JPH11264489A - 流体移送用極細管の接続構造 - Google Patents
流体移送用極細管の接続構造Info
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Abstract
高温高圧または高圧流体移送用の内径1.5mm以下の
極細管の端末相互間を高気密に接続して高温高圧または
高圧流体が流通自在である様に接続する。このような極
細管の接続は従来殆ど不可能であるとされてきた。 【構成】 所定の長さのゴム状弾性体からなる厚肉チュ
ーブの両端から極細管を挿入し突き合わせ構造体を構成
した。この構造体を内容積制御の可能な受容体に挿入
し、内容積の縮小により高圧を加えて厚肉チューブを圧
縮し、全体を合体一体化せしめる接続構造とした。 [効果] 圧縮ゴム状弾性体と極細管の高圧圧着に依る
高気密性保持、受容体に依る耐圧性保持及び機械的強度
維持などの機能は極めて効果的に発揮された。組み立
て、開閉の容易な受容体の加圧構造は、接続作業を容易
ならしめ、不可能とされていた接続構造の構成を可能に
した。この様な構成は接続構造に高い信頼性をも付与す
るものであった。
Description
高圧流体移送用極細管の端末相互間の接続を容易ならし
める接続構造に関するもので、特に内径1.5mm以下
の高温高圧または高圧流体移送用極細管の端末相互間を
着脱自在且つ耐高圧、高気密に連結し、極細管相互間に
は高温高圧または高圧流体が流動自在であるように接続
することを可能にする接続構造に関する。
体移送用極細管相互間の高気密接続は従来極めて困難な
事とされており、熟練作業者の手作業による以外には不
可能であり、工業的には信頼性の高い適切な接続構造も
接続手段も無かった。特に移送される流体が温度180
℃、内圧50Kgf/cm2の如く高温高圧流体であ
り、細管の内径が1.5mm以下の如き極細管において
は、極細管の端末相互間を高気密に接続し相互間に高温
高圧流体が流動自在であるよう接続する接続構造の形成
は手作業の場合であっても不可能とされてきた。その問
題点は以下の如くであった。
手接続方式の問題点…従来細管の接続用継手としてはフ
レア継手、食い込み式継手、クイックカプラ等各種のも
のが実用化されている。然しそれらは何れも被接続細管
の最小内径2.5mmを限界としてそれより細いものは
未だ実用化には至っていない。それはそれ以下に内径の
細い継手構造は製作上の機械加工作業の困難さから信頼
性の高い継手の製作が極めて困難であり工業化が困難で
あることによるものであった。試作用または研究用とし
ては被接続細管の内径2mmの信頼性の高い継手も製作
は可能である。然しそれはコストを度外視した手作り製
品であり、工業的製品としての製作は不可能であった。
然し手作り製品であっても細管内径1.5mm以下の継
手の製作は製造技術的に全く製作不可能であった。然し
近来の機器の小型化、実装の精細化の進展は、外形3m
m以下、内径1.5mm以下の極細管の接続の必要性が
増加しつつある。上述のフレア継手、食い込み式継手、
クイックカプラ等の構造は極めて公知であるから図示に
依る説明は省略する。
問題点…亜鉛、マグネシューム、アルミニゥム、等の如
き軟質低強度金属の極細管の接続は更に困難を極める。
即ちこのような軟質低強度金属のフレア継手接続の例を
取ると、フレアの形成は極めて容易ではあるが継手とし
ての強度が脆弱で、特に内径2.5mm以下の如き場合
は僅かな外力で継ぎ手が変形し、接続の気密性が失わ
れ、実用的継手として適用出来なかった。特に本発明が
目的とする高温高圧または高圧流体の継ぎ手としては同
様の理由から全く適用の見込みが立たなかった。また、
食い込み式継手の場合、気密性保証部分である食い込み
部の食い込み性は極めて良好ではあるが、素材が軟質低
強度であることにより、僅かな外力で食い込み部が変形
し、食い込みがはずれ、気密性が失われ実用的継手とし
て適用出来なかった。この場合も本発明の目的とする高
温高圧または高圧流体用極細管の接続は、同じ理由から
適用が全く不可能であった。また他の接続構造としてク
イックカプラーを用いて接続することが考えられるが、
本発明が目的とする如き極細管用クイックカプラーは製
造技術的に製作が不可能であり実用不可能であった。ま
たこのカプラーと軟質低強度金属の極細管との高耐圧接
続、高気密接続も接続時の加圧力による極細管の変形、
耐加圧力の脆弱さ、高温による耐力の低下等に因る発生
圧着力の弱さ、などに因り不可能であった。
の問題点…上述のようであるから、従来は外形3mm以
下、内径1.5mm以下の極細管の接続には溶接接続以
外には適切な手段がなかった。然し溶接接続の場合であ
っても、溶接時の熔融金属による接続部の流体管路が閉
塞して流体の流通が不能になったり、熔融金属内の不純
物により発生する微小気泡、溶接条件の不適切等により
発生する微小なクラックや微小なピンホール等が溶接部
におけるリーク発生の原因となったり、信頼性低下の原
因となったりすることにより、作業歩留が極めて悪く大
きな問題点となっていた。特にアルミ細管の場合はアル
ミ熔融表面に空気または酸素含有ガスが接触する際に、
瞬時に細管表面に極めて強靭な、かつ極めて融点の高い
酸化皮膜が発生し、これが溶接の妨げとなり、通常の手
段では溶接は不可能であり、レーザ溶接、ティグ溶接等
の特殊な溶接手段を必要とし、これらの溶接には高度な
溶接技術を必要とするものであった。そのような高度の
溶接技術を用いてもアルミ極細管相互の溶接作業は、ア
ルミ素材の融点が約600℃と比較的低いにも拘らず、
その溶接作業温度は1000℃〜2000℃と極めて高
い温度を必要とすることに起因して、その作業には酸化
防止手段、フラックスの配合条件、加熱昇温速度、温度
保持時間、など微妙な制御を必要とする項目が多く、作
業条件の設定が極めて困難であり、その溶接歩留は30
〜40%に過ぎなかった。このような歩留では工業的な
実用接続は不可能であり、信頼性が高く歩留の高い接続
方法の実用化が強く望まれていた。また溶接の一種とし
てろう接接続があるがこれも溶接と同様に困難な問題点
が多く、更にろう接接続構造は接続信頼性が乏しく高温
高圧に耐える接続にはその適用が不可能であった。本発
明は上述の各種問題点を解決し、更に作業歩留を大幅に
改善する極細管の新規な接続構造を提供する。
解決する為の手段の基本的な考え方は以下の通りであ
る。(1)溶接接続構造は極めて高度な製造技術と熟練
技能を必要とすることに因りこれは避けることとした。
このような接続構造は実用化に成功したとしても、溶接
作業者が替わる毎に製品の信頼性が変り、品質の安定性
に欠ける問題点が発生する。(2)組立構造のクイック
カプラーの適用構造や食い込み継手の適用構造もこれを
避けることとした。これらの継手の製作には微細な機械
加工を必要とし、また精密な部品を必要とするものであ
る。これらの継手は現有技術では内径1.5mm以下の
極細管の接続用の物は製作困難であり、手作りで製作し
ても、耐圧性と高気密性と保持することが困難であり、
接続信頼性が極めて低いのでこの採用は不可能であっ
た。(3)問題点を解決する為の手段として、気密保持
機能部品と耐圧維持機能部品とを機能別に分離して別部
品とし、これにより各部品の構造を単純化せしめ、接続
構造全体の構造を簡易化せしめて、製作及び組立を容易
化せしめることにした。
問題点を解決する為の手段の基本的構成及びその第二実
施例の説明図である。図1は長さ方向の一部断面を示す
正面図、図2は図1のA−A断面図、図3はその組立手
順の説明図である。図は対をなす180℃以下、50K
gf/cm2以下の高温高圧または高圧流体1の移送用
の内径1.5mm以下の極細管2、3の端末相互間を高
気密に接続して、相互間に高温高圧流体1が流通自在で
あるように接続する極細管2、3の接続部の構造であっ
て、接続部は両極細管2、3の夫々の端末の突き合わせ
構造部、とその共通被覆である厚肉の耐熱性ゴム状弾性
体チューブ5、とそれらの全体を受容して加圧状態に保
持する内容積可変型の受容体6、との三構成要素からな
り、突き合わせ構造部は所定の長さの耐熱性ゴム状弾性
体チューブ5の両端から極細管2、3の端末を夫々に挿
入し、所定の位置にて相互に突き合わせまたは近接せし
められて構成されてあり、耐熱性ゴム状弾性体チューブ
5は受容器6の内容積縮小の高圧力により圧縮せしめら
れ、その内壁面は両極細管2、3の外表面に強力に圧着
せしめられ、さらに両極細管2、3の突合わせ部の極細
管2、3の先端間隙4には耐熱性ゴム状弾性体5の一部
が変形して圧入され且つこの圧入はチューブ5内に極細
流通孔が残置される程度に充填する圧入であり、これに
より接続構造体には流通する高温高圧または高圧流体1
及びその蒸気に対して完全な気密性が付与されるよう構
成されてある。 更にこの受容体6はその内容積縮小
により耐熱性ゴム状弾性体チューブ5を高圧にて圧縮変
形せしめその圧縮加圧状態を長年月に亙り保持する加圧
手段8を有する構造になっており、上述の三構成要素か
らなる接続構造の耐高圧、耐高温、高抗張力、高気密性
は受容体6の耐熱性、剛性及び靭性により保証されてい
ることを特徴としている。
一実施例であり、適用態様に対応して詳細構造としては
夫々各様に変化する。適用態様としては、機器キャビネ
ットの内壁を一例とする壁面上配管の接続、機器間を接
続する配管を一例とする懸架配管の接続、床上及び床下
配管の接続、車両自動車を例とする振動を伴う移動体内
配管の接続、その他多数の適用態様がある。それらの場
合は夫々に対応して、受容体6には基本構造に対して壁
面取り付け用ブラケット、懸架支持線との連結用釣り金
具、床面取り付け手段、振動吸収型取り付け手段等の各
種構造が付加される。適用時に大きな張力が掛かる場合
には極細管2、3の材質として高抗張力素材で形成され
たものが適用される場合もあり、適用時に大きな張力や
その他の外力が加わる恐れのない適用の場合は受容体
6、厚肉ゴム状弾性体チューブ5の何れをも薄肉化せし
めて、接続構造の軽量小型化を図る場合もある。
架型、可搬型に分類され夫々の型及び夫々の適用態様に
応じて受容体6の構成材料を選択して、軽量構造、重量
構造、堅牢構造等に構成される。一時固定型とは生産用
設備の配管において、接続と分割を繰り返す必要のある
極細管2、3の接続構造を意味する。一例として高圧流
体1を製品の容器内に注入したり、排出したり、封入量
を調整したりする設備がある。この場合は両極細管2、
3の一方を高圧流体の被封入側製品容器と一体となった
被注入側細管2とし、他の一方を高圧流体供給用細管3
とし、各製品毎に受容体6を開閉して被注入細管2を挿
抜着脱して実施するもので、受容体6の閉動作に依り雄
金型により突き合わせ構造部を雌金型中に圧入して短時
間保持し、この保持時間中に高圧流体を被封入側製品容
器中に注入し、または排出し、または調整したりするも
ので、注排作業完了の後に受容体6を開作動せしめ突き
合わせ構造部を抜去する。この様な作動を繰り返して多
数の製品容器中に高圧流体を注排出または調整する為の
接続構造がある。この場合は受容体6の加圧力開放時点
には高圧流体1の流通を阻止する所定の手段(図示は省
略)が併設される。
ゴムチューブ、シリコンゴムチューブ、ネオプレーンゴ
ムチューブなどに代表される耐熱性、高弾性、耐薬品性
に富む合成ゴムが望ましく、それらの中から高温高圧流
体1の成分に対して化学的に安定なものを選択して適用
する。何れも復元性に富む配合のものが望ましいが、一
時固定型の如く着脱開閉頻度の高い接続構造の場合は特
に復元性の高い性能を備えたゴム状弾性体チューブ5が
適用される。
管の接続構造の構成には次の如き作用がある。 (1)本発明に係る接続構造体は、極細管2、3端末の
突き合わせ構造部の細管端末の直列整列化機能、内容積
可変型受容体6の加圧保持機能及び機械的強度保証機
能、耐熱性のゴム状弾性体5の高気密性付与機能、等各
構成部品の機能の分離化は、夫々の部品を従来の各種の
細管接続用継手の構成部品にに比較して、極めて単純簡
易な部品とし且つ精密構造の不用な部品とすることを可
能ならしめた。これは接続部の製作を容易ならしめ、且
つその組立て構成方法をも容易なものとした。
部に高気密保持機能を与える部品として適用される、細
管突合わせ部4を覆って被覆される、細管の外径にほぼ
近似的な内径を有する厚肉耐熱性のゴム状弾性体からな
るチューブ5は、所定の強さの加圧力を加えるだけで、
両極細管2、3の突合わせ部4の微小間隙を完全に充填
し、且つチューブ内径表面と両極細管2、3の表面との
間は高気密に加圧圧着されるから、本発明の細管接続構
造は、加圧力が持続するかぎり、高気密を保証すること
が出来る。受容体6の加圧力による両極細管2、3の表
面に対するチューブ5の密着性はゴム状弾性の特性によ
り完璧となるから、流通流体1の高圧蒸気に対しても完
全な気密性を維持する。
合わせ構造部4に高気密保持機能を与える部品としての
厚肉耐熱性のゴム状弾性体からなる所定の長さのチュー
ブ5を製作するには、長尺の押出成型品の弾性体チュー
ブを、鋏、ナイフ、自動カッター等で所定の長さに切断
するだけの単純作業で部品として完成するから、極めて
製作容易であり、熟練を全く必要とせず、作業者による
性能のバラツキも全く発生しない。また伸縮自在である
から両極細管2、3を挿入する組立て作業も極めて単純
容易な作業となる。
2、3の接続部に機械的強度を付与する機能、内容積可
変機能および高耐圧維持機能を与える部品であるが、そ
の構成は単純簡易な構造であるから、強靭であり、製作
容易であり、故障発生の危険が少なく、高い信頼性を保
証する。またこの強力な加圧力はゴム状弾性体チューブ
5と両極細管2、3の表面の密着力、ゴム状弾性体チュ
ーブ5と受容体6の内壁面の密着力を大幅に増強せし
め、接続構造が流通流体の高圧により受ける強力な軸方
向張力に対する抗張力をも強化せしめる。
たは高圧流体移送用極細管の接続構造の第一実施例を示
す接続構造の軸方向断面の説明図であり図5、図6はそ
のA−A′断面図である。内容積可変型の受容体6は鍛
造または圧延等の塑性加工の可能な金属素材で形成され
てある所定の長さの中空金属管として形成されてある。
図5においてはこの中空金属管受容体6の中には耐熱性
ゴム状弾性体チューブ5が挿入され、耐熱性ゴム状弾性
体チューブ5の両端からは極細管2、3の各端末が夫々
に挿入され、所定の位置にて相互に突き合わせられまた
は近接せしめられてある。図5の状態では中空金属管受
容体6は内容積縮小前の状態にある。図6は受容体6が
内容積を縮小せしめた後の状態を示し、受容体6の中空
金属管は高圧プレスまたはスエージング機により加圧縮
小せしめられてある。受容体6の内容積縮小により、発
生する高圧にて耐熱性ゴム状弾性体チューブ6は圧縮変
形せしめられて、これにより極細管2、3の端末相互間
は高気密に接続されてあることを特徴とし、受容体6の
中空金属管の肉厚は耐熱性ゴム状弾性体チューブの高圧
圧縮状態を長年月に亙り保持するに充分な強度を与える
肉厚になっている。
として特別に付加部品を付加すること無く、受容体6を
鍛造または圧延等の塑性加工の可能な金属素材で形成
し、内容積縮小手段として高圧プレスまたはスエージン
グ機を用いて加圧縮小せしめるものであるから、内容積
可変のための手段が接続構造の容積及び重量が増加する
ことが無い点に特徴がある。従って後述する他の実施例
に比較して、最も軽量小型となる。従ってこの接続構造
は、懸架型や可搬型に適用すればより効果的である。ま
たこの実施例は最も簡易簡素な構造であるから、最も信
頼性の高い構造であると共に最も低価格で構成すること
が出来る利点がある。
流体移送用極細管の接続構造の第二実施例の説明図を兼
ねている。図において受容体6は耐熱性ゴム状弾性体チ
ューブ5と両極細管2、3の突合わせ構造部とが着脱自
在である様に、受容体6は極細管2、3の軸方向に二分
割可能な組み立て構造に構成されてあり、且つその一方
は雄型6−1に他の一方は雌型6−2に形成され、雄型
突起部7の挿入深さにより容易に内容積を変更すること
が出来る。受容体6に併設された加圧手段8−nはボル
ト群及びナット群からなり、圧入深さ制御はナット群に
依って為される。ナット群の締めつけにより、受容体6
の内容積が所定の内容積まで縮小した場合、発生する加
圧力によりゴム状弾性体チューブ5は所定の圧縮比率に
圧縮変形せられ、本発明の作用効果が発揮される。本実
施例における加圧手段8−nは、ゴム状弾性体チューブ
5に加えられた加圧圧縮状態を長年月に亙り保持する強
靭性が与えられてあることを特徴としている。
る。その場合は図7に例示の如く受容体6−1、6−2
にブラケット9等と組み合わせて被固定体10に接続固
定して適用される。一時固定型(繰り返し接続)の場合
は図8に例示の如く加圧手段8−nに替えて、簡易なプ
レス11などにより受容体6−1、6−2の相互挿抜を
繰り返して実施する。その場合は雌型6−2を被固定体
(台座など)12に固定し、簡易プレス11により雄型
6−1を挿抜することが望ましい。このような一時固定
型接続構造は両極細管2、3の何れか一方を高圧流体1
の供給側細管とし、他方を受給側細管とし、受給側細管
に連結されてある高圧流体容器に高圧流体を充填する如
き用途に適用される。図示はされていないがこの場合に
は両極細管2、3の所定の部分には、高圧流体の充填を
完了し、接続部を受容器から抜去する際に高圧流体が噴
出して失われることのないよう封止バルブ設けられる。
搬型である場合、接続構造には激しい衝撃が加わる場合
が想定される。図9に例示の第三実施例はそのような場
合に対する対策を講じた実施例である。その対策として
は 加圧圧縮の圧縮比率を低下せしめて圧縮の後にも耐
熱性ゴム状弾性体チューブ5に十分なゴム状弾性が残置
されてある程度の圧縮比率とし、接続構造部に衝撃吸収
機能を付与するとともに、加圧圧縮された耐熱性ゴム状
弾性体チューブ5と受容体6及び両極細管2、3の相互
接触部の、少なくとも耐熱性ゴム状弾性体チューブ5の
内壁表面と両極細管2、3の突合わせ部の外壁表面とは
耐熱高信頼性接着材13により強固に接着されて、衝撃
によるズレの発生を防ぐことが出来るよう構成されてあ
る。図9においては耐熱性ゴム状弾性体チューブ5の外
表面と受容体6の内壁面も耐熱高信頼性接着材14によ
り相互接着されてあるがこれは必須条件とはならない。
性体の効果は極めて優れたものであった。耐圧性保持機
能及び機械的強度維持機能を与える為の簡易強靭な受容
体構造の効果も絶大であった。このような部品毎の機能
の分離化は各部の構造を簡素化せしめ、接続構造として
の信頼性を大幅に向上せしめるものであった。組み立
て、開閉の容易な受容体の加圧構造は、接続作業を容易
ならしめただけでなく、機器容器に対する高圧流体の注
入排出用生産設備としての適用をも可能にする効果があ
った。更に部品構造の単純化簡素化による接続構造のコ
スト低減効果も絶大であった。
構成及び第二実施例の説明図であり、長さ方向の一部断
面を示す正面図である。
的構成及び第二実施例の説明図であり、図1のA−A断
面図である。
加工前の状態を断面図で示してある。
実施例の説明図であり軸方向断面図である。
実施例の圧縮加工前の状態の断面説明図である。
実施例の圧縮加工完了後の状態の断面説明図である。
実施例の固定型接続構造の適用例を示す説明図である。
実施例の一時固定型接続構造の適用例を示す説明図であ
る。
実施例の説明図で軸方向断面図で示してある。
Claims (4)
- 【請求項1】 対をなす180℃以下、50Kgf/c
m2以下の高温高圧または高圧流体移送用の内径1.5
mm以下の極細管の端末相互間を高気密に接続して、相
互間に高温高圧または高圧流体が流通自在であるように
接続する、極細管の接続部の構造であって、接続部は両
極細管の夫々の端末の突き合わせ構造部とその共通被覆
である厚肉の耐熱性ゴム状弾性体チューブとそれらの全
体を受容して加圧状態に保持する内容積可変型の受容体
との三構成要素からなり、突き合わせ構造部は所定の長
さの耐熱性ゴム状弾性体チューブの両端から極細管の端
末を夫々に挿入し、所定の位置にて相互に突き合わせま
たは近接せしめられて構成されてあり、耐熱性ゴム状弾
性体チューブは受容器の内容積縮小の高圧力により圧縮
せしめられ、その内壁面は両極細管の外表面に強力に圧
着せしめられ、さらに両極細管の突合わせ部の極細管の
先端間隙には耐熱性ゴム状弾性体の一部が圧入され且つ
この圧入の程度はチューブ内に少なくとも高温高圧また
は高圧流体が流通可能な極細径流通孔が残置される程度
の圧入であり、これにより接続構造体には流通する高圧
流体及びその蒸気に対して完全な気密性が付与されるよ
う構成されてあり、更にこの受容体は両極細管端末の突
き合わせ構造部と耐熱性ゴム状弾性体チューブとの全体
を受容し、その内容積縮小により耐熱性ゴム状弾性体チ
ューブを高圧にて圧縮変形せしめ、必要に応じてその圧
縮加圧状態を長年月に亙り保持することが可能な強度が
与えらるよう構成されてあり、上述の三構成要素からな
る接続構造の耐高圧、耐高温、高抗張力、高気密性は受
容体の耐熱性、剛性及び靭性により保証され、その形
状、構造は接続構造が長期固定型であるか、一時固定型
であるか、懸架型であるか、または移動型であるか等に
対応する構造に構成されてあることを特徴とする流体移
送用極細管の接続構造。 - 【請求項2】受容体は鍛造または圧延等の塑性加工の可
能な金属素材で形成されてある所定の長さの中空金属管
状体であり、この中空金属管状体の中に耐熱性ゴム状弾
性体チューブが挿入され、耐熱性ゴム状弾性体チューブ
の両端から極細管の各端末が夫々に挿入され、所定の位
置にて相互に突き合わせられまたは近接せしめられ、こ
の状態で受容体は高圧プレスまたはスエージング機によ
り加圧縮小せしめられてあり、これによる受容体の内容
積縮小により、発生する高圧にて耐熱性ゴム状弾性体チ
ューブが圧縮変形せしめられて、これにより極細管の端
末相互間が高気密に接続されてあることを特徴とし、受
容体の中空金属管状体の肉厚は耐熱性ゴム状弾性体チュ
ーブの高圧圧縮状態を長年月に亙り保持するに充分な強
度を与える肉厚であることを特徴とする請求項1に記載
の流体移送用極細管の接続構造。 - 【請求項3】受容体、耐熱性ゴム状弾性体チューブ及び
両極細管の突合わせ部が相互に着脱自在である様に、受
容体は極細管の軸方向に分割可能な組み立て構造であ
り、且つその一方は雄型に他の一方は雌型に形成され、
相互間の圧入深さにより内容積が調整され、これにより
ゴム状弾性体チューブに対する加圧力が制御され、制御
された加圧力によりゴム状弾性体チューブが所定の圧縮
比率に圧縮変形せしめられるように形成されてあり、、
受容体に併設された圧入深さ制御手段は、ゴム状弾性体
チューブに加えられた加圧圧縮状態を長年月に亙り保持
することの可能な強靭性が与えられてあることを特徴と
する請求項1に記載の流体移送用極細管の接続構造。 - 【請求項4】加圧圧縮された耐熱性ゴム状弾性体チュー
ブと受容体及び両細管が相互に接触する部分における、
少なくとも耐熱性ゴム状弾性体チューブ内壁表面と両極
細管の突合わせ部の外壁表面とは耐熱高信頼性接着剤薄
膜により接着されてあり、受容体により為される加圧圧
縮の圧縮比率は、耐熱性ゴム状弾性体チューブに十分な
ゴム状弾性が残置されてある程度の圧縮比率であり、こ
れにより接続構造部には衝撃吸収機能が付与されてある
ことを特徴とする請求項1に記載の流体移送用極細管の
接続構造。
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JP10684898A JP4193191B2 (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 流体移送用極細管の接続構造 |
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