KR20160052355A

KR20160052355A - 조인트

Info

Publication number: KR20160052355A
Application number: KR1020150150136A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 나카타; 츠토무 시노하라; 미치오 야마지
Original assignee: 가부시키가이샤 후지킨
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-05-12
Also published as: TW201625869A; JP6468801B2; CN105570576A; TWI678492B; JP2016084926A; KR102450073B1; CN105570576B

Abstract

조인트 부재(2, 3)는, 내주가 통로가 되는 원통형의 슬리브(11)와, 이것과는 별도의 부재인 플랜지(12)로 이루어진다. 플랜지(12)의 중앙부에 형성된 관통 구멍(12a)에, 슬리브(11)의 일단부가 삽입되어 있다. 플랜지(12)에, 플랜지(12)의 측면으로부터 관통 구멍(12a)의 외주로 통하는 절결(17)이 형성되어 있다.

Description

조인트{JOINT}

본 발명은, 플랜지식 파이프 조인트 등의 조인트에 관한 것이다.

조인트로서, 서로 연통하는 유체 통로를 갖고 있는 제1 및 제2 조인트 부재와, 양 조인트 부재의 맞댐 단부면 사이에 개재되는 시일 부재와, 양 조인트 부재를 결합하는 나사 수단을 구비하고 있는 것은, 잘 알려져 있다.

이러한 조인트 중 플랜지식 파이프 조인트라고 불리고 있는 것은, 각 조인트 부재가 슬리브와 플랜지로 구성되어 있고, 플랜지끼리가 복수의 볼트로 결합됨으로써 조인트 부재끼리가 결합된다. 이러한 플랜지식 파이프 조인트에서는, 어느 한쪽의 플랜지에 나사 구멍을 형성하여, 볼트만을 사용하여 결합되는 것(특허문헌 1)이 있다.

또한, 집적화 유체 제어 장치라고 불리고 있는 유체 제어 장치에서는, 플랜지식의 파이프 조인트와 유사한 조인트 구조가 사용되고 있다. 예컨대, 특허문헌 2의 도 3에는, 도면 부호 24, 31이 붙여진 블록형 조인트(제1 조인트 부재)와 도면 부호 21, 26이 붙여진 본체(제2 조인트 부재)가 볼트를 사용하여 결합되어 있는 조인트가 개시되어 있다. 이 종류의 유체 제어 장치는, 반도체의 제조 장치에서 사용되기 때문에, 조인트에는, 파티클이 되는 미립자의 발생이 없는 것이나 시일성이 저하되지 않는 것에 대하여, 매우 높은 레벨이 요구되고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2013-68268호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2002-89798호 공보

상기 종래의 조인트에 있어서, 볼트를 체결했을 때에 플랜지에 발생하는 굽힘 응력에 의해, 플랜지의 일부가 변형되어, 외측으로 융기되어 버린다고 하는 현상이 발생하는 경우가 있다. 융기 부분은, 미립자의 발생이나 시일성 저하의 원인이 된다.

본 발명의 목적은, 굽힘 응력이 발생하여도 플랜지에 융기 부분이 발생하는 일이 없는 조인트를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 조인트는, 서로 연통하는 유체 통로를 갖고 있는 제1 및 제2 조인트 부재와, 양 조인트 부재의 맞댐 단부면 사이에 개재되는 시일 부재와, 양 조인트 부재를 결합하는 수단을 포함하는 조인트에 있어서, 적어도 한쪽의 조인트 부재는, 내주가 통로가 되는 슬리브와, 이것과는 별도의 부재인 플랜지로 이루어지며, 플랜지의 중앙부에 형성된 관통 구멍에 슬리브의 일단부가 삽입되어 있고, 플랜지에 플랜지의 측면으로부터 관통 구멍의 외주로 통하는 절결이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

절결은 플랜지의 형상에 따라 적절한 지점에 1개 또는 복수(바람직하게는 복수) 형성된다. 플랜지가 직방체형인 경우, 절결은, 예컨대, 길이가 긴 쪽의 2개의 면에 1개씩 형성된다.

결합하는 수단으로는, 예컨대 볼트를 사용한다. 볼트는, 축부의 거의 전체 길이에 걸쳐 수나사가 형성되어 있는 시판되고 있는 것이라도 좋지만, 선단 부분에 수나사가 형성되고 나머지 부분에는 수나사가 형성되어 있지 않은 축부를 갖고 있는 것으로 되는 경우가 있다.

제1 실시형태로서, 제1 및 제2 조인트 부재는, 모두, 슬리브 및 이것과는 별도의 부재인 플랜지로 이루어지는 경우가 있고, 이 경우, 각 조인트 부재에 볼트가 삽입되는 구멍으로서, 맞댐 단부면측의 축 삽통 구멍 및 이것에 이어져 반(反)맞댐 단부면까지 연장되는 나사 구멍이 형성되어 있고, 볼트는 선단 부분에 수나사가 형성되고 나머지 부분에는 수나사가 형성되어 있지 않은 축부를 갖고 있는 것으로 되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 종래에는 상이한 형상으로 되어 있던 2개의 조인트 부재를 동일 형상으로 할 수 있다.

이 제1 실시형태의 조인트는, 예컨대 플랜지식 파이프 조인트에 적용되지만, 이것에 한정되지 않고, 2개의 부재를 접합하는 용도에 다양하게 적용할 수 있다.

제2 실시형태로서, 제1 및 제2 조인트 부재는 한쪽이 2개의 부재(슬리브 및 플랜지)로 이루어지고 다른 쪽이 하나의 부재로 이루어지는 경우가 있다. 이 경우, 2개의 부재로 이루어진 조인트 부재는 제1 실시형태의 조인트 부재와 동일한 형상인 것이 바람직하다. 하나의 부재로 이루어진 조인트 부재에는, 적어도 나사 구멍이 형성되고, 절결은 형성되어도 좋고 형성되어 있지 않아도 좋다.

이 제2 실시형태의 조인트는, 예컨대 집적화 유체 제어 장치라고 불리고 있는 반도체 제조 장치용 유체 제어 장치에 적용되지만, 이것에 한정되지 않고, 2개의 부재를 접합하는 용도에 다양하게 적용할 수 있다.

본 발명의 조인트에 따르면, 플랜지의 중앙부에 형성된 관통 구멍에 슬리브의 일단부가 삽입되어 있고, 플랜지에 관통 구멍의 외주로 통하는 적어도 하나의 절결이 형성되어 있기 때문에, 볼트 체결시에 발생하는 굽힘 응력에 대하여, 플랜지에 융기 부분이 발생하는 일이 없게 된다. 이에 따라, 조인트 부재끼리의 맞댐 부분에서의 미립자의 발생 원인이 없어지고, 또한, 플랜지의 탄성이 증가함으로써, 볼트의 느슨함이 방지되며, 시일성의 저하 원인도 없어진다.

도 1은 본 발명에 따른 조인트의 제1 실시형태를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 조인트에 사용되고 있는 플랜지를 도시한 종단면도이다.
도 3은 플랜지의 변형예를 도시한 종단면도이다.
도 4는 플랜지의 다른 변형예를 도시한 종단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 조인트의 제2 실시형태를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 조인트에 작용하는 힘을 설명한 종단면도이다.

본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 참조하여 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 조인트의 제1 실시형태를 나타내고 있고, 조인트(1)는, 서로 연통하는 유체 통로를 갖고 있는 제1 및 제2 조인트 부재(2, 3)와, 양 조인트 부재(2, 3) 사이에 개재된 원환형 개스킷(4)과, 양 조인트 부재(2, 3)를 결합하는 복수(1개 또는 복수)의 볼트(5)를 구비하고 있다.

각 조인트 부재(2, 3)는, 내주가 유체 통로가 되는 원통형의 슬리브(11)와, 이것과는 별도의 부재인 직방체 블록형 플랜지(12)로 이루어지고, 맞대어지는 슬리브(11)끼리 및 플랜지(12)끼리가 모두 동일 형상으로 되어 있다.

개스킷(4)은 리테이너(6)에 유지되어 있고, 리테이너(6)는 단면 원형의 금속제 선재가 C형으로 형성된 스냅링(7)에 의해 제2(도면에서는 하측에 나타냄) 조인트 부재(3)에 유지되어 있다.

각 볼트(5)는, 육각 구멍이 형성된 헤드부(13)와, 축부(14)로 이루어지고, 축부(14)는, 선단 부분에 수나사(14a)가 형성되고 나머지 부분(14b)에는 수나사가 형성되어 있지 않은 것으로 되어 있다.

각 조인트 부재(2, 3)의 슬리브(11)는 서로 맞대어져 있고, 그 맞댐 단부의 외주에는 플랜지부(11a)가 설치되며, 맞댐 단부면에는 개스킷(4) 및 리테이너(5)를 수용하기 위한 오목부(11b)가 형성되어 있다.

각 조인트 부재(2, 3)의 플랜지(12)는, 슬리브(11)에 삽입 관통되는 관통 구멍(12a)을 가지며, 슬리브(11)에 끼워 맞춰진 상태에서 서로 맞대어져 있다. 플랜지(12)의 맞댐 단부의 내주에는, 슬리브(11)의 플랜지부(11a)가 끼워 넣어져 있는 오목부(12b)가 관통 구멍(12a)의 맞댐 단부로 이어지도록 형성되어 있다. 플랜지(12)의 맞댐 단부에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 길이가 긴 쪽의 각 측면으로부터 오목부(12b)의 외주로 통하는 절결(17)이 형성되어 있다. 절결(17)은, 플랜지(12)의 길이가 긴 쪽의 측면측에서 보아, 사각형으로 되어 있다.

플랜지(12)에는, 볼트(5)가 삽입되는 구멍으로서, 맞댐 단부면측의 축 삽통 구멍(15) 및 이것에 이어져 반맞댐 단부면까지 연장되는 나사 구멍(16)이 형성되어 있다. 축 삽통 구멍(15)의 길이와 나사 구멍(16)의 길이는 거의 동일하게 되어 있다. 볼트(5)의 길이는 축 삽통 구멍(15)의 길이+나사 구멍(16)의 길이의 대략 2배로 되고, 볼트(5)의 수나사(14a)의 길이는 나사 구멍(16)의 길이와 대략 같게 되어 있다. 축 삽통 구멍(15) 및 나사 구멍(16)의 길이는 사용 조건 등에 따라 자유롭게 변경할 수 있는 것은 물론이다.

상기한 조인트(1)에 따르면, 동일한 플랜지(I2)가 양 조인트 부재(2, 3)의 구성 부재로서 사용되고 있고, 이에 따라, 부품 종류수의 저감이 도모되고 있다. 플랜지(12)의 방향은 규정할 필요가 있으며, 한 쌍의 플랜지(12)는, 맞댐 단부면측에 축 삽통 구멍(15)이 반맞댐 단부면측에 나사 구멍(16)이 있는 대향 형상의 배치가 된다.

상기한 조인트(1)의 조립에 있어서는, 제1 조인트 부재(2)의 반맞댐 단부면측(도면의 상측)으로부터 볼트(5)를 플랜지(12)의 나사 구멍(16)에 맞추어 조여 나감으로써, 볼트(5)는, 그 수나사부(14a)가 나사 구멍(16)을 통과하고, 제1 조인트 부재(2)에 대한 축 방향의 이동이 자유로워진다. 따라서, 이 상태에 있어서, 제2 조인트 부재(3)의 플랜지(12)의 나사 구멍(16)에 맞댐 단부면측으로부터 볼트(5)를 맞추어 조여 나가는 것이 가능하고, 이 조작에 의해, 각 조인트 부재(2, 3)의 플랜지(12, 12)끼리가 결합된다. 이것에 따라, 양 플랜지(12, 12)의 맞댐 단부의 오목부(12b)에 슬리브(11)의 플랜지부(1la)가 끼워 넣어지고, 이 상태로부터 볼트(5)를 더 체결하여 나가면, 슬리브(11, 11)끼리가 접근되어, 슬리브(11, 11) 사이에 배치된 개스킷(4)이 변형하여 소요의 시일 효과가 발휘된다.

여기서, 슬리브(11) 및 플랜지(12)의 각각의 치수가 공차 범위이더라도, 슬리브(11)나 개스킷(4)이 큰 쪽으로 편차가 나면, 볼트(5)를 체결했을 때, 슬리브(11)와 플랜지(12)의 접촉부를 기점으로, 도 6에 화살표 A로 나타내는 굽힘 응력이 발생한다. 이 때, 플랜지(12) 하부의 중앙 부분에 굽힘 응력에 따른 응력이 집중하기 때문에, 플랜지(12)의 관통 구멍(12a)의 주연부가 변형되어 버리고, 외측으로 융기되어 버린다고 하는 현상이 일어날 수 있다. 이 융기 부분은, 진동 등에 의해 탈락되어 버리기 때문에, 개스킷(4)에 의해 시일되어 있는 부분에 끼어 누설의 원인이 되거나, 조인트(1) 내부를 지나 반도체 제조 장치에 도달하여, 제품 불량의 원인이 되거나 한다. 또한, 탈락한 부분도 포함시켜 굽힘 응력을 받고 있던 상태였던 것이, 융기 부분이 탈락함으로써, 응력이 가해지는 방향이 변화되어, 융기 부분에도 응력이 가해진 상태에서 체결을 완료시키게 되기 때문에, 융기 부분이 누락되면, 그 부분의 응력 밸런스가 무너져, 도 6에 화살표 B로 나타내는 축력이 약해지고, 따라서, 개스킷(4)을 압착시키는 힘이 약해져, 누설 발생 원인이 되기도 한다. 또한, 축력의 저하에 따라, 도 6에 화살표 C로 나타내는 바와 같이 볼트(5) 가 느슨해질 가능성도 있다.

상기 제1 실시형태의 조인트(1)에 의하면, 플랜지(12)의 맞댐 단부에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 측면으로부터 오목부(12b)의 외주로 통하는 절결(17)이 형성되어 있고, 이 절결(17)은, 융기 부분이 발생하기 쉬운 지점에 형성되어 있다. 따라서, 도 6에 화살표 A로 나타내는 굽힘 응력이 발생하여도, 플랜지(12)에는 도 6에 화살표 D 및 E로 나타내는 탄성력이 생겨, 융기 부분은 발생하지 않는다. 융기 부분이 발생하지 않음으로써, 미립자의 탈락 등도 발생하지 않고, 볼트(5)의 체결력이 약해지는 일도 없다. 또한, 플랜지(12)가 탄성을 갖고 있음으로써, 볼트(5)의 느슨함을 방지할 수 있어, 와셔나 스프링 와셔 등을 사용하지 않아도 좋다.

상기에 있어서, 볼트(5)는, 상측의 (제1) 조인트 부재(2)로부터 조여지고 있지만, 아래쪽의 (제2) 조인트 부재(2)로부터 조일 수도 있다. 또한, 플랜지(12)의 외주면 형상은, 사각형 이외의 다각형(예컨대, 육각형)이라도 좋고, 원형이라도 좋다.

도 3에 도시된 바와 같이, 플랜지(12)에는, 볼트(5)의 헤드부(13)를 넣기 위한 스폿 페이싱(18)을 마련하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 볼트(5)의 헤드부(13)를 플랜지(12)의 상면과 거의 동일하거나 낮게 할 수 있어, 조인트(1)의 높이를 억제할 수 있다.

절결(17)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 길이가 긴 쪽의 측면측에서 보아 사각형으로 하는 것 이외에, 삼각형이나 원형 등으로 하여도 좋다. 절결(17)을 길이가 긴 쪽의 측면측에서 보아 삼각형으로 하는 경우, 삼각형의 예각 부분에서 균열이 생기지 않도록, 도 4에 도시된 바와 같이, 절결(19)에 리세스부((recess part; 19a)를 형성하는 것이 바람직하다. 리세스부는, 사각형의 절결(17)에도 형성하도록 하여도 좋다.

상기에 있어서, 각 부재의 형상에 대해서는 다양한 변경이 가능하다. 즉, 상기한 조인트(1)는, 플랜지(12) 및 볼트(5)를 사용하여 결합하는 다양한 용도에 적용할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 조인트의 제2 실시형태를 나타내고 있고, 조인트(10)는, 서로 연통하는 유체 통로를 갖고 있는 제1 및 제2 조인트 부재(2, 21)와, 양 조인트 부재(2, 21) 사이에 개재된 원환형 개스킷(4)과, 양 조인트 부재(2, 21)를 결합하는 복수(1개 또는 복수)의 볼트(22)를 구비하고 있다.

제1 조인트 부재(2)는 제1 실시형태의 것과 동일한 형상으로 되어 있다. 또한, 개스킷(4), 리테이너(6) 및 스냅링(7)도 제1 실시형태의 것과 동일하며, 이들 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙여 그 설명을 생략한다.

제2 조인트 부재(21)는 블록형의 하나의 부품으로 이루어지고, 그 중앙부에, 슬리브(11) 내의 통로로 연통되는 관통 구멍(23)이 형성되어 있다. 제2 조인트 부재(21)에는, 또한, 슬리브(11)의 오목부(11b)와 동일 형상이며, 개스킷(4) 및 리테이너(5)를 수용하기 위한 오목부(24)가, 관통 구멍(23)의 맞댐 단부의 가장자리부에 형성되어 있다. 제2 조인트 부재(21)에는, 좌우 가장자리부를 관통하도록 좌우의 암나사부(25)가 더 형성되어 있다.

각 볼트(22)는, 육각 구멍이 형성된 헤드부(26)와, 축부(27)로 이루어지고, 축부(27)는, 선단 부분에 수나사(27a)가 형성되고 나머지 부분(27b)에는 수나사가 형성되어 있지 않은 것으로 되어 있다.

상기 조인트(10)에 따르면, 제1 실시형태의 것과 마찬가지로, 제1 조인트 부재(2)의 플랜지(12)의 맞댐 단부에 절결(17)이 형성되어 있음으로써, 굽힘 응력이 발생하여도 융기 부분이 발생하지 않기 때문에, 미립자의 탈락 등도 발생하지 않고, 볼트(5)의 체결력이 약해지는 일도 없다. 또한, 볼트(5)의 느슨함을 방지할 수 있어, 와셔나 스프링 와셔 등을 사용하지 않아도 된다.

또한, 제2 조인트 부재(21)에 대해서도 상기한 절결(17)을 형성하여도 좋고, 또한, 제2 조인트 부재(21)의 두께가 커서, 제1 조인트 부재(2)에 비해 융기 부분이 쉽게 발생하지 않는 경우에는, 제2 조인트 부재(21)에 대한 절결(17)은, 생략하도록 하여도 좋다.

본 발명의 조인트에 따르면, 미립자의 발생이나 시일성의 저하를 억제할 수 있기 때문에, 이 조인트를 사용하는 반도체 제조 장치의 성능 향상에 기여할 수 있다.

1, 10 : 조인트, 2, 3 : 조인트 부재, 4 : 개스킷, 5 : 볼트, 11 : 슬리브, 12 : 플랜지, 12a : 관통 구멍, 14 : 축부, 14a : 수나사, 14b : 나머지 부분, 15 : 축 삽통 구멍, 16 : 나사 구멍, 17, 19 : 절결, 19a : 리세스부, 21 : 조인트 부재

Claims

서로 연통하는 유체 통로를 갖고 있는 제1 및 제2 조인트 부재와, 양 조인트 부재의 맞댐 단부면 사이에 개재되는 시일 부재와, 양 조인트 부재를 결합하는 수단을 포함하는 조인트에 있어서,
적어도 한쪽의 조인트 부재는, 내주가 통로가 되는 슬리브와, 이것과는 별도의 부재인 플랜지로 이루어지며,
플랜지의 중앙부에 형성된 관통 구멍에 슬리브의 일단부가 삽입되어 있고, 플랜지에 플랜지의 측면으로부터 관통 구멍의 외주로 통하는 절결이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조인트.
제1항에 있어서, 절결은, 플랜지의 측면측에서 보아, 사각형, 삼각형 및 반원형 중 어느 하나로 되어 있는 것을 특징으로 하는 조인트.
제1항에 있어서, 절결에 리세스부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 조인트.