JPS6246084A - パイプ継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 パイプ、チューブ等（以下、パイプと略稱）の接合に於
て、耐密を要求される場合、テーパーネジを使用するこ
とが多いが、特に、プラスチックパイプ同士、又は、金
属部との結合等の場合、締付后、高低温の熱サイクル頻
度が高い時は、膨張収縮の繰返しにより、応力緩和が起
り、ネジ部の保密力が低下する。又、同時に、内圧の負
荷により、ネジ山のクリープを誘い、これらの要因の積
重ねにより、終には内部流体がリークするに至る。これ
を防ぐため、いわゆる増締めを行うが、このときしばし
ばネジ部を破壊することがある。

特に、半導体工業に使用される危険な劇物流体の場合、
僅かのリークをもゆるされない。この場合、主としてパ
イプ其他には四フツカエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）其他フ
ツカ樹脂を主体とした材料が使用されることが殆んどで
あるが、これら樹脂は総じて硬度は熱硬化性樹脂に比べ
て低く、又、摩擦係数が極めて低いため、すべり易く、
ネジがゆるむことが多い、更に比較的高温領域で使用さ
れるためネジ山のクリープは起り易く、従ってリークは
大きな問題となっている。ネジでなく、フエルール等の
結合機構を用いる場合も同様にリークの発生は阻止でき
ない。又、ネジ、フエルール等の結合に補助的にＯリン
グ等のガスケットを用いることもしばしば行われるが、
Ｏリングが流路に一部露出し、半導体工業のように極端
に不純物、特に金属イオンを禁忌とする用途には用いる
ことができない。

今后、半導体工業が更に超精密化に進んで行くにつれ、
エッチング工程における、薬液、サスの温度、圧力が上
昇するが、上記の現在のパイプの結合及びシールでは欠
陥要因が更に増幅し、使用することができない。

本発明は、如上の従来の欠陥要因を排除した簡単な新し
い継手機構を提供するものである。

以下、本発明を図面及び実施例に基き詳述する。

第１図左半は、本発明のシールを行う前の状態を示し、
１）は、外径１２．７粍、肉厚１．６粍の四フツカ樹脂
ＰＦＡのパイプ、２）は本発明の継手の一例としてのカ
ップリング本体で、外径約３０粍、全長約５０粍のＰＴ
ＦＥ樹脂製で、３）はテーパーネジである。４）はフッ
ソゴム、（デュポン社製商品名バイトン）硬度８０°（
デュロメーター）で作られたガスケットで、３）に近い
頭部５）は断面Ｖ字型で、この部分の最大径２１粍、２
）テーパー部角度３０°で同部に嵌合しており、胴部ス
トーレートは長さ６粍、肉厚２粍、内面は１）のパイプ
外用を筒み、后尾に６）の２粍×２粍の突起及び、７）
の逆流入防止■が付いている全長約１３粍の円筒状ガス
ケットである。８）は２）にネジ９）で結合された可動
円筒でガスケット４）を内側に収納している。図面の結
合状態とするには、２）のカップリング本体に８）を９
）ネジで組合せ、次に４）のガスケットを内部に装着し
、パイプ１）を外方より差込み、３）ネジ２）と組合せ
結合する。この際７）のヒレが巻込まれまいように、プ
ラスチックフイルム等をラッパ状に着いたガイド等を使
用するのが良い。

このネジによる結合は、通常のネジ締めのようにスパナ
等を用い大きなトルクによる結合とシールを兼ねるのと
異り、本発明では結合のみを目的とするもの、すなわち
結合部にゆるみがなくなる程度に手で締めただけでも良
い。

次に、右半図で示すように８）の円筒を回転し、９）ネ
ジの推力により４）のガスケットを約２５％程度（約１
．５粍）伸長する。この時のガスケットのモジュラスは
約１５Ｋｇ／ｃｍ２であると推定される。実際にガスケ
ットの伸長は頭部５）及び尾部突起６）を除き胸部約６
粍が７．５粍に伸長すると考へられるがその時の張力は
約１３Ｋｇと計算される。

そして、この張力によりガスケット頭部５）のＶ字表面
は２）のテーパー状内面に押つけられシール力が発生す
る。更に、実際の張力なシール力は、３）のネジ部より
■出する僅かのリーク流体が、ガスケット伸長の際生じ
た微少空間１１）を満たし５）の面に圧力を■えること
による、いわゆるセルフシール、メカニズムに基くもの
である。それ故、■体の内圧が高くなる程シール力は大
となり、テーパー５）によりガスケット内径面も縮径し
パイプ１）の外周に押付けられ強力なシールとなる。

猶、１１）の空■は、いわゆるデッドスペースであるの
で、たとえゴムに含まれる僅かの不純物をもパイプ内に
流入させることはない。更に、熱サイクルによる、パイ
プ及び継手数の膨張収縮及びそれに基づくネジのゆるみ
が生じてもガスケットは弾力により、これらを吸収し、
シール力は低下することはない。又、パイプ保持力、ネ
ジのゆるみを防止する機能も備えている。

猶、８）の回転のため尾部にピンスパナ用の１０）の小
穴を設けてある。更に図示しないが、この８）は袋ナッ
ト状とし２）の外周にネジを設けてもよい。又、４）の
成型に就て、第三図に示すように、頭部Ｖ字状及び尾部
ヒレ状部を実際に２）に収納した状態（点線で示す）よ
りも実線で示すように大きな角度に成型すべきで、更に
、５）の外周の一部に１２）のヒレを設けるのがよい。

これは、７）と同様に外圧（大気圧）の影響を防ぐため
で、パイプ内が陰圧になった時又は、陰圧で流体を吸引
する時大気の流入を防ぐためのものであり、セルフシー
ルメカニズムを利用する。

又、ガスケット４）は、第四図に示すように、頭部のみ
をゴム状弾性体とし、胴部１６）を金属其他剛性の高い
材料を頭部をくさび型にインサート成型し、外周にネジ
１７）を設けるようにすることもできる。大口径パイプ
のとき有用である。

第二図は、パイプ結合がネジでなく別の一方法を用い、
ガスケット頭部Ｖ字状部の内外周面をテーパー状とした
本発明である。パイプサイズ其他第一図と大体同一であ
る。

１）はパイプ、２）はカップリング本体であるが、パイ
プ結合ネジ第一図３）はなく、テーパー３Ｂ）となって
おり、単にパイプを差込んだ結合状態である。この３Ｂ
）のテーパーに対応する頭部５Ｂ）をもつガスケット４
Ｂ）を収納してある。８）等第一図と同様である。パイ
プ１）を２）に固定するには第五図に一例として示す、
１２）の内周面に多数の■鋭なピン状突起１３）をもつ
、ニ分割できる外周テーパー状のクランプ１４）と之を
収納する袋ナット１５）による。これは２）の外周に設
けられたネジ１６）により結合されている。又、このク
ランプは、パイプ外周に設けた機溝に、之に対応する突
■様としてもよい。之は通常のフェルールに似ている。

本図の本発明を実施するには、先ず、１）、２）、４）
、８）、を組合せ結合し、第五図に示すクランプ１４）
を、７）の逆止ヒレと２〜５粍間隔をおいた位置にセッ
トする。これには、予め金属製の同型の冶具でピン突起
１３）に対応する位置に加圧穴をうがっておくのがよい
。場合より金属製冶具をクランプとして使用することも
ある。猶、ピンの高さはパイプ肉厚の３分の１以下とす
ることが望ましい。

このようにして、パイプ１）を１４）でクランプし、次
に予めパイプを貫通させておいた１５）の袋ナットを１
６）のネジで締め、パイプ、カップリングを固く結合さ
せる。シールメカニズムは第一図の場合と同じであるが
、ガスケット頭部５Ｂ）が両面テーパー状であるので更
に前者よりシール力が大となる上、結合時パイプを回転
することがないので、コネクターとして有用である。

以上の第一図、及び第二図の本発明を以下の条件による
リークテストを行った。

使用液体　ジェチレングリコール 温度　６０℃〜１３０℃・・・・１２０分サイクルで変
換 圧力　１．０〜１．５Ｋｇ／ｃｍ２・・・・６０分サイ
クルで変換 試験時間　連続１４日 上記テスト期間中全くリークは認められなかった。猶、
加圧テストの開始前及び終了后、室温下で水銀柱１０粍
の陰圧に於けるリークテストを行うも全くリークを認め
なかった。

以上詳述したように、本発明は高温高圧下で優れたシー
ル能力を発揮することが証明されたが、これを簡単に説
明すると、通常瓶に栓をする場合栓を上部より瓶口に押
込むが、本発明ではこれと全く逆に、ゴム栓を瓶の中よ
り上部に押上げるという表現が当ると言える新規な発想
である。それ故、内圧が高くなる程セルフシールメカニ
ズムが働きシール性が高くなる。

猶、シール面５）、５Ｂ）面のガスケット又は、カップ
リング面の何れか一方に２〜３条の断面三角形の溝を設
けシール力を増し、又、図示しなかったが、パイプ面の
みにテーパーを設け、カップリング部をストレートにし
ても良く本発明に包合される。又、本発明は、上述のカ
ップリング形状のみに限定されず各種の継手類、バルブ
、ポンプ等パイプ接続部に、小径より大径に至るプラス
チックのみならず金属パイプを含みあらゆるパイプに適
用され極めて優れた機能を提供するものである。又、ガ
スケットが伸長は、使用温度下における永久歪（伸び）
を勘案して大きくすべきとも考えられるが、実際はゴム
硬度、シール面の荒さ、形状に関係するが、実験的に５
０％以下で良く、シール面は相手側になじんで来ており
密着しているためシール力は低下しないと考へてよい。

更に図示しないか、大口径パイプ継手の場合、６）又は
、１６）を円板に替え、この面上に適当にネジを配しこ
れの回転でガスケットをけん引する構造とすることもあ
り本発明に包含される。

又、第一図の場合、運転中に８）を回転し、増し伸ばし
によるガスケットの永久伸びを補うことが可能であるが
、第二図の場合でも図示しないが、袋ナット及びカップ
リングの尾部の一部を切欠き小さな窓をあけ、この窓よ
り冶具をそう入し、８）を回転させるようにすることも
可能である。この際ネジ部の強度を低下させないよう注
意すべきで、袋ナットは金属性とする方が良いと思われ
る。

以上詳述したように本発明は新規な発想に基く極めて簡
単な構造で完全なシールを苛酷な条件下で実現すること
ができ、従来品がネジ部を過大なトルクで締付けること
が必須であったため、ネジ部の損傷が大きく、再使用は
極めて困難であったが、本発明では大きなトルクによる
締付けは必要としないで簡単な手動作のみで十分要求さ
れる機能を満たすことができるので、ネジ部の損傷が全
く発生しないため、何回でも機能低下を起すことなく繰
返し使用でき、産業界に大きな貢献をするものである。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内部に，同一，又は，異種材料を組み合わせてなるＶ
   字型断面の頭部とＩ字型断面の胴部よりなる可撓性の円
   筒状ガスケットを収納した可動部を有する本体より構成
   される継手で，可動部を回転することにより，ガスケッ
   トをけんいんし，ガスケット頭部を，本体の対応面に圧
   着するようにしたことを特徴とするパイプ継手。