Oリングの使用上の問題点と注意点

Oリングを正しく使う上で往復動用や回転動用等での使用上の問題点と注意点があればご教示下さい。
解説します。

Oリングを正しく使用していただくための材料選定の目安を述べ，往復動用と回転動用ではOリング寸法と溝寸法の関係が異なることなどを簡単に説明しました。また，Oリング装着時の傷付き防止対策も重要であることなども付記しました。

エラストマ（ゴム）Oリングを用いる際に留意していただきたいことを，設計時点から順次まとめてみました。

1. 使用条件とOリングの選び方

Oリングは運動部のシール（パッキング）と固定部のシール（ガスケット）として幅広く使われていますが，各用途ごとに材料と寸法の選定法は次のようになります。

（1）温度による材料の先鋭選定

-40℃から+80℃で用いられる運動部のシールにはニトリルゴムとクロロプレンゴムがあります。
-60℃から+70℃なら特殊配合のニトリルゴムで対応できます。
+130℃までなら水素化ニトリルゴム，アクリルゴムおよびエチレンプロピレンゴムが使えます。
+130℃を超えるとき（+200℃まで）はフッ素ゴムを，+200℃を超えるとき（+300℃まで）はカルレッツ（R）を用います。
-80℃から+200℃で固定部のシールにかぎり，シリコーンゴムが使えます。

（2）密封流体による材料の選定

一般的な目安を表1に示しました。特殊な流体をシールする場合には，事前にOリングメーカーに相談して材料と材質（配合番号）を決めなければなりません

表1　密封流体とOリング材料

密封流体	適用ゴム材料
鉱物油（作動油・潤滑油）	低～中ニトリルゴム・アクリルゴム
ガソリン，マシン油，スピンドル油	高ニトリルゴム
動植物油，ブレーキ液	エチレンプロピレンゴム
高～低温の空気，高アニリン点鉱油	シリコーンゴム
高温油，化学薬品，燃料	フッ素ゴム，フロロシリコーンゴム
航空機用作動油	低～中ニトリルゴム
大気，雨水，フロン22	クロロプレンゴム
既存～代替フロン+冷凍機油，鉱物油（作動油・潤滑油）	水素化ニトリルゴム

（3）往復動用Oリングの設計

溝中でのOリングのねじれやころがりを防ぐため，できるだけ線径の太いものを用い（JIS B2401-Gシリーズを使わないこと），油圧ピストン部のシールでは硬さ70のOリングを直径で2～3％引き伸ばして用いると良いです。

（4）回転用Oリングの設計

装置上の制約がなければφ400以下ではOリング内径がしゅう動部になるようにし，使用するOリングの内径は寸法公差も含めて必ず軸径より大きいもの（ただし3％以下）を用います。

好ましくありませんが，Oリングの外径でしゅう動させなければならない場合は，Oリングを直径で約5％引き伸ばしてピストン溝部へ装着します（図1）。

図1　回転用におけるOリングと溝寸法の関係

Oリングのつぶししろは5％程度とし，硬さ80のものを用いますが，Oリングの引き伸ばしによりOリングの線径が減少することにも配慮が必要です（次式参照：ARP1231より）。

W_R ： Oリングの太さ減少量（mm）
　W ： Oリングの線径（太さ）（mm）
　ID ： Oリングの内径（mm）
　 d ：伸ばされたOリングの内径（mm）

回転動は，Oリングにとって大変厳しい条件となりますので，圧力が比較的低い場合（20～30kgf/cm²）でもB.U.R（エンドレス）を使用することは，寿命を延ばす上で有効になります。

また，事前の確認試験をされることをお勧めします。

（5）高圧または高速用途

Oリングが樹脂性のB.U.Rなどを併用してカバーできる高圧限界は固定用で1000kgf/cm²，往復動用で350kgf/cm²，回転用で150kgf/cm²であり，高速限界は往復動用で1m/s，回転用で2m/sです。上記を超える条件では代替シールとして，ゴムを含むエラストマーとPTFE等の樹脂部品を併用したシール断面がT型，U型のパッキンがあります。