第 7 章 シール装置の設計技 術
★
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。シール（密封装置）
7.1 シール装置の概要
ショックアブソー
バ プロペラシャフト コンプレッサ
★
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。課題①
シール装置には，静的シールと動的シールがあ る。それぞれの意味を説明し，特徴を考えなさい
。
(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。
課題②
シールを使用する場合は，周囲の環境をしっか りと見極めることが重要である。シール装置の設 計に必要な周囲環境について説明しなさい。
(2) シールする流体と周囲の環境 (a) 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？
(b) 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。
(c) 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？
(3) シール材料
★ 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。
ゴム材料 金属材料
7.2 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。
シート状ガスケット
( 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。
課題③
シート状ガスケットを使用する際の注意事項を まとめなさい。
(2) 設計時の注意事項 (a) 均等な締め付け
★ ねじの位置や本数に気をつける！
(b) 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！
(c) 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！
課題④
実際の機械によく使われているＯリングの形状 を図示しなさい。また，Ｏリングの特徴をまとめ なさい。
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
(1) Ｏリングの装着方法
★ Ｏリングは「溝」に装着される！
(a) 外面への装着
★ 最も簡 単！
外面への装着例
(b) 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
★ 寸法精度を出しづらい？
端面の溝加工（旋盤）
(c) 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
★ 寸法を測れない？
内面の溝加工（旋盤）
(2) 設計時の注意事項 (a) 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。
(b) 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！
(c) 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）
課題⑤
下図に示す水密ケースを設計する。Ｏリングの カタログ（別紙）を参照し，フタの部品図を作図 しなさい（フリーハンド可，図面の縮尺は問わな い，図枠および材質は不要）。
下図に示す水密ケースを設計する。Ｏリングの カタログ（別紙）を参照し，フタの部品図を作図 しなさい（フリーハンド可，図面の縮尺は問わな い，図枠および材質は不要）。
O リング，ボルトの図は不要！
フタだけを抜き出 す！
図形の基本
中心線
第三角法（二面図）
線種の使い分け
O リングの選 定
外径 47mm を選定
O リングの選 定
外径 47mm を選定
O リングの選 定
寸法 許容差 寸法 許容差 寸法 許容差 寸法 許容差
S35 34.5 35 38
S35.5 35 35.5 38.5
S36 35.5 36 39
S38 37.5 38 41
S39 38.5 39 42
S40 39.5 40 43
S42 41.5 42 45
S44 43.5 44 47
S45 44.5 45 48
S46 45.5 46 49
0 - 0.1 +0.25
0 +0.05
0 0
- 0.05 2.7 1.5
溝部の寸法
d寸法 D寸法 G寸法 H寸法
± 0.15
± 0.25 2.0± 0.
1 呼び番号
Oリングの寸法 太さ W 内径 do
内径の 許容差*1
外径 47mm を選定 呼び番号 S44 を使
フタの寸法ではな い！
寸法記入
3 箇所に寸法公差その他の寸法記入も必要
穴あけ
M3 ではなく，貫通穴穴あけ
M3 ではなく，貫通穴表面粗さ
シール面に表面粗さ記号
回答例
7.4 オイルシール
課題⑥
オイルシールの構造を図示し，特徴をまとめな さい。
(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。
(2) オイルシールの寸法
★ 主要寸法（取付寸法）は JIS によって規格化されている
。
オイルシールの寸法（ JIS B2402 より一部抜粋）
(3) 設計時の注意事項 (a) 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！
(b) 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。
(c) 軸の寸法と表面粗さ
★ 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。
リップの摩耗が大き くなる。
適切な軸が使用され ないと・・・
軸を傷つける。
シール性が保たれな い。
(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) 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！
(2) メカニカルシール
メカニカルシール
★ メカニカルシールの構造
★ 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
★ 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。
(3) 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。
ピストンリング
(4) 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。
リップシール
(5) 配管のシール
★ 市販されている配管部品を使用
課題⑦
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。
