JP5055222B2 - 樹脂管継手 - Google Patents

Description

本発明は、流体移送路としてのチューブを拡径（フレア）させて接続させる構造の樹脂管継手に係り、詳しくは、半導体製造や医療・医薬品製造、食品加工、化学工業等の各種技術分野の製造工程で取り扱われる高純度液や超純水の配管にも好適であって、ポンプ、バルブ、フィルタ等の流体機器や流体移送路であるチューブの接続手段として用いられる樹脂管継手に関するものである。

この種の樹脂管継手としては、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５に嵌め込むかする。それから、予めチューブに嵌装されているユニオンナット６を継手本体に螺合させ、締込み操作して継手本体４の軸心方向に強制移動させることにより、チューブ１の拡径付け根部分２ａをエッヂ部６ａで軸心方向に強く押圧し、チューブ１とインナ筒部５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樹脂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５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ユニオンナット止めする３部品構造の管継手に比べて、継手本体とユニオンナット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樹脂管継手では、チューブ端を拡径させて強固に嵌合させ、かつ、拡径根元部分をユニオンナットで締付けているが、その締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抜こうとする力には比較的弱いという傾向があった。チューブが引抜き移動されること自体が問題であるが、それによってエッヂ部の押圧によるシールポイントもずれてしまい、シール性に悪影響が生じる問題もある。特に、１００℃以上の高温流体を扱うべく樹脂管継手がフッ素樹脂等の大きな膨張係数を有する樹脂材料で形成されている場合には、それら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、チューブ拡径部とユニオンナットとの間に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抜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抜に対しても強い樹脂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で開示される樹脂管継手では、予めチューブ拡径部に周溝を形成する前処理が必要になるとともに、部品点数が増えて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、継手本体とユニオンナットとの２点で成る樹脂管継手を、その新たな問題を招くことなく引抜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、継手本体とユニオンナットとの２点で成る経済的なものとしながら、耐引抜性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる樹脂管継手を提供する点にある。

請求項１に係る発明は、樹脂管継手において、合成樹脂製チューブ３の端部を拡径して外嵌装着可能なインナ筒部４と、前記インナ筒部４の内奥側に前記チューブ３の強制的な入り込みを許容する径方向の間隙ｍを有して被さるカバー部６と、雄ねじ部５とを備える合成樹脂製の継手本体１、及び、
前記雄ねじ部５に螺合可能な雌ねじ部８と、前記チューブ３の前記インナ筒部４に外嵌される拡径部３Ａにおける拡径変化領域９の小径側部分に作用可能なシール用押圧部１０と、前記拡径変化領域９の大径側部分に作用可能な抜止め用押圧部１１と、を備える合成樹脂製のユニオンナット２を有し、
前記インナ筒部４に前記チューブ３が外嵌装着されることで前記径方向の間隙ｍに前記チューブ３端部が密嵌合又は圧入されて前記拡径部３Ａが形成される状態における前記雌ねじ部８を前記雄ねじ部５に螺合させての前記ユニオンナット２の前記継手本体１の軸心Ｐ方向への螺進により、前記拡径変化領域９の大径側部分が前記抜止め用押圧部１１で前記軸心Ｐ方向に押圧され、かつ、前記拡径変化領域９の小径側部分が前記シール用押圧部１０で前記軸心Ｐ方向に押圧されるように構成され、
前記カバー部６が周方向に連続するカバー筒部６であって、前記径方向の間隙ｍが、前記カバー筒部６の内周面６Ａと前記インナ筒部４の外周面４ｂとで囲まれて成る周溝ｍとして形成され、
前記径方向の間隙ｍの径方向寸法が、前記軸心Ｐ方向で内奥側に行くほど小となる奥窄まりテーパ間隙に形成され、前記拡径部３Ａは前記周溝ｍに圧入状態で挿入されており、
前記拡径変化領域９の大径側部分における前記インナ筒部４の外周面４ｂの径よりも大径であり、かつ、前記カバー筒部６の内周面６Ａよりは小さい値となる部分が前記抜止め用押圧部１１で前記軸心Ｐ方向に押圧されるように構成されている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に記載の樹脂管継手において、前記雄ねじ部５が、前記カバー部６の外周部にも形成されていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の樹脂管継手において、前記継手本体１及び前記ユニオンナット２が共にフッ素樹脂から成ることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、詳しくは実施形態の項にて説明するが、インナ筒部の先端箇所でシール部が形成されることになり、インナ筒部と拡径部との間に流体が入り込むことなくチューブと継手本体とが良好にシールされるようになる。そして、インナ筒部に外嵌されている拡径ストレート部が直胴筒部分の外周面とカバー部とで径方向に挟まれ、膨張変形できないようにホールドされるので、拡径部が軸心方向でインナ筒部から抜け出る方向の移動が有効に規制される機能が生じる。その結果、継手本体とユニオンナットとの２点で成る経済的なものとしながら、耐引抜性と良好なシール性との両立を図ることが可能となる樹脂管継手を提供することができる。

請求項１の発明によれば、抜止め用押圧部が拡径変化領域の大径側部分、即ち拡径ストレート部を直に軸心方向に押圧する抜止め手段として機能するので、拡径部がインナ筒部から抜け出る方向への移動防止作用が強化され、耐引抜力がより一層向上する樹脂管継手を提供することができる。

請求項１の発明によれば、拡径部の先端部分が内外周面で囲まれ、チューブの径方向への移動及び膨らみ変形のおそれがなくよりしっかりとホールドされるので、抜止め用押圧部分との共働による抜け止め機能が強化され、耐引抜力がより一層向上する利点がある。

請求項１の発明によれば、拡径部の厚みにばらつきがあってもインナ筒部とカバー部とで拡径部をしっかりと挟持することができ、拡径部を径外側に膨らまないようにしっかりと保持して、抜止め用押圧部との共働による抜止め機能が如何なく発揮され、チューブの継手本体に対する耐引抜力がより向上する樹脂管継手が提供できている。

請求項２の発明によれば、チューブのインナ筒部への差込部、即ち拡径部と雄ねじ部とが軸心方向で重なる状態にすることができるので、ユニオンナットと継手本体との螺合連結構造としながら、軸心方向長さのコンパクト化が可能となる利点を持つ樹脂管継手を提供することができる。

請求項３の発明によれば、継手本体もユニオンナットも耐薬品性及び耐熱性に優れた特性を有するフッ素系樹脂で形成されているので、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易くなることがなく、良好なシール性や耐引抜力が維持できるようになる。尚、フッ素系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。

以下に、本発明による樹脂管継手の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は実施例１による樹脂管継手の断面図、図２は図１の樹脂管継手の要部の拡大断面図、図３は実施例２による樹脂管継手の要部を示す拡大断面図である。尚、本明細書における「内奥側」とは、そこで言う基準となる部位（又は部分）から軸心Ｐ方向で奥となる側という定義であり、対象物（例：継手本体１）における軸心Ｐ方向での中央位置が必ずしも最奥になるという意ではない。

〔実施例１〕
実施例１による樹脂管継手Ａは、図１，図２に示すように、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等に代表される合成樹脂の一例）製のチューブ３をポンプ、バルブ等の流体機器や、異径又は同径のチューブに連通接続するものであり、フッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等に代表される合成樹脂の一例）製の継手本体１とフッ素樹脂（ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等に代表される合成樹脂の一例）製ユニオンナット２との２部品で構成されている。尚、各図はユニオンナット２を所定量締め込んだ組付状態を示している。

継手本体１は、図１，図２に示すように、チューブ３の端部を拡径して外嵌装着可能な一端のインナ筒部４と、４インナ筒部の内奥側部分の外周側にチューブ３の強制的な入り込みを許容すべく軸心Ｐ方向に延びる周溝（「径方向の間隙」の一例）ｍを有して被さるカバー筒部（カバー部の一例）６と、雄ねじ部５と、他端のテーパ雄ねじ部（図示省略）と、軸心Ｐを持つ円柱空間状の流体経路７とを備える筒状部材に形成されている。インナ筒部４は、チューブ３を徐々に拡径させる先端先窄まり筒部４Ａと、先端先窄まり筒部４Ａの大径側に続いて形成される直胴筒部分４Ｂとを有するストレート形のものとして構成されている。

周溝ｍは、その径内側の周面である外周面は直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂであり、その径外側の周面である外周面はカバー筒部６の内周面６Ａである。内周面６Ａは、外周面４ｂと共に軸心Ｐに平行な内奥側の直内周面６ａと、先拡がり状で開口側のテーパ内周面６ｂとで形成されている。周溝ｍにおける直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂと直内周面６ａとで囲まれる部分の径方向間隔は、拡径部３Ａ（後述の拡径ストレート部１２）を強く押し込んでの圧入となるように、拡径部３Ａの厚みと同じか若干小さい寸法に設定されている。また、周溝ｍの奥側周面２１から軸心Ｐ方向に所定長さ離れた箇所に継手フランジ１Ａが位置しており、継手フランジ１Ａの略根元部位からカバー筒部６の端部の外周面に亘って雄ねじ部５が形成されている。

インナ筒部４の先端面は、径方向で内側ほど内奥側（軸心Ｐ方向で奥側）に寄る逆テーパの角度が施される、即ち、先端ほど大径となるカット面１６が形成されており、チューブ３の内周面が拡径部（フレア部）に向けて拡がり変位することに因る液溜り周部１７の形状を内周側拡がり形状として、その流体が液溜り周部１７に停滞し難くしてある。尚、カット面１６は、その最大径が自然状態のチューブ３の内径と外径の略中間値となるように形成されているが、それにはこだわらない。また、テーパ内周面６ｂは、チューブ３の周溝ｍへの円滑な入り込みを行わせるためのガイド面として機能可能である。

ユニオンナット２は、図１，図２に示すように、雄ねじ部５に螺合可能な雌ねじ部８と、チューブ３のインナ筒部４に外嵌される拡径部３Ａにおける拡径変化領域９の小径側端部分（「小径側部分」の一例）に作用可能なシール用周エッヂ（シール用押圧部の一例）１０と、拡径変化領域９の大径側端部分（「大径側部分」の一例）に作用可能な抜止め用周エッヂ（抜止め用押圧部の一例）１１と、カバー筒部６の先端外周面６Ｂに嵌合するナット内周面１３と、シール用周エッヂ１０に続いてチューブ３を軸心Ｐ方向の所定長さに亘って外囲するガイド筒部１４とを備えて形成されている。抜止め用周エッヂ１１は、拡径部３Ａにおける径一定の直胴筒部分４Ｂに外囲される拡径ストレート部１２の始端部に食い込むが如く当接作用して、チューブ３が軸心Ｐ方向で引き抜かれようとする力、即ち引抜力に強く抗する手段として機能する。

シール用周エッヂ１０は、その内径がチューブ３の外径に略等しく、その押圧面１０ａは軸心Ｐに直交する側周面とされている。抜止め用周エッヂ１１は、その内周面の径がインナ筒部４の最大径である直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂよりも大径であり、かつ、拡径部３Ａの肉厚を足した径（略直内周面６ａの径）よりは小さい値に設定されているが、そうでなく（例：外周面４ｂよりも小径）でも良い。抜止め用周エッヂ１１の押圧面１１ａも軸心Ｐに直交する側周面である。

次に、チューブ３の端部をインナ筒部４に外嵌挿入するには、熱源を用いて暖めて膨張変形し易いようにしてから押し込むか、或いは拡径器（図示省略）を用いて予めチューブ端を拡径させておいてからインナ筒部４に押し込むかして、図１に示すように、チューブ端３ｔがカバー筒部６の端壁１５を通り越して内奥に位置する周溝ｍに圧入状態で挿入されるまで強く差し込む。インナ筒部４に外嵌装着される拡径部３Ａは、図１，図２に示すように、先端先窄まり筒部４Ａの外周面４ａに外嵌される拡径変化領域９と、直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂに外嵌される拡径ストレート部１２とで成る。

しかして、図１，図２に示すように、インナ筒部４にチューブ３が外嵌装着された状態における雌ねじ部８を雄ねじ部５に螺合させてのユニオンナット２の締込みによる継手本体１の軸心Ｐ方向への螺進により、拡径変化領域９の大径側端部分におけるインナ筒部４の径よりも大径となる部分が抜止め用周エッヂ１１で軸心Ｐ方向に押圧され、かつ、拡径変化領域９の小径側端部分がシール用周エッヂ１０で軸心Ｐ方向に押圧されるように構成されている。尚、チューブ３の流体移送路３Ｗの径と流体経路７の径とは、円滑な流体の流れとすべく互いに同径に設定されているが、互いに異なっていても良い。

この場合、前述したように、拡径部３Ａの直胴筒部分４Ｂに外嵌される部分は圧入状態で周溝ｍに差し込まれている。また、実施例１においては、チューブ３の拡径変化領域９が先端先窄まり筒部４Ａに被さる部分として形成されている。拡径変化領域９は、徐々に拡がるテーパ管の状態であり、シール用周エッヂ１０と抜止め用周エッヂ１１とは軸心Ｐ方向で互いに離れた位置関係にあるが、先端先窄まり筒部４Ａの外周面４ａの軸心Ｐに対する角度が急になればなる程、シール用周エッヂ１０と抜止め用周エッヂ１１との軸心Ｐ方向の距離は接近する。また、シール用周エッヂ１０とインナ筒部４の先端とは軸心Ｐ方向で少し離れている（図２等参照）が、前記外周面４ａの角度が急になればその離間距離は拡大され、緩くなればその離間距離は縮小される。

さて、図１，図２に示すように、樹脂管継手Ａの所定の組付け状態においては、シール用周エッヂ１０はチューブ３の拡径変化領域９の小径側端部分を軸心Ｐ方向に押圧するので、拡径変化領域９の外周面４ａの小径側端と、その箇所に接するチューブ３の内周面とが強く圧接されてシール部Ｓが形成される。このインナ筒部４の先端箇所でのシール部Ｓにより、インナ筒部４と拡径部３Ａと間に洗浄液、薬液等の流体が入り込むことなくチューブ３と継手本体１とが良好にシールされている。

そして、インナ筒部４に圧入的に外嵌されている拡径部３Ａの拡径ストレート部１２が周溝ｍにも圧入されていて、径方向への移動及び膨らみ変形のおそれがなくしっかりとホールドされており、かつ、抜止め用周エッヂ１１が拡径ストレート部１２の始端部位に食い込むように軸心Ｐ方向でも押え込む方向に押圧している。従って、拡径部３Ａが軸心Ｐ方向でインナ筒部４から抜け出る方向の移動が強固に規制される抜止め手段Ｎが構成されており、それによって優れた耐引抜力が実現されている。その結果、継手本体１とユニオンナット２とから成るフレア型の樹脂管継手Ａを、チューブがインナ筒部に装着されている状態でのナット操作によって簡単に組付けできて組付性に優れるとともに、シール部Ｓによる優れたシール性と抜止め手段Ｎによる優れた耐引抜力との両立も図れる改善されたものとして実現できている。

〔実施例２〕
実施例２による樹脂管継手Ａは、図３に示すように、カバー部６が、軸心方向視で円弧状の小割カバーアーム１８の複数個が周方向に並べられて成る構造（図１，２で示すカバー筒部６が周方向に複数箇所のスリットで分割されたような構造）のものに構成され、かつ、径方向の間隙ｍの径方向寸法が、軸心Ｐ方向で内奥側に行くほど小となる奥窄まりテーパ間隙に形成されているものであり、それ以外は実施例１の樹脂管継手Ａと同じである。

一例としてのカバー部６は、図３に示すように、周方向にスリット１９を介して隣合う小割カバーアーム１９の複数個で成る先端カバー部分２０と、周方向に連続する根元カバー筒部分２２とで成っている。径方向の間隙ｍは、直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂと先端カバー部分２０とでは挟まれる複数の円弧状空間２３と、直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂと根元カバー筒部分２２とで囲まれる内奥周溝２４とで成っている。この場合、実施例１に言う「先端外周面６Ｂ」は、先端部分外周面６Ｂとなる。

図３に示すように、径方向の間隙ｍの内側面６Ａは、小割カバーアーム１８の内円弧周面１８ａと、根元カバー筒部分２２の内周面２２ａとで成り、その内側面６Ａが径方向の間隙ｍとしての軸心Ｐ方向で内奥側に行く程小径となる傾斜面に形成されている。従って、直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂは軸心Ｐと平行な周面であるが、径方向の間隙ｍとしての径方向寸法は、軸心Ｐ方向で内奥側に行くほど小となる奥窄まりテーパ間隙となっている。尚、カバー部６が実施例1の場合のようにカバー筒部６であって周溝ｍを持つ構造の場合において、その周溝ｍの径方向寸法が、軸心Ｐ方向で内奥側に行くほど小となるテーパ周溝に形成される、という構成を採ることも可能である。

このように、周溝等の径方向の間隙ｍが、その径方向寸法が軸心Ｐ方向で内奥側に行くほど小となる奥窄まりテーパ間隙に形成されていると、拡径部３Ａの厚みにばらつきがあってもインナ筒部４とカバー部６とで拡径ストレート部１２をしっかりと挟持する状態を実現させることができる。その結果、拡径ストレート部１２を径外側に膨らまないようにしっかりと保持（ホールド）して、抜止め用周エッヂ１１との共働による抜止め機能が如何なく発揮され、チューブ３の継手本体１に対する耐引抜力をより向上させることが可能となる樹脂管継手Ａが提供できている。

〔別実施例〕
シール用押圧部１０や抜止め用押圧部１１は、周方向で複数に分割された間欠周状のエッヂや、断面形状で角部の角度が８０度や１００度等、図２等に示される９０度（直角）以外の角度でも良い。径方向の間隙ｍは、直胴筒部分４Ｂの外周面４ｂがその軸心Ｐ方向で内奥側ほど大径となる傾斜周面とすることにより、径方向の間隙ｍの径方向寸法が、軸心Ｐ方向で内奥側に行くほど小となる奥窄まりテーパ間隙に形成されても良い。

合成樹脂としては、フッ素樹脂のほか、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰ（ポリプロピレン）等種々のものが可能である。また、フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＴＦＥ等種々のものが可能である。

実施例１による樹脂管継手の構造を示す断面図 図１の要部を示す拡大断面図 実施例２による樹脂管継手の要部を示す拡大断面図

１ 継手本体
２ ユニオンナット
３ チューブ
３Ａ 拡径部
４ インナ筒部
４ｂ 外周面
５ 雄ねじ部
６ カバー部、カバー筒部
８ 雌ねじ部
９ 拡径変化領域
１０ シール用押圧部
１１ 抜止め用押圧部
Ｐ 軸心
ｍ 径方向の間隙、周溝

Claims (3)

1. 合成樹脂製チューブの端部を拡径して外嵌装着可能なインナ筒部と、前記インナ筒部の内奥側に前記チューブの強制的な入り込みを許容する径方向の間隙を有して被さるカバー部と、雄ねじ部とを備える合成樹脂製の継手本体、及び、
   前記雄ねじ部に螺合可能な雌ねじ部と、前記チューブの前記インナ筒部に外嵌される拡径部における拡径変化領域の小径側部分に作用可能なシール用押圧部と、前記拡径変化領域の大径側部分に作用可能な抜止め用押圧部と、を備える合成樹脂製のユニオンナットを有し、
   前記インナ筒部に前記チューブが外嵌装着されることで前記径方向の間隙に前記チューブ端部が密嵌合又は圧入されて前記拡径部が形成される状態における前記雌ねじ部を前記雄ねじ部に螺合させての前記ユニオンナットの前記継手本体の軸心方向への螺進により、前記拡径変化領域の大径側部分が前記抜止め用押圧部で前記軸心方向に押圧され、かつ、前記拡径変化領域の小径側部分が前記シール用押圧部で前記軸心方向に押圧されるように構成され、
   前記カバー部が周方向に連続するカバー筒部であって、前記径方向の間隙が、前記カバー筒部の内周面と前記インナ筒部の外周面とで囲まれて成る周溝として形成され、
   前記径方向の間隙の径方向寸法が、前記軸心方向で内奥側に行くほど小となる奥窄まりテーパ間隙に形成され、前記拡径部は前記周溝に圧入状態で挿入されており、
   前記拡径変化領域の大径側部分における前記インナ筒部の外周面の径よりも大径であり、かつ、前記カバー筒部の内周面よりは小さい値となる部分が前記抜止め用押圧部で前記軸心方向に押圧されるように構成されている樹脂管継手。
2. 前記雄ねじ部が、前記カバー部の外周部にも形成されている請求項１に記載の樹脂管継手。
3. 前記継手本体及び前記ユニオンナットが共にフッ素樹脂から成る請求項１又は２に記載の樹脂管継手。

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