JPH068391Y2 - 管継手 - Google Patents

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安等の見地か
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３０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
壁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、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。

このため、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。

本考案の目的は、上記事情に鑑み、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、締付時の金属
ガスケットの変形を巧みに利用して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７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
（２５）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は完壁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は自由変形可能な軸線方向Ｘと直角な方向に弾
性変形してしまうので、広範囲に亙って金属ガスケット
３０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、本考案は、両ピース１０，２０を軸線方向Ｘに
締付けると金属ガスケット３０が軸線方向Ｘと直角な方
向に弾性変形するのに着目して、例えば第７図に示す如
く、一方ピース１０（または他方ピース２０）の押圧面
１５（２５）に軸線方向Ｘに窪んだ凹部４０を設け、締
付時に金属ガスケット３０が凹部４０と隙間なく密着す
るようにして接触領域ＣＡを連続的かつ最大限に拡大
し、当該押圧面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。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
飛躍的に増大するように形成したものである。

すなわち、一方ピースに形成された押圧面と他方ピース
に形成された押圧面との間に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の外皮部分を押
圧して両ピースをシール接続する管継手において、前記
両ピースの押圧面の少なくとも一方に、前記金属ガスケ
ットに対応して当該ピースの押圧面に開口しかつ当該ピ
ースの軸線方向に窪んだ凹部を設け、この凹部を締付時
に弾性変形した前記金属ガスケットの外皮部分と隙間な
く密着するように形成しことを特徴とする。

［作用］ 本考案では、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金属ガスケットを押圧する
と、このガスケットは軸線方向と直角な方向に弾性変形
し、当該押圧面に形成された凹部と隙間なく面接触す
る。これにより、金属ガスケットの接触領域を従来より
も著しく拡大し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。

その結果、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、締付時の金属ガスケットの変形を巧み
に利用して完璧なシールを達成することができる。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面に基づき説明する。

本実施例に係る管継手は、第１図に示す如く、一方ピー
ス１０、他方ピース２０、金属ガスケット３０および本
継手の技術的特徴部である凹部４０等を含み、両ピース
１０，２０を軸線方向Ｘに締付けると金属ガスケット３
０が軸線方向Ｘと直角な方向に弾性変形するのを利用し
て、少なくともいずれか一方のピースの押圧面に、金属
ガスケット３０に対応して該押圧面と開口し軸線方向Ｘ
に窪んだ凹部４０を設け、この凹部４０を締付時に弾性
変形した金属ガスケット３０の外皮３１部分と隙間なく
密着するように形成することにより、この金属ガスケッ
ト３０の接触領域ＣＡを連続的かつ最大限に拡大して当
該押圧面に付いた傷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するように形成したもので
ある。

なお、第４図〜第６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（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、凹部４０は、金属ガスケット３０の締付時の弾
性変形を利用して、押圧面１５（又は２５）および当該
ガスケット３０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、凹部４０
は、シール効果をより完璧とするために、両ピース１
０，２０の各押圧面１５，２５に形成されている。ま
た、凹部４０は、第３図に示す如く全体リング状に、か
つ第２図に示す如く断面が略楕円状に形成されている。
さらに、凹部４０断面の曲率半径は、締付時に金属ガス
ケット３０の外否３１部分が隙間なく全周的に密着する
ように、選定されている。

一方、金属ガスケット３０は、両ピース１０，２０間に
介装されて当該ピース１０，２０をシール接続する手段
であり、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３２とか
ら構成されている。外皮３１は、外形形状が円環状でか
つ横断面形状が両端部が離れたＣ字形状に形成されてい
る。また、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。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。

次に、作用について説明する。

一方ピース１０と他方ピース２０とをシール接続するに
は、まず出願人が特願平１−１４３４６５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
がって凹部４０）に磁力を持たせ、この磁力を利用して
金属ガスケット３０を凹部４０に吸着させる。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間に金属ガスケット３０を人手を介さずに介装する
ことができる。

次に、両ピース１０，２０を相対的に軸線方向Ｘ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、金属ガスケット３０が押圧面１５，２５の各凹
部４０に押圧され次第に軸線方向Ｘと直角方向に弾性変
形する。すると、金属ガスケット３０の外皮３１が各凹
部４０と隙間なく全周的に密着する。このため、金属ガ
スケット３０の接触領域ＣＡは広大となり、押圧面１
５，２５に付いた傷（特に径方向傷Ｋｒ）を効果的に吸
収することができる。

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、一方ピース１０および
他方ピース２０の各押圧面１５，２５に、金属ガスケッ
ト３０に対応して当該ピースの押圧面に開口しかつ当該
ピースの軸線方向Ｘに窪んだ凹部４０を設け、この凹部
４０を締付時に弾性変形した金属ガスケット３０の外皮
３１部分と隙間なく密着するように形成した構成である
ので、部品の加工精度、締付力などに著しい改変を加え
ることなく締付時の金属ガスケット３０の変形を巧みに
利用して、製品間のバラツキをなくすとともに完璧シー
ルを達成することができる。

また、凹部４０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、両ピース１０，２０の押圧面１５，２５に凹部
４０を形成したので、該凹部４０と金属ガスケット３０
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、配管・接続姿態が水平である場合には、凹部４
０を金属ガスケット３０の位置決め手段としても使用す
ることができ取扱性を一段と向上させることができる。

なお、上記実施例では、両ピース１０，２０の押圧面１
５，２５に凹部４０を設けたが、いずれか一方の押圧面
にのみ凹部４０を設けてもよい。

［考案の効果］ 本考案は、両ピースの押圧面の少なくとも一方に、金属
ガスケットに対応して当該ピースの押圧面に開口しかつ
当該ピースの軸線方向に窪んだ凹部を設け、この凹部を
締付時に弾性変形した金属ガスケットの外皮部分と隙間
なく密着するように形成した構成であるから、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、締
付時の金属ガスケットの弾性変形を巧みに利用して押圧
面および金属ガスケットに付いた傷を吸収することがで
き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。 １０……一方ピース、 １５……押圧面、 ２０……他方ピース、 ２５……押圧面、 ３０……金属ガスケット、 ４０……凹部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一方ピースに形成された押圧面と他方ピー
   スに形成された押圧面との間に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の外皮部分
   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の少なくとも一方に、前記金属ガ
   スケットに対応して当該ピースの押圧面に開口しかつ当
   該ピースの軸線方向に窪んだ凹部を設け、この凹部を締
   付時に弾性変形した前記金属ガスケットの外皮部分と隙
   間なく密着するように形成したことを特徴とする管継
   手。