JP2004052900A - 金属シール及びその装着使用方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低締付力で復元量の大きい金属シールを提供する。
【解決手段】相互に平行な一対の平坦面間に介装される全体が環状の金属シールである。この金属シールは、中間基部３と、第１接触凸部１１と第２接触凸部１２とを有する。第１接触凸部１１は内径寄りに、第２接触凸部１２は外径寄りに、突設する。装着圧縮状態で、中間基部３を中心に捩れる弾性変形を生ずる。
【選択図】 図１
【解決手段】相互に平行な一対の平坦面間に介装される全体が環状の金属シールである。この金属シールは、中間基部３と、第１接触凸部１１と第２接触凸部１２とを有する。第１接触凸部１１は内径寄りに、第２接触凸部１２は外径寄りに、突設する。装着圧縮状態で、中間基部３を中心に捩れる弾性変形を生ずる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空、外圧及び内圧の固定フランジ用のシールとしては、従来、ゴムや樹脂等の様々な材料が使用されてきた。特に、高真空・高圧（外圧・内圧）、高温・低温、及び、腐食性流体への適用等の過酷な条件下では、金属シールが用いられる場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この金属シールには以下のような問題がある。即ち、従来の金属シールは一般的に締付力が高く、そのため、相手部材（シール取付部材）としてのフランジ等の肉厚を、増加せねばならず、装置の重量増加及び容積（スペース）増加等の問題が発生する。また、図４に示した従来例の金属シール３１に於て、相互に平行な一対の平坦面３２， ３３の間に介装された金属シール３１が圧接シール部Ｋ１ ，Ｋ２ にて局部的に塑性変形を生じ、平坦面３２， ３３───つまりフランジ等の相手部材３４， ３５───に損傷を与え、フランジ等の相手部材３４， ３５の再使用に関して問題を生じた。当然ながら、保守・点検等の解体時に、高いメンテナンスコストとメンテナンス時間を要していた。
【０００４】
図４に示したような従来の金属シール３１が圧接シール部Ｋ１ ，Ｋ２ に於て、局部的に塑性変形して平坦面３２， ３３に損傷を与える理由は、この金属シール３１の剛性高さの故に、ほとんど弾性変形することができず、（平坦面３２， ３２相互が接近しようとする方向の）締付力を、そのまま受けてしまうためである。
【０００５】
本発明の目的は、製作が容易で、かつ安価であって、締付力が（金属シールであるにかかわらず）小さく、かつ、復元力が大きく、相手部材（取付部材）としてのフランジ等の肉厚を薄くできて、装置の軽量化とコンパクト化に貢献できる金属シールを提供することにある。
さらに本発明の他の目的とするところは、シールを装着する取付部材（相手部材）の材質が、セラミックス等の脆い材質や、アルミニウム等の柔らかい材質であっても損傷を与えずに長期間使用することが可能な金属シール及びその使用方法を提供することにあり、さらに、シール溝の深さ寸法許容差が大きい場合にもシール性（密封性）にバラツキが生じることなく常に安定したシール性（密封性）を発揮でき、また、シールが使用可能なセット高さ範囲が広く、装着も容易な金属シールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、相互に平行な一対の平坦面の間に介装される全体が環状の金属シールに於て、中間基部と、上記平坦面の一方に当接する第１接触凸部と、上記平坦面の他方に当接する第２接触凸部と、を備え、上記第１接触凸部を上記中間基部の内径寄りに突設し、上記第２接触凸部を上記中間基部の外径寄りに突設して、装着圧縮状態にて上記一対の平坦面から受ける押圧力によって、上記中間基部を中心に回転する捩れ弾性変形を生ずるように構成されている。
【０００７】
また、中間基部が横断面略矩形であって、第１接触凸部・第２接触凸部が、横断面略半円形乃至略半楕円形である。
また、中間基部が横断面略矩形であって、かつ、上記第１接触凸部が突設された上記中間基部の端面と一方の平坦面との間隙が装着未圧縮状態で外径側へしだいに増加する勾配面に形成され、さらに、上記第２接触凸部が突設された上記中間基部の端面と他方の平坦面との間隙が装着未圧縮状態で内径側へしだいに増加する勾配面に形成されている。
また、上記第２接触凸部が装着圧縮状態でその外周面が当接する規制内周面部を、上記他方の平坦面に連設して、該第２接触凸部が横断面に於て２箇所で接触するように構成した。
【０００８】
そして、本発明に係る金属シールの装着使用方法は、全体が環状の金属シールの軸心方向の両端面の一方に内径寄りの第１接触凸部を突設すると共に他方に外径寄りの第２接触凸部を突設し、該金属シールを相互に平行な一対の平坦面の間に、上記第１接触凸部が一方の平坦面に対応した第１組込状態と、上記第２接触凸部が該一方の平坦面に対応した第２組込状態とに、所定使用期間後に、反転して装着する方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
図１と図２（Ａ）は、本発明に係る金属シール（メタルシール）Ｓの実施の一形態を示し、自由状態（未装着状態）の断面正面図であり、図３又は図５（Ａ）は使用状態───装着圧縮状態───を示す要部断面説明図である。
この金属シールＳは、ステンレス鋼やばね用鋼やその他の金属から成り、切削や研削等の機械加工にて作製され、又は、塑性加工等で作製される。
【００１０】
そして、この金属シールＳは相互に平行な一対の平坦面１，２の間に介装されるものであって、全体が円形，楕円，長円，略矩形等の環状である。横断面形状について説明すれば、略矩形（長方形）の中間基部３と、略半円形の第１接触凸部１１と第２接触凸部１２とから成る。第１接触凸部１１は一方の平坦面１に当接し、第２接触凸部１２は他方の平坦面２に当接する。図２（Ａ）と図３では２点鎖線によって、中間基部３の断面形状の輪郭を示しており、装着未圧縮状態では、この中間基部３の軸心Ｌ方向と直交する端面（長辺）５，６は、相手部材（フランジ等の取付部材）７，８の前記平坦面１，２と、平行状態である。
【００１１】
特に、第１接触凸部１１は中間基部３の端面（長辺）５の内径寄りに突設され、さらに、第２接触凸部１２は中間基部３の端面（長辺）６の外径端寄りに突設されている。
要するに、断面矩形状の中間基部３に対し、内径側と外径側に相互にラジアル方向に位置をずらせ、かつ、軸心方向に相反する方向に第１接触凸部１１・第２接触凸部１２を突設している。しかも、図例では断面矩形状の中間基部３の（内周面を成す）短辺９と略半円形第１接触凸部１１とは（段差の無い）連続状である。また、断面矩形状の中間基部３の（外周面を成す）短辺１０と第２接触凸部１２とは（段差の無い）連続状である。
【００１２】
そして、図３に示す如く、相手部材７の平坦面１と、相手部材８の平坦面２が相互に接近して、装着圧縮状態となると、一対のこの平坦面１，２から受ける押圧力Ｆ１ ，Ｆ２ によって、中間基部３を中心に、図２（Ａ）から図３のように倒れて（回転して）、捩れ弾性変形を生ずる。この捩れ弾性変形は、一対の平坦面１，２が分離すれば、図２（Ａ）の元の状態───自由状態姿勢───に復元する。
【００１３】
図４に示した従来例の金属シール３１では、一対の平坦面３２， ３２の接近作動を、ほとんど静止したままの金属シール３１の圧縮にて受けようとするが、剛性の高い金属シール３１は微小弾性変形した後に、圧接シール部Ｋ１ ，Ｋ２ が局部的に塑性変形し、損傷を受けると同時に、相手部材３４，３５も損傷を受ける。これに対し、本発明に係る金属シールＳでは、相手部材７，８（平坦面１，２）の押圧力Ｆ１ ，Ｆ２ を、巧妙に、中間基部３を中心に回転する───倒れる───捩れ弾性変形によって、柔軟に受け止めることで、第１接触凸部１１が一方の平坦面１に接触する圧接シール部Ｋ１ 、及び、第２接触凸部１２が他方の平坦面２に接触する圧接シール部Ｋ２ が、塑性変形することを防止し（乃至減少させ）、第１・第２接触凸部１１， １２の損傷を防止し、かつ、平坦面１，２の損傷を防止できる。
【００１４】
図２（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、種々の他の実施の形態を例示する横断面図であって、図２（Ａ）に比較して、図２（Ｂ）では（２点鎖線にて周辺の一部を示した）中間基部３の径方向寸法Ｅが小さく、中間基部３の横断面が正方形に近づいた矩形（長方形）となっている。また、図２（Ｃ）では、逆に、中間基部３の径方向寸法Ｅが大きく、中間基部３の横断面形状が細長状長方形（扁平矩形）に設定されている。また、図２（Ｄ）では、中間基部３の軸心方向寸法───短辺長さ───を、図２（Ａ）よりも小さく設定して、細長状長方形（扁平矩形）にしたものである。
図２の（Ｂ）（Ａ）（Ｃ）の順に、しだいに捩れ弾性変形を生じ易くなり、締付力が減少できる。そして、図２（Ｄ）は（Ａ）よりも、捩れ弾性変形し易く、締付力が小さい。
【００１５】
次に、図５は金属シールＳの装着使用方法を説明するための図である。
この図５（Ａ）に於て、太い短線で示した損傷部（ダメージ部）Ｊ１ ，Ｊ２ が平坦面１，２に発生する場合がある。つまり、金属シールＳの第１接触凸部１１によって一方の平坦面１に内径寄りの損傷部Ｊ１ が発生し、金属シールＳの第２接触凸部１２によって他方の平坦面２に外径寄りの損傷部Ｊ２ が発生する場合がある。このように第１接触凸部１１が一方の平坦面１に対応（当接）した組立状態を第１組立状態と呼ぶこととする。
【００１６】
そのような場合、図５（Ａ）から図５（Ｂ）の如く反転して装着する。即ち、金属シールＳを一旦分解して取出し、図の上下方向を入れ替える（上下反転させる）ことで、第２接触凸部１２が一方の平坦面１に対応した第２組込状態とする。図５（Ｂ）で明らかなように、元の損傷部Ｊ１ ，Ｊ２ は、反転した第２・第１接触凸部１２， １１とは接触せず、新たな面と接触するので、使用期間は２倍に延長───フランジ等の相手部材７，８を２倍に長寿命化───できる。
本発明の金属シールＳでは第１接触凸部１１と第２接触凸部１２の径方向位置（軸心Ｌからの距離）が相違している点を利用して、反転させて組込（装着）して、長寿命化を図っている。
【００１７】
次に、図６に於て、図３の状態からさらに平坦面１，２の間隔寸法（シール高さ寸法）が減少した場合、丸印Ｍ，Ｎにて囲って示す角部１４， １５が平坦面１，２に接触した圧縮状態を示す。このとき略三角形状の空間部１６， １７が密室状（エア溜り）となる。このようなエア溜りとしての空間部１６，１７が形成されると、例えば真空シールとして使用した場合に、規定の真空度に達するまでに時間がかかるという問題を生じ、また、内圧シール又は外圧シールとして、所定の圧力に達するまでに時間がかかるという問題が生ずる。また、種類の相違する密封流体に置換（変更）する際にも、時間がかかるという問題が生じる。あるいは、管内で特殊な流体を使用する場合に、エア溜り内に残留していた（前工程）の流体やエアが混入する。
【００１８】
そこで、図６中に点線にて示すように、角部１４， １５に小切欠部１８， １９を形成して、空間部１６， １７内の流体を外方へ逃がすように構成する。なお、中間基部３に小貫孔を形成して、同様に流体を外方へ逃がすようにしても良い（図示省略）。また、角部１４， １５が平坦面１，２に当接して平坦面１，２に損傷（ダメージ）を与えることを防止するため、角部１４， １５をアール状とする（丸味を持たせる）ことも好ましい。
【００１９】
次に、図７及び図１３に示す別の実施の形態に於て、この金属シールＳは中間基部３が横断面平行四辺形等の略矩形であって、第１接触凸部１１が突設された中間基部３の端面５と、一方の平坦面１との間隙２０が、図１３の装着未圧縮状態で外径側へしだいに増加する勾配面（テーパ面）に上記端面５が形成されている。さらに、第２接触凸部１２が突設された中間基部３の他の端面６と、他方の平坦面２との間隙２１が、図１３の装着未圧縮状態で内径側へしだいに増加する勾配面（テーパ面）に上記他の端面６が形成されている。
【００２０】
図１３の装着未圧縮状態から順次、図１４、図１５、図１６の如く、一対の平坦面１，２の間隔寸法Ｈを減少させていた装着圧縮状態に示すように、内周面側の短辺９と端面（長辺）６との角部１５が、他方の平坦面２に接触（当接）しにくくなるという利点がある。このようにして他方の平坦面２が（角部１５によって）損傷を受けることを防止している。かつ、図１３から図１５（又は図１６）までの間隔寸法───セット高さ又はシール高さ───Ｈの変化量が増加できるので、金属シールＳとしての復元力が大きく───弾性変形領域が広く───次のような利点がある。つまり、最終使用状態の押し潰し代の許容差が大きくなるので、広いセット高さＨの範囲での使用が可能となって、フランジ等の取付部材７，８の凹部（凹溝）等の寸法公差にバラツキがあっても、十分なシール性（密封性）を発揮できる。あるいは、圧力（変動）サイクルや温度（変動）サイクル等にも追従して、安定したシール性（密封性）を発揮できる。
【００２１】
次に、図８に示したさらに別の実施の形態のように、図７の勾配状（テーパ状）の端面５，６をアール凸状（実線参照）に弯曲形成したり、又は、アール凹状（２点鎖線参照）に弯曲形成するも、好ましい。つまり、相手部材７，８の凹所や凹溝等の形状、及び、寸法公差のバラツキ程度等を勘案して、選択することができる。
なお、図９と図１０は他の実施の形態を示し、中間基部３を横断面矩形状とすると共に、第１接触凸部１１と第２接触凸部１２も小さな断面矩形状とした形状であり、全体横断面形状は角張ったＺ字型である。この金属シールＳの場合、装着圧縮状態では、図１０の如く捩り弾性変形する。つまり、小矩形状の第１接触凸部１１の外径寄りの角部２３と、第２接触凸部１２の内径寄りの角部２４が、平坦面１，２に圧接する。このようにすればシャープなエッジ（角部２３， ２４）が平坦面１，２に食い込んで、高い密封性を発揮する。
【００２２】
また、図１１はさらに他の実施の形態を示す横断面図であって、第１接触凸部１１と第２接触凸部１２を、略三角形状とした点が、図２と相違し、他は同様の構成である。なお、略三角形状の第１・第２接触部１１， １２の頂部２５， ２６は、小アール状でも、フラットでも、鋭利なエッジ状とするも自由である。なお、図示省略するが、図９又は図１１の中間基部３を、図７や図８のように、勾配状（テーパ状）に配設するも好ましい（図示省略）。
なお、図１２に示した別の実施の形態のように、中間基部３自体を勾配状（テーパ状）に形成し、その一対の対応する頂部２５Ａ，２６Ａをもって、第１・第２接触凸部１１， １２として、構成することもできる。この頂部２５Ａ，２６Ａは、先端をフラットとしても、小アール状としても、鋭利なエッジ状としても、自由である。
【００２３】
ところで、図１３〜図１６に於て示した独自の構成は、他方の平坦面２に規制内周面部２７を連設して、取付部材８に凹部（凹溝）を形成し、図１３に示した装着未圧縮状態では微小間隙Ｑを有しているが、図１４〜図１６に示す装着圧縮状態では、第２接触凸部１２の外周面が、この規制内周面部２７に当接し、この第２接触凸部１２が、平坦面２及び規制内周面部２７の２箇所───２点───で接触するように構成されている。
【００２４】
さらに詳しく説明すると、金属シールＳとしては、上述の２箇所（２点）の他に、第１接触凸部１１は一方の平坦面１と１箇所（１点）で接触しているので、全体では３箇所（３点）接触である、といえる。このように、第２接触凸部１２が２箇所（２点）で接触させるように構成したことによって、相互に接近する一対の平坦面１，２の押圧により、金属シールＳが大きく倒れ過ぎる（捩れ変形し過ぎる）ことを、防止できる。かつ、このように、大きく倒れ過ぎるのを防止して、捩れによる反発力を有効に発生させて、望ましくは図１５の状態を最終セット使用状態として、図１６の如く倒れ過ぎて、エア溜り（空間部１６， １７）を発生することを防止できる。さらに、第２接触凸部１２の２点接触によって、相手部材１２に与える押圧力が分散され、平坦面２の損傷を防ぐ作用もある。
【００２５】
半導体製造装置等に本発明に係る上記金属シールＳが使用される場合、相手部材（取付部材）７，８の一方がステンレス鋼、他方がアルミ等の軟らかい金属であることがあって、そのようなとき、２点接触側───第２接触凸部１２が接触する側───を、アルミ等の軟らかい金属側として、その損傷を抑えることが可能である。
【００２６】
ところで、図１３に於て、自由状態の金属シールＳの高さ寸法（図１３中のＨに相当）を、 １．４ｍｍとし、外径Ｄを ７．３ｍｍとした小型のシールを、ステンレス鋼───ＳＵＳ３１６Ｌ ダブルメルト───にて作製し、この試作品について弾性復元性等のテストを行った。図１３〜図１６はＦＥＭ（有限要素法）解析にて、その金属シールＳの弾性変形の状態を解析して図示すると共に、上述の３点接触各位置の接触面圧Ｐについての分析値をグラフ図で併記している。
【００２７】
この図１３は未圧縮状態として平坦面１，２の間隔寸法（セット高さ又はシール高さ）Ｈは、１．４０ｍｍである。次に、図１４では間隔寸法Ｈが１．３２ｍｍ、図１５ではＨが１．２２ｍｍ、図１６ではＨが１．１２ｍｍの場合であり、このような広い間隔寸法（セット高さ）Ｈの変動範囲で、略均等で適正な接触面圧Ｐを維持し、安定したシール性（密封性）を発揮していることが、図１３〜図１６のＦＥＭ解析図から明らかである。
【００２８】
言い換えれば、本発明に係る金属シールＳは例えば上述の試作品のように極めて小型のシールにも有効であり、締付力が小さく（低荷重で）、大きい復元力を有し、塑性変形するまでの領域───弾性変形領域───が広大である。なお、この金属シールＳは、横断面形状が直線部が多く、切削加工も容易かつ安価でありメタルＯリングでは加工が難しく高価であるような小さなサイズにも、十分対応できる。
【００２９】
また、本金属シールＳは横断面形状がブロック型でズングリしているにかかわらず、倒れ（回転）による捩れ弾性変形等を複合的に行わせて、低締付力にて十分な密封性（シール性能）を発揮する。このような低締付力を活用して、従来のゴム製Ｏリングに代わるシール材として、高温や低温やプラズマ照射やオゾン雰囲気等の従来のＯリングでは適用できない過酷な条件下での適用が可能となる。なお、材質として上述のＳＵＳ３１６Ｌ ダブルメルトは、カーボンなどの不純物が少なく、清浄度が要求される半導体製造装置として好適である。
【００３０】
本金属シールＳの表面について説明すると、▲１▼銀、金、銅、すず等のメッキ、▲２▼ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の各種樹脂被覆（コーティング）、▲３▼各種ゴム材料の被覆（コーティング）、▲４▼超研磨仕上げ、▲５▼切削又は研削加工又はプレス加工のまま、のいずれとするも自由である。また、被密封流体としては、上記表面被覆の有無及び材質にもよるが、真空、各種ガス（ＣＯ２ ，Ｈ２ ，Ｏ２ ，ＮＨ３ ，Ｈ２ Ｏ等）、各種液体（Ｈ２ Ｏ，Ｈ２ ＳＯ４ ，ＨＣｌ等）のものに適用できる。いずれにせよ、本金属シールＳは、低締付力、及び、大きな弾性的復元量、取扱いの容易性、小部品点数、製作の容易性と安価である点で、優れたシールである。従って、装着される相手部材（フランジ等）７，８がセラミックのように脆い材質やアルミニウム等の軟らかい材質のものにも適用可能であり、また、半導体製造装置のようにプラズマやオゾン等が照射される部位にも適用でき、低温から高温までの広い温度領域にも対応できる。そして、潰しが利いて、広いセット高さＨの範囲で十分なシール性（密封性）を発揮するので、装着される相手部材（フランジ等）７，８の寸法精度や公差が粗くとも適用でき、深い溝でも浅い溝でも、共通の金属シールＳで対応可能となる場合もある。さらに、弾性的復元量が大きいので、圧力変動や温度変動が激しい箇所にも適用でき、再使用でき、取り扱い（組み込み）が容易であるという利点もある。さらに、上下反転使用によって、長寿命化も図ることが容易である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
（請求項１によれば、）装着圧縮状態にて全体に捩れ弾性変形を生ずるように構成したので、弾性的復元量（弾性変形領域）が大きく、広いセット高さ（図１４〜図１６中の符号Ｈ参照）に対応できる。従って、取付部材の凹部（凹溝）等の深さ寸法公差が大きくとも、常に安定して高いシール性（密封性）を発揮できる。また、低締付力で使用できるので、取付部材（フランジ等）が脆い材質や軟らかい材質にも適用できる。
また、金属Ｏリングでは製作が困難な外形寸法が１０ｍｍ未満の小型のシールとしても、比較的安価に製作可能なため、実用上優れた金属シールである。また、平坦面１，２の損傷も減少できる。
【００３２】
（請求項２によれば、）中間基部３を中心に回転して（倒れて）、捩れ弾性変形する場合、第１・第２接触凸部１１， １２は、広いセット高さＨの範囲で、常に安定して平坦面１，２に接触しつつ、全体にゆっくりと姿勢を変化させるので、優れた密封性能（シール性能）を備える。しかも、切削等で加工も比較的容易である。
（請求項３によれば、）一層広いセット高さＨの範囲で安定した密封性（シール性）を発揮できる。また、角部１５（図６と図１６参照）等の平坦面２への接触をしにくくして、エア溜り（空間部１７）の形成を防止可能となる。
（請求項４によれば、）第２接触凸部１２が圧接する相手部材８が軟らかい材質や脆い材質であったとしても、その損傷（ダメージ）を防ぎ得る。
また、押圧力を受けてシール全体が大きく倒れ過ぎることを防止して、捩れによる反発力を有効に発生させ得る。
（請求項５によれば、）第１組込状態と第２組込状態とに反転して使用（図５参照）することで、使用できる期間（寿命）が延長できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す断面正面図である。
【図２】本発明のいろいろの実施の形態を示した断面図である。
【図３】本発明の作用説明図である。
【図４】従来の問題点を説明するための図である。
【図５】本発明の装置使用方法を示す断面図である。
【図６】他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】別の実施の形態を示す断面図である。
【図９】さらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】使用状態の説明図である。
【図１１】他の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【図１４】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【図１５】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【図１６】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【符号の説明】
１，２ 平坦面
３ 中間基部
５，６ 端面（長辺）
７，８ 相手部材（取付部材）
１１ 第１接触凸部
１２ 第２接触凸部
２０， ２１ 間隙
２７ 規制内周面部
Ｓ 金属シール
Ｈ 間隔寸法（セット高さ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属シールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
真空、外圧及び内圧の固定フランジ用のシールとしては、従来、ゴムや樹脂等の様々な材料が使用されてきた。特に、高真空・高圧（外圧・内圧）、高温・低温、及び、腐食性流体への適用等の過酷な条件下では、金属シールが用いられる場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この金属シールには以下のような問題がある。即ち、従来の金属シールは一般的に締付力が高く、そのため、相手部材（シール取付部材）としてのフランジ等の肉厚を、増加せねばならず、装置の重量増加及び容積（スペース）増加等の問題が発生する。また、図４に示した従来例の金属シール３１に於て、相互に平行な一対の平坦面３２， ３３の間に介装された金属シール３１が圧接シール部Ｋ１ ，Ｋ２ にて局部的に塑性変形を生じ、平坦面３２， ３３───つまりフランジ等の相手部材３４， ３５───に損傷を与え、フランジ等の相手部材３４， ３５の再使用に関して問題を生じた。当然ながら、保守・点検等の解体時に、高いメンテナンスコストとメンテナンス時間を要していた。
【０００４】
図４に示したような従来の金属シール３１が圧接シール部Ｋ１ ，Ｋ２ に於て、局部的に塑性変形して平坦面３２， ３３に損傷を与える理由は、この金属シール３１の剛性高さの故に、ほとんど弾性変形することができず、（平坦面３２， ３２相互が接近しようとする方向の）締付力を、そのまま受けてしまうためである。
【０００５】
本発明の目的は、製作が容易で、かつ安価であって、締付力が（金属シールであるにかかわらず）小さく、かつ、復元力が大きく、相手部材（取付部材）としてのフランジ等の肉厚を薄くできて、装置の軽量化とコンパクト化に貢献できる金属シールを提供することにある。
さらに本発明の他の目的とするところは、シールを装着する取付部材（相手部材）の材質が、セラミックス等の脆い材質や、アルミニウム等の柔らかい材質であっても損傷を与えずに長期間使用することが可能な金属シール及びその使用方法を提供することにあり、さらに、シール溝の深さ寸法許容差が大きい場合にもシール性（密封性）にバラツキが生じることなく常に安定したシール性（密封性）を発揮でき、また、シールが使用可能なセット高さ範囲が広く、装着も容易な金属シールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、相互に平行な一対の平坦面の間に介装される全体が環状の金属シールに於て、中間基部と、上記平坦面の一方に当接する第１接触凸部と、上記平坦面の他方に当接する第２接触凸部と、を備え、上記第１接触凸部を上記中間基部の内径寄りに突設し、上記第２接触凸部を上記中間基部の外径寄りに突設して、装着圧縮状態にて上記一対の平坦面から受ける押圧力によって、上記中間基部を中心に回転する捩れ弾性変形を生ずるように構成されている。
【０００７】
また、中間基部が横断面略矩形であって、第１接触凸部・第２接触凸部が、横断面略半円形乃至略半楕円形である。
また、中間基部が横断面略矩形であって、かつ、上記第１接触凸部が突設された上記中間基部の端面と一方の平坦面との間隙が装着未圧縮状態で外径側へしだいに増加する勾配面に形成され、さらに、上記第２接触凸部が突設された上記中間基部の端面と他方の平坦面との間隙が装着未圧縮状態で内径側へしだいに増加する勾配面に形成されている。
また、上記第２接触凸部が装着圧縮状態でその外周面が当接する規制内周面部を、上記他方の平坦面に連設して、該第２接触凸部が横断面に於て２箇所で接触するように構成した。
【０００８】
そして、本発明に係る金属シールの装着使用方法は、全体が環状の金属シールの軸心方向の両端面の一方に内径寄りの第１接触凸部を突設すると共に他方に外径寄りの第２接触凸部を突設し、該金属シールを相互に平行な一対の平坦面の間に、上記第１接触凸部が一方の平坦面に対応した第１組込状態と、上記第２接触凸部が該一方の平坦面に対応した第２組込状態とに、所定使用期間後に、反転して装着する方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態に基づき、本発明を詳説する。
図１と図２（Ａ）は、本発明に係る金属シール（メタルシール）Ｓの実施の一形態を示し、自由状態（未装着状態）の断面正面図であり、図３又は図５（Ａ）は使用状態───装着圧縮状態───を示す要部断面説明図である。
この金属シールＳは、ステンレス鋼やばね用鋼やその他の金属から成り、切削や研削等の機械加工にて作製され、又は、塑性加工等で作製される。
【００１０】
そして、この金属シールＳは相互に平行な一対の平坦面１，２の間に介装されるものであって、全体が円形，楕円，長円，略矩形等の環状である。横断面形状について説明すれば、略矩形（長方形）の中間基部３と、略半円形の第１接触凸部１１と第２接触凸部１２とから成る。第１接触凸部１１は一方の平坦面１に当接し、第２接触凸部１２は他方の平坦面２に当接する。図２（Ａ）と図３では２点鎖線によって、中間基部３の断面形状の輪郭を示しており、装着未圧縮状態では、この中間基部３の軸心Ｌ方向と直交する端面（長辺）５，６は、相手部材（フランジ等の取付部材）７，８の前記平坦面１，２と、平行状態である。
【００１１】
特に、第１接触凸部１１は中間基部３の端面（長辺）５の内径寄りに突設され、さらに、第２接触凸部１２は中間基部３の端面（長辺）６の外径端寄りに突設されている。
要するに、断面矩形状の中間基部３に対し、内径側と外径側に相互にラジアル方向に位置をずらせ、かつ、軸心方向に相反する方向に第１接触凸部１１・第２接触凸部１２を突設している。しかも、図例では断面矩形状の中間基部３の（内周面を成す）短辺９と略半円形第１接触凸部１１とは（段差の無い）連続状である。また、断面矩形状の中間基部３の（外周面を成す）短辺１０と第２接触凸部１２とは（段差の無い）連続状である。
【００１２】
そして、図３に示す如く、相手部材７の平坦面１と、相手部材８の平坦面２が相互に接近して、装着圧縮状態となると、一対のこの平坦面１，２から受ける押圧力Ｆ１ ，Ｆ２ によって、中間基部３を中心に、図２（Ａ）から図３のように倒れて（回転して）、捩れ弾性変形を生ずる。この捩れ弾性変形は、一対の平坦面１，２が分離すれば、図２（Ａ）の元の状態───自由状態姿勢───に復元する。
【００１３】
図４に示した従来例の金属シール３１では、一対の平坦面３２， ３２の接近作動を、ほとんど静止したままの金属シール３１の圧縮にて受けようとするが、剛性の高い金属シール３１は微小弾性変形した後に、圧接シール部Ｋ１ ，Ｋ２ が局部的に塑性変形し、損傷を受けると同時に、相手部材３４，３５も損傷を受ける。これに対し、本発明に係る金属シールＳでは、相手部材７，８（平坦面１，２）の押圧力Ｆ１ ，Ｆ２ を、巧妙に、中間基部３を中心に回転する───倒れる───捩れ弾性変形によって、柔軟に受け止めることで、第１接触凸部１１が一方の平坦面１に接触する圧接シール部Ｋ１ 、及び、第２接触凸部１２が他方の平坦面２に接触する圧接シール部Ｋ２ が、塑性変形することを防止し（乃至減少させ）、第１・第２接触凸部１１， １２の損傷を防止し、かつ、平坦面１，２の損傷を防止できる。
【００１４】
図２（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は、種々の他の実施の形態を例示する横断面図であって、図２（Ａ）に比較して、図２（Ｂ）では（２点鎖線にて周辺の一部を示した）中間基部３の径方向寸法Ｅが小さく、中間基部３の横断面が正方形に近づいた矩形（長方形）となっている。また、図２（Ｃ）では、逆に、中間基部３の径方向寸法Ｅが大きく、中間基部３の横断面形状が細長状長方形（扁平矩形）に設定されている。また、図２（Ｄ）では、中間基部３の軸心方向寸法───短辺長さ───を、図２（Ａ）よりも小さく設定して、細長状長方形（扁平矩形）にしたものである。
図２の（Ｂ）（Ａ）（Ｃ）の順に、しだいに捩れ弾性変形を生じ易くなり、締付力が減少できる。そして、図２（Ｄ）は（Ａ）よりも、捩れ弾性変形し易く、締付力が小さい。
【００１５】
次に、図５は金属シールＳの装着使用方法を説明するための図である。
この図５（Ａ）に於て、太い短線で示した損傷部（ダメージ部）Ｊ１ ，Ｊ２ が平坦面１，２に発生する場合がある。つまり、金属シールＳの第１接触凸部１１によって一方の平坦面１に内径寄りの損傷部Ｊ１ が発生し、金属シールＳの第２接触凸部１２によって他方の平坦面２に外径寄りの損傷部Ｊ２ が発生する場合がある。このように第１接触凸部１１が一方の平坦面１に対応（当接）した組立状態を第１組立状態と呼ぶこととする。
【００１６】
そのような場合、図５（Ａ）から図５（Ｂ）の如く反転して装着する。即ち、金属シールＳを一旦分解して取出し、図の上下方向を入れ替える（上下反転させる）ことで、第２接触凸部１２が一方の平坦面１に対応した第２組込状態とする。図５（Ｂ）で明らかなように、元の損傷部Ｊ１ ，Ｊ２ は、反転した第２・第１接触凸部１２， １１とは接触せず、新たな面と接触するので、使用期間は２倍に延長───フランジ等の相手部材７，８を２倍に長寿命化───できる。
本発明の金属シールＳでは第１接触凸部１１と第２接触凸部１２の径方向位置（軸心Ｌからの距離）が相違している点を利用して、反転させて組込（装着）して、長寿命化を図っている。
【００１７】
次に、図６に於て、図３の状態からさらに平坦面１，２の間隔寸法（シール高さ寸法）が減少した場合、丸印Ｍ，Ｎにて囲って示す角部１４， １５が平坦面１，２に接触した圧縮状態を示す。このとき略三角形状の空間部１６， １７が密室状（エア溜り）となる。このようなエア溜りとしての空間部１６，１７が形成されると、例えば真空シールとして使用した場合に、規定の真空度に達するまでに時間がかかるという問題を生じ、また、内圧シール又は外圧シールとして、所定の圧力に達するまでに時間がかかるという問題が生ずる。また、種類の相違する密封流体に置換（変更）する際にも、時間がかかるという問題が生じる。あるいは、管内で特殊な流体を使用する場合に、エア溜り内に残留していた（前工程）の流体やエアが混入する。
【００１８】
そこで、図６中に点線にて示すように、角部１４， １５に小切欠部１８， １９を形成して、空間部１６， １７内の流体を外方へ逃がすように構成する。なお、中間基部３に小貫孔を形成して、同様に流体を外方へ逃がすようにしても良い（図示省略）。また、角部１４， １５が平坦面１，２に当接して平坦面１，２に損傷（ダメージ）を与えることを防止するため、角部１４， １５をアール状とする（丸味を持たせる）ことも好ましい。
【００１９】
次に、図７及び図１３に示す別の実施の形態に於て、この金属シールＳは中間基部３が横断面平行四辺形等の略矩形であって、第１接触凸部１１が突設された中間基部３の端面５と、一方の平坦面１との間隙２０が、図１３の装着未圧縮状態で外径側へしだいに増加する勾配面（テーパ面）に上記端面５が形成されている。さらに、第２接触凸部１２が突設された中間基部３の他の端面６と、他方の平坦面２との間隙２１が、図１３の装着未圧縮状態で内径側へしだいに増加する勾配面（テーパ面）に上記他の端面６が形成されている。
【００２０】
図１３の装着未圧縮状態から順次、図１４、図１５、図１６の如く、一対の平坦面１，２の間隔寸法Ｈを減少させていた装着圧縮状態に示すように、内周面側の短辺９と端面（長辺）６との角部１５が、他方の平坦面２に接触（当接）しにくくなるという利点がある。このようにして他方の平坦面２が（角部１５によって）損傷を受けることを防止している。かつ、図１３から図１５（又は図１６）までの間隔寸法───セット高さ又はシール高さ───Ｈの変化量が増加できるので、金属シールＳとしての復元力が大きく───弾性変形領域が広く───次のような利点がある。つまり、最終使用状態の押し潰し代の許容差が大きくなるので、広いセット高さＨの範囲での使用が可能となって、フランジ等の取付部材７，８の凹部（凹溝）等の寸法公差にバラツキがあっても、十分なシール性（密封性）を発揮できる。あるいは、圧力（変動）サイクルや温度（変動）サイクル等にも追従して、安定したシール性（密封性）を発揮できる。
【００２１】
次に、図８に示したさらに別の実施の形態のように、図７の勾配状（テーパ状）の端面５，６をアール凸状（実線参照）に弯曲形成したり、又は、アール凹状（２点鎖線参照）に弯曲形成するも、好ましい。つまり、相手部材７，８の凹所や凹溝等の形状、及び、寸法公差のバラツキ程度等を勘案して、選択することができる。
なお、図９と図１０は他の実施の形態を示し、中間基部３を横断面矩形状とすると共に、第１接触凸部１１と第２接触凸部１２も小さな断面矩形状とした形状であり、全体横断面形状は角張ったＺ字型である。この金属シールＳの場合、装着圧縮状態では、図１０の如く捩り弾性変形する。つまり、小矩形状の第１接触凸部１１の外径寄りの角部２３と、第２接触凸部１２の内径寄りの角部２４が、平坦面１，２に圧接する。このようにすればシャープなエッジ（角部２３， ２４）が平坦面１，２に食い込んで、高い密封性を発揮する。
【００２２】
また、図１１はさらに他の実施の形態を示す横断面図であって、第１接触凸部１１と第２接触凸部１２を、略三角形状とした点が、図２と相違し、他は同様の構成である。なお、略三角形状の第１・第２接触部１１， １２の頂部２５， ２６は、小アール状でも、フラットでも、鋭利なエッジ状とするも自由である。なお、図示省略するが、図９又は図１１の中間基部３を、図７や図８のように、勾配状（テーパ状）に配設するも好ましい（図示省略）。
なお、図１２に示した別の実施の形態のように、中間基部３自体を勾配状（テーパ状）に形成し、その一対の対応する頂部２５Ａ，２６Ａをもって、第１・第２接触凸部１１， １２として、構成することもできる。この頂部２５Ａ，２６Ａは、先端をフラットとしても、小アール状としても、鋭利なエッジ状としても、自由である。
【００２３】
ところで、図１３〜図１６に於て示した独自の構成は、他方の平坦面２に規制内周面部２７を連設して、取付部材８に凹部（凹溝）を形成し、図１３に示した装着未圧縮状態では微小間隙Ｑを有しているが、図１４〜図１６に示す装着圧縮状態では、第２接触凸部１２の外周面が、この規制内周面部２７に当接し、この第２接触凸部１２が、平坦面２及び規制内周面部２７の２箇所───２点───で接触するように構成されている。
【００２４】
さらに詳しく説明すると、金属シールＳとしては、上述の２箇所（２点）の他に、第１接触凸部１１は一方の平坦面１と１箇所（１点）で接触しているので、全体では３箇所（３点）接触である、といえる。このように、第２接触凸部１２が２箇所（２点）で接触させるように構成したことによって、相互に接近する一対の平坦面１，２の押圧により、金属シールＳが大きく倒れ過ぎる（捩れ変形し過ぎる）ことを、防止できる。かつ、このように、大きく倒れ過ぎるのを防止して、捩れによる反発力を有効に発生させて、望ましくは図１５の状態を最終セット使用状態として、図１６の如く倒れ過ぎて、エア溜り（空間部１６， １７）を発生することを防止できる。さらに、第２接触凸部１２の２点接触によって、相手部材１２に与える押圧力が分散され、平坦面２の損傷を防ぐ作用もある。
【００２５】
半導体製造装置等に本発明に係る上記金属シールＳが使用される場合、相手部材（取付部材）７，８の一方がステンレス鋼、他方がアルミ等の軟らかい金属であることがあって、そのようなとき、２点接触側───第２接触凸部１２が接触する側───を、アルミ等の軟らかい金属側として、その損傷を抑えることが可能である。
【００２６】
ところで、図１３に於て、自由状態の金属シールＳの高さ寸法（図１３中のＨに相当）を、 １．４ｍｍとし、外径Ｄを ７．３ｍｍとした小型のシールを、ステンレス鋼───ＳＵＳ３１６Ｌ ダブルメルト───にて作製し、この試作品について弾性復元性等のテストを行った。図１３〜図１６はＦＥＭ（有限要素法）解析にて、その金属シールＳの弾性変形の状態を解析して図示すると共に、上述の３点接触各位置の接触面圧Ｐについての分析値をグラフ図で併記している。
【００２７】
この図１３は未圧縮状態として平坦面１，２の間隔寸法（セット高さ又はシール高さ）Ｈは、１．４０ｍｍである。次に、図１４では間隔寸法Ｈが１．３２ｍｍ、図１５ではＨが１．２２ｍｍ、図１６ではＨが１．１２ｍｍの場合であり、このような広い間隔寸法（セット高さ）Ｈの変動範囲で、略均等で適正な接触面圧Ｐを維持し、安定したシール性（密封性）を発揮していることが、図１３〜図１６のＦＥＭ解析図から明らかである。
【００２８】
言い換えれば、本発明に係る金属シールＳは例えば上述の試作品のように極めて小型のシールにも有効であり、締付力が小さく（低荷重で）、大きい復元力を有し、塑性変形するまでの領域───弾性変形領域───が広大である。なお、この金属シールＳは、横断面形状が直線部が多く、切削加工も容易かつ安価でありメタルＯリングでは加工が難しく高価であるような小さなサイズにも、十分対応できる。
【００２９】
また、本金属シールＳは横断面形状がブロック型でズングリしているにかかわらず、倒れ（回転）による捩れ弾性変形等を複合的に行わせて、低締付力にて十分な密封性（シール性能）を発揮する。このような低締付力を活用して、従来のゴム製Ｏリングに代わるシール材として、高温や低温やプラズマ照射やオゾン雰囲気等の従来のＯリングでは適用できない過酷な条件下での適用が可能となる。なお、材質として上述のＳＵＳ３１６Ｌ ダブルメルトは、カーボンなどの不純物が少なく、清浄度が要求される半導体製造装置として好適である。
【００３０】
本金属シールＳの表面について説明すると、▲１▼銀、金、銅、すず等のメッキ、▲２▼ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等の各種樹脂被覆（コーティング）、▲３▼各種ゴム材料の被覆（コーティング）、▲４▼超研磨仕上げ、▲５▼切削又は研削加工又はプレス加工のまま、のいずれとするも自由である。また、被密封流体としては、上記表面被覆の有無及び材質にもよるが、真空、各種ガス（ＣＯ２ ，Ｈ２ ，Ｏ２ ，ＮＨ３ ，Ｈ２ Ｏ等）、各種液体（Ｈ２ Ｏ，Ｈ２ ＳＯ４ ，ＨＣｌ等）のものに適用できる。いずれにせよ、本金属シールＳは、低締付力、及び、大きな弾性的復元量、取扱いの容易性、小部品点数、製作の容易性と安価である点で、優れたシールである。従って、装着される相手部材（フランジ等）７，８がセラミックのように脆い材質やアルミニウム等の軟らかい材質のものにも適用可能であり、また、半導体製造装置のようにプラズマやオゾン等が照射される部位にも適用でき、低温から高温までの広い温度領域にも対応できる。そして、潰しが利いて、広いセット高さＨの範囲で十分なシール性（密封性）を発揮するので、装着される相手部材（フランジ等）７，８の寸法精度や公差が粗くとも適用でき、深い溝でも浅い溝でも、共通の金属シールＳで対応可能となる場合もある。さらに、弾性的復元量が大きいので、圧力変動や温度変動が激しい箇所にも適用でき、再使用でき、取り扱い（組み込み）が容易であるという利点もある。さらに、上下反転使用によって、長寿命化も図ることが容易である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、上述の構成により次のような著大な効果を奏する。
（請求項１によれば、）装着圧縮状態にて全体に捩れ弾性変形を生ずるように構成したので、弾性的復元量（弾性変形領域）が大きく、広いセット高さ（図１４〜図１６中の符号Ｈ参照）に対応できる。従って、取付部材の凹部（凹溝）等の深さ寸法公差が大きくとも、常に安定して高いシール性（密封性）を発揮できる。また、低締付力で使用できるので、取付部材（フランジ等）が脆い材質や軟らかい材質にも適用できる。
また、金属Ｏリングでは製作が困難な外形寸法が１０ｍｍ未満の小型のシールとしても、比較的安価に製作可能なため、実用上優れた金属シールである。また、平坦面１，２の損傷も減少できる。
【００３２】
（請求項２によれば、）中間基部３を中心に回転して（倒れて）、捩れ弾性変形する場合、第１・第２接触凸部１１， １２は、広いセット高さＨの範囲で、常に安定して平坦面１，２に接触しつつ、全体にゆっくりと姿勢を変化させるので、優れた密封性能（シール性能）を備える。しかも、切削等で加工も比較的容易である。
（請求項３によれば、）一層広いセット高さＨの範囲で安定した密封性（シール性）を発揮できる。また、角部１５（図６と図１６参照）等の平坦面２への接触をしにくくして、エア溜り（空間部１７）の形成を防止可能となる。
（請求項４によれば、）第２接触凸部１２が圧接する相手部材８が軟らかい材質や脆い材質であったとしても、その損傷（ダメージ）を防ぎ得る。
また、押圧力を受けてシール全体が大きく倒れ過ぎることを防止して、捩れによる反発力を有効に発生させ得る。
（請求項５によれば、）第１組込状態と第２組込状態とに反転して使用（図５参照）することで、使用できる期間（寿命）が延長できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す断面正面図である。
【図２】本発明のいろいろの実施の形態を示した断面図である。
【図３】本発明の作用説明図である。
【図４】従来の問題点を説明するための図である。
【図５】本発明の装置使用方法を示す断面図である。
【図６】他の実施の形態を示す断面図である。
【図７】さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図８】別の実施の形態を示す断面図である。
【図９】さらに別の実施の形態を示す断面図である。
【図１０】使用状態の説明図である。
【図１１】他の実施の形態を示す断面図である。
【図１２】さらに他の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【図１４】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【図１５】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【図１６】本発明の金属シールの使用状態を示す要部断面図とＦＥＭ解析図とを兼ねた説明図である。
【符号の説明】
１，２ 平坦面
３ 中間基部
５，６ 端面（長辺）
７，８ 相手部材（取付部材）
１１ 第１接触凸部
１２ 第２接触凸部
２０， ２１ 間隙
２７ 規制内周面部
Ｓ 金属シール
Ｈ 間隔寸法（セット高さ）
Claims (5)
- 相互に平行な一対の平坦面の間に介装される全体が環状の金属シールに於て、中間基部と、上記平坦面の一方に当接する第１接触凸部と、上記平坦面の他方に当接する第２接触凸部と、を備え、上記第１接触凸部を上記中間基部の内径寄りに突設し、上記第２接触凸部を上記中間基部の外径寄りに突設して、装着圧縮状態にて上記一対の平坦面から受ける押圧力によって、上記中間基部を中心に回転する捩れ弾性変形を生ずるように構成されたことを特徴とする金属シール。
- 中間基部が横断面略矩形であって、第１接触凸部・第２接触凸部が、横断面略半円形乃至略半楕円形である請求項１記載の金属シール。
- 中間基部が横断面略矩形であって、かつ、上記第１接触凸部が突設された上記中間基部の端面と一方の平坦面との間隙が装着未圧縮状態で外径側へしだいに増加する勾配面に形成され、さらに、上記第２接触凸部が突設された上記中間基部の端面と他方の平坦面との間隙が装着未圧縮状態で内径側へしだいに増加する勾配面に形成されている請求項１又は２記載の金属シール。
- 上記第２接触凸部が装着圧縮状態でその外周面が当接する規制内周面部を、上記他方の平坦面に連設して、該第２接触凸部が横断面に於て２箇所で接触するように構成した請求項１，２又は３記載の金属シール。
- 全体が環状の金属シールの軸心方向の両端面の一方に内径寄りの第１接触凸部を突設すると共に他方に外径寄りの第２接触凸部を突設し、該金属シールを相互に平行な一対の平坦面の間に、上記第１接触凸部が一方の平坦面に対応した第１組込状態と、上記第２接触凸部が該一方の平坦面に対応した第２組込状態とに、所定使用期間後に、反転して装着することを特徴とする金属シール装着使用方法。
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032265A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流路内蔵型台座 |
| JPWO2007049339A1 (ja) * | 2005-10-25 | 2009-04-30 | 名川 政人 | ガスケット |
| JP4567798B1 (ja) * | 2009-06-04 | 2010-10-20 | 三菱電線工業株式会社 | 密封構造 |
| JP4567797B1 (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-20 | 三菱電線工業株式会社 | 金属シール |
| KR20130086315A (ko) * | 2012-01-24 | 2013-08-01 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 유체저항 디바이스 |
| JP2016183730A (ja) * | 2015-03-26 | 2016-10-20 | 三菱電線工業株式会社 | 金属シール |
| KR20160140950A (ko) * | 2014-04-15 | 2016-12-07 | 킴 엔곡 부 | 유로 연결을 위한 이지-실 개스킷 |
| JP2019019834A (ja) * | 2017-07-11 | 2019-02-07 | 株式会社ピュアロンジャパン | ガスケット |
| JP2019167973A (ja) * | 2018-03-22 | 2019-10-03 | 三菱電線工業株式会社 | 金属シール |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
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Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006032265A (ja) * | 2004-07-21 | 2006-02-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 流路内蔵型台座 |
| JPWO2007049339A1 (ja) * | 2005-10-25 | 2009-04-30 | 名川 政人 | ガスケット |
| JP4567797B1 (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-20 | 三菱電線工業株式会社 | 金属シール |
| JP2010242858A (ja) * | 2009-04-06 | 2010-10-28 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 金属シール |
| JP4567798B1 (ja) * | 2009-06-04 | 2010-10-20 | 三菱電線工業株式会社 | 密封構造 |
| JP2010281385A (ja) * | 2009-06-04 | 2010-12-16 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 密封構造 |
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| JP2013151956A (ja) * | 2012-01-24 | 2013-08-08 | Horiba Stec Co Ltd | 流体抵抗デバイス |
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| KR101979028B1 (ko) * | 2012-01-24 | 2019-05-15 | 가부시키가이샤 호리바 에스텍 | 유체저항 디바이스 |
| KR20160140950A (ko) * | 2014-04-15 | 2016-12-07 | 킴 엔곡 부 | 유로 연결을 위한 이지-실 개스킷 |
| JP2017514075A (ja) * | 2014-04-15 | 2017-06-01 | ブ、キム ゴックVU, Kim Ngoc | 高純度流体輸送システムに適した可鍛性ガスケット |
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