JP2010038270A - 樹脂管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブを継手本体に外嵌させてユニオンナットで締付けるフレア構造としながら、耐引抜性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる樹脂管継手を提供する。
【解決手段】先端先窄まり筒部分４Ａと大径筒部分４Ｂと小径筒部分４Ｃとを有するインナ筒部４、及び雄ねじ５を備えるフッ素樹脂製継手本体１、雌ねじ８とシール用押圧部１０と抜止め用傾斜内周面１１とを備えるフッ素樹脂製ユニオンナット２、及び、小径筒部分４Ｃに被さる絞りストレート部１９に外嵌される抜止め用補助部材７を有し、ユニオンナット２の螺進により、拡径変化領域９の小径側部分がシール用押圧部１０で軸心Ｐ方向に押圧され、かつ、抜止め用補助部材７が抜止め用傾斜内周面１１で軸心Ｐ方向に押圧されるように樹脂管継手Ａを構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体移送路としてのチューブを拡径（フレア）させて接続させる構造の樹脂管継手に係り、詳しくは、半導体製造や医療・医薬品製造、食品加工、化学工業等の各種技術分野の製造工程で取り扱われる高純度液や超純水の配管にも好適であって、ポンプ、バルブ、フィルタ等の流体機器や流体移送路であるチューブの接続手段として用いられる樹脂管継手に関するものである。

この種の樹脂管継手としては、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５に嵌め込むかする。それから、予めチューブに嵌装されているユニオンナット６を継手本体に螺合させ、締込み操作して継手本体４の軸心方向に強制移動させることにより、チューブ１の拡径付け根部分２ａをエッヂ部６ａで軸心方向に強く押圧し、チューブ１とインナ筒部５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樹脂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５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ユニオンナット止めするインナーリング付管継手に比べて、構造簡単であり、かつ、予めチューブにインナーリングを組付ける予備処理が不要であって組付も簡単になるという利点がある。

ところが、上述のようにチューブを継手本体に外嵌させてユニオンナットで締付けるフレア構造の樹脂管継手では、チューブ端を拡径させて継手本体に嵌合させ、かつ、拡径根元部分をユニオンナットで締付けているが、その締付けはシール機能を出すためのものであって、チューブを継手本体から引抜こうとする力には比較的弱いという傾向があった。チューブが引抜き移動されること自体が問題であるが、それによってエッヂ部の押圧によるシールポイントもずれてしまい、シール性に悪影響が生じる問題もある。

特に、１００℃以上の高温流体を扱うべく樹脂管継手がフッ素樹脂等の大きな膨張係数を有する樹脂材料で形成されている場合には、それらの問題がより顕著化されてしまう。従って、チューブが引き抜かれる方向に十分抗する機能、即ち、大なる耐引抜力が得られるものとするには更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

本発明の目的は、上記実情に鑑みて、チューブを継手本体に外嵌させてユニオンナットで締付けるフレア構造を採るものとしながら、耐引抜性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる樹脂管継手を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、樹脂管継手において、合成樹脂製チューブ３を徐々に拡径させる先端先窄まり筒部分４Ａと、前記先端先窄まり筒部４Ａの大径側に続いて形成される大径筒部分４Ｂと、前記大径筒部４Ｂよりも径が小さい状態で前記大径筒部分４Ｂの前記先端先窄まり筒部分４Ａとは反対側に形成される小径筒部分４Ｃと、を有して成るインナ筒部４、及び、雄ねじ５を備える合成樹脂製の継手本体１と、
前記雄ねじ５に螺合可能な雌ねじ８と、前記チューブ３の前記インナ筒部４に外嵌される拡径部３Ａにおける拡径変化領域９の小径側部分に作用可能なシール用押圧部１０と、前記拡径部３Ａより大径で前記シール用押圧部１０から離れて形成される抜止め用傾斜内周面１１と、を備える合成樹脂製のユニオンナット２と、
前記拡径部３Ａより大径で前記拡径部３Ａにおける前記小径筒部分４Ｃに外嵌される絞りストレート部１９に外嵌される抜止め用補助部材７と、を有し、
前記インナ筒部４に前記チューブ３が外嵌装着されて前記拡径部３Ａが形成され、かつ、前記絞りストレート部１９に前記抜止め用補助部材７が外嵌される状態における前記雌ねじ８を前記雄ねじ５に螺合させての前記ユニオンナット２の前記継手本体１の軸心Ｐ方向への螺進により、前記拡径変化領域９の小径側部分が前記シール用押圧部１０で前記軸心Ｐ方向に押圧されるとともに、前記絞りストレート部１９に外嵌される抜止め用補助部材７が前記抜止め用傾斜内周面１１で前記軸心Ｐ方向に押圧されるように構成されてい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に記載の樹脂管継手において、前記抜止め用補助部材７は、前記拡径部３Ａにおける前記大径筒部分４Ｂに外嵌される拡径ストレート部１２と前記絞りストレート部１９とを繋ぐ縮径変化領域１８に外嵌するテーパ内周面７ｂを有していることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の樹脂管継手において、前記抜止め用補助部材７は、前記軸心Ｐの方向視においてＣ字形を呈する単一で可撓性を有する材料から構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の樹脂管継手において、前記継手本体１、前記ユニオンナット２、及び前記抜止め用補助部材７が共にフッ素樹脂から成ることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、インナ筒部の先端箇所でシール部が形成されることになり、インナ筒部と拡径部との間に流体が入り込むことなくチューブと継手本体とが良好にシールされるようになる。そして抜止め用傾斜内周面で軸心方向に押される抜止め用補助部材が拡径部の端部を縮径方向に強く押圧するようになり、チューブの抜止めの点で有利な断面山形のインナ筒を用いることと相まって、拡径部が軸心方向でインナ筒部から抜け出る方向の移動が強固に規制される機能が生じる。その結果、チューブを継手本体に外嵌させてユニオンナットで締付けるフレア構造を採るものとしながら、耐引抜性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる樹脂管継手を提供することができる。

請求項２の発明によれば、抜止め用補助部材は絞りストレート部だけでなく、その絞りストレート部に続く縮径変化領域も縮径方向に押圧するようになるので、耐引抜性をより向上させることが可能となる利点がある。

請求項３の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、簡単にチューブ３に外装させることができるとともに、一旦外装させた補助リング７は径方向に移動してチューブ３から抜け出てしまうことはなく紛失おそれが殆ど無い点で好まし。そして、その抜出しおそれがまず生じないことにより、ユニオンナット２で締め付ける迄の間における取扱い性にも優れる利点がある。

請求項４の発明によれば、継手本体もユニオンナットも抜止め用補助部材も耐薬品性及び耐熱性に優れた特性を有するフッ素系樹脂で形成されているので、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易くなることがなく、良好なシール性や耐引抜力が維持できるようになる。尚、フッ素系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。

以下に、本発明による樹脂管継手の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１による樹脂管継手の断面図、図２は図１の樹脂管継手の要部を示す拡大断面図である。尚、本明細書における「内奥側」とは、そこで言う基準となる部位（又は部分）から軸心Ｐ方向で奥となる側という定義であり、対象物（例：継手本体１）における軸心Ｐ方向での中央位置が必ずしも最奥になるという意ではない。

〔実施例１〕
実施例１による樹脂管継手Ａは、図１，図２に示すように、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等に代表される合成樹脂の一例）製のチューブ３をポンプ、バルブ等の流体機器や、異径又は同径のチューブに連通接続するものであり、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等に代表される合成樹脂の一例）製の継手本体１と、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等に代表される合成樹脂の一例）製のユニオンナット２と、フッ素樹脂製の補助リング（抜止め用補助部材の一例）７の３部品で構成されている。尚、各図はユニオンナット２を所定量締め込んだ組付状態を示している。

継手本体１は、図１，図２に示すように、チューブ３の端部を拡径して外嵌装着可能な一端のインナ筒部４と、インナ筒部４より大径の状態で連設される外周の雄ねじ５と、他端のテーパ雄ねじ６と、軸心Ｐを持つ円柱空間状の流体経路１Ｗとを備える筒状部材に形成されている。インナ筒部４は、チューブ３を徐々に拡径させる先端先窄まり筒部分４Ａと、先端先窄まり筒部分４Ａの大径側に続いて形成される大径筒部分４Ｂと、大径筒部分４Ｂよりも径が小さい状態で大径筒部分４Ｂの先端先窄まり筒部分４Ａとは反対側に形成される小径筒部分４Ｃと、大径筒部分４Ｂと小径筒部分４Ｃとを繋ぐ先拡がり筒部４Ｄと、を有して構成されている。

雄ねじ５が形成される部分の径は、小径筒部分４Ｃは勿論、インナ筒部４の最大径を有する大径筒部分４Ｂよりも明確に大であり、小径筒部分４Ｃとの境目の段差部には軸心Ｐに直交する側周壁１５が形成されている。インナ筒部４の先端面は、径方向で内側ほど内奥側（軸心Ｐ方向で奥側）に寄る逆テーパの角度が施される、即ち、先端ほど大径となるカット面１６が形成されており、チューブ３の内周面が拡径部（フレア部）に向けて拡がり変位することに因る液溜り周部１７の形状を内周側拡がり形状として、その流体が液溜り周部１７に停滞し難くしてある。尚、カット面１６は、その最大径が自然状態のチューブ３の内径と外径の略中間値となるように形成されているが、それにはこだわらない。

チューブ３の端部が継手本体１に外嵌された場合には、図１，２に示すように、そのチューブ端は拡径（フレア）されて拡径部３Ａに形成される。拡径部３Ａは、拡径変化領域９と、拡径ストレート部１２と、縮径変化領域１８と、絞りストレート部１９とを有して形成されている。拡径変化領域９は、先端先窄まり筒部分４Ａに外嵌される部分であってチューブ３の自由系から拡径部３Ａとしての最大径まで拡径される部分である。拡径ストレート部１２は、大径筒部分４Ｂに外嵌される部分であって拡径部３Ａとしての最大径を一定の径として有する長さの短い部分である。縮径変化領域１８は、先拡がり筒部４Ｄに外嵌される部分であって拡径ストレート部１２の先端から始って次第に径が小さくなってゆく部分である。絞りストレート部１９は、小径筒部分４Ｃに外嵌される部分であって縮径変化領域１８の最小径である先端に続く径一定の部分である。

ユニオンナット２は、図１，図２に示すように、雄ねじ５に螺合可能な雌ねじ８と、チューブ３のインナ筒部４に外嵌される拡径部３Ａにおける拡径変化領域９の小径側端部分（「小径側部分」の一例）に作用可能なシール用周エッヂ（シール用押圧部の一例）１０と、拡径部３Ａより大径でシール用周エッヂ１０から軸心Ｐ方向に離れて形成される抜止め用傾斜内周面１１と、シール用周エッヂ１０に続いてチューブ３を軸心Ｐ方向の所定長さに亘って外囲するガイド筒部１４と、を備えて形成されている。シール用周エッヂ１０は、その内径がチューブ３の外径に略等しく、その押圧面１０ａは軸心Ｐに直交する側周面とされている。

抜止め用傾斜内周面１１は、シール用周エッヂ１０の押圧面１０ａの外径端に続き、かつ、雌ねじ８の始端部に連なる内周面であり、軸心Ｐに対する極めて緩い角度θを有している。一点破線のラインａは軸心Ｐと平行な補助線である。この抜止め用傾斜内周面１１の小径側端の最小径は、拡径部３Ａにおける大径筒部分４Ｂに外嵌されて最大径を誇る拡径ストレート部１２の外径よりも少し大であり、かつ、最大径（＝雌ねじ８のねじ山の径）は補助リング７の外径よりも若干大となるように設定されている。

補助リング７は、絞りストレート部１９に外嵌される直内周面７ａと、縮径変化領域１８に外嵌されるテーパ内周面７ｂと、抜止め用傾斜内周面１１の最大径より少し小さい外径の外周面７ｃと、すり割り部１３とを有して軸心Ｐ方向視でＣ字形状を呈する単一で可撓性を有する部材に形成されている。つまり、補助リング７は、拡径部３Ａとしての先端部に外嵌されるものであって、側周壁１５に当接可能な当接側周面７ｄを有している。

これを拡径部３Ａの所定位置に装備するには、まず補助リング７をそのすり割り部１３が拡がるように弾性変形させて拡径して、拡径前又は拡径後のチューブ３に予め外嵌させて中ほどに入れ込んで装着しておく。そして、チューブ３の端部を拡径させてインナ筒部４に差し込んだ後に、チューブ３の自由径部分に嵌められている補助リング７を軸心Ｐ方向に動かしつつ拡径させ、拡径ストレート部１２をやり過ごして所定の位置に収めるのである。つまり、簡単にチューブ３に外装させることができるとともに、一旦外装させた補助リング７は径方向に移動してチューブ３から抜け出てしまうことはなく紛失おそれが殆ど無い点で好まし。そして、その抜出しおそれがまず生じないことにより、ユニオンナット２で締め付ける迄の間における取扱い性にも優れる。

次に、チューブ３の端部をインナ筒部４に外嵌挿入するには、常温下で強制的にチューブ３を押し込んで拡径させて装着するか、熱源を用いて暖めて膨張変形し易いようにしてから押し込むか、或いは拡径器（図示省略）を用いて予めチューブ端を拡径させておいてからインナ筒部４に押し込むかして、図１に示すように、チューブ端が側周壁１５に当接するまで差し込む。すると、チューブ端である拡径部３Ａは、先端先窄まり筒部分４Ａの外周面４ａに外嵌される拡径変化領域９、大径筒部分４Ｂの外周面４ｂに外嵌される拡径ストレート部１２、先拡がり筒部４Ｄの外周面４ｄに外嵌される縮径変化領域１８、及び小径筒部分４Ｃの外周面４ｃに外嵌される絞りストレート部１９から形成されることとなる。そして、前述したように、絞りストレート部１９と縮径変化領域１８とに被さる位置に補助リング７を配置する。

つまり、図１，図２に示すように、インナ筒部４にチューブ３の端部が外嵌装着されて拡径部３Ａが形成され、かつ、絞りストレート部１９に補助リング７が外嵌される状態における雌ねじ８を雄ねじ５に螺合させてのユニオンナット２の締込みによる軸心Ｐ方向への螺進により、抜止め用傾斜内周面１１が補助リング７の周角７ｅに当接してそこを軸心Ｐ方向に押圧するとともに、拡径変化領域９の小径側部分がシール用周エッヂ１０で軸心Ｐ方向に押圧されるように構成されている。尚、チューブ３の流体移送路３Ｗの径と流体経路１Ｗの径とは、円滑な流体の流れとすべく互いに同径に設定されているが、互いに異なっていても良い。

さて、図１，図２に示すように、樹脂管継手Ａの所定の組付け状態においては、シール用周エッヂ１０はチューブ３の拡径変化領域９の小径側端部分を軸心Ｐ方向に押圧するので、拡径変化領域９の外周面４ａの小径側端と、その箇所に接するチューブ３の内周面とが強く圧接されてシール部Ｓが形成される。このインナ筒部４の先端箇所でのシール部Ｓにより、インナ筒部４と拡径部３Ａと間に洗浄液、薬液等の流体が入り込むことなくチューブ３と継手本体１とが良好にシールされている。

そして、抜止め用傾斜内周面１１が周角７ｅを押すと、抜止め用傾斜内周面１１の軸心Ｐに対する緩い傾斜角θによる傾斜分力により、補助リング７を軸心Ｐ方向に押すというより、径方向に強く押して縮径させる力に殆ど変換されるので、それによって絞りストレート部１９及び縮径変化領域１８とが径内側方向に押圧され（径方向に圧縮され）るようになる抜止め手段Ｎが構成される。

従って、拡径部３Ａがインナ筒部４から抜け出るには、絞りストレート部１９及び縮径変化領域１８を拡径させて大径筒部分４Ｂを乗り越えねばならず、そのことによって元々耐引抜力に優れる構造である上に、絞りストレート部１９及び縮径変化領域１８が、抜止め用傾斜内周面１１と補助リング７とで成る抜止め手段Ｎの径を絞り込む力にも抗する必要が生じるので、それらの相乗により、拡径部３Ａが軸心Ｐ方向でインナ筒部４から抜け出る方向の移動が強固に規制され、優れた耐引抜力が実現される。

その結果、継手本体１の抜止め傾斜内周面１１と補助リング７とによる抜止め手段Ｎを用いて、拡径部３Ａの先端絞り部分（即ち、絞りストレート部１９及び縮径変化領域１８の小径側の大部分）をユニオンナット２の螺進を利用して締め付ける構造工夫により、チューブ３を継手本体１に外嵌させてユニオンナット２で締付けるフレア構造を採るものとしながら、シール部Ｓによる優れたシール性と抜止め手段Ｎによる優れた耐引抜力との両立を図ることが可能となる樹脂管継手Ａが実現できている。

〔別実施例〕
抜止め手段Ｎにおける補助リング７は、絞りストレート部１９のみに外嵌されるものでも良い。また、図示は省略するが、例えば１６０〜１７５度程度の軸心Ｐに関する角度を有する円弧状補助部材（抜止め用補助部材の一例）の２個を用いて、それらを抜止め用傾斜内周面１１との当接で縮径変化させる構造の抜止め手段でも良い。尚、前記円弧状補助部材は、その角度を適宜に設定して３個以上とすることも可能である。

実施例１においては、抜止め用傾斜内周面１１が抜止め用補助部材７の軸心Ｐ方向長さの中間位置で終わっており、かつ、抜止め用補助部材７のチューブ側の角部のみが抜止め用傾斜内周面１１に当接する構造とされているが、この構造以外でも良い。例えば、図示は省略するが、抜止め用傾斜内周面１１をもっと雌ねじ８存在側に延長して長くし、抜止め用補助部材７の外周面を、抜け止め用傾斜内周面１１に面当接するように角度θの傾斜面とする構造が挙げられる。

シール用押圧部１０は、周方向で複数に分割された間欠周状のエッヂや、断面形状で角部の角度が８０度や１００度等、図２等に示される９０度（直角）以外の角度でも良い。また、図示は省略するが、先端先窄まり筒部分４Ａと大径筒部分４Ｂとのみで成るストレート形断面を有するインナ筒部を持つ継手本体１でも良く、拡径部３Ａの内奥端部がそこに被さる抜止め用補助部材で（抜止め手段で）縮径され、チューブ３の抜止め機能の強化を図ることが可能になる。

合成樹脂としては、フッ素樹脂のほか、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等種々のものが可能である。また、フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等種々のものが可能である。

実施例１による樹脂管継手の構造を示す断面図 図１の要部を示す拡大断面図

符号の説明

１ 継手本体
２ ユニオンナット
３ チューブ
３Ａ 拡径部
４ インナ筒部
４Ａ 先端先窄まり筒部分
４Ｂ 大径筒部分
４Ｃ 小径筒部分
５ 雄ねじ
７ 抜止め用補助部材
７ｂ テーパ内周面
８ 雌ねじ
９ 拡径変化領域
１０ シール用押圧部
１１ 抜止め用傾斜内周面
１２ 拡径ストレート部
１８ 縮径変化領域
１９ 絞りストレート部
Ｐ 軸心

Claims (4)

1. 合成樹脂製チューブを徐々に拡径させる先端先窄まり筒部分と、前記先端先窄まり筒部の大径側に続いて形成される大径筒部分と、前記大径筒部よりも径が小さい状態で前記大径筒部分の前記先端先窄まり筒部分とは反対側に形成される小径筒部分と、を有して成るインナ筒部、及び、雄ねじを備える合成樹脂製の継手本体と、
   前記雄ねじに螺合可能な雌ねじと、前記チューブの前記インナ筒部に外嵌される拡径部における拡径変化領域の小径側部分に作用可能なシール用押圧部と、前記拡径部より大径で前記シール用押圧部から離れて形成される抜止め用傾斜内周面と、を備える合成樹脂製のユニオンナットと、
   前記拡径部より大径で前記拡径部における前記小径筒部分に外嵌される絞りストレート部に外嵌される抜止め用補助部材と、を有し、
   前記インナ筒部に前記チューブが外嵌装着されて前記拡径部が形成され、かつ、前記絞りストレート部に前記抜止め用補助部材が外嵌される状態における前記雌ねじを前記雄ねじに螺合させての前記ユニオンナットの前記継手本体の軸心方向への螺進により、前記拡径変化領域の小径側部分が前記シール用押圧部で前記軸心方向に押圧されるとともに、前記絞りストレート部に外嵌される抜止め用補助部材が前記抜止め用傾斜内周面で前記軸心方向に押圧されるように構成されている樹脂管継手。
2. 前記抜止め用補助部材は、前記拡径部における前記大径筒部分に外嵌される拡径ストレート部と前記絞りストレート部とを繋ぐ縮径変化領域に外嵌するテーパ内周面を有している請求項１に記載の樹脂管継手。
3. 前記抜止め用補助部材は、前記軸心の方向視においてＣ字形を呈する単一で可撓性を有する材料から構成されている請求項１又は２に記載の樹脂管継手。
4. 前記継手本体、前記ユニオンナット、及び前記抜止め用補助部材が共にフッ素樹脂から成る請求項１〜３の何れか一項に記載の樹脂管継手

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