JP6531162B2 - 高純度流体通路を接合するための超密閉ガスケット - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本願は、２０１４年４月１７日に出願され、「高純度流体通路を接合するための超密閉ガスケット」と題された米国仮出願シリアル番号第６１／９８０８２３号に基づき、米国特許法第１１９条（ｅ）の下で優先権を主張し、その開示の全体が引用により本明細書に援用される。

発明の背景
本発明の実施形態は、流体通路の一部の間に位置する継手を封止するための延性ガスケット、主に金属ガスケットに関する。流体搬送装置の設計において、多くの接続構造および関連するガスケットの組み合わせが周知である。これらの構造は、さまざまな装置構成要素を機械的に組み立てることによって、相互接続された流体通路の集合体を形成することができるフランジ、押輪、接続部品、および他の機能性ものを含む。代表的な流体搬送装置は、精密化学品、石油製品、フラットパネル電子ディスプレイまたは半導体を製造する産業設備に使用され、真空条件、圧力条件または純度条件、およびこれらの組み合わせが要求される。半導体製造装置内に工程材料を処理するように設計された要素間の流体通路は、通常、搬送される反応物の高純度を維持する必要があり、一般的に、石油化学工場に使用される流体通路よりもはるかに小さい断面を有する。従業員は、金属ガスケットが、多くの場合において、ポリマガスケットよりも優れた性能、特にガスケットを経由する工程流体または汚染物の拡散に関して優れた性能を提供し、その結果、望ましくない漏れを防止することを発見した。

既知の一種類の流体通路継手は、初期に径方向に平坦であって、対向する装置要素の円形管路口を囲む名目上同様形状の環状突起の間に軸方向に圧縮されるリング状ガスケットを使用する。これらの環状突起は、軸方向に沿って互いに向かって付勢されるため、延性金属ガスケットの永久塑性変形を引き起こし、収容し難い流体例えばヘリウムの漏れを防止する封止を形成する。このような継手の代表例は、CarlsonおよびWheelerに付与された（通常Varian（商標）Conflat（商標）フランジとして知られている）米国特許第３２０８７５８号、CallahanおよびWennerstromに付与された（通常Swagelok（商標）VCR（商標）接続部品として知られている）米国特許第３５２１９１０号、およびHarraおよびNystromに付与された米国特許第４３０３２５１号に記載されている。

既知の別の種類の流体通路継手は、所定の断面形状を有し、対向する装置要素の円形管路口を囲む名目上同様形状の環状突起の間に軸方向に圧縮されるリング状ガスケットを使用する。このような継手の代表例は、Leighに付与された米国特許第４８５４５９７号、Mcgarveyに付与された米国特許第５５０５４６４号、Ohmiらに付与された米国特許第６１３５１５５号（Ｗ型封止継手の初期版）に記載されている。Ohmiらに付与された米国特許は、継手の組み立て中に、ガスケットを保持し且つ中央に位置付けるための別体の保持手段を提供する。また、他の別体の保持構造は、BarberおよびAldridgeに付与された米国特許第５６７３９４６号および米国特許第５７５８９１０号、およびOhmiらに付与された米国特許第７１４０６４７号に記載されている。

さらに、既知の別の種類の流体通路継手（通常、Ｃ型封止継手として知られている）は、複雑な形状を有し、対向する装置要素の間に圧縮されるリング状金属ガスケットを使用している。これらの対向する装置要素は、ガスケットと当接する平坦面を有する。最も一般的には、少なくとも１つの装置要素の端面は、ガスケットを収容するための円形座ぐり凹部を有する。このような継手の代表例は、Inagakiらに付与された米国特許第５７９７６０４号、Doyleに付与された米国特許第６３５７７６０号および米国特許第６６８８６０８号、SpenceおよびFelberに付与された米国特許第６４０９１８０号に記載されている。SpenceおよびFelberに付与された米国特許第６４０９１８０号は継手の組み立て中に、ガスケットを保持し且つ中央に位置付けるための別体保持手段を提供する。また、他の別体の保持構造は、KojimaおよびAoyamaに付与された米国特許第５９８４３１８号、Doyleに付与された米国特許第６８４５９８４号、およびWhitlowらに付与された米国特許第６９４５５３９号に記載されている。さらに、本願発明者Kim Ngoc Vuらに付与された米国特許第５９９２４６３号およびSwensenらに付与された米国特許第５７３０４４８号は、適切な厚さを有する保持部材を記載している。この保持部材は、座ぐり側壁の代わりに圧縮制限機能を提供することができ、ガスケットを対向する平坦面の間に使用可能にする。

高純度流体の搬送要素および流体通路要素は、多くの場合、Hastelloy C-22（商標）などのタイプ３１６Ｌステンレス鋼合金またはニッケル合金の真空精錬材料から作製される。両方の金属材料は、熱処理ではなく、機械処理のみによって硬化させられるため、金属ガスケットからの局部力によって損傷される危険性がある。また、ポリマ材料から作製された高純度流体の搬送要素は、周知であり、一般的に特定の液体の液流が金属イオンに汚染される可能性がある場合に使用される。多くのポリマ装置において、流体通路の継手は、対向する（座ぐりを有するまたは有しない）平坦面を使用して、ガスケットを挟持する。このような継手に使用されるポリマ材料から製造されたガスケットも、本開示に記載の発明から利益を得ることができる。

発明の概要
本発明の実施形態は、対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットに関する。流体管路口は、半導体ガスパネル、石油化学生産または配送システムなどの流体搬送システムの隣接する流体管路口に対応してもよい。ガスケットは、本体を備える。本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通される。さらに、本体は、径方向外面、第１軸方向端面および第２軸方向端面を有する。第１軸方向端面および第２軸方向端面のうち少なくとも一方は、径方向に沿ってガスケット封止領域に隣接する応力集中部を有する。このガスケット封止領域は、対応する流体管路口の端面と当接する。一実施形態において、応力集中部は、ガスケット封止領域において、保護リッジおよび封止面を含むリップを画定する。継手を組み立てる前に、好ましくは、封止領域のリップは、対応する軸方向端面よりも軸方向外側に突出する。

一実施形態において、応力集中部は、一方または両方の軸方向端面に設けられ、対応するガスケット封止領域の一方または両方に隣接する溝を含む。別の実施形態において、応力集中溝は、一方または両方の封止領域に切欠を形成する。一部の実施形態において、応力集中溝は、一方または両方の封止領域を切り取るＶ字形に形成され、他の実施形態において、応力集中溝は、一方または両方の封止領域を切り取る、実質的に平行な壁面を有するＵ字形に形成される。

さらに別の実施形態において、応力集中部は、一方または両方の軸方向端面に陥入し、規則的に配置された有底空洞を含む。別の実施形態において、応力集中部の規則的に配置された有底空洞は、一方または両方の封止領域リップに切欠を形成する。別の実施形態において、有底空洞の外周方向の向きは、同一方向に配置されてもよく、逆位相に配置されてもよい。

さらに別の実施形態において、第１軸方向端面は、第１封止領域に切欠を形成する規則的に配置された有底空洞を含む応力集中部を有し、第２軸方向端面は、初期に径方向に平坦な第２封止領域を有する。別の実施形態において、第１軸方向端面は、第１封止領域に切欠を形成する溝を含む応力集中部を有し、第２軸方向端面は、初期に径方向に平坦な第２封止領域を有する。溝は、Ｖ字形であってもよく、または実質的に平行な側面を有するＵ字形であってもよい。任意の実施形態において、一方または両方の軸方向端面は、ガスケットの径方向外面に隣接する外周領域を有してもよい。この外周領域は、変形可能な封止領域の圧縮を制限するストッパとして機能することができる。

本明細書に記載のさまざまな実施形態のリング状ガスケットは、延性材料で形成されてもよい。延性材料は、ステンレス鋼合金、クロム合金、ニッケル合金、市販の純ニッケル、銅合金、および市販の純銅からなる群から選択される単一金属材料、タイプ３１６系列ステンレス鋼合金と実質的に同様の単一金属材料、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、パーフルオロアルコキシポリマ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、およびポリイミドからなる群から選択される単一ポリマ材料、またはポリイミドと実質的に同様の単一ポリマ材料を含むことができる。

本明細書に記載のさまざまな態様によれば、高純度流体の継手を形成する方法が提供される。この方法において、延性材料から閉合ループ状に形成され、閉合ループの近位内側軸と角度を成す未変形ガスケット封止面を有するガスケットは、ガスケット封止面の一部が閉合ループの近位内側軸と実質的に垂直に曲げられるまで、流体搬送対向する装置要素の間に圧縮される。

添付の図面は、縮尺通りに描かれるように意図されていない。明瞭性のために、各図面において、すべての要素は、標記されない場合がある。

直径に沿って切断された第１代表的なガスケットを示す図である。 図１Ａに示された第１代表的なガスケットを示す拡大断面図である。 直径に沿って切断された第２代表的なガスケットを示す図である。 図２Ａに示された第２代表的なガスケットを示す拡大断面図である。 直径に沿って切断された第３代表的なガスケットを示す図である。 図３Ａに示された第３代表的なガスケットを示す拡大断面図である。 図３Ａに示された第３代表的なガスケットを示す斜視図である。 直径に沿って切断された第４代表的なガスケットを示す図である。 第４代表的なガスケットを示す拡大断面図である。 ２つの箇所で切断された第５代表的なガスケットを示す図である。 ２つの切断箇所の非直径（逆位相）関係を示す第５代表的なガスケットを示す平面図である。 軸方向封止力を適用して継手を形成する前に、保持部材によって位置付けられ、流体管路口座ぐりの間に配置された第４代表的なガスケットを示す図である。 継手を形成した後、流体管路口座ぐりの間に位置する第４代表的なガスケットを示す図である。 直径に沿って切断された第６代表的なガスケットを示す図である。 図７Ａに示された第６代表的なガスケットを示す拡大断面図である。 第６代表的なガスケットの変形例を示す拡大断面図である。図中、ガスケットの第１軸方向端面に設けられた応力集中部は、応力集中溝を含む。 軸方向封止力を適用して継手を形成する前に、保持部材によって位置付けられ、平坦な底部を有する流体管路口座ぐりと、環状突起を有する流体管路口座ぐりとの間に配置された第６代表的なガスケットを示す図である。 継手を形成した後、対応する流体管路口座ぐりの間に位置する第６代表的なガスケットを示す図である。 直径に沿って切断された第７代表的なガスケットを示す図である。 図９Ａに示された第７代表的なガスケットを示す拡大断面図である。 軸方向封止力を適用して継手を形成する前に、保持部材によって位置付けられ、流体管路口座ぐりの間に配置された第７代表的なガスケットを示す図である。 継手を形成した後、流体管路口座ぐりの間に位置する第７代表的なガスケットを示す図である。

詳細な説明
本明細書に議論された装置および方法の例は、以下の詳細な説明に記載されまたは図面に図示された構成の詳細および要素の配置の適用に限定されない。装置および方法の他の実施形態も可能であり、さまざまな方法で実行または実施することができる。また、本明細書に使用された文言および用語は、説明の目的のためであり、限定として認識すべきではない。本明細書において、「含む」（including）、「備える」（comprising）、「有する」（having）、「含有する」（containing）、「包含する」（involving）およびそれらの変形は、その後に列挙される項目およびそれらの均等物に加えて、追加の構成も含むことを意味する。

分子レベルで漏れを最小限に（例えば、ヘリウム漏れ率を１×１０^−９標準ｃｃ／秒未満に）するのに十分な全体密封性を有する流体通路継手の作製は、設計上特別な考慮を必要とする。金属ガスケットを用いて、流体搬送装置の金属構成要素と完全に噛合う継手の作製が、装置の構成要素と当接するガスケット封止領域の塑性変形を利用していることは、熟練の設計者に知られている。ガスケット材料を比較的大きいポアソン比（Poisson’s Ratio）および比較的低い耐力強度を有するガスケット材料、例えば銅から、比較的小さいポアソン比およびより高い耐力強度を有するガスケット材料、例えばステンレス鋼に変更する場合、適切な変形の達成がより困難になる。さらに、金属ガスケットの軸方向引張を達成するために、大きな軸方向力が必要であり得る。１つの設計手法において、必要な軸方向接合力を大幅に増加せず、軸方向に配向された封止領域の当接面積を大幅に減少することによって、ガスケットの封止領域の塑性変形を容易にするガスケットが作製される。

ガスケット塑性変形をより簡単に達成するために、しばしば同時に使用される関連技術は、ガスケット材料を最も柔軟状態に焼鈍することである。既知の別の設計上課題としては、金属のヤング率（弾性率）が比較的高いため、弾性変形の後に金属ガスケットの可逆回復が比較的小さくなり、塑性変形の前に金属ガスケットに付与できる引張力の量が制限されることである。材料力学の研究で分かるように、焼鈍は、ガスケットの剛性（弾性率）を大きく影響しないが、降伏強度を大きく低下する。多くのガスケット材料の初期降伏の直後に行われた引張硬化は、ガスケットの最終回復性質に大きく貢献することができる。さらなる設計上課題としては、ガスケットが十分なバルク硬度を有しないため、低温液流によって経時的に弛緩され、それによって初期に適切な気密で設置されたことにも関わらず、漏れてしまうということである。

前述した変形特性の課題によって、大量生産時に継手の軸方向寸法公差が所望よりも厳しくなり、ガスケット内の残留膨張力が全体の密閉性を確保するのに不十分である問題を引き起こす可能性がある。これらの課題を解決するための設計案として、意図的且つ効果的な応力集中を引き起こすガスケット断面形状を作成するように、リング状本体から材料を選択的に除去することである。応力集中によって、より少ない軸方向力で、軸方向の正味弾性引張を引き起こすことができ、場合によって、ガスケットバルク内部の一部領域に引張硬化を引き起こすこともできる。この可逆弾性軸方向変位と軸方向力との関係が存在する場合に、存在しない場合よりも、ガスケットにより大きな回復を与え、その結果、装置の構成要素により少ない接合力を加えることで、より信頼性の高い継手を作製することができる。材料の除去は、例えば、上記に引用したDoyleの特許およびSpenceおよびFelberの特許に記載したように、機械加工によりガスケットの一部を切除することによって、またはSwensenらに付与された米国特許第５７３０４４８号および米国特許第５７１３５８２号に記載したように、板材をＣ字形断面の円環に形成することによって、達成することができる。所望のスプリング形状は、他の製造技術のうち、Inagakiの特許に記載したように、実際にドーナツ形のスプリングを組み込むことによって得ることができる。Doyleの設計並びにSpenceおよびFelberの設計は、径方向に沿って材料を除去するため、ガスケット内部の流体通路と外部環境との間に最小の壁厚を保証する必要によって制限される。また、この場合に、製造公差も不利な影響を与える。

上記に引用した米国特許例の多くにおいて、継手を組み立てる前に、ガスケットの軸方向に配向された封止領域を不利に傷付けるリスクがかなり高いため、漏れない継手を作ることは、不可能である。別体の保持部材を用いて、ガスケットを中央に位置させることによって、流体通路管路口とガスケットの中央通路とを望ましく整列することができる。半導体製造に使用される一部の流体搬送機械または装置が流体通路に複数の種類の継手を同時に使用する場合があるため、対向するガスケット封止領域のガスケット封止面の物理形状および／または対向するガスケット封止領域の機械挙動を個別に調整できるようなガスケット構造が望まれる。

出願人のリング状ガスケットの第１代表例１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示されている。ガスケット本体１５０は、流体通孔１５５を画定する孔１５１によって貫通される。流体通孔１５５は、径方向内面１５６を備える。流体搬送装置を接合する継手内の流体の乱流を低減するために、径方向内面１５６は、好都合に、実質的に直線状である。ガスケット本体の径方向外側延在は、径方向外面１９０によって規定される。ガスケット１００を流体搬送要素組立体（図１Ａに図示せず）に位置付けるための保持部材（図１Ａに図示せず）を収容するように、径方向外面１９０に円周溝１９２を設けてもよい。

ガスケットの第１代表例は、応力集中部１２０を含む第１軸方向端面１１０を備える。応力集中部１２０は、第１軸方向端面１１０に設けられた溝であってもよい。この応力集中溝１２０によって、所望のガスケット封止領域に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ１３０が形成される。好ましくは、リップ１３０は、継手を形成する前に、第１軸方向端面よりも軸方向の外側に突出する。リップ１３０は、軸方向に突出する保護リッジ１３２および直接隣接する封止面１３４を含む。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ１３２は、損傷される可能性があるが、封止面１３４は、損傷されることがない。封止面１３４は、ガスケット孔１５５の軸線および第１軸方向端面１１０の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケット封止領域のリップ１３０は、ガスケット孔１５５から径方向外面１９０に向かって外側に火焔状に延在する円錐台状胴体に似ていると理解することができる。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面１３４の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット１００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ１３２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面１３４が径方向外側にわずかに偏向され、装置の平坦面と当接する。溝１２０が存在するため、リップ１３０が曲がることができる。

ガスケットの第１代表例は、応力集中部１７０を含む第２軸方向端面１６０を備える。応力集中部１７０は、第２軸方向端面１６０に設けられた溝であってもよい。この応力集中溝１７０によって、所望のガスケット封止領域に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ１８０が形成される。好ましくは、リップ１８０は、継手を形成する前に、第２軸方向端面よりも軸方向の外側に突出する。リップ１８０は、軸方向に突出する保護リッジ１８２および直接隣接する封止面１８４を含む。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ１８２は、損傷される可能性があるが、封止面１８４は、損傷されることがない。封止面１８４は、ガスケット孔１５５の軸線および第２軸方向端面１６０の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面１８４の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット１００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ１８２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面１８４が径方向外側にわずかに偏向され、装置の平坦面と当接する。溝１７０が存在するため、リップ１８０が曲がることができる。

ガスケットの設計者なら、軸方向端面１１０および１６０は、対応する流体管路口の端面と当接することによって、ガスケットリップ１３０および１８０の過度圧縮を防止する比較的硬質のストッパとして機能することができることを理解することができる。継手を形成するためにガスケットを圧縮する処理中に、ガスケット１００の非常に軽微な組成上または製造上の変動によって、軸方向端面１１０および１６０の一方が、軸方向端面１１０および１６０の他方よりも、対応する流体管路口の端面と先に当接してしまう可能性がある。上記の硬質ストッパは、対向するガスケットリップ１３０および１８０の両方が最終まで均等に且つ完全に圧縮されることを保証する。また、理解すべきことは、継手を完全に接合したときに、流体通路内に事実上の漏れ空洞の形成を防止するために、流体通孔１５５の端部領域１５７および１５８は、好ましくは、軸方向端面１１０および１６０よりも軸方向に少なく延在することである。また、設計者なら理解するように、ガスケット本体１５０の中央部分に存在する材料を変更しないことによって、第１軸方向端面リップ１３０の変形挙動と第２軸方向端面リップ１８０の変形挙動とを実質的に独立にすることができる。

出願人のリング状ガスケットの第２代表例２００は、図２Ａおよび図２Ｂに示されており、第１代表例と類似する。ガスケット本体２５０は、流体通孔２５５を画定する孔２５１によって貫通される。流体通孔２５５は、径方向内面２５６を備える。流体搬送装置を接合する継手内の流体の乱流を低減するために、径方向内面２５６は、好都合に、実質的に直線状である。ガスケット本体の径方向外側延在は、径方向外面２９０によって規定される。ガスケット２００を流体搬送要素組立体（図示せず）に位置付けるための保持部材（図２Ａおよび図２Ｂに図示せず）を収容するように、径方向外面２９０に円周溝２９２を設けてもよい。

ガスケットの第２代表例は、応力集中部２２０を含む第１軸方向端面２１０と、応力集中部２７０を含む第２軸方向端面２６０とを備える。応力集中部２２０および２７０は、軸方向端面２１０および２６０に設けられた溝であってもよい。これらの応力集中溝２２０および２７０によって、所望のガスケット封止領域に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ２３０および２８０が軸方向端面２１０および２６０に各々形成される。好ましくは、リップ２３０および２８０は、継手を形成する前に、対応する軸方向端面２１０および２６０よりも軸方向の外側に突出する。応力集中溝２２０および２７０は、ガスケットの径方向内面２５６に最も近い内側壁２２１および２７１を有する。内側壁２２１および２７１は、関連するガスケットの軸方向端面２１０および２６０の各軸方向端面の平面と鋭角を成すことによって、各ガスケット封止領域に切欠を形成する。リップ２３０は、軸方向に突出する保護リッジ２３２および直接隣接する封止面２３４を含み、リップ２８０は、軸方向に突出する保護リッジ２８２および直接隣接する封止面２８４を含む。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ２３２および２８２は、損傷される可能性があるが、封止面２３４および２８４は、損傷されることがない。封止面２３４および２８４は、ガスケット孔２５５の軸線および軸方向端面２１０および２６０のうち関連する軸方向端面の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケット封止領域のリップ２３０および２８０は、ガスケット孔２５５から径方向外面２９０に向かって外側に火焔状に延在する逆向きの円錐台状胴体に似ていると理解することができる。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面２３４および２８４の各々の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット２００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ２３２および２８２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面２３４および２８４が径方向外側にわずかに偏向され、装置の平坦面と当接する。切欠溝２２０および２７０が存在するため、リップ２３０および２８０が制御可能に曲がることができる。

同様に、設計者なら、ガスケットの第２代表例に鑑みて、軸方向端面２１０および２６０は、対応する流体管路口の端面と当接することによって、ガスケットリップ２３０および２８０の過度圧縮を防止する比較的硬質のストッパとして機能することができることを理解することができる。継手を形成するためにガスケットを圧縮する処理中に、ガスケット２００の非常に軽微な組成上または製造上の変動によって、軸方向端面２１０および２６０の一方が、軸方向端面２１０および２６０の他方よりも、対応する流体管路口の端面と先に当接してしまう可能性がある。上記の硬質ストッパは、対向するガスケットリップ２３０および２８０の両方が最終まで均等に且つ完全に圧縮されることを保証する。理解すべきことは、継手を完全に接合したときに、流体通路内に事実上の漏れ空洞の形成を防止するために、流体通孔２５５の端部領域２５７および２５８は、好ましくは、軸方向端面２１０および２６０よりも軸方向に少なく延在することである。また、設計者なら理解するように、ガスケット本体２５０の中央部分に存在する材料を変更しないことによって、第１軸方向端面リップ２３０の変形挙動と第２軸方向端面リップ２８０の変形挙動とを実質的に独立にすることができる。反対する端面リップ２３０および２８０の変形挙動を独立にすることによって、設計者は、意図的に両側に異なる特性を有するガスケットを作製することができる。熟練の設計者なら理解するように、リップの曲げ特性は、切欠の鋭角度、溝の深さおよび溝の幅を選択することによって調整することができる。したがって、例えば、ガスケットの一方側に設けられた切欠の鋭角度、溝の深さおよび溝の幅のいずれかは、ガスケットの反対側に設けられた切欠鋭角度、溝の深さまたは溝の幅と異なってもよい。また、リング状ガスケットの一方の軸方向端面に、図１Ａ〜１Ｃに示された応力集中溝１２０と同様の応力集中溝を設け、反対側の軸方向端面に、図２Ａ〜２Ｃに示された応力集中溝２２０と同様の応力集中溝を設けることができる。ガスケット内周面に最も近い応力集中溝２２０の内壁２７１は、ガスケットの軸方向端面２６０の面に対して鋭角を形成する。したがって、以下に記載のように、物理構造および／または変形挙動で互いに完全に異なる第１軸方向端面および第２軸方向端面を使用する設計も、考えられる。

高純度設備に携わる設計者なら理解するように、汚染物質を捕捉することができる通路ポケットを最小限にするために、好ましくは、応力集中部２２０および２７０を「濡れた」流体通路の外側に配置する。これによって、ガスケット封止領域のリップ２３０および２８０がガスケット通孔２５５から外側に火焔状に延在する設計が得られる。ガスケット通孔の内側に火焔状に延在するガスケット封止領域のリップを設けることによって得られた追加の流体封止効果は、通路内部に比較的高圧力を封止する必要の設備にとって有利であろう。このような代替的な設計において、内部流体圧力は、火焔状に内側に延在するガスケット封止リップを押圧し、封止リップを対応する装置要素に対して付勢することによって、径方向当接領域に沿ってより気密な封止を形成する。このような代替的なガスケットの実施形態において、１つ以上の応力集中部をガスケット通孔に最も近い位置に配置し、隣接する封止領域のリップをガスケット通孔から径方向に沿って離れる位置に配置する必要がある。

出願人のリング状ガスケットの第３代表例３００は、図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示されている。ガスケット本体３５０は、流体通孔３５５を画定する孔３５１によって貫通される。流体通孔３５５は、径方向内面３５６を備える。流体搬送装置を接合する継手内の流体の乱流を低減するために、径方向内面３５６は、好都合に、実質的に直線状である。ガスケット本体の径方向外側延在は、径方向外面３９０によって規定される。ガスケット３００を流体搬送要素組立体（図示せず）に位置付けるための保持部材（図３Ａ、３Ｂおよび３Ｃに図示せず）を収容するように、径方向外面３９０に円周溝３９２を設けてもよい。

ガスケットの第３代表例は、応力集中部３２０を含む第１軸方向端面３１０を備える。応力集中部３２０は、第１軸方向端面３１０に陥入し、規則的に配置された有底空洞３２５、３２６および３２７等から形成される。応力集中空洞３２５、３２６および３２７等によって、所望のガスケット封止領域に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ３３０が第１軸方向端面３１０に形成される。好ましくは、リップ３３０は、継手を形成する前に、第１軸方向端面よりも軸方向の外側に突出する。リップ３３０は、軸方向に突出する保護リッジ３３２および直接隣接する封止面３３４を含む。封止面３３４は、ガスケット孔３５５の軸線および第１軸方向端面３１０の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケット封止領域のリップ３３０は、ガスケット孔３５５から径方向外面３９０に向かって外側に火焔状に延在する円錐台状胴体に似ていると理解することができる。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面３３４の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ３３２は、損傷される可能性があるが、封止面３３４は、損傷されることがない。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット３００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ３３２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面３３４が径方向外側にわずかに偏向され、空洞３２５、３２６および３２７等が存在するため、リップ３３０が曲がることができる。

ガスケットの第３代表例は、応力集中部３７０を含む第２軸方向端面３６０を備える。応力集中部３６０は、第２軸方向端面３６０に陥入し、規則的に配置された有底空洞を含む。応力集中空洞３７５、３７６および３７７等によって、所望のガスケット封止領域に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ３８０が第２軸方向端面３６０に形成される。好ましくは、リップ３８０は、継手を形成する前に、第２軸方向端面よりも軸方向の外側に突出する。リップ３８０は、軸方向に突出する保護リッジ３８２および直接隣接する封止面３８４を含む。封止面３８４は、ガスケット孔３５５の軸線および第２軸方向端面３６０の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面３８４の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ３８２は、損傷される可能性があるが、封止面３８４は、損傷されることがない。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット３００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ３８２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面３８４が径方向外側にわずかに偏向され、空洞３７５、３７６および３７７等が存在するため、リップ３３０が曲がることができる。ガスケット３００の軸方向端面の両方に配置された応力集中空洞３７５、３７６および３７７と応力集中空洞３７５、３７６および３７７とは、ガスケットの外周に沿って互いに同一の向きを有すると示されているが、以下に図５Ａおよび図５Ｂを参照して説明するように、代わりにこれらの応力集中空洞を逆位相に配置してもよいことを理解すべきである。

同様に、設計者なら、ガスケットの第３代表例に鑑みて、軸方向端面３１０および３６０は、対応する流体管路口の端面と当接することによって、ガスケットリップ３３０および３８０の過度圧縮を防止する比較的硬質のストッパとして機能することができることを理解することができる。継手を形成するためにガスケットを圧縮する処理中に、ガスケット３００の非常に軽微な組成上または製造上の変動によって、軸方向端面３１０および３６０の一方が、軸方向端面３１０および３６０の他方よりも、対応する流体管路口の端面と先に当接してしまう可能性がある。上記の硬質ストッパは、対向するガスケットリップ３３０および３８０の両方が最終まで均等に且つ完全に圧縮されることを保証する。理解すべきことは、継手を完全に接合したときに、流体通路内に事実上の漏れ空洞の形成を防止するために、流体通孔３５５の端部領域３５７および３５８は、好ましくは、軸方向端面３１０および３６０よりも軸方向に少なく延在することである。また、設計者なら理解するように、ガスケット本体３５０の中央部分に存在する材料を変更しないことによって、第１軸方向端面リップ３３０の変形挙動と第２軸方向端面リップ３８０の変形挙動とを実質的に独立にすることができる。

出願人のリング状ガスケットの第４代表例４００は、図４Ａおよび図４Ｂに示されており、第３代表例と類似する。ガスケット本体４５０は、流体通孔４５５を画定する孔４５１によって貫通される。流体通孔４５５は、径方向内面４５６を備える。流体搬送装置を接合する継手内の流体の乱流を低減するために、径方向内面４５６は、好都合に、実質的に直線状である。ガスケット本体の径方向外側延在は、径方向外面４９０によって規定される。ガスケット４００を流体搬送要素組立体（図示せず）に位置付けるための保持部材（図４Ａおよび図４Ｂに図示せず）を収容するように、径方向外面４９０に円周溝４９２を設けてもよい。

ガスケットの第４代表例は、応力集中部４２０を含む第１軸方向端面４１０と、応力集中部４７０を含む第２軸方向端面４６０とを備える。応力集中部４２０および４７０は、軸方向端面４１０および４６０の両方に各々陥入し、規則的に配置された有底空洞４２５および４７５を各々含む。これらの応力集中空洞４２５および４７５によって、所望のガスケット封止領域の両方に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ４３０および４８０が軸方向端面４１０および４６０に各々形成される。好ましくは、リップ４３０および４８０は、継手を形成する前に、対応する軸方向端面４１０および４６０よりも軸方向の外側に突出する。複数の応力集中空洞４２５および４７５は、ガスケット封止領域に複数の切欠を形成するように、対応するガスケットの軸方向端面４１０および４６０の平面と鋭角を成す容積軸４２１および４７１を各々有する。リップ４３０は、軸方向に突出する保護リッジ４３２および直接隣接する封止面４３４を含み、リップ４８０は、軸方向に突出する保護リッジ４８２および直接隣接する封止面４８４を含む。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ４３２および４８２は、損傷される可能性があるが、封止面４３４および４８４は、損傷されることがない。封止面４３４および４８４の各々は、ガスケット孔４５５の軸線および対応する軸方向端面４１０および４６０の各平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケット封止領域のリップ４３０および４８０は、ガスケット孔４５５から径方向外面４９０に向かって外側に火焔状に延在する円錐台状胴体に似ていると理解することができる。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面４３４および４８４の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット４００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ４３２および４８２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面４３４および４８４が径方向外側にわずかに偏向され、空洞４２５および４７５が存在するため、リップ４３０および４８０が制御可能に曲がることができる。

同様に、設計者なら、ガスケットの第４代表例に鑑みて、軸方向端面４１０および４６０は、対応する流体管路口の端面と当接することによって、ガスケットリップ４３０および４８０の過度圧縮を防止する比較的硬質のストッパとして機能することができることを理解することができる。継手を形成するためにガスケットを圧縮する処理中に、ガスケット４００の非常に軽微な組成上または製造上の変動によって、軸方向端面４１０および４６０の一方が、軸方向端面４１０および４６０の他方よりも、対応する流体管路口の端面と先に当接してしまう可能性がある。上記の硬質ストッパは、対向するガスケットリップ４３０および４８０の両方が最終まで均等に且つ完全に圧縮されることを保証する。理解すべきことは、継手を完全に接合したときに、流体通路内に事実上の漏れ空洞の形成を防止するために、流体通孔４５５の端部領域４５７および４５８は、好ましくは、軸方向端面４１０および４６０よりも軸方向に少なく延在することである。また、設計者なら理解するように、ガスケット本体４５０の中央部分に存在する材料を変更しないことによって、第１軸方向端面リップ４３０の変形挙動と第２軸方向端面リップ４８０の変形挙動とを実質的に独立にすることができる。

また、熟練のガスケット設計者なら理解するように、第１軸方向端面および第２軸方向端面の形状を相対的に独立して設けることは、一方の面に応力集中溝を設け、反対側の面に複数の応力集中空洞を設ける組み合わせ設計も考えられる。例えば、一部の実施形態において、一方の面に設けられた応力集中部は、図１Ａ〜Ｃに示された応力集中溝１２０および１７０または図２Ａ〜Ｃに示された応力集中溝２２０および２７０に類似する応力集中溝を含み、対向面に設けられた応力集中部は、図３Ａ〜Ｃに示された応力集中空洞３２５、３２６および３２７、または図４Ａ〜Ｂに示された応力集中空洞４２５および４７５に類似する複数の応力集中空洞を含んでもよい。また、第１軸方向端面および第２軸方向端面に複数の応力集中空洞を設ける場合、対向する空洞の各々の容積軸は、図４Ａのように周方向に整列されてもよく、または図５Ａおよび図５Ｂに示されたガスケットの第５代表例５００のようにずれてもよい。図５Ａの対応する構成要素は、ガスケット本体５５０と、径方向内面５５６と、リップ５３０および関連する有底空洞５２５を有する第１軸方向端面５１０と、リップ５８０および関連する有底空洞５６５を有する第２軸方向端面５１０とを含む。図５Ｂの上方平面図は、一方の軸方向端面の空洞が、反対側の軸方向端面の空洞と実質的に逆位相に配置されている断面図を示している。また、理解すべきことは、すべての例において、保持部材用の溝がオプションであるため、図５Ａに示されたガスケットの径方向外面５９０が保持部材を収容するための溝を有しないことである。

図６Ａおよび図６Ｂは、第４代表例のリング状金属ガスケット４００を、ガスケット４００と当接している対向する装置要素６０５および６６０の平坦面６３０および６８０の間に圧縮することによって、封止を形成する方法を示している。図６Ａに示すように、装置要素６０５および６６０が締め具または噛合うネジ山によって互いに向かって付勢されるときに、封止領域のリップ４３０および４８０は、まず、保護リッジ４３２および４８２に沿って、流体搬送装置要素の平坦面６３０および６８０と当接する。薄い保持部材４９５が外側周溝４９２に係合することによって、対向する流体管路口６１０および６９０の間にガスケット４００の位置決めを支援することができる。図６Ｂに示すように、継手を形成するために軸方向に完全に圧縮された後、対向装置要素６０５および６６０は、ガスケットの軸方向端面４１０および４６０に当接し、ガスケットリップ４３０および４８０は、外側に曲がる。これによって、封止面４３４および４８４は、対応する流体搬送装置の流体管路口の端面６１４および６６４と面当接する。理解すべきことは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、対向する装置要素６０５および６６０の間に圧縮される前におよび圧縮された後、ガスケット４００の径方向外面４９０の径方向延在は、好ましくは、対向する装置要素の平面６３０および６８０の径方向延在よりも小さいことである。

出願人のリング状ガスケットの第６代表例７００は、図７Ａおよび図７Ｂに示されている。ガスケット本体７５０は、流体通孔７５５を画定する孔によって貫通される。流体通孔７５５は、径方向内面７５６を備える。流体搬送装置を接合する継手内の流体の乱流を低減するために、径方向内面７５６は、好都合に、実質的に直線状である。ガスケット本体の径方向外側延在は、径方向外面７９０によって規定される。ガスケット７００を流体搬送要素組立体（図示せず）に位置付けるための保持部材（図７Ａおよび図７Ｂに図示せず）を収容するように、径方向外面７９０に円周溝７９２を設けてもよい。

ガスケットの第６代表例は、応力集中部を含む第１軸方向端面７１０を備える。この応力集中部は、第１軸方向端面７１０に陥入し、規則的に配置された有底空洞７１８、７１９および７２０等と、有底空洞７１８、７１９および７２０等とを含む。応力集中空洞７２５等によって、所望のガスケット封止領域に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ７３０が第１軸方向端面７１０に形成される。好ましくは、リップ７３０は、継手を形成する前に、第１軸方向端面７１０よりも軸方向の外側に突出する。複数の応力集中空洞７２５等の各々は、ガスケット封止領域に複数の切欠を形成するように、対応するガスケットの第１軸方向端面７１０の平面と鋭角を成す容積軸７２１を有する。リップ７３０は、軸方向に突出する保護リッジ７３２および直接隣接する封止面７３４を含む。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ７３２は、損傷される可能性があるが、封止面７３４は、損傷されることがない。封止面７３４は、ガスケット孔７５５の軸線および各々の対応する第１軸方向端面７１０の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面７３４の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット７００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ７３２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面７３４が径方向外側にわずかに偏向され、空洞７２５等が存在するため、リップ７３０が制御可能に曲がることができる。代替的には、ガスケットの第１例および第２例に記載の溝状の応力集中部を、現在説明しているガスケット例の第１軸方向端面に設けることができることを理解すべきである。出願人のガスケットの第６代表例の代替例７０１は、図７Ｃに示されている。図中の参照符号７１０、７２０、７３０、７３２、７３４および７５７は、図１Ａ〜Ｃを参照して説明した特徴１１０、１２０、１３０、１３２、１３４および１５７に対応する。図示していないが、代替的に、図２Ａ〜Ｃを参照して説明した特徴と同様の応力集中溝を使用することができることを理解すべきである。

ガスケットの第６代表例は、外側面取り７７０を含む第２軸方向端面７６０を有してもよい。外側面取り７７０は、好都合に、径方向外面７９０と一体である。封止領域７８５は、ガスケット孔の軸線に対してほぼ垂直であり、第２軸方向端面７６０の平面ほぼ平行である外周セクタに形成されている。この封止領域７８５は、初期に、径方向に平坦であり、円形管路口を囲む環状突起を有する流体搬送要素との使用に適する。第２軸方向端面７６０に初期平坦な封止領域７８５を効果的に凹設するように、有利には、初期平坦な封止領域７８５の軸方向延在は、第２軸方向端面７６０よりも小さい。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、第２軸方向端面７６０は、損傷される可能性があるが、封止面７８５は、損傷されることがない。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット７００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、ガスケット封止領域７８５の永久的な塑性変形は、以下に説明される環状突起によって引起される。

設計者なら、ガスケットの第２代表例に鑑みて、第１軸方向端面７１０は、対応する第１流体管路口の端面と当接することによって、ガスケットリップ７３０の過度圧縮を防止する比較的硬質のストッパとして機能することができることを理解することができる。また、理解すべきことは、継手を完全に接合したときに、流体通路内に事実上の漏れ空洞の形成を防止するために、流体通孔７５５の第１端部領域７５７は、好ましくは、第１軸方向端面７１０よりも軸方向に少なく延在することである。また、設計者なら理解するように、ガスケット本体７５０の中央部分に存在する材料を変更しないことによって、第１軸方向端面リップ７３０の変形挙動と第２軸方向端面封止領域７８５の変形挙動とを実質的に独立にすることができる。以下に図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明するように、この変形挙動の独立性は、ガスケットの第６代表例の利点となる。

図８Ａおよび図８Ｂは、第６代表例のリング状金属ガスケット７００を対向する装置要素８０５および８６０の間に圧縮することによって、封止を形成する方法を示している。図８Ａは、軸封止力を適用することによって継手を形成する前に、保持部材７９５によって、位置する第６代表的なガスケットを示している平坦な底部を有する上部流体管路口座ぐり８３０と、環状突起８８５を有する下部流体管路口座ぐり８８０との間に位置付けられたガスケットの第６代表例を示している。図８Ｂは、継手を形成した後、対応する流体管路口の間に位置するガスケットの第６代表例７００を示している。図８Ａに示すように、装置要素８０５および８６０が締め具（または噛合うネジ山または他の手段）によって互いに向かって付勢されるときに、封止領域のリップ７３０は、まず、保護リッジ７３２に沿って、流体搬送装置要素の平坦面８３０と当接し、最初に平坦な封止領域７８５は、環状突起８８５と当接する。薄い保持部材７９５が外側周溝７９２に係合することによって、対向する流体管路口８１０および８９０の間にガスケット７００の位置決めを支援することができる。ガスケット圧縮の処理中に、継手が形成されると、第１軸方向端面７１０の硬質ストッパが上部流体管路口座ぐり８３０と当接する。これによって、対向する流体管路口８１０および８９０を接合するすべての追加の閉鎖動作は、下部流体管路口環状突起８８５によって、最初に平坦な封止領域７８５に適切な凹みを確実にもたらすことができる。図８Ｂに示すように、継手を形成するための完全な軸方向圧縮の後、対向装置要素６０５および６６０は、ガスケットの軸方向端面４１０および４６０に当接し、ガスケットリップ７３０は、外側に偏向され、封止面７３４が対応する流体搬送装置の流体管路口の端面８３０と平面当接すると共に、最初に平坦な封止領域７８５は、環状突起８８５に押圧され、同様の形状に変形される。装置要素８０５および８６０が保持部材７９５に当接すると、ガスケットのさらなる圧縮ができなくなる。第２軸方向端面７６０と下側流体管路口座ぐり８８０の底部との間に隙間を確保するように、保持部材７９５の厚さに関連して、第２軸方向端面７６０の軸方向延在を選択してもよい。環状突起８８５と最初に平坦である（現在変形されている）第２軸方向端面封止領域７８５との間のみ、所望の封止を確実に形成するため、およびヘリウム漏れ検出方法によって継手一体性のテストを可能にするために、この隙間は、望まれる。理解すべきことは、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、対向する装置要素８０５および８６０の間に圧縮される前におよび圧縮された後、ガスケット７００の径方向外面４９０の径方向延在は、好ましくは、流体搬送装置要素８０５の座ぐり８３０の径方向延在および流体搬送装置要素８６０の座ぐり８８０の径方向延在よりも小さいことである。

出願人のリング状ガスケットの第７代表例９００は、図９Ａおよび図９Ｂに示されており、第１代表例および第２代表例と類似する。ガスケット本体９５０は、流体通孔９５５を画定する孔９５１によって貫通される。流体通孔９５５は、径方向内面９５６を備える。流体搬送装置を接合する継手内の流体の乱流を低減するために、径方向内面９５６は、好都合に、実質的に直線状である。ガスケット本体の径方向外側延在は、径方向外面９９０によって規定される。ガスケット９００を流体搬送要素組立体（図示せず）に位置付けるための保持部材（図９Ａおよび図９Ｂに図示せず）を収容するように、径方向外面９９０に円周溝９９２を設けてもよい。前述したガスケットの代表例に説明したように、この代表例において、保持部材を収容するための溝９９２は、オプションである。

ガスケットの第７代表例は、応力集中部９２０を含む第１軸方向端面９１０と、応力集中部９７０を含む第２軸方向端面９６０とを備える。同様に、応力集中部９２０および９７０は、軸方向端面９１０および９６０に設けられた溝であってもよい。これらの応力集中溝９２０および９７０によって、所望のガスケット封止領域の両方に直接隣接する領域からガスケット本体材料が除去され、リップ９３０および９８０が軸方向端面９１０および９６０に各々形成される。好ましくは、これらのリップは、継手を形成する前に、対応する軸方向端面９１０および９６０よりも軸方向の外側に突出する。図２Ａおよび図２Ｂに示されたガスケットの第２代表例と同様に、応力集中溝９２０および９７０は、ガスケットの径方向内面２５６に最も近い内側壁を有する。内側壁は、関連するガスケット軸方向端面９１０および９６０の各軸方向端面の平面と鋭角を成すことによって、各ガスケット封止領域に切欠を形成する。しかしながら、図２Ａおよび図２Ｂに示されたガスケットの第２代表例の略Ｖ字状の溝２２０および２７０とは対照的に、ガスケットの第７代表例の応力集中溝９２０および９７０は、実質的に互いに平行な径方向内側溝壁および径方向外側溝壁を有するため、Ｕ字形溝を画定する。実質的に平行な径方向内側および外側の溝壁９２０および９７０は、関連する各ガスケットの軸方向端面９１０および９６０の平面と鋭角を成す。前述したガスケットの代表例と同様に、リップ９３０は、軸方向に突出する保護リッジ９３２および直接隣接する封止面９３４を含み、リップ９８０は、軸方向に突出する保護リッジ９８２および直接隣接する封止面９８４を含む。通常の工場取り扱いにおいて、ガスケットを粗い表面上スライドする場合、保護リッジ９３２および９８２は、損傷される可能性があるが、封止面９３４および９８４は、損傷されることがない。封止面９３４および９８４は、ガスケット孔９５５の軸線および軸方向端面９１０および９６０のうち関連する軸方向端面の平面に対してほぼ一定の角度を成す外周セクタであるが、前述したように、一部のガスケット材料の場合に、若干凸形状を有することも有利である。同様に、ガスケット封止領域のリップ９３０および９８０は、ガスケット孔９５５から径方向外面９９０に向かって外側に火焔状に延在する逆向きの円錐台状胴体に似ていると理解することができる。前述したガスケットの代表例と同様に、ガスケットと流体管路口の端面との間により長い漏れ防止当接を形成するように、有利には、封止面９３４および９８４の各々の径方向面積は、従来設計の減少した当接面積よりも大きい。対向する装置の平坦面の間に軸方向に圧縮することによって、ガスケット９００を漏れ難い流体通路継手に形成する場合、保護リッジ９３２および９８２が塑性変形され、さらに軸方向に圧縮されると、封止面９３４および９８４が径方向外側にわずかに偏向され、装置の平坦面と当接する。図１０Ａおよび図１０Ｂに関連して説明するように、切欠溝９２０および９７０が存在するため、リップ９３０および９８０が制御可能に曲がることができる。

同様に、設計者なら、前述したガスケットの代表例に鑑みて、軸方向端面９１０および９６０は、対応する流体管路口の端面と当接することによって、ガスケットリップ９３０および９８０の過度圧縮を防止する比較的硬質のストッパとして機能することができることを理解することができる。継手を形成するためにガスケットを圧縮する処理中に、ガスケット９００の非常に軽微な組成上または製造上の変動によって、軸方向端面９１０および９６０の一方が、軸方向端面９１０および９６０の他方よりも、対応する流体管路口の端面と先に当接してしまう可能性がある。しかしながら、上記の硬質ストッパは、対向するガスケットリップ９３０および９８０の両方が最終まで均等に且つ完全に圧縮されることを保証する。また、理解すべきことは、継手を完全に接合したときに、流体通路内に事実上の漏れ空洞の形成を防止するために、流体通孔９５５の端部領域９５７および９５８は、好ましくは、軸方向端面９１０および９６０よりも軸方向に少なく延在することである。

また、設計者なら理解するように、ガスケット本体９５０の中央部分に存在する材料を変更しないことによって、第１軸方向端面リップ９３０の変形挙動と第２軸方向端面リップ９８０の変形挙動とを実質的に独立にすることができる。反対する端面リップ９３０および９８０の変形挙動を独立にすることによって、設計者は、意図的に両側に異なる特性を有するガスケットを作製することができる。熟練の設計者なら理解するように、リップの曲げ特性は、切欠の鋭角度、溝の深さおよび溝の幅を選択することによって調整することができる。したがって、例えば、ガスケットの一方側に設けられた切欠の鋭角度、溝の深さおよび溝の幅のいずれかは、ガスケットの反対側に設けられた切欠鋭角度、溝の深さまたは溝の幅と異なってもよい。また、リング状ガスケットの一方の軸方向端面に、図１Ａ〜１Ｃに示された応力集中溝１２０と同様の応力集中溝または図２Ａ〜２Ｃに示された応力集中溝２２０と同様の応力集中溝を設け、反対側の軸方向端面に、上述した応力集中溝９２０または９７０と同様の応力集中溝を設けることができる。代替的に、リング状ガスケットの一方の軸方向端面に、上述した応力集中溝９２０または９７０と同様の応力集中溝を設け、図７Ａおよび図７Ｂに関連して上述した方法と同様に、円形の管路口を囲む環状突起を有する流体搬送要素と流体密封止を形成するように、反対側の軸方向端面を構成することができる。したがって、理解すべきことは、本明細書に開示された種々の代表的なガスケット設計は、実質的に対称の軸方向端面を有するガスケットに限定されないことである。物理構造および／または変形挙動が互いに完全に異なるように設計された第１軸方向端面および第２軸方向端面の使用も考えられる。

高純度設備に携わる設計者なら理解するように、汚染物質を捕捉することができる通路ポケットを最小限にするために、好ましくは、応力集中部９２０および９７０を「濡れた」流体通路の外側に配置する。これによって、ガスケット封止領域のリップ９３０および９８０がガスケット通孔９５５から外側に火焔状に延在する設計が得られる。ガスケット通孔の内側に火焔状に延在するガスケット封止領域のリップを設けることによって得られた追加の流体封止効果は、通路内部に比較的高圧力を封止する必要の設備にとって有利であろう。このような代替的な設計において、内部流体圧力は、火焔状に内側に延在するガスケット封止リップを押圧し、封止リップを対応する装置要素に対して付勢することによって、径方向当接領域に沿ってより気密な封止を形成する。このような代替的なガスケットの実施形態は、１つ以上の応力集中部をガスケット通孔に最も近い位置に配置し、隣接する封止領域のリップをガスケット通孔から径方向に沿って離れる位置に配置する必要がある。

図１０Ａおよび図１０Ｂは、第７代表例のリング状金属ガスケット９００を、ガスケット９００と当接している対向する装置要素６０５および６６０の平坦面６３０および６８０の間に圧縮することによって、封止を形成する方法を示している。図１０Ａに示すように、装置要素６０５および６６０が締め具または噛合うネジ山によって互いに向かって付勢されるときに、封止領域のリップ９３０および９８０は、まず、保護リッジ９３２および９８２に沿って、流体搬送装置要素の平坦面６３０および６８０と当接する。薄い保持部材９９５が外側周溝４９２に係合することによって、対向する流体管路口６１０および６９０の間にガスケット４００の位置決めを支援することができる。図１０Ｂに示すように、継手を形成するために軸方向に完全に圧縮された後、対向装置要素６０５および６６０は、ガスケットの軸方向端面９１０および９６０に当接し、ガスケットリップ９３０および９８０は、外側に曲がる。これによって、封止面９３４および９８４は、対応する流体搬送装置の流体管路口の端面６１４および６６４と面当接する。理解すべきことは、図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、対向する装置要素６０５および６６０の間に圧縮される前におよび圧縮された後、ガスケット９００の径方向外面９９０の径方向延在は、好ましくは、対向する装置要素の平面６３０および６８０の径方向延在よりも小さいことである。

本明細書に記載されたさまざまなガスケット設計は、ガスケット材料が流体連通時に密封接合を意図する装置要素と同様の機械特性を有する場合に、高純度流体搬送装置において特に有用である。高純度３１６Ｌステンレス鋼から作られた流体搬送システムの構成要素を平底座ぐりを有する流体管路口と共に使用することは、周知である。このような構成要素を使用する場合に分子レベルの漏れ気密性を達成し難い課題は、本明細書に記載された設計を使用することによって軽減することができる。ポリマ材料から作製された高純度液体搬送装置の場合、本質的に同様の課題が存在するため、これらの状況に反発明の設計を同様に適用可能である。

上記の開示を参照して理解できるように、本明細書に記載のさまざまなガスケット設計において、当接する流体搬送装置の隣接面の物理要件および機械要件を満たすように、ガスケットの対向する軸方向端面を別々に調整することができる。したがって、例えば、一方の装置要素の円形管路口を囲む環状突起に密閉係合するように、ガスケットの一方側のガスケット封止面を構成し、対向する装置要素の円形管路口を囲む凹状平坦面に密閉係合するように、ガスケットの反対側のガスケット封止面を構成することができる。

したがって、本発明の少なくとも１つの実施形態のいくつかの態様を説明したが、理解すべきことは、種々の変更、修正および改良が当業者にとって容易であることである。このような変更、修正および改良は、本開示の一部であり、本発明の範囲内に含まれると意図される。したがって、前述の説明および図面は、例示に過ぎない。

Claims (29)

1. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
   径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
   前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
   前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方は、径方向に沿ってガスケット封止領域に隣接する応力集中部を有し、
   前記ガスケット封止領域は、対応する流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記応力集中部は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方に形成された溝を含み、
   前記応力集中部は、前記ガスケット封止領域において、リップを画定し、
   前記リップは、軸方向への圧縮により前記溝側に曲がるように前記孔から径方向外側かつ軸方向外側に延在する、ガスケット。
2. 前記径方向内面に最も近い前記溝の壁は、前記ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の平面と鋭角を成す、請求項１に記載のガスケット。
3. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
   径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
   前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
   前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方は、径方向に沿ってガスケット封止領域に隣接する応力集中部を有し、
   前記ガスケット封止領域は、対応する流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記応力集中部は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方に形成されたＵ字形溝を含み、
   前記Ｕ字形溝の実質的に平行な壁は、前記ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の平面と鋭角を成す、ガスケット。
4. 前記径方向内面に最も近い前記溝の壁は、前記ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の平面と鋭角を成し、
   前記溝の外周は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の端面の一部によって囲まれ、
   前記端面の一部は、前記ガスケットを設置する前に、前記ガスケット封止領域よりも軸方向外側に少なく延在する、請求項１に記載のガスケット。
5. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
   径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
   前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
   前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方は、径方向に沿ってガスケット封止領域に隣接する応力集中部を有し、
   前記ガスケット封止領域は、対応する流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記応力集中部は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方に陥入し、規則的に配置された空洞を含む、ガスケット。
6. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
   径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
   前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
   前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方は、径方向に沿ってガスケット封止領域に隣接する応力集中部を有し、
   前記ガスケット封止領域は、対応する流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記応力集中部は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方に陥入する複数の空洞を含み、
   前記複数の空洞は、前記ガスケット封止領域に複数の切欠を形成するように、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の平面と鋭角を成す容積軸を各々有する、ガスケット。
7. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
   径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
   前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
   前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方は、径方向に沿ってガスケット封止領域に隣接する応力集中部を有し、
   前記ガスケット封止領域は、対応する流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記応力集中部は、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方に陥入する複数の空洞を含み、
   前記複数の空洞は、前記ガスケット封止領域に複数の切欠を形成するように、前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の平面と鋭角を成す容積軸を各々有し、
   径方向に沿って前記径方向外面に隣接する前記第１軸方向端面および前記第２軸方向端面のうち少なくとも一方の外周部は、前記ガスケットを設置する前に、前記ガスケット封止領域よりも軸方向外側に少なく延在する、ガスケット。
8. 前記応力集中部は、前記ガスケット封止領域により形成された前記流体通路の外側に位置する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のガスケット。
9. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
   径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
   前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
   前記第１軸方向端面は、径方向に沿って第１ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第１応力集中部を有し、
   前記第１ガスケット封止領域は、第１流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成された第１溝を含み、
   前記第１応力集中部は、前記第１ガスケット封止領域において、第１リップを画定し、
   前記第１リップは、軸方向への圧縮により前記第１溝側に曲がるように前記孔から径方向外側かつ軸方向外側に延在し、
   前記第２軸方向端面は、径方向に沿って第２ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第２応力集中部を有し、
   前記第２ガスケット封止領域は、第２流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
   前記第２応力集中部は、前記第２軸方向端面に形成された第２溝を含み、
   前記第２応力集中部は、前記第２ガスケット封止領域において、第２リップを画定し、
   前記第２リップは、軸方向への圧縮により前記第２溝側に曲がるように前記孔から径方向外側かつ軸方向外側に延在する、ガスケット。
10. 前記第１応力集中部と前記第２応力集中部とは、実質的に同様である、請求項９に記載のガスケット。
11. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
    径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
    前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
    前記第１軸方向端面は、径方向に沿って第１ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第１応力集中部を有し、
    前記第１ガスケット封止領域は、第１流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第２軸方向端面は、径方向に沿って第２ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第２応力集中部を有し、
    前記第２ガスケット封止領域は、第２流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第１応力集中部と前記第２応力集中部とは、実質的に異なる、ガスケット。
12. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
    径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
    前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
    前記第１軸方向端面は、径方向に沿って第１ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第１応力集中部を有し、
    前記第１ガスケット封止領域は、第１流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第２軸方向端面は、径方向に沿って第２ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第２応力集中部を有し、
    前記第２ガスケット封止領域は、第２流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成された溝および複数の空洞のうちいずれか一方であり、
    前記第２応力集中部は、前記第２軸方向端面に形成された溝および複数の空洞のうちいずれか他方である、ガスケット。
13. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
    径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
    前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
    前記第１軸方向端面は、径方向に沿って第１ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第１応力集中部を有し、
    前記第１ガスケット封止領域は、第１流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第２軸方向端面は、径方向に沿って第２ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第２応力集中部を有し、
    前記第２ガスケット封止領域は、第２流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成された複数の第１空洞を含み、
    前記複数の第１空洞の各々は、前記第１ガスケット封止領域に複数の第１切欠を形成するように、前記第１軸方向端面の平面と鋭角を成す容積軸を有し、
    前記第２応力集中部は、前記第２軸方向端面に形成された複数の第２空洞を含み、
    前記複数の第２空洞の各々は、前記第２ガスケット封止領域に複数の第２切欠を形成するように、前記第２軸方向端面の平面と鋭角を成す容積軸を有する、ガスケット。
14. 前記複数の第１空洞の各々の前記容積軸は、前記複数の第２空洞の対応空洞の前記容積軸とは逆位相に配置されている、請求項１３に記載のガスケット。
15. 前記径方向内面に最も近い前記第１溝の壁は、前記第１ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面の平面と鋭角を成し、
    前記径方向内面に最も近い前記第２溝の壁は、前記第２ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第２軸方向端面の平面と鋭角を成す、請求項９に記載のガスケット。
16. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
    径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
    前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
    前記第１軸方向端面は、径方向に沿って第１ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第１応力集中部を有し、
    前記第１ガスケット封止領域は、第１流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第２軸方向端面は、径方向に沿って第２ガスケット封止領域に隣接し且つ前記流体通路の外側に位置する第２応力集中部を有し、
    前記第２ガスケット封止領域は、第２流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成されたＵ字形の第１溝を含み、
    前記第１溝の実質的に平行な壁は、前記第１ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面の平面と鋭角を成し、
    前記第２応力集中部は、前記第２軸方向端面に形成されたＵ字形の第２溝を含み、
    前記第２溝の実質的に平行な壁は、前記第２ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第２軸方向端面の平面と鋭角を成す、ガスケット。
17. 径方向に沿って前記径方向外面に隣接する前記第１軸方向端面の外周部は、前記ガスケットを設置する前に、前記第１ガスケット封止領域よりも軸方向外側に少なく延在し、
    径方向に沿って前記径方向外面に隣接する前記第２軸方向端面の外周部は、前記ガスケットを設置する前に、前記第２ガスケット封止領域よりも軸方向外側に少なく延在する、請求項１３、１５または１６に記載のガスケット。
18. 前記第１ガスケット封止領域および前記第２ガスケット封止領域の各々は、封止面を含み、
    前記封止面は、塑性変形を容易にするように当接面積を減少した前記第１ガスケット封止領域および前記第２ガスケット封止領域の塑性変形によって達成され得る径方向当接面積よりも、第１流体管路口および第２流体管路口の各々の端面とより大きな径方向当接面積を有する、請求項１７に記載のガスケット。
19. 対向する流体管路口を密閉接合するためのリング状ガスケットであって、
    径方向外面と、第１軸方向端面と、第２軸方向端面とを有する本体を備え、
    前記本体は、流体通路を作成し、径方向内面を画定するための孔によって貫通され、
    前記第１軸方向端面は、径方向に沿って第１ガスケット封止領域に隣接する第１応力集中部を有し、
    前記第１ガスケット封止領域は、第１流体管路口の端面と当接するように構成および配置され、
    前記第２軸方向端面は、実質的に平坦な第２ガスケット封止領域を有し、
    前記第２ガスケット封止領域は、前記リング状ガスケットを設置する前に、前記孔の軸線にほぼ垂直であり且つ前記第２軸方向端面の平面に平行である外周セクタとして形成される、ガスケット。
20. 前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成された複数の第１空洞を含み、
    前記複数の第１空洞の各々は、前記第１ガスケット封止領域に複数の第１切欠を形成するように、前記第１軸方向端面の平面と鋭角を成す容積軸を有する、請求項１９に記載のガスケット。
21. 前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成された第１溝を含み、
    前記径方向内面に最も近い前記第１溝の壁は、前記第１ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面の平面と鋭角を成す、請求項１９に記載のガスケット。
22. 前記第１溝の外周は、前記ガスケットを設置する前に、前記第１ガスケット封止領域よりも軸方向外側に少なく延在する前記第１軸方向端面の一部によって囲まれる、請求項２１に記載のガスケット。
23. 前記第１応力集中部は、前記第１軸方向端面に形成されたＵ字形の第１溝を含み、
    前記第１溝の実質的に平行な壁は、前記第１ガスケット封止領域に切欠を形成するように、前記第１軸方向端面の平面と鋭角を成す、請求項１９に記載のガスケット。
24. 前記ガスケットは、延性材料を含む、請求項１、９〜１６または１９〜２３のいずれか１項に記載のガスケット。
25. 前記ガスケットは、ステンレス鋼合金、クロム合金、ニッケル合金、純ニッケル、銅合金、および純銅からなる群から選択される単一金属材料を含む、請求項１、９〜１６または１９〜２３のいずれか１項に記載のガスケット。
26. 前記ガスケットは、タイプ３１６系列ステンレス鋼合金と実質的に同様の単一金属材料を含む、請求項１、９〜１６または１９〜２３のいずれか１項に記載のガスケット。
27. 前記ガスケットは、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、パーフルオロアルコキシポリマ（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、およびポリイミドからなる群から選択される単一ポリマ材料を含む、請求項１、９〜１６または１９〜２３のいずれか１項に記載のガスケット。
28. 前記ガスケットは、ポリイミドと実質的に同様の単一ポリマ材料を含む、請求項１、９〜１６または１９〜２３のいずれか１項に記載のガスケット。
29. 高純度流体の継手を形成する方法であって、
    延性材料から閉合ループ状に形成され、ガスケットループ形状の近位内側軸と角度を成す未変形ガスケット封止面を有する請求項１〜２８のいずれか１項に記載のガスケットは、前記未変形ガスケット封止面の一部が前記ガスケットループ形状の前記近位内側軸と実質的に垂直に曲げられるまで、流体搬送装置の対向する要素の間に圧縮される、方法。