(57)【要約】【課題】１対の接続管を高い気密性で接続し、継手内部での不純物の発生および共回りによるリークや配管のねじれを防ぐ。【解決手段】ホルダー７を介して金属製ガスケット６を保持している接続管１ａに、他の接続管１ｂを近接対向させ、フランジ２ａ，２ｂの外周を取り囲むようにセンターリング９を装着する。次に、傾斜面３ａ，３ｂを両側辺とする台形部分を溝１４内に挿入しながら、セグメント１０ａ〜１０ｃを閉じてリング状にする。セグメント１０ａの切欠部１２を貫通させたボルト１１をセグメント１０ｃのねじ穴１３にねじ込み、傾斜面３ａ，３ｂを両側辺とする台形部分の、溝１４内への挿入量を大きくし、フランジ２ａ，２ｂ間の間隔を小さくし、ガスケット６の両面への突起４ａ，４ｂの接触圧力を大きくするとともに、平坦面２０ａと２１ａ、平坦面２０ｂと２１ｂをそれぞれ面接触させ密着させる。【選択図】図１Ａ
2008286325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジを端部に有する１対の接続管を接続する継手構造において、
前記１対の接続管の前記フランジ同士が対向した状態で、該両フランジによって両側から圧接される、平らなリング状の金属製ガスケットと、
前記金属製ガスケットの少なくとも一部に係合する係合部を有し、一方の前記接続管に保持されるホルダーと、
前記１対の接続管の前記フランジ同士が前記金属製ガスケットを挟んで対向した状態で、前記両フランジの外周を取り囲むように装着可能なセンターリングと、
一続きに並べられ、隣り合うもの同士が互いに揺動可能に連結されている複数のセグメントからなり、該複数のセグメントのうち一端に位置するセグメントと他端に位置するセグメントとが締結部材によって互いに固定されると、全ての前記セグメントにより、前記金属製ガスケットを挟んで互いに対向する前記フランジの外周の全周を覆って保持するリング形状を構成するクランプリングと、
を有し、
前記各フランジは、その外周から前記先端部と反対側に向かう下り勾配の傾斜面をそれぞれ有しており、
前記クランプリングの前記各セグメントは、内周部に、前記各フランジの傾斜面にそれぞれ対応する対応傾斜面を有しており、
前記１対の接続管の前記各フランジと前記金属製ガスケットは、それぞれの内径が一致するとともに、それぞれの中心線が一致するように配置されており、
前記金属製ガスケットと前記各フランジの互いに当接する面のいずれか一方に環状の突起がそれぞれ設けられており、前記金属製ガスケットと前記各フランジの互いに当接する面はいずれも、前記環状の突起よりも内径側が前記中心線に対して垂直な平坦面になっている、
ことを特徴とする継手構造。
【請求項２】
前記クランプリングは、前記金属製ガスケットを挟んで互いに対向する前記フランジの外周の全周を覆って保持するリング形状を構成している状態で、前記締結部材が前記一端のセグメントと前記他端のセグメントとをより近接させるほど、前記クランプリングの前記各セグメントは、前記各対応傾斜面が前記各フランジの前記各傾斜面に沿って摺動しながら半径方向内側に移動して、前記金属製ガスケットを挟んで前記フランジ同士をより緊密に保持可能なものであり、
前記金属製ガスケットと前記各フランジの互いに当接する面は、前記クランプリングによって前記金属製ガスケットを挟んで前記フランジ同士が緊密に保持された状態で、前記突起がそれに対向する面に食い込みまたは潰され、前記突起よりも内径側の前記平坦面同士が互いに密着するものである、
請求項１に記載の継手構造。
【請求項３】
前記締結部材は、前記一端のセグメントと前記他端のセグメントとをねじ止めするボルトであり、前記ボルトを深くねじ込むほど前記両セグメントを互いに近接させることができる、請求項１または２に記載の継手構造。
【請求項４】
前記ボルトの頭と、前記セグメントのうち前記ボルトの頭を係合するセグメントは、互いの当接部がそれぞれ球面状に形成されている、請求項３に記載の継手構造。
【請求項５】
前記締結部材は、前記一端のセグメントと前記他端のセグメントのうちの一方のセグメントに留められた係止部と、該係止部から延びているねじ部と、前記ねじ部に螺合するとともに他方のセグメントに係合するナットとからなるアイボルトであり、前記ナットを前記ねじ部にねじ込むほど、該ナットに係合する前記他方のセグメントを前記一方のセグメントに近接させることができる、請求項１または２に記載の継手構造。
【請求項６】
前記ナットと前記他方のセグメントは、互いの当接部が対応する球面状に形成されている、請求項５に記載の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接続管の接続用の継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置や一般産業機械などにおいて、空気、純水、温度調整用の冷水または温水、有機系薬液などの流体の搬送のために、接続管を含む管路構成が用いられている。このような管路構成には、接続管を他部材、例えばもう１つの接続管や装置筐体の流体出入口に接続させるための継手構造が含まれている。
【０００３】
従来、１対の接続管を互いに接続させる継手構造として、例えば各接続管の端面同士を互いに密着させて保持する構成がある。その場合、機密性を高めるために両端面間にゴム製のＯリングが挟み込まれる。各端面にはＯリングを保持するための溝が形成される。なお、各接続管の端面にそれぞれフランジが形成されている場合もある。
【０００４】
しかし、近年、例えば半導体製造装置などにおいて、特に反応室への気体供給部では、ほんの僅かでも不純物が混入したり、流体の圧力や流量が変動したりするだけで、使用不能な不良品を製造してしまうことがある。従って、このような位置に設けられる管路構成には、以前に比べてはるかに高いレベルの気密性が要求される。前記したようにＯリングを用いた構成では、Ｏリングの材料であるゴムの性質上、格別に高い気密性を実現するのは困難であり、また、ゴムの経年劣化による信頼性の低下を招き易い。さらに、流通する気体とゴムとが化学反応を生じて変質してしまう可能性も否定できない。
【０００５】
そこで、特許文献１および特許文献２には、Ｏリングに替えて、リング状の金属製のガスケットを、接続管（管状継手部材）の端面同士の間に挟み込む構成が提案されている。これらの構成では、各端面に環状のシールビード（突起）を設け、これらのシールビードをガスケットの両面にそれぞれ当接させている。特許文献１，２の構成では、一方の接続管の外周の雄ねじ部に螺合する雌ねじ部と、他方の接続管に係合する係合部とを有する連結ナットが用いられている。連結ナットの雄ねじ部を接続管の雌ねじ部に深くねじ込むことによって、両端面の各シールビードによってガスケットを両側から強く押圧して、高い気密性を実現している。
【特許文献１】特公平２−６２７５６号公報
【特許文献２】特許第３５１７７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された構成では、一方の接続管の雄ねじ部を連結ナットの雌ねじ部に深くねじ込むことによって高い気密性を実現しているが、このねじ込みの際に、摩擦力によって連結ナットと一緒に他方の接続管も回転することがある。その際に、回転する接続管のシールビードと、そのシールビードが圧接するガスケットとの間に摩擦が生じ、金属の微細粒子（パーティクル）が発生して浮遊する。この微細粒子は、流通する気体中に混入する不純物となる。また、パーティクルの発生だけでなく、接続管の回転により面シール部に傷ができ、そこからリークし易くなる。
【０００７】
仮に、この継手の組立完了時には微細粒子が発生しなかった場合や、組立完了直後に微細粒子を除去してから実際の使用に供した場合であっても、長期の使用の間に微細粒子が発生する可能性がある。すなわち、前記したように連結ナットの回転と一緒に他方の接続管が回転した場合、他方の接続管の先端部分がねじれた状態で保持されることがある。この場合、接続管の反発力によってその接続管がねじれを解消する方向に徐々に移動したり、温度変化に伴う膨張または収縮によって１対の接続管を互いに固定させる力が弱まったときに、接続管がねじれを解消する方向に移動したりする可能性がある。その結果、シールビードとガスケットの間に摩擦が生じて、金属の微細粒子が発生して浮遊する可能性がある。また、このようなパーティクルの発生に加えて、前述した１対の接続管を互いに固定させる力が弱まったことにより保持力が低下し、リークし易くなる。
【０００８】
このように、特許文献１の構成によると、継手構造の、外部に対する高い気密性が得られるものの、継手構造の内部において金属の微細粒子が発生して、継手構造内を流通する流体に混入する不純物となる可能性がある。特に、半導体製造装置の気体供給部にこの継手構造が採用されている場合に、シールビードと金属製ガスケットとの摩擦により生じた微細粒子が不純物として混入することは、所望の半導体を製造できなくなる致命的な問題になる。
【０００９】
特許文献２に記載の構成では、他方の接続管（管状継手部材）と連結ナットの係合部との間に、スラスト玉軸受が配置されている。このスラスト玉軸受によって、連結ナットと他方の接続管とが共回りすることが防げる。その結果、金属の微細粒子（パーティクル）の発生を抑えることができ、また、リークの危険性を小さくすることができる。しかし、この構成では、スラスト玉軸受を用いるために、この継手構造の組み立て工程が煩雑になり、製造コストおよび組み立て時間が増大する。
【００１０】
なお、特許文献１，２のいずれにおいても、一方の接続管（管状継手部材）の外周に雄ねじを形成するために製造が煩雑になっている。また、一方の接続管の雄ねじ部と連結ナットの雌ねじ部とを螺合させる際には、例えば工具として２つのスパナ等を用いて、接続管と連結ナットのうちの一方を固定しつつ他方を回転させるのが一般的である。このとき、雄ねじ部と雌ねじ部とを十分に締め付けるためにスパナ等の工具を取り扱うスペースが十分でないことがある。すなわち、一方の接続管の雄ねじ部を連結ナットの雌ねじ部にねじ込んで継手構造を構成した状態では、この継手構造の周囲にあまり広いスペースが存在せず、管路を構成する様々な部材や、装置の筐体の一部などが存在することが多い。また、半導体製造装置等において多系統の管路構成が設けられ、それぞれの管路に前記した継手構造がそれぞれ含まれている場合がある。このような状態で、何らかの理由で両ねじ部の締め付けが不十分である時には、前記したように２つのスパナ等を用いてさらに締め付ける必要があるが、作業者がスパナ等の工具を自由に操作することが困難である。具体的には、例えば特許文献１，２の構成の場合、一方の接続管が回転しないように押さえるためのスパナと、連結ナットを回転させるためのスパナとの２本のスパナを用いる必要があり、しかも、比較的大きな力を加えて効率よくしっかりと締結するためには、作業時のスパナのストロークを大きくとることが望ましい。その際に、前記したように継手構造の周りに十分な空きスペースがないと、作業者が２本のスパナを用いて作業するのが困難であり、その結果、十分な締め付け力が得られない可能性がある。特に、一旦締め付けを行った後に締結が緩んだ際の再締め付けの作業は困難である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、接続管がねじれた状態で保持されることなく、金属製のガスケットを用いた構成に比べて高い気密性および高い信頼性で接続管を接続でき、内部において金属の微細粒子が発生するおそれが小さい継手構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、フランジを端部に有する１対の接続管を接続する継手構造において、１対の接続管のフランジ同士が対向した状態で、両フランジによって両側から圧接される、平らなリング状の金属製ガスケットと、金属製ガスケットの少なくとも一部に係合する係合部を有し、一方の接続管に保持されるホルダーと、１対の接続管のフランジ同士が金属製ガスケットを挟んで対向した状態で、両フランジの外周を取り囲むように装着可能なセンターリングと、一続きに並べられ、隣り合うもの同士が互いに揺動可能に連結されている複数のセグメントからなり、複数のセグメントのうち一端に位置するセグメントと他端に位置するセグメントとが締結部材によって互いに固定されると、全てのセグメントにより、金属製ガスケットを挟んで互いに対向するフランジの外周の全周を覆って保持するリング形状を構成するクランプリングと、を有し、各フランジは、その外周から先端部と反対側に向かう下り勾配の傾斜面をそれぞれ有しており、クランプリングの各セグメントは、内周部に、各フランジの傾斜面にそれぞれ対応する対応傾斜面を有しており、１対の接続管の各フランジと金属製ガスケットは、それぞれの内径が一致するとともに、それぞれの中心線が一致するように配置されており、金属製ガスケットと各フランジの互いに当接する面のいずれか一方に環状の突起がそれぞれ設けられており、金属製ガスケットと各フランジの互いに当接する面はいずれも、環状の突起よりも内径側が前記中心線に対して垂直な平坦面になっていることを特徴とする。
【００１３】
クランプリングは、金属製ガスケットを挟んで互いに対向するフランジの外周の全周を覆って保持するリング形状を構成している状態で、締結部材が一端のセグメントと他端のセグメントとをより近接させるほど、クランプリングの各セグメントは、各対応傾斜面が各フランジの各傾斜面に沿って摺動しながら半径方向内側に移動して、金属製ガスケットを挟んでフランジ同士をより緊密に保持可能なものであり、金属製ガスケットと各フランジの互いに当接する面は、クランプリングによって金属製ガスケットを挟んでフランジ同士が緊密に保持された状態で、突起がそれに対向する面に食い込みまたは潰され、突起よりも内径側の平坦面同士が互いに密着するものである。
【００１４】
この構成によると、ゴム製のＯリングではなく金属製ガスケットを用いて封止を行っているため、気密性が高い。しかも、ナットと接続管とを螺合させる構成ではないため、組立時に接続管にねじれが生じるおそれはない。その結果、接続管と金属製ガスケットの間に摩擦が生じず、微細粒子が発生するおそれがない。さらに、経年変化や温度や湿度の変化に伴って接続の緩みを生じるおそれがなく、気密性の高い接続が維持できる。
【００１５】
締結部材は、一端のセグメントと他端のセグメントとをねじ止めするボルトであり、ボルトを深くねじ込むほど両セグメントを互いに近接させることができるものであってもよい。その場合、ボルトの頭と、セグメントのうちボルトの頭を係合するセグメントは、互いの当接部がそれぞれ球面状に形成されていることが好ましい。
【００１６】
また、締結部材は、一端のセグメントと他端のセグメントのうちの一方のセグメントに留められた係止部と、係止部から延びているねじ部と、ねじ部に螺合するとともに他方のセグメントに係合するナットとからなるアイボルトであり、ナットをねじ部にねじ込むほど、ナットに係合する他方のセグメントを一方のセグメントに近接させることができるものであってもよい。その場合、ナットと他方のセグメントは、互いの当接部が対応する球面状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の継手構造によると、接続管がねじれた状態で保持されることがないので、簡単な構成で、継手外部に対する高い気密性を確保することができる。そして、継手外部に対する高い気密性と、継手内部における不純物である微細粒子の発生防止とを容易に両立することができる。
【００１８】
さらに、本発明によると、接続の信頼性を高めるには締結部材を強く締め付ければよい。特に、この締結部材として、例えばボルトおよびナットやアイボルトを用いる場合には、複数のスパナ等を用いる必要はなく、ドライバーやレンチ等を回転させるだけでよい。このボルトおよびナットやアイボルトは継手全体の大きさに比べて比較的小さくてもよく、しかも、スパナのように大きなストロークを必要としない。従って、多系統の管路構成が設けられ、それぞれの管路に継手構造がそれぞれ含まれているような場合にも、作業性よく接続作業が行え、接続の信頼性を高めることができる。
【００１９】
また、本発明によると、１対の接続管の各フランジと金属製ガスケットは、それぞれの内径が一致するとともに、それぞれの中心線が一致するように配置されているため、それぞれの内周面が段差なく連なって同一の周面を構成する。そして、金属製ガスケットと各フランジの互いに当接する面はいずれも、環状の突起よりも内径側が中心線に対して垂直な平坦面になっている。さらに、クランプリングによって金属製ガスケットを挟んでフランジ同士が緊密に保持された状態で、これらの平坦面が互いに密着する構成である場合には、各フランジと金属製ガスケットの各内周面が段差なく連なって構成する同一の周面内に、隙間や凹部が生じることが防げる。その結果、この継手構造内を流通する流体やその流体に含まれる物質が、継手構造の内部に残留してしまう危険性を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１Ａ，図１Ｂに本発明の第１の実施形態の継手構造の完成状態が示されている。本実施形態の継手構造は、１対の接続管１ａ，１ｂを気密に接続するためのものである。この接続管１ａ，１ｂは、端部にフランジ２ａ，２ｂがそれぞれ形成されている。フランジ２ａ，２ｂは、その外周部から接続管１ａ，１ｂの先端部と反対側に向かう下り勾配の傾斜面（接続管１ａ，１ｂの先端部と反対側に向かうにつれて半径方向内側に向かって傾斜した面）３ａ，３ｂをそれぞれ有している。フランジ２ａ，２ｂの対向面（接続管１ａ，１ｂの端面）には、環状の突起（シールビード）４ａ，４ｂが形成されている。両フランジ２ａ，２ｂの各突起４ａ，４ｂは同じ形状および同じ寸法に形成されている。傾斜面３ａ，３ｂは、フランジ２ａ，２ｂの対向面と反対側（接続管１ａ，１ｂの端面の反対側）に設けられているので、両接続管１ａ，１ｂが、端面同士が互いに対向するように近接配置されると、両傾斜面３ａ，３ｂが側辺をなす台形部分（断面形状が台形である部分）が構成される。この時、突起４ａ，４ｂの先端同士が対向する。フランジ２ａ，２ｂには、対向面側に段部５ａ，５ｂが形成されている。この段部５ａ，５ｂは、後述するホルダー７の筒状部７ｂが填め込まれる小径の円周面を構成している。なお、接続管１ａ，１ｂは、流体を流通させる長い管の一部であってもよいが、そのような長い管の端部に溶接等によって連結された接続用部材（いわゆるグランド）であってもよい。
【００２２】
接続管１ａ，１ｂと、後述する金属製ガスケット６の詳細な構成について、図２Ａ〜図２Ｃに拡大して示している。図２Ａは接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６が分離した状態の図であり、図２Ｂはこれらを組み立てる途中の状態を示す図であり、図２Ｃはこれらの組立が完了した状態を示す図であり、すなわち、図１Ａに示す状態を、継手構造の接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６を除く部材を省略して示す図である。
【００２３】
図２Ａ〜図２Ｃに拡大して示すように、フランジ２ａ，２ｂの対向面（接続管１ａ，１ｂの端面）の、突起４ａ，４ｂよりも内径側は、各接続管１ａ，１ｂの中心線ＣＬに対して垂直な平坦面２０ａ，２０ｂになっている。この平坦面２０ａ，２０ｂは、中心線ＣＬに対して実質的に垂直であればよく、さほどの厳密さは要求されない。なお、フランジ２ａ，２ｂの対向面（接続管１ａ，１ｂの端面）の、突起４ａ，４ｂよりも外径側の形状は特に限定されないが、平坦面２０ａ，２０ｂに比べると、接続管１ａ，１ｂの先端部と反対側に引っ込んだ位置にある。
【００２４】
接続管１ａと１ｂの間に、平らなリング状の金属製ガスケット６が配置されている。図１Ａ、図２Ｃに示す完成状態では、金属製ガスケット６は、突起４ａ，４ｂによって両側から圧接されている。金属製ガスケット６の両面の、少なくとも突起４ａ，４ｂが突き当てられる部分よりも内径側は、中心線ＣＬに対して垂直な平坦面２１ａ，２１ｂになっている。なお、本実施形態では、金属製ガスケット６の両面全体が平坦面になっている。
【００２５】
接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６はそれぞれの内径Ｄが一致しており、継手構造の完成状態においてそれぞれの中心線が一致するように配置されている。従って、接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６の各内周面は同一の周面を構成しており、後述するクランプリング１０によって緊密に保持されたときには、この周面に隙間や凹部が生じなくなるように、接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６の各平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは互いに密着する。なお、接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６のそれぞれの中心線が一致しているため、図２Ａではそれぞれの中心線が１本の線ＣＬによって示されている。
【００２６】
一方の接続管１ａにはホルダー７が保持されており、このホルダー７によって金属製ガスケット６が一方の接続管１ａに保持されている。ホルダー７は、図３，４に示すように、筒状部７ｂの一端に、半径方向内側に延びる爪状の係合部７ａが設けられた構成である。筒状部７ｂは、接続管１ａに形成された段部５ａに嵌合可能な形状および寸法である。係合部７ａの内径は金属製ガスケット６の外径よりも小さく、係合部７ａは金属製ガスケット６に係合可能である。従って、係合部７ａが金属製ガスケット６の外周部に係合して、ホルダー７の内側に金属製ガスケット６を収容した状態で、筒状部７ｂが接続管１ａの段部５ａに嵌合させられる。これによって、ホルダー７および金属製ガスケット６は接続管１ａに保持される。このとき、金属製ガスケット６は、一方の面が係合部７ａに係止され、他方の面が接続管１ａの突起４ａの先端に当接された状態である。なお、係合部７ａは筒状部７ｂの一端の全周に亘って設けられていてもよいが、筒状部７ｂの内周の一部のみに形成されていてもよい。
【００２７】
接続管１ｂは接続管１ａに対向するように配置されており、突起４ｂが、前記したようにホルダー７によって接続管１ａに保持されている金属製ガスケット６の一方の面に当接している。このように互いに対向した接続管１ａ，１ｂの各フランジ２ａ，２ｂの外周を取り囲むように、センターリング９が装着されている（図４参照）。なお、両フランジ２ａ，２ｂは互いに同一の形状および同一の寸法であり、両フランジ２ａ，２ｂの外周面同士が連なって、外径が一定である周面が構成される。従って、この外径と等しい大きさの内径を有するセンターリング９内に、両フランジ２ａ，２ｂが殆ど隙間なく填め込まれる。
【００２８】
以上説明した構成の、接続管１ａ，１ｂと金属製ガスケット６とホルダー７とセンターリング９からなる組立体が、クランプリング１０によって保持されている。クランプリング１０は、図５に示すように、複数の（本実施形態では３つの）セグメント１０ａ〜１０ｃが１列に連結された構成である。隣り合うセグメント同士は軸１５を中心として相対的に揺動可能にそれぞれ連結されている。各軸１５は、互いに平行であり、各セグメント１０ａ〜１０ｃの開閉動作方向に対し垂直な軸である。具体的には、中央のセグメント１０ｂが、一端のセグメント１０ａおよび他端のセグメント１０ｃと、軸１５を中心として相対的に揺動可能にそれぞれ連結されている。従って、一端のセグメント１０ａと他端のセグメント１０ｃとが近接するように揺動させると、図１Ｂに示すようにリング形状を構成することができる。
【００２９】
各セグメント１０ａ〜１０ｃの内周には、接続管１ａ，１ｂの傾斜面３ａ，３ｂに対応する対応傾斜面１４ａ，１４ｂを有する溝１４が設けられている。この溝１４は、前記したように両接続管１ａ，１ｂが互いに対向するように近接配置されたときに両傾斜面３ａ，３ｂを両側辺として構成される台形部分を収容する形状および寸法である。
【００３０】
一端のセグメント１０ａには、締結部材であるボルト１１のねじ部１１ａが収容され、頭部１１ｂが通過不能な大きさの溝状の切欠部１２が設けられている。切欠部１２には、ボルト１１の頭部１１ｂを収容する拡大部分１２ａが設けられている。他端のセグメント１０ｃには、ボルト１１のねじ部１１ａがねじ込まれるねじ穴１３が設けられている。なお、各図面において、雄ねじ部および雌ねじ部は省略して図示している。図１Ｂに示すように、ボルト１１のねじ部１１ａには抜け止めリングが取り付けられている。
【００３１】
各セグメント１０ａ〜１０ｃにより、前記したようにリング形状を構成した状態で、ボルト１１の頭部１１ｂを一端のセグメント１０ａの切欠部１２の拡大部分１２ａに収容して係止させ、ねじ部１１ａを、切欠部１２を貫通させて他端のセグメント１０ｃのねじ穴１３にねじ込む。これによって、各セグメント１０ａ〜１０ｃを互いに固定することができる。図１Ａ，図１Ｂに示す完成状態では、金属製ガスケット６およびホルダー７を挟んで対向するフランジ２ａ，２ｂを各セグメント１０ａ〜１０ｃの内側に配置し、溝１４内に、両傾斜面３ａ，３ｂを両側辺として構成される台形部分を挿入している。そして、前記したように、ボルト１１を、切欠部１２を貫通させて他端のセグメント１０ｃのねじ穴１３にねじ込んで固定している。この構成では、ボルト１１をねじ穴１３へ深くねじ込むほど、傾斜面３ａ，３ｂ上を対応傾斜面１４ａ，１４ｂが摺動して、溝１４内に台形部分がくさび状に深く入り込み、接続管１ａ，１ｂのフランジ２ａ，２ｂ同士がより接近しようとする。すると、金属製ガスケット６に対する突起４ａ，４ｂの接触圧力が大きくなり、最終的には、突起４ａ，４ｂが金属製ガスケット６の両面に食い込んで、平坦面２０ａと平坦面２１ａが面接触して密着するとともに、平坦面２０ｂと平坦面２１ｂが面接触して密着する。その結果、金属製ガスケット６とフランジ２ａ，２ｂとの密着により得られる気密性が高くなる。この原理を利用して、ボルト１１のねじ穴１３へのねじ込み量を適切に設定することによって、所望の気密性が得られる。このようにして、図１Ａ，図１Ｂに示す本実施形態の継手構造が構成されている。
【００３２】
次に、この継手構造を組み立てる方法について説明する。
【００３３】
まず、図３に示すように、ホルダー７の係合部７ａを金属製ガスケット６の外周部に係合させ、金属製ガスケット６を筒状部７ｂ内に収容する。その状態で、筒状部７ｂを一方の接続管１ａの段部５ａに嵌合させる。これによって、金属製ガスケット６がホルダー７を介して接続管１ａに保持される。なお、ホルダー７と金属製ガスケット６と段部５ａとを高精度に形成しておくことによって、金属製ガスケット６を位置精度良く、かつしっかりと接続管１ａに保持させることができる。こうして、ホルダー７を用いることによって、金属製ガスケット６を接続管１ａに位置合わせする。すなわち、金属製ガスケット６と接続管１ａの中心線ＣＬを一致させる。
【００３４】
次に、図４に示すように、他方の接続管１ｂを一方の接続管１ａに近接対向するように配置し、突起４ａ，４ｂを金属製ガスケット６の両面にそれぞれ当接させる。この状態で、両接続管１ａ，１ｂのフランジ２ａ，２ｂの外周を取り囲むように、センターリング９を装着する。これによって、接続管１ｂを、金属製ガスケット６を位置精度良く保持している接続管１ａに対して、接続管１ａ，１ｂの長手方向に直交する方向に位置ずれしないように位置合わせすることができる。ただしこの時点では、各部材は概ね適切な位置関係にある（金属製ガスケット６と接続管１ａ，１ｂのそれぞれの中心線ＣＬが全て一致している）ものの、まだ固定されてはおらず、高い気密性は得られていない。
【００３５】
そこで、クランプリング１０を用いて、各部材を強固に固定するとともに、接続管１ａと１ｂの接続の気密性を高める。図５に示すように開いた状態の各セグメント１０ａ〜１０ｃを閉じてリング形状を構成し、各接続管１ａ，１ｂのフランジ２ａ，２ｂを内側に閉じ込めるようにする。この時、図６Ａ，図６Ｂに示すように、溝１４内に、フランジ２ａ，２ｂの傾斜面３ａ，３ｂを両側辺として構成されている台形部分が挿入されるようにする。そして、前記したようにボルト１１を、切欠部１２を貫通させて他端のセグメント１０ｃのねじ穴１３にねじ込んで固定している。
【００３６】
図６Ａ，図６Ｂに示すように、ボルト１１のねじ穴１３へのねじ込み量が小さい時点では、一端のセグメント１０ａと他端のセグメント１０ｃとの間隔が十分に狭くなってはいない。すなわち、各セグメント１０ａ〜１０ｃが構成するリング形状（溝１４が構成するリング形状）の内径が、まだ十分に小さくなってはいない。従って、フランジ２ａ，２ｂの傾斜面３ａ，３ｂを両側辺として構成された台形部分の、溝１４内への挿入量が小さい。そのため、接続管１ａ，１ｂの長手方向に見て、フランジ２ａと２ｂがまださほど互いに近接していない。図６Ａ，図６Ｂに示す状態では、金属製ガスケット６の両面に突起４ａ，４ｂがそれぞれ当接しているものの、その接触圧力が低く、また、平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂは互いに接触していない。すなわち、図２Ｂに示されている状態である。その結果、この時点では、気体の流通を遮断するほどの気密性は得られておらず、このままでは継手構造として不十分である。
【００３７】
そこで、ボルト１１をねじ穴１３にさらにねじ込んでいく。そして、図１Ａ，図１Ｂに示すように、ボルト１１のねじ穴１３へのねじ込み量が大きくなると、一端のセグメント１０ａと他端のセグメント１０ｃとの間隔が十分に狭くなる。そして、各セグメント１０ａ〜１０ｃが構成するリング形状（溝１４が構成するリング形状）の内径が十分に小さくなる。従って、フランジ２ａ，２ｂの傾斜面３ａ，３ｂを両側辺として構成された台形部分の、溝１４内への挿入量が大きくなる。そのため、接続管１ａ，１ｂの長手方向に見て、フランジ２ａと２ｂの間の間隔が十分に小さくなる。この状態では、金属製ガスケット６の両面に突起４ａ，４ｂが大きな接触圧力で圧接し、突起４ａ，４ｂが金属製ガスケット６の両面に食い込み、金属製ガスケット６が僅かに凹む。そして、フランジ２ａの突起４ａよりも内径側の平坦面２０ａと金属製ガスケット６の内径側の平坦面２１ａが面接触して密着し、フランジ２ｂの突起４ｂよりも内径側の平坦面２０ｂと金属製ガスケット６の内径側の平坦面２１ｂが面接触して密着する。すなわち、図２Ｃに示されている状態になる。その結果、フランジ２ａ，２ｂおよび金属製ガスケット６は、突起４ａ，４ｂおよび平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの圧接により、気体の流通を遮断することができ、継手構造として十分な気密性が得られる。
【００３８】
なお、予備試験等によって、十分な気密性が得られるようなボルト１１のねじ込み量を予め求めておいてもよいが、前記した継手構造の組立工程中（ボルト１１のねじ穴１３へのねじ込み作業中）に随時気密性を調べて、十分な気密性が確認できた時点でねじ込み作業を停止するようにしてもよい。
【００３９】
図１Ｂに示すように、ボルト１１のねじ穴１３への十分なねじ込み量が得られた時点で、切欠部１２とねじ穴１３が一直線になって、ボルト１１が水平に保持されるように構成されている。そして、ボルト１１の頭部１１ｂが切欠部１２の拡大部分１２ａ内に安定して保持される。しかし、ねじ込み作業中、すなわちねじ込み量がまだ不十分な段階では、図６Ｂに示すように、切欠部１２とねじ穴１３が一直線にはなっておらず、ボルト１１が切欠部１２に対して斜めになって保持される。この時、ボルト１１の頭部１１ｂが切欠部１２の拡大部分１２ａの内壁に部分的に偏って当接する。そこで、本実施形態では、頭部１１ｂと、切欠部１２の拡大部分１２ａの、それぞれの当接部を、ほぼ同じ曲率の、対応する球面状に形成している。これによって、各当接部のどの部分がどのように偏って当接したとしても、角部が存在しないため、頭部１１ｂまたは切欠部１２が破損したりボルトの進行に支障が生じたりするおそれがない。
【００４０】
なお、本実施形態では、一方の接続管１ａに段部５ａが設けられているのみならず、他方の接続管１ｂにも段部５ｂが設けられている。この段部５ｂは構成上必要ではないが、全く同一の構成の１対の接続管１ａ，１ｂを用いることによって生産の手間およびコストを低減させるために、本実施形態では段部５ｂを有する接続管１ｂが用いられている。
【００４１】
本実施形態では、比較的厚く複雑に加工された形状のフランジ２ａ，２ｂが設けられているが、接続管１ａ，１ｂの端面を拡げただけの単純な形状のフランジを形成することもできる。ただし、前記したように溝１４内に進入してくさび効果を生み出す台形部分を構成するための傾斜面３ａ，３ｂは必ず設けられる。
【００４２】
前記したとおり、本実施形態では、図２Ａに示すようにフランジ２ａ，２ｂおよび金属製ガスケット６は同一の内径Ｄを有し、それぞれの中心線ＣＬが一致しているため、各内周面が段差なく連なって同一の周面を構成している。しかも、平坦面２０ａと平坦面２１ａ、平坦面２０ｂと平坦面２１ｂがそれぞれ面接触して密着しているため、各内周面が構成する周面には隙間や凹部が生じない。その技術的意義について以下に説明する。
【００４３】
従来、フランジ２ａ，２ｂと金属製ガスケット６の内径が異なっている場合には、各内周面の繋ぎ目の部分に段差が生じ、凸部または凹部が生じる。また、フランジ２ａ，２ｂの各対向面および金属製ガスケット６の両面の内径側の部分に、中心線ＣＬに垂直な平坦面がそれぞれ設けられていない場合には、フランジ２ａ，２ｂおよび金属製ガスケット６の両面が互いに面接触しない。例えば、図７に例示するように各面の内径側の部分がテーパ面２２ａ，２２ｂになっている場合には、各テーパ面２２ａ，２２ｂと金属製ガスケットの面２１ａ，２１ｂとの間にそれぞれ隙間２３が生じる。この場合、突起４ａ，４ｂを金属製ガスケット６の両面に強く圧接させることによって、高い気密性を得ることは可能である。しかし、流体の経路中に隙間（凹部）２３が生じ、その隙間２３に物質が溜まる可能性がある。すなわち、フランジ２ａ，２ｂおよび金属製ガスケット６の各内周面が構成する周面にこのような隙間２３が生じていると、この継手構造内を流通する流体（特に液体）やその流体中に含まれる物質が、その隙間２３の中に入り込んで捕捉されてしまうおそれがある。また、この周面に凸部が生じている場合にも、凸部の付け根に位置する段差部分に、流体やそれに含まれる物質が捕捉されてしまうおそれがある。このように継手構造内に捕捉された流体やそれに含まれる物質が発酵したり、ウィルスやバクテリアが発生および成長すると、特に、流体として飲食品を取り扱う場合に大きな問題になる可能性がある。また、次に他の流体を流通させる前に十分に洗浄することが困難になり、他の流体と接触して反応するなどの不具合を生じさせる可能性がある。
【００４４】
これに対し、本発明の継手構造は、前記したとおり、クランプリング１０を締め付けることによって、フランジ２ａ，２ｂおよび金属製ガスケット６の各内周面が構成する周面に隙間（凹部）や段差が存在しないようにすることができる（図２Ｃ参照）。従って、継手構造内を流通する流体（特に液体）やその流体中に含まれる物質が捕捉されてしまうことを防ぎ、特に飲食品の流体を流通させる継手構造における問題を回避することができる。
【００４５】
［第２の実施形態］
図８には本発明の継手構造の第２の実施形態が示されている。なお、第１の実施形態と同様な構成については、同一の符号を付与し説明を省略する。
【００４６】
本実施形態では、ボルト１１に替えてアイボルト１６を用いている。このアイボルト１６は、ねじ部１６ａと、セグメント１０ｃにピン１７によって揺動可能に取り付けられている係止部１６ｂとからなる。ねじ部１６ａは、セグメント１０ａの切欠部１２内に挿入可能である。そして、ねじ部１６ａにはナット１８が螺合し、ナット１８は、切欠部１２の拡大部分１２ａに係合する。ナット１８と切欠部１２の拡大部分１２ａのそれぞれの当接部は、ほぼ同じ曲率の、対応する球面状に形成されている。
【００４７】
本実施形態の継手構造は、第１の実施形態と同様な効果が得られるとともに、アイボルト１６を用いることによって、組立作業の簡略化が図れる。
【００４８】
以上説明した本発明の第１および第２の実施形態の継手構造によると、金属製ガスケット６の両面にフランジ２ａ，２ｂの突起４ａ，４ｂがそれぞれ圧接することによって、高い気密性が得られる。しかも、クランプリング１０を用いてフランジ２ａ，２ｂを固定する際に、接続管１ａ，１ｂ自体を回転させようとする力は働かず、従って接続管１ａ，１ｂにねじれは生じない。その結果、金属製ガスケット６と突起４ａ，４ｂとの間に摩擦は生じず、微細粒子（パーティクル）が発生しない。長期間使用しても、また温度変化によって各部材に多少の伸縮が生じても、接続管１ａ，１ｂが金属製ガスケット６に対して相対的に回転することはなく、摩擦は生じないので、微細粒子が発生しない。この継手構造によると、外部に対する高い気密性が得られるのみならず、内部における不純物の残留やバクテリア等の発生を防げる。これは、特に、半導体製造装置の気体供給部など、非常に高精度の流体の流通が要求される場合や、缶や瓶などへの充填装置や各種ディスペンサー（飲料注出装置）など、飲料液体のクリーンな状態が要求される場合に適している。
【００４９】
また、本発明の継手構造によると、フランジ２ａ，２ｂおよび金属製ガスケット６の各内周面が構成する周面に隙間（凹部）や段差が存在しないようにすることができるため、継手構造内を流通する流体やその流体中に含まれる物質が継手構造内に残留する危険性を低減することができる。なお、図１Ａ、図２Ｃに示す構成では、フランジ２ａ，２ｂに設けられた環状の突起４ａ，４ｂが金属製ガスケット６の両面に食い込み、金属製ガスケット６の両面が僅かに凹むことによって、平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの密着が可能になっている。しかし、図示しないが、金属製ガスケット６の両面にそれぞれ、突起４ａ，４ｂに対応する凹部が予め形成されていて、その凹部内に突起４ａ，４ｂが収容された状態で平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが互いに密着する構成であってもよい。また、金属製ガスケット６は変形せず、突起４ａ，４ｂが金属製ガスケット６の両面に圧接させられて潰れることによって、平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂが互いに密着する構成であってもよい。また、突起がフランジ２ａ，２ｂではなく金属製ガスケット６の両面にそれぞれ形成されていてもよい。その場合、金属製ガスケット６の両面の突起がフランジ２ａ，２ｂの各端面に食い込んでフランジ２ａ，２ｂの各端面が凹むことによって、または、突起がフランジ２ａ，２ｂの各端面に圧接して潰れることによって、平坦面２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂの密着が可能になっていてもよい。また、フランジ２ａ，２ｂの各端面にそれぞれ、突起に対応する凹部が予め設けられていてもよい。
【００５０】
以上説明した本発明の継手構造において、接続管１ａ，１ｂは、流体を流通させる長い管の一部であってもよいが、そのような長い管の端部に溶接等によって連結された接続用部材（いわゆるグランド）であってもよい。後者の場合の溶接による接合は、長い管とグランドの端面同士を当接させて溶接する、いわゆる突き合わせ式の接合であってもよく、一方の端部を他方の端部の内部に挿入した状態で溶接する、いわゆる差し込み式の接合であってもよい。また、グランドに接続される管として、流体の供給または排出を行う装置の筐体に設けられた管状または開口部状の出入口部を用い、この出入口部にグランドを装着する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態の継手構造の正面断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態の継手構造の側面図である。
【図２Ａ】図１に示す継手構造の１対の接続管と金属製ガスケットの、互いに分離した状態を示す正面断面図である。
【図２Ｂ】図１に示す継手構造の１対の接続管と金属製ガスケットの、接合途中の状態を示す正面断面図である。
【図２Ｃ】図１に示す継手構造の１対の接続管と金属製ガスケットの、接合完了状態を示す正面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の継手構造の組立工程を示す正面断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の継手構造の、図３に続く組立工程を示す正面断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の継手構造に用いられるクランプリングの、締結部材を取り外して開いた状態の斜視図である。
【図６Ａ】本発明の第１の実施形態の継手構造の、図４に続く組立工程を示す正面断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第１の実施形態の継手構造の、図４に続く組立工程を示す側面図である。
【図７】図２Ｃに示す本発明の継手構造の１対の接続管と金属製ガスケットの接合完了状態と対比するための、参考例の継手構造の１対の接続管と金属製ガスケットの接合完了状態を示す正面断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の継手構造の側面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ａ，１ｂ      接続管
２ａ，２ｂ      フランジ
３ａ，３ｂ      傾斜面
４ａ，４ｂ      突起
５ａ，５ｂ      段部
６      金属製ガスケット
７      ホルダー
７ａ    係合部
７ｂ    筒状部
９      センターリング
１０    クランプリング
１０ａ〜１０ｃ      セグメント
１１    ボルト
１１ａ  ねじ部
１１ｂ  頭部
１２    切欠部
１２ａ  拡大部分
１３    ねじ穴
１４    溝
１４ａ，１４ｂ      対応傾斜面
１５    軸
１６    アイボルト
１６ａ  ねじ部
１６ｂ  係止部
１７    ピン
１８    ナット
２０ａ，２０ｂ      平坦面
２１ａ，２１ｂ      平坦面
ＣＬ    中心線
Ｄ      内径
【図１Ａ】
2008286325.tif 000003
【図１Ｂ】
2008286325.tif 000004
【図２Ａ】
2008286325.tif 000005
【図２Ｂ】
2008286325.tif 000006
【図２Ｃ】
2008286325.tif 000007
【図３】
2008286325.tif 000008
【図４】
2008286325.tif 000009
【図５】
2008286325.tif 000010
【図６Ａ】
2008286325.tif 000011
【図６Ｂ】
2008286325.tif 000012
【図７】
2008286325.tif 000013
【図８】
2008286325.tif 000014