JP2009063077A - 流体機器と継手との接続構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】薬液供給システム等の流体システムや装置における流体機器と継手との接続構造に着目し、構造を見直して工夫をすることにより、その接続部にフィルタ等の機能部品を一体的に装備させて、前述した不利を一つでも減らせることが可能となる流体機器と継手との接続構造を提供する。
【解決手段】ポンプPの供給路1の周囲部分3と継手Tとを嵌合連結させ、供給路1と継手Tの流路4とを連通接続する流体機器と継手との接続構造において、継手TからポンプPに流れる薬液の異物を除去するフィルタ5が、周囲部分3と継手Tとの双方にシールされる状態でそれら周囲部分3と継手Tとの間に介装され、ポンプPと継手Tとの嵌合連結状態においてシール部Smを構成すべく互いに圧入嵌合する環状溝6と環状突起7とが、ポンプPと継手Tとに振り分け形成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、ポンプ、バルブ、アキュムレータ等の流体機器とチューブや配管等の継手との接続構造に係り、詳しくは、流体機器における流体の給排路の周囲部分と流体用の継手とを嵌合連結させることにより、給排路と前記継手に形成されている流路とが連通接続されている流体機器と継手との接続構造に関するものである。
例えば、半導体や液晶パネル製造装置で用いられる洗浄用等の薬液を移送する流体システムにおいては、洗浄液や薬液等の流体経路に混入した異物がポンプ内部に侵入して故障や損傷の原因になることを防止するために、薬液移送方向でポンプの上手側にフィルタを設けることが多い。
このような従来例としては、特許文献1において開示される薬液供給システムに関するものが知られている。即ち、特許文献1の図1において、符号14で示されるものがフィルタであり、符号11で示されるポンプの薬液流れ方向で上手側に配置されていることが理解できる。
前記従来例のように、流体供給システム中において独立した機器としてのフィルタを設ける場合には、フィルタの設置スペースが必要であってその分は装置が大型化する不利がある上、寿命等による更新に際してフィルタはアッセンブリ交換となることが多く、ランニングコストへの影響が無視できない不利もある。
また、流体の供給システムでは接続部からの漏れのおそれがついてまわるが、フィルタが一部品として存在する構成ではその給排部のそれぞれに配管等との接続部が必要となり、施工忘れ等の要因による接続部からの漏れのおそれ箇所が増加する不利もある。
特開2006−49756号公報
本発明の目的は、上述した薬液供給システム等の流体システムや装置における流体機器と継手との接続構造に着目し、構造を見直して工夫をすることにより、その接続部にフィルタ等の機能部品を一体的に装備させて、前述した不利を一つでも減らせることが可能となる流体機器と継手との接続構造を提供する点にある。
請求項1に係る発明は、流体機器Pにおける流体の給排路1の周囲部分3と流体用の継手Tとを嵌合連結させることにより、前記給排路1と前記継手Tに形成されている流路4とが連通接続されている流体機器と継手との接続構造において、
前記流体機器Pと前記継手Tとに亘って流れる流体を通過させてその流体に作用する機能部品5が、前記周囲部分3と前記継手Tとの双方にシールされる状態でそれら周囲部分3と継手Tとに亘る状態で介装されるとともに、
前記流体機器Pと前記継手Tとの嵌合連結状態においてシール部Smを構成すべく互いに嵌合する環状溝6と環状突起7とが、前記流体機器Pと前記継手Tとに振り分けて形成されていることを特徴とするものである。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の流体機器と継手との接続構造において、前記環状突起7の内周面7Aと前記環状溝6の外周面6A、及び前記環状突起7の外周面7Bと前記環状溝6の内周面6Bのそれぞれが締まり嵌めとなる状態で前記環状突起7と前記環状溝6とが圧入されるとともに、前記環状突起7の内周面7Aと前記環状溝6の外周面6Aとの締め代d1が前記環状突起7の外周面7Bと前記環状溝6の内周面6Bとの締め代d2よりも大に設定されていることを特徴とするものである。
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の流体機器と継手との接続構造において、前記機能部品5が、前記周囲部分3に形成される環状端壁21と前記継手Tに形成される環状端壁17との間に圧接挟持されるリング状のものに構成されていることを特徴とするものである。
請求項4に係る発明は、請求項3に記載の流体機器と継手との接続構造において、一対の前記環状端壁17,21のうちの前記環状溝6が存在する側である環状溝側環状端壁21と前記機能部品5とが、前記流体機器Pと前記継手Tとの嵌合連結状態においては、前記環状溝側環状端壁21の径内側への倒れが規制されるように凹凸嵌合されていることを特徴とするものである。
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の流体機器と継手との接続構造において、前記環状溝6が前記流体機器Pに形成され、かつ、前記環状突起7が前記継手Tに形成されていることを特徴とするものである。
請求項6に係る発明は、請求項3〜5の何れか一項に記載の流体機器と継手との接続構造において、前記機能部品5が、前記両環状端壁17,21間に介装される環状フレーム25Aと、この環状フレームに25Aに支持されてその径内側に位置するメッシュ部材25Bとで成るフィルタに構成されていることを特徴とするものである。
請求項1の発明によれば、流体機器と継手とを組付ければ、その接続構造部位の流路部分に一体的に機能部品をシール状態で組付けられるから、機能部品専用の設置スペースが不要になる。従って、機能部品の設置スペースが必要であってその分は装置が大型化する、という独立した機器としての機能部品を設ける場合の不利(従来の不利)が解消されている。そして、機能部品は、流体機器と継手とに亘って介装される構成であるから、寿命等の要交換の際には機能部品単品の交換で済み、機能部品が分解不能に一体的に組み込まれた流体機器(例えば、フィルタ装置)のアッセンブリ交換となる従来に比べて、コスト(ランニングコスト)を安くすることが可能になる。
また、機能部品は、流体機器と継手とにシール状態で装備されるので、機能部品を設けることが漏れおそれ箇所を増やすことにはならない利点もある。その結果、薬液供給システム等の流体システムや装置における流体機器と継手との接続構造に着目し、構造を見直して工夫をすることにより、その接続部にフィルタ等の機能部品を一体的に装備させて、前述した不利を一つでも減らせることが可能となる流体機器と継手との接続構造を提供することができる。
請求項2の発明によれば、互いに嵌合してシール部を形成する環状溝と環状突起とがその嵌合部の内外周のそれぞれが寸法的に締り嵌め(無理嵌め)となる状態に寸法設定あれているから、例えば、内外周の何れか一方のみを締り嵌め構造とすることで嵌合部の全体として圧入となるように構成する手段に比べて、環状溝や環状突起を径内側又は径外側への変形量を少としながら十分な圧入代を取ることが可能になり、環状溝や環状突起の耐久性やシール性を良好なものにできる利点がある。
請求項3の発明によれば、機能部品が、周囲部分の環状端壁と継手の環状端壁との間に圧接挟持されるリング状のものであるから、流体の流路として最適な断面円形の流路に無理なく組み込めて汎用性に優れるとともに、作り易く生産性も良好なものになる、という利点が得られる。
請求項4の発明によれば、環状溝側環状端壁と機能部品とが凹凸嵌合されているので、環状溝側環状端壁の径内側への倒れが規制されて環状溝と環状突起との良好な嵌合状態が維持されるようになり、単に流体機器と継手とに亘って機能部品を組み込むだけで、特別な操作無く、良好なシール性を長期に亘って維持可能となるより高品質なものとなる接続構造を提供することができる。
請求項5の発明によれば、次のような効果がある。即ち、環状溝と環状突起とをきつく嵌合させる構造では、経時により、径方向厚さが十分取り難く薄くなり勝ちな環状突起の方が先に摩耗したり変形したりし易い傾向がある。従って、その寿命の点で不利となる環状突起を、比較的小部品でコスト的にも有利な継手に設けてあるから、要交換時には流体機器ではなく継手を交換すればよくなり、ユーザーの負担が軽減できる利点がある。
請求項6の発明によれば、流体機器と継手との間に環状のフィルタが装備されることとなり、ゴミや異物の侵入を嫌うポンプ(流体機器)と継手との接続連結に好適な構成が得られるという良さがある。
以下に、本発明による流体機器と継手との接続構造の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図1〜図4はポンプと継手との接続構造を示す組付け状態の側面図、分解状態の側面図、要部の拡大図、断面斜視図である。図5,6はそれぞれシール部の別構造を示す部分図、図7,8はフィルタの製造方法を示す作用図、図9はオリフィスを示す断面図である。
〔実施例1〕
実施例1による流体機器と継手との接続構造は、図1〜図3に示すように、ポンプPにおける一対の薬液(流体の一例)の給排路1,2のうちの供給路(インレット)1の周囲部分3と継手Tとを嵌合連結させることにより、供給路1と継手Tに形成されている流路4とが連通接続されるという、ポンプPと継手Tとの接続構造である。継手TからポンプPに流れる薬液を通過させてその薬液に浄化作用するフィルタ(「機能リング体」の一例)5が、周囲部分3と継手Tとの双方にシールされる状態でそれら周囲部分3と継手Tとに亘る状態で介装されるとともに、ポンプPと継手Tとの嵌合連結状態においてシール部Smを構成すべく互いに嵌合する環状溝6と環状突起7とが、ポンプPと継手Tとに振り分けて形成されている。
ポンプPは、図1,図2に示すように、矩形形状を呈するポンプボディ8の側面8aに開口する供給路1及び排出路2を有している。供給路1には継手Tを介して供給側配管11が連結可能であり、排出路2には継手Tを介して排出側配管12が連結可能である。ポンプボディ8における供給路1の周囲部分3と継手Tとの間、及びポンプボディ8における排出路2の周囲部分9と継手Tとの間のそれぞれには前述のフィルタ5が介装されている。これら給排路1,2の継手Tとの各接続部1R,2Rの構造は互いに同じであり、その接続構造の詳細を、供給側の接続部1Rを例として次に説明する。
供給側におけるポンプPと継手Tとの接続部1Rの構造を説明するにあたり、まず各部品や各部について説明する。継手Tは、図1〜図3に示すように、軸心Xを有する薬液流し用の内部流路18が形成されている継手ボディ10、インナーリング13、ユニオンナット14、及び周り止めボルト15を有して構成されている。継手ボディ10のポンプ側の外周には雄ネジ10a、及び雄ネジ締め切り用の段差壁10bが形成され、先端には軸心X方向に延びる環状突起7が形成されている。
そして、環状突起7に続く内周部には、フィルタ5を内嵌させる内周面である内嵌合部16、及びフィルタ5を軸心X方向で受止める環状端壁17が形成されている。内部流路18は、供給側配管11の内径と同径の主流路4aと、拡径されたポンプ側の接続流路4bと、それら両流路4a,4bを繋ぐテーパ流路4cとから成る段差流路に形成されている。尚、各配管11,12は、一例としてフッ素樹脂製のチューブが挙げられるが、その他のものでも良い。
ポンプPの周囲部分3は、継手Tの接続流路4bと同径の内径を有して供給路1に続く受入れ流路19、受入れ流路19に続き、かつ、外部に開口するとともに、継手Tの雄ネジ10aに螺合自在な雌ネジ20aを有する開口内周部20、受入れ流路19の径外側部位において開口内周部20に開口する状態で形成される前記環状溝6、及び、環状溝6の開口部における径内側に形成される環状端壁21を有している。
フィルタ5は、図1〜図3に示すように、継手側環状端壁17とポンプ側環状端壁21との間に介装される合成樹脂〔フッ素樹脂(PFA)等〕製の環状フレーム5Aと、この環状フレーム5Aに支持されてその径内側に位置する一対のメッシュ部材5B,5Bとで成る軸心X方向長さの短い円筒状部品に構成されている。
フィルタ5の製造方法について説明すると、まず図7(a)に示すように、多数の縦及び横桟材22,23を有して成る合成樹脂〔フッ素樹脂(PFA)等〕製のメッシュ部材5Bの一対と、角断面形状を有する円筒形状の環状フレーム5Aとを用意する第1工程を行う。次に、図7(b)に示すように、環状フレーム5Aの表裏のそれぞれにメッシュ部材5Bを被せるように配置する第2工程を行い、それからそれら三者5B,5A,5Bを挟んで加熱加圧して環状フレーム5Aと各メッシュ部材5Bとを熱溶着する第3工程を行う。そして、図8(a)に示す熱溶着された状態において、各メッシュ部材5Bにおける環状フレーム5Aから径外側に食み出ている部分を除去する第4工程を行う。この第4工程によってメッ所部材の余剰部分が除去されれば、図8(b)に示すようにフィルタ5が完成する。
さて、継手TとポンプPとを連結させるには、図4に示す排出路2側の接続部2Rのように、フィルタ5が内嵌合部16に入り込むようにそのフィルタ5を開口内周部20との間に挟む状態とし、その状態で継手ボディ10の雄ネジ10aを周囲部分3の雌ネジ20aに螺着させ、かつ、回して締め込み操作する。この螺着操作により、図1や図4の供給側接続部1Rに示す組付け状態にすることができる。つまり、供給側の接続部1Rの組付け状態においては、フィルタ5は、周囲部分3に形成される環状端壁21と継手Tに形成される環状端壁17との間に圧接挟持されている。
供給側接続部1Rにおいては、図3に示すように、継手ボディ10の外周に略歯車状として形成されている係合凹部10cのいずれかが、軸心X方向視でポンプボディ8の側面8aに形成されているナット部8nに合致されて回り止めボルト15が螺装されて継手Tが回り止め(緩み止め)された状態で、段差壁10bが側面8aに当接しての継手ボディ10の締込みが終了している。この組付け状態では、フィルタ5の環状フレーム5Aの両側面5a,5aが両環状端壁17,21で軸心X方向に圧接挟持されており、継手側環状端壁17と側面5aとの圧接による継手側シール部St、ポンプ側環状端壁21と側面5aとの圧接によるポンプ側シール部Spがそれぞれ形成されている。これらの圧接は、継手ボディ10を回してねじ込みながらの摩擦圧接になっており、良好なシール性が得られるものとなっている。
そして、図1〜図3に示すように、継手Tの環状突起7がポンプPの環状溝6に圧入されての主シール部Smも形成されている。環状溝6の軸心X方向の深さ(長さ)は、環状突起7の先端周面7aとの間に軸心X方向の間隙kが存在するように十分深い(長い)ものに寸法設定されている。図3に示すように、環状突起7の内周面7Aの径t1は環状溝6の外周面6Aの径m1よりもやや小さく(t1<m1)、かつ、環状突起7の外周面7Bの径t2は環状溝6の内周面6Bの径m2よりもやや大きく(t2>m2)設定されており、それによって主シール部Smを形成すべく環状突起7が環状溝6に圧入される。但し、環状突起7の内周面径t1と環状溝6の外周面径m1との径差(d1=t1−m1)は、環状突起7の外周面径t2と環状溝6の内周面径m2との径差(d2=t2−m2)よりも大(d1>d2)としてある。
つまり、図3に示すように、環状突起7は環状溝6への強制送り込みにより、その内周面7Aと外周面7Bとの双方が径方向に圧縮される状態で圧入されており、この環状突起7と環状溝6との軸心X方向の十分な長さを有しての圧入嵌合によって主シール部Smが構成されている。尚、環状突起7における圧入代の大きい側である内径側の先端部には、斜めにカットしたような傾斜内面部18が形成されていて、継手ボディ10の回し込みによる環状突起7の環状溝6への入り込みが円滑に行われ易いように工夫されている。尚、図3においては、内外の圧入代である径差d1,d2は、図面理解上、誇張して描いてある。
ところで、継手Tと各配管11,12との接続構造は、図2に示すように、ユニオンナット14の締込みにより、インナーリング13の円筒状シール部13aと継手ボディ10の円筒状溝部10mとで成る一次シール部s1、インナーリング13の環状シール端面13bと継手ボディ10の突出内端面10tとで成る二次シール部s2、及び継手ボディ10の傾斜シール面10kと配管11,12外周シール面qとで成る三次シール部s3が形成される公知(例えば、特開平10−54489号公報を参照)のものであり、ここでの詳細な説明は割愛する。
〔実施例2〕
実施例2による流体機器と継手との接続構造の要部を図5に示す。この実施例2による接続部1Rは、図5(a)に示すように、各環状端面17,21に軸心X方向に突出する断面三角形状のリング突起17a,21aが形成されているものであり、それ以外は実施例1による接続部1R,2Rと同じである。尚、図面理解上、図5においては、リング突起17a,21aを誇張して描いてある。
つまり、図5(a)に示す組付け前状態(分解状態)から継手ボディ10を回して締め込んで、図5(b)に示す組付け状態にすると、各リング突起17a,21aが多少圧縮されるものの、フィルタ5の環状フレーム5Aの両側壁5a,5aを凹まし変形させ、丁度嵌合されているが如くの食い込み状態になっており、継手側シール部Stとポンプ側シール部Spとにおいてより高いシール性を得ている。この場合、ポンプボディ8と継手ボディ10とを、環状フレーム5Aよりも硬い材料としておけば、締込みに伴う環状フレーム5Aの変形が容易化されて好都合である。構造上からは、フィルタ5にリング突起17a,21aを設けても良いが、各シール部Sp,Stの寿命に伴う部品交換都合上からは図5に示すように、ポンプボディ8と継手ボディ10とにリング突起17a,21aを形成する手段の方が得策である。
また、ポンプ側のリング突起21aが環状フレーム5Aに食い込むことによる下記効果が得られる利点がある。即ち、環状突起7が環状溝6に圧入されることにより、溝内周側部分6Nが径内側に(軸心X側に)倒れ変形し、主シール部Smのシール性に悪影響の出るおそれがあるが、リング突起21aの環状フレーム5Aへの食い込みにより、溝内周側部分6Nの径内側への倒れ込みが抑制又は阻止され、主シール部Smが所期どおりに機能して良好なシール性が確保できるようになる。
〔実施例3〕
実施例3による流体機器と継手との接続構造の要部を図6に示す。この実施例3による接続部1Rは、図6(a)に示すように、各環状端面17,21に軸心X方向に突出する断面三角形状のリング突起17a,21aを形成し、かつ、環状フレーム5Aの両側面5a,5aに軸心X方向に凹入する断面三角形状のリング溝5m,5mが形成されている以外は、実施例1による接続部1R,2Rと同じである。この場合、リング溝5mの断面寸法は、図6(b)に仮想線で示すように、リング突起17a,21aの断面寸法よりも若干(幾分)小さくしておく。
つまり、図6(a)に示す組付け前状態(分解状態)から継手ボディ10を回して締め込んで、図6(b)に示す組付け状態にすると、各リング突起17a,21aと対応するリング溝5mとが圧接されながら緊密に嵌合し、継手側シール部St及びポンプ側シール部Spのシール性が高められるものとなる。この場合、リング突起17a,21a部位での圧接力は実施例2のものの方が強くなると思われるが、この実施例3の構造では、リング溝5mの形成により、接続部1Rの組付けに伴うリング突起17a,21aの圧入による環状フレーム5Aの変形は実施例2の場合に比べて軽微なもので済み、従ってフィルタ5の長寿命化が可能である。また、各リング突起17a,21aの変形も実施例2の場合に比べて軽微なもので済むから、継手ボディ10やポンプボディ8の長寿命化も可能となる利点がある。
加えて、環状溝6が存在する側である環状溝側環状端壁21とフィルタ5とが、ポンプPと継手Tとの嵌合連結状態〔図6(b)の状態〕においては、リング突起21aとリング溝5mとが凹凸嵌合されているから、環状溝側環状端壁21の径内側への倒れが規制される利点が得られる。この利点自体は実施例2のものと同様であるが、実施例2の場合では、リング突起21aが図5(b)に示すようにバランス良く環状フレーム5Aに食い込むかどうかが不確定であるに対して、実施例3の手段では、環状フレーム5Aにリング溝5mが形成されているので、寸法狂い無くリング突起21aが環状フレーム5Aに食い込み、径内側への倒れ込みが所期通りに防止できる点で有利である。
上述のような構成により、継手Tとポンプボディ8との接続部1Rを組付ければ、一体的にフィルタ5をシール状態で組付けられるものとなっており、フィルタ専用の設置スペースが不要である。これにより、フィルタの設置スペースが必要であってその分は装置が大型化する、という流体供給システム中において独立した機器としてのフィルタを設ける場合の不利が解消されている。そして、フィルタ5は継手ボディ10の端面とポンプボディ8の端面とで挟まることで位置保持される構造であるから、交換の際にはフィルタ5単品で済み、メッシュ部材が分解不能に一体的に組み込まれたフィルタ装置のアッセンブリ交換となる従来に比べて、コスト(ランニングコスト)も安く付く。加えて、フィルタ5は、継手TとポンプPとの主シール部Smの径内側に装備されるので、フィルタ5を設けることが漏れおそれ箇所を増やすことにはならないという利点もある。
〔別実施例〕
継手Tの継手ボディ10、及びポンプ等の流体機器Pのそれぞれに環状突起7を、そしてフィルタ等の機能部品5に環状溝6を形成して成る接続構造(接続部1R,2R)でも良く、この場合には、フィルタ等の機能部品5は主として流体機器Pに内装されるような構造となる。また、機能部品5としては、図9に示すように、一対の大径開口部26,26、一対のテーパ路25,25、及び小径路24を有するオリフィスやストレーナ(図示省略)等、種々のものが可能である。
ポンプと継手との接続構造を示す一部切欠きの側面図(実施例1) 供給側接続構造の詳細を示す分解断面図 図1の接続部における要部の拡大断面図 図1の配管とポンプ給排部との接続部を斜めから見た概略の断面斜視図 シール部の別構造を示し、(a)は組付け前、(b)は組付け後 シール部のその他の別構造を示し、(a)は組付け前、(b)は組付け後 フィルタの製造方法を示し、(a)は第1工程、(b)は第2,3工程 フィルタの製造方法を示し、(a)は第4工程、(b)は完成したフィルタ 機能部品の別構造を示す断面図
符号の説明
1 給排路
4 流路
5 機能リング体、オリフィス
6 環状溝
6A 外周面
6B 内周面
7 環状突起
7A 内周面
7B 外周面
17 環状端壁
21 環状端壁
P 流体機器(ポンプ)
T 継手シール部
Sm シール部
d1 環状突起の内周面と環状溝の外周面との締め代
d2 環状突起の外周面と環状溝の内周面との締め代

Claims (6)

  1. 流体機器における流体の給排路の周囲部分と流体用の継手とを嵌合連結させることにより、前記給排路と前記継手に形成されている流路とが連通接続されている流体機器と継手との接続構造であって、
    前記流体機器と前記継手とに亘って流れる流体を通過させてその流体に作用する機能部品が、前記周囲部分と前記継手との双方にシールされる状態でそれら周囲部分と継手とに亘る状態で介装されるとともに、
    前記流体機器と前記継手との嵌合連結状態においてシール部を構成すべく互いに嵌合する環状溝と環状突起とが、前記流体機器と前記継手とに振り分けて形成されている流体機器と継手との接続構造。
  2. 前記環状突起の内周面と前記環状溝の外周面、及び前記環状突起の外周面と前記環状溝の内周面のそれぞれが締まり嵌めとなる状態で前記環状突起と前記環状溝とが圧入されるとともに、前記環状突起の内周面と前記環状溝の外周面との締め代が前記環状突起の外周面と前記環状溝の内周面との締め代よりも大に設定されている請求項1に記載の流体機器と継手との接続構造。
  3. 前記機能部品が、前記周囲部分に形成される環状端壁と前記継手に形成される環状端壁との間に圧接挟持されるリング状のものに構成されている請求項1又は2に記載の流体機器と継手との接続構造。
  4. 一対の前記環状端壁のうちの前記環状溝が存在する側である環状溝側環状端壁と前記機能部品とが、前記流体機器と前記継手との嵌合連結状態においては、前記環状溝側環状端壁の径内側への倒れが規制されるように凹凸嵌合されている請求項3に記載の流体機器と継手との接続構造。
  5. 前記環状溝が前記流体機器に形成され、かつ、前記環状突起が前記継手に形成されている請求項1〜4の何れか一項に記載の流体機器と継手との接続構造。
  6. 前記機能部品が、前記両環状端壁間に介装される環状フレームと、この環状フレームに支持されてその径内側に位置するメッシュ部材とで成るフィルタに構成されている請求項3〜5の何れか一項に記載の流体機器と継手との接続構造。
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