JP2019178732A - ガスケット、及び流路継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】流体デバイスの成形時に径外側シール溝の真円度が低下しても、その径外側シール溝にガスケットの径外側圧入部を圧入できるようにする。【解決手段】２つの配管ブロック１１，１２にそれぞれ形成された流路孔１３，１４同士を接続するためのガスケット２は、環状の本体部２１と、本体部２１の軸方向両端部それぞれの径内側から軸方向外側に突出し、両配管ブロック１１，１２の流路孔１３，１４の接続端部に形成された径内側シール溝３にそれぞれ圧入される一対の径内側圧入部２２と、本体部２１の軸方向両端部それぞれの径外側から軸方向外側に突出し、両配管ブロック１１，１２の前記接続端部側の端面において流路孔１３，１４よりも径方向外側に形成された円筒状の径外側シール溝４にそれぞれ圧入される一対の円筒状の径外側圧入部２３と、を備えている。本体部２１の外周面の少なくとも一部には、環状の窪み部５が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ガスケット、及び流路継手構造に関する。

半導体製造、医療・医薬品製造、及び食品加工・化学工業等の各種技術分野の製造工程で取り扱われる薬液、高純度液、超純水、或いは洗浄液等の流体の配管経路では、ポンプ、バルブ、アキュムレータ、フィルタ、流量計、圧力センサ、及び配管ブロック等の２つの流体デバイスに形成された流路孔同士を接続する接続構造として、流体の漏洩を防止するガスケットを備えた流路継手構造が採用されている。
この流路継手構造のガスケットは、本体部と、本体部の軸方向両端部それぞれの径内側から軸方向外側に突出する一対の円環状の径内側圧入部と、本体部の軸方向両端部それぞれの径外側から軸方向外側に突出する一対の円筒状の径外側圧入部と、を備えている（特許文献１のＦＩＧ１４Ｂ参照）。

前記一対の径内側圧入部は、両流体デバイスの流路孔の接続端部に形成された径内側シール溝にそれぞれ圧入されることにより、流体の漏洩を防止する一次シールとして機能する。また、前記一対の径外側圧入部は、両流体デバイスの前記接続端部側の端面において流路孔よりも径方向外側に形成された円筒状の径外側シール溝にそれぞれ圧入されることにより、流体の漏洩を防止する二次シールとして機能する。

国際公開第２０１７／１７６８１５号

前記流路継手構造において流体デバイスを射出成形により成形する場合、その冷却工程において成形体が収縮することによって、円筒状の径外側シール溝の真円度が低下してしまい、ガスケットの径外側圧入部を径外側シール溝に圧入することができなくなるという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、流体デバイスの成形時に径外側シール溝の真円度が低下しても、その径外側シール溝にガスケットの径外側圧入部を圧入できるようにすることを目的とする。

（１）本発明のガスケットは、２つの流体デバイスにそれぞれ形成された流路孔同士を接続するためのガスケットであって、環状の本体部と、前記本体部の軸方向両端部それぞれの径内側から軸方向外側に突出し、前記両流体デバイスの流路孔の接続端部に形成された径内側シール溝にそれぞれ圧入される一対の径内側圧入部と、前記本体部の軸方向両端部それぞれの径外側から軸方向外側に突出し、前記両流体デバイスの前記接続端部側の端面において前記流路孔よりも径方向外側に形成された円筒状の径外側シール溝にそれぞれ圧入される一対の円筒状の径外側圧入部と、を備え、前記本体部の外周面の少なくとも一部に、環状の窪み部が形成されている。

このガスケットによれば、径内側圧入部および径外側圧入部を備えたガスケットにおいて径方向の厚みが最も厚い厚肉部となる本体部の外周面に窪み部が形成されるため、この窪み部によって本体部の径方向の厚みを薄くすることができる。これにより、径外側圧入部が変形し易くなるので、流体デバイスの成形時に径外側シール溝の真円度が低下しても、その径外側シール溝の形状に合わせて径外側圧入部を変形させることにより、当該径外側圧入部を径外側シール溝に圧入することができる。

（２）前記径外側圧入部の外周面の一部が、前記径外側シール溝の外周面に密着してシール機能を発揮するシール周面とされており、前記窪み部は、前記径外側圧入部の外周面の他部にも形成されているのが好ましい。
この場合、窪み部が径外側圧入部の外周面に形成されることで、径外側圧入部の径方向の厚みが薄くなるので、径外側圧入部はさらに変形し易くなる。また、窪み部は、径外側圧入部の外周面におけるシール周面を除く他部に形成されるため、径外側圧入部に窪み部を形成しても、径外側圧入部のシール性能が低下することはない。

（３）前記窪み部は凹曲面からなるのが好ましい。
この場合、本体部における径方向の厚みを徐々に薄くすることができるので、径外側圧入部を変形させたときに本体部の外周面に作用する応力を窪み部によって分散することができる。

（４）本発明の流路継手構造は、２つの流体デバイスにそれぞれ形成された流路孔同士を接続するための前記（１）〜（３）のいずれかのガスケットと、前記両流体デバイスの流路孔の接続端部にそれぞれ形成され、前記ガスケットの各径内側圧入部が圧入される一対の径内側シール溝と、前記両流体デバイスの前記接続端部側の端面それぞれにおいて前記流路孔よりも径方向外側に形成され、前記ガスケットの各径外側圧入部が圧入される一対の円筒状の径外側シール溝と、を備える。

この流路継手構造によれば、径内側圧入部および径外側圧入部を備えたガスケットにおいて径方向の厚みが最も厚い厚肉部となる本体部の外周面に窪み部が形成されるため、この窪み部によって本体部の径方向の厚みを薄くすることができる。これにより、円筒状の第２圧入部が変形し易くなるので、流体デバイスの成形時に径外側シール溝の真円度が低下しても、その径外側シール溝の形状に合わせて径外側圧入部を変形させることにより、径外側圧入部を径外側シール溝に圧入することができる。

本発明によれば、流体デバイスの成形時に径外側シール溝の真円度が低下しても、その径外側シール溝にガスケットの径外側圧入部を圧入することができる。

本発明の一実施形態に係る流路継手構造の一例を示す断面斜視図である。 前記流路継手構造の拡大断面図である。 前記流路継手構造の分解拡大断面図である。 窪み部の変形例を示す流路継手構造の分解拡大断面図である。

次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
［流路継手構造］
図１は、本発明の一実施形態に係る流路継手構造の一例を示す断面斜視図である。図１において、本実施形態の流路継手構造１は、例えば、半導体製造装置で使用される薬液が流れる配管経路において、互いに重ね合わさる２つの配管ブロック（流体デバイス）１１，１２にそれぞれ形成された流路孔１３，１４同士を接続する接続構造として使用される。

図１の例では、ベースブロックからなる大型の第１配管ブロック１１上に、流量計や圧力センサ等に接続される複数の小型の第２配管ブロック１２，１２を重ね合わせて前記配管経路を構成する際に、第１配管ブロック１１の上面の２箇所で開口する円形の流路孔１３と、各第２配管ブロック１２，１２の下面で開口する円形の流路孔１４，１４とをそれぞれ流路継手構造１を用いて接続している。本実施形態では、第１配管ブロック１１の流路孔１３および第２配管ブロック１２，１２の流路孔１４，１４は、いずれも同一径に形成されている。

なお、本実施形態の流路継手構造１は、配管ブロック１１，１２の流路孔１３，１４同士を接続する接続構造として使用しているが、ポンプ、バルブ、アキュムレータ、フィルタ等の他の流体デバイスの流路孔同士を接続する接続構造にも適用することができる。

図２は、流路継手構造１の拡大断面図である。図３は、流路継手構造１の分解拡大断面図である。なお、図２及び図３では、説明の便宜上、配管ブロック１１，１２同士を横向きに配置している（図４も同様）。
図２及び図３において、流路継手構造１は、２つの配管ブロック１１，１２の流路孔１３，１４同士を接続するためのガスケット２と、両配管ブロック１１，１２の流路孔１３，１４の接続端部にそれぞれ形成された径内側シール溝３と、両配管ブロック１１，１２の前記接続端部側の端面１１ａ，１２ａのそれぞれにおいて流路孔１３，１４よりも径方向外側に形成された径外側シール溝４とを備えている。

［径内側シール溝および径外側シール溝］
図３において、第１配管ブロック１１の径内側シール溝３は、流路孔１３の接続端部の周面において、軸方向内側から軸方向外端へ向かうにつれて徐々に拡径するように切り欠かれたテーパ溝とされている。同様に、第２配管ブロック１２の径内側シール溝３は、流路孔１４の接続端部の周面において、軸方向内側から軸方向外端へ向かうにつれて徐々に拡径するように切り欠かれたテーパ溝とされている。

第１配管ブロック１１及び第２配管ブロック１２の径外側シール溝４は、それぞれ円筒状に形成されている。各径外側シール溝４の内周面４１は、断面視において、軸方向に真っすぐ延びる円周面４１ａと、この円周面４１よりも軸方向外側に形成されたテーパ状のガイド周面４１ｂとを有している。

ガイド周面４１ｂの軸方向内端は、円周面４１ａの軸方向外端に接続されている。そして、ガイド周面４１ｂは、軸方向内端から軸方向外端（図３中の円周面４１ａから後述するガスケット２側）へ向かうにつれて徐々に縮径するように形成されている。これにより、ガイド周面４１ｂは、径外側シール溝４にガスケット２の径外側圧入部２３を圧入するときに、その圧入をガイドするようになっている。
各径外側シール溝４の外周面４２の全体は、断面視において軸方向に真っすぐ延びる円周面とされている。

［ガスケット］
図２及び図３において、ガスケット２は、本体部２１（図中のクロスハッチングで示す部分）と、第１及び第２配管ブロック１１，１２の径内側シール溝３にそれぞれ圧入される一対の径内側圧入部２２と、第１及び第２配管ブロック１１，１２の径外側シール溝４にそれぞれ圧入される一対の径外側圧入部２３とを備えている。

本体部２１は、ガスケット２の軸方向中央部において環状に形成されており、ガスケット２の径方向（図中の上下方向）の厚みが厚くなる厚肉部とされている。図２に示す状態において、本体部２１は、両配管ブロック１１，１２の端面１１ａ，１２ａ間に配置されており、両端面１１ａ，１２ａ間には、本体部２１の径方向外側に隙間Ｓが形成されている。

一対の径内側圧入部２２は、本体部２１の軸方向両端部それぞれの径内側から軸方向外側に突出して環状に形成される断面視三角形状の部分である。
各径内側圧入部２２の内周面は、本体部２１の内周面と略同一径に形成され、且つ流路孔１３，１４と略同一径に形成されている。

従って、本体部２１の内周面と、一対の径内側圧入部２２の内周面と、流路孔１３，１４の周面とは、略面一に形成されている。これにより、本体部２１および一対の径内側圧入部２２の内側には、流路孔１３，１４同士を接続し、軸方向から見たときの形状が円形の接続流路２４が形成されている。このように、流路孔１３，１４とガスケット２の内周面とに段差が生じないので、流路孔１３，１４内を流れる流体が滞留することを防止できる。

各径内側圧入部２２の外周面は、その軸方向外端から軸方向内端へ向かうにつれて徐々に拡径するテーパ周面２２１とされている。一対の径内側圧入部２２のテーパ周面２２１は、第１及び第２配管ブロック１１，１２の径内側シール溝３の周面にそれぞれ密着してシール機能を発揮するシール周面とされている。これにより、ガスケット２の一対の径内側圧入部２２は、第１及び第２配管ブロック１１，１２の径内側シール溝３にそれぞれ圧入されることにより、流路孔１３，１４に最も近いシール（一次シール）として機能し、流路孔１３，１４内の流体が外部に漏洩するのを防止する。

一対の径外側圧入部２３は、本体部２１の軸方向両端部それぞれの径外側から軸方向外側に突出して円筒状に形成されている。各径外側圧入部２３の軸方向の長さは、対応する径外側シール溝４の軸方向の長さ（溝深さ）よりも僅かに短く形成されている。

各径外側圧入部２３の内周面２３１の一部（図中の２点鎖線で示す仮想線よりも軸方向外側の部分）は、対応する径外側シール溝４の円周面４１ａに密着してシール機能を発揮するシール周面２３１ａとされている。径外側圧入部２３の内周面２３１の他部（図中の２点鎖線で示す仮想線よりも軸方向内側の部分）は、対応する径外側シール溝４のガイド周面４１ｂに対して所定の隙間をあけて対向し、シール機能をほとんど発揮しない非シール周面２３１ｂとされている。なお、前記２点鎖線で示す仮想線は、各径外側シール溝４の内周面４１における円周面４１ａとガイド周面４１ｂとの境界を通過するように、ガスケット２の径方向に延びる仮想線である（図２参照）。

各径外側圧入部２３の外周面２３２の一部（図中の２点鎖線で示す仮想線よりも軸方向外側の部分）は、対応する径外側シール溝４の外周面４２に密着してシール機能を発揮するシール周面２３２ａとされている。各径外側圧入部２３の外周面２３２の他部（図中の２点鎖線で示す仮想線よりも軸方向内側の部分）は、対応する径外側シール溝４のガイド周面４１ｂに対して所定の隙間をあけて対向し、シール機能をほとんど発揮しない非シール周面２３２ｂとされている。これにより、ガスケット２の一対の径外側圧入部２３は、第１及び第２配管ブロック１１，１２の径外側シール溝４にそれぞれ圧入されることにより、流路孔１３，１４内の流体が外部に漏洩するのを防止する二次シールとして機能する。

［窪み部］
図３において、ガスケット２の本体部２１の外周面には、当該本体部２１の径方向（図中の上下方向）の厚みを薄くするための環状の窪み部５が形成されている。本実施形態の窪み部５は、断面視において、本体部２１の軸方向の中心線Ｃの位置で最も深く窪むように形成された凹曲面からなり、本体部２１の外周面と各径外側圧入部２３の外周面２３２との境界を跨って形成されている。具体的には、窪み部５は、本体部２１の外周面における軸方向全体と、各径外側圧入部２３の外周面２３２における非シール周面２３２ｂの軸方向内側部分とに形成されている。

これにより、本実施形態では、ガスケット２の本体部２１の径方向の厚みが、軸方向全体にわたって薄く形成されており、且つ、各径外側圧入部２３の軸方向内側部分における径方向の厚みが薄く形成されている。
なお、窪み部５は、図４に示すように、断面視において凹状に形成されていてもよい。また、窪み部５は、本体部２１の外周面の少なくとも一部に形成されていればよい。また、窪み部５は、本体部２１の外周面において軸方向の複数箇所に形成されていてもよい。

［効果］
以上、本実施形態の流路継手構造１によれば、径内側圧入部２２および径外側圧入部２３を備えたガスケット２において径方向の厚みが厚い厚肉部となる本体部２１の外周面に窪み部５が形成されているため、この窪み部５によって本体部２１の径方向の厚みを薄くすることができる。これにより、径外側圧入部２３が変形し易くなるので、第１及び第２配管ブロック１１，１２の成形時に径外側シール溝４の真円度が低下しても、その径外側シール溝４の形状に合わせて径外側圧入部２３を変形させることにより、当該径外側圧入部２３を径外側シール溝４に圧入することができる。

その際、径外側圧入部２３を径方向内側に倒れ込むように変形させる場合、窪み部５が無ければ、径外側圧入部２３の外周面２３２の軸方向中央部（つまり、窪み部５に相当する箇所）に引張応力が生じるため、径外側圧入部２３は倒れ難くなる。しかし、本実施形態では、前記外周面２３２の軸方向中央部に窪み部５が形成されているので、径外側圧入部２３は径方向内側に倒れ込み易くなる。

同様に、径外側圧入部２３を径方向外側に倒れこむように変形させる場合、窪み部５が無ければ、径外側圧入部２３の外周面２３２の軸方向中央部（つまり、窪み部５に相当する箇所）に圧縮応力が生じるため、径外側圧入部２３は倒れ難くなる。しかし、本実施形態では、前記外周面２３２の軸方向中央部に窪み部５が形成されているので、径外側圧入部２３は径方向外側に倒れ込み易くなる。

なお、窪み部５を本体部２１の内周面に形成しても、本体部２１の径方向の厚みを薄くできるが、この場合には、本体部２１の内周面によって構成される接続流路２４の周面は軸方向に真っすぐ形成されないため、流体が接続流路２４内をスムーズに流れなくなるおそれがある。これに対して、本実施形態の窪み部５は、本体部２１の外周面に形成されているため、接続流路２４内における流体の流れを阻害することはない。

また、本実施形態の窪み部５は、本体部２１の外周面だけでなく、径外側圧入部２３の外周面２３２の非シール周面２３２ｂにも形成されている。これにより、径外側圧入部２３の径方向の厚みが薄くなるので、径外側圧入部２３はさらに変形し易くなる。また、窪み部５は、径外側圧入部２３の外周面において、シール性能を発揮しない非シール周面２３２ｂに形成されているため、径外側圧入部２３に窪み部５を形成しても、径外側圧入部２３のシール性能が低下することはない。

また、本実施形態の窪み部５は凹曲面からなるので、本体部２１における径方向の厚みを徐々に薄くすることができるので、径外側圧入部２３を変形させたときに本体部２１の外周面に作用する応力を窪み部５によって分散することができる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
例えば、上記実施形態では、半導体分野で用いられる集積ブロック１を例に説明したが、その分野はこれに限定されることなく、液晶・有機ＥＬ分野、医療・医薬分野、または、自動車関連分野においても使用され得る。

１ 流路継手構造
２ ガスケット
３ 径内側シール溝
４ 径外側シール溝
５ 窪み部
１１ 第１配管ブロック（流体デバイス）
１１ａ 端面
１２ 第２配管ブロック（流体デバイス）
１２ａ 端面
１３ 流路孔
１４ 流路孔
２１ 本体部
２２ 径内側圧入部
２３ 径外側圧入部
４２ 径外側シール溝の外周面
２３２ 径外側圧入部の外周面
２３２ａ シール周面（一部）
２３２ｂ 非シール周面（他部）

Claims (4)

1. ２つの流体デバイスにそれぞれ形成された流路孔同士を接続するためのガスケットであって、
   環状の本体部と、
   前記本体部の軸方向両端部それぞれの径内側から軸方向外側に突出し、前記両流体デバイスの流路孔の接続端部に形成された径内側シール溝にそれぞれ圧入される一対の径内側圧入部と、
   前記本体部の軸方向両端部それぞれの径外側から軸方向外側に突出し、前記両流体デバイスの前記接続端部側の端面において前記流路孔よりも径方向外側に形成された円筒状の径外側シール溝にそれぞれ圧入される一対の円筒状の径外側圧入部と、を備え、
   前記本体部の外周面の少なくとも一部に、環状の窪み部が形成されている、ガスケット。
2. 前記径外側圧入部の外周面の一部が、前記径外側シール溝の外周面に密着してシール機能を発揮するシール周面とされており、
   前記窪み部は、前記径外側圧入部の外周面の他部にも形成されている、請求項１に記載のガスケット。
3. 前記窪み部は凹曲面からなる、請求項１又は２に記載のガスケット。
4. ２つの流体デバイスにそれぞれ形成された流路孔同士を接続するための請求項１〜３のいずれか１項に記載のガスケットと、
   前記両流体デバイスの流路孔の接続端部にそれぞれ形成され、前記ガスケットの各径内側圧入部が圧入される一対の径内側シール溝と、
   前記両流体デバイスの前記接続端部側の端面それぞれにおいて前記流路孔よりも径方向外側に形成され、前記ガスケットの各径外側圧入部が圧入される一対の円筒状の径外側シール溝と、を備える流路継手構造。

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