JP2009281539A - 管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】プラグとソケットの接続を確実に行うことができる管継手を提供する。
【解決手段】スリーブ２１が基端側位置に引き上げられた状態で、プラグ２をソケット１の挿入孔に挿入する際に、ボール３２がプラグ２の外周面上を転動して突起部２３に当接した場合に、ボール３２全体をプラグ２の外周よりもソケット１側に収納する収納空間Ｓが設けられている。
【選択図】図３

Description

この発明は、例えば、液体タンク内の液体を外部へと供出するための液体タンク用コネクタ等の管継手に関するものである。

一般に、半導体高純度薬品や一般化学薬品等の液体は、生産工場にてポリエチレンタンク等の液体タンクに充填され、この液体タンクに形成された充填・取出用の口栓部に蓋を取り付けた状態で出荷される。このような液体タンク中に収容された液体を取り出す手法としては、容器内部に空気等の気体を導入することにより、その気体圧力により液体を容器外へ送り出すサイフォン管方式が知られている。
このサイフォン管方式では、液体タンクの口栓部に取り付けられていた蓋を取り外した後、口栓部に液体流路となるサイフォン管及び気体供給路を備えたプラグが取り付けられる。そして、液体を液体タンク外部へ取り出すためのチューブと、気体を導入するためのチューブとをそれぞれ連結可能とされたソケットをプラグに接続することにより、液体を取り出すための液体流路及び気体を導入するための気体流路を形成する。このような液体タンク用コネクタは、たとえば、特許文献１に開示されている。

特開２００１−１９２０９９号公報

特許文献１には、図５（特許文献１の図４に対応）に示されているように、容器１０４の上面に、ソケット１０１とプラグ１０２とを備えたコネクタが設けられた構成が示されている。容器１０４内には、薬液等の液体を収容する中袋１０３が配置されている。中袋１０３内にはサイフォン管１１８が配置されている。中袋１０３の外側に気体を導入することによって、サイフォン管１１８の下端から液体が外部へと供出される。

図６（特許文献１の図５に対応）には、ソケット１０１とプラグ１０２の接続工程が順に示されている。まず、図６（ａ）に示すようにソケット１０１の先端にプラグ１０２の先端を挿入する。更に深く挿入すると、図６（ｂ）に示すように膨出部１０８がボール１３２を径方向外側へ押す。このときボール１３２がスリーブ用スプリング１２５の付勢力に対向してリング１２４を上方に押し、これにより形成されたリング１２４と突起部１２３との隙間に、ボール１３２が入り込むことにより、プラグ１０２の更なる挿入が許可される。挿入を続けると、図６（ｃ）に示すようにボール１３２がボール係合溝１０７に嵌合すると共に、スリーブ用スプリング１２５がリング１２４を付勢してリング１２４と突起部１２３とが当接し、挿入が完了する。この状態ではボール１３２がプラグ１０２のボール係合溝１０７に嵌合しているため、ソケット１０１を引き上げようとしても、ボール１３２によりソケット１０１の抜出が阻止されている。

ソケット１０１を引き抜く際は、図７（特許文献１の図６に対応）に示すように、スリーブ１２１を上昇させる。スリーブ１２１の上昇と共に突起部１２３も上昇する。これにより、突起部１２３とストップリング１２２との間に隙間が生じ、この隙間にボール１３２が移動可能となるため、ボール係合溝１０７からボール１３２が脱してプラグ１０２とソケット１０１とのロックが解除され、ソケット１０１をプラグ１０２から引き抜くことができる。

このような特許文献１の構成では、図６に示したように、スリーブ１２１を引き上げずに下方に位置させたままで接続する場合には円滑に接続することができるが、ユーザによってはスリーブ１２１を引き上げた状態で接続する場合もあり、このような場合には以下の問題が生じる。
スリーブ１２１を引き上げると、図７に示したように、ボール１３２は突起部１２３の下方に位置することとなる。一方、ボール１３２は、ソケット本体１２０に形成したボール挿通穴１３１（図８参照）内で拘束されずに移動自由とされているので、内周側に移動してボール挿通孔１３１から内側に出っ張る傾向にある。この状態で、プラグ１０２をソケット１０１内に挿入すると、図８に示すように、ボール１３２は、内周側に出っ張っているためプラグ１０２の外周面上を転動する（図８中の二点鎖線から実線へと移動する）ことになり、スリーブ１２１の上方へと相対的に移動し、突起部１２３に当接する。このようにボール１３２が突起部１２３に当接すると、突起部１２３とプラグ１０２との間でボール１３２を噛み込んでしまい、これ以上ソケット１０１内にプラグ１０２を挿入することができなくなる。このようなボールの噛み込み現象は、特に、図８に示したようにボール１３２が膨出部１０８を乗り上げる際に顕著となる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、プラグとソケットの接続を確実に行うことができる管継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の管継手は、流体が流れるプラグ側流路が形成されるとともに、ボールが係合するボール係合溝が外周に形成されたプラグと、該プラグの先端を包囲するように嵌合し、前記プラグ側流路と共に前記流体の流路を形成するソケット側流路が形成されたソケットとを備え、前記ソケットは、前記プラグの先端部が挿入される挿入孔が形成されるとともに、前記ボールが挿通可能とされたボール挿通孔が形成された筒状のソケット本体と、該ソケット本体の外周側に設けられ、該ソケット本体に対して基端側位置と先端側位置との間で軸線方向に往復動可能とされ、内周側に突出する突起部が設けられたスリーブとを有し、前記プラグと前記ソケットとの嵌合時に前記スリーブが前記先端側位置に位置した場合に、前記突起部により、前記ボール挿通孔内に位置する前記ボールを前記プラグの前記ボール係合溝に係合させることで、前記プラグと前記ソケットとの軸線方向の相対移動を規制して固定する管継手において、前記スリーブが前記基端側位置に位置した状態で、前記プラグを前記ソケットの前記挿入孔に挿入する際に、前記ボールが前記プラグの外周面上を転動して前記ボール挿通孔を形成する壁部および／または前記突起部に当接した場合に、該ボール全体を前記プラグの外周よりも前記ソケット側に収納する収納空間が設けられていることを特徴とする。

スリーブが基端側位置に位置した状態で、プラグをソケットの挿入孔に挿入すると、ボール挿通孔内に位置するボールは、プラグの外周面に当接しながら転動する。このように転動したボールは、ボール挿通孔内を転動しながらボール挿通孔を形成する壁部まで移動して停止するか、或いは、スリーブの突起部に当接して停止する。本発明では、このときに、ボール全体をプラグの外周よりもソケット側に収納する収納空間を設けることとしたので、スリーブの突起部とプラグとの間でボールが噛み込まれてしまうことがない。したがって、スリーブが基端側位置にある状態であっても、プラグとソケットを結合することができる。

さらに、本発明の管継手では、前記ソケット本体の先端側外周には、前記スリーブの前記突起部に当接することによって該スリーブの前記先端側位置を規定するストップリングが設けられ、該ストップリングは、前記ボールと当接した際に該ボールを内周側へと導くボール当接部を備えていることを特徴とする。

スリーブの突起部とストップリングとが当接することによってスリーブの先端側位置が規定される。好ましくは、バネ等の弾性部材によってスリーブを先端側に付勢することで、突起部をストップリングに当接させ、常態において、スリーブを先端側位置に位置させるようになっている。
スリーブを基端側位置に位置させた状態でソケットとプラグを接続する場合には、スリーブが基端側位置に移動するに伴い突起部がストップリングから離間されるので、前記収納空間内に収納されるボールは、突起部とストップリングとの間に位置することになる。この状態でソケットにプラグを差し込み、差し込みが完了した後は、スリーブを基端側位置から先端側位置に戻すことになる。この場合に、突起部とストップリングとの間、或いは、突起部とボール挿通孔を形成する壁部との間でボールを噛み込んでしまうおそれがある。ボールが噛み込まれると、スリーブが先端側位置まで戻ることができないので、突起部によってボールをプラグのボール係合溝に係合させることができず、ソケットとプラグとを固定することができない。
そこで、本発明では、ボールと当接した際にボールを内周側へと導くボール当接部をストップリングに設けることとした。これにより、ボールは、ボール当接部によって内周側へと導かれ、突起部から離間することになるので、突起部によって噛み込まれることがない。したがって、スリーブを基端側位置に位置させてソケットにプラグを差し込んだ場合であっても、差し込み終了後にスリーブを先端側位置に戻すことができるので、ソケットとプラグとの固定を確実に行うことができる。

さらに、本発明の管継手では、前記ボール当接部は、前記ボールの中心よりも外周側に当接する内周縁部とされていることを特徴とする。

ボールの中心よりも外周側にストップリングの内周縁部を当接させると、ボールの重心は内周縁部よりも内周側に位置することになるので、ボールは内周側に向かって転がることになる。このような内周縁部は、例えば、ストップリングの軸線方向の高さを高くし、かつ径方向の大きさを大きくしてボールの中心よりも外周側に位置させることによって得ることができる。

本発明の管継手によれば、以下の効果を奏する。
スリーブが基端側位置にある状態であっても、プラグとソケットを確実に結合することができる。
また、スリーブを基端側位置にある状態でソケットにプラグを差し込んだ後に、スリーブを先端側位置に確実に戻すことができる。

本発明にかかる管継手の一実施形態である液体タンク用コネクタについて、図１乃至図４を参照して説明する。
本実施形態にかかる管継手は、背景技術にて図５乃至図８を用いて説明したコネクタと同様の用途に用いられ、スリーブを先端側位置に位置させたままでソケットにプラグを差し込むことができるように突起部やボールを備える点は同様である。したがって、共通する構成要素については図５乃至図８の符号番号から１００を引いた数字で示してある。ただし、本実施形態のコネクタは、スリーブを基端側位置に引き上げた状態であってもソケットにプラグを差し込むことができる点で大きく異なる。よって、以下では、この点について具体的に説明する。

図１及び図２には、液体タンク用コネクタ（管継手）の縦断面が示されており、図１はソケット１とプラグ２とが分離した状態を示し、図２はソケット１とプラグ２とが接続された状態を示している。また、図１では、ソケット１の右半分がスリーブ２１を基端側位置まで引き上げた状態を示し、左半分がスリーブ２１を先端側位置まで復帰させた状態を示す。

プラグ２は、略円筒形状とされており、その中心軸線に沿って液体供出用のプラグ側流路５が形成されたプラグ本体１０を備えている。プラグ本体１０の下端には、例えば図５の符号１１８で示したようなサイフォン管（図示せず）が接続され、プラグ側流路５と連通される。プラグ本体１０は、図において下方の基端部が図示しない容器に接続される。プラグ本体１０の先端側（図において上端側）の端面には、液体流出口１２が形成されている。
プラグ側流路５の先端側には、プラグ側弁体６が配置されている。プラグ側弁体６の先端の端面中央には上方に突出する凸部６ａが設けられている。プラグ側弁体６の先端形状は、先端側が小径とされたテーパ形状となっており、このテーパ面が液体流出口１２に嵌合することによって、液体流路が閉じられる。プラグ側弁体６の基端部には、圧縮バネ１４の上端が接続されている。圧縮バネ１４の下端はバネ止め部材１６によってプラグ本体１０に固定されている。この圧縮バネ１４によって、プラグ側弁体６はプラグ本体１０の先端側へと付勢され、これにより、常態において、プラグ側弁体６によって液体流出口１２は閉塞されることになる。
プラグ本体１０の外周面には、拡径された膨出部８と、この膨出部８の基端部側に位置するボール係合溝７とが設けられている。

ソケット１は、略円筒形状とされたソケット本体３５と、このソケット本体３５の外周側に設けられたスリーブ２１とを備えている。

ソケット本体３５には、軸線方向に貫通する孔部が形成されており、この孔部内には、軸線方向に伸縮可能とされたベローズ部材３７が設けられている。このベローズ部材３７内には、ソケット側弁体３９が収納されている。ソケット側弁体３９の基端部（図において上端部）は、固定具４１によってソケット本体３５に固定されている。この固定具４１は、ベローズ部材３７の基端部（図において上端）をもソケット本体３５に固定する。ソケット側弁体３９とベローズ部材３７との間には、圧縮バネ４３が設けられている。この圧縮バネ４３によって、ベローズ部材３７は、常態において、伸張状態とされている。これにより、ソケット側弁体３９とベローズ部材３７とが係合することによって、液体流路が閉じられる。

ソケット本体３５の先端側（図において下方）には、プラグ２の先端部が挿入される挿入孔３６が形成されている。この挿入孔３６を形成する壁部には、ボール挿通孔３１が形成されている。ボール挿通孔３１は、軸線方向に長軸を有する長円形状とされており、円周方向に所定間隔をおいて複数形成されている。このボール挿通孔３１は、内周側から外周側へ向かって拡径するようにテーパとされた壁部によって形成されている。各ボール挿通孔３１内には、ボール３２がそれぞれ配置されている。ボール３２は、ボール挿通孔３１の内周側に出っ張る程度まで移動するようになっている（図１の左側のボール３２の位置を参照）。ただし、ボール３２は、ボール挿通孔３１から内周側に離脱しない程度の径とされている。

ソケット本体３５の下端外周には、ストップリング２２が固定されている。このストップリング２２によって、スリーブ２１の先端側位置が規定される。

スリーブ２１は、上方に引き上げた基端側位置（図１の右側の状態）と、下方に位置する先端側位置（図１の左側の状態）との間で軸線方向に往復動する。スリーブ２１の先端側には、内周側に突出する突起部２３が設けられている。この突起部２３は、先端側位置では、ストップリング２２に下面（先端側の面）が当接した状態で、内周面でボール３２を外周側から内周側に押し込む位置となる。

スリーブ２１の基端側位置では、突起部２３は、ストップリング２２から離間し、ボール３２を下方に収納する位置となる。図１の右側に示されているように、ストップリング２２は、その内周縁部２２ａ（図４参照）とボール３２とが当接した際に、ボール３２の中心よりも外周側でかつ下側に当接するように、高さ（軸線方向寸法）が設定されている。すなわち、ボール挿通孔３１の先端側部分に一部が軸線方向に重なる程度の高さとされている。

ソケット本体３５とスリーブ２１との間には、軸線方向に移動可能とされたリング２４が配置されている。このリング２４は、スリーブ用スプリング２５によって下方（先端側）に付勢されている。これにより、突起部２３の上面には、スリーブ用スプリング２５によって押し下げられたリング２４が当接することとなる。このようにスリーブ用スプリング２５によってリング２４を介して突起部２３が先端側に押し下げられることにより、スリーブ２１は、無負荷状態では、常態において先端側位置に位置することとなる。

ソケット１の基端側（図において上端側）には、エルボ５０が接続されており、エルボ５０の他端には薬液供給用チューブ５２が接続可能となっている。

次に、図２を用いて、ソケット１とプラグ２とを嵌合した接続状態について説明する。この接続状態では、液体流路が連通し、タンク内の薬液を外部へと供出できる液体供出状態となっている。
同図に示されているように、プラグ２の先端部に対してソケット１の挿入孔３６が合致するようにプラグ２の先端部を包囲した状態でソケット１が差し込まれている。

スリーブ２１は、スリーブ用スプリング２５の付勢力によって先端側位置に位置されており、これにより、スリーブ２１の突起部２３はストップリング２２の上端に当接して位置決めされている。
この接続状態では、プラグ本体１０の先端とベローズ部材３７の先端とが当接し、ベローズ部材３７が上方へと押し上げられるようになる。これにより、ソケット側弁体３９がベローズ部材３７から離間し、開弁される。また、プラグ側弁体６は、ソケット側弁体３９によって下方へと押し込まれて、液体流出口１２が開口される。この様にして、同図に示した接続状態では、液体流路が形成され、タンク内の薬液が外部へと供出される。

図２に示されているように、ボール３２の一部が、プラグ２の外周に形成されたボール係合溝７内に入り込んでいる。そして、ボール３２の背面（外周側）には、スリーブ２１の突起部２３が位置しており、ボール３２がボール係合溝７から外れることを防止している。このときに、突起部２３の内周面を、ボール３２中心の高さ位置を含むように位置させて押さえ込むことにより、ボール３２の抜出防止が効果的に実現される。

図３には、スリーブ２１を基端側位置に位置させたままプラグ２をソケット１に差し込んだ場合であっても、ボール３２が噛み込まない様子が示されている。同図では、中心線の右半分（以下「右図」という。）がスリーブ２１を基端側位置に位置させた状態を示し、中心線の左半分（以下「左図」という。）がスリーブ２１を先端側位置に戻した状態を示している。
右図に、ボール３２が実線で示されているように、ボール挿通孔３１を形成する上壁部、突起部２３の下端およびスリーブ２１の下端内周面に当接した場合に、ボール３２全体が収納される収納空間Ｓが形成されている。この収納空間にボール３２全体が収納されることにより、プラグ２の外周面よりも外周側にボール３２が位置されるようになる。これにより、スリーブ２１の突起部２３とプラグ２との間でボール３２が噛み込まれることがない。収納空間Ｓは、ボール係合溝７を形成する上方壁部と、突起部２３の下端面と、突起部２３の下方（先端側）のスリーブ内周壁とによって形成される。したがって、ボール３２を噛み込まずにボール３２全体を収納するためには、ボール係合溝７を形成する上方壁部または突起部２３下端面の高さ（軸線方向位置）が下方（先端側）となっている方にボール３２が当接して噛み込むおそれがあるので、これら壁部の高さ位置は、下方となる壁部にボール３２が当接しても噛み込まないように決定される。なお、本実施形態では、これら壁部の高さ位置は同等となっている。また、ボール３２を噛み込まずにボール３２全体を収納するためには、突起部２３の下方のスリーブ内周壁とソケット本体３５の内周面との距離は、ボール３２の直径以上とする必要がある。

また、左図に示されているように、プラグ２をソケット１に差し込んだ後に、スリーブ２１を先端側位置に戻しても、ボール３２が内周側へと円滑に移動してボール係合溝７内へ入り込む。図４には、ボール３２がボール係合溝７内へと円滑に移動することができる構成がさらに詳しく示されている。
ストップリング２２は、その内周縁部（ボール当接部）２２ａとボール３２とが当接した際に、ボール３２の中心よりも外周側でかつ下側に当接するように、高さ（軸線方向寸法）が設定されている。すなわち、ボール挿通孔３１の先端側部分に一部が軸線方向に重なる程度の高さとされている。このように、ストップリング２２の内周縁部２２ａがボール３２に当接した場合に、ボール３２の中心よりも外周側でかつ下側に当接するようになっているので、ボール３２は内周側下方（図において矢印で示すように左下方向）へと転がる。これにより、ボール３２はボール挿通孔３１から一部が内周側に突出することとなり、プラグ２に形成されたボール係合溝７に対して確実に係合する。

以上の通り、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
ボール３２全体をプラグ１の外周よりもソケット２側に収納する収納空間Ｓを設けることとしたので、スリーブ２１の突起部２３とプラグ２との間でボール３２が噛み込まれてしまうことがない。したがって、スリーブ２１が基端側位置にある状態であっても、プラグ２とソケット１を結合することができる。

ボール３２と当接した際にボール３２を内周側へと導く内周縁部２２ａをストップリング２２に設けることとしたので、ボール３２を内周側へと導き、突起部２３からボール３２を離間させることができ、突起部２３によってボール３２が噛み込まれることがない。したがって、スリーブ２１を基端側位置に位置させてソケット１にプラグ２を差し込んだ場合であっても、差し込み終了後にスリーブ２１を先端側位置に戻すことができるので、ソケット１とプラグ２との固定を確実に行うことができる。
ボール３２の中心よりも外周側でかつ下側にストップリング２２の内周縁部２２ａを当接させることとしたので、ボール３２を円滑に内周側へと転がすことができる。

なお、上述した本実施形態は、薬液を供出する流路のみを形成するコネクタについて説明したが、本発明は、背景技術において説明したコネクタのように、液体流路に加えて気体流路を備えたコネクタについても同様に適用できる。

本発明の一実施形態にかかるコネクタであり、プラグとソケットを接続する前の状態を示した縦断面図である。 本発明の一実施形態にかかるコネクタであり、プラグとソケットを接続した後の状態を示した縦断面図である。 プラグに対してソケットを接続する際の縦断面図であり、中心線よりも右側がスリーブを基端側位置に引き上げた状態を示し、中心線よりも左側がスリーブを先端側位置に戻した状態を示す。 ストップリングの内周縁部によってボールが内周側に転がる状態を示した部分縦断面図である。 ソケットおよびプラグを備えたコネクタが取り付けられた容器を示した部分断面正面図である。 ソケットとプラグを接続する際の動きを順に示した縦断面図である。 スリーブを引き上げてソケットをプラグから取り外す状態を示した縦断面図である。 スリーブを引き上げた状態でソケットとプラグを接続する際にボールが噛み込む状態を示した部分拡大縦断面図である。

符号の説明

１ ソケット
２ プラグ
５ プラグ側流路
６ プラグ側弁体
７ ボール係合溝
１０ プラグ本体
１２ 液体流出口
２１ スリーブ
２２ ストップリング
２２ａ 内周縁部（ボール当接部）
２３ 突起部
２４ リング
２５ スリーブ用スプリング
３１ ボール挿通孔
３２ ボール
３５ ソケット本体
３６ 挿入孔
３７ ベローズ部材
３９ ソケット側弁体

Claims (3)

1. 流体が流れるプラグ側流路が形成されるとともに、ボールが係合するボール係合溝が外周に形成されたプラグと、
   該プラグの先端を包囲するように嵌合し、前記プラグ側流路と共に前記流体の流路を形成するソケット側流路が形成されたソケットと、を備え、
   前記ソケットは、前記プラグの先端部が挿入される挿入孔が形成されるとともに、前記ボールが挿通可能とされたボール挿通孔が形成された筒状のソケット本体と、該ソケット本体の外周側に設けられ、該ソケット本体に対して基端側位置と先端側位置との間で軸線方向に往復動可能とされ、内周側に突出する突起部が設けられたスリーブとを有し、
   前記プラグと前記ソケットとの嵌合時に前記スリーブが前記先端側位置に位置した場合に、前記突起部により、前記ボール挿通孔内に位置する前記ボールを前記プラグの前記ボール係合溝に係合させることで、前記プラグと前記ソケットとの軸線方向の相対移動を規制して固定する管継手において、
   前記スリーブが前記基端側位置に位置した状態で、前記プラグを前記ソケットの前記挿入孔に挿入する際に、前記ボールが前記プラグの外周面上を転動して前記ボール挿通孔を形成する壁部および／または前記突起部に当接した場合に、該ボール全体を前記プラグの外周よりも前記ソケット側に収納する収納空間が設けられていることを特徴とする管継手。
2. 前記ソケット本体の先端側外周には、前記スリーブの前記突起部に当接することによって該スリーブの前記先端側位置を規定するストップリングが設けられ、
   該ストップリングは、前記ボールと当接した際に該ボールを内周側へと導くボール当接部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
3. 前記ボール当接部は、前記ボールの中心よりも外周側に当接する内周縁部とされていることを特徴とする請求項２に記載の管継手。

Images