JPH10318460A - 流体輸送カップリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カップリング装置は、中空円筒導管の形をとる第１及び
第２カップリング部材を含み、これらカップリング部材
の各々は、第１端部に於いて半径方向に延在するフラン
ジと、流体輸送用の管継手に接続する第２端部を定める
軸に平行に延在するスリーブと、カップリング部材を通
して延在する流体流路とを含んでいる。各フランジは、
軸に平行に対面する全体として平坦な前面を含んでい
る。本発明の一実施例では、第１カップリング部材のフ
ランジは、上記前面から軸方向に外に向かって延在する
少なくとも一つのフランジと一体に形成した凸部を有
し、第２カップリング部材のフランジ前面は、その前面
内で軸方向に配置された少なくとも一つの溝を有してい
る。第１及び第２カップリング部材のフランジ前面を接
合したとき、各凸部はそれぞれの溝内に位置して液密な
シールを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全体として液体輸
送時のシール機構に関し、更に詳しくは最小のトルク負
荷で保持体積がゼロとなる液密なシールを構成すること
が可能な溝形カップリングシールに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】流体を取
り扱うシステムに使われる配管システム用カップリング
及びユニオン管継ぎ手は、液密なシールを構成するた
め、一般に圧縮性弾性高分子部材を用いたシール機構を
有している。斯うした配管用カップリングは、半導体製
造工程のような高度の清浄度を必要とする製造工程の配
管システムに使用される。この配管システムに於ける輸
送処理流体の外部汚染源から来る汚染物質からの保護、
及び直近の環境及び人の流出処理流体との接触からの保
護は、シールの完全性に依存している。それ故、斯うし
た用例に於いて使用される配管システムのカップリング
は、そのシールの完全性を極めて高くすることが望まし
い。

【０００３】Ｏ−リングのような圧縮性弾性高分子部材
に依存する配管システムのカップリングは、典型的には
相補正の第１及び第２カップリング部材から構成されて
いる。この第１カップリング部材は、Ｏ−リングシール
を部分的に収容するために対向面に位置する溝を含み、
第２カップリング部材はＯ−リングシールの反対の面に
接触する平坦な対向面を有している。Ｏ−リングシール
は、ゴム、ニトリルゴム等の通常の弾性高分子材から形
成することが出来る。Ｏ−リングは、カップリング部材
間で、且つカップリング部材を通る処理流体流路の周囲
に同心状に置かれる。ネジ付きのカップリングナット
は、カップリング部材に力を加えて、その間にあるＯ−
リングシールを圧縮するのに使用できる。Ｏ−リングシ
ールを圧縮して、それぞれの溝をＯ−リングシールで満
たすようにナットに十分なトルクを加えることによって
液密なシールが出来上がる。

【０００４】Ｏ−リングシール機構を用いた配管システ
ム用カップリングの不利な点の一つは、カップリング部
材間のＯ−リングシールの位置と、Ｏ−リングの圧縮度
合に関連している。ナットに十分なトルクを加えて、カ
ップリング部材間のＯ−リングシールを圧縮すると、流
体流路とＯ−リングシールとの間には、処理流体によっ
て濡らされた各カップリング部材による一部対向面が残
る。この濡れた領域は、流体の流れが終わったときに、
カップリング内部に処理流体に対する保持体積を形成
し、その中に処理流体を保持する。

【０００５】配管システム用のカップリングに保持体積
があることは、望ましいことではない。何故なら、もし
次ぎに異なる処理流体が輸送されれば、其処に保持され
ていた処理流体は流体取り扱いシステムに汚染物質を導
入することになるからである。更に、保持された流体が
水、例えば高清浄度の洗浄装置で使用された脱イオン水
等であれば、そうした水は淀んで生物学的成長を導入す
ることになる。高清浄度の配管システム中に於けるそう
した生物学的成長は処理流体を汚染し、そうした処理流
体を使用して製造された要素を汚染するから好ましくな
い。

【０００６】Ｏ−リング型のシール機構を用いた配管シ
ステム用カップリングのもう一つの不利な点は、Ｏ−リ
ングを腐食性又は苛性処理液に接触する位置に置いたと
き、Ｏ−リング材料に起こりうる劣化に関連している。
Ｏ−リングが適切に機能するためには、ゴム、改質ゴム
等のように弾性高分子的圧縮が可能な材料でＯ−リング
を造る必要がある。しかし、そうした材料は半導体製造
工業で使用されている苛性又は腐食性処理流体に曝され
ると、ある程度劣化することが知られている。Ｏ−リン
グシールが劣化すると、劣化した材料が処理流体に入っ
てそれを汚染し、次いで汚染流体に触れる要素を汚染す
ることになる。更に、一度Ｏ−リングが劣化を始めれ
ば、液密なシールは弱まり、配管システムへ、又は配管
システムからの流体漏洩を起こすことになる。

【０００７】このＯ−リング劣化問題の解決策として、
耐薬品性の弗素系高分子化合物によってコートした弾性
体Ｏ−リングを造ることが提案された。そうした弗素系
高分子化合物としては、例えばテフロン（登録商標）の
名前でデュポン社から発売されているテトラフルオロエ
チレンがある。しかし、コートしたＯ−リングを使用し
て十分な圧縮性を維持するには、Ｏ−リングに掛けるテ
フロンコーティングを非常に薄くすることが必要であ
る。しかし、処理流体はそうした薄いテフロンコーティ
ング中に浸透し、劣化し易い弾性高分子材を処理流体に
曝すことが知られている。更に、薄いテフロンコーティ
ングは、塩酸及び弗酸等の腐食性流体に曝されると劣化
し、劣化しやすい弾性高分子材をその流体に曝す結果と
なることも知られている。更にまた、テフロンコートし
たＯ−リングの使用が、保持体積の形成、及びそれに関
連する処理流体／製品の汚染を救済するものでもない。

【０００８】それ故、処理流体を汚染せず、保持体積を
持たないシーリング機構を有する配管システム用のカッ
プリング又はユニオン管継ぎ手を構成することが望まれ
る。また、特殊な取付装置を要せずに容易に使用でき、
容易に入手可能な材料で形成することが可能であると共
に、従来からの製造技術によって造ることが可能な配管
システム用カップリングシール機構が望まれる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の原理に従って構
成されるカップリング装置は、処理流体を汚染せず、保
持体積を持たない少なくとも一つの溝形シール機構を有
して構成される。このカップリング装置は、中空円筒導
管の形をした第１及び第２カップリング部材を含んでい
る。各カップリング部材は、第１端部に於いて半径方向
に延在するフランジと、このフランジから流体輸送用の
管継手に接続する第２端部を定める軸方向に延在するス
リーブと、カップリング部材を通して延在する流体流路
とを含んでいる。各カップリング部材のフランジは、全
体として平坦な軸方向に対面する前面を含んでいる。

【００１０】本発明の一実施例では、第１カップリング
部材のフランジは、上記流体流路の外周に同心に位置す
ると共に、上記前面から軸方向に外に向かって一定の長
さで突出する少なくとも一つのフランジと一体に形成し
た凸部を含んでいる。第２カップリング部材のフランジ
は、その前面内で上記流体流路の外周に同心に位置する
と共に、軸方向に配置された上記凸部を受け入れる少な
くとも一つの溝を含んでいる。そして、第１及び第２カ
ップリング部材のフランジ前面を接合したとき、その間
に液密なシールが形成される。

【００１１】本発明の他の実施例では、第１及び第２カ
ップリング部材のフランジの各々は、れぞれの前面内に
軸方向に配置され、各流体流路の円周の周りに位置する
少なくとも一つの溝を含んでいる。カップリング部材と
は別に形成した少なくとも一つのシールリングは、第１
及び第２カップリング部材のフランジの隣接前面間に間
挿され、第１及び第２カップリング部材のフランジ前面
を接合したとき、シールリングの軸方向に外向きに対面
するエッジ部が各溝内に配置されて液密なシールを形成
する。また、第１及び第２カップリング部材のフランジ
前面は、第１及び第２カップリング部材のフランジ前面
を接合したとき、カップリング接合面の保持体積をゼロ
にする互いに界面接触する平坦な表面区域を含んでい
る。

【００１２】カップリング部材の前面は、第１及び第２
カップリング部材のフランジ上に取り付けられ、所望の
トルクで締め付けられるナットによって一括保持され
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は溝形シーリング機構を含
む配管システム用カップリング又はユニオン管継ぎ手に
関する。本発明の原理により構成されるカップリング
は、ネジ付きナットによって互いにその前面を境界面と
して接触保持される第１及び第２のカップリング部材を
含んでいる。これら前面の間には、１以上の溝形シール
機構が間挿され、その間を液密にシールする。これらカ
ップリング部材の前面及び溝形シールによって、それれ
が接合したとき流体保持体積ゼロのカップリング接合が
形成される。

【００１４】図１及び図２は本発明の原理により構成さ
れたカップリング１０の第１の実施例を示し、カップリ
ング１０はカップリングナット１５によって結合される
第１カップリング部材１２及び第２カップリング部材１
４を含んでいる。第１カップリング部材１２は、半径方
向に延びるフランジ２０をその一端に有すると共に、こ
のフランジ２０の軸方向に対向する背面２２から、軸方
向に延びる円筒形の環状スリープ１６を有する中空な円
筒形導管の形をしている。スリーブ１６は直径を縮小し
た区域１８を含み、この区間は軸に沿って一定の長さ延
在して反対側の端部１９を画成する。この端部１９は、
他のパイプ等の端部と接続しやすい寸法に形成される。

【００１５】フランジ２０は全体として円形であって、
その外径はスリーブ１６より大きくなっている。図２に
最も明確に示すように、スリーブ１６はその外表面に多
数のリブ２１を含み、これらリブの各々はスリーブの表
面から半径方向に一定の長さ突出すると共に、スリーブ
に沿って軸方向に一定の長さ延びている。第１カップリ
ング部材１２の典型的な実施例では、約６個のリブ２１
が設けられる。リブ２１は、後で詳述するように、スリ
ーブに被せるカップリングナット１５を、一定の間隔を
保って配列する働きをする。

【００１６】図１に示すように、フランジ２０は軸方向
に対向する前面２８と、これと対向する背面２２を有
し、これら表面は共にスリーブの軸と直交する。フラン
ジ２０は、その外形を定める平坦な周縁２４を有してい
る。環状の流体流路２６は、第１カップリング部材１２
のスリーブ１６及びフランジ２０を通して軸方向に延び
ている。フランジの前後の面は、その前面２８から軸に
沿って突出する凸部３０、３２の部分を除けば、全体と
して平坦である。

【００１７】フランジ２０の周縁２４に向かって前面２
８に沿い流体流路２６から半径方向に移動したところ
に、第１の凸部３０が同心状に流体流路２６の周囲に位
置し、前面２８と一体に形成され、且つ其処から軸方向
に外に向かって延びている。凸部３０は、流路２６の直
径より大きい内径ｄ１を有し、第１凸部３０と流体流路
２６との間に平らな第１前面区域３４を形成する。好適
な第１実施例では、第１凸部３０の軸方向の長さと半径
方向の幅、即ち厚さとの比は約１．５：１から２：１の
範囲にあるから、前面２８から軸に沿って突出する凸部
３０の長さは、その半径方向の厚さの約１．５から２倍
の範囲にある。第１凸部は、平らな周壁面３０ａ、３０
ｂ、及び平らな端面３０ｃを備えるように形成される。

【００１８】前面２８は、第１凸部３０から半径方向に
更に移動したところに、第２の前面区域３６を含んでい
る。好適な第１実施では、前面に第２凸部３２を形成す
るため、第２前面区域３６は第１前面区域３４より大き
い面積を有している。第２凸部３２は前面２８と一体に
形成され、且つ其処から軸方向に延びている。第２凸部
３２は第１凸部３０と同心に且つ周縁部２４に近接して
位置している。第２凸部は上記第１凸部と同様に形成さ
れる。平坦な第３前面区域３８は第２凸部３２と周縁２
４の間に介在する。

【００１９】第１カップリング部材１２の実施例では、
第１カップリングの端部１９は内径約２０ミリのパイプ
が楽に接続出来る寸法に造られている。スリーブ１６は
約２８ミリの外形を有し、約１４ミリの長さでフランジ
２０から軸方向に延び、且つスリーブ表面から約２ミリ
の厚さで半径方向に延びる６個のリブ２１を含んでい
る。フランジ周縁の外径は約６０ミリ、第１凸部３０の
外径は約２８ミリ、そして第２凸部３２の外径は約５９
ミリである。第１及び第２凸部はそれぞれ約１．６ミリ
の壁厚を有すると共に、前面から約２．９ミリの長さで
突出している。

【００２０】第２カップリング部材１４は、その一端に
設けた半径方向に延びるフランジ４２から軸方向に突き
出た円筒形スリーブ４０と、このスリーブ４０とフラン
ジ４２を通して軸方向に延びる流体流路４４とを含む中
空の円筒形導管の形をしており、上記第１カップリング
部材１２とほぼ同じ形状に形成される。フランジ４２は
第１カップリング部材１２のフランジ２０と同様の形状
に形成され、スリーブ４０に対して垂直で、全体として
平らな軸方向に対面する背面４６と、フランジの外径を
定める周縁５０とを有している。この周縁５０にはカッ
プリングナット１５と螺合出来るようにネジが切られて
いる。この点については後で詳述する。

【００２１】第２カップリング部材１４のフランジ４２
は、軸方向に対向する前面５２、及びこれに対向する全
体として平らな背面４６を有している。前面５２は、フ
ランジ２０の前面２８と相補的に接合するように形成さ
れる。前面５２は、流体流路４４から周縁５０に向かっ
て半径方向に行ったところに、流路と同心に位置する第
１溝５４を含んでいる。この第１溝５４は、第１及び第
２カップリング部材のそれぞれのフランジ前面を接合さ
せたとき、上記第１凸部を受容する十分な深さ有し、軸
方向に前面内部に向かって延びている。

【００２２】平坦な第１前面区域５６は、第１溝５４と
流体流路４４との間に、前面５２に沿って半径方向に延
びている。第１前面区域５６は、第１カップリング部材
１２のフランジ２０に於ける第１前面区域３４と同じ表
面積を持つ形に形成される。第１及び第２カップリング
部材を接合したとき、第１前面区域５６は第１前面区域
３４と接触する位置に前面５２に沿って設けられる。

【００２３】両フランジを接合したとき、良好な干渉嵌
合が得られるように、第１溝５４は第１凸部３０の軸方
向長さより僅かに浅い軸方向の深さを有すると共に、第
１凸部の半径方向の厚さより僅かに狭い幅を持つ形に形
成される。好適な第１実施例では、２０ミリ（３／４イ
ンチ）パイプ接続用カップリングの場合、第１凸部３０
は、第１溝５４の深さより０．１３から０．４ミリ
（０．００５から０．０１５インチ）の範囲で長い軸方
向長さを有すると共に、第１溝の半径方向の幅より０．
０５から０．１３ミリ（０．００２から０．００５イン
チ）の範囲で広い半径方向の厚さを有するように加工さ
れる。

【００２４】前面５２は、第１溝５４の外径から半径方
向に移動したとこに、第１溝５４から第２溝６０へ半径
方向に延びる平坦な第２前面区域５８を含んでいる。こ
の前面区域５８は、第１カップリング部材のフランジ２
０に於ける第２前面区域３６の面積に等しい表面積を有
する形に形成され、且つ第１及び第２カップリング部材
を接合したとき、第２前面区域５８が第２前面区域３６
と接触する位置に設けられる。

【００２５】第２溝６０は第１溝５４の外径に沿って、
これと同心に前面５２内に位置する。第２溝６０は、第
２凸部３２を受容するのに十分な深さを持って上記前面
内に軸方向に延びると共に、前述の第１溝と同様な形寸
に形成される。第３の平坦な前面区域６２は第２溝６０
の外径と周縁５０との間で、前面５２に沿って半径方向
に延在する。図示の実施例では、この第３前面区域６２
は第１カップリング部材のフランジ２０に於ける第３前
面区域３８より大きい面積を有し、且つ第１及び第２カ
ップリング部材を接続したとき、第３前面区域６２が第
３前面区域３８と接合する位置に設けられる。

【００２６】この実施例の場合、内径約２０ミリのパイ
プ端と接続するカップリングは関して、第１溝５４及び
第２溝６０は、それぞれ約１．６ミリの半径方向幅と、
約２．４ミリの軸方向深さを有している。上述のよう
に、カップリングナット１５は、第１及び第２カップリ
ング部材の両者を保持するのに用いられる。このナット
１５は、全体として円筒形の中空体６６と、この中空体
の第１端部７０から内側に向かう半径方向に伸びる肩部
６８と、第１端部の反対側にある開口端部７２を有して
いる。肩部６８は軸方向に中空体の軸と同軸に延びる環
状開口７４を有している。この開口７４は第１カップリ
ング部材のスリーブ１６に沿って延びるリブの直径より
僅かに大きい寸法に形成される。中空体６６は内面７６
を有し、この内面には第２カップリング部材のフランジ
４２のネジ付き周面５０に合うネジが切られている。内
面７６の内径は、第１カップリング部材のフランジ２０
の周縁２４の径より僅かに大きい寸法に形成されてい
て、フランジと咬み合わせ安くしてある。図２に最も分
かり易く示すように、ナット１５は中空体６６に沿っ
て、その外面から半径方向に延び、且つ軸方向に延びる
多数のリブ７８を含んでいる。

【００２７】内径が約２０ミリのパイプを接続するのに
用いられる第１及び第２カップリング部材を例とするこ
の実施例の場合、ナット本体６６は約７０ミリの外径
と、約６０ミリのネジ内径と、約３４ミリの開口７４を
有すると共に、その外面から約２ミリの長さで軸方向に
延びる約１０個のリブ７８を含んでいる。図１及び図２
に図示のカップリング１０を組み立てるには、先ず第１
及び第２カップリング部材のフランジ同志を、第１及び
第２凸部３０、３４がそれぞれ第１及び第２溝５４、６
０に係合し（図１参照）、且つ両フランジの第１、第
２、及び第３の前面区域がそれぞれ相互に合わさるよう
に組み立てる。次ぎに、ナット１５は、その壁部分（肩
部）６８にある開口７４を第１カップリング部材のリブ
２１の上から填め、ナット本体６６の内径面７６が第１
カップリング部材のフランジ２０の周縁２４を越えるよ
うにしてセットする。

【００２８】次ぎに、ナット内面７６の内面が第２カッ
プリング部材のフランジ４２のネジ付き周縁５０と螺合
するようにナット本体６６を回してナットを締め付け
る。ナット本体の締め付けによって、肩部６８の内面６
９は第１カップリング部材のフランジ２０の背面２２と
合わさり、第１及び第２カップリング部材の隣接する前
面は共に引き寄せられて、多数の凸部は対応する溝を完
全に埋める。ナット本体は各凸部とそれぞれの溝との完
全な嵌合を確実にし、且つそれぞれの前面区域における
界面接触を確実に維持するよう、所望のトルクで締め付
ける。好適な第１の実施例では、ナットに２乃至５０フ
ットポンドの範囲のトルクを掛ければ、それぞれの溝に
凸部を完全に係合させ、それぞれの前面区域を完全に接
触させることが出来る。

【００２９】本発明のカップリング装置の重要な特徴
は、液密なシールを得るに当たって、カップリングに一
定の高いトルク負荷を掛ける必要がないことである。例
えば、本発明によるカップリングでは、手動でトルクを
掛けるだけで液密なシールが得られ、その状態を保持で
きる。カップリングは、腐食に対する抵抗力を有すると
共に、工業生産工程、例えば半導体生産工程で典型的に
使用される腐食性そして／又は苛性処理薬品に対して所
望の程度の耐薬品性を備えた材料を用いて成型又は機械
加工によって形成するのが望ましい。従って、テトラフ
ルオロエチレン（ＴＦＥ）、ポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）、弗化エチレン−プロピレン（ＦＥ
Ｐ）、過フルオロアルコキシフルオロカーボン樹脂（Ｐ
ＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦ
Ｅ）、エチレン−ポリクロロトリフルオロエチレン共重
合体（ＥＣＴＦＥ）、エチレン−テトラフルオロエチレ
ン共重合体（ＥＴＦＥ）、弗化ポリビニリデン（ＰＶＤ
Ｆ）、及び弗化ポリビニール（ＰＶＦ）等からなるグル
ープから選択される弗素重合体化合物が好ましい。

【００３０】好適な第１実施例を、例えば耐薬品性が望
まれる水以外の流体輸送に適用する場合、第１及び第２
カップリング部材を、ＰＴＦＥまたはＰＦＡで成型する
のが望ましい。これらはテフロンＰＴＦＥ又はＰＦＡの
名で市販されている。ＰＴＦＥ又はＰＦＡが望ましい理
由は、その耐薬品性だけではなく、凸部が対応する溝に
入り、それを完全に占めるそれぞれの溝内で凸部の良好
な干渉嵌合を形成する望ましい程度のコールドフローを
有しているからである。また、ナットをＦＴＦＥを用い
て形成するのは、それが持つ優れた剛性から見て望まし
い。

【００３１】本発明によるカップリングのもう一つの重
要な特性は、カップリングを通って輸送される処理液が
カップリング内の何れかの場所に保持されるのを防止す
る、所謂、保持体積がゼロである点にある。この保持体
積ゼロという特性は、それぞれの溝を完全に満たす凸部
と、第１及び第２カップリング部材のフランジの前面に
沿って形成される相補的に対向する前面区域の形状によ
ってもたらされる結果である。カップリングはこのよう
に構成されているので、カップリングの流体流路２６及
び４４を通して輸送される処理流体が、対向する第１及
び第２カップリング部材本体の間から半径方向に移動、
即ち漏洩するのが防止される。

【００３２】図３は第１実施例に代わるカップリング８
０を示している。このカップリング８０は、円周状の流
体貯蔵部８２を含んでいる。このカップリング８０は、
第１及び第２カップリング部材のフランジ８８及び９８
の第２前面区域８４及び８６が、それぞれの前面９２及
び９４の平面下で軸方向に延びる凹部を有している点を
除けば、図１及び２に図示のカップリング１０と同じで
ある。この貯蔵部８２は第１及び第２カップリング部材
のフランジの両前面区域に凹部を設けるのではなく、何
れか一方の前面区域に凹部を設けて形成する。流体貯蔵
部８２は、流体の漏洩検出、汚染物質検出のために、シ
ール漏れ、即ちシール事故が生じた際に、溝形シールか
らしみ出てくる処理流体を受け入れる役をする。

【００３３】第２カップリング部材９０は、フランジ９
８を通して流体貯蔵部８２からフランジの背面１００に
軸方向に延びる少なくとの一つのポート（出口）９６を
有する形状に構成される。このポート９６は侵入型又は
非侵入型の漏れ検出用センサ等との接続、或いはオフボ
ード(off-board) 汚染物質の検出又は漏れ検出のため
に、カップリングから出てくる漏洩処理流体を取り出す
配管との接続が出来る形状に構成される。

【００３４】図４は本発明に従って実施したカップリン
グ１０２の第２の実施例であって、このカップリングは
単一溝形シール機構を含んでいる。カップリング１０２
は、第１カップリング部材の前面１０６から軸方向に一
定長さ突き出た単一凸部１０４と、第２カップリング部
材の前面１１０内に軸方向に配置された一つの溝を含ん
でいる点を除けば、図１及び２に図示の第１のカップリ
ング実施例と全ての点に於いて同一である。更に、対向
する第１及び第２カップリング部材のフランジ前面は、
第１の実施例が３つの前面区域を有しているのに対し
て、各々２つの前面区域を有している。第１及び第２カ
ップリング部材のフランジ前面は、各処理流体の流路１
１６、１１８と、それぞれの凸部又は溝との間に軸方向
に延びる第１の前面区域１１２及び１１４を含むと共
に、それぞれの凸部又は溝とそれぞれの周縁１２４、１
２６との間に軸方向に延びる第２前面区域１２０、１２
２を含んでいる。

【００３５】これまで特定の第１及び第２カップリング
の実施例について、図を参照して述べてきたが、これら
の以外のカップリングが本発明の範囲において意図しう
るものであることは理解されよう。例えば、第１カップ
リング部材のフランジ前面から軸方向に延びる一つ以上
の凸部を有すると共に、第２カップリング部材のフラン
ジ前面内に軸方向に相補的に配置されたそれぞれの溝を
有するカップリングは、本発明の範囲にあることは理解
されよう。

【００３６】図５Ａは、本発明の実施によって得られる
カップリング１２８の第３の実施例である。このカップ
リングは二重溝形シール機構を含み、この場合凸部は第
１及び第２カップリング部材のフランジ１３０、１３２
と一体ににではなく、それとは独立に構成される。カッ
プリング１２８は、第１及び第２カップリング部材のフ
ランジ１３０、１３２の前面１３４、１３６が、２つの
独立した対称性を持った同じ円形シールを受け入れる２
つの対称性を持った同じ溝を有する形に形成されている
点を除いては、上記の第１のカップリングの実施例と全
ての点で同一である。

【００３７】処理流体の流路１３８、１４０から外に向
かって半径方向に移動したところに、第１シールリング
１４２が第１及び第２カップリング部材の間に配置され
る。図５Ａ及び図５Ｂに於いて、シールリング１４２は
Ｔ字形断面を有する形状に形成され、このＴ字形の横部
材１４３の上面はリングの外径を定めると共に、Ｔ字形
の縦部材１４５の底面はリングの内径を定める。図５Ｂ
に最も分かり易く示すように、第１シールリング１４２
は、軸方向に対称的に外に向かうシールエッジ部１４
４、１４６を有している。このシールエッジ部１４４、
１４６は、それぞれＴ字形の上部に隣接して軸方向に延
びる横部材のエッジ部１４８、１５０を含んでいる。ま
た、シールエッジ部１４４、１４６の各々はＴ字形の底
部に隣接し、半径方向に延びる縦部材のエッジ部１５
２、１５４を含んでいる。横部材のエッジ部はそれぞれ
軸方向に、それぞれの縦部材のエッジ部から一定の長さ
で延びている。

【００３８】Ｔ字形断面を有するシールリングについて
述べ、図示してきたが、その他の幾何学形状、例えば正
方形、長方形等のシールリングが本発明の範囲で意図さ
れ得るものであることは理解されよう。例えば、長方形
のシールリングを形成し、上記第３実施例によるカップ
リングで実験してみたが、カップリング組み立の際に、
所望の構造的剛性に欠けるため、その取り扱い及びカッ
プリング部材間への取付を困難することがわかった。斯
うした長方形のシールは半径方向に内側に向かって潰れ
る傾向があり、各溝への取付を困難にする。この点、Ｔ
字形に形成したシールリングは、所望の構造適合性を備
え、カップリング組立時の取り扱い、及び取付を容易に
し、半径方向に潰れないことがわかった。

【００３９】第１及び第２カップリング部材のフランジ
１３０、１３２の前面１３４、１３６は、それぞれの内
側軸方向に一定の深さで窪み、且つそれぞれの流体流路
に隣接して位置する第１溝１５６、１５８を含んでい
る。これら第１溝１５６、１５８はその中に置かれる第
１シールリングのエッジ部１４４、１４６を受容する形
に形成される。特に、図５に分かり易く図示するよう
に、各第１溝１５６、１５８は、第１区域１５５、１５
７及び第２区域１５９、１６１を含む段状に形成され
る。各第１溝の第１区域は、第１シールリングの横部材
１４３の半分と、そのエッジ部１５０、１４８を受け入
れる形寸に形成される。また、第１溝の第２区域は第１
シールリングの縦部材１４５の半分と、そのエッジ部１
５４、１５２を受け入れる形寸に形成される。

【００４０】第１シールリングのエッジ部部１４４、１
４６は、第１溝１５６、１５８より僅かに大きい寸法に
形成し、第１及び第２カップリング部材を接続した際
に、良好な干渉嵌合が得られるようにする。特に、第１
シールリングの横部材１４３は、横部材のエッジ部１４
２、１５０間の軸方向長さ、及び縦部材のエッジ部１５
２、１５４間の軸方向長さが、第１及び第２カップリン
グ部材を接合したときの、それぞれの第１溝の第１区域
１５５、１５７間の軸方向長さ、及び第２区域１５９、
１６１間の軸方向長さより僅かに大きくなる形寸に形成
される。更に、各横部材のエッジ部１４２、１５０が半
径方向に延びる長さ、即ちＴ字形の上面から縦部材の始
まりまでの半径方向長さは、各第１溝の第１区域１５
５、１５７の半径方向の幅より僅かに大きくする。

【００４１】好適な第３実施例では、第１シールリング
のエッジ部は、第１及び第２実施例に於ける溝形シール
機構に関して上記したと同様に寸法取りが行われる。好
適な第３実施例では、２０ミリ（３／４インチ）のパイ
プに接続するカップリングとして、第１シールリング１
４２の横部材のエッジ部１４２、１５０間の軸方向長さ
は、各第１溝１５６、１５８の第１区域１５５、１５７
間の軸方向長さより０．１３から０．４ミリ（０．００
５から０．０１５インチ）の範囲で長くなし、且つ横部
材のエッジ部の半径方向の長さは各第１溝１５６、１５
８の第１区域１５５、１５７の半径方向の幅より０．０
５から０．１３ミリ（０．００２から０．００５イン
チ）の範囲で広くする。

【００４２】第１シールリング１４２は、Ｔ字形の縦部
材の底面間で測った内径ｄ２を有し、この内径は各流体
流路１３８、１４０の内径に等しくなっている。従っ
て、第１溝はそれぞれ第１及び第２カップリング部材の
フランジ前面内に位置すると共に、シールリング１４２
を取り付けた際、その底面は流体流路の一部を同心に形
成することになる。

【００４３】第２溝１６０、１６２は、各第１溝１５
６、１５８から第１及び第２カップリング部材のフラン
ジの前面１３４、１３６に沿って半径方向に外に向かっ
て位置し、各第１溝１５６、１５８と同様の寸法取りで
形成される。第２シーリングリング１６４は、第１シー
リングリング１４６に関して前述したと同様、リング内
径を定める横部材の上面と、リング外径を定める縦部材
の底面を有するＴ字形に形成される。第２シールリング
１６４は軸に沿って対称的に外に向かうエッジ部１６
６、１６８を有し、これらのエッジ部はカップリング部
材に取り付けたとき、第１及び第２カップリング部材の
フランジの各前面１３４、１３６に対面する。エッジ部
１６６、１６８はそれぞれ横部材のエッジ部及び縦部材
のエッジ部を含んでいる。第２溝１６０、１６２は第２
シールリングのエッジ部を納めるように段状に形成され
ている。

【００４４】第２シールリング１６４は、Ｔ字形の横部
材の底面間で測った外径を有し、この外径は第１カップ
リング部材１３０の周縁１７０の直径に等しい。第２シ
ールリングは、第１及び第２カップリング部材のフラン
ジを接合したとき、第２溝と良好な干渉嵌合をするよう
に、上記第１シールリングと同様な寸法で形成される。

【００４５】前面区域１７４１７６は、第１及び第２溝
の間の前面１３４、１３６に沿って半径方向に延びてお
り、第１及び第２カップリング部材のフランジが接合さ
れたとき、相互に相補的界面を形成する平坦面として形
成される。第１及び第２溝内に置かれる第１及び第２シ
ールリングのエッジ部によって構成される溝形シール機
構と、界面を形成する前面区域間の接触によって、液密
なシール及び保持体積ゼロのカップリング面接合が得ら
れる。前述のように、ナット１７３は第１及び第２カッ
プリング部材のフランジを一括保持するのに使用され
る。

【００４６】好適な第３実施例では、第１及び第２シー
ルリング１４２、１６４は、先に述べたようにその優れ
たコールドフロー特性から見て、ＰＴＦＥ又はＰＡＦか
ら形成するのが望ましい。カップリング部材及びナット
は、先に述べたどの材料からも形成することが出来る。
もし望ましければ、第１実施例のカップリングに関して
述べたと同様に、第１及び第２シールリングと、それぞ
れの溝との間に流体蓄積部を間挿せて、第３実施例のカ
ップリングを構成することも可能である。流体蓄積部は
第１そして／又は第２カップリング部材のフランジ１３
０、１３２の前面の凹部によって形成され、先に述べた
と同様の一つ以上のポートを含んでいる。

【００４７】図６は、第４の実施例として本発明の原理
に従って構成されたかカップリング１７８を示す。この
カップリングは単一の独立なシールリング１８０だけを
有して構成されている点を除けば第３実施例のカップリ
ングと同一である。シールリング１８０は第３実施例の
カップリングについて述べた第１シールリング１４２と
同様に形成される。第１及び第２カップリング部材のフ
ランジ１８２、１８４は、それぞれ上記第１溝について
述べたと同様に形成される。

【００４８】本発明によって構成されたカップリングの
もう一つの重要な特徴は、Ｏ−リング形のシール機構を
採用しているカップリングとは異なり、処理流体汚染源
を構成する可能性がある如何なる材料も含んでいない点
である。それ故、高清浄度の処理流体を輸送する配管シ
ステムにこのカップリングを使用しても、処理流体汚染
の危険は存在せず、そのため製品汚染の危険を除去す
る。

【００４９】これまで限られたカップリングの実施例に
ついて特定的に述べ、図示してきたが、これら実施例に
ついて多くの修正及び改変が可能であることは当業者に
とって明らかである。従って、添付の特許請求の範囲内
に於いて、本発明の原理によるカップリングは、ここで
特定的に述べてきたもの以外の形でも具体化されうるも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理により構成されたカップリング組
立体の第１実施例を示す側断面図である。

【図２】図１のカップリング組立体の第１実施例を示す
分解図である。

【図３】本発明の原理により構成され、流体蓄積部を備
えたカップリング組立体のもう一つの第１実施例を示す
側断面図である。

【図４】本発明の原理により構成されたカップリング組
立体の第２実施例を示す側断面図である。

【図５】図５Ａは、本発明の原理により構成されたカッ
プリング組立体の第３実施例を示す側断面図であり、図
５Ｂは、図５Ａのカップリング組立体のシールリングを
示す拡大側断面図であり、図５Ｃは、図５Ａのカップリ
ング組立体の第１溝を示す拡大側断面図である。

【図６】本発明の原理により構成されたカップリング組
立体の第４実施例を示す側断面図である。

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空導管の形をした第１及び第２カップ
   リング部材の各々が、 第１端部に於いて半径方向に延在するフランジと、 このフランジから、流体輸送用の管継手を備えたアタッ
   チメントの受入れに適応するカップリング部材の第２端
   部に向かって軸方向に延在するスリーブと、 第１端部から第２端部に向かってカップリング部材を通
   して延在する流体流路とを有し、 前記半径方向に延在するフランジは、軸方向に対面する
   前面を含み、 前記第１カップリング部材のフランジ前面は、この前面
   から軸方向に外に向かって一定の長さで突出し、前記流
   体流路の周囲に同心に位置する少なくとも一つの凸部を
   含み、 前記第２カップリング部材のフランジは、その前面に前
   記第１カップリング部材の凸部を受容する位置に形成し
   た少なくとも一つの溝を有し、前記凸部とこの溝は、前
   記第１及び第２カップリング部材のフランジ前面を接合
   したとき、第１及び第２カップリング部材間に液密なシ
   ールを構成する相対形寸に形成した第１及び第２カップ
   リング部材と、 接合した第１及び第２カップリング部材の前面を一括保
   持する手段とを具備することを特徴とするカップリング
   装置。
2. 【請求項２】 前記第１カップリング部材のフランジ、
   スリーブ及び凸部は、それぞれ第１カップリング部材と
   一体に形成され、前記第２カップリング部材のフラン
   ジ、スリーブ及び凸部は、それぞれ第２カップリング部
   材と一体に形成される請求項１に記載のカップリング装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２カップリング部材の各
   フランジ前面は、第１及び第２カップリング部材のフラ
   ンジ前面を接合したとき、互いに界面接触を受容するよ
   うに形成した一つ以上の実質的に平坦な相補的前面区域
   を含む請求項１に記載のカップリング装置。
4. 【請求項４】 各第１及び第２カップリング部材のフラ
   ンジ前面の前記平坦な前面区域並びに凸部と溝は、第１
   及び第２カップリング部材の前面を接合して、流体を流
   体流路を通して輸送する際、保持体積がゼロとなるよう
   に形成されている請求項３に記載のカップリング装置。
5. 【請求項５】 前記第１カップリング部材のフランジ前
   面は、このフランジ前面から軸方向に外に向かって突出
   し、流体流路の周囲に同心に位置する２つの凸部を具備
   し、前記第２カップリング部材のフランジ前面は、前記
   凸部を受容する位置に２つの溝を具備する請求項１に記
   載のカップリング装置。
6. 【請求項６】 前記第１カップリング部材のフランジ前
   面、前記第２カップリング部材のフランジ前面、及び第
   １及び第２カップリング部材のフランジ前面からなる前
   面グループから選択した前面に配置され、２つのカップ
   リング部材のフランジ間に半径方向に位置し、咬み合っ
   た凸部と溝との間に形成されるシールを通過漏洩する流
   体を受容する流体貯蔵部を更に具備する請求項５に記載
   のカップリング装置。
7. 【請求項７】 前記第１又は第２カップリング部材のフ
   ランジが、前記流体貯蔵部からフランジの背面にかけ
   て、軸方向に貫通して延在する漏洩流体の漏洩ポートを
   含んでいる請求項６に記載のカップリング装置。
8. 【請求項８】 前記第１及び第２カップリング部材を一
   括保持する手段は、ナットから構成され、このナットは
   ネジ付きの内面と、その一端を貫通する開口を有する肩
   部を有し、接合した第１及び第２カップリング部材のフ
   ランジ前面の周囲に軸方向に配置され、前記肩部の内面
   が一つのフランジの背面と係合し、前記ネジ付きの内面
   が隣接フランジの周縁に設けたネジ付き外周面と螺合す
   る請求項１に記載のカップリング装置。
9. 【請求項９】 前記凸部の各々は、その軸方向の長さと
   半径方向の壁厚との比が１．５：１から２：１の範囲で
   形成される請求項１に記載のカップリング装置。
10. 【請求項１０】 前記凸部の各々は、その軸方向の長さ
    が各溝の軸方向の深さより大きく、その半径方向の壁厚
    が各溝の半径方向の幅より大きく形成さる請求項１に記
    載のカップリング装置。
11. 【請求項１１】 中空導管の形をした第１及び第２カッ
    プリング部材の各々が：第１端部に於いて半径方向に延
    在するフランジと、 このフランジから、流体輸送用の管継手を備えたアタッ
    チメントの受入れに適応する第１カップリング部材の第
    ２端部に向かって軸方向に延在するスリーブと、 第１端部から第２端部に向かって第１カップリング部材
    を通して延在する流体流路とを有し、 前記半径方向に延在するフランジは軸方向に対面する前
    面を含み；前記第１カップリング部材のフランジ前面
    は、この前面から軸方向に外に向かって一定の長さで突
    出し、前記流体流路の周囲に同心に位置する２つの凸部
    を含み、 前記第２カップリング部材のフランジは、前記第１及び
    第２カップリング部材のフランジ前面を接合しとき、前
    記凸部をそれぞれ受容するように前記流体流路の周囲に
    同心に位置し、前面から内向に軸方向に一定長さで窪ま
    せて一体に設けた２つの溝を含む第１及び第２カップリ
    ング部材と；接合した第１及び第２カップリング部材の
    前面を一括保持するように、第１及び第２カップリング
    部材のフランジ周囲に配置されるナットとを具備するこ
    とを特徴とするカップリング装置。
12. 【請求項１２】 前記第１カップリング部材のフランジ
    は：前記第１凸部と流体流路との間の前面に沿って、半
    径方向に延在する平坦な第１表面区域と；前記第１凸部
    と第２凸部との間の前面に沿って、半径方向に延在する
    平坦な第２表面区域と；前記第２凸部とフランジ周縁と
    の間の前面に沿って、半径方向に延在する平坦な第３表
    面区域とを更に含み；前記第２カップリング部材のフラ
    ンジは：前記第１溝と流体流路との間の前面に沿って、
    半径方向に延在する平坦な第１表面区域と；前記第１溝
    と第２溝との間の前面に沿って、半径方向に延在する平
    坦な第２表面区域と；前記第２溝とフランジ周縁との間
    の前面に沿って、半径方向に延在する平坦な第３表面区
    域とを更に含み；第１カップリング部材のフランジの第
    １、第２、及び第３表面区域は、第１及び第２カップリ
    ング部材のフランジの前面が接合したときに、それぞれ
    前記第２カップリング部材のフランジの第１、第２、及
    び第３表面区域と界面接触して、その間に保持体積ゼロ
    の接合を構成するように形成されている請求項１１に記
    載のカップリング装置。
13. 【請求項１３】 前記第１カップリング部材のフランジ
    前面、第２カップリング部材のフランジ前面、及び第１
    及び第２カップリング部材のフランジ前面からなる前面
    グループから選択した前面に配置され、２つのカップリ
    ング部材のフランジ間に半径方向に位置し、咬み合った
    凸部と溝との間に形成されるシールを通過漏洩する流体
    を受容する流体貯蔵部を更に具備する請求項１１に記載
    のカップリング装置。
14. 【請求項１４】 第１又は第２カップリング部材のフラ
    ンジの一つが、前記流体貯蔵部からフランジの背面にか
    けて、軸方向に貫通して延在する漏洩流体の漏洩ポート
    を含んでいる請求項１３に記載のカップリング装置。
15. 【請求項１５】 前記ナットはネジ付きの内面を有する
    と共に、その一端を貫通する開口を有する肩部を有し、
    接合した第１及び第２カップリング部材のフランジ前面
    の周囲に軸方向に配置され、前記肩部の内面は一つのフ
    ランジの背面と係合し、前記ネジ付き内面は隣接フラン
    ジ周縁に設けたネジ付き外周面と螺合する請求項１１に
    記載のカップリング装置。
16. 【請求項１６】 中空円筒導管の形をした第１及び第２
    カップリング部材の各々が：第１端部に於いて半径方向
    に延在するフランジと、 このフランジから、流体輸送用の管継手を備えたアタッ
    チメントの受入れに適応するカップリング部材の第２端
    部に向かって軸に平行に延在するスリーブと、 第１端部から第２端部に向かってカップリング部材を通
    して延在する流体流路とを有し、 前記半径方向に延在するフランジは軸方向に対向する前
    面を含み、 前記フランジは、前記流体流路の周囲に同心に配置され
    た少なくとも一つの溝を有する軸方向に対面する前面を
    含む第１及び第２カップリング部材と；前記第１及び第
    ２カップリング部材のフランジ前面間に間挿され、第１
    及び第２カップリング部材の前面が接合されたとき、軸
    方向に対面するエッジ部が第１及び第２カップリング部
    材のフランジの各溝内に位置して、その間に液密なシー
    ルを構成する形寸に形成された少なくとも一つのシール
    リングと；接合した第１及び第２カップリング部材の前
    面を一括保持する手段とを具備することを特徴とするカ
    ップリング装置。
17. 【請求項１７】 シールリングは、横部材と縦部材によ
    って画成されるＴ字形の断面を有すると共に、対称的に
    軸方向に外に向かって対面するシールエッジを有する請
    求項１６に記載のカップリング装置。
18. 【請求項１８】 第１及び第２カップリング部材の各フ
    ランジ前面に設けた溝は、Ｔ字形シールリングの横部材
    及び縦部材の半分を収納する段状の形を有している請求
    項１７に記載のカップリング装置。
19. 【請求項１９】 前記第１及び第２カップリング部材の
    フランジ前面は：それぞれの流体流路の周囲に同心に位
    置する第１溝と；各第１溝の周囲に同心に位置する第２
    溝とを含むと共に、これら第１及び第２の溝はそれぞれ
    段状の形を有し、 カップリング装置は前記第１溝内に、軸方向に対面する
    エッジ部が入るように形成された第１シールリングと、
    前記第２溝内に軸方向に対面するエッジ部が入るように
    形成された第２シールリングとを含む請求項１６に記載
    のカップリング装置。
20. 【請求項２０】 前記第１カップリング部材のフランジ
    前面、前記第２カップリング部材のフランジ前面、及び
    第１及び第２カップリング部材のフランジ前面からなる
    前面グループから選択した前面に配置され、２つの溝の
    間に位置し、咬み合ったシールリングと溝との間に形成
    されるシールを通過漏洩する流体を収容する流体貯蔵部
    を更に具備する請求項１９に記載のカップリング装置。
21. 【請求項２１】 前記第１又は第２カップリング部材の
    フランジの一つが、前記流体貯蔵部からフランジの背面
    にかけて、軸方向に貫通して延在する漏洩流体を受容す
    る漏洩ポートを含んでいる請求項２０に記載のカップリ
    ング装置。
22. 【請求項２２】 前面を一括保持する手段はネジ付きの
    内面を有するナットからなり、このナットはその一端を
    貫通する開口を有する肩部を含み、接合した第１及び第
    ２カップリング部材のフランジ前面の周囲に取り付けら
    れ、前記肩部の内面が一つのフランジの背面と係合し、
    前記ネジ付きの内面が隣接フランジ周縁に設けたネジ付
    き外周面と螺合する請求項１６に記載のカップリング装
    置。
23. 【請求項２３】 中空導管の形をした第１及び第２カッ
    プリング部材の各々が：第１端部に於いて半径方向に延
    在するフランジと、 このフランジから、流体輸送用の管継手を備えたアタッ
    チメントの受入れに適応するカップリング部材の第２端
    部に向かって軸に平行に延在するスリーブと、 第１端部から第２端部に向かってカップリング部材を通
    して延在する流体流路とを有し；前記フランジは其処に
    配置された２つの溝を有する軸方向に対面する前面を含
    み、第１の溝は流体流路の周囲に同心に位置すると共
    に、第２溝は第１の溝の周囲に同心に位置するようにし
    た第１及び第２カップリング部材と；前記第１及び第２
    カップリング部材のフランジの前面間に間挿され、第１
    及び第２カップリング部材の前面が接合されたとき、軸
    方向に対面するエッジ部が第１及び第２カップリング部
    材のフランジの第１溝内に置かれて、その間に第１の液
    密なシールを構成する形寸に形成された第１シーリング
    リングと；軸方向に対面するエッジ部が第１及び第２カ
    ップリング部材のフランジの第２溝内に置かれて、その
    間に第２の液密なシールを構成する形寸に形成された第
    ２シーリングリングと；接合した第１及び第２カップリ
    ング部材の前面を一括保持するように、第１及び第２カ
    ップリング部材の周囲に配置されナットとを具備するこ
    とを特徴とするカップリング装置。
24. 【請求項２４】 第１及び第２シールリングの各々は、
    横部材と縦部材によって画成されるＴ字形の断面を有す
    ると共に、対称的に軸方向に外向きに対面するシールエ
    ッジ部を有する請求項２３に記載のカップリング装置。
25. 【請求項２５】 第１及び第２カップリング部材の各フ
    ランジ前面に設けた第１及び第２の溝は、第１及び第２
    のＴ字形シールリングの横部材及び縦部材の半分を収納
    する段状の形を有している請求項２４に記載のカップリ
    ング装置。
26. 【請求項２６】 第１カップリング部材のフランジ前
    面、第２カップリング部材のフランジ前面、及び第１及
    び第２カップリング部材のフランジ前面からなる前面グ
    ループから選択した前面に配置され、２つの溝の間に位
    置し、咬み合わせたシールリングと溝との間に形成され
    るシールを通過漏洩する流体を受容する流体貯蔵部を更
    に具備する請求項２５に記載のカップリング装置。
27. 【請求項２７】 第１又は第２カップリング部材のフラ
    ンジの一つが、前記流体貯蔵部からフランジの背面にか
    けて、軸方向に貫通して延在する漏洩流体の漏洩ポート
    を含んでいる請求項２６に記載のカップリング装置。
28. 【請求項２８】 ナットはネジ付きの内面と、一端を貫
    通する開口を有する肩部を含み、接合した第１及び第２
    カップリング部材のフランジ前面の周囲に取り付けら
    れ、前記肩部の内面が一つのフランジの背面と係合し、
    前記ネジ付きの内面が隣接フランジ周縁に設けたネジ付
    き外周面と螺合する請求項２４に記載のカップリング装
    置。