JP4625856B2 - 管継手 - Google Patents

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、前記チューブ接続端部３２が該チューブ接続端部３２よりさらに軸方向に突出して前記チューブ１０の接続端部が拡径した状態で外嵌するインナ筒部３６を設け、該インナ筒部３６が該インナ筒部３６の先端部内外面にテーパー部３７，３８を設け、前記ナット部材５０が該ナット部材５０のねじ孔の奥側にねじ軸に垂直な端壁５２を設けるとともに、該端壁５２に前記チューブ１０を端壁５２側からねじ孔内に挿入するチューブ挿入孔５３を設け、前記端壁５２が前記インナ筒部３６の内径より大径の内径と前記インナ筒部３６の外径より小径の外径を有して該端壁５２を部分的に後退させる環状の溝部５４を設け、該溝部５４により前記端壁５２に付けられる内外二つの段差部のうち、内側の段差部で該段差部を前記溝部５４の奥側に向かって漸次縮径するテーパー部５５を形成するとともに、外側の段差部でエッジ部５６を形成した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、前記継手本体３０と前記ナット部材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の螺進によって該ナット部材５０の端壁５２に設けた溝部５４で付けられた２つの段差部が、チューブ１０の非拡径部より拡径部にかかる該チューブ１０の段差部１４を継手本体３０のチューブ接続端部３２に設けたインナ筒部３６の先端部に押し付け、端壁５２の内側の段差部で形成したテーパー部５５とインナ筒部３６の先端部内周に設けたテーパー部３７の間でチューブ１０の段差部１４を該チューブ１０の抜き方向に折り返し、端壁５２の内側の段差部で形成したテーパー部５５がチューブ１０の折り返し部１４ａに該チューブ１０の挿入方向で係合するから、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、端壁５４の外側の段差部で形成したエッジ部５６とインナ筒部３６の先端部外周に設けたテーパー部３８の間でチューブ１０の段差部１４を折り返し部１４ａを経て折り戻し、端壁５２の外側の段差部で形成したエッジ部５６がチューブ１０の折り戻し部１４ｂをインナ筒部３６の先端部外周に設けたテーパー部３８に強く押し付けるから、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２０，２１を提供することができる。

請求項２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。

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、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の接続端部には、図４に示すように、予め、チューブ１０の非拡径部１１に連なる垂直段差部１２及び該垂直段差部１２に連なるテーパー段差部１３を有する段差部１４を経て、拡径した状態で継手本体５０の後述するインナ筒部３６に外嵌する直筒状の拡径部１５を設けている。

拡径部１５は、チューブ１０の接続端部を、例えばチューブ拡径器を用いて常温下或いは加熱しながら段階的に拡径変形させることで設けることができる。

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、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雄ねじ部３２の先端部より該第１雄ねじ部３２と同軸上でさらに軸方向に突出し、該第１雄ねじ部３２の内径と同じ内径、該第１雄ねじ部３２の外径より小径な外径を有し、チューブ１０の拡径部１５が外嵌する円筒状のインナ筒部３６を設けている。

該インナ筒部３６には、該インナ筒部３６の先端部内面側の角部を略４５度の角度で斜めに落とすような第１テーパー部３７を設けるとともに、該インナ筒部３６の先端部外面側の角部を略３０度の角度で斜めに落とすような第２テーパー部３８を設けている。

本実施形態では、第１テーパー部３７と第２テーパー部３８の間に、インナ筒部３６における軸線ＣＬに垂直な平面内にある先端面を残したものである平坦部３９を設けているが、平坦部３９を設けることなく第１テーパー部３７と第２テーパー部３８を直接繋いでもよい。この場合、第１テーパー部３７と第２テーパー部３８の交点は角張らせてもよいし、多少の丸みを付けてもよい。要するに、インナ筒部３６の先端部の片側断面形状を第１テーパー部３７と第２テーパー部３８で先細りの台形状や三角形状にしている。

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ーねじである。

なお、第１テーパー部３７は、継手本体３０が形成する流体移送路３４における第１雄ネジ部３２側の開口縁、つまりインナ筒部３６の先端面と内周面との角部を面取りし、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機能を有する。

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、ナット部５１を第１雄ねじ部３２に螺合したとき、ナット部材５０のねじ軸、つまり軸線ＣＬに垂直な平面内にあり、インナ筒部３６の先端の平坦面３９と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なチューブ挿入孔５３とを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。

軸線ＣＬに垂直な平面内にあり、ねじ孔の奥壁を形成する端壁５２は、該端壁５２を部分的に後退させる、該端壁と同芯な円環状の溝部５４を設けている。該溝部５４は、チューブ１０の管壁の厚みと略同等かそれ以上の溝深を有するとともに、インナ筒部３６の主内径（継手本体２０が形成する流体移送路３４の直径）より大径、かつ、端壁５２の主内径（チューブ挿入孔５３の直径≒チューブ１０の非拡径部１１の外径）より所定寸法だけ大径、かつ、平坦部３９の内径より小径の内径、及び、インナ筒部３６の主外径（第２テーパー部３８以降のインナ筒部３６の外径）より小径、かつ、平坦部３９の外径より大径の外径を有しており、インナ筒部３６の第１テーパー部３７に対向する領域内と第２テーパー部３８に対向する領域内それぞれに一つずつ段差を付けるものである。

そして、溝部５４により端壁５２に付けられた同芯な内外二つの段差部のうち、内側の段差部で該段差部を溝部５４の奥側に向かって漸次縮径する第３テーパー部５５を形成するとともに、外側の段差部で鋭角のエッジ部５６を形成している。

また、第３テーパー部５５とチューブ挿入孔５３の間に、端壁５２より突出しないくさび状の片側断面形状を有する円形の押し輪部５７を形成している。第３テーパー部５５は第１テーパー部３７と平行に形成することが好ましい。

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の接続端部を拡径加工する前に、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の接続端部を拡径加工して非拡径部１１より段差部１４を経て拡径された拡径部１５を設ける。そして、チューブ１０の接続端部における最先端にある直筒状の拡径部１５を継手本体３０の第１雄ねじ部３２に設けたインナ筒部３６に外嵌した状態で、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、チューブ１０の非拡径部１１より拡径部１５にかかる該チューブ１０の段差部１４がインナ筒部３６とナット部材５０の端壁５２との間に配置される。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がインナ筒部３６に漸次接近し、端壁５２の押し輪部５７の尖端がチューブ１０の非拡径部１１より段差部１４の垂直段差部１２にかかる屈曲部に突き合い接触し、段差部１４を押し、遂には垂直段差部１２をインナ筒部３６に平坦面３９で突き合い接触させる。

この状態で、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、チューブ１０の非拡径部１１より段差部１４の垂直段差部１２にかかる屈曲部が押し輪部５７の尖端でさらに押され、インナ筒部３６の先端部内周に設けた第１テーパー部３７の内側に押し込まれる。該押し輪部５７の直ぐ外周の端壁５２はそこに設けた溝部５４で後退しているため、チューブ１０の垂直段差部１２は第１テーパー部３７に沿って折り返された状態で、該第１テーパー部３７と、端壁５２に設けた溝部５４で付けられた２つの段差部のうち、内側の段差部で形成した第３テーパー部５５との間で強く挟持されるとともに、チューブ１０の非拡径部１１より折り返し部（折り返し前は段差部１４の基部側である垂直段差部１２）１４ａにかかる屈曲部に該チューブ１０の挿入方向で係合するから、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。

また、端壁５２に設けた溝部５４で付けられた２つの段差部のうち、外側の段差部で形成したエッジ部５６は、チューブ１０の段差部１４における垂直段差部１２の外側部或いはそれに連なるテーパー段差部１３をインナ筒部３６の先端部外周に設けた第２テーパー部３８に押し付ける。これにより、チューブ１０の段差部１４は折り返し部１４ａを経てインナ筒部３６の第２テーパー部３８に沿って折り戻され、エッジ部５６でチューブ１０の折り戻し部（折り戻し前は段差部１４の先端側である垂直段差部１２の外側部或いはテーパー段差部１３）１４ｂを第２テーパー部３８に強く押し付けるから、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。

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で説明したが、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、管継手２０を用いてチューブ１０を接続対象に接続するにあたり、チューブ１０の接続端部に、予め、非拡径部１１より垂直段差部１２とテーパー段差部１３を経て拡径された拡径部１５を設けたが、チューブ１０の管壁の厚みによっては、例えば非拡径部１１よりテーパー段差部１３のみを経て拡径された拡径部１５を設けるだけでも、図１〜図３に示す状態でチューブ１０の接続端部を継手本体３０の第１雄ネジ部３２に接続することができる。従って、チューブの接続端部における初期形状は、チューブ１０の材質や管壁の厚み及び施工性を考慮して適宜設定されるものであり、接続後のチューブ１０の接続端部形状（折り返し部１４ａ及び折り戻し部１４ｂと拡径部１５）と同じ形状を与える必要はない。

また、本実施の形態では、シール用のエッジ部５６を一つしか設けていないが、図５に示すように、複数設けることもできる。

図５は本発明の他の実施の形態に係る管継手の要部拡大断面図である。図５に示す管継手２１は、ナット部材５０の端壁５２に設けた溝部５４で付けられた２つの段差部のうち、外側の段差部で形成したエッジ部５６の周囲に、該エッジ部５６と同様にチューブ１０の折り戻し部１４ｂを第２テーパー部３８に強く押し付ける、該エッジ部５６と同芯な他のエッジ部５６ａを設けた点が、図１に示した管継手２０と異なるだけであり、その他の構造は同じである。本実施形態では、チューブ１０の折り戻し部１４ｂを鋸刃状の多段エッジ（多重エッジ）で第２テーパー部３８に強く押し付けるから、チューブ１０の耐引き抜き性能及びシール性能は図１に示した管継手２０に比べさらに高くなる。

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。 本発明の他の実施の形態に係る管継手の要部拡大断面図である。

符号の説明

１０ チューブ
１４ 段差部
１４ａ 折り返し部
１４ｂ 折り戻し部
１５ 拡径部
２０ 管継手
３０ 継手本体
３２ 第１雄ネジ部（チューブ接続端部）
３６ インナ筒部
３７ 第１テーパー部
３８ 第２テーパー部
５０ ナット部材
５１ ナット部
５２ 端壁
５４ 溝部
５５ 第３テーパー部
５６ エッジ部
５６ａ エッジ部
５７ 押し輪部

Claims (2)

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、前記チューブ接続端部が該チューブ接続端部よりさらに軸方向に突出して前記チューブの接続端部が拡径した状態で外嵌するインナ筒部を設け、該インナ筒部が該インナ筒部の先端部内外面にテーパー部を設け、前記ナット部材が該ナット部材のねじ孔の奥側にねじ軸に垂直な端壁を設けるとともに、該端壁に前記チューブを端壁側からねじ孔内に挿入するチューブ挿入孔を設け、前記端壁が前記インナ筒部の内径より大径の内径と前記インナ筒部の外径より小径の外径を有して該端壁を部分的に後退させる環状の溝部を設け、該溝部により前記端壁に付けられる内外二つの段差部のうち、内側の段差部で該段差部を前記溝部の奥側に向かって漸次縮径するテーパー部を形成するとともに、外側の段差部でエッジ部を形成したことを特徴とする管継手。
2. 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に記載の管継手。

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