JP2013036521A - シリコーンゴム製ホース用継手 - Google Patents

Abstract

【課題】サニタリー配管に使用されるホースの継手として好適な、液溜りを生じず微生物の発生を防止でき、長時間にわたって安定した密閉性を保持するとともに、容易に分解して洗浄することが可能な継手を提供する。
【解決手段】シリコーンゴム製ホース１３に接合される接続管部５を先端部に有し、後端部にヘルール６を有し、前記接続管部５と前記ヘルール６との間に第１ねじ部８ａを有する継手本体１と、先端部に第２ねじ部１０ａと傾斜面１１ａとを有し、後端部に前記第１ねじ部に螺合するねじを有するナットリング２と、外周面の両側に傾斜面１１ｂを有する円環状のシリコーンゴム製パッキン３と、後端部に前記第２ねじ部１０ａに螺合するねじ１０ｂを有し、中間部に傾斜面を有する締付けナット４と、からなるシリコーンゴム製ホース用継手。
【選択図】図１

Description

本発明は、食品や医薬品の製造設備で使用されるシリコーンゴム製ホースの継手（以下、シリコーンゴム製ホース用継手という）に関するものである。

食品や医薬品の製造設備には多数の配管（いわゆるサニタリー配管）が設置されており、そのサニタリー配管を定期的に分解して洗浄する必要がある。サニタリー配管の洗浄では蒸気洗浄あるいは薬品洗浄が広く採用されており、サニタリー配管には耐熱性および耐薬品性を有する素材（たとえばステンレス鋼等）が使用される。
ところが、サニタリー配管の全長をステンレス鋼管で構成すると、機器の操業に伴う振動や可動部の動きに対する余裕（いわゆる遊び）がなくなるので、設備故障の頻度が高くなる。

そこで、サニタリー配管の一部に弾力性を有するホースが使用されており、そのホースの端部に取り付けられる継手とステンレス鋼管とを連結して、サニタリー配管を構成する。サニタリー配管として使用されるホースには、上記した通り、耐熱性および耐薬品性が求められるので、蒸気洗浄や薬品洗浄を行なっても成分が溶出しないシリコーンゴム製ホースを使用する。

一般に、ホースの端部に取り付けられる継手は種々開発されている。
たとえば、二重管の隙間にホースを挟持し、さらに二重管をかしめてホースを固定した継手が実用化されている。しかし、かしめによってホースを固定した継手を長時間使用すると、かしめ部が緩んで、ホース内の流体が漏出し易くなるという問題がある。また、食品や医薬品の製造現場では、かしめを行なうことができないので、サニタリー配管に一旦取り付けた継手とホースを分解して洗浄することは困難である。

また、特許文献１には、図８に示すように、継手のホースシール部に複数本のシール環状突起15を設け、ホースバンド16を併用することによって、ホース13を継手に固定する技術が開示されている。この技術では、ホースバンド16によるホース13の保持力を向上するためにシール環状突起15を高くしなければならないので、シール環状突起15の底部とホース13の内面との間に空隙が生じる。そして、ホース13内の流体がその空隙に滞留し、滞留部（いわゆる液溜り）にて微生物が発生しやすくなるので、サニタリー配管として使用する上で問題がある。また、長時間使用するとホースバンド16が緩んで、ホース13内の流体が漏出し易くなる。

つまり、食品や医薬品の製造設備に設置されるサニタリー配管に用いる継手は、
(a)定期的に分解して洗浄しなければならないので、容易に分解できる、
(b)微生物の発生の原因になる液溜りを生じない、
(c)流体の漏出を防止するために長時間にわたって安定した密着性を保持する
等の特性が求められるが、サニタリー配管で使用されるシリコーンゴム製ホースの継手として、これらの特性(a)〜(c)を兼ね備えたものは実用化されていない。

特開2004-225881号公報

本発明は、サニタリー配管に使用されるホースの継手として好適な、組み立てが容易であり、かつ液溜りを生じず微生物の発生を防止でき、長時間にわたって安定した密着性を保持するとともに、容易に分解して洗浄することが可能な継手を提供することを目的とする。

本発明は、シリコーンゴム製ホースに接合される接続管部を先端部に有し、後端部にヘルールを有し、前記接続管部と前記ヘルールとの間に第１ねじ部を有する継手本体と、先端部に第２ねじ部と傾斜面とを有し、後端部に前記第１ねじ部に螺合するねじを有するナットリングと、外周面の両側に傾斜面を有する円環状のシリコーンゴム製パッキンと、後端部に前記第２ねじ部に螺合するねじを有し、中間部に傾斜面を有する締付けナットと、からなるシリコーンゴム製ホース用継手である。

本願発明のシリコーンゴム製ホース用継手においては、前記接続管部の外周面の中心軸方向２〜４ケ所にピッチ５〜15mmで段差を設け、該段差の高さを0.5〜0.7mm、勾配βを０〜45°とすることが好ましい。また、前記ナットリングの傾斜面、前記シリコーンゴム製パッキンの傾斜面および前記締付けナットの傾斜面のテーパ角がいずれもα（°）であり、該テーパ角αが30〜50°の範囲内であることが好ましい。

本発明によれば、継手本体，ナットリング，シリコーンゴム製パッキン，締付けナットからなるシリコーンゴム製ホース用継手を、ねじの螺合によって容易に組み立てることが可能であり、かつ液溜りを生じず微生物の発生を防止でき、長時間にわたって安定した密着性を保持するとともに、組み立ての逆の手順で容易に分解して洗浄することが可能であるから、サニタリー配管に広く使用する等、産業上格段の効果を奏する。

本発明のシリコーンゴム製ホース用継手の例を模式的に示す断面図である。 本発明のシリコーンゴム製ホース用継手を組み立てる手順を示す断面図である。 図１のシリコーンゴム製ホース用継手にてパッキンとホースが密着した例を拡大して示す断面図である。 本発明のシリコーンゴム製ホース用継手で使用する継手本体の例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図、(c)は接続管部を拡大して示す断面図である。 本発明のシリコーンゴム製ホース用継手で使用するナットリングの例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。 本発明のシリコーンゴム製ホース用継手で使用するシリコーンゴム製パッキンの例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。 本発明のシリコーンゴム製ホース用継手で使用する締付けナットの例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。 従来のホースの継手の例を示す要部断面正面図である。

図１は、継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４を組み合わせて、本発明のシリコーンゴム製ホース用継手（以下、ホース用継手という）を組み立てた例を模式的に示す断面図である。以下に、このホース用継手を構成する継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４についてそれぞれ説明し、さらに継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４を組み合わせる手順を説明する。

まず、本発明のホース用継手で使用する継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４を、それぞれ図４〜７を参照して説明する。以下では図中の左側を先端側、右側を後端側とする。
図４は、継手本体１の例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図、(c)は接続管部を拡大して示す断面図である。継手本体１の先端部にシリコーンゴム製ホース（以下、ホースという）の内側に挿入するための接続管部５を設け、後端部にヘルール６を設ける。さらに、接続管部５とヘルール６との間にホースの端部を係止するための係止部７を設け、その係止部７の外周面に第１ねじ部8aおよびその第１ねじ部8aから外側へ突出するフランジ部９を設ける。

図５は、ナットリング２の例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。ナットリング２の先端部の外周面に第２ねじ部10ａを設け、内側にテーパ角α（°）で傾斜する傾斜面11aを設ける。さらに、後端部の内周面に継手本体１（図４参照）の第１ねじ部8aに螺合するねじ8bを設けて、ナットリング２と継手本体１を第１ねじ部8a，ねじ8bで着脱可能に連結できるようにする。

図６は、パッキン３の例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。パッキン３は円環状のシリコーンゴム製であり、ホースと同じ材質である。パッキン３の外周面と内周面は平坦であり、外周面の両側にテーパ角αで傾斜する傾斜面11bを設けて、外周面の中心軸方向の幅は内周面の幅より狭くなっている。
図７は、締付けナット４の例を模式的に示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。締付けナット４の後端部の内周面にナットリング２（図５参照）の第２ねじ部10aに螺合するねじ10bを設けて、締付けナット４とナットリング２を第２ねじ部10a，ねじ10bで着脱可能に連結できるようにする。さらに、ねじ10bの先端側に中心軸に平行な平滑面12を設け、その平滑面12の先端側にテーパ角αで傾斜する傾斜面11cを設ける。平滑面12の半径は、パッキン３（図６参照）の外径と同じとする。

次に、図１〜３を参照して、継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４，ホース13を組み合わせてホース用継手を組み立てる手順を説明する。
最初に、図２(a)に示すように、継手本体１の接続管部５をホース13の内側に挿入し、ホース13の端部を係止部７に当接させる。接続管部５には段差14を設けて、ホース13が接続管部５から脱落するのを抑制する。

そして、図２(b)に示すように、係止部７の外周面に設けられる第１ねじ部8aにナットリング２の後端部内周面のねじ8bを螺合させ、ナットリング２の後端面を継手本体１のフランジ部９に当接させる。
さらに、図２(c)に示すように、ナットリング２の先端部内側の傾斜面11aにパッキン３の傾斜面11bを当接させる。パッキン３の傾斜面11bは、いずれもテーパ角がαであるから、どちらの傾斜面11bをナットリング２の傾斜面11aに当接させても良い。パッキン３の内径は、ホース13の外径よりも大きくして、パッキン３にホース13を挿入しやすくする。そのため、パッキン３の内周面とホース13の外面は密着しておらず、隙間S1を有する。また、パッキン３の側面とそれに対向するナットリング２との間にも、隙間S2を有する。

そして、図１に示すように、ナットリング２の先端部外周面に設けられる第２ねじ部10aに締付けナット４の後端部内周面のねじ10bを螺合させ、パッキン３の傾斜面11bと締付けナット４の傾斜面11cを当接させる。締付けナット４の平滑面12の半径はパッキン３の外径と同じであるから、パッキン３の外周面は平滑面12に当接する。このとき、隙間S1，S2に加えて、パッキン３の側面とそれに対向する締付けナット４との間には隙間S3を有する。

このような図１に示す状態から、図３中に矢印Ａで示す方向に締付けナット４をさらに締付けることによって、パッキン３がナットリング２の傾斜面11aと締付けナット４の傾斜面11cとの間で押圧され、かつその外周面が締付けナット４の平滑面12で拘束されるので、パッキン３が幅方向に収縮し、厚みが増加する。その結果、図３に拡大して示すように、隙間S1，S2．S3にパッキン３が充満し、パッキン３の内周面とホース13の外面が密着して、パッキン３と接続管部５との間でホース13を押圧しながら挟持する。こうして、接続管部５とホース13を密着させて、ホース13内の流体の漏出を防止するとともに、ホース13の脱落を防止する。

しかも、図３に示すように、隙間S1，S2．S3は消滅し、かつパッキン３はホース13内の流体に接触しないので、パッキン３に起因する液溜りは発生しない。
ここで接続管部５の段差14について詳細に説明するために、接続管部５を拡大して図４(c)に示す。段差14は接続管部５の外周面に中心軸方向２〜４ケ所に設けることが好ましい。段差14が１ケ所以下では、ホース13内の流体の漏出やホース13の脱落が発生し易くなる。一方、段差14が５ケ所以上では、接続管部５の外周面とホース13の内面との間に空隙が生じ易くなり、液溜りが発生する原因になる。

段差14のピッチＰは５〜15mmの範囲内が好ましい。ピッチＰが５mm未満では、接続管部５の外周面とホース13の内面との間に空隙が生じ易くなり、液溜りが発生する原因になる。一方、ピッチＰが15mmを超えると、ホース13内の流体の漏出やホース13の脱落が発生し易くなる。
段差14の高さＨは0.5〜0.7mmの範囲内が好ましい。高さｈが0.5mm未満ではホース13内の流体の漏出やホース13の脱落が発生し易くなる。一方、高さｈが0.7mmを超えると、接続管部５の外周面とホース13の内面との間に空隙が生じ易くなり、液溜りが発生する原因になる。

段差14の勾配βは、中心軸に平行な線に対してなす角度であり、０°＜β≦45°の範囲内が好ましい。勾配βが０°（勾配を設けない）では、ホース13内の流体の漏出やホース13の脱落が発生し易くなる。一方、勾配βが45°を超えると、接続管部５の外周面とホース13の内面との間に空隙が生じ易くなり、液溜りが発生する原因になる。勾配βは10〜20°の範囲内がより好ましい。

また図５〜７に示すナットリング２の傾斜面11a，締付けナット４の傾斜面11cおよびパッキン３の傾斜面11bのテーパ角αは、いずれも同一の値とすることが好ましい。その理由は、ナットリング２，パッキン３，締付けナット４の傾斜面にそれぞれ異なるテーパ角を付与すると、図３中に矢印Ａで示す方向に締付けナット４を締付けても、隙間S1，S2．S3が消滅せず残留してしまうからである。

テーパ角αは、中心軸に垂直な線に対してなす角であり、30〜50°の範囲内が好ましい。テーパ角αが30°未満では、パッキン３がホース13を押圧する押圧力が減少するので、ホース13に密着させることができない。一方、テーパ角αが50°を超えると、パッキン３が変形し難くなるので、ホース13に密着させることができない。
以上に説明したように、継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４を組み合わせてホース用継手を形成することによって、安定した密着性を保持でき、かつ液溜りを防止することが可能である。

また、組み立ての逆の手順でホース用継手を容易に分解できるので、サニタリー配管に取り付けた後に、継手本体１，ナットリング２，パッキン３，締付けナット４とホース13を分解して、それぞれ洗浄することが可能である。
ナットリング２，締付けナット４は、ロストワックス法で製造することが可能であり、丸棒材から一体的に削り出してホース用継手を製作するよりも、ねじ切り等の加工を容易に行なうことができる。

また、図１，２には後端部にヘルール６を設けた継手本体１を示したが、ヘルール６の代わりにねじ等の他の接続手段を設けることによって、種々のサニタリー配管に連結することが可能である。その場合は、継手本体１を変更すれば良く、ナットリング２，パッキン３，締付けナット４は共通して使用できる。

ホース（シリコーンゴム製，内径25.4mm，外径35.5mm）の両端に本発明のホース用継手（最大径55.0mm，全長90.0mm）を、図２および図１に示す手順で装着し、さらに図３に示すように、締付けナット４を矢印Ａの方向に締め付けることによって、隙間S1，S2，S3を消滅させ、パッキン３の内周面とホース13の外面を密着させた。使用した継手本体１のヘルール６の外径は50.5mm，開口部の内径は23.0mmとし、接続管部５の外周面に中心軸方向３ケ所に段差14を設けた。段差14のピッチＰは10mm，高さＨは0.6mm，勾配βは10°とし、ナットリング２，パッキン３，締付けナット４の傾斜角αは45°とした。また、ホース用継手から露出したホース13の長さ（以下、ホース長という）は162mmとした。

片方のホース用継手のヘルール６の開口部を閉塞し、他方のヘルールの開口部からポンプで水をホース13内に供給し、水圧を0.2MPaずつ上昇させて、0.2MPa，0.4MPa，0.6MPa，0.8MPa，1.0MPaにおけるホース長を測定した。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、水圧0.6MPaまで加圧してもホース長の変化は認められなかった。したがって、ホース13と接続管部５が充分に密着していることが分かる。
水圧をさらに上昇させて、水圧0.8MPaではホース長が２mm伸び、水圧1.0MPaではホース長がさらに２mm伸びた。これはホース13と接続管部５との位置が水圧によってずれたことが原因と考えられる。

そこで、水圧1.0MPaで10分間保持した後に、水漏れの有無を目視で調査したところ、水漏れは認められなかった。

１ 継手本体
２ ナットリング
３ シリコーンゴム製パッキン
４ 締付けナット
５ 接続管部
６ ヘルール
７ 係止部
8a 継手本体の第１ねじ部
8b 第１ねじ部に螺合するねじ
９ フランジ部
10a ナットリングの第２ねじ部
10b 第２ねじ部に螺合するねじ
11a ナットリングの傾斜面
11b パッキンの傾斜面
11c 締付けナットの傾斜面
12 平滑面
13 ホース
14 段差
15 シール環状突起
16 ホースバンド
S1 パッキンとホースとの隙間
S2 パッキンとナットリングとの隙間
S3 パッキンと締付けナットとの隙間

Claims (3)

1. シリコーンゴム製ホースに接合される接続管部を先端部に有し、後端部にヘルールを有し、前記接続管部と前記ヘルールとの間に第１ねじ部を有する継手本体と、
   先端部に第２ねじ部と傾斜面とを有し、後端部に前記第１ねじ部に螺合するねじを有するナットリングと、
   外周面の両側に傾斜面を有する円環状のシリコーンゴム製パッキンと、
   後端部に前記第２ねじ部に螺合するねじを有し、中間部に傾斜面を有する締付けナットと、
   からなることを特徴とするシリコーンゴム製ホース用継手。
2. 前記接続管部の外周面の中心軸方向２〜４ケ所にピッチ５〜15mmで段差を設け、該段差の高さを0.5〜0.7mm、勾配βを０〜45°とすることを特徴とする請求項１に記載のシリコーンゴム製ホース用継手。
3. 前記ナットリングの傾斜面、前記シリコーンゴム製パッキンの傾斜面および前記締付けナットの傾斜面のテーパ角がいずれもα（°）であり、該テーパ角αが30〜50°の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコーンゴム製ホース用継手。

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