JP6420882B2 - 合成樹脂製管継手 - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ、バルブ、フィルタ等の流体機器や流体径路である合成樹脂製チューブの接続構造として用いられる合成樹脂製管継手に関する。

従来より、半導体製造装置及び液晶製造装置などの耐薬品性等が要求される配管経路においては、フッ素樹脂等の合成樹脂からなるチューブや管継手が採用されている。このような管継手として、チューブの先端部に装着される継手本体と、この継手本体の外周に形成された雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部を有するユニオンナットとを備え、ユニオンナットを継手本体の外周に締め付けることで、継手本体とチューブとのシール性能を確保する構造のものが多用されている。

例えば、特許文献１に記載されている樹脂製管継手においては、合成樹脂製のチューブ（管材）の先端部に、内周部が流体通路とされ且つ径方向外側に隆起した膨出部を有するインナーリング（嵌合部）が圧入されている。インナーリングの膨出部が圧入されて拡径変形されたチューブは、継手本体の受口に挿入されている。この状態で、継手本体の外周に形成された雄ねじ部に、ユニオンナット（押輪）の内周に形成された雌ねじ部を螺合することで、ユニオンナットによりチューブがインナーリングと共に軸方向に押し付けられ、継手本体にチューブが接続される。

上記構造において良好なシール性能を確保するためには、継手本体に対するユニオンナットの締め付け量が適正な値になるように管理する必要がある。この締め付け量の管理方法としては、スパナ等の工具を用いてユニオンナットを少しずつ締め付けながら締め付けトルクを管理する方法や、隙間ゲージ等により締め付け寸法を繰り返し測定しながら管理する方法などが知られている。

特開平１０−５４４８９号公報

近年、半導体製造装置等の小型化が進み、装置内部に装備される部品の集積度が上昇している。このため、作業者は、狭い空間で手探りによりユニオンナットの締め付け量の管理を強いられる現状がある。
加えて、上記締め付け量の管理方法にあっては、それぞれ以下のような問題が生じる。すなわち、締め付けトルクの管理方法では、使用する工具毎にトルク誤差が生じるため、締め付け量にばらつきが生じ易い。また、隙間寸法の管理方法では、ユニオンナットの回転角に対する軸方向に進む距離が微小であるため、どの時点で締め付け完了とするかは作業者によって個人差が生じ、締め付け量にばらつきが生じ易い。
本発明は、このような実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量を適正に管理することができる合成樹脂製管継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の合成樹脂製管継手は、合成樹脂製のチューブの先端部内に圧入される膨出部が軸方向一端部の外周に突出して形成されたインナーリングと、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端部が圧入される環状のシール溝が内周側に形成されているとともに、外周に雄ねじ部が形成された合成樹脂製の継手本体と、前記インナーリングの前記軸方向他端部を前記シール溝に圧入した状態で前記継手本体の雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部が内周に形成された合成樹脂製のユニオンナットとを備えた合成樹脂製管継手であって、前記継手本体側には、軸方向に対して垂直な面である第１対向面が設けられ、前記ユニオンナット側には、前記第１対向面に対向する第２対向面が設けられ、前記第１対向面及び前記第２対向面のうちの一方の対向面に設けられ、他方の対向面に向かって突出する係合凸部と、前記他方の対向面に設けられ、前記ユニオンナットが適正位置まで締め付けられた時点で前記係合凸部が係合する係合凹部とを備えていることを特徴としている。

本発明によれば、ユニオンナットが適正位置まで締め付けられた時点で、係合凸部が係合凹部に係合されるため、作業者は、その係合によってユニオンナットの締め付け量が適正な値になったことを容易に確認することができる。これにより、ユニオンナットの締め付け管理を適切に行うことができる。

前記合成樹脂製管継手は、前記係合凸部が、前記係合凹部に係合する手前で前記他方の対向面に当接することが好ましい。この場合、ユニオンナットが適正位置の手前まで締め付けられると、係合凸部が対向面に当接することで、その締め付け抵抗が増加するため、ユニオンナットが適正位置の手前まで締め付けられたことをさらに容易に確認することができる。

前記合成樹脂製管継手は、前記他方の対向面の前記係合凹部の隣接位置において前記一方の対向面に向かって突出して設けられ、前記係合凸部が前記係合凹部に係合した状態から締め付け方向に螺進するのを規制する規制部をさらに備えていることが好ましい。
この場合、規制部によって、ユニオンナットが適正位置からさらに締め付けられるのを規制することができるため、ユニオンナットの締め付け量が適正な値となったときに、その締め付けを確実に完了させることができる。

前記合成樹脂製管継手は、前記継手本体側の外周の所定位置に設けられ、径方向外方に突出する第１突出部と、前記ユニオンナット側の外周の所定位置に設けられ、径方向外方向に突出する第２突出部とをさらに備え、前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記係合凸部が前記係合凹部に係合した時点で、互いの周方向の位置が一致するように配置されていることが好ましい。
この場合、ユニオンナットが適正位置まで締め付けられた時点で、第１突出部及び第２突出部の周方向の位置が互いに一致するため、これを目視によって確認することで、ユニオンナットの締め付け量が適正な値になったことをさらに容易に確認することができる。また、締め付け量を点検する際には、第１突出部及び第２突出部の周方向の位置が互いに一致することを目視で確認することで、ユニオンナットが適正位置にあることを容易に確認することができるため、点検作業も容易となる。

前記第１突出部は、前記第１対向面の一部とされた継手本体側端面を有し、前記第１対向面に設けられる前記係合凸部又は前記係合凹部の一部が、前記継手本体側端面に形成されていることが好ましい。
この場合、係合凸部又は係合凹部は、その一部が第１突出部の継手本体側端面に形成されているため、第１対向面の継手本体側端面以外にのみ形成される場合に比べて強度を向上させることができる。これにより、係合凸部又は係合凹部の繰り返し使用による耐久性を向上させることができる。

前記第２突出部は、前記第２対向面の一部とされたユニオンナット側端面を有し、前記第２対向面に設けられる前記係合凸部又は前記係合凹部の一部が、前記ユニオンナット側端面に形成されていることが好ましい。
この場合、係合凸部又は係合凹部は、その一部が第２突出部のユニオンナット側端面に形成されているため、第２対向面のユニオンナット側端面以外にのみ形成される場合に比べて強度を向上させることができる。これにより、係合凸部又は係合凹部の繰り返し使用による耐久性を向上させることができる。

本発明の合成樹脂製管継手によれば、ユニオンナットの締め付け量を適正に管理することができる。

本発明の第１実施形態に係る合成樹脂製管継手を示す断面図である。 上記合成樹脂製管継手の継手本体を示す側面図である。 上記継手本体を示す平面図である。 上記合成樹脂製管継手のユニオンナットを示す側面図である。 上記ユニオンナットを示す底面図である。 上記ユニオンナットの締め付け途中の状態を示す斜視図である。 上記ユニオンナットを適正位置まで締め付けた状態を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る合成樹脂製管継手を示す断面図である。 図８の合成樹脂製管継手を示す要部側面図である。 図８の合成樹脂製管継手におけるユニオンナットの締め付け途中の状態を示す側面図である。

以下、本発明の合成樹脂製管継手の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る合成樹脂製管継手を示す断面図である。図１において、合成樹脂製管継手１は、合成樹脂（ＰＦＡ等）製のチューブ１０の先端部の外周側に装着される合成樹脂製のエルボ型の継手本体２と、この継手本体２の外周側に装着される合成樹脂製のユニオンナット３と、チューブ１０の先端部の内周側に装着される合成樹脂製のインナーリング４とを備えている。本実施形態の合成樹脂製管継手１は、最高使用圧力が０．４ＭＰａ、最高使用温度が１００°以下の環境下で使用される。
なお、本実施形態において、継手本体２の折れ曲がり部分から両端部開口に向かう方向を軸方向外方（軸方向外側）といい、継手本体２の両端部開口から折れ曲がり部分に向かう方向を軸方向内方（軸方向内側）という。

インナーリング４は円筒状に形成されており、その内径は流体の移動を妨げないように、チューブ１０の内径と略同一寸法に設定されている。インナーリング４の軸方向外側端部（軸方向一端部）の外周には、径方向外側に突出する膨出部４ａが形成されている。この膨出部４ａは、チューブ１０の先端部内に圧入され、その先端部を拡径するようになっている。
インナーリング４の軸方向内側端部（軸方向他端部）には、チューブ１０の先端部から軸方向内方に突出する円筒状のシール突部４ｂが形成されている。また、シール突部４ｂの内周側には、外径が軸方向内方へ向かって漸次縮径する傾斜突起４ｃが形成されている。シール突部４ｂの外径は、チューブ１０の先端の外径と略同一寸法に設定されている。

継手本体２は、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＰ、ＰＥ又はフッ素樹脂（ＰＦＡ又はＰＴＦＥ等）の合成樹脂材料によって形成されている。継手本体２の内径は、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の軸方向外端部には、インナーリング４が圧入されたチューブ１０の先端部を、継手本体２に挿入するための受口部２１が形成されている。受口部２１の外周には、台形ねじからなる雄ねじ部２２が形成されている。

継手本体２には、受口部２１の軸方向内端部よりも径方向内方において、円筒状のシール筒部２３が形成されている。シール筒部２３の軸方向外端部には、内径が軸方向外方へ向かって漸次拡径する傾斜面２３ａが形成されている。このシール筒部２３の外周面と、これに対向する受口部２１の内周面との間には、インナーリング４のシール突部４ｂが挿入される環状のシール溝２４が形成されている。このシール溝２４の底部には、前記シール突部４ｂの先端部が当接又は近接するようになっている。

ユニオンナット３は、継手本体２と同様に、ＰＶＣ、ＰＡ、ＰＰ、ＰＥ又はフッ素樹脂（ＰＦＡ又は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の内径はチューブ１０の外径よりもわずかに大きく形成されており、チューブ１０の先端部に継手本体２を装着する際に、ユニオンナット３にチューブ１０の先端部（拡径していない部分）が挿通されるようになっている。

ユニオンナット３は、軸方向外端部において径方向内方に突出して形成された押圧部３１と、軸方向中央部の内周に形成された台形ねじからなる雌ねじ部３２とを有している。雌ねじ部３２は、継手本体２の雄ねじ部２２に締め付け可能である。なお、本実施形態の雄ねじ部２２及び雌ねじ部３２は、後述するようにユニオンナット３を手締めするため、ユニオンナット３を少ない回転数（例えば１．５回転）で締め付けられるように形成されている。

以上の構成により、チューブ１０に圧入されたインナーリング４のシール突部４ｂを、継手本体２の受口部２１に挿入した状態で、ユニオンナット３を継手本体２の軸方向内方に螺進させることで、チューブ１０を継手本体２に接続することができる。その際、ユニオンナット３の押圧部３１は、チューブ１０の外周面における前記膨出部４ａにより径方向外側に膨らんだ拡径部１０ａを軸方向内方へ押圧するようになっている。これにより、シール突部４ｂの先端部がシール溝２４の底部に当接又は近接する。また、傾斜突起４ｃの外周面がシール筒部２３の軸方向外端部の傾斜面２３ａを圧接するとともに、シール突部４ｂの内周面がシール筒部２３の外周面に圧接し、シール突部４ｂの外周面が受口部２１の内周面に圧接することで、流体のシール性能が確保される。

このように、本実施形態の合成樹脂製管継手１によれば、インナーリング４のシール突部４ｂを継手本体２のシール溝２４に差し込むタイプとすることで、シール突部４ｂの径方向内方及び外方への押圧力を利用してシール性能を確保することができるため、ユニオンナット３を軸方向内方へ強く締め付ける必要がない。したがって、合成樹脂製管継手１は、上記使用環境下であれば、ユニオンナット３を手締めすることでシール性能を十分に確保することができるため、スパナ等の締め付け工具が不要になり、締め付け作業を容易に行うことができる。

図２は継手本体２を示す側面図である。また、図３は継手本体２を示す平面図である。図２及び図３において、継手本体２の外周には、雄ねじ部２２よりも軸方向内方において略円環状のフランジ部２５が一体に形成されている。フランジ部２５の外周面には、径方向外方に突出する第１突出部２６が周方向の所定位置に一体に形成されている。本実施形態における第１突出部２６は、フランジ部２５の外周面において周方向に１８０°の間隔をあけて２個形成されている。また、フランジ部２５の外周面には、周方向の所定位置に平坦部２５ｂが形成されている。

図２に示すように、第１突出部２６は、フランジ部２５の軸方向全長にわたって形成されている。第１突出部２６の軸方向外側の端面（継手本体側端面）２６ａは、フランジ部２５の軸方向外側の端面２５ａと同一平面上に形成されている。これらの両端面２５ａ，２６ａは、軸方向に対して垂直な面である第１対向面２７を構成している。第１対向面２７には、軸方向内方に窪む係合凹部５が形成されている。

図３に示すように、本実施形態における係合凹部５は、前記両端面２５ａ，２６ａを切り欠いて形成されている。したがって、本実施形態における係合凹部５は、第１対向面２７において周方向に１８０°の間隔をあけて２個形成されている。係合凹部５は、平面視において第１突出部２６の外周面に開口し、径方向内方に向かって延びる長溝として形成されている。このように、係合凹部５は、その一部が第１突出部２６の端面２６ａに形成されているため、第１対向面２７の端面２５ａにのみ形成される場合に比べて、係合凹部５の強度を向上させることができる。これにより、係合凹部５の繰り返し使用による耐久性を向上させることができる。

第１対向面２７における各係合凹部５の隣接位置には、軸方向外方に向かって突出する規制部７が一体に形成されている。規制部７は、各係合凹部５に対してユニオンナット３の螺進方向（図３の矢印ａ方向）の下手側にそれぞれ配置されている。規制部７における係合凹部５側の側面７ａは、係合凹部５における規制部７側の側面５ａと同一平面上に形成されており、後述する係合凸部６が当接する当接面とされている。

図４はユニオンナット３を示す側面図である。また、図５はユニオンナット３を示す底面図である。図４及び図５において、ユニオンナット３の外周には、径方向外方に突出する第２突出部３３が周方向の所定位置に一体に形成されている。本実施形態における第２突出部３３は、ユニオンナット３の外周面において周方向に１８０°の間隔をあけて２個形成されている。

図４に示すように、第２突出部３３は、ユニオンナット３の軸方向全長にわたって形成されており、ユニオンナット３を手締めするときに把持される把持部として用いられる。継手本体２の第１突出部２６及びユニオンナット３の第２突出部３３は、後述する係合凸部６が係合凹部５に係合した時点で、互いの周方向の位置が一致するように配置されている（図７参照）。

第２突出部３３の軸方向内側（図中下側）の端面（ユニオンナット側端面）３３ａは、ユニオンナット３の軸方向内側の端面３ａと同一平面上に形成されている。これらの両端面３ａ，３３ａは、軸方向に対して垂直な面であり且つ第１対向面２７に対向する第２対向面３４を構成している（図１も参照）。第２対向面３４には、軸方向内方に向かって突出する係合凸部６が一体に形成されている。

図５に示すように、本実施形態における係合凸部６は、第２突出部３３の端面３３ａの径方向外端からユニオンナット３の端面３ａまで径方向内方に延びて形成されている。したがって、本実施形態における係合凸部６は、第２対向面３４において周方向に１８０°の間隔をあけて２個形成されている。このように、係合凸部６は、その一部が第２突出部３３の端面３３ａに形成されているため、第２対向面３４の端面３ａにのみ形成される場合に比べて、係合凸部６の強度を向上させることができる。これにより、係合凸部６の繰り返し使用による耐久性を向上させることができる。

係合凸部６は、継手本体２側の係合凹部５に係合可能とされている。係合凸部６の軸方向内方への突出量は、係合凸部６が係合凹部５に係合する直前（手前）において第１対向面２７に当接するように設定されている。係合凸部６は、係合凹部５に係合したときに規制部７の当接面７ａに当接する側面６ａを有している。

次に、ユニオンナット３の締め付け手順について、図６及び図７を参照しながら説明する。
継手本体２に対してユニオンナット３の手締めを開始してから、図６に示すように、ユニオンナット３が、その締め付け量が適正となる適正位置の直前、つまり係合凸部６が係合凹部５に係合する直前まで螺進すると、係合凸部６の先端面が第１対向面２７に突き当たる。これにより、ユニオンナット３の締め付け抵抗が急増するため、作業者は、ユニオンナット３が適正位置の直前まで締め付けられたことをさらに容易に確認することができる。

その後、前記締め付け抵抗に抗してユニオンナット３をさらに締め付けると、係合凸部６は、第１対向面２７に摺接しながらユニオンナット３とともに螺進し、図７に示すように係合凹部５に係合される。このとき、係合凸部６は第１対向面２７との摺動抵抗から解放されるため、ユニオンナット３の締め付け抵抗は急激に減少する。これにより、作業者は、ユニオンナット３の締め付け量が適正な値になったことを容易に確認することができ、ユニオンナット３の締め付け管理を適切に行うことができる。

また、係合凸部６が係合凹部５に係合したとき、第１突出部２６の周方向の位置が第２突出部３３の周方向の位置と一致する。したがって、この一致した状態を目視によって確認することで、ユニオンナット３の締め付け量が適正な値になったことをさらに容易に確認することができる。また、定期的にユニオンナット３の締め付け量を点検する際には、第１突出部２６及び第２突出部３３の周方向の位置が互いに一致することを目視で確認することで、ユニオンナット３が適正位置にあることを容易に確認することができるため、点検作業も容易となる。

さらに、係合凸部６が係合凹部５に係合したとき、係合凸部６の側面６ａが規制部７の当接面７ａに当接する。これにより、ユニオンナット３が適正位置からさらに締め付け方向に螺進するのを規制することができるため、ユニオンナット３の締め付け量が適正な値となったときに、その締め付けを確実に完了させることができる。

図８は、本発明の第２実施形態に係る合成樹脂製管継手を示す断面図である。図９は、その合成樹脂製管継手を示す要部側面図である。図８及び図９において、本実施形態の合成樹脂製管継手１では、ストレート型の継手本体２の外周に、フランジ部の代わりに円環状のゲージリング８が別途装着されている。
なお、本実施形態において、継手本体２の軸方向中央部から軸方向両端部の開口に向かう方向を軸方向外方（軸方向外側）といい、継手本体２の軸方向両端部の開口からの軸方向中央部に向かう方向を軸方向内方（軸方向内側）という。

ゲージリング８には、円周方向に沿って延びる長孔８ａが所定間隔をあけて複数形成されている。ゲージリング８の軸方向外側の端面８ｂは、ユニオンナット３の第２対向面３４に対向する第１対向面２７とされている。ゲージリング８の第１対向面２７には、長孔８ａの長手方向中央部に対応する位置において、軸方向外側に突出する係合凸部６が一体に形成されている。

一方、ユニオンナット３の第２対向面３４には、前記係合凸部６が係合される係合凹部５が形成されている。また、第２対向面３４には、係合凹部５の周方向両側の隣接位置に、軸方向内方に向かって突出する突起部９が一体に形成されている。なお、本実施形態のその他の構成については、第１実施形態と同様であるためその説明を省略する。

次に、本実施形態のユニオンナット３の締め付け手順について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
継手本体２に対してユニオンナット３の手締めを開始してから、図１０に示すように、ユニオンナット３が、適正位置の直前、つまり係合凸部６が係合凹部５に係合する直前まで螺進すると、突起部９が係合凸部６の先端部に当接する。これにより、作業者は、ユニオンナット３が適正位置の直前まで締め付けられたことを容易に確認することができる。

その後、ユニオンナット３をさらに締め付けると、突起部９が係合凸部６を乗り越えて係合凹部５に係合される。この係合凸部６を乗り越える際に、ユニオンナット３の締め付け抵抗が急増し、突起部９を乗り越えた時点でユニオンナット３の締め付け抵抗が急激に減少する。これにより、作業者は、ユニオンナット３の締め付け量が適正な値になったことを容易に確認することができ、ユニオンナット３の締め付け管理を適切に行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第１実施形態では、継手本体２側に係合凹部５を設け、ユニオンナット３側に係合凸部６及び規制部７を設けているが、継手本体２側に係合凸部６及び規制部７を設け、ユニオンナット３側に係合凹部５を設けてもよい。
また、上記第２実施形態では、継手本体２側に係合凸部６を設け、ユニオンナット３側に係合凹部５及び突起部９を設けているが、継手本体２側に係合凹部５及び突起部９を設け、ユニオンナット３側に係合凸部６を設けてもよい。また、上記第２実施形態の合成樹脂製管継手１は、第１実施形態と同様に、第１突出部２６、第２突出部３３又は規制部７を備えていても良い。また、第１実施形態の継手本体２は、エルボ型以外にストレート型などの他の形状であっても良いし、第２実施形態の継手本体２は、ストレート型以外にエルボ型などの他の形状であっても良い。

１ 合成樹脂製管継手
２ 継手本体
３ ユニオンナット
４ インナーリング
４ａ 膨出部
５ 係合凹部
６ 係合凸部
７ 規制部
８ ゲージリング
１０ チューブ
２２ 雄ねじ部
２４ シール溝
２６ 第１突出部
２６ａ 端面（継手本体側端面）
２７ 第１対向面
３２ 雌ねじ部
３３ 第２突出部
３３ａ 端面（ユニオンナット側端面）
３４ 第２対向面

Claims (3)

1. 合成樹脂製のチューブの先端部内に圧入される膨出部が軸方向一端部の外周に突出して形成されたインナーリングと、
   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端部が圧入される環状のシール溝が内周側に形成されているとともに、外周に雄ねじ部が形成された合成樹脂製の継手本体と、
   前記インナーリングの前記軸方向他端部を前記シール溝に圧入した状態で前記継手本体の雄ねじ部に締め付けられる雌ねじ部が内周に形成された合成樹脂製のユニオンナットとを備えた合成樹脂製管継手であって、
   前記継手本体側には、軸方向に対して垂直な面であって、前記継手本体の端面を含む第１対向面が設けられ、
   前記ユニオンナット側には、前記第１対向面に対向するとともに、前記ユニオンナットの端面を含む第２対向面が設けられ、
   前記第１対向面及び前記第２対向面のうちの一方の対向面に設けられ、他方の対向面に向かって突出する係合凸部と、
   前記他方の対向面に設けられ、前記ユニオンナットが適正位置まで締め付けられた時点で前記係合凸部が係合する係合凹部と、
   前記継手本体側の外周の所定位置に設けられ、径方向外方に突出する第１突出部と、
   前記ユニオンナット側の外周の所定位置に設けられ、径方向外方向に突出する第２突出部とを備え、
   前記第１突出部及び前記第２突出部は、前記係合凸部が前記係合凹部に係合した時点で、互いの周方向の位置が一致するように配置されており、
   前記第１突出部は、前記第１対向面の一部とされた継手本体側端面を有し、
   前記第１対向面に設けられる前記係合凸部又は前記係合凹部の一部が前記継手本体側端面に形成され、且つ当該係合凸部又は当該係合凹部の他部が前記継手本体の前記端面に形成されており、
   前記第２突出部は、前記第２対向面の一部とされたユニオンナット側端面を有し、
   前記第２対向面に設けられる前記係合凸部又は前記係合凹部の一部が前記ユニオンナット側端面に形成され、且つ当該係合凸部又は当該係合凹部の他部が前記ユニオンナットの前記端面に形成されていることを特徴とする合成樹脂製管継手。
2. 前記係合凸部は、前記係合凹部に係合する手前で、前記係合凹部が形成されている前記継手本体側端面及び前記継手本体の前記端面、又は前記係合凹部が形成されている前記ユニオンナット側端面及び前記ユニオンナットの前記端面に当接する請求項１に記載の合成樹脂製管継手。
3. 前記他方の対向面の前記係合凹部の隣接位置において前記一方の対向面に向かって突出して設けられ、前記係合凸部が前記係合凹部に係合した状態から締め付け方向に螺進するのを規制する規制部をさらに備えている請求項１又は２に記載の合成樹脂製管継手。

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