JP4680910B2 - シール構造、流体機器、集積弁及びシール部材 - Google Patents

Description

本発明は、半導体薬液などの液体を流す流路上の接続部においてシール部材を挟み込でシールするシール構造に関し、特にそのシール部材によってできる液体の滞留部分をなくしたシール構造に関する。

半導体製造装置などでは弁の集積化のため、例えば図２５に示すように、流路が形成された流路ブロック１１０１上に、上流側からポンプ上流バルブ、洗浄用液体ストップバルブ、ポンプ、ポンプ下流バルブ、フィルタ、フィルタの気泡抜き用バルブなどの流体機器１１０２を搭載した集積弁１００１が構成される。そうした集積弁１００１を構成するために、流体機器１１０２を搭載する場合には、図２６に示すように、流路１１１１，１１１２同士の接続部分には液漏れを防止するためのＯリング１１０３などのシール部材が入れられている。図２７は、図２６に破線Ｄ部分で囲んだシール部分を示した拡大図断面である。
流路ブロック１１０１と流体機器１１０２のボディ１１２１には流路１１１１，１１１２が形成され、両流路同士が接続される流路接続部分にはＯリング１１０３を装填するためのスペースをもったシール保持部１１３０が形成され、流体機器１１０２を流路ブロック１１０１に連結する場合にはそこにＯリング１１０３が挟み込まれる。Ｏリング１１０３はゴム材によって形成されたものであり、その形状は図２７に破線で示すように円形であるが図示するように押し潰されて変形し、流路ブロック１１０１と流体機器１１０２のボディ１１２１に密着する。そのため、流路の接続部分が気密にシールされて流れる液体が漏れ出ないようになる。
米国特許第５５０５４６４号明細書

しかしながら、単にＯリング１１０３を挟み込んだだけでは図２７に示すように流路ブロック１１０１や流体機器１１０２のボディ１１２１とＯリング１１０３との間に入り込んだ空間ができてしまい、そこが液体の流れを滞らせる滞留部１１５０となってしまう。そして、流路中にこうした滞留部１１５０ができると、例えばレジスト液を流した場合に液が滞留部１１５０に堆積してしまい、更にそのまま固着してしまう問題があった。

そこで本発明は、かかる課題を解決すべく、シール部分においてシール部材による滞留部が生じないようにしたシール構造、流体機器、集積弁及びシール部材を提供することを目的とする。

本発明のシール部材および該シール部材を備えるシール構造は、上記目的を達成するために、以下の構成を有する。
（１）流路接続部分に流路内側に開放して形成された環状のシール保持部に挟み込まれて弾性変形し、流路接続部分を気密にシールするシール部材において、前記シール保持部に密着してシール面を形成する第１側面と第２側面を有し、前記第１側面と前記第２側面の内側を接続する内側面に、前記第１側面から前記第２側面へと小径になるテーパが形成され、前記第１側面と前記第２側面の外側を接続する外側面に、係合部が前記第１側面寄りに突設されていることを特徴とする。

（２）（１）に記載の発明において、前記テーパの傾斜幅が、前記係合部の突出幅とほぼ同じ幅に設定されていることを特徴とする。
（３）（１）又は（２）に記載の発明において、前記第１側面と前記第２側面の内側面側端部が軸方向に最も張り出していることを特徴とする。
（４）（１）乃至（３）に記載の発明のいずれか一つにおいて、前記第１側面及び前記第２側面が内側面側端部から所定位置まで平ら状、テーパ状又は円弧状に形成されていることを特徴とする。
（５）（１）乃至（４）に記載するシール部材のいずれか一つにおいて、
前記係合部にスリットが設けられていることを特徴とするシール部材。
（６）（１）乃至（５）に記載するシール部材のいずれか一つを備えるシール構造において、
前記シール部材を前記シール保持部に挟み込んで前記係合部を押し潰した状態で配設すると、該シール部材が、内側面の第１側面側を内側に押し出し、外側面を外押え面に当接することを特徴とするシール構造。

本発明のシール構造は、シール部材を構成部品として組み上げたものであり、シール部材の形状等に特徴を有する。シール部材を装着したシール構造では、流路部材などを分解しなければ、シール部材の形状等を特定することができない。そのため、出願人らは、シール構造の他、シール部材についても権利取得を希望している。従って、シール部材は、実質的に、シール構造と同様の作用及び効果を有する。これを前提として本発明の作用及び効果を説明する。
なお、シール部材とは、流路接続部分をシールする部材であり、ゴム製のパッキンやガスケットのように弾性変形するものと、樹脂製や金属製のパッキンやガスケットのように塑性変形するものを含むものとする。

ここで、ゴム部材の外周に樹脂製の芯部材を設けたシール部材を使用するシール構造は、シール性能が優れているものの、材料費や加工費が嵩み、コスト高になる問題があった。これに対して、本発明のシール構造のように、シール保持部が、流路側の内側が開放して第１押え面と第２押え面と外押え面とを有し、シール部材が、第１押え面に当接する第１側面と、第２押え面に当接する第２側面とを有し、シール保持部の内側に位置する内側面に第１側面側から第２側面側に向かって小径となるテーパを形成され、外押え面側に位置する外側面の第１側面側寄りにシール保持部に係合する係合部を突設されており、シール部材をシール保持部に挟み込んで係合部を押し潰した状態で、シール部材が、内側面の第１側面側を内側に押し出し、外側面を外押え面に当接するように構成するようにすれば、シール部材の第１側面と第２側面の内側面側端部がシール保持部の開放側端部をシールし、シール部材とシール保持部の第１押え面と第２押え面との間に流体が入り込みにくく、滞留部や堆積部が発生しにくい。そして、このシール構造では、シール部材の外側面とシール保持部の外押え面との間で内側面に作用する圧力を支持するので、シール部材の剛性が向上し、たとえば、シール部材の内側面に高圧流体の圧力が作用した場合でも、シール面が位置ずれしない。さらに、シール部材は、単一材料で形成されているため、材料費や加工費が安価である。よって、本発明のシール構造によれば、安価なシール部材を用いて安定したシール性能を発揮することができ、滞留部や堆積部が発生しにくい。

また、本発明のシール構造によれば、シール部材は、第１側面及び第２側面の内側面側縁部が軸方向に最も張り出し、シール保持部に挟み込まれたシール状態で、第１側面及び第２側面の内側面側縁部が第１押え面及び第２押え面の流路面側端部に位置するように構成したことにより、第１側面と第２側面の内側面側端部がシール保持部の第１押え面と第２押え面の開放側端部に押し付けられてシールするので、シール保持部において第１押え面および第２押え面とシール部材の内側面とが連続する部分の液体の流れが良くなり滞留が生じ難い。

また、本発明のシール構造によれば、シール部材が、第１側面及び第２側面の第１押え面及び第２押え面にシールするシール面を平ら状、テーパ状又は円弧状に形成されており、係合部を押し潰してシール部材の第１側面側をシール保持部に挿入し、シール部材が第１側面側を内側へ移動させるように回転すると、第１側面のシール面の一部がシール保持部の第１押え面に押し付けられ、第１側面の内側面側端部がシール保持部の第１押え面から浮いた状態になるので、シール部材の第２側面側をシール保持部に挿入し、シール部材をシール保持部の間で挟み込むときに、シール部材の第１側面と第２側面の内側面側端部がシール保持部の第１押え面と第２押え面に垂直に押し付けることができ、シール力を効率よく発生させることができる。

また、本発明のシール構造では、シール部材が係合部にスリットを設けられているので、シール部材の第１側面とシール保持部の第１押え面との間、及び、シール部材の第２側面とシール保持部の第２押え面との間に形成される隙間をスリットを介して連通させ、さらに流路部材の接合面を介して外気に連通させるので、シール部材とシール保持部との間に形成された空気溜まりの空気を外気に積極的に排出し、空気が流路側に回り込んで気泡を発生させない。

上記作用及び効果を奏するシール構造を備える流体機器又は集積弁によれば、流体の滞留部や堆積部の発生を低減することができる。

次に、本発明に係るシール構造の実施形態について以下に説明する。

（第１参考形態）
まず、本発明の第１参考形態について図面を参照して説明する。図１は、シール部材であるリング状のパッキンをシール部分に装着した状態を示した第１参考形態のシール構造の断面図である。このシール構造は、従来例と同様に図２５に示す集積弁１００１に設けられ、さらには図２６に示すように集積弁１００１を構成する流路ブロック１１０１上に流体機器１１０２を取り付ける場合のシール部分に構成されるものである。なお、この流路ブロック１１０１や流体機器１１０２のボディ１１２１は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ）で形成され、パッキン（特許請求の範囲の「シール部材」に相当。）１１０は弾性を有する材料（ＦＦＫＭ（パーフロロゴム）等のゴム、未焼成ＰＴＦＥ（未焼成フッ素樹脂））で形成されたものである。この点、従来や第２参考形態のＯリング１１０３も同じゴム（ＦＦＫＭなど）で形成されたものである。

本参考形態のシール構造は、流路ブロック１１０１側及び流体機器１１０２のボディ１１２１に形成された環状のシール保持溝はそのままでパッキン１１０に特徴を有する。パッキン１１０が装填されるシール保持部１２０は、図１に示すようにその断面は、シール保持溝が上下に重ね合わされた矩形形状をして、上押え面１２１と下押え面１２２との平行な２面と直交する奥行き方向にある外押え面１２３がある。ここで図２は、このシール保持部１２０内に装填されるパッキン１１０を示した断面図である。

パッキン１１０は、シール保持部１２０の上押え面１２１、下押え面１２２そして外押え面１２３に当接する上側面１１１、下側面１１２および外側面１１３と、更に流路１５０側に開放される内側面１１４とが異なる形状で形成されている。なお、装着状態を示した図１では、パッキン１１０が潰された変形後の状態が実線で記載されているが、図２に示す非装着時のパッキン１１０の形状を波線で示している。シール保持部では上押え面１２１と下押え面１２２とが同じ面積であるが、パッキン１１０では、下側面１１２の方が上側面１１１よりも当接面積が大きくなるように形成されている。

上側面１１１および下側面１１２の当接面積は、それぞれの面が切りかかれて調整され、上側面１１１では大きく切りかかれた段差部１１１ａが形成され、下側面１１２では段差部１１１ａよりも狭い幅で溝部１１２ａが形成されている。こうして上側面１１１および下側面１１２の当接面積が異なるようにしているのは、例えばパッキン１１０の付け忘れを防止するためであり、具体的には、流体機器１１０２を交換等する際、流路ブロック１１０１から外したボディ１１２１にパッキン１１０が吸着してしまったのでは、外れた状態で流体機器１１０２を取り付けるおそれがあるからである。従って、本参考形態ではパッキン１１０が下押え面１２２を構成する流路ブロック１１０１に吸着保持されるように下側面１１２の当接面積を上側面１１１の当接面積より大きくしている。更に、ボディ１１２１側との吸着性を悪くするように上押え面１２１は接触面粗が粗く形成されている。

本参考形態では、パッキン１１０におけるボディ１１０１側での吸着保持効果を更に上げるべく、外側面１１３にも特徴を有する。すなわち、シール保持部１２０は奥行き側の外押え面１２３が流路ブロック１１０１とボディ１１２１とが面一で形成されているが、そこに当接するパッキン１１０の外側面１１３は、流路ブロック１１０１とボディ１１２１との合せ面１２５の位置に段差部１１３ａが形成され、合せ面１２５の下側すなわち流路ブロック１１０１側が外側に突き出ている。図１の波線で示すように流路ブロック１１０１に当接する下側に膨らみが形成され、ボディ１１２１に当接する上側は外押え面１２３に沿って平面になっている。

従って、シール保持部１２０にパッキン１１０が嵌め込まれる場合、段差部１１３ａの膨らみ部分が内側（図面左側）に押しつぶされて変形し、下側面１１２とともに流路ブロック１１０１に吸着保持される。ところで、こうして段差部１１３ａの膨らみ部分が内側に押されるとき、パッキン１１０の内側面１１４がシール保持部１２０から流路１５０にとび出さないように変形を吸収する必要がある。そのため、下側面１１２に形成された溝部１１２ａが深く形成され、外側面１１３の変形が内側面１１４にあまり伝わらないようになっている。

そして、その流路１５０に面する内側面１１４は、外側に湾曲した凹みが形成されている。内側面１１４は本来ならば、流路１５０を構成する流路ブロック１１０１の流路面１５１などと面一なるように平面であることが理想である。しかし、押しつぶされて変形した場合、シール保持部１２０から流路１５０側にとびだしてしまわないようにする必要がある。内側面１１４が流路面１５１を超えて流路１５０内に飛び出すと、乱流が発生して流量損失が大きくなるからである。そこで、本参考形態では、滞留部をなくすとともにその凹み面自身が滞留部にならないように滑らかに湾曲している。

パッキン１１０は、上側面１１１及び下側面１１２と内側面１１４との間の角度が鋭角になっている。そして、この鋭角先端１１５が図示するように上押え面１２１および下押え面１２２の流路１５０側端部に重なるような状態が最も滞留部のない状態である。ただし、寸法公差や押し付け具合によってパッキン１１０の変形量や位置などが微妙に異なってくる。そうした場合にでも、その鋭角先端１１５が上押え面１２１および下押え面１２２から流路１５０へ付き出ないようにする必要がある。また、図示するように内側面１１４全体を凹面とせず、中間位置の一部を凹面としてその上下には上押え面１２１および下押え面１２２と直交する面で形成するようにしてもよい。すなわち、滞留部を形成させないためには、上側面１１１及び下側面１１２と内側面１１４との間の角度が９０度以内であることが望ましい。

パッキン１１０がシール保持部１２０において図１に示すように挟み込まれると、流路ブロック１１０１と流体機器１１０２のボディ１１２１によって上下方向に押しつぶされ、更に流路ブロック１１０１によって外側から内側に押しつぶされる。こうしてパッキン１１０はシール保持部１２０内に圧入された状態で装填され、特に上側面１１１より面積の大きい下側面１１２や外側面１１３で流路ブロック１１０１側により圧着している。そして、流路ブロック１１０１とボディ１１２１の流路面１５１に湾曲した凹みの内側面１１４が連続するようになる。

従って、本参考形態のシール構造では、矩形形状のシール保持部１２０に前述した断面形状のパッキン１１０を装填させるようにしたため、その内側面１１４によって流路１５０を流れる液体の滞留が低減され、シール保持部１２０に液体が堆積してしまったり、そこに固着してしまうことが解消された。
また、本参考形態のシール構造では、パッキン１１０が流路ブロック１１０１側により多くの面積で接触して圧着されているため、流体機器１１０２を取り外した場合にパッキン１１０が持って行かれることなく脱落が防止され、流体機器１１０２の交換などの際に起こり得るパッキン１１０の付け忘れが防止できる。

さらに、本参考形態のシール構造を設けた集積弁１００１や流体機器１１０２は、流体の滞留部や堆積部の発生を低減することができる。

（第２参考形態）
次に本発明の第２参考形態について図面を参照して説明する。図３は、本参考形態のシール構造を示した断面図である。このシール構造は、シール部材として従来と同様に断面が円形のＯリング１１０３が使用され、流路ブロック１１０１と流体機器１１０２のボディ１１２１に形成されたＯリング１１０３を保持するシール保持部２３０の形状に特徴を有する。
先ず、従来のようにＯリング１１０３を単に上下から押しつぶすと、その断面は図２７に示すように楕円形になる。そのため、シール保持部２３０の流路１５０側開放部分が広いと、楕円形状に弾性変形したＯリング１１０３の先端部分との間が大きく空いた滞留部１１５０（図２７参照）ができてしまう。そこで本参考形態では、上下に押しつぶされるＯリング１１０３の弾性変形形状に対応させてシール保持部２３０の流路１５０側を狭くするように、上押え面２３１と下押え面２３２には流路ブロック１１０１とボディ１１２１との両方にテーパ面２３５が形成されている。

従って、流路ブロック１１０１とボディ１１２１とに挟み込まれたＯリング１１０３は、上下につぶされて変形し、更に図２７に示すようにこれまでは加圧されなかった部分がテーパ面２３５によって押しつぶされて密着する。従って、テーパ面２３５によって狭くなったところにＯリング１１０３が密着して流路１５０側開放部に空間ができないようになった。
テーパ面２３５の先端部分とＯリング１１０３との僅かな隙間は流路１５０の一部となるため、本来ならば流路面１５２と面一なることが望ましいが、断面が円形のＯリング１１０３であるため僅かに凹みができてしまう。しかしながら本参考形態のシール構造によれば、その凹みに液体が入り込んだとしても液体の流れによって押し流されて滞留してしまうことはない。

（第３参考形態）
次に本発明の第３参考形態について図面を参照して説明する。
本参考形態のシール構造及びシール部材は、第１参考形態のシール構造及びパッキン１１０を改良したものである。第１参考形態のシール構造及びパッキン１１０の耐圧性を出願人らが測定したところ、流体圧が例えば、０．１ＭＰａ以上の高圧になると、流体漏れを生じることが判明した。これは、パッキン１１０が段差部１１１ａと溝部１１２ａを形成され、内側面１１４に高圧流体の圧力が作用すると、パッキン１１０が径方向外側に向かって歪んでシール保持部１２０内に入り込み、シール面を位置ずれさせるためと考えられる。内側面１１４の加圧を繰り返すと、シール面が内径方向及び外径方向の移動を繰り返し、流体をシール面の外部に掻き出して流体漏れを生じさせるおそれがある。また、シール面が外径方向へ移動すると、流路面１５１上に段差が生じて滞留部を発生させ、シール性能を低下させるおそれがある。そこで、本参考形態は、ゴム部材３１２の外周に樹脂製の芯部材を一体成形したガスケット（「シール部材」に相当。）３１０を流路シール構造（「シール構造」に相当。）３０１に用いた点に特徴を有する。

図４は、ガスケット３１０をシール部分に装着した状態を示した流路シール構造３０１の断面図である。
本参考形態の流路シール構造３０１は、従来例と同様に図２５に示した集積弁１００１に設けられ、さらには図２６に示すように、集積弁１００１を構成する流路ブロック１１０１上に流体機器１１０２を取り付ける場合のシール部分に構成されるものである。流路シール構造３０１は、第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３との間でガスケット３１０を狭持して、流体漏れを防止する構造をなす。なお、本参考形態では、第１流路ブロック３０２が流体機器１１０２のボディ１１２１（図２６参照）に相当し、第２流路ブロック３０３が流路ブロック１１０１（図２６参照）に相当するものとする。

第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３は、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ）によって形成されている。第１流路ブロック３０２には、第１流路３０４が穿設され、第１流路３０４の周りにガスケット３１０を収納するための第１ガスケット凹部（特許請求の範囲の「第１シール保持凹部」に相当。）３０５が形成されている。また、第２流路ブロック３０３は、第２流路３０６が穿設され、第２流路３０６の周りにガスケット３１０を収納するための第２ガスケット凹部（特許請求の範囲の「第２シール保持凹部」に相当。）３０７が第１ガスケット凹部３０５より浅く形成されている。第２ガスケット凹部３０７を第１ガスケット凹部３０５より浅くするのは、ガスケット３１０の取り付け方向をわかりやすくするためである。第１ガスケット凹部３０５と第２ガスケット凹部３０７は、重ね合わされて、一方に開放する断面矩形状のシール保持部３０８を構成する。

図５は、ガスケット３１０の平面図である。図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。
ガスケット３１０は、樹脂製の芯部材３１１と、芯部材３１１の内周にインサート成形によって成形されたゴム部材３１２とを備える。芯部材３１１の内周にゴム部材３１２を設けるのは、接液面に弾性力のあるゴム部材３１２を配置して、シール性を確保するためである。ガスケット３１０は、環状をなし、第１，第２流路３０４，３０６（図４参照）の位置合わせをするために、外径が第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の直径と略同径に設定される一方、ゴム部材３１２が第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の間で狭持されたときに第１，第２流路３０４，３０６側にはみ出すことを防止するために、ゴム部材３１２の潰し量を考慮して、内径が第１，第２流路３０４，３０６より大きく設定されている。

図６に示すように、芯部材３１１は、ＰＦＡやＰＰＳなどの樹脂を特殊形状に射出成形したものであって、外周位置決め部３１３、係止突起３１４、中央支持部３１５を備える。外周位置決め部３１３は、外周面が第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の外側面３０５ａ，３０７ａ（図４参照）に当接するものであり、円筒形状をなす。外周位置決め部３１３は、耐圧性を確保しうる肉厚に設定されている。例えば、本参考形態では、外周位置決め部３１３の肉厚を第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の径方向幅の約半分に設定している（図４参照）。外周位置決め部３１３は、軸方向へのがたつきを防止するために、軸方向の長さがシール保持部３０８の軸方向高さとほぼ同程度に設定されている。また、外周位置決め部３１３は、図中上端面を切りかかれて、円弧状の係止突起３１４が複数設けられている。係止突起３１４を断続的に設けるのは、ゴム部材３１２をインサート成形し易くするためである。さらに、外周位置決め部３１３は、中央支持部３１５が内周面中央付近から内向きに突き出し、環状に設けられている。なお、中央支持部３１５は、先端部が半球状に形成され、加圧時にゴム部材３１２に応力が集中するのを防止している。

一方、ゴム部材３１２は、弾性を有する材料（例えば、パーフロロエラストマー（ＦＦＫＭ）等）をインサート成形により特殊形状に形成し、芯部材３１１と一体化したものである。ゴム部材３１２は、第１ガスケット凹部３０５に当接する上側面３１６と、第２ガスケット凹部３０７に当接する下側面３１７が平行に形成され、内側面３１８が上下側面３１６，３１７に対して垂直に設けられている。ゴム部材３１２は、略中央部が芯部材３１１の中央支持部３１５に支持され、中央支持部３１５を挟んでほぼ上下対称な形状を有する。すなわち、ゴム部材３１２は、上側面３１６と下側面３１７に大きく切りかかれた段差部３１９，３２０を備え、上側面３１６と下側面３１７が第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７にほぼ同程度の面積でシールするようにしている。段差部３１９，３２０は、芯部材３１１の端面と同一平面となるように設けられ、ゴム部材３１２を外径方向に膨らみにくくしている。そのため、ゴム部材３１２は、第１ガスケット凹部３０５と第２ガスケット凹部３０７（図４参照）との間に挟まれると、内側面３１８側に膨らむが、その際、ゴム部材３１２が第１，第２流路３０４，３０６側にはみ出すことを防止するために、環状の溝部３２１，３２２を形成して、ゴム部材３１２の変形を吸収するようにしている。

かかるガスケット３１０は、上側面３１６と下側面３１７のシール力がほぼ均一であるため、第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３を分離したときに、何れに吸着するか定まらない。これは、ガスケット３１０の付け忘れを誘発するおそれがあり、好ましくない。そのため、ガスケット３１０は、第１ガスケット凹部３０５を構成する第１流路ブロック３０２側に吸着保持されるように、段差部３１９の外縁部を外向きに延長した係合部３２３が複数設けられている。係合部３２３は、係止突起３１４の間を介してゴム部材３１２の内側面３１８側と接続し、インサート成形時にゴム部材３１２と一体的に形成されている。また、係合部３２３の間には、スリット３２５が設けられている。

ところで、ガスケット３１０は、芯部材３１１とゴム部材３１２が別部材であるため、ゴム部材３１２が変形を繰り返すと、芯部材３１１とゴム部材３１２が分離し、シール面の位置がずれるおそれがある。そこで、ガスケット３１０は、芯部材３１１の中央支持部３１５に複数の貫通穴３２４を円周方向に等間隔に設け、ゴム部材３１２を芯部材３１１の貫通穴３２４に入り込ませて、芯部材３１１とゴム部材３１２とを物理的に一体化している。なお、ガスケット３１０は、係止突起３１４の間を伝わる力を吸収するために、貫通穴３２４が係止突起３１４の間に対応する位置に設けられている。

かかるガスケット３１０は、次のようにして第１，第２流路ブロック３０２，３０３に取り付けられる。図７〜図９は、ガスケット３１０の取付方法を示す図である。
図７に示すように、第１流路ブロック３０２の第１ガスケット凹部３０５にガスケット３１０を嵌め合わせてから、第１流路ブロック３０２を第２流路ブロック３０３に取り付ける。すなわち、係合部３２３を第１ガスケット凹部３０５との間で撓ませながら、外周位置決め部３１３を第１ガスケット凹部３０５に嵌め合わせ、ガスケット３１０を第１ガスケット凹部３０５内に挿入する。ガスケット３１０は、外周位置決め部３１３の外周面を第１ガスケット凹部３０５の外側面３０５ａに当接させて位置決めされた後、ゴム部材３１２の上側面３１６を第１ガスケット凹部３０５の所定位置に当接させ、その後、係止突起３１４を第１ガスケット凹部３０５の底面に突き当てるように押し込まれてゴム部材３１２を変形させる。この場合、ゴム部材３１２は、係止突起３１４によって係止突起３１４の外側と内側とに力を伝え難くなっているため、第１ガスケット凹部３０５から上側面３１６に伝わる力は、係止突起３１４に遮られて、内側面３１８側に作用し、図８に示すように、ゴム部材３１２が内側面３１８側に膨らむように変形する。ただし、この時点ではまだ、内側面３１８は第１流路３０４の流路面と連続しておらず、第１ガスケット凹部３０５とガスケット３１０との間に段差がある。

ここで、ガスケット３１０は、係合部３２３が係止突起３１４と第１ガスケット凹部３０５の外側面３０５ａとの間で圧縮されて反発力を生じ、第１流路ブロック３０２に吸着保持されて脱落しない。このとき、第１ガスケット凹部３０５の外側面３０５ａから係合部３２３に作用する内向きの力が係止突起３１４に遮られ、内側面３１８側にあまり伝わらないため、ゴム部材３１２を第１，第２流路３０４，３０６側にはみ出させることに影響しにくい。

次に、図８に示すように、外周位置決め部３１３を第２ガスケット凹部３０７に嵌め合わせるようにして、ガスケット３１０を第２ガスケット凹部３０７内に挿入する。すなわち、ガスケット３１０は、外周位置決め部３１３の外周面を第２ガスケット凹部３０７の外側面３０７ａに当接させて位置決めされた後、ゴム部材３１２の下側面３１７を第２ガスケット凹部３０７の所定位置に当接させ、その後、外周位置決め部３１３を第２ガスケット凹部３０７の底面に突き当てるように押し込まれてゴム部材３１２を変形させる。この場合、ゴム部材３１２は、外周位置決め部３１３によって外側に力を伝えることができないため、第２ガスケット凹部３０７から下側面３１７に伝わる力は、外周位置決め部３１３に遮られて、内側面３１８側に作用し、図９に示すように、ゴム部材３１２が内側面３１８側に膨らむように変形する。このとき、上側面３１６も第１ガスケット凹部３０５に押し付けられるため、上側面３１６側も内側面３１８側に膨らむように変形する。これにより、ガスケット３１０は、内側面３１８が第１，第２流路３０４，３０６側に押し出されて、中央部を外側に凹ませるように円弧状に変形し、第１，第２流路３０４，３０６の流路面と連続する。

ここで、ガスケット３１０は、外周位置決め部３１３の外周面が第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の外側面３０５ａ，３０７ａに当接して、第１流路３０４と第２流路３０６を位置合わせしている。すなわち、ガスケット３１０は、第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３の軸ずれを防止する軸の機能を有する。ガスケット３１０は、芯部材３１１とゴム部材３１２の別部材からなるものの、樹脂を射出成形して精度良く製造された芯部材３１１に対してゴム部材３１２をインサート成形によって一体化するため、一部品相当の寸法精度で製作されている。そのため、流路シール構造３０１では、第１，第２流路３０４，３０６、ガスケット３１０のシール面、外周位置決め部３１３の外周面と第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の外側面３０５ａ，３０７ａの精度を出しやすい。

従って、本参考形態の流路シール構造３０１、及びガスケット３１０では、流体を第２流路ブロック３０３の第２流路３０６から第１流路ブロック３０２の第１流路３０４側へと流すと、ガスケット３１０の内側面３１８が第１，第２流路３０４，３０６と連続するため、シール部分に滞留部や乱流部を発生しにくい。

流体が、例えば０．３ＭＰａの高圧である場合でも、樹脂製の芯部材３１１の内周にゴム部材３１２を設けたため、ゴム部材３１２が流体圧を受けて外向きに変形しようとしても、芯部材３１１がゴム部材３１２と第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の外側面３０５ａ，３０７ａとの間で突っ張ってゴム部材３１２の変形を防止する。そのため、ガスケット３１０は、上側面３１６と下側面３１７が第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７にシールするシール面の位置がずれにくく、ゴム部材３１２を第１，第２流路３０４，３０６の流路面に連続させた状態で安定して保持される。しかも、ガスケット３１０は、ゴム部材３１２を芯部材３１１にインサート成形で一体的に形成しているので、一部品の寸法精度で安価に製作され、寸法精度がシール面に与える影響が小さい。

よって、本参考形態の流路シール構造３０１、及びガスケット３１０によれば、ゴム部材３１２が流体圧で外向きに変形するのを芯部材３１１が制限し、ガスケット３１０を第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の間で安定して保持するため、加圧時のシール信頼性を向上させることができる。

特に、ガスケット３１０は、内側面３１８を円弧状に凹ませた状態で第１，第２ガスケット凹部３０５，３０７の間に装着され、中心部に流体圧が作用しやすいが、芯部材３１１の中央支持部３１５がゴム部材３１２の略中央部分を支持しているため、内側面３１８が外径方向に膨らんで変形しにくく、シール面の位置がより一層ずれにくい。
また、ガスケット３１０の芯部材３１１が、外周に第１ガスケット凹部３０５と第２ガスケット凹部３０７と嵌合することにより、第１流路３０４と第２流路３０６を位置決めする外周位置決め部３１３を備えたことにより、樹脂成形品である芯部材３１１、第１，第２流路ブロック３０２，３０３を互いに当接させて位置決めするため、第１流路３０４、第２流路３０６、ガスケット３１０のシール面、第１ガスケット凹部３０５の外側面３０５ａ、第２ガスケット凹部３０７の外側面３０７ａ、外周位置決め部３１３の外周面の精度を出しやすく、製品間のシール信頼性を向上させることができる。しかも、第１，第２流路ブロック３０２，３０３がガスケット３１０の外周位置決め部３１３に位置決めされるので、軸ズレによってガスケット３１０のシール面の一部を第１，第２流路３０４，３０６側にはみ出させて滞留部や乱流などを発生させたり、シール面積の減少によってシール性能を低下させることがない。

そして、ガスケット３１０は、ゴム部材３１２が、弾性変形で第１ガスケット凹部３０５に係合する係合部３２３を備えるため、例えば、第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３とを分離させたときに、ガスケット３１０が第１ガスケット凹部３０５から脱落せず、作業性を向上させることができる。
また、係合部３２３にスリット３２５が設けられているので、ガスケット３１０と第１，第２シール保持凹部３０５，３０７との間に形成される隙間がスリット３２５を介して連通し、隙間に溜まった空気を第１，第２流路ブロック３０２，３０３の接合面から外部に逃がすため、空気溜まりの空気が流路側に回って流体に気泡を発生させることがない。

さらに、本参考形態のシール構造３０１を設けた集積弁１００１や流体機器１１０２は、流体の滞留部や堆積部の発生を低減することができる上に、高圧流体を制御する場合でも、シール面の位置ずれを防止して、流体漏れを防止することができる。

（第４参考形態）
次に本発明の第４参考形態について図面を参照して説明する。図１０は、ガスケット４１０の平面図である。図１１は、図１０のＢ−Ｂ断面図である。
本参考形態のシール構造は、芯部材４１１に係合部４３０を設けたガスケット４１０を使用する点で、ゴム部材３１２に係合部３２３を設けた第３参考形態のシール構造３０１と相違し、その他の点は第３参考形態と共通している。よって、ここでは、第３参考形態と相違する点を詳細に説明し、共通する点については、図面に第３参考形態と同一符号を付し、適宜説明を省略する。

ガスケット４１０は、第３参考形態の流路シール構造３０１と同様に、第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３のシール部分をシールする。ガスケット４１０は、樹脂製の芯部材４１１と、芯部材４１１の内周にインサート成形によって形成されたゴム部材４１２とを備える。

図１１に示すように、芯部材４１１は、ＰＰＡなどの樹脂を射出成形したものであり、外周位置決め部３１３と中央支持部３１５を備えるが、第３参考形態の芯部材３１１と異なり、係止突起３１４が設けられていない。外周位置決め部３１３の上端部外周には、係合部４３０が外向きに突き出している。
また、ゴム部材４１２は、上側面３１６、下側面３１７、内側面３１８、段差部３１９，３２０、環状溝３２１，３２２が設けられている。ゴム部材４１２は、芯部材４１１に係止突起３１４が設けられていないため、外周面が芯部材４１１の外周位置決め部３１３により外向きに変形できないようになっている。

このようなガスケット４１０は、上側面３１６側から第１ガスケット凹部３０５内に圧入される。これにより、係合部４３０が外周位置決め部３１３と第１ガスケット凹部３０５の外側面３０５ａとの間で圧縮され、第１ガスケット凹部３０５との間で吸着保持される。この場合、芯部材４１１がゴム部材４１２より硬度が大きいため、係合部４３０を押し潰しても、内側面側に膨らんでゴム部材４１２の内側面３１８を内側に膨らむように変形させにくい。そして、外周位置決め部３１３の外周面をガイドとして、ガスケット４１０を第２ガスケット凹部３０７に嵌め合わせる。このとき、ゴム部材４１２が、第１ガスケット凹部３０５と第２ガスケット凹部３０７との間で押しつぶされて、内側面３１８が外向きに円弧状に凹み、第１，第２流路３０４，３０６の内側面と連続する。内側面３１８を加圧したときの作用効果は、第３参考形態と同様であるため、説明を省略する。

従って、本参考形態の流路シール構造３０１、及びガスケット４１０によれば、芯部材４１１が、外周に第１ガスケット凹部３０５に圧入して係合される係合部４３０を備えたため、例えば、第１流路ブロック３０２と第２流路ブロック３０３を分離したときに、ガスケット４１０が脱落することを防止し、作業性を向上させることができる。また、ガスケット４１０に係合部４３０を設けていないため、第３参考形態のガスケット３１０と比較して、ゴム部材４１２に使用する特殊シール材料（例えば、ＦＦＫＭ等）の使用量を削減し、コストダウンを図ることができる。

（第１実施形態）
次に本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態のシール構造５０１は、第３参考形態のシール構造３０１を改良したものである。第３参考形態のシール構造３０１に使用されるガスケット３１０は、内側面３１８に高圧が作用した場合でも、芯部材３１１がその圧力を受けてゴム部材３１２の変形を抑えるため、シール面が位置ずれせず、優れたシール性能を発揮する利点があるものの、ガスケット３１０の材料費や加工費が嵩み、コスト高になる欠点があった。そこで、本実施形態のシール構造５０１は、単一材料のみからなるガスケット（特許請求の範囲の「シール部材」に相当。）５１０の形状を工夫して耐圧性を確保している点に特徴を有する。

図１２は、シール部材５１０をシール部分に装着したシール構造５０１の断面図である。
シール構造５０１は、従来例と同様に図２５に示す集積弁１００１に設けられ、さらには、図２６に示すように集積弁１００１を構成する流路ブロック１１０１上に流体機器１１０２を取り付ける場合のシール部分に構成されるものである。ガスケット５１０が装填されるシール保持部１２０は、図１２に示すようにその断面は、シール保持溝が上下に重ね合わされた矩形形状をして、上押え面（特許請求の範囲の「第１押え面」に相当。）１２１と下押え面（特許請求の範囲の「第２押え面」に相当。）１２２との平行な２面と直交する奥行き方向にある外押え面１２３がある。ガスケット５１０は、シール保持部１２０に挟み込まれて弾性変形し、流路接続部分をシールしている。

図１３は、ガスケット５１０の平面図である。図１４は、図１３のＣ−Ｃ断面図である。
ガスケット５１０は、弾性を有する材料（ＦＦＫＭ（パーフロロゴム）等のゴムや、未焼成ＰＴＦＥ（未焼成フッ素樹脂））を射出成形により図１３及び図１４に示す特殊形状に形成したものである。ガスケット５１０は、図１３に示すように環状をなす。ガスケット５１０は、図１４に示すように、断面が略矩形状をなし、上押え面１２１に当接してシール面を形成する上側面５１１（特許請求の範囲の「第１側面」に相当。）と、下押え面１２２に当接してシール面を形成する下側面５１２（特許請求の範囲の「第２側面」に相当。）と、上下側面５１１，５１２の内側を接続する内側面５１３と、上下側面５１１，５１２の外側を接続する外側面５１４とを備える。

図１３に示すように、ガスケット５１０は、シール保持部１２０からの脱落を防止するために、係合部５１５が外径方向に張り出すように設けられ、複数の係合部５１５間に４個のスリット５１６が円周方向に等間隔に形成されている。従って、ガスケット５１０は、シール保持部１２０に係合部５１５を挿入すると、４カ所で密着保持される。

図１４に示すように、係合部５１５は、外側面５１４の上側面５１１側寄りに設けられている。例えば、流路ブロック１１０１から流体機器１１０２のボディ１１２１を取り外して交換等するときに、常にボディ１１２１側にガスケット５１０を吸着保持させ、ガスケット５１０の付け忘れを防止するためである。係合部５１５を備えるガスケット５１０は、係合部５１５を押し潰すようにシール保持部１２０に装着すると、ガスケット５１０が内側面５１３の上側面５１１側開口部を内側へ移動させるように回転を与えられる。そのため、ガスケット５１０をシール保持部１２０に装着したときに、内側面５１３が流路面に飛び出さないように工夫する必要がある。

図１５は、ガスケットの第１比較例５１０Ａを示す断面図である。図１６は、ガスケットの第２比較例５１０Ｂを示す断面図である。
例えば、図１５に示す第１比較例５１０Ａのように、内側面５１７を同一幅の円筒形状にした場合には、係合部５１５をシール保持部１２０に挿入すると、内側面５１７の図中上側面側開口部が内側に膨らむように変形する。そのため、第１比較例５１０Ａは、シール面の外側に段差部５１８を設け、変形の一部を外側に逃がすように構成している。ところが、段差部５１８を設けるだけでは、第１比較例５１０Ａをシール保持部１２０に挟み込んだときに、内側面５１３の図中上側面側端部が流路側にはみ出し、シール部分に滞留部や乱流部を発生した。
そこで、図１６に示す第２比較例５１０Ｂのように、段差部５１８上に環状溝５１９を設け、変形の吸収率を向上させることも考えられる。ところが、第２比較例５１０Ｂをシール保持部１２０に挟み込んで装着した後、高圧流体を流したところ、流体が外部に漏れることがわかった。これは、環状溝５１９を形成したことにより外向きの圧力に対する耐圧性が低くなり、シール面が位置ずれしやすくなったためと考えられる。
従って、外向きの圧力に対する耐圧性を確保しつつ、ガスケット５１０をシール保持部１２０に挟み込んだときに、内側面５１３が流路側に飛び出さないようにする形状を考える必要がある。

この要求に応えるために、ガスケット５１０は、上側面５１１側から下側面５１２側へと小径となるテーパを内側面５１３に設けている。テーパは、その傾斜幅Ｈ１が係合部５１５の突出幅Ｈ２とほぼ同一幅に設定することが望ましい。係合部５１５を押し潰したときに内側面５１３が内側へ膨らむ分だけ傾斜を設ければ、ガスケット５１０をシール保持部１２０に挟み込んでシール状態にしたときに、上下側面５１１，５１２の内側面側端部を上下押え面１２１，１２２の開放側端部に位置合わせするために必要なガスケット５１０の潰し量を容易に管理できるからである。より具体的には、ゴム製のガスケット５１０であれば、テーパの傾斜幅Ｈ１は、係合部５１５の突出幅Ｈ２に対して８５〜９５％に設定することが望ましい。テーパの傾斜幅Ｈ１と係合部５１５の突出幅Ｈ２は等しくすることが望ましいが、ゴムのポアソン比が約０．５であることを考慮すると、内外径の違いで、傾斜幅Ｈ１＝９５％×突出幅Ｈ２とすることが望ましく、寸法公差が１０％程度とすると、８５〜９５％の範囲にすることが望ましいからである。また、樹脂製のガスケット５１０であれば、テーパの傾斜幅Ｈ１は、係合部５１５の突出幅Ｈ２に対して７５〜８５％に設定することが望ましい。樹脂の場合、ポアソン比が０．４５位で、ゴムに比べ、１０％位の変形を樹脂ガスケット内部で吸収しうるからである。

もっとも、係合部５１５の突出幅Ｈ２が大きすぎると、ガスケット５１０をシール保持部１２０に組み付けたときに、シール保持部１２０の外押え面１２３とガスケット５１０の外側面５１４との間に形成される隙間が大きくなる。この場合に、ガスケット５１０の内側面５１３に高圧の流体圧が作用すると、その圧力を係合部５１５のみで支持するため、ガスケット５１０のシール面が外径方向にずれるおそれがある。シール面が外径方向にずれると、流路１５０とシール保持部１２０との間に段差が生じて滞留部や堆積部の発生要因になるため、好ましくない。そこで、係合部５１５の突出幅Ｈ２は、ガスケット５１０をシール保持部１２０に挟み込んだシール状態で、外側面５１４がシール保持部１２０の外押え面１２３に当接しうる程度に設定されている。より具体的には、ゴム製のガスケット５１０であれば、係合部５１５の突出幅Ｈ２は、肉厚Ｈ３に対して１０〜２０％に設定することが望ましい。基本的には、突出幅Ｈ２は肉厚Ｈ３の１０％程度にすると、ガスケット５１０をシール保持部１２０に装着したときに最適に当接するが、寸法公差が１０％程度とすると、１０〜２０％とすることが望ましいからである。また、樹脂製のガスケット５１０であれば、係合部５１５の突出幅Ｈ２は、肉厚Ｈ３に対して１０〜３０％に設定することが望ましい。樹脂の場合、ゴムと比べて剛性があるため、シール保持部１２０との間に多少隙間があっても耐圧性を確保でき、寸法公差を２０％程度に設定しうるからである。

本実施形態では、ガスケット５１０は、ＦＦＫＭを材質とし、外側面５１４の外径φを６．８５ｍｍ、肉厚Ｈ３を２．７ｍｍ、テーパの傾斜幅Ｈ１を０．４ｍｍ、係合部５１５の突出幅Ｈ２を０．４５ｍｍに設定されている。

なお、ガスケット５１０をシール保持部１２０に装着したときに、ガスケット５１０の外側面５１４をシール保持部１２０の外押え面１２３に当接させるためには、ガスケット５１０のみならず、図１２に示すシール保持部１２０の寸法も厳密に管理する必要がある。シール保持部１２０を構成するシール保持溝は、樹脂を射出成形した流路ブロック１１０１とボディ１１２１の側面から有底円筒状に穿設することにより形成されている。但し、ガスケット５１０を装着する流路部材が均一な肉厚を有する場合には、シール保持溝は、流路部材の射出成形時に精度良く形成できるので、穿設加工を施さなくてもよい。

図１２に示すように、ガスケット５１０は、シール保持部１２０の上押え面１２１と下押え面１２２との間で挟み込まれてシールする。そのため、ガスケット５１０の内側面５１３にテーパを形成しても、ガスケット５１０を上押え面１２１と下押え面１２２の間で挟み込むときに、ガスケット５１０の内側面５１３が流路１５０側に膨らんで突出するおそれがある。

そのため、ガスケット５１０は、図１４に示すように、上側面５１１と下側面５１２に傾斜面５１１ｂ，５１２ｂを形成している。上側面５１１と下側面５１２は、内側面開口部から外向きに所定量入った所定位置（本実施形態では１．２ｍｍ）まで平ら状に形成され、シール面５１１ａ，５１２ａを環状に形成している。ここで、「所定位置」とは、設定ガスケット体積になるように算出された寸法（位置）をいう。設定ガスケット体積は、溝体積に０．９を乗じて算出される（設定ガスケット体積＝９０％×溝体積）。この場合、シール保持部１２０内には、残り１０％程度の空間があるが、流体圧力がかかっても、シール面が外径方向にずれないところにあるので、問題はない。但し、１００％を超えると、ガスケット５１０がはみ出す点に留意する。上側面５１１と下側面５１２は、所定位置から外側面５１４に向かってなだらかに傾斜する傾斜面５１１ｂ，５１２ｂが形成されている。シール面５１１ａ，５１２ａは、同一面積を有し、一定のシール力を発揮するようにされている。シール面５１１ａ，５１２ａを加圧すると、ガスケット５１０が押し潰されて弾性変形するが、その弾性変形は傾斜面５１１ｂ，５１２ｂ側にも一部を逃がされるため、ガスケット５１０の内側面５１３が流路１５０側に膨らみすぎない。

次に、本実施形態のガスケット５１０と従来のＯリング１１０３の耐久試験結果について説明する。図１７は、耐久試験の試験方法を示す図である。
この耐久試験では、第１流路ブロック５５１と第２流路ブロック５５２との間に形成したシール保持部５５３に試供品となるガスケット５１０又はＯリング１１０３をセットし、第１，第２流路ブロック５５１，５５２の両側にエンドブロック５５４，５５５を取り付けて治具５５６で固定することにより、試験装置を構成した。試験は、入口ポート５５７から浸透性の高い試験流体を供給して流路５５８内を繰り返し加圧し、一定回数加圧する毎に、外部への漏れをチェックした。これを１サイクルとして規定サイクル数の試験を行った後、治具５５６を取り外してシール面より外部への漏れをチェックした。

この結果、ガスケット５１０は、第１流路ブロック５５１と第２流路ブロック５５２のいずれも、シール面より外部に試験流体が付着せず、流体漏れが確認されなかった。しかも、ガスケット５１０は、シール面より内部にも試験流体が殆ど付着しなかった。
一方、Ｏリング１１０３は、第１流路ブロック５５１と第２流路ブロック５５２のいずれも、シール面より外部に試験流体が付着し、流体漏れが確認された。また、Ｏリング１１０３は、シール面より内部にも試験流体が付着していた。
この試験により、ガスケット５１０は浸透性の高い流体でもシールすることができ、Ｏリング１１０３と比べてシール信頼性が高いことが判明した。また、ガスケット５１０は、Ｏリング１１０３より内径側でシールでき、滞留部や堆積部が発生しにくいことが判明した。

そこで、出願人らは、ガスケット５１０とＯリング１１０３をシール保持部１２０に挟み込んだ場合の最大面圧勾配を調べた。図１８は、本実施形態のシール構造５０１における最大面圧勾配測定結果を示す図であり、縦軸に面圧（ＭＰａ）を示し、横軸に内径側からの位置（ｍｍ）を示す。また、図１９は、Ｏリング１１０３を使用したシール構造における最大面圧勾配測定結果を示す図であり、縦軸に面圧（ＭＰａ）を示し、横軸に内径側からの位置（ｍｍ）を示す。

図１８に示すように、ガスケット５１０は、流路ブロック１１０１（ボディ２）に対しては、ガスケット５１０の内側面５１３から約０．０５ｍｍの位置で約１．１５ＭＰａの最大面圧を発生し、さらに、内側面５１３から約０．３ｍｍの位置で約１．０５ＭＰａの面圧を発生している。また、ガスケット５１０は、ボディ１１２１（ボディ１）に対しては、ガスケット５１０の内側面５１３側から約０．０５ｍｍの位置で約０．９０ＭＰａの最大面圧を発生し、さらに、内側面５１３から約０．４ｍｍの位置で約０．９０ＭＰａの面圧を発生している。

一方、図１９に示すように、Ｏリング１１０３は、流路ブロック１１０１とボディ１１２１の何れに対しても、面圧が放物線状に変化しており、内径側から約０．５ｍｍの位置で約１．４０ＭＰａの最大面圧を発生している。

よって、本測定結果より、ガスケット５１０の最大面圧勾配Ｍ１（図１８参照）は、Ｏリング１１０３の最大面圧勾配Ｍ２（図１９参照）より大きく、ガスケット５１０がＯリング１１０３より内径側でシールできることが判明した。そのため、ガスケット５１０は、Ｏリング１１０３のように上押え面１２１と下押え面１２２との間に鋭角な隙間（図２７参照）ができにくく、流体の滞留部や堆積部を発生しにくいと考えられる。
また、本測定結果より、ガスケット５１０は、内側面５１３の極近傍位置とその外側位置との２カ所でダブルシールするのに対して、Ｏリング１１０３は、頂部付近の１カ所でシールすることが判明した。そのため、Ｏリング１１０３は、ガスケット５１０より最大面圧が大きくても、何らかの要因で流体漏れが生じると、その流体が外部に漏れてしまうが、ガスケット５１０は、たとえ、内径側のシール面から外部に流体が漏れたとしても、その外側のシール面で流体漏れを防止するので、流体が外部に漏れにくいと考えられる。

上記の通り、ガスケット５１０は、Ｏリング１１０３より優れたシール性能を発揮するが、その理由は、ガスケット５１０の組立時の変形特性によるものと考えられる。図２０〜２１は、ガスケット５１０の変形状態を解析した解析結果を示す図である。
図２０に示すように、ガスケット５１０の上側面５１１をボディ１１２１のシール保持溝に挿入すると、図２１に示すように、係合部５１５が押し潰される。ガスケット５１０は、係合部５１５の反発力を受けて、上側面５１１側を内側に傾かせるように回転を与えられる。テーパの傾斜幅Ｈ１と係合部５１５の突出幅Ｈ２は略同一幅であるため、係合部５１５の弾性変形に伴って、内側面５１３の上側面５１１側開口部の位置が下側面５１２側開口部の位置に対応する位置に合わせられる。つまり、ガスケット５１０は、内側面５１３がテーパを解消して、略円筒状になる。この時点では、上側面５１１は、シール面５１１ａと傾斜面５１１ｂとの接続部分が上押え面１２１に押し付けられて位置決めされ、内側面側端部が上押え面１２１から離れている。

ガスケット５１０に回転を与えたことにより、下側面５１２も内側面側端部を下方に突き出すように若干傾く。ガスケット５１０の下側面５１２に流路ブロック１１０１のシール保持溝を装着すると、ガスケット５１０は、下側面５１２の内側面側端部を最初に下押え面１２２に当接させた後、シール面５１２ａを少しずつ下押え面１２２に当接させて加圧する。この加圧力によって、ガスケット５１０は、上側面５１１がボディ１１２１の上押え面１２１に押し付けられ、シール面５１１ａを上押え面１２１に密着させる。このとき、上側面５１１の内側面側端部は、上押え面１２１から浮いていたため、下側面５１２側からの加圧により上押え面１２１に対してほぼ垂直に押し付けられる。しかも、下側面５１２の内側面側端部が最初に下押え面１２２に当接して強く加圧されるため、上側面５１１の内側面側端部も上押え面１２１に強く押し付けられる。よって、ガスケット５１０は、最大面圧勾配が大きくなる。

また、ガスケット５１０は、下側面５１２を流路ブロック１１０１にはめるときに、上側面５１１のシール面５１１ａと傾斜面５１１ｂの接続部分が上押え面１２１に当接してシール位置を位置決めしており、その接続部分に荷重がかかりやすい。上側面５１１のシール面５１１ａと傾斜面５１１ｂの接続部分に作用する力は、反作用で下側面５１２のシール面５１２ａと傾斜面５１２ｂの接続部分にも作用する。よって、ガスケット５１０の上下側面５１１，５１２は、内径側近傍のみならず、その外側においても面圧の大きいシール面を構成する。

図２２に示すように、シール保持部１２０に挟み込まれたガスケット５１０は、上押え面１２１と下押え面１２２との間で挟み込まれて押し潰され、径方向に変形する。ガスケット５１０は、上下側面５１１，５１２に傾斜面５１１ｂ，５１２ｂを備えるため、変形を外側面５１４側に逃がし、外側面５１４をシール保持部１２０の外押え面１２３に当接させる。このように、ガスケット５１０は、係合部５１５の他に、外側面５１４も外押え面１２３に当接し、内側面５１３に受ける流体圧を外側面５１４と外押え面１２３との間で支持する。しかも、ガスケット５１０は、上下側面５１１，５１２のシール面５１１ａ，５１２ａと傾斜面５１１ｂ，５１２ｂがなだらかに接続する簡単な形状であるため、シール保持部１２０内ではブロック状になる。よって、ガスケット５１０は、第３参考形態のガスケット３１０のように芯部材３１１を用いなくても、耐圧性を確保しうる。

ここで、例えば流体を断続的に制御する場合などには、ガスケット５１０の内側面５１３に流体圧が断続的に作用する。シール保持部１２０とガスケット５１０の間には、隙間があり、ガスケット５１０の内側面５１３を断続的に加圧すると、空気溜まりが流路１５０側に回って流体に気泡を発生させるおそれがある。しかし、ガスケット５１０は、ガスケット５１０の上側面５１１とシール保持部１２０の上押え面１２１との間の隙間と、ガスケット５１０の下側面５１２とシール保持部１２０の下押え面１２２との間の隙間がスリット５１６を介して相互に連通する。流路ブロック１１０１とボディ１１２１との接合面が外部に連通しているため、ガスケット５１０のシール保持部１２０との間に発生した空気溜まりは、流路ブロック１１０１とボディ１１２１との接合面を介して外気に積極的に放出される。よって、上下側面５１１，５１２と上下押え面１２１，１２２との間の空気溜まりの空気が流路１５０側に回り込みにくく、流体に気泡を発生させにくい。

さらに、ガスケット５１０は、係合部５１５をボディ１１２１のシール保持溝に挿入したときに、テーパ状の内側面５１３を円筒状に変形させた後、シール保持部１２０に挟み込まれる。そのため、ガスケット５１０は、シール保持部１２０に挟み込まれてシール状態にされると、内側面５１３が外向きに凸状となるなだらかな円弧状に湾曲し、内側面５１３の上側面側開口部が上押え面１２１の開放側端部に位置し、内側面５１３の下側面側開口部が下押え面１２２の開放側端部に位置する。つまり、ガスケット５１０は、内側面５１３が流路面１５１と連続し、シール保持部１２０の開放側端部との間に隙間を作りにくい。

従って、本実施形態のシール構造５０１によれば、上記構成を有するガスケット５１０をシール保持部１２０に装填するようにしたことにより、ガスケット５１０の上側面５１１と下側面５１２の内側面側端部がシール保持部１２０の開放側端部をシールし、ガスケット５１０とシール保持部１２０の上押え面１２１と下押え面１２２との間に流体が入り込みにくくしたため、滞留部や堆積部が発生しにくい。そして、このシール構造５０１では、ガスケット５１０の外側面５１４とシール保持部１２０の外押え面１２３との間で内側面５１３に作用する圧力を支持するので、ガスケット５１０の剛性が向上し、たとえば、ガスケット５１０の内側面５１３に高圧流体の圧力が作用した場合でも、シール面が位置ずれしない。さらに、ガスケット５１０は、単一材料で形成されているため、材料費や加工費が安価である。よって、本実施形態のシール構造５０１によれば、安価なガスケット５１０を用いて安定したシール性能を発揮することができ、滞留部や堆積部が発生しにくい。

また、本実施形態のシール構造５０１では、上側面５１１及び下側面５１２の内側面側縁部が軸方向に最も張り出し、ガスケット５１０をシール保持部１２０に挟み込んだシール状態で、上側面５１１及び下側面５１２の内側面側縁部が上押え面１２１及び下押え面１２２の流路面側端部に押し付けられてシールするので、シール保持部１２０において上押え面１２１および下押え面１２２とガスケット５１０の内側面５１３とが連続する部分の液体の流れが良くなり滞留が生じ難い。

また、本実施形態のシール構造５０１では、ガスケット５１０が、上側面５１１及び下側面５１２の上押え面１２１及び下押え面１２２にシールするシール面５１１ａ，５１２ａを平ら状に形成されており、係合部５１５を押し潰してガスケット５１０の上側面５１１側をシール保持部１２０に挿入し、ガスケット５１０が上側面５１１側を内側へ移動させるように回転すると、上側面５１１のシール面５１１ａの一部がシール保持部１２０の上押え面１２１に押し付けられ、上側面１２１の内側面側端部がシール保持部１２０の上押え面１２１から浮いた状態になるので、ガスケット５１０の下側面１２１側をシール保持部１２０に挿入し、ガスケット５１０をシール保持部１２０の間で挟み込むときに、上側面５１１と下側面５１２の内側面側端部がシール保持部１２０の上押え面１２１と下押え面１２２に垂直に押し付けることができ、シール力を効率よく発生させることができる。

また、本実施形態のシール構造５０１では、ガスケット５１０が係合部５１５間にスリット５１６を設けられているので、ガスケット５１０の上側面５１１とシール保持部１２０の上押え面１２１との間、及び、ガスケット５１０の下側面５１２とシール保持部１２０の下押え面１２２との間に形成される隙間をスリット５１６を介して連通させ、さらに流路ブロック１１０１とボディ１１２１の接合面を介して外気に連通させるので、ガスケット５１０とシール保持部１２０との間に形成された空気溜まりの空気を外気に積極的に排出し、空気が流路１５０側に回り込んで気泡を発生させない。

さらに、本実施形態のシール構造５０１を設けた集積弁１００１及び流体機器１１０２は、安価で耐圧性の高いガスケット５１０を各シール部分に用いることにより、流体の滞留部や堆積部の発生を低減することができるとともに、コストダウンを図ることができる。

なお、本発明は前記第１実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、上記第１実施形態では、ガスケット５１０の上下側面５１１，５１２に平ら状のシール面５１１ａ，５１２ａを設けた。これに対して、図２３に示すように円弧状のシール面５２０を上下側面５１１，５１２に設けてもよいし、図２４に示すようにテーパ状のシール面５２１を上下側面５１１，５１２に設けても良い。
例えば、上記第１実施形態では、スリット５１６を円弧状に切り欠いて形成した。これに対して、係合部を打ち抜いて貫通穴を形成し、スリットを設けてもよい。

例えば、上記第１実施形態では、流路ブロック１１０１と流体機器１１０２のボディ１１２１との間のシール部分にシール構造を設けた。これに対して、上記第１実施形態のシール構造を流路ブロック間のシール部分に設けてもよいし、配管のシール部分に設けても良い。
例えば、上記第１実施形態では、シール部材として弾性変形するゴム製や塑性変形する樹脂製のパッキンやガスケットを用いたが、金属製のパッキンやガスケットを用いてもよい。

例えば、上記第１実施形態では、シール構造を中心に説明したが、それらのシール構造はガスケット５１０などのシール部材に特徴を有する。シール部材を装着したシール構造では、流路部材（流路ブロック１１０１，ボディ１１２１など）を分解しなければ、シール部材の形状等を特定することができない。そのため、出願人らは、シール構造の他、シール部材についても権利取得を希望している。従って、シール部材は、実質的に、シール構造と同様の作用及び効果を有するものとする。

シール部材をシール部分に装着した状態を示した第１参考形態のシール構造の断面図である。 第１参考形態のシール構造を構成するパッキンを示した断面図である。 シール部材をシール部分に装着した状態を示した第２参考形態のシール構造の断面図である。 シール部材をシール部分に装着した状態を示した第３参考形態のシール構造の断面図である。 第３参考形態のシール構造を構成するガスケットの平面図である。 同じく、図５のＡ−Ａ断面図である。 同じく、ガスケットの取付方法を示す図である。 同じく、ガスケットの取付方法を示す図である。 同じく、ガスケットの取付方法を示す図である。 第４参考形態のシール構造を構成するガスケットの平面図である。 同じく、図１０のＢ−Ｂ断面図である。 シール部材をシール部分に装着した状態を示した第１実施形態のシール構造の断面図である。 第１実施形態のシール構造を構成するガスケットの平面図である。 図１３のＣ−Ｃ断面図である。 ガスケットの第１比較例を示す断面図である。 ガスケットの第２比較例を示す断面図である。 耐久試験の試験方法を示す図である。 第１実施形態のシール構造における最大面圧勾配測定結果を示す図であり、縦軸に面圧（ＭＰａ）を示し、横軸に内径側からの位置（ｍｍ）を示す。 Ｏリングを使用したシール構造における最大面圧勾配測定結果を示す図であり、縦軸に面圧（ＭＰａ）を示し、横軸に内径側からの位置（ｍｍ）を示す。 第１実施形態のガスケットの変形状態を解析した解析結果を示す図である。 第１実施形態のガスケットの変形状態を解析した解析結果を示す図である。 第１実施形態のガスケットの変形状態を解析した解析結果を示す図である。 ガスケットの第１変形例を示す図である。 ガスケットの第２変形例を示す図である。 半導体製造装置などで使用される集積弁の一例を示す図である。 集積弁を構成する流路ブロック上に流体機器を搭載した図を示した一部断面図である。 図２６に破線Ｄ部分で囲んだシール部分を示した拡大断面図である。

符号の説明

１１０ パッキン
１１１ 上側面
１１２ 下側面
１１３ 外側面
１１４ 内側面
１２０ シール保持部
１２１ 上押え面
１２２ 下押え面
１２３ 外押え面
１５０ 流路
１５１ 流路面
３０１ シール構造
３０２ 第１流路ブロック
３０３ 第２流路ブロック
３０４ 第１流路
３０５ 第１ガスケット凹部
３０６ 第２流路
３０７ 第２ガスケット凹部
３１０，４１０ ガスケット
３１１，４１１ 芯部材
３１２，４１２ ゴム部材
３１３ 外周位置決め部
３１５ 中央支持部
３２３，４３０ 係合部
３２５ スリット
５０１ シール構造
５１０ ガスケット
５１１ 上側面
５１１ａ シール面
５１２ 下側面
５１２ａ シール面
５１３ 内側面
５１４ 外側面
５１５ 係合部
５１６ スリット
１００１ 集積弁
１１０２ 流体機器
１１０１ 流路ブロック
１１２１ ボディ

Claims (6)

1. 流路接続部分に流路内側に開放して形成された環状のシール保持部に
   挟み込まれて弾性変形し、流路接続部分を気密にシールするシール部材に
   おいて、
   前記シール保持部に密着してシール面を形成する第１側面と第２側面を有し、
   前記第１側面と前記第２側面の内側を接続する内側面に、前記第１側面から前記第２側面へと小径になるテーパが形成され、
   前記第１側面と前記第２側面の外側を接続する外側面に、係合部が前記第１側面寄りに突設されていることを特徴とするシール部材。
2. 請求項１に記載するシール部材において、
   前記テーパの傾斜幅が、前記係合部の突出幅とほぼ同じ幅に設定されていることを特徴とするシール部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載するシール部材において、
   前記第１側面と前記第２側面の内側面側端部が軸方向に最も張り出していることを特徴とするシール部材。
4. 請求項１乃至請求項３に記載するシール部材のいずれか一つにおいて、
   前記第１側面及び前記第２側面が内側面側端部から所定位置まで平ら状、テーパ状又は円弧状に形成されていることを特徴とするシール部材。
5. 請求項１乃至請求項４に記載するシール部材のいずれか一つにおいて、
   前記係合部にスリットが設けられていることを特徴とするシール部材。
6. 請求項１乃至請求項５に記載するシール部材のいずれか一つを備えるシール構造において、
   前記シール部材を前記シール保持部に挟み込んで前記係合部を押し潰した状態で配設すると、該シール部材が、内側面の第１側面側を内側に押し出し、外側面を外押え面に当接することを特徴とするシール構造。

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