JP6903025B2 - 流体デバイス - Google Patents

Description

ここに開示する技術は、流体デバイスに関する。

特許文献１には、集積パネル、バルブ、ポンプ、アキュムレータ等の流体デバイスの一例として、リング状のガスケット（流体用ガスケット）によりシールされる配管系を成す集積パネルが開示されている。

具体的に、前記特許文献１に係る集積パネルは、その端面に流通口（第１流体給排口部、第２流体給排口部）が開口しており、各流通口の周囲には、ガスケットを挿入するための環状溝（テーパ周面）が設けられている。

特開２００６−３０８０５２号公報

前記特許文献１に記載されている集積パネルは、環状溝へと挿入したガスケットによって、流通口の周縁部を締め付けるように構成されている。しかしながら、そうした構成は、ガスケットをスムースに挿入する上では改善の余地があった。ガスケットをスムースに挿入できなくては、締め付け後にシール不良となる虞がある。

ここに開示する技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ガスケットによってシールされる流路を有する流体デバイスにおいて、ガスケットをスムースに挿入し、ひいては、そのシール性を確保することにある。

ここに開示する技術は、環状のガスケットを挿入することによりシールされる流路を有する流体デバイスであって、前記流路の一端を成すように開口した流通口と、前記流通口の外周縁に沿って設けられ、前記ガスケットが挿入されるように開口した環状溝と、前記環状溝における内径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端を含んだ部位は、該開口端から前記環状溝の深さ方向に沿って、前記環状溝の径方向外方へと向かって傾斜した第１テーパ部を成し、前記環状溝における外径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端から前記深さ方向に沿って所定区間に亘る部位は、前記ガスケットの外周面よりも大径のガイド部を成す。

この構成によれば、環状溝における内径側の内壁部においては、その開口端を含んだ部位がテーパ状に拡径している。これにより、環状溝に対するガスケットの挿入を案内することができる。対して、環状溝における外径側の内壁部は、その開口端から所定区間に亘って、ガスケットの外周面よりも大径とされている。この大径とされた部分が、前記ガイド部を成す。

環状溝の横断面は、厳密には真円とならず、楕円となる。しかし、環状溝にガイド部を設けたことによって、環状溝を楕円とみなしたときに相対的に小径となる短軸付近の部位と、ガスケットの外面との干渉を抑制することができる。そのことで、ガスケットと環状溝との引っかかりや、環状溝に対するガスケットの傾きを抑制し、ひいては、ガスケットをスムースに挿入することが可能となる。これにより、ガスケットのシール性を確保することができる。

以上説明したように、前記流体デバイスによれば、ガスケットをスムースに挿入し、ひいては、そのシール性を確保することができる。

図１は、流体システムの構成を例示する縦断面図である。 図２は、流体デバイスの構成を例示する３面図である。 図３は、流体デバイスのＡ−Ａ断面図である。 図４は、流体デバイスのＢ−Ｂ断面図である。 図５は、ガスケットの構成を例示する縦断面図である。 図６は、流体デバイスへのガスケットの挿入手順を例示する説明図である。 図７は、流体デバイスへのガスケットの挿入手順を例示する説明図である。 図８は、第１テーパ部のみを設けた構成を例示する図６対応図である。 図９は、第１テーパ部のみを設けた構成の平面図である。 図１０は、第１テーパ部のみを設けた構成に係る問題の説明図である。 図１１は、第１テーパ部のみを設けた構成に係る問題の説明図である。

以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。

すなわち、本明細書では、流体デバイスの一例として集積ブロックについて説明するが、ここに開示する技術は、これに限らず、流体を流通可能なデバイス一般に適用することができる。

具体的に、本開示における「流体デバイス」は、集積ブロック、集積パネル、バルブ、ポンプ、アキュムレータ、流体貯留容器、熱交換器、レギュレータ、圧力計、流量計、ヒータ、フランジ配管等のうち、環状のガスケットを挿入することによってシールされる流路を有するものを指す。

〈全体構成〉
図１は、流体システムＳの構成を例示する縦断面図である。図１に示す流体システムＳは、２つの集積ブロック１と、集積ブロック１同士の接続部をシールするガスケット２とを備えており、その内部には一体的な流路Ｐが形成されている。

２つの集積ブロック１は、双方とも、環状のガスケット２が挿入されるように構成されている。一方の集積ブロック１にガスケット２を挿入した状態で、そのガスケット２に対して他方の集積ブロック１を挿入することで、図１に示すように、各集積ブロック１の流路Ｐ同士を接続しつつ、その接続部をシールすることができる。

以下、集積ブロック１と、ガスケット２の構成について順番に説明する。

〈集積ブロック〉
図２は、流体デバイスの構成を例示する３面図である。ここで、図２（ａ）は集積ブロック１の平面図であり、図２（ｂ）は集積ブロック１の正面図であり、図２（ｃ）は集積ブロック１の側面図である。また、図３は、集積ブロック１のＡ−Ａ断面図であり、図４は、集積ブロック１のＢ−Ｂ断面図である。

図２の各図に示すように、集積ブロック１は、主たる構成要素として、ブロック本体１０と、管路部１２と、ブロック本体１０の上面に開口した流通口１３と、流通口１３を取り囲む環状溝１４と、を備えている。

また、図２（ｃ）に示すように、集積ブロック１の内部には、管路部１２の前端から流通口１３にかけて、流路Ｐが貫通形成されている。つまり、流通口１３は、流路Ｐの一端を成すように開口している。

以下、集積ブロック１の構成要素について、順番に説明をする。

ブロック本体１０は、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂から成り、直方状の外形を有している。ブロック本体１０の上面には、集積ブロック１同士を締結するための左右一対のボルト孔１０ａが設けられている。

流通口１３は、ブロック本体１０の上面中央部に配置されており、円形の横断面を有する開口部として設けられている。図３に拡大して示すように、流通口１３における開口端（上端）付近の内壁部１３ａは、上方に向かってテーパ状に拡径している。

環状溝１４は、流通口１３の外周縁に沿って設けられている。環状溝１４の内径は、ガスケット２の内径よりも若干大きくなっているとともに、その外径は、ガスケット２の外径と実質的に同径とされている（図６〜７参照）。後述のように、この環状溝１４には、ガスケット２を挿入することができる。

また、環状溝１４における外径側の内壁部１４ａは、その内径側の内壁部１４ｂよりも、反深さ方向に突出している。ここで、「深さ方向」とは、環状溝１４の開口端から環状溝１４の底部（以下、「溝底」という）１４ｃへと向かう方向（図中の下方向）を指し、「反深さ方向」とは、その反対方向（図中の上方向）を指す。

また、環状溝１４における内径側の内壁部１４ｂには、環状溝１４の開口端をテーパ状に拡径させて成る第１テーパ部１７が設けられている。具体的に、第１テーパ部１７は、環状溝１４の開口端から深さ方向に沿って離間するにつれて、環状溝１４の径方向外方へと向かって傾斜している。ここで、「径方向外方」とは、環状溝１４の内側から外方へと向かう方向を指す。「径方向内方」とは、その反対方向を指す。

一方、環状溝１４における外径側の内壁部１４ａには、その開口端付近の部位を略一定に拡径させて成るガイド部１８が設けられている。具体的に、このガイド部１８は、環状溝１４の開口端から深さ方向に沿って所定区間Ｄに亘って延び、かつガスケット２の外周面２２ａよりも大径とされている（図５を参照）。つまり、このガイド部１８は、環状溝１４を幅広にするような形状とされている。

なお、ガイド部１８の深さ方向における寸法Ｄは、同方向における第１テーパ部１７の寸法よりも長い。しかし、前述のように、環状溝１４における外径側の内壁部１４ａは、その内径側の内壁部１４ｂよりも反深さ方向に突出している。そのため、深さ方向において、ガイド部１８における溝底１４ｃ側の端部は、第１テーパ部１７の溝底１４ｃ側の端部と比較して、溝底１４ｃから離間している。換言すれば、第１テーパ部１７は、深さ方向において、ガイド部１８よりも溝底１４ｃに近接している。

ここで、ガイド部１８における溝底１４ｃ側の端部には、内径側の第１テーパ部１７とは逆方向に傾斜した第２テーパ部１９が設けられている。具体的に、第２テーパ部１９は、ガイド部１８における前記端部から深さ方向に沿って離間するにつれて、径方向内方へと向かって傾斜している。第２テーパ部１９は、第１テーパ部１７よりも急峻に傾斜している。

図３〜図４に示すように、第２テーパ部１９は、第１テーパ部１７に対し、深さ方向において重なり合うように配置されている。第２テーパ部１９の深さ方向における寸法は、同方向における第１テーパ部１７の寸法よりも短い。深さ方向において、第２テーパ部１９における溝底１４ｃ側の端部は、第１テーパ部１７の溝底１４ｃ側の端部と比較して、溝底１４ｃから離間している。

〈ガスケット〉
図５は、ガスケット２の構成を例示する縦断面図である。

ガスケット２は、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を成形して成り、略筒状の外形を有している。具体的に、このガスケット２は、集積ブロック１の流通口１３に挿入される第１シール部２１と、第１シール部２１に対して一体的に形成され、かつ集積ブロック１の環状溝１４に挿入される第２シール部２２と、を有している。

さらに詳しくは、第１シール部２１は、円筒状に形成されており、その外周面２１ａは、中心軸方向（図５の破線Ｃを参照）の中央部から同方向に沿って離間するにつれて、径方向の内側に向かって傾斜している。このような傾斜を設けることで、第１シール部２１を流通口１３に挿入すると、第１シール部２１の外周面２１ａと、集積ブロック１の流通口１３の内壁部１３ａとが、相互に密着するようになる。また、第１シール部２１の外周面２１ａは、その中心軸方向の中央部において、第２シール部２２の内周面２２ｂに対して一体的に接続されている。

また、第１シール部２１の内周面２１ｂは、流通口１３と実質的に同径である。ガスケット２を集積ブロック１に挿入すると、この内周面２１ｂは、集積ブロック１に形成された流路Ｐとともに、一体的な流路を成す。

第２シール部２２は、第１シール部２１に対して径方向外側に設けられており、この第１シール部２１よりも大径の円筒状に形成されている。第２シール部２２は、径方向において、環状溝１４よりも厚く形成されている（図６〜図７を参照）。

詳しくは、第２シール部２２の外周面２２ａは、環状溝１４における外径側の内壁部１４ａ（ガイド部１８を除いた部位）と実質的に同径である。また、第２シール部２２の内周面２２ｂは、環状溝１４における内径側の内壁部１４ｂ（第１テーパ部１７を除いた部位）よりも若干小径である。

〈集積ブロックへのガスケットの挿入について〉
図８は、環状溝１１４に第１テーパ部１１７のみを設けた構成を例示する図６対応図であり、図９は、その平面図である。

図８に示す集積ブロック１０１には、流通口１１３の外周縁に沿って環状溝１１４が設けられており、この環状溝１１４には、本実施形態と同様に形成された第１テーパ部１１７が設けられている。こうした第１テーパ部１１７によって、ガスケット２の挿入を案内すること（具体的には、ガスケット２の位置決めと締付）ができる。

しかし、図９に拡大して示すように、一般に、環状溝１１４は、製造公差等の事情から、厳密には真円とならず、楕円となる（図９の斜線部を参照）。

そうすると、第１テーパ部１１７によってガスケット２を案内しようとしてもなお、スムースな挿入を実現するのは困難となる。この場合、環状溝１１４を楕円とみなしたときの短軸付近の部位は、同楕円における長軸付近の部位に対して小径となる。そのため、図１０〜図１１に示すように、ガスケット２を挿入しようとしたときに、この短軸付近の部位と、ガスケット２の外面とが干渉してしまい、ガスケット２が環状溝１１４に対して引っかかったり、ガスケット２が傾いた状態で挿入されたりする可能性がある。

一方、本実施形態に係る集積ブロック１は、内径側の内壁部１４ｂに第１テーパ部１７を設けたばかりでなく、外径側の内壁部１４ａにもガイド部１８が設けられている。このガイド部１８は、環状溝１４の開口端から所定区間Ｄに亘って、ガスケット２の第２シール部２２の外周面２２ａよりも大径とされている。よって、仮に、環状溝１４が楕円となったとしても、環状溝１４とガスケット２との干渉を抑制し、ひいては、ガスケット２と環状溝１４との引っかかりや、環状溝１４に対するガスケット２の傾きを抑制することができる。そのことで、ガスケット２をスムースに挿入することが可能となる。

以下、このような作用効果、及び、それに付随する作用効果について、図６〜図７を用いて詳細に説明をする。ここで、図６〜図７は、集積ブロック１（流体デバイス）へのガスケット２の挿入手順を例示する説明図である。

図６に示すように、集積ブロック１の流通口１３に対して上方からガスケット２を載置すると、第２シール部２２における内径側の部位が、第１テーパ部１７に接触する。このことは、前述のように、第２シール部２２の内周面２２ｂが、環状溝１４における内径側の内壁部１４ｂのうち、第１テーパ部１７を除いた部位よりも若干小径であること（つまり、ガスケット２の肉厚が、環状溝１４の幅よりも若干大きいこと）を反映している。

一方、第２シール部２２における外径側の部位は、環状溝１４の内部へと挿入されて、第２テーパ部１９へと接触する。このことは、環状溝１４の外径側にガイド部１８を設けたことを反映している。つまり、環状溝１１４が楕円となった結果、その短軸付近の部位にガスケット２が干渉する虞があったところ、図６に示すように、ガスケット２の外周面２２ａよりも大径のガイド部１８を設けたことで、そうした干渉を抑制することができる。

また、単にガイド部１８を設けるばかりでなく、第２テーパ部１９を併せて設けることで、ガスケット２を径方向の内方へと導くことができる。対して、第１テーパ部１７は、第２テーパ部１９とは傾斜方向が反対であるため、ガスケット２を径方向の外方へと導くことになる。よって、第１テーパ部１７と第２テーパ部１９とを組み合わせた構成とすることで、径方向において、ガスケット２を適切に位置決めすることができる。

特に、第１テーパ部１７と、第２テーパ部１９とは、図３〜図４にも示すように、環状溝１４の深さ方向において、略同じ位置に配置されている（重なり合うように配置されている）。こうした配置を採ることで、第１テーパ部１７による位置決めと、第２テーパ部１９による位置決めとを、同時に行わせることができる。このことは、ガスケット２を適切に位置決めする上で有効である。

また、ガスケット２に対して上方から別の集積ブロックを載置した後に、ボルト孔１０ａを介してボルト締めすると、図７に示すように、ガスケット２が環状溝１４の溝底１４ｃへと導かれると同時に、ガスケット２の第２シール部２２は、第１テーパ部１７によって径方向（幅方向）の外方へと向かって圧縮される。

よって、ガスケット２を環状溝１４に挿入すると、第２シール部２２は、その圧縮量に応じて、径方向の内方へと向かって復元力（図７の矢印Ｆを参照）を及ぼす。この復元力によって、第２シール部２２の内周面２２ｂは、環状溝１４における内径側の内壁部１４ｂに対して密着し、流体を封止するためのシール面（いわゆる２次シール面）を成す。

一方、ガスケット２を環状溝１４に挿入すると、第１シール部２１の内周面２１ａは、流通口１３の内壁部１３ａに対して密着し、第２シール部２２よりも内径側に位置する別のシール面（いわゆる１次シール面）を成す。

図７から見て取れるように、集積ブロック１の流通口１３は、ガスケット２が挿入されたときに、第１シール部２１と第２シール部２２とによって挟持されて、締め付けられるようになっている。一方、ガスケット２の第２シール部２２は、集積ブロック１の環状溝１４によって締め付けられるようになっている。このように、集積ブロック１とガスケット２とが互いに締め付け合うことによって、良好なシール性を確保することができる。

前記のように、ガイド部１８は、環状溝１４の内径側ではなく、外径側に設けられるようになっている。そのため、内径側に設けた構成と比較すると、流通口１３をガスケット２によって挟持したときに、そのシール性を確保する上で邪魔にならない。よって、前記の構成は、ガスケット２のシール性と、スムースな挿入とを両立する上で有効である。

また、前記のように、ガスケット２は、熱可塑性樹脂を成形して成る。図示は省略するが、ガスケット２を樹脂成形する際に金型へと樹脂を注入するためのゲートについては、第１シール部２１ではなく、第２シール部２２の外周面２２ａに設けることが、以下の理由により好ましい。

すなわち、樹脂成形によってガスケット２を形成した場合、成形後のガスケット２の表面には、ゲートやランナーの痕跡が凸部となって存在することになる。ここで、ガスケット２の第１シール部２１は、集積ブロック１に形成された流路Ｐとともに一体的な流路を構成したり、流通口１３の内壁部１３ａに密着させたりするため、流路抵抗の低減、及び、シール性の確保という観点からは、ゲートを設けることは望ましくない。

対して、ガスケット２の第２シール部２２の内周面２２ｂは、前述のように、第１シール部２１の外周面２１ａとともに流通口１３を挟持してシールすることになるため、シール性の確保という観点からは、ゲートを設けることは望ましくない。

そこで、第２シール部２２の外周面２２ａにゲートを設けることが考えられるものの、ゲートの配置次第では、ガスケット２を環状溝１４へと挿入しようとしたときに、ゲート等の痕跡と、環状溝１４の開口端（特に、外径側の開口端）とが干渉してしまう虞がある。

しかし、図６に示すように、環状溝１４の外径側にガイド部１８を設けたことによって、ゲート等の痕跡は、ガイド部１８によって構成されるスペースに挿入されることになる。そのことで、ゲート等の痕跡と、環状溝１４との干渉を抑制することができる。

《他の実施形態》
前記実施形態では、環状溝１４における外径側の内壁部１４ａは、その内径側の内壁部１４ｂよりも、反深さ方向に突出していたが、そうした構成には限定されない。外径側の内壁部１４ａと内径側の内壁部１４ｂの一方を突出させずに、面一としてもよい。

１ 集積ブロック（流体デバイス）
１３ 流通口
１４ 環状溝
１４ａ 内壁部（外径側の内壁部）
１４ｂ 内壁部（内径側の内壁部）
１４ｃ 溝底
１７ 第１テーパ部
１８ ガイド部
１９ 第２テーパ部
２ ガスケット
２１ 第１シール部
２２ 第２シール部
２２ａ 外周面（ガスケットの外周面）
Ｐ 流路
Ｄ 区間

Claims (7)

1. 環状のガスケットを挿入することによりシールされる流路を有する流体デバイスであって、
   前記流路の一端を成すように開口した流通口と、
   前記流通口の外周縁に沿って設けられ、前記ガスケットが挿入されるように開口した環状溝と、を備え、
   前記環状溝は、
   径方向における内径側の内壁部と、
   前記内径側の内壁部に対し、前記環状溝の径方向に間隔を空けて向かい合う外径側の内壁部と、を有し、
   前記内径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端を含んだ部位は、該環状溝の深さ方向に沿って前記開口端から底部側へ向かうに従って、前記環状溝の径方向外方へと向かって傾斜した第１テーパ部を成し、
   前記外径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端から前記深さ方向に沿って所定区間に亘る部位は、前記ガスケットの外周面よりも大径のガイド部を成し、
   前記ガイド部における前記環状溝の底部側の端部には、前記深さ方向に沿って、前記環状溝の径方向内方へと向かって傾斜した第２テーパ部が設けられている
   ことを特徴とする流体デバイス。
2. 環状のガスケットを挿入することによりシールされる流路を有する流体デバイスであって、
   前記流路の一端を成すように開口した流通口と、
   前記流通口の外周縁に沿って設けられ、前記ガスケットが挿入されるように開口した環状溝と、を備え、
   前記環状溝における内径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端を含んだ部位は、該開口端から前記環状溝の深さ方向に沿って、前記環状溝の径方向外方へと向かって傾斜した第１テーパ部を成し、
   前記環状溝における外径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端から前記深さ方向に沿って所定区間に亘る部位は、前記ガスケットの外周面よりも大径のガイド部を成し、
   前記外径側の内壁部は、
   前記ガイド部と、
   前記深さ方向に沿って前記環状溝の底部まで延び、かつ前記ガイド部よりも小径の部位と、を有し、
   前記ガイド部における前記環状溝の底部側の端部には、前記深さ方向に沿って、前記環状溝の径方向内方へと向かって傾斜した第２テーパ部が設けられている
   ことを特徴とする流体デバイス。
3. 環状のガスケットを挿入することによりシールされる流路を有する流体デバイスであって、
   前記流路の一端を成すように開口した流通口と、
   前記流通口の外周縁に沿って設けられ、前記ガスケットが挿入されるように開口した環状溝と、を備え、
   前記環状溝は、
   径方向における内径側の内壁部と、
   前記内径側の内壁部に対し、前記環状溝の径方向に間隔を空けて向かい合う外径側の内壁部と、を有し、
   前記内径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端を含んだ部位は、該環状溝の深さ方向に沿って前記開口端から底部側へ向かうに従って、前記環状溝の径方向外方へと向かって傾斜した第１テーパ部を成し、
   前記外径側の内壁部のうち、前記環状溝の開口端から前記深さ方向に沿って所定区間に亘る部位は、前記ガスケットの外周面よりも大径のガイド部を成し、
   前記外径側の内壁部は、
   前記ガイド部と、
   前記深さ方向に沿って前記環状溝の底部まで延び、かつ前記ガイド部よりも小径の部位と、を有し、
   前記ガイド部における前記環状溝の底部側の端部には、前記深さ方向に沿って、前記環状溝の径方向内方へと向かって傾斜した第２テーパ部が設けられている
   ことを特徴とする流体デバイス。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載された流体デバイスにおいて、
   前記第１テーパ部は、前記深さ方向において、前記ガイド部よりも前記環状溝の底部に近接している
   ことを特徴とする流体デバイス。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載された流体デバイスにおいて、
   前記第２テーパ部は、前記第１テーパ部に対し、前記深さ方向において重なり合うように配置されている
   ことを特徴とする流体デバイス。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載された流体デバイスにおいて、
   前記ガスケットは、熱可塑性樹脂を成形して成る
   ことを特徴とする流体デバイス。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載された流体デバイスにおいて、
   前記ガスケットは、
   前記流通口に挿入される環状の第１シール部と、
   前記第１シール部に対して径方向外側に設けられ、前記環状溝に挿入される環状の第２シール部と、を有し、
   前記流通口は、前記ガスケットが挿入されたときに、前記第１シール部と前記第２シール部とによって挟持される
   ことを特徴とする流体デバイス。

Images