TWI557353B - Pipe fittings - Google Patents

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TWI557353B
TWI557353B TW101103513A TW101103513A TWI557353B TW I557353 B TWI557353 B TW I557353B TW 101103513 A TW101103513 A TW 101103513A TW 101103513 A TW101103513 A TW 101103513A TW I557353 B TWI557353 B TW I557353B
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Yohei Sekino
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Description

管接頭
本發明是有關包含以半導體製造或液晶製造開始，至醫療暨醫藥品製造、食品加工等的各種製造過程所處理的超純水、硫酸、鹽酸對人體具有危險的藥液，作為所有形成流體流路的管的連接手段所使用的管接頭。
以往，該種的管接頭以含氟樹脂為代表的樹脂製管接頭多為人所熟知，一般大致的區別，存在有如第19圖表示所稱的「內環式」，在管的內側插入環的種類，及如第20圖表示所稱的「擴徑式」，使管擴徑(flare)的種類。
內環式為人所知的有記載於專利文獻1，並且擴徑式為人所知的有記載於專利文獻2。以上各種類的管接頭分別具有其優點與缺點。
內環式的長處是將環一次插入管內，結束管的處理，施工性佳的點，及對管施以拉伸負荷的負載時防止環脫落而具有高拉伸強度的點等。
又，擴徑式的長度是在管與接頭主體的連接部藉蓋形螺帽的壓接，從不具有間隙，流體滲入可能性低的點，及管如不確實地擴徑，則管即不能安裝於接頭主體，可防止事故等相關的失誤。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開平10-318475號公報
〔專利文獻2〕日本特開平11-182751號公報
但是，上述以往一般的內環式(參閱第19圖)在插入管的內側的環的兩端，會有流體容易滲入，且流體容易滯留的問題點。並且，環會變形成比管內徑還小，所以也會有移送流體時的壓力損失的問題點。
另外，即使環未插入管的內側的狀態，如第21圖表示，管為可安裝於接頭主體內的形狀，而不能從外部確認其狀態，所以在環未插入管內側的場合，完全沒有拉伸阻力，同時存在有事故造成相關危險性的問題點。
上述以往一般的內環式的問題點是根據上述專利文獻1所記載的管接頭加以解決。但是，即使是專利文獻1記載的管接頭，在接頭產生振動的場合，或對管負荷有拉伸張力的場合，擴徑環與管仍會移動。因此，導致有密封性能不穩定，或管的拉伸張力強度減弱的問題點。
另一方面，上述以往一般的擴徑式(參閱第20圖)之外，專利文獻2記載的管接頭，為了將管安裝於接頭主體，有以使得管擴徑的形狀保持的必要。因此，有將管重複進行3~10次左右擴徑的必要，由於此一動作須要相當的勞動力，而會有施工性困難的問題點。並在對管施以拉 伸負荷的負載時，和內環式比較時，也會有拉伸強度減弱的傾向等問題點。
此外，擴徑式與內環式比較時問題雖小，但是接頭主體的前端部會向內側變形，也會有流體移送時壓力損失的問題點。擴徑式是如第22圖表示，在接頭主體的前端部內徑設置傾斜角度θ2的斜度，使得在管與接頭主體的邊界面不會產生間隙，以防止液體的滲入或滯留，但是如第20圖表示，接頭主體的前端部會在內徑方向造成局部的變形。
根據以上的變形，會妨礙流體的流動，也會造成壓力損失的原因。並且，根據變形也是流體的流動擾動的起因，也會產生稱為微氣泡的微小的氣泡。上述微氣泡由於在半導體製造過程中，形成半導體製品不良產生的要因而成為大的問題點。
本發明是著眼於上述之以往的內環式與擴徑式的各問題點所研創而成，提供一種盡可能消除液體滯留於內部的情況(液體滯留)與液體移送時的壓力損失，簡化施工以實現成本的降低，並可提升品質的可靠度，尤其可大幅地防止環與管的移動，穩定其密封性能的同時，可明顯提升管的拉伸強度的管接頭為目的。
為達成上述目的之本發明的主旨存在於以下的各項的發明中。
〔1〕管接頭(10、10A)，係將管(11)的一端部(12)一邊擴徑一邊壓入保持成該擴徑狀態的環(40)，使得該管(11)的擴徑後的一端部(12)連接於接頭主體(20、20A)，並以貫穿該管(11)的狀態將圍繞上述擴徑後之一端部(12)的蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)，在接頭主體(20、20A)固定管(11)的管接頭(10、10A)中，其特徵為：上述蓋形螺帽(30、30A)，具有：收納上述管(11)擴徑後之一端部(12)的螺孔(31)；形成於該螺孔(31)內周圍的內螺紋部(32)；封閉該螺孔(31)的深處側的深處壁(33)；及貫穿該深處壁(33)的上述管(11)的插入孔(34)，上述接頭主體(20、20A)在緊固上述蓋形螺帽(30、30A)的一端側，具有：供上述管(11)擴徑後的一端部(12)嵌入的環狀凹槽(21)；形成該凹槽(21)的內側使上述管(11)擴徑後的一端部(12)外嵌的內筒部(22)；形成該凹槽(21)的外側使上述管(11)擴徑後的一端部(12)內嵌的外筒部(23、23A)；形成在該外筒部(23、23A)的外圍並栓鎖上述內螺紋部(32)的外螺紋部(24)；及在上述內筒部(22)的內側以和上述管(11)的內徑大致相同孔徑貫穿螺軸方向的貫穿孔(25)，上述環(40)，使其外圍在較兩端近中央側形成最大直徑的剖面形狀，卡合使形成該最大直徑的最厚壁部(41)咬入所壓入的上述管(11)的一端部(12)的內周圍加 以定位，在上述環(40)內一邊插入上述接頭主體(20、20A)的內筒部(22)一邊將上述管(11)擴徑後的一端部(12)壓入至上述凹槽(21)的深處為止時，使上述外筒部(23、23A)形成覆蓋至上述環(40)的至少最厚壁部(41)為止的狀態，在此狀態下將上述蓋形螺帽(30、30A)的內螺紋部(32)栓鎖於上述接頭主體(20、20A)的外螺紋部(24)，透過具有該外螺紋(24)的上述外筒部(23、23A)使上述環(40)的最厚壁部(41)與管(11)的一端部(12)一起被壓入上述內筒部(22)，並藉著上述環(40)在上述擴徑結束的管(11)的彎曲部(12c)壓接上述蓋形螺帽(30、30A)的插入孔(34)的孔周緣(34a)。
〔2〕如〔1〕記載的管接頭(10A)，其特徵為：上述管接頭主體(20A)的外筒部(23A)是將上述接頭主體(20A)的內筒部(22)一邊插入上述環(40)內，並使上述管(11)擴徑後的一端部(12)壓入至上述凹槽(21)為止時，使得前端側(29)形成越過上述環(40)的最厚壁部(41)而延伸至覆蓋環(40)整體的位置為止的狀態，上述蓋形螺帽(30A)，具有在其上述深處壁(33)的周圍具有突條環(36)，該突條環(36)朝著中心軸且上述螺孔(31)的入口方向突出成山型剖面形狀，將蓋形螺帽(30A)緊固於接頭主體(20A)時，使上述外筒部 (23A)的前端側朝向上述環(40)的一端側推壓。
〔3〕如〔1〕或〔2〕記載的管接頭(10、10A)，其特徵為：上述蓋形螺帽(30、30A)的插入孔(34)的孔周緣(34a)是朝著中心軸且上述螺孔(31)的入口方向突出成山型剖面形狀，上述管(11)的彎曲部(12c)是被夾持在上述插入孔(34)的孔周緣(34a)與上述內筒部(22)的前端側之間。
〔4〕如〔1〕、〔2〕或〔3〕記載的管接頭(10、10A)，其特徵為：將上述接頭主體(20、20A)的外筒部(23、23A)的內徑尺寸設定成小於藉上述環(40)的最厚壁部(41)擴徑後之上述管(11)的一端部(12)的最大外徑尺寸，將上述蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)，使上述管(11)擴徑後的一端部(12)壓入至上述凹槽(21)的深處為止。
〔5〕如〔1〕、〔2〕、〔3〕或〔4〕記載的管接頭(10、10A)，其特徵為：在上述接頭主體(20、20A)的內筒部(22)的前端側口緣的內周圍側，設置：在將上述蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)之後，使得前端側口緣僅以朝著中心軸變形的厚度量預先進行倒角的第1內側傾斜部(26)；及在該第1內側傾斜部(26)的前端側，傾斜其傾斜角以上，防止移動媒體的液體滯留的第2內側傾斜部(27)。
〔6〕如〔1〕、〔2〕、〔3〕、〔4〕或〔5〕記載的管接頭(10、10A)，其特徵為：在上述接頭主體(20、20A)的內筒部(22)的前端側口緣的外圍側，設置將上述蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)之後壓接於上述管(11)的彎曲部(12c)的內周圍以保持氣密性的外側傾斜部(28)，並將該外側傾斜部(28)形成圓弧剖面形狀。
上述本發明是進行以下的作用。
根據上述〔1〕記載的管接頭(10、10A)，將管(11)的一端部(12)外嵌於接頭主體(20、20A)之前，一邊使管(11)的一端部(12)擴徑一邊將保持成該擴徑狀態的環(40)預先壓入。
由於環(40)，不致使管(11)擴徑後的一端部(12)縮徑，容易將有關擴徑後狀態的管(11)的一端部(12)外嵌於接頭主體(20、20A)的內筒部(22)，並可一邊內嵌於外筒部(23、23A)，壓入於凹槽(21)。如上述在管(11)與接頭主體(20、20A)的連接時，尤其不須使用夾具。
上述環(40)是使其其外圍在較兩端近中央側形成為最大直徑的剖面形狀，在卡合使形成該最大直徑的最厚壁部(41)咬入壓入之上述管(11)的一端部(12)的內周圍加以定位。如上述，將環(40)定位在該位置，可防止環(40)進入到管(11)的深處或相反地脫落等的情況。
並在上述環(40)內一邊插入接頭主體(20、20A) 的內筒部(22)，並一邊將上述管(11)之擴徑後的一端部(12)壓入至上述凹槽(21)的深處為止時，上述外筒部(23、23A)是形成覆蓋至上述環(40)的至少最厚壁部(41)為止的狀態。
在此狀態下將蓋形螺帽(30、30A)的內螺紋部(32)緊固於接頭主體(20、20A)的外螺紋部(24)時，透過該外螺紋部(24)具有的外筒部(23、23A)將環(40)的最厚壁部(41)和管(11)的一端部(12)一起在內筒部(22)被朝著軸心方向推壓，並在以環(40)擴徑結束的管(11)的彎曲部(12c)壓接著蓋形螺帽(30、30A)的插入孔(34)的孔周緣(34a)。
因此，消除接頭主體(20、20A)的內筒部(22)的前端側、蓋形螺帽(30、30A)的插入孔(34)的孔周緣(34a)、管(11)的彎曲部(12c)之各間的間隙獲得充分的密接性，可將管(11)牢固地連接固定於接頭主體(20、20A)。
尤其是環(40)的最厚壁部(41)、管(11)的一端部(12)，並且接頭主體(20、20A)的外筒部(23、23A)是分別在軸心方向重疊於內筒部(22)，所以對接頭主體(20、20A)產生振動的場合，或對管(11)有著拉伸力負載的場合，仍可大幅地防止環(40)與管(11)的移動，使密封性能穩定，並可提升管(11)的拉伸強度。
根據上述〔2〕記載的管接頭(10A)，上述接頭主體 (20A)的外筒部(23A)一邊將上述接頭主體(20A)的內筒部(22)插入上述環(40)內，將上述管(11)擴徑後的一端部(12)壓入上述凹槽(21)的深處為止時，使外筒部(23A)的前端側(29)越過上述環(40)的最厚壁部(41)形成延伸至覆蓋環(40)整體的位置為止的狀態。
因此，使得藉著環(40)擴徑後的管(11)的一端部(12)整體形成以接頭主體(20A)的外筒部(23A)所圍繞覆蓋的狀態。在此狀態下將蓋形螺帽(30A)緊固於接頭主體(20A)時，位在蓋形螺帽(30A)的深處壁(33)周圍的突條環(36)形成將上述外筒部(23A)的前端側(29)壓入環(40)的一端側。因此，封閉使上述凹槽(21)的入口側變窄，可將環(40)擴徑後的管(11)的一端部(12)封閉於凹槽(21)內，進一步提升密封性能與拉伸強度。
根據上述〔3〕記載的管接頭(10、10A)，上述蓋形螺帽(30、30A)的插入孔(34)的孔周緣(34a)是朝著中心軸且螺孔(31)的入口方向突出成山型剖面形狀，上述管(11)的彎曲部(12c)是被夾持在上述插入孔(34)的孔周緣(34a)與上述接頭主體(20、20A)的內筒部(22)的前端側之間。藉此，使得管(11)相對於接頭主體(20、20A)的拉伸強度更為增大，可更確實地防止管(11)脫落等情況的發生。
根據上述〔4〕記載的管接頭(10、10A)，設定使上 述接頭主體(20、20A)的外筒部(23、23A)的內徑尺寸小於藉上述環(40)的最厚壁部(41)擴徑後之上述管(11)的一端部(12)的最大外徑尺寸。並將上述蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)，將管(11)擴徑後的一端部(12)壓入至蓋形螺帽(30、30A)的凹槽(21)的深處為止，可更穩定密封性能提高其氣密性。
根據上述〔5〕記載的管接頭(10、10A)，在上述接頭主體(20、20A)的內筒部(22)的前端側口緣的內周圍側，設置：將蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)之後使得前端側口緣僅以朝著中心軸變形的厚度量預先進行倒角的第1內側傾斜部(26)，及在該第1內側傾斜部(26)的前端側傾斜其傾斜角以上防止移動媒體的液體滯留的第2內側傾斜部(27)。另外，第1內側傾斜部(26)不限於僅1段的傾斜形狀，也可形成2段或3段等的傾斜形狀。
接頭主體(20、20A)的內筒部(22)一旦在貫穿孔(25)的內徑方向產生局部性的變形時，雖會妨礙流體的流動，但是藉著上述第1內側傾斜部(26)，並非抑制其朝著內徑的變化，而是以變形的狀態不致形成妨礙流體的流動的凸狀。設置第1內側傾斜部(26)與第2內側傾斜部(27)，可防止液體的滲入與液體滯留，並可抑制造成流體流動的妨礙之局部性凸狀的突出。
根據上述〔6〕記載的管接頭(10、10A)，在上述接 頭主體(20、20A)的內筒部(22)的前端側口緣的外圍側，設置將蓋形螺帽(30、30A)緊固於接頭主體(20、20A)之後保持氣密性的外側傾斜部(28)，將該外側傾斜部(28)形成弧形剖面形狀。如此藉著將外側傾斜部(28)形成弧形剖面形狀，不致增加蓋形螺帽(30、30A)的緊固扭矩，可防止接頭內部，尤其可防止內筒部(22)的前端側與管(11)的彎曲部(12c)之間流體的洩漏與滲透。
根據本發明相關的管接頭，可解決習知的內環式與擴徑式的各問題點，盡可能減少內部液體滯留的情況(滯液)與液體移送時的壓力損失，簡化施工實現成本降低的同時，可提升品質的可靠度，尤其可大幅地防止環與管的移動，使其密封性能穩定，並可明顯提升管的拉伸強度。
以下，根據圖示說明代表本發明的各種實施的形態。
第1圖~第6圖是表示本發明的第1實施形態。
第1圖是表示本實施形態相關管接頭10的主要部剖視圖，第2圖是表示管接頭10中的接頭主體20的一端部的剖視圖，第3圖是表示管接頭10中的蓋形螺帽30的剖視圖，第4圖是表示管接頭10中的環40的剖視圖，第5圖是表示管接頭10的外觀的透視圖。
如第1圖~第5圖表示，管接頭10是由管11、接頭主體20、蓋形螺帽30，及組合環40所構成。上述管接頭10一邊使得管11的一端部12擴徑並將保持該擴徑狀態的環40壓入，使該管11擴徑後的一端部12連接於接頭主體20，並在該管11貫穿的狀態下將圍繞著上述擴徑後的一端部12的蓋形螺帽30緊固於接頭主體20，使得管11固定在接頭主體20。
如第1圖表示，管11為內部成空洞的圓筒管。管11的材質是使用以PTFE(四氟化乙烯)樹脂、PFA(四氟化乙烯-四氟烷氧基乙烯基醚共聚物)樹脂等為代表的含氟樹脂等。即，管11的材質不僅具有優異的抗熱性與抗藥性，其一端部12是使用可獲得某程度擴徑之可彈性變形的材質。
如第1圖、第5圖表示，環40被預先壓入上述管11的一端部12，保持著該一端部12呈擴徑狀態用的構件。即，管11的一端部12是透過環40連接於後述的接頭主體20。環40具有較管11與接頭主體20之密封量的長度略短的全長，設定其內徑尺寸與接頭主體20的內筒部22的外徑大致相同或略大。
更詳細而言，環40是使其外圍形成中央側較兩端側成最大直徑的剖面形狀，具體是如算盤珠子的剖面形狀。亦即，環40兩端側的外圍是形成朝中央側擴徑的傾斜形狀，環40中央側的外圍是形成最大直徑僅以預定長度延伸的最厚壁部41。
環40藉著卡合咬入形成其最大直徑的最厚壁部41壓入之上述管11的一端部12的內周圍，而定位於上述管11的一端部12內。此外，環40的材質是例如使用摩擦特性優異之含氟樹脂中摩擦係數最低的PTFE(四氟化乙烯)樹脂。但是，PTFE(四氟化乙烯)樹脂的機械強度低，在防止朝管11內徑的收縮上，有設定使環40的壁厚較厚的必要。
由此一點，最適合環40的材質可使用緊接著摩擦係數較小於PTFE(四氟化乙烯)樹脂，且機械強度比PTFE(四氟化乙烯)樹脂還高的PFA(四氟化乙烯-四氟烷氧基乙烯基醚共聚物)樹脂。此外，也可以使用FEP(四氟化乙烯-六氟化丙烯共聚物)樹脂、ETFE(四氟化乙烯-乙烯共聚物)樹脂、PVDF(聚偏氟乙烯)樹脂、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯)樹脂、PPS(聚苯硫醚)樹脂。
如第1圖表示，管11的一端部12在上述環40預先壓入而擴徑的狀態下，連接於後述的接頭主體20。在此藉著環40擴徑後的管11的一端部12是如第6圖表示，係由相對於原來外徑的基準部12a，沿著環40的外徑形狀被擴徑後的隆起部12b及位在基準部12a與隆起部12b之間被環40擴徑結束後的彎曲部12c所構成。
如第1圖、第2圖表示，接頭主體20再其一端側，具有：上述管11之擴徑後一端部12嵌入的環狀的凹槽21；形成該凹槽21的內側上述管11之擴徑後的一端部12外嵌的內筒部22；及形成該凹槽21的外側上述管11之擴 徑後的一端部12外嵌的外筒部23。
在此從外筒部23的外圍跨接頭主體20的基端側形成有外螺紋部24。又，內筒部22的內側是形成以和上述管11的基準部12a的內徑大致相同的孔徑貫穿螺桿軸方向的貫穿孔25。此外，接頭主體20的材質也和上述管11同樣地運用具有優異抗藥性的含氟樹脂等。
內筒部22延伸比上述環40的全長量還長。外筒部23雖是從凹槽21的最深部21a與內筒部22平行地朝向其前端部延伸，但是外筒部23的全長是設定比上述內筒部22還短。在此外筒部23是設定在一邊將內筒部22插入於上述環40內，並將管11擴徑後的一端部12壓入至凹槽21的最深部21a為止時，使外筒部23的前端緣形成覆蓋上述環40的至少最厚壁部41的狀態的長度。
內筒部22的外徑尺寸是設定與上述環40的內徑尺寸大致相同或稍微小。又如第6圖表示，外筒部23的內徑尺寸 P是設定比藉著環40的最厚壁部41擴徑後的管11的一端部12之最大尺寸的隆起部12b的外徑尺寸 Q還小。亦即，將後述的蓋形螺帽30緊固於接頭主體20，可將管11擴徑後的一端部12壓入至凹槽21的深處為止。
又如第7圖表示，在內筒部22的前端側口緣的內周圍側，設置將蓋形螺帽30緊固於接頭主體20之後僅以前端側口緣朝著中心軸變形的厚度量預先進行倒角的第1內側傾斜部26。並且，第1內側傾斜部26的前端側設有該第1內側傾斜部26的傾斜角θ1以上傾斜的傾斜角θ2以 防止流體滯留的第2內側傾斜部27。
第1內側傾斜部26與第2內側傾斜部27的各個傾斜角的關係為θ1≦θ2，並且，第1內側傾斜部26的傾斜角θ1是設定成3°≦θ1≦17°。在此傾斜角θ1的數值限定是根據局部變形抑制效果的實驗數據來決定，其判斷基準是根據如第23圖表示的習知擴徑式的組裝後之接頭主體前端部內徑的變形的角度θ5，進行如以下的設定。
亦即，變形角度θ5小於1.5°(θ5<1.5°)的場合，判斷局部變形抑制為「有效」，變形角度θ5為1.5°以上(θ5≧1.5°)的場合，判斷局部變形抑制為「無效」。將其結果顯示於第24圖的圖表。根據其結果，將上述第1內側傾斜部26的傾斜角θ1設定於3°≦θ1≦17°的範圍，藉此可獲得局部變形抑制的效果。此外，管11雖存在有多種的尺寸，但是在上述局部變形抑制效果的實驗中，作為管11的代表性尺寸是採用 9.5× 7.5的管。
又，關於第1內側傾斜部26不僅限於上述的1段的傾斜形狀，也可以是2段或者3段等的多段傾斜形狀。具體而言，如第8圖表示，設第1內側傾斜部26為2段，或者在原來的第1內側傾斜部26(傾斜角θ1)進一步追加傾斜部26(傾斜角θ3)的形狀，也可抑制上述部位的局部變形。此時，追加的傾斜部26(傾斜角θ3)是連接著第1內側傾斜部26(傾斜角θ1)配置，所以追加的傾斜部26的傾斜角θ3是形成比第1內側傾斜部26的傾斜角θ1還小的角度。
另外，作為多段傾斜形狀是如第9圖表示，設第1內側傾斜部26為3段，並在原來的第1內側傾斜部26(傾斜角θ1)追加傾斜部26(傾斜角θ3)之外，也可追加另外的傾斜部26(傾斜角θ4)的形狀。此時，從內側的傾斜部26分別的關係依序為θ4<θ3<θ1。如上述，使第1內側傾斜部26形成多段而追加新的傾斜的場合，從既有的第1內側傾斜部26的角度中最小的角度，連接著第1內側傾斜部26的傾斜角θ1配置。
又，關於第2內側傾斜部27的具體傾斜角θ2，從液體滯留的觀點，如上述只要是與第1內側傾斜部26中的最大傾斜角θ1相同或其以上的角度即可。再者，θ1=θ2的場合，第1內側傾斜部26與第2內側傾斜部27是以相同角度連續，形成1個內側傾斜部。
但是，在設置上述第1內側傾斜部26的場合，會有內筒部22的前端側口緣變薄而產生新的問題。管接頭10一般是將蓋形螺帽30緊固於接頭主體20，推壓管11，使其在接頭主體20與管11的邊界面產生應力，以防止內部流體洩漏與滲透。且該應力越高則防止內部流體的洩漏與滲透的能力越高。
但是，如本實施形態有關的管接頭10，在接頭主體20的內筒部22的前端側口緣設置第1內側傾斜部26成薄壁的場合，由於成薄壁處的變形會變大，以致使得接頭主體20與管11的邊界面的應力減少。本實施形態有關的管接頭10是設置第1內側傾斜部26來消除造成流體阻礙的 凸形狀，且不會減少接頭主體20與管11之邊界面的應力。
不減少相關應力的具體方法是如下述。將後述的蓋形螺帽30緊固於接頭主體20，產生第10圖表示的P0之軸向的力。將此力部份顯示時的其中之一力設成P時，藉著設置在內筒部22的前端側口緣外圍側的外側傾斜部28的形狀，以2個單純的力考量的場合，分解為傾斜角度方向的力P1與朝向外側傾斜部28之垂線方向的力P2。該等2個力之中P2是相當於接頭主體20與管11邊界面的應力。
因此，為了不減少邊界面的應力，得知只要形成較大分力P2的形狀即可。但是，較既有的緊固量將蓋形螺帽30更為緊固的場合，為增大軸向整體的力P0，會使得P增大，而變得比P1及P2更大。但是，軸向的P一旦增大時，也會使蓋形螺帽30緊固時的緊固扭矩也隨著增大，因此會使得管接頭10組裝時的作業性明顯地惡化。因此，本實施形態相關的管接頭10是採用不使P0增大但使得P2增大的形狀。
亦即，在接頭主體20的內筒部22的前端側口緣的外圍側，設置將蓋形螺帽30緊固於接頭主體20之後壓接於管11的彎曲部12c的內周圍保持著氣密性外側傾斜部28，將該外側傾斜部28形成圓弧剖面形狀。第11(a)圖中為了增大P2的應力，將第13圖表示的θ6的角度(θ6為軸線與平行的線及與外側傾斜部28的角度)形成較大角 度，並從P1與P2的分力的關係，使得對P2的分力變大。並且，第11(a)圖為第10圖中的主要部放大抽出部份，第11(b)圖為加大θ6的部份。
但是，外側傾斜部28並非呈圓弧形狀，而是直線形的場合，會朝著傾斜部整體產生接近P2的負荷，其結果，會使得第10圖中的P0變大，以致使蓋形螺帽30緊固時的緊固扭矩也會變大。在此為防止內部流體的洩漏與滲透所須的應力，不需作用於外側傾斜部28整體。為了防止流體的洩露與滲透只要對外側傾斜部28的前端附近(較接近第13圖中的p1的部份)賦予高值的負荷，即可抑制流體滲進入口。
在此，將外側傾斜部28形成圓弧形狀的場合，第13圖的外側傾斜部28的前端附近(接近p1的部份)會使θ6的角度(圓弧形狀的場合，θ6為測定角度的點的切線與軸線平行的線的角度)變大，如第12圖表示，p1變得越遠，θ6則會變小。如上述，將外側傾斜部28形成圓弧形狀，p1變得越近，θ6則會變大，分力P2也會變大。藉此，即使在前端附近負荷著所須的應力，其他的應力有不致負荷於其他部分的可能。
第10圖表示軸向的力P0是和該P2的總和成比例關係，所以將外側傾斜部28形成圓弧形狀，即使對外側傾斜部28的前端附近負荷充分的力，在遠離前端的部份P2會變小，P2的總和也和蔡側傾斜部28為直線的場合比較可抑制地較小。藉此，整體的軸向的力P0不需增大，不 增加蓋形螺帽30的緊固扭矩，可防止內部流體的洩露與滲透。
又如第5圖表示，在接頭主體20的外圍中央部設有大致六角剖面形的被緊固部。在被緊固部嵌入扳手等的緊固工具所成。以此被緊固部為間隔，也在接頭主體29的另外端側，與上述的一端側同樣地設有凹槽21、內筒部22、外筒部23、外螺紋部24。並在接頭主體20連通有從其一端側的內筒部22的前端側口緣跨另外端側的內筒部22之前端側口緣的上述貫穿孔25。
如第1圖表示，蓋形螺帽30具有正交於螺桿軸的深處壁33如在其螺孔31的深處形成袋部。蓋形螺帽30的螺孔31的入口側刻設有外螺紋部32，並在深處壁33穿設有管11貫穿用的插入孔34。並在蓋形螺帽30的外圍設有大致六角剖面形的被緊固部35(參閱第5圖)，將扳手等的螺帽緊固工具嵌入於被緊固部35。
又如第1圖表示，上述插入孔34的孔周緣34a是朝向中心軸(螺桿軸心)突出成朝著螺孔31的入口方向傾斜的山型剖面形狀。該孔周緣34a是壓接於上述管11的一端部12的彎曲部12c的部位。亦即，管11的彎曲部12c是被夾持在插入孔34的孔周緣34a與內筒部22的前端側即外側傾斜部28之間。此外，蓋形螺帽30也是和上述管11與接頭主體20同樣，含氟樹脂等適合的具體的材質。
接著，針對本發明的實施形態的作用加以說明。
如第1圖表示，管接頭10是以擴徑式為基本形狀。由於內環式在防止流體的滲入、防止流體的壓力損失上困難。並以擴徑式為基本形狀，藉此如第21圖表示可排除未插入環40時之事故的可能性。這是由於未擴徑時即不能安裝管11，在擴徑安裝的場合，即不會有問題發生。
管接頭10是以擴徑式為基本形狀，使用環40且為擴徑式，所以管11的擴徑是將環40一次壓入管11內，完成管處理，不須進行數次之管11的一端部12的擴徑作業可改善其施工性。並使用環40，即使對管11負荷拉伸負載時，可藉著環40防止脫落，提高拉伸強度。
但是，以往的內環式中，在管的組裝後環的內徑部會成為流體的流路。此時，環的內徑尺寸設定與管內徑尺寸相同的尺寸，可抑制流體的壓力損失。相對於此本實施形態有關的管接頭10是在環40的內側配置有接頭主體20的內筒部22，使內筒部22的內徑部形成流體的流路。
因此，為抑制流體的壓力損失，有將內筒部22的內徑尺寸設成與管11的內徑尺寸相同的必要，且為防止擴徑後的管11朝著內徑的收縮，環40有具備一定以上壁厚的必要。因此和以往的環比較時此次提出的環40會使其外徑尺寸變大。而環40的外徑尺寸一旦變大時，在將環40插入管11的場合，會增大對管11的負荷，會產生管11的彎曲而有不能插入環40之虞。
為防止上述管11的彎曲，有儘可能減小對管11的負荷的必要。為此的手段是在防止管11朝著內徑收縮的範 圍，儘可能減小環40的外徑尺寸，及減小對管11的負荷產生的摩擦阻力，以摩擦係數小的材質來製作環40。因此環40是以使用如上述的PFA(四氟化乙烯-四氟烷氧基乙烯基醚共聚物)樹脂等為前提。
又，關於環40的具體的外徑尺寸有必要設定如以下。即，第16圖中，環40的外徑尺寸 B是如以下設定。
B=(m×t)+ A
2<m≦4
又，環40的長度C是設以下的範圍。
3mm≦C≦12mm
另外，環40的傾斜角度E是設以下的範圍。
20°≦E≦35°
根據以上的關係性，可將環40插入管11的一端部12的內徑，並可將擴徑後的管11的一端部12插入至接頭主體20的凹槽21。
不具有上述關係性的場合，在將環40插入於管11的一端部12的內徑時，會有管11產生彎曲的可能性，並即使可將管11插入管11的一端部12的內徑的場合，會使得管11的一端部12朝著內徑的收縮變大，其結果，會有增加接頭主體20插入凹槽21困難的可能性。
第14圖是表示一邊使管11的一端部12擴徑一邊壓入環40的步驟。上述步驟是使用環插入零組件的夾具60。如第14(a)圖表示1，夾具60，係由：比管11的內徑小的細徑部61；從該細徑部61依序擴徑的擴徑部62；及 連接於該擴徑部62使管11的內徑擴寬至可外嵌於上述接頭主體20的內筒部22的外徑為止的大徑的環保持部63所構成。另外，夾具60的材質適合使用具摩擦特性優異的含氟樹脂中的摩擦係數最低的PTFE(四氟化乙烯)樹脂。
首先，如第14(b)圖表示，將環40插入至夾具60的環保持部63。接著，如第14(c)圖表示，將管11固定在與夾具60的同心上。此時，管11的一端部12是在外嵌於夾具60的細徑部61的狀態下定位。在以上的狀態下，如第14(d)圖表示，使夾具60朝著管11的方向移動，將夾具60及環40朝著管11的內側壓入。
隨後，如第14(e)圖表示，將夾具60朝著與管11的相反方向移動，使環40之其最厚壁部41卡合於管11的內徑，藉著管11朝內徑的收縮力，以定位在管11的一端部12內部的狀態保持著。在上述環40的壓入步驟中，不須進行管11的一端部12的加熱，僅一次將夾具60壓入管11的一端部12，即可將管11的一端部12一邊擴徑一邊使環40內嵌其中。
第15圖是表示管接頭10的組裝步驟。上述步驟中，如第15(a)圖表示，將接頭主體20與藉著環40使其一端部12擴徑後的管11，及蓋形螺帽同軸排列其上，如第15(b)圖表示將接頭主體20的內筒部22一邊插入環40內，一邊將管11的擴徑後的一端部12壓入至接頭主體20的凹槽21的深處為止。此時接頭主體20的外筒部23形 成覆蓋至環40的最厚壁41為止的狀態。
在上述狀態下，如第15(c)圖表示，將蓋形螺帽30的內螺紋部32栓鎖於接頭主體20的外螺紋部24，緊固至既定的位置為止，完成管接頭10的組裝。組裝完成後的管接頭10是透過接頭主體20的外螺紋24具有的外筒部23使得環40的最厚壁部41與管11的一端部12一起被按壓於內筒部22，並在藉著環40擴徑結束的管11的彎曲部12c，使得蓋形螺帽30的插入孔34的孔周緣34a成壓接的狀態。
如上述，第1圖所示，消除接頭主體20的內筒部22的前端側、蓋形螺帽30的插入孔34的孔周緣34a及管11的彎曲部12c之各間的間隙獲得充分的密接性，可將管11牢固地連接固定於接頭主體20。
尤其是環40的最厚壁部41、管11的一端部12、及接頭主體20的外筒部23，分別在軸心方向重疊於內筒部22，所以即使對接頭主體20施以振動的場合，或對管11有拉伸力負載的場合，可大幅地防止環40與管11的移動，使密封性能穩定，並可提升管的拉伸強度。
又，蓋形螺帽30是使其插入孔34的孔周緣34a朝中心軸突出成向螺孔31的入口方向傾斜的山型剖面形狀。因此，將蓋形螺帽30的內螺紋部32栓入接頭主體20的外螺紋部24時，使上述孔周緣34a壓接咬入管11的彎曲部12c，彎曲部12c被夾持在孔周緣34a與內筒部22的外側傾斜部28之間。藉此，可進一步增大對接頭主體20的 管11的拉伸強度，確實防止管11脫落的狀況。
在此，將內筒部22前端側的外側傾斜部28形成圓弧剖面形狀，藉以使第10圖中的軸方向的力P0不會增大，不增加蓋形螺帽30的緊固扭矩，可防止接頭內部尤其是內筒部22的前端側與管11的彎曲部12c之間的流體的洩漏與滲透。
又如上述，接頭主體20的內筒部22在貫穿孔25的內徑方向產生局部的變形時，雖會妨礙流體的流動，但是藉著第1內側傾斜部26，並非抑制朝著內徑的變形，而是以變形後的狀態不致形成妨礙流體流動的凸狀。
如上述，設置第1內側傾斜部26與第2內側傾斜部27，藉此防止流體的滲入與液體滯留，並可抑制妨礙流體流動之局部性凸狀的突出。另外，第1內側傾斜部26不僅限於1段的傾斜形狀，也可以2段或3段等的多段傾斜形狀。
此外，如第6圖表示，外筒部23的內徑尺寸 P是設定比藉著環40的最厚壁部41所擴徑的管11的一端部12的最大尺寸之隆起部12b的外徑尺寸 Q還小。藉此，使蓋形螺帽30緊固於接頭主體20，將管11的擴徑後的一端部12壓入至凹槽21的深處為止。藉此，可更使得密封性能穩定提升其氣密性。
第17圖及第18圖是表示本發明的第2實施形態。
本實施形態是與上述第1實施形態有關的管接頭10的基本構造共同，但是接頭主體20A的外筒部23A的具 體構成不同。第17圖是表示本發明實施形態有關管接頭10A的主要部剖視圖，第18圖是表示本發明實施形態有關管接頭10A之組裝中途的狀態的主要部剖視圖。並且，第18圖中的蓋形螺帽30A是表示裁斷部剖面圖。
根據本實施形態相關的管接頭10A，接頭主體20A的外筒部23A在一邊將接頭主體20A的內筒部22插入上述環40內，一邊將上述管11擴徑後的一端部12壓入至上述凹槽21的深處為止時，如第17圖表示，前端側29會跨越上述環40的最厚壁部41形成延伸至覆蓋環40整體位置為止的狀態。
藉以使環40擴徑後的管11的一端部12整體形成以接頭主體20A的外筒部23A圍繞包覆的狀態。亦即，如第18圖表示的狀態將蓋形螺帽30A的內螺紋32栓鎖於接頭主體20A的外螺紋24時，位於蓋形螺帽30A的深處壁33周圍的突條環36將外筒部23A的前端側29按壓於環40的一端側。
其結果，如第17圖表示，封閉使上述凹槽21的入口側變窄，並將以環40擴徑後的管11的一端部12封入凹槽21內，可進一步提升密封性能與拉伸強度。此外，對與第1實施形態同種的部位賦予相同符號並省略重複的說明。
以上，根據圖示已說明本發明的各種實施的形態，但具體的構成不限於上述的實施形態，在不脫離本發明要旨的範圍內的變更或追加仍包含於本發明內。例如，上述實 施的形態中，接頭主體20的一端側與另外端側的內筒部22與外筒部23雖分別形成同一直徑，但也可分別形成不同直徑。又，兩端的內筒部22與外筒部23雖是排列於同軸上，旦是在貫穿孔25彎曲成L字型的場合，也可構成分別與正交的方向連接，或分別成T字型連接。
〔產業的可利用性〕
本發明相關的管接頭是作為所有流體流路的管的連接手段來使用，包含以半導體製造或液晶製造為始、醫療．醫藥品製造、食品加工等的各種製造步驟所處理的超純水或硫酸、鹽酸等對人體有危險的藥液。
10‧‧‧管接頭
10A‧‧‧管接頭
11‧‧‧管
12‧‧‧一端部
12a‧‧‧基準部
12b‧‧‧隆起部
12c‧‧‧彎曲部
20‧‧‧接頭主體
20A‧‧‧接頭主體
21‧‧‧凹槽
21a‧‧‧最深處部
22‧‧‧內筒部
23‧‧‧外筒部
23A‧‧‧外筒部
24‧‧‧外螺紋部
25‧‧‧貫穿孔
26‧‧‧第1內側傾斜部
27‧‧‧第2內側傾斜部
28‧‧‧外側傾斜部
29‧‧‧前端側
30‧‧‧蓋形螺帽
30A‧‧‧蓋形螺帽
31‧‧‧螺孔
32‧‧‧內螺紋
33‧‧‧深處壁
34‧‧‧插入孔
34a‧‧‧孔周緣
35‧‧‧被緊固部
36‧‧‧突條環
40‧‧‧環
41‧‧‧最厚壁部
60‧‧‧夾具
61‧‧‧細徑部
62‧‧‧擴徑部
63‧‧‧環保持部
第1圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭的主要部剖視圖。
第2圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭中的接頭主體一端部的剖視圖。
第3圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭中的蓋形螺帽的剖視圖。
第4圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭中的環的剖視圖。
第5圖為本發明第1實施形態相關管接頭的外觀的透視圖。
第6圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭之外筒 部的內徑尺寸與藉著環的最厚壁部所擴徑之管的一端部的最大外徑尺寸關係的說明圖。
第7圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭之內筒部的第1內側傾斜部與第2內側傾斜部的傾斜角的說明圖。
第8圖是表示將本發明第1實施形態相關管接頭之內筒部的第1內側傾斜部形成2段的變形例的說明圖。
第9圖是表示將本發明第1實施形態相關管接頭之內筒部的第1內側傾斜部形成3段的變形例的說明圖。
第10圖是表示力施加於本發明第1實施形態相關管接頭之內筒部的外側傾斜部的方向的說明圖。
第11圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭之內筒部的外側傾斜部的應力分散例的說明圖。
第12圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭之內筒部的外側傾斜部的弧形的意義的說明圖。
第13圖是表示本發明第1實施形態相關管接頭的內筒部的外側傾斜部特定為弧形角度的說明圖。
第14圖是在本發明第1實施形態相關管接頭中依一邊將管的一端部擴徑一邊壓入環的步驟的順序的說明圖。
第15圖是表示依照本發明第1實施形態相關管接頭之組裝步驟的順序的說明圖。
第16圖是表示本發明第2實施形態相關管接頭之零組件的具體尺寸例的說明圖。
第17圖是表示本發明第2實施形態相關管接頭的主 要部剖視圖。
第18圖是表示本發明第2實施形態相關管接頭之組裝中途的狀態的主要部剖視圖。
第19圖是表示以往一般的內環式管接頭的代表例的主要部剖視圖。
第20圖是表示以往一般的擴徑式管接頭的代表例的主要部剖視圖。
第21圖是說明以往一般的內環式管接頭的問題點用的主要部剖視圖。
第22圖是表示設置在以往一般的擴徑式管接頭的接頭主體之前端部內徑的傾斜的主要部剖視圖。
第23圖是說明以往一般的擴徑式管接頭的接頭主體之前端部內徑的變形角度的主要部剖視圖。
第24圖是說明決定本實施形態相關管接頭的接頭主體內筒部之第1內側傾斜部的傾斜角用的實驗數據的圖表。
10‧‧‧管接頭
11‧‧‧管
12‧‧‧一端部
20‧‧‧接頭主體
21‧‧‧凹槽
21a‧‧‧最深處部
22‧‧‧內筒部
23‧‧‧外筒部
24‧‧‧外螺紋部
25‧‧‧貫穿孔
30‧‧‧蓋形螺帽
31‧‧‧螺孔
32‧‧‧內螺紋
33‧‧‧深處壁
34‧‧‧插入孔
34a‧‧‧孔周緣
35‧‧‧被緊固部
40‧‧‧環
41‧‧‧最厚壁部

Claims (6)

  1. 一種管接頭，係將管的一端部一邊擴徑一邊壓入保持成該擴徑狀態的環，使得該管的擴徑後的一端部連接於接頭主體，並以貫穿該管的狀態將圍繞上述擴徑後之一端部的蓋形螺帽緊固於接頭主體，在接頭主體固定管的管接頭，其特徵為：上述蓋形螺帽，具有：收納上述管擴徑後之一端部的螺孔；形成於該螺孔內周圍的內螺紋部；封閉該螺孔的深處側的深處壁；及貫穿該深處壁使上述管貫穿的插入孔，上述接頭主體在緊固上述蓋形螺帽的一端側，具有：供上述管擴徑後的一端部嵌入的環狀凹槽；形成該凹槽的內側使上述管擴徑後的一端部外嵌的內筒部；形成該凹槽的外側使上述管擴徑後的一端部內嵌的外筒部；形成在該外筒部的外圍並栓鎖上述內螺紋部的外螺紋部；及在上述內筒部的內側以和上述管的內徑大致相同孔徑貫穿螺軸方向的貫穿孔，在上述內筒部的前端側口緣的內周圍側設置：在將上述蓋形螺帽緊固於接頭主體之後，使得前端側口緣僅以朝著中心軸變形的厚度量預先進行倒角的第1內側傾斜部，及在該第1內側傾斜部的前端側，傾斜其傾斜角以上，防止移動媒體的液體滯留的第2內側傾斜部，上述環，使其外圍在較兩端近中央側形成最大直徑的剖面形狀，卡合使形成該最大直徑的最厚壁部咬入所壓入的上述管的一端部的內周圍加以定位，在上述環內一邊插入上述接頭主體的內筒部一邊將上 述管擴徑後的一端部壓入至上述凹槽的深處為止時，上述外筒部形成覆蓋至上述環的至少最厚壁部為止的狀態，在此狀態下將上述蓋形螺帽的內螺紋部栓鎖於上述接頭主體的外螺紋部，透過具有該外螺紋部的上述外筒部，使上述環的最厚壁部與管的一端部一起被壓入上述內筒部，並藉著上述環在上述擴徑結束的管的彎曲部，壓接上述蓋形螺帽的插入孔的孔周緣。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的管接頭，其中，上述第1內側傾斜部的傾斜角度的範圍是以組裝後之接頭主體前端部內徑的變形的角度為基準來進行設定。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的管接頭，其中，上述管接頭主體的外筒部是將上述接頭主體的內筒部一邊插入上述環內，並使上述管擴徑後的一端部壓入至上述凹槽的深處為止時，使得前端側形成為越過上述環的最厚壁部而延伸至覆蓋環整體的位置為止的狀態，上述蓋形螺帽，在其上述深處壁的周圍具有突條環，該突條環朝著中心軸且上述螺孔的入口方向突出成山型剖面形狀，將蓋形螺帽緊固於接頭主體時，使上述外筒部的前端側朝向上述環的一端側推壓。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的管接頭，其中，上述蓋形螺帽的插入孔的孔周緣是朝著中心軸且上述螺孔的入口方向突出成山型剖面形狀，上述管的彎曲部是被夾持在上述插入孔的孔周緣與上述內筒部的前端側之間。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的管接頭，其中，將上述接頭主體的外筒部的內徑尺寸，設定成小於藉上述環的最厚壁部擴徑後之上述管的一端部的最大外徑尺寸，將上述蓋形螺帽緊固於接頭主體，使上述管擴徑後的一端部壓入至上述凹槽的深處為止。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的管接頭，其中，在上述接頭主體的內筒部的前端側口緣的外圍側，設置將上述蓋形螺帽緊固於接頭主體之後，壓接於上述管的彎曲部的內周圍以保持氣密性的外側傾斜部，並將該外側傾斜部形成圓弧剖面形狀。
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