JP2023074940A - 石英管継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】長期間にわたって高温／高圧下で使用されてもシールの効果を高く維持することができる石英管継手構造を提供する。【解決手段】石英管は外周面に周方向の溝を含む。継手本体の外筒部は外周面に雄ねじを含み、内周側に石英管の端部を収容する。継手本体の内筒部は外筒部に囲まれ、外周面が外筒部の内周面と環状溝を形成している。フェルールは石英管の端部と溝との間で石英管を囲み、石英管の外周面と外筒部の内周面との隙間を塞ぐ。ストッパーは石英管の溝と同じ場所で石英管を囲み、フェルールと石英管の溝の内面とに接触する。ユニオンナットは内周側に、石英管、フェルール、およびストッパーを収容し、外筒部の雄ねじと自身の雌ねじとの結合に伴う軸力をストッパーに対して加える。これにより、ストッパーがフェルールを石英管の外周面と外筒部の内周面とに押し付けると共に、石英管の先端を環状溝へ圧入する。【選択図】図２

Description

本発明は管継手に関し、特に石英管を接続対象とするものに関する。

「石英管」は、管状に成形された石英ガラスの総称である。石英ガラスは純度が極めて高く、耐熱性に優れ、薬品に侵されにくく、熱膨張率が極めて低い。したがって、石英管は、以下の条件（１）－（３）を満たす配管としてよく利用される。（１）輸送中の流体に不純物、特に金属を混入させない。（２）流体または環境が高温であっても形状を安定に保ち、漏れ等、変形に起因する不具合を起こさない。（３）多様な流体に対して化学的に安定である。このような配管は、たとえば半導体プロセスにおいて、炉心管に対する酸化用、成膜用、イオン注入用等のガスの導入と排出、または洗浄槽に対する洗浄用薬液、超純水、乾燥用ガス等の導入と排出に利用される。

配管を利用する設備には、配管と他の配管または流体機器との間の接続部からの流体の漏れを防ぐ機能、すなわち配管のシールが不可欠である。配管のシールは通常、配管と接続相手との隙間を、ガスケット、パッキン、Ｏリング等、流体の遮蔽力に優れた部材、すなわちシール材で塞ぐことによって達成される。さらに、流体の圧力で配管とシール材との間に隙間が開かないようにするには、配管に対するシール材の圧力、すなわちシール圧を高く維持する必要がある（たとえば特許文献１、２参照）。しかし、石英管には樹脂製の管のような柔軟性がない一方、金属製の管のような強度もないので、シール圧が高すぎると石英管が破壊されるおそれがある。したがって、石英管のシールには、シール圧を抑える工夫が必要である。たとえば、特許文献２に開示された石英管と管継手との組み合わせ（以下、「石英管継手構造」と呼ぶ。）は、石英管とそれを囲む継手本体との環状の隙間に環状部材を押し込んで、その隙間を塞ぐ。環状部材の内周面のうち石英管に密着する部分、すなわちシール面は、軸方向の長さが十分に大きく設計されている。その結果、シール面が石英管に対して加える内周方向の圧力、すなわちシール圧が比較的低く抑えられても、シール面と石英管の外周面との間を流体が通過できない。

特開平０９－３１０７９０号公報 特開２０１９－１１３０８６号公報

近年の半導体プロセスには、ウェハの洗浄に使用される薬液等の温度と圧力とが引き上げられる傾向がある。このような流体の温度／圧力の上昇は、石英管継手構造に次の問題を生じさせる。石英管とは異なり、管継手は、フッ素樹脂等、耐薬品性の高い樹脂から成る。これにより、流体への不純物、特に金属の混入が防止される。しかし、その反面、樹脂の成形品が長期間（たとえば１年以上）にわたって高温／高圧に曝され続けると、クリープ変形が無視できない大きさにまで成長しやすい。たとえば特許文献２に開示された石英管継手構造では、継手本体の雄ねじとユニオンナットの雌ねじとの間の軸力によって環状部材が石英管と継手本体との隙間に押し込まれ、その隙間を塞いだ状態に保持される。したがって、継手本体、ユニオンナット、環状部材等、環状部材のシール圧を応力で維持する管継手の要素のいずれか１つにでも過大なクリープ変形が生じれば、それに伴う応力緩和がシール圧を過剰に低下させて漏れを引き起こす可能性がある。

本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、長期間にわたって高温／高圧下で使用されてもシールの効果を高く維持することができる石英管継手構造を提供することにある。

本発明の１つの観点による石英管継手構造は、石英管と、その石英管の端部に接続される樹脂製の管継手とを備えている。石英管は、端部に隣接する部分の外周面に周方向の溝を含む。管継手は、継手本体、フェルール、ストッパー、およびユニオンナットを備えている。継手本体は外筒部と内筒部とを有する。外筒部は外周面に雄ねじを含み、内周側に石英管の端部を収容する。内筒部は外筒部に囲まれ、外周面が外筒部の内周面と環状溝を形成している。フェルールは環状部材であり、石英管の端部と溝との間で石英管を囲み、石英管の外周面と外筒部の内周面との隙間を塞ぐ。ストッパーは環状部材であり、石英管の溝と同じ場所で石英管を囲み、フェルールと石英管の溝の内面とに接触する。ユニオンナットは、内周面に外筒部の雄ねじと結合する雌ねじを含む筒状部材であり、内周側に、石英管、フェルール、およびストッパーを収容し、外筒部の雄ねじと自身の雌ねじとの結合に伴う軸力をストッパーに対して加える。その軸力によってストッパーが、フェルールを石英管の外周面と外筒部の内周面とに押し付けると共に、石英管の先端を環状溝へ圧入する。

外筒部の内周面または内筒部の外周面がスロープを含んでもよい。このスロープは環状溝の入口から底へ向かって広がっており、その入口に近い場所ほど環状溝の幅が広いように軸方向に対して傾斜している。さらに、石英管の外周面または内周面がテーパ面を含んでもよい。このテーパ面は、石英管の先端から遠い場所ほど石英管の外径が広いように、または石英管の内径が狭いように軸方向に対して傾斜している部分であり、外筒部の雄ねじとユニオンナットの雌ねじとの結合に伴う軸力によってスロープに押し付けられる。

本発明による上記の石英管継手構造では、フェルールが石英管の外周面と外筒部の内周面との隙間を塞ぐのに加え、石英管の先端が環状溝を塞ぐ。この場合、フェルールのシール圧を応力で維持する管継手の要素、すなわち、外筒部の雄ねじ、ユニオンナット、ストッパー、およびフェルールは、環状溝のシール圧を応力で維持する管継手の要素、すなわち、外筒部の内周面および内筒部とは場所が離れている。したがって、前者の要素のクリープ変形からは環状溝のシール圧が影響を受けにくく、後者の要素のクリープ変形からはフェルールのシール圧が影響を受けにくい。それ故、管継手の要素のいずれかに過大なクリープ変形が生じたとしても、フェルールと環状溝とのいずれかではシール圧が十分に高く維持される。さらに、前者の要素のいずれかと後者の要素のいずれかとの両方に同時に過大なクリープ変形が生じる可能性は極めて低いので、フェルールと環状溝との両方でシール圧が過剰に低下する可能性も極めて低い。こうして、本発明による上記の石英管継手構造は、長期間にわたって高温／高圧下で使用されてもシールの効果を高く維持することができる。

外筒部の内周面または内筒部の外周面がスロープを含む場合、石英管の端部が外筒部に収容される際に石英管の先端がスロープによって環状溝の中へ案内されるので、環状溝の中へ進入しやすい。したがって、その収容作業では石英管が過剰な力を受けにくいので、石英管の先端が破損する危険性が抑えられる。さらに、石英管の外周面または内周面がテーパ面を含む場合、そのテーパ面がスロープに押し付けられてスロープとの隙間を塞ぐので、環状溝のシールの効果が更に向上する。

本発明の実施形態による石英管継手構造の組立図である。 （ａ）は、図１が示す石英管継手構造の一部の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）が示す破線で囲まれた部分の拡大図である。

図１は本発明の実施形態による石英管継手構造の組立図であり、図２の（ａ）は、その石英管継手構造のうち石英管と管継手との接続部の縦断面図であり、（ｂ）は、（ａ）が示す破線で囲まれた部分の拡大図である。この石英管継手構造は石英管１００と管継手２００とを含む。
［石英管］

石英管１００は単体の円管、または、炉心管、洗浄槽等、石英ガラス製の容器に設けられた円筒形状の出入口である。石英管１００の端部１１０は外径が実質的に（すなわち、許容誤差の範囲内で）一定である。石英管１００は更に、端部１１０に隣接する部分の外周面に周方向の溝１２０を含む。溝１２０は石英管１００を１周している。石英管１００の縦断面では溝１２０は矩形状であり、その内面のうち、底面１２１が石英管１００の軸方向（図２では左右方向）に対して実質的に平行であり、端部１１０に近い方の側面１２２が石英管１００の径方向（図２では上下方向）に対して実質的に平行である。溝１２０の幅と深さとは石英管１００の全周にわたって実質的に一定である。

石英管１００の端部１１０は圧入部１１１を含む。圧入部１１１は、石英管１００の先端１１２からその近傍にわたって内径が実質的に一定に揃えられた部分である。すなわち圧入部１１１は管壁の厚さが全周にわたって実質的に一定である。端部１１０は更に、圧入部１１１に隣接する部分の内周面にテーパ面１１３を含む。テーパ面１１３は円錐台の側面のように軸方向（図２では左右方向）に対して傾斜している。これにより、端部１１０の内径は先端１１２から遠い（図２では左方へ離れた）場所ほど狭い。
［管継手］

管継手２００は、石英管１００と他の配管、または、ポンプ、バルブ、フィルター等の流体機器との両方に接続されることにより、それらの間で流体を中継する。管継手２００は、継手本体３００、フェルール４００、ストッパー５００、およびユニオンナット６００を含む。これらの要素３００－６００はいずれも、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂から成る。
－継手本体－

継手本体３００は、フッ素樹脂が円筒形状に成型された部材であり、たとえばソケット形、すなわち、軸が真っ直ぐな形状である。継手本体３００は、軸方向の片側３０１（以下、「第１部分」と呼ぶ。）が石英管１００の端部１１０と同軸に接続可能であり、反対側３０２（以下、「第２部分」と呼ぶ。）が石英管１００とは別の配管または流体機器（図示せず。）に同軸に接続可能である。第１部分３０１は外筒部３１０と内筒部３２０とを含む。

外筒部３１０は、第１部分３０１の外形を成す円筒部分であり、外周面に雄ねじ３１１を含む。外筒部３１０は、軸方向の一端部（図２では右端部）３１２（以下、「基端部」と呼ぶ。）が第２部分３０２に連続しており、他端部（図２では左端部）３１３（以下、「先端部」と呼ぶ。）が開口している。外筒部３１０の軸方向（図２では左右方向）の長さ、すなわち第２部分３０２から外筒部３１０の開口端（図２では左端）３１４までの軸方向の距離は石英管１００の端部１１０の軸方向の長さ以上であり、石英管１００の先端１１２から溝１２０までの軸方向の距離よりも短い。外筒部３１０の内周面３１５は、先端部３１３の内周面３１６を除いて直径が実質的に一定であり、石英管１００の端部１１０の外径と実質的に等しい。先端部３１３の内周面３１６は円錐台の側面のように軸方向（図２では左右方向）に対して傾斜しており、開口端３１４に近い場所ほど直径が広い。内周面３１５、３１６の上記のような形状により、外筒部３１０は内周側に石英管１００の端部１１０を先端部３１３から同軸に収容し、内周面３１５を石英管１００の端部１１０の外周面に隙間なく接触させることができる。

内筒部３２０は、外筒部３１０よりも短い円筒部分であり、外筒部３１０の基端部３１２に同軸に囲まれている。内筒部３２０は、軸方向の一端部（図２では右端部）３２１（以下、「基端部」と呼ぶ。）が第２部分３０２に連続しており、他端部（図２では左端部）３２２（以下、「先端部」と呼ぶ。）が開口している。これにより、外筒部３１０の空洞が内筒部３２０の空洞を通して第２部分３０２の空洞に連通している。

内筒部３２０の外周面３２３は外筒部３１０の内周面３１５と環状溝３３０を形成している。環状溝３３０は、内筒部３２０の基端部３２１に近い方の端（図２では右端）３３１（以下、「底」と呼ぶ。）が第２部分３０２によって閉じられている一方、反対側の端（図２では左端）３３２（以下、「入口」と呼ぶ。）が開口している。環状溝３３０の深さ、すなわち環状溝３３０の底３３１から入口３３２までの軸方向（図２では左右方向）の距離は内筒部３２０の軸方向の長さに等しい。内筒部３２０の外周面３２３は、スロープ３２４を除いて直径が実質的に一定であり、石英管１００の圧入部１１１の内径よりもわずかに広い。スロープ３２４は、環状溝３３０の入口３３２から底３３１へ向かって広がっており、円錐台の側面のように軸方向（図２では左右方向）に対して傾斜している。これにより、スロープ３２４では、環状溝３３０の入口３３２に近い場所ほど環状溝３３０の幅、すなわち外筒部３１０と内筒部３２０との間の径方向の距離が広い。内筒部３２０の外周面３２３の上記のような形状により、環状溝３３０の入口３３２から環状溝３３０の中へ石英管１００の圧入部１１１が同軸に圧入可能である。さらに、スロープ３２４は、その傾斜角が石英管１００のテーパ面１１３の傾斜角と実質的に等しいので、石英管１００のテーパ面１１３と隙間なく接触することができる。
－フェルール－

フェルール４００は、フッ素樹脂が円環形状に成型された部材であり、その外径が、軸方向における片側の端部（図２では右端部）４１０（以下、「狭端部」と呼ぶ。）、中間部４２０、反対側の端部（図２では左端部）４３０（以下、「広端部」と呼ぶ。）の順に狭い。狭端部４１０の外周面４１１は円錐台の側面のように軸方向（図２では左右方向）に対して傾斜している。これにより、狭端部４１０の外径は先端（図２では右端）４１２で最小であり、中間部４２０に近い場所ほど大きい。狭端部４１０の外径の範囲は外筒部３１０の先端部３１３の内径の範囲内であり、狭端部４１０の外周面４１１の傾斜角は外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６の傾斜角と実質的に等しい。狭端部４１０の外周面４１１と同様、中間部４２０の外周面４２１も軸方向に対して傾斜しており、外径が広端部４３０に近い場所ほど大きい。ただし、中間部４２０の外周面４２１は狭端部４１０の外周面４１１よりも傾斜が緩い。中間部４２０の最大外径は広端部４３０の外径と等しく、外筒部３１０の開口端３１４の内径よりも大きい。しかし、中間部４２０は軸方向の長さが十分に大きく設計されているので、狭端部４１０が外筒部３１０の内周側に挿入されると、中間部４２０の外周面４２１よりも先に狭端部４１０の外周面４１１の全体が外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６に接触する。

狭端部４１０の内周面４１３は軸方向（図２では左右方向）に対して実質的に平行であり、その直径が石英管１００の端部１１０の外径よりもわずかに狭い。一方、中間部４２０と広端部４３０とは内径が石英管１００の端部１１０の外径よりも広い。これにより、フェルール４００の内周側には石英管１００の端部１１０が圧入可能である。フェルール４００は、石英管１００の端部１１０と溝１２０との間で石英管１００を同軸に囲むように石英管１００に取り付けられる。

広端部４３０の円環面４３１は径方向（図２では上下方向）に対して実質的に平行である。狭端部４１０の外周面４１１が外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６に接触したとき、広端部４３０の円環面４３１が軸方向（図２では左右方向）において石英管１００の溝１２０と同じ場所に位置するように、狭端部４１０、中間部４２０、および広端部４３０の軸方向の長さが設計されている。
－ストッパー－

ストッパー５００は、フッ素樹脂が円環形状に成型された部材である。ストッパー５００の縦断面は矩形状であり、内周面５０１が軸方向（図２では左右方向）に対して実質的に平行であり、両側の円環面５０２、５０３がいずれも径方向（図２では上下方向）に対して実質的に平行である。ストッパー５００の外径はフェルール４００の外径よりも大きく、外筒部３１０の雄ねじ３１１の内径以下であり、好ましくは、その内径と実質的に等しい。ストッパー５００の内径は石英管１００の端部１１０の外径よりも狭く、溝１２０の底面１２１の直径以下である。この場合、ストッパー５００の内周側に石英管１００の端部１１０が入らない。しかし、ストッパー５００は切れ目５０４とリビングヒンジ５０５とを含む。切れ目５０４は、ストッパー５００の周方向の一部が除去されて生じた隙間である。リビングヒンジ５０５は、外周面に軸方向の溝を含む部分であり、切れ目５０４とは径方向において反対側に位置する。リビングヒンジ５０５はストッパー５００の周方向における他の部分よりも径方向に薄いので、弾性的な屈曲が可能である。リビングヒンジ５０５の屈曲によって切れ目５０４の間隔は可変であるので、切れ目５０４を拡げ、そこからストッパー５００の内周側へ石英管１００を入れることができる。

ストッパー５００は、石英管１００の溝１２０と同じ場所で石英管１００を同軸に囲むように石英管１００に取り付けられる。このときストッパー５００は、軸方向の長さが石英管１００の溝１２０の幅以下であり、かつ、内径が溝１２０の底面１２１の直径以下であるので、リビングヒンジ５０５の復元力によって内周面５０１の全体を溝１２０の底面１２１に接触させる。
－ユニオンナット－

ユニオンナット６００は、フッ素樹脂が円筒形状に成型された部材であり、内周面に雌ねじ６０１を含む。雌ねじ６０１は外筒部３１０の雄ねじ３１１と結合可能である。すなわち、雌ねじ６０１の内径はフェルール４００とストッパー５００とのいずれの外径よりも大きい。

雌ねじ６０１とは軸方向において反対側に位置するユニオンナット６００の端部にはリブ６０２が設けられている。リブ６０２は、ユニオンナット６００の管壁６０３から内周方向へ張り出した部分であり、内径が雌ねじ６０１の内径よりも狭く、石英管１００の外径よりも大きい。リブ６０２の内側、すなわち雌ねじ６０１に近い側（図２では右側）の円環面６０４は径方向（図２では上下方向）に対して実質的に平行である。この円環面６０４から、軸方向において反対側に位置するユニオンナット６００の先端６０５までの距離は、フェルール４００とストッパー５００との軸方向の長さの和よりも大きい。これによりユニオンナット６００は、内周側に石英管１００と、それに取り付けられたフェルール４００とストッパー５００とを収容した上で、雌ねじ６０１を外筒部３１０の雄ねじ３１１と結合させることができる。
［石英管と管継手との接続］

石英管１００と管継手２００との接続は以下の手順で行われる。（１）石英管１００の端部１１０から溝１２０までの範囲をユニオンナット６００の内周側に通す。（２）ストッパー５００の切れ目５０４を拡げて、そこからストッパー５００の内周側へ石英管１００を入れ、ストッパー５００を石英管１００の溝１２０に嵌め込む。（３）石英管１００の端部１１０をフェルール４００の内周側に通し、ストッパー５００の片側の円環面５０２をフェルール４００の広端部４３０の円環面４３１に接触させる。（４）石英管１００の端部１１０を外筒部３１０の内周側へ挿し込んで、石英管１００の先端１１２で環状溝３３０の入口３３２を塞ぐと共に、フェルール４００の狭端部４１０を外筒部３１０の先端部３１３の内周側に位置させる。（５）ユニオンナット６００の雌ねじ６０１を外筒部３１０の雄ねじ３１１にねじ込む。

ユニオンナット６００の雌ねじ６０１が外筒部３１０の雄ねじ３１１にねじまれると、ユニオンナット６００のリブ６０２の円環面６０４がストッパー５００の片側（図２では左側）の円環面５０３に接触して、雌ねじ６０１と雄ねじ３１１との結合に伴う軸力をその円環面５０３に対して加える。これにより、ストッパー５００の反対側（図２では右側）の円環面５０２がフェルール４００の広端部４３０の円環面４３１と石英管１００の溝１２０の側面１２２とに対し、軸方向（図２では右方）の圧力を加える。

ストッパー５００からの軸方向（図２では右方）の圧力により、フェルール４００の狭端部４１０の外周面４１１が外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６に押し付けられて密着する。このとき、外周面４１１と内周面３１６とが軸方向に対して傾斜しているので、外周面４１１が内周面３１６から内周方向の反力を受ける。この反力により、狭端部４１０の内周面４１３が石英管１１０の端部１１０の外周面１１４に押し付けられて密着する。こうして、狭端部４１０が外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６と石英管１１０の端部１１０の外周面１１４との隙間を塞ぐ。

ストッパー５００からの軸方向（図２では右方）の圧力により、石英管１００の圧入部１１１が環状溝３３０の中へ圧入される。これにより、圧入部１１１の外周面が外筒部３１０の基端部３１２の内周面３１５を外周方向へ押し退けると共にそれ３１５に密着し、圧入部１１１の内周面が内筒部３２０の外周面３２３を内周方向へ押し退けると共にそれ３２３に密着する。こうして、圧入部１１１が環状溝３３０を塞ぐ。さらに、石英管１００のテーパ面１１３が内筒部３２０のスロープ３２４に押し付けられて密着し、石英管１００の内周面とスロープ３２４との隙間を塞ぐ。
［実施形態の利点］

本発明の上記の実施形態による石英管継手構造では、フェルール４００の狭端部４１０が外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６と石英管１１０の端部１１０の外周面１１４との隙間を塞ぐのに加え、石英管１００の圧入部１１１が環状溝３３０を塞ぐ。このように、石英管１００と管継手２００との隙間のシールが二重であるので、この石英管継手構造はシールの効果が高い。

フェルール４００の狭端部４１０が外筒部３１０の先端部３１３と石英管１１０とに対して加える圧力、すなわちフェルール４００のシール圧は、外筒部３１０の雄ねじ３１１とユニオンナット６００の雌ねじ６０１との結合に伴う軸力がユニオンナット６００のリブ６０２からストッパー５００を通してフェルール４００の狭端部４１０まで、各要素の応力によって伝達されたものである。したがって、フェルール４００のシール圧は、外筒部３１０の雄ねじ３１１と先端部３１３、ユニオンナット６００、ストッパー５００、およびフェルール４００のそれぞれの応力によって維持される。

一方、石英管１００の圧入部１１１が外筒部３１０の基端部３１２の内周面３１５と内筒部３２０の外周面３２３とに対して加える圧力、すなわち環状溝３３０のシール圧は、圧入部１１１によって押し退けられた外筒部３１０の基端部３１２と内筒部３２０との弾性による反発力に起因する。したがって、環状溝３３０のシール圧は外筒部３１０の基端部３１２と内筒部３２０とのそれぞれの応力によって維持される。

フェルール４００のシール圧を応力で維持する管継手２００の要素、すなわち、外筒部３１０の雄ねじ３１１と先端部３１３、ユニオンナット６００、ストッパー５００、およびフェルール４００は、環状溝３３０のシール圧を応力で維持する管継手２００の要素、すなわち、外筒部３１０の基端部３１２と内筒部３２０とは場所が離れている。したがって、前者の要素のクリープ変形からは環状溝３３０のシール圧が影響を受けにくく、後者の要素のクリープ変形からはフェルール４００のシール圧が影響を受けにくい。それ故、管継手２００の要素のいずれかに過大なクリープ変形が生じたとしても、フェルール４００と環状溝３３０とのいずれかではシール圧が十分に高く維持される。さらに、前者の要素のいずれかと後者の要素のいずれかとの両方に同時に過大なクリープ変形が生じる可能性は極めて低いので、フェルール４００と環状溝３３０との両方でシール圧が過剰に低下する可能性も極めて低い。こうして、上記の石英管継手構造は、長期間にわたって高温（たとえば１７０℃）または高圧（たとえば０．３ＭＰａＧ）の環境で使用されても、シールの効果を高く維持することができる。

この石英管継手構造では、内筒部３２０の外周面３２３がスロープ３２４を含む。スロープ３２４は、石英管１００の端部１１０が外筒部３１０の内周側に挿入される際、石英管１００の先端１１２を環状溝３３０の中へ案内する。これにより、石英管１００の先端１１２が環状溝３３０の中へ進入しやすい。したがって、石英管１００が過剰な力を受けにくいので、石英管１００の先端１１２が破損する危険性が抑えられる。

この石英管継手構造では、石英管１００の内周面がテーパ面１１３を含む。石英管１００の圧入部１１１が環状溝３３０に圧入されると、テーパ面１１３がスロープ３２４に押し付けられて石英管１００の内周面とスロープ３２４との隙間を塞ぐので、環状溝３３０のシールの効果が更に向上する。
［変形例］

（１）石英管１００の周は円形であるが、楕円、多角形等、他の形の閉曲線であってもよい。石英管１００の周と同じ形状であるように、外筒部３１０の内周、内筒部３２０の外周、フェルール４００の内周、およびストッパー５００の内周が成形されていれば、石英管１００の表面に外筒部３１０の内周面３１５、内筒部３２０の外周面３２３、およびフェルール４００の内周面４１３が密着可能である。また、石英管１００とそれらの要素３１０、３２０、４００との間の密着が可能である限り、それらの間で軸の位置がずれていてもよい。

（２）石英管１００の溝１２０は縦断面が矩形状であり、その幅と深さとが石英管１００の全周にわたって実質的に一定である。しかし、溝１２０の縦断面がその他の形状であってもよく、幅または深さが周方向の位置に応じて異なってもよい。さらに、溝１２０が石英管１００の周方向の一部にのみ設けらてもよい。いずれの場合も、溝１２０の内面にストッパー５００を接触させて、ストッパー５００に石英管１００を継手本体３００の環状溝３３０へ向かって押させることができればよい。

（３）管継手２００はフッ素樹脂製であるが、輸送対象の流体に侵食される危険性が低い等の使用条件に応じて、別の樹脂で形成されてもよい。

（４）継手本体３００はソケット形であるが、ティー、エルボ、ベンド、クロス等、他の形状であってもよい。また、第２部分３０２が流体機器の筐体に固定され、または一体化されていてもよい。

（５）外筒部３１０の先端部３１３の内周面３１６とフェルール４００の狭端部４１０の外周面４１１とは傾斜角が等しい。しかし、それら３１６、４１１の傾斜角を変えられるほどストッパー５００からの圧力が高く、または、外筒部３１０もしくはフェルール４００の柔軟性が高い場合、それら３１６、４１１の傾斜角が異なっていてもよい。また、それら３１６、４１１が軸方向に対して実質的に平行であってもよい。この場合、フェルール４００の狭端部４１０の管壁が、それら３１６、４１１の隙間に圧入可能な厚さに設計されればよい。

（６）ストッパー５００は単一の環状部材であり、ユニオンナット６００の軸力を実質的にはそのまま、フェルール４００の広端部４３０の円環面４３１と石英管１００の溝１２０の側面１２２とへ伝える。しかし、ストッパー５００は、特許文献２に開示されたもののように、２本以上の環状部材で構成される複合部材であってもよく、特に、ユニオンナット６００の軸力の一部を内周方向の力へ変換して石英管１００の溝１２０の縁の角に対して加える構造を備えていてもよい。この場合、ストッパー５００が溝１２０の軸方向への変位を妨げるので、石英管１００が外部から軸方向の振動を受けても、その振動が石英管１００の端部１１０にまでは届きにくい。こうして、外部からの振動にかかわらず、フェルール４００と環状溝３３０とのいずれのシールの効果も高く維持される。

（７）ユニオンナット６００のリブ６０２の内側の円環面６０４と、それから圧力を受けるストッパー５００の円環面５０３とはいずれも径方向に対して実質的に平行である。しかし、その圧力が内周方向の成分を含むように、円環面６０４、５０３が径方向に対して傾斜していてもよい。さらに、その内周方向の成分が石英管１００の溝１２０の縁の角に対して加えられるように、ストッパー５００の内周面が成形されていてもよい。この場合、ストッパー５００が溝１２０の軸方向への変位を妨げるので、石英管１００が外部から軸方向の振動を受けても、その振動が石英管１００の端部１１０にまでは届きにくい。こうして、外部からの振動にかかわらず、フェルール４００と環状溝３３０とのいずれのシールの効果も高く維持される。

（８）内筒部３２０の外周面３２３はスロープ３２４を含む。しかし、石英管１００の端部１１０が外筒部３１０の内周側に挿入される際、石英管１００の先端１１２を環状溝３３０の中へ進入させることが十分に容易である場合、スロープ３２４が省略されてもよい。この場合、石英管１００のテーパ面１１３も省略される。また、環状溝３３０のシールの効果が十分に高い場合、スロープ３２４の有無にかかわらず、テーパ面１１３が省略されてもよい。

（９）環状溝３３０の幅は石英管１００の圧入部１１１の管壁の厚さよりもわずかに狭い。これは、内筒部３２０の外周面３２３の直径が圧入部１１１の内径よりもわずかに広いことによる。その他に、外筒部３１０の基端部３１２の内径が圧入部１１１の外径よりもわずかに狭くてもよい。この場合にも、環状溝３３０のシールの効果を十分に高くすることはできる。

さらに、外筒部３１０の内周面３１５がスロープを含んでいてもよい。このスロープは環状溝３３０の入口３３２から底３３１へ向かって広がっており、入口３３２に近い場所ほど環状溝３３０の幅が広いように軸方向に対して傾斜している。このスロープは、石英管１００の端部１１０が外筒部３１０の内周側に挿入される際、石英管１００の先端１１２を環状溝３３０の中へ案内するので、先端１１２が環状溝３３０の中へ進入しやすい。したがって、先端１１２が破損する危険性が抑えられる。

一方、石英管１００の外周面がテーパ面を含んでいてもよい。このテーパ面は、石英管１００の先端１１２から遠い場所ほど石英管１００の外径が広いように、軸方向に対して傾斜している。好ましくは、テーパ面は外筒部３１０の内周面３１５のスロープと傾斜角が実質的に等しい。これにより、テーパ面がスロープと隙間なく接触することができる。石英管１００の圧入部１１１が環状溝３３０の中へ圧入されると、テーパ面がスロープに押し付けられて密着し、石英管の外周面とスロープとの隙間を塞ぐ。これにより、環状溝３３０のシールの効果が更に向上する。

１００ 石英管
１１０ 石英管の端部
１１１ 圧入部
１１２ 石英管の先端
１１３ テーパ面
１２０ 溝
１２１ 溝の底面
１２２ 溝の側面
２００ 管継手
３００ 継手本体
３０１ 継手本体の第１部分
３０２ 継手本体の第２部分
３１０ 外筒部
３１１ 雄ねじ
３１２ 外筒部の基端部
３１３ 外筒部の先端部
３１４ 外筒部の開口端
３１５ 外筒部の内周面
３１６ 外筒部の先端部の内周面
３２０ 内筒部
３２１ 内筒部の基端部
３２２ 内筒部の先端部
３２３ 内筒部の外周面
３２４ スロープ
３３０ 環状溝
３３１ 環状溝の底
３３２ 環状溝の入口
４００ フェルール
４１０ 狭端部
４１１ 狭端部の外周面
４１２ 狭端部の先端
４１３ 狭端部の内周面
４２０ 中間部
４２１ 中間部の外周面
４３０ 広端部
４３１ 広端部の円環面
５００ ストッパー
５０１ ストッパーの内周面
５０２、５０３ ストッパーの円環面
５０１ ストッパーの内周面
５０４ 切れ目
５０５ リビングヒンジ
６００ ユニオンナット
６０１ 雌ねじ
６０２ リブ
６０３ ユニオンナットの管壁
６０４ リブの円環面
６０５ ユニオンナットの先端

Claims (3)

1. 端部に隣接する部分の外周面に周方向の溝を含む石英管と、
   前記石英管の端部に接続される樹脂製の管継手と
   を備えた石英管継手構造であって、
   前記管継手が、
   外周面に雄ねじを含み、内周側に前記石英管の端部を収容する外筒部と、前記外筒部に囲まれ、外周面が前記外筒部の内周面と環状溝を形成している内筒部とを有する継手本体と、
   前記石英管の端部と前記石英管の溝との間で前記石英管を囲む環状部材であって、前記石英管の外周面と前記外筒部の内周面との隙間を塞ぐフェルールと、
   前記石英管の溝と同じ場所で前記石英管を囲む環状部材であって、前記フェルールと前記石英管の溝の内面とに接触するストッパーと、
   内周面に前記外筒部の雄ねじと結合する雌ねじを含む筒状部材であって、内周側に、前記石英管、前記フェルール、および前記ストッパーを収容し、前記雄ねじと前記雌ねじとの結合に伴う軸力を前記ストッパーに対して加えるユニオンナットと
   を備え、
   前記ストッパーが前記軸力により、前記フェルールを前記石英管の外周面と前記外筒部の内周面とに押し付けると共に、前記石英管の先端を前記環状溝へ圧入する
   ことを特徴とする石英管継手構造。
2. 前記外筒部の内周面または前記内筒部の外周面が、
   前記環状溝の入口から底へ向かって広がっており、前記環状溝の入口に近い場所ほど前記環状溝の幅が広いように軸方向に対して傾斜しているスロープ
   を含む、請求項１に記載の石英管継手構造。
3. 前記石英管の外周面または内周面が、
   前記石英管の先端から遠い場所ほど前記石英管の外径が広いように、または前記石英管の内径が狭いように軸方向に対して傾斜している部分であって、前記軸力によって前記スロープに押し付けられるテーパ面
   を含む、請求項２に記載の石英管継手構造。

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