JP5767592B2 - 樹脂製ヘルール継手 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂製ヘルール継手に関する。

食品や医薬品の製造工程の配管は清浄であることが不可欠である。したがって、配管は継目なく製造するか、容易に分解洗浄できるように、ＩＤＦ（International Dairy Federation）規格に定められたヘルール継手により接続する。

配管は、金属製が一般的であるが、ボトリングに用いる飲料移送用の配管のように衛生環境適合性・耐腐食性が求められる場合には、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）などの樹脂製の配管が好まれる。

従来の樹脂製配管のヘルール部（ヘルール継手）を図２に示す（ただし、下半分は省略されている。以下の図においても同様）。従来の樹脂製へルール継手１５０は、配管４の末端５と接液部７とを含む樹脂製ヘルールフランジ１５と、ヘルールフランジ１５の外面に接する、ヘルールフランジ１５を補強するための金属製のバックアップフランジ２５とを備える。ヘルールフランジ１５はバックアップフランジ２５と接する側でテーパー状の表面を有し、バックアップフランジ２５はヘルールフランジ１５と接する側およびその反対側でテーパー状の表面を有する。ヘルールフランジ１５とバックアップフランジ２５とはテーパー状の表面を介して当接している。すなわち、バックアップフランジ２５は、厚さがほぼ均一で、ヘルールフランジ１５の外面形状に沿った単純なテーパー形状を有する。

ヘルールフランジ１５は末端面でヘルールガスケット３と接し、へルールガスケット３のヘルールフランジ１５と接する表面は外周端近くで環状に凸状部（すなわち、周方向にリップ形状）を有し、ヘルールフランジ１５のヘルールガスケット３と接する表面は環状にヘルールガスケット３の凸状部と嵌合する凹状部（すなわち、周方向に溝形状）を有する。ヘルールフランジ１５とヘルールガスケット３とは環状に形成された凹凸状部（すなわち、周方向の溝−リップ形状）における嵌合を介して接することにより、樹脂製ヘルール継手１５０のシール性を高めている。ヘルールガスケット３を挟んだ２つのヘルールフランジ１５の外面に接する２つのバックアップフランジ２５の外面をクランプバンドで締め付けることにより、樹脂製ヘルール継手１５０のシール性が確保される。

ヘルール継手１５０は、配管本体とは溶着部６を介して接続される。ストッパー８は、バックアップフランジ２５を固定するための金属性のワンカットリングであり、バックアップフランジ２５のシール面の背面側の側面に沿って、ヘルールフランジ１５の外周面に設けられた溝に嵌合する。

従来の樹脂製ヘルール継手１５０を長期間使用すると、外面を拘束されたヘルールフランジ１５は、長期の締め付けによるクリープや配管４を通る液体の熱サイクルあるいは配管４に繰返し負荷される引張力、圧縮力により変形してシール性が損なわれ、配管４を通る液体がヘルール継手１５０から漏れるおそれがあった。

具体的には、図３に示すように、ヘルールフランジ１５は、長期間の使用の間に、樹脂内部の応力および熱収縮などにより配管末端５の接液部７で径方向中心側にΔｄ変形し、配管末端５の端面がθの角度でテーパー状に変形する。これに伴い、ヘルールガスケット３に接する外周端近くの凹状部で径方向中心側にΔＣ変形し、外周端で径方向中心側にΔＤ変形する。このため、Δｄおよびθによるヘルールガスケット３とヘルールフランジ１５との間で締付面圧が不足してシール性が低下し、ΔＣおよびΔＤによるヘルールガスケット３とヘルールフランジ１５との間で締付面圧が不足してシール性が低下する結果、配管４を通る液体がヘルール継手１５０から漏れるおそれがあった。

本発明は、長期間使用してもほとんど変形しない樹脂製ヘルール継手構造を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、ヘルールフランジとバックアップフランジとが接する表面に嵌合可能な環状の凹凸状部を設けることによって、樹脂製ヘルールフランジの変形を抑えることができることを見出し、本発明を完成させた。

本発明は樹脂製ヘルール継手構造を提供し、該継手構造は、ヘルールフランジと該ヘルールフランジの外面に接するバックアップフランジとを備え、該ヘルールフランジの該バックアップフランジと接する表面は環状に凸状部を有し、該バックアップフランジの該ヘルールフランジと接する表面は環状に凹状部を有し、該凸状部と該凹状部とは嵌合する。

１つの実施態様では、上記継手構造はさらに、上記ヘルールフランジの末端面に接するヘルールガスケットを備え、該へルールガスケットの該ヘルールフランジと接する表面は外周端近くで環状に凸状部を有し、該ヘルールフランジの該ヘルールガスケットと接する表面は環状に該ヘルールガスケットの該凸状部と嵌合する凹状部を有し、該ヘルールフランジの上記バックアップフランジに接する表面の環状の該凸状部は該ヘルールフランジの該ヘルールガスケットに接する表面の環状の該凹状部に沿った形状である。

１つの実施態様では、上記ヘルールフランジの材質は、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である。

１つの実施態様では、上記バックアップフランジの材質は、ステンレスである。

本発明によれば、長期間使用してもほとんど変形しない樹脂製ヘルール継手構造を提供することができる。

本発明の樹脂製ヘルール継手構造の一実施態様を示す縦断面図（ただし、下半分は省略）である。 従来の樹脂製ヘルール継手の実施態様を示す縦断面図（ただし、下半分は省略）である。 従来の樹脂製ヘルール継手の実施態様で生じる変形を示す縦断面図（ただし、下半分は省略）である。 本発明の樹脂製ヘルール継手構造の変形例を示す縦断面図である。 本発明の樹脂製ヘルール継手構造の変形例を示す縦断面図である。

本発明の樹脂製ヘルール継手構造の一実施態様を図１に示す。本発明の一実施態様の樹脂製へルール継手１００は、配管４の末端５と接液部７とを含む樹脂製ヘルールフランジ１０と、ヘルールフランジ１０の外面に接する、ヘルールフランジ１０を補強するためのバックアップフランジ２０とを備える。ヘルールフランジ１０のバックアップフランジ２０と接する表面は環状（同心円状）に凸状部（すなわち、周方向にリップ形状）を有し、バックアップフランジ２０のヘルールフランジ１０と接する表面は環状に凹状部（すなわち、周方向に溝形状）を有する。ヘルールフランジ１０のバックアップフランジ２０と接する表面の環状の凸状部とバックアップフランジ２０のヘルールフランジ１０と接する表面の環状の凹状部とは嵌合する。

本発明の樹脂製ヘルール継手１００はさらに、従来の樹脂製ヘルール継手１５０と同様に、ヘルールフランジ１０の末端面に接するヘルールガスケット３を備える。へルールガスケット３のヘルールフランジ１０と接する表面は外周端近くで環状に凸状部（すなわち、周方向にリップ形状）を有し、ヘルールフランジ１０のヘルールガスケット３と接する表面は環状にヘルールガスケット３の凸状部と嵌合する凹状部（すなわち、周方向に溝形状）を有する。ヘルールフランジ１０とヘルールガスケット３とは環状の凹凸状部（すなわち、周方向の溝−リップ形状）における嵌合を介して接することにより、樹脂製ヘルール継手１００のシール性を高めている。ヘルールガスケット３を挟んだ２つのヘルールフランジ１０の外面に接する２つのバックアップフランジ２０の外面をクランプバンドで締め付けることにより、樹脂製ヘルール継手１００のシールが確保される。

本発明の樹脂製ヘルール継手１００は、従来の樹脂製ヘルール継手１５０と同様に、配管本体とは溶着部６を介して接続される。ストッパー８は、バックアップフランジ２０を固定するために、バックアップフランジ２０のシール面の背面側の側面に沿って、ヘルールフランジ１０の外周面に設けられた溝に嵌合する。

ヘルールフランジ１０のバックアップフランジ２０と接する表面の環状の凸状部の形状は、凸状であって、対向するバックアップフランジ２０の表面の凹状部に嵌合可能である限り、特に限定されない。好ましくは管軸に沿う断面の形状が半円状である。同様に、バックアップフランジ２０のヘルールフランジ１０と接する表面の環状の凹状部の形状は、凹状であって、対向するヘルールフランジ１０の表面の凸状部に嵌合可能である限り、特に限定されない。好ましくは管軸に沿う断面の形状が半円状である。

ヘルールフランジ１０とバックアップフランジ２０とが接する表面に嵌合可能な環状の凹凸状部（すなわち、周方向の溝−リップ形状）を設けることによって、ヘルールフランジ１０は、長期間の使用においても、配管末端５の接液部７で径方向中心側に変形することが抑制され、配管末端５の端面がθの角度でテーパー状に変形することも抑制されるため、ヘルールガスケット３とヘルールフランジ１０との間のシール性を長期間にわたって維持できる結果、配管４を通る液体がヘルール継手１００から漏れることを効果的に防止することができる。

好ましくは、ヘルールフランジ１０のバックアップフランジ２０に接する表面の環状の凸状部（すなわち、周方向のリップ形状）はヘルールフランジ１０のヘルールガスケット３に接する表面の環状の凹状部（すなわち、周方向の溝形状）に沿った形状である。この場合、ヘルールフランジ１０は、管軸方向に厚さがほぼ均一になるため、長期の締め付けによるクリープや配管４を通る液体の熱サイクルあるいは配管４に繰返し負荷される引張力、圧縮力に対する耐性が増大するので、ヘルールフランジ１０が内方に変形してシール性が低下する結果、配管４を通る液体がヘルール継手１００から漏れることを効果的に防止することができる。

前述の実施形態においては、ヘルールフランジ１０のバックアップフランジ２０と接する側面の形状、およびバックアップフランジ２０のヘルールフランジ１０と接する側面の形状は、ヘルールフランジ１０のヘルールガスケット３と接する側面の凹溝形状に沿う湾曲形状とする場合について説明したが、例えば、凹溝形状に沿う傾斜形状（図４参照）または段形状（図５参照）であってもよい。

本発明のヘルールフランジの材質としては、特に限定されず、例えば、ＰＦＡ、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などのフッ素樹脂、あるいはシリコン、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ナイロンなどの汎用樹脂が挙げられる。食品や医薬品の製造工程に使用されるヘルール継手には、クリーン性や非粘着性が要求されることから、好ましくはフッ素樹脂である。より好ましくは、ＰＦＡである。

本発明のバックアップフランジの材質としては、ヘルールフランジよりも熱膨張率が低い限り、特に限定されない。例えば、金属、あるいはＰＥＥＫ、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン（ポリアセタール樹脂））、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）などの樹脂が挙げられる。金属としては、例えば、ステンレスが挙げられる。好ましくは、ステンレスである。

本発明によれば、長期間使用してもほとんど変形しない樹脂製ヘルール継手構造を提供することができる。本発明の樹脂製ヘルール継手構造は、増し締めやガスケットの交換などのメンテナンスの負担を大幅に低減することができる。

１０ 本発明のヘルールフランジ
１５ 従来のヘルールフランジ
２０ 本発明のバックアップフランジ
２５ 従来のバックアップフランジ
３ ヘルールガスケット
４ 配管
５ 配管末端
６ 溶着部
７ 接液部
８ ストッパー
１００ 本発明の樹脂製ヘルール継手
１５０ 従来の樹脂製ヘルール継手
θ 変形角度
ΔＣ 変形寸法
ΔＤ 変形寸法
Δｄ 変形寸法

Claims (4)

1. 樹脂製ヘルール継手構造であって、ヘルールフランジと該ヘルールフランジの外面に接するバックアップフランジとを備え、該ヘルールフランジの該バックアップフランジと接する表面が環状に凸状部を有し、該バックアップフランジの該ヘルールフランジと接する表面が環状に凹状部を有し、該凸状部と該凹状部とが嵌合する、継手構造。
2. さらに、前記ヘルールフランジの末端面に接するヘルールガスケットを備え、該へルールガスケットの該ヘルールフランジと接する表面が外周端近くで環状に凸状部を有し、該ヘルールフランジの該ヘルールガスケットと接する表面が環状に該ヘルールガスケットの該凸状部と嵌合する凹状部を有し、該ヘルールフランジの前記バックアップフランジに接する表面の環状の該凸状部が該ヘルールフランジの該ヘルールガスケットに接する表面の環状の該凹状部に沿った形状である、請求項１に記載の継手構造。
3. 前記ヘルールフランジの材質が、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である、請求項１または２に記載の継手構造。
4. 前記バックアップフランジの材質が、ステンレスである、請求項１から３のいずれかの項に記載の継手構造。

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