンサであり、前記形状観測部における前記ガスケットの周方向の前記形状変化を含む形状情報を取得し、
前記管理サーバは、前記形状情報に基づき前記フランジ間の締付けを管理することを特徴とする、管理システム。

【請求項4】

コンピュータにより実現するためのプログラムであって、
ガスケットがフランジ間に拘束される拘束部に該フランジ間より荷重を受け、該荷重により前記拘束部に隣接する非拘束部の周縁の複数個所に設定された形状観測部における前記ガスケットの周方向の形状変化を表す形状情報を、前記形状変化の変化量を検出するひずみセンサを用いて取得する機能と、
前記形状情報に基づき前記ガスケットの締付けを管理する管理情報を生成する機能と、
を前記コンピュータで実現するためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、たとえば配管系統の締結などに用いられるガスケットの管理技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスケットの締付けには、ボルトによりフランジに加えられる締付けトルクやボルト軸力値が伝統的に用いられている。締付けトルクやボルト軸力値はフランジ間を締め付けるボルトの締付けに関する情報である。

【0003】

このガスケットの締付けに関し、締付けトルクを把握するため、ガスケットや内部流体の種類に対応する締付け面圧、複数の締付力、ボルトに関する情報などを用いるシステムが知られている（たとえば、特許文献１）。ボルトの締付けに関し、ボルトに発生するひずみをデータ化し、ボルトの締付け状態を視認化することが知られている（たとえば、特許文献２）。また、ガスケット内部に埋設したシート型圧力センサーにより、締結によってガスケットの一部に加わる力を測定するものが知られている（たとえば、特許文献３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１４－２２５２１９号公報

【文献】特開２０１５－１４１３４５号公報

【文献】特許第４６９９９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ガスケットの締付け管理にボルトの締付けトルクや軸力値が用いられる理由は、ボルトがフランジ間を締付ける手段であること、ボルトひずみを計測すればボルトからガスケットに加わる締付け力を容易に把握できること、などがある。

【0006】

しかしながら、ボルト、フランジおよびガスケットの関係を精査した結果、ボルトの締付け力は、フランジに作用しており、ガスケットにはフランジを媒介として間接的に作用しているにすぎない。つまり、フランジはボルトの締付けによる荷重を受け、この荷重がフランジを介してガスケットに作用しているにすぎない。ボルトに作用させたトルク値や軸力値は、フランジの一部に作用している荷重であり、ガスケットに作用する面圧を表すものではない。

【0007】

このため、ガスケットの締付け管理には次のような課題がある。

【0008】

ａ）ボルトから取得したトルク値や軸力値はボルトに関する情報であり、ガスケットが受ける面圧を測定しているとは言えない。

【0009】

ｂ）ガスケットがフランジから受ける面圧から見れば、ボルトのトルク値や軸力値は間接的な情報にすぎず、面圧の目安にすぎない。

【0010】

ｃ）ボルトのトルク値や軸力値はボルトやフランジの締付け状態の影響を受け、この変動傾向を無視できない。

【0011】

トルクレンチやボルト軸力計で測定したトルク値や軸力値でガスケットの面圧を推定した場合、ボルトやフランジの締付け状態の影響を受けると、ガスケットに付与される面圧（＝推定面圧）と、実際にガスケットが受ける面圧（＝実面圧）の関係は、
推定面圧≠実面圧
となる。トルク値や軸力値の測定精度を高めても、推定面圧とガスケットの実面圧が一致しない。ガスケットが受ける面圧を把握することができない。

【0012】

斯かる課題について、発明者は、ガスケットの形状変化がフランジ間から受ける荷重に依存しており、その形状変化を観測することがガスケットの締付け管理上有益であるとの知見を得た。特許文献１～３には斯かる課題の開示や示唆はない。そして、特許文献１～３に開示された構成では斯かる課題を解決することができない。

【0013】

そこで、本開示の目的は上記課題および上記知見に基づき、フランジ間で荷重を受けるガスケットの形状変化を観測し、ガスケットの締付けの管理にその観測結果を用いることにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記目的を達成するため、本開示のガスケットの管理方法の一側面によれば、フランジ間に拘束される拘束部と前記拘束部に隣接する非拘束部とを備えたガスケットに荷重を付与する工程と、前記荷重により前記ガスケットの前記非拘束部の複数個所に設定された形状観測部に生じる形状変化を観測する工程とを含み、前記形状変化を観測する前記工程では、前記形状変化の変化量を検出するひずみセンサを用いて、前記形状観測部における前記ガスケットの周方向の前記形状変化を含む形状情報を取得し、前記形状情報に基づき前記ガスケットの締付けを管理する。

【0015】

この管理方法において、前記形状変化は、前記ガスケットの少なくとも前記フランジ間の間隔方向の変化、または前記間隔方向と交差方向の変化の何れかまたは双方をさらに含み、N次微分を施した前記形状情報の変曲点を前記ガスケットの締付け完了の判断基準とする。

【0016】

上記目的を達成するため、本開示の管理システムの一側面によれば、フランジ間に拘束されて荷重を受けるガスケットの非拘束部の複数個所に設定された形状観測部に生じる形状変化を計測する計測手段と、前記形状変化に基づき前記フランジ間の締付けを管理する管理情報を生成する管理サーバと、前記管理情報を提示する情報提示部とを含み、前記計測手段は、前記形状変化の変化量を検出するひずみセンサであり、前記形状観測部における前記ガスケットの周方向の前記形状変化を含む形状情報を取得し、前記管理サーバは、前記形状情報に基づき前記フランジ間の締付けを管理する。

【0017】

上記目的を達成するため、本開示のプログラムの一側面によれば、コンピュータにより実現するためのプログラムであって、ガスケットがフランジ間に拘束される拘束部に該フランジ間より荷重を受け、該荷重により前記拘束部に隣接する非拘束部の周縁の複数個所に設定された形状観測部における前記ガスケットの周方向の形状変化を表す形状情報を、前記形状変化の変化量を検出するひずみセンサを用いて取得する機能と、前記形状情報に基づき前記ガスケットの締付けを管理する管理情報を生成する機能とを前記コンピュータで実現する。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、次の何れかの効果が得られる。

【0019】

(1) フランジ間で生じるガスケットの形状変化は、ガスケットがフランジ間より受ける荷重、ガスケットの締付け状態を表しており、ガスケットの形状変化を観測すればガスケットの締付けを管理することができる。

【0020】

(2) フランジ間で生じたガスケットの形状変化はフランジ間にあるガスケットの締付け状態やフランジ間の密閉性を表しており、この形状変化をガスケット自体から直に観測すれば締付け状態やフランジ間の密閉性を容易に評価できる。

【0021】

(3) 従前のボルトのトルク値や軸力値による管理に比較し、従事者の技量に依存することなくガスケットの締付け管理精度を高めることができる。

【0022】

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】第１の実施の形態に係るフランジ締結部を示す図である。

【図2】図１のII－II線部の切断端面を示す図である。

【図3】第１の実施の形態に係るガスケット管理システムを示す図である。

【図4】ガスケット管理データベースを示す図である。

【図5】第３の実施の形態に係るガスケット管理システムを示す図である。

【図6】Ａは実施例１に係るガスケットを示す図であり、Ｂはガスケットに対する形状観測部の一例を示す図である。

【図7】実施例１に係るガスケットにおける荷重に対する形状変化を示す図である。

【図8】Ａは実施例２に係るガスケットを示す図であり、Ｂはガスケットのアウターカットを示す斜視図であり、Ｃはアウターカットに表れる形状変化を示す図である。

【図9】実施例２に係るアウターカットにおける荷重に対する形状変化を示す図である。

【図10】Ａは実施例３に係るガスケットを示す図であり、Ｂはインナーカットを説明するための斜視図であり、Ｃはインナーカットに表れる形状変化を示す図である。

【図11】実施例３に係るガスケットにおける荷重に対する形状変化を示す図である。

【図12】実施例４に係るガスケットの形状観測の一例を示す図である。

【図13】実施例４に係る形状観測例であって、Ａは外径側と内径側の形状変化を示す図であり、Ｂは周方向と径方向の形状変化を示す図である。

【図14】Ａは実施例５に係るガスケットの形状を示す図であり、Ｂは荷重付加前の状態例を示す図であり、Ｃは所定値の荷重を付加した場合の状態例を示す図である。

【図15】実施例５に係る形状観測例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係るフランジ締結部２を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本開示が限定されるものではない。図１では一例としてフランジ締結部２の中心でＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を記載している。
このフランジ締結部２はＺ軸方向に管路４－１、管路４－２を配置している。管路４－１には管路４－２との締結手段としてフランジ６－１が形成されている。管路４－２には管路４－１との締結手段としてフランジ６－２が形成されている。

【0025】

フランジ６－１、６－２間にはガスケット８が配置されている。フランジ６－１、６－２は所定の角度間隔（たとえば、４５度）で複数のボルト１０を貫通させ、各ボルト１０とナット１２で締結している。
ガスケット８は、フランジ６－１、６－２間の封止部材であって、たとえば、ＰＴＦＥ（Polytetrafluoroethylene）と充填材を配合したシートガスケットである。このガスケット８はＰＴＦＥ以外の樹脂やゴムを用いたガスケットでもよい。また、ガスケット８は、金属材料で構成されたものや、金属材料とセラミック、耐熱性の繊維材、その他の材料などを組み合わせたものであってもよい。さらに、ガスケット８は、うず巻き形のガスケット８０（図５）や、平板状のガスケットの表面にＰＴＦＥや黒鉛などのシートが貼付けられたもの、ガスケット表面に溝が形成されたり外縁部分に鍔部を備えたカンプロファイルガスケットなどが含まれる。

【0026】

このガスケット８には、内周側に拘束部８－１、外周側に非拘束部８－２が設定されている。拘束部８－１は、フランジ６－１、６－２の間に挟まれて拘束され、フランジ６－１、６－２との接触部であって、フランジ６－１、６－２より荷重Ｆを受ける領域である。この荷重Ｆは各ボルト１０とナット１２による締付け荷重である。

【0027】

非拘束部８－２は拘束部８－１と一体であるとともに、フランジ６－１、６－２の拘束を受けず、ガスケット８の周縁側の領域である。つまり、非拘束部８－２はフランジ６－１、６－２と非接触であり、フランジ６－１、６－２に拘束されておらず、フランジ６－１、６－２より荷重Ｆを受けない領域である。

【0028】

そして、非拘束部８－２には複数の形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４が設定されている。各形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４は、拘束部８－１が受ける荷重Ｆにより非拘束部８－２に現れる形状変化を観測するための領域である。この第１の実施の形態ではＸ軸およびＹ軸が成す観測面を想定し、９０度間隔で設定された角度位置に任意幅の形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４が配置されている。

【0029】

＜図１のII－II線切断端面＞
図２は、図１のII－II線部の切断端面を示している。拘束部８－１は、フランジ６－１、６－２の各ガスケット座１６の間に挟まれて拘束されている。これに対し、非拘束部８－２はフランジ６－１、６－２間の隙間１８に突出している。ガスケット８の端部は、拘束部８－１が荷重Ｆを受けると、この荷重に対するひずみが非拘束部８－２に形状変化として現れる自由端であり、片持ち梁を構成している。

【0030】

＜非拘束部８－２に現れる形状変化の観測＞
フランジ６－１、６－２間を締結するため、ボルト１０およびナット１２を締付けると、ガスケット８の拘束部８－１はフランジ６－１、６－２間より荷重Ｆを受ける。

【0031】

この荷重Ｆを受けたガスケット８には拘束部８－１にひずみを生じ、このひずみが非拘束部８－２に形状変化を生じさせる。この形状変化は荷重Ｆに応じた変化量である。

【0032】

この形状変化は荷重Ｆの大きさや作用方向によって変化する。この形状変化にはフランジ６－１、６－２の間隔方向（Ｚ軸方向）、この間隔方向に対する交差方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向）の変化が含まれる。第１の実施の形態のガスケット８の形状変化では、ガスケット８の厚さ方向、径方向または周方向の変化が含まれる。

【0033】

＜ガスケット８の管理工程＞
ガスケット８の管理工程は本開示の管理方法の一例である。この管理工程には拘束部８－１および非拘束部８－２の生成工程Ｓ１、荷重Ｆの付与工程Ｓ２、形状情報の取得工程Ｓ３、形状情報などの提示工程Ｓ４を含んでいる。各工程に付したＳ１～Ｓ４は、各工程の順序であり、引用する用語も便宜上使用したにすぎない。

【0034】

拘束部８－１および非拘束部８－２の生成工程Ｓ１： ガスケット８がフランジ６－１、６－２間に設置されると、フランジ６－１、６－２と接するガスケット８の部分が拘束部８－１となり、フランジ６－１、６－２に接しないガスケット８の部分が非拘束部８－２になる。つまり、ガスケット８の拘束部８－１および非拘束部８－２は、フランジ６－１、６－２間に設置されることにより生成される。

【0035】

荷重Ｆの付与工程Ｓ２： ガスケット８は、フランジ６－１、６－２により拘束される拘束部８－１に対し、フランジ６－１、６－２の締付けにより荷重Ｆが付与される。この荷重Ｆに応動し、拘束部８－１のひずみによって非拘束部８－２に形状変化を生じる。

【0036】

形状情報の取得工程Ｓ３： 管理サーバ２４（図３）は、非拘束部８－２に現れる形状変化を含む形状情報を取得する。

【0037】

形状情報などの提示工程Ｓ４： 管理サーバ２４は、形状情報を含む提示情報を生成し、情報提示部２６（図３）により提示する。
なお、形状情報の取得工程Ｓ３で取得した形状情報にＮ次微分（多段階微分）を施し、形状情報の変化点を際立たせる処理を行ってもよい。この処理結果を提示工程Ｓ４で提示情報に反映させれば、形状情報の変化点を明確化できる。

【0038】

＜ガスケット管理システム２０＞
図３は、第１の実施の形態に係るガスケット管理システム２０を示している。このガスケット管理システム２０は既述の管理工程を情報処理により実行するためのシステムである。図３に示す構成は一例であり、本開示が斯かる構成に限定されるものではない。図３において、図２と同一部分には同一符号を付してある。
このガスケット管理システム２０はひずみセンサ２２、管理サーバ２４および情報提示部２６を備える。

【0039】

ひずみセンサ２２は、非拘束部８－２に設定した形状観測部１４から形状変化を計測する計測手段の一例であり、形状観測部１４に生じた形状変化の変化量を表す検出信号を出力する。このひずみセンサ２２には形状変化を検出して電気信号に変換する機器としてレーザー変位計、カメラなどを用いてもよい。

【0040】

レーザー変位計は、レーザー光を形状観測部１４に当て、形状観測部１４の形状変化を反射光で検出し、変化量を観測する。カメラは、形状観測部１４を撮像し、管理サーバ２４がひずみセンサ２２で検出した形状変化を画素数で検出し、ひずみに相当する形状の変化情報を取得する。

【0041】

管理サーバ２４は通信機能を備えるコンピュータで構成される。この管理サーバ２４は、プロセッサ２８、記憶部３０、入出力（Ｉ／Ｏ）部３２、通信部３４を備える。プロセッサ２８は記憶部３０にあるＯＳ（Operating System）や管理プログラムを実行し、ガスケット管理のための情報処理を行う。記憶部３０にはＯＳや管理プログラムを格納する記憶媒体を含む。この記憶部３０にはガスケット管理データベース（ＤＢ）３６（図４）が格納される。通信部３４はプロセッサ２８の制御により、図示していない管理端末と連係して情報の入力や提示を行う。管理端末は、形状情報の取得、ガスケット管理ＤＢ３６の書込みや読取りなどにも活用される。

【0042】

また、情報提示部２６は管理サーバ２４の制御により、形状変化を表す変化情報に関係付けられた荷重情報や判定情報を含む管理情報を提示する。

【0043】

＜管理サーバ２４の情報処理＞
管理サーバ２４の情報処理には、
ａ）ひずみセンサ２２の検出出力の取込み処理
ｂ）非拘束部８－２の形状変化を含むガスケット８の形状情報の取得
ｃ）情報提示部２６による情報の提示
などの処理が含まれる。

【0044】

＜ガスケット管理ＤＢ３６＞
図４は、ガスケット管理ＤＢ３６の一例を示している。このガスケット管理ＤＢ３６には、ガスケット管理ファイル３８が格納されている。
このガスケット管理ファイル３８には、ガスケットの管理情報の一例として、ガスケット情報部４０、形状検出情報部４１、時間情報部４２、荷重情報部４４、ひずみセンサ情報部４６、検出情報部４８、履歴情報部５０が設定されている。

【0045】

ガスケット情報部４０には、ガスケット８の識別情報の他、ガスケット８を特定するための仕様情報が格納される。

【0046】

形状検出情報部４１には、形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４に関する情報たとえば、実施例１（図６）、実施例２（図８）、実施例３（図１０）などの形態、配置位置などの形状観測部情報が格納される。

【0047】

時間情報部４２には観測日時など、時間情報が格納される。

【0048】

荷重情報部４４には、ボルト１０の締め付けによりフランジ６－１、６－２間に加えられる荷重Ｆ、その負荷条件などの荷重情報が格納される。

【0049】

ひずみセンサ情報部４６には、形状変化を観測するセンサの種別などが格納される。

【0050】

検出情報部４８には、形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４からひずみセンサ２２が取得した検出値が格納される。

【0051】

履歴情報部５０には、形状変化や荷重などの観測や情報提示などの履歴情報が格納される。

【0052】

＜第１の実施の形態の効果＞
この第１の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。

【0053】

(1) ガスケット８の形状変化は、ガスケット８がフランジ６－１、６－２間より受ける荷重によって生じ、ガスケット８の締付け状態を表している。そこで、ガスケット８の形状観測部１４によりその形状変化を観測することでガスケット８の締付け状態を把握し、締付け状態を管理できる。

【0054】

(2) ガスケット８の形状変化はフランジ６－１、６－２間にあるガスケット８によるフランジ６－１、６－２間の密閉性を表しており、この形状変化をガスケット自体から直に観測すれば、フランジ６－１、６－２間の密閉性を容易に評価することができる。

【0055】

(3) 従前のボルトのトルク値や軸力値による管理に比較し、従事者の技量に依存することなくガスケット８の締付け管理精度を高めることができる。

【0056】

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態に係るガスケット８の管理方法は、第１の実施の形態の管理方法にさらに、変曲点情報による推定工程Ｓ５を含んでいる。
変曲点情報による推定工程Ｓ５では、形状情報が特定の荷重Ｆによる形状変化の変曲点情報を含み、管理サーバ２４は、該変曲点からガスケット８に付与すべき荷重Ｆを算定できる。

【0057】

変曲点はガスケット８のたとえば、周方向の形状変化が大きく変化する状態を表し、極小点を含む。極小点は形状変化の変化方向が変わる点であり、たとえば、圧縮状態から伸長（引張）状態、または伸長（引張）状態から圧縮状態への移行点である。

【0058】

＜第２の実施の形態の効果＞
第２の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。

【0059】

(1) 形状情報から形状変化の特異情報として変曲点情報を取得できる。

【0060】

(2) この変曲点情報をガスケット８に付加すべき荷重Ｆに対応付けることにより、形状情報から変曲点情報を確認することで、ガスケット８に対する荷重の最適化を実現できる。

【0061】

(3) ガスケット８に対する荷重設定や荷重調整を容易化できる。

【0062】

〔第３の実施の形態〕
図５は、第３の実施の形態に係るガスケット管理システム２０を示している。
図５に示す構成は一例であり、本開示の技術が斯かる構成に限定されるものではない。

【0063】

このガスケット管理システム２０は、フランジ６－１、６－２間に配置されており、フランジ６－１、６－２から受けた荷重Ｆによる形状変化の観測対象として、うず巻き形のガスケット８０が用いられる。このガスケット８０は、たとえば図５に示すように、径の異なる複数の部材が同軸上に配置された積層体であって、外輪８０１、ガスケット本体８０２、内輪８０３を備える。

【0064】

外輪８０１、内輪８０３は、たとえばステンレスや炭素鋼やチタンなどの金属材料が用いられており、所定厚さの円環またはそれに近い形状に形成されている。

【0065】

ガスケット本体８０２は、たとえば金属材料で形成された薄板状の部材と、黒鉛やフッ素樹脂などの緩衝材（フィラー）の積層体を外輪８０１の内壁面と内輪８０３の外壁面との間でうず巻き状に巻回して構成されている。ガスケット本体８０２を構成する積層体は、たとえば断面が「Ｖ」形状、またはそれに近い波形に形成されている。この積層体は、たとえば端面が外輪８０１、内輪８０３に対してスポット溶接によって固着している。

【0066】

ガスケット８０には、たとえばフランジ締結部２において、内輪８０３のみまたは内輪８０３とガスケット本体８０２の一部または全部、外輪８０１の一部がガスケット座１６（図２）と当接して荷重Ｆを受ける拘束部８－１となればよい。つまり、ガスケット８０は、外輪８０１の一部または全部が非拘束部８－２となる。ガスケット８０は、フランジ６－１、６－２からの荷重Ｆに応じてガスケット本体８０２が変形するとともに、この変形を受けて外輪８０１にひずみが生じる。

【0067】

このガスケット管理システム２０では、たとえば非拘束部８－２である外輪８０１の一部に形状観測部１４を設定し、この外輪８０１に生じるひずみなどの形状変化をひずみセンサ２２によって計測する。そしてガスケット管理システム２０は、形状変化の変化量を利用してガスケット８０に付加される荷重Ｆやガスケットの締付け状態を把握する。ガスケット８０の締付け状態の管理処理については、上記実施形態と同様の処理を行えばよい。

【0068】

＜第３の実施の形態の効果＞
第３の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。

【0069】

(1) 第１の実施の形態および第２の実施の形態と同様の効果が得られる。

【0070】

(2) うず巻き形のガスケット８０を用いる場合でも、フランジ６－１、６－２との非拘束部８－２の形状変化を計測することで締付け状態を把握することができる。

【実施例】

【0071】

＜実施例１＞
図６のＡは、実施例１に係るガスケット８を示している。この実施例１では、拘束部８－１および非拘束部８－２が同一幅またはほぼ同一幅で同心円状に設定されている。拘束部８－１はガスケット８上の同一平面であり、既述のフランジ６－１、６－２のガスケット座１６との当接部分として自動的に決定される領域でよく、非拘束部８－２はガスケット座１６から外れた領域とすればよい。

【0072】

図６のＢは、複数の形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４を配置したガスケット８を示している。各形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４は非拘束部８－２に中心角度９０度の角度間隔で配置されている。θは形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４が設定される角度範囲を示している。各形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４の配置位置は、ボルト１０の配置位置に重ならない位置に設定してよいが、これに限定されない。

【0073】

図７は、横軸に荷重〔ｋＮ〕、縦軸にひずみ（形状変化）を取り、角度＝０（ｄｅｇ）、４５（ｄｅｇ）、９０（ｄｅｇ）をパラメータとし、実施例１に係るガスケット８に現れる形状変化をひずみセンサ２２で計測した計測値で示している。

【0074】

ｍ１は０（ｄｅｇ）方向（＝ガスケット８の円周方向）のガスケット８の変形、ｍ２は４５（ｄｅｇ）方向のガスケット８の変形、ｍ３は９０（ｄｅｇ）方向（＝ガスケット８の厚さ方向）の変形を示している。

【0075】

このようにフランジ６－１、６－２から拘束部８－１が荷重Ｆを受けると、非拘束部８－２には荷重Ｆに応じた形状変化を生じる。
この形状変化には変曲点が生じており、ガスケット８に加える荷重Ｆと、形状変化の変曲点の関係から最適な荷重Ｆを特定し、初期締結完了の判断情報に利用できる。

【0076】

＜実施例２＞
図８のＡは、実施例２に係るガスケット８を示している。この実施例２では、実施例１と同様に、拘束部８－１および非拘束部８－２が同一幅またはほぼ同一幅で同心円状に設定されている。

【0077】

非拘束部８－２には各形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４にアウターカット５４が形成されている。このアウターカット５４は、ガスケット８の非拘束部８－２の最外縁部に形成され、一部に非閉鎖部を持つ切欠き形状である。

【0078】

実施例２では、ガスケット８に複数のアウターカット５４が形成されており、各アウターカット５４は非拘束部８－２に中心角度９０度の角度間隔で配置されている。

【0079】

このアウターカット５４はたとえば、図８のＢに示すように、ガスケット８の周囲面から中心方向に向かって一定の長さＬ１だけ切り込まれた一定幅Ｗ１の溝であり、ガスケット８の上下面に貫通している。つまり、アウターカット５４は、ガスケット８の内側に垂直面部５６、一定幅Ｗ１で対向する平行面部５８、６０を有する。

【0080】

このようなアウターカット５４を備えるガスケット８の拘束部８－１にフランジ６－１、６－２から荷重Ｆが加わると、図８のＣに示すように、荷重Ｆに応じて、垂直面部５６は矢印ａで示すように広がるとともに周縁方向に変位する。また、各平行面部５８、６０は、矢印ｂ、ｃで示すように周縁方向に拡開する。このとき、ガスケット８の縁面は矢印ｄで示すように、外側に伸出する。

【0081】

このような形状変化は、ひずみセンサ２２で容易に検出することができる。なお、アウターカット５４の空間部分に金属や樹脂などのセンサ部材を設置し、このセンサ部材からアウターカット５４の形状変化を取り出してもよい。

【0082】

図９は、横軸に荷重〔ｋＮ〕、縦軸にアウターカット５４の開き幅（形状変化）〔ｍｍ〕を取り、実施例２に係るガスケット８に現れる形状変化と荷重の関係を示している。同様に、表１はアウターカット５４の開き幅Ｗ２と荷重Ｆの関係を示している。

【0083】

【表1】

【0084】

フランジ６－１、６－２から拘束部８－１が荷重Ｆを受け、拘束部８－１の荷重Ｆが増加すると、その荷重Ｆに対する形状変化を表すアウターカット５４の開き幅Ｗ２が増大する。この形状変化には変曲点が生じている。したがって、実施例２を用いる場合には形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４に現れる形状変化の変曲点をターゲットにすれば、形状変化と荷重Ｆとの関係を特定することができる。

【0085】

＜実施例３＞
図１０のＡは、実施例３に係るガスケット８を示している。この実施例３では、実施例１、２と同様に、拘束部８－１および非拘束部８－２が同一幅またはほぼ同一幅で同心円状に設定されている。

【0086】

非拘束部８－２には各形状観測部１４－１、１４－２、１４－３、１４－４にインナーカット６２が形成されている。このインナーカット６２は、ガスケット８の非拘束部８－２内に形成された貫通口部である。

【0087】

各インナーカット６２は非拘束部８－２に中心角度９０度の角度間隔で配置されているが、これに限定されない。

【0088】

このインナーカット６２は図１０のＢに示すように、ガスケット８の周縁部と同心円状で一定幅Ｗ３の円弧状の溝部であり、ガスケット８の上下面に貫通している。つまり、インナーカット６２は、ガスケット８の内側に垂直面部６４、６６、一定の長さＬ２および幅Ｗ３で対向する同心円状の円弧部６８、７０を有する。

【0089】

このようなインナーカット６２を備えるガスケット８の拘束部８－１にフランジ６－１、６－２から荷重Ｆが加わると、図１０のＣに示すように、荷重Ｆに応じて、矢印ｅ、ｆで示すように、各円弧部６８、７０の距離が縮まり、ガスケット８の縁面は矢印ｇで示すように、外側に伸出する。このような形状変化は、ひずみセンサ２２で容易に検出することができる。

【0090】

なお、インナーカット６２の空間部分に金属や樹脂などのセンサ部材を設置し、このセンサ部材からインナーカット６２の形状変化を取り出してもよい。

【0091】

図１１は、横軸に荷重〔ｋＮ〕、縦軸にインナーカット６２のひずみ（形状変化）を取り、実施例３に係るガスケット８に現れる形状変化と荷重の関係を示している。

【0092】

フランジ６－１、６－２から拘束部８－１が荷重Ｆを受け、拘束部８－１に対する荷重Ｆが増加すると、その荷重Ｆの変化を表すインナーカット６２の形状が変化する。この形状変化には変曲点に含まれる極小点が生じており、この実施例３においても、斯かる極小点をターゲットにして形状変化と荷重Ｆの関係を特定することができる。この極小点は、既述したように、ガスケット８の非拘束部８－２に現れる形状変化の変化方向が変わる点であり、つまり、インナーカット６２が圧縮状態から伸長（引張）状態、または伸長（引張）状態から圧縮状態への移行点である。

【0093】

したがって、実施例３によれば、荷重Ｆと形状変化の関係では、周方向の形状変化によって極小点が顕著に現れるが、極小点＝変曲点の場合もある。また、周方向の形状変化によって極小点ではなく、つまり、周方向の形状変化が大きく変化する変曲点が生じる場合もある。

【0094】

＜形状情報の変曲点の検出および締付け基準＞
実施例１、実施例２、実施例３に示すように、特定の荷重Ｆに対応する形状情報に変曲点を生成させることができる。これにより、フランジ６－１、６－２の締付け時、形状情報の変曲点から特定の荷重Ｆを推測でき、締付け完了の判断基準とすることができる。

【0095】

＜実施例１、２、３の比較＞

【0096】

【表2】

【0097】

表２は、実施例１（＝アウターカット５４およびインナーカット６２：なし）、実施例２（＝アウターカット５４）、実施例３（＝インナーカット６２）について、形状、その形状変化、変曲点を示している。

【0098】

実施例１は、アウターカット５４およびインナーカット６２を加工していない。
実施例２は、幅Ｗ１＝１ｍｍ、長さＬ１＝３ｍｍのアウターカット５４を形成した。
実施例３－１は、インナーカット６２について、幅Ｗ３＝１ｍｍ、長さＬ２＝３０ｍｍに設定した。
実施例３－２は、幅Ｗ３＝２ｍｍ、長さＬ２＝３０ｍｍに設定した。
実施例３－３は、幅Ｗ３＝１ｍｍ、長さＬ２＝５０ｍｍに設定した。

【0099】

実施例１では周方向の形状変化から変曲点荷重＝１４０ｋＮが得られ、極小点荷重は得られていない。
実施例２では周方向の形状変化から変曲点荷重＝１２５ｋＮが得られ、極小点荷重は得られていない。
実施例３－１では周方向の形状変化から変曲点荷重＝１３５ｋＮが得られ、極小点荷重＝１３５ｋＮが得られた。
実施例３－２では周方向の形状変化から変曲点荷重＝１１５ｋＮが得られ、極小点荷重＝１１５ｋＮが得られた。
実施例３－３では周方向の形状変化から変曲点荷重＝１２０ｋＮが得られ、極小点荷重＝１２０ｋＮが得られた。

【0100】

＜実施例１、２、３の効果＞
このような実施例１、２、３から明らかなように、アウターカット５４では側面からカット形状の開き幅Ｗ２を測定することで、適正な荷重Ｆを推定することができる。アウターカット５４を形状検出に用いる場合には、予めガスケット８に加える荷重Ｆごとにアウターカット５４の開き幅Ｗ２を計測し、その開き幅Ｗ２と実測値を比較して荷重Ｆを推定することができる。この推定は、荷重Ｆごとにアウターカット５４の開き幅Ｗ２をデータベース化し、形状変化の実測値との対比で荷重Ｆを容易にしかも正確に算定することができる。

【0101】

インナーカット６２では、フランジ６－１、６－２に荷重Ｆを受け、貫通孔状のインナーカット６２の内壁面が閉じること（接触し）で顕著な変化が得られる。

【0102】

このような形状変化の監視や計測ではトルク管理やボルト軸力の測定と異なり、非拘束部８－２の形状変化（実施例１）、アウターカット５４の形状変化（実施例２）、インナーカット６２の形状変化（実施例３）を計測し、ガスケット８から荷重Ｆを表す変化を取得できる。このため、ボルト１０やフランジ６－１、６－２の影響を受けることなく、フランジ６－１、６－２に加えられる荷重Ｆをガスケット８の形状変化から推定できる。

【0103】

アウターカット５４やインナーカット６２の加工形状について、ガスケット８も様々な口径や厚さに対応できることが確認された。

【0104】

＜実施例４＞
図１２は、実施例４に係るガスケット８０の構成例を示している。この実施例４では、たとえばうず巻き形のガスケット８０のうち少なくとも外輪８０１が非拘束部８－２を構成している。この実施例４では、ガスケット８０の外輪８０１の外縁側や内縁側であって円周方向に伸縮する形状変化Ｑａ、Ｑｂや、ガスケット８０の径方向に伸縮する形状変化Ｒを計測対象としている。

【0105】

＜周方向の形状変化Ｑａ、Ｑｂの計測＞
図１３のＡは、横軸に荷重〔ｋＮ〕、縦軸に周方向のひずみ（形状変化）をとり、外輪８０１の外縁に現れる形状変化Ｑａと内縁に現れる形状変化Ｑｂをひずみセンサ２２で計測した計測値を示している。

【0106】

外輪８０１には、内縁側のひずみが外縁側のひずみよりも大きな値となっている。すなわち、外輪８０１は、内縁側が大きく形状変化することから、荷重Ｆによるガスケット８０、もしくはガスケット本体８０２の変化の挙動を検知し易い。

【0107】

＜周方向の形状変化Ｑｂと、径方向の形状変化Ｒの計測＞
図１３のＢは、横軸に荷重〔ｋＮ〕、縦軸にひずみ（形状変化）をとり、外輪８０１の内縁に現れる周方向の形状変化Ｑｂと径方向に現れる形状変化Ｒをひずみセンサ２２で計測した計測値を示している。

【0108】

この計測結果から、周方向の形状変化Ｑｂでは、ガスケット面圧が増加するに従って計測値が正の方向に増加していることから、引張り方向の力が作用していることが把握できる。また、径方向の形状変化Ｒでは、ガスケット面圧の増加に従って計測値が負の方向に大きくなっていることから、圧縮状態となっていることが把握できる。

【0109】

＜実施例５＞
図１４のＡは、実施例５に係るガスケット８０の構成例を示している。この実施例５では、たとえば少なくとも外輪８０１が非拘束部８－２を構成している。この実施例５では、ガスケット８０の外輪８０１の一部に外周に沿って所定長さのインナーカット８２が形成されている。このインナーカット８２は、ガスケット８の非拘束部８－２内に形成された貫通口部である。このインナーカット８２は、たとえば外輪８０１の外縁部から所定距離ｔとして５〔mm〕の位置に形成されている。この実施例５では、たとえばインナーカッ
ト８２の形成位置に沿った外縁部分に、形状観測部１４を設けている。

【0110】

この外輪８０１は、たとえば図１４のＢに示すように、フランジ６－１、６－２からの荷重Ｆがガスケット本体８０２に付加される前は、所定の幅としてたとえば０．１〔mm〕
でインナーカット８２ａが開口している。そして、ガスケット本体８０２を通じて荷重Ｆが作用すると、外輪８０１は、たとえば図１４のＣに示すように、開口部分の一部または全部が変形し、閉塞したインナーカット８２ｂとなる。実施例５では、荷重Ｆによるガスケット面圧とインナーカット８２ｂの状態のときの外輪８０１の形状変化Ｑｃを計測する。

【0111】

図１５は、横軸に荷重〔ｋＮ〕、縦軸にひずみ（形状変化）をとり、外輪８０１のインナーカット８２ｂの形成位置に対応した外縁に現れる周方向の形状変化Ｑｃをひずみセンサ２２で計測した計測値を示している。

【0112】

この計測結果において、ガスケットに係る荷重が増加した場合、たとえば加重し始めてから所定の値まではひずみに大きな変化が無く、その後荷重が所定の値を超えると、ひずみセンサーにおいて負の値が計測されている。これは、たとえば外輪８０１の外縁部が周方向に圧縮されたことを示す形状変化が生じている。そして周方向のひずみは、たとえば荷重が２２０ｋＮ付近で極小点が現れた後、正方向に値が増加していく。

【0113】

＜実施例４、５の効果＞
実施例４、５によれば、以下のような効果が期待できる。

【0114】

(1) フランジ６－１、６－２間に挟んだうず巻き形のガスケット８０の外輪８０１の形状変化を計測することで、荷重Ｆによるガスケット８０の面圧を把握できる。

【0115】

(2) うず巻き形のガスケット８０では、巻回状に形成されたガスケット本体８０２の形状的特徴により、外輪８０１の計測位置に応じてひずみの状態に相違点があり、ガスケットの状態や荷重の状態を詳細に把握することが可能となる。

【0116】

(3) うず巻き形のガスケット８０は、ガスケット本体８０２と外輪８０１とが別部材であることから、単一部材で構成されたシートガスケットに比べて、フランジ６－１、６－２からの荷重Ｆに対し、非拘束部８－２に生じるひずみの形成傾向が異なるが、フランジ６－１、６－２から加えられる荷重Ｆをガスケット８０の形状変化から推定できる。

【0117】

(4) うず巻き形のガスケット８０に形成したインナーカット８２は、フランジ６－１、６－２からの荷重Ｆにより開口部が閉塞することで、外輪８０１に生じるひずみに顕著な変化が得られる。

【0118】

(5) うず巻き形のガスケット８０を用いたフランジ締結部２では、形状変化の監視や計測ではトルク管理やボルト軸力の測定と異なり、外輪８０１に生じる形状変化Ｑａ、Ｑｂ、Ｒ（実施例４）や、インナーカット８２の形状変化（実施例５）を計測することで、ガスケット８から荷重Ｆを表す変化を取得できる。このため、ボルト１０やフランジ６－１、６－２の影響を受けることなく、フランジ６－１、６－２に加えられる荷重Ｆをガスケット８０の形状変化から推定できる。

【0119】

〔他の実施の形態〕
(1) アウターカット５４について、実施例２では垂直面部５６および平行面部５８、６０を例示しているが、これらは一例である。アウターカット５４は、垂直面部５６を有しない形状や、平行面部５８、６０を非平行としたたとえば、Ｖ字形状であってもよい。

【0120】

(2) インナーカット６２について、実施例３では同心円状の円弧部６８、７０を例示しているが、これらは一例である。インナーカット６２は、円弧部６８、７０が一定幅としない形状であってもよいし、円弧状に代えて平行面または非平行面としてもよい。

【0121】

(3) ガスケット８の管理工程のうち形状情報などの提示工程（Ｓ４）において、管理サーバ２４で、取得した形状情報を多段階微分などの処理により提示情報を生成してもよく、情報提示部２６（図３）に変化点を明示する表示部を提示してもよい。

【0122】

以上説明したように、本開示の最も好ましい実施の形態等について説明した。本開示は、上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本開示の範囲に含まれることは言うまでもない。

【産業上の利用可能性】

【0123】

本開示のガスケットの管理の方法、システムおよびプログラムによれば、フランジ間を締結するボルトの軸力やトルク値を計測することなく、フランジから受ける荷重によるガスケットの形状変化を観測し、ボルトやフランジの締付け状態の影響を受けることなく、形状情報からガスケットに対する荷重を算定でき、ガスケット交換などの管理情報に活用できるなど、有益である。

【符号の説明】

【0124】

２ フランジ締結部
４－１、４－２ 管路
６－１、６－２フランジ
８、８０ ガスケット
８－１ 拘束部
８－２ 非拘束部
１０ ボルト
１２ ナット
１４、１４－１、１４－２、１４－３、１４－４ 形状観測部
１６ ガスケット座
１８ 隙間
２０ ガスケット管理システム
２２ ひずみセンサ
２４ 管理サーバ
２６ 情報提示部
２８ プロセッサ
３０ 記憶部
３２ 入出力（Ｉ／Ｏ）部
３４ 通信部
３６ ガスケット管理データベース（ＤＢ）
３８ ガスケット管理ファイル
４０ ガスケット情報部
４１ 形状検出情報部
４２ 時間情報部
４４ 荷重情報部
４６ ひずみセンサ情報部
４８ 検出情報部
５０ 履歴情報部
５４ アウターカット
５６ 垂直面部
５８、６０ 平行面部
６２、８２ インナーカット
６４、６６ 垂直面部
６８、７０ 円弧部
８０１ 外輪
８０２ ガスケット本体
８０３ 内輪

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】