KR20140008353A

KR20140008353A - 튜브 이음매

Info

Publication number: KR20140008353A
Application number: KR1020137022619A
Authority: KR
Inventors: 요헤이 세키노
Original assignee: 가부시키가이샤 후로웨루
Priority date: 2011-02-04
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2014-01-21
Also published as: WO2012105525A1; US20130307265A1; JP2012163132A; TWI557353B; TW201250147A; JP5758640B2; KR101929068B1; US9091374B2

Abstract

시공 작업을 간이화하여 신속히 행함을 가능하게 하고, 비용 저감을 실현할 수 있는 동시에, 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 튜브 이음매이다. 튜브(11)의 일단부(12)에 링(40)을 미리 압입함으로써, 그 일단부(12)는 확경된 상태로 유지된다. 이 링(40)내에 이음매 본체(20)의 내통부(22)를 삽입하면서, 상기 일단부(12)를 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입했을 때, 외통부(23)가 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)까지 덮는 상태로 된다. 이 상태에서 이음매 본체(20)에 캡 너트(30)를 나사결합하여, 외통부(23)를 통해 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)이 상기 일단부(12)와 함께 내통부(22)에 압압되고, 또한, 링(40)에 의해 튜브(11)의 굴절부(12c)에, 캡 너트(30)의 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)가 압접된다.

Description

튜브 이음매{TUBE JOINT}

본 발명은, 반도체 제조나 액정 제조를 비롯하여, 의료·의약품 제조, 식품가공 등의 각종 제조공정으로 취급되는 초순수(超純水)나, 황산, 염산 등과 같은 인체에 위험한 약액을 포함하는, 모든 유체의 유로로 되는 튜브의 접속 수단으로서 이용되는 튜브 이음매에 관한 것이다.

종래, 이런 종류의 튜브 이음매는 불소 수지로 대표되는 수지제의 것이 많이 알려져 있고, 일반적으로는 크게 나누면, 도 19에 나타낸 「인너 링 타입」이라고 불리는, 튜브의 내측에 링을 삽입하는 종류와, 도 20에 나타낸 「플레어 타입」이라고 불리는, 튜브를 확경(擴徑)(플레어)하는 종류가 존재한다.

인너 링 타입으로서는, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있고, 또한, 플레어 타입으로서는, 특허문헌 2에 기재된 것이 알려져 있다. 이러한 각 종류의 튜브 이음매는, 각각 장점과 단점을 갖는다.

인너 링 타입의 장점으로는, 링을 한 번 튜브에 삽입함으로써, 튜브의 처리가 완료되어, 시공성이 뛰어난 점이나, 튜브에 인장 하중이 부하되었을 때에 링이 빠짐 방지되어 인장 강도가 높은 점 등이다.

또한, 플레어 타입의 장점으로서는, 튜브와 이음매 본체의 접속부는 캡 너트(cap nut)에 의해 압접(壓接)되어 있고, 간극이 없기 때문에, 유체가 스며들 가능성이 낮은 점이나, 튜브를 확실히 확경하지 않으면 튜브를 이음매 본체에 부착되는 것이 불가능하기 때문에, 사고로 이어지는 실수를 방지할 수 있는 점 등이다.

일본 공개특허 평10-318475호 공보 일본 공개특허 평11-182751호 공보

그러나, 상술한 종래 일반의 인너 링 타입(도 19 참조)에서는, 튜브의 내측에 삽입한 링의 양단에, 유체가 스며들기 쉽고, 또한, 유체가 정체하기 쉽다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 링이 튜브 내경보다 작게 변형되기 때문에, 유체를 이송할 때의 압력이 손실된다고 하는 문제점도 있었다.

또한, 링을 튜브의 내측에 삽입하지 않는 상태에서도, 도 21에 나타내는 바와 같이, 튜브를 이음매 본체내에 조립하는 것이 가능한 형상이며, 그 상태를 외부로부터 확인할 수 없기 때문에, 링을 튜브 내측에 삽입하지 않은 경우는, 인발(引拔) 저항이 완전히 없어져, 사고로 이어질 위험성이 있다고 하는 문제점도 있었다.

이러한 종래 일반의 인너 링 타입의 문제점은, 상술한 특허문헌 1에 기재된 튜브 이음매에 의하면 해결된다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 튜브 이음매라도, 이음매에 진동이 걸린 경우나, 튜브에 인장력이 부하된 경우에는, 확경 링과 튜브가 아무래도 움직여 버린다. 그 때문에, 씨일 성능이 불안정하게 되거나, 튜브의 인장 강도가 약해진다고 하는 문제점이 있었다.

한편, 상술한 종래 일반의 플레어 타입(도 20 참조) 외, 특허문헌 2에 기재된 튜브 이음매는, 튜브를 이음매 본체에 부착하기 위해, 튜브를 확경한 형상으로 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 튜브를 3∼10회 정도 확경하는 동작을 반복할 필요가 있어, 이 동작에 상당한 노력이 필요하기 때문에, 시공성에 어려움이 있다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 튜브에 인장 하중이 부하되었을 때, 인너 링 타입과 비교하면, 인장 강도가 약한 경향이 있다고 하는 문제점도 있었다.

또한, 플레어 타입에서는, 인너 링 타입과 비교하면 문제는 작지만, 이음매 본체의 선단부가 내측으로 변형되어 있어, 유체를 이송할 때의 압력이 손실된다고 하는 문제점도 있었다. 플레어 타입에서는, 도 22에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체의 선단부 내경에 경사각도 θ2의 테이퍼를 구비함으로써, 튜브와 이음매 본체의 경계면에 간극이 생기지 않게 하여, 액체가 스며들거나 액체가 고이는 것을 방지하지만, 도 20에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체의 선단부는, 내경 방향으로 국부적인 변형을 일으킨다.

이러한 변형에 의해서, 유체의 흐름이 방해되거나, 압력 손실의 원인으로도 된다. 더욱이, 변형에 의해서, 유체의 흐름이 흐트러짐에 기인하여, 마이크로 버블이라 불리는 미세한 거품을 발생시키기도 한다. 이러한 마이크로 버블은, 반도체 제조공정에서는, 반도체 제품의 불량을 발생시키는 요인으로 되기 때문에, 큰 문제점이었다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래의 인너 링 타입과 플레어 타입의 각각의 문제점에 착안해서 안출된 것으로, 내부에 액체가 체류하는 사태(액체 고임)나 액체 이송시의 압력 손실을 극력 없앨 수 있고, 시공을 간이화하여 비용 저감을 실현하는 동시에, 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 특히 링과 튜브가 움직이는 것을 대폭 방지할 수 있어, 씨일 성능을 안정시키는 동시에, 튜브의 인장 강도를 현격히 높일 수 있는 튜브 이음매를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 요지로 하는 바는, 이하의 각 항의 발명에 있다.

[1] 튜브의 일단부를 확경시키면서 이 확경된 상태로 유지하는 링을 압입(壓入)하고, 상기 튜브의 확경된 일단부를 이음매 본체에 접속하는 동시에, 상기 튜브를 관통시킨 상태로 상기 확경된 일단부를 둘러싸는 캡 너트를 이음매 본체에 체결함으로써, 이음매 본체에 튜브를 고정하는 튜브 이음매에 있어서,

상기 캡 너트는, 상기 튜브의 확경된 일단부를 수용하는 나사구멍과, 상기 나사구멍의 내주(內周)에 형성된 암나사부와, 상기 나사구멍의 내측을 막는 내측벽과, 상기 내측벽을 관통하여 상기 튜브를 관통시키는 삽입구멍을 갖고,

상기 이음매 본체는, 상기 캡 너트를 체결하는 일단측에, 상기 튜브의 확경된 일단부가 끼워 넣어지는 환상(環狀)의 오목홈과, 상기 오목홈의 내측으로 되어 상기 튜브의 확경된 일단부가 바깥에서 끼워지는 내통부(內筒部)와, 상기 오목홈의 외측으로 되어 상기 튜브의 확경된 일단부가 안에서 끼워지는 외통부(外筒部)와, 상기 외통부의 외주(外周)에 형성되어 상기 암나사부가 나사결합되는 수나사부와, 상기 내통부의 내측에서 상기 튜브의 내경과 거의 같은 구멍 직경으로 나사축방향으로 관통되는 관통구멍을 갖고,

상기 링은, 그 외주가 양단보다 중앙측에서 최대직경으로 되는 단면 형상으로 형성되고, 상기 최대직경으로 되는 가장 두꺼운 부분이 압입된 상기 튜브의 일단부의 내주에 파고들도록 결합됨으로써 위치 결정되고,

상기 링내에 상기 이음매 본체의 내통부를 삽입하면서, 상기 튜브의 확경된 일단부를 상기 오목홈의 안쪽까지 압입했을 때, 상기 외통부가 상기 링의 적어도 가장 두꺼운 부분까지 덮는 상태로 되고, 이 상태에서 상기 이음매 본체의 수나사부에 상기 캡 너트의 암나사부를 나사결합하여, 상기 수나사부가 있는 상기 외통부를 통해 상기 링의 가장 두꺼운 부분이 튜브의 일단부와 함께 상기 내통부에 압압되고, 또한, 상기 링에 의해 확경이 끝난 튜브의 굴절부에, 상기 캡 너트의 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리가 압접된 것을 특징으로 하는 튜브 이음매.

[2] 상기 이음매 본체의 외통부는, 상기 링내에 상기 이음매 본체의 내통부를 삽입하면서, 상기 튜브의 확경된 일단부를 상기 오목홈의 안쪽에까지 압입했을 때, 선단측이 상기 링의 가장 두꺼운 부분을 타넘어 링 전체를 덮는 위치까지 뻗는 상태로 형성되고,

상기 캡 너트는, 그 상기 내측벽의 주위에, 중심축이면서 상기 나사구멍의 입구 방향으로 산형(山型) 단면 형상으로 돌출되어, 캡 너트를 이음매 본체에 체결할 때, 상기 외통부의 선단측을 상기 링의 일단측으로 밀어붙이는 돌출조 고리를 갖는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 튜브 이음매.

[3] 상기 캡 너트의 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리는, 중심축이면서 상기 나사구멍의 입구 방향으로 산형 단면 형상으로 돌출되고,

상기 튜브의 굴절부는, 상기 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리와 상기 내통부의 선단측과의 사이에 끼워 지지되는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 튜브 이음매.

[4] 상기 이음매 본체의 외통부의 내경 치수를, 상기 링의 가장 두꺼운 부분에 의해 확경된 상기 튜브의 일단부의 최대 외경 치수보다 작게 설정하고,

상기 캡 너트를 이음매 본체에 체결함으로써, 상기 튜브의 확경된 일단부가 상기 오목홈의 안쪽에까지 압입되는 것을 특징으로 하는 [1], [2] 또는 [3]에 기재된 튜브 이음매.

[5] 상기 이음매 본체의 내통부의 선단측 입구 가장자리의 내주측에, 상기 캡 너트를 이음매 본체에 체결한 후에 선단측 입구 가장자리가 중심축을 향하여 변형되는 두께분만큼 미리 면취(面取)한 제 1 내측 테이퍼부와, 상기 제 1 내측 테이퍼부의 선단측에서 그 경사각 이상으로 경사져서 이동 매체인 유체의 고임을 방지하는 제 2 내측 테이퍼부를 형성한 것을 특징으로 하는 [1], [2], [3] 또는 [4]에 기재된 튜브 이음매.

[6] 상기 이음매 본체의 내통부의 선단측 입구 가장자리의 외주측에, 상기 캡 너트를 이음매 본체에 체결한 후에 상기 튜브의 굴절부의 내주에 압접하여 기밀성(氣密性)을 유지하는 외측 테이퍼부를 구비하고, 상기 외측 테이퍼부를 R단면 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 [1], [2], [3], [4] 또는 [5]에 기재된 튜브 이음매.

상기 본 발명은, 다음과 같이 작용한다.

상기 [1]에 기재된 튜브 이음매에 의하면, 튜브의 일단부를 이음매 본체에 바깥에서 끼우기 전에, 튜브의 일단부를 확경하면서 그 확경된 상태로 유지하는 링을 미리 압입해 둔다.

링에 의해서, 튜브의 확경된 일단부는 축경(縮徑)되지 않고, 이러한 확경된 상태의 튜브의 일단부를, 이음매 본체의 내통부에 용이하게 바깥에서 끼우게 하는 동시에 외통부에 안에서 끼워지게 하면서, 오목홈에 압입할 수 있다. 이와 같이 튜브와 이음매 본체의 접속시에는, 특히 지그를 이용할 필요는 없다.

상기 링은, 그 외주가 양단보다 중앙측에서 최대직경으로 되는 단면 형상으로 형성되어, 그 최대직경으로 되는 가장 두꺼운 부분이 압입된 상기 튜브의 일단부의 내주에 파고들도록 결합됨으로써 위치 결정된다. 이와 같이, 링을 당해 위치에 위치 결정함으로써, 링이 튜브의 안쪽으로 들어가 버리거나, 반대로 빠져 나와 버리는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 상기 링내에 이음매 본체의 내통부를 삽입하면서, 상기 튜브의 확경된 일단부를 상기 오목홈의 안쪽에까지 압입했을 때, 상기 외통부는 상기 링의 적어도 가장 두꺼운 부분까지 덮는 상태로 된다.

이 상태로 이음매 본체의 수나사부에 캡 너트의 암나사부를 나사결합하면, 상기 수나사부가 있는 외통부를 통해 링의 가장 두꺼운 부분이 튜브의 일단부와 함께 내통부에 축심 방향으로 압압되고, 또한, 링에 의해 확경이 끝난 튜브의 굴절부에, 캡 너트의 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리가 압접된다.

따라서, 이음매 본체의 내통부의 선단측, 캡 너트의 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리, 튜브의 굴절부의 각 사이의 간극이 없어져 충분한 밀착성을 얻을 수 있어, 이음매 본체에 튜브를 강고하게 접속하여 고정할 수 있다.

특히, 링의 가장 두꺼운 부분, 튜브의 일단부, 그것에 이음매 본체의 외통부가, 각각 축심 방향으로 내통부에 중첩되므로, 이음매 본체에 진동이 걸린 경우나, 튜브에 인장력이 부하된 경우라도, 링과 튜브가 움직이는 것을 대폭 방지할 수 있어, 씨일 성능을 안정시키는 동시에, 튜브의 인장 강도를 높일 수 있다.

상기 [2]에 기재된 튜브 이음매에 의하면, 상기 이음매 본체의 외통부는, 상기 링내에 상기 이음매 본체의 내통부를 삽입하면서, 상기 튜브의 확경된 일단부를 상기 오목홈의 안쪽에까지 압입했을 때, 외통부의 선단측이 상기 링의 가장 두꺼운 부분을 타넘어 링 전체를 덮는 위치까지 뻗는 상태로 형성되어 있다.

이에 의해, 링에 의해 확경된 튜브의 일단부 전체가 이음매 본체의 외통부로 둘러싸이도록 덮힌 상태로 된다. 이 상태에서 이음매 본체에 캡 너트를 나사결합하면, 캡 너트의 내측벽의 주위에 있는 돌출조 고리가, 상기 외통부의 선단측을 링의 일단측에 밀어붙이게 된다. 따라서, 상기 오목홈의 입구측이 좁아지도록 막혀, 링으로 확경된 튜브의 일단부가 오목홈에 갇힘에 의해, 씨일 성능과 인장 강도를 더 높일 수 있다.

상기 [3]에 기재된 튜브 이음매에 의하면, 상기 캡 너트의 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리는, 중심축이면서 나사구멍의 입구 방향으로 산형 단면 형상으로 돌출되어 있고, 상기 튜브의 굴절부는, 상기 삽입구멍의 구멍 둘레가장자리와 상기 이음매 본체의 내통부의 선단측과의 사이에 끼워 지지된다. 이에 의해, 이음매 본체에 대한 튜브의 인장 강도가 한층 커져, 튜브가 빠지는 사태를 더 확실히 방지할 수 있다.

상기 [4]에 기재된 튜브 이음매에 의하면, 상기 이음매 본체의 외통부의 내경 치수를, 상기 링의 가장 두꺼운 부분에 의해 확경된 상기 튜브의 일단부의 최대 외경 치수보다 작게 설정한다. 그리고, 상기 캡 너트를 이음매 본체에 체결함으로써, 튜브의 확경된 일단부가 캡 너트의 오목홈의 안쪽에까지 압입되도록 했기 때문에, 더한층 씨일 성능이 안정되어 기밀성을 높일 수 있다.

상기 [5]에 기재된 튜브 이음매에 의하면, 상기 이음매 본체의 내통부의 선단측 입구 가장자리의 내주측에, 캡 너트를 이음매 본체에 체결한 후에 선단측 입구 가장자리가 중심축을 향하여 변형되는 두께분만큼 미리 면취한 제 1 내측 테이퍼부와, 상기 제 1 내측 테이퍼부의 선단측에서 그 경사각 이상으로 경사져서 이동 매체인 액체의 고임을 방지하는 제 2 내측 테이퍼부를 구비하였다. 아울러, 제 1 내측 테이퍼부는, 1단만의 테이퍼형상에 한정하지 않고, 2단 혹은 3단 등 다단 테이퍼형상으로 해도 좋다.

이음매 본체의 내통부가 관통구멍의 내경 방향으로 국소적인 변형을 일으키면, 유체의 흐름의 방해가 되지만, 상기 제 1 내측 테이퍼부에 의해서, 내경으로의 변형을 억제하는 것이 아니라, 변형된 상태로 유체의 흐름의 방해가 되는 볼록한 형상으로 되지 않게 한다. 제 1 내측 테이퍼부와 제 2 내측 테이퍼부를 구비함에 의해, 유체가 스며들거나 액체가 고이는 것을 방지하는 동시에, 유체의 흐름의 방해가 되는 국부적인 볼록 형상의 돌출을 억제할 수 있다.

상기 [6]에 기재된 튜브 이음매에 의하면, 상기 이음매 본체의 내통부의 선단측 입구 가장자리의 외주측에, 캡 너트를 이음매 본체에 체결한 후에 상기 튜브의 굴절부의 내주에 압접하여 기밀성을 유지하는 외측 테이퍼부를 구비하고, 상기 외측 테이퍼부를 R단면 형상으로 형성하였다. 이와 같이 외측 테이퍼부를 R단면 형상으로 함에 의해, 캡 너트의 체결 토크를 증가시키지 않고, 이음매 내부의 특히 내통부의 선단측과 튜브의 굴절부와의 사이에 있어서의 유체의 누설이나 침투를 막는 것이 가능해진다.

본 발명에 관한 튜브 이음매에 의하면, 종래의 인너 링 타입과 플레어 타입의 각각의 문제점을 해결하는 것이 가능해져, 내부에 액체가 체류하는 사태(액체 고임)나 액체 이송시의 압력 손실을 극력 없앨 수 있고, 시공을 간이화하여 비용 저감을 실현하는 동시에, 품질의 신뢰성을 향상시킬 수 있고, 특히 링과 튜브가 움직이는 것을 대폭 방지할 수 있어, 씨일 성능을 안정시키는 동시에, 튜브의 인장 강도를 현격히 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매를 나타내는 요부 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매 중 이음매 본체의 일단부를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매 중 캡 너트를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매 중 링을 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 외통부의 내경 치수와, 링의 가장 두꺼운 부분에 의해 확경된 튜브의 일단부의 최대 외경 치수와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 제 1 내측 테이퍼부와 제 2 내측 테이퍼부의 경사각을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 제 1 내측 테이퍼부를 2단으로 한 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 제 1 내측 테이퍼부를 3단으로 한 변형예를 나타내는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 외측 테이퍼부에서의 힘이 가해지는 방향을 나타내는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 외측 테이퍼부에서의 응력이 분산되는 예를 나타내는 설명도이다.
도 12는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 외측 테이퍼부의 R 형상의 의의를 나타내는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 내통부의 외측 테이퍼부의 R 형상의 각도를 특정하는 설명도이다.
도 14는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서 튜브의 일단부를 확경하면서 링을 압입하는 공정을 차례로 나타내는 설명도이다.
도 15는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매의 조립 공정을 차례로 나타내는 설명도이다.
도 16은 본 발명의 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 각 부품의 구체적인 치수의 예를 나타내는 설명도이다.
도 17은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 튜브 이음매를 나타내는 요부 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제 2 실시 형태에 관한 튜브 이음매의 조립 도중의 상태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 19는 종래 일반의 인너 링 타입의 튜브 이음매의 대표 예를 나타내는 요부 단면도이다.
도 20은 종래 일반의 플레어 타입의 튜브 이음매의 대표 예를 나타내는 요부 단면도이다.
도 21은 종래 일반의 인너 링 타입의 튜브 이음매에 있어서의 문제점을 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 22는 종래 일반의 플레어 타입의 튜브 이음매에 있어서의 이음매 본체의 선단부 내경에 형성된 테이퍼를 나타내는 요부 단면도이다.
도 23은 종래 일반의 플레어 타입의 튜브 이음매에 있어서의 이음매 본체의 선단부 내경의 변형된 각도를 설명하기 위한 요부 단면도이다.
도 24는 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매에 있어서의 이음매 본체의 내통부의 제 1 내측 테이퍼부의 경사각을 정하기 위한 실험 데이터를 나타낸 도표이다.

이하, 도면에 기초하여, 본 발명을 대표하는 각종 실시 형태를 설명한다.

도 1 내지 도 16은, 본 발명의 제 1 실시 형태를 나타낸다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10)를 나타내는 요부 단면도, 도 2는 튜브 이음매(10) 중의 이음매 본체(20)의 일단부를 나타내는 단면도, 도 3은, 튜브 이음매(10) 중의 캡 너트(30)를 나타내는 단면도, 도 4는, 튜브 이음매(10) 중의 링(40)을 나타내는 단면도, 도 5는, 튜브 이음매(10)의 외관을 나타내는 사시도이다.

도 1 내지 도 5에 나타내는 바와 같이, 튜브 이음매(10)는, 튜브(11)와, 이음매 본체(20)와, 캡 너트(30)와, 그것에 링(40)을 조합해서 이루어진다. 이러한 튜브 이음매(10)는, 튜브(11)의 일단부(12)를 확경하면서 그 확경된 상태로 유지하는 링(40)을 압입하고, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 이음매 본체(20)에 접속하는 동시에, 상기 튜브(11)를 관통시킨 상태에서 상기 확경된 일단부(12)를 둘러싸는 캡 너트(30)를 이음매 본체(20)에 체결함으로써, 이음매 본체(20)에 튜브(11)를 고정한 것이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 튜브(11)는 내부가 공동(空洞)인 원통관이다. 튜브(11)의 재질로서 예를 들면, PTFE(4불화 에틸렌) 수지, PFA(4불화 에틸렌-퍼플루오로알콕시에킬렌 공중합) 수지 등으로 대표되는 불소 수지 등이 이용된다. 즉, 튜브(11)의 재질로서는, 내열성이나 내약품성이 뛰어날 뿐만 아니라, 그 일단부(12)가, 어느 정도 확경될 수 있도록 탄성변형이 가능한 재질이 이용된다.

도 1, 도 5에 나타내는 바와 같이, 링(40)은, 상기 튜브(11)의 일단부(12)에 미리 압입되어, 그 일단부(12)를 확경된 상태로 유지하기 위한 부재이다. 즉, 튜브(11)의 일단부(12)는, 링(40)을 통해 후술하는 이음매 본체(20)에 접속되게 된다. 링(40)은, 튜브(11)와 이음매 본체(20)와의 밀봉 부분의 길이분보다 약간 짧은 전장을 갖고, 그 내경 치수는, 이음매 본체(20)의 내통부(22)의 외경과 거의 같거나 약간 크게 설정되어 있다.

자세하게는 링(40)은, 그 외주가 양단보다 중앙측에서 최대직경으로 되는 단면 형상, 구체적으로는 주판알과 같은 단면 형상으로 형성되어 있다. 즉, 링(40)의 양단측의 외주는, 중앙측을 향해 확경되는 테이퍼형상으로 형성되어 있고, 링(40)의 중앙측의 외주가, 최대직경으로 소정 길이만큼 뻗은 가장 두꺼운 부분(41)으로 되어 있다.

링(40)은, 그 최대직경으로 되는 가장 두꺼운 부분(41)이 압입된 상기 튜브(11)의 일단부(12)의 내주에 파고들어 결합됨에 의해, 상기 튜브(11)의 일단부(12)내에 위치 결정된다. 아울러, 링(40)의 재질로서는, 예를 들면, 마찰 특성이 뛰어난 불소 수지 중에서도 가장 마찰 계수가 낮은 PTFE(4불화 에틸렌) 수지를 이용한다. 다만, PTFE(4불화 에틸렌) 수지는 기계 강도가 낮고, 튜브(11)의 내경으로의 수축을 방지하기 위해서는, 링(40)의 두께를 두껍게 설정할 필요가 있었다.

이 때문에, 링(40)에 최적인 재질로서 PTFE(4불화 에틸렌) 수지 다음으로 작은 마찰 계수를 갖고, 또한 PTFE(4불화 에틸렌) 수지보다 기계 강도가 높은, PFA(4불화 에틸렌-퍼플루오로알콕시에킬렌 공중합) 수지를 이용하면 좋다. 이 외, FEP(4불화 에틸렌-6불화 프로필렌 공중합) 수지, ETFE(4불화 에틸렌-에틸렌 공중합) 수지, PVDF(비닐덴 플루오라이드) 수지, ECTFE(에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌) 수지, PPS(폴리페닐렌설파이드) 수지도 사용 가능하다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 튜브(11)의 일단부(12)는, 상기 링(40)이 미리 압입되어 확경된 상태에서, 후술하는 이음매 본체(20)에 접속된다. 여기서 링(40)에 의해 확경된 튜브(11)의 일단부(12)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 본래의 외경인 기준부(12a)에 대해서, 링(40)의 외경 형상에 따라서 확경된 팽출부(12b), 및 기준부(12a)와 팽출부(12b)와의 사이에 위치하여 링(40)에 의해 확경이 끝난 굴절부(12c)로 이루어진다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체(20)는, 그 일단측에, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 끼워 넣어지는 환상의 오목홈(21)과, 상기 오목홈(21)의 내측으로 되어 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 바깥에서 끼워지는 내통부(22)와, 상기 오목홈(21)의 외측으로 되어 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 안에서 끼워지는 외통부(23)를 갖는다.

여기서 외통부(23)의 외주로부터 이음매 본체(20)의 기단(基端)측에 걸쳐 수나사부(24)가 형성되어 있다. 또한, 내통부(22)의 내측은, 상기 튜브(11)의 기준부(12a)의 내경과 거의 같은 구멍 직경으로 나사축방향으로 관통되는 관통구멍(25)으로 되어 있다. 아울러, 이음매 본체(20)의 재질도, 상기 튜브(11)와 동일하게 내약품성이 뛰어난 불소 수지 등이 적합하다.

내통부(22)는, 상기 링(40)의 전체 길이분보다 길게 뻗는다. 외통부(23)는, 오목홈(21)의 가장 내측 부분(21a)보다 내통부(22)와 평행하게 그 선단측을 향하여 뻗어 있지만, 외통부(23)의 전체 길이는 상기 내통부(22)보다 짧게 설정되어 있다. 여기서 외통부(23)는, 상기 링(40)내에 내통부(22)를 삽입하면서, 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 오목홈(21)의 가장 내측 부분(21a)까지 압입했을 때, 외통부(23)의 선단 가장자리가 상기 링(40)의 적어도 가장 두꺼운 부분(41)을 덮는 상태로 되는 길이로 설정되어 있다.

내통부(22)의 외경 치수는, 상술한 링(40)의 내경 치수와 거의 같거나 약간 작게 설정되어 있다. 또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외통부(23)의 내경 치수 φP는, 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)에 의해 확경된 튜브(11)의 일단부(12)의 최대 외경 치수인 팽출부(12b)의 외경 치수 φQ보다 작게 설정되어 있다. 즉, 후술하는 캡 너트(30)를 이음매 본체(20)에 체결함으로써, 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입되도록 되어 있다.

또한, 도 7에 나타내는 바와 같이, 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리의 내주측에는, 캡 너트(30)를 이음매 본체(20)에 체결한 후에 선단측 입구 가장자리가 중심축을 향하여 변형되는 두께분만큼 미리 면취한 제 1 내측 테이퍼부(26)가 구비되어 있다. 또한, 제 1 내측 테이퍼부(26)의 선단측에는, 상기 제 1 내측 테이퍼부(26)의 경사각 θ1 이상으로 경사진 경사각 θ2로 유체의 고임을 방지하는 제 2 내측 테이퍼부(27)가 구비되어 있다.

제 1 내측 테이퍼부(26)와 제 2 내측 테이퍼부(27)의 각각의 경사각의 관계는,θ1≤θ2이고, 또한, 제 1 내측 테이퍼부(26)의 경사각 θ1은, 3°≤θ1≤17°로 설정되어 있다. 여기서 경사각 θ1의 수치 한정은, 국부 변형 억제 효과의 실험 데이터에 기초하여 정해진 것으로, 그 판단 기준은, 도 23에 나타내는 종래의 플레어 타입의 조립 후에 있어서의 이음매 본체의 선단부 내경의 변형된 각도 θ5에 기초하여, 다음과 같이 설정하였다.

즉, 변형 각도 θ5가 1.5° 미만(θ5＜1.5°)인 경우, 국부 변형 억제의 「효과 있음」으로, 변형 각도 θ5가 1.5° 이상(θ5≥1.5°)인 경우, 국부 변형 억제의 「효과 없음」으로 판단하였다. 그 결과를 도 24의 도표에 나타낸다. 이 결과에 의하면, 상술한 제 1 내측 테이퍼부(26)의 경사각 θ1을 3°≤θ1≤17°의 범위로 설정함에 의해, 국부 변형 억제의 효과를 얻을 수 있게 된다. 아울러, 튜브(11)에는 많은 종류의 사이즈가 존재하지만, 상기 국부 변형 억제 효과의 실험에서는, 튜브(11)의 대표적인 사이즈로서 φ9.5×φ7.5인 것을 채용하였다.

또한, 제 1 내측 테이퍼부(26)에 관해서는, 상술한 1단만의 테이퍼형상에 한정하지 않고, 2단 혹은 3단 등으로 다단 테이퍼형상으로 해도 좋다. 구체적으로는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 제 1 내측 테이퍼부(26)를 2단으로 하여, 본래의 제 1 내측 테이퍼부(26)(경사각 θ1)에 테이퍼부(26)(경사각 θ3)를 더 추가한 형상으로도, 이러한 부위에 있어서의 국부적인 변형을 억제하는 것이 가능하다. 이 경우, 추가하는 테이퍼부(26)(경사각 θ3)는, 제 1 내측 테이퍼부(26)(경사각 θ1)에 연이어 배치되기 때문에, 추가된 테이퍼부(26)의 경사각 θ3은, 제 1 내측 테이퍼부(26)의 경사각 θ1보다 작은 각도로 된다.

또한, 다단 테이퍼형상으로서, 도 9에 나타내는 바와 같이, 제 1 내측 테이퍼부(26)를 3단으로 하여, 본래의 제 1 내측 테이퍼부(26)(경사각 θ1)에 상기 테이퍼부(26)(경사각 θ3) 외에, 또 하나의 테이퍼부(26)(경사각 θ4)를 추가한 형상이라도 좋다. 이 경우, 내측의 테이퍼부(26)로부터 차례로 각각의 경사각의 관계는, θ4＜θ3＜θ1로 된다. 이와 같이, 제 1 내측 테이퍼부(26)를 다단으로 되도록 새롭게 테이퍼를 추가하는 경우는, 기존의 제 1 내측 테이퍼부(26)의 각도 중에서 가장 작은 각도로부터, 제 1 내측 테이퍼부(26)의 경사각 θ1에 이어지도록 배치된다.

또한, 제 2 내측 테이퍼부(27)의 구체적인 경사각 θ2에 관해서는, 유체의 고임을 방지하는 관점에서, 상술한 바와 같이 제 1 내측 테이퍼부(26)의 중의 가장 큰 경사각 θ1과 동등하거나 그 이상의 각도이면 충분하다. 아울러, θ2=θ1인 경우에는, 제 1 내측 테이퍼부(26)와 제 2 내측 테이퍼부(27)는 동일 각도로 연속하게 되어, 1개의 내측 테이퍼부가 형성되게 된다.

그런데, 상기 제 1 내측 테이퍼부(26)를 구비하는 경우에는, 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리의 두께가 얇아져 새로운 문제가 발생한다. 튜브 이음매(10)는, 일반적으로 캡 너트(30)를 이음매 본체(20)에 체결함으로써, 튜브(11)를 압압하여, 이음매 본체(20)와 튜브(11)의 경계면에 응력을 발생시킴으로써, 내부 유체의 누설이나 침투를 막는 것이다. 또한, 이 응력이 높아질수록, 내부 유체의 누설이나 침투를 막는 능력이 더 높아진다.

그러나, 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10)와 같이, 이음매 본체(20)의 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리에 제 1 내측 테이퍼부(26)를 구비하여 두께를 얇게 한 경우, 얇은 두께로 한 개소의 변형이 커져 버리기 때문에, 이음매 본체(20)와 튜브(11)의 경계면의 응력이 감소되어 버리게 된다. 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10)는, 제 1 내측 테이퍼부(26)를 구비하여 유체의 방해가 되는 볼록 형상을 없애는 동시에, 이음매 본체(20)와 튜브(11)의 경계면의 응력을 감소시키지 않는 것이다.

이러한 응력을 감소시키지 않는 구체적인 방법은, 다음과 같다. 이음매 본체(20)에 후술하는 캡 너트(30)를 체결함으로써, 도 10에 나타내는 P0이라고 하는 축방향의 힘이 발생한다. 이 힘을 부분적으로 본 경우의 하나의 힘을 P로 하면, 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리의 외주측에 구비한 외측 테이퍼부(28)의 형상에 의해, 두 개의 단순한 힘으로 생각한 경우, 테이퍼 각도방향의 힘 P1과 외측 테이퍼부(28)로의 수선(垂線)방향의 힘 P2로 분해된다. 이 두 개의 힘 중 P2가 이음매 본체(20)와 튜브(11)의 경계면의 응력에 상당한다.

따라서, 경계면의 응력을 감소시키지 않기 위해서는, 분력 P2를 더 크게 할 수 있는 형상으로 하면 좋다는 것을 알 수 있다. 다만, 캡 너트(30)를 이미 정해진 체결량보다 크게 체결한 경우는, 축방향 전체의 힘 P0이 커지기 때문에, P가 커지고, P1 및 P2도 커진다. 그러나, 축방향의 힘 P0이 커져 버리면, 캡 너트(30)를 체결할 때의 체결 토크도 커져 버리기 때문에, 튜브 이음매(10)를 조립할 때의 작업성이 현저하게 악화되어 버린다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10)에서는, P0을 크게 하지 않고 P2를 크게 하기 위한 형상을 채용한다.

즉, 이음매 본체(20)의 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리의 외주측에, 캡 너트(30)를 이음매 본체(20)에 체결한 후에 튜브(11)의 굴절부(12c)의 내주에 압접하여 기밀성을 유지하는 외측 테이퍼부(28)를 구비하고, 상기 외측 테이퍼부(28)를 R단면 형상으로 형성하였다. 도 11(a)에 있어서 P2의 응력을 크게 하기 위해서는, 도 13에 나타내는 θ6의 각도(θ6은, 축선과 평행한 선과 외측 테이퍼부(28)와의 각도이다)를, 더 크게 함에 의해, P1과 P2의 분력의 관계로부터, P2로의 분력이 커진다. 아울러, 도 11(a)는 도 10중의 주요부를 확대하여 발취한 것이고, 도 11(b)는, θ6을 크게 한 것이다.

그러나, 외측 테이퍼부(28)를 R 형상이 아니고, 직선 형상으로 한 경우는, 테이퍼부 전체로 P2와 가까운 힘이 부하되어, 결과적으로, 도 10중의 P0이 커져, 캡 너트(30)를 체결할 때의 체결 토크도 커져 버린다. 여기서 내부 유체의 누설이나 침투를 막기 위해서 필요한 응력은, 외측 테이퍼부(28) 전체에 필요하지 않다. 유체의 누설이나 침투를 막기 위해서는, 외측 테이퍼부(28)의 선단 부근(도 13중의 p1에 더 가까운 부분)에 높은 값이 부하됨에 의해, 유체가 침입하는 입구를 막는 것이 가능하다.

따라서, 외측 테이퍼부(28)를 R 형상으로 한 경우에는, 도 13의 외측 테이퍼부(28)의 선단 부근(p1에 가까운 부분)에서는,θ6의 각도(R 형상의 경우, θ6은 각도를 측정하는 점에서의 접선과, 축선과 평행한 선과의 각도이다.)가 커져, 도 12에 나타내는 바와 같이, p1보다 멀어질수록, θ6은 작아진다. 이와 같이, 외측 테이퍼부(28)를 R 형상으로 함으로써, p1에 가까워질수록, θ6이 커지고, 분력 P2도 커진다. 이에 의해, 선단 부근에 필요한 응력을 부하시켜도, 여분의 응력을 다른 부분에 부하시키지 않는 것이 가능해진다.

도 10에 나타내는 축방향의 힘 P0은, 이 P2의 총합과 비례 관계에 있으므로, 외측 테이퍼부(28)를 R 형상으로 함으로써, 외측 테이퍼부(28)의 선단 부근에 충분한 힘을 부하해도, 선단으로부터 먼 부분에서는 P2는 작아지고, P2의 총합도 외측 테이퍼부(28)가 직선인 경우와 비교하여 작게 억제함이 가능해진다. 이상으로부터, 전체적으로의 축방향의 힘 P0을 크게 하지 않음으로써, 캡 너트(30)의 체결 토크를 증가시키지 않고, 내부 유체의 누설이나 침투를 막는 것이 가능해졌다.

또한, 도 5에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체(20)의 외주 중앙부에는, 대략 육각 단면형의 피체결부가 형성되어 있다. 피체결부에, 스패너 등의 체결 공구를 끼워 넣도록 되어 있다. 이 피체결부를 사이에 두고, 이음매 본체(20)의 타단측에도, 오목홈(21), 내통부(22), 외통부(23), 수나사부(24)가, 상술한 일단측과 동일하게 구비되어 있다. 이음매 본체(20)에는, 그 일단측의 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리로부터 타단측의 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리에 걸쳐서 상기 관통구멍(25)이 연이어 통한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 캡 너트(30)는, 상기 나사구멍(31)의 안쪽에 캡부를 이루도록 나사축에 직교하는 내측벽(33)을 갖는다. 캡 너트(30)의 나사구멍(31)의 입구측에는, 암나사부(32)가 각설되고, 내측벽(33)에는, 튜브(11)를 관통시키기 위한 삽입구멍(34)이 천공되어 있다. 또한, 캡 너트(30)의 외주에는 대략 육각 단면형의 피체결부(35)(도 5 참조)가 형성되어, 피체결부(35)에 스패너 등의 너트 체결 공구를 끼워 넣도록 되어 있다.

또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 상기 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)는, 중심축(나사 축심)을 향하여 나사구멍(31)의 입구 방향으로 경사지는 산형 단면 형상으로 돌출되어 있다. 이 구멍 둘레가장자리(34a)가, 상기 튜브(11)의 일단부(12)에 있어서의 굴절부(12c)에 압접시키는 부위이다. 즉, 튜브(11)의 굴절부(12c)는, 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)와 내통부(22)의 선단측인 외측 테이퍼부(28)와의 사이에 끼워 지지되게 된다. 아울러, 캡 너트(30)도, 상기 튜브(11)나 이음매 본체(20)와 같이, 구체적인 재질로서는 불소 수지 등이 적합하다.

다음으로, 본 발명의 실시 형태의 작용에 대해 설명한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 튜브 이음매(10)는 플레어 타입을 기본 형상으로 한다. 인너 링 타입에서는, 유체가 스며드는 것을 방지하는 것, 유체의 압력 손실을 방지하는 것이 어렵기 때문이다. 또한, 플레어 타입을 기본 형상으로 함에 의해, 도 21에 나타내는 링(40)을 삽입하지 않은 경우의 사고의 가능성이 없어진다. 이것은, 확경하지 않으면 튜브(11)의 부착이 불가능하고, 확경하여 부착된 경우, 문제는 일어나지 않기 때문이다.

튜브 이음매(10)는 플레어 타입을 기본 형상으로 하지만, 링(40)을 사용함으로써, 플레어 타입이면서, 튜브(11)의 확경은, 링(40)을 한 번 튜브(11)에 압입함으로써, 튜브 처리가 완료되어, 튜브(11)의 일단부(12)를 몇 번이고 확경시키는 작업은 불필요해져 시공성이 개선된다. 또한, 링(40)을 사용함으로써, 튜브(11)에 인장 하중이 부하되었을 때도, 링(40)에 의해서 빠져나오는 것이 방지되기 때문에, 인장 강도가 높아진다.

그런데, 종래의 인너 링 타입으로는, 튜브 이음매의 조립 후에 링의 내경부가 유체의 유로로 된다. 이 경우는, 링의 내경 치수는, 튜브 내경 치수와 동등하게 설정함에 의해, 유체의 압력 손실을 억제하는 것이 가능하였다. 이에 대해 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10)에서는, 링(40)의 내측에 이음매 본체(20)의 내통부(22)가 배치되기 때문에, 내통부(22)의 내경부가 유체의 유로로 된다.

따라서, 유체의 압력 손실을 억제하기 위해서는, 내통부(22)의 내경 치수를 튜브(11)의 내경 치수와 동등하게 할 필요가 있고, 확경한 튜브(11)의 내경으로의 수축을 방지하기 위해서는, 일정 이상의 두께를 링(40)에 갖게 할 필요가 있다. 따라서, 종래의 링과 비교하면 이번에 제안하는 링(40)은, 외경 치수가 커져 버린다. 링(40)의 외경 치수가 커지면, 링(40)을 튜브(11)의 내경에 삽입하는 경우에는, 튜브(11)로의 부하가 크고, 튜브(11)의 좌굴(挫屈)이 발생하여 링(40)을 삽입할 수 없는 우려가 있었다.

이러한 튜브(11)의 좌굴을 방지하기 위해서는, 튜브(11)로의 부하를 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 그것을 위한 수단은, 튜브(11)의 내경으로의 수축을 방지하는 범위에서, 링(40)의 외경 치수를 가능한 한 작게 하는 것과, 튜브(11)에 부하되는 마찰 저항을 작게 하기 위해서, 마찰 계수가 작은 재질로 링(40)을 제작하는 것이다. 따라서 링(40)은, 상술한 바와 같이 PFA(4불화 에틸렌-퍼플루오로알콕시에킬렌 공중합) 수지 등을 이용하는 것이 전제로 된다.

또한, 링(40)의 구체적인 외경 치수에 관해서는, 이하와 같이 설정할 필요가 있다. 즉, 도 16에 있어서, 링(40)의 외경 치수 φB는, 다음과 같이 설정한다.

φB = (m×t)+φA

2＜m≤4

또한, 링(40)의 길이 C는, 다음의 범위로 한다.

3㎜≤C≤12㎜

또한, 링(40)의 테이퍼각도 E는, 다음의 범위로 한다.

20°≤E≤35°

이상의 관계성에 의해, 링(40)을 튜브(11)의 일단부(12)의 내경에 삽입하는 것이 가능하고, 확경한 튜브(11)의 일단부(12)를 이음매 본체(20)의 오목홈(21)에 삽입하는 것이 가능해진다.

이러한 관계성을 갖지 않는 경우는, 링(40)을 튜브(11)의 일단부(12)의 내경에 삽입할 때, 튜브(11)의 좌굴이 발생할 가능성이 있고, 또한, 튜브(11)를 튜브(11)의 일단부(12)의 내경에 삽입할 수 있었던 경우라도, 튜브(11)의 일단부(12)의 내경으로의 수축이 커져 버려, 결과적으로, 이음매 본체(20)의 오목홈(21)에 삽입하는 것이 곤란해질 가능성이 높아진다.

도 14는, 튜브(11)의 일단부(12)를 확경하면서 링(40)을 압입하는 공정을 나타낸다. 이러한 공정에서는, 링 삽입 부품인 지그(60)를 이용한다. 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 지그(60)는, 튜브(11)의 내경보다 작은 세경부(61)와, 상기 세경부(61)보다 점차 확경되는 플레어부(62)와, 상기 플레어부(62)에 이어 튜브(11)의 내경을 상기 이음매 본체(20)의 내통부(22)에 바깥에서 끼워지는 직경까지 넓히는 굵은 직경의 링 유지부(63)로 이루어진다. 아울러, 지그(60)의 재질은, 마찰 특성이 뛰어난 불소 수지 중에서도 가장 마찰 계수가 낮은 PTFE(4불화 에틸렌) 수지가 적합하다.

먼저, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 링(40)을 지그(60)의 링 유지부(63)까지 삽입한다. 이어서, 도 14(c)에 나타내는 바와 같이, 튜브(11)를 지그(60)와 동심(同芯)상에 고정한다. 이때, 튜브(11)의 일단부(12)는, 지그(60)의 세경부(61)에 바깥에서 끼워진 상태로 위치 결정된다. 이러한 상태로, 도 14(d)에 나타내는 바와 같이, 지그(60)를 튜브(11)의 방향으로 이동시켜, 튜브(11)의 내측으로 지그(60) 및 링(40)을 밀어 넣는다.

그 후, 도 14(e)에 나타내는 바와 같이, 지그(60)를 튜브(11)와 역방향으로 이동시킴으로써, 링(40)은 그 가장 두꺼운 부분(41)이 튜브(11)의 내경에 결합하고, 튜브(11)의 내경으로의 수축력에 의해, 튜브(11)의 일단부(12) 내부에 위치 결정된 상태로 유지된다. 이러한 링(40)의 압입 공정에서는, 튜브(11)의 일단부(12)를 가열할 필요는 없고, 지그(60)를 튜브(11)의 일단부(12)에 대해서 1회만 압입하는 것만으로, 튜브(11)의 일단부(12)를 확경하면서 링(40)을 안에서 끼울 수 있다.

도 15는, 튜브 이음매(10)의 조립 공정을 나타낸다. 이러한 공정에서는, 도 15(a)에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체(20)와, 링(40)에 의해 일단부(12)를 확경한 튜브(11), 그것에 캡 너트(30)를 동축상에 나열하여, 도 15(b)에 나타내는 바와 같이 링(40)내에 이음매 본체(20)의 내통부(22)를 삽입하면서, 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 이음매 본체(20)의 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입한다. 이때, 이음매 본체(20)의 외통부(23)가 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)까지 덮는 상태로 된다.

이러한 상태에서, 도 15(c)에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체(20)의 수나사부(24)에 캡 너트(30)의 암나사부(32)를 나사결합시키고, 이미 정해진 위치까지 조여 넣음으로써, 튜브 이음매(10)가 조립 완료된다. 조립이 완료된 튜브 이음매(10)에서는, 이음매 본체(20)의 수나사부(24)가 있는 외통부(23)를 통해 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)이 튜브(11)의 일단부(12)와 함께 내통부(22)에 압압되고, 또한, 링(40)에 의해 확경이 끝난 튜브(11)의 굴절부(12c)에, 캡 너트(30)의 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)가 압접된 상태로 된다.

이와 같이 하여, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이음매 본체(20)의 내통부(22)의 선단측, 캡 너트(30)의 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a), 튜브(11)의 굴절부(12c)의 각 사이의 간극이 없어져 충분한 밀착성을 얻을 수 있어, 이음매 본체(20)에 튜브(11)를 강고하게 접속하여 고정하는 것이 가능해진다.

특히, 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41), 튜브(11)의 일단부(12), 그것에 이음매 본체(20)의 외통부(23)가, 각각 축심 방향으로 내통부(22)에 포개 맞춰지므로, 이음매 본체(20)에 진동이 걸린 경우나, 튜브(11)에 인장력이 부하된 경우라도, 링(40)과 튜브(11)가 움직이는 것을 대폭 방지할 수 있어, 씨일 성능을 안정시키는 동시에, 튜브(11)의 인장 강도를 높일 수 있다.

또한, 캡 너트(30)는, 그 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)가, 중심축을 향하여 나사구멍(31)의 입구 방향으로 경사지는 산형 단면 형상으로 돌출되어 있다. 따라서, 이음매 본체(20)의 수나사부(24)에 캡 너트(30)의 암나사부(32)를 나사 결합해 가면, 상기 구멍 둘레가장자리(34a)가 튜브(11)의 굴절부(12c)에 파고들도록 압접하고, 굴절부(12c)는, 구멍 둘레가장자리(34a)와 내통부(22)의 외측 테이퍼부(28)와의 사이에 끼워 지지된다. 이에 의해, 이음매 본체(20)에 대한 튜브(11)의 인장 강도가 한층 커져, 튜브(11)가 빠지는 사태를 더 확실히 방지할 수 있다.

여기서, 내통부(22)의 선단측의 외측 테이퍼부(28)를 R단면 형상으로 함에 의해, 도 10에서 축방향의 힘 P0을 크게 하지 않음으로써, 캡 너트(30)의 체결 토크를 증가시키지 않고, 이음매 내부의 특히 내통부(22)의 선단측과 튜브(11)의 굴절부(12c)와의 사이에 있어서의 유체의 누설이나 침투를 막는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 바와 같이, 이음매 본체(20)의 내통부(22)가 관통구멍(25)의 내경 방향으로 국소적인 변형을 일으키면, 유체의 흐름의 방해로 되지만, 제 1 내측 테이퍼부(26)에 의해서, 내경으로의 변형을 억제하는 것이 아니라, 변형된 상태로 유체의 흐름의 방해로 되는 볼록한 형상이 되지 않게 하였다.

이와 같이, 제 1 내측 테이퍼부(26)와 제 2 내측 테이퍼부(27)를 구비함에 의해, 유체가 스며들거나 액체가 고이는 것을 방지하는 동시에, 유체의 흐름의 방해로 되는 국부적인 볼록한 형상의 돌출을 억제할 수 있다. 아울러, 제 1 내측 테이퍼부(26)는, 1단만의 테이퍼 형상에 한하지 않고, 2단 혹은 3단 등의 다단 테이퍼형상으로 해도 좋다.

또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외통부(23)의 내경 치수 φP는, 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)에 의해 확경된 튜브(11)의 일단부(12)의 최대 외경 치수인 팽출부(12b)의 외경 치수 φQ보다 작게 설정하였다. 이에 의해, 캡 너트(30)를 이음매 본체(20)에 체결함으로써, 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입된다. 이에 의해, 한층 씨일 성능이 안정되어 기밀성을 높일 수 있다.

도 17 및 도 18은, 본 발명의 제 2 실시 형태를 나타낸다.

본 실시 형태에서는, 상술한 제 1 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10)와 기본적인 구성은 공통되지만, 이음매 본체(20A)의 외통부(23A)의 구체적인 구성이 다르다. 도 17은 본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10A)를 나타내는 요부 단면도이고, 도 18은 튜브 이음매(10A)의 조립 도중의 상태를 나타내는 요부 단면도이다. 아울러, 도 18중에 있어서의 캡 너트(30A)는 절단부 단면도를 나타낸다.

본 실시 형태에 관한 튜브 이음매(10A)에 의하면, 이음매 본체(20A)의 외통부(23A)는, 상기 링(40)내에 이음매 본체(20A)의 내통부(22)를 삽입하면서, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 상기 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입했을 때, 도 17에 나타내는 바와 같이, 선단측(29)이 상기 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)을 타넘어 링(40) 전체를 덮는 위치까지 뻗는 상태로 형성되어 있다.

이에 의해, 링(40)에 의해 확경된 튜브(11)의 일단부(12) 전체가 이음매 본체(20A)의 외통부(23A)로 둘러싸이도록 덮인 상태로 된다. 즉, 도 18에 나타내는 상태로 이음매 본체(20A)의 수나사부(24)에 캡 너트(30A)의 암나사부(32)를 나사결합하면, 캡 너트(30A)의 내측벽(33)의 주위에 있는 돌출조 고리(36)가, 외통부(23A)의 선단측(29)을 링(40)의 일단측에 밀어붙이게 된다.

그 결과, 도 17에 나타내는 바와 같이, 상기 오목홈(21)의 입구측이 좁아져서 막혀, 링(40)으로 확경된 튜브(11)의 일단부(12)가 오목홈(21)에 갇힘에 의해, 씨일 성능과 인장 강도를 더 높일 수 있다. 아울러, 제 1 실시 형태와 동종의 부위에는 동일 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다.

이상, 본 발명의 각종 실시 형태를 도면에 의해서 설명해 왔지만, 구체적인 구성은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서의 변경이나 추가가 있어도 본 발명에 포함된다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 이음매 본체(20)에 있어서의 일단측과 타단측에 있어서의 내통부(22)나 외통부(23)를 각각 동일 직경으로 형성하고 있지만, 각각 상이한 직경으로 형성해도 좋다. 또한, 양단의 내통부(22)나 외통부(23)는 동축상으로 나열되지만, 관통구멍(25)이 L자형으로 구부러져 있는 경우에는, 각각 직교하는 방향으로 이어지고, 또한, 각각이 T자로형으로 이어지도록 구성해도 좋다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 관한 튜브 이음매는, 반도체 제조나 액정 제조를 비롯하여, 의료·의약품 제조, 식품가공 등의 각종 제조공정에서 취급되는 초순수나, 황산, 염산 등과 같은 인체에 위험한 약액을 포함하는, 모든 유체의 유로로 되는 튜브의 접속 수단으로서 이용된다.

10…튜브 이음매
10A…튜브 이음매
11…튜브
12…일단부
12a…기준부
12b…팽출부
12c…굴절부
20…이음매 본체
20A…이음매 본체
21…오목홈
21a…가장 내측부분
22…내통부
23…외통부
23A…외통부
24…수나사부
25…관통구멍
26…제 1 내측 테이퍼부
27…제 2 내측 테이퍼부
28…외측 테이퍼부
29…선단측
30…캡 너트
30A…캡 너트
31…나사구멍
32…암나사부
33…내측벽
34…삽입구멍
34a…구멍 둘레가장자리
35…피체결부
36…돌출조 고리
40…링
41…가장 두꺼운 부분
60…지그
61…세경부
62…플레어부
63…링 유지부

Claims

튜브(11)의 일단부(一端部,12)를 확경하면서 이 확경된 상태로 유지하는 링(40)을 압입(壓入)하고, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 이음매 본체(20,20A)에 접속하는 동시에, 상기 튜브(11)를 관통시킨 상태에서 상기 확경된 일단부(12)를 둘러싸는 캡 너트(cap nut)(30,30A)를 이음매 본체(20,20A)에 체결함으로써, 이음매 본체(20,20A)에 튜브(11)를 고정하는 튜브 이음매(10,10A)에 있어서,
상기 캡 너트(30,30A)는, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 수용하는 나사구멍(31)과, 상기 나사구멍(31)의 내주(內周)에 형성된 암나사부(32)와, 상기 나사구멍(31)의 안쪽을 막는 내측벽(33)과, 상기 내측벽(33)을 관통하여 상기 튜브(11)를 관통시키는 삽입구멍(34)을 갖고,
상기 이음매 본체(20,20A)는, 상기 캡 너트(30,30A)를 체결하는 일단측에, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 끼워 넣어지는 환상(環狀)의 오목홈(21)과, 상기 오목홈(21)의 내측으로 되어 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 바깥에서 끼워지는 내통부(22)와, 상기 오목홈(21)의 외측으로 되어 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 안에서 끼워지는 외통부(23,23A)와, 상기 외통부(23,23A)의 외주에 형성되어 상기 암나사부(32)가 나사 결합하는 수나사부(24)와, 상기 내통부(22)의 내측에서 상기 튜브(11)의 내경과 거의 같은 구멍 직경으로 나사축방향으로 관통되는 관통구멍(25)을 가지며,
상기 링(40)은, 그 외주가 양단보다 중앙측에서 최대직경으로 되는 단면 형상으로 형성되어, 이 최대직경으로 되는 가장 두꺼운 부분(41)이 압입된 상기 튜브(11)의 일단부(12)의 내주에 파고들도록 결합됨으로써 위치 결정되고,
상기 링(40)내에 상기 이음매 본체(20,20A)의 내통부(22)를 삽입하면서, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 상기 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입했을 때, 상기 외통부(23,23A)가 상기 링(40)이 적어도 가장 두꺼운 부분(41)까지 덮이는 상태로 되고, 이 상태에서 상기 이음매 본체(20,20A)의 수나사부(24)에 상기 캡 너트(30,30A)의 암나사부(32)를 나사결합하여, 상기 수나사부(24)가 있는 상기 외통부(23,23A)를 통해 상기 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)이 튜브(11)의 일단부(12)와 함께 상기 내통부(22)에 압압되고, 또한, 상기 링(40)에 의해 확경이 끝난 튜브(11)의 굴절부(12c)에, 상기 캡 너트(30,30A)의 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)가 압접(壓接)된 것을 특징으로 하는 튜브 이음매(10,10A).
제 1 항에 있어서, 상기 이음매 본체(20A)의 외통부(23A)는, 상기 링(40)내에 상기 이음매 본체(20A)의 내통부(22)를 삽입하면서, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)를 상기 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입했을 때, 선단측(29)이 상기 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)을 타넘어 링(40) 전체를 덮는 위치까지 뻗는 상태로 형성되고,
상기 캡 너트(30A)는, 그 상기 내측벽(33)의 주위에, 중심축이면서 상기 나사구멍(31)의 입구 방향으로 산형 단면 형상으로 돌출되어, 캡 너트(30A)를 이음매 본체(20A)에 체결할 때, 상기 외통부(23A)의 선단측(29)을 상기 링(40)의 일단측으로 밀어붙이는 돌출조 고리(36)를 갖는 것을 특징으로 하는 튜브 이음매(10A).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 캡 너트(30,30A)의 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)는, 중심축이면서 상기 나사구멍(31)의 입구 방향으로 산형 단면 형상으로 돌출되고,
상기 튜브(11)의 굴절부(12c)는, 상기 삽입구멍(34)의 구멍 둘레가장자리(34a)와 상기 내통부(22)의 선단측과의 사이에 끼워 지지되는 것을 특징으로 하는 튜브 이음매(10,10A).
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이음매 본체(20,20A)의 외통부(23,23A)의 내경 치수를, 상기 링(40)의 가장 두꺼운 부분(41)에 의해 확경된 상기 튜브(11)의 일단부(12)의 최대 외경 치수보다 작게 설정하고,
상기 캡 너트(30,30A)를 이음매 본체(20,20A)에 체결함으로써, 상기 튜브(11)의 확경된 일단부(12)가 상기 오목홈(21)의 안쪽에까지 압입되는 것을 특징으로 하는 튜브 이음매(10,10A).
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이음매 본체(20,20A)의 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리의 내주측에, 상기 캡 너트(30,30A)를 이음매 본체(20,20A)에 체결한 후에 선단측 입구 가장자리가 중심축을 향하여 변형되는 두께분만큼 미리 면취된 제 1 내측 테이퍼부(26)와, 상기 제 1 내측 테이퍼부(26)의 선단측에서 그 경사각 이상으로 경사져서 이동 매체인 유체의 고임을 방지하는 제 2 내측 테이퍼부(27)를 구비한 것을 특징으로 하는 튜브 이음매(10,10A).
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이음매 본체(20,20A)의 내통부(22)의 선단측 입구 가장자리의 외주측에, 상기 캡 너트(30,30A)를 이음매 본체(20,20A)에 체결한 후에 상기 튜브(11)의 굴절부(12c)의 내주에 압접하여 기밀성을 유지하는 외측 테이퍼부(28)를 구비하고, 상기 외측 테이퍼부(28)를 R단면 형상으로 형성한 것을 특징으로 하는 튜브 이음매(10,10A).