JP4914374B2 - フェラル連結型加圧嵌合ナット - Google Patents

Description

本発明は化学分析用に設計されたシステムにおいて用いられる加圧嵌合器具に関する。

分析システムには漏れ止めシールとなる嵌合器具を備えることが必要である。また分析システムには、サンプル組成物に対して不活性であり、乱流や混合を生ずることなく流路を与え、該システムへの付加容積が最小限で済む嵌合器具を備えることが望ましい。

付加容積の観点からもっとも好ましい嵌合設計においては、死容積あるいは流し出されない容積を残さないように、嵌合い器具中を通る管端部が互いに直接接合され、あるいは管端部へ管系の内腔に適合する内腔が備えられる。このような嵌合は「ゼロデッドボリューム接続部品」と呼ばれる。分析試験装置の死容積によってガスカラムを含めた試験機器の有効性が減じられるため、分析試験装置内にこのような死容積が生じないよう防止されなければならない。

使用される管系には、銅、ステンレススチール、あるいはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ素添加エチレンプロピレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシエチレン）及びナイロン等のポリマーを基材とする材料を用いることができる。

前記ゼロデッドボリューム接続部品の最も一般的な形式の一つとして加圧嵌合がある。ゼロデッドボリューム接続部品器具は、雌型嵌合細部をもつ嵌合体、管系、前記管系へ締め付けなしに重ねられたフェラル、及び同じく前記管系へ重ねられた雄型ナットから構成される。操作に際しては、管系端部が前記嵌合体の内腔と接し前記嵌合部の底部に正しく位置するように管系が嵌合体中へ配置され、次いで前記フェラルが前記嵌合体の嵌合壁と噛み合うまで管系に沿って滑り込まされ、ナットが適正位置に保持され、及びフェラルを嵌合部の嵌合壁に対して押し付けるようにナットがねじ方式で噛み合わされ、それによって管系がフェラルによって加圧され、管系が前記嵌合体の前記内腔に対して押しつけられる。

このようなシステムにおける基本的問題は、部品、すなわち嵌合器具、フェラル、管系及びナットの数である。さらに、これら部品が典型的に指先だけで摘める程小さいことも問題である。従来技術から予測でき、また公知であるように、管系端部が変形されていないため、管系へのナット及びフェラルの定置後で、かつ嵌合体中へのフェラルの挿入前に、フェラルを管系からスライドさせて離すことが可能である。多くの製造者により、特にナットをフェラルの端部へ一体に成形することにより部品数を減らす試みがなされてきた。化学分析に使用される装置は、フェラルやナットを含めて、該装置が試験の対象となるサンプルやサンプルを運ぶキャリヤーと反応することによりサンプルが汚染され不正確な結果を生じないように、不活性材料で作製されることが望ましい場合がある。ナットとして機能する十分な強度をもつ不活性材料の選択は、入手可能な材料の数を制限することになる。さらに、成形されたフェラルが嵌合体の嵌合部と接触する時に、該成形フェラルと嵌合体間に捩り応力が、ナットが嵌合体のねじやまと噛み合う時にナットによって加えられる応力に対抗する摩擦力として生ずる。このような捩り応力によって装置が弱くなり、あるいは壊れる可能性がある。さらなる問題として、このようなフェラル・ナット組立体を用いることにより、管系に歪みが生ずる可能性がある。成形されたナット・フェラル組立体が回転することに応じて、管系端部には回転応力が加わる。このような応力によって管系がその対向端部に対して捩れ、あるいは成形ナット・フェラル組立体の回転中に管系端部に変形が生ずる可能性がある。

従来技術によるナット・フェラル組立体には、嵌合体からこの組立体を取り外す際にさらに起こり得る問題がある。これらの組立に際し、取付けの際に応力が加えられる結果、嵌合体からのフェラルの取り外しが困難となり、その結果としてフェラルが猶取り付けられたままでナットが外される可能性がある。フェラルの大きさゆえに、前記取付け応力を考慮すれば嵌合部からの取外しは困難であると考えられる。

従って、本発明は、実際の使用時、緩める必要がある部品の数を減らし、材料の利用が制限されることを回避し、成形ナット−フェラル組立体に生ずる捩れの問題を軽減し、及び取外しに際して起こり得る困難を低減することができるナット・フェラル組立体を提供することを特徴とする。

本発明は、取扱いを要する部品数を減じ、ナット材料がフェラル材料と同材料である必要性を排除し、流れの制限あるいはフェラルの回転に付随した管系の変形が起こる可能性を減じ、及び取外したいときにその細部からフェラルを容易に取り外すことができるナット・フェラル組立体に関する。

本発明の前記特徴、利点及び目的、及び以下において明らかとされる他の目的がどのように達成され、かつ詳しく理解されるように上記要約された本発明について本願明細書の一部を成す図面に示された実施態様を参照しながらより詳細に説明する。但し、添付図面は本発明の典型的な好ましい実施態様を示しているだけであり、本発明によって他の同等に有効な実施態様を構成することが可能であるから、これら図面が本発明の範囲を限定するものと解釈されてはならないことに注意すべきである。

図１は従来技術に従ったナット・フェラル組立体を示した図である。管系５０はまずナット軸通路４１を通ってナット４０中を通過し、次いでフェラル軸通路３１を通ってフェラル３０中を通過し、管系端部５１まで達している。組み立てられた管系端部５１がゼロデッドボリューム接続部品細部内腔底部２６に接すると、管系５０及び管系内腔５２はゼロデッドボリューム接続部品細部内腔２３と一直線に並ぶ。次いでナット４０が管系５０に沿ってスライドされる。次いでナット４０の雄型ねじやま４２がゼロデッドボリューム接続部細部２１の雌型ねじやま２５と噛み合わされ、それによってフェラル第二端部３３においてフェラル３０がナット第一端部４３によって押し付けられる。フェラル３０がゼロデッドボリューム接続部品部フェラル座部２４に接するように、フェラル３０は楔形状に作製される。典型例として、フェラル第一端部３２におけるフェラル３０の傾斜面には軸中心線から１３°の角度（あるいは２６°）が用いられる。また典型例として、ゼロデッドボリューム接続部品細部座部２４を形成するためには、嵌合部２１には軸中心線から２０°の角度（あるいは４０°）が用いられる。また他の実施例として、フェラル３０は円錐台形状であってもよい。ナット４０からフェラル３０へ応力が加えられると、フェラルの楔状端部が雌型嵌合部中へ運ばれ、そこでフェラル第一端部３２がゼロデッドボリューム接続部品部座部２４へ接触することにより内向きに環状の応力が生ずる。ナット４０によってフェラル３０へ応力が加えられる結果として管系５０が保持されるように、フェラル第一端部３２は管系の楔体が衝突したときに管系の周囲において圧迫される。

本発明においては、図２に示すように、フェラル３００はナット４００と自由回転可能に連結される。好ましい実施態様において、フェラル３００及びナット４００は不活性材料から作製されるが、所望される場合には非不活性材料を用いて作製することも可能である。図３に示すように、従来技術と同じく、フェラル３００にはフェラル第一端部３２０及びフェラル第二端部３３０が設けられる。従来技術と同様に、ナット４００からフェラル３００へ応力が加えられると、フェラル３００はゼロデッドボリューム接続部品細部２１（図示せず）中へ運ばれ、管系５０がゼロデッドボリューム接続部品細部内腔底部２６（図示せず）と接合状態で保持される。また従来技術と異なり、フェラル３００はナット４００と連結されているので、フェラル３００を独立に扱い、あるいはフェラル軸通路３１０を管系５０と一直線に並べようと試みる必要もない。

図３に示すように、フェラル３００にはフェラル軸通路３１０、フェラル第一端部３２０、フェラル第二端部３３０、フェラル第二端部襟部３４０、フェラル第二端部首部３５０、及びフェラル負荷受け肩部３６０が設けられる。

フェラル３００とナット４００間の連結及び自由回転を得るためには、フェラル第二端部襟部３４０、フェラル第二端部首部３５０、ナット襟部ソケット４４０、及びナット首部内腔４５０の大きさを適切に保つことが重要である。図３から理解されるように、フェラル第二端部襟部３４０がナット襟部ソケット４４０と噛み合った時にプレススルー嵌合が得られるように、フェラル第二端部襟部３４０、すなわちフェラル第二端部襟部径３８０はナット首部内腔４５０、すなわちナット首部径４５１よりも十分大きく作製される。ナット襟部ソケット４４０、すなわちナット襟部径４９１はフェラル第二端部襟部３４０、すなわちフェラル第二端部襟部径３８０よりも十分大きく作製されているため、フェラル第二端部襟部３４０とナット襟部ソケット４４０が噛み合った時、フェラル３００及びナット４００は自由に回転可能である。また、フェラル第二端部首部３５０、すなわちフェラル第二端部径３７０はナット首部内腔４５０、すなわちナット首部径４５１よりも十分小さく作製されているため、フェラル襟部３４０とナット襟部ソケット４４０が噛み合った時、フェラル３００及びナット４００は自由に回転可能である。同様に、ナット襟部ソケットの幅４９２はフェラル第二襟部の幅３４２よりも十分大きく作製されているため、フェラル第二端部襟部３４０とナット襟部ソケット４４０が噛み合った時、フェラル３００及びナット４００は独立して自由に回転可能である。

また、ナット４００がフェラル３００に対し有効に圧迫力を加えられるように、フェラル３００及びナット４００を適切な大きさとすることも重要である。また別の実施態様においては、フェラル３００には、負荷のナット負荷受け面４９０からフェラル３００への移動を可能とするフェラル負荷受け肩部３６０が設けられる。作動時には、まずフェラル第一端部３２０がゼロデッドボリューム接続部品部座部２４（図示せず）中へ押しつけられた時、該端部によって管系楔状衝撃部５３０において管系５０（図示せず）が締め付けられ、フェラル３００によってナット４００が支えられる。

フェラル３００とナット４００の連結及び回転により、ゼロデッドボリューム接続部品２０からのフェラル３００の取り外しが容易になる点において有利である。取り外しに際し、ナット４００の雄型ねじやま４２０はゼロデッドボリューム接続部品部２１の雌型ねじやま２５から回転させることによって取り外され、ナット４００がゼロデッドボリューム接続部品２０から取り出される。ナット４００が取り外されると同時に、ナット襟肩部４６０がフェラル襟肩部３９０と噛み合い、ゼロデッドボリューム接続部品２０からフェラル３００が引き出される。かかる方式により、フェラル３００はゼロデッドボリューム接続部品２０から何ら困難なく取り外される。

本発明の好ましい実施態様を上記に示し、説明したが、本発明がこの実施態様に限定されないことは理解されるところであろう。上記実施態様へ種々変更を加えることが可能なことは当業者には自明であろう。

細部、管系、ナット、及びフェラルとの加圧嵌合状態の典型例を示す側面図である。 本発明のカッタウェイ側面図である。 組立前における本発明のカッタウェイ側面図である。

Claims (5)

1. ゼロデッドボリューム接続部品にゼロデッドボリューム接続部品細部が設けられ、
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部には管系を受け容れるようにサイズ化されたゼロデッドボリューム接続部品細部内腔が設けられ、
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部内腔はゼロデッドボリューム接続部品細部内腔底部で終わり、
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部にはゼロデッドボリューム接続部品細部フェラル座部が設けられ、及び
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部中に雌型ねじやまが形成された、クロマトグラフィー用ゼロデッドボリューム接続部品への管系の連結装置であって、
   フェラルがナットと自由回転式に連結し、
   前記フェラル中にはフェラル軸通路が形成され、
   前記フェラル軸通路はその中へ前記管系を通せるサイズに形成され、
   前記フェラルにフェラル第一端部とフェラル第二端部が設けられ、
   前記フェラルは前記フェラル第一端部近接部において楔状に形状化され、
   前記フェラルは前記フェラル第一端部近接部において放射状に加圧可能であり、
   前記フェラルは前記フェラル第一端部へ同心状に近接するように加圧に際して前記管系周囲を締め付けるようなサイズに形成され、
   前記フェラル第二端部にはフェラル首径をもつフェラル第二端部首部が設けられ、
   前記フェラル第二端部にはフェラル第二端部襟径をもつフェラル第二端部襟部が設けられ、
   前記フェラル第二端部襟径は前記フェラル第二端部首径よりも大きく、
   前記ナット中にはそれを貫通するナット軸通路が設けられ、
   前記ナット軸通路は前記管系をその中へ通すことができるようにサイズ化され、
   前記ナットには雄型ねじやまが形成され、
   前記ナットの雄型ねじやまは前記ゼロデッドボリューム接続部品細部の雌型ねじやまと噛み合うようにサイズ化され、
   前記ナットにナット第一端部とナット第二端部が設けられ、
   前記ナット第一端部にはナット襟部ソケットが設けられ、
   前記ナット襟部ソケットは前記フェラル第二端部襟部を支障なく受け容れるようにサイズ化され、
   前記ナット第一端部には前記ナット襟部ソケットに近接してナット第一端部襟部内腔が設けられ、
   前記ナット第一端部襟部内腔は前記フェラル第二端部首部を支障なく受け容れるようにサイズ化され、及び
   前記ナット第一端部首部内腔は、締り嵌めによって前記フェラル第二端部襟部を通せるようにサイズ化されていることを特徴とする前記装置。
2. 前記フェラルが化学的に不活性な材料から成ることを特徴とする請求項１項記載の装置。
3. 前記ナットが化学的に不活性な材料から成ることを特徴とする請求項２項記載の装置。
4. 前記装置に、さらに前記ナット第一端部に設けられたナット負荷受け面、及び前記フェラル第二端部に近接する前記フェラル第二端部首部の端部に配置されるフェラル負荷受け肩部が含まれることを特徴とする請求項２項記載の装置。
5. ゼロデッドボリューム接続部品にゼロデッドボリューム接続部品細部が設けられ、
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部には管系を受け容れるようにサイズ化されたゼロデッドボリューム接続部品細部内腔が設けられ、
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部内腔はゼロデッドボリューム接続部品細部内腔底部で終わり、
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部にはゼロデッドボリューム接続部品細部フェラル座部が設けられ、及び
   前記ゼロデッドボリューム接続部品細部中に雌型ねじやまが形成された、クロマトグラフィー用ゼロデッドボリューム接続部品への管系の連結装置であって、
   フェラルがナットと自由回転式に連結され、
   前記フェラル中にはフェラル軸通路が形成され、
   前記フェラル軸通路はその中へ前記管系を通せるサイズに形成され、
   前記フェラルにフェラル第一端部とフェラル第二端部が設けられ、
   前記フェラルは前記フェラル第一端部近接部において楔状に形状化され、
   前記フェラルは前記フェラル第一端部近接部において放射状に加圧可能であり、
   前記フェラルは前記フェラル第一端部へ同心状に近接するように加圧に際して前記管系周囲を締め付けるようなサイズに形成され、
   前記フェラル第二端部にはフェラル第二端部首部が設けられ、
   前記フェラル第二端部にはフェラル第二端部襟部が設けられ、
   前記ナット中にはそれを貫通するナット軸通路が設けられ、
   前記ナット軸通路は前記管系をその中へ通すことができるようにサイズ化され、
   前記ナットには雄型ねじやまが形成され、
   前記ナットの雄型ねじやまは前記ゼロデッドボリューム接続部品細部の雌型ねじやまと噛み合うようにサイズ化され、
   前記ナットにナット第一端部とナット第二端部が設けられ、
   前記ナット第一端部にはナット襟部ソケットと、前記ナット襟部ソケットに近接するナット第一端部襟部内腔が設けられ、
   前記ナット第一端部内腔は、締り嵌めによって前記フェラル第二端部襟部を通すことができるようにサイズ化されていることを特徴とする前記装置。