シールの分類

シールの分類
機械や装置において、液体や気体の外部への漏れや雨水や埃などの内部への侵入を防ぐ部品や素材をシール(seal)と言います。

外部のごみや異物が内部に侵入するのを防ぐ働きもします。

宇宙ロケットから各種機械装置、家庭のガス・水道の配管、壁のひび割れの補修まで非常に幅広く使われます。

普段あまり目立たない部品ですが、機械の性能維持に重要な役割を果たしています。

1986年のスペースシャトル・チャレンジャー号の爆発事故も固体ロケットブースター内部のOリングの機能不全が原因とされています。

「シール」の元の意味は英語の印章(seal)です。

西洋では文書を封緘(ふうかん)する際に、溶けた蝋(ろう)を糊(のり)代わりに使い、その蝋に印章を押すしきたりがあったので、封印することもシールと呼びました。

そこから転じて、封じるもの・密閉するものをシールと呼ぶようになりました。

記録に残っている物では、紀元前2000年頃のメソポタミア文明の古代バビロンがあります。

ギリシアの歴史家ディオドロスが書き残した記録によると、ユーフラテス川の川底を横断するトンネルが建設され、そのトンネル壁はレンガが積まれアスファルトで防水処理されていました。

アスファルトによる防水は、その後長く使われ、特に地中海沿岸では造船に広く使用されました。

マルコ・ポーロの東方見聞録には、当時のヨーロッパ船の防水にアスファルトを使用することが一般的であった記述があります。

シールが工業的に重要になったのは蒸気機関が発達した18世紀頃からです。

蒸気機関は高温・高圧の方が熱効率が高いので、シールの性能が非常に重要になりました。

現代のシールは固定用途に使われる「ガスケット」と、運動部分・可動部分に使用される「パッキン」に分類されます。

「ガスケット」は、シール部分がボルト等で固定されているものです。

配管の接続面、エンジンのヘッドカバー、シリンダーヘッド、シリンダーブロック、オイルパン各面の接合部などに使用されます。

Oリングやゴムシート等のソフトガスケット、金属を加工したメタルガスケット、金属と非金属を組み合わせたセミメタルガスケット、ネジ部分に広く使われているシールテープや液状シール、紙やコルクなどがあります。

各種打ち抜きガスケット(10cm)
▲各種打ち抜きガスケット(10cm)。
 目的に応じて様々な素材や形状があります。

配管用フランジ(継手)
▲配管用フランジ(継手)に施工したガスケットの模式図

Oリング
▲Oリング(ガスケットとしてもパッキンとしても使われます。)

シールテープの巻き方
▲シールテープの巻き方。(テープ幅10mm)
 ネジ一山を残してネジ締め付け方向と同じ方向へ巻きます。

シールテープ施工例
▲シールテープ施工例

シールと接触する部分が回転運動や往復運動をしたり、繰り返し着脱する場合、その部品や部材を「パッキン」と呼びます。

ポンプやモーターの軸やバルブの可動部のような回転部分、ピストンのような往復運動部分、カプラーの接続部・水道蛇口の止水部などに使われます。

水道の蛇口の栓の下方にある止水用パッキン
▲水道の蛇口の栓の下方にある止水用パッキン。
 (黒い部分が硬質ゴム。)

運動部分と接触している「接触シール」には目的に応じて多様な種類があります。

流体の圧力を利用して密閉性を高めるタイプをセルフシールパッキンと呼び、Oリングやリップパッキンが該当します。

比較的低い圧力の油圧機器や潤滑油の密閉に使われるオイルシールは、シール部材(ゴムあるいはゴム+金属)自身の弾性で密閉性を確保します。

メカニカルシールはコイルバネの力を利用して密閉性を確保します。

オイルシール
▲オイルシール(構造が見易いよう環状のものを一部切除)、
 外側が固定部分に取り付けられます。断面の白い部分が金属、内側の上部が液封部(シールリップ部)で下側が異物侵入防御のダストリップ部。

メカニカルシールの部品
▲メカニカルシールの部品(カーボン製の固定環とばね)

回転軸などによく使われるグランドパッキン(軸封部品)は、軸と固定部の間に繊維製品(編組グランドパッキン)や、金型成形された膨張黒鉛シート(ダイモールドパッキン)など、柔軟で潤滑性のある詰め物を挟んでシールします。

糸やフェルトも古くから使われています。

グランドパッキン(幅10mm)
▲グランドパッキン(幅10mm)。適切な長さに切って使用します。

グランドパッキン装着前のポンプ
▲グランドパッキン装着前のポンプ
(軸の周囲にパッキンを詰め込むスタフィングボックスが見えます。)

グランドパッキン装着
▲グランドパッキン装着

締め付けボルトでグランドパッキンを締めこんだところ
▲締め付けボルトでグランドパッキンを締めこんだところ

「非接触シール」には、ラビリンスシールと磁性流体シールがあります。

ラビリンスシールの構造
▲ラビリンスシールの構造


「ガラス用エッジシール」は、ガラスの端に取付け、床・壁のすき間を狭めることですき間風や水の流出を軽減できる商品です。
「ガラス用エッジシール」

「詳細ページはこちら」



参考文献;
シール(工学)
https://bit.ly/34HcdCH
印章
https://is.gd/uTCb4D
Оリング(O-ring)
https://bit.ly/2G3T4kf
ガスケット(gasket)
https://is.gd/iKiVuw
シールテープ(seal tape)
https://is.gd/GY9Egy
シリンダーヘッド
https://bit.ly/31xDJAz
シリンダーブロック(cylinder block)
https://bit.ly/2QtwtiP
オイルパン
https://bit.ly/2EoedoV
コルク(cork)
https://is.gd/csSgi2
オイルシール
https://is.gd/6TzEOU
フェルト(felt)
https://is.gd/7AZ0UE
磁性流体
https://is.gd/Zye3te