(57)【要約】【課題】金属シールの組付け向きに左右されることなく容易に所定位置にシールを組付けることができる金属シール組付構造を提供することを目的とする。【解決手段】第一平坦面１を有する収容凹部６に装着され第一平坦面１とそれに平行な第二平坦面２との間に介装される全体が環状である金属シールＳの組付構造である。金属シールＳは第一平坦面１に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部１１と第二平坦面２に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部１２とを有する。収容凹部６に金属シールＳを装着させた際に、金属シールＳに当接し金属シールＳが収容凹部６から脱落するのを防止する脱落防止部材３を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一平坦面（１）を有する収容凹部（６）に装着され該第一平坦面（１）と該第一平坦面（１）に平行な第二平坦面（２）との間に介装される全体が環状である金属シール（Ｓ）の組付構造であって、上記金属シール（Ｓ）は上記第一平坦面（１）に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部（１１）と上記第二平坦面（２）に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部（１２）とを有し、上記収容凹部（６）に該金属シール（Ｓ）を装着させた際に該金属シール（Ｓ）に当接し該金属シール（Ｓ）が該収容凹部（６）から脱落するのを防止する脱落防止部材（３）を備えることを特徴とする金属シール組付構造。
【請求項２】
上記脱落防止部材（３）は、上記金属シール（Ｓ）の外周縁部（１３）が上記収容凹部（６）の内周面（７）から所定間隔を有するよう該金属シール（Ｓ）を保持する請求項１記載の金属シール組付構造。
【請求項３】
上記脱落防止部材（３）は、上記金属シール（Ｓ）の外周縁部（１３）に当接する勾配面（８）を有する請求項１又は２記載の金属シール組付構造。
【請求項４】
第一平坦面（１）を有する収容凹部（６）に装着され該第一平坦面（１）と該第一平坦面（１）に平行な第二平坦面（２）との間に介装される全体が環状である金属シール（Ｓ）の組付方法であって、上記第一平坦面（１）に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部（１１）と上記第二平坦面（２）に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部（１２）とを有する上記金属シール（Ｓ）を上記収容凹部（６）に装着し、該金属シール（Ｓ）に当接する該収容凹部（６）に配設した脱落防止部材（３）により該金属シール（Ｓ）が該収容凹部（６）から脱落するのを防止し、上記第一平坦面（１）と上記第二平坦面（２）とを接近させ、上記金属シール（Ｓ）の上記第一接触部（１１）が上記第一平坦面（１）に押し付けられ、上記第二接触部（１２）が上記第二平坦面（２）に押し付けられること特徴とする金属シール組付方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属シール組付構造及びその組付方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体を密封する環状のシール材として、断面が角張った略Ｓ字状のシールが知られている（例えば、特許文献１参照）。このシールの機器内における組付姿勢としては、環状のシール（を含む平面）を水平方向として使用する場合のみならず、鉛直方向として使用する場合も多々ある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３２４０２１公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
環状のシール（を含む平面）を鉛直方向となる姿勢にて使用する場合───フランジ合わせ面が鉛直方向となる場合───組付けの際にシールを落下させてしまうおそれがあり、また、シールを適切な位置に配置しにくいという問題点がある。  つまり、図６の要部拡大断面図に示すように、シールＳの取り付け・取り外しを行う際において、シールＳを収容する収容凹部４０（シール溝）が形成された本体部材４１と蓋部材４２とが離れた状態であってシールＳが弾性変形していない自由状態（収容凹部４０に装着されたシールＳと蓋部材４２とが離れた状態）であると、矢印ａに示すように、シールＳがシール収容凹部４０から脱落（位置ずれ）してしまう。
また、このシールＳは、組付完了状態で拡径方向に僅かに弾性変形し使用状態とされるため、組付けに際し、シールＳの外周縁部４３と収容凹部４０の内周面４４との間に隙間を設けておく必要がある。しかし、収容凹部４０の内周面４４との間に全周において隙間を確保してシールＳを装着する作業は困難であり、また、本体部材４１に対するセンターの位置決めが非常に行いにくい。そして、シールＳの外周縁部４３が内周面４４に接触した状態となって組付けされてしまうと、内周面４４によりシールＳの拡径が妨げられ、シールＳは全周において均一な面圧が得られず密封力（シール性）にムラが生じ、その結果、特に高圧流体を密封する場合に密封力が弱い部位から流体が漏れ出るおそれがある。さらに、シールＳの外周縁部４３の一部が内周面４４に接触した状態であると、シールＳは内周面４４と接触していない側へ変形するため、シール面（接触部）の移動が大きくシール面に傷を付ける可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、金属シールの組付け向きに左右されることなく容易に所定位置にシールを組付けることができ、かつ密封性能を十分に発揮させることができる金属シール組付構造及びその組付方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明に係る金属シール組付構造は、第一平坦面を有する収容凹部に装着され該第一平坦面と該第一平坦面に平行な第二平坦面との間に介装される全体が環状である金属シールの組付構造であって、上記金属シールは上記第一平坦面に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部と上記第二平坦面に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部とを有し、上記収容凹部に該金属シールを装着させた際に該金属シールに当接し該金属シールが該収容凹部から脱落するのを防止する脱落防止部材を備えるものである。
また、上記脱落防止部材は、上記金属シールの外周縁部が上記収容凹部の内周面から所定間隔を有するよう該金属シールを保持するものである。
また、上記脱落防止部材は、上記金属シールの外周縁部に当接する勾配面を有するものである。
【０００７】
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る金属シール組付方法は、第一平坦面を有する収容凹部に装着され該第一平坦面と該第一平坦面に平行な第二平坦面との間に介装される全体が環状である金属シールの組付方法であって、上記第一平坦面に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部と上記第二平坦面に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部とを有する上記金属シールを上記収容凹部に装着し、該金属シールに当接する該収容凹部に配設した脱落防止部材により該金属シールが該収容凹部から脱落するのを防止し、上記第一平坦面と上記第二平坦面とを接近させ、上記金属シールの上記第一接触部が上記第一平坦面に押し付けられ、上記第二接触部が上記第二平坦面に押し付けられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
【０００９】
図１は組付けされる金属シールの一例を示す正面断面図であり、図２と図３は本発明に係る金属シールの組付構造を説明する要部拡大断面図である。なお、図２は金属シールＳが自由状態（変形前）である組付途中状態であり、図３は金属シールＳが使用状態となる組付完了状態である。
【００１０】
この図１〜図３に於て、Ｓは本発明において組付けされる金属シール（メタルシール）を示し、ばね用鋼やステンレス鋼やその他の金属から成り、薄板材からプレス加工（塑性加工）により形成するのが、製作の容易性とコスト面から好ましい。なお、切削や研削等にて作成することも可能である。また、本シールＳの表面に、銀，金，銅，すず等のメッキ被覆や、ＰＴＦＥ，ＦＥＰ等の各種樹脂皮膜や、各種ゴム材料の皮膜を被覆することも好ましい場合がある。
【００１１】
そして、この金属シールＳは、第一平坦面１を有する収容凹部６（シール溝）に装着され、第一平坦面１と第一平坦面１に平行な第二平坦面２との間に介装されるシール材で、全体が環状である。さらに、この金属シールＳは、組付け完了状態で、上記第一平坦面１に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部１１と、上記第二平坦面２に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部１２と、この第二接触部１２から第一接触部１１へしだいに拡径テーパ状に連続する圧縮弾性変形可能な中間壁部１４と、を有しており、この第一接触部１１と中間壁部１４と第二接触部１２が、緩やかに湾曲した断面略Ｓ字状である。なお、本発明で、Ｓ字状とは、反転Ｓ字状───Ｚ字状───をも含むものと定義する。
【００１２】
この金属シールＳは、第一接触部１１及び第二接触部１２とが、夫々一面側及び他面側に環状に形成されかつ半径方向で外径寄りと内径寄りに位置ずれしており、緩やかな湾曲面にて構成された略円錐台形皿バネ状であるということができる。このようにして、第二接触部１２の存在する内周縁にて孔部１５が形成されている。
【００１３】
第一平坦面１を有する収容凹部６が形成される部材は、例えば半導体製造装置や超精密機器等の本体側である本体部材４であり、第二平坦面２が形成されるのはその本体部材４の合わせ面９に対応する蓋部材（板フランジ）５等としている。この場合、金属シールＳの組付けは、シールＳを本体部材４の収容凹部６にまず装着し、その後、蓋部材５を本体部材４に接近させシールＳを締めつける。
収容凹部６は、第二平坦面２と接近状態乃至当接する本体部材４の合わせ面（フランジ面）９に形成された環状の凹溝（凹部）であり、図２及び図３では、内径側及び上方側（第二平坦面２側）が開口する凹溝としている。そして、第一平坦面１はこの収容凹部６の底面を持って構成され、収容凹部６の外径側面が内周面７といえる。
【００１４】
そして、本発明の組付構造は、収容凹部６に金属シールＳを装着させた際に金属シールＳに当接し金属シールＳが収容凹部６から脱落（位置ずれ）するのを防止する脱落防止部材３を収容凹部６に備えている。図２では、金属シールＳの外周縁部１３に当接し金属シールＳが収容凹部６から脱落するのを防止している。
具体的に説明すると、脱落防止部材３は周方向同一断面の環状部材であり、その内径寸法は、自由状態の金属シールＳの外径寸法より小さく設定されている。従って、図２に示すように、第一平坦面１と第二平坦面２とが離れた状態として金属シールＳを収容凹部６に装着させると、金属シールＳの外周縁部１３が脱落防止部材３の内周縁部１０に当接し、金属シールＳの外周縁部１３が脱落防止部材３と第一平坦面１との間に挟まれ、金属シールＳは位置保持される。
または、脱落防止部材３は、金属シールＳの外周縁部１３に当接する以外にも、外周縁部１３よりも内周側であって中間壁部１４の第二平坦面２側となる中間当接部位に当接するようしてもよい。そして、この場合、組付後においては、弾性変形した金属シールＳの上記中間当接部位と脱落防止部材３とは離れてもよい。
【００１５】
さらに、脱落防止部材３は、金属シールＳの外周縁部１３（外周面）が収容凹部６の内周面７から所定間隔を有するよう金属シールＳを保持する。つまり、金属シールＳは、その外周縁部１３が収容凹部６の内周面７に全周にわたって非接触状態として収容凹部６に、脱落防止部材３を介在させて、装着される。即ち、この脱落防止部材３は、金属シールＳの脱落・落下を防止するのみならず、収容凹部６の内周面７と所定の間隔を保たせるよう所定の位置に金属シールＳを保持するスペーサ部材として作用する。これにより、第一接触部１１及び第二接触部１２の第一平坦面１及び第二平坦面２における移動が局部的に偏って大きくならず、シール面に傷を付けるおそれがない。
【００１６】
脱落防止部材３の材質としては、例えば、ゴム、樹脂、紙、金属、又は、これらによる複合材料等でもよく、使用状態にある金属シールＳに対してできるだけ負荷を掛けないものとする。つまり、金属シールＳの収容凹部６への装着及び第一平坦面１と第二平坦面２との接近、押圧による変形に伴って、脱落防止部材３の内周縁部１０が第二平坦面２側（上方開口側）へ逃げるよう構成されている。従って、脱落防止部材３は第二平坦面２に当接しない状態で収容凹部６に配設する必要があるといえる。
【００１７】
具体的に説明すると、金属シールＳを脱落防止部材３に当接させて装着した状態では脱落防止部材３が僅かに変形し、また、第一平坦面１と第二平坦面２との接近により金属シールＳが弾性変形する際にも脱落防止部材３はさらに変形し、さらに、金属シールＳが組付けされた使用状態において金属シールＳに内圧が作用しても脱落防止部材３が金属シールＳを拘束しないよう構成している。さらには、この脱落防止部材３は金属シールＳと共に組み込まれるため、クリープしやすい材料として金属シールＳの荷重特性に影響を与えにくいものとしている。
【００１８】
脱落防止部材３の外径側は、外径寸法が収容凹部６の内周面７の内径寸法と（略）同一とし、脱落防止部材３が内周面７に密嵌状態となるよう収容凹部６に取着されている。または、内周面７に密嵌状態としかつ接着剤等にて固定してもよい。または、図示省略するが、脱落防止部材３の外径側は収容凹部６の内周面７の凹部に一部挿入状として固定してもよい。
【００１９】
また、図４及び図５は他の実施の形態であり、これらの要部拡大断面図に示すように、脱落防止部材３は、第一平坦面１に対して傾斜状に対向（対面）するよう形成されて金属シールＳの外周縁部１３に当接する勾配面８を有している。つまり、この環状の脱落防止部材３の内周面はテーパ状となり、金属シールＳの外周縁部１３のうち第一接触部１１と反対面側（第二接触部１２側）の外周角部１６が勾配面８と接触し、脱落防止部材３が金属シールＳを保持している。
【００２０】
図３と図４に示す脱落防止部材３は、金属シールＳの厚さ（板厚）より薄い環状薄板部材としているが、図５の脱落防止部材３は、金属シールＳの厚さより厚い環状部材であり、その内周面全面を勾配面８とし、脱落防止部材３の幅狭面側である軸方向一端面を第一平坦面１に当接状として収容凹部６に配設されている。これにより、脱落防止部材３の収容凹部６における配設位置の調整が不要となってその取付けが容易となり、かつ、確実に勾配面８に金属シールＳの外周縁部１３（外周角部１６）を当接させることができる。
さらに、金属シールＳの拡径方向への変形に対しても、勾配面８と金属シールＳの外周角部１６とが滑りながら脱落防止部材３の内周縁部１０が第二平坦面２方向へ逃げ、金属シールＳを拘束することなく所定位置に位置確保させる。
【００２１】
次に、金属シールＳの組付方法について説明すると、この組付方法は、第一平坦面１を有する収容凹部６に装着され第一平坦面１と第一平坦面１に平行な第二平坦面２との間に介装される金属シールＳを組付ける方法である。金属シールＳは上述したように、全体が環状であり、第一平坦面１に当接する外周寄りの断面凸型第一接触部１１と第二平坦面２に当接する内周寄りの断面凸型第二接触部１２とを有するものである。
組付方法は、金属シールＳを収容凹部６に装着し、金属シールＳの外周縁部１３と当接する収容凹部６に配設した脱落防止部材３により金属シールＳが収容凹部６から脱落するのを防止する。なお、脱落防止部材３は、上記説明したものと同様である。
【００２２】
そして、しだいに第一平坦面１と第二平坦面２とを接近させて、両者の間隔（寸法）を狭めてゆく───金属シールＳを押圧してゆく───と、金属シールＳは全体が徐々に弾性変形し、金属シールＳの第一接触部１１が第一平坦面１に押し付けられ、第二接触部１２が第二平坦面２に押し付けられ、第一平坦面１を有する収容凹部６が形成される本体部材４の合わせ面９と、第二平坦面２を有する蓋部材５の合わせ面（第二平坦面２）とが閉じられ、締めつけられ組付けが完了し、金属シールＳは、その内周側の（高圧）流体を密封することとなる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述の構成により次のような効果を奏する。
【００２４】
（請求項１によれば）金属シールＳの組付けに際し、取付け面が水平でない状態でも、金属シールＳを落下・位置ずれさせることなく容易に収容凹部６の所定位置に組み込ませることができる。つまり金属シールＳの組付け向きに左右されずに正確に金属シールＳを収容凹部６に装着できる。従って、相互に平行な第一平坦面１と第二平坦面２とを接近させると、金属シールＳは全周にわたって均一に弾性変形し、第一接触部１１及び第二接触部１２共において均一な面圧が確保され、密封性能を確実に発揮させることができる。
【００２５】
（請求項２によれば）金属シールＳを収容凹部６の内周面７に接触させないため、金属シールＳの拡径方向の変形が拘束されず、金属シールＳを周方向均一に弾性変形させることができる。
（請求項３によれば）勾配面８と金属シールＳの外周縁部１３とが当接することで、収容凹部６において簡単に環状の金属シールＳの軸心の芯合わせ（センターリング）ができる。つまり、組付けに際し、芯合わせの作業が極めて容易となり、組付け精度を向上・安定させることができる。また、金属シールＳの第一接触部１１の浮き上がりを抑制することができ、特に内方側の密封流体が高圧であっても密封性能を維持させることができる。
【００２６】
（請求項４によれば）取付け面が水平でない状態でも、金属シールＳを落下・位置ずれさせることなく容易に収容凹部６の所定位置に組み込ませることができ、作業性が極めて良い。つまり金属シールＳの組付け向きに左右されずに正確に金属シールＳを収容凹部６に装着できる。従って、相互に平行な第一平坦面１と第二平坦面２とを接近させ、金属シールＳを全周にわたって均一に弾性変形させ、第一接触部１１及び第二接触部１２共において均一な面圧が確保でき、密封性能を確実に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】組付けされる金属シールの一例を示す正面断面図である。
【図２】本発明の組付構造を説明する要部拡大断面図である。
【図３】組付完了状態にある組付構造を説明する要部拡大断面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図６】従来の組付構造を説明する要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  第一平坦面
２  第二平坦面
３  脱落防止部材
６  収容凹部
７  内周面
８  勾配面
１１  第一接触部
１２  第二接触部
１３  外周縁部
Ｓ  金属シール
【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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