ISO-Kフランジ
ISO-Kフランジは、高真空領域までの真空系において、真空チェンバーや各種機器、配管を接続するために用いられる標準的なフランジ規格の一つである。国際標準化機構（ISO）によって規格化されており、ISO-LF（Large Flange）と呼ばれることもある。通常、呼び径が63mm以上の比較的太い配管系に適用され、エラストマー製のOリングを組み込んだセンターリングを2枚のフランジの間に挟み、外周を専用のクランプ（ダブルクロウクランプ）で挟み込んで締め付けることによって気密性を確保する構造を持つ。ボルト穴を持たないことが最大の特徴であり、取り付けの方向性が自由で着脱が容易であるため、頻繁なメンテナンスや構成変更が求められる半導体製造装置や各種研究開発用真空装置において広く普及している。
ISO-Kフランジの構造と接続方式
ISO-Kフランジの接続は、両側のフランジ面の間にセンターリングを配置し、周囲をクランプで均等に締め付けるという極めて簡便かつ確実な方式を採用している。フランジ自体にはボルトを貫通させるための穴が設けられておらず、外周部にはクランプの爪を引っ掛けるためのテーパー状の溝が全周にわたって精密に加工されている。接続時には、外周の複数箇所（サイズに応じて4箇所以上）にクランプを均等に配置して締め付けることで、内部のOリングが適切に圧縮され、高い信頼性を持つ真空シールが形成される。このボルト穴を持たない無指向性の構造により、相手側のフランジと穴位置をミリ単位で合わせるという煩雑な作業が一切不要となり、狭いスペースや自由な角度での配管接続が可能となる。また、締め付けには主にダブルクロウクランプが使用されるが、ISO-Fフランジ（ボルト穴あり）との接続にはシングルクロウクランプやハーフクランプなどを用いることもあり、システム設計における柔軟性が極めて高い点も大きな利点である。
構成部品と材質の選定
ISO-Kフランジを用いた真空接続において必要となる主要な構成部品は、フランジ本体、センターリング、Oリング、および各種クランプである。フランジ本体の材質には、高い耐食性や強度、そして真空空間での放出ガス（アウトガス）の少なさが求められるため、オーステナイト系ステンレス鋼（主にSUS304やSUS316Lなど）が採用されることが最も一般的である。しかしながら、装置全体の軽量化が強く求められる用途や、熱伝導性を重視する場合には、特殊な表面処理を施したアルミニウム合金が用いられることもある。センターリングはOリングのつぶれしろを正確に規制し、配管内部の同心度を保つ重要な役割を担っており、これもステンレス鋼やアルミニウム合金で精密に加工されている。シール材の主体であるOリングには、耐熱性や耐薬品性が要求されるため、フッ素ゴム（FKM、バイトン等）やニトリルゴム（NBR）が多く用いられる。クランプや締結用のボルト類の材質には、十分な締め付け力を長期間維持できるアルミニウム製や強靭な鋼製のものが選定される。
適用範囲と使用上の注意点
ISO-Kフランジが安全かつ適切に適用される圧力領域は、大気圧から高真空（おおよそ10のマイナス6乗パスカル程度）までが一般的である。エラストマー製のOリングを使用するシール機構であるため、金属ガスケットを用いるコンフラットフランジ（CFフランジ）のように超高真空（UHV）領域での使用には構造上適していない。また、Oリングの耐熱温度に依存するため、真空システム全体を高温でベーキング（加熱脱ガス）する際の許容温度は、通常150度から200度以下に厳しく制限される。さらに、呼び径が200mmを超えるような大口径のISO-Kフランジを使用する場合は、システム内に大気圧と内部真空との差圧による巨大な荷重（数百キログラムから数トンの力）が発生するため、クランプの数や配置を構造計算に基づいて適切に設計し、配管全体をブラケット等で強固に支持することが安全上極めて重要となる。
主要な規格寸法の一覧
| 呼び径 | フランジ外径（mm） | 適用配管外径の例（mm） | 推奨クランプ数 |
|---|---|---|---|
| NW63 | 95 | 76.3 | 4 |
| NW80 | 110 | 89.1 | 4 |
| NW100 | 130 | 114.3 | 4 |
| NW160 | 180 | 165.2 | 4 |
| NW200 | 240 | 216.3 | 6 |
| NW250 | 290 | 267.4 | 6 |
| NW320 | 370 | 318.5 | 8 |
| NW400 | 450 | 406.4 | 8 |
ISO規格の歴史的背景と産業への貢献
ISO-Kフランジを含む一連の真空コンポーネント群は、産業界における技術の急速な発展とともに標準化が進行した。初期の真空装置は各機器メーカーが独自の接続方式を採用していたため、部品の互換性が乏しく、システムの構築や保守において大きな障害となっていた。これに対処するため、国際的に統一された規格の策定が進められた結果、現在の規格群が制定され、異なるメーカーが製造した真空ポンプ、バルブ、計測器をシームレスに組み合わせることが可能となった。特に、ボルト締めによる位置合わせを必要としないISO-Kフランジの採用は、現場での組立作業時間やメンテナンスの手間を大幅に短縮し、製造装置の量産化やランニングコストの低減に多大な貢献を果たしている。今日では、世界中の最先端の製造プロセスや大型研究施設において欠かせない標準的なインフラストラクチャーとして不動の地位を築いている。
他の真空フランジとの比較と使い分け
- KFフランジ（NWフランジ）：ISO-Kフランジと同様のシール原理を持つが、主に呼び径50mm以下の小口径配管に用いられ、ヒンジ付きのチェーンクランプ等で一括して容易に締め付けることができる。小型装置や排気ラインの末端で多用される。
- ISO-Fフランジ：ISO-Kフランジと同じサイズ規格であるが、フランジ本体にボルト穴が設けられており、六角ボルトやナットを用いて直接強固に固定する方式を採用している。クランプ方式よりも高い固定強度が要求される大型真空チャンバーのメインポートに適している。
- CFフランジ：無酸素銅などの金属ガスケットのエッジをナイフエッジ状のフランジに食い込ませてシールする構造であり、超高真空や高温での激しいベーキングが要求される過酷な環境で使用されるが、締め付けの作業工程が多く手間がかかる。
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