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 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

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 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 ★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！

ゴム材料などでは，締め付けすぎると，変形する！ (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。 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 端面の溝加工（旋盤） ★寸法精度を出しづらい？

(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 内面の溝加工（旋盤） ★寸法を測れない？

(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）。 フタだけを抜き出す！ Oリング，ボルトの図は不要！

第三角法（二面図） 図形の基本 中心線 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 フタの寸法ではない！ 呼び番号S44を使用！ 外径47mmを選定

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。

オイルシールの寸法（JIS B2402より一部抜粋） (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。

(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。 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 実験用スターリングエンジン

(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 ★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。

(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。

(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。

(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。