KR20220114068A - 씰 부재, 및 관이음 - Google Patents
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Abstract
관이음(1)의 이너링(4)은 이음 본체(2) 및 튜브(8)의 유로 구멍(2c, 8a)들을 연통하는 연통 구멍(5a)을 가지는 원통 형상의 본체부(5)와, 본체부(5)의 축방향 외단부의 지름 내측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 이음 본체(2)에 형성된 환상의 1차 씰홈(2d)에 압입되는 환상의 1차 씰부(11)를 구비한다. 1차 씰부(11)는 축방향의 절단면에서 봤을 때, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되면서 축방향 외단의 지름 외단(11b)으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면(11c)을 가진다.
Description
본 발명은 씰 부재, 및 관이음에 관한 것이다.
반도체 제조, 의료·의약품 제조, 및 식품가공·화학공업 등의 각종 기술분야의 제조 공정에서는 약액, 고순도액, 초순수, 혹은 세정액 등의 유체가 흐르는 배관 경로에서, 2개의 유체 디바이스에 형성된 유로 구멍들을 접속하는 접속 구조로서, 예를 들면 합성 수지제의 관이음이 채용되고 있다. 이와 같은 관이음으로서, 튜브(배관)의 선단부의 바깥둘레 측에 장착되는 이음 본체와, 이음 본체의 바깥둘레 측에 장착되는 유니온 너트와, 튜브의 선단부의 안둘레 측에 장착되는 이너 링(inner ring)을 구비한 것이 알려져 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이너링은 상기 유로 구멍들을 연통하는 연통 구멍이 형성된 원통 형상의 본체부와, 본체부의 축방향 외단부(外端部)의 지름 내측에서 축방향 외측으로 돌출되어 형성된 환상(環狀)의 1차 씰부와, 본체부의 축방향 외단부의 지름 외측에서 축방향 외측으로 돌출되어 형성된 환상의 2차 씰부를 가진다. 1차 씰부 및 2차 씰부는 이음 본체에 형성된 환상의 1차 씰홈(sealing groove) 및 2차 씰홈에 압입된다. 이로써, 이음 본체와 이너링 사이의 씰 성능이 확보되어, 유체가 외부로 누설되는 것을 방지한다.
상기 관이음에서의 1차 씰부의 절단면 형상은 축방향 내단(內端)으로부터 축방향 외단을 향해 서서히 끝이 가늘어지도록 형성되고, 1차 씰부의 축방향 외단은 첨예하게 형성되므로, 1차 씰부의 지름방향의 두께는 축방향 외단에서 가장 얇다. 이 때문에, 1차 씰부를 1차 씰홈에 압입할 때에, 1차 씰부의 축방향 외단부는 강도 부족에 의해 지름 내측(연통 구멍 측)으로 쓰러지는(튀어나오는) 바와 같은 변형이 생기는 경우가 있다. 이와 같은 쓰러짐이 발생하면, 1차 씰부의 축방향 외단부와 1차 씰홈의 접촉면끼리의 면압이 부족함으로써, 이들 접촉면 사이에 유체가 침입해 버린다. 그러면, 상기 접촉면 사이에 유체가 잔존함으로써, 배관 경로를 흐르는 유체의 치환성이 저하되고, 배관 경로의 플러싱(flushing)에 시간을 요하는 등의 악영향이 발생한다.
본 발명은 이와 같은 사정에 비추어 보아 이루어진 것이며, 1차 씰부의 축방향 외단부가 지름 내측으로 쓰러지는 것을 억제할 수 있는 씰 부재 및 관이음을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 씰 부재는 2개의 유체 디바이스에 각각 형성된 유로 구멍들을 씰하여 접속하는 씰 부재로서, 상기 유로 구멍들을 연통하는 연통 구멍을 가지는 원통 형상의 본체부와, 상기 본체부의 축방향 외단부의 지름 내측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 한쪽의 상기 유체 디바이스의 유로 구멍의 접속 단부에 형성된 환상의 1차 씰홈에 압입되는 환상의 1차 씰부와, 상기 본체부의 상기 축방향 외단부의 지름 외측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 상기 한쪽의 상기 유체 디바이스에서 상기 1차 씰홈보다도 지름 외측에 형성된 환상의 2차 씰홈에 압입되는 환상의 2차 씰부를 구비하며, 상기 1차 씰부는 축방향의 절단면에서 봤을 때, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되면서 축방향 외단의 지름 외단으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면을 가진다.
본 발명의 씰 부재에 따르면, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성된 1차 씰부는 축방향 외단의 지름 외단으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면을 가지므로, 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름 방향의 두께를 종래보다도 두껍게 할 수 있다. 이로써, 1차 씰부의 축방향 외단부에서의 강도가 종래보다도 증가되므로, 1차 씰부를 1차 씰홈에 압입할 때에, 1차 씰부의 축방향 외단부가 지름 내측(연통 구멍 측)으로 쓰러지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부의 축방향 외단부와 1차 씰홈의 접촉면끼리의 면압이 종래보다도 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 유체가 침입하는 것을 억제할 수 있다.
(2) 상기 1차 씰부의 내주면(內周面)은 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 점차 지름이 확장되도록, 상기 본체부의 내주면에 대하여 경사진 것이 바람직하다.
이 경우, 1차 씰부를 1차 씰홈에 압입할 때에, 1차 씰부가 지름 내측으로 쓰러져도 1차 씰부의 내주면이 본체부의 내주면보다도 지름 내측으로 돌출되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 본체부의 연통 구멍에서의 유체의 흐름이 1차 씰부의 내주면에 의해 저해되는 것을 억제할 수 있다.
(3) 상기 1차 씰부는 상기 1차 씰부의 내주면과 상기 평탄면이 이루는 모서리부에 형성된 모따기부를 가지는 것이 바람직하다.
이 경우, 1차 씰부의 상기 모서리부와 1차 씰홈 사이에 형성되는 구덩이에 유체가 파고 들어가도 그 구덩이 내의 유체는 모따기부에 의해 연통 구멍 측으로 흐르기 쉬워지므로, 상기 구덩이 내에 유체가 잔존하는 것을 억제할 수 있다.
(4) 상기 1차 씰부의 축방향 외단의 지름 외단으로부터 상기 2차 씰부의 내주면까지의 지름방향 치수는 상기 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수보다도 큰 것이 바람직하다.
이 경우, 1차 씰부의 축방향 외단에 평탄면을 형성하는 것에 기인하여, 1차 씰부와 2차 씰부 사이에 배치되는 유체 디바이스의 지름방향의 두께 부분(1차 씰홈과 2차 씰홈 사이의 두께 부분)이 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 두께 부분의 강도 부족에 기인하여 2차 씰부와 2차 씰홈의 접촉면압이 저하되는 것을 억제할 수 있으므로, 2차 씰부와 2차 씰홈에 의한 씰 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
(5) 상기 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수는 상기 1차 씰부의 축방향 내단에서의 지름방향의 두께 치수에 대하여, 10% 이상이면서 30% 이하인 것이 바람직하다.
이 경우, 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수를 1차 씰부의 축방향 내단에서의 지름방향의 두께 치수에 대하여 10% 이상으로 함으로써, 1차 씰부의 축방향 외단부에서의 강도가 더 증가된다. 이로써, 1차 씰부를 1차 씰홈에 압입할 때에, 1차 씰부의 축방향 외단부가 지름 내측으로 쓰러지는 것을 더 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부의 축방향 외단부와 1차 씰홈의 접촉면끼리의 면압이 더 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 유체가 침입하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수를, 1차 씰부의 축방향 내단에서의 지름방향의 두께 치수에 대하여 30% 이하로 함으로써, 1차 씰부와 2차 씰부 사이에 배치되는 유체 디바이스의 지름방향의 두께 부분(1차 씰홈과 2차 씰홈 사이의 두께 부분)이 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 상기 두께 부분의 강도 부족에 기인하여 2차 씰부와 2차 씰홈의 접촉면압이 저하되는 것을 더 억제할 수 있으므로, 2차 씰부와 2차 씰홈에 의한 씰 성능이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
(6) 본 발명의 관이음은 바깥둘레에 수나사부가 형성되고, 내부에 유로 구멍이 형성된 이음 본체와, 상기 수나사부에 조여지는 암나사부가 안둘레에 형성된 유니온 너트와, 상기 이음 본체에 축방향 외단부가 접속되고, 튜브의 선단부 내에 압입되는 팽출부가 축방향 내단부의 바깥둘레에 돌출되어 형성된 이너링을 구비하며, 상기 이너링은 상기 이음 본체 및 상기 튜브에 각각 형성된 유로 구멍들을 연통하는 연통 구멍을 가지는 원통 형상의 본체부와, 상기 본체부의 축방향 외단부의 지름 내측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 상기 이음 본체의 유로 구멍의 접속 단부에 형성된 환상의 1차 씰홈에 압입되는 환상의 1차 씰부와, 상기 본체부의 축방향 외단부의 지름 외측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 상기 이음 본체에서 상기 1차 씰홈보다도 지름 외측에 형성된 환상의 2차 씰홈에 압입되는 환상의 2차 씰부를 구비하며, 상기 1차 씰부는 축방향의 절단면에서 봤을 때, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되면서 축방향 외단의 지름 외단으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면을 가진다.
본 발명의 관이음에 따르면, 이너링에서 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성된 1차 씰부는 축방향 외단의 지름 외단으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면을 가지므로, 1차 씰부의 축방향 외단부에서의 지름방향의 두께를 종래보다도 두껍게 할 수 있다. 이로써, 1차 씰부의 축방향 외단부에서의 강도가 종래보다도 증가되므로, 1차 씰부를 1차 씰홈에 압입할 때에, 1차 씰부의 축방향 외단부가 지름 내측(연통 구멍 측)으로 쓰러지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부의 축방향 외단부와 1차 씰홈의 접촉면끼리의 면압이 종래보다도 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 유체가 침입하는 것을 억제할 수 있다.
본 발명에 따르면, 1차 씰부의 축방향 외단부가 지름 내측으로 쓰러지는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 관이음의 축방향의 단면도이다.
도 2는 상기 관이음의 이너링을 나타내는 축방향의 단면도이다.
도 3은 도 2의 주요부 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 씰 부재가 사용된 유로 이음 구조의 축방향의 단면도이다.
도 5는 상기 유로 이음 구조의 개스킷을 나타내는 축방향의 단면도이다.
도 6은 도 5의 주요부 확대 단면도이다.
도 2는 상기 관이음의 이너링을 나타내는 축방향의 단면도이다.
도 3은 도 2의 주요부 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 씰 부재가 사용된 유로 이음 구조의 축방향의 단면도이다.
도 5는 상기 유로 이음 구조의 개스킷을 나타내는 축방향의 단면도이다.
도 6은 도 5의 주요부 확대 단면도이다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.
[제1 실시형태]
<관이음의 전체 구성>
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 관이음의 축방향의 단면도이다. 도 1에서 관이음(1)은 예를 들면, 반도체 제조 장치에서 사용되는 약액(유체)이 흐르는 배관 경로에 사용된다. 관이음(1)은, 이음 본체(2)와 유니온 너트(3)와 이너링(4)을 구비한다. 이하, 본 실시형태에서는 편의상, 도 1의 우측을 축방향 외측이라고 하고, 도 1의 좌측을 축방향 내측이라고 한다(도 2, 도 3도 동일).
이너링(4)은 예를 들면, 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 또는 불소 수지(퍼플루오로알콕시알칸(PFA), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 또는 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등)의 합성 수지 재료에 의해, 원통 형상으로 형성된다. 이너링(4)은 원통 형상으로 형성된 본체부(5)와, 본체부(5)의 축방향 내단부에 형성된 팽출부(6)와, 본체부(5)의 축방향 외단부에 형성된 접속부(7)를 구비한다.
팽출부(6)는 본체부(5)의 축방향 내단부에서 지름 외측으로 돌출되어 형성된다. 팽출부(6)는 합성 수지 재료(PFA 등)로 이루어지는 튜브(8)의 선단부 내에 압입되어서, 상기 선단부를 지름 확장한다. 접속부(7)는 이음 본체(2)의 단부에 접속되고, 그 접속 부분을 씰한다. 한편, 접속부(7)의 구성에 대해서는 후술한다. 본체부(5)의 내부에는 이음 본체(2)의 내부에 형성된 유로 구멍(2c)과, 튜브(8)의 내부에 형성된 유로 구멍(8a)을 연통하는 연통 구멍(5a)이 형성된다.
이음새 본체(2)는 예를 들면, PVC, PP, PE 또는 불소 수지(PFA나 PTFE 등)의 합성 수지 재료에 의해 원통 형상으로 형성된다. 이음 본체(2)의 안지름은 약액의 이동을 방해하지 않도록, 이너링(4)의 본체부(5)의 안지름과 대략 동일한 치수로 설정된다. 이음 본체(2)의 단부에는 수구부(受口部)(2a)가 형성된다. 수구부(2a)의 안둘레에는 튜브(8)의 선단부 내에 압입된 이너링(4)이 끼워 맞춰진다. 이로써, 이음 본체(2)의 단부는 튜브(8)의 선단부의 바깥둘레에 장착된다. 수구부(2a)의 바깥둘레에는 수나사부(2b)가 형성된다.
이음 본체(2)는 수구부(2a)보다도 지름 내측에 형성된 환상의 1차 씰홈(2d) 및 환상의 2차 씰홈(2e)을 가진다. 1차 씰홈(2d)은 유로 구멍(2c)의 접속 단부의 둘레면에서, 축방향 외단으로부터 축방향 내단을 향해 점차 지름이 확장되도록 컷아웃된 테이퍼 형상으로 되어 있다. 2차 씰홈(2e)은 이음 본체(2)에서 1차 씰홈(2d)보다도 지름 외측에서 원통 환상으로 형성된다.
유니온 너트(3)는 예를 들면, PVC, PP, PE 또는 불소 수지(PFA나 PTFE 등)의 합성 수지 재료에 의해 원통 형상으로 형성된다. 유니온 너트(3)는 축방향 외단부의 안둘레에 형성된 암나사부(3a)와, 축방향 내단부에서 지름 내측으로 돌출되어 형성된 가압부(3b)를 가진다. 암나사부(3a)는 이음 본체(2)의 수나사부(2b)에 조여진다. 그 조여짐에 의해, 유니온 너트(3)는 이음 본체(2)에 장착됨과 함께, 가압부(3b)의 축방향 내단부는 이너링(4)의 팽출부(6)에 의해 지름 외측으로 부풀어 오르는 튜브(8)의 외주면을 가압한다.
이상의 구성에 의해, 유니온 너트(3)의 암나사부(3a)를 이음 본체(2)의 수나사부(2b)에 조임으로써, 이음 본체(2)의 수구부(2a)와 튜브(8)의 선단부의 장착 부분에서의 씰 성능을 확보할 수 있으면서 튜브(8)가 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.
<이너링의 씰 구성>
도 2는 이너링(4)을 나타내는 축방향의 단면도이다. 도 1 및 도 2에서, 이너링(4)의 접속부(7)는 환상의 1차 씰부(11)와 환상의 2차 씰부(12)를 구비한다.
1차 씰부(11)는 본체부(5)의 축방향 외단부의 지름 내측으로부터 축방향 외측으로 돌출되어 형성된다. 또한, 1차 씰부(11)는 축방향의 절단면에서 봤을 때, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성된다. 1차 씰부(11)는 이음 본체(2)의 1차 씰홈(2d)에 압입된다.
2차 씰부(12)는 본체부(5)의 축방향 외단부의 지름 외측으로부터 축방향 외측으로 돌출되어 형성된다. 2차 씰부(12)는 원통 환상으로 형성되고, 이음 본체(2)의 2차 씰홈(2e)에 압입된다.
이상의 구성에 의해, 이너링(4)의 1차 씰부(11) 및 2차 씰부(12)는 각각 이음 본체(2)의 1차 씰홈(2d) 및 2차 씰홈(2e)에 압입되기 때문에, 이너링(4)과 이음 본체(2)의 접속 부분의 씰 성능을 확보할 수 있다. 따라서, 이너링(4)은 튜브(유체 디바이스)(8)의 유로 구멍(8a)과 이음 본체(유체 디바이스)(2)의 유로 구멍(2c)을 씰하여 접속하는 씰 부재로서 기능한다.
<1차 씰부의 구성>
도 3은 도 2의 주요부 확대 단면도이다. 도 3에서 1차 씰부(11)의 외주면(11a)은 1차 씰홈(2d)(도 1 참조)의 형상에 맞춰, 축방향 외단으로부터 축방향 내단을 향해 점차 지름이 확장되도록 형성된 테이퍼면으로 되어 있다.
1차 씰부(11)는 축방향 외단의 지름 외단(11b)으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면(11c)을 가진다. 여기서, "지름 내측을 향해 연장된다"란, 지름 외단(11b)으로부터, 이너링(4)의 축선(C1)에 대하여 직교하는 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우뿐만 아니라, 상기 직교하는 방향에 대하여 다소 경사진 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우도 포함하는 의미이다.
평탄면(11c)이 지름 외단(11b)으로부터, 상기 직교하는 방향에 대하여 축방향 외측으로 경사지는 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우, 상기 직교하는 방향에 대한 평탄면(11c)의 경사 각도는 1° 이상이면서 10° 이하인 것이 바람직하다.
평탄면(11c)이, 지름 외단(11b)으로부터, 상기 직교하는 방향에 대하여 축방향 내측으로 경사지는 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우, 상기 직교하는 방향에 대한 평탄면(11c)의 경사 각도는 1° 이상이면서 20° 이하인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성된 1차 씰부(11)는 그 축방향 외단에 평탄면(11c)을 가지므로, 1차 씰부(11)의 축방향 외단에서의 지름 방향의 두께(후술할 두께 치수(L2))를 종래보다도 두껍게 할 수 있다. 이로써, 1차 씰부(11)의 축방향 외단부에서의 강도가 종래보다도 증가하므로, 1차 씰부(11)를 1차 씰홈(2d)에 압입할 때에, 1차 씰부(11)의 축방향 외단부가 지름 내측(연통 구멍(5a) 측)으로 쓰러지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부(11)의 축방향 외단부와 1차 씰홈(2d)의 접촉면끼리의 면압이 종래보다도 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 약액이 침입하는 것을 억제할 수 있다.
1차 씰부(11)의 내주면(11d)은 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 점차 지름이 확장되도록 본체부(5)의 내주면(5b)에 대하여 경사진다. 본 실시형태에서의 1차 씰부(11)의 내주면(11d)은 1차 씰부(11)를 1차 씰홈(2d)에 압입했을 때에, 1차 씰부(11)가 지름 내측으로 쓰러져도 본체부(5)의 내주면(5b)보다도 지름 내측으로 돌출되지 않을 정도로 경사진다(도 1 참조).
이로써, 1차 씰부(11)를 1차 씰홈(2d)에 압입할 때에, 1차 씰부(11)가 지름 내측으로 쓰러져도 1차 씰부(11)의 내주면(11d)이 본체부(5)의 내주면(5b)보다도 지름 내측으로 돌출되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 본체부(5)의 연통 구멍(5a)에서의 약액의 흐름이, 1차 씰부(11)의 내주면(11d)에 의해 저해되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 내주면(11d)은 절단면에서 봤을 때, 곡선 형상으로 경사졌지만, 직선 형상으로 경사져도 된다.
1차 씰부(11)는 평탄면(11c)과 내주면(11d)이 이루는 모서리부에 형성된 모따기부(11e)를 더 가진다. 본 실시형태의 모따기부(11e)는 예를 들면 R모따기 가공이 실시된다. 이로써, 도 1에 나타내는 바와 같이, 1차 씰부(11)를 1차 씰홈(2d)에 압입했을 때에, 1차 씰부(11)의 상기 모서리부와 1차 씰홈(2d)의 지름 내단부 사이에 형성되는 구덩이(9)에 약액이 파고 들어가도, 구덩이(9) 내의 약액은 모따기부(11e)를 따라 연통 구멍(5a) 측으로 흐르기 쉬워진다. 그 결과, 구덩이(9) 내에 약액이 잔존하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 모따기부(11e)는 C모따기 가공이 실시되어도 된다.
도 3으로 되돌아가서, 1차 씰부(11)의 축방향 외단의 지름 외단(11b)으로부터 2차 씰부(12)의 내주면(12a)까지의 지름방향 치수(L1)는 1차 씰부(11)의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수(L2)보다도 크게 설정된다. 여기서, 축방향 외단에서의 "지름방향의 두께 치수"란, 1차 씰부(11)의 축방향 외단에서의 지름 외단(11b)으로부터 지름 내단(본 실시형태에서는 평탄면(11c)의 연장선과 내주면(11d)의 연장선의 교점)까지의 지름방향 치수를 의미한다.
이로써, 1차 씰부(11)의 축방향 외단에 평탄면(11c)을 형성하는 것에 기인하여, 1차 씰부(11)와 2차 씰부(12) 사이에 배치되는 이음 본체(2)의 지름방향의 두께 부분(2f)(도 1 참조)이 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 두께 부분(2f)의 강도 부족에 기인하여 2차 씰부(12)와 2차 씰홈(2e)의 접촉면압이 저하되는 것을 억제할 수 있으므로, 2차 씰부(12)와 2차 씰홈(2e)에 의한 씰 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
1차 씰부(11)의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수(L2)는 1차 씰부(11)의 축방향 내단에서의 지름방향의 두께 치수(L3)에 대하여, 10% 이상이면서 30% 이하(바람직하게는 10% 이상이면서 23% 이하, 보다 바람직하게는 10% 이상이면서 20% 이하)로 설정된다.
두께 치수(L2)를 두께 치수(L3)에 대하여 10% 이상으로 함으로써, 1차 씰부(11)의 축방향 외단부에서의 강도가 더 증가된다. 이로써, 1차 씰부(11)를 1차 씰홈(2d)에 압입할 때에, 1차 씰부(11)의 축방향 외단부가 지름 내측으로 쓰러지는 것을 더 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부(11)의 축방향 외단부와 1차 씰홈(2d)의 접촉면끼리의 면압이 더 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 유체가 침입하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
두께 치수(L2)를 두께 치수(L3)에 대하여 30% 이하로 함으로써, 1차 씰부(11)와 2차 씰부(12) 사이에 배치되는 이음 본체(2)의 지름방향의 두께 부분(2f)이 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 두께 부분(2f)의 강도부족에 기인하여 2차 씰부(12)와 2차 씰홈(2e)의 접촉면압이 저하되는 것을 더 억제할 수 있으므로, 2차 씰부(12)와 2차 씰홈(2e)에 의한 씰 성능이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
[제2 실시형태]
<유로 이음 구조의 전체 구성>
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 씰 부재가 사용된 유로 이음 구조의 축방향의 단면도이다. 도 4에서 유로 이음 구조(20)는 예를 들면, 반도체 제조 장치에서 사용되는 약액이 흐르는 배관 경로에서, 이웃하는 2개의 유체 디바이스(21, 21)에 각각 형성된 유로 구멍(21c, 21c)들을 접속하는 접속 구조로서 사용된다. 본 실시형태의 각 유체 디바이스(21)는 펌프, 밸브, 어큐뮬레이터, 필터, 유량계, 압력 센서, 또는 배관 블록 등으로 이루어진다.
유로 이음 구조(20)는 개스킷(24)과, 각 유체 디바이스(21)에 각각 형성된 환상의 1차 씰홈(21d) 및 환상의 2차 씰홈(21e)을 구비한다. 개스킷(24)은 2개의 유체 디바이스(21, 21)의 유로 구멍(21c, 21c)들을 씰하여 접속하는 씰 부재이다. 이하, 본 실시형태에서는 개스킷(24)의 축방향 중앙으로부터 축방향 양측을 향하는 방향을 축방향 외측이라고 하고, 개스킷(24)의 축방향 양측으로부터 축방향 중앙을 향하는 방향을 축방향 내측이라고 한다.
각 유체 디바이스(21)의 1차 씰홈(21d)은 유로 구멍(21c)의 접속 단부의 둘레면에서, 축방향 외단으로부터 축방향 내단을 향해 점차 지름이 확장되도록 컷아웃된 테이퍼 형상으로 되어 있다. 각 유체 디바이스(21)의 2차 씰홈(21e)은 각 유체 디바이스(21)에서 1차 씰홈(21d)보다도 지름 외측에서 원통 환상으로 형성된다.
<개스킷의 구성>
도 5는 개스킷(24)을 나타내는 축방향의 단면도이다. 도 4 및 도 5에서, 개스킷(24)은 원통 형상으로 형성된 본체부(25)와, 한 쌍의 환상의 1차 씰부(31)와, 한 쌍의 환상의 2차 씰부(32)를 구비한다.
본체부(25)의 내부에는 2개의 유체 디바이스(21, 21)의 유로 구멍(21c, 21c)들을 연통하는 연통 구멍(25a)이 형성된다.
한 쌍의 1차 씰부(31)는 본체부(25)에서의 축방향 양측의 외단부의 지름 내측으로부터, 각각 축방향 외측으로 돌출되어 형성된다. 각 1차 씰부(31)는 축방향의 절단면에서 보았을 때, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성된다. 각 1차 씰부(31)는 대응하는 유체 디바이스(21)의 1차 씰홈(21d)에 압입된다.
한 쌍의 2차 씰부(32)는 본체부(25)에서의 축방향 양측의 외단부의 지름 외측으로부터, 각각 축방향 외측으로 돌출되어 형성된다. 각 2차 씰부(32)는 원통 환상으로 형성되고, 대응하는 유체 디바이스(21)의 2차 씰홈(21e)에 압입된다.
이상의 구성에 의해, 개스킷(24)의 한 쌍의 1차 씰부(31) 및 한 쌍의 2차 씰부(32)는 각 유체 디바이스(21)의 1차 씰홈(21d) 및 2차 씰홈(21e)에 압입되기 때문에, 2개의 유체 디바이스(21, 21)에서의 유로 구멍(21c, 21c)들의 접속 부분의 씰 성능을 확보할 수 있다.
<1차 씰부의 구성>
도 6은 도 5의 주요부 확대 단면도이다. 도 6에서 1차 씰부(31)의 외주면(31a)은 1차 씰홈(21d)(도 4 참조)의 형상에 맞춰, 축방향 외단으로부터 축방향 내단을 향해 점차 지름이 확장되도록 형성된 테이퍼면으로 되어 있다.
1차 씰부(31)는 축방향 외단의 지름 외단(31b)으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면(31c)을 가진다. 여기서, "지름 내측을 향해 연장된다"란, 지름 외단(31b)으로부터, 개스킷(24)의 축선(C2)에 대하여 직교하는 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우뿐만 아니라, 상기 직교하는 방향에 대하여 다소 경사진 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우도 포함하는 의미이다. 평탄면(31c)이, 지름 외단(31b)으로부터, 상기 직교하는 방향에 대하여 경사지는 방향을 따라 지름 내측으로 연장되는 경우, 상기 직교하는 방향에 대한 평탄면(31c)의 경사 각도는 15° 이내인 것이 바람직하다.
이상과 같이, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성된 1차 씰부(31)는 그 축방향 외단에 평탄면(31c)을 가지므로, 1차 씰부(31)의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께(후술할 두께 치수(L12))를 종래보다도 두껍게 할 수 있다. 이로써, 1차 씰부(31)의 축방향 외단부에서의 강도가 종래보다도 증가되므로, 1차 씰부(31)를 1차 씰홈(21d)에 압입할 때에, 1차 씰부(31)의 축방향 외단부가 지름 내측(연통 구멍(25a) 측)으로 쓰러지는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부(31)의 축방향 외단부와 1차 씰홈(21d)의 접촉면끼리의 면압이 종래보다도 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 약액이 침입하는 것을 억제할 수 있다.
1차 씰부(31)의 내주면(31d)은 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 점차 지름이 확장되도록, 본체부(25)의 내주면(25b)에 대하여 경사진다. 본 실시형태에서의 1차 씰부(31)의 내주면(31d)은 1차 씰부(31)를 1차 씰홈(21d)에 압입했을 때에 1차 씰부(31)가 지름 내측으로 쓰러져도 본체부(25)의 내주면(25b)보다도 지름 내측으로 돌출되지 않을 정도로 경사진다(도 4 참조).
이로써, 1차 씰부(31)를 1차 씰홈(21d)에 압입할 때에 1차 씰부(31)가 지름 내측으로 쓰러져도 1차 씰부(31)의 내주면(31d)이 본체부(25)의 내주면(25b)보다도 지름 내측으로 돌출되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 본체부(25)의 연통 구멍(25a)에서의 약액의 흐름이 1차 씰부(31)의 내주면(31d)에 의해 저해되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 내주면(31d)은 절단면에서 봤을 때, 곡선 형상으로 경사졌지만, 직선 형상으로 경사져도 된다.
1차 씰부(31)의 축방향 외단의 지름 외단(31b)으로부터 2차 씰부(32)의 내주면(32a)까지의 지름방향 치수(L11)는 1차 씰부(31)의 축방향 외단에서의 지름 방향의 두께 치수(L12)보다도 크게 설정된다. 여기서, 축방향 외단에서의 "지름 방향의 두께 치수"란, 1차 씰부(31)의 축방향 외단에서의 지름 외단(31b)으로부터 지름 내단(31f)까지의 지름방향 치수를 의미한다.
이로써, 1차 씰부(31)의 축방향 외단에 평탄면(31c)을 형성하는 것에 기인하여, 1차 씰부(31)와 2차 씰부(32) 사이에 배치되는 유체 디바이스(21)의 지름방향의 두께 부분(21f)(도 4 참조)이 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 두께 부분(21f)의 강도 부족에 기인하여 2차 씰부(32)와 2차 씰홈(21e)의 접촉면압이 저하되는 것을 억제할 수 있으므로, 2차 씰부(32)와 2차 씰홈(21e)에 의한 씰 성능이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
1차 씰부(31)의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수(L12)는 1차 씰부(31)의 축방향 내단에서의 지름방향의 두께 치수(L13)에 대하여, 5% 이상이면서 30% 이하로 설정된 것이 바람직하고, 10% 이상이면서 20% 이하로 설정된 것이 보다 바람직하다.
두께 치수(L12)를 두께 치수(L13)에 대하여 5% 이상으로 함으로써, 1차 씰부(31)의 축방향 외단부에서의 강도가 더 증가된다. 이로써, 1차 씰부(31)를 1차 씰홈(21d)에 압입할 때에, 1차 씰부(31)의 축방향 외단부가 지름 내측으로 쓰러지는 것을 더 억제할 수 있다. 그 결과, 1차 씰부(31)의 축방향 외단부와 1차 씰홈(21d)의 접촉면끼리의 면압이 더 높아지므로, 이들 접촉면 사이에 유체가 침입하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
두께 치수(L12)를 두께 치수(L13)에 대하여 30% 이하로 함으로써, 1차 씰부(31)와 2차 씰부(32) 사이에 배치되는 유체 디바이스(21)의 지름 방향의 두께 부분(21f)이 지나치게 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 두께 부분(21f)의 강도 부족에 기인하여 2차 씰부(32)와 2차 씰홈(21e)의 접촉면압이 저하되는 것을 더 억제할 수 있으므로, 2차 씰부(32)와 2차 씰홈(21e)에 의한 씰 성능이 저하되는 것을 효과적으로 억제할 수 있다.
[기타]
제2 실시형태의 1차 씰부(31)에서는 제1 실시형태의 1차 씰부(11)와 마찬가지로, 평탄면(31c)과 내주면(31d)이 이루는 모서리부에 모따기부가 형성되어도 된다.
또한, 본 발명의 씰 부재는 반도체 제조 장치 이외에 액정·유기EL 분야, 의료·의약 분야, 또는 자동차 관련 분야 등에서도 적용할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 의미가 아닌, 청구범위에 의해 나타내지고, 청구범위와 균등한 의미, 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
1: 관이음 2: 이음 본체(유체 디바이스)
2d: 1차 씰홈 2e: 2차 씰홈
3: 유니온 너트 4: 이너링(씰 부재)
5: 본체부 6: 팽출부
11: 1차 씰부 11b: 지름 외단
11c: 평탄면 11d: 내주면
11e: 모따기부 12: 2차 씰부
20: 유로 이음 구조 21: 유체 디바이스
21d: 1차 씰홈 21e: 2차 씰홈
24: 개스킷(씰 부재) 25: 본체부
31: 1차 씰부 31b: 지름 외단
31c: 평탄면 31d: 내주면
32: 2차 씰부
2d: 1차 씰홈 2e: 2차 씰홈
3: 유니온 너트 4: 이너링(씰 부재)
5: 본체부 6: 팽출부
11: 1차 씰부 11b: 지름 외단
11c: 평탄면 11d: 내주면
11e: 모따기부 12: 2차 씰부
20: 유로 이음 구조 21: 유체 디바이스
21d: 1차 씰홈 21e: 2차 씰홈
24: 개스킷(씰 부재) 25: 본체부
31: 1차 씰부 31b: 지름 외단
31c: 평탄면 31d: 내주면
32: 2차 씰부
Claims (6)
- 2개의 유체 디바이스에 각각 형성된 유로 구멍들을 씰하여 접속하는 씰 부재로서,
상기 유로 구멍들을 연통하는 연통 구멍을 가지는 원통 형상의 본체부와,
상기 본체부의 축방향 외단부(外端部)의 지름 내측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 한쪽의 상기 유체 디바이스의 유로 구멍의 접속 단부(端部)에 형성된 환상(環狀)의 1차 씰홈(sealing groove)에 압입되는 환상의 1차 씰부와,
상기 본체부의 상기 축방향 외단부의 지름 외측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 상기 한쪽의 상기 유체 디바이스에서 상기 1차 씰홈보다도 지름 외측에 형성된 환상의 2차 씰홈에 압입되는 환상의 2차 씰부를 구비하고,
상기 1차 씰부는 축방향의 절단면에서 봤을 때, 축방향 내단(內端)으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되면서 축방향 외단의 지름 외단으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면을 가지는, 씰 부재. - 제1항에 있어서,
상기 1차 씰부의 내주면(內周面)은 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 점차 지름이 확장되도록 상기 본체부의 내주면에 대하여 경사진, 씰 부재. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 1차 씰부는 상기 1차 씰부의 내주면과 상기 평탄면이 이루는 모서리부에 형성된 모따기부를 가지는, 씰 부재. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 씰부의 축방향 외단의 지름 외단으로부터 상기 2차 씰부의 내주면까지의 지름방향 치수는 상기 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수보다도 큰, 씰 부재. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 1차 씰부의 축방향 외단에서의 지름방향의 두께 치수는 상기 1차 씰부의 축방향 내단에서의 지름방향의 두께 치수에 대하여, 10% 이상이면서 30% 이하인, 씰 부재. - 바깥둘레에 수나사부가 형성되며, 내부에 유로 구멍이 형성된 이음 본체와,
상기 수나사부에 조여지는 암나사부가 안둘레에 형성된 유니온 너트와,
상기 이음 본체에 축방향 외단부(外端部)가 접속되며 튜브의 선단부 내에 압입되는 팽출부가 축방향 내단부(內端部)의 바깥둘레에 돌출되어 형성된 이너링(inner ring)을 구비하고,
상기 이너링은
상기 이음 본체 및 상기 튜브에 각각 형성된 유로 구멍들을 연통하는 연통 구멍을 가지는 원통 형상의 본체부와,
상기 본체부의 축방향 외단부의 지름 내측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 상기 이음 본체의 유로 구멍의 접속 단부(端部)에 형성된 환상(環狀)의 1차 씰홈(sealing groove)에 압입되는 환상의 1차 씰부와,
상기 본체부의 축방향 외단부의 지름 외측으로부터 축방향 외측으로 돌출되고, 상기 이음 본체에서 상기 1차 씰홈보다도 지름 외측에 형성된 환상의 2차 씰홈에 압입되는 환상의 2차 씰부를 구비하며,
상기 1차 씰부는 축방향의 절단면에서 봤을 때, 축방향 내단으로부터 축방향 외단을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되면서 축방향 외단의 지름 외단으로부터 지름 내측을 향해 연장되는 평탄면을 가지는, 관이음.
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