TWI802823B - 樹脂接頭、流路塊以及流體控制裝置 - Google Patents

樹脂接頭、流路塊以及流體控制裝置 Download PDF

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Abstract

本發明旨在提供一種樹脂接頭、流路塊以及流體控制裝置。其中，樹脂接頭1包括具有流路50的接頭本體10、套筒20、以及將管子固定於接頭本體的接合螺帽30。接頭本體具有內周面為彎曲狀的本體部11、及從本體部的端部突出的平面部12，平面部具有外筒部13及被配置於外筒部的徑向內側的內筒部14。內筒部的端部比外筒部的端部更靠近本體部側。於外筒部的內周面及內筒部的外周面之間，形成有平行於外筒部及內筒部的軸心方向延伸的槽部15。管子於套筒的壓入部21被壓入槽部的狀態下，被固定於接頭本體。

Description

樹脂接頭、流路塊以及流體控制裝置
本發明為關於一種樹脂接頭、流路塊以及流體控制裝置。
管子做為半導體製造裝置及醫藥品製造裝置等的流路使用，樹脂接頭是連接管子的部件之一例。
隨著半導體製造裝置等小型化的發展，裝備於裝置內部的部件的積體度亦上升。鑑於此，為了將管子緊湊地連接起來，利用的是肘型樹脂接頭。
專利文獻1中發明了一種肘型樹脂接頭100，形成於內部的流路110在角部120呈大致直角，如圖15所示。然而，於如此構造的流路110中流動的流體與角部120的內壁碰撞而成為紊流，因此而產生壓力損失。於是，如圖16所示，若將角部120處的流路設為曲率半徑較大的彎曲狀，則能使流體順利地在流路110內流動，藉此能減少壓力損失。
專利文獻1：日本特開2011-208659號公報。
以射出成型形成內部形成有流路的樹脂接頭100的情況下，通常透過以下方法形成樹脂接頭100。首先，將形狀與流路形狀相對應之芯型銷布置於模具的模穴中，於該狀態下，將熔融樹脂注入模穴內。注入的樹脂固化後，拔出芯型銷，由此即形成樹脂接頭100。
然而，於構造如圖16所示的樹脂接頭100中，形成流路的內周面包括在角部120彎曲的部位130，以及於端部側為平面的部位140，彎曲的部位130和為平面的部位140同時存在。因此，布置於模具的模穴內的芯型銷，其外周面也具有與接頭100的角部120的形狀相對應的彎曲部位，以及與端部側形狀相對應的平面部位，彎曲部位和平面部位同時存在。
因此，若芯型銷的彎曲部位的曲率半徑較大，則拔出芯型銷時，芯型銷的彎曲部位會被接頭100的端部側平面部位140的內周面卡住，而無法拔出芯型銷。若曲率半徑較小，卻硬要將芯型銷拔出的話，則存在會劃傷樹脂接頭100的端部側為平面的部位140的內周面的問題。
本發明正是鑑於上述問題而研發者，其目的在於：提供一種具有彎曲狀的流路且壓力損失較小的樹脂接頭。
本發明有關之樹脂接頭包括接頭本體、套筒、以及接合螺帽。接頭本體具有流路且由樹脂製成，套筒具有能壓入接頭本體的壓入部及能壓入管子內的連結部，為了將已壓入有連結部的管子固定於接頭本體上，接合螺帽被裝設於接頭本體的外周。
接頭本體具有內周面為彎曲狀的本體部、及從該本體部的端部突出的平面部，平面部具有彼此共有同一軸心的外筒部及內筒部，該內筒部配置於該外筒部的徑向內側；內筒部的軸心方向端部比外筒部的軸心方向端部更靠近本體部側；於外筒部的內周面與內筒部的外周面之間，形 成有平行於外筒部及內筒部的軸心方向延伸的槽部；管子於套筒的壓入部已被壓入槽部的狀態下，被固定於接頭本體。
透過使用本發明，能提供一種具有彎曲狀的流路且壓力損失較小的樹脂接頭。
1:樹脂接頭
10:接頭本體
11:本體部
11a、11b:內周面
12:平面部
13:外筒部
13a:內周面
13b:外周面
14:內筒部
14a:內周面
14b:外周面
15:槽部
16:密封槽
20:套筒
21:壓入部
22:連結部
30:接合螺帽
40:管子
50:流路
60:芯型銷
70:流路塊
71:本體部
75:U字塊
78A、78B:密封槽
79:流路
90A、90B:墊圈
95:閥本體
圖1為示意性地表示本發明的第一實施方式的樹脂接頭的構成之剖視圖。
圖2為示意性地表示接頭本體的構成之剖視圖。
圖3為示意性地表示套筒的構成之剖視圖。
圖4為示意性地表示接合螺帽的構成之剖視圖。
圖5為將圖1的箭頭線A所示部分放大表示之剖視圖。
圖6為說明透過射出成型形成接頭本體的方法的圖。
圖7為將接頭本體的槽部附近放大表示的放大圖。
圖8為表示減少密封性能的偏差的其他構成之剖視圖。
圖9為表示減少密封性能的偏差的其他構成之剖視圖。
圖10為示意性地表示本發明的第二實施方式的樹脂接頭的構成之剖視圖。
圖11(A)、圖11(B)為示意性地表示本發明的第三實施方式中的流路塊的構成之圖，圖11(A)為立體圖，圖11(B)為沿著圖11(A)中的線XIB-XIB剖開之剖視圖。
圖12(A)、圖12(B)為表示流路塊及U字塊組合而構成接頭的範例之圖。
圖13(A)、圖13(B)為示意性地表示本發明的第三實施方式中的流路塊的其他構成之圖，圖13(A)為立體圖，圖13(B)為沿著圖13(A)中的線XIIIB-XIIIB剖開之剖視圖。
圖14為示意性地表示本發明的第四實施方式的流體控制裝置的構成之剖視圖。
圖15為表示習知之肘型樹脂接頭的構造之剖視圖。
圖16為表示習知之肘型樹脂接頭的構造之剖視圖。
以下，參照圖式對本發明的實施方式做詳細的說明。需要說明的是，本發明並不限於以下實施方式。能夠在不脫離獲得本發明之効果的範圍內進行適當的變更。
(第一實施方式)
圖1為示意性地表示本發明的第一實施方式的樹脂接頭(以下亦簡稱為「接頭」)的構成之剖視圖。需要說明的是，圖l表示已將管子連接在接頭上的狀態。
如圖1所示，本實施方式中的接頭1包括具有彎曲狀的流路50的接頭本體10，能壓入接頭本體10的套筒20，以及為了將管子40固定於接頭本體10而被裝設於接頭本體10外周的接合螺帽。
接頭本體10由射出成型形成的樹脂所形成。本實施方式中的樹脂例如能使用PFA(四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、ETFE(四氟乙烯/乙烯共聚物)等氟樹脂。套筒20及接合 螺帽30例如能使用PFA、PVDF、ETFE、PTFE(聚四氟乙烯)等氟樹脂形成。需要說明的是，樹脂不限定於氟樹脂，能使用聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚醯胺、聚縮醛、聚醚醚酮、聚苯硫、以及聚醯亞胺等，並能根據使用領域、用途、以及管子40的材質等適當地變更。
圖2為示意性地表示接頭本體10的構成之剖視圖。
如圖2所示，接頭本體10具有內周面為彎曲狀的本體部11，以及從本體部11的端部B-B、C-C分別突出來的平面部12。於本體部11內側形成有流路50。需要說明的是，於本實施方式中，接頭本體10的連接管子40側的兩端部的構成相同，因此僅對一端部進行說明。
平面部12具有彼此共有同一軸心Ja的外筒部13及內筒部14，內筒部14配置於外筒部13的徑向內側。內筒部14的軸心Ja方向端部14c比外筒部13的軸心Ja方向端部13c更靠近本體部11側(換句話說，軸心Ja方向端部13c比軸心Ja方向端部14c從端部B-B、C-C突出得多)。於外筒部13的內周面13a及內筒部14的外周面14b之間，形成有平行於外筒部13及內筒部14的軸心Ja方向延伸的槽部15。槽部15為環狀，並被本體部11、外筒部13、以及內筒部14包圍。於外筒部13的外周面13b上形成有陽螺紋13d。
圖3為示意性地表示套筒20的構成之剖視圖。
如圖3所示，套筒20形成為其軸心與外筒部13及內筒部14的軸心Ja為同一軸心的筒狀。套筒20具有能壓入接頭本體10的壓入部21，及能壓入管子40內的連結部22。壓入部21形成為環狀，且從圖中的箭頭線P的方向壓入接頭本體10的槽部15。於連結部22的外周面形成有突起部22a。當從圖中的箭頭線Q的方向將連結部22壓入管子40時，管子40的內徑透過突起部22a被擴張。
圖4為示意性地表示接合螺帽30的構成之剖視圖。
如圖4所示，接合螺帽30形成為其軸心與外筒部13及內筒部14的軸心Ja為同一軸心的筒狀。於接合螺帽30的內周面形成有陰螺紋30a，該陰螺紋30a與形成於外筒部13的外周面13b的陽螺紋13d接合。
如圖1所示，將管子40連接於接頭1的步驟如下所述。
首先，如圖3所示，將套筒20壓入管子40中。此時，管子40的內徑透過突起部22a被擴張。接著，將被壓入管子40的套筒20的壓入部21壓入接頭本體10的槽部15中。於該狀態下，使接合螺帽30的陰螺紋30a與外筒部13的陽螺紋13d接合，而將管子40連接在接頭1上。
圖5為表示將圖1的箭頭線A所示部分放大之剖視圖。
如圖5所示，透過將套筒20的壓入部21壓入接頭本體10的槽部15內，壓入部21的外周面及內周面便分別壓在外筒部13的內周面及內筒部14的外周面上。藉此，透過利用壓入部21的徑向外側及徑向內側的擠壓力，流動於流路50的流體的密封性能提升。因此，無需朝著軸心Ja方向牢固地將接合螺帽30上緊。因此，僅用手將接合螺帽30上緊，即能充分地確保密封性能。
接著，參照圖6對透過射出成型形成本實施方式中的接頭本體10的方法進行說明。
以射出成型形成內部具有流路50的接頭本體10時，在已將具有對應流路50之形狀的芯型銷布置在模具的模穴內的狀態下，將熔融的樹脂注入模穴內。接著，注入的樹脂固化後，拔出芯型銷，由此而形成接頭本體10。
如圖6所示，接頭本體10的流路50由接頭本體10中的本體部11的內周面11a、及平面部12中的內筒部14的內周面14a所形成。本體部11的內周面11a及內筒部14的內周面14a呈曲率相同的彎曲狀。因此，被布置 於模具(未圖示)的模穴內的芯型銷60的外周面，亦根據流路50的形狀以相同的曲率形成為彎曲狀。亦即，芯型銷60的外周面不具有平面區域。
由此可知，如圖6所示，於注入於模穴內的熔融樹脂固化後，能夠一邊讓被布置於模穴內的芯型銷60朝著圖中箭頭方向旋轉，一邊將它拔出。
需要說明的是，外筒部13的軸心Ja方向端部13c和內筒部14的軸心Ja方向端部14c都從本體部11向外突出，且外筒部13的軸心Ja方向端部13c比內筒部14的軸心Ja方向端部14c突出得更靠外。因此，為了做到在拔出芯型銷60時，該芯型銷60不與筒部13發生碰撞，較佳為對外筒部13的內徑D、及芯型銷60的曲率中心側的外周面的曲率半徑R的大小進行設定。
如上所述，本實施方式的接頭1，透過將套筒20的壓入部21壓入接頭本體10的槽部15，來提升流體的密封性能。為了確保如此的密封性能，較佳為壓入部21及槽部15與軸心Ja、軸心Jb方向平行。因此，外筒部13的內周面13a及內筒部14的外周面14b共同包圍槽部15，較佳為外筒部13的內周面13a及內筒部14的外周面14b形成為平行於Ja、Jb方向的平面狀。
另一方面，於本實施方式中，內筒部14的內周面14a形成為彎曲狀。然而，內筒部14的軸心Ja、Jb方向的長度，能於能夠確保密封性能的範圍內縮短。因此，即使內周面14a為彎曲狀，亦能形成外周面14b為平面的內筒部14。
如上所述，本實施方式的接頭1，是能較容易地以射出成型形成確保流體的密封性能並具備彎曲狀流路的接頭。藉此，能實現流體的密封性能優異且流體的壓力損失較小的接頭1。
此外，由於內筒部14的內周面14a為彎曲狀，因此如圖7的放大圖所示，位於曲率中心側的內筒部14A的徑向厚度t1沿著軸心Ja方向逐漸變薄。另一方面，位於與曲率中心側相反側的內筒部14B的徑向厚度t2沿著軸心Ja方向逐漸變厚。亦即，內筒部14的徑向厚度於圓周方向上不均勻。因此，透過將套筒20的壓入部21壓入槽部15而發揮出的密封性能，有於圓周方向上出現偏差之虞。然而，透過將內筒部14的徑向厚度增厚，能夠減少如此的偏差。
圖8為表示減少密封性能的偏差的其他構成之剖視圖。
如圖8所示，平行於內筒部14的內周面14a沿內筒部14的軸心Ja方向延伸。亦即，內筒部14的內周面14a至本體部11的端部C-C為止為平面。因此，內筒部14的徑向厚度於圓周方向上均勻。其結果，能減少透過將套筒20的壓入部21壓入槽部15而發揮出的密封性能出現偏差。
需要說明的是，如上所述，由於內筒部14的內周面14a的長度L1較短，因此能一邊讓芯型銷60旋轉，一邊將芯型銷60拔出。即使強行地將芯型銷60拔出，也會由於產生於內筒部14的內周面14a上的損傷極小，而幾乎不會影響流體在流路50內流動。
圖9為表示減少密封性能的偏差的其他構成之剖視圖。
如圖9所示，接頭本體10的本體部11，於本體部11的端部C-C側具有伸出部11c，該伸出部11c的內周面11b與內筒部14的內周面14a相連且平行於內筒部14的軸心Ja方向延伸。亦即，與圖2及圖8等所示的構成相比，內筒部14的內周面14a的平面區域進一步延伸至本體部11的內周面11b的一部分為止。藉此，能使內筒部14的徑向厚度於圓周方向更均勻。其結果，能進一步減少透過將套筒20的壓入部21壓入槽部15而發揮出的密封性能出現偏差。
需要說明的是，若伸出部11c的長度超出需要，則難以一邊讓芯型銷60旋轉，一邊將芯型銷60拔出。因此，由內筒部14的內周面14a及伸出部11c的內周面11b所構成的平面區域的長度L2，較佳為本體部11的曲率半徑R的1/3以下，更佳為1/5以下。需要說明的是，如圖6所示，本體部11的曲率半徑R是指本體部11的內周面11a中，曲率中心側的內周面11a的曲率半徑。
(第二實施方式)
圖10為示意性地表示本發明的第二實施方式的樹脂接頭的構成之剖視圖。需要說明的是，於此僅示出接頭本體10，省略了套筒20及接合螺帽30。
如圖1所示，第一實施方式中，為接頭本體10具有彎曲狀流路即所謂肘型接頭。於本實施方式中，為所謂的T字形的接頭，這一點與圖1所示的第一實施方式不同。
如圖10所示，接頭本體10具有三個敞開的開口端80、81、82，各開口端80、81、82上分別連接有管子。形成於開口端80、81間的流路50呈彎曲狀，形成於開口端80、82間的流路51呈平面狀。於本實施方式中，形成有彎曲狀的流路50的部位採用與圖1所示的接頭本體10相同的構造。
亦即，接頭本體10於形成有彎曲狀流路50的部位的開口端80、81處，具有由外筒部13及內筒部14構成的平面部12，於外筒部13的內周面及內筒部14的外周面之間，形成有槽部15。
(第三實施方式)
圖11(A)、圖11(B)為示意性地表示本發明的第三實施方式中的流路塊70的構成之圖，圖11(A)為立體圖，圖11(B)為沿著圖11(A)中的線XIB-XIB剖開之剖視圖。
如圖11(B)所示，本實施方式中的流路塊70以由樹脂形成的塊本體構成，其具有本體部71，本體部71形成有內周面為彎曲狀的流路50。
流路塊70具有開口端80、81，一開口端80採用與圖1所示的接頭本體10相同的構造。亦即，流路塊70於一開口端80具有從本體部71的一端部突出的平面部12。平面部12具有彼此共有同一軸心Ja的外筒部13與內筒部14，該內筒部14配置於外筒部13的徑向內側。內筒部14的軸心方向端部比外筒部13的軸心方向端部更靠近本體部71側。於外筒部13的內周面與內筒部14的外周面之間，形成有平行於外筒部13及內筒部14的軸心方向延伸的槽部15。
另一方面，於本體部71的另一端部(開口端81)形成有供墊圈壓入的環狀的密封槽16。密封槽16的形狀並無特別限定，根據壓入的墊圈的形狀適當決定即可。
於一開口端80將管子與流路塊70連接起來的情況下，能採用與圖1所示的套筒20及接合螺帽30相同的構造。亦即，套筒20具有能壓入塊本體的壓入部、以及能壓入管子內的連結部。於已將連結部壓入管子內的狀態下，將壓入部21壓入塊本體的槽部15。於該狀態下，透過將接合螺帽30裝設於塊本體的外周，管子便與流路塊70連接在一起了。
接著，將參照圖12對本實施方式中的流路塊70的使用例進行說明。
圖12(A)、圖12(B)為表示本實施方式中的流路塊70及U字塊75組合而構成接頭的範例之圖。
如圖12(A)所示，U字塊75於同一面76具有開口端77A及開口端77B，形成於開口端77A、77B之間的流路79呈U字形的彎曲狀。於 開口端77A、77B分別形成有供墊圈壓入的環狀的密封槽78A、密封槽78B。U字塊75例如由樹脂材料製成。
首先，如圖12(A)所示，將兩個流路塊70A、流路塊70B配置成：開口端80A、開口端80A位於相反方向，並且密封槽16A、密封槽16B位於同一平面上。將U字塊75配置在密封槽78A與流路塊70A的密封槽16A相對且密封槽78B與流路塊70B的密封槽16B相對的位置處。根據流路塊70A的密封槽16A的位置、以及U字塊75的密封槽78A的位置來配置環狀的墊圈90A；根據流路塊70B的密封槽16B的位置、以及U字塊75的密封槽78B的位置來配置環狀的墊圈90B。
如圖12(B)所示，將墊圈90A壓入流路塊70A的密封槽16A、以及U字塊75的密封槽78A中，而將流路塊70A與U字塊75組合在一起；將墊圈90B壓入流路塊70B的密封槽16B、以及U字塊75的密封槽78B中，而將流路塊70B與U字塊75組合在一起。藉此，所構成的接頭，具有流路塊70A的流路50A、U字塊75的流路79以及流路塊70B的流路50B相連而成的流路。
圖13(A)、圖13(B)為示意性地表示本實施方式中的流路塊70的其他構成之圖，圖13(A)為立體圖，圖13(B)為沿著圖13(A)中的線XIIIB-XIIIB剖開之剖視圖。
於圖11(B)所示的流路塊70中，將流路50設計為彎曲形狀，然而亦可如圖13(B)所示，將流路50設為U字形。
亦即，流路塊70具有開口端80、81，於一開口端80具有從本體部71的一端部突出的平面部12。平面部12具有彼此共有同一軸心Ja的外筒部13與內筒部14，該內筒部14配置於外筒部13的徑向內側。內筒部14的軸心方向端部比外筒部13的軸心方向端部更靠近本體部71側。於外筒部13 的內周面與內筒部14的外周面之間，形成有平行於外筒部13及內筒部14的軸心方向延伸的槽部15。另一方面，於本體部71的另一端部(開口端81)形成有供墊圈壓入的環狀的密封槽16。
(第四實施方式)
圖14為示意性地表示本發明的第四實施方式的流體控制裝置2的構成之剖視圖。
本實施方式中的流體控制裝置2包括閥本體95及接頭1。其中，接頭1上形成有將流體供向該閥本體95的流路50。需要說明的是，圖14僅示出接頭本體10，省略了套筒20及接合螺帽30。
於本實施方式中，形成有彎曲狀的流路50的部位，採用圖1所示的接頭本體10的構造。
亦即，接頭本體10於形成有彎曲狀流路50的部位的開口端80處，具有由外筒部13及內筒部14形成的平面部12，於外筒部13的內周面及內筒部14的外周面之間，形成有槽部15。
以上利用較佳實施方式對本發明做了說明，但以上所述並非限定事項，當然可以對本發明做各種各樣的改變。
10:接頭本體
20:套筒
30:接合螺帽
40:管子
50:流路

Claims (3)

  1. 一種樹脂接頭，其包括接頭本體、套筒、以及接合螺帽，其中前述接頭本體具有流路且由樹脂製成，前述套筒具有能壓入前述接頭本體的壓入部及能壓入管子內的連結部，為了將已壓入有前述連結部的前述管子固定於前述接頭本體上，前述接合螺帽被裝設於前述接頭本體的外周，前述接頭本體具有：一起經由樹脂成形所形成的內周面為彎曲狀的本體部、及從該本體部的端部突出的平面部，前述平面部具有彼此共有同一軸心的外筒部及內筒部，該內筒部配置於該外筒部的徑向內側，前述內筒部的軸心方向端部比前述外筒部的軸心方向端部更靠近前述本體部側，於前述外筒部的內周面與前述內筒部的外周面之間，形成有平行於前述外筒部及前述內筒部的軸心方向延伸的槽部，前述內筒部的內周面與前述本體部的內周面以相同曲率彎曲，於前述外筒部的軸心方向端部之中，前述本體部的曲率中心側的端部係位於：由以前述本體部的曲率中心為中心，以前述本體部的曲率中心側的內周面的曲率半徑做為半徑之圓的內側，前述管子於前述套筒的壓入部已被壓入前述槽部的狀態下，被固定於前述接頭本體。
  2. 一種流路塊，其具備塊本體、套筒、以及接合螺帽，前述流路塊具有流路且由樹脂製成， 前述套筒具有能壓入前述塊本體的壓入部、以及能壓入管子內的連結部，為了將已壓入有前述連結部的前述管子固定於前述塊本體上，前述接合螺帽被裝設於前述塊本體的外周，前述塊本體具有：一起經由樹脂成形所形成的內周面為彎曲狀的本體部、及從該本體部的一方的端部突出的平面部，前述平面部具有彼此共有同一軸心的外筒部及內筒部，該內筒部配置於該外筒部的徑向內側，前述內筒部的軸心方向端部比前述外筒部的軸心方向端部更靠近前述本體部側，於前述外筒部的內周面與前述內筒部的外周面之間，形成有平行於前述外筒部及前述內筒部的軸心方向延伸的槽部，前述內筒部的內周面與前述本體部的內周面以相同曲率彎曲，於前述外筒部的軸心方向端部之中，前述本體部的曲率中心側的端部係位於：由以前述本體部的曲率中心為中心，以前述本體部的曲率中心側的內周面的曲率半徑做為半徑之圓的內側，前述管子於前述套筒的壓入部已被壓入前述槽部的狀態下，被固定於前述塊本體。
  3. 一種流體控制裝置，其具備閥本體及接頭，前述接頭上形成有將流體供向前述閥本體的流路，前述接頭由如請求項1所記載之樹脂接頭構成。
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