(57)【要約】  ねじ手段としてのボルトの径を小さくすることを可能とし、これにより、流体継手を使用する装置の設置スペースを小さくすることができる流体継手を提供する。  継手部材3,4の突き合わせ端面間にガスケット21が介在されており、ガスケット21が変形することでシール性を確保するものであり、ガスケット押さえ突起27,28の断面形状は、２つの凸部31,31と、これらの凸部31,32間に形成された凹部33とを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに連通する流体通路を有している第１および第２の継手部材と、両継手部材間に介在させられるガスケットと、両継手部材を結合するねじ手段とを備えており、各継手部材に形成された環状ガスケット押さえ突起によってガスケットが変形させられることでシール性を確保する流体継手において、ガスケット押さえ突起の断面形状は、少なくとも２つの凸部と、これらの凸部間に形成された凹部とを有していることを特徴とする流体継手。
【請求項２】
各継手部材はブロック状で、ねじ手段は、一方の継手部材に設けられた貫通孔に挿通されるボルトと、他方の継手部材に設けられかつボルトがねじ込まれるめねじ部とよりなる請求項１の流体継手。
【請求項３】
各継手部材の環状ガスケット押さえ突起およびガスケットからなるシール部１つに付き１本のボルトが使用されていることを特徴とする請求項２の流体継手。
【請求項４】
シール部は、前後に所定間隔をおいて２つ設けられており、ボルトは、各シール部の前後方向外側に各１本ずつ配置されることを特徴とする請求項３の流体継手。
【請求項５】
接続ブロック部を有している少なくとも１つの流体制御器と、流体制御器を支持する少なくとも１つの支持ブロックとを備えている流体制御装置において、支持ブロックと接続ブロック部とが、請求項１から４までのいずれかの流体継手によって接続されていることを特徴とする流体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体継手に関し、特に、ガスケットが変形することでシール性を確保する流体継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２に示すように、従来、流体継手(60)として、互いに連通する流体通路(63)(64)を有している第１および第２の継手部材(61)(62)と、各継手部材(61)(62)の突き合わせ端面に形成された断面凸円弧状の環状ガスケット押さえ突起(65)(66)と、両継手部材(61)(62)の突き合わせ端面間に介在させられるガスケット(67)と、両継手部材(61)(62)を結合するねじ手段（図示略）とを備えており、ガスケット(67)が変形することでシール性を確保するものが知られている。【０００３】
流体継手のより具体的な構造として、各継手部材はブロック状で、ねじ手段は、一方の継手部材に設けられた貫通孔に挿通されたボルトと、他方の継手部材に設けられかつボルトがねじ込まれるめねじ部とよりなることがあり、また、各継手部材は管状で、一方の継手部材にフランジ部が設けられ、ねじ手段は、他方の継手部材に設けられたおねじ部と、頂壁内面がフランジ部に当接するように一方の継手部材に嵌められかつ他方の継手部材のおねじ部にねじ合わされている袋ナットとよりなることがある。
【特許文献１】特開２００３−３２２１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の流体継手によると、シール性の確保はもちろんのこと、設置スペースの減少も必要となっており、設置スペースを増加することなしに、シール性を向上させることが課題となっている。例えば、ブロック状の継手部材同士を接続する場合、所定の締付け力を得るには、ボルトの径を所定値以上にすることが必要となることから、継手部材の最小の大きさは、ボルト径に依存している。【０００５】
この発明の目的は、ねじ手段としてのボルトの径を小さくすることを可能とし、これにより、流体継手を使用する装置の設置スペースを小さくすることができる流体継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による流体継手は、互いに連通する流体通路を有している第１および第２の継手部材と、両継手部材間に介在させられるガスケットと、両継手部材を結合するねじ手段とを備えており、各継手部材に形成された環状ガスケット押さえ突起によってガスケットが変形させられることでシール性を確保する流体継手において、ガスケット押さえ突起の断面形状は、少なくとも２つの凸部と、これらの凸部間に形成された凹部とを有していることを特徴とするものである。【０００７】
ガスケット押さえ突起は、継手部材の基準面に軸方向外方に突出して設けられるもので、例えば、２つの断面円弧状の環状凸部およびこれらの凸部間に形成された断面円弧状の環状凹部からなるものとされる。凹部は、基準面からは軸方向外方に突出するようになされており、ガスケットに密着してシールに寄与する。２つの凸部の先端位置は、同じでもよく、異なっていてもよい。異なる場合には、径方向内方にある凸部を径方向外方にある凸部よりも突出させることが好ましい。ガスケットに密着してシールに寄与する凹部は、１つに限られるものではなく、したがって、ガスケット押さえ突起は、３つまたは４つの凸部および２つの凸部間にそれぞれ形成された２つまたは３つの凹部からなるものとしてもよい。環状凸部および環状凹部の断面形状は、円弧状に限定されるものではない。【０００８】
継手部材は、１つの部品であってもよく、１つの部品の一部であってもよい。すなわち、この明細書において、「継手部材」は、１つの部品として扱える通路ブロックなどだけでなく、バルブなどの流体制御器と一体化されているブロック状本体なども含むものとする。【０００９】
流体継手の構造は、特に限定されるものではなく、例えば、各継手部材はブロック状で、ねじ手段は、一方の継手部材に設けられた貫通孔に挿通されるボルトと、他方の継手部材に設けられかつボルトがねじ込まれるめねじ部とよりなるものでもよく、また、各継手部材は管状で、一方の継手部材にフランジ部が設けられ、ねじ手段は、他方の継手部材に設けられたおねじ部と、頂壁内面がフランジ部に当接するように一方の継手部材に嵌められかつ他方の継手部材のおねじ部にねじ合わされている袋ナットとよりなるものでもよい。前者のものは、チューブを使わずに構成された集積化装置と称される流体制御装置で好適に使用され、後者のものは、配管途中においてチューブ同士を接続する際に好適に使用される。後者のものの場合に、おねじ部は、一方の継手部材の外周に一体に設けられていてもよく、継手部材とは別体の部材であってもよい。【００１０】
ねじ手段のボルトおよび袋ナットは、ステンレス鋼製（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６など）が好ましく、継手部材もステンレス鋼製（ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６など）が好ましい。ガスケットは、ステンレス鋼、ニッケル合金などで円環状（孔あき円板状）に形成されたものが好ましい。【００１１】
各継手部材がブロック状で、ねじ手段がボルトである場合、各継手部材の環状ガスケット押さえ突起およびガスケットからなるシール部１つに付き１本のボルトが使用されることが好ましい。【００１２】
従来、１つのシール部に付き最低でも２本のボルトが必要とされていたが、上記ガスケット押さえ突起の使用により、シール性が向上するので、ボルト本数の減少が可能となる。【００１３】
シール部１つに付き１本のボルトとするには、例えば、流体制御機器とベースブロックとの間に、前後に所定間隔をおいて２つのシール部が設けられており、ボルトは、各シール部の前後方向外側に各１本ずつだけ上方から配置される。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の流体継手によると、ガスケット押さえ突起の断面形状は、少なくとも２つの凸部と、これらの凸部間に形成された凹部とを有しているので、ガスケット押さえ突起の２つの凸部がそれぞれガスケットの表面に食い込んでシールが形成されるとともに、２つの凸部に押されたガスケットの部分が凹部に入り込んでくることで、凹部とガスケットとの間でもシールが形成される。これにより、シール性が向上して、ねじ手段としてのボルトの径を小さくするかまたはボルト本数を少なくすることができ、流体継手を使用する装置の設置スペースを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この発明による流体継手の１実施形態を示す縦断面図であり、手で締め付けた状態を示している。
【図２】図２は、図１の要部を拡大した図である。
【図３】図３は、ガスケット押さえ用突起形状を示す部分拡大縦断面図である。
【図４】図４は、この発明による流体継手の１実施形態を示す縦断面図であり、所定トルク締め付けた締付け完了状態を示している。
【図５】図５は、図４の要部を拡大した図である。
【図６】図６は、この発明の効果を示すグラフである。
【図７】図７は、この発明による流体継手と従来の流体継手とについて、シール性を比較した結果を示すグラフである。
【図８】図８は、シール性の評価装置を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は垂直断面図である。
【図９】図９は、１つのシール部に付き１本のボルトとする構成の一例を示す斜視図である。
【図１０】図１０は、１つのシール部に付き１本のボルトとする構成の他の例を示す斜視図である。
【図１１】図１１は、この発明による流体継手が使用される一例である流体制御装置を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、従来の流体継手の一例を示す図５に対応する図である。
【符号の説明】
【００１６】
(3)       第１の継手部材
(4)       第２の継手部材
(20)      流体継手
(21)      ガスケット
(22)      ボルト（ねじ手段）
(25)      貫通孔（ねじ手段）
(26)      めねじ部（ねじ手段）
(27)(28)  環状ガスケット押さえ突起
(31)(32)  凸部
(33)      凹部
(S)       シール部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。【００１８】
図１１は、この発明の流体継手が使用される一例である流体制御装置を示している。この流体制御装置(1)は、半導体製造装置等において用いられるもので、下端に接続ブロック部(3)を有しているプレッシャー・レギュレータまたは圧力トランスデューサからなる入口側の第１流体制御器(2)と、第１流体制御器(2)を支持する第１支持ブロック(4)と、第１流体制御器(2)の出口側に隣り合って配置され下方に設けられた本体(6)が第１支持ブロック(4)に接続された第１開閉弁(5)と、第１開閉弁(5)の出口側に隣り合って配置され下方に設けられた本体(8)が第１開閉弁(5)の本体(6)に接続された第２開閉弁(7)と、第２開閉弁(7)の出口側に隣り合って配置され第２開閉弁(7)の本体(8)に接続された第２支持ブロック(9)と、第２支持ブロック(9)の出口側に所定間隔をおいて対向状に配置された第３支持ブロック(10)と、入口側および出口側に接続ブロック部(12)(13)を有しており入口側接続ブロック部(12)が第２支持ブロック(9)に、出口側接続ブロック部(13)が第３支持ブロック(14)にそれぞれ支持されることで第２および第３の支持ブロック(9)(10)にまたがって取り付けられた第２流体制御器(11)と、第２流体制御器(11)の出口側に隣り合って配置され下方に設けられた本体(15)が第３支持ブロック(10)に接続された第３開閉弁(14)とを備えている。【００１９】
上記において、各支持ブロック(4)(9)(10)、各開閉弁(5)(7)(14)の本体(6)(8)(15)および流体制御器(2)(11)の接続ブロック部(3)(12)(13)が本願発明における継手部材に相当しており、これらの継手部材（符号を(3)(4)として説明する）は、図１から図５までに示す流体継手(20)によって接続されている。【００２０】
図１および図２は、手で締め付けた状態の流体継手(20)を示しており、図３は、シール部の拡大図であり、図４および図５は、所定の大きさのトルクで締め付けた状態の流体継手(20)を示している。【００２１】
この発明による流体継手(20)は、互いに連通する流体通路(23)(24)を有している第１および第２の継手部材(3)(4)と、両継手部材(3)(4)間に介在させられる孔あき円板状のガスケット(21)と、両継手部材(3)(4)を結合するねじ手段としてのボルト(22)とからなり、第１の継手部材(3)には、ボルト(22)を挿通させる貫通孔(25)が設けられており、第２の継手部材(4)には、ボルト(22)がねじ込まれるめねじ部(26)が設けられている。【００２２】
各継手部材(3)(4)には、環状ガスケット押さえ突起(27)(28)が形成されている。環状ガスケット押さえ突起(27)(28)の断面形状は、図３に示すように、２つの円弧状凸部(31)(32)およびこれらの凸部(31)(32)間に形成された円弧状凹部(33)からなる。図示した例では、径方向内側の凸部(31)の先端位置と径方向外側の凸部(32)の先端位置とは同じとされている。【００２３】
ガスケット押さえ突起(27)(28)は、図２に示すように、継手部材(3)(4)の突き合わせ端面(3a)(4a)から軸方向内方に凹まされた基準面(3b)(4b)から軸方向外方に突出して設けられている。ガスケット押さえ突起(27)(28)の凹部(33)は、凸部(31)(32)の先端よりは軸方向内方に位置しているが、基準面(3b)(4b)からは軸方向外方に突出するようになされている。【００２４】
継手部材(3)(4)は、ステンレス鋼製とされ、ガスケット(21)は、継手部材(3)(4)に比べて硬度が低いステンレス鋼またはニッケル合金製とされ、ボルト(22)を締め付けた際には、ガスケット押さえ突起(27)(28)がガスケット(21)に食い込んでガスケット(21)が変形させられることでシール性が確保される。【００２５】
図２に示す手で締め付けた状態において、継手部材(3)(4)の各突き合わせ端面(3a)(4a)から環状ガスケット押さえ突起(27)(28)の先端までの距離は、ガスケット(21)の厚みの半分よりも若干小さくなされており、継手部材(3)(4)の突き合わせ端面(3a)(4a)同士が、若干の隙間を介して対向させられている。【００２６】
図１および図２に示す手で締め付けた状態からこの流体継手(20)を締め付けると、図４および図５に示すように、継手部材(3)(4)の突き合わせ端面(3a)(4a)同士間の隙間が無くなるとともに、ガスケット(21)が塑性変形して、流体密のシールが形成される。この際、ガスケット押さえ突起(27)(28)の２つの凸部(31)(32)がそれぞれガスケット(21)の表面に食い込んでシールを形成し、また、２つの凸部(31)(32)に押された部分が凹部(33)に入り込んでくることで、凹部(33)とガスケット(21)との間でもシールが形成される。【００２７】
図６は、この発明の作用効果を示すためのグラフであり、同図において、従来の流体継手では、締付けトルクとシール性能とは比例関係にあるので、例えばＭ４のボルトを使用している流体継手Ａを基準として、これをサイズアップする場合、継手部材を相似的に大きくするとともに、Ｍ５のボルトを使用した流体継手Ｂとすることで所要のシール性を確保することができる。一方、サイズダウンする場合には、継手部材を相似的に小さくするとともに、ボルト径もＭ３．５に小さくした流体継手Ｃとすることになるが、この場合、締付けトルク減少のため、十分なシール性を得られないことになる。これに対し、この発明の流体継手Ｄによると、ボルト径をＭ３．５に小さくした場合でも、従来の流体継手であってＭ４のボルトを使用しているものＡと同等のシール性を得ることができ、これにより、従来の流体継手を使用した場合には不可能であったブロック状継手部材の幅狭化が可能となる。また、１つのシール部に付き最低でも２本のボルトを使用して締付けを行っていた従来のものに比べると、従来のものと同じ径のボルトを１本だけ使用しても十分な締付け力を得ることができる。【００２８】
図７は、上記流体継手(20)と図１２に示されている従来の流体継手(60)とについて、シール性を比較した結果を示しており、図８は、シール性の評価装置を示している。【００２９】
図８において、流体継手(20)は、２つのブロック状継手部材(3)(4)が２つのシール部(S)を介して突き合わされたものとされており、２カ所のシール部(S)に対して２本のボルト(22)を使用して締付けが行われている。発明品の流体継手(20)のシール部(S)は、上述の構成とされており、従来品の流体継手のシール部(S)は、図１２に示した断面凸円弧状で凹部を有していない環状ガスケット押さえ突起(65)(66)を使用した構成とされている。また、ボルト(22)は、Ｍ４のもので、Ａｇメッキが施されている。この流体継手（発明品および従来品）を管継手(J)を介して洩れ試験装置（Ｈｅリークディテクタ）に取り付け、流体継手(20)と接続された配管内の気体を真空引きして、外からＨｅを流体継手(20)にかけた時、すきまがあればＨｅを吸い込むことで、真空引きしている配管の途中にある検査器にＨｅが反応してリーク量が分かる。締付けトルクを徐々に上げていった際の洩れ量（リーク量）が図７に示されている。【００３０】
図７に示したリーク評価結果によると、発明品では、手で締め付けた段階で、既に、従来のものよりも、リーク量が少なくなっており、締付けトルクが０．６Ｎ／ｍとなった段階で、リーク量の基準である１０−１１Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃに到達している。これに対して、従来品では、締付けトルクが０．６Ｎ／ｍの時には、まだ、リーク量がＨｅリークディテクタの感度の限界である１０−６Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃ程度であり、リーク量の基準である１０−１１Ｐａ・ｍ３／ｓｅｃを得るための締付けトルクは、１．４〜１．６Ｎ／ｍ（約２．５倍）必要となっている。これから、この発明の流体継手(20)のシール性が大幅に向上していることが分かり、このシール性向上効果により、２つのシール部(S)に付き２本のボルト(22)すなわち１つのシール部(S)に付き１本のボルト(22)とすることができ、必要なボルト本数の減少が可能となる。【００３１】
１つのシール部(S)に付き１本のボルト(22)とする構成を図９および図１０に例示する。【００３２】
図９には、継手部材としての接続ブロック部(3)を有している減圧弁(41)を支持している継手部材(4)と継手部材としての接続ブロック部(3)を有している圧力表示器(42)を支持している継手部材(4)とが示されており、各継手部材(4)には、それぞれ前後に並ぶ２つのシール部(S)が設けられている。そして、各継手部材(4)の前後端部の上面にめねじ(26)が設けられており、上方から締め付けられるボルト(22)は、各シール部(S)の前後方向外側に各１本ずつだけ配置されている。【００３３】
継手部材(4)同士は、前後方向からのボルト(43)で結合されており、減圧弁(41)を支持している継手部材(4)の４隅には、前後方向にのびるねじ挿通孔(44)と前後方向にのびるめねじ(45)とが交互に設けられ、圧力表示器(42)を支持している継手部材(4)には、前後方向にのびるめねじ(45)が減圧弁(41)を支持している継手部材(4)のねじ挿通孔(44)に対応する位置に設けられている。各継手部材(4)の前後方向の中央部には、各継手部材(4)をアルミニウム板金からなるベース部材(46)に固定するための上方からのボルト(47)を挿通するための１対の上下方向にのびるねじ挿通孔(48)が左右（幅方向）に並ぶように設けられている。【００３４】
上方から締め付けられるボルト(22)は、従来、接続ブロック部(3)の４隅の全てに配置されていたが、図９においては、接続ブロック部(3)の前後端部における左右の中央部にそれぞれ１本だけとされており、こうして、２つのシール部(S)に対して２本のボルト(22)を使用した締付けが可能とされている。【００３５】
図１０は、流体制御器の１例であるマスフローコントローラ(11)およびこれを支持する１対の継手部材(51)(52)を示す図であり、各継手部材(51)(52)は、マスフローコントローラ(11)の張出通路ブロック(11a)(11b)にシール部(S)を介して突き合わされている。【００３６】
各継手部材(51)(52)は、張出通路ブロック(11a)(11b)の下面に当接する大ブロック部(53)と、流量調整器(11)下方に位置するように大ブロック部(53)に一体に設けられた小ブロック部(54)とからなる。小ブロック部(54)は、大ブロック部(53)と下面が面一でこれより高さが低い形状とされており、小ブロック部(54)に、アルミニウム板金からなるベース部材(55)に各継手部材(51)(52)を取り付けるボルト(56)の挿通孔が形成されている。各継手部材(51)(52)は、それぞれ２本のボルト(56)によってベース部材(55)に取り付けられている。【００３７】
各張出通路ブロック(11a)(11b)を対応する継手部材(51)(52)に取り付けるためのボルト(22)は、上方からのもの１本とされており、継手部材(51)(52)のシール部(S)よりも前後方向外側に設けられためねじ部(51b)(52b)にその先端部がねじ込まれている。こうして、１つのシール部(S)に対して１本のボルトを使用した締付けが可能とされている。【００３８】
なお、ガスケット押さえ突起(27)(28)の形状は、図３に示したものに限定されるものではなく、例えば、凸部の数を３つにしたり、径方向内側の凸部と径方向外側の凸部との先端の位置が異なるようにしたりすることができ、少なくとも２つの凸部がそれぞれガスケットの表面に食い込むとともに、これらの凸部に押されたガスケットの部分が凹部に入り込んでくることで、凸部および凹部の両方でシールが形成されるようにするものであれば、種々のガスケット押さえ突起形状を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
ねじ手段としてのボルトの径を小さくすることができ、これにより、流体継手を使用する装置の設置スペースを小さくすることができるので、各種のガスを供給する流体制御装置等の性能向上に寄与できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2008062679.tif 000015
2008062679.tif 000016
2008062679.tif 000017
2008062679.tif 000018