(57)【要約】ガスが透過しやすいシール部材を用いても、連結される部材の間を簡単かつ効果的にシールすることが可能な配管接続装置を提供する。接続装置１は、加圧されたガスを流す流路７ａ，９ａを備え、互いに連結される第１および第２の接続部材７，９と、接続部材７，９の被シール面Ｓ１、Ｓ２間をシールするＯリング１１と、Ｏリング１１よりもガスが透過しにくい材料により形成され、接続部材７，９の内部と外部との間の圧力差を受けるＯリング１１を支持する支持面１３Ｓを有するバックアップリング１３と、バックアップリング１３の装着位置における被シール面Ｓ１、Ｓ２の間の距離が、ガスの非加圧側に向かって漸次減少するテーパー面１９Ｔとを有する。
2004061353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧に応じて変形するガスシール手段（１１、１３）と
加圧ガスを透過させない材料で形成され、前記加圧ガスを通過させる中空部を有する接続部を構成し、該接続部のガスが漏洩する部分に前記ガスシール手段が配設される溝部（１９Ｇ、１７Ｇ、１９Ｇ１、１９Ｇ２）を有する、第１および第２接続用中空部材（７、９）と
を有し、
前記ガスシール手段（１１、１３）が配設される前記溝部（１９Ｇ、１７Ｇ、１９Ｇ１、１９Ｇ２）は、前記第１および第２接続用中空部材（７、９）の連結部分で、前記加圧ガスが漏洩して排出する経路に形成され、
該溝部は、前記ガスが導入し高い圧力がかかる第１部分（１９Ｂ）と、該第１部分に連続し前記ガスが排出する低い圧力がかかる第２部分（１９Ｔ）とを有し、前記第２部分の断面積は前記第１部分の断面積より小さく、
前記溝部に配設される前記ガスシール手段は前記高い圧力と前記低い圧力との圧力差により変形して前記溝部の第２部分における隙間から前記ガスの漏洩を防止する、
接続装置。
【請求項２】
前記ガスシール手段（１１、１３）は、前記溝部の第１部分に導入した前記加圧ガスの押圧により変形して前記第２部分において径方向に拡大して前記第２部分の隙間を該隙間から前記ガスが漏洩しない程度に狭める、
請求項１に記載の接続装置。
【請求項３】
前記加圧ガスは加熱されており、
前記ガスシール手段（１１、１３）は、前記加熱されている加圧ガスの温度により加熱されてさらに前記第２部分において径方向にさらに拡大する材料で形成されている、
請求項２に記載の接続装置。
【請求項４】
前記ガスシール手段は、
前記溝部の第１部分に配設され、前記加圧ガスの押圧により前記溝内で変形するゴム製の第１ガスシール部材（１１）と、
前記加圧ガスを透過させず、前記第１ガスシール部材より変形が少ない材料で形成され、前記加圧ガスの押圧による前記第１ガスシール部材（１１）の移動を抑制するように前記第１ガスシール部材（１１）に隣接して前記溝部の第２部分に配設され、前記第１ガスシール部材（１１）の変形および移動による押圧により前記溝部の前記第２部分において径方向に拡大して前記第２部分の隙間を該隙間から前記ガスが漏洩しない程度に狭める、第２ガスシール部材と
を有する、
請求項２または３に記載の接続装置。
【請求項５】
前記第１ガスシール部材はゴム性のＯリングであり、
前記第２ガスシール部材は前記加圧ガスを透過させない樹脂または合成高分子材料で形成されている、
請求項４記載の接続装置。
【請求項６】
前記溝部の第２部分は、前記ガスが排出する方向に向けて、前記第１部分の深さより浅くなるように傾斜しており、
前記第２ガスシール部材（１３）の前記溝部の第２部分の傾斜面と接する部分は傾斜しており、前記加圧ガスによる押圧時、前記溝部の第２部分の傾斜面を移動可能である、
請求項１〜５いずれかに記載の接続装置。
【請求項７】
前記溝部の第２部分と接する前記第２ガスシール部材（１３）の前記傾斜面の角度は前記溝部の第２部分の傾斜面の角度より大きく、前記加圧ガスによる押圧時により第１ガスシール部材の傾斜面の先端が潰れて前記第２部分の隙間をさらに狭める、
請求項６に記載の接続装置。
【請求項８】
前記加圧ガスは加圧された炭酸ガスであり、
請求項１〜７いずれかに記載の接続装置。
【請求項９】
前記第１および第２接続用中空部材（５、９）はそれぞれ第１配管（３）および第２配管（５）を嵌装させて接続する中空部（７１、９２）を有する、
請求項１〜８いずれかに記載の接続装置。
【請求項１０】
前記第１接続用中空部材（７）は、第１本体部（７０）と、該第１本体部（７０）と一体構成され、中空部（７３）を有するハウジング部（１７）とを有し、
前記第２接続用中空部材（９）は、第２本体部（９０）と、該第２本体部（９０）と一体構成され、中空部（９３）を有し、前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内部に挿入可能な外径を有する軸部（１９）とを有し、
前記軸部（１９）の中空部（９３）が前記ハウジング部（１７）の中空部（７２）に臨むように前記軸部（１９）が前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁と所定のクリアランスを持って挿入されており、
前記軸部（１９）の外周と前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁との間に位置し、前記軸部（１９）の外周または前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁に、前記加圧ガスが流れる方向に沿って、前記加圧ガスが導入する第１部分（１９Ｂ）と、該第１部分に連続し前記第１部分の断面より小さな断面を有し前記加圧ガスが排出する第２部分（１９Ｔ）とを有する前記溝部（１９Ｇ）が形成されており、
前記第１ガスシール部材（１１）が、前記軸部（１９）の外周と前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁に接して前記溝部の第１部分に配設されており、
前記第２ガスシール部材（１３）が前記溝部の第２部分に配設されている、
請求項１〜９いずれかに記載の接続装置。
【請求項１１】
前記第１接続用中空部材（７）は、第１本体部（７０）と、該第１本体部（７０）と一体構成され中空部（７３）を有するハウジング部（１７）とを有し、
前記第２接続用中空部材（９）は、第２本体部（９０）と、該第２本体部（９０）と一体構成され、中空部（９３）を有し、前記ハウジング部（１７）部分の中空部（７３）の内部に挿入可能な外径を有する軸部（１９）とを有し、
前記軸部（１９）の中空部（９３）が前記ハウジング部（１７）の中空部（７２）に臨むように、前記軸部（１９）が前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁と所定のクリアランスを持って挿入されており、
前記軸部（１９）の外周と前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁との間に位置し、前記軸部（１９）の外周および前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁の両者の面着部分に、前記加圧ガスが流れる方向に沿って、前記加圧ガスが導入する第１部分（１９Ｂ）と、該第１部分に連続し前記第１部分の断面より小さな断面を有し前記加圧ガスが排出する第２部分（１９Ｔ）とを有する前記溝部（１９Ｇ）が規定されており、
前記第１ガスシール部材（１１）が前記軸部（１９）の外周と前記ハウジング部（１７）の中空部（７３）の内壁に接して前記溝部の第１部分に配設されており、
前記第２ガスシール部材（１３）が前記溝部の第２部分に配設されている、
請求項１〜９いずれかに記載の接続装置。
【請求項１２】
前記溝部の第２部分は、前記ガスが排出する方向に、前記第１部分の深さより浅くなるように傾斜しており、
前記溝部の第２部分と接する前記第２ガスシール部材（１３）の前記傾斜面の角度は前記溝部の第２部分の傾斜面の角度より大きく、前記加圧ガスによる押圧時により第１ガスシール部材の傾斜面の先端が潰れて前記第２部分の隙間をさらに狭める、
請求項１０または１１に記載の接続装置。
【請求項１３】
前記第１接続用中空部材（５３）は、第１フランジ（５７）と、第１中空部（４７１）とを有し、
前記第２接続用中空部材（４９）は、第２フランジ（５９）と、第２中空部（４９１）とを有し、
前記第１フランジと前記第２フランジとを面着させたとき、前記第１中空部（４７１）と前記第２中空部（４９１）とが連通し、
前記面着する前記第１フランジまたは前記第２フランジの前記第１中空部（４７１）または前記第２中空部（４９１）の周囲に、前記第１中空部（４７１）と前記第２中空部（４９１）との連通部分から当該接続装置の外部に向かって前記加圧ガスが流れる方向に沿って前記溝部（５３Ｇ）が形成されており、該溝部は、前記加圧ガスが導入する第１部分（１９Ｂ）と、該第１部分に連続し前記第１部分の断面より小さな断面を有し前記加圧ガスが排出する第２部分（１９Ｔ）とを有し、
前記第１ガスシール部材（１１）が前記第１フランジまたは前記第２フランジに接触しながら前記溝部の第１部分に配設されており、
前記第２ガスシール部材（１３）が前記溝部の第２部分に配設されている、
請求項１〜９いずれかに記載の接続装置。
【請求項１４】
前記第１接続用中空部材（１０７）は、第１本体部と、該第１本体部と一体構成されたハウジング部（１１７）とを有し、該ハウジング部（１１７）は第１中空部を有し、その先端が平坦な第１端面を有し、
前記第２接続用中空部材（１０９）は、第２本体部と該第２本体部と一体構成された軸部（１１９）とを有し、該軸部（１１９）は第２中空部を有し、前記ハウジング部（１１７）の中空部の内部に挿入可能な外径を有し、その先端が平坦な第２端面を有し、
前記軸部（１１９）の第２中空部が前記ハウジング部（１１７）の第１中空部に臨み、前記軸部（１１９）が前記ハウジング部（１７）の第１中空部の内壁と所定のクリアランスを持って挿入されており、
前記ハウジング部（１１７）の先端の第１端面が前記第２接続用中空部材の前記第１本体の第１端面と当接して第１当接面（ＡＳ１）および第２当接面（ＡＳ２）とを規定し、
前記ハウジング部（１１７）の先端の第１端面部分と前記第１中空部の先端部との隅部が切り欠きされて前記第２接続部材の前記第２本体と前記軸部（１１９）との接続部分との間に前記溝部が規定され、
該溝部にゴム製のシール部材が装着されている、
請求項１〜９いずれかに記載の接続装置。
【請求項１５】
押圧に応じて変形するガスシール手段と
加圧ガスを透過させない材料で形成され、前記加圧ガスを通過させる中空部を有する接続部を構成し、該接続部のガスが漏洩する部分に前記ガスシール手段が配設される溝部を有する、第１および第２接続用中空部材と
を有し、
前記第１接続用中空部材（５３）は、第１フランジ（５７）と、第１中空部（４７１）とを有し、
前記第２接続用中空部材（４９）は、第２フランジ（５９）と、第２中空部（４９１）とを有し、
前記第１フランジと前記第２フランジを対向させたとき前記第１中空部（４７１）と前記第２中空部（４９１）とが対向して前記溝部の第１部分を規定し、かつ、前記第１フランジと前記第２フランジとの間が前記溝部の第２部分を規定し、
前記溝部の第２部分に前記第１中空部（４７１）と前記第２中空部（４９１）とを連通させる孔を有する平板状のガスシール手段（１５１）が装着されいる、
接続装置。
【請求項１６】
前記平板状のガスシール手段は前記加圧ガスを透過させない樹脂または合成高分子材料により形成されている、
請求項１５に記載の接続装置。
【請求項１７】
前記ハウジング部（１１７）の先端の第１端面が前記第２接続用中空部材の本体の第１端面と当接して第２溝部の第２部分となる第１当接面（ＡＳ１）および第２当接面（ＡＳ２）とを規定し、
前記ハウジング部（１１７）の先端の第１端面の中空部側の隅部が切り欠きされて前記第２接続用中空部材の本体と前記軸部（１１９）との接続部分との間に、前記ガスシール手段が配設される前記第２溝部の第１部分が規定され、
該第２溝部の第１部分にゴム製の第２シール部材が装着されている、
請求項１０〜１２いずれかに記載の接続装置。
【請求項１８】
前記ハウジング部（１７）の中空部と前記軸部（１９）の外周との間が第２溝部の第１部分を構成し、
前記ハウジング部（１１７）の先端の端面と前記第２接続用中空部材の本体の端面と対向する隙間が前記第２溝部の第２部分を構成し、
前記第２溝部の第２部分に平板状の第２シール部材が装着されている、
請求項１０〜１２いずれかに記載の接続装置。
【請求項１９】
前記第２ガスシール手段は、前記加圧ガスを透過させない樹脂または合成高分子材料により形成されている、
請求項１８に記載の接続装置。
【請求項２０】
前記ハウジング部（１１７）の先端の端面と前記第２接続用中空部材の本体の端面のぽずれかに、前記ガスが漏洩する方向に沿って、第１部分と、該第１部分と連続し前記第１部分の断面積よりも小さな第２部分とを有する第２溝部が、前記軸部（１９）の周囲に環状に形成され、
前記第２溝部の第２部分に平板状の第２シール部材が装着されている、
請求項１０〜１２いずれかに記載の接続装置。
【請求項２１】
前記第２ガスシール手段は、前記加圧ガスを透過させない樹脂または合成高分子材料により形成されている、
請求項２０に記載の接続装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、加圧ガスを通過させる配管を連結する接続用中空部材の連結部分から加圧ガスの漏洩を防止または低減する密封装置または接続装置に関する。
特定的には、本発明は、シール部材からのガスの透過を減少させてシール効果を向上させた密封装置または接続装置に関する。
【背景技術】  自動車などの車両や室内での冷房に用いるエアーコンディショナー等の冷房装置においては、配管内を冷媒が流れている。
従来は冷媒としてはフロンガスを用いていたが、フロンガスがオゾン層を破壊するという環境問題から、冷媒として、フロンガスに代えて炭酸ガス（ＣＯ２）を使用した冷房装置も用いられている。
炭酸ガスを冷媒に用いる場合には、フロンガスを用いていた場合よりも高い圧力、たとえば１５ＭＰａ程度の圧力に加圧された炭酸ガスが配管内部を流れる。このように、加圧された炭酸ガスを流す配管を接続する場合には、通常、たとえば、Ｏリング等のゴム製のシール部材と、バックアップリングとを用いる。シール部材は、配管の接続部に設けられる一方の接続用中空部材の被シール面と他方の接続用中空部材の被シール面との間をシールするように配置される。バックアップリングは、配管内部のガスの圧力と配管外部との圧力差によるＯリングなどのシール部材が加圧ガスの押圧により変形して配管の間へのはみ出すことを防止してシール部材のシール性能を確保するために用いる。すなわち、バックアップリングは、加圧炭酸ガスが流れる配管の内部と配管の外部との圧力差によりシール部材が移動する移動方向に、シール部材を支持するように配置する。バックアップリングは、従来はその断面形状が長方形（矩形）であった。
ガスの圧力が１５ＭＰａ程度である場合には、断面長方形のバックアップリングによってシール部材のはみ出しを十分に防止することができた。
また、特開２００１−２０８２０１号公報に開示されているように、ポリアミド樹脂製であり、断面形状がＵ字状やＹ字状のパッキンを用いて、高圧の炭酸ガスを流す配管をシールする手法も知られている。
フロンガスの場合には、汎用的なゴム製のＯリングのみを用いることによって接続部材からのフロンガスの漏れを防ぐことができた。
しかしながら、フロンガスより分子量が低い炭酸ガスはシール部材として用いるゴムを透過するという性質がある。上述のように炭酸ガスの圧力を高くすると、炭酸ガスはさらに容易にゴムを透過する。
従来のバックアップリングはＯリングを支持することを主目的に製造されており、ゴム製のＯリングをバックアップリングによって支持するだけでは、Ｏリングを透過した炭酸ガスが、バックアップリングと接続部材との隙間から漏洩して配管の外部に漏れ出し、十分なシール性能を得ることができない。その結果、たとえば、冷房装置内の冷媒として使用している炭酸ガスの量が漸次減少し、冷房性能が低下する可能性が生じる。
また、冷房装置に、特殊な材質や断面形状を有する特殊なパッキンを用いる場合には、特殊なパッキンを用意するためのコスト上昇や、車両に搭載する冷房装置、あるいは、室内に使用する冷房装置として、汎用性に欠けるという不利益がある。
【発明の開示】
本発明の目的は、加圧ガスが透過し易い汎用的なシール部材を用いても、連結される部材の間を簡単かつ効果的にシールすることが可能な接続装置（または密封装置）を提供することにある。
本発明によれば、押圧に応じて変形するガスシール手段と、加圧ガスを透過させない材料で形成され、前記加圧ガスを通過させる中空部を有する接続部を構成し、該接続部のガスが漏洩する部分に前記ガスシール手段が配設される溝部を有する第１および第２接続用中空部材とを有し、
前記ガスシール手段が配設される前記溝部は、前記第１および第２接続用中空部材の連結部分で、前記加圧ガスが漏洩して排出する経路に形成され、該溝部は前記ガスが導入し高い圧力がかかる第１部分と、該第１部分に連続し前記ガスが排出する低い圧力がかかる第２部分とを有し、前記第２部分の断面積は前記第１部分の断面積より小さく、前記溝部に配設される前記ガスシール手段は前記高い圧力と前記低い圧力との圧力差により変形して前記溝部の第２部分における隙間から前記ガスの漏洩を防止する、接続装置が提供される。
好ましくは、前記ガスシール手段は、前記溝部の第１部分に導入した前記加圧ガスの押圧により変形して前記第２部分において径方向に拡大して前記第２部分の隙間を該隙間から前記ガスが漏洩しない程度に狭める。
また好ましくは、前記加圧ガスは加熱されており、前記ガスシール手段は前記加熱されている加圧ガスの温度により加熱されてさらに前記第２部分において径方向にさらに拡大する材料で形成されている。
好ましくは、前記ガスシール手段は、前記溝部の第１部分に配設され、前記加圧ガスの押圧により前記溝内で変形するゴム性第１ガスシール部材と、前記加圧ガスを透過させず、前記第１ガスシール部材より変形が少ない材料で形成され、前記加圧ガスの押圧による前記第１ガスシール部材の移動を抑制するように前記第１ガスシール部材に隣接して前記溝部の第２部分に配設され、前記第１ガスシール部材の変形および移動による押圧により前記溝部の前記第２部分において径方向に拡大して前記第２部分の隙間を該隙間から前記ガスが漏洩しない程度に狭める、第２ガスシール部材とを有する。
特定的には、前記第１ガスシール部材はゴム性のＯリングであり、前記第２ガスシール部材は前記加圧ガスを透過させない樹脂または合成高分子材料で形成されている。
好ましくは、前記溝部の第２部分は、前記ガスが排出する方向に向けて、前記第１部分の深さより浅くなるように傾斜しており、前記第２ガスシール部材の前記溝部の第２部分の傾斜面と接する部分は傾斜しており、前記加圧ガスによる押圧時、前記溝部の第２部分の傾斜面を移動可能である。
さらに好ましくは、前記溝部の第２部分と接する前記第２ガスシール部材の前記傾斜面の角度は前記溝部の第２部分の傾斜面の角度より大きく、前記加圧ガスによる押圧時により第１ガスシール部材の傾斜面の先端が潰れて前記第２部分の隙間をさらに狭める。
特定的には、前記加圧ガスは加圧された炭酸ガスである。
好ましくは、前記第１および第２接続用中空部材はそれぞれ第１配管および第２配管を嵌装させて接続する中空部を有する。
以上のように、本発明によれば、ガスが透過しやすい汎用的なガスシール手段を用いたとしても、第１部分より断面積が小さな第２部分を有する溝部により、効果的にガスの漏洩を低下させることができる。
ガスシール手段として第１ガスシール部材と第２ガスシール部材とを用いるとさらに効果的なガス漏洩が可能となる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の第１実施形態に係る接続装置の断面図である。
図２は図１に図解した接続装置の部分拡大図である。
図３Ａ〜３Ｃは図１および図２に図解したバックアップリングの断面図、および、正面図である。
図４は本発明の第１実施の形態の変形態様の接続装置の部分拡大図である。
図５Ａ、５Ｂは本発明の第１実施の形態の他の変形態様の接続装置の部分拡大図である。
図６Ａ〜６Ｃは本発明の接続装置に適用するバックアップリングの効果を説明する図である。
図７Ａ、７Ｂは本発明の第１実施の形態の接続装置における第１形態のバックアップリングの形状とその効果を説明する図である。
図８Ａ、８Ｂは本発明の第１実施の形態の接続装置における第２形態のバックアップリングの形状とその効果を説明する図である。
図９Ａ、９Ｂは本発明の第２実施形態に係る接続装置の断面図とその部分拡大図である。
図１０、図１１は本発明の第３実施形態に係る接続装置の断面図とその部分拡大図である。
図１２は本発明の第４実施形態に係る接続装置の断面図とその部分拡大図である。
図１３は本発明の第５実施形態に係る接続装置として、第１実施の形態の接続装置と第３実施の形態の接続装置とを組み合わせた接続装置の断面図である。
図１４は本発明の第６実施形態に係る接続装置として、第１実施の形態の接続装置と第４実施の形態の接続装置とを組み合わせた接続装置の断面図である。
図１５は本発明の第７実施形態に係る接続装置として、第１実施の形態の接続装置と第２実施の形態の接続装置とを組み合わせた接続装置の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の好適な実施の形態について添付図面を参照して述べる。
本発明の実施の形態の一例として、本発明の加圧ガスとして、たとえば、冷房装置の冷媒として使用される加圧されている炭酸ガス（以下、加圧炭酸ガス）を例示し、加圧ガスが漏洩する部分の例示として２本の配管を連結する２個の接続用中空部材の連結部位からの加圧炭酸ガスの漏洩を例示する。さらに、冷房装置の冷媒として使用されている加圧炭酸ガスは、たとえば、４０〜８０℃程度に加熱されている場合があり、これを加圧・加熱炭酸ガスという。もちろん、本発明は、このような例示に限定されるものではない。
第１実施形態
図１〜図４を参照して本発明の第１実施の形態について述べる。
図１は本発明の第１実施形態に係る密封装置としてのガス配管接続装置を示す断面図であり、図２は図１に図解した接続部分の部分拡大図である。図３Ａはバックアップリングの断面図であり、図３Ｂは第１形態のバックアップリングの正面図であり、図３Ｃは第２形態のバックアップリングの正面図である。図４は第２接続部材の他の形態を図解した図である。
接続装置１は、第１配管３と、第２配管５と、第１配管接続部材７と、第２配管接続部材９と、本発明の第１ガスシール部材としてのシール部材１１と、本発明の第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３とを有する。第１ガスシール部材と第２ガスシール部材とが本発明のガスシール手段を構成する。
第１配管３および第２配管５の軸中心Ｃ−Ｃの方向に沿って、加圧・加熱炭酸ガス（ＣＯ２）が通過する中空の第１配管接続部材（以下、第１接続部材と略す）７が本発明における第１接続用中空部材の一実施態様であり、中空の第２配管接続部材（以下、第２接続部材と略す）９が本発明における第２接続用中空部材の一実施態様である。
第１接続部材７は、本体部７０と、本体部７０に連続するハウジング部１７とからなる。本体部７０内には第１中空部７１と、第１中空部７１に連通する第２中空部７２とが形成されており、ハウジング部１７内には第２中空部７２に連通する第３中空部７３が形成されている。本実施の形態においては、本体部７０およびハウジング部１７の断面は円形である。加圧炭酸ガスの通路となる第１〜第３中空部７１〜７３が同軸状に形成されており、かつ、連通している。
第２接続部材９は、第１接続部材７の第３中空部７３の内部に挿入される断面が円形の軸部１９と、軸部１９に連続し第１接続部材７の第３中空部７３の先端に当接する面を持つ本体部９０と、本体部９０の他方の端部に形成された第４中空部９２と、軸部１９の先端から第４中空部９２に連続する（連通する）第５中空部９３とを有する。加圧炭酸ガスの通路となる第４、５中空部９２、９３が同軸状に形成されており、かつ、連通している。
第１中空部７１の内径は配管３が嵌装可能な外径に形成されている。第４中空部９２の内径は配管５が嵌装可能な外径に形成されている。
第３中空部７３の内径は、軸部１９に形成された溝１９ＧにＯリング１１とバックアップリング１３とを装着した（配設した）状態で、たとえば、Ｏリング１１が第３中空部７３に接触しながら、軸部１９を第３中空部７３内に挿入可能とする、所定のクリアランスを確保した、大きさである。このように、Ｏリング１１および／またはバックアップリング１３が軸部１９に配設されない状態では、軸部１９と第３中空部７３との間には所定のクリアランス（間隙）２０が規定される。
第２中空部７２の内径は本体部７０の強度を維持しながら、加圧炭酸ガスが通過できる大きさに形成されている。同様に、第５中空部９３の内径は本体部９０および軸部１９の強度を維持しながら、加圧炭酸ガスが通過できる大きさに形成されている。第２中空部７２の内径と第５中空部９３の内径とは同じか、または、第３中空部７３の内径が第５中空部９３の内径より幾分大きい。
第１配管３に第１接続部材７が接続され、第２配管５に第２接続部材９が接続され、さらに、第１接続部材７と第２接続部材９とが連結されて第１配管３と第２配管５とが連通する。
配管３と接続部材７との接続方法としては、たとえば、接続部材７の第２中空部７２の壁面と配管３の端部同士が当接するまで配管３を第１中空部７１内に嵌装させ、当接部の外表面ＣＬ１を溶接することによって接続し、かつ、その接続部からガスが漏洩しないようにする。配管５と接続部材９との接続方法も上記同様である。すなわち、第２接続部材９の第５中空部９３の壁面と配管５との端部同士が当接するまで配管５を第４中空部９２内に嵌装させ、当接部の外表面ＣＬ２を溶接することによって接続し、かつ、その接続部からガスが漏洩しないようにする。
接続部材７の内部には配管３に連通する第２中空部７２に加圧炭酸ガスが通過する流路７ａが規定されており、同様に、接続部材９の内部には配管５に連通する第５中空部９３に加圧炭酸ガスが通過する流路９ａが規定されている。
配管３に接続された第１接続部材７と、配管５に接続された第２接続部材９とを接続する場合、軸部１９を第３中空部７３に挿入した後、接続部材７と接続部材９とを、たとえば図示しないボルトで締結することによって互いに強固に連結させる。
なお、上述した方法とは逆に、事前に接続部材７と接続部材９とを、たとえばボルトで締結した後、配管３と接続部材７との接続、および、配管５と接続部材９との接続を上述した方法で行うこともできる。
接続部材７と接続部材９とが連結されたときに規定されて連通する流路７ａ，９ａと、配管３，５との中を、炭酸ガスが流れる。本実施の形態では、炭酸ガスは、配管３側から配管５側に向かって流れるものとする。
冷房装置の冷媒として使用する炭酸ガスは、たとえば、１５ＭＰａ程度に加圧されて流れるものとする。さらに、炭酸ガスを冷房装置の冷媒として使用するとき、炭酸ガスは、たとえば、４０〜８０℃程度に、加熱されている場合がある。
配管３，５および接続部材７，９は、１５ＭＰａに加圧された炭酸ガスを流した場合でも、炭酸ガスが外部に透過しない材料、たとえば、銅、ステンレスなどの金属によって形成する。
本実施の形態において、配管３と接続部材７との接続部位および配管５と接続部材９との接続部位から加圧炭酸ガスの漏洩はないもの仮定し、加圧炭酸ガスの漏洩は接続部材７と接続部材９との連結部位から発生する場合について考慮する。
図２に拡大して示すように、軸部１９は溝１９Ｇを有する。溝１９Ｇは、平坦な底面１９Ｂと、傾斜面（テーパー面）１９Ｔと、平坦な底面１９Ｂとテーパー面１９Ｔとの両側の壁１９Ｗ１、１９Ｗ２で規定されている。このような断面を持つ溝１９Ｇは、軸部１９の軸方向と直交する円周方向に環状に形成されている。テーパー面１９Ｔを持つ溝１９Ｇは、本発明における隙間狭小化手段の一実施態様に相当する。
テーパー面１９Ｔは、平坦な底面１９Ｂに連続し、この底面１９Ｂの端部から炭酸ガスが流れる方向に向かって右側の壁１９Ｗ２まで、溝１９Ｇの深さが浅くなるように、所定の角度で傾斜している。炭駿ガスが漏洩する方向は、矢印で示したように、加圧炭酸ガスが連結された接続部材７，９を透過してその外部に連通して漏洩し、接続部材７、９の内部よりも圧力が低くなる方向である。したがって、テーパー面１９Ｔは、平坦な底面１９Ｂから右側の壁１９Ｗ２に向かって、溝１９Ｇ内の圧力より圧力が低くなる低圧ＬＳ側に向かうにつれて溝が浅くなるような形状をしている。換言すれば、平坦な底面１９Ｂの断面積（第１断面積）は、テーパー面１９Ｔの断面積（第２断面積）より大きい。
平坦な底面１９Ｂが本発明の溝の第１部分に該当し、テーパー面１９Ｔが第２部分に該当する。
溝１９Ｇには、本発明の第１ガスシール部材の１例としてのシール部材１１と、本発明の第２ガスシール部材の１例としてのバックアップリング１３とが装着されている。
本実施の形態のシール部材１１として、以下の例示では、圧力の印加で容易に変形し、弾力性を持ち伸縮自在なゴム材料製のＯリングを一例として挙げて述べる。Ｏリング１１は、軸部１９の溝１９Ｇの底面１９Ｂに接触して装着されている。
Ｏリング１１に用いるゴム材料としては、たとえば、フッ素ゴム、パーフロロゴム、水素化ニトリルゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴムなどを挙げることができる。
バックアップリング１３は図３Ａ〜３Ｃに図解したように、リング状に形成され、Ｏリング１１が装着されている底面１９Ｂの位置よりも低圧側となるテーパー面１９Ｔの位置に装着されている。
図３Ａは図３Ａにおける線Ａ−Ａにおけるバックアップリング１３の断面図であり、図３Ｂおよび図３Ｃはそれぞれ、第１壁１９Ｗ２から第２壁１９Ｗ１に向かって見たときの第１および第２形態のバックアップリング１３の正面図である。
図３Ａに図解したように、バックアップリング１３の傾斜面がテーパー面１９Ｔに対向し、周縁がハウジング部１７の第３中空部７３に接する部分である。なお、バックアップリング１３の傾斜面は、テーパー面１９Ｔと同じ傾斜か、あるいは、後述するように、テーパー面１９Ｔとは異なる傾斜を持つように形成される。図３Ｂ、３Ｃにおいては、傾斜面を狭いハッチングで示している。
バックアップリング１３は、図３Ｂに図解したように、加圧炭酸ガスの漏洩を防止する観点において溝１９Ｇ内を１周する完全なリング状の形状をしていることが望ましい。
しかしながら、バックアップリング１３はＯリング１１のように伸縮自在な材料では製造されていず、溝１９Ｇへの装着が伸縮自在なＯリング１１のように容易ではないから、図３Ｃに図解したように、リングの一部を切断した切り欠き型バックアップリング１３で用いて、切り欠き部分を多少広げて溝１９Ｇに配設するようにしてもよい。
バックアップリング１３として図３Ｂに図解したように、完全なリング状のバックアップリングを用いる場合には、図２に図解した溝１９Ｇへの装着は困難になる。そこで、図４に図解したように、軸部１９の先端からバックアップリング１３をテーパー面１９Ｔまで挿入可能な、平坦な底面１９Ｂに相当する部分が連続するエンドレスタイプの溝構造を有する第２接続部材９Ａを用いることが望ましい。図３Ｂのバックアップリング１３に比較して、切り欠き部分から加圧炭酸ガスの漏洩が発生する可能性がある。しかしながら、バックアップリング１３は本来、Ｏリング１１の後ろの位置に、狭い隙間（クリアランス）を作ることを主目的としており、Ｏリング１１が前段に位置しているので、切り欠き部分からの漏洩は少ない。本発明において、図４に図解した構造をも溝１９Ｇという。
なお、Ｏリング１１は伸縮自在であり、細い径の第２接続部材９Ａに嵌着され、加圧炭酸ガスに押圧を受けるときは、図２に図解したと全く同じ状態になる。
このように、溝１９Ｇとしては、図２に図解した形状でも、図４に図解した壁１９Ｗ１のない形状でもよい。溝１９Ｇとしては、Ｏリング１１が嵌着できる細い径部分、たとえば、底面１９Ｂと、バックアップリング１３が装着されるテーパー面、たとえば、テーパー面１９Ｔと、押圧されたバックアップリング１３が当接して移動が停止される壁１９Ｗ２が存在すればよい。
Ｏリング１１と接するバックアップリング１３における加圧炭酸ガスが印加される高圧側には、押圧によって変形しバックアップリング１３側に移動するＯリング１１を支持する支持面１３Ｓが設けられている。
第１ガスシール部材としてのＯリング１１は、加圧されていない空気、すなわち、大気圧の空気など通常状態のガスは透過させない性能を持ち、さらに、加圧炭酸ガスを極力透過させないことが望ましい。しかしながら、Ｏリング１１は第１に、平坦な底面１９Ｂに嵌着されに伸縮自在製が要求され、第２に、価格的にも汎用的なものであることが望まれており、汎用的なゴム製のＯリング１１は、加圧炭酸ガスを透過する可能性がある。また本実施の形態においては加圧炭酸ガスがＯリング１１を多少は透過してもよいように見込んで設計している。
他方、第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３は、加圧炭酸ガスを透過させない材料で形成する。また、バックアップリング１３は、Ｏリング１１のように伸縮自在かつ変形容易なものではなく、圧力印加によって多少変形し、圧力印加の解除により変形が戻る、弾性を有することが望ましい。
そのようなバックアップリング１３は、たとえば、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニールフロライド樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料によって形成される。これらの樹脂材料は、炭酸ガスがほとんど透過しない性質を有している。また、バックアップリング１３は、４６ナイロン等の気体を通しにくい合成高分子材料によって形成することも可能である。
配管３と配管５とを接続する前に、軸部１９の先端から溝１９Ｇ内の、テーパー面１９Ｔ部分に、たとえば、図３Ｃに図解したバックアップリング１３を装着し、平坦な底面１９Ｂ部分にＯリング１１を装着（嵌着）した後、軸部１９をハウジング部１７の中空部７３に挿入させて、ハウジング部１７の先端面と本体部９０の端面とを当接させ、接続部材７と接続部材９とを、たとえば、図示しないボルトを用いて連結する。
溝１９Ｇの底面１９Ｂに嵌着されたＯリング１１は、軸部１９の外径より突出する。軸部１９をハウジング部１７の第３中空部７３に挿入させたとき、通常、Ｏリング１１はハウジング部１７の中空部７３の内壁と接触して圧力を受け、その圧縮力により縮み、ハウジング部１７の中空部７３の内壁と軸部１９の溝１９Ｇとの間を外気に対して機密状態にする（シールする）。ここで、「外気に対して機密状態」とは、大気圧の外気が第３の中空部７３に入り込まない程度のシール状態を言う。
溝１９Ｇの底面１９Ｂの一部とテーパー面１９Ｔにかけて、あるいは、テーパー面１９Ｔに装着されたバックアップリング１３は、傾斜面を持つテーパー面１９Ｔにおける装着位置に応じて軸部１９の外径より突出しないか突出する。軸部１９の外径より突出するとしても、バックアップリング１３がテーパー面１９Ｔのどの位置に装着されるかによってバックアップリング１３の突出量は異なる。バックアップリング１３が壁１９Ｗ２側に寄ってテーパー面１９Ｔに装着されると軸部１９から突出する量は大きくなる。通常は、図２に例示したように、バックアップリング１３は壁１９Ｗ２と多少離して溝１９Ｇ内、そして、底面１９ＢにＯリング１１を嵌着させた状態で軸部１９をハウジング部１７の第３中空部７３に挿入させると、バックアップリング１３は第３中空部７３の内壁に接触してその圧力でテーパー面１９Ｔをずらされて底面１９Ｂ側に移動する可能性がある。この場合、バックアップリング１３は第３中空部７３の内壁と接触する場合と、接触しない場合がある。
他方、Ｏリング１１は中空部７３の内壁と接触しており、軸部１９の溝１９Ｇと第３中空部７３との間を、「外気に対して機密状態」にする。このように、軸部１９がハウジング部１７の中空部７３に挿入されて接続部材７と接続部材９とが連結されたときに、Ｏリング１１は、ハウジング部１７の中空部７３の内周面の第１被シール面Ｓ１と、軸部１９の溝１９Ｇの底面１９Ｂの第２被シール面Ｓ２とに接触して、第１被シール面Ｓ１と第２被シール面Ｓ２との間を、接続装置１の外部に対して機密状態にする（シールする）。
しかしながら、このＯリング１１による機密状態は加圧炭酸ガスの漏洩に対しては十分ではなく、加圧炭酸ガスの十分な漏洩対策にはバックアップリング１３が必要になる。
接続部材７と接続部材９とを連結後、接続部材７側から接続部材９側に向かって加圧された炭酸ガスを流すと、Ｏリング１１は、接続部材７および接続部材９の内部、すなわち、第３中空部７３（通路７ａ）と、接続部材７および接続部材９の外部との間の圧力差を受ける。
圧力差を受けたＯリング１１は、図２に示す低圧ＬＳ側に押圧される。低圧ＬＳ側は接続装置１に加圧されて送り込まれる炭酸ガスの非加圧側に相当する。
加圧炭酸ガスの圧力を受けているＯリング１１はバックアップリング１３の支持面１３Ｓによって支持されている。このため、圧力差を受けて押圧されて変形しているＯリング１１によって、さらにバックアップリング１３が低圧ＬＳ側に、すなわち、内壁１９Ｗ２に向かって、押圧されて、テーパー面１９Ｔを上昇して移動し、内壁１９Ｗ２に当接する。この状態で、樹脂製または高分子材料製であり、弾性を有するバックアップリング１３は、軸方向の圧縮力によって押圧方向と直交する径方向に拡径し、テーパー面１９Ｔに接する内周の傾斜面（テーパー面）、すなわち、第２被シール面Ｓ２と、中空部７３の内壁に接する外周面、すなわち、第１被シール面Ｓ１とにそれぞれ密着するまで弾性変形する。特に、バックアップリング１３の傾斜面の先端は細いので弾性変形しやすい。
さらに、冷媒としての加圧炭酸ガスは、たとえば、４０〜８０℃に加熱されている。そのため、Ｏリング１１はもとよりバックアップリング１３も加熱されて変形しやすくなる。特に、バックアップリング１３の傾斜面の先端は細いので弾性変形しやすい。
このように上記変形が進み、第１被シール面Ｓ１および第２被シール面Ｓ２との密着性が一層高まる。その結果、バックアップリング１３によるシール効果が一層促進する。
その結果、被シール面Ｓ１およびＳ２とバックアップリング１３の支持面１３Ｓとの間に存在する隙間２０Ｓが非常に狭まるか、隙間が実質的に無くなり、隙間２０Ｓ部分を炭酸ガスが通過する量が極端に減少するか、通過できなくなる。
テーパー面１９Ｔの役割について考察する。仮に溝１９Ｇとして平坦な底面１９Ｂと、壁１９Ｗ１、１９Ｗ２または壁１９Ｗ２のみで形成され、溝１９Ｇにテーパー面１９Ｔが存在しない場合には、バックアップリング１３によってハウジング部１７の第３中空部７３と軸部１９との間の隙間２０ＳへのＯリング１１の変形部分のはみ出しを防止することは可能であるものの、上述した圧力差を利用して隙間２０Ｓを小さくすることはできない。
加圧炭酸ガスに押圧されたＯリング１１と、そのＯリング１１の押圧により、さらに、加熱により、径方向に拡大したバックアップリング１３とにより、隙間２０Ｓが小さくなった、または、事実上無くなった被シール面Ｓ１，Ｓ２と支持面１３Ｓとにほぼ全面的に密着する。これにより、図２に示すように、Ｏリング１１を透過した炭酸ガスＧの低圧ＬＳ側における透過面積は限りなく小さくなる。その結果、低圧ＬＳ側への炭酸ガスＧの漏洩量を限りなく小さくすることができる。
なお、ガス透過面積を小さくすることによってガス漏洩量を減少させることが可能であるという原理については後述する。
以上のように、第１実施形態に係る接続装置１においては、炭酸ガスが透過する可能性がある材料からなるゴム製のＯリング１１を用いた場合でも、加圧炭酸ガスの押圧により変形したＯリング１１により第１のシール効果を発揮させ、さらに、Ｏリング１１の押圧によりバックアップリング１３をテーパー面１９Ｔを移動させ、さらに、バックアップリング１３の径方向に拡大する弾性変形による第２のシール効果により、被シール面Ｓ１およびＳ２を閉鎖状態にして炭酸ガスを透過させない状態にする。もちろん、バックアップリング１３は炭酸ガスを透過させない材料で形成されているから、溝１９Ｇの後の低圧ＬＳ側に位置する、ハウジング部１７の第３中空部７３の内壁と軸部１９との間の隙間（クリアランス）２０を通って接続部材７，９の外部へ漏洩する炭酸ガスの量を非常に少なくするか、漏洩しないようにすることができる。
実験例
８０℃または４０℃、１５ＭＰａの炭酸ガスを用いた実験によれば、Ｏリング１１を加圧炭酸ガスを透過させやすい材料で製造した場合でも、Ｏリング１１を加圧炭酸ガスを透過させ難い材料で製造した場合でも、加圧炭酸ガスの漏洩量に変化はなかった。よって、ガスシール性能は、第１ガスシール部材としてのＯリング１１より第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３のほうが高かった。
上述したように、冷媒としての加圧炭酸ガスは、加圧されているだけでなく、通常、たとえば、４０〜８０℃に加熱されている。そのため、バックアップリング１３も加熱されて変形しやすくなり、上記弾性変形が進み、第１被シール面Ｓ１および第２被シール面Ｓ２との密着性が一層高まる。その結果、バックアップリング１３によるシール効果が一層促進するためと推定される。
本実施の形態の実施に際しては、軸部１９の溝１９Ｇとして特別複雑な構造にする必要がなく、また、特別複雑な手順を必要としないため、簡単かつ容易に炭酸ガスの漏洩量を小さくするか、または、事実上無くすことができる。
また、本実施の形態の接続装置の構造が簡単であり、汎用性のあるＯリングを用いることができるため、コストの上昇を抑制することもできる。
第１実施の形態の変形形態
第１実施の形態は軸部１９側に溝１９Ｇを形成した場合を例示したが、たとえば、図５Ａ、５Ｂに図解したように、２つの半溝を組み合わせても、上記同様の溝を構成することもできる。
図５Ａにおいて、軸部１９ａに形成される第１半溝１９Ｇ１は、平坦な底面１９Ｂとテーパー面１９Ｔと、壁１９Ｗ１１、１９Ｗ２１とを有する。底面１９Ｂとテーパー面１９Ｔとは図２に図解した溝１９Ｇにおけるものと同じであるが、壁１９Ｗ１１、１９Ｗ２１の高さが、図２に図解した壁１９Ｗ１、１９Ｗ２より低い、たとえば、半分程度低い。すなわち、第１半溝１９Ｇ１の深さが溝１９Ｇの深さより、たとえば、半分程度浅い。他方、ハウジング部１７ａの内壁に第２半溝１７Ｇ１で形成されており、第２半溝１７Ｇ１は、壁１９Ｗ１１、１９Ｗ２１と同程度の高さの壁１７Ｗと、底面１７Ｂとで構成されている。ハウジング部１７ａの第３中空部７３に軸部１９ａが挿入されたとき、第１半溝１９Ｇ１と第２半溝１７Ｇ１とが図５Ａに図解したように、軸方向の位置が一致し、実質的に、図２に図解した溝１９Ｇと同じ溝が規定される。軸部１９ａの第１半溝１９Ｇ１には事前にバックアップリング１３とＯリング１１とを装着しておく。
図５Ｂにおいて、ハウジング部１７ｂの内壁に第２半溝１７Ｇ２で形成されており、第２半溝１７Ｇ２は、図５Ｂの壁１９Ｗ１１、１９Ｗ２１と同程度の深さ（高さ）の壁１７Ｗと、テーパー面１９Ｔと同じテーパー面１７Ｔと、底面１７Ｂとで構成されている。軸部１９ｂに形成される溝１９Ｇ１は図５Ａのものと同じである。ハウジング部１７Ｂの第３中空部７３に軸部１９ｂが挿入されたとき、第１半溝１９Ｇ１と第２半溝１７Ｇ２とが図５Ｂに図解したように、軸方向の位置が一致し、実質的に、図２に図解した溝１９Ｇと同じ溝が規定される。軸部１９ｂの第１半溝１９Ｇ１には事前にバックアップリング１３とＯリング１１とを装着しておく。なお、図５Ｂに図解した第２半溝１７Ｇ２にはテーパー面１７Ｔが形成されているので、バックアップリング１３のテーパー面１７Ｔと接する周縁部分は、図２、図３Ａに図解したような平坦面ではなく、テーパー面１９Ｔと接する面と同様、傾斜するものを用いる。
上述した例示からも明らかなように、溝１９Ｇに相当する溝は、軸部１９またはハウジング部１７のいずれか、あるいは、軸部１９ａ、１９ｂとハウジング部１７１７ａ、１７ｂとの両者に形成することができる。
確認実験
以下では、隙間２０Ｓと炭酸ガスの漏洩量との相関関係を調べるための確認実験について述べる。
確認実験の前に、まず、Ｏリング１１、バックアップリング１３などのシール部材のガス透過面積とガス漏れ量との間の関係について述べる。
ここで、ガス透過面積とは、シール部材の表面積のうちで、シール部材の内部を透過するガスがシール部材の外部へ出ていくことが可能な面積のことである。
ガスの種類、圧力Ｐ、温度Ｔ、ならびにシール部材のガス透過係数Ｐ０とガスが透過する部分の形状が定まれば、ガス漏洩量ＧＬは下記式（１）によって見積もることができる。
ＧＬ＝（Ｇｍｏｌ／ｋ）×Ｐ０×（ｔ×Ｓ×Ｐ（Ｐａ）／Ｄ）
但し、ＧＬはガス漏洩量（ｇ）であり、
Ｇｍｏｌはガスの分子量（ｇ／ｍｏｌ）であり、
ｋは係数であり、
ｋ＝２２４１０（ｃｍ３（ＳＴＰ）／ｍｏｌ）
Ｐ０は圧力Ｐ（Ｐａ）および湿度Ｔが一定のときのガス透過係数であり、
ｔは透過時間（秒）であり、
Ｓは透過面積（ｃｍ２）であり、
Ｐ（Ｐａ）はその時の圧力であり
Ｄは透過距離（ｃｍ）である。
・・・（１）
式（１）におけるＳＴＰは、標準状態（温度０℃、１ａｔｍ）を表わしている。
また、ガス透過係数Ｐ０は、下記式（２）によって単位化した、シール部材のガス透過特性を示す係数である。
Ｐ０＝（Ｇｔ／ｔ）×（Ｄ／（（Ｓ×Ｐ（Ｐａ）））
但し、Ｇｔはガス透過量（ｃｍ２（ＳＴＰ））である。
・・・（２）
上記式（１）からシール部材  透過面積が小さいほどガス漏洩量ＧＬも小さくなることが分かる。
ここで、ＪＩＳ  Ｋ７１２６のプラスチックフィルムおよびシートの気体透過度試験方法のＡ法（差圧法）に基づいて、ゴム材料からなるシート状のシール部材、たとえば、Ｏリング１１の炭酸ガス透過特性を調べた。このとき、ガス漏洩量を直接求めるのではなく、シート状のシール部材のガス透過量を調べた。式（１）および式（２）から、ガス透過量が多い場合にはガス透過係数Ｐ０が大きくなり、結果的にガス漏洩量も増えることが分かる。
以下に詳細を記す。
図６Ａ〜６Ｃは、炭酸ガスの透過量の測定に用いた気体透過度測定装置の要部の模式的な構成図である。
気体透過度測定装置および測定方法についてはＪＩＳ  Ｋ７１２６に記載されているためここでは簡単な記載に留めるが、気体透過度測定装置は、図６Ａに示すように、上部セル３１と下部セル３２とから構成される透過セル３０を有している。
上部セル３１および下部セル３２は、接続部の内周面が内径Ｒ１の円形形状をしている。内径Ｒ１の大きさは、ここでは、７０ｍｍとした。
また、上部セル３１は、図示しない試験気体供給器に接続され、試験気体としての炭酸ガスＧが導入される導入口３１ａを有する。下部セル３２は、図示しない圧力検出器に接続され、試験片３５を透過した炭酸ガスＧが導出される導出口３２ａを有する。
試験片３５は、上部セル３１と下部セル３２との間に、上部セル３１と下部セル３２との間を密封するように装着される。
試験片３５としては、ブチルゴムのシートを用いた。ブチルゴムシート３５の厚さは、たとえば、０．３ｍｍとした。
図６Ｂは、図６Ａに示す構成に加えて、直径Ｒ２の開孔が中央部に形成されたアルミニウム板３７を、ブチルゴムシート３５の上部セル３１側の面に配置し、アルミニウム板３７およびブチルゴムシート３５の両方を上部セル３１と下部セル３２とにより挟み込んだ場合を示している。
図６Ｃは、アルミニウム板３７をブチルゴムシート３５の下部セル３２側の面に配置し、アルミニウム板３７およびブチルゴムシート３５の両方を上部セル３１と下部セル３２とにより挟み込んだ場合を示している。
アルミニウム板３７の開孔の直径Ｒ２は、図６Ｂ、６Ｃの場合とも１０ｍｍとした。
以上の条件において、透過セル３０を真空吸引してから、７０℃の炭酸ガスＧを約１０１３２５Ｐａ（１気圧）で上部セル３１に導入し、下部セル３２における炭酸ガスＧの透過量を測定した。
その結果は、図６Ａの場合には、透過量が、ブチルゴムシート３５の厚さ１ｍｍ当たりで２．３ｃｍ３・ｍｍ／２４ｈ・１０１３２５Ｐａとなった。また、図６Ｂの場合には透過量は、図６Ａの場合と同じ、２．３ｃｍ３・ｍｍ／２４ｈ・１０１３２５Ｐａであった。さらに、図６Ｃの場合には、図６Ａの場合の１／１０である、０．２３ｃｍ３・ｍｍ／２４ｈ・１０１３２５Ｐａであった。
図６Ｂに図解のように高圧の上部セル３１にアルミニウム板３７を設けても、ガス透過量はアルミニウム板３７が無い図６Ａの場合と同じである。一方、図６Ｃに図解のように低圧の下部セル３２側にアルミニウム板３７を設けることによって、ガス透過量は図６Ａの場合の１／１０になる。
以上により、ガス透過量を減少させるためには、ゴム製シール部材（ブチルゴムシート３５）にガスが入るガス侵入面積を狭くすることは有効ではなく、シール部材の内部を透過したガスが出るためのガスの出口をアルミニウム板３７で狭くすることが有効であることが分かる。すなわち、ブチルゴムシート３５の出口のアルミニウム板３７がガス透過面積を狭くしている。
したがって、図１〜図５を参照して述べた接続装置１において、加圧ガスが導入する平坦な底面１９Ｂではなく、アルミニウム板３７と同じ作用をするテーパー面１９Ｔ部分の隙間２０Ｓを小さくすることにより、Ｏリング１１の透過面積を可能な限り小さくすることができる。すなわち、隙間２０Ｓを小さくすることが、Ｏリング１１およびバックアップリング１３を通って接続部材７，９の外部への炭酸ガスの漏洩を防ぐために有効であることが分がる。
テーパー面１９Ｔを用い、第１ガスシール部材としてのＯリング１１と第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３とを組み合わせた効果を考察する。Ｏリング１１単体としては、接続装置１の内部が大気圧状態において接続装置１の内部と外部とを機密状態に維持しつつ、第１配管３および第２配管５に加圧ガスが導通して接続装置１の内部が高圧状態になったとき加圧ガスの漏洩をある程度防止する。他方、バックアップリング１３は、大気圧状態においては、ハウジング部１７の内壁から離れている可能性があるし、テーパー面１９Ｔとの接触も弱いから機密状態を維持できる保証はない。したがって、上記高圧状態においては、テーパー面１９Ｔとハウジング部１７の内壁とにおいて径が拡大して、第１被シール面Ｓ１および第２被シール面Ｓ２を密封し、Ｏリング１１のガスシールに加えて、加圧炭酸ガスの漏洩を防止する。このように、バックアップリング１３によりＯリング１１の低圧ＬＳ側の断面積が小さくなることにより、Ｏリング１１自体に加圧炭酸ガス封止（シール）効果が著しく増加する。このように、第１ガスシール部材としてのＯリング１１と、第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３と、テーパー面１９Ｔとハウジング部１７の内面に規定される領域とが協働して、接続装置１の機密性を著しく向上させる。このように、テーパー面１９Ｔの存在のもと、Ｏリング１１とバックアップリング１３とを組み合わせることにより、ガスシール手段として相乗効果を奏する。
バックアップリングおよび被シール面
隙間２０Ｓを可能な限り小さくするためには、被シール面Ｓ１、Ｓ２の間にバックアップリング１３を適切に装着する必要がある。以下に、軸部１９の溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔと、隙間２０Ｓとの関係を、図７Ａ、７Ｂを参照して詳細に述べる。
図７Ａ，７Ｂは、図２の図解と同様、接続装置１の要部を示した部分拡大図である。図２に示す構成要素と同一の構成要素には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。ただし、図７Ａ，７ＢにおいてＯリング１１の図解を省略している。
図７Ａは、常温で炭酸ガスを流さず大気圧状態における、Ｏリング１１によるバックアップリング１３を押圧しない状態における軸部１９の溝１９Ｇへのバックアップリング１３の装着状態を示している。
たとえば、壁１９Ｗ２から離れたテーパー面１９Ｔの低部に装着された時のバックアップリング１３の外径がハウジング部１７の内径に接触しないようにバックアップリング１３を形成する。また、前述のように、テーパー面１９Ｔに接触するバックアップリング１３の内周側は、テーパー面１９Ｔの傾きと同じ傾きを有し、かつ、環状のテーパー面１３Ｔを形成しておく。
テーパー面１９Ｔと同じ傾きのテーパー面１３Ｔを有するバックアップリング１３を、溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔ部分に装着する。加圧炭酸ガスを流さずＯリング１１がバックアップリング１３を右側にテーパー面１９Ｔに沿って押圧しない状態においては、被シール面Ｓ１およびＳ２とバックアップリング１３の支持面１３Ｓとの間に多少の隙間２０Ｓが存在する。この隙間２０Ｓの大きさは、たとえば、０．０５ｍｍであったとする。
炭酸ガスが流れると、接続装置１の内部の高圧ＨＳ側から接続装置１の外部に連通する低圧ＬＳ側に向かって、図示しないＯリングを介してバックアップリング１３が右側に押圧される。その結果、図７Ｂに示すように、バックアップリング１３がテーパー面１９Ｔの上を低圧ＬＳ側に（壁１９Ｗ２に向かって）移動し、バックアップリング１３の周縁部がハウジング部１７の内壁に接触する。場合によっては、バックアップリング１３は壁１９Ｗ２に当接する。
このとき、ハウジング部１７の内壁とテーパー面１９Ｔの移動抑制作用により、低圧ＬＳ側へのバックアップリング１３の移動に伴ってバックアップリング１３は径方向に拡大し、バックアップリング１３の外径は大きくなり、隙間２０Ｓが小さくなる（狭まる）。また、壁１９Ｗ２にバックアップリング１３が当接した場合は、壁１９Ｗ２もバックアップリング１３の移動を抑制する作用をもつ。
しかしながら、溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔとバックアップリング１３のテーパー面１３Ｔの傾きが同じであり、かつ、炭酸ガスを流さない状態において隙間２０Ｓが存在している場合には、炭酸ガスからの押圧力によるＯリング１１の変形に起因するＯリング１１のバックアップリング１３の押圧力は、主としてバックアップリング１３の径を拡径させるための応力に変換される。このため隙間２０Ｓは狭まるものの、バックアップリング１３の低圧ＬＳ側への移動に伴い被シール面Ｓ１、Ｓ２との間を加圧炭酸ガスを十分シールさせるほどバックアップリング１３を圧縮する応力はほとんど発生しない。
被シール面Ｓ１，Ｓ２間におけるテーパー面１９Ｔとバックアップリング１３のリング状テーパー面１３Ｔとの関係を図７Ａに示す構成にし、たとえば４６ナイロンによってバックアップリング１３を形成する。また、たとえば、常温において６．５ＭＰａの炭酸ガスを高圧ＨＳ側に流す。
このとき、図７Ｂに示すように被シール面Ｓ１，Ｓ２とバックアップリング１３の支持面１３Ｓとの距離が狭まった状態における隙間２０Ｓの大きさは、０．９９×１０−３ｍｍであった。この程度の大きさの隙間２０Ｓが存在すると、炭酸ガスの漏れが生じる。
このように、溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔとバックアップリング１３との間に、単にテーパー面１９Ｔとリング状テーパー面１３Ｔとの傾斜を同じにしたテーパーを設けただけでは、隙間２０Ｓを可能な限りゼロに近づけることはできない。
隙間２０Ｓを可能な限り小さくするためには、たとえば、図８Ａ，８Ｂに示す構成のバックアップリングおよび被シール面Ｓ１，Ｓ２にする。
図８Ａ，８Ｂは図７Ａ，７Ｂの図解と同じく接続装置１の要部を示した部分拡大図であり、図８Ａが炭酸ガスを流さない状態を示しており、図８Ｂが炭酸ガスによりバックアップリングを押圧した状態を示している。ただし、図８Ａ，８ＢにおいてＯリング１１は図示を省略している。
図８Ａ，８Ｂに示すバックアップリング１３ｅは、テーパー面１９Ｔと接するテーパー面の傾きが図７Ａ，７Ｂに示したバックアップリング１３のリング状テーパー面１３Ｔとは異なる。
図８Ａ，８Ｂに示したバックアップリング１３ｅ以外の構成要素は図２および図７Ａ，７Ｂに示した構成要素と同じであるため、同一構成要素には同一符号を付し、詳細な記述は省略する。
図８Ａに示すように、溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔに接するバックアップリング１３ｅの内周側には、高圧ＨＳ側の内径Ｒｄ１よりも低圧ＬＳ側の内径Ｒｄ２が小さく、加圧炭酸ガスが流れない状態において、高圧ＨＳ側の端部がテーパー面１９Ｔに接触し、低圧ＬＳ側の端部がテーパー面１９Ｔに接触しない、傾斜を持つリング状テーパー面１３Ｔｅを形成する。すなわち、テーパー面１３Ｔｅの傾きは、被シール面Ｓ２のテーパー面１９Ｔの傾きよりも大きくしておく。
このようなバックアップリング１３ｅを溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔ部分に装着すると、テーパー面１９Ｔと接するバックアップリング１３ｅの内周側には、高圧ＨＳ側から低圧ＬＳ側に向かってひろがる隙間が発生する。バックアップリング１３ｅのテーパー面１３Ｔｅの高圧ＨＳ側の端部のテーパー面１３Ｄが、加圧炭酸ガスによってバックアップリング１３ｅの低圧ＬＳ側への移動に伴ってつぶれる「つぶし代」になる。
加圧炭酸ガスが流れると、図８Ｂに示すようにバックアップリング１３ｅは高圧ＨＳ側から低圧ＬＳ側に向かってが押圧され、低圧ＬＳ側に移動する。このバックアップリング１３ｅの低圧ＬＳ側への移動によって、図８Ｂに図解した、ハウジング部１７の内壁とテーパー面１９Ｔと接触する、領域１３Ａ１，１３Ａ２に、バックアップリング１３ｅの高圧側に部分的に圧縮応力が加わる。
このように、テーパー面１３Ｔｅおよびテーパー面１９Ｔの傾きの違いにより部分的に圧縮応力が発生するため、第１実施の形態と同じ押圧力が印加されたときでも、バックアップリング１３ｅは図７Ｂに示すバックアップリング１３よりも被シール面Ｓ１，Ｓ２に強く密着する。その結果、隙間２０Ｓを可能な限り小さくすることができる。
たとえば、４６ナイロンによって図８Ａに示すように高圧ＨＳ側につぶし代１３Ｄを設けてバックアップリング１３ｅを形成し、図７Ａにおけるバックアップリング１３の試験と同様に、常温において６．５ＭＰａの炭酸ガスを高圧ＨＳ側に流した。その結果、高圧ＨＳ側における隙間２０Ｓは計測できないほど小さくなり、低圧ＬＳ側への炭酸ガスの漏れを可能な限り小さくすることができた。
以上のように、バックアップリング１３ｅのテーパー面１３Ｔｅと溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔの傾きを異ならせることによって、具体的には、テーパー面１３Ｔｅの傾斜をテーパー面１９Ｔの傾斜角度より大きくすることにより、バックアップリング１３ｅの高圧側の端部が低圧ＬＳ側への移動に伴って軸方向に部分的に圧縮される。被シール面Ｓ１と被シール面Ｓ２との間でバックアップリング１３ｅが圧縮されることにより、バックアップリング１３ｅの圧縮された部分が径方向に膨張し、被シール面Ｓ１１，Ｓ２に強く密着する。
図８Ａに示すように高圧ＨＳ側につぶし代１３Ｄを設けた場合には、高圧ＨＳ側の隙間２０Ｓがゼロに近づくため、加圧炭酸ガスにより押圧されるＯリング１１が隙間２０Ｓに入り込むおそれがなく、Ｏリング１１の変形に対する負担が軽減し、Ｏリング１１の過度の変形を防止することができる。
図８Ａ，８Ｂにおいては、テーパー面１９Ｔと接するバックアップリング１３ｅの内径側につぶし代１３Ｄを設けた例を示したが、逆に、ハウジング部１７の第３中空部７３に接するバックアップリング１３ｅの外周側に「つぶし代」を設けることも可能である。このように、「つぶし代」はバックアップリングの内周側か外周側の少なくともいずれか一方に設ければガス漏洩を抑制することは可能であるが、内周側と外周側との両方に「つぶし代」を設ければガス漏洩量をさらに低減することができる。
なお、図８Ａ，８Ｂにおいては、高圧ＨＳ側においてバックアップリング１３ｅに部分的な圧縮が発生するようにテーパー面１３Ｔｅおよびテーパー面１９Ｔの傾きを決めた。しかしながら、ハウジング部１７、溝１９Ｇ、およびバックアップリング１３ｅの形状を工夫することによって、軸部１９の軸方向ＤＡＬに沿ってバックアップリング１３ｅを均一に圧縮させることもできる。被シール面Ｓ１，Ｓ２間においてバックアップリング１３ｅを均一に圧縮することにより、低圧ＬＳ側へのガス漏洩量をさらに少なくすることができる。
第１ガスシール部材としてのＯリング１１と第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３との役割、および、テーパー面１９Ｔの役割について整理する。
Ｏリング１１単体としては、第１配管３および第２配管５に加圧ガスが導通していず接続装置１の内部が大気圧と同等の低圧状態において接続装置１の内部と外部とを機密状態に維持しつつ、第１配管３および第２配管５に加圧ガスが導通して接続装置１の内部が高圧状態になったとき加圧ガスの漏洩をある程度防止する。
他方、バックアップリング１３は、上記低圧状態においては機密状態を維持できる保証はないが、上記高圧状態においては、テーパー面１９Ｔとハウジング部１７の内壁とにおいて径が拡大して、第１被シール面Ｓ１および第２被シール面Ｓ２を密封し、Ｏリング１１のガスシールに加えて、加圧炭酸ガスの漏洩を防止する。
さらに、バックアップリング１３によりＯリング１１の低圧ＬＳ側の断面積が小さくなることにより、Ｏリング１１自体に加圧炭酸ガス封止（シール）効果が増加する。
このように、第１ガスシール部材としてのＯリング１１と、第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３と、テーパー面１９Ｔとハウジング部１７の内面に規定される領域とが協働して、接続装置１の機密性を著しく向上させる。
このように、第１ガスシール部材としてのＯリング１１と、第２ガスシール部材としてのバックアップリング１３とは、単独で異なる役割を持ち、その材料も異なるが、テーパー面１９Ｔの存在のもと、Ｏリング１１とバックアップリング１３とを組み合わせることにより、ガスシール手段として相乗効果を奏する。
第２実施形態
図９Ａ、９Ｂを参照して本発明の第２実施の形態を述べる。
図９Ａは本発明の第２実施形態に係る接続装置５０を示す断面図であり、図９Ｂは図９Ａの部分拡大図である。
第１実施形態に係る接続装置１はハウジング部１７と軸部１９との円筒面との間のクリアランス（隙間）をシールする円筒面シールの構造を有していたが、第２実施の形態は第１接続部材７と第２接続部材９との端面をシールする構造を有する。
第２実施の形態の接続装置５０は、第１実施の形態における第１接続部材７に代えて第１接続部材４７を用い、第２接続部材９に代えて第２接続部材４９を用い、バックアップリング１３に代えてバックアップリング５３を用いている。Ｏリングには、接続装置１の場合と同じＯリング１１を用いるものとする。なお、接続装置５０に流すガスの種類や接続部材のシール部の形状に応じてＯリング１１とは異なるＯリングを使用することもできる。
配管３に接続される接続部材４７と配管５に接続される接続部材４９とが互いに連結し、接続装置５０の内部の流路に加圧された炭酸ガスを流すという接続部材４７，４９の機能は第１実施形態の場合と同じである。
接続部材４７の第１中空部４７１に第１配管３を嵌装し、端部外表面ＣＬ１を、たとえば溶接によって接続する。同様に、接続部材４９の第３中空部４９２に第２配管５を嵌装し、端部外表面ＣＬ２を、たとえば溶接によって接続する。
接続部材４７には第１フランジ部５７が設けられ、接続部材４９には第２フランジ部５９が設けられる。フランジ部５７とフランジ部５９とは、接続部材４７と接続部材４９とを連結したときに対向して面着するように設けられている。
接続部材４７にはフランジ部４７の面と第１中空部４７１に連通する第２中空部４７２が設けられ、接続部材４９にはフランジ部４９の面と第３中空部４９１に連通する第４中空部４９２が設けられており、フランジ部４７の面とフランジ部４９の面とを対向させて面着させたとき、第２中空部４７２と第４中空部４９とが連通する。第２中空部４７２と第４中空部４９とは同じ内径を持つ。
図９Ｂに拡大して図解したように、接続部材４７のフランジ部５７に、溝５７Ｇおよびテーパー面５７Ｔが形成されている。
テーパー面５７Ｔは、第１実施形態の場合のテーパー面１９Ｔと同様に、溝５７Ｇの平坦な底面５７Ｂから連続して、接続部材４７および接続部材４９の外部の低圧ＬＳ側に向かうにつれて溝が浅くなるように形成されている。
溝５７Ｇの底面５７ＢにＯリング１１が装着される。Ｏリング１１は、接続装置５０においては、接続部材４７と接続部材４９とをフランジ部４７の面とフランジ部４９の面とを面着して連結したときに、溝５７Ｇの底面５７Ｂを第１被シール面Ｓ１、および、この底面に対向するフランジ部５９の面５９Ｓを第２被シール面Ｓ２として、これら被シール面相互間をシールする。
バックアップリング５３は、本実施の形態においては、フランジ部５７の溝５７Ｇへの装着が容易であるため、好適には、完全なリング状に形成する。バックアップリング５３は、溝５７Ｇにおいて、内周面である支持面によってＯリング１１の外周を支持するように配置される。したがって、バックアップリング５３は、図９Ｂの図解のようにＯリング１１よりも低圧側に配置される。
バックアップリング５３は、第１実施形態において用いたバックアップリング１３の材料として挙げた材料と同じ炭酸ガスを透過しにくい樹脂や高分子材料を用いて形成され、テーパー面５７Ｔに一致するテーパー面、または、テーパー面５７Ｔの傾斜より角度が大きな傾斜を持つテーパー面をもつ。バックアップリング１３のテーパー面がテーパー面５７Ｔの傾斜より角度が大きな傾斜を持つ場合の利点は、図８Ａ、図８Ｂを参照して上述したとおりである。
以上の構成によりフランジ部４７の面とフランジ部４９の面とを面着している端面においてシール構造を実現することができる。
接続部材４７，４９を連結し、配管３，５に加圧されたガスを流した場合には、第１実施形熊の場合と同様に、接続部材４７，４９の内部の高圧ＨＳ側と外部の低圧ＬＳ側との間の圧力差を受けてＯリング１１が低圧ＬＳ側に押圧される。その結果、バックアップリング５３の支持面を介してＯリング１１によって押圧されたバックアップリング５３は、低圧ＬＳ側に移動し、テーパー面５７Ｔによって、溝５７Ｇおよびフランジ部５９の被シール面と支持面との間の隙間が狭まるように弾性変形する。
これにより、低圧ＬＳ側におけるＯリング１１のガス透過面積が限りなく小さくなり、低圧ＬＳ側への炭酸ガスの漏れを限りなく小さくすることができる。
第２実施の形態において、一方のフランジ部５７に溝５７Ｇを形成するだけでなく、他方のフランジ部５９に溝５７Ｇと同様の溝を形成することができる。
さらに、第２実施の形態においても、図５Ａ、図５Ｂを参照した例示したように、両者のフランジ部５７、５９に半溝を形成し、両者のフランジ部５７、５９を組み合わせたとき、上記溝５７Ｇと同等の溝が形成されるようにすることもできる。
以上のように、端面シール構造にした場合にも、低圧ＬＳ側への炭酸ガスの漏洩を大幅に低減することができる。
このように、第２実施の形態においても、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
さらに、第２実施の形態の端面シール構造にした場合には、第１実施形態の場合と比較して接続部材の形状を単純なものにすることができ、コスト低下につなげられるという効果も得ることができる。
第３実施形態
図１０、図１１を参照して本発明の第３実施の形態について述べる。
図１０は本発明の第３実施形態に係る接続装置および密封装置を示す断面図であり、図１１はその要部の模式的な部分拡大図である。
第３実施形態に係る接続装置１００は、第１および第２実施形態のようなバックアップリングを用いずに、Ｏリング１１のみで炭酸ガスの漏洩を防ぐための接続装置である。
接続装置１００は、バックアップリングを有しておらず、本発明の第１および第２の接続部材としての接続部材１０７および接続部材１０９の形状が、第１実施形態とは異なる。それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、詳細な記述は省略する。
接続部材１０９の軸部１１９は、Ｏリング１１が装着される溝を有しない。その代わりに、接続部材１０７および接続部材１０９には、互いを連結させたときに当接する第１当接面ＡＳ１および第２当接面ＡＳ２が設けられている。
接続部材１０７の第１当接面ＡＳ１は、ハウジング部１１７の先端の接続部材１０９に対向する面として設けられている。また、接続部材１０９の第２当接面ＡＳ２は、軸部１１９が設けられるベースとしての面になっている。
ハウジング部１１７の先端の内壁隅部は、たとえば、溝１２０の断面形状が、当接面ＡＳ１，ＡＳ２に向かうにつれて狭くなる三角形状になるように面取りされる（切り欠きされている）。このように、本実施形態においては、第１実施の形態と同様な方法で、接続部材１０７，１０９を連結したときに、当接面ＡＳ１，ＡＳ２に連続した第２部分の溝１２０が形成されるように接続部材１０７のハウジング部１１７の先端の内壁隅部が面取りされている（切り欠きされている）。ハウジング部１１７の先端が切り欠きされ、Ｏリング１１が収容される断面が三角の部分が第１部分の溝として規定される。
Ｏリング１１が収容される切り欠き部分と、第１当接面ＡＳ１と第２当接面ＡＳ２とで規定される第２部分の溝１２０とが、本発明の溝部、すなわち、ガスシール手段の収容部の一実施態様に相当する。
ハウジング部１１７の面取り面（切り欠き面）が、接続部材１０７の被シール面Ｓ１０となる。また、断面三角形状の溝１２０の被シール面Ｓ１０以外の２面が、接続部材１１９の被シール面Ｓ２０になる。
Ｏリング１１は、接続部材１０７の被シール面Ｓ１０と接続部材１０９の被シール面Ｓ２０との間をシールする。
以上の構成により、第１実施の形態と同様の方法で、接続部材１０７，１０９を連結した場合に、当接面ＡＳ１と当接面ＡＳ２とが互いに当接することによって、Ｏリング１１の低圧ＬＳ側における隙間２０ＡＳがゼロに近づく。
溝１２０が被シール面Ｓ１０および被シール面Ｓ２０によってＯリング１１を押圧して、さらに、ガスの圧力がＯリング１１に作用することにより、当接面ＡＳ１，ＡＳ２と被シール面Ｓ１０，Ｓ２０との間の隙間を埋めるようにＯリング１１が弾性変形する。これにより、低圧ＬＳ側におけるＯリング１１のガス透過面積が限りなく小さくなり、Ｏリング１１自体のある程度のガス透過防止機能に加えて、炭酸ガスの漏洩量を著しく減少させることができる。
以上のように、第３実施形態によっても、低圧ＬＳ側への加圧炭酸ガスの漏洩量を可能な限り小さくすることができる。
第３実施の形態の実施に際しては、バックアップリングを必要としないため、上述した実施形態よりもさらに簡単かつ容易に炭酸ガスの漏洩を防ぐことができる。また、上述し実施形態よりもさらに接続装置のコストが低下する。
第４実施形態
図１２を参照して本発明の第４実施の形態について述べる。
図１２は本発明の第４実施形態に係る接続装置および密封装置を示す断面図である。
第４実施形態に係る接続装置１５０は、シール部材としてＯリングではなく平板状のシール部材１５１を用いてシールする接続装置である。
接続装置１５０は、第１接続部材１５７と、第２実施形態において用いた接続部材と同じ第２接続部材４９と、平板状のシール部材１５１とを有している。これら以外の構成要素は第２実施形態のものと同じであるため、詳細な記述は省略する。
第２実施の形態と同様、第１配管３が第１中空部１５７１に嵌装されて接続部材１５７に接続される。同様に、第２配管５が第３中空部４９１に嵌装されて接続部材４９に接続される。
接続部材１５７と接続部材４９とは、互いに連結されたときに対向する第１被シール面Ｓ３０と第２被シール面Ｓ４０をそれぞれ有している。被シール面Ｓ３０，Ｓ４０は、平面状である。
接続部材１５７および接続部材４９は、第１実施形態における接続部材７，９と同様に、炭素ガスを透過させない材料または透過困難な材料によって形成される。
シール部材１５１は、第２中空部１５７２および第４中空部４９２と同じ直径を持ち、第２中空部１５７２と第４中空部４９２とを連通させ、炭酸ガスを流すための開孔部１５１ａを有する薄い平板状に形成されたものであり、樹脂シートや、両面にゴムを薄くコーティングした金属製ガスケットで構成されている。平板状のシール部材１５１の両側の平面がシール面となる。
シール部材１５１に用いる樹脂の材料としては、たとえば、上述した実施形態におけるバックアップリングの材料と同じポリアクリロニトリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリビニールフロライド樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＬＣＰ樹脂、ポリイミド樹脂を用いることができる。４６ナイロン等の気体を通しにくい合成高分子材料によってシール部材１５１を形成してもよい。
平板状のシール部材１５１は、接続部材１５７と接続部材４９への配管３，５の接続時に、第２中空部１５７２および第４中空部４９２に規定される流路７ａ，９ａに開孔部１５１ａを連通させて、接続部材１５７と接続部材４９との間に挟まれる。
接続部材１５７と接続部材４９との間に平板状のシール部材１５１を挟むことによって、シール部材１５１の平面状のシール面が平面状の被シール面Ｓ３０および被シール面Ｓ４０に密着し、接続部材１５７と接続部材４９との間がシールされる。
接続部材１５７，４９で平板状のシール部材１５１を挟んでシールすることにより、接続部材１５７，４９（接続装置１５０）の外部の低圧ＬＳ側におけるシール部材１５１のガス透過面積が小さくなる。また、炭酸ガスがシール部材１５１の内部を透過して接続部材１５７，４９の内部の高圧ＨＳ側から接続装置１５０の外部の低圧ＬＳ側に至るまでのガス透過距離が長くなる。
ガス透過面積が小さくなり、透過距離が長くなれば、式（１）から、ガス漏れ量が減少することが分かる。
他方、従来のようなＯリングを用いた円筒面シールの場合、はめあい（嵌合）の径を小さくすることによりＯリン径が小さくし、これによりガス透過面積を小さくすることができる、よりＯリング径が小さくすることによりガス透過面積を小さくすることができるが、はめあいの径をある程度以下に小さくすることは困難である。また、Ｏリングの線径（断面の径）を小さくすることによっても透過面積を小さくすることができるが、線径を小さくし過ぎると、加圧炭酸ガスの押圧によるＯリングの最低限の「つぶし代」を確保することが困難になる。したがって、Ｏリングの線径（直径）をある程度以下にすることもできない。Ｏリングの線径を小さくした場合には、ガス透過距離が短くなることにもつながるため、ガス漏れ量の増加につながるという不利益もある。
本実施形態においては、シール部材１５１を平板状にすることにより、上記のような不利益を解消し、低圧ＬＳ側への炭酸ガスの漏れを大幅に低減させることができる。
本実施の形態の実施に際して、接続装置およびシール部材の構造が簡単であり、シール部材にはＯリングと同じ材料を用いることができるため、容易にシールを行なうことが可能であるとともに汎用性を得ることができ、コスト低減化の効果も得られる。
第５〜７実施形態
図１３〜図１５を参照して本発明の第５〜７実施の形態について述べる。
第１〜４実施形態を適宜組み合わせることによって、さらに高いシール効果を得ることができる。その例示を図１３〜図１５を参照して述べる。
図１３に示す接続装置２００は、第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせたものである。接続装置２００においては、第１実施の形態における第１のＯリング１１と、バックアップリング１３と、第３実施の形態の第２のＯリング１１０とを用いている。すなわち、過去の２つのＯリングと、バックアップリング１３とを用いている。このように第１実施の形態と第３実施の形態とを組み合わせれば、相乗効果により、加圧炭酸ガスの漏洩は非常に少なくなる。
図１４に示す接続装置２５０は、第１実施形態と第４実施形態とを組み合わせたものである。ただし、図１２におけるシール部材１５１のかわりに、第２接続部材９の軸部１９の根元の端面と、第１接続部材７のハウジング部１７の先端の端面との間に平板状のシール部材２５１を用いている。Ｏリング１１とバックアップリング１３との部分は第１実施の形態と同様である。
図１５に示す接続装置３５０は、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせたものである。ただし、第２実施の形態を、ハウジング部１７の先端面と、本体部７０の端面とに適用している。
このように第１実施の形態と第４実施の形態とを組み合わせれば、相乗効果により、加圧炭酸ガスの漏洩は非常に少なくなる。
さらに、図１４に図解した第２接続部材９の軸部１９の根元の端面と第１接続部材７のハウジング部１７の先端の端面との間に平板状のシール部材２５１を装着した第４実施の形態に代えて、図９Ａ、９Ｂを参照して述べた第２実施の形態を適用することもできる。  以上のように、本発明の実施形態を種々組み合わせることによって、それ以外には特別な装置や構造を必要とすることなく、さらに高いシール効果を得ることができる。
また、比較的簡単な構造によってシール効果を向上可能であることによって、冷房装置等の装置の高効率化と、その際のコスト抑制を達成できるという効果もある。
以上、本発明の好適実施の形態について述べたが、本発明は上記実施の形態に限定されない。
たとえば、上記本発明の実施の形態においては配管の接続部に本発明の接続装置を適用する形態について述べたが、ガスが封入される容器とその蓋のように、ガスが接触する他の部材間のシールに本発明を適用することも可能である。
また、第３実施形態において、溝１２０の断面三角形状の断面形状に合わせて、Ｏリング３５１の断面形状を三角形状にしてもよい。溝１２０の形状も、断面三角形状に限らず、シール部材の低圧側におけるガス透過面積が小さくなる形状であればよい。溝の形状を変更可能であることは、図１３に示す接続装置２００の場合にも当てはまる。
第１および第２実施形態において、図８Ａ，８Ｂに示すようなつぶし代１３Ｄを有するバックアップリング１３ｅを用いれば、接続装置２００および接続装置２５０のような他のシール部材を併用する形態よりも高いシール性を得ることが可能になる。これにより、溝１２０の形成やシール部材２５１の装着の手間を省き、密封装置および接続装置の構造の複雑化を防止することができる。
本発明の隙間狭小化手段の形状は、軸部１９の溝１９Ｇのテーパー面１９Ｔのようなテーパー面に限らず、隙間狭小化手段が設けられる位置も軸部１９に限らない。たとえば、テーパー面はハウジング部１７に設けてもよく、被シール面とバックアップリングとの間の隙間を隙間狭小化可能であれば、狭小化手段の形状や配置位置は任意である。
さらには、上記実施形態を３つ以上組み合わせて用いてもよい。
本発明に係る接続装置は、冷房装置における加圧・加熱炭酸ガスが流れる配管の接続に用いるだけでなく、シール部材およびバックアップリングの材料を適宜選択することにより、他のガスのシールに用いることもできる。
以上のように、本発明によれば、ガスがシール部材を透過し易い状態においても、汎用的なシール部材を用いて、連結される部材の間を簡単かつ効果的にシールすることが可能な密封装置を提供することができる。
また、本発明によれば、配管を流れるガスがシール部材を透過し易い状態においても、汎用的なシール部材を使用して、配管を簡単かつ効果的にシールして接続することが可能な接続装置を提供することもできる。
【産業上の利用可能性】  本発明の接続装置（密封装置）は冷房装置の冷媒の密封（機密）など各種のガスの封止に使用できる。特に、本発明の接続装置は分子量が少なく、高圧のガスの封止に適している。
【符号の説明】
１，５０，１００，１５０，２００，２５０…接続装置
３，５…配管
７…第１接続部材
７０…本体部
１７…ハウジング部
７１〜７３…中空部
７ａ，９ａ…流路
９…第２接続部材
９０…本体部
１９…軸部
１９Ｇ…溝
１９Ｂ…平坦な底面
１９Ｔ…テーパー面
１９Ｗ１、１９Ｗ２…壁
９２〜２９…中空部
１１，５１，１１０，３５１…シール部材（Ｏリング）
１３，１３ｅ，５３…バックアップリング
１３Ｓ…支持面
１３Ｔｅ…リング側テーパ面
２０，２０ｓ…隙間（クリアランス）
４７，４９，１０７，１０９，１５７…接続部材
５７，５９…フランジ部
５７Ｇ…溝
５７Ｔ・・テーパー面
１１７…ハウジング部
１２０…溝（収容部）
１５１，２５１…平板状シール部材
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ２，Ｓ１０，Ｓ２０…被シール面
ＡＳ１，ＡＳ２…当接面
Ｇ…炭酸ガス
【図１】
2004061353.tif 000003
【図２】
2004061353.tif 000004
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【図４】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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