JP2010038259A - 管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】継手本体とナット部材との２点で成る経済的なものとしながら、高い耐引き抜き性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる管継手を提供する。
【解決手段】管継手２０は、第１雄ねじ部３２を設けた継手本体３０と、第１雄ねじ部３２に接続すべきチューブ１０に外嵌され、第１雄ねじ部３２に螺合されるナット部材５０を有し、チューブ１０が該チューブ１０の接続端部近傍に内方より外方に膨出する鍔部１１を設けており、第１雄ねじ部３２とナット部材５０の間で前記鍔部１１を包囲する周溝６０を設け、該周溝６０の溝幅が溝奥側から溝開口側に向かって漸次狭くなっているとともに、ナット部材５０の螺進によって一様に縮小し、周溝６０の溝側壁６１，６２の間で、チューブ１０の鍔部１１を該チューブ１０の挿抜方向（軸方向）で挟持する。
【選択図】図３

Description

本発明は、流体移送路としての合成樹脂製のチューブ同士、又は該チューブとポンプ，バルブ，フィルタ等の流体機器を接続する合成樹脂製の管継手に関し、特に、半導体や液晶表示パネル製造，医療・医薬品製造，食品加工、化学工業の各種技術分野で取り扱われる高純度液や超純水，薬液等の配管にも使用可能な合成樹脂製の管継手に関するものである。

この種の管継手としては、特許文献１において開示されるチューブ継手が知られている。即ち、合成樹脂製のチューブ１を合成樹脂製の継手本体４のインナ筒部５に強制的に押し込むか、又は特許文献１の図２に示されるように、予めチューブ端部２を拡径させてからインナ筒部に嵌め込むかする。それから、予めチューブに外嵌されている合成樹脂製の袋ナット６を継手本体に螺合させることにより、チューブの拡径付け根部分２ａを袋ナットのエッジ部６ａでインナ筒部の尖端５Ａに強く押圧し、チューブとインナ筒部との間をシールする構造である。

上述の構造と同様なものとしては、特許文献２の図８，図９において開示されたものや、特許文献３の図６において開示された管継手が知られている。これらのように、チューブの先端を拡径（フレア）させて継手本体に嵌めてナット止めする継手構造は、特許文献２の図５や特許文献３の図４等において開示される構造、即ち、専用部品のインナーリングに拡径外嵌されているチューブ端を継手本体の筒状受口に内嵌させてナット止めする３部品構造の管継手に比べて、継手本体とナット部材という少ない部品点数（２点）で経済的に管継手を構成しながらも良好なシール機能が得られる利点がある。

ところが、上述のように２点部品で成る従来の管継手では、チューブ端を拡径させて強固に嵌合させ、かつ、拡径根元部分をナット部材で締め付けているが、その締め付けはシール機能を出すためのものであるためか、チューブを継手本体から引き抜こうとする力には比較的弱いという傾向があった。特に、１００℃以上の高温流体を扱うべく管継手がフッ素樹脂等の大きな膨張係数を有する合成樹脂で形成されている場合には、その問題がより顕著化されてしまう。

そこで、特許文献４にて開示されるように、チューブ拡径部とナット部材との間にＣ字状の割リングをチューブ拡径部の周溝に嵌る状態で介装させる構造の耐引き抜き手段を設けることにより、シール機能だけでなくチューブの引き抜きに対しても強い管継手を得ることが知られている。しかしながら、その特許文献４で開示される管継手では、部品点数が２部品から１部品（割リング）増えて３部品となることから、元々有していた経済性の良さが損われてしまうという新たな問題が生じる。従って、継手本体とナット部材との２点で成る管継手を、その新たな問題を招くことなく引き抜きに対しても強いものとするにはさらなる改善の余地が残されているものであった。
実登３０４１８９９号公報 特開平７−２７２７４号公報 特開２００２−３５７２９４号公報 実登２５８７４４９号公報

本発明の目的は、上記実情に鑑みて、継手本体とナット部材との２点で成る経済的なものとしながら、高い耐引き抜き性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる管継手を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、管継手において、少なくとも一つの端部に筒状のチューブ接続端部３２を設けた筒状の継手本体３０と、該継手本体３０のチューブ接続端部３２に接続すべき合成樹脂製のチューブ１０に外嵌され、前記チューブ接続端部３２に螺合されるナット部材５０を有し、前記継手本体３０と前記ナット部材５０それぞれが合成樹脂で形成され、前記チューブ１０が該チューブ１０の接続端部近傍に内方より外方に膨出する鍔部１１を設けており、前記チューブ接続端部３４と前記ナット部材５０の間で前記鍔部１１を包囲する周溝６０を設け、該周溝６０の溝幅が溝奥側から溝開口側に向かって漸次狭くなっているとともに、前記ナット部材５０の螺進によって一様に縮小することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の管継手において、前記周溝６０が前記チューブ接続端部３２側の溝側壁３１の内径にエッジ部６４を設ける構成を付加したものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の管継手において、前記周溝６０が前記ナット部材５０側の溝側壁６２の内径にエッジ部６５を設ける構成を付加したものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載の管継手において、前記周溝６０があり溝である構成を付加したものである。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４の何れか１項に記載の管継手において、継手本体３０とナット部材５０それぞれがフッ素樹脂で形成されている構成を付加したものである。

請求項１に係る発明によれば、ナット部材５０の螺進によって周溝６０の溝側壁６１，６２が、チューブ１０の接続端部近傍に設けた鍔部１１を該チューブ１０の挿抜方向（軸方向）で挟持するから、高いチューブ引き抜き強度を効果的に確保することができ、また、周溝６０の溝開口側が溝奥側に比べ鍔部１１の内周部を外周部に比べさらに強く挟持し、そこでチューブ引き抜き強度をさらに高めながら、流体のシールに必要な面圧を効果的に発生し、流体の漏れを確実に防止することができる。その結果、継手本体３０とナット部材５０との２点で成る経済的なものとしながら、高い耐引き抜き性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる管継手２０を提供することができる。

請求項２に係る発明によれば、周溝６０におけるチューブ接続端部３６側の溝側壁６１の内径に設けたエッジ部６４が鍔部１１におけるチューブ１０の接続端部側の内周部（屈曲部）に押し付けられ、そこで流体のシールに必要な面圧を効果的に発生し、流体の漏れをさらに確実に防止することができる。

請求項３に係る発明によれば、周溝６０におけるチューブ接続端部３６側の溝側壁６１の内径とナット部材５０側の溝側壁６２の内径それぞれに設けたエッジ部６４，６５が鍔部１１におけるチューブ１０の接続端部側の内周部と反対側の内周部にそれぞれ押し付けられ、そこでチューブ引き抜き強度をさらに高めることができる。

請求項４に係る発明によれば、周溝６０があり溝で、周溝６０におけるチューブ接続端部側の溝側壁６１とナット部材５０側の溝側壁６２それぞれがテーパーになるから、請求項１〜３の作用効果をさらに助長して得ることができる。

請求項５に係る発明によれば、継手本体３０とナット部材５０それぞれが耐薬品性及び耐熱性に優れた特性を有するフッ素樹脂で形成されているから、流体が薬液であるとか化学液体であっても、或いは高温流体であっても継手構造部分が変形して漏れやすくなることがなく、高い耐引き抜き性と良好なシール性が維持できるようになる。尚、フッ素樹脂は高温にも安定で、撥水性に優れ、摩擦係数が小さく、耐薬品性も極めて高く、電気絶縁性も高い点で好ましい。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。図１は本発明の一実施の形態に係る管継手の断面図、図２は図１の要部拡大片側断面図、図３は図２の要部拡大図である。

図１〜図３において、本実施形態の管継手２０は、断面円形の流体移送路としての合成樹脂製のチューブ１０をポンプ，バルブ，フィルタ等の流体機器に連通接続するもので、合成樹脂製の継手本体３０と、同じく合成樹脂製のナット部材５０の２部品で構成されている。

継手本体３０とナット部材５０の合成樹脂材料は、基本的にはチューブ１０と同じ合成樹脂材料が用いられる。例えばＰＴＥＦ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）等のフッ素樹脂、その他、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）が用いられる。

管継手２０を用いてチューブ１０を接続対象としての流体機器に接続するに当たり、チューブ１０の接続端部近傍には、予め、鍔部１１が設けられている。

図４はチューブの接続端部における初期状態の半断面図であり、鍔部１１は、ヒマラヤ山脈やアルプス山脈等の褶曲山脈のように褶曲で作ることができる。つまりチューブ１０の接続端部近傍の管壁を例えばチューブ褶曲器（チューブ拡径器）を用い内面を支えた状態で軸方向に圧縮することにより、該管壁が横圧力を受け、径方向外側へ膨出し、しわを寄せたように断面Ｕ字形に曲り、それが鍔部１１となる。

継手本体３０は、図１の紙面左右方向に一直線状に延びる水平な軸線（中心線）ＣＬを有する直管部３１と、該直管部３１の左右端部より左右逆向きに該直管部３１と同軸上で突出する２つの筒状の接続端部、つまり筒状のチューブ接続端部としての筒状の第１雄ネジ部３２及び筒状の機器接続端部としての筒状の第２雄ねじ部３３とを一体に形成し、第１雄ねじ部３２側から直管部３１を経て第２雄ねじ部３３側に一直線状に貫通する流体移送路３４を形成している。

継手本体３０が形成する流体移送路３４は、チューブ１０が形成する流体移送路と略同じ直径を有する断面円形のものである。

直管部３１は、第１雄ネジ部３２及び第２雄ねじ部３３の基部となる該直管部３１の左右端部の外面よりそれぞれ別々に径方向外側に張り出す把持部３５を設けている。該把持部３５は、直管部３１と同芯に形成されるとともに、その外面は６角等の多角形に形成されており、レンチ等の工具をかけることができる。

本実施形態では直管部３１が短く、第１雄ネジ部３２及び第２雄ねじ部３３の基部となる直管部３１の左右端部が接近しているため、第１雄ネジ部３２の基部と第２雄ねじ部３３の基部にそれぞれ別々に設けられる把持部３５は一つに繋がっている。

第１雄ネジ部３２は、該第１雄ネジ部３２の先端面（継手本体３０の左端面）よりさらに左方向に突出する、該第１雄ネジ部３２と同芯な円筒状の凸部３６を設けている。また、第１雄ネジ部３２の内面には、流体通路３４の左端部の直径を、チューブ１０の鍔部１１より先の接続端部の長さより僅かに長い長さ分だけチューブ１０の外径にまで拡径するテーパー状の段差部３７を設け、チューブ１０と継手本体３０が形成する一連の流体移送路に径違いの段差を形成することなく、チューブ１０の鍔部１１より先の接続端部を凸部３６の内側を経て第１雄ネジ部３２の内側に挿入できるようにしている。

テーパー状の段差部３７では、チューブ１０が形成する流体移送路と継手本体３０が形成する流体移送路３４との継ぎ目で液溜まりが発生するのを防止することができる。

第２雄ねじ部３３は、チューブ１０の接続対象としての流体機器のチューブ接続口に設けられた相手方の雌ねじ部に螺合可能なものである。第２雄ねじ部３３と相手方の雌ねじ部のねじは、シール性を発揮するテーパねじである。

ナット部材５０は、ねじ孔の一方が閉鎖された袋ナットにおけるねじ孔の奥側からチューブ１０を挿入できるようにしたユニオンナットで成り、第１雄ネジ部３２に螺合可能なナット部５１と、該ナット部５１のねじ孔の一方を閉鎖するよう該ナット部５１の一端部（図１の左端部）から径方向内側に直角に延出され、第１雄ネジ部３２が軸方向で対向する端壁５２と、該端壁５２の中心部を開口する内外面貫通の円形のチューブ挿入孔５３を、ナット部材５０のねじ軸線、つまり軸線ＣＬと同軸上に一体に形成している。

ナット部材５０が形成するチューブ挿入孔５３は、そこを挿通するチューブ１０との間に僅かなクリアランスを設ける孔径を有しており、該クリアランスによりチューブ１０がナット部材５０と連れ回りするのを防止している。

ナット部材５０は、第１雄ネジ部３２の先端面と軸方向で対向する端壁５２の内側面（ねじ孔の奥壁）を、第１雄ネジ部３２の先端面に設けた凸部３６と対向する部分で後退させて該凸部３６の先端部を嵌合させる、該端壁５２と同芯な円形の凹部５４を設け、該凹部５４の内周側をチューブ挿入孔５３に開放している。

そして、継手本体３０の第１雄ねじ部３２にナット部材５０のナット部５１を螺合したとき、軸方向で相対する２面、つまり第１雄ねじ部３２の先端面と端壁５２の内側面に設けた凸部３６と凹部５４で、チューブ１０の接続端部近傍に設けた鍔部１１を包囲する周溝６０を形成するもので、該周溝６０における軸方向で相対する一対の溝側壁のうち、第１雄ネジ部３２側の第１溝側壁６１が凸部３６の先端面で形成され、端壁５２側の第２溝側壁６２が凹部５４の奥壁で形成されるとともに、該周溝６０における奥壁６３が、軸線ＣＬを軸とする円筒面内にある凸部３６の外周面と径方向で相対し軸方向で摺動する、軸線ＣＬを軸とする円筒面内にある凹部５４の外周面で形成されており、該周溝６０の溝幅がナット部５１の螺進（螺退）によって一様に縮小（拡大）できるようになっている。

また、該周溝６０における軸方向で相対する第１雄ネジ部３２側の第１溝側壁６１と端壁５２側の第２溝側壁６２のうち、少なくとも一方を、他方との間隔、つまり溝幅を溝奥側から溝開口側に向かって漸次狭くするようなテーパーに形成している。本実施形態では、第１雄ネジ部３２側の第１溝側壁６１と端壁５２側の第２溝側壁６２の両方を逆向きで同じ角度のテーパーに形成し、該周溝６０をあり溝に形成している。具体的には、第１溝側壁６１を軸線ＣＬに垂直な平面に対して溝開口側から溝奥側に向かってナット部材５０の螺進方向（右方向）に傾斜するテーパーに形成し、第２溝側壁６２を軸線ＣＬに垂直な平面に対して溝開口側から溝奥側に向かってナット部材５０の螺退方向（左方向）に傾斜するテーパーに形成している。したがって、第１溝側壁６１は、軸線ＣＬを軸とし、ナット部材５０の螺進方向に拡開する円すい面内にあり、第２溝側壁６２は、軸線ＣＬを軸とし、ナット部材５０の螺退方向に拡開する円すい面内にある。

また、該周溝６０は、少なくとも第１雄ネジ部３２側の第１溝側壁６１の内径に９０度以下の鋭角な第１エッジ部６４を設けている。本実施形態では、端壁５２側の第２溝側壁６２の内径にも９０度以下の鋭角な第２エッジ部６５を設けている。

さらに、該周溝６０は、鍔部１１の初期形状における高さ（外径）と略同じ溝深（凸部３６の外径、凹部５４の外径）を有し、鍔部１１を第１溝側壁６１と第２溝側壁６２の間で強く挟持したとき、少なくとも鍔部１１の外周面が周溝６０の奥壁６３に接触するように形成している。

以上の構成において、チューブ１０の接続端部を継手本体３０に接続するには、チューブ１０の接続端部近傍に鍔部１１を褶曲形成する前に、該チューブ１０の接続端部をナット部材５０のチューブ挿入孔５３に端壁５２の外側より挿入し、ナット部材５０をチューブ１０に外嵌してからチューブ１０の接続端部近傍を褶曲加工して鍔部１１を設ける。そして、チューブ１０の鍔部１１より先の拡径はしていない接続端部を継手本体３０の第１雄ネジ部３２の内側に該第１雄ねじ部３２に設けた凸部３６の内側を経て嵌め込み、鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側の一表面を凸部３６の先端面に軸方向で対向させた状態で、予めチューブ１０に外嵌してあるナット部材５０のナット部５１を継手本体３０の第１雄ねじ部３２に螺合することにより完了する。

即ち、ナット部材５０のナット部５１を継手本体３０の第１雄ねじ部３２に螺合することにより、ナット部材５０の端壁５２に設けた凹部５４の奥壁と鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側とは反対側の他表面とが軸方向で対向し、チューブ１１の鍔部１１が凸部３６の先端面と凹部５４の奥壁との間に配置され、凸部３６の先端面と凹部５４の奥壁とがチューブ１１の鍔部１１を厚さ方向で挟んで対向する。この状態で、ナット部材５０を回しながらナット部５１を継手本体３０の第１雄ねじ部３２の外面で軸線ＣＬに沿って基部側に漸次螺進させると、端壁５２の内側面が第１雄ねじ部３２の先端面に漸次接近し、端壁５２の内側面に設けた凹部５４に第１雄ねじ部３２の先端面に設けた凸部３６が嵌り込み、チューブ１０の接続端部近傍に設けた鍔部１１を包囲する周溝６０が形成され、周溝６０における第１雄ネジ部３２側の第１溝側壁６１が鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側の一表面に対向するとともに、周溝６０における端壁５２側の第２溝側壁６２が鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側とは反対側の他表面に対向し、周溝６０における奥壁６３が鍔部１１の周囲を取り囲む。

そして、ナット部材５０をさらに回してナット部５１を継手本体３０の第１雄ねじ部３２の外面で軸線ＣＬに沿って基部側に螺進させると、周壁６０の第２溝側壁６２が第１溝側壁６１に接近し、周壁６０の溝幅が縮小され、周壁６０の第２溝側壁６２が鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側とは反対側の他表面に突き合い接触し、鍔部１１を押し、遂には鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側の一表面を周壁６０の第１溝側壁６１に突き合い接触させ、第１溝側壁６１と第２溝側壁６２が鍔部１１をチューブ１０の挿抜方向（軸方向）で強く挟持するから、高いチューブ引き抜き強度を効果的に確保することができ、高いチューブ引き抜き強度でチューブ１０の接続端部が継手本体３０に接続される。

この際、周溝６０の溝幅が溝奥側から溝開口側に向かって漸次狭くなっているから、周溝６０の溝開口側が溝奥側に比べ鍔部１１の内周部を外周部に比べさらに強く挟持し、そこでチューブ引き抜き強度をさらに高めながら、流体のシールに必要な面圧を効果的に発生し、流体の漏れを確実に防止した状態でチューブ１０の接続端部が継手本体３０に接続される。

接続後は、周溝６０が鍔部１１で満たされ、鍔部１１の外周面が周溝６０の奥壁６３に押し付くようになる。

また、周溝６０における第１溝側壁６１の内径に設けたエッジ部６４が鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側の一表面の内周部（屈曲部）に押し付けられ、そこで流体のシールに必要な面圧を効果的に発生し、流体の漏れをさらに確実に防止することができる。

また、周溝６０における第１溝側壁６１の内径と第２溝壁６２の内径それぞれに設けた第１エッジ部６４と第２エッジ部６５が鍔部１１におけるチューブ１１の接続端部側の一表面と反対側の他表面それぞれの内周部（屈曲部）に押し付けられ、そこでチューブ引き抜き強度をさらに高めることができる。

また、周溝６０があり溝で、周溝６０における第１溝側壁６１と第２溝壁６２それぞれがテーパーになるから、上記チューブ１０の継手本体３０への接続に関し、チューブ１０の耐引き抜き性とシール性をさらに助長して得ることができる。

以上、本実施の形態は、本発明に係る管継手の好適な一実施の形態をチューブ１０を流体機器のチューブ接続口にストレートに接続する管継手２０を説明したが、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形実施することができる。例えばチューブ１０同士を接続するエルボ，チーズ，クロス等の管継手に実施することができ、この場合は、図１の把持部３５より左側のチューブ接続構造がエルボ，チーズ，クロス等の継手本体の管部の端部に設けられる。また、本実施の形態では、周溝６０を形成する凸部３６と凹部５４のうち、凸部３６を継手本体３０の第１雄ねじ部３２側に設け、凹部５４をナット部材５０の端壁５２側に設けたが、逆に設けてもよい。

本発明の一実施の形態に係る管継手の断面図である。 図１の要部拡大片側断面図である。 図２の要部拡大図である。 チューブの接続端部における初期状態の半断面図である。

符号の説明

１０ チューブ
１１ 鍔部
２０ 管継手
３０ 継手本体
３２ 第１雄ねじ部（チューブ接続端部）
３６ 凸部
５０ ナット部材
５１ ナット部
５２ 端壁
５３ チューブ挿入孔
５４ 凹部
６０ 周溝
６１ 第１溝側壁
６２ 第２溝側壁
６３ 奥壁
６４ 第１エッジ部
６５ 第２エッジ部

Claims (5)

1. 少なくとも一つの端部に筒状のチューブ接続端部を設けた筒状の継手本体と、該継手本体のチューブ接続端部に接続すべき合成樹脂製のチューブに外嵌され、前記チューブ接続端部に螺合されるナット部材を有し、前記継手本体と前記ナット部材それぞれが合成樹脂で形成され、前記チューブが該チューブの接続端部近傍に内方より外方に膨出する鍔部を設けており、前記チューブ接続端部と前記ナット部材の間で前記鍔部を包囲する周溝を設け、該周溝の溝幅が溝奥側から溝開口側に向かって漸次狭くなっているとともに、前記ナット部材の螺進によって一様に縮小することを特徴とする管継手。
2. 前記周溝が前記チューブ接続端部側の溝側壁の内径にエッジ部を設ける請求項１に記載の管継手。
3. 前記周溝が前記ナット部材側の溝側壁の内径にエッジ部を設ける請求項２に記載の管継手。
4. 前記周溝があり溝である請求項１〜３の何れか１項に記載の管継手。
5. 前記継手本体と前記ナット部材それぞれがフッ素樹脂で形成されている請求項１〜４の何れか１項に記載の管継手。

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