JP3571073B2

JP3571073B2 - フィルタ装着用配管継手

Info

Publication number: JP3571073B2
Application number: JP03424694A
Authority: JP
Inventors: 重遠磨墨
Original assignee: マイクロリス・コーポレイション
Priority date: 1994-02-08
Filing date: 1994-02-08
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2019-09-29
Also published as: JPH07213823A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、流体流路にフィルタを装着するための配管継手に関する。更に詳述すると、本発明は、流路においてこの中を流れる流体に同伴される固体粒子を捕捉して固体粒子がもたらす下流における種々のトラブルを回避するためのフィルタを流路特に流路接続部などに装着する配管継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ＩＣやＬＳＩなどを製造する半導体工業分野などでは、流体中の固体粒子に起因する装置や機器・計器類のトラブル発生を未然に防止するため、固体粒子を排除した流体を使用することが頻繁に要請され、流体中の固体粒子を流路内で捕捉して排除するフィルタを装着することが考えられている。この場合、新規に設備を据付ける時などには流路そのものあるいは各種バルブ、レギュレータ、流量計などの測定器類などの上流にフィルタを組み込むことは容易であるが、既存の流路系統に対しこれを大幅に変更することなく簡単にフィルタを装着することは必ずしも容易でない。
【０００３】
このような既存の流路系統に対してフィルタを装着する技術としては、従来、図３に示すような、流路接続部に気密性を保持するために介在されるガスケット１０１を利用して継手の配管間隔を変えずに流路内にフィルタ１０２を装着する技術が提案されている。このフィルタ装着用配管継手は、ユニオン流路継手部において継手の気密性を保持するために突き合わせられた２つの配管１０３，１０４の間に介在されるガスケット１０１に、流路径より僅かに細い円筒型のフィルタ１０２を溶接し、継手で接続される２つの配管１０３，１０４の間隔を変えずに、即ち既存の流路系統にも組み込めるようにしたものである。尚、図中の符号１０５はユニオンナット、１０６はユニオンの一部を成すフランジである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガスケット１０１へのフィルタ１０２の溶接は、ガスケット１０１とフィルタ１０２の接合箇所から固体粒子を伴う流体の漏洩が起こるのを避けるためにガスケット１０１の全周に亙って施されることから却って溶接の過程でガスケット１０１の表面が平滑性を失ったりガスケット１０１の変形をもたらして、ガスケット１０１と配管１０３，１０４との間で流体の漏洩を引き起こす虞がある。即ち、供給流体が継手外部へ漏洩したり、あるいは逆に継手外部から流路内部へ雰囲気ガスが混入するなどのトラブルが発生し易くなる。このことは流体の種類によっては重大な事故の原因ともなり得ると考えられる。勿論、溶接によるガスケット１０１の粗面や歪を熱処理や研磨加工ないしその他の加工等で取り去ることも考えられるが、容易ではなくその工程管理も面倒である。しかも、加工の際に発生する塵埃などがフィルタ１０２の内外に付着することなどによって却って流路内流体を汚染しかねない。
【０００５】
本発明は流体の漏洩を招くことなく流体中の固体粒子を容易かつ確実に除去するフィルタ装着用配管継手を提供することを目的とする。また、本発明はガスケットの信頼性を損なうことなく容易にフィルタが取り付けられるフィルタ装着配管継手の提供を目的とする。また、本発明は既存の流路系統に対しても適用可能な、即ち継手部分の配管の間隔を変えることなくフィルタが取り付けられるフィルタ装着配管継手の提供を目的とする。更に、本発明は、装着の際にあまり複雑な加工を要せずかつ本来の濾過目的が十二分に達成されるフィルタ装着用配管継手の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明のフィルタ装着用配管継手は、内周面に径方向に凹んだ嵌合凹部を有する配管と、フィルタを一端に装着すると共に他端に径方向に突出し外力を加えられたときに塑性変形して前記配管の嵌合凹部に密着嵌合する嵌合凸部を有するスリーブとから構成されている。
【０００７】
また、本発明のフィルタ装着用配管継手のスリーブの嵌合凸部は、軸方向に外力が付与されたときに嵌合凸部の先端を嵌合凹部側へ塑性変形させる分力を発生させるくびれ部を内径側に有し、前記くびれ部を軸方向に押圧することによって配管の嵌合凹部に嵌合凸部を密着嵌合させるようにしている。
【０００８】
【作用】
したがって、配管の内周面の嵌合凹部に径方向に突出するスリーブの嵌合凸部を配置してから嵌合凸部を径方向外側へ突出させるように塑性変形させれば、嵌合凹部と嵌合凸部とが密着嵌合して配管にスリーブが固定されフィルタを流路内に保持できる。例えば、既存の流路系統に対しフィルタを装着しようとする場合、フィルタの装着を必要としている箇所の上流側の流路接続部を分解して配管の内周面に嵌合凹部を形成し、そこにフィルタを備えたスリーブを挿入して嵌合凸部を径方向外側に突出するように塑性変形させることによってスリーブと配管とを密着嵌合させる。その後、フィルタを装着した配管と他の配管とをガスケットの介在下にあるいはガスケットを介在させずに突き合わせて接続することによって、流路内へフィルタが組み込まれる。
【０００９】
また、請求項２の発明の場合、配管内にフィルタを備えるスリーブを挿入してから金属棒などでくびれ部を軸方向に押圧するだけで嵌合凸部の径方向外側への塑性変形を実施できる。
【００１０】
このように構成されたとき、流路内の流体は全量が目的に応じて選択された孔径を有するフィルタ内に導入され、所定の径以上を有する固体粒子が濾別されて清浄な流体として下流へ流れる。この間、配管とスリーブとの間では嵌合凹部と嵌合凸部とが密着嵌合しているため固体粒子の通過を阻止し、かつガスケットを介在させる場合にも変形などを起こさずに気密性を保持できる。したがって、流路内外の流体の混合を避けつつ流体中の固体粒子を所定の径以下のものに制限できる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の構成を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１及び図２に本発明のフィルタ装着用配管継手をユニオン継手に適用した一実施例を示す。このフィルタ装着用配管継手は、２つの配管３，４をガスケット１を介在させて突き合わせるユニオン継手９を利用したもので、一方の配管４の内周面に径方向に凹んだ嵌合凹部２０を形成し、そこにフィルタ２を一端に装着したスリーブ１０を挿入して配管４の内周面に固定するようにしている。ここで、符号５はユニオンナット、７はユニオンナット５を係止するためのフランジ、８はガスケット１との密着度を上げるために設けられた突起であり、配管４のねじ１６に配管３のユニオンナット５を螺合させることによってガスケット１を介在させて突き合わせられた２つの配管３，４を接合するように設けられている。
【００１３】
フィルタ２を支持するスリーブ１０には、フィルタ２を固定したのとは反対側の端部に径方向に突出し外力を加えられたときに塑性変形して配管４の嵌合凹部２０に密着嵌合する嵌合凸部１２が形成されている。嵌合凸部１２は配管４の内径以上の大きな径を有し、配管４の内周面に設けられた流路径・内径より大なる嵌合凹部２０に嵌合されるように構成されている。嵌合凸部１２は、軸方向に外力Ｆが付与されたときに嵌合凸部１２の先端を嵌合凹部２０側へ塑性変形させる分力を発生させるくびれ部１１を内径側に有し、くびれ部１１を軸方向に押圧することによって配管４の嵌合凹部２０に嵌合凸部１２を密着嵌合させるように設けられている。本実施例の場合、くびれ部１１は、スリーブ１０の円筒部１５からフランジ状に径方向に突出する嵌合凸部１２の背面側の根元部分がほぼＶ字形にカットされて形成されている。くびれ部１１は応力の集中を防ぐため鋭角な部分を形成しないように配慮されている。したがって、Ｖ字形といっても、底部の角が丸みを持たせて形成されている。また、くびれ部１１は図示のＶ字形カットによって形成されるものに限定されず、Ｕ字形カットやその他の類似する形状で軸方向の外力Ｆが付加されたときに配管４の内壁に向けて働く分力を発生させる構造の全てを含むものとする。
【００１４】
この構造を採るときには、流路軸方向から外力Ｆをくびれ部１１の段部１３に加えるだけで、径方向外側へ向けて作用する分力が発生してスリーブ１０の嵌合凸部１２を配管４の内周壁面側へ向けて突出させるように塑性変形させ、嵌合凹部２０に嵌合凸部１２を密着嵌合させ得る。
【００１５】
一方、配管４の内周面に形成される嵌合凹部２０は、本実施例の場合、奥行き側へ向かうほど徐々に深くなる一定勾配の斜面によって形成されている。この場合、流体の流れ方向に向かってのみ嵌合凹部２０とその周辺の内周面との間に段差が生じるため、スリーブ１０の嵌合凸部１２は流体の流れ方向には係止されて抜けないが、反対側には嵌合凸部１２を窄める斜面として機能するため容易にスリーブを離脱させてフィルタ２の交換を可能とする。また、嵌合凹部２０は、図示のテーパ状のものに特に限定されず、軸断面形状が矩形状やその他の形状であっても良い。
【００１６】
また、スリーブ１０の嵌合凸部１２の外周面は軸方向に同一半径となるように設けられても良いが、配管４側の嵌合凹部２０と同様に嵌合凹部２０と同じ勾配かやや緩やかな勾配を設けるようにしても良い。この場合、密着嵌合を面ないしは線接触により達成し得る。また、嵌合凸部１２の先端が図示するナイフエッジのような鋭角に形成されている場合には配管４の嵌合凹部２０に食い込み易く特に密着嵌合が容易となる。
【００１７】
なお、外力Ｆの付与はくびれ部１１の段部１３部分に適切な剛体を介してプレスその他の手段で静的に材質に応じた変位を確認しながらなされるのが好ましいが、フィルタ２とスリーブ１０の接合部および各部材の強度が十分な場合には衝撃を加えて塑性変形させても良い。
【００１８】
ここで、フィルタ２は配管４の内径よりも僅かに小径の円筒形状に形成されているが、それに特に限定されるものではなく、円盤形状の他、流路内に装着可能な大きさのあらゆる形態のものの使用が可能である。また、フィルタ２の材質も特に限定されるものではなく、流体の性状及び耐蝕性などの適用条件を考慮してフィルタ材として好適な各種金属、合金、プラスチック、セラミックス、織布、不織布、紙、あるいはこれらの組み合わせ等から適宜選択される。そして、用途に応じた平均孔径、例えば０．０１μｍ程度から５０μｍ程度の範囲で製作されて使用される。このフィルタ２は、スリーブ１０の一端に溶接、溶着、螺合並びにその他の液密・気密を保持し得る結合方法で取り付けられ、その結合部分から固体粒子がリークするのを避けるように構成されている。本実施例の場合、スリーブ１０の円筒部１５に段差のある受座１４が形成され、この受座１４部分にフィルタ２を嵌合させてから溶接することによって一体化されている。スリーブ１０の材質は特に限定されるものではないが金属でかつ後述する外力により塑性変形するものの使用が好ましく、流体の性状に応じて各種の金属例えば銅、アルミニウム、ニッケル、鉛、錫、ステンレススチール等から選定することが好ましい。
【００１９】
以上のように構成されたフィルタ装着用配管継手によれば、次のようにして容易にフィルタ２を既存の流路系統に対しても適用できる。
【００２０】
フィルタ２の装着に当たっては配管４の端部に図示したように嵌合凹部２０を加工することが必要である。そこで、ユニオン継手９のユニオンナット５を外してから配管４を取り外し、例えば旋盤などで嵌合凹部２０を加工する。そして、スリーブ１０に円筒状フィルタ２を溶接したエレメントを挿入して、スリーブ１０のくびれ部１１の段部１３を金属棒のような剛体を介してプレスし、くびれ部１１よりも外側の嵌合凸部１２を径方向外側へ突き出させるように塑性変形させる。これによって配管４の内周面に形成された嵌合凹部２０にスリーブ１０側の嵌合凸部１２が密着嵌合して配管４にフィルタ２を支持させる。その後、ガスケット１を介在させて配管３，４を突き合わせ、ユニオンナット５を締め付けて配管３，４を接合することによってフィルタ２の装着を完了する。
【００２１】
＜実施例１＞
図１及び図２に示すフィルタ装着用配管継手において、流路内径を４．８ｍｍとし、それより小さい外径４．０ｍｍ、内径２．８ｍｍ、長さ２５．０ｍｍで平均直径５μｍの粒子の焼結体からなるステンレススティール（ＳＵＳ３１６Ｌ）製フィルタ２をスリーブ１０に溶接して嵌合凹部２０を有する流路・配管４内に挿入し、嵌合凸部１２の塑性変形によって密着嵌合させた。なお、フィルタ２の端部はＳＵＳ３１６Ｌ製フィルタキャップ６の溶接によって塞がれている。
【００２２】
かかるフィルタ装着用配管継手構造に粒子径０．０１μｍ〜５．０μｍの微細粒子を含有する窒素ガスを毎分２８．０ｌの速度で６０秒間通過させ、フィルタ出口の微粉を回収することによってフィルタ２の装着効果を確認した。その結果、０．５μｍ以下の粒子は２０％、０．５μｍ〜１μｍの粒子は１０％、２μｍ以上の粒子は実質０％回収された。即ち、２μｍ以上の粒子はほぼ全て（１００％）、０．５μｍ〜１μｍの粒子は９０％、０．５μｍ以下の粒子は８０％がフィルタで捕捉された。この結果は完全なシール状態で流路にフィルタを装着して同様な捕集、回収操作をした結果と何等変わりなく、本発明のフィルタ装着用配管継手は気密性の上でなんら問題の無いことが判った。また、ニッケル製ガスケット１を介して接続している２つの配管３，４の間隔はフィルタの装着前後で変化せず、図３の従来の構造のものと同様に一定に保持されているだけでなくガスケット１には加工の必要がいっさい無いために流路の気密性に関する信頼性は本実施を適用する前後で変わりはなかった。
【００２３】
尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、嵌合凸部１２のくびれ部１１は、図示のものに特に限定されず、内側を斜面にして拡径し易い肉薄部を形成し、それを楔状治具の圧入によって径方向外側へ塑性変形させることによって嵌合凸部１２を嵌合凹部２０に密着嵌合させるようにしても良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のフィルタ装着用配管継手は、流路系内に固体粒子を除去するためのフィルタを設置するに当たり継手の液密・気密を保つガスケットとは無関係にフィルタを配管へ直接取り付けるようにしているので、ガスケットの変形などに起因する液密・気密性の不確かさを避けることができるだけでなく、ガスケットを必要としない継手にあっても容易に適用できる。即ち、フィルタは、外力でもって塑性変形する嵌合凸部を流路の嵌合凹部に密着嵌合させることによって固着されるスリーブに支持させるようにしているので、ガスケットを使用する場合でも使用しない場合でも装着することができ、かつ濾過性能も確実に保証される。しかも、本発明は、配管の内周面に直接スリーブを介してフィルタを取り付けるので、流路系統の長さや継手の配管の間隔などを変更させることがなく、既存の流路系統に対しても容易にフィルタを装着することができる。また、取り付け方法からも明らかなように、ガスケットとフィルタの組み合わせが溶接の関係で限定されていた従来の構造に比較し、本発明によればフィルタとスリーブの組み合わせは制限を受けず種々の材質の組み合わせと溶接その他の接合方法を採用できる。更に、取り付け方法も簡単で継手の液密・気密性は損なわれないので少なくとも従来の方法に比べて流路系の外への流体の漏洩あるいは外からの流体への混入は容易に避けられ、危険な各種の流体の取扱いなどには特に好適な手段を与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルタ装着用配管継手の一実施例を示す軸平面に沿う断面図である。
【図２】図１のフィルタを備えるスリーブの嵌合凸部と配管の嵌合凹部との嵌合関係を拡大して示す断面図である。
【図３】従来のフィルタ装着用配管継手の一例を示す軸平面に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ガスケット
３配管・継手流路
２フィルタ
１０スリーブ
１１くびれ部
１２嵌合凸部
２０嵌合凹部

Claims

内周面に径方向に凹んだ嵌合凹部を有する配管と、フィルタを一端に装着すると共に他端に径方向に突出して前記配管の嵌合凹部に密着嵌合する嵌合凸部を有するスリーブとからなり、前記嵌合凸部は、軸方向に外力が付与されたときに嵌合凸部の先端を前記嵌合凹部側へ塑性変形させる分力を発生させるくびれ部を内径側に有し、前記くびれ部を軸方向に押圧することによって配管の嵌合凹部に嵌合凸部を密着嵌合させることを特徴とするフィルタ装着用配管継手。