(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の雌ネジ部材のネジ山に螺合締結可能なネジ山を有する金属製の雄ネジ部材であって、
当該雄ネジ部材の前記ネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクは、当該雄ネジ部材の軸芯を通る平面上における断面形状を、湾曲させた凸形状に設定したものであり、
軸芯を前記雌ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において前記凸形状の前記圧力側フランクを含む前記ネジ山が、前記雌ネジ部材の前記ネジ山に接触しないように設定し、
当該雄ネジ部材の前記ネジ山のうち前記圧力側フランクの反対側のフランクは、当該雄ネジ部材の軸芯を通る平面上における断面形状を直線形状に設定したものであり、
前記圧力側フランク及び前記雌ネジ部材の圧力側フランクをそれぞれ直線形状とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、当該雄ネジ部材の前記圧力側フランクの凸形状の突出高さが２分の１以上１以下であることを特徴とする雄ネジ部材。
【請求項２】
前記凸形状が、当該雄ネジ部材の軸芯を通る断面積を増大させる方向に湾曲させた凸形状である請求項１に記載の雄ネジ部材。
【請求項３】
少なくとも当該雄ネジ部材の前記圧力側フランクを脱脂している請求項１または２に記載の雄ネジ部材。
【請求項４】
金属製の雌ネジ部材のネジ山に螺合締結可能なネジ山を有する金属製の雄ネジ部材であって、
当該雄ネジ部材の前記ネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクは、当該雄ネジ部材の軸芯を通る平面上における断面形状を、湾曲させた凸形状に設定したものであり、
軸芯を前記雌ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において前記凸形状の前記圧力側フランクを含む前記ネジ山が、前記雌ネジ部材の前記ネジ山に接触しないように設定し、
前記凸形状が、当該雄ネジ部材の軸芯を通る断面積を増大させる方向に湾曲させた凸形状であり、前記圧力側フランク及び前記雌ネジ部材の圧力側フランクをそれぞれ直線形状とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、当該雄ネジ部材の前記圧力側フランクの凸形状の突出高さが２分の１以上１以下であることを特徴とする雄ネジ部材。
【請求項５】
ネジ山を有する金属製の雄ネジ部材のネジ山に螺合締結可能なネジ山を有する金属製の雌ネジ部材であって、
当該雌ネジ部材の前記ネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクは、当該雌ネジ部材の軸芯を通る平面上における断面形状を、湾曲させた凹形状に設定したものであり、
軸芯を前記雄ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において前記凹形状の前記圧力側フランクを含む前記ネジ山が、前記雄ネジ部材のネジ山に接触しないように設定し、
当該雌ネジ部材の前記ネジ山のうち前記圧力側フランクの反対側のフランクは、当該雌ネジ部材の軸芯を通る平面上における断面形状を直線形状に設定したものであり、
前記圧力側フランク及び前記雄ネジ部材の圧力側フランクをそれぞれ直線形状とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、当該雌ネジ部材の前記圧力側フランクの凹形状の陥没深さが２分の１以上１以下であることを特徴とする雌ネジ部材。
【請求項６】
前記凹形状が、当該雌ネジ部材の軸芯を通る断面積を減少させる方向に湾曲させた凹形状である請求項５記載の雌ネジ部材。
【請求項７】
少なくとも当該雌ネジ部材の前記圧力側フランクを脱脂している請求項５または６に記載の雌ネジ部材。
【請求項８】
ネジ山を有する金属製の雄ネジ部材のネジ山に螺合締結可能なネジ山を有する金属製の雌ネジ部材であって、
当該雌ネジ部材の前記ネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクを、当該雌ネジ部材の軸芯を通る平面上における断面形状を、湾曲させた凹形状に設定したものであり、軸芯を前記雄ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において前記凹形状の前記圧力側フランクを含む前記ネジ山が、前記雄ネジ部材のネジ山に接触しないように設定し、
前記凹形状が、当該雌ネジ部材の軸芯を通る断面積を減少させる方向に湾曲させた凹形状であり、前記圧力側フランク及び前記雄ネジ部材の前記圧力側フランクをそれぞれ直線形状とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、当該雌ネジ部材の前記圧力側フランクの凹形状の陥没深さが２分の１以上１以下であることを特徴とする雌ネジ部材。
【請求項９】
請求項１乃至４の何れかに記載の前記雄ネジ部材と、請求項５乃至８の何れかに記載の雌ネジ部材とを備えていることを特徴とする締結部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、螺合締結機能を発揮する雄ネジ部材、雌ネジ部材に関するものであり、また雄ネジ部材及び雌ネジ部材を備えた締結部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
耐腐食性が要求される用途、例えば、半導体等の工業的製造プロセスを構成する装置や、食品、医療等の分野で用いられる装置に使用される雄ネジ部材や雌ネジ部材は、金属製、特にステンレス製であることが多く、このような用途に用いられる雄ネジ部材や雌ネジ部材には、発錆が無いか殆ど無いことも要求される。
【０００３】
ところが、金属、特にステンレスは、焼付き易い特性を有するため、雄ネジ部材及び雌ネジ部材を相互に螺合させて締結する処理と、その締結状態を解除（開放）する処理を繰り返すと焼付きが発生する場合がある。一旦焼付きが生じると、それ以降の締結処理や開放処理を適正且つスムーズに行うことができず、仮に締結できたとしても、開放処理を行うことが不可能又は困難になる。
【０００４】
そこで、ネジ部材同士の螺合締結時に潤滑剤を用いることで、雄ネジ部材及び雌ネジ部材のネジ山同士の摩擦を低減し、焼付きの発生を抑制・低減する態様が考えられる（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９９７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、潤滑剤を用いることで焼付きは改善されるものの、雄ネジ部材及び雌ネジ部材を相互に締結して用いる使用環境下において、潤滑剤の使用が制限されたり、禁止されるケースが多いこともまた実情である。さらにまた、潤滑剤の使用が許容される環境下であっても、焼付きの発生が確認されており、これは、雄ネジ部材及び雌ネジ部材に対して、締結処理前に完全脱脂処理を施すことや、経時変化によって潤滑剤の滑動効果が低下したことが要因と考えられる。
【０００７】
本発明者は、焼付きが発生する以下のメカニズムに着目した。つまり、従来のネジ、例えば三角ネジは、図１１に示すように、雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの何れであっても、各ネジ山Ｅｓ，ＩｓのフランクＥ１，Ｅ２，Ｉ１，Ｉ２は、軸線を含んだ断面形状が直線であり、相互の軸芯を一致させて締結の負荷が掛からない螺合状態（標準状態）では、雄ネジ部材ＥのフランクＥ１，Ｅ２と雌ネジ部材ＩのフランクＩ１，Ｉ２は、軸芯（中心軸）まわりに、寸法公差（以下では公差と称す場合がある）を保った形で、互いに幾何学的に接触することのない位置関係にある。雄ネジ部材Ｅのネジ山Ｅｓの角度を規定する互いに異なる方向に傾斜する２つのフランクＥ１，Ｅ２のうち、一方のフランクＥ１は、軸方向に沿った山頂Ｅｔの範囲を規定する境界部分Ｅａ，Ｅｃのうち一方の山頂境界部分Ｅａと、その山頂境界部分Ｅａに最も近い谷底Ｅｕの谷底境界部分Ｅｂとを連絡する面であり、他方のフランクＥ１は、他方の山頂境界部分Ｅｃと、その山頂境界部分Ｅｃに最も近い谷底Ｅｕの谷底境界部分Ｅｄとを連絡する面である。また、雌ネジ部材Ｉのネジ山Ｉｓの角度を規定する互いに異なる方向に傾斜する２つのフランクＩ１，Ｉ２のうち、一方のフランクＩ１は、軸方向に沿った山頂Ｉｔの範囲を規定する境界部分Ｉａ，Ｉｃのうち一方の山頂境界部分Ｉａと、その山頂境界部分Ｉａに最も近い谷底Ｉｕの谷底境界部分Ｉｂとを連絡する面であり、他方のフランクＩ１は、他方の山頂境界部分Ｉｃと、その山頂境界部分Ｉｃに最も近い谷底Ｉｕの谷底境界部分Ｅｄとを連絡する面である。なお、雄ネジ部材Ｅと雌ネジ部材Ｉを物理的に締結可能とするためには公差は必要不可欠である。
【０００８】
そして、締結時の負荷が掛かると、図１２に示すように、雄ネジ部材Ｅと雌ネジ部材Ｉは互いに逆方向に軸方向の負荷を受け、強固に幾何学的に接触する部分が出現する。ここで、雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの各ネジ山Ｅｓ，Ｉｓのうち少なくとも締結時に負荷を受ける側のフランクＥ１，Ｉ１（同図中の雄ネジ部材Ｅにおける山頂境界部分Ｅａと谷底境界部分Ｅｂを連絡する面、雌ネジ部材Ｉにおける山頂境界部分Ｉａと谷底境界部分Ｉｂを連絡する面）は、圧力側フランクと称され、雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの各ネジ山Ｅｓ，Ｉｓのうち圧力側フランクＥ１，Ｉ１の反対側のフランクＥ２，Ｉ２（同図中の雄ネジ部材Ｅにおける山頂境界部分Ｅｃと谷底境界部分Ｅｄを連絡する面、雌ネジ部材Ｉにおける山頂境界部分Ｉｃと谷底境界部分Ｉｄを連絡する面）は、遊び側フランクと称される。図１２から把握できるように、締結時には、雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの圧力側フランクＥ１，Ｉ１同士が相互に接触する一方、雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの遊び側フランクＥ２，Ｉ２同士は相互に接触しない状態になる。
【０００９】
しかし、締結時に雄ネジ部材Ｅと雌ネジ部材Ｉの軸芯がずれると、図１３及び図１４に示すように、雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの各圧力側フランクＥ１，Ｉ１の接触は、線接触では無く、面圧（摺動面に作用する単位面積当たりの荷重）が線接触よりも極端に増大する点接触となる。そして、点接触に近い形で面圧が増大した状況下で締結処理を続行すると、高面圧下での点接触に近い状況で周方向に強制摺動を起こすことになり、焼付きが発生する確率が高くなる。なお、図１１及び図１２における１点鎖線ＣＬは雄ネジ部材Ｅ及び雌ネジ部材Ｉの一致した軸芯を示し、図１３及び図１４における１点鎖線ＣＬは雄ネジ部材Ｅの軸芯を示す。
【００１０】
このような焼付きは、雄ネジ部材及び雌ネジ部材のネジ山同士の間に公差がある以上容易に、また恒常的に発生する状況にあると考えられる。
【００１１】
以上のような問題に鑑みて本発明者は、焼付きの生じ難い雄ネジ部材や雌ネジ部材、さらにはこれら雄ネジ部材及び雌ネジ部材を備えた締結部材を提供すべく、鋭意研究の末、標準的な雄ネジ部材及び雌ネジ部材の圧力側フランクが、ネジ山の形状に関わらず直線的な断面形状を有していることに着目し、雄ネジ部材及び雌ネジ部材の圧力側フランクの断面形状を湾曲形状にすることで、潤滑剤の適用を前提としない使用状況下（無潤滑下）においても焼付きの発生を抑制・低減することが可能であることを見出した。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本発明に係る雄ネジ部材は、金属製の雌ネジ部材のネジ山に螺合締結可能なネジ山を有する金属製のものであって、当該雄ネジ部材のネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクの断面形状を、正確には、雄ネジ部材の軸芯を通る平面上における圧力側フランクの断面形状を、湾曲させた凸形状に設定し、軸芯を雌ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凸形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雌ネジ部材のネジ山に接触しないように設定し、当該雄ネジ部材のネジ山のうち圧力側フランクの反対側のフランクを直線形状に設定していることを特徴としている。
【００１３】
このように圧力側フランクの断面形状を湾曲させた凸形状とし、軸芯を雌ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凸形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雌ネジ部材のネジ山に接触しないように設定したことによって、潤滑剤を用いずとも、耐焼付き性が向上することを本発明者は見出した。本発明に係る雄ネジ部材の耐焼付き性が、従来の雄ネジ部材よりも向上した理由としては、正確に測定して特定することが困難であるものの、雄ネジ部材の圧力側フランクの軸線を含んだ断面形状が、直線状ではなく湾曲させた凸形状であることによって、締結時に、雄ネジ部材の圧力側フランクと、雌ネジ部材のネジ山（具体的には雌ネジ部材の圧力側フランク）との接触点又は接触面における面圧が、雄ネジ部材の圧力側フランクの断面形状が直線状である態様と比較して減少することにより、従来であれば生じていた高面圧下での点接触に近い状況で周方向に強制摺動を抑制・低減できるからであると考えられる。
【００１４】
また、本発明に係る雄ネジ部材おいて、圧力側フランクの凸形状が、当該雄ネジ部材の軸芯を通る断面積を増大させる方向、換言すれば、雌ネジ部材との締結時に対面する雌ネジ部材のネジ山のフランクに近付く方向に湾曲させた凸形状であれば、耐焼付き性の向上とともに締結時のトルクを支える体積の増加をも実現することもでき、好適である。
【００１５】
本発明に係る雄ネジ部材における圧力側フランクの凸形状の突出高さは、軸芯を雌ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凸形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雌ネジ部材のネジ山に接触しない範囲であれば任意に設定することが可能である。ここで、雄ネジ部材及び雌ネジ部材のネジ山同士の間に公差があることに着目し、凸形状の突出高さの１つの目安として公差を基準として凸形状を種々の突出高さに設定して実験を行った結果、従来品の雄ネジ部材よりも焼付きの発生確率を低くすることが可能な値又は期待できる値として、圧力側フランク及び雌ネジ部材のネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクを仮にそれぞれ直線形状とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、雄ネジ部材が有する圧力側フランクの凸形状の突出高さが２分の１以上１以下であることが判明した。なお、雌ネジ部材の圧力側フランクの断面形状が直線である場合、雄ネジ部材の圧力側フランクの突出高さが１であれば、軸芯を雌ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凸形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雌ネジ部材のネジ山に接触することになるため、この場合（雌ネジ部材の圧力側フランクの断面形状が直線である場合）は、雄ネジ部材の圧力側フランクの突出高さは自ずと１未満ということになる。
【００１６】
さらにまた、本発明に係る雄ネジ部材において、ネジ山のうち圧力側フランクの反対側のフランク（遊び側フランクと称される）を、当該雄ネジ部材の軸芯を通る断面積を増大させる方向に湾曲させて凸形状とすれば、締結時のトルクを支える体積の増加を実現することができ、ネジ山の強度向上に貢献する。
【００１７】
加えて、本発明に係る雄ネジ部材は、少なくとも圧力側フランクを脱脂しているものであっても、上述のように焼付きの発生を抑制・低減することができる。
【００１８】
また、本発明に係る雌ネジ部材は、ネジ山を有する金属製の雄ネジ部材のネジ山に螺合締結可能なネジ山を有する金属製のものであって、当該雌ネジ部材のネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランクの断面形状を、正確には雌ネジ部材の軸芯を通る平面上における圧力側フランクの断面形状を、湾曲させた凹形状に設定し、軸芯を雄ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凹形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雄ネジ部材のネジ山に接触しないように設定し、当該雌ネジ部材のネジ山のうち圧力側フランクの反対側のフランクを直線形状に設定していることを特徴としている。
【００１９】
このように圧力側フランクの断面形状を湾曲させた凹形状とし、軸芯を雄ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凹形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雄ネジ部材のネジ山に接触しないように設定したことによって、潤滑剤を用いずとも、耐焼付き性が向上することを本発明者は見出した。本発明に係る雌ネジ部材の耐焼付き性が、従来の雌ネジ部材よりも向上した理由としては、正確に測定して特定することが困難であるものの、雌ネジ部材の圧力側フランクの軸線を含んだ断面形状が、直線状ではなく湾曲させた凹形状であることによって、締結時に、雌ネジ部材の圧力側フランクと、雄ネジ部材のネジ山（具体的には雄ネジ部材の圧力側フランク）との接触点又は接触面における面圧が、雌ネジ部材の圧力側フランクの断面形状が直線状である態様と比較して減少することにより、従来であれば生じていた高面圧下での点接触に近い状況で周方向に強制摺動を抑制・低減できるからであると考えられる。
【００２０】
また、本発明に係る雌ネジ部材おいて、圧力側フランクの凹形状が、当該雌ネジ部材の軸芯を通る断面積を減少させる方向、換言すれば、雄ネジ部材との締結時に対面する雄ネジ部材のネジ山のフランクから離間する方向に湾曲させた凹形状であれば、耐焼付き性を向上させることができる。雄ネジ（外ネジ）部材と比較して雌ネジ（内ネジ）部材の場合、ネジ山とその周辺の部材の肉厚（径方向の厚み）は軸芯から遠い位置においてある程度大きく設定することができるため、ネジ山の圧力側フランクに多少の凹形状が生じたとしても、ネジ山の強度にはさほど影響することがない。特に、雄ネジ部材と雌ネジ部材の軸芯が、初期状態でずれている場合は、フランクが直線形状であれば、一方のネジ（雄ネジ部材または雌ネジ部材）のフランクの端部と、他方のネジ部材の直線形状のフランクとの接触部が点で始まる（図１３中のＩａ、図１４中のＥａ）。そして、締結の進展と共に、この点の周りの部分も変形しだして接触を始める。この時の面圧は面積が極めて小さいために、極めて高くなる。締結の進展と共に、接触面の面積はゆっくりと拡大して行く。その結果として、接触面圧の低減速度はゆっくりとしている。しかし、雌ネジ部材のフランクの断面形状が湾曲した凹状であれば、雄ネジ部材と雌ネジ部材の軸芯が初期状態でずれていた場合には、最初の接触開始は同じく点であるが、接触を受ける雌ネジ部材の形状が凹面であるために、接触点の周りは凹面で囲まれる形となり、締結の進展と共に接触面の面積は速やかに大きくなる。その結果、締結の進展に伴う面圧の低減速度は、雄ネジ部材と雌ネジ部材のフランクが何れも直線形状の場合に比べて、相対的に速くなる。高い面圧の存在はその部分の焼付きに繋がり易く、低い面圧は焼付きに繋がり難いために、面圧の低減効果が高い凹面のフランクを有する雌ネジ部材に対しては、焼付きが発生し難い。
【００２１】
本発明に係る雌ネジ部材における圧力側フランクの凹形状の陥没深さは、軸芯を雄ネジ部材の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凹形状の圧力側フランクを含むネジ山が、雄ネジ部材のネジ山に接触しない範囲であれば任意に設定することが可能である。ここで、雌ネジ部材及び雄ネジ部材のネジ山同士の間に公差があることに着目し、凹形状の陥没深さの１つの目安として公差を基準として凹形状を種々の陥没深さに設定して実験を行った結果、従来品の雌ネジ部材よりも焼付きの発生確率を低くすることが可能な値又は期待できる値として、圧力側フランク及び雄ネジ部材のネジ山のうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランク、これら各圧力側フランクをそれぞれ直線形状とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、雌ネジ部材が有する圧力側フランクの凹形状の陥没深さが２分の１以上１以下であることが判明した。
【００２２】
さらにまた、本発明に係る雌ネジ部材では、ネジ山のうち圧力側フランクの反対側のフランク（遊び側フランクと称される）を、当該雌ネジ部材の軸芯を通る断面積を減少させる方向に湾曲させて凹形状とすることも可能である。ここで、雌ネジ部材のフランク上の点は、注目する部分より軸芯からの距離が大きいそれより外側の部分（つまり半径が大きく体積も大きい部分）に支えられているため、締結によって変形はし難いが、雄ネジ部材のフランク上の点は、注目する部分より軸芯からの距離が小さいそれより内側の半径の小さい部分（つまり相対的に体積が雌ネジ部材より小さい部分）で支えられているために、変形はし難い。そのため、雌ネジ部材のネジ山はフランクを凹面とすることで軸方向には細るが、もともと変形に抵抗する支持部分が軸芯より外側にあり、同じ半径位置にある雄ネジ部材より変形に対する抵抗が高く、相対的強度が高い。このため、凹面化（例えば公差範囲内の凹面化）であれば、雌ネジ部材のフランクの凹面化による少々の強度低下は、致命的な強度劣化を招来することはない。したがって、雌ネジ部材のネジ山のうち圧力側フランクの反対側のフランク（遊び側フランク）を、凹形状とすることが可能である。一方、雄ネジ部材のネジ山のうち圧力側のフランクの反対側のフランクを、雌ネジ部材の遊びフランクの凹面化に対応させて凸面化した場合には、雄ネジ部材の強化の方向に働くので、好都合である。
【００２３】
加えて、本発明に係る雌ネジ部材は、少なくとも圧力側フランクを脱脂しているものであっても、上述のように焼付きの発生を抑制・低減することができる。
【００２４】
また、本発明に係る締結部材は、上述した構成を有する雄ネジ部材及び雌ネジ部材を備えていることを特徴としている。
【００２５】
このような締結部材であれば、締結時において、断面形状を湾曲させた凸形状に設定した雄ネジ部材の圧力側フランクと、断面形状を湾曲させた凹形状に設定した圧力側フランクとが、互いの湾曲させた面（弧）を密着または密接するように接触することで、接触面積が増え、この接触面積は締結力が増すほど速やかに増大することが期待でき、面圧の急激な上昇を防止・抑制することが可能である。その結果、本発明に係る締結部材であれば、フランクの断面形状が直線状である従来の雄ネジ部材及び雌ネジ部材を備えた締結部材と比較して、焼付きが生じ難く、締結処置と開放処理との繰り返し可能回数を増やすことが可能であり、耐焼付き性の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明は、雄ネジ部材や雌ネジ部材の各圧力側フランクの断面形状を、直線状ではなく、凸状または凹状に湾曲させた部分円弧状に設定するという全く新しい技術的思想に基づくものであり、このような形状の圧力側フランクを含むネジ山同士を螺合させて行う少なくとも１回目の締結処理時に、焼付きが生じないか、極めて生じ難い雄ネジ部材、雌ネジ部材及びこれらネジ部材を備えた締結部材を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る締結部材を構成する雄ネジ部材及び雌ネジ部材の螺合締結前の状態を示す図。
【図２】同実施形態の締結部材を構成する雄ネジ部材及び雌ネジ部材の螺合締結状態を図１に対応させて示す図。
【図３】同実施形態に係る雄ネジ部材にパイプを装着した状態を示す図。
【図４】同実施形態に係る雄ネジ部材にパイプ及び固定用リングを装着した状態を示す図。
【図５】図２に示す雄ネジ部材及び雌ネジ部材の標準状態（負荷の掛かっていない螺合状態）を示す模式的に示す図。
【図６】図２に示す雄ネジ部材及び雌ネジ部材の締結状態を図５に対応させて示す図。
【図７】同実施形態に係る湾曲形状の圧力側フランクを有する雄ネジ部材及び雌ネジ部材の標準状態を模式的に示す図。
【図８】同実施形態に係る湾曲形状の圧力側フランクを有する雄ネジ部材及び雌ネジ部材の締結状態を図７に対応させて示す図。
【図９】同実施形態に係る雄ネジ部材及び雌ネジ部材の一変形例を図７に対応させて示す図。
【図１０】同実施形態に係る雄ネジ部材のさらに異なる一変形例を図７に対応させて示す図。
【図１１】従来の雄ネジ部材及び雌ネジ部材の標準状態を模式的に示す図。
【図１２】従来の雄ネジ部材及び雌ネジ部材の締結状態を図１１に対応させて示す図。
【図１３】従来の雄ネジ部材及び雌ネジ部材を使用して焼付きが発生するメカニズムを図１１に対応させて示す図。
【図１４】従来の雄ネジ部材及び雌ネジ部材を使用して焼付きが発生するメカニズムを図１１に対応させて示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２９】
本発明の一実施形態に係る雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２は、図１に示すように、共通の締結部材Ｘを構成する何れも金属製のものであり、例えば、半導体等の工業的製造プロセスを構成する装置や、食品、医療等の分野で用いられる装置に好適に使用されるものである。このような用途に用いられる金属製の雄ネジ部材１や雌ネジ部材２には、耐腐食性が要求され、発錆が無いか殆ど無いことも要求される。このような要求を満たすべく、本実施形態では、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２として何れもステンレス製のものを適用している。ステンレスであれば特に種類は問わず、オーステナイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系（二相系）、マルテンサイト系の何れであってもよいが、本実施形態では、オーステナイト系ステンレス製の雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を適用している。
【００３０】
本実施形態に係る締結部材Ｘは、図２に示すように、上述した分野の製造プロセスにおいて、例えば材料を搬送するためのパイプシステムＰの繋ぎ部分に使用されるものである。図１及び図２に示す雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２は、例えば、ＪＩＳ規格に準拠するＳＵＳ３０４のＭ１６，ピッチ１の６０°の三角ネジであって、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２の各ネジ山１ｓ，２ｓを構成するフランクの断面形状が何れも直線状のもの（以下では標準の断面形状と称する場合がある）であり、この点でフランクの断面形状を直線状以外の特殊な断面形状に設定する本発明に係る雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２とは異なるものの、それ以外の部分については、本実施形態に係る雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を備えた締結部材Ｘと同様である。
【００３１】
図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る締結部材Ｘは、雄ネジ部材１として、基端部に六角形の頭部１Ａ（六角ボルト）を有するものを適用している。この雄ネジ部材１は、外周面にネジ山１ｓが形成されているネジ軸部１Ｂの先端（ネジ軸部１Ｂのうち頭部１Ａから遠い方の端）に、パイプシステムＰに繋がるプラスチック製のパイプＰ１を装着可能なパイプ装着部１Ｃを一体に形成している。本実施形態では、パイプ装着部１Ｃとして、ネジ軸部１Ｂの先端面（軸芯方向に直交する端面）から頭部１Ａに対して離間する方向に所定寸法突出する小径部１Ｃａと、小径部１Ｃａの先端に形成した大径部１Ｃｂと、大径部１Ｃｂの先端から先端に向かって漸次小径となるテーパ部１Ｃｃとを有するものを適用している。これら小径部１Ｃａ、大径部１Ｃｂ及びテーパ部１Ｃｃの軸中心は、ネジ軸部１Ｂ及び頭部１Ａの軸中心と一致している。ここで、雄ネジ部材１の頭部１Ａは、その基端部（図１の頭部１Ａの下端部）が、図示しない別のパイプシステム（パイプ装置部１Ｃに装着されるパイプＰ１を有するパイプシステムＰとは別のパイプシステムを意味し、以下の説明においても同義で用いる）又は別の装置（パイプ装置部１Ｃに装着されるパイプＰ１を有するパイプシステムＰを備えた装置とは別の装置を意味し、以下の説明においても同義で用いる）に繋がっている場合もあれば、図示しない前記別のパイプシステム又は前記別の装置に繋がれておらず、止め（封）として機能する場合もある。前者の場合、雄ネジ部材１の内部には頭部１Ａも含めて軸方向に貫通する貫通孔が形成され、頭部１Ａの基端部（図１の頭部１Ａの下端部）には、図示しない前記別のパイプシステム又は図示しない前記別の装置が、適宜の固定手段によって繋がれている。一方、後者の場合は、雄ネジ部材１の内部には貫通孔が形成されておらず、頭部１Ａが止めとして機能する。
【００３２】
雌ネジ部材２は、図１及び図２に示すように、外周面を六角ナット状とし、内周面に雄ネジ部材１のネジ山１ｓに対応したネジ山２ｓを形成した袋ナット部２Ａと、袋ナット部２Ａの先端部（図１における袋ナット部２Ａの上端部）に設けられ且つ内向きに突出させた鍔部２Ｂとを一体に有するものである。また、本実施形態の雌ネジ部材２は、袋ナット部２Ａのうち先端側の内周面のうち、ネジ山２ｓを形成していない部分を凹凸のない面に設定したものである。本実施形態では、この凹凸のない面の高さ寸法（軸方向に沿った寸法）を、雄ネジ部材１のパイプ装着部１Ｃの高さ寸法より所定寸法分だけ短く設定している。
【００３３】
このような雄ネジ部材１及び雄ネジ部材１を有する締結部材Ｘは、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を相互に螺合締結する前に、雄ネジ部材１のパイプ装着部１ＣにパイプＰ１をその下端がネジ軸部１Ｂの先端に接触する位置まで嵌め込み（図３参照）、次いで、内径をパイプＰ１の外径よりも僅かに大きく設定し、且つ外径を雌ネジ部材２のネジ軸部１Ｂの内径よりも小さく設定した金属製の固定用リング３を、パイプＰ１をその外周側から嵌め込むようにパイプ装着部１Ｃに装着し（図４参照）、続いて、雌ネジ部材２を、雄ネジ部材１の先端側から雄ネジ部材１に締結する（図２参照）。ここで、雄ネジ部材１の頭部１Ａの基端部（図１の頭部１Ａの下端部）が、図示しない前記別のパイプシステム又は前記別の装置に固定されている場合、これら雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を相互に螺合締結した状態では、雄ネジ部材１の頭部１Ａを含めた雄ネジ部材１全体に亘ってその軸方向に貫通するように形成されている貫通孔を通じて、パイプ装着部１Ｃに装着したパイプＰ１を有するパイプシステムと、雄ネジ部材１の頭部１Ａの基端部（図１の頭部１Ａの下端部）に装着した図示しない前記別のパイプシステム又は前記別の装置との間で流体のスムーズな送通が可能になる。つまり、例えばハイテク用のガスや食品を流体状にして、図１に示すパイプＰ１を有するパイプシステムＰが繋がれている装置から、雄ネジ部材１の頭部１Ａの基端部（図１の頭部１Ａの下端部）に接続した前記別のパイプシステム又は前記別の装置に流体を送通させることができる。なお、装置の保守や流路の洗浄等の事情で、一時的に流体の送通を中断する場合には、頭部１Ａの内部に貫通孔が形成されていない雄ネジ部材１を用いることで、この雄ネジ部材１が封の役目を担う止め部材として機能する。なお、雄ネジ部材の頭部に対する前記別のパイプシステムや前記別の装置の繋ぎ方（固定手段）や雄ネジ部材の頭部の形状は問わない。
【００３４】
このような構成の締結部材Ｘにおいて締結処理を実施する過程で、雌ネジ部材２を雄ネジ部材１に対してある程度締め付けていくと、雌ネジ部材２の先端部（上端部）に設けた鍔部２Ｂが固定用リング３を雌ネジ部材２の螺合進行方向（下方）に押圧し、これにより、固定用リング３が、パイプ装着部１Ｃのテーパ部１Ｃｃとの間で、パイプ装着部１Ｃに装着しているパイプＰ１を径方向に挟み込んだ状態（抱え込んだ状態）でそのパイプＰ１をネジ軸部１Ｂ側（下方）に押し込むことになる。この際、パイプＰ１の端部（下端部）がネジ軸部１Ｂの先端面（上端面）に当接しているため、図４に示すように、パイプＰ１のうちテーパ部１Ｃｃから大径部１Ｃｂを越えた部分（テーパ部１Ｃｃよりも下側に存在する部分）は圧縮されて、径方向に膨れるように変形するが、パイプＰ１の外周面は径方向において雌ネジ部材２の内周面（（図示例ではネジ山２ｓを形成していない面であって且つ凹凸のない面））に対面するため、パイプＰ１の変形量は制限され、パイプＰ１に掛かる圧力が高くなる。その結果、その圧力は、固定用リング３を介して雌ネジ部材２を雄ネジ部材１の頭部１Ａから離間する方向（上方）へ押圧する力となり、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２のネジ山１ｓ，２ｓ同士が接触する締結状態になる。
【００３５】
このように、締結前であって、且つ固定用リング３を介して雌ネジ部材２を雄ネジ部材１の頭部１Ａから離間する方向（上方）へ押圧する力が雌ネジ部材２に作用しない状態（標準状態）では、図５に示すように、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２のネジ山２ｓ，２ｓ同士の間には公差に起因する隙間が存在し、締結作業にもほとんどトルクは掛からないが、固定用リング３を介して雌ネジ部材２を雄ネジ部材１の頭部１Ａから離間する方向（上方）へ押圧する力が雌ネジ部材２に作用し始めると、図６に示すように、雄ネジ部材１のネジ山１ｓを構成する傾斜方向が異なるフランク１１，１２のうち一方のフランク１１（同図における下向き面に相当するフランク１１）と、雌ネジ部材２のネジ山２ｓを構成する傾斜方向が異なるフランク２１，２２のうち一方のフランク２１（同図における上向き面に相当するフランク１２）が相互に強く接触する。以下の説明では、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２のそれぞれにおいて、締結時に負荷を受ける側のフランクを圧力側フランク１１，２１とする。図６では、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１を相対的に太い実線で示している。なお、図５及び図６では、各図の紙面向かって右側における雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２のネジ山１ｓ，２ｓ同士の位置関係を模式的に示し、この位置関係に準じた位置関係となる紙面向かって左側における雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２のネジ山１ｓ，２ｓ同士の位置関係は省略している。
【００３６】
雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を相互に締結することで、パイプＰ１を有するパイプシステムＰ同士を繋ぐことができ、処理装置で加工される素材である液体や、処理装置で必要とされる雰囲気を形成する気体等の流体を、パイプＰ１を通じて処理装置に送ることが可能になる。
【００３７】
ところで、パイプＰ１を通じて処理装置に送る流体は、処理装置で処理される製品毎や処理装置の処理目的毎に異なる。したがって、最終製品の仕様によって、段取替（品種や工程内容が変わる際生じる段取り作業、作業開始前の材料、機械等の準備及び試し加工）を行い、パイプＰ１を通じて装置に送る流体の種類を変更する必要がある。そこで、処理装置に取り付けられたパイプＰ１と、流体を供給するタンク等の流体供給装置に取り付けられたパイプＰ１とを繋ぐ部材として上述の締結部材Ｘを適用し、一つ又は一種類の製品の処理が終わる毎に、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２の締結状態を解除（開放）し、処理装置に取り付けられたパイプＰ１を内部洗浄した後に、そのパイプＰ１を、再度新たな流体を供給するタンク等の流体供給装置に取り付けられたパイプＰ１に締結部材Ｘを介して繋ぐことで、段取替作業を素早くスムーズに行うことができる。
【００３８】
パイプＰ１内を流れる流体は、雄ネジ部材１と雌ネジ部材２との締結部分やパイプＰ１の内向き面における腐食や発錆を嫌う場合が多いことから、本実施形態では、上述したように締結部材Ｘの雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２としてステンレス製のものを適用している。
【００３９】
しかしながら、ステンレスは、焼付き易い特性を有し、最初の締結処理時、又は最初の締結状態を解除する処理（開放処理）時、或いは、取替作業の毎に締結処理と開放処理とを繰り返した時に、焼付きが発生する場合がある。一旦焼付きが生じると、締結処理を適正且つスムーズに行うことができず、仮に締結できたとしても、段取替作業や保守点検の際に要求される開放処理が困難になり、最悪の場合には、処理装置と流体供給装置の両方のパイプシステムＰ全体を総入れ替えしなければならない事態に陥ることになり、このような事態の発生は現場において是が非でも回避したいという切実な要望がある。
【００４０】
そこで、締結処理時に潤滑剤を用いることで、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２のネジ山同士の摩擦を低減し、焼付きの発生を抑制・低減する態様が考えられる。
【００４１】
しかしながら、潤滑剤を用いることで焼付きは改善されるものの、パイプＰ１の中を通過する流体にとって、潤滑剤は異物であり、潤滑剤が製品に混入するリスクを考えると、雄ネジ部材１と雌ネジ部材２とを締結する場面における潤滑剤の使用は制限されるか、原則禁止される。また、製品に対する潤滑剤の混入が所定量までであれば許容される場合、その許容量を超えない程度の潤滑剤を使用することで、焼付きの発生を抑制・低減することが可能であると考えられるが、実際には、雄ネジ部材１、雌ネジ部材２、及びそれらの周辺部品を締結処理前に有機溶剤等で完全脱脂処理することや、経時変化によって潤滑剤の滑動効果が低下することで、焼付きが発生することも容易に推察できる。
【００４２】
そこで、本発明者は、図７に示すように、締結部材Ｘを構成する雄ネジ部材１として、ネジ山１ｓのうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランク１１（同図中の軸方向に沿った山頂１ｔの範囲を規定する山頂境界部分１ａ，１ｃのうち一方の山頂境界部分１ａと、その山頂境界部分１ａに最も近い谷底１ｕの谷底境界部分１ｂとを連絡する面）の断面形状（雄ネジ部材１の軸芯を通る平面上における断面形状）を、湾曲させた凸形状に設定したものを適用するとともに、雌ネジ部材２として、ネジ山２ｓのうち締結時に負荷を受ける側のフランクである圧力側フランク２１（同図中の軸方向に沿った山頂２ｔの範囲を規定する山頂境界部分２ａ，２ｃのうち一方の山頂境界部分２ａと、その山頂境界部分２ａに最も近い谷底２ｕの範囲を規定する谷底境界部分２ｂとを連絡する面）の断面形状（雌ネジ部材２の軸芯を通る平面上における断面形状）を、湾曲させた凹形状に設定したものを適用し、締結部材Ｘを構成する雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２の軸芯を相互に一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態（標準状態）において凸形状の圧力側フランク１１を含む雄ネジ部材１のネジ山１ｓと、凹形状の圧力側フランク２１を含む雌ネジ部材２のネジ山２ｓとが相互に接触しないという条件（標準状態クリアランス条件）を満たす締結部材Ｘを作製し、締結処理を行ったところ、最初の締結処理時に焼付きは発生せず、締結処理及び解放処理を繰り返し行うことが可能であることが判明した。
【００４３】
図７に示す雄ネジ部材１のネジ山１ｓにおける圧力側フランク１１の凸形状は、雄ネジ部材１の軸芯を通る断面積を増大させる方向（雌ネジ部材２との螺合時に対面する雌ネジ部材２の圧力側フランク２１に近付く方向）に湾曲させた凸形状であり、雌ネジ部材２のネジ山２ｓにおける圧力側フランク２１の凹形状は、雌ネジ部材２の軸芯を通る断面積を減少させる方向（雄ネジ部材１との螺合時に対面する雄ネジ部材１の圧力側フランク１１から離れる方向）に湾曲させた凹形状である。そして、同図に雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雄ネジ部材１の圧力側フランク２１をそれぞれ直線形状（同図中の雄ネジ部材１における山頂境界部分１ａと谷底境界部分１ｂを結ぶ点線で示す直線形状、雌ネジ部材２における山頂境界部分２ａと谷底境界部分２ｂを結ぶ点線で示す直線形状）とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状の突出高さ、及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凹形状の陥没深さを、標準状態クリアランス条件を満たす範囲でそれぞれ１又は限りなく１に近い値に設定した場合、締結可能回数は７回であった。ここで、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状の突出高さとは、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１を直線形状とした場合、その直線形状のフランク（同図における山頂境界部分１ａと谷底境界部分１ｂを結ぶ点線で示す直線形状のフランク）からの最大突出長さであり、直線形状のフランクの垂線の最大値である。また、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凹形状の陥没深さとは、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１を直線形状とした場合、その直線形状のフランク（同図における山頂境界部分２ａと谷底境界部分２ｂを結ぶ点線で示す直線形状のフランク）からの最大陥没深さであり、直線形状のフランクの垂線の最大値である。
【００４４】
このように、標準状態クリアランス条件を満たしつつ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状と、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凹形状とを相補的な形状に設定することで、図８に示すように、締結時に、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１と雌ネジ部材２の圧力側フランク２１とが相互に密着し、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雄ネジ部材１の圧力側フランク２１をそれぞれ直線形状とした構成と比較して、締結時に接触面積が増大するスピードは圧倒的に早く、雄ネジ部材１の凸形状の圧力側フランク１１と、雌ネジ部材２の凹形状の圧力側フランク２１とが、締結時に最初は点接触であっても、締結力が増すほどに面接触の領域が速やかに増大し、面圧が急激に上昇する事態を抑制・低減することが可能であり、焼付きが生じ難いと推察できる。なお、図７及び図８では、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２の軸芯を、直線状の１点鎖線ＣＬで示している。
【００４５】
そして、本発明者は、標準状態クリアランス条件を満たしつつ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凸形状や凹形状の突出高さ、陥没深さを、適宜の値に設定した複数種類の締結部材Ｘを用意し、焼付きの生じ難さを究明すべく締結実験を行った。
【００４６】
本実験で用いた雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２は、何れもステンレス製であって、同じ素材、具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼のものである。より具体的には、ＪＩＳ規格に準拠するＳＵＳ３０４のＭ１６，ピッチ１の６０°の三角ネジに相当するネジ山１ｓ，２ｓを有し、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雄ネジ部材１の圧力側フランク２１をそれぞれ直線形状（図７において点線で示す直線形状）とした場合における寸法公差の限界までの距離を１とした場合、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状の突出高さ、及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凹形状の陥没深さを、それぞれ標準状態クリアランス条件を満たす範囲で適宜の値に設定した雄ネジ部材１、雌ネジ部材２である。
【００４７】
さらにまた、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２は、それぞれ少なくとも圧力側フランク１１、圧力側フランク２１を脱脂（好ましくは完全脱脂）したものである。具体的には、締結実験を行う前に、アセトンで雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を含む締結部材Ｘの全ての部品を十分に洗浄して、全ての油脂分を除去したものである。締結実験では、トルクレンチを使用し、上述した締結手順、つまり、雄ネジ部材１のパイプ装着部１ＣにパイプＰ１を嵌め込んで装着し（図３参照）、固定用リング３を、パイプＰ１を外嵌するようにパイプ装着部１Ｃに装着した状態（図４参照）で、雌ネジ部材２及び雄ネジ部材１を締結する（図５参照）手順に従って、１０秒間で１回転の速度で締結を行った。締結中にトルクが異常に上昇して１０Ｎｍを遙かに越えた場合は焼付きが発生したと判断し、締結実験を中止した。この場合は、雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２の締結状態を解除（解放）することが不可能であった。トルクの急上昇が無く、雌ネジ部材２が雄ネジ部材１の端面（上述した雄ネジ部材１の頭部１Ａの端面（図２における上端面））に接触した時点で締結処理を止め、その時点で焼付きが無ければ、開放処理を行い、固定用リング３及びパイプＰ１を新しいものに取り替えて、締結実験を継続した。
【００４８】
表１に、締結実験の結果を示す。同表における「標準」は、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１や雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ直線形状であることを意味し、同表における「１」は、標準状態クリアランス条件を満たす範囲で「１または限りなく１に近い値」、或いは「１未満であって限りなく１に近い値」を意味する。この点に関しては以下の説明で詳述する。また、同表における「１／４」、「１／２」、「３／４」は、上述の寸法公差の最大値を１とした場合における各値を意味する。
【００４９】
【表１】
0006533042.tif 000002
【００５０】
表１から把握できるように、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ直線形状（標準）である場合、締結可能回数は０回、つまり、最初の締結処理時の途中で焼付きが発生した。一方、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「１／４高さ」、「１／４深さ」である場合、締結可能回数は１回であった。
【００５１】
また、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「１／２高さ」、「１／２深さ」である場合は、締結可能回数が２回（３回目の締結処理時又は２回目の開放処理時に焼付き発生。以下、締結可能回数について同趣旨である）であり、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「３／４高さ」、「３／４深さ」である場合は、締結可能回数が３回であった。
【００５２】
また、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「１高さ」、「１深さ」である場合は、上述した通り、締結可能回数が７回であり、締結可能回数が最も高かった。なお、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「１高さ」、「１深さ」である場合、それぞれの「１」は「１そのもの又は限りなく１に近い値」である。つまり、上述したように雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の断面形状が「標準」でなく、湾曲した凹形状であれば、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状の突出高さとして、寸法公差と等しい突出高さ（すなわち「１高さ」の「１」が１そのもの）を選択・設定した場合であっても、標準状態クリアランス条件を満たすことができる。
【００５３】
雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「３／４高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「１深さ」である場合は、締結可能回数が４回であり、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「３／４深さ」である場合は、締結可能回数が３回であった。後者の場合（雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「３／４深さ」である場合）における「１高さ」の「１」もまた上述の通り「１そのもの又は限りなく１に近い値」である。
【００５４】
また、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「３／４深さ」である場合は、締結可能回数が３回であり、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「標準」である場合は、締結可能回数が１回であった。前者の場合（雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「３／４深さ」である場合）における「１高さ」の「１」もまた上述の通り「１そのもの又は限りなく１に近い値」である。一方、後者の場合（雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「標準」である場合）における「１高さ」の「１」は「１未満であって１に限りなく近い値」である。これは、後者の場合において、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１そのもの」であれば、標準状態クリアランス条件を満たすことができないことによる。
【００５５】
また、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「標準」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「１深さ」である場合は、締結可能回数が１回であった。
【００５６】
以上の実験結果から、上述の標準状態クリアランス条件を満たしつつ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状が、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１と雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ直線形状である場合の寸法公差の最大値を１として、１／２以上１以下の突出高さを有する凸形状であるという第１条件、また、上述の標準状態クリアランス条件を満たしつつ、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凹形状が、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１や雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ直線形状である場合の寸法公差の最大値を１として、１／２以上１以下の陥没深さを有する凹形状であるという第２条件、これら何れかの条件を満たす場合に締結可能回数が複数回以上になるということ、換言すれば、焼付きが生じ難いということが判明した。また、以上の実験結果から、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の凸形状と、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の凹形状とが互いに補完する形状（互いにジャストフィットする形状）でなくても、耐焼付き性が向上する場合があることが明らかとなった。さらにまた、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「１／４高さ」、「１／４深さ」である組み合わせ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「標準」である組み合わせ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「標準」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「１深さ」である組み合わせ、これらの組み合わせは、何れも締結可能回数が０回でないことから、複数回の締結が可能である場合もあると考えられ、これらの組み合わせであっても焼付き性が向上する場合があるということが分かった。
【００５７】
このように、圧力側フランク１１の断面形状（軸線を含んだ断面形状）を湾曲させた凸形状とし、軸芯を雌ネジ部材２の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凸形状の圧力側フランク１１を含むネジ山１ｓが、雌ネジ部材２のネジ山２ｓに接触しないように設定した雄ネジ部材１によれば、潤滑剤を用いずとも、また少なくとも圧力側フランク１１を脱脂しているものであっても、上述のように焼付きの発生を抑制・低減することができる。耐焼付き性が向上する理由としては、上述したように、締結時に、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１と、雌ネジ部材２のネジ山２ｓ（具体的には雌ネジ部材２の圧力側フランク２１）との接触点又は接触面における面圧が、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１の断面形状が直線状である態様と比較して減少することにより、従来であれば生じていた高面圧下での点接触に近い状況で周方向に強制摺動を抑制・低減できるからであると考えられる。
【００５８】
また、雄ネジ部材１おいて、圧力側フランク１１の凸形状が、雄ネジ部材１の軸芯を通る断面積を増大させる方向、換言すれば、雌ネジ部材２との締結時に対面する雌ネジ部材２のネジ山２ｓの圧力側フランク２１に近付く方向に湾曲させた凸形状であれば、耐焼付き性の向上とともに締結時のトルクを支える体積の増加をも実現することもでき、好適である。
【００５９】
また、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の断面形状を湾曲させた凹形状に設定し、軸芯を雄ネジ部材１の軸芯と一致させ且つ締結の負荷が掛からない螺合状態において凹形状の圧力側フランク２１を含むネジ山２ｓが、雄ネジ部材１のネジ山１ｓに接触しないように設定した雌ネジ部材２によれば、潤滑剤を用いずとも、また少なくとも圧力側フランク２１を脱脂しているものであっても、上述のように焼付きの発生を抑制・低減することができる。このような雌ネジ部材２の耐焼付き性が、従来の雌ネジ部材２よりも向上する理由としては、雄ネジ部材１に関して述べた理由と同様に、締結時に、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１と、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１との接触点又は接触面における面圧が、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の断面形状が直線状である態様と比較して減少することにより、従来であれば生じていた高面圧下での点接触に近い状況で周方向に強制摺動を抑制・低減できるからであると考えられる。雄ネジ（外ネジ）部材１と比較して雌ネジ（内ネジ）部材２の場合、ネジ山２ｓとその周辺の部材の肉厚（径方向の厚み）は軸芯から遠い位置においてある程度大きく設定することができるため、ネジ山２ｓの圧力側フランク２１に多少の凹形状が生じたとしても、ネジ山２ｓの強度にはさほど影響することがない。特に、雄ネジ部材１と雌ネジ部材１の軸芯が、初期状態でずれている場合は、圧力側フランク１１，２１が直線形状であれば、一方のネジ（雄ネジ部材または雌ネジ部材）の圧力側フランクの端部と、他方のネジ部材の直線形状の圧力側フランクとの接触部が点で始まる（図１３中のＩａ、図１４中のＥａ）。そして、締結の進展と共に、この点の周りの部分も変形しだして接触を始める。この時の面圧は面積が極めて小さいために、極めて高くなる。締結の進展と共に、接触面の面積はゆっくりと拡大して行く。その結果として、接触面圧の低減速度はゆっくりとしている。しかし、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１の断面形状が湾曲した凹状であれば、雄ネジ部材１と雌ネジ部材２の軸芯が初期状態でずれていた場合には、最初の接触開始は同じく点であるが、接触を受ける雌ネジ部材２の形状が凹面であるために、接触点の周りは凹面で囲まれる形となり、締結の進展と共に接触面の面積は速やかに大きくなる。その結果、締結の進展に伴う面圧の低減速度は、雄ネジ部材１と雌ネジ部材２の圧力側フランクが何れも直線形状の場合に比べて、相対的に速くなる。高い面圧の存在はその部分の焼付きに繋がり易く、低い面圧は焼付きに繋がり難いために、面圧の低減効果が高い凹面の圧力側フランク２１を有する雌ネジ部材２に対しては、焼付きが発生し難いと考えられる。
【００６０】
そして、このような雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を備えた締結部材Ｘによれば、締結時において、断面形状を湾曲させた凸形状に設定した雄ネジ部材１の圧力側フランク１１と、断面形状を湾曲させた凹形状に設定した圧力側フランク２１とが、互いの湾曲させた面（弧）を密着また密接するように接触することで、締結による負荷発生時の接触面積が増え、この接触面積は締結力が増すほど速やかに増大することが期待でき、面圧の急激な上昇を抑制・低減することが可能であり、フランクの断面形状が直線状である従来の雄ネジ部材及び雌ネジ部材を備えた締結部材（図１１乃至図１４参照）と比較して、焼付きが生じ難く、締結処置と開放処理との繰り返し可能回数を増やすことが可能であり、耐焼付き性の改善を図ることができる。
【００６１】
なお本発明の構成は、上述した実施形態に限られるものではない。例えば、雄ネジ部材に関して、圧力側フランクの凸形状が、前記寸法公差の最大値を１として、１／２以上１以下の突出高さを有する凸形状であるという第１条件を満たさない凸形状、すなわち１／２に満たさない突出高さや１を超える突出高さを有する凸形状であっても、耐焼付き性が向上する場合はあると推察でき、同様に、雌ネジ部材に関して、圧力側フランクの凹形状が、前記寸法公差の最大値を１として、１／２以上１以下の陥没深さを有する凹形状であるという第２条件を満たさない凹形状、すなわち１／２に満たさない陥没深さや１を超える陥没深さを有する凹形状であっても耐焼付き性が向上する場合はあると推察できる（例えば上述の表１に示すように、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１及び雌ネジ部材２の圧力側フランク２１がそれぞれ「１／４高さ」、「１／４深さ」である組み合わせ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「１高さ」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「標準」である組み合わせ、雄ネジ部材１の圧力側フランク１１が「標準」、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１が「１深さ」である組み合わせ等）。したがって、本発明の雄ネジ部材、雌ネジ部材は、標準状態クリアランス条件を満たしつつ、圧力側フランクの断面形状が凸形状または凹形状であればよく、凸形状の突出高さや凹形状の陥没深さが所定範囲内であることを厳格に要求するものではない。
【００６２】
また、雄ネジ部材として、例えば図９に示すように、ネジ山１ｓのうち圧力側フランク１１の反対側のフランク２１（同図における山頂境界部分１ｃと谷底境界部分１ｄを連絡する面であり、遊び側フランクと称される）を、雄ネジ部材１の軸芯を通る断面積を増大させる方向に湾曲させて凸形状とすれば、締結時のトルクを支える体積の増加を実現することができ、ネジ山１ｓの強度向上に寄与する。また、雌ネジ部材２として、例えば同図に示すように、ネジ山２ｓのうち圧力側フランク２１の反対側のフランクである遊び側フランク２２を、雌ネジ部材２の軸芯を通る断面積を減少させる方向に湾曲させて凹形状とすることも可能である。雄ネジ部材、雌ネジ部材の遊び側フランクの突出高さや陥没深さは適宜の値に設定することができ、相互に補完する形状であってもよいし、相互に補完しない形状であってもよい。つまり、雄ネジ部材における圧力側フランクの凸形状と、雌ネジ部材における圧力側フランクの凹形状とが、相補関係にあるか否かは特に限定されるものではない。もちろん、図９に示すように、遊び側フランク１２，２２の断面状態を凸形状や凹形状に湾曲させた形状に設定する場合であっても、負荷の掛かっていない標準状態においてネジ山１ｓ，２ｓ同士の間にクリアランスが形成されるという標準状態クリアランス条件を満たす必要はある。
【００６３】
雄ネジ部材のネジ山の角度を規定する互いに異なる方向に傾斜する２つのフランク（圧力側フランク、遊び側フランク）の湾曲した凸形状の突出高さに応じて、または凸形状の突出高さに応じることなく、雌ネジ部材のネジ山の角度を規定する互いに異なる方向に傾斜する２つのフランク（圧力側フランク、遊び側フランク）の湾曲した凹形状の陥没深さを適宜の値に設定することが可能である。ここで、雌ネジ（内ネジ）部材は、雄ネジ（外ネジ）部材と比較して、軸芯から遠い位置に配置される部材である。したがって、雌ネジ部材のネジ山とその周辺の部材の肉厚（径方向の厚み）をある程度大きく設定することが可能であり、雌ネジ部材のフランクに、雌ネジ部材の軸芯を通る断面積を減少させる方向に湾曲した凹形状が生じたとしても、ネジ山の強度にはさほど悪影響を及ぼさないと考えられるが、凹形状の陥没深さが大き過ぎると、雌ネジ部材のネジ山が雄ネジ部材のネジ山との締結状態を維持可能な強度を確保できないこともまた推察できる。よって、凹形状の陥没深さは、雌ネジ部材のネジ山が雄ネジ部材のネジ山との適切な締結状態を維持可能な強度を確保できる範囲内で設定することが肝要である。なお、雌ネジ部材のフランク上の点は、注目する部分より軸芯からの距離が大きいそれより外側の部分（つまり半径が大きく体積も大きい部分）に支えられているため、締結によって変形はし難いが、雄ネジ部材のフランク上の点は、注目する部分より軸芯からの距離が小さいそれより内側の半径の小さい部分（つまり相対的に体積が雌ネジ部材より小さい部分）で支えられているために、変形はし難い。そのため、雌ネジ部材のネジ山はフランクを凹面とすることで軸方向には細るが、もともと変形に抵抗する支持部分が軸芯より外側にあり、同じ半径位置にある雄ネジ部材より変形に対する抵抗が高く、相対的強度が高い。このため、凹面化（例えば公差範囲内の凹面化）であれば、雌ネジ部材のフランクの凹面化による少々の強度低下は、致命的な強度劣化を招来することはない。したがって、雌ネジ部材のネジ山のうち圧力側フランクの反対側のフランク（遊び側フランク）を、凹形状とすることが可能である。一方、雄ネジ部材のネジ山のうち圧力側のフランクの反対側のフランクを、雌ネジ部材の遊びフランクの凹面化に対応させて凸面化した場合には、雄ネジ部材の強化の方向に働くので、好都合である。
【００６４】
また、図１０に示すように、雄ネジ部材１における圧力側フランク１１の凸形状が、雌ネジ部材２の圧力側フランク２１に向かって湾曲した凸形状は維持しつつ、雄ネジ部材１の軸芯を通る断面積を増大させる方向ではなく、断面積を減少させる方向、換言すれば、雌ネジ部材２との締結時に対面する雌ネジ部材２の圧力側フランク２１から離間する方向に湾曲させた凸形状であってもよい。
【００６５】
また、雄ネジ部材や雌ネジ部材が三角ネジ以外のネジであっても、上述の圧力側フランクを凸形状や凹形状に湾曲させる構成を適用することもでき、このような場合であっても耐焼付き性の向上を期待することができる。
【００６６】
締結部材は、上述したような構成を有する雄ネジ部材及び雌ネジ部材を備えたものであればよく、締結処理時に積極的に雄ネジ部材及び雌ネジ部材の各圧力側フランク同士を接触させるための反撥部の構成や、反撥部の有無についても特に制約はない。パイプシステムの繋ぎ部分以外の種々の用途で本発明に係る締結部材を使用することも可能である。
【００６７】
また、雄ネジ部材や雌ネジ部材は、何れも金属製で同じ素材から形成されていることが好ましいが、具体的な素材は、ＳＵＳ３０４以外のステンレス製のもの、例えばＳＵＳ３１６等であってもよく、或いはステンレス以外の例えば炭素鋼等の金属から形成されたものであっても構わない。
【００６８】
図７乃至図１０では、圧力側フランク１１，２１全体の断面形状を湾曲させた凸形状や凹形状に設定した雄ネジ部材１及び雌ネジ部材２を例示したが、圧力側フランクの一部の断面形状のみを湾曲させた凸形状又は凹形状に設定した雄ネジ部材や雌ネジ部材であってもよい。つまり、圧力側フランクの所定部分の断面形状は、湾曲させた凸形状又は凹形状であり、他の部分の断面形状が直線形状であってもよい。遊び側フランクの断面形状もこれに準じた断面形状に設定することが可能である。
【００６９】
また、図７を参照しながら雄ネジ部材１の圧力側フランク１１を例にして説明すると、湾曲した凸形状を規定する曲線が、ネジ山１ｓのうち軸方向に沿った山頂１ｔの範囲を規定する山頂境界部分１ａ又は谷底境界部分１ｂの何れか一方または両方を通過しない曲線であってもよく、さらにいえば、フランクの凸形状や凹形状を規定する曲線は、真円の円弧に限らず、楕円の円弧、放物線であってもよい。雄ネジ部材の遊び側フランク、雌ネジ部材の各フランクの湾曲を規定する曲線についても同様のことがいえる。
【００７０】
本発明に係る雄ネジ部材や雌ネジ部材の製造法は特に限定されず、切削加工又は転造法、或いはその他の製造法で製造されたものであってもよい。
【００７１】
その他、雄ネジ部材及び雌ネジ部材の巻きの方向、条数、径及びピッチ等についても上記実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１…雄ネジ部材
２…雌ネジ部材
１１…圧力側フランク
２１…圧力側フランク
１ｓ，２ｓ…ネジ山
Ｘ…締結部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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