(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ガス充填容器に充填されたガスの遮断と供給を切り換える容器元弁側に設けられた本体部と前記ガス充填容器に充填されたガスを外部へと導くための配管に接続されたプラグとの間に圧縮して介在され、前記本体部に設けられたガス流路と前記プラグに設けられたガス流路とをシール接続するガスケットであって、
前記本体部と前記プラグとの間で圧縮される金属製のシールリングと、
前記シールリングと一体に設けられ前記シールリングの外周を囲む筒状部材であり外周面に環状溝が形成されたハウジングと、
前記環状溝に収容されたC状スプリングと、を備えることを特徴とするガスケット。
第1管路の端部に設けられた第1接続部と第2管路の端部に設けられた第2接続部との間に圧縮して介在され、前記第1管路と前記第2管路とをシール接続するガスケットであって、
前記第1接続部と前記第2接続部との間で圧縮される金属製のシールリングと、
前記シールリングと一体に設けられ前記シールリングの外周を囲む筒状部材であり外周面に環状溝が形成されたハウジングと、
前記環状溝に収容されたC状スプリングと、を備えることを特徴とするガスケット。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【0012】
<第1実施形態>
図1〜
図3を参照して、本発明の第1実施形態に係るガス充填容器用継手100について説明する。
【0013】
ガス充填容器用継手100は、ガス充填容器とそれに接続される配管3とをシール接続するためのものである。ガス充填容器用継手100は、ガス充填容器に充填されたガスの遮断と供給を切り換える容器元弁側に設けられた本体部1と、ガス充填容器に充填されたガスを外部へと導くための配管3に接続されたプラグ2と、本体部1の外周に締結されプラグ2を本体部1に対して押圧するためのキャップ部材4と、キャップ部材4の締結力によって本体部1とプラグ2との間に圧縮して介在されるガスケット5とを備える。
【0014】
本体部1は、ガス充填容器の容器元弁のボディと一体に形成される。本体部1には、ガス充填容器の容器元弁が開弁された際に、ガス充填容器に充填されたガスが通過する第1ガス流路7が、軸心部に貫通して形成される。
【0015】
プラグ2は、ガスを外部へと供給するための配管3と一体に形成される。プラグ2には、ガス充填容器の容器元弁が開弁された際に、第1ガス流路7を通じて導かれたガスが通過する第2ガス流路8が、軸心部に貫通して形成される。
【0016】
ガスケット5は、本体部1の第1ガス流路7からプラグ2の第2ガス流路8に流れるガスが漏れないように、第1ガス流路7と第2ガス流路8をシール接続する。
【0017】
本体部1、プラグ2、及びキャップ部材4は、SUS316、SUS316L、SUS304等のステンレス鋼で構成される。また、ガスケット5はアルミニウム合金にて構成される。
【0018】
以下では、各構成について詳しく説明する。
【0019】
ガスケット5は、本体部1とプラグ2との間で圧縮される金属製の環状のシールリング51と、シールリング51と一体に設けられシールリング51の外周を囲むハウジング52とを備える。
【0020】
シールリング51は、断面がC型のリング状の中空部材である。シールリング51の内部には、内周面に沿ってコイルスプリング(図示せず)が収容される。コイルスプリングは、シールリング51と共に圧縮されて反発力を発生する。この反発力によってシールリング51によるシール性が向上する。
【0021】
ハウジング52は筒状部材である。シールリング51外周とハウジング52内周とは、環状板53を介して連結される。つまり、シールリング51とハウジング52は、環状板53を介して一体に構成される。環状板53は、シールリング51よりも薄い平板形状であり、シールリング51外周とハウジング52内周との間を最短距離で連結する。
【0022】
ハウジング52は、軸方向の長さがシールリング51と比較して長く形成される。シールリング51は、ハウジング52の両端の開口部52a,52bから露出しないように、ハウジング52の内部に配置される。これにより、シールリング51は硬度が低いアルミニウム合金にて構成されるものの、シールリング51の表面はハウジング52から露出しないため、ガスケット5の取り扱い時にシールリング51の表面に傷が付くことが防止される。
【0023】
本体部1には、筒状の胴部10の内側にプラグ2が挿入される穴部11が形成される。胴部10は、先端側の大内径部10aと、大内径部10aと比較して内径が小さい基端側の小内径部10bとからなる。胴部10の内周には、大内径部10aと小内径部10bの境界に環状の段部10cが形成される。
【0024】
穴部11の底部には、プラグ2との間でガスケット5のシールリング51を圧縮する凸状の第1シール部12が形成される。第1シール部12の表面には、シールリング51の形状に対応した断面円弧状の窪み13が環状に形成される。第1シール部12の表面には、環状の窪み13の中心部に第1ガス流路7の端部が開口して形成される。穴部11の底部に第1シール部12が形成されることによって、穴部11の底部には、第1シール部12の外周と小内径部10bの内周とで区画された環状溝14が形成されることになる。本体部1の外周には、キャップ部材4が締結されるおねじ部15が形成される。
【0025】
プラグ2における本体部1に対向する端部には、本体部1の第1シール部12との間でシールリング51を圧縮する凸状の第2シール部21が形成される。第2シール部21の表面には、シールリング51の形状に対応した断面円弧状の窪み22が環状に形成される。このように、本体部1の第1シール部12とプラグ2の第2シール部21とは互いに対向して配置され、互いの窪み13,22の間でシールリング51を圧縮する。第2シール部21の表面には、環状の窪み22の中心部に第2ガス流路8の端部が開口して形成される。
【0026】
第1シール部12と第2シール部21の外径は、ガスケット5のハウジング52の内径と略同一に形成される。したがって、プラグ2が本体部1の穴部11の内部に挿入された状態(
図2に示す状態)では、ハウジング52は第1シール部12と第2シール部21の外周にぴったりと嵌まる。
【0027】
プラグ2の外周には、本体部1の段部10cに当接する第1段部2aと、キャップ部材4の締結力が作用する第2段部2bとが形成される。また、プラグ2の外周には径方向に穴2cが形成され、穴2cには本体部1とプラグ2との相対回転を規制するピン26が挿入される。ピン26の頭部が、本体部1の胴部10に形成された切欠部10d(
図3参照)に嵌まることによって、本体部1とプラグ2との相対回転が規制される。なお、ピン26とプラグ2は一体加工でもよい。
【0028】
プラグ2の外周端部には、筒状のスリーブ23が嵌合して配置される。スリーブ23は、一端部が第1段部2aに当接し、他端部側が第2シール部21を囲んで配置される。スリーブ23の外径は、本体部1の胴部10の小内径部10bの内径と略同一に形成される。なお、スリーブ23とプラグ2は一体加工でもよい。
【0029】
プラグ2の外周端部にスリーブ23が配置されることによって、プラグ2の端部には、スリーブ23の内周と第2シール部21の外周とで区画された環状溝24が形成されることになる。環状溝24はガスケット5のハウジング52がぴったりと嵌まる形状に形成されるため、ガスケット5はハウジング52を環状溝24に挿入することによってプラグ2に装着されることになる。ハウジング52の外周面には環状溝が形成され、その環状溝内にはC状スプリング55が収容される。C状スプリング55の弾性力によって、ガスケット5はプラグ2に確実に装着される。また、ハウジング52を環状溝24から取り外す際には、C状スプリング55はガイドの機能を果たすため外し易くなる。
【0030】
ガスケット5がプラグ2に装着された状態では、スリーブ23とハウジング52がプラグ2の端部から環状に突出した状態となる。本体部1の環状溝14は、本体部1の穴部11の内部にプラグ2を挿入した際に、プラグ2の端部から環状に突出したスリーブ23とハウジング52がぴったりと嵌まる形状に形成される。
【0031】
キャップ部材4は有底筒状部材であり、底部にはプラグ2の先端側が挿通する貫通孔4aが形成される。キャップ部材4の内周には、本体部1の外周のおねじ部15に螺合するめねじ部41が形成される。キャップ部材4の内側底部には、キャップ部材4を本体部1に締結した際に、キャップ部材4とプラグ2との間に介在され、端部がプラグ2の第2段部2bに当接する軸受42が配置される。軸受42は、キャップ部材4の回転力をプラグ2に対して伝達させないように作用する。したがって、キャップ部材4を本体部1に締結する際には、キャップ部材4の回転トルクは、プラグ2に対してねじりトルクとしては伝達されず、軸受42を介してプラグ2に伝達されプラグ2を本体部1に対して押圧する押圧力として作用する。このように、キャップ部材4とプラグ2との間に軸受42が介在されることによって、低トルクでプラグ2を本体部1に対して押圧することが可能となる。
【0032】
次に、本体部1とプラグ2の接続方法について説明する。
【0033】
まず、ガスケット5のハウジング52を環状溝24に挿入することによって、ガスケット5をプラグ2に装着する。この状態では、ガスケット5のシールリング51の一部が第2シール部21の表面の窪み22に嵌まった状態となる。
【0034】
次に、本体部1とプラグ2とを組み付ける。プラグ2の先端部をキャップ部材4の貫通孔4aに挿入してプラグ2をキャップ部材4の内側に収容した状態で、プラグ2のピン26の頭部が本体部1の切欠部10dに嵌まるようにして、プラグ2を本体部1の穴部11の内部に挿入する。プラグ2のスリーブ23の外径は本体部1の小内径部10bの内径と略同一であるため、スリーブ23の外周は小内径部10bの内周に案内される。そして、スリーブ23及びハウジング52の先端部が本体部1の環状溝14に挿入され、ハウジング52の内周は本体部1の第1シール部12の外周に嵌まる。この状態では、ガスケット5のシールリング51の一部が第1シール部12の表面の窪み13に嵌まった状態となり、シールリング51は、第2シール部21の窪み22と第1シール部12の窪み13とに挟まれた状態となる。
【0035】
次に、キャップ部材4のめねじ部41を本体部1のおねじ部15に螺合させ、キャップ部材4を本体部1に締結する。キャップ部材4を本体部1に対して相対回転させることによって、キャップ部材4の回転トルクは、軸受42を介してプラグ2に伝達されプラグ2を本体部1に対して押圧する押圧力として作用する。この押圧力によって、シールリング51は、第1シール部12の窪み13と第2シール部21の窪み22との間で圧縮されて押し潰される(
図2に示す状態)。
【0036】
ここで、窪み13及び窪み22の深さは、シールリング51の半径よりも浅いため、プラグ2から本体部1に対して押圧力が作用していない状態では、シールリング51は窪み13と窪み22とに完全に囲まれた状態とはならない。そして、プラグ2から本体部1に対して押圧力が作用すると、シールリング51は窪み13と窪み22との間で圧縮されて押し潰されることになる。
【0037】
ハウジング52の軸方向の長さは、第1シール部12と第2シール部21の軸方向の長さの合計と略同一か僅かに短い。したがって、プラグ2から本体部1に対して押圧力が作用してシールリング51が押し潰された状態でも、ハウジング52自体はほとんど変形しない。
【0038】
また、スリーブ23の軸方向の長さは、シールリング51が押し潰された状態でも、
図2に示すように、スリーブ23の先端部が本体部1の穴部11の底部に当接しない長さに形成される。つまり、シールリング51が第1シール部12と第2シール部21との間に圧縮して介在された状態にて、スリーブ23の先端部には空間17が存在する。これにより、シールリング51が圧縮される前に、スリーブ23の先端部が穴部11の底部に当接することが防止されるため、シールリング51を確実に押し潰すことができる。また、ガスケット5の装着を忘れてキャップ部材4を締め付けた場合でも、スリーブ23の先端部が穴部11の底部に当接しないため、スリーブ23の先端部が変形して使用不能になることを防止できる。
【0039】
シールリング51はアルミニウム合金にて構成され硬度が低いため、低トルクでシールリング51を押し潰すことができる。つまり、キャップ部材4を締め付ける力が小さくて済む。また、シールリング51は硬度が低いため、押し潰された際に、第1シール部12と第2シール部21との間に馴染み、シール性が良好となる。
【0040】
以上のようにして、ガス充填容器と配管3とはガス充填容器用継手100を介して接続され、第1ガス流路7と第2ガス流路8とがシール接続される。その後、ガス充填容器の容器元弁を開弁することによって、ガス充填容器に充填されたガスは第1ガス流路7と第2ガス流路8を通じて排出される。
【0041】
ガス充填容器に充填されたガスがフッ素ガス等の腐食性、支燃性を有するガスであったとしても、第1ガス流路7と第2ガス流路8との間をシールするシールリング51はアルミニウム合金にて構成されるため、優れた耐久性(耐食性)を有する。また、上述したように、アルミニウム合金は硬度が低いため、シールリング51は第1シール部12と第2シール部21との間に馴染み、シール性が良好となる。このように、ガス充填容器に充填されたガスが腐食性、支燃性を有するガスであったとしても、ガスケット5を用いて第1ガス流路7と第2ガス流路8との間をシールすれば、優れた耐久性及びシール性を実現し、安全かつ安定的にガスを供給することが可能となる。
【0042】
さらに、ガス充填容器に充填されたガスがフッ素ガスである場合には、フッ素ガスはアルミニウム合金の表面に不動体被膜を形成するため、シールリング51が劣化し難いという利点がある。
【0043】
なお、ガス充填容器に充填されるガスは、フッ素ガス等の腐食性、支燃性を有するガスにN
2、Ar、He等の不活性ガスを混合したものであってもよい。フッ素ガス等の腐食性、支燃性を有するガスの濃度は、20体積%以上、100体積%以下であることが好ましい。また、ガス充填容器のガス充填圧力は、0MPaG以上、14.7MPaG以上であることが好ましい。
【0044】
以上の第1実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。
【0045】
ガスケット5は、ガスをシールする部位であるシールリング51がハウジング52に保護されているため、ガスケット5の取り付け時などに、シールリング51の表面に傷が付くことを防止できる。また、ガスケット5は金属製であるため、樹脂製のガスケットと比較して優れた耐久性(耐食性)を有する。このように、ガス充填容器用継手100は優れた耐久性(耐食性)及びシール性を有する。したがって、ガス充填容器用継手100を備えたガス充填容器を用いれば、安全かつ安定的にガスを供給することが可能となる。
【0046】
特に、従来は、ガス充填容器に充填されたガスがフッ素ガス等の腐食性、支燃性を有するガスである場合には、アルミニウム系の金属は硬度が低く傷が付き易いため、ガスをシールする部位の材料としては敬遠されていた。しかし、本第1実施形態のガスケット5を用いれば、シールリング51がハウジング52に保護されているため、シールリング51の材料として硬度が低いアルミニウム合金を使用することができる。
【0047】
また、シールリング51の材料としてアルミニウム合金を使用した場合には、アルミニウム合金は硬度が低いため、低トルクでシールリング51を押し潰すことができ、かつ押し潰された際に、第1シール部12と第2シール部21との間に馴染みシール性が良好となる。さらに、アルミニウムはニッケル等の他の金属材料と
比較して安価であるため、ガスケット5の製造コストを低く抑えることができる。
【0048】
また、従来のガスケットはガスをシールする部位であるシールリングのみにて構成され、かつ小さな部材であるため、取り扱いづらいという問題点があった。しかし、本第1実施形態のガスケット5は、シールリング51にハウジング52が一体に設けられているため、取り扱い易いという利点がある。
【0049】
<第2実施形態>
図4及び
図5を参照して、本発明の第2実施形態に係るガス充填容器用継手200について説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【0050】
ガス充填容器用継手200は、プラグ2へのガスケット5の装着忘れを防止するための装着忘れ防止機構60が設けられる点で、上記第1実施形態に係るガス充填容器用継手100と異なる。
【0051】
以下では、装着忘れ防止機構60について説明する。
【0052】
プラグ2の外周には、環状溝24に連通する収容穴2dが径方向に形成される。また、スリーブ23には、収容穴2dと連通しかつ収容穴2dと比較して径が小さい貫通孔23aが形成される。
【0053】
装着忘れ防止機構60は、収容穴2d内を摺動可能な基部61とスリーブ23の貫通孔23aを挿通する操作部62とを有するピストン体63と、収容穴2d内に収装され操作部62が貫通孔23aから突出する方向にピストン体63を付勢する付勢部材としてのスプリング64とを備える。
【0054】
基部61は操作部62と比較して径が大きいため、スプリング64が伸長した状態では、基部61の端面がスリーブ23の内周面に当接し、基部61が環状溝24内に進入した状態となる。したがって、ガスケット5のハウジング52を環状溝24に挿入することができない。つまり、ガスケット5をプラグ2に装着することができない。この状態では、操作部62の先端側はスリーブ23の外周面から突出した状態となる(
図4に示す状態)。この状態で、プラグ2と本体部1とを組み付けるべく、プラグ2を本体部1の穴部11内に挿入しても、スリーブ23の外周面から突出した操作部62が本体部1の段部10cに当接するため、プラグ2と本体部1とを組み付けることができない。
【0055】
一方、
図5に示すように、操作部62をスプリング64の付勢力に抗して押圧することによって、操作部62の先端側をスリーブ23の貫通孔23a内に収容し、かつ基部61を後退させて収容穴2dに収容し環状溝24を開放する。これにより、ガスケット5のハウジング52を環状溝24に挿入することが可能となる。ハウジング52を環状溝24に挿入した状態で、操作部62への押圧力を解除すれば、基部61はスプリング64の付勢力によって付勢され、その付勢力によってハウジング52は基部61の端面とスリーブ23の内周面との間で挟持される。このようにして、ガスケット5はプラグ2に装着される。そして、この状態では、基部61はハウジング52に当接して前進できないため、操作部62の先端側はスリーブ23の貫通孔23a内に収容された状態を維持する。したがって、プラグ2を本体部1の穴部11内に挿入して、プラグ2と本体部1とを組み付けることができる。
【0056】
以上のように、装着忘れ防止機構60では、操作部62を押圧してスリーブ23の貫通孔23a内に収容してガスケット5をプラグ2に装着しないと、プラグ2と本体部1とを組み付けることができない構造となっている。したがって、ガスケット5をプラグ2に装着し忘れた状態で、プラグ2と本体部1とが組み付けられるような事態が回避される。
【0057】
なお、基部61と操作部62は一体の部材にて形成するようにしてもよい。
【0058】
<第3実施形態>
図6を参照して、本発明の第3実施形態に係る管継手300について説明する。以下では、上記第1実施形態と異なる点を中心に説明し、第1実施形態と同様の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
【0059】
上記第1及び第2実施形態の継手は、ガス充填容器とそれに接続される配管とをシール接続するガス充填容器用継手であったのに対して、第3実施形態の継手は、2つの管路をシール接続する管継手である。つまり、第3実施形態の継手は、接続する対象が上記第1及び第2実施形態の継手と相違する。それ以外は上記第1及び第2実施形態と同一である。
【0060】
管継手300は、第1ガス流路7を有する第1管路71と第2ガス流路8を有する第2管路72とをシール接続するものである。
【0061】
第1管路71の端部には第1接続部73が設けられ、第2管路72の端部には第2接続部74が設けられる。管継手300は、第1接続部73の外周に締結され第2接続部74を第1接続部73に対して押圧するためのキャップ部材4と、キャップ部材4の締結力によって第1接続部73と第2接続部74との間に圧縮して介在されるガスケット5とを備える。
【0062】
第1接続部73は、上記第1及び第2実施形態の本体部1に該当し、本体部1と同一の構成を有する。第2接続部74は、上記第1及び第2実施形態のプラグ2に該当し、プラグ2と同一の構成を有する。ガスケット5の構成は、上記第1及び第2実施形態と同一である。
【0063】
本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【0064】
上記実施形態では、ガスケット5はアルミニウム合金にて構成されると説明した。ガスケット5の材料としてアルミニウム合金が最も好ましいが、ニッケル、ステンレス鋼等の材質でももちろん使用可能である。