ゴムOリングは、機械や設備の密封部品として広く使用され、液体や気体の漏れを防ぐ役割を果たしています。密封性能を最大化するためには、材質選定、圧縮率、硬度設定、脱落防止技術などの要素が重要です。本記事では、Oリングの基礎から、材質や圧縮率、硬度設定、脱落防止技術、材質別の特徴に至るまで、Oリング選定に関わる重要なポイントを詳しく解説します。
1. ゴムOリングの基礎
ゴムOリングは、その簡単な形状（円形断面）ながら、非常に重要な役割を担う部品です。液体や気体の漏れを防ぐ密封効果を発揮し、システム内の圧力を保持します。Oリングは、圧力を受けるとその形状が圧縮され、隙間を密封します。
（出典）https://ja.wikipedia.org/wiki/O%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0
1.1. Oリングの基本構造と使用環境
- 形状: Oリングは、内径と外径が決まっており、その断面が円形です。シール部分に取り付けられ、圧力を受けるとその形状が変化し、隙間を埋めてシールします。
- 材質: 使用される材質には、シリコーンゴム、ニトリルゴム（NBR）、フッ素ゴム（FKM）、エチレンプロピレンゴム（EPDM）などがあり、用途に応じて選ばれます。
- 圧縮と密封: Oリングが圧縮されることでゴムが柔軟に変形し、密封部分の隙間をしっかりと埋めてシールを形成します。この圧縮の程度が非常に重要です。
2. Oリングの材質と選定基準
Oリングの材質は、使用環境に応じて最適なものを選定することが不可欠です。代表的な材質について、その特性を以下にまとめました。
2.1. ニトリルゴム（NBR）
- 特徴: 高い耐油性、耐摩耗性があり、油圧機器や自動車部品に使用されます。耐熱性にも優れ、幅広い温度範囲に対応できます。
- 適用範囲: 自動車エンジン、油圧機器、ポンプ
- 温度範囲: -40℃〜+120℃
2.2. シリコーンゴム（VMQ）
- 特徴: 高温耐性と弾力性に優れ、特に食品業界や医療機器で使用されますが、油には弱いです。
- 適用範囲: 高温環境、医療機器、食品機器
- 温度範囲: -50℃〜+200℃
2.3. フッ素ゴム（FKM）
- 特徴: 高い化学薬品耐性と高温耐性を持ち、過酷な環境でも使用可能です。航空機や化学プラントで使用されます。
- 適用範囲: 航空機、化学プラント、石油化学設備
- 温度範囲: -20℃〜+250℃
2.4. エチレンプロピレンゴム（EPDM）
- 特徴: 酸、アルカリ、オゾンに強い耐性があり、水密封性にも優れています。冷凍機器や水処理設備に使用されます。
- 適用範囲: 自動車部品、冷凍機器、水処理設備
- 温度範囲: -50℃〜+150℃
2.5. アクリルゴム（ACM）
- 特徴: 高耐油性、耐熱性に優れ、特に自動車部品やエンジン周辺で使用されます。加硫後も高い耐熱性を保つため、厳しい環境に適しています。
- 適用範囲: 自動車、エンジン部品、油圧機器
- 温度範囲: -20℃〜+150℃
3. Oリングの圧縮率とその選定基準
Oリングが高い密封性能を発揮するためには、適切な圧縮率の設定が重要です。圧縮率が過度に高すぎても低すぎても、シール性能や耐久性に影響を与えるため、最適な範囲を選定することが必要です。
3.1. 圧縮率の定義と影響
圧縮率は、Oリングが圧縮されることでその断面積がどれだけ変化するかを示します。適切な圧縮率（通常は10％〜30％）を選定することで、Oリングは効果的にシールを行い、耐久性を維持できます。
3.2. 圧縮率が過度に高い場合のリスク
圧縮率が高すぎると、ゴムが過度に変形してシールが不完全になり、寿命が短くなります。また、圧縮しすぎることでゴムの劣化が早く進むこともあります。
4. Oリングの硬度設定
Oリングの硬度設定は、その性能に大きく影響します。硬度が適切であれば、密封効果が高くなり、システムの効率を保つことができます。
4.1. 硬度の重要性
硬度は、Oリングの柔軟性や弾力性を決定する要素です。硬度が低すぎると、圧力がかかるとすぐに変形して密封効果が低下する可能性があります。逆に硬度が高すぎると、圧力を受けてもゴムが変形せず、シール部分が隙間を残してしまうことがあります。
4.2. Oリングの硬度設定の目安
一般的に、Oリングの硬度は70〜90ショアAの範囲が多く使用されます。硬度設定は、使用される環境（圧力、温度、化学薬品の有無など）に応じて調整されます。
- 低硬度（70ショアA程度）: 柔軟性が高く、圧力が低い環境や複雑な形状に適しています。
- 高硬度（90ショアA程度）: 高圧環境や過酷な条件で使用され、耐久性が必要な場合に適しています。
4.3. 硬度と圧縮率の関係
硬度が高い場合、Oリングは圧縮に対して変形しにくくなるため、圧縮率を高めに設定することが必要です。逆に、硬度が低い場合は、圧縮率を低く設定し、Oリングが過度に変形しないようにします。
5. Oリングの脱落防止技術
高圧や振動がかかる環境では、Oリングが脱落しないようにするための技術が必要です。
5.1. 脱落防止技術
- 溝設計: Oリングが溝内で安定して固定されるよう設計し、圧力や外力による脱落を防ぎます。
- バックアップリング: 高圧環境で使用する場合、バックアップリングを併用することで、Oリングの変形や脱落を防ぎます。
- スナップリング: Oリングの外側に取り付けて、脱落を防ぎます。
- カバーナット: Oリングの上からカバーナットを取り付けて固定し、振動や圧力による脱落を防ぎます。
（出典）https://www.awimach.com/sealing/products/fluororesin.php
（出典）https://www.weblio.jp/content/%E3%82%B9%E3%83%8A%E3%83%83%E3%83%97%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0
6. まとめ
ゴムOリングは、シール性能や脱落防止において重要な役割を果たします。材質選定、圧縮率の調整、硬度設定、脱落防止技術を適切に組み合わせることで、Oリングの性能を最大化することができます。特に、アクリルゴムのような高耐油性・高耐熱性を持つ材質は、過酷な環境での使用に適しており、使用条件に合わせた選定が求められます。正しい選定を行うことで、Oリングは長期間にわたって高い密封性能を発揮し、機械や設備の効率を支え続けます。
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