JP2009222206A - 金属製容器又は金属製管の密閉シール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】略平面を有する不定形のフランジに、溝を形成することなく、簡便にシールし、真空さらに１．０ＭＰａ未満の加圧圧力にも耐える金属製容器又は金属製管の密閉シール方法を提供する。
【解決手段】本発明は、フランジ面が略平坦で、嵌合する一対の金属製の容器又は管のフランジ間に、金属線、例えば、その表面に表面張力調整剤が塗布されていない等を配置し、ナット及びボルト又はクランプで圧締し、金属線を潰し、シールすることを特徴とする金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属製容器又は金属製管の密閉シール方法に関する。

密閉シール方法は、固定用途に使用されるガスケットと、運動部、可動部に使用されるパッキンによる方法に大別することができる。

ガスケットには、図８に示すように、金属製管６などの接続面（フランジ６ａ）、エンジンのヘッドカバーの取り付け部などの挟み、フランジ６ａに穿設された孔６ｂに通したボルト、或いはクランプ等で圧締固定されるガスケット１７など、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などがある。

金属製容器、金属製管の密閉シール方法として、特許文献１のメタルガスケットを用いた真空シール構造、真空シール方法、真空シール用メタルガスケットおよびメタルガスケット用真空フランジが公開されている。

特許文献１に係る発明は、 内側側壁部４７が傾斜したシール溝４５を有し、内周側のフランジ面５１ａが外周側のフランジ面５１ｂよりも低いフランジ本体４３の間に、断面形状が幅／厚さの比が０．５〜４の略矩形で、ビッカース硬度が５０〜１２０のメタルガスケットを圧締して真空シールすることを特徴とする。
特開平５−２４８５４２号公報

しかしながら、特許文献１の密閉シール方法では、フランジ部に溝を形成すること、一連のリング状のメタルガスケットを使用しており、規格外の不定形のフランジにおいては、フランジに溝を形成しなければならないこと、また、その溝及びフランジにあった形状のカスケットを成型しなければならなかった。溝を形成せず、ボルト等で固定する板状のガスケットが知られているが、やはり容器、管の形状に合わせて形成しなければならない。

そこで、本発明は、略平面を有する不定形のフランジに、溝を形成すること、又は特殊ガスケットを用意することなく、簡便にシールし、真空さらに１．０ＭＰａ未満の加圧圧力にも耐える金属製容器又は金属製管の密閉シール方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、フランジ面が略平坦で、嵌合する一対の金属製の容器又は管のフランジ間に、金属線を配置し、ナット及びボルト又はクランプで圧締し、金属線を潰し、シールすることを特徴とする金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成、前記金属線が、金属製容器或いは金属製管のフランジ部より、軟質であることを特徴とする金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成、前記金属線が、その表面に表面張力調整剤が塗布されていない半田であることを特徴とする前記記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成、前記金属線の先端と末端を重ね合わせ、又は、前記金属線を複数に分断し、隣り合う金属線を重ねて圧締することを特徴とする前記何れかに記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成、前記金属線の端部を金属製容器、又は金属製管外に突出させて配置することを特徴とする前記何れかに記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成、前記金属線の突出端部を、フランジに折り込み、固定したことを特徴とする前記金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成とした。

さらに、前記容器が、マイクロ波導波管と連結したマイクロ波チャンバーであることを特徴とする前記何れかに記載の金属製容器の密閉シール方法を用いたマイクロ波チャンバーの構成とした。

本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。先ず、金属線をフランジの略平坦面に配置し、圧締することで、簡便に、真空さらに１．０ＭＰａ未満の加圧圧力に耐えるシールを可能にする。金属線の素材を適宜選択することで、耐熱、耐圧、密閉空間内を通過する素材に対する安定性などを得ることができる。

また、金属線を使用することで、不定形のフランジに対しても、その形状に配置するだけで良いので、ガスケットを特注することなく、容易かつ低廉でシールすることができる。金属線として、線状の市販のその表面に表面張力調整剤が塗布されていない半田とすることで、極めて低廉でシールすることができる。

金属線の末端と先端、或いは複数に分断して配置した金属線の隣り合う金属線を重ねて（交差部）圧締することで、隣り合う金属線からの漏れはなく、不定形のフランジに対しても確実にシールすることができる。さらに、金属線の末端部を金属製容器又は金属製管の外に突出させ、加えて、フランジに折り込み、固定することで、圧締めの際の、金属線のズレを防止し、かつ配置位置を調整することができる。

金属線でシールすることで、電気的同電位を必要とする容器、例えば、マイクロ波チャンバーなどに有効である。特殊形状のマイクロ波チャンバーは、それを構成する部材が電気的に同電位でないと、火花放電を起こす。しかし、本発明を利用することで、マイクロ波チャンバーなどの同電位を必要とする容器を一体で形成する必要も、またアース等で同電位とする必要もなく、火花放電を防ぐことができる。

本発明は、略平面を不定形のフランジに、溝を形成すること、又は特殊ガスケットを用意することなく、簡便にシールし、真空さらに１．０ＭＰａ未満の加圧圧力にも耐える金属製容器又は金属製管の密閉シール方法を提供する目的を、フランジ面が略平坦で、嵌合する一対の金属製の容器又は管のフランジ間に、金属製容器或いは金属製管のフランジ部より、軟質である金属線、例えば、その表面に表面張力調整剤が塗布されていない半田を、先端と末端を重ね合わせ、又は複数に分断し、隣り合う金属線を重ねて配置し、かつ、前記金属線の端部を金属製容器、又は金属製管外に突出させ、その突出端部を、フランジに折り込み、固定し、フランジ同士をナット及びボルト又はクランプで圧締し、金属線を潰し、フランジ部をシールすることを特徴とする金属製容器又は金属製管の密閉シール方法の構成とすることで実現した。

また、前記容器が、マイクロ波導波管と連結したマイクロ波チャンバーであることを特徴とする前記何れかに記載の金属製容器の密閉シール方法を用いたマイクロ波チャンバーの構成とした。

以下、添付図面に基づき、本発明である金属製容器又は金属製管の密閉シール方法について、詳細に述べる。

図１は、本発明の密閉シール方法を利用した金属製容器の断面図である。図２は、本発明の密閉シール方法を利用した金属製容器の断面図である。図３は、本発明の密閉シール方法を利用した金属製容器の分解断面図（密閉シール前）である。

本発明において、金属製容器１は、その用途は特に限定されない。ここでは、金属製容器１は、略平坦面のフランジ２ａ、３ａを有し、方形かつ同形で、一対の容器部材２、３からなり、さらに、容器部材２、３には管２ｃ、３ｃが接続されている容器について説明する。

これら、一対の容器部材２、３は、金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃをフランジ面に間に挟んでいる。容器部材２、３は、フランジ２ａ、３ａにそれぞれに穿設された複数の孔２ｂ、３ｂにボルト４を挿入し、ボルト４とナット４ａで、強く金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃを圧締めし、容器部材２、３を連結している。各金属線の端部は、容器部材２、３の外に突出し、フランジ３ａに沿って、折り込まれ、フランジ３ａに引っ掛かっている。

これにより、容器部材２、３は密閉シールされ、内部は真空さらに１．０ＭＰａ未満の加圧圧力にも十分耐える密閉空間１ａを有する。従って、金属製容器１内部の密閉空間１ａを真空にすること、加圧すること、或いは、外気と遮断し、蒸気などの気体、薬品などの液体、固体を移動させることができる。内部を移動する物質の特性に合わせ、金属線５の素材は、本発明の技術的範囲内において、適宜選択することで、腐食などの金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃの劣化に耐え、密閉性を維持することができる。管同士の連結においても同じ。

図４は、図３の矢印Ａ−Ａ位の平面図である。容器部材３のフランジ上面の略平坦面に内部３ｄを囲むように、４本の金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃが、その各端部５ｄをフランジ３ａ外に突出するように配置されている。また、各金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃは、それぞれ隣り合う金属線と交差し、交差部５ｅ（点線円）を形成する。

交差部５ｅは、フランジ２ａ、３ａに潰され、フランジ２ａ、３ａより軟質な金属線は、変形し、フランジ２ａ、３ａ、及び金属線同士が密着し、フランジ２ａ、３ａをシールし、金属容器１の内部に密閉空間１ａを密封する。

また、孔３ｂは、ボルト４、ナット４ａにより、均一にフランジ２ａ、３ａを圧締めでくるように、フランジ３ａ全周に渡り複数、均等間隔で穿設されている。金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃは、複数の孔３ｂから内部３ｄ側に位置し、内部３ｄとボルト４を遮断している。

これにより、内部３ｄの物質とボルト４が化学反応しない。内部３ｄの物質との化学反応がない場合は、金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃは孔３ｂの外側に位置してもよい。なお、内部３ｄに存在する物質とボルト４が腐食する恐れがある場合であっても、ボルト４を耐食性のある素材を選択することで、孔３ｂのから内部３ｄ側に配置することができる。

図５は、本発明の密閉シール方法を利用した金属製管のフランジ面の平面図である。ここでは、略平坦面のフランジ６ａを有し、円形かつ同形の一対の金属製管６のフランジ６ａを合わせてシールする場合について、一方の金属製管６のフランジ６ａの平面図である図５を参照して説明する。

フランジ６ａには、内部６ｃを囲むように、ボルト、ナットでフランジ６ａ、６ａを連結するため、ボルトを挿通させる孔６ｂが全周に渡って、均等間隔で、穿設されている。

金属線７は、１本の線状で、フランジ６ａ上面の略平坦面に、孔６ｂより、内部６ｃ側に、その先端７ａ、末端７ｂ部を交差させ配置されている。その先端７ａ、末端７ｂは、フランジ６ａが外方に突出している。

このような状態で、もう一方の金属製管６のフランジとをボルトで圧締めし、金属線７を潰し、金属製管６、６をシール連結する。これにより、内部は真空さらに１．０ＭＰａ未満の加圧圧力にも十分耐える密閉空間を形成することができる。従って、金属製管６内部の密閉空間を真空にすること、加圧すること、或いは、外気と遮断し、蒸気などの気体、薬品などの液体、固体を移動させることができる。

図６は、本発明の密閉シール方法の他のシール方法を示す金属製管のフラン断面図である。金属製管６の実施例２の他のシール方法である。実施例２においては、１本の線状の金属線６を交差して、シールしたが、ここでは、実施例１と同様に、４本の金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃで、フランジ６ａ上面の略平坦面に、孔６ｂより、内部６ｃ側に、それぞれ隣り合う金属線と交差し、交差部５ｅ（点線円）を形成するよう配置されている。

また、４本の金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃの各端部をフランジ６ａ外に突出するように配置されている。これにより、実施例２と同様の採用、効果を発揮する。なお、金属線は、１本、２本、３本、４本、それ以上の本数とすることができ、シールフランジの形状、ボルトを挿通する孔の位置などを考慮し、適宜選択する。２以上の金属線を使用する場合は、隣り合う金属線同士を交差させることが必要である。

図７は、本発明の密閉シール方法を利用したマイクロ波チャンバーの断面図である。マイクロ波チャンバー１１は、方形の容器部材２と、同形の容器部材３と、マイクロ波１３ａを通す導波管１３が接続された容器部材２、３の間に配置する方形の金属製の連結管１２と、容器部材２から容器部材３まで挿通する吸着材１５がその中を移動する円筒の誘電体管１４と、容器部材２、３に接続し、誘電体管１４を一定の長さまで、覆いマイクロ波１３ａの外部漏洩を防止する減衰管１６、１６からなり、ガスの吸着回収に使用されるチャンバーである。

また、容器部材２と連結管１２、及び容器部材３と連結管１２は、本発明である金属製容器又は金属製管の密閉シール方法、即ち実施例１〜３に示すシール方法により、密閉シールされている。

フランジ２ａ、１２ａと、フランジ３ａ、１２ｂは、金属線５、５ａ、５ｂ、５ｃを挟み、ボルト４、ナット４ａにより、圧締めされ、金属線を潰し、それぞれ連結されている。これにより、密閉空間１１ａを形成する。容器部材２、３、連結管１２は、アースを取らなくとも電位差がなく、マイクロ波１３ａによる火花放電がない。従って、マイクロ波チャンバー１１を一体として成型する必要がなくなる。

なお、吸着材１５は、例えば、絶縁体で被覆された粒状の活性炭で、誘電体管１４の中を移動し、マイクロ波照射によって加熱される。この吸着材１５にはＶＯＣなどのガスが吸着しており、マイクロ波で加熱されることで、吸着ガスは脱離しガラス製チューブに流されるキャリアガスによって系外に排出され、そこで冷却されて、凝集し溶剤が回収される。

誘電体管１４は、例えばガラス製チューブで、マイクロ波を通過させ、それ自体マイクロ波を吸収せず、加熱されない。

マイクロ波チャンバー１１を貫通する誘電体管１４であるガラス製チューブには金属製の減衰管１６が、マイクロ波チャンバー１１と誘電体管１４の全周にわたって電気的に接続されているように配置されている。

減衰管１６の中を通過して外部に出ようとするマイクロ波１３ａは、ガラス製チューブ内のマイクロ波吸収率の高い吸着材を通過することによって十分に減衰し、外部にマイクロ波が漏洩することは無い。

本発明の密閉シール方法を利用した金属製容器の側面図である。 本発明の密閉シール方法を利用した金属製容器の断面図である。 本発明の密閉シール方法を利用した金属製容器の分解断面図（密閉シール前）である。 図３の矢印Ａ−Ａ位の平面図である。 本発明の密閉シール方法を利用した金属製管のフランジ面の平面図である。 本発明の密閉シール方法の他のシール方法を示す金属製管のフラン断面図である。 本発明の密閉シール方法を利用したマイクロ波チャンバーの断面図である。 従来のガスケットを使用したシール面の図である。

符号の説明

１ 金属製容器
１ａ 密閉空間
２ 容器部材
２ａ フランジ
２ｂ 孔
２ｃ 管
３ 容器部材
３ａ フランジ
３ｂ 孔
３ｃ 管
３ｄ 内部
４ ボルト
４ａ ナット
５ 金属線
５ａ 金属線
５ｂ 金属線
５ｃ 金属線
５ｄ 端部
５ｅ 交差部
６ 金属製
６ａ フランジ
６ｂ 孔
６ｃ 内部
７ 金属線
７ａ 先端
７ｂ 末端
８ 金属製容器
８ａ 密閉空間
９ 容器部材
９ａ フランジ
１０ 容器部材
１０ａ フランジ
１１ マイクロ波チャンバー
１１ａ 密閉空間
１２ 連結管
１２ａ フランジ
１２ｂ フランジ
１３ 導波管
１３ａ マイクロ波
１４ 誘電体管
１５ 吸着材
１６ 減衰管
１７ ガスケット

Claims (8)

1. フランジ面が略平坦で、嵌合する一対の金属製の容器又は管のフランジ間に、金属線を配置し、ナット及びボルト又はクランプで圧締し、金属線を潰し、シールすることを特徴とする金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
2. 前記金属線が、金属製容器或いは金属製管のフランジ部より、軟質であることを特徴とする請求項１に記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
3. 前記金属線が、その表面に表面張力調整剤が塗布されていない半田であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
4. 前記金属線の先端と末端を重ね合わせて圧締めすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
5. 前記金属線を複数に分断し、隣り合う金属線を重ねて圧締することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
6. 前記金属線の端部を金属製容器、又は金属製管外に突出させて配置することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
7. 前記金属線の突出端部を、フランジに折り込み、固定したことを特徴とする請求項６に記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法。
8. 前記容器が、マイクロ波導波管と連結したマイクロ波チャンバーであることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れかに記載の金属製容器又は金属製管の密閉シール方法を用いたマイクロ波チャンバー。

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