WO2022176258A1 - 管継手 - Google Patents

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歩 黒▲崎▼
慎悟 樋口
一清 手嶋
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Abstract

管継手1は、チューブ8の先端部内に圧入される膨出部6を有するインナーリング4と、インナーリング4の端部が内周に圧入されるとともに外周に雄ねじ部2bを有する継手本体2と、雄ねじ部2bに締め付けられる雌ねじ部3aを有するとともに雌ねじ部3aが雄ねじ部2bに締め付けられることでチューブ8の先端部を押圧するユニオンナット3と、を備える。膨出部6は、ユニオンナット3の押圧によりチューブ8との間で面圧を発生させる先細り部13を有する。先細り部13の外周面15は、軸方向の断面視において凹曲面状に形成された凹曲面部15aを有する。

Description

管継手
 本発明は、管継手に関する。
 半導体製造、医療・医薬品製造、及び食品加工・化学工業等の各種技術分野の製造工程では、薬液、高純度液、超純水、或いは洗浄液等の流体が流れる配管経路において、チューブや流体デバイスに形成された流路同士を接続する接続構造として、例えば合成樹脂製の管継手が採用されている。このような管継手として、チューブの先端部の内周側に装着されるインナーリングと、チューブの先端部の外周側に装着される円筒状の継手本体と、継手本体の外周側に装着されるユニオンナットと、を備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
 インナーリングは、円筒状の本体部と、本体部の軸方向一端部において径外側へ突出して形成された膨出部と、本体部の軸方向他端部に形成されたシール部と、を有している。インナーリングの内部には流体流路が形成されている。インナーリングの膨出部は、チューブの先端部内に圧入されて、当該チューブの先端部を拡径する。ユニオンナットは、継手本体に装着されるときの推進力により、インナーリングの膨出部によって拡径したチューブの外周面を押圧する。これにより、インナーリングのシール部が、継手本体に形成されたシール溝に圧力されるとともに、チューブの抜け出しを防止することができる。さらに、チューブと膨出部との間で面圧が発生するので、チューブと膨出部との間から流体が漏洩するのを抑制することができる。
特開2018-168947号公報
 前記ユニオンナットの推進力によりチューブが押圧されると、チューブの内周面は、インナーリングの膨出部の外周面に対して軸方向の広範囲にわたって接触するので、チューブと膨出部との間で面圧が発生する範囲は軸方向の広範囲に及ぶ。このため、チューブと膨出部との間において、流体の漏洩を抑制するために必要な面圧を確保するためには、ユニオンナットの締め付けトルクを高くする必要があり、施工性が悪いという問題があった。
 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、ユニオンナットの締め付けトルクを高くしなくても、インナーリングの膨出部とチューブとの間で必要な面圧を確保することができる管継手を提供することを目的とする。
 (1)本発明の管継手は、軸方向一方側において径外側に突出して形成されるとともにチューブの先端部内に圧入される膨出部を有するインナーリングと、前記膨出部が前記チューブの先端部内に圧入された状態で前記インナーリングの軸方向他方側の端部が内周に圧入されるとともに、外周に雄ねじ部を有する継手本体と、前記雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部を有するとともに、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締め付けられることで前記チューブの先端部を軸方向他方側へ押圧するユニオンナットと、を備え、前記膨出部は、その軸方向の途中部から軸方向一方側に向かって先細るように形成されるとともに、前記ユニオンナットの押圧により前記チューブとの間で面圧を発生させる先細り部を有し、前記先細り部の外周面は、軸方向の断面視において凹曲面状に形成された凹曲面部を有する。
 本発明の管継手によれば、インナーリングの膨出部における先細り部の外周面に凹曲面部が形成されているので、ユニオンナットがチューブを押圧したときに、凹曲面部の底部分にチューブが接触しにくくなる。これにより、膨出部の先細り部とチューブとの間で面圧が発生する軸方向の範囲は従来よりも狭くなるので、膨出部の先細り部とチューブとの間で発生する面圧を従来よりも高めることができる。したがって、ユニオンナットの締め付けトルクを高くしなくても、インナーリングの膨出部とチューブとの間で必要な面圧を確保することができる。その結果、流体が膨出部とチューブとの間から外部に漏洩するのを抑制することができる。
 (2)前記凹曲面部は、前記先細り部の外周面の軸方向全長にわたって形成されているのが好ましい。
 この場合、凹曲面部の膨出部の先細り部とチューブとの間で面圧が発生する軸方向の範囲をさらに狭くすることができるので、膨出部の先細り部とチューブとの間で発生する面圧をさらに高めることができる。
 (3)前記先細り部の外周面は、軸方向の断面視において前記凹曲面部よりも軸方向一方側において凸曲面状に形成された凸曲面部を有するのが好ましい。
 この場合、上記(2)の場合と比較して、先細り部における凹曲面部よりも軸方向一方側の端部の径方向の厚みを厚くすることができる。これにより、先細り部の前記端部の強度が増すので、ユニオンナットによりチューブを介して先細り部が押圧されても、先細り部の前記端部が径内側へ倒れ込むのを抑制することができる。その結果、インナーリング内の流体の流れが、膨出部の先細り部によって阻害されるのを抑制することができる。
 (4)本発明の他の観点から見た管継手は、軸方向一方側において径外側に突出して形成されるとともにチューブの先端部内に圧入される膨出部を有するインナーリングと、前記膨出部が前記チューブの先端部内に圧入された状態で前記インナーリングの軸方向他方側の端部が内周に圧入されるとともに、外周に雄ねじ部を有する継手本体と、前記雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部を有するとともに、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締め付けられることで前記チューブの先端部を軸方向他方側へ押圧するユニオンナットと、を備え、前記膨出部は、その軸方向の途中部から軸方向一方側に向かって先細るように形成されるとともに、前記ユニオンナットの押圧により前記チューブとの間で面圧を発生させる先細り部を有し、前記先細り部の外周面の軸方向一端の直径Dと、前記チューブにおいて前記膨出部が圧入されても変形しない非変形部の内径dとが、1.0d≦D≦1.4dの関係を満たしている。
 本発明の管継手によれば、インナーリングの膨出部における先細り部の外周面の軸方向一端の直径Dと、前記チューブの非変形部の内径dとが、D≦1.4dの関係を満たしているので、ユニオンナットの締め付けトルクが高くなることはない。また、先細り部の外周面の軸方向一端の直径Dと、前記チューブの非変形部の内径dとが、1.0d≦Dの関係を満たしているので、ユニオンナットの締め付けトルクを高くしなくても、インナーリングの膨出部とチューブとの間で必要な面圧を確保することができる。その結果、流体が膨出部とチューブとの間から外部に漏洩するのを抑制することができる。
 本発明によれば、ユニオンナットの締め付けトルクを高くしなくても、インナーリングの膨出部とチューブとの間で必要な面圧を確保することができる。
本発明の第1実施形態に係る管継手の軸方向の断面図である。 前記管継手のインナーリングを示す軸方向の断面図である。 前記インナーリングの膨出部を示す図2の要部拡大断面図である。 前記膨出部の先細り部とチューブとの接触状態を示す断面図である。 前記膨出部の先細り部が径内側へ倒れ込んだ状態を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る管継手におけるインナーリングの膨出部を示す軸方向の拡大断面図である。 第2実施形態における膨出部の先細り部とチューブとの接触状態を示す断面図である。 本発明の第3実施形態に係る管継手におけるインナーリングの膨出部付近を示す軸方向の拡大断面図である。 第3実施形態におけるインナーリングの膨出部の変形例を示す軸方向の拡大断面図である。
 次に、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
 図1は、本発明の第1実施形態に係る管継手を示す軸方向の断面図である。図1において、管継手1は、例えば、半導体製造装置で使用される薬液(流体)が流れる配管経路に用いられる。管継手1は、継手本体2と、ユニオンナット3と、インナーリング4と、を備えている。以下、本実施形態では、便宜上、図1の左側を軸方向一方側といい、図1の右側を軸方向他方側という(図2~図9も同様)。
 インナーリング4は、例えば、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、又はフッ素樹脂(パーフルオロアルコキシアルカン(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、又はポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)の合成樹脂材料によって、円筒状に形成されている。
 インナーリング4は、円筒状に形成された本体部5と、本体部5の軸方向一方側に形成された膨出部6と、本体部5の軸方向他方側に形成されたシール部7と、を備えている。インナーリング4における本体部5、膨出部6、及びシール部7の各径内側には、流体流路4aが形成されている。流体流路4aは、チューブ8の内部に形成された流路8aと、継手本体2の内部に形成された流路2cとを連通する。
 膨出部6は、本体部5の軸方向一方側において径外側に突出して形成されている。膨出部6は、合成樹脂製(PFA等)のチューブ8の先端部内に圧入され、当該チューブ8の先端部を拡径する。膨出部6の詳細については後述する。シール部7は、環状の一次シール部7aと、円筒状の二次シール部7bと、を有している。
 一次シール部7aは、本体部5の軸方向他端部の径内側から軸方向他方側に突出して形成されている。一次シール部7aの外周面は、軸方向一端から軸方向他端へ向かって漸次縮径して形成されている。一次シール部7aは、継手本体2の一次シール溝2d(後述)に圧入される。二次シール部7bは、本体部5の軸方向他端部の径外側から軸方向他方側に突出して形成されている。二次シール部7bは、継手本体2の二次シール溝2e(後述)に圧入される。
 継手本体2は、例えば、PVC、PP、PE又はフッ素樹脂(PFAやPTFE等)の合成樹脂材料によって円筒状に形成されている。継手本体2の内径は、薬液の移動を妨げないように、インナーリング4の内径と略同一寸法に設定されている。継手本体2の軸方向一端部には、受口部2aが形成されている。受口部2aの内周には、チューブ8の先端部内に膨出部6が圧入されたインナーリング4のシール部7(軸方向他方側の端部)が圧入されている。これにより、継手本体2の軸方向一端部は、チューブ8の先端部の外周に装着されている。受口部2aの外周には、雄ねじ部2bが形成されている。
 継手本体2は、受口部2aよりも径内側に形成された、環状の一次シール溝2d及び環状の二次シール溝2eを有している。一次シール溝2dは、継手本体2の径内側において、軸方向一端から軸方向他端へ向かって漸次縮径するように切り欠かれたテーパ形状とされている。二次シール溝2eは、継手本体2において一次シール溝2dよりも径外側に形成されている。
 ユニオンナット3は、例えば、PVC、PP、PE又はフッ素樹脂(PFAやPTFE等)の合成樹脂材料によって円筒状に形成されている。ユニオンナット3は、軸方向他方側の内周に形成された雌ねじ部3aと、軸方向一方側において径内側に突出して形成された押圧部3bと、を有している。
 ユニオンナット3の雌ねじ部3aは、継手本体2の雄ねじ部2bに締め付けられている。その締め付けによって、ユニオンナット3は継手本体2に装着されるとともに、押圧部3bの軸方向他端部に形成された角部3cは、インナーリング4の膨出部6により拡径されたチューブ8の拡径部8bを軸方向他方側へ押圧する。なお、本実施形態では、押圧部3bにおけるチューブ8を押圧する部分は、角部3cに限定されるものではない。例えば、押圧部3bの軸方向他端部において角部3cの替わりに面取り部を形成し、その面取り部によりチューブ8を押圧してもよい。
 以上の構成により、ユニオンナット3の雌ねじ部3aを継手本体2の雄ねじ部2bに締め付けると、インナーリング4の一次シール部7a及び二次シール部7bは、それぞれ継手本体2の一次シール溝2d及び二次シール溝2eに圧入される。これにより、インナーリング4と継手本体2との接続部分のシール性能を確保することができる。また、ユニオンナット3の角部3cがチューブ8の拡径部8bを軸方向他方側へ押圧することで、チューブ8の抜け出しを防止することができる。
 図2は、インナーリング4を示す軸方向の断面図である。図1及び図2において、インナーリング4の膨出部6は、その径方向の厚みが最大となる最大厚み部11と、最大厚み部11の軸方向他方側に形成された基端部12と、最大厚み部11の軸方向一方側に形成された先細り部13と、を有している。
 最大厚み部11は、軸方向の所定長さにわたって形成されている。基端部12の外周面は、最大厚み部11の軸方向他端から軸方向他方側へ向かって徐々に縮径するように形成されている。これにより、基端部12は、最大厚み部11の軸方向他端から軸方向他方側へ向かって、径方向の厚みが徐々に薄くなるように形成されている。基端部12の軸方向他端は、本体部5に接続されている。なお、図2の断面視において、基端部12の外周面は、平面状に傾斜しているが、曲面状に傾斜していてもよい。
 先細り部13の内周面14は、軸方向他方側から軸方向一端に向かって徐々に拡径するように形成されている。先細り部13の外周面15は、最大厚み部11の軸方向一端から軸方向一方側へ向かって徐々に縮径するように形成されている。これにより、先細り部13は、膨出部6の軸方向の途中部から軸方向一方側へ向かって径方向の厚みが徐々に薄くなるように、つまり先細るように形成されている。先細り部13の外周面15とチューブ8の拡径部8bの内周面との間では、ユニオンナット3の角部3cにより拡径部8bが押圧されることで、面圧が発生するようになっている。
 図3は、インナーリング4の膨出部6を示す図2の要部拡大断面図である。膨出部6の先細り部13の外周面15は、径方向内側に窪むように凹曲面状に形成された凹曲面部15aを有している。凹曲面部15aは、例えば凹円弧状に形成されている。本実施形態の凹曲面部15aは、先細り部13の外周面15の軸方向全長にわたって形成されている。
 以上のように、インナーリング4の膨出部6における先細り部13の外周面15に凹曲面部15aが形成されているので、図4に示すようにチューブ8の拡径部8bがユニオンナット3(図示省略)により軸方向他方側へ押圧されたときに、凹曲面部15aの底部分15a1にチューブ8の内周面が接触しにくくなる。これにより、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で面圧が発生する軸方向の範囲は従来よりも狭くなるので、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で発生する面圧を従来よりも高めることができる。したがって、ユニオンナット3の締め付けトルクを高くしなくても、インナーリング4の膨出部6とチューブ8との間で必要な面圧を確保することができる。その結果、インナーリング4の流体流路4aを流れる薬液が、膨出部6とチューブ8との間から外部に漏洩するのを抑制することができる。
 また、凹曲面部15aは、先細り部13の外周面15の軸方向全長にわたって形成されているので、凹曲面部15aが先細り部13の外周面15の軸方向の一部だけに形成されている場合と比較して、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で面圧が発生する軸方向の範囲をさらに狭くすることができる。これにより、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で発生する面圧をさらに高めることができる。
 ところで、本実施形態では、先細り部13の先端部(軸方向一端部)における径方向の厚みが薄いので、ユニオンナット3によりチューブ8を介して先細り部13が押圧されたときに、図5に示すように、先細り部13の先端部が径内側(流体流路4a側)へ倒れ込み易く、チューブ8と内周面14とが面一とならない。このように先細り部13の先端部が倒れ込むと、インナーリング4の流体流路4aにおける薬液の流れが、先細り部13の先端部によって阻害されるおそれがある。そこで、後述する第2実施形態では、先細り部13の先端部の倒れ込みを抑制する構成を備えている。
[第2実施形態]
 図6は、本発明の第2実施形態に係る管継手1におけるインナーリング4の膨出部6を示す軸方向の拡大断面図である。第2実施形態では、膨出部6の先細り部13の外周面15の形状が第1実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。
 膨出部6の先細り部13の外周面15は、径方向内側に窪むように凹曲面状に形成された凹曲面部15aと、凹曲面部15aよりも軸方向一方側において径方向外側に突出するように凸曲面状に形成された凸曲面部15bと、を有している。凹曲面部15aは、例えば凹円弧状に形成されている。凸曲面部15bは、例えば凸円弧状に形成されている。
 凹曲面部15aは、外周面15の軸方向他端から軸方向一方側の途中部までの間に形成されている。凸曲面部15bは、外周面15の前記途中部から軸方向一端までの間に形成されている。これにより、先細り部13の外周面15には、凹曲面部15aと凸曲面部15bとが軸方向に連続して形成され、凸曲面部15bは、先細り部13の先端部に形成されている。第2実施形態の他の構成は、第1実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。
 以上、第2実施形態の管継手1においても、インナーリング4の膨出部6における先細り部13の外周面15に凹曲面部15aが形成されているので、図7に示すようにチューブ8の拡径部8bがユニオンナット3(図示省略)により軸方向他方側へ押圧されたときに、凹曲面部15aの底部分15a1にチューブ8の内周面が接触しにくくなる。これにより、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で面圧が発生する軸方向の範囲は従来よりも狭くなるので、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で発生する面圧を従来よりも高めることができる。したがって、ユニオンナット3の締め付けトルクを高くしなくても、インナーリング4の膨出部6とチューブ8との間で必要な面圧を確保することができる。その結果、インナーリング4の流体流路4aを流れる薬液が、膨出部6とチューブ8との間から外部に漏洩するのを抑制することができる。
 また、先細り部13の外周面15には、凹曲面部15aよりも軸方向一方側に凸曲面部15bが形成されているので、第1実施形態と比較して、先細り部13の先端部における径方向の厚みを厚くすることができる。これにより、先細り部13の先端部の強度が増すので、ユニオンナット3によりチューブ8を介して先細り部13が押圧されても、第1実施形態(図5参照)のように先細り部13の先端部が径内側へ大きく倒れ込むのを抑制することができる。その結果、インナーリング4の流体流路4aにおける薬液の流れが、膨出部6の先細り部13によって阻害されるのを抑制することができる。
[第3実施形態]
 図8は、本発明の本発明の第3実施形態に係る管継手1におけるインナーリング4の膨出部6付近を示す軸方向の拡大断面図である。第3実施形態では、膨出部6の先細り部13の形状が第1実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。
 膨出部6の先細り部13は、第1実施形態における膨出部6の先細り部13よりも軸方向に短く形成されている。先細り部13の軸方向一端には、径方向に延びる平坦面16が形成されている。平坦面16は、先細り部13の外周面15の軸方向一端15cから径内側に延び、先細り部13の内周面14の軸方向一端に接続されている。
 先細り部13の外周面15は、その軸方向全長にわたって凸曲面状(例えば凸円弧状)に形成されている。先細り部13の外周面15の軸方向一端15cの直径D、及びチューブ8の非変形部8cの内径dは、1.0d≦D≦1.4dの関係を満たすように設定されている。非変形部8cは、チューブ8において、インナーリング4の膨出部6がチューブ8の先端部内に圧入されても変形しない部分である。
 D≦1.4dとしたのは、軸方向一端15cの直径Dが1.4dを上回ると、ユニオンナット3の角部3cにより軸方向に生じる押圧力が平坦面16全体に生じることで、ユニオンナット3の締め付けトルクが高くなるからである。1.0d≦Dとしたのは、軸方向一端15cの直径Dが1.0dを下回ると、膨出部6の先細り部13とチューブ8との間で面圧が発生する軸方向の範囲が長くなり、膨出部6とチューブ8との間で必要な面圧を確保することができなくなるからである。第3実施形態の他の構成は、第1実施形態と同様であるため、同一の符号を付し、その説明を省略する。
 なお、先細り部13の軸方向一端には平坦面16が形成されているが、平坦面以外の形状(例えばテーパ面等)が形成されていてもよい。
 また、先細り部13の外周面15の形状は、凸曲面状に限定されるものではなく、例えば図9に示すように平面状に形成されていてもよい。
 以上、第3実施形態の管継手1によれば、インナーリング4の膨出部6における先細り部13の外周面15の軸方向一端15cの直径Dと、チューブ8の非変形部8cの内径dとが、D≦1.4dの関係を満たしているので、ユニオンナット3の締め付けトルクが高くなることはない。また、先細り部13の外周面の軸方向一端15cの直径Dと、チューブ8の非変形部8cの内径dとが、1.0d≦Dの関係を満たしているので、ユニオンナット3の締め付けトルクを高くしなくても、インナーリング4の膨出部6とチューブ8との間で必要な面圧を確保することができる。その結果、インナーリング4の流体流路4aを流れる薬液が、膨出部6とチューブ8との間から外部に漏洩するのを抑制することができる。
[その他]
 本発明の管継手は、半導体製造装置以外に、液晶・有機EL分野、医療・医薬分野、または自動車関連分野などにおいても適用することができる。
 今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
 1 管継手
 2 継手本体
 2b 雄ねじ部
 3 ユニオンナット
 3a 雌ねじ部
 3c 角部
 4 インナーリング
 6 膨出部
 8 チューブ
 8c 非変形部
 13 先細り部
 15 外周面
 15a 凹曲面部
 15b 凸曲面部
 15c 軸方向一端

Claims (4)

  1.  軸方向一方側において径外側に突出して形成されるとともにチューブの先端部内に圧入される膨出部を有するインナーリングと、
     前記膨出部が前記チューブの先端部内に圧入された状態で前記インナーリングの軸方向他方側の端部が内周に圧入されるとともに、外周に雄ねじ部を有する継手本体と、
     前記雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部を有するとともに、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締め付けられることで前記チューブの先端部を軸方向他方側へ押圧するユニオンナットと、を備え、
     前記膨出部は、その軸方向の途中部から軸方向一方側に向かって先細るように形成されるとともに、前記ユニオンナットの押圧により前記チューブとの間で面圧を発生させる先細り部を有し、
     前記先細り部の外周面は、軸方向の断面視において凹曲面状に形成された凹曲面部を有する、管継手。
  2.  前記凹曲面部は、前記先細り部の外周面の軸方向全長にわたって形成されている、請求項1に記載の管継手。
  3.  前記先細り部の外周面は、軸方向の断面視において前記凹曲面部よりも軸方向一方側において凸曲面状に形成された凸曲面部を有する、請求項1に記載の管継手。
  4.  軸方向一方側において径外側に突出して形成されるとともにチューブの先端部内に圧入される膨出部を有するインナーリングと、
     前記膨出部が前記チューブの先端部内に圧入された状態で前記インナーリングの軸方向他方側の端部が内周に圧入されるとともに、外周に雄ねじ部を有する継手本体と、
     前記雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部を有するとともに、前記雌ねじ部が前記雄ねじ部に締め付けられることで前記チューブの先端部を軸方向他方側へ押圧するユニオンナットと、を備え、
     前記膨出部は、その軸方向の途中部から軸方向一方側に向かって先細るように形成されるとともに、前記ユニオンナットの押圧により前記チューブとの間で面圧を発生させる先細り部を有し、
     前記先細り部の外周面の軸方向一端の直径Dと、前記チューブにおいて前記膨出部が圧入されても変形しない非変形部の内径dとが、1.0d≦D≦1.4dの関係を満たしている、管継手。
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