JP2564384Y2

JP2564384Y2 - 管継手

Info

Publication number: JP2564384Y2
Application number: JP1990036074U
Authority: JP
Inventors: 富夫宮下
Original assignee: Sanko Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sanko Kogyo Co Ltd
Priority date: 1990-04-03
Filing date: 1990-04-03
Publication date: 1998-03-09
Anticipated expiration: 2005-04-03
Also published as: JPH03125973U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］本考案は、管継手に関し、特に、完璧なシール性が求
められる半導体工業分野に利用される。

［従来の技術］例えば、ICやLSI等の半導体工業分野では微粒子等を
排除したクリーンルームでの作業となり、製造作業の環
境および条件は一段と厳しいものとなっている。この製
造作業において使用される特殊ガスは、クリーンルーム
外部より配管を通じてルーム内に導入されるが、この特
殊ガス中にその他の不要な空気等の気体分子が混入する
ことは極端に嫌われる。このために管はもとより配管同
士を接続する管継手の超精密化が要求されている。ま
た、高圧ガス容器等の管継手の場合にも保全等の見地か
ら完全なシール性が要請される。

従来の管継手において、シール性を高めるには、一義
的に接続する両配管の間の締付力すなわち両配管に介装
された金属ガスケットの押圧力を大きくすればよい。し
かし、押圧力つまり両配管を締め付けるための袋ナット
部材の回転力を大きくすると、両配管および金属ガスケ
ットに捩じり変形を生じさせることから一定値以上の締
付力を確保することができない。

この解決策として、本出願人は、袋ナット部材の内面
と一方の配管との間に軸方向力は伝達するが回転力は伝
達しない手段としてスラストベアリングを介装した機構
を先に提案している。

すなわち、第４図に示す如く、一方配管１に密封取付
けされた一方ピース10の押圧面15と他方配管２に密封取
付けされた他方ピース20の押圧面25との間に金属ガスケ
ット30を介装させ、袋ナット部材５で両ピース10,20を
軸線方向（Ｘ方向）に締付けて両配管1,2をシール接続
する管継手において、袋ナット部材５の内面６と一方ピ
ース10との間に例えばスラストベアリング８を介装し
て、両ピース10,20（従って、一方配管１、他方配管
２）および金属ガスケット30に捩じり変形を生じさせず
に一定値以上の締付力を確保できるような機構を提案し
ている。

一方、シール性を高めるために両ピース10,20と金属
ガスケット30との関係では、接触面の平滑化の観点から
一方ピース10の押圧面15と他方ピース20の押圧面25とを
鏡面仕上げし、さらには再利用可能性拡大を図るために
バニシングをしている。また、上記した如くガスケット
として円環状の金属ガスケット30を採用し、優れたつぶ
れ特性，残留弾性特性，クリーン性および耐久性等を得
られるようにして、金属ガスケットの再利用という経済
性をも満足するものとしている。

したがって、袋ナット部材５を回転させて両ピース1
0,20を相対的に締付けると、第５図および第６図に示す
如く、金属ガスケット30は押圧されて両ピース10,20の
各押圧面15,25と線接触（接触線CL）した状態から第５
図に破線で示す状態まで弾性変形し、第６図に斜線で示
す如く当該各押圧面15,25と面接触（接触領域CA）す
る。これにより、各押圧面15,25と当該金属ガスケット3
0とで囲まれた管継手の内側部分Aiは外部Aoより完全に
遮断され、両ピース10,20は完璧にシール接続される。

なお、第４図において、20aは他方ピース20側のネジ
で、5aはこれと螺合する袋ナット部材５側のネジであ
る。

［考案が解決しようとする課題］ところで、上記した如く両ピース10,20の締付力を増
大させるとともに、各構成要素を極限的に精巧化して
も、管継手にガス圧が150kg/cm²程度の高圧ガスを通す
とガス漏れが発生することがあり、作業安全上問題があ
る。

また、同一品質管理のもとに管継手を多数製作した場
合でも、製品によってガス漏れしたり、しなかったりし
てバラツキがある。そのため、ガス漏れや製品間でバラ
ツキが生じる原因を究明しかかる不都合を一掃する技術
の開発が強く求められている。

さらに、金属ガスケット30を両ピース10,20の各押圧
面15,25間に介装する際、当該ガスケット30が適正な位
置に位置決めされていないと、両配管1,2間の接続通路
の一部を塞いで該通路断面を小さくしてしまうことがあ
る。そのため、金属ガスケット30を簡単に適正位置に介
装することができる技術の開発も強く求められている。

本考案の目的は、上記事情に鑑み、取扱簡単で部品の
加工精度、締付力などに著しい改変を加えることなく、
製品間のバラツキをなくすとともに完璧なシールを達成
することができる管継手を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本考案を創成するに至った経過を以下に述べる。

多くの製作実績から完璧シールを達成できない場合を
分析したところ、一方ピースまたは他方ピースの押圧面
には、製作時またはその後に目視不可能な微細な傷が付
き、かかる傷を金属ガスケットで完全に吸収できないと
きにガス漏れが生じることが判明した。そこで、この押
圧面に付いた傷によってガス漏れが生じるメカニズムと
その際の金属ガスケットの挙動を詳細に検討した結果、
本考案を創成したものである。

以下、上記事情を第５図〜第８図を参照しながら詳細
に説明する。

一方ピース10（または他方ピース20）の押圧面15（2
5）に付いた傷は、第６図に示す如く、大別して当該押
圧面の周方向に伸延する周方向傷Kcと径方向に伸延する
径方向傷Krとに大別される。

この傷が、金属ガスケット30の接触領域CAより内側ま
たは外側にある場合には、該傷はシール性に影響を与え
ず、両ピース10,20は完璧にシール接続される。しか
し、傷が接触領域CAを横切る場合には該傷によって管継
手の内側部分Aiと外部Aoとが連通する。したがって、該
傷がいかに浅くとも、例えばこの管継手にガス圧が150k
g/cm²程度の高圧ガスを通すとガス漏れが発生すること
がある。

ここで、周方向傷Kcは、金属ガスケット30の接触領域
CAに沿うので、両ピース10,20に掛ける締付力をある程
度大きくして当該領域CAをある程度広くしてやれば当該
傷Kcを吸収して接触領域CAを横切らないようにすること
ができる。

一方、径方向傷Krは、その発生箇所が不定でありかつ
長手方向が金属ガスケット30の接触領域CAと直交するの
で、当該傷Krを吸収して接触領域CAを横切らないように
するには当該領域CAの幅を相当程度大きくする必要があ
る。

ところで、両ピース10,20に掛かる締付力を大きくし
て金属ガスケット30を強く押圧しても、当該ガスケット
30は自由変形可能なＹ方向（軸線方向（Ｘ方向）と直角
な方向）に弾性変形してしまうので、金属ガスケット30
は広範囲に亙って押圧面15（25）と密着せず接触領域CA
を径方向傷Krの全てを吸収できるほど拡大することがで
きない。

このため、径方向傷Krを完全に吸収することは著しく
困難でシールを完璧とすることはできない。その結果、
この管継手に高圧ガスを通すと該傷Krを介してガス漏れ
が発生することが多い。

以上述べたことは押圧面15,25に関して生じる問題で
あるが、これら押圧面15,25と当接してシールを達成す
る金属ガスケット30に関しても同様な問題が生じる。す
なわち、金属ガスケット30に付いた傷（周方向傷，径方
向傷）のうち径方向傷を完全に吸収することは困難であ
るので、かかる場合にもシールを完璧とすることができ
ない問題が生じる。

そこで、本出願人は、押圧面（15,25）上で径方向傷K
rを吸収する確率を増大させることができるように、第
７図に示す如く、一方，他方ピース10,20間に、径の異
なる複数（図中では２個）の金属ガスケット30を、当該
ピース軸線を囲みかつ相互に交叉しないように介装し、
これら両ピース10,20を締付けることにより各金属ガス
ケット30を押圧して両ピース10,20をシール接続するよ
うに形成したものである。そして、さらに複数の金属ガ
スケット30の介装位置が適正となるように、第８図に２
点鎖線で示す如く、両ピース10,20の押圧面15,25に、介
装時に各金属ガスケット30を適正位置に位置決め保持す
るための係合凹部40を設けて形成したものである。な
お、第８図では、押圧面25に設けた係合凹部は図示省略
してある。

すなわち、本考案は、一方配管に一体的に設けられた
一方ピースの押圧面と他方配管に一体的に設けられた他
方ピースの押圧面との間に、円環状の金属ガスケットを
介装し、これら一方ピースと他方ピースとを相対的に軸
線方向に締付けることにより前記金属ガスケットを押圧
して両ピースをシール接続する管継手において、前記両ピースの押圧面に、当該ピース軸線を囲みかつ
相互に交叉しない複数の円軌跡に沿って設けられた複数
の横断面円弧形状の係合凹部と、前記係合凹部と外周面
が全体的に当接係合した状態で前記両ピースの押圧面間
に介装可能な複数の金属ガスケットとを具備したことを
特徴とする。

［作用］本考案では、一方配管の一方ピースと他方配管の他方
ピースとを接続する際は、両ピースの押圧面に形成され
た複数の係合凹部に、それぞれ対応した金属ガスケット
を当接係合させ、その状態で一方ピースと他方ピースと
を相対的に軸線方向に締付けることにより、複数の金属
ガスケットを各係合凹部を介して押圧する。これによ
り、両ピースの押圧面間は、複数の金属ガスケットによ
って何重にも亙ってシールされることになり、当該押圧
面に付いた傷を吸収する確率を飛躍的に増大させること
ができる。また、これと同時に、金属ガスケットはその
外周面が係合凹部と全体的に当接係合するので（つま
り、密着するので）、両ピースの押圧面との接触領域を
従来例に比べて大幅に拡大することができる。その結
果、金属ガスケットの表面に付いた傷を吸収する確率も
飛躍的に増大させることができる。

さらに、各金属ガスケットを、両ピースの押圧面に形
成された各係合凹部に当接係合させるだけで両押圧面間
の適正な位置に位置決めして介装させることができる。
そのため、取扱いが簡単になるとともに、両ピースを締
付後、各金属ガスケットが両配管間の接続通路を塞いで
該通路断面を小さくしてしまうこともなくなる。

その結果、取扱簡単で部品の加工精度、締付力などに
著しい改変を加えることなく、製品間のバラツキをなく
すとともに完璧なシールを達成することができる。

［実施例］以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。

本考案に係る管継手は、第１図に示す如く、一方配管
１に一体的に設けられた一方ピース10の押圧面15と他方
配管２に一体的に設けられた他方ピース20の押圧面25と
の間に、複数の金属ガスケットを各係合凹部と当接係合
させた状態で介装して締付け、当該押圧面（15,25）お
よびガスケットに付いた傷を吸収する確率を飛躍的に増
大するように形成したものである。

具体的には、管継手は、両ピース10,20の押圧面15,25
に、当該ピース軸線を囲みかつ相互に交叉しない複数の
円軌跡に沿って設けられた複数の横断面円弧形状の係合
凹部と、係合凹部と外周面が全体的に当接係合した状態
で両ピース10,20の押圧面15,25間に介装可能な複数の金
属ガスケットとを含み構成されている。

なお、第４図〜第８図に示した構成要素と同一のもの
については同一の符号を付し、その説明を省略もしくは
簡略化する。また、袋ナット部材（５）およびスラスト
ベアリング（８）等については、前出第４図に示した従
来構造と同一としたので、図示およびその説明は省略す
る。

ここで、金属ガスケットは、その複数性を利用して両
ピース10,20の各押圧面15,25および当該ガスケットに付
いた傷を吸収する確率を飛躍的に増大させる手段であ
る。

本実施例においては、金属ガスケットとして、径が小
である金属ガスケット30-₁と、径が大である金属ガスケ
ット30-₂が選定されている。具体的には、金属ガスケッ
ト30-₁,30-₂は、第２図に示す如く、外形形状が円環状
でかつ断面形状がＣ字形状の外皮31と、この外皮31内に
嵌挿されたばね34とから構成されている。ここで、外皮
31は、ニッケル、アルミニウム等の比較的硬度の低い材
料（本実施例においてはニッケル）から形成されてい
る。また、ばね32は、外皮31よりも高い硬度をもつばね
材料（本実施例においては、ステンレス鋼）から形成さ
れている。

一方、係合凹部は、複数の金属ガスケットを両ピース
10,20の押圧面15,25間に介装する際に各金属ガスケット
を適正位置に位置決め保持するための手段である。本実
施例においては、係合凹部として、大小２つの係合凹部
40-₁,40-₂が選定されている。この係合凹部40-₁,40-
₂は、シール効果をより完璧とするために、両ピース10,
20の各押圧面15,25に形成されている。また、係合凹部4
0-₁,40-₂は、加工が容易なように、両ピース10,20の軸
線を中心とする同心円状に形成されている。さらに、係
合凹部40-₁,40-₂は、第３図に示す如く全体円環状に、
かつ第２図に示す如く横断面が円弧形状（この実施例で
は、半円形状）に形成されている。

なお、係合凹部は、前記した如く、金属ガスケットの
介装位置を適正に保持する機能を有するが、金属ガスケ
ットと協働して径方向傷Krを吸収する確率を増大させる
機能をも有している。

以下、係合凹部と金属ガスケットとの協働により径方
向傷Krが吸収される原理を、第８図に基づき説明する。

すなわち、図において、両ピース10,20を軸線方向
（Ｘ方向）に締付けると、金属ガスケット30は自由変形
可能なＹ方向（Ｘ方向と直角方向）に弾性変形して円環
部分の断面形状が楕円となり、横断面円弧形状の係合凹
部40の多数の部位（図中では部位P1,P2,P3）と密着す
る。そのため、金属ガスケット30の接触領域CAが拡大
し、当該押圧面15（25）に付いた傷を吸収する確率が増
大する。また、これと同時に金属ガスケット30の表面に
付いた傷を吸収する確率も増大する。

なお、本実施例では、係合凹部40-₁,40-₂の断面の曲
率半径は、締付時に金属ガスケット30-₁,30-₂の外皮31
部分が全周的に密着するように、当該外皮31の半径と等
しくなるように形成されている。

次に、作用について説明する。

一方配管１の一方ピース10と他方配管２の他方ピース
20とをシール接続するには、まず出願人が特願平１−14
3465号で提案した磁力付与手段によって一方ピース10の
押圧面15（したがって係合凹部40-₁,40-₂）に磁力を持
たせ、この磁力を利用して２個の金属ガスケット30-₁,3
0-₂を対応した係合凹部40-₁,40-₂に吸着させて当接係合
させる。この状態で、一方ピース10と他方ピース20とを
突き合わせ、その後に磁力を除去する。これにより、両
ピース10,20の係合凹部40-₁,40-₂間に各金属ガスケット
30-₁,30-₂を人手を介さずに介装することができる。な
お、この際、各金属ガスケット30-₁,30-₂は、両ピース1
0,20の係合凹部40-₁,40-₂に当接係合させるだけで適正
な位置（すなわち、当該金属ガスケット30-₁,30-₂の軸
線が両ピース10,20の軸線に合致した位置）に位置決め
保持されるので、金属ガスケット30-₁,30-₂の取扱いは
簡単となる。

次に、両ピース10,20を相対的に軸線方向（Ｘ方向）
に締付けることにより押圧面15,25を互いに接近させ
る。すると、各金属ガスケット30-₁,30-₂が当接係合し
ている押圧面15,25の各係合凹部40-₁,40-₂に押圧されて
シール接続される。したがって、両ピース10,20の押圧
面15,25間は、径方向に金属ガスケット（30-₁,30-₂）に
よって二重にシールされることになり、径方向傷Krを吸
収する確率が増大される。この際、各金属ガスケット30
-₁,30-₂は、係合凹部40-₁,40-₂によって片寄って装着さ
れてしまうことが防止されるので、当該ガスケット30
-₁,30-₂が一方，他方配管1,2間の接続通路を塞いで該通
路断面を小さくしてしまうようなこともなくなる。

以上は、本実施例の作用により押圧面15,25に付いた
傷が吸収されることを述べたものであるが、金属ガスケ
ット30-₁,30-₂に付いた傷も本実施例の作用により完全
に吸収される。

したがって、この管継手にガス圧が150kg/cm²程度の
高圧ガスを通してもガス漏れするようなことはなく完璧
にシールすることができる。

しかして、この実施例によれば、両ピース10,20の押
圧面15,25に、当該ピース軸線を囲みかつ相互に交叉し
ない複数の円軌跡に沿って設けられた複数の横断面円弧
形状の係合凹部40-₁,40-₂と、係合凹部40-₁,40-₂と当接
係合した状態で両ピース10,20の押圧面15,25間に介装可
能な複数の金属ガスケット30-₁,30-₂とを具備した構成
としたので、取扱簡単で部品の加工精度、締付力などに
著しい改変を加えることなく、製品間のバラツキをなく
すとともに完璧シールを達することができる。

また、金属ガスケット（30-₁,30-₂）を、横断面円弧
形状の係合凹部40-₁,40-₂でシールする構成としたの
で、当該金属ガスケット（30-₁,30-₂）の円環部分が締
付時に楕円形状に変形し、当該係合凹部40-₁,40-₂（し
たがって両ピース10,20）に対する反発力を、より均一
に、より強力にすることができ、シール性の一段の向上
を期待できる。とくに、本実施例においては、係合凹部
40-₁,40-₂の曲率半径を金属ガスケット30-₁,30-₂の各外
皮31部分の半径と等しくなるように形成したので、両ピ
ース10,20を締付けると該金属ガスケット30-₁,30-₂の各
外皮31と係合凹部40-₁,40-₂とを全周的に密着させて当
該金属ガスケット30-₁,30-₂の接触領域CAの拡大を図る
ことができる。これにより、押圧面15,25に付いた傷
（特に径方向傷Kr）を吸収する確率を一段と増大させる
ことができる。これと同時に、金属ガスケット30-₁,30-
₂の表面に付いた傷を吸収する確率も増大させることが
できる。

また、係合凹部40-₁,40-₂は押圧面15（25）より凹ん
でいるので、製作以後に傷が付くことが少なく、この点
からも完璧シールを達成することができる。

さらに、各金属ガスケット30-₁,30-₂は、一方、他方
ピース10,20の各押圧面15,25に形成された係合凹部40
-₁,40-₂に当接係合させるだけで適正な位置に位置決め
されるので、金属ガスケット30-₁,30-₂の取扱いが簡単
になる。また、両ピース10,20が締付時に動いて片寄っ
て装着されてしまうことが防止されるので、当該ガスケ
ット30-₁,30-₂が一方，他方配管1,2間の接続通路を塞い
で該通路断面を小さくしてしまうようなこともなくな
る。

さらにまた、両ピース10,20の押圧面15,25に、係合凹
部40-₁,40-₂を形成したので、該係合凹部40-₁,40-₂と金
属ガスケット30-₁,30-₂との協働により締付力を小さく
してもシールを完全とすることができる。その結果、必
要以上に管継手を堅牢にする必要がなくなり、構造を簡
素化することができる。また、金属ガスケット30-₁,30-
₂をあまり変形させないので、その再利用可能性が拡大
する。

さらに、係合凹部として、大小２つの係合凹部40-₁,4
0-₂を選定したが、係合凹部の設置個数はこれに限定さ
れず、任意個数だけ選定することができる。

［考案の効果］本考案は、両ピースの押圧面に、当該ピース軸線を囲
みかつ相互に交叉しない複数の円軌跡に沿って設けられ
た複数の横断面円弧形状の係合凹部と、係合凹部と外周
面が全体的に当接係合した状態で両ピースの押圧面間に
介装可能な複数の金属ガスケットとを具備した構成とし
たので、取扱簡単で部品の加工精度、締付力などに著し
い改変を加えることなく、製品間のバラツキをなくすと
ともに、押圧面や金属ガスケットに付いた傷を吸収する
確率に増大させて完璧なシールを達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の一実施例を示す図で、第１図
は断面図、第２図および第３図はシール動作を説明する
ための図である。第４図〜第６図は従来の管継手を示す
図で、第４図は断面図、第５図および第６図はシール動
作を説明するための図である。第７図は本考案の原理を
説明するための図である。第８図は、係合凹部の機能を
説明するための図である。１…一方配管、２…他方配管、10…一方ピース、15…一
方ピースの押圧面、20…他方ピース、25…他方ピースの
押圧面、30-₁,30-₂…金属ガスケット、40-₁,40-₂…係合
凹部。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】一方配管に一体的に設けられた一方ピース
の押圧面と他方配管に一体的に設けられた他方ピースの
押圧面との間に、円環状の金属ガスケットを介装し、こ
れら一方ピースと他方ピースとを相対的に軸線方向に締
付けることにより前記金属ガスケットを押圧して両ピー
スをシール接続する管継手において、前記両ピースの押圧面に、当該ピース軸線を囲みかつ相
互に交叉しない複数の円軌跡に沿って設けられた複数の
横断面円弧形状の係合凹部と、前記係合凹部と外周面が全体的に当接係合した状態で前
記両ピースの押圧面間に介装可能な複数の金属ガスケッ
トとを具備したことを特徴とする管継手。