JP2006161874A - 集積パネルと流体デバイスとの接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】増し締めを殆ど行わなくても良好なシール性が維持できるとともに、その組付け作業性も改善される集積パネルと流体デバイスとの接続構造を提供する。
【解決手段】フッ素樹脂製の集積パネルの第１流体給排口部１Ａ及びフッ素樹脂製の流体デバイスの第２流体給排口部２Ａの各端面には流体通路４が互いに正対する状態で開口され、第１流体給排口部１Ａには環状溝６が、第２流体給排口部２Ａには環状溝６に嵌合する環状突起８が形成され、両流体給排口部どうしが互いに引寄せられて、環状溝６と環状突起８とが嵌まって嵌合シール部３が形成された接合状態を維持する維持手段Ｍが装備されるとともに、前記第１及び第２流体給排口部１Ａ，２Ａが可撓性を有する合成樹脂材で形成されている
【選択図】図２

Description

本発明は、集積パネルと流体デバイスとの接続構造に係り、詳しくは、半導体製造や医療・医薬品製造、食品加工、化学工業等の各種技術分野の製造工程で取り扱われる高純度液や超純水、或いは洗浄液の配管系等において今後需要が見込まれる流体用の集積パネルと、ポンプ、バルブ、アキュムレータ等の流体デバイスとをシール状態で連通接続させるための接続構造に関するものである。

上記接続構造として、例えば、流体デバイスの一例であるバルブと、流体通路が内部形成された集積パネルとを一対の給排流路どうしを連通させて接続連結するものがあり、特許文献１や特許文献２において開示された接続構造が知られている。特許文献１で開示される接続構造は、一対の給排流路を近接させて配列し、夫々に独立したリング状のガスケットを介して複数のボルトで液密に接続連結させるものであり、特許文献２で開示される接続構造は、一対の給排流路を近接させて配列し、それら一対の給排流路に対応する一対の流路孔を有した単一のガスケットを単一の外ねじナットを用いて接続連結させるものである。

特許文献１や２に開示されている接続構造は、いずれも多数の流体機器を流体ブロックに集積させて取付ける構造、いわゆる集積配管構造を採るものであり、これは配管系全体のコンパクト化やモジュール化が可能となる点で有用なものである。
特開２００１−８２６０９号公報 特開平１０−１６９８５９号公報

上記特許文献１や２に開示された接続構造においては、ガスケットが挟み込まれた一対のフランジ部どうしを所定の面圧に達するまでボルトを締付けることにより、有効なシール性能を出すようになる。しかしながら、ボルトの締付け力が時間と共に低下することは避けられないので、締付け力低下、即ちトルクダウンによる接続部からの漏れを防止するには定期的に増し締めを行う必要があった。ガスケットを用いてシールする場合は非常に高い締付け力が必要になるので、集積パネルや流体デバイスの流体給排口部には高い強度が必要になるとともに、その接続連結するための作業性の点でも不利なものであった。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、流体の配管系統における集積パネルと流体デバイスとの接続構造に工夫を凝らすことにより、増し締めを殆ど行わなくても良好なシール性が維持できるとともに、その組付け作業性も改善される集積パネルと流体デバイスとの接続構造を提供することにある。

請求項１に係る発明は、集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、管状の流体通路４が開口する第１流体給排口部１Ａを備えた集積パネル１の前記第１流体給排口部１Ａと、管状の流体通路４が開口する第２流体給排口部２Ａを備えた流体デバイス２の前記第２流体給排口部２Ａとを、前記流体通路４，４どうしをシールする状態で連通接続するにあたり、
前記第１流体給排口部１Ａ及び前記第２流体給排口部２Ａの各端面には、前記各流体通路４が互いに正対する状態で開口され、前記第１流体給排口部１Ａと前記第２流体給排口部２Ａのいずれか一方には、その端面における前記流体通路４の外径側部分に環状溝６が形成され、前記第１流体給排口部１Ａと前記第２流体給排口部２Ａのいずれか他方には、その端面における前記流体通路４の外径側部分に前記環状溝６に嵌合する環状突起８が形成され、
前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとが互いに引寄せられて、前記環状溝６と前記環状突起８とが嵌め合わされて嵌合シール部３が形成された接合状態を維持する維持手段Ｍが装備されるとともに、前記第１及び第２流体給排口部１Ａ，２Ａが可撓性を有する合成樹脂材で形成されていることを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、前記環状溝６により構成される前記第１流体給排口部１Ａ又は第２流体給排口部２Ａには、前記環状溝６と前記流体通路４との間において環状の第１接合端部５が形成され、この第１接合端部５の内周面の先端部に先拡がりテーパ状のテーパ内周面５ａが形成されるとともに、
前記環状突起８により構成される前記第２流体給排口部２Ａ又は第１流体給排口部１Ａには、前記環状突起８と前記流体通路４との間において環状の第２接合端部７が形成され、この第２接合端部７の外周面の先端部に、先窄まりテーパ状で前記テーパ内周面５ａに当接するテーパ外周面７ａが形成され、
前記接合状態においては前記テーパ内周面５ａと前記テーパ外周面７ａとが圧接されるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、前記維持手段Ｍは、前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとを引寄せて前記接合状態を得るための引寄せ機能を発揮するものに構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、前記維持手段Ｍが、前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａのいずれか一方の外周部に形成された雄ネジ部１ｎに螺合自在な雌ネジ部２１ｎを備えた筒状ナット２１と、前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａのいずれか他方の端部に形成された外向きフランジ２ｂに前記流体通路４の軸心方向で干渉するよう前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａのいずれか他方の前記外向きフランジ２ｂに続く管状部２ａに外嵌される割型リング２５とから成り、
前記筒状ナット２１の一端部には、前記外向きフランジ２ｂの通過は許容し、かつ、前記割型リング２５とは前記軸心方向で干渉する開口部２４ａを有する内向きフランジ２４が形成されており、
前記筒状ナット２１の前記雄ネジ部１ｎへの締付け操作によって、前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとが互いに引寄せられるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項４に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、下記（イ）、（ロ）のうちの少なくとも一方の構成を備えていることを特徴とするものである。
（イ）前記筒状ナット２１の、前記内向きフランジ２４に隣接する割型リング内嵌部分の内周面部２１ｍが、前記管状の流体通路４と同心にフラットな内周面に形成され、かつ、その内周面部２１ｍの内径と、断面矩形に形成された前記割型リング２５の外径とがほぼ同一径に形成されている。
（ロ）前記割型リング２５の外嵌された前記管状部２ａの外径部２ｋが、前記管状の流体通路４と同心にフラットな外周面に形成され、かつ、その外径部２ｋの外径と、前記割型リング２５の内径とがほぼ同一径に形成されている。

請求項６に係る発明は、請求項３に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、前記維持手段Ｍが、前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとの少なくともいずれか一方の端部に形成された外向きフランジ２Ａと、この外向きフランジ２Ａに形成される貫通孔２ｈと、この貫通孔２ｈを通して前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとのいずれか他方に設けられたナット部４２に螺着されるボルト４１とを有して構成されており、
前記ボルト４１を前記ナット部４２に螺着させて締付けることにより、前記第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとが互いに引寄せられるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６の何れか一項に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造において、前記第１及び第２流体給排口部１Ａ，２Ａがフッ素樹脂によって形成されていることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、集積パネルの第１流体給排口部と流体デバイスの第２流体給排口部とにより、環状溝と環状突起とが各流体通路の軸心方向に沿って嵌め込まれることによる嵌合シール部が形成されるから、この嵌合シール部の存在により、両流体給排口部どうしを互いに強く押し合わなくても優れたシール作用が発揮されるようになる。従って、両流体給排口部どうしを接合状態に維持するための維持手段は、各流体給排口部どうしを嵌合させるにあたり、従来のような高い圧力で押し付けあう必要はなく、接合状態を維持するに足りる程度の押し付け力が生じるようにすれば足りるとともに、強い締付けによる各流体給排口部の変形も生じないので、各流体給排口部の流体通路どうしが凹凸なく一定の径のものとして、液溜りが生じないようにすることも可能になる。その結果、環状溝と環状突起とを径方向に圧接する構造により、維持手段の経時変化に伴うトルクダウンが少なくなって、増し締めが不要或いは殆ど行わなくても良いものとなり、長期に亘って良好なシール性能が維持できるとともに、組付け作業性が改善され、かつ、ガスケットが無い分のコストダウンも図れる集積パネルと流体デバイスとの接続構造を提供することができる。

第１、２流体給排口部に振り分けられて形成された環状溝と環状突起とが互いに嵌り合って嵌合シール部を形成するので、第１、２流体給排口部間からの液漏れを阻止できて優れたシール性を得ることが可能になる。例えば、半導体製造設備における洗浄装置の配管系統にこのような接続構造を用いれば、良好なシール性を確保し得ながら装置の占有面積を減少できてコスト上有利であるとともに、大流路が確保されることによって循環流量を多くし、薬液の高純度化を高めて歩留まり向上に寄与できるという効果を奏する。そして、維持手段によって両流体給排口部どうしは互いに接近すべく引寄せられた接近状態を維持できるので、集積パネルと流体デバイスとが液漏れなく良好なシール性を確保し得る状態を長期に亘って維持可能となり、信頼性に優れる集積パネルと流体デバイスとの接続構造を提供することができる。

請求項２の発明によれば、嵌合シール部が形成される接合状態においては、第１流体給排口部と第２流体給排口部とのいずれか一方の環状溝と、いずれか他方の環状突起との嵌合部分の内径側に、第１接合端部５のテーパ内周面と第２接合端部のテーパ外周面とが圧接される構成が存在しており、それによってよりシール性に優れるとともに液溜り箇所がなく高純度化が促進できるシール部が構成されるに加えて、次のような効果を得ることができる。即ち、詳しくは実施例において述べるが、環状溝の内径側部分の剛性が不足するような場合には、環状突起の環状溝への嵌合に伴い、環状突起状の第１接合端部５が内径側に傾き変形するおそれがある。しかしながら、その傾き変形しようとする第１接合端部を内径側から第２接合端部が支える構成となっており、第１接合端部の剛性不足を補ってその内径側への傾き変形を阻止でき、それによって液溜りの生じない流体通路を確保することができる。

請求項３の発明によれば、維持手段は第１流体給排口部と第２流体給排口部との接合状態を維持するだけでなく、第１流体給排口部と第２流体給排口部とを引寄せて接合状態を得るための引寄せ機能も発揮できるので、他に引寄せ手段を用意する必要が無くなり、全体としての組付け手間の省略化やコストダウンが可能となる利点がある。

請求項４の発明によれば、いずれか一方の流体給排口部の外向きフランジに割型リングを介して係合されている筒状ナットを、いずれか他方の流体給排口部の雄ネジに螺進させるだけの簡単な操作により、環状突起と環状溝とを嵌合させて第１，２流体給排口部どうしを、つまりは集積パネルと流体デバイスとをシール状態で連通接続することができる。そして、筒状ナットの螺進を止めるだけで、その接合状態を維持することができる便利で扱い易い引き寄せ機能付きの維持手段が、コンパクトで場所を取らない合理的なものとして得られる。

また、筒状ナットはいずれか一方の流体給排口部に外嵌装着及び離脱が自在であり、外嵌装着状態では割型リングを介していずれか一方の流体給排口部に軸方向で干渉するから、筒状ナットによる第１，２流体給排口部どうしの接続を可能にしながら、割型リング及び筒状ナットをいずれか他方の流体給排口部に後付け装着することが自在である。加えて、少ない部品数で、かつ、少ない部品種として経済的、合理的なものとしながら筒状ナットの締付け力を確実にいずれか他方の流体給排口部に伝達することができる。従って、いずれか他方の流体給排口部の製造時に筒状ナットをその管状部に外嵌装着させておく、という難しい製造手段を採ることなく、筒状ナットを用いて集積パネルと流体デバイスとの接続操作が簡単で便利に行える。

請求項５の発明によれば、（イ）筒状ナットの内径部の内奥部における内向きフランジに隣接する部分が管状の流体通路と同心にフラットな内周面部に形成され、かつ、その内周面部の内径と、断面矩形に形成された割型リングの外径とがほぼ同一径に形成される構成と、（ロ）割型リングの外嵌された管状部の外径部が、管状部の流体通路と同心にフラットな外周面に形成され、かつ、その外径部の外径と、割型リングの内径とがほぼ同一径に形成される構成との少なくとも一方を有するから、筒状ナットを螺進させた際に割型リングが傾いて抉るような状態になったり、外向きフランジに筒状ナットの螺進による軸心方向の押圧力がうまく伝わらなかったりする、という不具合を軽減することができ、外向きフランジを効果的に押圧できて、両流体給排口部どうしを互いに接近する方向に良好に引寄せることができる利点が得られる。特に、構成（イ）、（ロ）の双方を備えれば上記不具合を防止する上記作用効果がより強化されるようになる。

請求項６の発明によれば、両流体給排口部に形成された孔を通すことで、それら両流体給排口部どうしに亘って挿通されるボルト及びナット部を設けるだけの簡単な手段で引寄せ機能付きの維持手段を構成することができる。つまり、構造簡単で廉価な維持手段としながら種々の利点を有する集積パネルと流体デバイスとの接続構造を得ることができる。

請求項７の発明によれば、両流体給排口部が耐薬品性及び耐熱性に優れた特性を有するフッ素系樹脂で形成されているので、流体が薬液であるとか化学液体であっても、或いは高温流体であっても嵌合シール部の構造部分が変形して漏れ易くなることがなく、良好なシール性が維持し得る集積パネルと流体デバイスとの接続構造を提供することができる。尚、フッ素系樹脂は、水素原子の一個以上をフッ素で置換したエチレンおよびその誘導体の重合によって得られる樹脂状物質であり、高温にも安定で、撥水性に優れる。また摩擦係数が小さく、耐薬品性もきわめて高く、電気絶縁性も高い点で好ましい。

以下、本発明による集積パネルと流体デバイスとの接続構造の好適な実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１〜図４は、実施例１による集積パネルとバルブとの接続構造等を示す図であり、図５，６は、実施例２による集積パネルとフランジ配管との接続構造等を示す図である。また、図７，８は、実施例３による集積パネルとフランジ配管との接続構造等を示す図である。

〔実施例１〕
実施例１による集積パネルと流体デバイスとの接続構造は、図１に示すように、集積パネル１と手動式ストップバルブ（流体デバイスの一例）２との接続部に構成されている。即ち、軸心Ｐを有する管状の流体通路４が開口する第１流体給排口部１Ａを備えた集積パネル１の第１流体給排口部１Ａと、軸心Ｐを有する管状の流体通路４が開口する第２流体給排口部２Ａを備えた手動式ストップバルブ２の第２流体給排口部２Ａとを、それぞれの流体通路４，４どうしをシールする状態でダイレクトに連通接続する接続構造である。

種々の流体デバイスが接続されるターミナル的な部材である集積パネル１は、図１、図２に示すように、ＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂製のパネル材（又はブロック材）１Ｈの内部に種々の流体通路（図示省略）が形成されているものであり、そのうちの一つが側面１ａに開口する横向きの流体通路４である。また、手動式ストップバルブ２は、図１、図２に示すように、バルブ本体２ｈと、回動操作部２Ｋと、供給側（ＩＮ側）と排出（ＯＵＴ側）との一対の流体給排口部２Ａ，２Ｂ等を有して構成された公知のものである。第２流体給排口部２Ａは、管状部２ａと、その先端に形成されるフランジ部２ｂとを有して形成されている。

実施例１においては、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとは互いに共通の軸心Ｐを有しており、図２に示すように、第１流体給排口部１Ａには、その端面に開口する流体通路４の外径側部分に形成された環状溝６を有する第１シール端部ｔ１が構成されている。第２流体給排口部２Ａには、その端面に開口する流体通路４の外径側部分に、環状溝６に嵌合するよう突出形成された環状突起８を有する第２シール端部ｔ２が構成されている。第１流体給排口部１Ａの流体通路４の径ｄ１と、第２流体給排口部２Ａの流体通路４の径ｄ２とは互いに同じ径（ｄ１＝ｄ２）に形成されている。そして、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとに亘って、環状溝６と環状突起８とが互いに嵌め合わされて嵌合シール部３を形成するよう、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとを互いに引寄せるとともに、この引寄せ状態を維持する引寄せ手段機能付の維持手段Ｍを備えている。

集積パネル１の第１シール端部ｔ１は、第１流体給排口部１Ａの端面における流体通路４の外径側部分に、流体通路４と同心で、かつ、軸心Ｐ方向に開放される状態で形状された環状溝６により構成される。また第１シール端部ｔ１は、環状溝６の内周面６ａと流体通路４との間に形成される環状の突起である第１接合端部５を有しており、その先端内周側には先拡がりテーパ状のテーパ内周面５ａが形成されている。環状溝６は、流体通路４から外径側に比較的近い位置において流体通路４の軸心Ｐ方向に深い断面矩形を呈する形状に形成されており、その内周面６ａは第１接合端部５の外周面を兼ねている。

手動式ストップバルブ２の第２シール端部ｔ２は、第２流体給排口部２Ａの端面における流体通路４の外径側部分に、流体通路４と同心で、かつ、環状溝６に圧入嵌合するよう一体に突出形成された環状突起８により構成される。また第２シール端部ｔ２は、環状突起８と流体通路４との間に形成される環状の第２接合端部７を有しており、その先端外周面には、テーパ内周面５ａに当接する先窄まりテーパ状のテーパ外周面７ａが形成されている。環状突起８は、流体通路４の軸心Ｐ方向に長い断面矩形を呈する形状に形成されており、その突出長さは環状溝６の深さよりも若干短い寸法に設定されている。第２接合端部７と環状突起８との間は、軸心Ｐ方向において先拡がりする環状の谷部分となっており、この谷部分に第１接合端部５の先端部が嵌り込み自在に構成されている。

図２、図４に示すように、環状突起８の自由状態における厚み、即ち径方向寸法が環状溝６の自由状態における溝幅、即ち径方向寸法を上回る値に設定されており、維持手段Ｍによって環状溝６と環状突起８とが互いに嵌合して形成される嵌合シール部３は、環状溝６の内周面６ａ及び外周面６ｂの双方と環状突起８とが径方向で圧接される一次及び二次シール部Ｓ１，Ｓ２により構成される。この場合、嵌合シール部３としては、一次及び二次シール部Ｓ１，Ｓ２の両方が形成されることがシール性を高める点で好ましいが、一次シール部Ｓ１のみ、又は二次シール部Ｓ２のみが形成されるものでも良い。

維持手段Ｍによって両流体給排口部１Ａ，２Ａが互いに接近する方向に引寄せられて行くと、まず、環状溝６と環状突起８とが嵌合し、その大部分が嵌合してからテーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとが当接するようになる。そして、これらテーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとが強く圧接して、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとの接近移動が止まった状態では、環状溝６と環状突起８との軸心Ｐ方向の間、及び第１流体給排口部１Ａの端面の環状溝６より外径側の部分である第１外端面１ｇと、第２流体給排口部２Ａの端面の環状突起８より外径側の部分である第２外端面２ｇとの軸心Ｐ方向の間の夫々には、それぞれ間隙が存在するように設定されている。これにより、環状溝６と環状突起８との嵌合による嵌合シール部３の一次及び二次シール部Ｓ１，Ｓ２の有効なシール機能が得られるとともに、テーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとの圧接によって形成される三次シール部Ｓ３により、互いに同径の両流体通路４，４間に液溜り無くクリーンな状態で液体を流すことができる。

維持手段Ｍの具体例としては、例えば、図２及び図３に示すように、集積パネル１の第１流体給排口部１Ａの外周部に形成された雄ネジ１ｎに螺合自在な雌ネジ２１ｎを備えた筒状ナット２１と、手動式ストップバルブ２のフランジ状の第２流体給排口部２Ａにこれの軸心Ｐ方向で干渉する二つ割り、または三つ割り以上の割型リング２５とから構成される。割型リング２５が第２流体給排口部２Ａの管状部２ａに外嵌装備され、かつ、筒状ナット２１に内嵌合されている状態として、筒状ナット２１を軸心方向に移動させてその雌ネジ２１ｎを雄ネジ１ｎに螺合させて締付け操作することにより、第１及び第２流体給排口部１Ａ，２Ａどうしを互いに接近する方向に引寄せ、かつ、その引寄せ状態を維持することができる。

筒状ナット２１の内向きフランジ２４の開口部２４ａは、フランジ部２ｂの通過を許容するに足りる最小限の内径寸法に設定されており、割型リング２５の外径は、筒状ナット２１に入り込み自在となるよう雌ネジ２１ｎ及びこれに連なる内径部２１ａの内径よりも若干小さい寸法に設定され、かつ、内径は、管状部２ａに外嵌自在となる最小限の寸法に設定されている。

また、図２における第２流体給排口部２Ａに示すように、割型リング２５の外嵌された管状部２ａの外径部２ｋが、流体通路４と同心にフラットな外周面に形成され、かつ、その外径部２ｋの外径と割型リング２５の内径とが、外径部２ｋの外径よりも割型リング２５の内径が大となる領域においてほぼ同一径に形成される構成とすればより好都合である。この構成を採れば、筒状ナット２３の締付け操作の際に割型リング２５と管状部２ａとが抉れたりすることなく円滑に相対移動でき、維持手段Ｍによる両流体給排口部１Ａ，２Ａの引寄せ移動を効率良く行う機能が促進される。

さらに、筒状ナット２１における雌ネジ２１ｎの内奥端と内向きフランジ２４との間に、割型リング２５に軸方向に摺動自在で、かつ割型リング２５の幅寸法をカバーする軸心Ｐ方向長さを有する内周面部２１ｍが、流体通路４と同心にフラットな状態に形成されている。即ち、筒状ナット２１の雌ネジ２１ｎと内向きフランジ２４との間における内径部２１ａが流体通路４と同心にフラットな内周面に形成され、かつ、その内径部２１ａの内径が、断面矩形に形成された割型リング２５の外径よりも極僅かに大きくした嵌め合い公差状態に精度良く寸法設定されることで内周面部２１ｍに仕上げられている。これにより、筒状ナット２１を螺進させた際に割型リング２５が傾いて抉るような状態になったり、筒状ナット２１の螺進による軸心Ｐ方向の押圧力がフランジ部２ｂにうまく伝わらなかったりする、という不都合が生じることが防止され、有効にフランジ部２ｂを押して、第１及び第２流体給排口部１Ａ，２Ａとを互いに接近する方向に円滑に引寄せることができる。

維持手段Ｍを用いて両流体給排口部１Ａ，２Ａを接続連結する操作手順は次のようである。まず、図３（ａ）に示すように、筒状ナット２１をフランジ部２ｂを通過させて第２流体給排口部２Ａの管状部２ａの外周に嵌装する。次いで、図３（ｂ）に示すように、割型リング２５を、フランジ部２ｂと筒状ナット２１の先端との間を通して管状部２ａに外嵌装備させる。次いで、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとを互いにあてがい、その状態で筒状ナット２１をスライド移動させてから第１流体給排口部１Ａの雄ネジ１ｎに螺着させて締付け操作［図３（ｃ）参照］することにより、図１や図２に示す接合状態が得られる。

前述したように、環状溝６の径方向寸法よりも環状突起８の径方向寸法を若干大きくして圧入状態で挿入させる構造にしておくと、内周面６ａ及び外周面６ｂと環状突起８とが径方向に強く圧接されて、極めて有効な一次シール部Ｓ１及び二次シール部Ｓ２が得られる。この場合、両流体給排口部１Ａ，２Ａの環状溝６の外径側部分には十分な厚み（径方向寸法）があり、それによって十分な剛性があるが、環状溝６の内径側部分は、厚みの薄い（径方向寸法の短い）第１接合端部５のみが存在し、剛性に富む状態ではない。そのため、環状突起８の環状溝６への圧入嵌合に伴い、第１接合端部５が内径側に傾き変形して、環状突起８と環状溝６との接触圧が下がるとか、部分的に流体通路４の径が縮小されるといった不都合の生じるおそれがある。

しかしながら、図２に示すように、第１接合端部５の内径側には、テーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとが圧接される状態で第２接合端部７が存在するので、その第２接合端部７の存在によって第１接合端部５の内径側への傾き変形（縮径変形）が阻止されるようになる利点がある。つまり、テーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとの圧接による三次シール部Ｓ３としての機能が得られるばかりでなく、第１接合端部５の剛性不足を補って、円管状の各流体通路４，４の径が変化しないように規制し、かつ、一次シール部Ｓ１と二次シール部Ｓ２の接触圧力の低下を防ぐことができ、流体の円滑な流れと優れたシール性能とを有効に発揮できるという効果が発揮される。

嵌合シール部３を形成する環状溝６と環状突起８との関係については前にも少し述べたが、図４に示すように、環状溝６の自由状態における径幅（溝幅）６ｗと環状突起８の自由状態における径幅（厚み）８ｗとが、６ｗ×（１．０５〜１．５）＝８ｗとなるように、環状溝６の径幅（溝幅）を環状突起８の径幅（厚み）よりも狭くして両者を圧入嵌合させて嵌合シール部３を形成することが好ましい。これにより、環状溝６と環状突起８との嵌合により形成される嵌合シール部３により液漏れのない極めて良好なシール性を発揮することが可能となる。また、前述したように、このシール接続状態においては、環状溝６と環状突起８との間に軸心Ｐ方向の隙間が形成されるよう、環状溝６の凹入深さを環状突起８の突出量よりもやや大きい値とすれば、テーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとが確実に押圧当接される点で好都合である。

テーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとの関係は、図４に示すように、両流体給排口部１Ａ，２Ａが軸心Ｐ方向の移動によって相対接近移動される場合には、第２接合端部７におけるテーパ外周面７ａの先端側から第１接合端部５のテーパ内周面５ａに当接するよう、テーパ内周面５ａの傾斜角度θに比べてテーパ外周面７ａの傾斜角度αの方を１〜３０度、好ましくは３〜１０度小さくする（１〜３０度＋α＝θ）のが良い。また、筒状ナット２２の締付け後もテーパ外周面７ａの先端部分以外はテーパ内周面５ａとの間に隙間を持たせて、テーパ外周面７ａの先端部分とテーパ内周面５ａとの面圧を高める三次シール部Ｓ３を形成することができて好ましい。

環状溝６は、図４に示すように、その開口側端部を、環状突起８が入り易くなるように、先拡がりする状態に傾斜させたテーパ面６ｃに形成しても良い。環状突起８の先端角部８ａを、図４に示すように、環状溝６に入り易くするために、面取り加工等によって斜めにカットした形状としても良い。環状突起８とシール端部７との間の隅角部ｓが、図４に示すように、滑らかに形状変化するよう曲面処理が行われたものとしても良い。また、シール端部７の先端部分７ｂを、図４に示すように、ピン角とならないよう面取りされた形状としても良い。なお、筒状ナット２２、割型リング２５はＰＦＡやＰＴＦＥ等のフッ素樹脂製の他、金属やアルミ合金等の非鉄金属等種々の材質が可能である。

ところで、図２における第２流体給排口部２Ａに示すように、割型リング２５の外嵌された管状部２ａの外径部２ｋが、管状の流体通路４と同心にフラットな外周面に形成され、かつ、その外径部２ｋの外径と割型リング２５の内径とが、外径部２ｋの外径よりも割型リング２５の内径が大となる領域においてほぼ同一径に形成される構成とすればより好都合である。この構成を採れば、筒状ナット２１の締付け操作の際に割型リング２５と管状部２ａとが抉れたりすることなく円滑に相対移動でき、維持手段Ｍによる両流体給排口部１Ａ，２Ａの引寄せ移動を効率良く行う機能が促進される。

〔実施例２〕
実施例２による集積パネルと流体デバイスとの接続構造は、図５、図６に示すように、集積パネル１とフランジ配管２との接続構造である。つまり、フッ素樹脂製の集積パネル１の第１流体給排口部１Ａと、フッ素樹脂製のフランジ配管２の第２流体給排口部２Ａとを、それぞれの流体通路４，４どうしをシールする状態で連通接続する構成である。フランジ配管２は、管状部２Ｂと、これの端部であるフランジ部２Ａとで構成されており、フランジ部２Ａが第２流体給排口部２Ａとして機能する。そして、両流体給排口部１Ａ，２Ａに跨って構成される維持手段Ｍの機能により、集積パネル１の側面で成る第１流体給排口部１Ａに形成された第１シール端部ｔ１と、フランジ配管２のフランジ部２Ａに形成された第２シール端部ｔ２とが嵌め合わされて嵌合シール部３が形成され、かつ、その嵌合シール部３が形成された接合状態が維持されるように構成されている。

集積パネル１の第１シール端部ｔ１、及びフランジ配管２の第２シール端部ｔ２は、図４等に示す実施例１のものと同じであり、その接続部の構造も図２に示す実施例１のものと同じに付き、その接続構造部分の説明は割愛する。但し、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとを互いに引寄せ、かつ、その引き寄せ状態を維持する引き寄せ機能付き維持手段Ｍは、実施例１のものと異なる。

この場合の維持手段Ｍは、図５及び図６に示すように、集積パネル１を横方向に貫通する状態に形成された段付き孔１Ｈと、フランジ配管２のフランジ部２Ａに形成された貫通孔２ｈと、これら段付き孔１Ｈと貫通孔２ｈとに亘って軸心Ｐ方向に沿う状態で挿通されたボルト４１及びナット（ナット部の一例）４２とを有して構成されている。段付き孔１Ｈは、ボルト４１の軸部分４１ａ挿通する小孔部３１、ナット４２の回し工具の入る程度の径に設定された大孔部３２、及びこれら小孔部３１と大孔部３２との境目である段差面３３とを有して構成されている。尚、ナット部４２としては、集積パネル１自体に形成された雌ネジでも良い。

この維持手段Ｍを構成するボルト４１及びナット４２は、軸心Ｐに関する周囲の複数箇所（例：３箇所）に均等角度毎に配備されており、第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとを互いに接近する方向に引寄せ自在に、かつ、引寄せ状態を維持自在である。つまり、ボルト４１・ナット４２の締付け操作により、集積パネル２とフランジ配管２とを互いに接近移動させて、第１シール端部ｔ１の環状溝６と第２シール端部ｔ２の環状突起８とが圧入嵌合することによる嵌合シール部３、並びに第１接合端部５のテーパ内周面５ａと第２接合端部７のテーパ外周面７ａとが圧接する状態がもたらされる。これにより、環状溝６と環状突起８との圧入嵌合による一次及び二次シール部Ｓ１，Ｓ２、及びテーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとの圧接による三次シール部Ｓ３が形成されるとともに、そのシール接続状態の維持が行える。

〔実施例３〕
実施例３による集積パネルと流体デバイスとの接続構造は、図７に示すように、集積パネルとフランジ配管２との接続構造である。実施例１，２による接続構造では、第１シール端部ｔ１に環状溝６を、かつ、第２シール端部ｔ２に環状突起８を形成する構成であるが、実施例３においてはそれとは反対に、第１シール端部ｔ１に環状突起８を、かつ、第２シール端部ｔ２に環状溝６を形成する構成である。この場合、集積パネル１の第１流体給排口部１Ａは、第１管状部１ａとその先端の第１フランジ部１ｂとから構成されており、フランジ部１ｂの先端面に第１シール端部ｔ１が形成されるとともに、フランジ配管２は、第２管状部２Ｂと、その先端に形成される第２フランジ部２Ａ、即ち第２流体給排口部２Ａとを有して構成される。

すなわち、この実施例３による接続構造では、フランジ配管２の第２流体給排口部２Ａに形成される第２シール端部ｔ２は、第２流体給排口部２Ａの端面における流体通路４の開口端部の外径側部分に、流体通路４と同心で、かつ軸心Ｐ方向に開放される状態に形成される環状溝６により構成される。この第２シール端部ｔ２は、環状溝６の内周面６ａと流体通路４との間に形成される環状の第１接合端部５を有しており、その先端部の内周側には先拡がりテーパ状のテーパ内周面５ａが形成されている。なお、環状溝６は、流体通路４から外径側に比較的近い位置において、流体通路４の軸心Ｐ方向に深い断面矩形を呈する形状に形成されており、その内周面６ａは第１接合端部５の外周面を兼ねている。

一方、集積パネル１の第１フランジ配管１Ａにおける第１フランジ部１ｂに形成される第１シール端部ｔ１は、第１フランジ部１ｂの端面における円管状の流体通路４の開口端部の外径側部分に、流体通路４と同心に、かつ、環状溝６に圧入嵌合するよう一体に突出形成される環状突起８により構成される。この第１シール端部ｔ１は、環状突起８と流体通路４との間に形成される環状の第２接合端部７を有しており、その先端部の外周側には、テーパ内周面５ａに当接する先窄まりテーパ状のテーパ外周面７ａが形成されている。なお、環状突起８は、流体通路４の軸心Ｐ方向に長い断面矩形を呈する形状に形成されており、その突出長さは環状溝６の深さよりも若干短い寸法に設定されている。第２接合端部７と環状突起８との間は、先拡がりする環状の谷部分となっており、この谷部分に第１接合端部５が嵌り込み自在に構成されている。

また、第２シール端部ｔ２を構成する環状溝６に、これよりも径方向寸法の大なる環状突起８を圧入嵌合させたシール接続状態において有効な一次及び二次シール部Ｓ１，Ｓ２の機能を得るべく、環状溝６の外径側には、径方向寸法を十分に大きくして剛性を持たせた環状の外周突起部１９が形成されている。そして、第１シール端部ｔ１を構成する環状突起８の外径側には、軸心Ｐ方向に隙間を伴って外周突起部１９を嵌合させるための環状径大溝２０が形成されている。また、外周突起部１９の外径側には、外周突起部１９に対して軸心Ｐ方向及び径方向に隙間を有した状態で第１フランジ部１ｂの第１外径部分１ｇが回り込むようにしてある。

本構造においても、環状溝６の内側周面６ａと環状突起８との圧接による一次シール部Ｓ１、及び環状溝６の外側周面と環状突起８との圧接による二次シール部Ｓ２が形成されるとともに、第１接合端部５のテーパ内周面５ａと第２接合端部７のテーパ外周面７ａとが圧接することによる三次シール部Ｓ３が形成される接合状態が得られる。つまり、テーパ内周面５ａとテーパ外周面７ａとが確実に接触するように、環状溝６と環状突起８との間、外周突起部１９と環状径大溝２０との間、及び第２流体給排口部２Ａの第２外径部分２ｇと第１外径部分１ｇとの間における夫々の軸心Ｐ方向には隙間が生じるように設定されている。実施例３による接続構造に用いられる維持手段Ｍは、第１，２流体給排口部１Ａ，２Ａどうしを互いに接近する方向に引寄せ自在に、かつ、引寄せ状態を維持自に構成されており、その構造を次に説明する。

実施例３に用いられる維持手段Ｍは、図７，８に示すように、二組の割型リング３５，２５と一対の筒状ナット２２，２３との計四個の部品から構成されている。第１流体給排口部１Ａに外嵌される第１割型リング３５は、第１フランジ部１ｂより大なる外径を有するとともに流体通路４の軸心Ｐ方向で第１フランジ部１ｂに干渉するように寸法設定されて、第１管状部１ａに外嵌自在なものであり、二つ割り、または三つ割り以上の割型リングに構成されている。第１の筒状ナット２２は、第１フランジ部１ｂの通過は許容し、かつ、第１割型リング３５とは軸心Ｐ方向で干渉する開口部２４ａを有する内向きフランジ２４が一端部に形成され、かつ、他端部の外周に雄ネジ部２２ｎが形成された略筒状部材に構成されている。

フランジ配管２に外嵌装備される第２割型リング２５は、第２フランジ部２Ａより大なる外径を有し、かつ、軸心Ｐ方向で第２フランジ部２Ａに干渉するよう寸法設定されて、第２管状部２Ｂに外嵌自在なものであり、二つ割り、または三つ割り以上の割型リングに構成されている。本実施例においては、第２割型リング２５の外径と第１割型リング３５の外径とは互いに同じであるが、互いに異なっても可である。第２の筒状ナット２３は、第２フランジ部２Ａの通過は許容し、かつ、第２割型リング２５とは軸心Ｐ方向で干渉する開口部２４ａを有する内向きフランジ２４が一端部に形成され、かつ、他端部の内周には雄ネジ部２２ｎに螺合自在な雌ネジ部２３ｎが形成された略筒状部材に構成されている。つまり、第２の筒状ナット２３の径は第１の筒状ナット２２の径よりも大径である。そして、雄ネジ部２２ｎと雌ネジ部２３ｎとを螺合させての両筒状ナット２２，２３どうしの締付け操作によって、第１フランジ部１ｂと第２フランジ部２Ａとが、即ち第１流体給排口部１Ａと第２流体給排口部２Ａとが互いに接近する方向に引寄せられ、かつ、その引寄せ状態が維持可能に構成されている。

各筒状ナット２２，２３の内向きフランジ２４の開口部２４ａは、各フランジ部１ｂ，２Ａの通過を許容するに足りる最小限の内径寸法に設定されている。各割型リング３５，２５の外径は、第１の筒状ナット２２の内径部２２ａに入り込み自在となるよう、この内径部２２ａの内径よりも若干小さい寸法に設定され、かつ、内径は、各管状部１ａ，２Ｂに外嵌自在となる最小限の寸法に設定されている。第２の筒状ナット２３における内向きフランジ２４に隣接する部分には、第２割型リング２５を密に内嵌するために雌ネジ部２３ｎ及びこれに連なる内径部２３ａよりも径の小なる内周面部２３ｍが形成されている。

第１の筒状ナット２２の内径部２２ａにおける内向きフランジ２４に隣接する部分には、第１割型リング３５に軸方向に摺動自在で、かつ、第１割型リング３５の幅寸法をカバーする軸心Ｐ方向長さを有する内周面部２２ｍが、流体通路４と同心にフラットな内周面に形成されている。また、前述した第２の筒状ナット２３の内周面部２３ｍも、流体通路４と同心にフラットな内周面に形成されている。即ち、第１の筒状ナット２２の内径部２２ａの内奥部である内周面部２２ｍが流体通路４と同心にフラットな内周面に形成され、かつ、その内周面部２２ｍの内径が、断面矩形に形成された第１割型リング３５の外径よりも極僅かに大きくした嵌め合い公差状態に寸法設定される一方、第２の筒状ナット２３の内周面部２３ｍが流体通路４と同心にフラットな外周面に形成され、かつ、その内周面部２３ｍの内径が、断面矩形に形成された第１割型リング３５の外径よりも極僅かに大きくした嵌め合い公差状態に寸法設定されている。尚、各割型リング３５，２５の内径は、各フランジ部１ｂ，２Ａと面当接するよう、各々の管状部１ａ，２Ｂにおける各フランジ部１ｂ，２Ａの付根の径とほぼ同じ径に設定されている。

これにより、第１及び第２の筒状ナット２２，２３どうしを螺着させて各筒状ナット２２，２３を螺進させた際に各割型リング３５，２５が傾いて抉るような状態になったり、各フランジ部１ｂ，２Ａに第１及び第２の筒状ナット２２，２３の螺進による軸心Ｐ方向の押圧力がうまく伝わらなかったりする、という不都合が生じることが防止され、有効に各フランジ部１ｂ，２Ａを押して、両フランジ部１ｂ，２Ａを互いに接近する方向に良好に引寄せることができるように構成されている。つまり、筒状ナット２２，２３の内向きフランジ２４に隣接する割型リング内嵌部分の内周面部２２ｍ，２３ｍが、管状の流体通路４と同心にフラットな内周面に形成され、かつ、その内周面部２２ｍ，２３ｍの内径と、断面矩形に形成された割型リング３５，２５の外径とが、内周面部２２ｍ，２３ｍの内径が割型リング３５，２５の外径よりも大となる領域においてほぼ同一径に形成されている。

維持手段Ｍを用いて両流体給排口部１Ａ，２Ａどうしを接続連結する操作手順は次のようである。先ず、図８（ａ）に示すように、第１の筒状ナット２２を、第１フランジ部１ｂの外径側を通過させて第１流体給排口部１Ａの第１管状部１ａの外周に嵌装し、かつ、第２の筒状ナット２３を、第２フランジ部２Ａの外径側を通過させてフランジ配管２の第２管状部２Ｂの外周に嵌装する。各筒状ナット２２，２３は、夫々第１、第２フランジ部１ｂ，２Ａを通過できるものであるから、これら集積パネル１及びフランジ配管２が、それらの他端が他の流体デバイス等に既に接続されている場合でも、問題なくフランジ部１ｂ，２Ａ側の端部から各管状部１ａ，２Ｂに外嵌させることができる。なお、各筒状ナット２２，２３の内向きフランジ側端に、スパナ工具等で回動操作するための六角部又は二面幅部を形成しておけば、締付け及び分解操作上で好都合である。

次いで、図８（ｂ）に示すように、第１割型リング３５を、第１フランジ１ｂと第１の筒状ナット２２の先端との間を通して、第１フランジ部１ｂの側面に当接する状態で第１流体給排口部１Ａの第１管状部１ａの外周に嵌装し、かつ、第２割型リング２５を、第２フランジ２Ｂと第２の筒状ナット２３の先端との間を通して、第２フランジ部２Ｂの側面に当接する状態で第２フランジ配管２の第２管状部２Ａの外周に嵌装させる。次いで、両フランジ部１ｂ，２Ａどうしをあてがい、その状態で第１の筒状ナット２２と第２の筒状ナット２３とを螺着させての締付け操作［図８（ｃ）参照］を行うことにより、図７に示す接合状態が得られる。

集積パネルとバルブとの接続部を示す全体概略図（実施例１） 図１の接続部の詳細構造を示す要部の断面図 （ａ）〜（ｃ）は図１の接続構造の接続手順を示す説明図 図２の接続構造の嵌合シール部の種々の別形状を示す要部の断面図 集積パネルとフランジ配管との接続部を示す全体概略図（実施例２） 図５の接続部の詳細構造を示す要部の断面図 集積パネルとフランジ配管との別接続構造を示す要部の断面図（実施例３） （ａ）〜（ｃ）は図７の接続構造の接続手順を示す説明図

符号の説明

１ 集積パネル
１Ａ 第１流体給排口部
１ｎ 雄ネジ部
２ 流体デバイス
２Ａ 第２流体給排口部、外向きフランジ
２ａ 管状部
２ｂ 外向きフランジ
２ｈ 貫通孔
２ｋ 外径部
３ 嵌合シール部
４ 流体通路
５ 第１接合端部
５ａ テーパ内周面
６ 環状溝
７ 第２接合端部
７ａ テーパ外周面
８ 環状突起
２１ 筒状ナット
２１ｎ 雌ネジ部
２１ｍ 内周面部
２４ 内向きフランジ
２４ａ 開口部
２５ 割型リング
４１ ボルト
４２ ナット部
Ｍ 維持手段

Claims (7)

1. 管状の流体通路が開口する第１流体給排口部を備えた集積パネルの前記第１流体給排口部と、管状の流体通路が開口する第２流体給排口部を備えた流体デバイスの前記第２流体給排口部とを、前記流体通路どうしをシールする状態で連通接続するにあたり、
   前記第１流体給排口部及び前記第２流体給排口部の各端面には、前記各流体通路が互いに正対する状態で開口され、前記第１流体給排口部と前記第２流体給排口部のいずれか一方には、その端面における前記流体通路の外径側部分に環状溝が形成され、前記第１流体給排口部と前記第２流体給排口部のいずれか他方には、その端面における前記流体通路の外径側部分に前記環状溝に嵌合する環状突起が形成され、
   前記第１流体給排口部と第２流体給排口部とが互いに引寄せられて、前記環状溝と前記環状突起とが嵌め合わされて嵌合シール部が形成された接合状態を維持する維持手段が装備されるとともに、前記第１及び第２流体給排口部が可撓性を有する合成樹脂材で形成されている集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
2. 前記環状溝により構成される前記第１流体給排口部又は第２流体給排口部には、前記環状溝と前記流体通路との間において環状の第１接合端部が形成され、この第１接合端部の内周面の先端部に先拡がりテーパ状のテーパ内周面が形成されるとともに、
   前記環状突起により構成される前記第２流体給排口部又は第１流体給排口部には、前記環状突起と前記流体通路との間において環状の第２接合端部が形成され、この第２接合端部の外周面の先端部に、先窄まりテーパ状で前記テーパ内周面に当接するテーパ外周面が形成され、
   前記接合状態においては前記テーパ内周面と前記テーパ外周面とが圧接されるように構成されている請求項１に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
3. 前記維持手段は、前記第１流体給排口部と第２流体給排口部とを引寄せて前記接合状態を得るための引寄せ機能を発揮するものに構成されている請求項１又は２に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
4. 前記維持手段が、前記第１流体給排口部と第２流体給排口部のいずれか一方の外周部に形成された雄ネジ部に螺合自在な雌ネジ部を備えた筒状ナットと、前記第１流体給排口部と第２流体給排口部のいずれか他方の端部に形成された外向きフランジに前記流体通路の軸心方向で干渉するよう前記第１流体給排口部と第２流体給排口部のいずれか他方の前記外向きフランジに続く管状部に外嵌される割型リングとから成り、
   前記筒状ナットの一端部には、前記外向きフランジの通過は許容し、かつ、前記割型リングとは前記軸心方向で干渉する開口部を有する内向きフランジが形成されており、
   前記筒状ナットの前記雄ネジ部への締付け操作によって、前記第１流体給排口部と第２流体給排口部とが互いに引寄せられるように構成されている請求項３に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
5. 下記（イ）、（ロ）のうちの少なくとも一方の構成を備えている請求項４に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
   （イ）前記筒状ナットの、前記内向きフランジに隣接する割型リング内嵌部分の内周面部が、前記管状の流体通路と同心にフラットな内周面に形成され、かつ、その内周面部の内径と、断面矩形に形成された前記割型リングの外径とがほぼ同一径に形成されている。
   （ロ）前記割型リングの外嵌された前記管状部の外径部が、前記管状の流体通路と同心にフラットな外周面に形成され、かつ、その外径部の外径と、前記割型リングの内径とがほぼ同一径に形成されている。
6. 前記維持手段が、前記第１流体給排口部と第２流体給排口部との少なくともいずれか一方の端部に形成された外向きフランジと、この外向きフランジに形成される貫通孔と、この貫通孔を通して前記第１流体給排口部と第２流体給排口部とのいずれか他方に設けられたナット部に螺着されるボルトとを有して構成されており、
   前記ボルトを前記ナット部に螺着させて締付けることにより、前記第１流体給排口部と第２流体給排口部とが互いに引寄せられるように構成されている請求項３に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
7. 前記第１及び第２流体給排口部がフッ素樹脂によって形成されている請求項１〜６の何れか一項に記載の集積パネルと流体デバイスとの接続構造。
   

Images