(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ素樹脂で構成されるチューブの端部を拡径するための装置であって、
略水平な作業台、ならびに該作業台上に配置された加熱治具および冷却治具を備え、
該加熱治具が、該チューブの端部を収容可能な外径であって該チューブの内径よりも小さい外径を有する加熱突起部と、該加熱突起部を該フッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱するヒーターとを備え、
該冷却治具が、該チューブの該端部を収容可能な外径であって該チューブの内径よりも小さい外径を有する冷却突起部と、該冷却突起部に対して該作業台の側に設けられた冷却胴部と、該冷却突起部と該冷却胴部との間に設けられておりかつ該冷却突起部から該冷却胴部にかけて拡径する冷却ショルダー部とを備え、
該冷却治具が、該冷却胴部を冷却するためのデバイスを備える、装置。
【請求項２】
前記冷却治具における前記冷却胴部の外径が、拡径チューブとして所望される内径の大きさに一致する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記フッ素樹脂が軟化する温度が２００℃から３００℃の範囲内である、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記冷却胴部を冷却するためのデバイスがペルチェ素子である、請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記加熱治具における前記加熱突起部および前記冷却治具における前記冷却突起部が、前記作業台に対してそれぞれ垂直な方向に指向している、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
フッ素樹脂で構成されるチューブの端部を拡径するための装置であって、
略水平な作業台、ならびに該作業台上に配置された加熱治具および冷却治具を備え、
該加熱治具が、該チューブの端部を収容可能な外径であって該チューブの内径よりも小さい外径を有する加熱突起部と、該加熱突起部を該フッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱するヒーターとを備え、
該冷却治具が、該チューブの該端部を収容可能な外径であって該チューブの内径よりも小さい外径を有する冷却突起部と、該冷却突起部に対して該作業台の側に設けられた冷却胴部と、該冷却突起部と該冷却胴部との間に設けられておりかつ該冷却突起部から該冷却胴部にかけて拡径する冷却ショルダー部とを備え、
該冷却治具と該作業台との間に、冷却ユニットが配置されている、装置。
【請求項７】
前記冷却治具における前記冷却胴部の外径が、拡径チューブとして所望される内径の大きさに一致する、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記フッ素樹脂が軟化する温度が２００℃から３００℃の範囲内である、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記冷却ユニットと前記冷却治具の前記冷却胴部との間に、熱伝導材が配置されており、そして該冷却ユニットと該熱伝導材と該冷却胴部とが互いに接触している、請求項６から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記冷却ユニットがペルチェ素子を備える、請求項６から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記加熱治具における前記加熱突起部および前記冷却治具における前記冷却突起部が、前記作業台に対してそれぞれ垂直な方向に指向している、請求項６から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
拡径チューブの製造方法であって、
フッ素樹脂で構成されるチューブの端部を、請求項１から１１のいずれかに記載の装置内の加熱治具であって、該フッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱した加熱治具の加熱突起部に挿入して、該チューブの該端部を軟化する工程；および
該軟化したチューブの該端部を該装置内の冷却治具の冷却突起部に挿入する工程；
該軟化したチューブの該端部を、該装置内の該冷却治具の該冷却突起部から冷却胴部まで押し進めて拡径する工程；
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡径チューブ製造装置および拡径チューブの製造方法に関し、成形後の内径の寸法精度が向上した拡径チューブを製造することができる、拡径チューブ製造装置および拡径チューブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工場や電子部品製造工場などでは、製品への粉塵や不純物への混入を避ける必要がある。また、当該製造現場において、超純水などの純度の高い水が通るチューブにはフッ素樹脂チューブが採用され、当該チューブの配管接合にはフッ素樹脂製の継手が使用される。
【０００３】
図９は、当該分野にて使用されるチューブと継手との接合構造を説明するための当該構造の一例を示す模式断面図である。図９において、チューブ７００の端部は、継手７１０の端部と継手カバー７２０との間で気密性を保持するように固定されている。この固定において、チューブ７００の端部は、継手７１０の端部外径に一致するように拡径して成形される。このチューブ７００の端部における拡径では、不純物の混入や発生を防ぐために、継手７１０の内径とチューブ７００の内径とは略同一となるように成形することが必要とされる。
【０００４】
従来、このようなフッ素樹脂チューブの加工は、例えば、クリーンルーム内にて、エキスパンダによる常温での機械的拡径やヒートガンで加熱を通じた拡径が行われていた。しかし、エキスパンダによる機械的拡径は、チューブ内壁を損傷して、粉塵発生の原因となる溝を形成するおそれがあるため、半導体製造工場などで配管接合には適用が困難であった。また、ヒートガンによる加熱は、加熱時間や加熱温度、加熱場所などの条件管理が重要となり、作業者の熟練度に依存せざるを得ず、均質な拡径チューブを効率良く製造する点が課題とされていた。
【０００５】
これに対し、特許文献１では、図１０に示すような加熱治具を使用してチューブの拡径を行う方法が提案されている。
【０００６】
図１０の（ａ）に示すように、まず、チューブ８００は、加熱治具８１０の先端に設けられた突起部８２０に挿入される。加熱治具８１０は予めチューブ８００を軟化させるための温度に設定されており、当該挿入により、チューブ８００は内壁を通じて徐々に軟化を開始する。次いで、図１０の（ｂ）に示すように、さらに軟化したチューブ８００を押し進めると、チューブ８００は、突起部８２０の基部に設けられたショルダー部８２２を越えて拡径し、さらに押し進めると、チューブ８００の端部の内径は、冷却胴部８２６の外周に略一致する大きさにまで拡張される（図１０の（ｃ））。その後、チューブ８００を加熱治具８１０から取り外し、放冷するか、または水中への浸漬（水冷）やエアーブローなどの手段を用いて冷却することによって拡径チューブを得ることができる（図１０の（ｄ））。
【０００７】
しかし、図１０に記載の方法では、放冷または上記冷却によって拡径したチューブが熱収縮するため、加熱治具８１０は、当該熱収縮を計算して設計されなければならず、実際に製造される拡径チューブの寸法安定性を保持することが困難である。また、放冷の場合、例えば、肉厚０．５ｍｍ以上のチューブを拡径するには約６０秒以上の放冷時間を要し、必ずしも作業効率が好ましいとは言い難い。さらに、水冷の場合は、浸漬後のチューブに付着した水滴を除去するために、追加の作業設備、作業工程および作業時間が必要となる。またさらに、エアーブローの場合、クリーンルーム内の粉塵を巻き上げるおそれがあり、クリーン環境の維持が困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１９５５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題の解決を課題とするものであり、その目的とするところは、フッ素樹脂チューブの配管接合に利用可能な拡径チューブの寸法精度を高め、かつ粉塵などの発生を回避して製造することのできる、拡径チューブ製造装置および拡径チューブの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、フッ素樹脂で構成されるチューブの端部を拡径するための装置であって、
略水平な作業台、ならびに該作業台上に配置された加熱治具および冷却治具を備え、
ここで、
該加熱治具が、該チューブの端部を収容可能な外径であって該チューブの内径よりも小さい外径を有する加熱突起部と、該加熱突起部を該フッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱するヒーターとを備え、そして
該冷却治具が、該チューブの該端部を収容可能な外径であって該チューブの内径よりも小さい外径を有する冷却突起部と、該冷却突起部に対して該作業台の側に設けられた冷却胴部と、該冷却突起部と該冷却胴部との間に設けられておりかつ該冷却突起部から該冷却胴部にかけて拡径する冷却ショルダー部とを備える、装置である。
【００１１】
１つの実施形態では、上記冷却治具における上記冷却胴部の外径は、拡径チューブとして所望される内径の大きさに一致する。
【００１２】
１つの実施形態では、上記フッ素樹脂が軟化する温度は２００℃から３００℃の範囲内である。
【００１３】
１つの実施形態では、上記冷却治具は、上記冷却胴部を冷却するためのデバイスを備える。
【００１４】
さらなる実施形態では、上記冷却胴部を冷却するためのデバイスはペルチェ素子である。
【００１５】
１つの実施形態では、上記冷却治具と上記作業台との間に、冷却ユニットが配置されている。
【００１６】
さらなる実施形態では、上記冷却ユニットと上記冷却治具の上記冷却胴部との間に、熱伝導材が配置されており、そして該冷却ユニットと該熱伝導材と該冷却胴部とが互いに接触している。
【００１７】
さらなる実施形態では、上記冷却ユニットはペルチェ素子を備える。
【００１８】
１つの実施形態では、上記加熱治具における上記加熱突起部および上記冷却治具における上記冷却突起部は、上記作業台に対してそれぞれ垂直な方向に指向している。
【００１９】
本発明はまた、拡径チューブの製造方法であって、
フッ素樹脂で構成されるチューブの端部を、該フッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱した加熱治具の加熱突起部に挿入して、該チューブの該端部を軟化する工程；および
該軟化したチューブの該端部を冷却治具の冷却突起部に挿入する工程；
該軟化したチューブの該端部を、該冷却治具の該冷却突起部から冷却胴部まで押し進めて拡径する工程；
を包含し、
ここで、
該冷却治具の該冷却突起部および該冷却胴部が、該冷却突起部から該冷却胴部にかけて拡径する冷却ショルダー部によって連結されている、方法である。
【００２０】
１つの実施形態では、上記冷却治具における上記冷却胴部の外径は、上記拡径チューブに所望される内径の大きさに一致する。
【００２１】
１つの実施形態では、上記フッ素樹脂が軟化する温度は２００℃から３００℃の範囲内である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、作業者の熟練度に依存することなく、優れた寸法精度により均質な拡径チューブをより簡便に製造することができる。さらに、本発明によれば、例えば、使用する冷却治具における冷却胴部の外径を変更することにより、拡径された部分の内径の大きさが異なる拡径チューブを製造することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の拡径チューブ製造装置の一例を模式的に説明するための当該装置の一部を切り欠いた図である。
【図２】図１に示す本発明の拡径チューブ製造装置を構成する加熱治具の一例を説明するための図であって、当該加熱治具の模式断面図である。
【図３】図１に示す本発明の拡径チューブ製造装置を構成する加熱治具の他の例を説明するための図であって、当該他の例の加熱治具の模式断面図である。
【図４】図１に示す本発明の拡径チューブ製造装置を構成する冷却治具の一例を説明するための図であって、当該冷却治具の模式断面図である。
【図５】本発明の拡径チューブ製造装置の他の例を模式的に説明するための当該装置の一部を切り欠いた図である。
【図６】図５に示す本発明の拡径チューブ製造装置を構成する冷却治具の一例を説明するための図であって、冷却ユニット上に配置された当該冷却治具の模式断面図である。
【図７】本発明の拡径チューブの製造方法における操作の一例を説明するための図であって、（ａ）は加熱治具の加熱突起部にフッ素樹脂チューブの端部を挿入する様子を説明するための図であり、そして（ｂ）は、加熱突起部に挿入されたチューブの端部が加熱される様子を説明するための図である。
【図８】本発明の拡径チューブの製造方法における操作の一例を説明するための図であって、（ａ）は加熱により軟化したチューブを冷却治具の冷却突起部に挿入し、冷却胴部まで押し進める様子を説明するための図であり、そして（ｂ）は冷却治具から取り外して得られた拡径チューブを説明するための図である。
【図９】当該分野にて使用されるチューブと継手との接合構造を説明するための当該構造の一例を示す模式断面図である。
【図１０】従来のチューブの加工方法（拡径方法）を模式的に説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（拡径チューブ製造装置）
まず、本発明の拡径チューブ製造装置について説明する。
【００２５】
図１は、本発明の拡径チューブ製造装置の一例を模式的に説明するための当該装置の一部を切り欠いた図である。
【００２６】
本発明の拡径チューブ製造装置は、加熱により塑性変形し得るフッ素樹脂のような樹脂（例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、およびＰＶＤＦ）で構成されるチューブの端部を拡径することができるものである。図１に示すように拡径チューブ製造装置１００は、略水平に配置された作業台１０２と、該作業台１０２上に配置された加熱治具１２０および冷却治具１４０を備える。
【００２７】
作業台１０２は、内部に、加熱治具１２０および冷却治具１４０に付加する温度を制御するための各種手段（図示せず）が配置されたハウジング１１０の一部であってよく、例えば、ステンレススチール、ハステロイなどの金属板；ガラス板；大理石などの石板；ホーローのような複合板などの材料から構成されている。ハウジング１１０の下方には、必要に応じて装置１００の安定性を高めるために脚部１１４が設けられていてもよい。
【００２８】
加熱治具１２０および冷却治具１４０は、後述するような所定の温度にまで加熱または冷却されるものである。特に加熱治具１２０は高温に付されることから、作業者が不用意に接触して火傷などの負傷を防ぎ、かつ火災を防止する目的で、加熱治具１２０の周囲には、例えば、取り外し可能な安全カバー１５０が設けられていてもよい。安全カバー１５０には、上方に開口部１５２が設けられている。開口部１５２を通じて、加熱治具１２０の上端部（後述する加熱突起部）にチューブを挿入することができる。安全カバー１５０はまた、側方から加熱治具１２０を視認することができる、安全カバー１５０内に熱が滞留することを防止する等の理由から、必要に応じて多数の孔１５１が設けられていてもよく、あるいは安全カバー１５０の全体が金網などのメッシュ構造を有していてもよい。安全カバー１５０を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、ステンレススチール、ハステロイなどの金属板；ガラス板；およびアクリル板のような樹脂板；ならびにこれらの組合せから構成されている。
【００２９】
本発明の拡径チューブ製造装置において、加熱治具１２０および冷却治具１４０は、加熱治具１２０で加熱したチューブを、速やかに冷却治具１４０に移すために、作業台１０２上で適切な間隔を開けて設けられていることが好ましい。加熱治具１２０と冷却治具１４０との間隔は、例えば、加熱治具１２０の頂部重心と冷却治具１４０頂部重心との距離（すなわち、図１に示すような加熱治具１２０の頂部重心から鉛直方向に下ろした軸Ｌ１と、冷却治具１４０の頂部重心から鉛直方向に下ろした軸Ｌ２との間の最短距離ｓを基準にして、好ましくは１０ｃｍ〜１５ｃｍである。
【００３０】
図２は、本発明の拡径チューブ製造装置を構成する加熱治具の一例を説明するための図であって、当該加熱治具の模式断面図である。
【００３１】
図２に示す加熱治具１２０は、加熱突起部１２２とヒーター１２６とを備える。図２において、加熱突起部１２２は、加熱胴部１２４の上方に設けられている。加熱突起部１２２は、少なくともその上端部にて、拡径するために使用される拡径前のチューブ（以下「未拡径チューブ」ということがある）の端部を収容し得る（すなわち、チューブの端部から挿入可能な）外径となるように設計されている。例えば、加熱突起部１２２は、未拡径チューブの内径よりも小さい外径を有するように設計されている。加熱突起部１２２の外径は、使用する未拡径チューブの内径に応じて変化するため、必ずしも限定されないが、例えば、３．６ｍｍ〜２２．２ｍｍ、好ましくは３．９５ｍｍ〜２１ｍｍである。加熱突起部１２２は、未拡径チューブの内側形状に合わせて、例えば、略円柱または略楕円柱の形態を有していてもよく、あるいは上端部から下端部（すなわち、加熱胴部１２４側）にかけて徐々に拡径する形態（例えば、円錐、楕円錐、円錐台、または楕円錐台）を有していてもよい。加熱突起部１２２が当該拡径する形態を有する場合、加熱突起部１２２に挿入されたチューブの端部を加熱下で押し進めるにつれ、当該チューブの端部を徐々に押し広げることが可能となる。加熱突起部１２２の長さ（すなわち、上端部から下端部までの長さ）もまた、特に限定されないが、例えば、２０ｍｍ〜２５ｍｍ、好ましくは１８ｍｍ〜２２ｍｍである。さらに、図２において、加熱突起部１２２の上端部は略水平な面を形成するように記載されているが、本発明において加熱突起部１２２の上端部の形状は、必ずしもこれに限定されない。例えば、上端部全体が丸みを帯びた形状を有するように加工されていてもよい。当該丸みを帯びた形状に加工されていることによって、加熱突起部１２２に未拡径チューブの端部が挿入される際、当該未拡径チューブの内壁が損傷し、粉塵が発生する可能性をより低減することができるからである。
【００３２】
図２において、加熱突起部１２２および加熱胴部１２４は一体的に成形されたものとして記載されているが、予め分離したものを組み合わせたものであってもよい。また、図２では、加熱突起部１２２の下端と加熱胴部１２４の上端との間の接合部分において、略水平方向に延びる平面を有する加熱ショルダー部１２８が形成されている。加熱ショルダー部１２８が形成されている場合、加熱突起部１２２の上端から挿入された未拡径チューブの端部は、当該加熱ショルダー部１２８に当接すると、それ以上のチューブの挿入を阻止することができる。その結果、加熱突起部１２２に挿入可能な未拡径チューブの長さは、当該加熱突起部１２２の上端部から加熱ショルダー部１２８までの長さに略一致することとなり、多数の未拡径チューブに対して略同じ長さの端部を加熱することが可能となる。加熱治具１２０が加熱胴部１２４を有する場合、当該加熱胴部１２４の形態は、例えば、円柱、楕円柱、多角柱、円錐台、または楕円台のいずれであってもよい。加熱胴部１２４が円柱の形態を有する場合、その外径は、例えば、１０ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは１５ｍｍ〜２１ｍｍである。
【００３３】
加熱突起部１２２および加熱胴部１２４は、例えば、熱伝導性に優れた材料から構成されており、具体的な例としては、金属（銅、アルミニウム、ステンレススチール、ハステロイ）、セラミックスなどが挙げられる。
【００３４】
図２に示す加熱治具１２０において、ヒーター１２６は、例えば、作業台の下方に設けられた制御手段と電気的に接続されており、少なくとも加熱突起部１２２、あるいは加熱治具１２０全体（すなわち加熱突起１２２および加熱胴部１２４）をフッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱することができる。本発明において設定される当該フッ素樹脂が軟化する温度は、好ましくは２００℃〜３００℃である。図２において、ヒーター１２６は、加熱胴部１２４側にのみ設けられているが、ヒーター１２６の配置は図２のものに限定されない。例えば、ヒーターは、加熱胴部１２４から加熱突起部１２２にかけて設けられていてもよく、あるいは加熱胴部１２４内を通る配線を介して加熱突起部１２２内にのみ設けられていてもよい。
【００３５】
本発明において、加熱治具１２０には、上記ヒーター１２６以外に、加熱突起１２２の表面温度を検知するための温度センサー（図示せず）が設けられていてもよい。
【００３６】
図３は、本発明の拡径チューブ製造装置を構成する加熱治具の他の例を説明するための図であって、当該他の例の加熱治具の模式断面図である。
【００３７】
図３に示す加熱治具１２０’は、図２に示す加熱突起部１２２、加熱胴部１２４、および加熱ショルダー部１２８に加えて、加熱カバー１３０を備える。
【００３８】
加熱カバー１３０は、ヒーター１２６から発せられた熱が、加熱突起部１２２、または加熱突起部１２２および加熱胴部１２４を通じて外部に放出されることを防ぐことができる。これにより、加熱突起部１２２に挿入された未拡径チューブの端部に対し、より効率的に熱を伝達することができる。
【００３９】
加熱カバー１３０は、上端部および下端部が開放した管状の形態を有し、内壁または内壁のうち下方が、加熱胴部１２４の外径と同一または僅かに大きくなるように設計されている。これにより、加熱カバー１３０は、加熱突起部１２２の上端部から被せられ、加熱胴部１２４の外壁に沿って上下方向にスライドさせることが可能となる。一方、加熱カバー１３０の内壁のうち少なくとも上方は、加熱突起部１２２の外壁との間に空隙が形成されるように設計されている。当該空隙が挿入可能な未拡径チューブの壁厚に相当する。
【００４０】
加熱カバー１３０の上端部から下端部までの長さは、必ずしも限定されないが、加熱突起部１２２の上端部から被せられた際、図３に示すように加熱カバー１３０の上端部が、加熱突起部１２２の上端部よりも上方に位置するような長さに設計されていることが好ましい。これにより、加熱突起部１２２に挿入された未拡径チューブの端部の外周は、加熱カバー１３０によって完全に覆われ、ヒーター１２６を通じて加熱突起部１２２から発せられる熱が外部に放出されることなく、挿入された未拡径チューブの端部に対し、より効率的に伝達することができる。加熱カバー１３０の上端部から下端部までの長さは、例えば、３０ｍｍ〜５５ｍｍ、好ましくは３５ｍｍ〜５０ｍｍである。
【００４１】
加熱カバー１３０は、例えば、金属（銅、アルミニウム、ステンレススチール、ハステロイ）、セラミックスなどの材料から構成されている。さらに、図３において、加熱カバー１３０は、加熱胴部１２４と分離して設けられているが、加熱カバー１３０と加熱胴部１２４は一体となるように当業者に公知の方法を用いて固定されていてもよい。
【００４２】
図４は、本発明の拡径チューブ製造装置を構成する冷却治具の一例を説明するための図であって、当該冷却治具の模式断面図である。
【００４３】
図４に示す冷却治具１４０は、冷却突起部１４２と、冷却突起部１４２に対して作業台の側（図４における下方）に設けられた冷却胴部１４４と、冷却突起部１４２と冷却胴部１４４との間に設けられておりかつ冷却突起部１４２から冷却胴部１４４にかけて拡径する冷却ショルダー部１４８とを備える。
【００４４】
図４において、冷却突起部１４２は、少なくともその上端部にて、上記加熱治具にて加熱された拡径前のチューブ（以下「加熱未拡径チューブ」ということがある）の端部を収容し得る（すなわち、チューブの端部から挿入可能な）外径となるように設計されている。例えば、冷却突起部１４２は、加熱未拡径チューブの内径よりも小さい外径を有するように設計されている。冷却突起部１４２の外径は、挿入される加熱未拡径チューブの内径に応じて変化するため、必ずしも限定されないが、例えば、３．６ｍｍ〜２２．２ｍｍ、好ましくは３．９５ｍｍ〜２１．８ｍｍである。冷却突起部１４２は、例えば、略円柱または略楕円柱の形態を有し得る。冷却突起部１４２の長さ（すなわち、上端部から下端部までの長さ）もまた、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ〜１５ｍｍ、３ｍｍ〜１２ｍｍ、１２ｍｍ〜１３ｍｍ、２ｍｍ〜７ｍｍ、および３ｍｍ〜５ｍｍの範囲のうちのいずれかを有していてもよい。
【００４５】
あるいは、本発明において、図４に示す冷却治具１４０の冷却突起部１４２の長さは、図２に示す加熱治具１２０の加熱突起部１２２の長さを基準にして所定の割合を有するように設計されていてもよい。
【００４６】
１つの実施形態では、上記冷却突起部１４２の長さにおける所定の割合は、例えば、拡径を必要とするチューブ（例えば、未拡径チューブ）の内径、またはその内径と外径に応じて選択される。例えば、未拡径チューブが小口径のチューブである場合（すなわち、未拡径チューブの内径が４ｍｍ〜６ｍｍであるような場合、または未拡径チューブが外径６ｍｍかつ内径４ｍｍ、外径６．３５ｍｍかつ内径３．９５ｍｍ、および外径８ｍｍかつ内径６ｍｍであるような場合を包含する）は、加熱治具で加熱した後の加熱未拡径チューブを冷却突起部１４２に挿入する際のチューブの座屈を防止するために、冷却突起部１４２の長さは、図２に示す加熱治具１２０の加熱突起部１２２の長さを基準にして、例えば、１０％〜６０％、好ましくは１５％〜５０％となるように設計されている。
【００４７】
他の実施形態では、上記冷却突起部１４２の長さは、加熱未拡径チューブを挿入して拡径を行う前に、当該チューブが冷却突起部１４２にて無用に冷却されることを防止するために可能な限り短い長さとなるように設計されている。この場合の冷却突起部１４２の長さは、図２に示す加熱治具１２０の加熱突起部１２２の長さを基準にして、例えば、１０％〜３０％、好ましくは１５％〜２５％である。
【００４８】
さらに、図４において、冷却突起部１４２の上端部は略水平な面を形成するように記載されているが、本発明において冷却突起部１４２の上端部の形状は、必ずしもこれに限定されない。例えば、上端部全体が丸みを帯びた形状を有するように加工されていてもよい。当該丸みを帯びた形状に加工されていることによって、冷却突起部１２２に加熱未拡径チューブの端部が挿入される際、当該チューブの内壁が損傷し、粉塵が発生する可能性をより低減することができるからである。
【００４９】
図４において、冷却胴部１４４の外径は、好ましくは、拡径チューブとして所望される内径の大きさに略一致する長さとなるように設計されている。冷却胴部１４４の形態は、例えば、円柱または楕円柱のいずれであってもよい。冷却胴部１４４が円柱の形態を有する場合、その外径は、例えば、６．５ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは７ｍｍ〜２８ｍｍである。
【００５０】
冷却ショルダー部１４８は、上記冷却突起部１４２と冷却胴部１４４とを連結するものである。ここで、図４において、冷却突起部１４２と冷却ショルダー部１４８と冷却胴部１４４とは一体的に成形されたものとして記載されているが、予め分離したものを組み合わせたものであってもよい。
【００５１】
さらに、図４では、冷却ショルダー部１４８において図４の上方から下方に向かって、すなわち冷却突起部１４２の上端部側から冷却胴部１４４の下端部側に向かって、一定傾斜をもって拡径していることが記載されている。この傾斜に伴う角度θ１は、好ましくは２０°〜５０°、より好ましくは３０°〜４０°である。角度θ１がこのような範囲を満たすことにより、冷却突起部１４２の上端部から挿入された加熱未拡径チューブの端部は、作業者が当該チューブを押し進めることによって、より円滑に冷却ショルダー部１４８を通過させることが可能となると同時に冷却胴部１４４に向かって容易に拡径することができる。
【００５２】
冷却突起部１４２、冷却ショルダー部１４８、および冷却胴部１４４は、例えば、熱伝導性に優れた材料から構成されており、具体的な例としては、金属（銅、アルミニウム、ステンレススチール、ハステロイ）、セラミックスなどが挙げられる。
【００５３】
図４に示すように、冷却治具１４０の内部には、好ましくは冷却デバイス１４６が設けられている。冷却デバイス１４６は、例えば、ペルチェ素子のような、常温よりも低い温度に調節可能なデバイスである。冷却デバイス１４６は、例えば、作業台の下方に設けられた制御手段と電気的に接続されており、冷却治具１４０のうち、好ましくは冷却ショルダー部１４８および冷却胴部１４４、より好ましくは冷却胴部１４４を冷却することができる。ここで、冷却デバイス１４６によって、冷却治具１４０のうち、冷却突起部１２２よりも冷却ショルダー部１４８や冷却胴部１４４を積極的に冷却することにより、加熱未拡径チューブが拡径する前に冷却突起部１２２で冷却される（すなわち、形状が固定される）ことが回避可能である。その結果、冷却突起部１４２の上端部から挿入された加熱未拡径チューブの端部は、冷却突起部１４２を通過して、冷却ショルダー部１４８や冷却胴部１４４にまで押し進めることが一層容易となる。冷却デバイス１４６により設定され得る温度は、必ずしも限定されないが、例えば、冷却胴部１４４の外表面において、好ましくは５℃〜２０℃であり、より好ましくは１０℃〜１５℃である。冷却胴部１４４の外表面が５℃未満に設定されていると、冷却胴部１４４の表面に結露が生じ、継手として使用する際の水滴の膜となって、チューブの脱落や位置ずれの原因となる場合がある。また、このような水滴はチューブ内を流れる洗浄処理液と所望でない反応を引き起こすおそれがある。冷却胴部１４４の外表面が２０℃を上回って設定されていると、加熱未拡径チューブを拡径しながら短時間で冷却することが困難となる場合がある。
【００５４】
本発明において、冷却治具１４０には、上記冷却デバイス１４６以外に、例えば、冷却胴部１４４の表面温度を検知するための温度センサー（図示せず）が設けられていてもよい。
【００５５】
さらに、本発明においては、冷却治具１４０に挿入されるチューブが、当該冷却治具１４０の冷却突起部１４２、冷却ショルダー部１４８および冷却胴部１４４を構成する材料（上記金属、セラミックスなど）によって汚染されることを防止する；当該冷却治具１４０から離型し易くする；等の目的のために、冷却治具１４０の冷却突起部１４２、冷却ショルダー部１４８および／または冷却胴部１４４の外表面は、フッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）でコーティングされていることが好ましい。ここで、当該冷却治具１４０に設けられるフッ素樹脂コーティングの厚みは、好ましくは２０μｍ〜５０μｍである。フッ素樹脂コーティングの厚みが２０μｍ未満であると、冷却治具１４０から冷却後のチューブを適切に離型することが困難となる場合がある。フッ素樹脂コーティングの厚みが５０μｍを上回ると、フッ素樹脂コーティング層を介した冷却治具１４０からチューブへの熱伝導が不充分となり、効率良く冷却されない場合がある。
【００５６】
上記冷却治具１４０上でのフッ素樹脂のコーティング層の形成は、例えば、以下のようにして行なわれる：まず、冷却治具１４０の外表面を、溶剤洗浄および／または空焼きによって脱脂した後、コーティングの接着性を向上させるためにブラストによる下地処理が行われ得る。次いで、例えば、エアスプレーまたは粉体スプレーのような手段を用いてフッ素樹脂をコーティングし、充分に乾燥させた後に焼結炉にて所定時間をかけて焼結することにより、当該コーティング層が冷却治具１４０上に配置される。
【００５７】
図５は、本発明の拡径チューブ製造装置の他の例を模式的に説明するための当該装置の一部を切り欠いた図である。
【００５８】
図５に示すように拡径チューブ製造装置２００は、図１に示す冷却治具１４０の代わりに別の冷却治具２４０が用いられ、冷却治具２４０と作業台１０２との間には、冷却ユニット２８０が配置されている。拡径チューブ製造装置２００において、作業台１０２、ハウジング１１０、加熱治具１２０、安全カバー１５０等の構成は図１に示すものと同様である。
【００５９】
図６は、図５に示す拡径チューブ製造装置２００を構成する冷却治具２４０の一例を説明するための図であって、冷却ユニット２８０上に配置された当該冷却治具２４０の模式断面図である。
【００６０】
冷却ユニット２８０は、内部にペルチェ素子のような、常温よりも低い温度に調節可能な冷却デバイス２４６を備える。例えば、冷却ユニット２８０は、市販品であってもよい。市販品の冷却ユニットを使用することにより、拡径チューブ製造装置の製造において、専用の冷却手段の設計および製造が不要となり、製造に要するコストを低減することができる。
【００６１】
冷却治具２４０は、冷却突起部２４２と、冷却突起部２４２に対して冷却ユニットの側（図６における下方）に設けられた冷却胴部２４４と、冷却突起部２４２と冷却胴部２４４との間に設けられておりかつ冷却突起部２４２から冷却胴部２４４にかけて拡径する冷却ショルダー部２４８とを備える。
【００６２】
冷却突起部２４２は、図４に示す冷却突起部１４２と同様に、少なくともその上端部にて、加熱未拡径チューブの端部を収容し得る外径となるように設計されている。冷却突起部２４２はまた、例えば、略円柱または略楕円柱の形態を有し得る。冷却突起部２４２の長さ（すなわち、上端部から下端部までの長さ）もまた、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ〜１５ｍｍ、３ｍｍ〜１２ｍｍ、１２ｍｍ〜１３ｍｍ、２ｍｍ〜７ｍｍ、および３ｍｍ〜５ｍｍの範囲のうちのいずれかを有していてもよい。
【００６３】
あるいは、本発明において、図６に示す冷却治具２４０の冷却突起部２４２の長さは、図２に示す加熱治具１２０の加熱突起部１２２の長さを基準にして所定の割合を有するように設計されていてもよい。
【００６４】
１つの実施形態では、上記冷却突起部２４２の長さにおける所定の割合は、例えば、拡径を必要とするチューブ（例えば、未拡径チューブ）の内径、またはその内径と外径に応じて選択される。例えば、未拡径チューブが小口径のチューブである場合は、加熱治具で加熱した後の加熱未拡径チューブを冷却突起部２４２に挿入する際のチューブの座屈を防止するために、冷却突起部２４２の長さは、図２に示す加熱治具１２０の加熱突起部１２２の長さを基準にして、例えば、１０％〜６０％、好ましくは１５％〜５０％となるように設計されている。
【００６５】
他の実施形態では、上記冷却突起部２４２の長さは、加熱未拡径チューブを挿入して拡径を行う前に、当該チューブが冷却突起部２４２にて無用に冷却されることを防止するために可能な限り短い長さとなるように設計されている。この場合の冷却突起部２４２の長さは、図２に示す加熱治具１２０の加熱突起部１２２の長さを基準にして、例えば、１０％〜３０％、好ましくは１５％〜２５％である。
【００６６】
本発明においては、冷却胴部２４４の下端にはフランジ２５０が設けられていてもよい。これにより、固定板２６２によって当該フランジ２５０を係止し、固定板２６２の端部からビス２６４によって冷却治具２４０を冷却ユニット２８０に固定することができる。
【００６７】
冷却胴部２４４の外径は、好ましくは、拡径チューブとして所望される内径の大きさに略一致する長さとなるように設計されている。冷却胴部２４４の形態は、例えば、円柱または楕円柱のいずれであってもよい。冷却胴部２４４が円柱の形態を有する場合、その外径は、例えば、６．５ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは７ｍｍ〜２８ｍｍである。
【００６８】
冷却ショルダー部２４８は、上記冷却突起部２４２と冷却胴部２４４とを連結するものである。図６には、冷却突起部２４２および冷却胴部２４４と一体的に成形された例がしめされているが、予め分離した冷却突起部２４２、冷却胴部２４４、および冷却ショルダー部２４８が互いに組み合わせたものであってもよい。なお、冷却ショルダー部２４８の傾斜面を構成する角度（図４のθ１に相当する角度）は、図４に示す冷却ショルダー部１４８のものと同様である。
【００６９】
冷却突起部２４２、冷却ショルダー部２４８、および冷却胴部２４４は、例えば、熱伝導性に優れた材料から構成されており、具体的な例としては、金属（銅、アルミニウム、ステンレススチール、ハステロイ）、セラミックスなどが挙げられる。
【００７０】
さらに本発明においては、冷却ユニット２８０と冷却治具２４０の冷却胴部２４４との間に、熱伝導材２７０が配置されていることが好ましい。熱伝導材２７０は、アルミニウム板のような熱伝導性に優れた材料で構成されており、冷却ユニット２８０と冷却胴部２４４との間でそれぞれに対し、互いに密接に接触することにより、冷却ユニット２８０からの温度を冷却胴部２４４に効率良く伝達することができる。熱伝導材２７０の厚みは必ずしも限定されないが、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍである。
【００７１】
このように、図１および図５に示す本発明の拡径チューブ製造装置１００，２００は、それぞれ一つ作業台の上に、加熱治具および冷却治具が設けられている。このため、作業者は未拡径チューブを加熱治具で加熱した後、直ちに冷却治具に移動させることが可能となる。このような構成は、従来のヒートガンで加熱する場合と比較して、拡径チューブの製造に要する時間を短縮することが可能となる。さらに、本発明においては、チューブの拡径が冷却治具にて冷却する際に行われる。これにより、最終的な拡径チューブの内径の固定が冷却時に行われるため、チューブを構成するフッ素樹脂の熱収縮に伴う寸法変化の影響を考慮することなく、作業者は所望の内径を有する拡径チューブを容易に製造することができる。本発明の拡径チューブ製造装置はまた、従来のヒートガンを用いた拡径プロセスに要求されていた製造条件（例えば、加熱温度、加熱時間、加熱位置）と比較して、加熱温度および加熱位置をより均一に保つことがきるため、作業者は実質的に加熱時間のみに注意を払えばよいという作業環境の改善にも貢献する。
【００７２】
なお、図１および図５に示す本発明の拡径チューブ製造装置１００，２００では、作業台１０２上に、１つの加熱治具１２０および１つの冷却治具１４０または２４０が設けられた場合について説明したが、本発明の拡径チューブ製造装置は、必ずしもこのような構成のみに限定されない。例えば、１つの作業台上に、複数の加熱治具および冷却治具（例えば、１つの加熱治具と１つの冷却治具とがセットになって、複数セットの形式で）設けられていてもよく、１つの加熱治具の両側にそれぞれ１つの冷却治具（すなわち、２つの冷却治具）が設けられていてもよく、あるいは１つの冷却治具の両側にそれぞれ１つの加熱治具（すなわち、２つの加熱治具）が設けられていてもよい。
【００７３】
（拡径チューブの製造方法）
次に、本発明の拡径チューブの製造方法の一例として、例えば、図１に示す拡径チューブ製造装置１００を用いて当該チューブを製造する方法について説明する。
【００７４】
本発明の製造方法では、まず、フッ素樹脂で構成されるチューブの端部が、フッ素樹脂が軟化する温度にまで加熱した加熱治具の加熱突起部に挿入される。
【００７５】
例えば、図７の（ａ）および（ｂ）を用いて説明すると、作業者はフッ素樹脂製チューブ３００の一方の端部を手に持ち、この端部が加熱治具１２０における加熱突起部１２２に挿入され（図７の（ａ））、例えば、チューブ３００の端部が加熱ショルダー部１２８に当接するまで押し進められる（図７の（ｂ））。ここで、ヒーター１２６を通じてチューブ３００の端部内壁は、当該チューブ３００の端部が軟化するまで、例えば急速に加熱される。なお、図７の（ａ）および（ｂ）では、外部への熱の放出を防ぐために、加熱カバー１３０が加熱突起部１２２および加熱胴部１２４を覆うように配置されている。
【００７６】
チューブ３００の端部が軟化するまでの時間は、チューブ３００を構成するフッ素系樹脂の種類、チューブの内径および壁厚、加熱突起部の長さおよびその表面温度等によって変動するため、必ずしも限定されないが、例えば３秒間〜１０秒間である。
【００７７】
次いで、上記にて軟化したチューブ３００の端部が冷却治具１４０の冷却突起部１４２に挿入される。当該挿入は、素早く行うことが望ましい。加熱治具によって加熱されたチューブの端部が放冷によって再び硬くなることを回避するためである。
【００７８】
その後、軟化したチューブ３００の端部は、冷却治具１４０の冷却突起部１４２から、冷却ショルダー部１４８を通じて冷却胴部１４４まで押し進められる（図８の（ａ））。当該端部が冷却ショルダー部１４８を通過することにより、その内径が冷却ショルダー部１４８に設けられた傾斜に沿って拡張する。また、拡張したチューブ３００の端部は冷却胴部１４４を通じて冷却され、冷却胴部１４４の外径に沿って熱収縮する。なお、図８の（ａ）では、冷却治具１４０の冷却胴部１４４の内部に設けられた冷却デバイス１４６により、端部の冷却は急速に行われ得る。これにより、より短時間でチューブ３００の端部が冷却胴部１４４の外径の大きさにまで収縮することができる。チューブ３００の端部を冷却する時間は、チューブ３００を構成するフッ素系樹脂の種類、チューブの内径および壁厚、冷却胴部の表面温度等によって変動するため、必ずしも限定されないが、例えば５秒間〜１０秒間である。
【００７９】
最終的に、チューブ３００の端部は、上記冷却治具から取り外される（図８の（ｂ））。
【００８０】
このようにして、拡径チューブを製造することができる。
【００８１】
本発明の方法を用いて製造された拡径チューブは、例えば、半導体製造工場や電子部品製造工場における配管継手との接合部分に用いることができる。本発明の方法により製造された拡径チューブは、優れた寸法精度を有し、製造されるチューブ毎の品質をより均一に保つことが可能となる。また、製造にあたり作業者の操作もより単純化され得る。
【符号の説明】
【００８２】
１００，２００    拡径チューブ製造装置
１０２            作業台
１１０            ハウジング
１１４            脚部
１２０，１２０’  加熱治具
１２２            加熱突起部
１２４            加熱胴部
１２６            ヒーター
１２８            加熱ショルダー部
１３０            加熱カバー部
１４０，２４０    冷却治具
１４２，２４２    冷却突起部
１４４，２４４    冷却胴部
１４６，２４６    冷却デバイス
１４８，２４８    冷却ショルダー部
１５０            安全カバー
２８０            冷却ユニット
【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】
0006594188.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006594188.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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