JP2017161038A

JP2017161038A - 金属シール

Info

Publication number: JP2017161038A
Application number: JP2016047931A
Authority: JP
Inventors: 聡藤堂; Satoshi Todo
Original assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14
Anticipated expiration: 2036-03-11
Also published as: JP6735577B2

Abstract

【課題】一方が平滑面状の平面であり、他方が小凸条を有する平面である場合にも、確実に良好な密封性能を発揮する金属シールを提供する。【解決手段】相互に平行な第１平面部31と第２平面部32を備え、第１平面部は小突起２を有し、第２平面部32は平坦面状である。【選択図】図４

Description

本発明は、金属シールに関する。

従来、図５や図６に示すような金属シール43，44が公知である（例えば、特許文献１の第11図と第12図参照）。
即ち、図５に示した金属シール43は、相互に平行な２平面41，42に対して圧接する三角状小突起47，48を上下対称に有する略矩形横断面形状であり、平行な２平面41，42は平坦面に形成されている。（なお、図５では三角状小突起47，48が平面41，42に極端に大きく食い込んだように描いている。）
また、図６に示した金属シール44は、未使用状態（図示省略）では、横断面矩形であって第１平坦面部51・第２平坦面部52を有し、他方、相手側の平行な２平面41，42には三角状小凸条49，50が設けられている。（なお、図６では、三角状小凸条49，50が第１・第２平坦面部51，52に極端に大きく食い込んだように描いている。）

また、別の従来例を示した図７に於ては、未組付け状態を示し、金属シール45がばね入りＣリングであって、相手側の平面41，42は、小凸条の無い平坦面である。さらに他の従来例を示した図８に於ては、金属シール46が（図６と同様に）平坦面状第１・第２平坦面部51，52を有する横断面矩形であって、相手側の２平面41，42には、小凸条49，50が丸山型として突出状に形成されている。
このように、従来の金属シール43，44，45，46は、図５〜図８に示したように、上下対称形状であり、かつ、相手（装着）側の平面41，42も上下対称形状であった。

実開平３−９１５７２号公報

従来、図５〜図８に示したように、相手（装着）側の２平面41，42が（同一形状で）上下対称であるならば、問題が全くない。
しかしながら、半導体製造ライン等に於て、例えば、大型装置本体に対して、マスフローコントローラや圧力計等の小型機器を多数取付ける必要があるが、継手部の選定を誤ると流路の接続部位が、図５〜図８のように、上下対称とならない場合―――即ち、２平面41，42の内の一方が小凸条49又は小凸条50を有し、他方が平坦面状である非対称の場合―――が発生する。

上述のように非対称の場合には、従来の金属シールでは対応（使用）できず、上記小型機器の装着側平面42を、相違する形状のものに、交換せねばならず、多数個の流路接続部を備えた大型装置本体では、多くの時間的ロス・労力ロスを発生することがあった。
あるいは、事前に、大型装置本体側の流路接続部の平面41の形状を、確認する必要があり、遠隔地の工場まで出掛ける等の時間的ロス・労力ロスを発生させていた。

そこで、本発明は、対向する２平面の間を密封する金属シールであって、相互に平行な第１平面部と第２平面部を備え、上記第１平面部は全体閉環状の小突起が突設されると共に、上記第２平面部は平坦面状である。
また、上記２平面の内の一方には全体閉環状の小凸条が突設され、該小凸条に対して上記第２平面部が対応し、かつ、上記２平面の内の他方には全体閉環帯状の密封平坦面部が形成され、該密封平坦面部に対して上記第１平面部の上記小突起が対応して組付けられるように構成されている。

また、相互に接続される第１部材と第２部材の各々に浅い凹窪部を設けて、該凹窪部の底面をもって、上記２平面を構成すると共に、該凹窪部の内周面をもってシール位置決め内周面を構成し、全体閉環状の上記第１平面部・第２平面部の外周端縁を相互に連結する外周面は、上記シール位置決め内周面に嵌合する位置決め嵌着面を形成している。
また、上記第１平面部・第２平面部の各外周端縁と、上記外周面との角部は、嵌合誘導のための面取りが切欠形成されている。
また、全体閉環状の上記小突起は、軸心方向から見て全体閉環状の上記小凸条と重なり合うように設けられている。

本発明によれば、密封すべき２平面の一方が小凸条が突設され、他方が平坦面部が形成されている場合―――非対称の場合―――にも装着でき、かつ、安定した密封性能（シール性）を発揮できる。

本発明の実施の一形態を示す要部拡大断面図である。他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。本発明に係る金属シールの使用方法及び作用・効果を説明するための図である。要部拡大断面説明図である。従来例を示す要部拡大断面図である。他の従来例を示す要部拡大断面図である。別の従来例を示す要部拡大断面図である。さらに別の従来例を示す要部拡大断面図である。

以下、図示の実施の形態に基づいて本発明を詳説する。
図１又は図２に於て、１は金属シールであって、対向する２平面Ｐ₁ ，Ｐ₂ の間を密封する。具体的には、相互に接続される第１部材11と第２部材12の各々に浅い凹窪部21，22を設けて、下方の凹窪部21の底面21Ａをもって一方の平面Ｐ₁ を構成し、かつ、上方の凹窪部22の底面（奥面）22Ａをもって他方の平面Ｐ₂ を構成している。
図４、及び、図１，図２に示すように、金属シール１は、全体が閉円環状であって、相互に平行な第１平面部31と第２平面部32を有する横断面形状であり、第１平面部31は全体閉環状の小突起２が突設されると共に、第２平面部32は平坦面状であって小突起は無い。なお、第１平面部31と第２平面部32は、軸心Ｌ₀ に対して直交する平面に合致する。つまり、軸心直交面状である。

ところで、第１部材11・第２部材12に凹設された上記凹窪部21，22の内周面は、シール位置決め内周面23，24を構成している。そして、金属シール１に於て、第１平面部31・第２平面部32の外周端縁33，34を相互に連絡する外周面35は、凹窪部21，22の上記シール位置決め内周面23，24に嵌合する。
言い換えれば、金属シール１の外周面35は、相手側（装着側）の凹窪部21，22のシール位置決め内周面23，24に嵌合する位置決め嵌着面36を形成しており、円形の凹窪部21，22（及び流路孔３，４の）軸心Ｌ₃ ，Ｌ₄ に対して、金属シール１の軸心Ｌ₁ とが一致するようにセンタリング位置決めしつつ接続される。

ところで、図４に示すように、金属シール１の上記外周面35は、段付部37を介して、大径外周面35Ａと小径外周面35Ｂをもって構成される。
２平面Ｐ₁ ，Ｐ₂ の内の一方には全体閉環状の小凸条５が突設されている。図１では、第１部材11に形成された凹窪部21の底面21Ａから成る平面Ｐ₁ に小凸条５が突設されている。この小凸条５に対して、（図１に示すように）金属シール１の平坦面状の第２平面部32が対応する。さらに、２平面Ｐ₁ ，Ｐ₂ の内の他方には、全体閉環帯状の密封平坦面部が形成されている。図１では、第２部材12に形成された凹窪部22の底面22Ａから成る平面Ｐ₂ が（小凸条の無い）密封平坦面部を構成し、この密封平坦面部に対して、金属シール１の第１平面部31の小突起２が対応するように、組付けられる。

図１に示した実施の形態では、下方の凹窪部21のシール位置決め内周面の内径寸法は、上方の凹窪部22のシール位置決め内周面24の内径寸法よりも大きく設定されている場合を示し、下方の凹窪部21の大きな内径寸法の内周面23には、金属シール１の大径外周面35Ａが嵌合し、他方、上方の凹窪部22の小さな内径寸法の内周面24には、金属シール１の小径外周面35Ｂが嵌合する。
このように、金属シール１の外周面35を、大径外周面35Ａ・小径外周面35Ｂをもって形成し、第１部材11・第２部材12に凹設した凹窪部21，22が大径寸法・小径寸法として差を設ける構成とすることで、金属シール１の平坦面状の第２平面部32が小凸条５に対応し、かつ、第１平面部31の小突起２は平坦面状の底面22Ａに対応し、接続（組付）作業時に間違いを生ずることを防止できる利点がある。

次に、図２に於ては、第１部材11の凹窪部21の底面21Ａから成る平面Ｐ₁ には、（図１の小凸条５が省略されて、）全体閉環帯状の密封平坦面部が形成される。この密封平坦面部に対して、図１に示した金属シール１を上下反転させ、金属シール１の第１平面部31の小突起２を対応させて、組付ける。さらに、第２部材12の凹窪部22の上方の底面22Ａをもって構成される平面Ｐ₂ には、小凸条５が突設されている。この小凸条５に対して、金属シール１の平坦面状の第２平面部32が対応する。
図２に於て、下方の凹窪部21の内周面23の内径寸法は、上方の凹窪部22の内周面24の内径寸法よりも、小さく設定される。小さい内径寸法の下方の凹窪部21の内周面23には、金属シール１の小径外周面35Ｂが嵌合し、他方、上方の凹窪部22の大きな内径寸法の内周面24には、金属シール１の大径外周面35Ａが嵌合する。
図２に於て、金属シール１を同図とは逆として、組付けることは、不可能となる。つまり、金属シール１の平坦面状の第２平面部32が小凸条５に対応し、かつ、第１平面部31の小突起２は平坦面状の底面21Ａに対応し、接続（組付）作業時に間違いを生ずることを確実に防止できる利点がある。

図４、及び、図１，図２に示すように、金属シール１は、第１平面部31・第２平面部32の各外周端縁33，34と、外周面35との角部は、面取り10が切欠形成され、凹窪部21，22の内周面23，24に対して、金属シール１の外周面35を嵌入する際に、スムーズに嵌合誘導できる。
また、図１，図２に示したように、全体閉円環状の小突起２の頂部の直径寸法と、全体閉円環状の小凸条５の直径寸法とを、相等しく設定するのが望ましい。つまり、小突起２は、軸心Ｌ₀ に沿った方向から見て、小凸条５と重なり合って見えるように、設けられる。このようにすれば、接続状態に於て、金属シール１に捩れが生じないで、正しい横断面姿勢を保ちつつ密封作用をなすことができる。

なお、金属シール１の材質は、ステンレス鋼が耐腐食性の面から望ましい。但し、用途や被密封流体等によって、他の金属とすることも自由である。また、第１部材11・第２部材12の少なくとも凹窪部21，22を形成する部位の材質は、ステンレス鋼とするのが望ましい。但し、用途や被密封流体等に対応して、他の金属とすることも可能である。また、本発明に係る金属シール１は、例えば、６mm〜12mmの外径の円環状とする。
そして、本発明に係る金属シール１の横断面に於ける径方向寸法をＷとし、厚さ寸法をＴとすると（図４参照）、 0.5・Ｗ≦Ｔ≦ 1.5・Ｗを満たすようにするのが望ましい。つまり、いわゆるガスケットのように板状シールとは異なる。
従来の金属シール43，44，45，46は、図５〜図８に示した如く、装着面に関して、対称形状（上下対称）であったが、本発明に係る金属シール１は、装着面に対し非対称形状（上下非対称）であると、言うことができる。

図３に於て、本発明に係る金属シール１の適用例を説明し、かつ、本発明の金属シール１の作用及び利点等を説明する。
例えば、半導体製造ラインに於ける大型装置本体Ｍ₁ ，Ｍ₂ には、多数の流路（配管）接続部13が配設され、この接続部13の形状は、図１に示した第１部材11のような、小凸条５付の凹窪部21を有する場合（これを符号Ｍ₁ をもって示す）と、図２に示した第１部材11のような、平坦面状平面Ｐ₁ を有する場合（これを符号Ｍ₂ をもって示す）とが、併存している。

遠隔地にある既設の大型装置本体であって、図３に示した、符号Ｍ₁ のものか、符号Ｍ₂ のものか不明であるとした場合、マスフローコントローラや圧力計や各種の小型機器の交換作業のために、図３の左上に図示した小凸条５を有する流路接続部15の小型機器Ｓ₁ を適用すべきか、あるいは、図３の右上に図示した平坦面状平面Ｐ₂ を有する流路接続部15の小型機器Ｓ₂ を適用すべきか、従来は、選択決定することができない。
即ち、従来では、図５〜図８に示したような符号46，43をもって示すような、上下対称形状の金属シールが使用されていたので、図３中に矢印Ｄのような組付けは不可能であり、あるいは、図３中の矢印Ｃのような組合せは不可能であった。

これに対し、図３中に２点鎖線Ｇにて囲って示すように、小凸条５を有する流路接続部15を備えた小型機器Ｓ₁ と共に、両平坦面部51，52を有する金属シール46、及び、本発明の金属シール１とを、流路接続部13が未知なる大型装置本体Ｍ₁ ，Ｍ₂ に対して、運び込めば金属シール46（矢印Ａ参照）か、金属シール１（矢印Ｄ参照）のいずれかが対応でき、接続作業が迅速かつ確実に行い得る。このように、遠隔地に在る大型装置本体Ｍ₁ ，Ｍ₂ についての流路接続部13の形状（種類）を事前に確認する手間を省略できる。
あるいは、図３中に別の２点鎖線Ｈにて囲って示すように、平坦面状の平面Ｐ₂ を有する流路接続部15を備えた小型機器Ｓ₂ を選択しても良い。つまり、そのような選択をした場合には、上下両面に小突起48，47を有する金属シール43、及び、本発明の金属シール１とを、流路接続部13が未知なる大型装置本体Ｍ₁ ，Ｍ₂ に対して、運び込めば、金属シール43（矢印Ｂ参照）か、金属シール１（矢印Ｃ参照）のいずれかが対応でき、接続作業が迅速かつ確実に行い得る。

このように、２点鎖線Ｈにて囲んだような組合せをもって、運び込めば、遠隔地に在る大型装置本体Ｍ₁ ，Ｍ₂ についての流路接続部13の形状・種類が事前に確認する手間を省略可能となる。また、図３に於ける符号Ｍ₁ ，Ｍ₂ ，Ｓ₁ ，Ｓ₂ に設けられた流路接続部13，13，15，15の全てが未知なる場合であっても、本発明の金属シール１を（従来品の）金属シール43，金属シール46と併せて準備すれば、対応可能となり、接続作業上のトラブルを防止して、作業能率を向上できる利点もある。

なお、図示の実施の形態では、段付部37を介して、大径外周面35Ａと小径外周面35Ｂを有する形状であるが、外周面35として、段付部37の無い形状としても良い。また、小突起２の横断面形状は、丸山形の場合を例示したが、これを、三角山形や台形や矩形等としても自由である。また、小凸条５の横断面形状は、丸山形の場合を例示したが、これを、三角山形や台形や矩形等とするも自由である。
また、図１，図２に於て、１点鎖線は、ネジ（又はボルト）の締結軸心を示し、第１部材11と第２部材12とは、この１点鎖線の位置にて、ネジやボルトにて締付けて接続固着される。

１金属シール
２小突起
５小凸条
10 面取り
11 第１部材
12 第２部材
21，22 凹窪部
21Ａ，22Ａ底面
23，24 シール位置決め内周面
31 第１平面部
32 第２平面部
33，34 外周端縁
35 外周面
36 位置決め嵌着面

Claims

対向する２平面（Ｐ₁ ）（Ｐ₂ ）の間を密封する金属シールであって、
相互に平行な第１平面部（31）と第２平面部（32）を備え、上記第１平面部（31）は全体閉環状の小突起（２）が突設されると共に、上記第２平面部（32）は平坦面状であることを特徴とする金属シール。
上記２平面（Ｐ₁ ）（Ｐ₂ ）の内の一方には全体閉環状の小凸条（５）が突設され、該小凸条（５）に対して上記第２平面部（32）が対応し、かつ、上記２平面（Ｐ₁ ）（Ｐ₂ ）の内の他方には全体閉環帯状の密封平坦面部が形成され、該密封平坦面部に対して上記第１平面部（31）の上記小突起（２）が対応して組付けられるように構成されている請求項１記載の金属シール。
相互に接続される第１部材（11）と第２部材（12）の各々に浅い凹窪部（21）（22）を設けて、該凹窪部（21）（22）の底面（21Ａ）（22Ａ）をもって、上記２平面（Ｐ₁ ）（Ｐ₂ ）を構成すると共に、該凹窪部（21）（22）の内周面をもってシール位置決め内周面（23）（24）を構成し、
全体閉環状の上記第１平面部（31）・第２平面部（32）の外周端縁（33）（34）を相互に連結する外周面（35）は、上記シール位置決め内周面（23）（24）に嵌合する位置決め嵌着面（36）を形成している請求項１又は２記載の金属シール。
上記第１平面部（31）・第２平面部（32）の各外周端縁（33）（34）と、上記外周面（35）との角部は、嵌合誘導のための面取り（10）が切欠形成されている請求項３記載の金属シール。
全体閉環状の上記小突起（２）は、軸心方向から見て全体閉環状の上記小凸条（５）と重なり合うように設けられている請求項１，２，３又は４記載の金属シール。