KR101634507B1 - 커플링 및 커플링 조립체 - Google Patents

Abstract

사이즈가 큰 경우에도, 튜브의 빠짐이나 유체의 누설을 억제시키는 것이 가능한 커플링 및 커플링 조립체를 제공한다. 링(70)은 너트(30)의 내측이며, 튜브(90)의 외측에 배치되어, 튜브(90)보다도 탄성률이 높다. 링(70)은 이하의 조건을 만족하는 탄성률을 갖고 있다. 튜브(90)에 대하여 본체(20), 너트(30) 및 링(70)이 연결된 상태에 있어서, 링(70)이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에는, 링(70)이 자신의 응력에 의해, 튜브(90)를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누르는 것이 가능하다. 또한, 링(70)이 탄성 영역을 넘은 상태인 경우에는, 확장된 링(70)이 너트(30)의 직경 방향 내측 표면에 의해 직경 방향 내측으로 눌러짐으로써, 튜브(90)를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누르는 것이 가능하다.

Description

커플링 및 커플링 조립체{COUPLING AND COUPLING ASSEMBLY}

본 발명은 커플링 및 커플링 조립체에 관한 것이다.

종래부터 예를 들어, 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2009-144916호 공보)에 기재된 바와 같이, 튜브의 내부를 통과시키는 유체가 누출되지 않도록 견고하게 연결하는 것이 가능한 튜브 커플링이 제안되고 있다. 여기서, 튜브 커플링이 설치되는 튜브의 외경 사이즈로서, 1/4인치, 3/8인치, 1/2인치, 3/4인치, 및 1인치의 각 사이즈가 제안되고 있다.

이 튜브 커플링에서는, 통 형상의 커플링 본체의 단부에 튜브를 설치하여 연결 너트를 커플링 본체에 대하여 나사 장착시키는 경우에, 커플링 본체와 연결 너트 사이에 고정 링이 설치되어 있다. 그리고, 연결 너트를 커플링 본체에 대하여 나사 장착시켜 갈 때, 튜브는, 내측으로부터는 커플링 본체에 의해, 외측으로부터는 연결 너트에 의해 눌려 있는 고정 링에 의해 체결된다.

이 튜브 커플링에서는, 이상의 구성을 채용함으로써, 연결 너트를 커플링 본체에 대하여 나사 장착시켜 갈 때는 연결 너트는 튜브에 대하여 회전하지만, 고정 링은 튜브에 대하여 회전하지 않기 때문에, 튜브의 외측 표면에 환형상의 흠집이 나버리거나 튜브가 절단되어 버리는 것을 방지할 수 있게 되어 있다.

게다가, 고정 링의 경도를 튜브의 경도보다도 단단하게 함으로써, 튜브 커플링으로부터 튜브가 빠지지 않도록 접속을 견고하게 함과 함께, 연결 너트를 커플링 본체에 고정할 때, 연결 너트에 변형이 생기는 것을 방지할 수 있게 되어 있다(인용 문헌 1의 단락 번호 [0021] 등 참조).

일본 특허 공개 제2009-144916호 공보

이와 같이, 상술한 특허문헌 1(일본 특허 공개 제2009-144916호 공보)에 기재되어 있는 커플링에서는, 튜브의 외경 사이즈로서, 최대 1인치의 것까지가 제안되고 있다.

발명자들은, 튜브에 흐르는 유체의 유량을 많이 확보하는 것이 가능한, 큰 사이즈의 튜브 및 그 튜브에 접속하는 튜브 커플링의 개발을 시도하였다.

그리고, 사이즈가 큰 튜브에 사용되는 튜브 커플링에서는, 사이즈가 작은 튜브 커플링보다도, 튜브가 빠지기 쉬워, 유체의 누설이 발생하기 쉬운 것이 밝혀졌다.

이에 반해, 고정 링의 경도를 튜브의 경도보다도 단단하게 함으로써, 튜브를 튜브 커플링으로부터 빠지기 어렵게 하는 것은 가능하다. 그러나, 고정 링의 탄성률이 너무 높은 경우에는, 연결 너트를 커플링 본체에 나사 장착시켜 갈 때 고정 링에 발생하는 휨이 매우 적어, 튜브를 직경 방향 외측부터 내측을 향해서 과도하게 체결해 버려, 튜브가 절단되어 버릴 우려가 있다.

그렇게 하면, 고정 링의 탄성률은, 튜브의 빠짐을 억제하면서 튜브의 외표면을 흠집내기 어렵다고 하는, 어떤 바람직한 범위가 존재하게 된다. 그리고, 상기 바람직한 범위의 탄성률로 되도록 고정 링을 설계함으로써, 튜브를 튜브 커플링에 견고하게 접속한 상태에서, 튜브의 외표면에 대하여 튜브의 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서, 고정 링의 탄성력을 작용시킬 수 있어, 고정 링과 커플링 본체에 의해 튜브를 적절한 힘으로 협지시킬 수 있어, 튜브가 절단되지 않도록 하면서 접속을 견고하게 하는 것이 가능하게 된다.

그러나, 상술한 바와 같이, 튜브의 절단이 억제되도록 하면서도 견고한 접속이 가능해지도록 튜브를 튜브 커플링에 접속한 상태에 있어서, 튜브가 인장되거나 구부러지거나 함으로써, 튜브에 대하여 어떤 외력이 작용하는 경우가 있다. 이와 같이, 상술한 접속 상태에 있어서, 튜브에 외력이 작용하면, 고정 링이 자신의 탄성 영역을 넘어서 직경 방향 외측으로 확장되어 버리는 경우가 있다. 이와 같이, 튜브에 외력이 작용하여, 고정 링이 자신의 탄성 영역을 넘은 상태가 되면, 튜브에 대하여 고정 링의 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향한 힘이 작용하기 어렵게 되어, 튜브 커플링으로부터 빠지기 쉽게 되어 버리는 경우가 있다.

본 발명은 상술한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 사이즈가 큰 경우에도, 튜브의 빠짐이나 유체의 누설을 억제시키는 것이 가능한 커플링 및 커플링 조립체를 제공하는 데 있다.

제1 관점에 따른 커플링은, 수지에 의해 적어도 내측 표면이 구성되어 있는 튜브에 접속되는 커플링이며, 본체, 너트, 및 적어도 1개의 링을 구비하고 있다. 본체는, 일단부에 설치된 튜브 연결부와, 외주면에 있어서 튜브 연결부보다 외경이 크게 되도록 설치된 본체 나사산부를 갖는다. 본체에는, 축 방향으로 연장된 관통 구멍이 형성되어 있다. 너트는, 너트 나사산부와 직경 축소부와 피접촉부를 갖고 있다. 너트 나사산부는, 너트에 대하여 축 방향의 일단부측으로부터 축 방향의 타단부측을 향해서 본체의 튜브 연결부가 삽입된 상태에서, 본체의 본체 나사산부와 나사 결합 가능하다. 직경 축소부는, 너트의 축 방향의 타단부측에 설치되어 있고, 너트 나사산부보다도 내경이 작다. 피접촉부는, 직경 축소부에 대하여 축 방향의 일단부측을 향하도록 형성되어 있다. 적어도 1개의 링은, 너트의 너트 나사산부보다도 직경 방향 내측의 공간에 배치되어, 튜브보다도 탄성률이 높고, 너트의 피접촉부에 접촉한다. 링은, 이하의 조건을 만족하는 탄성률을 갖고 있다. 즉, 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에 있어서, 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에는, 링이 자신의 응력에 의해, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누르는 것이 가능하다. 또한, 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에 있어서, 링이 탄성 영역을 넘은 상태인 경우에는, 확장된 링이 너트의 직경 방향 내측 표면에 의해 직경 방향 내측으로 눌러짐으로써, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누르는 것이 가능하다.

이 커플링은, 튜브의 내면이 본체의 튜브 연결부의 외면과 접하도록 튜브를 본체에 설치한 상태에서, 너트의 너트 나사산부를 본체의 본체 나사산부와 나사 결합시켜서 비틀어 넣어 가면, 튜브의 외측에 위치하고 있는 링은, 너트의 피접촉부에 접촉하여 본체의 튜브 연결부의 단부에 가까워져 간다. 그리고, 튜브의 일부가 링과 본체의 튜브 연결부의 단부에 의해 끼워 넣어진 상태에서, 링은 직경 방향 외측으로 넓어지도록 탄성 변형된다. 링은, 이와 같이 탄성 변형된 탄성 상태에 있어서는, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측으로 꽉 누르도록 탄성력을 튜브에 대하여 작용시킬 수 있다.

여기서, 이 커플링은, 수지를 포함하여 구성된 튜브에 접속되는 경우에도, 탄성률이 튜브의 탄성률보다도 높은 링을 채용하고 있기 때문에, 링의 강한 탄성력에 의해 튜브를 꽉 누를 수 있어, 튜브를 견고하게 고정하여, 튜브를 빠지기 어렵게 하는 것이 가능해짐과 함께, 튜브의 내부를 통과하는 유체의 누설을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 너트를 본체에 나사 장착시켜서 튜브에 커플링을 고정시킨 상태에서, 튜브에 어떤 외력이 작용한 경우에도, 상기 링의 탄성률에 의해, 튜브를 빠지기 어렵게 할 수 있다. 게다가, 튜브에 커플링을 고정시킨 상태에서, 튜브에 대하여 어떤 외력이 더 작용한 경우에는, 링이 더 확장되도록 변형되어 탄성 영역을 넘은 상태로 할 수 있게 되어 있다. 이에 의해, 튜브를 과도하게 체결해 버리는 것을 방지하여, 튜브가 절단되어 버리는 것을 억제할 수 있다.

그리고, 이와 같이 링이 확장 변형되어 탄성 영역을 넘은 상태로 된 경우에도, 확장된 링은, 직경 방향 외측의 부분이, 너트의 직경 방향 내측 표면에 접촉하여, 너트의 내주 부분에 의해 직경 방향 내측으로 눌린다. 이와 같이, 너트에 의해 직경 방향 내측으로 눌려진 링은, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 눌러서 체결하여 고정하기 때문에, 튜브를 빠지기 어렵게 하는 것이 가능해짐과 함께, 튜브의 내부를 통과하는 유체의 누설을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

이상에 의해, 이 커플링에 의하면, 튜브의 사이즈가 큰 경우에도, 튜브가 절단되는 것을 억제하면서, 튜브의 빠짐이나 유체의 누설을 억제시키는 것이 가능하게 되어 있다.

제2 관점에 따른 커플링은, 제1 관점에 따른 커플링에 있어서, 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에 있어서, 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에는, 링과 외주 부분과, 링의 직경 방향 외측에 위치하는 너트의 내주 부분 사이에는 직경 방향의 간극이 설치되어 있다.

이 커플링에서는, 링이 탄성 변형되어 있는 상태에 있어서, 링의 탄성력에 의해 튜브가 고정되어 있는 경우에는, 링의 외주 부분은, 너트의 내주 부분 중 링의 직경 방향 외측에 위치하고 있는 부분에는 접촉하지 않는다. 이로 인해, 링이 탄성 변형되어 있는 상태에 있어서, 링의 탄성력에 의해 튜브가 고정되어 있는 경우에는, 너트가 직경 방향 외측을 향해서 확관(擴管)되도록 변형되는 것을 억제할 수 있다.

제3 관점에 따른 커플링은, 제1 관점 또는 제2 관점에 따른 커플링에 있어서, 링의 탄성률은, 너트의 탄성률보다도 높다.

이 커플링에서는, 링의 탄성률은, 튜브의 탄성률보다도 높을뿐만 아니라, 너트의 탄성률보다도 높다. 이로 인해, 링이 탄성 영역을 넘을 만큼 변형되어, 링의 외주 부분이 너트의 내주 부분에 접촉하여 직경 방향 내측을 향해서 눌려진 상태가 된 경우에도, 너트의 탄성률의 높이는 링의 탄성률 정도의 높이는 아니기 때문에, 튜브가 과도하게 체결되는 것을 방지하여, 튜브가 절단되는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

제4 관점에 따른 커플링은, 제1 관점 내지 제3 관점 중 어느 하나에 따른 커플링에 있어서, 링의 원주 방향을 법선 방향으로 하는 단면의 형상은, 직사각형 형상 중, 적어도 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분이 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상이다. 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에 있어서의 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상의 부분은, 링의 직경 방향의 폭의 0.3% 이상 40% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 1% 이상 40% 이하의 부분이다.

이 커플링에서는, 너트를 본체에 비틀어 넣어 가면, 튜브가, 본체의 튜브 연결부의 단부와 링에 의해 협지된 상태가 되지만, 이때, 링은 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에 있어서, 튜브와 접해 있다. 그리고, 이 커플링에서는, 이 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분(링의 직경 방향의 폭의 0.3% 이상 40% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 1% 이상 40% 이하의 부분)은 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상으로 되어 있다. 이로 인해, 튜브보다도 탄성률이 높은 링을 채용한 커플링을 튜브에 연결하여 고정한 경우에도, 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상이 채용되지 않아 모서리가 형성되어 있는 경우와 비교하여, 링으로부터 튜브에 대하여 국소적인 가압력이 작용되기 어렵게 할 수 있다. 이에 의해, 튜브가 절단되는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다. 게다가, 이 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분(링의 직경 방향의 폭의 0.3% 이상 40% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 1% 이상 40% 이하의 부분)은 튜브의 외측의 면의 접촉 면적이 너무 넓지 않게 할 수 있기 때문에, 링에 의해 튜브가 가압되고 있는 힘이 분산되어 튜브가 빠지기 쉽게 되어 버리는 것을 억제할 수 있다.

제5 관점에 따른 커플링은, 제4 관점에 따른 커플링에 있어서, 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에 있어서의 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상의 부분은, 링의 직경 방향의 폭의 3% 이상 29% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 2% 이상 25% 이하의 부분이다.

이 커플링에서는, 튜브가 절단될 가능성을 보다 저감시키면서, 튜브에 대하여 링이 파고 들게 해서 인장 강도를 확보하는 것이 가능하게 되어 있다.

제6 관점에 따른 커플링은, 제1 관점 내지 제5 관점 중 어느 하나에 따른 커플링에 있어서, 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에서 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에, 너트의 내주 부분 중, 링의 외경이 최대인 부분에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 부분의 내경을 X라 하고, 링의 외경이 최대인 부분의 외경을 Y라 한 경우에 있어서, 너트 및 링이 연결되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서의 X 및 Y에 상당하는 부분의 길이에 대해서, (X-Y)/Y의 값이, 0.003 이상 0.020 이하이다.

이 커플링에서는, 튜브에 접속되어, 링이 확장되어 가는 단계에 있어서, 너트의 내주 부분에 접촉하기 전 단계에서, 보다 확실하게, 링을 탄성 상태 외의 상태로 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 링이 탄성 상태 그대로 너트의 내주 부분에 접촉함으로써 튜브가 과도하게 꽉 눌러져서 절단되어 버리는 것을, 보다 확실하게 억제할 수 있다.

제7 관점에 따른 커플링은, 제1 관점 내지 제6 관점 중 어느 하나에 따른 커플링에 있어서, 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에서 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에, 너트의 내주 부분 중, 링의 외경이 최대인 부분에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 부분의 내경을 X라 하고, 링의 외경이 최대인 부분의 외경을 Y라 하고, 튜브의 두께를 Z라 한 경우에 있어서, 너트, 링, 및 튜브가 서로 연결되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서의 X, Y 및 Z에 상당하는 부분의 길이에 대해서, (X-Y)/Z의 값이, 0.04 이상 0.30 이하이다.

이 커플링에서는, 튜브에 접속되어, 링이 확장되어 감으로써 튜브가 찌부러져 가는 단계에 있어서, 튜브가 과도하게 찌부러져서 절단되어 버리는 것보다도 전 단계에 있어서, 보다 확실하게 링의 상태를 탄성 영역을 넘은 상태로 하게 할 수 있다. 이에 의해, 튜브가 절단되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

제8 관점에 따른 커플링은, 제1 관점 내지 제7 관점 중 어느 하나에 따른 커플링에 있어서, 튜브는, PFA, FEP 및 PTFE로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 수지 조성물로 구성되어 있다. 너트는, PFA, PCTFE, PVDF, ETFE, 및 PPS로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 수지 조성물로 구성되어 있다. 링은, PCTFE, PVDF, ETFE, 및 PPS로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 수지 조성물로 구성되어 있다.

이 커플링에서는, 튜브가 절단되는 것을 보다 확실하게 억제하면서, 튜브의 빠짐이나 유체의 누설을 보다 확실하게 억제시키는 것이 가능해진다.

제9 관점에 따른 커플링은, 제1 관점 내지 제8 관점 중 어느 하나에 따른 커플링에 있어서, 링은, 불투명이다. 너트는, 투명 또는 반투명이다.

이 커플링에서는, 너트가 투명 또는 반투명이고, 링이 불투명이기 때문에, 튜브에 링과 너트를 연결시킨 상태에 있어서, 너트의 외측으로부터 링의 존재를 시인하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 링의 부착 망각을 일으키기 어렵게 할 수 있다.

제10 관점에 따른 커플링 조립체는, 튜브와, 제1 관점 내지 제9 관점 중 어느 하나에 따른 커플링을 구비한다. 튜브는, 내약품성을 구비하는 수지를 포함하여 구성되어 있다. 튜브의 굽힘 반경이 0.3m 이상 3.0m 이하이다.

이 커플링 조립체에서는, 철로 구성된 관 등과는 달리, 튜브가 구부러지기 쉽기 때문에, 긴 거리를 접속시키기 위해 긴 튜브를 현지까지 운반할 필요가 발생한 경우에도, 감는 등으로 해서 컴팩트화하여 운반할 수 있다.

제1 관점에 따른 커플링에서는, 튜브의 사이즈가 큰 경우에도, 튜브가 절단되는 것을 억제하면서, 튜브의 빠짐이나 유체의 누설을 억제시키는 것이 가능하게 되어 있다.

제2 관점에 따른 커플링에서는, 링이 탄성 변형되어 있는 상태에 있어서, 링의 탄성력에 의해 튜브가 고정되어 있는 경우에는, 너트가 직경 방향 외측을 향해서 확관되도록 변형되는 것을 억제할 수 있다.

제3 관점에 따른 커플링에서는, 링이 탄성 영역을 넘을 만큼 변형되어, 링의 외주 부분이 너트의 내주 부분에 접촉하여 직경 방향 내측을 향해서 눌려진 상태가 된 경우에도, 튜브가 절단되는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다.

제4 관점에 따른 커플링에서는, 튜브가 절단되기 어렵고 또한 튜브를 빠지기 어렵게 하는 것이 가능하게 되어 있다.

제5 관점에 따른 커플링에서는, 튜브가 절단될 가능성을 보다 저감시키면서, 튜브에 대하여 링이 파고 들게 해서 인장 강도를 확보하는 것이 가능하게 되어 있다.

제6 관점에 따른 커플링에서는, 링이 탄성 상태 그대로 너트의 내주 부분에 접촉하여 튜브가 절단되어 버리는 것을, 보다 확실하게 억제할 수 있다.

제7 관점에 따른 커플링에서는, 튜브가 절단되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다.

제8 관점에 따른 커플링에서는, 튜브가 절단되는 것을 보다 확실하게 억제하면서, 튜브의 빠짐이나 유체의 누설을 보다 확실하게 억제시키는 것이 가능해진다.

제9 관점에 따른 커플링에서는, 링의 부착 망각을 일으키는 것을 억제할 수 있다.

제10 관점에 따른 커플링 조립체에서는, 컴팩트화해서 운반할 수 있다.

도 1은 실시예에 따른 커플링 및 커플링 조립체의 외관의 개략에 관한 분해 사시도.
도 2는 본체의 측면도.
도 3은 본체의 측면에서 본 단면도.
도 4는 본체를 축 방향에 있어서 튜브가 삽입되는 측과는 반대측에서 본 도면.
도 5는 링의 측면도.
도 6은 너트의 측면도.
도 7은 너트의 측면에서 본 단면도.
도 8은 너트를 축 방향에 있어서의 직경 축소부측에서 본 도면.
도 9는 튜브에 링과 너트를 설치한 상태의 측면에서 본 단면도.
도 10은 선단이 확관된 튜브를 본체에 연결시킨 상태의 측면에서 본 단면도.
도 11은 본체에 대하여 너트를 비틀어 넣어 가는 모습을 나타내는 측면에서 본 단면도.
도 12는 커플링이 튜브에 연결 고정된 상태의 측면에서 본 개략 단면도.
도 13은 커플링이 튜브에 연결 고정된 상태의 측면에서 본 부분 확대 개략 단면도.
도 14는 커플링이 튜브에 연결 고정된 상태에 관한 다른 예를 나타내는 측면에서 본 부분 확대 개략 단면도.
도 15는 커플링이 튜브에 연결 고정된 상태의 측면에서 본 부분 확대 개략 단면도.
도 16은 다른 실시 형태 (7-1)에 따른 커플링의 연결 고정 상태를 나타내는 측면에서 본 단면도.
도 17은 다른 실시 형태 (7-2)에 따른 커플링의 연결 고정 상태를 나타내는 측면에서 본 단면도.

이하에, 일 실시 형태에 따른 커플링 및 커플링 조립체를 설명한다. 이하에 설명하는 커플링 및 커플링 조립체는, 예시를 목적으로 하는 것으로, 이에 한정되는 것은 아니다.

(1) 커플링 및 커플링 조립체

본 실시 형태의 커플링은, 튜브에 접속되는 커플링이며, 본체, 너트, 및 링을 구비하고 있다. 커플링 조립체는, 튜브에 커플링이 연결 고정되어 구성된다.

(2) 튜브

튜브는, 적어도 내측 표면이 수지로 구성된 관상 부재이다.

튜브는, 적어도 직경 방향 내측의 표면이 수지로 구성되어 있으면 되고, 예를 들어 일부에 금속의 층 등을 포함하는 것이어도 된다. 또한, 직경 방향 내측의 표면과, 직경 방향 외측의 표면이 수지로 구성되고, 중간층이 금속으로 구성되어 있어도 된다. 바람직하게는, 튜브가 한 종류의 수지 조성물로 구성된다.

튜브의 내부를 통과시키는 유체에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 산, 알칼리, 용제, 온천수 등의 고온수, 해양수, 공업용 폐액류 등을 들 수 있다. 산으로서는, 예를 들어 염산, 질산, 불산, 황산, 인산 등을 들 수 있다. 알칼리로서는, 예를 들어 암모니아수, 모노에탄올아민 등의 유기 아민류, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 들 수 있다. 용제로서는, 예를 들어 메탄올, 프로판올 등의 알코올류, 톨루엔 등의 유기 용제류를 들 수 있다.

튜브의 내부를 통과시키는 유체의 상태는, 가압 상태라도 된다. 이와 같이 유체가 가압된 상태에서는, 커플링 부분으로부터의 누설이 문제가 되기 쉽지만, 본 실시 형태의 커플링에서는, 이러한 가압된 유체가 내부를 흐르는 경우에도, 그 누설을 억제시킬 수 있다.

튜브는, 내부를 통과시키는 유체의 유량을 보다 많이 확보하면서, 시공 작업성을 양호하게 하는 점에서, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 내경이 28.0㎜ 이상 66.0㎜ 이하인 것이 바람직하고, 45.0㎜ 이상 55.0㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다. 튜브의 외경은, 38.1㎜(1.5인치)보다 큰 것이 바람직하고, 50.8㎜(2.0인치)보다 큰 것이 보다 바람직하다. 또한, 튜브의 외경은, 70.0㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 튜브의 외경은, 52.0㎜ 이상 62.0㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

튜브의 두께는, 2.5㎜ 이상 4.0㎜ 이하인 것이 바람직하고, 3.0㎜ 이상 3.5㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

튜브의 굽힘 반경은, 0.3m 이상 3.0m 이하인 것이 바람직하고, 0.5m 이상 1.5m 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 튜브의 굽힘 반경은, 튜브를 원호 형상으로 만곡시켜 갔을 때, 튜브가 절곡되어 버리기(파괴는 아님) 직전의 반경을 말하기로 한다.

또한, 튜브의 두께를 늘리면, 튜브를 끊어지기 어렵게 할 수 있지만, 굽힘 반경이 길어지는 경향이 있다. 이와 같이 굽힘 반경이 길어져 버리면, 1개 튜브가 길어져 버려, 현지로의 운반이 곤란해지기 때문에, 짧은 복수개로 나누어서 운반할 필요가 발생하는데, 그 경우에는, 현지에서의 접속 작업이 번잡해짐과 함께, 접속 개소의 수가 증대함으로써 누설의 문제도 현저하게 되어 버린다. 이로 인해, 튜브의 운반 용이성을 확보하여, 시공 현장에서의 배치의 용이성을 확보하기 위해서, 예를 들어 튜브의 두께가 1.0㎜ 이상 10.0㎜ 이하이며 또한 튜브의 굽힘 반경이 0.3m 이상 1.5m 이하인 것이 바람직하다.

튜브는, 커플링에 연결 고정할 때의 시공 용이성을 높이기 위해서, 접속처의 단부를 가열 확관시키는 것이 바람직하다.

튜브를 구성하는 수지로서는, 내약품성을 구비한 수지인 것이 바람직하다. 내약품성을 구비한 수지로서는, 예를 들어 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), FEP(테트라플루오로에틸렌·헥사플루오로프로필렌 공중합체), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 그 중에서도, 내약액성, 내크래킹성, 내열성, 구부려도 꺾이기 어렵다고 하는 기계적 특성의 관점에서, 튜브를 구성하는 수지는, PFA인 것이 바람직하다. 이 수지의 DSC(시차 주사 열량 측정)에 의해 피크 톱을 구하여 정해지는 융점은, 260℃ 이상 310℃ 이하인 것이 바람직하고, 295℃ 이상 310℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 융점이 295℃ 이상인 PFA는 과도하게 유연하지 않아서 플레어 가공부의 변형을 억제할 수 있어, 튜브를 빠지기 어렵게 할 수 있다. 또한, 융점이 310℃ 이하인 PFA는 내크래킹성이 우수하여 플레어 가공부에 있어서의 깨짐이 발생하기 어렵다. 이 수지의 ASTMD638에 준거하여 측정되는 탄성률은, 300㎫ 이상 800㎫ 이하인 것이 바람직하고, 400㎫ 이상 800㎫ 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 튜브의 표면 조도는, 0.001 이상 2.0 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 표면 조도의 측정은, 미쯔토요 제조 SURFTEST SV-600을 사용하여, JIS B0601-1994에 준거하여, 튜브의 외표면에 있어서의 산술 평균 조도 Ra(㎛)로서 측정하였다.

(3) 본체

본체는, 튜브 연결부와, 본체 나사산부를 갖고 있으며, 축 방향으로 신장된 관통 구멍이 형성되어 있다.

본체 나사산부는, 튜브 연결부에 대하여 축 방향 내측에 설치되어 있고, 튜브 연결부의 외경보다도 외경이 커서, 너트의 너트 나사산부와 나사 결합하도록 구성되어 있다.

본체는 설치측 나사산부, 및 본체 조작부를 더 갖고 있어도 된다. 설치측 나사산부는, 축 방향에 있어서 튜브 연결부가 설치되어 있는 측과는 반대측의 단부 근방의 외주면에 설치되어 있고, 커플링이 접속되는 상대의 부재의 나사산과 나사 결합하도록 구성되어 있다. 본체 조작부는, 너트를 본체에 비틀어 넣을 때 렌치나 사람의 손가락에 의해 협지되는 부분이며, 축 방향에 있어서, 본체 나사산부와 설치 나사산부 사이에 설치된다. 이 본체 조작부는, 축 방향에서 보았을 때 다각 형상 또는 그 변형 형상으로 되어 있다.

튜브 연결부는, 본체의 일단부측에 통 형상으로 형성되어 있다. 튜브 연결부는, 튜브가 설치됨으로써, 튜브의 내면에 의해 직경 방향 외측으로부터 덮인다.

본체 나사산부는, 외주면에 있어서 튜브 연결부보다 외경이 크게 되도록 설치되어 있다.

본체의 튜브 연결부는, 축 방향 외측의 단부에 있어서 튜브 삽입 단부가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 튜브 삽입 단부는, 축 방향 외측을 향할수록 직경 방향 외측의 부분이 직경 방향 내측에 위치하도록 구성된 직경 방향 외측 삽입부와, 축 방향 외측을 향할수록 직경 방향 내측의 부분이 직경 방향 외측에 위치하도록 구성된 직경 방향 내측 삽입부를 갖고 있다. 직경 방향 외측 삽입부는, 외측 경사면으로 구성되어 있어도 되고, 축 방향 외측이며 직경 방향 외측을 향해서 팽출하여 완만하게 만곡된 외측 R 부분으로 구성되어 있어도 된다. 직경 방향 외측 삽입부가 외측 경사면으로 구성되어 있는 경우에는, 축 방향의 단면 형상에 있어서, 그 외측 경사면과 축 방향이 이루는 각 중 작은 쪽의 각도가, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 30도 이상 60도 이하인 것이 바람직하다. 직경 방향 내측 삽입부는, 축 방향 외측이며 직경 방향 내측을 향해서 팽출하여 완만하게 만곡된 R 부분으로 구성되어 있지 않은 것이 바람직하고, 내측 경사면으로 구성되어 있는 것이 보다 바람직하다. 직경 방향 내측 삽입부가 R 부분으로 구성되면, 커플링이 튜브에 연결 고정된 상태에서, 튜브의 내면과 직경 방향 내측 삽입부의 R 부분 사이에 유체가 체류되어 버릴 우려가 있기 때문이다. 직경 방향 내측 삽입부가 내측경사면으로 구성성되어 있는 경우에는, 축 방향의 단면 형상에 있어서, 그 내측 경사면과 축 방향이 이루는 각 중 작은 쪽의 각도가, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 30도 이상 70도 이하인 것이 바람직하다. 상기 각도를 30도 이상으로 함으로써 튜브 연결부의 선단의 직경 방향의 두께가 얇아져서 강도가 저하되어 버리는 것을 피할 수 있고, 커플링을 튜브에 연결 고정했을 때, 링이나 튜브에 의해 내측으로 눌려서, 직경 방향 내측으로 쓰러져 버리는 것을 피하기 쉬워진다. 또한, 상기 각도를 70도 이하로 함으로써, 튜브 연결부의 내측 경사면과 튜브의 내면 사이에 형성되는 간극에 발생하는 유체의 체류를 억제할 수 있다.

본체의 튜브 연결부에 있어서의 직경 방향 외측 삽입부와 직경 방향 내측 삽입부의 직경 방향에 있어서의 경계 부분의 위치는, 튜브 연결부의 두께 폭의 범위 내이며, 튜브 연결부의 직경 방향 내측 부근에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 경계 부분으로 구성되는 원의 직경은, 링의 내경보다도 작은 것이 바람직하다. 이것은, 튜브가 커플링을 연결 고정시킨 상태에 있어서, 튜브 연결부의 경계 부분의 선단 형상이, 튜브에 대하여 튜브의 두께 방향을 향해서 박히는 것을 피하여, 튜브의 절단이 발생하기 어렵게 하기 때문이다. 또한, 직경 방향 외측 삽입부가 외측경사면으로 구성성되고, 직경 방향 내측 삽입부가 내측경사면으로 구성성되어 있는 경우에, 축 방향의 단면 형상에 있어서, 외측 경사면과 내측 경사면이 이루는 각 중 작은 쪽의 각도는, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 80도 이상인 것이 바람직하고, 90도 이상인 것이 보다 바람직하다. 튜브 연결부의 경계 부분의 선단 형상이 지나치게 예리한 형상으로 되지 않도록 하기 위함이다. 또한, 후술하는 링이 본체측에서 또한 직경 방향 내측에 경사면을 구비하고 있고, 튜브 연결부가 외측 경사면을 구비하고 있는 경우에는, 축 방향의 단면 형상에 있어서, 상기 링의 경사면 경사 각도와, 튜브 연결부의 외측 경사면의 경사 각도의 차이가, 10도 미만인 것이 바람직하고, 일치하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 튜브 연결부의 경계 부분으로 구성되는 원의 직경은, 튜브의 외경보다도 작고 또한 튜브의 내경보다도 큰 것이 바람직하다. 이에 의해, 튜브를 커플링에 연결 고정한 상태에서, 본체의 튜브 연결부가, 직경 방향 내측으로 쓰러지기 어렵게 할 수 있어, 유체의 흐름의 저항이 되는 것을 방지할 수 있음과 함께, 튜브가 절단되기 어렵도록 할 수 있다.

본체의 튜브 연결부의 외경은, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 튜브 외경의 1.05배 이상 1.10배 이하인 것이 바람직하다.

본체의 튜브 연결부의 직경 방향의 두께는, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 튜브 두께의 1.5배 이상 1.8배 이하인 것이 바람직하다.

본체는, 복수의 부품으로 구성되어 있어도 되지만, 한 종류의 수지 조성물로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 본체를 구성하는 수지에 대해서도, 튜브와 마찬가지로 내약품성을 구비한 수지인 것이 바람직하다. 이러한 수지로서는, 예를 들어 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), 또는 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체)를 들 수 있다. 이 수지의 DSC(시차 주사 열량 측정)에 의해 피크 톱을 구하여 정해지는 융점은, 320℃ 이상 330℃ 이하인 것이 바람직하고, 327℃인 것이 보다 바람직하다. 여기서, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 PTFE 성형 가공품의 원료는 분체 형상의 PTFE 원료 분말을 금형 내에서 압축하여 굳힌 후, 360℃ 이상 380℃ 이하의 열풍 환경로 속에서 소성되어, 냉각 후에 기계 가공되어 가공품을 얻을 수 있지만, 이때 원료 분체의 가열 하에서의 소성이 불충분하면 융점이 327℃보다 높아, 기계 특성이 뒤떨어져서 깨지는 등의 문제의 원인이 된다. 또한, 이 수지의 ASTMD638에 준거하여 측정되는 탄성률은, 400㎫ 이상 800㎫ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본체의 표면 조도는, 0.001 이상 2.0 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 표면 조도의 측정은, 본체의 튜브 연결부의 선단에 위치하는 직경 방향 외측 삽입부의 표면을, 원주 방향이 아니고, 대략 축 방향을 따르도록 측정하였다. 또한, 여기에서의 표면 조도의 측정은, 미쯔토요 제조 SURFTEST SV-600을 사용하여, JIS B0601-1994에 준거하여, 상기 직경 방향 외측 삽입부의 표면에 있어서의 산술 평균 조도 Ra(㎛)로서 측정하였다.

(4) 너트

너트는, 너트 나사산부와 직경 축소부와 피접촉부를 갖고 있다.

너트 나사산부는, 축 방향의 일단부측(삽입용 개구측)으로부터 축 방향의 타단부측을 향해서 본체의 튜브 연결부가 삽입된 상태에서, 본체 나사산부와 나사 결합할 수 있도록 구성되어 있다.

직경 축소부는, 축 방향의 타단부측(삽입용 개구측과는 반대측)에 설치되어 있고, 너트 나사산부보다도 내경이 작게 되도록 구성되어 있다.

피접촉부는, 직경 축소부에 대하여 축 방향의 일단부측(삽입용 개구측)을 향하도록 형성되어 있다. 피접촉부는 너트 전체 중, 튜브가 커플링에 연결 고정한 상태에서, 링의 일부와 접촉하는 부분이다.

너트는, 축 방향에 있어서의 삽입용 개구측의 단부에 있어서, 직경 방향의 두께가, 그 근방의 부분보다도 두꺼워지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

너트는, 축 방향에 있어서, 너트 나사산부와 직경 축소부 사이에 있어서, 나사산이 설치되어 있지 않고 축 방향으로 신장된 통형상인 너트 통 형상부가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 너트에 있어서의 너트 통 형상부의 직경 방향의 두께는, 후술하는 링이 탄성 상태를 넘어서 확장되어 링의 외경 부분과 너트가 접촉한 상태라도 튜브가 빠지지 않도록 너트 자신의 변형이 억제될 필요성에서, 튜브의 두께의 1.5배 이상 4.0배 이하인 것이 바람직하고, 2.5배 이상 3.5배 이하인 것이 보다 바람직하다.

너트는, 축 방향에서 보았을 때, 외주 형상이 다각 형상 또는 그 변형 형상으로 되어 있는, 너트 조작부를 갖고 있어도 된다. 너트 조작부는, 너트를 본체에 비틀어 넣을 때 렌치나 사람의 손가락에 의해 협지되는 부분이다.

피접촉부의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 튜브가 커플링에 연결 고정된 상태에 있어서, 접촉하는 링의 일부와 대응하는 형상인 것이 바람직하다. 예를 들어, 튜브가 커플링에 연결 고정된 상태에 있어서 접촉하는 링의 일부 형상이 면 형상이며, 그 면의 법선 방향이 축 방향인 경우에는, 피접촉부도 면 형상이며, 그 면의 법선 방향이 축 방향으로 되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

너트는, 한 종류의 수지 조성물로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 너트를 구성하는 수지에 대해서도, 튜브나 본체와 마찬가지로 내약품성을 구비한 수지인 것이 바람직하다. 이러한 수지로서는, 예를 들어 PFA(테트라플루오로에틸렌·퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌), PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드), ETFE(테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체), PPS(폴리페닐렌술피드), 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 그 중에서도 PFA로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 수지의 DSC(시차 주사 열량 측정)에 의해 피크 톱을 구하여 정해지는 융점은, 295℃ 이상 310℃ 이하인 것이 바람직하다. 융점이 295℃ 이상의 PFA는 과도하게 유연하지 않아서 변형을 억제할 수 있어, 튜브를 빠지기 어렵게 할 수 있다. 또한, 융점이 310℃ 이하의 PFA는 내크래킹성이 우수하여 깨짐이 발생하기 어렵다. 이 수지의 ASTMD638에 준거하여 측정되는 탄성률은, 400㎫ 이상 800㎫ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 너트는, 튜브를 커플링에 연결 고정한 상태에서, 링이 내부에 위치하고 있는지 여부(링의 부착을 잊지 않았는지)를 시인할 수 있다는 관점에서, 투명 또는 반투명인 것이 바람직하다.

(5) 링

링은, 너트의 너트 나사산부보다도 직경 방향 내측의 공간에 배치되어, 튜브보다도 탄성률이 높고, 너트의 피접촉부에 접촉하도록 사용되는 환상 부재이다. 링은, 커플링에 있어서, 적어도 1개 사용되고 있으면 되고, 복수 사용되고 있어도 된다. 복수 사용되고 있는 경우에는, 너트의 피접촉부에 접촉하는 링과, 튜브의 외표면에 접촉하는 링이 달라도 된다.

튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에 있어서, 링은, 다음의 성질을 실현할 수 있는 탄성률을 갖고 있다. 즉, 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에는, 링이 자신의 응력에 의해, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누를 수 있다. 게다가, 링이 탄성 영역을 넘은 상태인 경우에는, 확장된 링이 너트의 직경 방향 내측 표면에 의해 직경 방향 내측으로 눌러짐으로써, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누를 수 있다. 링의 탄성률을 튜브의 탄성률보다도 높아지도록 조절함으로써, 튜브의 일부가 링과 본체의 튜브 연결부의 단부에 의해 끼워 넣어진 상태에서, 링은, 직경 방향 외측으로 넓어지도록 탄성 변형되고, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측으로 꽉 누르도록 탄성력을 작용시킬 수 있다. 이에 의해, 튜브를 견고하게 고정하여, 튜브를 빠지기 어렵게 하여, 튜브의 내부를 통과하는 유체의 누설을 억제할 수 있다. 그리고, 너트를 본체에 나사 장착시켜서 튜브에 커플링을 고정시킨 상태에서, 튜브에 어떤 외력이 작용한 경우에도, 상술한 바와 같이 링의 탄성률이 조절되고 있기 때문에, 튜브가 빠지기 어렵게 되어 있다. 게다가, 튜브에 커플링을 고정시킨 상태에서, 튜브에 대하여 어떤 외력이 더 작용한 경우에는, 링이 더 확장되도록 변형되어 탄성 영역을 넘은 상태로 할 수 있다. 이에 의해, 튜브가 과도하게 체결됨으로써 절단되어 버리는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 이와 같이 링이 확장 변형되어 탄성 영역을 넘은 상태로 된 경우에도, 확장된 링은, 직경 방향 외측의 부분이, 너트의 직경 방향 내측 표면에 접촉하여, 너트의 내주 부분에 의해 직경 방향 내측으로 눌린다. 이와 같이 하여, 너트에 의해 직경 방향 내측으로 눌려진 링은, 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 눌러서 체결하여 고정할 수 있기 때문에, 튜브를 빠지기 어렵게 하여, 튜브의 내부를 통과하는 유체의 누설을 억제할 수 있다.

또한, 링은, 너트와는 별도 부재로서 사용되고 있기 때문에, 너트를 본체에 나사 장착시켜 가는 단계에 있어서, 너트는 튜브의 주위를 회전하지만, 링의 회전은 억제되고 있다. 이에 의해, 링이 회전함으로써 튜브의 외주에 흠집이 생기는 것을 억제하여, 튜브를 절단으로부터 보호하게 되어 있다.

링의 형상은, 원주 방향을 법선 방향으로 하는 절단면의 형상이, 직사각형 형상 중, 적어도 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분이 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상인 것이 바람직하다. 이 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에 있어서의 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상의 부분은, 링의 직경 방향의 폭의 0.3% 이상 40% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 1% 이상 40% 이하의 부분인 것이 바람직하고, 링의 직경 방향의 폭의 3% 이상 29% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 2% 이상 25% 이하의 부분인 것이 보다 바람직하고, 링의 직경 방향의 폭의 3% 이상 10% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 2% 이상 10% 이하의 부분인 것이 더욱 바람직하다. 상기 범위는, 이하의 이유에서 바람직하다. 즉, 튜브에 커플링을 연결 고정시킨 상태에서는, 링은, 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에 있어서, 튜브와 접하게 된다. 그리고, 이 커플링에서는, 이 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에, 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상이 채용되어 있는 경우에는(링의 직경 방향의 폭의 0.3% 이상이고, 링의 축 방향의 폭의 1% 이상의 부분에 채용되어 있는 경우에는), 튜브보다도 탄성률이 높은 링을 채용하고 있는 경우에도, 링으로부터 튜브에 대하여 국소적인 가압력이 작용하기 어렵게 되어 있다. 이에 의해, 튜브가 절단되는 것을 억제하는 것이 가능하게 되어 있다. 게다가, 이 링의 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상이 채용되고 있는 부분을, 링의 직경 방향의 폭의 40% 이하이고, 링의 축 방향의 폭의 40% 이하의 부분으로 함으로써, 튜브의 외측의 면의 접촉 면적이 너무 넓지 않도록 할 수 있기 때문에, 링에 의해 튜브가 가압되고 있는 힘이 분산되어 튜브가 빠지기 쉽게 되어 버리는 것이 억제되어 있다. 특히, 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분에 있어서의 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상의 부분이, 링의 직경 방향의 폭의 3% 이상 29% 이하의 부분이며, 링의 축 방향의 폭의 2% 이상 25% 이하의 부분인 경우에는, 튜브가 절단될 가능성을 보다 저감시키면서, 튜브에 대하여 링이 파고 들게 해서 인장 강도를 확보하는 것이 가능해진다.

또한, 튜브는 본체의 직경 방향 외측 삽입부의 외측 표면을 따르도록 하여 축 방향에 대하여 경사진 상태에서 설치되기 때문에, 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분 중, 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상의 부분 이외의 부분은, 그 튜브의 외면 중 축 방향에 대하여 경사진 부분에 대하여 튜브의 두께를 좁히는 방향을 향해서 튜브에 가압된다. 한편, 본체의 직경 방향 외측 삽입부는, 튜브의 내면 중 축 방향에 대하여 경사진 부분에 대하여 튜브의 두께를 좁히는 방향을 향해서 튜브에 가압된다. 이에 의해, 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분과, 본체의 직경 방향 외측 삽입부에 의해, 튜브가 협지된다. 이 튜브가 협지되고 있는 부분은, 튜브의 다른 부분과 비교하여, 두께가 얇게 된다. 또한, 튜브가 협지되고 있는 부분보다도 안쪽 부분은, 튜브가 협지되고 있는 부분보다도, 두께가 두껍게 된다. 이에 의해, 튜브가 두꺼운 부분은, 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 본체측의 부분과 본체의 직경 방향 외측 삽입부에 의해 끼워진 부분을 통과하는 것이 곤란해져서, 튜브가 앞으로 빠지기 어렵게 할 수 있다.

또한, 모따기된 형상이 링에 형성되어 있는 경우에는, 그 모따기된 형상의 면의 법선과 링의 직경 방향이 이루는 각 중 작은 쪽의 각이, 20도 이상 70도 이하인 것이 바람직하고, 30도 이상 60도 이하인 것이 보다 바람직하고, 45도인 것이 특히 바람직하다.

링의 외경은, 링이 직경 방향 외측을 향해서 눌려짐으로써 확장되는 경우에, 파괴되지 않고, 탄성 영역을 넘은 상태에서, 너트의 내측에 접촉하는 크기인 것이 바람직하며, 구체적으로는, 너트의 너트 통 형상부의 내경의 85.0% 이상 99.9% 이하인 것이 바람직하고, 98.0% 이상 99.9% 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 링의 외경이 가장 길어지는 부분과 너트의 너트 통 형상부의 내경 사이에 생기는 간극은, 연결 고정되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서, 0.1㎜ 이상 2.0㎜ 이하인 것이 바람직하고, 0.2㎜ 이상 1.0㎜ 이하인 것이 보다 바람직하다.

링의 내경은, 튜브의 외경의 1.001배 이상 1.04배 이하인 것이 바람직하고, 튜브의 외경의 1.001배 이상 1.01배 이하인 것이 보다 바람직하다.

링의 직경 방향의 두께는, 튜브의 두께보다도 두꺼운 것이 바람직하다. 구체적으로는, 링의 직경 방향의 두께는, 튜브의 두께의 1.2배 이상 2.5배 이하인 것이 바람직하고, 튜브의 두께의 1.2배 이상 2.0배 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.4배 이상 1.8배 이하인 것이 더욱 바람직하다.

링의 축 방향의 폭은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 링의 직경 방향의 두께의 0.5배 이상 4배 이하인 것이 바람직하고, 1.0배 이상 2.0배 이하인 것이 보다 바람직하다.

링은, 한 종류의 수지 조성물로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 링을 구성하는 수지에 대해서도, 튜브나 본체나 너트와 마찬가지로 내약품성을 구비한 수지인 것이 바람직하다. 이러한 수지로서는, 예를 들어 PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드), PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌), ETFE(테트라플루오로에틸렌·에틸렌 공중합체), PPS(폴리페닐렌술피드), 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 수지 조성물에는, 필러가 함유되어 있어도 되지만, 유리 섬유를 함유하지 않는 것인 것이 바람직하다. 이러한 수지로서는, 그 중에서도 PVDF 또는 PCTFE인 것이 바람직하다. 이 수지의 DSC(시차 주사 열량 측정)에 의해 피크 톱을 구하여 정해지는 융점은, 130℃ 이상 290℃ 이하인 것이 바람직하고, 160℃ 이상 230℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 융점이 이 범위 내이면, 링이 과도하게 유연하지 않아서 변형을 억제할 수 있어, 튜브를 빠지기 어렵게 할 수 있음과 함께, 내크래킹성이 우수하기 때문에 깨짐이 발생하기 어렵다. 이 수지의 ASTMD638에 준거하여 측정되는 탄성률은, 500㎫ 이상 4000㎫ 이하인 것이 바람직하고, 너트의 탄성률보다도 높은 것이 보다 바람직하고, 튜브의 탄성률보다도 높은 것이 보다 바람직하고, 1000㎫ 이상 2500㎫ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 너트의 탄성률이 링의 탄성률보다도 낮은 경우에는, 튜브에 커플링을 연결 고정시킨 상태에 있어서, 링이 탄성 영역을 넘을 만큼 변형되어, 링의 외주 부분이 너트의 내주 부분에 접촉하여 직경 방향 내측을 향해서 눌려진 상태가 된 경우에도, 너트의 탄성률의 높이는 링의 탄성률 정도의 높이가 아니기 때문에, 튜브가 과도하게 체결되는 것을 방지하여, 튜브가 절단되는 것을 억제할 수 있다.

또한, 너트가 투명 또는 반투명인 경우에는, 링의 부착을 잊는 것을 방지하는 관점에서, 링은 불투명 또는 착색되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 링의 표면 조도는, 0.001 이상 8.0 이하인 것이 바람직하다. 또한, 여기에서의 표면 조도의 측정은, 링 중 연결 고정 상태에 있어서 본체의 직경 방향 외측 삽입부에 가장 가까운 위치에 위치하는 부분의 표면을, 원주 방향이 아닌, 대략 축 방향을 따르도록 측정하였다. 또한, 여기에서의 표면 조도의 측정은, 미쯔토요 제조 SURFTEST SV-600을 사용하여, JIS B0601-1994에 준거하여, 링 중 상기 부분의 표면에 있어서의 산술 평균 조도 Ra(㎛)로서 측정하였다.

(6) 각 부재의 관계

각 부재를 구성하는 소재의 관계, 즉 튜브를 구성하는 수지와 링을 구성하는 수지와 너트를 구성하는 수지의 조합으로서는, 튜브를 구성하는 수지가 PFA이고, 링을 구성하는 수지가 PVDF 또는 PCTFE이고, 너트를 구성하는 수지가 PFA인 것이 특히 바람직하다. 또한, 이 조합에 있어서, 본체를 구성하는 수지가 PTFE 또는 PFA인 것이 특히 바람직하다.

또한, 각 부재의 형상 및 크기의 관계, 즉 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에서 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에, 너트의 내주 부분 중, 링의 외경이 최대인 부분에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 부분의 내경을 X라 하고, 링의 외경이 최대인 부분의 외경을 Y라 한 경우에 있어서, 너트 및 링이 연결되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서의 X 및 Y에 상당하는 부분의 길이로 나타낸 식 (X-Y)/Y의 값이, 0.003 이상 0.020 이하인 것이 바람직하고, 0.0055 이상 0.0121 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0055 이상 0.0090 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 각 부재의 형상 및 크기의 관계, 즉 튜브에 대하여 본체, 너트 및 링이 연결된 상태에서 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에, 너트의 내주 부분 중, 링의 외경이 최대인 부분에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 부분의 내경을 X라 하고, 링의 외경이 최대인 부분의 외경을 Y라 하고, 튜브의 두께를 Z라 한 경우에 있어서, 너트, 링, 및 튜브가 서로 연결되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서의 X, Y 및 Z에 상당하는 부분의 길이로 나타낸 식 (X-Y)/Z의 값이, 0.04 이상 0.30 이하인 것이 바람직하고, 0.05 이상 0.25 이하인 것이 보다 바람직하다.

실시예

도 1에, 실시예 1에 관한 커플링 및 커플링 조립체의 외관의 개략에 관한 분해 사시도를 도시한다.

커플링 조립체(150)는 커플링(100)이 튜브(90)에 연결 고정되어 구성되어 있다.

커플링(100)은 본체(20)와, 링(70)과, 너트(30)로 구성되어 있다.

튜브(90)는 그 일단부가 본체(20)의 튜브 연결부(22)(후술함)에 연결된 상태에 있어서, 너트(30)를 본체(20)에 대하여 나사 결합시켜 감으로써, 너트(30)의 직경 방향 내측이며 튜브(90)의 직경 방향 외측에 위치하고 있는 링(70)과, 본체(20)의 튜브 삽입 단부(21)(후술함)에 의해 협지됨으로써 연결 고정된다.

이하, 각 부재에 대하여 나누어서 상세를 설명한다.

(튜브(90))

튜브(90)는 PFA 수지로 구성되어 있고, 외경이 57.4㎜, 내경이 50.8㎜, 직경 방향의 두께가 3.3㎜였다. 이 튜브(90)의 굽힘 반경은, 0.91m이고, 이 튜브(90)의 탄성률은, 450㎫였다.

(본체(20))

본체(20)는 도 2의 측면에서 본 외관도에 도시한 바와 같이, 튜브 삽입 단부(21), 튜브 연결부(22), 본체 나사산부(23), 본체 조작부(24), 설치측 나사산부(25), 및 관통 구멍(26)을 구비하고 있다. 튜브 삽입 단부(21)는 튜브(90)가 삽입되는 측의 선단을 구성하고 있다. 튜브 삽입 단부(21)는 도 2의 측면도에 도시한 바와 같이, 축 방향 외측을 향할수록 직경 방향 외측의 부분이 직경 방향 내측에 위치하도록 구성된 외측 경사면(21a)과, 축 방향 외측을 향할수록 직경 방향 내측의 부분이 직경 방향 외측에 위치하도록 구성된 내측 경사면(21b)을 갖고 있다. 튜브 연결부(22)는 튜브(90)가 삽입된 상태에서, 튜브(90)의 내면이 외면에 접하는 부분이며, 튜브 삽입 단부(21)로부터 통 형상으로 신장되도록 해서 구성되어 있다. 본체 나사산부(23)는 튜브 연결부(22)에 대하여 튜브 삽입 단부(21)측과는 반대측에 설치되어 있고, 튜브 연결부(22)의 외경보다도 외경이 크고, 후술하는 너트(30)의 너트 나사산부(34)와 나사 결합하도록 구성되어 있다. 본체 조작부(24)는 너트(30)를 본체(20)에 비틀어 넣을 때 렌치나 사람의 손가락에 의해 협지되는 부분이며, 본체 나사산부(23)에 대하여 튜브 연결부(22)측과는 반대측에 설치되어 있다. 본체 조작부(24)는 도 4의 축 방향에서 본 상면도에 도시한 바와 같이, 축 방향에서 보았을 때, 직사각형의 각 변을 완만하게 연결한 형상을 갖고 있다. 설치측 나사산부(25)는 도시하지 않은 설치 대상에 대하여 나사 장착되기 위한 나사산을 갖고 있다. 관통 구멍(26)은 본체(20)를 축 방향으로 관통하는 구멍이다.

도 2에 도시한 바와 같이, 축 방향에 있어서의 길이에 대해서, 튜브 삽입 단부(21)와 튜브 연결부(22)의 합계 길이 a1은 28.0㎜이고, 본체 나사산부(23)의 길이 a2는 40.0㎜이고, 본체 조작부(24)의 길이 a3은 20.0㎜이고, 설치측 나사산부(25)의 길이 a4는 30.0㎜였다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 관통 구멍의 내경 a5는 20.8㎜이고, 외측 경사면(21a)과 내측 경사면(21b)의 경계 부분이 구성하는 원의 직경 a6은 54.8㎜이고, 튜브 연결부(22)의 외경 a7은 61.8㎜이고, 모두 동심원 상에 위치시켰다. 또한, 축 단면에 있어서, 축 방향에 대한 외측 경사면(21a)의 경사 각도 θ1은 45도이며, 축 방향에 대한 내측 경사면(21b)의 경사 각도 θ2는 45도였다. 또한, 축 단면에 있어서, 외측 경사면(21a)의 경사면과 내측 경사면(21b)의 경사면이 이루는 각도는 90도였다. 또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 본체 조작부(24)의 대향하는 면끼리의 간격 a8은 80.0㎜였다.

본체(20)는 PTFE로 구성하였다.

이 본체(20)의 탄성률은 460㎫였다.

(링(70))

링(70)은 도 5에 도시한 바와 같이, 내면(71), 외면(72), 제1 측면(73), 제2 측면(74), 내측 제1 경사면(75), 외측 제1 경사면(76), 외측 제2 경사면(77), 및 내측 제2 경사면(78)을 갖는 환상 부재이다.

내면(71)은 축 방향과 평행하게 통 형상으로 신장된 면에 의해, 링(70)의 직경 방향의 가장 내측의 면을 구성하고 있다. 외면(72)은 축 방향과 평행하게 통 형상으로 신장된 면에 의해, 링(70)의 직경 방향의 가장 외측의 면을 구성하고 있다. 제1 측면(73)은 축 방향을 법선 방향으로 하는 원주 형상의 면이며, 링(70)의 축 방향의 일단부측을 구성하고 있다. 제2 측면(74)은 축 방향을 법선 방향으로 하는 원주 형상의 면이며, 링(70)의 축 방향의 타단부측을 구성하고 있다. 내측 제1 경사면(75)은 내면(71)과 제1 측면(73)을 연결하는 경사면이며, 축 방향에 있어서 제1 측면(73)측에 가까워짐에 따라 직경 방향 외측에 위치하도록 경사면이 형성되어 있다. 외측 제1 경사면(76)은 외면(72)과 제1 측면(73)을 연결하는 경사면이며, 축 방향에 있어서 제1 측면(73)측에 가까워짐에 따라 직경 방향 내측에 위치하도록 경사면이 형성되어 있다. 외측 제2 경사면(77)은 외면(72)과 제2 측면(74)을 연결하는 경사면이며, 축 방향에 있어서 제2 측면(74)측에 가까워짐에 따라 직경 방향 내측에 위치하도록 경사면이 형성되어 있다. 내측 제2 경사면(78)은 내면(71)과 제2 측면(74)을 연결하는 경사면이며, 축 방향에 있어서 제2 측면(74)측에 가까워짐에 따라 직경 방향 외측에 위치하도록 경사면이 형성되어 있다.

링(70)은 내경 b1이 57.7㎜이고, 외경 b2가 68.5㎜이고, 축 방향의 두께 b3이 8.0㎜였다. 또한, 내측 제1 경사면(75), 외측 제1 경사면(76), 외측 제2 경사면(77), 및 내측 제2 경사면(78)은 모두, 축 방향에 대한 경사면의 경사 각도 중 작은 쪽의 각도가 45도였다. 또한, 내측 제1 경사면(75) 및 내측 제2 경사면(78)은 모두, 축 방향으로 0.3㎜의 폭이며, 직경 방향으로 0.3㎜의 폭이 비스듬히 깍아내어져서 생기는 형상 및 크기를 갖는 경사면이었다(도 5의 b4, b7 참조).외측 제1 경사면(76) 및 외측 제2 경사면(77)은 모두, 축 방향으로 0.5㎜의 폭이며, 직경 방향으로 0.5㎜의 폭이 비스듬히 깍아내어져서 생기는 형상 및 크기를 갖는 경사면이었다(도 5의 b5, b6 참조).

또한, 링(70)은 대칭적인 형상을 갖고 있으며, 축 방향의 어느 것을 본체(20)측을 향했다고 해도 같은 결과가 얻어지기 때문에, 본 실시예에서는, 제1 측면(73)을 본체(20)측을 향한 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, 본체(20)와의 사이에서 튜브(90)의 협지에 주로 기여하는 부분은, 내측 제1 경사면(75)인 것이 된다. 또한, 여기서, 내측 제1 경사면(75)의 축 방향에 대한 경사 각도는, 본체(20)의 외측 경사면(21a)의 축 방향에 대한 경사 각도와 45도로 공통되어 있다.

링(70)은 PVDF로 구성하였다.

이 링(70)의 탄성률은, 2200㎫였다.

(너트(30))

너트(30)는 도 6의 측면에서 본 외관도, 도 7의 측면에서 본 단면도, 및 도 8의 축 방향에 있어서의 직경 축소부측에서 본 도면에 있어서 도시한 바와 같이, 삽입 단부(31), 외측 통 형상부(32), 너트 조작부(33), 너트 나사산부(34), 너트 통 형상부(35), 직경 축소부(36), 피접촉부(37), 및 만곡부(38)를 구비하고 있다.

삽입 단부(31)는 너트(30)를 본체(20)에 삽입할 때의 삽입측 선단을 구성하고 있어, 약간 직경 방향 외측으로 넓어진 형상을 갖고 있다. 외측 통 형상부(32)는 축 방향으로 통 형상으로 신장되어 있다. 너트 조작부(33)는 너트(30)를 본체(20)에 비틀어 넣을 때 렌치나 사람의 손가락에 의해 협지되는 부분이며, 외측 통 형상부(32)에 대하여 축 방향의 삽입 단부(31)측과는 반대측에 형성되어 있다. 이 너트 조작부(33)는 도 8에 도시한 바와 같이, 축 방향에서 보았을 때, 6각형의 각 모서리가 둥그스름한 형상으로 되도록 구성되어 있다. 너트 나사산부(34)는 본체(20)에 너트(30)가 삽입되어 나사 장착될 때, 본체 나사산부(23)에 대하여 직경 방향 외측으로부터 나사 결합할 수 있도록, 너트(30)의 내측이며 삽입 단부(31)측을 구성하고 있다. 직경 축소부(36)는 삽입 단부(31)측과는 반대측의 단부로부터 삽입 단부(31)측을 향해서 신장되어 있고, 너트(30)의 내측에 있어서 통 형상 부분을 구성하고 있다. 너트 통 형상부(35)는 너트 나사산부(34)와 직경 축소부(36)를 축 방향으로 연결하도록, 너트(30)의 내측에 있어서 통 형상 부분을 구성하고 있고, 직경 방향에 대해서는 직경 축소부(36)의 직경 방향 외측이며 너트 나사산부(34)의 직경 방향 내측을 구성하고 있다. 피접촉부(37)는 직경 축소부(36)의 삽입 단부(31)측의 단부와, 너트 통 형상부(35)의 삽입 단부(31)측과는 반대측의 단부를 직경 방향으로 넓어지도록 하여 연결한 면(삽입 단부(31)측을 향하고 있음)으로 구성되어 있다. 만곡부(38)는 너트 통 형상부(35)의 삽입 단부(31)측과는 반대측의 단부와 피접촉부(37)가 연결되어 있는 부분에 설치된 R 형상 부분이다.

너트(30)는 도 6에 도시한 바와 같이, 삽입 단부(31)의 외경 c1은 95.0㎜이고, 너트 조작부(33)에 있어서 서로 마주보는 둥그스름한 형상의 부분끼리를 연결한 길이 c2는 90.0㎜였다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 축 방향에 있어서의 길이에 대해서, 삽입 단부(31)의 길이 c3은 41.5㎜이고, 외측 통 형상부(32)의 길이 c4는 31.0㎜이고, 너트 조작부(33)의 길이 c5는 5.0㎜였다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 너트 통 형상부(35)의 내경 c6은 69.0㎜이고, 직경 축소부(36)의 내경 c7은 58.0㎜였다. 또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 축 방향에 있어서의 길이에 대해서, 너트 나사산부(34)의 길이 c8은 34.0㎜이고, 너트 통 형상부(35)의 길이 c9는 32.5㎜이고, 직경 축소부(36)의 길이 c10은 11.0㎜였다. 또한, 만곡부(38)의 곡률 반경은 0.5㎜였다.

너트(30)는 PFA로 구성하였다.

이 너트(30)의 탄성률은, 500㎫였다.

(연결 고정의 동작)

본 실시예에서는, 이하의 수순에 의해, 튜브(90)에 대하여 본체(20), 링(70) 및 너트(30)를 고정시켜서, 튜브(90)에 대하여 커플링(100)을 연결 고정시켰다.

먼저, 커플링(100)을 설치하려고 하는 튜브(90)의 선단을, 직경 축소부(36)측을 통해서 너트(30)에 삽입하고 또한 링(70)에 삽입하여, 도 9의 측면에서 본 단면도에 도시한 바와 같은 상태로 하였다.

이어서, 커플링(100)을 설치하려고 하는 튜브(90)의 선단 부분의 내경을, 튜브 연결부(22)의 외경 정도까지 가열 확관시켰다. 그리고, 확관된 튜브(90)의 선단의 내측에 본체(20)의 튜브 연결부(22)를 삽입하여, 도 10의 측면에서 본 단면도에 도시한 바와 같은 상태로 하였다. 또한, 튜브(90)의 선단은, 튜브 연결부(22)의 축 방향의 폭 안에 수용되는 위치로 하였다.

그 후, 본체(20)에 대하여 너트(30)를 축 방향으로 가까이 해 가서, 본체(20)의 본체 나사산부(23)와, 너트(30)의 너트 나사산부(34)가 서로 나사 결합하기 시작하는 부분까지 이동시켰다. 이때, 링(70)은 링(70)의 제2 측면(74)이 너트(30)의 피접촉부(37)에 축 방향에 있어서 접촉함으로써, 축 방향에 있어서의 본체(20)측을 향해서 이동하였다. 그리고, 본체(20)에 대하여 너트(30)를 회전시킴으로써, 도 11의 측면에서 본 단면도에 나타내는 상태로 되도록, 너트(30)를 본체(20)에 대하여 비틀어 넣어 갔다. 또한, 여기서, 본체(20)와 튜브(90)는 대략 일체화되어 있으며, 너트(30)의 회전에 영향을 받아서 회전하는 일은 없다. 또한, 너트(30)와 링(70)은 별개로 구성되어 있기 때문에, 너트(30)가 회전한 경우에도, 링(70)은 원칙적으로는 튜브(90)의 외표면을 축 방향을 향해서 따르도록 이동할 뿐이며, 링(70)은 튜브(90)의 외표면 상에서 회전하지 않는다.

너트(30)의 본체(20)에의 비틀어 넣기 조작을 계속해 가면, 링(70)의 내측 제1 경사면(75)이 튜브(90) 중 본체(20)의 외측 경사면(21a)의 근방에 위치하고 있는 부분에 대하여 접촉한다. 또한, 너트(30)의 본체(20)에의 비틀어 넣기 조작을 계속해 가면, 튜브(90) 중 본체(20)의 외측 경사면(21a)의 근방에 위치하고 있는 부분을, 링(70)의 내측 제1 경사면(75)이 축 방향 본체(20)측을 향해 눌러 간다. 이때, 링(70)은 튜브(90) 중 본체(20)의 외측 경사면(21a)의 근방에 위치하고 있는 부분으로부터, 축 방향의 본체(20)측과는 반대측으로 다시 밀쳐지는 반력과, 직경 방향 외측으로 확장시키는 힘을 받는다. 이에 의해, 링(70)은 탄성 변형되어, 탄성 영역 내의 상태가 됨으로써, 튜브(90) 중 본체(20)의 외측 경사면(21a)의 근방에 위치하고 있는 부분에 대하여 탄성력을 작용시키게 된다. 그리고, 너트(30)를 체결해 갈 때의 조임 토크가 미리 정한 250kgf·㎝의 값으로 된 시점에서 너트(30)의 본체(20)에의 비틀어 넣기 조작을 끝내서, 도 12의 측면에서 본 단면도에 나타내는 상태로 해서, 튜브(90)에 대하여 커플링(100)을 연결 고정시켰다. 또한, 조임 토크가 250kgf·㎝의 값으로 되었는지 여부를 기준으로 한 것은, 이하의 이유에 의한다. 즉, 상기 실시예의 형상, 치수, 재질을 전제로 한 경우에, 시일성을 양호하게 할 수 있는 것(튜브(90)의 내부를 통과하는 유체가 누설되지 않는 것), 및 인장 강도를 양호하게 할 수 있는 것(튜브(90)가 커플링(100)으로부터 빠지지 않는 것) 등의 관점에서 조임 토크의 값의 하한을 파악하였다. 또한, 상기 실시예의 형상, 치수, 재질을 전제로 한 경우에, 본체(20)의 튜브 연결부(22)가 과도한 조임으로 인해 직경 방향 내측으로 크게 쓰러져 버려서 유로를 크게 좁혀 버리는 일이 없는 것 등의 관점에서 조임 토크의 값의 상한을 파악하였다. 이와 같이 하여 파악한 조임 토크의 하한과 상한의 범위 중에서, 너트(30)의 본체(20)에의 비틀어 넣기 조작을 끝냈다고 판단해야 할 적당한 값을 정하였다.

또한, 너트(30)의 본체(20)에의 비틀어 넣기 조작의 종료 시점은, 상술한 조임 토크의 값에 대응한 조임 거리(너트(30)의 외표면의 어느 위치와, 본체(20)의 외표면의 어느 위치의 거리의 변화)를 미리 정해 둠으로써 판단해도 된다.

(연결 고정된 상태)

튜브(90)에 대하여 커플링(100)이 연결 고정된 상태의 주요부 확대 단면 개략도를 도 13에 도시한다.

연결 고정된 상태에서는, 링(70)의 직경 방향 외측을 구성하는 외면(72)과, 그 직경 방향 외측에 위치하고 있는 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면 사이에는, 직경 방향에 있어서의 간극이 생겼다. 즉, 축 중심으로부터 링(70)의 외면(72)까지의 직경 방향의 거리 A보다도, 축 중심으로부터 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면까지의 직경 방향의 거리 B쪽이 길었다. 이 간극은, 예를 들어 이하와 같이 해서 확인할 수 있다. 즉, 링(70)의 직경 방향 외측을 구성하는 외면(72)에 미리 착색 도료 등을 도포한 상태에서, 연결 고정시키고, 연결 고정된 상태로부터 너트(30)를 빼내었을 때, 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면에 상기 착색 도료가 색 비침되지 않는 것을 시인함으로써, 연결 고정 상태에 있어서 간극이 존재하고 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 연결 고정된 상태에서는, 축 중심으로부터 본체(20)의 외측 경사면(21a)과 내측 경사면(21b)의 경계 부분까지의 직경 방향의 거리 C는, 축 중심으로부터 링(70)의 내면(71)까지의 직경 방향의 거리 D보다도 짧고, 본체(20)의 외측 경사면(21a)과 내측 경사면(21b)의 경계 부분은 튜브(90)(링(70)의 직경 방향 내측에 위치하고 있는 부분)의 직경 방향의 두께의 폭의 범위 내에 위치하였다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 조임 토크로 된 상태를 연결 고정된 상태로 했지만, 본 실시예와는 형상이나 치수나 재질이 다른 경우에 대해서는, 연결 고정된 상태를 다른 기준으로 특정해도 된다. 예를 들어, 도 14에 도시한 바와 같이, 링(70)의 제1 측면(73)의 축 방향에 있어서의 위치 s와, 본체(20)의 외측 경사면(21a)과 내측 경사면(21b)의 경계 부분의 축 방향에 있어서의 위치 t의 축 방향에 있어서의 거리가, 튜브(90)의 직경 방향의 두께(아무런 힘이 작용되지 않는 상태에서의 외경과 내경의 차의 절반)의 30%의 범위 내(마이너스 30% 이상 플러스 30% 이하)가 되어 있는 상태를, 연결 고정된 상태로 하도록 해도 된다.

(외력이 작용하여 링이 확장된 상태)

튜브(90)에 대하여 커플링(100)이 연결 고정된 상태에 있어서, 튜브(90)에 외력을 더 작용시킨 경우의 주요부 확대 단면 개략도를 도 15에 도시한다.

여기에서는, 외력을 작용시키는 것은, 인장 성능 평가 시험에 의해 사용되는 인장 시험기를 사용하여 행하였다. 구체적으로는, 연결 고정된 상태에서, 튜브(90)가 커플링(100)으로부터 축 방향으로 이격되도록, 튜브(90)를 인장함으로써 외력을 작용시켰다. 여기에서의 인장 강도를, 상기 실시예의 형상, 치수, 재질에 기초하여, 15㎫로 하였다. 또한, 여기에서는, 인장 속도를 200㎜/min으로 하였다. 또한, 연결 고정된 상태에서는, 튜브(90)의 두께는, 링(70)의 내측 제1 경사면(75)과 본체(20)의 외측 경사면(21a)에 의해 끼워져 있는 부분에 있어서 두께가 얇게 되어 있고, 그 전후로 두께가 두껍게 되어 있다. 이로 인해, 연결 고정된 상태에 있어서, 인장 시험기에 의해, 튜브(90)를 축 방향으로 커플링(100)으로부터 이격되는 방향으로 인장함으로써 튜브(90) 중 두께가 두껍게 되어 있는 부분에 의해 링(70)이 직경 방향 외측으로 밀려 넓어지게 된다. 이와 같이 하여, 링(70)이 탄성 영역을 넘어서, 링(70)의 직경 방향 외측을 구성하는 외면(72)이 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면에 접하는 상태가 된다.

또한, 상술한 외력으로서의 인장 강도의 15㎫의 값은, (ⅰ) 튜브의 인장에 의한 최대 응력(항복점을 넘어서 튜브가 신장되어 버릴 때의 값)과, (ⅱ) 유체 압력에 의한 최대 응력(튜브(90)의 최고 사용 압력의 사양에 기초하여 정함)과, (ⅲ) 조임에 의한 최대 응력을 합계하여 얻어지는 인장 응력이 가해진 상황을 고려하여 정하였다.

상술한 외력을 더 작용시켜서 링(70)이 확장된 상태에서는, 링(70)이 탄성 영역을 넘은 상태로 되어 있고, 링(70)의 직경 방향 외측을 구성하는 외면(72)과, 그 직경 방향 외측에 위치하고 있는 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면이 접촉하였다. 또한, 링(70)의 직경 방향 외측을 구성하는 외면(72)이 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면에 접한 것에 대해서는, 상술한 바와 같이, 링(70)의 직경 방향 외측을 구성하는 외면(72)에 미리 착색 도료 등을 도포한 상태에서, 연결 고정시켜, 인장 시험기에 의해 외력을 작용시킨 후에 너트(30)를 빼내었을 때, 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 내면에 상기 착색 도료의 색 비침이 발생하였음을 시인함으로써 확인하였다. 이에 의해, 외력이 작용하여 링(70)이 확장된 상태에서는, 링(70)에는, 링(70)의 외면(72)과 너트(30)의 너트 통 형상부(35)의 접촉 부분을 통해서, 너트(30)로부터 직경 방향 내측으로 눌리는 힘이 작용되고 있는 것을 확인하였다. 이로 인해, 링(70)은 튜브(90)를 직경 방향 외측으로부터 내측으로 가압하는 것이 가능하게 되어 있다고 할 수 있다.

(평가)

상술한 바와 같이 연결 고정되어 있고 상술한 외력을 작용시키지 않은 상태의 샘플과, 연결 고정된 후에 상술한 외력을 작용시킨 상태의 샘플에 대해서, 기밀 성능 평가 시험, 내압 성능 평가 시험, 열 사이클 성능 평가 시험, 및 반복 결합 성능 평가 시험에 의한 평가를 행하였다.

기밀 성능 평가 시험은, 일단부를 막은 상태로 해서 커플링(100) 전체를 물속에 침지하여, N₂ 가스를 튜브(90) 내에 충전함으로써 내압을 1.4㎫까지 높이고, 5분 경과한 후에, 기포 발생의 유무를 육안 확인함으로써 행하였다. 여기서, 1분간 N₂ 가스의 누설(기포의 발생)이 없는 것을 합격 기준으로 하였다.

내압 성능 평가 시험은, 일단부를 막은 상태로 해서 손 누름 펌프를 접속하여, 튜브(90) 내에 물을 충전한 후, 손 누름 펌프로 내압을 서서히 높이면서 피팅의 누설, 튜브(90) 빠짐의 유무를 확인함으로써 행하였다. 튜브(90)가 파열될 때까지 누설이 발생하지 않는 것을 합격 기준으로 하였다.

반복 결합 성능 평가 시험은, 튜브(90)와 커플링(100)의 착탈 시공 작업을 20회 반복하고, 그 후, 기밀성 평가 시험과 마찬가지 시험 방법으로 행하였다. 20회의 반복 착탈 시공 조작 후에 있어서도, 1분간 N₂ 가스의 누설(기포의 발생)이 없는 것을 합격 기준으로 하였다.

이상의 평가 시험에 대해서는, 연결 고정되어 있어 상술한 외력을 작용시키지 않은 상태의 샘플과, 연결 고정된 후에 상술한 외력을 작용시킨 상태의 샘플 중 어느 것에 대해서도, 어느 시험에 있어서도 합격이었다.

(7) 다른 실시 형태

상기 실시 형태에 대응하는 실시예 중 하나로서, 상술한 실시예를 예로 들었지만, 실시 형태로서는 이에 한정되지 않고, 적절히 변경하여 얻어지는 이하와 같은 실시 형태로 해도 된다.

(7-1)

상기 실시 형태의 실시예에서는, 너트(30)의 내측 중, 직경 축소부(36) 이외의 부분이 너트 나사산부(34)와 너트 통 형상부(35)로 구성되는 경우를 예로 들어 설명하였다.

그러나, 실시 형태는 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 도 16에 도시한 바와 같이, 상기 실시예의 너트(30) 대신에 상기 실시예의 너트 나사산부(34)가 축 방향으로 연장되어 상기 실시예의 너트 통 형상부(35)에 상당하는 부분에까지 설치되어 있는 너트(230)를 사용해도 된다.

(7-2)

상기 실시 형태의 실시예에서는, 링(70)이 1개만 사용되고 있는 경우를 예로 들어 설명하였다.

그러나, 실시 형태는 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 도 17에 도시한 바와 같이, 상기 실시예의 링(70)과 마찬가지 형상 및 치수의 링(370)을 더 사용하여, 링(70)과 링(370)을 축 방향으로 이어지도록 배열하여 사용해도 된다.

20 : 본체
22 : 튜브 연결부
23 : 본체 나사산부
30 : 너트
34 : 너트 나사산부
36 : 직경 축소부
37 : 피접촉부
70 : 링
90 : 튜브
100 : 커플링
150 : 커플링 조립체

Claims (10)

1. 수지에 의해 적어도 내측 표면이 구성되어 있는 튜브(90)에 접속되는 커플링(100)으로서,
   일단부에 설치된 튜브 연결부(22)와, 외주면에 있어서 상기 튜브 연결부보다 외경이 크게 되도록 설치된 본체 나사산부(23)를 갖고, 축 방향으로 연장된 관통 구멍(26)이 형성되어 있는 본체(20)와,
   축 방향의 일단부측으로부터 축 방향의 타단부측을 향해서 상기 본체의 상기 튜브 연결부가 삽입된 상태에서 상기 본체 나사산부와 나사 결합 가능한 너트 나사산부(34)와, 상기 축 방향의 타단부측에 설치되어 있고 상기 너트 나사산부보다 내경이 작은 직경 축소부(36)와, 상기 직경 축소부에 대하여 상기 축 방향의 일단부측을 향하도록 형성된 피접촉부(37)를 갖는 너트(30)와,
   상기 너트의 상기 너트 나사산부보다 직경 방향 내측의 공간에 배치되고, 상기 튜브보다 탄성률이 높고, 상기 너트의 상기 피접촉부에 접촉하는 적어도 1개의 링(70)
   을 구비하고,
   상기 튜브에 대하여 상기 본체, 상기 너트 및 상기 링이 연결된 상태에 있어서,
   상기 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에는, 상기 링이 자신의 응력에 의해, 상기 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누르고 있고,
   상기 링이 탄성 영역을 넘은 상태인 경우에는, 확장된 상기 링이 상기 너트의 직경 방향 내측 표면에 의해 직경 방향 내측으로 눌러짐으로써, 상기 튜브를 직경 방향 외측으로부터 직경 방향 내측을 향해서 누르는
   것이 가능하게 되는 탄성률을 상기 링이 가지고 있으며,
   상기 튜브에 대하여 상기 본체, 상기 너트 및 상기 링이 연결된 상태에 있어서, 상기 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에는, 상기 링과 외주 부분과, 상기 링의 직경 방향 외측에 위치하는 상기 너트의 내주 부분 사이에는 직경 방향의 간극이 설치되어 있고,
   상기 링이 상기 너트의 직경 방향 내측 표면에 접촉하기 전 단계에서 상기 링이 탄성 영역을 넘도록 구성되며,
   상기 너트의 탄성률이 400㎫ 이상 800㎫ 이하이고,
   상기 링의 탄성률이 1000㎫ 이상 2500㎫ 이하인, 커플링.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 링의 원주 방향을 법선 방향으로 하는 단면의 형상은, 직사각형 형상 중, 적어도 직경 방향 내측이며 축 방향의 상기 본체측의 부분이 모따기된 형상 또는 둥그스름한 형상이며,
   상기 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 상기 본체측의 부분에 있어서의 상기 모따기된 형상 또는 상기 둥그스름한 형상의 부분은, 상기 링의 직경 방향의 폭의 0.3% 이상 40% 이하의 부분이며, 상기 링의 축 방향의 폭의 1% 이상 40% 이하의 부분인, 커플링.
5. 제4항에 있어서,
   상기 링의 직경 방향 내측이며 축 방향의 상기 본체측의 부분에 있어서의 상기 모따기된 형상 또는 상기 둥그스름한 형상의 부분은, 상기 링의 직경 방향의 폭의 3% 이상 29% 이하의 부분이며, 상기 링의 축 방향의 폭의 2% 이상 25% 이하의 부분인, 커플링.
6. 제1항에 있어서,
   상기 튜브에 대하여 상기 본체, 상기 너트 및 상기 링이 연결된 상태에서 상기 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에, 상기 너트의 내주 부분 중, 상기 링의 외경이 최대인 부분에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 부분의 내경을 X라 하고,
   상기 링의 외경이 최대인 부분의 외경을 Y라 한 경우에 있어서,
   상기 너트 및 상기 링이 연결되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서의 상기 X 및 상기 Y에 상당하는 부분의 길이에 대해서,
   

   

   
   의 값이, 0.003 이상 0.020 이하인, 커플링.
7. 제1항에 있어서,
   상기 튜브에 대하여 상기 본체, 상기 너트 및 상기 링이 연결된 상태에서 상기 링이 탄성 영역 내의 상태에 있는 경우에, 상기 너트의 내주 부분 중, 상기 링의 외경이 최대인 부분에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 부분의 내경을 X라 하고,
   상기 링의 외경이 최대인 부분의 외경을 Y라 하고,
   상기 튜브의 두께를 Z로 한 경우에 있어서,
   상기 너트, 상기 링, 및 상기 튜브가 서로 연결되어 있지 않고 아무런 힘이 작용되지 않는 상태에 있어서의 X, Y 및 Z에 상당하는 부분의 길이에 대해서,
   

   

   
   의 값이, 0.04 이상 0.30 이하인, 커플링.
8. 제1항에 있어서,
   상기 튜브는, PFA, FEP 및 PTFE로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 수지 조성물로 구성되어 있고,
   상기 너트는, PFA, PCTFE, PVDF, ETFE, 및 PPS로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 수지 조성물로 구성되어 있고,
   상기 링은, PCTFE, PVDF, ETFE, 및 PPS로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 함유하는 수지 조성물로 구성되어 있는, 커플링.
9. 제1항에 있어서,
   상기 링은 불투명이며, 상기 너트는 투명 또는 반투명인, 커플링.
10. 커플링 조립체(150)로서,
    제1항에 기재된 커플링(100)과,
    상기 튜브(90)
    를 구비하고,
    상기 튜브는, 내약품성을 구비하는 수지를 포함하여 구성되어 있고, 굽힘 반경이 0.3m 이상 3.0m 이하인, 커플링 조립체.

Images