(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明は例示である。
【0013】
すなわち、本明細書では、流体デバイスの一例として集積ブロックについて説明するが、ここに開示する技術は、これに限らず、流体を流通可能なデバイス一般に適用することができる。
【0014】
具体的に、本開示における「流体デバイス」は、集積ブロック、集積パネル、バルブ、ポンプ、アキュムレータ、流体貯留容器、熱交換器、レギュレータ、圧力計、流量計、ヒータ、フランジ配管等のうち、環状のガスケットを挿入することによってシールされる流路を有するものを指す。
【0015】
〈全体構成〉
図1は、流体システムSの構成を例示する縦断面図である。
図1に示す流体システムSは、2つの集積ブロック1と、集積ブロック1同士の接続部をシールするガスケット2とを備えており、その内部には一体的な流路Pが形成されている。
【0016】
2つの集積ブロック1は、双方とも、環状のガスケット2が挿入されるように構成されている。一方の集積ブロック1にガスケット2を挿入した状態で、そのガスケット2に対して他方の集積ブロック1を挿入することで、
図1に示すように、各集積ブロック1の流路P同士を接続しつつ、その接続部をシールすることができる。
【0017】
以下、集積ブロック1と、ガスケット2の構成について順番に説明する。
【0018】
〈集積ブロック〉
図2は、流体デバイスの構成を例示する3面図である。ここで、
図2(a)は集積ブロック1の平面図であり、
図2(b)は集積ブロック1の正面図であり、
図2(c)は集積ブロック1の側面図である。また、
図3は、集積ブロック1のA−A断面図であり、
図4は、集積ブロック1のB−B断面図である。
【0019】
図2の各図に示すように、集積ブロック1は、主たる構成要素として、ブロック本体10と、管路部12と、ブロック本体10の上面に開口した流通口13と、流通口13を取り囲む環状溝14と、を備えている。
【0020】
また、
図2(c)に示すように、集積ブロック1の内部には、管路部12の前端から流通口13にかけて、流路Pが貫通形成されている。つまり、流通口13は、流路Pの一端を成すように開口している。
【0021】
以下、集積ブロック1の構成要素について、順番に説明をする。
【0022】
ブロック本体10は、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂から成り、直方状の外形を有している。ブロック本体10の上面には、集積ブロック1同士を締結するための左右一対のボルト孔10aが設けられている。
【0023】
流通口13は、ブロック本体10の上面中央部に配置されており、円形の横断面を有する開口部として設けられている。
図3に拡大して示すように、流通口13における開口端(上端)付近の内壁部13aは、上方に向かってテーパ状に拡径している。
【0024】
環状溝14は、流通口13の外周縁に沿って設けられている。環状溝14の内径は、ガスケット2の内径よりも若干大きくなっているとともに、その外径は、ガスケット2の外径と実質的に同径とされている(
図6〜7参照)。後述のように、この環状溝14には、ガスケット2を挿入することができる。
【0025】
また、環状溝14における外径側の内壁部14aは、その内径側の内壁部14bよりも、反深さ方向に突出している。ここで、「深さ方向」とは、環状溝14の開口端から環状溝14の底部(以下、「溝底」という)14cへと向かう方向(図中の下方向)を指し、「反深さ方向」とは、その反対方向(図中の上方向)を指す。
【0026】
また、環状溝14における内径側の内壁部14bには、環状溝14の開口端をテーパ状に拡径させて成る第1テーパ部17が設けられている。具体的に、第1テーパ部17は、環状溝14の開口端から深さ方向に沿って離間するにつれて、環状溝14の径方向外方へと向かって傾斜している。ここで、「径方向外方」とは、環状溝14の内側から外方へと向かう方向を指す。「径方向内方」とは、その反対方向を指す。
【0027】
一方、環状溝14における外径側の内壁部14aには、その開口端付近の部位を略一定に拡径させて成るガイド部18が設けられている。具体的に、このガイド部18は、環状溝14の開口端から深さ方向に沿って所定区間Dに亘って延び、かつガスケット2の外周面22aよりも大径とされている(
図5を参照)。つまり、このガイド部18は、環状溝14を幅広にするような形状とされている。
【0028】
なお、ガイド部18の深さ方向における寸法Dは、同方向における第1テーパ部17の寸法よりも長い。しかし、前述のように、環状溝14における外径側の内壁部14aは、その内径側の内壁部14bよりも反深さ方向に突出している。そのため、深さ方向において、ガイド部18における溝底14c側の端部は、第1テーパ部17の溝底14c側の端部と比較して、溝底14cから離間している。換言すれば、第1テーパ部17は、深さ方向において、ガイド部18よりも溝底14cに近接している。
【0029】
ここで、ガイド部18における溝底14c側の端部には、内径側の第1テーパ部17とは逆方向に傾斜した第2テーパ部19が設けられている。具体的に、第2テーパ部19は、ガイド部18における前記端部から深さ方向に沿って離間するにつれて、径方向内方へと向かって傾斜している。第2テーパ部19は、第1テーパ部17よりも急峻に傾斜している。
【0030】
図3〜
図4に示すように、第2テーパ部19は、第1テーパ部17に対し、深さ方向において重なり合うように配置されている。第2テーパ部19の深さ方向における寸法は、同方向における第1テーパ部17の寸法よりも短い。深さ方向において、第2テーパ部19における溝底14c側の端部は、第1テーパ部17の溝底14c側の端部と比較して、溝底14cから離間している。
【0031】
〈ガスケット〉
図5は、ガスケット2の構成を例示する縦断面図である。
【0032】
ガスケット2は、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂を成形して成り、略筒状の外形を有している。具体的に、このガスケット2は、集積ブロック1の流通口13に挿入される第1シール部21と、第1シール部21に対して一体的に形成され、かつ集積ブロック1の環状溝14に挿入される第2シール部22と、を有している。
【0033】
さらに詳しくは、第1シール部21は、円筒状に形成されており、その外周面21aは、中心軸方向(
図5の破線Cを参照)の中央部から同方向に沿って離間するにつれて、径方向の内側に向かって傾斜している。このような傾斜を設けることで、第1シール部21を流通口13に挿入すると、第1シール部21の外周面21aと、集積ブロック1の流通口13の内壁部13aとが、相互に密着するようになる。また、第1シール部21の外周面21aは、その中心軸方向の中央部において、第2シール部22の内周面22bに対して一体的に接続されている。
【0034】
また、第1シール部21の内周面21bは、流通口13と実質的に同径である。ガスケット2を集積ブロック1に挿入すると、この内周面21bは、集積ブロック1に形成された流路Pとともに、一体的な流路を成す。
【0035】
第2シール部22は、第1シール部21に対して径方向外側に設けられており、この第1シール部21よりも大径の円筒状に形成されている。第2シール部22は、径方向において、環状溝14よりも厚く形成されている(
図6〜
図7を参照)。
【0036】
詳しくは、第2シール部22の外周面22aは、環状溝14における外径側の内壁部14a(ガイド部18を除いた部位)と実質的に同径である。また、第2シール部22の内周面22bは、環状溝14における内径側の内壁部14b(第1テーパ部17を除いた部位)よりも若干小径である。
【0037】
〈集積ブロックへのガスケットの挿入について〉
図8は、環状溝114に第1テーパ部117のみを設けた構成を例示する
図6対応図であり、
図9は、その平面図である。
【0038】
図8に示す集積ブロック101には、流通口113の外周縁に沿って環状溝114が設けられており、この環状溝114には、本実施形態と同様に形成された第1テーパ部117が設けられている。こうした第1テーパ部117によって、ガスケット2の挿入を案内すること(具体的には、ガスケット2の位置決めと締付)ができる。
【0039】
しかし、
図9に拡大して示すように、一般に、環状溝114は、製造公差等の事情から、厳密には真円とならず、楕円となる(
図9の斜線部を参照)。
【0040】
そうすると、第1テーパ部117によってガスケット2を案内しようとしてもなお、スムースな挿入を実現するのは困難となる。この場合、環状溝114を楕円とみなしたときの短軸付近の部位は、同楕円における長軸付近の部位に対して小径となる。そのため、
図10〜
図11に示すように、ガスケット2を挿入しようとしたときに、この短軸付近の部位と、ガスケット2の外面とが干渉してしまい、ガスケット2が環状溝114に対して引っかかったり、ガスケット2が傾いた状態で挿入されたりする可能性がある。
【0041】
一方、本実施形態に係る集積ブロック1は、内径側の内壁部14bに第1テーパ部17を設けたばかりでなく、外径側の内壁部14aにもガイド部18が設けられている。このガイド部18は、環状溝14の開口端から所定区間Dに亘って、ガスケット2の第2シール部22の外周面22aよりも大径とされている。よって、仮に、環状溝14が楕円となったとしても、環状溝14とガスケット2との干渉を抑制し、ひいては、ガスケット2と環状溝14との引っかかりや、環状溝14に対するガスケット2の傾きを抑制することができる。そのことで、ガスケット2をスムースに挿入することが可能となる。
【0042】
以下、このような作用効果、及び、それに付随する作用効果について、
図6〜
図7を用いて詳細に説明をする。ここで、
図6〜
図7は、集積ブロック1(流体デバイス)へのガスケット2の挿入手順を例示する説明図である。
【0043】
図6に示すように、集積ブロック1の流通口13に対して上方からガスケット2を載置すると、第2シール部22における内径側の部位が、第1テーパ部17に接触する。このことは、前述のように、第2シール部22の内周面22bが、環状溝14における内径側の内壁部14bのうち、第1テーパ部17を除いた部位よりも若干小径であること(つまり、ガスケット2の肉厚が、環状溝14の幅よりも若干大きいこと)を反映している。
【0044】
一方、第2シール部22における外径側の部位は、環状溝14の内部へと挿入されて、第2テーパ部19へと接触する。このことは、環状溝14の外径側にガイド部18を設けたことを反映している。つまり、環状溝114が楕円となった結果、その短軸付近の部位にガスケット2が干渉する虞があったところ、
図6に示すように、ガスケット2の外周面22aよりも大径のガイド部18を設けたことで、そうした干渉を抑制することができる。
【0045】
また、単にガイド部18を設けるばかりでなく、第2テーパ部19を併せて設けることで、ガスケット2を径方向の内方へと導くことができる。対して、第1テーパ部17は、第2テーパ部19とは傾斜方向が反対であるため、ガスケット2を径方向の外方へと導くことになる。よって、第1テーパ部17と第2テーパ部19とを組み合わせた構成とすることで、径方向において、ガスケット2を適切に位置決めすることができる。
【0046】
特に、第1テーパ部17と、第2テーパ部19とは、
図3〜
図4にも示すように、環状溝14の深さ方向において、略同じ位置に配置されている(重なり合うように配置されている)。こうした配置を採ることで、第1テーパ部17による位置決めと、第2テーパ部19による位置決めとを、同時に行わせることができる。このことは、ガスケット2を適切に位置決めする上で有効である。
【0047】
また、ガスケット2に対して上方から別の集積ブロックを載置した後に、ボルト孔10aを介してボルト締めすると、
図7に示すように、ガスケット2が環状溝14の溝底14cへと導かれると同時に、ガスケット2の第2シール部22は、第1テーパ部17によって径方向(幅方向)の外方へと向かって圧縮される。
【0048】
よって、ガスケット2を環状溝14に挿入すると、第2シール部22は、その圧縮量に応じて、径方向の内方へと向かって復元力(
図7の矢印Fを参照)を及ぼす。この復元力によって、第2シール部22の内周面22bは、環状溝14における内径側の内壁部14bに対して密着し、流体を封止するためのシール面(いわゆる2次シール面)を成す。
【0049】
一方、ガスケット2を環状溝14に挿入すると、第1シール部21の内周面21aは、流通口13の内壁部13aに対して密着し、第2シール部22よりも内径側に位置する別のシール面(いわゆる1次シール面)を成す。
【0050】
図7から見て取れるように、集積ブロック1の流通口13は、ガスケット2が挿入されたときに、第1シール部21と第2シール部22とによって挟持されて、締め付けられるようになっている。一方、ガスケット2の第2シール部22は、集積ブロック1の環状溝14によって締め付けられるようになっている。このように、集積ブロック1とガスケット2とが互いに締め付け合うことによって、良好なシール性を確保することができる。
【0051】
前記のように、ガイド部18は、環状溝14の内径側ではなく、外径側に設けられるようになっている。そのため、内径側に設けた構成と比較すると、流通口13をガスケット2によって挟持したときに、そのシール性を確保する上で邪魔にならない。よって、前記の構成は、ガスケット2のシール性と、スムースな挿入とを両立する上で有効である。
【0052】
また、前記のように、ガスケット2は、熱可塑性樹脂を成形して成る。図示は省略するが、ガスケット2を樹脂成形する際に金型へと樹脂を注入するためのゲートについては、第1シール部21ではなく、第2シール部22の外周面22aに設けることが、以下の理由により好ましい。
【0053】
すなわち、樹脂成形によってガスケット2を形成した場合、成形後のガスケット2の表面には、ゲートやランナーの痕跡が凸部となって存在することになる。ここで、ガスケット2の第1シール部21は、集積ブロック1に形成された流路Pとともに一体的な流路を構成したり、流通口13の内壁部13aに密着させたりするため、流路抵抗の低減、及び、シール性の確保という観点からは、ゲートを設けることは望ましくない。
【0054】
対して、ガスケット2の第2シール部22の内周面22bは、前述のように、第1シール部21の外周面21aとともに流通口13を挟持してシールすることになるため、シール性の確保という観点からは、ゲートを設けることは望ましくない。
【0055】
そこで、第2シール部22の外周面22aにゲートを設けることが考えられるものの、ゲートの配置次第では、ガスケット2を環状溝14へと挿入しようとしたときに、ゲート等の痕跡と、環状溝14の開口端(特に、外径側の開口端)とが干渉してしまう虞がある。
【0056】
しかし、
図6に示すように、環状溝14の外径側にガイド部18を設けたことによって、ゲート等の痕跡は、ガイド部18によって構成されるスペースに挿入されることになる。そのことで、ゲート等の痕跡と、環状溝14との干渉を抑制することができる。
【0057】
《他の実施形態》
前記実施形態では、環状溝14における外径側の内壁部14aは、その内径側の内壁部14bよりも、反深さ方向に突出していたが、そうした構成には限定されない。外径側の内壁部14aと内径側の内壁部14bの一方を突出させずに、面一としてもよい。