(57)【要約】【課題】継手におけるナットのトルク管理が容易で、かつ、チューブ内を流れる液体の温度を変化させても、その温度差による液漏れが生じることがないチューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法を提供する。【解決手段】内面をフッ素樹脂表面処理剤によって表面処理を施した低温冷媒を流すフッ素樹脂製チューブ１の一端に金属製のパイプ２の一端を挿入して、接着剤で結合するとともに、金属製のパイプ２の他端を金属製の継手本体４に挿入し、金属製のパイプ２を金属製の継手本体４とテーパ嵌合する金属製のフェルール６，７を介して、金属製のナット５により締め付け固定することにより、フッ素樹脂製のパイプ１を継手本体４に接続するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温冷媒を流す樹脂製のチューブを金属製の継手本体に接続する継手構造において、前記チューブに金属製のパイプを結合するとともに、該パイプを金属製のナットによって前記継手本体に接続したことを特徴とするチューブの継手構造。
【請求項２】
前記パイプを前記継手本体に挿入するとともに、前記パイプの外周面と前記継手本体の内周面との間に、前記継手本体とテーパ嵌合する金属製のフェルールを介挿し、前記ナットを前記継手本体の外周に軸方向進退可能に螺合し、該ナットは前記フェルールを軸方向に押圧するようにされている請求項１に記載のチューブの継手構造。
【請求項３】
前記チューブの一端に前記パイプの一端を挿入するか、あるいは前記パイプの一端に前記チューブの一端を挿入して結合部とし、該結合部が接着剤によって結合されている請求項１または２に記載のチューブの継手構造。
【請求項４】
前記チューブは、フッ素樹脂製のチューブとされ、前記パイプと結合する前記チューブの結合面にフッ素樹脂表面処理剤による表面処理が施されている請求項３に記載のチューブの継手構造。
【請求項５】
前記チューブの結合面あるいは前記パイプの結合面のうちいずれか一方あるいはその双方に接着剤溜りが設けられている請求項３または４のいずれかに記載のチューブの継手構造。
【請求項６】
低温冷媒を流すフッ素樹脂製のチューブの一端に金属製のパイプの一端を挿入するか、あるいは、前記パイプの一端に前記チューブの一端を挿入して前記チューブと前記パイプを結合し、該パイプを金属製のナットによって金属製の継手本体に接続するようにしたチューブと継手の接続方法であって、前記パイプと結合する前記チューブの結合面はフッ素樹脂表面処理剤によって表面処理が行われ、次いで、前記チューブと前記パイプを接着剤によって結合することを特徴とするチューブと継手の接続方法。
【請求項７】
前記チューブの結合面あるいは前記パイプの結合面のうちいずれか一方あるいはその双方に接着剤溜りが設けられている請求項６に記載のチューブと継手の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被冷却物である、例えば、半導体素子の電気試験（機能試験）に用いられるウエハープローバのウエハーチャックを冷却するために冷却液循環装置からウエハーチャックに冷却液を供給するチューブに関し、特に、チューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣなど、ほとんどの半導体素子はシリコンウエハー上に作られている。１つの機能を持った半導体素子は、シリコンウエハーから切り出される前に、最終的な電気試験（機能試験）が行われ、その特性が計られ、良否の判定が行われる。試験ではウエハープローバ（ウエハーの移動と加熱または冷却の温度調節を行う装置）と呼ばれる装置が使われている。ウエハープローバ内部には平面内に精密に移動可能なテーブル（Ｘ−Ｙテーブルと呼ばれる）があり、テストするウエハーを乗せるウエハーチャックは、このテーブルに取り付けられている。低温における半導体素子の特性測定では、ウエハーチャックを低温に冷やす。ウエハープローバ内部のウエハーチャックには、低温（一５５℃程度）に冷却可能なウエハーチャックの冷却液を供給するチューブが接続されている。このチューブの材質はウエハーチャック平面内に間欠的な高速可動する為、金属製のチューブは使用できずテフロン（登録商標）として知られるフッ素樹脂ものが使用されている。
【０００３】
図３に、フッ素樹脂製のチューブを継手本体に接続する従来の継手構造を示す。継手構造は、ウエハーチャックの冷却液を供給するフッ素樹脂製のチューブ１とチューブ１が接続される継手とからなる。継手は、チューブ１が挿入される継手本体４と、継手本体４の外周部に進退可能に螺合するナット５と、継手本体４とナット５の間に設けられたフロントフェルール６及びバックフェルール７とを備えている。継手本体４、ナット５、フロントフェルール６、バックフェルール７は、いずれも金属製（例えば、ＳＵＳ３１６等）とされている。
【０００４】
チューブ１は、蛇腹部１ａと、蛇腹部１ａと一体成形された筒状部１ｂを備えている。筒状部１ｂの内径部には、金属製（例えば、ＳＵＳ３１６等）の筒状のインサート２’が挿入される。インサート２’の一端には、筒状部１ｂの内径部にインサート２’を挿入したとき、筒状部１ｂの外周部と面一になるような外径を有するフランジ部２ａ’が形成されている。
【０００５】
継手本体４は、チューブ１の筒状部１ｂが接続される継手端部４ａと継手取付部４ｂとからなる。継手本体４に形成された孔４ｃは、チューブ１の筒状部１ｂが挿入され嵌合する大径部と、この大径部と段部４ｄを形成する小径部とを有している。この段部４ｄには、チューブ１の筒状部１ｂを孔４ｃの大径部に挿入したとき、インサート２’のフランジ部２ａ’が、当接するようになっている。孔４ｃの大径部の一方側には、チューブ１の挿入側に向かって拡開するテーパ部４ｅが形成されている。継手本体４の継手端部４ａの外周部には、ネジ部４ｆが形成され、このネジ部４ｆにナット５が進退可能に螺合している。
【０００６】
継手本体４の継手端部４ａの外周に螺合するナット５の孔５ａは、継手端部４ａに形成されたネジ部４ｆに螺合するネジ部５ｃが形成された大径部と、チューブ１の筒状部１ｂが貫通できる内径とされた小径部とを有している。この大径部と小径部によって段部が形成され、この段部は、小径部から大径部に向かって拡開するテーパ部５ｂとして構成されている。
【０００７】
フロントフェルール６及びバックフェルール７は、チューブ１の筒状部１ｂが挿入できる筒状に形成されている。フロントフェルール６の外周部には、継手本体４に形成したテーパ部４ｅと当接するテーパ部６ａが形成され、フロントフェルール６の内径部の一方側には、バックフェルール７が当接するテーパ部６ｂが形成されている。バックフェルール７の外周部には、フロントフェルール６のテーパ部６ｂに当接するテーパ部７ａが形成され、バックフェルール７のバック端側は、ナット５のテーパ部５ｂと当接するテーパ部７ｂとして形成されている。
【０００８】
このように構成された継手構造は、インサート２’が挿入されたチューブ１を継手本体４の大径部に、インサート２’のフランジ部２ａ’が継手本体４の段部４ｄに当接するまで挿入する。ナット５を回動して継手本体４側に締め込むと、ナット５のテーパ部５ｂがバックフェルール７のテーパ部７ｂを押圧する。この押圧に伴って、フロントフェルール６及びバックフェルール７が継手本体４側に締め付けられる。この締め付けによって、フロントフェルール６のテーパ部６ａと継手本体４のテーパ部４ｅがテーパ嵌合するとともに、バックフェルール７のテーパ部７ａとフロントフェルール６のテーパ部６ｂがテーパ嵌合し、さらに、フロントフェルール６及びバックフェルール７が、チューブ１の筒状部１ｂの外周部に噛み込み、これによって、チューブ１が継手本体４に接続されることになる。チューブ１を流れる冷却液の漏れは、継手本体４とフロントフェルール６とのテーパ嵌合、フロントフェルール６及びバックフェルール７のチューブ１の筒状部１ｂへの噛み込みによってシールされている。インサート２’は、フロントフェルール６及びバックフェルール７が筒状部１ｂへ噛み込む際の補強のために筒状部１ｂの内径部に挿入されている。
継手本体構造に関連する先行技術文献としては、後述する文献１がある。管の接続構造に関連する先行技術文献としては、後述する特許文献２がある
【０００９】
【文献１】
日本規格協会編「ＪＩＳハンドブック  配管」（（財）日本規格協会、１９９４年４月２０日第１版第１刷発行、第７６７頁、Ｂ２３５１−１９９０「くい込み式管継手」）
【特許文献２】
特開平７−７１６６０号公報（段落００１０〜００１３、図１等参照。）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の継手構造は、樹脂製のチューブ１を直接、金属製の継手本体４に接続する構成であるが、樹脂製のチューブ１が、金属製のパイプに較べ、軟らかいことや製作精度が悪いこと等があり、ナット５の締め込み量の調節が容易でなく、ナット５を締め込む際、トルク管理が非常に困難で液漏れが発生するという問題があった。また、冷却液の温度を変化させる際、チューブ１、インサート２’、フロントフェルール６，バックフェルール７に温度差が生じ、伸縮膨張することによって、各構成部品間にすきまが生じたり、ナット５が緩み、液漏れが生じるという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、継手におけるナットのトルク管理が容易で、かつ、チューブ内を流れる液体の温度を変化させても、その温度差による液漏れが生じることがないチューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、低温冷媒を流す樹脂製のチューブを金属製の継手本体に接続するチューブの継手構造において、前記チューブに金属製のパイプを結合するとともに、該パイプを金属製のナットによって前記継手本体に接続したものである。
【００１３】
請求項１の発明によれば、低温冷媒を流す樹脂製のチューブに結合した金属製のパイプを金属製の継手本体に金属製のナットで締め付けて接続したため、チューブは継手本体に間接的に接続され、しかも、継手の接続が、金属製の構成部材ですべてなされるので、従来の継手構造におけるナットのトルク管理及び液漏れの問題が生じない。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記パイプを前記継手本体に挿入するとともに、前記パイプの外周面と前記継手本体の内周面との間に、前記継手本体とテーパ嵌合する金属製のフェルールを介挿し、前記ナットを前記継手本体の外周に軸方向進退可能に螺合し、該ナットによって前記フェルールを軸方向に押圧するようにしたものである。なお、フェルールの個数は１つに限らず複数個設けてもよい。
【００１５】
請求項２の発明によれば、さらに、樹脂製のチューブに結合した金属製のパイプを、金属製の継手本体とテーパ嵌合する金属製のフェルールを介して金属製の継手本体に金属製のナットによって接続するようにしたので、ナットを締め付けた際、金属製のフェルールがテーパ嵌合によって金属製のパイプに噛み込むため、金属製のパイプと金属製の継手本体は強固に接続される。これによって、樹脂製のチューブは金属製の継手本体に間接的に確実に接続されることになる。また、継手の接続が、金属製の構成部材ですべてなされるので、ナットのトルク管理が容易となる。また、液の漏れは、金属製の継手本体４のテーパ部と金属製のフェルールのテーパ部とのテーパ嵌合及び金属製のフェルールが金属製のパイプに噛み込むことによって確実にシールされる。さらに、液の温度を変化させても、継手の接続が、金属製の構成部材ですべてなされているため、パイプ、継手本体、ナット、フェルールに温度差が生じることがないので、これら構成部材間にすきまが生じたり、ナットが緩み、液漏れが生じることがない。
【００１６】
請求項３の発明は、請求項１乃至２の発明において、前記チューブの一端に前記パイプの一端を挿入するか、あるいは前記パイプの一端に前記チューブの一端を挿入して結合部とし、該結合部が接着剤によって結合されているものであり、請求項３の発明によれば、さらに、樹脂製のチューブと金属製のチューブを容易に結合することができる。
【００１７】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明において、前記チューブが、フッ素樹脂製のチューブとされ、前記パイプと接合する前記チューブの接合面にフッ素樹脂表面処理剤が施されているものである。
【００１８】
請求項４の発明によれば、さらに、チューブをフッ素樹脂製としたので、低温（一５５℃程度）に冷却するウエハーチャック等の冷却装置におけるチューブの継手構造に好適に適用できる。また、金属製のパイプと結合するチューブの結合面をフッ素樹脂表面処理剤で表面処理してあるので、金属製のパイプとフッ素樹脂製のチューブを、普通の接着剤、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤で容易かつ確実に結合することができる。
【００１９】
請求項５の発明は、前記チューブの結合面あるいは前記パイプの結合面のうちいずれか一方あるいはその双方に接着剤溜りが設けられているものであり、請求項５の発明によれば、さらに、十分な接着強度が得られるとともに、接着剤が接着面からはみ出すことがなく、接着剤をふき取る必要がない。
【００２０】
請求項６の発明は、低温冷媒を流すフッ素樹脂製のチューブの一端に金属製のパイプの一端を挿入するか、あるいは、前記パイプの一端に前記チューブの一端を挿入して前記チューブと前記パイプを結合し、該パイプを金属製のナットによって金属製の継手本体に接続するようにしたチューブと継手の接続方法であって、前記パイプと結合する前記チューブの結合面はフッ素樹脂表面処理剤によって表面処理が行われ、次いで、前記チューブと前記パイプを接着剤によって結合するようにしたものである。
【００２１】
請求項６の発明によれば、低温冷媒を流す樹脂製のチューブに結合した金属製のパイプを金属製の継手本体に金属製のナットで締め付けて接続したため、チューブは継手本体に間接的に接続され、しかも、継手の接続が、金属製の構成部材ですべてなされるので、従来の継手構造におけるナットのトルク管理及び液漏れの問題が生じない。また、チューブをフッ素樹脂製としたので、低温（一５５℃程度）に冷却するウエハーチャック等の冷却装置におけるチューブの継手構造に好適に適用できる。また、金属製のパイプと結合するチューブの結合面を、フッ素樹脂表面処理剤で表面処理してあるので、金属製のパイプとフッ素樹脂製のチューブを、普通の接着剤、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤で容易かつ確実に結合することができる。
【００２２】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記チューブの結合面あるいは前記パイプの結合面のうちいずれか一方あるいはその双方に接着剤溜りが設けられているものであり、請求項７の発明によれば、さらに、十分な接着強度が得られるとともに、接着剤が接着面からはみ出すことがなく、接着剤をふき取る必要がないものである。
【００２３】
【発明の効果】
この発明のチューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法によれば、樹脂製のチューブを継手本体に直接接続することなく、樹脂製のチューブに結合したパイプを継手本体に接続するようにしたので、継手構造を構成する構成部材をすべて金属製とすることができ、パイプを継手本体に締め付けるナットのトルク管理が容易となり、また、チューブを流れる液の温度を変化させても、継手構造を構成する構成部材に温度差が生じることがないので、これら構成部材間にすきまが生じたり、ナットが緩み、液漏れが生じることがない。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１乃至２を参照して、本発明によるチューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法の一実施の形態について説明する。チューブの継手構造は、ウエハーチャックの冷却液を供給するフッ素樹脂製のチューブ１と、チューブ１に結合されたパイプ２と、パイプ２が接続される継手とからなる。継手は、パイプ１が挿入される継手本体４と、継手本体４の外周部に進退可能に螺合するナット５と、継手本体４にテーパ嵌合するフロントフェルール６と、フロントフェルール６とテーパ嵌合するとともにナット５の端部側に当接するバックフェルール７とを備えている。パイプ２、継手本体４、ナット５、フロントフェルール６、バックフェルール７は、いずれも金属製（例えば、ＳＵＳ３１６等）とされている。なお、継手自体の構成は、チューブ１が継手本体４に接続されることに換えてパイプ２が継手本体４に接続されることを除けば、前述した従来の継手と基本的に同一構造である。
【００２５】
フッ素樹脂製のチューブ１は、蛇腹部１ａと、蛇腹部１ａと一体成形された筒状部１ｂを備えている。筒状部１ｂに金属製のパイプ２の一方側を挿入することによってチューブ１とパイプ２の結合部３が構成される。結合部３は接着剤によって接着される。筒状部１ｂに挿入されるパイプ２の部分は、筒状部１ｂの外周とパイプ２の外周が面一となるように薄肉部とされている。結合部３の長さは、筒状部１ｂとパイプ２が確実に結合し、チューブ１の蛇腹部１ｂがウエハーチャック平面内に間欠的な高速可動しても耐えられるような長さとされている。
【００２６】
フッ素樹脂製の筒状部１ｂの内周面は、接着前に予めフッ素樹脂表面処理剤によって表面処理が施されている。フッ素樹脂表面処理剤としては、例えば、テトラッチ（潤工社の商品名、化学名：ナトリウムナフタレン錯体のグリコール系溶剤溶液）が用いられる。接着剤は、筒状部１ｂの内周面がフッ素樹脂表面処理剤で表面処理されているため、例えば、エポキシ樹脂等の通常の接着剤が使用できる。なお、筒状部１ｂをパイプの一端に挿入する構成としてもよい。この場合、筒状部１ｂの外周面がフッ素樹脂表面処理剤によって表面処理される。
【００２７】
図２に示すように、チューブ１の筒状部１ｂとパイプ２との結合部３には、その一部に、接着剤が接着面からはみ出すことを防止するため、接着剤溜り３ａが設けられている。この実施の形態では、接着剤溜り３ａは、パイプ２の外周に設けた凹部として形成されている。この凹部は筒状部１ｂに設けるようにしてもよいし、その双方に設けるようにしてもよい。
【００２８】
継手本体４は、チューブ１の筒状部１ｂが接続される継手端部４ａと継手取付部４ｂとからなる。継手本体４に形成された孔４ｃは、パイプ２の他方側が挿入される大径部と、この大径部と段部４ｄを形成する小径部とを有している。この段部４ｄに、パイプ２の他方側の端部が当接するようになっている。孔４ｃの大径部（すなわち、継手本体４の内周面）の一方側には、チューブ１の挿入側に向かって拡開するテーパ部４ｅが形成されている。継手本体４の継手端部４ａの外周部には、ネジ部４ｆが形成され、このネジ部４ｆにナット５が進退可能に螺合している。
【００２９】
ナット５の孔５ａは、継手端部４ａに形成されたネジ部４ｆに螺合するネジ部５ｃが形成された大径部と、パイプ２の挿入側に形成され、パイプ２が貫通できる内径とされた小径部とを有している。この大径部と小径部によって段部が形成され、この段部は、小径部から大径部に向かって拡開するテーパ部５ｂとして構成されている。
【００３０】
フロントフェルール６及びバックフェルール７は、パイプ２が挿入できるように筒状に形成されている。フロントフェルール６の外周部には、継手本体４に形成したテーパ部４ｅと当接するテーパ部６ａが形成され、フロントフェルール６の内径部の一方側には、パイプ２の挿入側に向かって拡開し、バックフェルール７が当接するテーパ部６ｂが形成されている。バックフェルール７の外周部には、フロントフェルール６のテーパ部６ｂに当接するテーパ部７ａが形成されている。バックフェルール７の端面は、ナット５のテーパ部５ｂと当接するテーパ部７ｂとして形成されている。なお、フェルールを２個設けるものを示したが、これに限らない。１個のフェルールであってもよいし、さらに追加してもよい。
【００３１】
このように構成された継手構造において、チューブ１と継手本体の接続は、次のように行われる。フッ素樹脂製チューブ１の筒状部１ｂの内周面をフッ素樹脂表面処理剤によって表面処理した後、接着剤を塗布し、パイプ２の一端を挿入し、接着剤によって接着する。このパイプ２の他端を、継手本体４の大径部に、継手本体４の段部４ｄに当接するまで挿入し、ナット５を回動して継手本体４側に締め込むと、ナット５のテーパ部５ｂがバックフェルール７のテーパ部７ｂを押圧する。この押圧に伴って、バックフェルール７及びフロントフェルール６が、継手本体４側に順次締め付けられる。この締め付けによって、バックフェルール７のテーパ部７ａとフロントフェルール６のテーパ部６ｂがテーパ嵌合するとともに、フロントフェルール６のテーパ部６ａと継手本体４のテーパ部４ｅがテーパ嵌合し、さらに、フロントフェルール６及びバックフェルール７が、パイプ１の外周面に噛み込み、これによって、パイプ１が継手本体４に接続されることになる。チューブ１を流れる冷却液の漏れは、継手本体４とフロントフェルール６とのテーパ嵌合、フロントフェルール６及びバックフェルール７のパイプへの噛み込みによってシールされている。
【００３２】
この実施の形態のチューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法によれば、フッ素樹脂製のチューブ１に結合した金属製のパイプ２を、金属製の継手本体４のテーパ部４ｅとテーパ嵌合するテーパ部６ａを有する金属製のフェルール６及びフェルール６のテーパ部６ｂとテーパ嵌合するテーパ部７ａを有するフェルール７介して、金属製の継手本体４に金属製のナット５によって接続するようにしたので、ナットを締め付けた際、金属製のフロントフェルール６及びバックフェルール７がテーパ嵌合によって金属製のパイプ２に噛み込むため、金属製のパイプ２と金属製の継手本体４は強固に接続される。これによって、フッ素樹脂製のチューブ１が、金属製のパイプ２を介して金属製の継手本体４に間接的に確実に接続されることになる。
【００３３】
また、継手の接続が、金属製の構成部材ですべてなされるので、チューブ１を継手本体４に接続する従来のものに較べ、ナット５のトルク管理が容易となる。また、液の漏れは、金属製の継手本体４のテーパ部４ｅと金属製のフロントフェルール６のテーパ部６ａとのテーパ嵌合及び金属製のフロントフェルール６及びバックフェルール７が金属製のパイプ２に噛み込むことによって確実にシールされる。さらに、液の温度を変化させても、継手の接続が、金属製の構成部材ですべてなされているため、パイプ２、継手本体４、ナット５、フロントフェルール６、バックフェルール７に温度差が生じることがないので、これら構成部材間にすきまが生じたり、ナット５が緩み、液漏れが生じることがない。
【００３４】
なお、この実施の形態では、ウエハーチャックの冷却装置におけるチューブの継手構造及びチューブと継手の接続方法を示したが、この発明は、これに限られるものではない。ウエハーチャック以外の冷却装置にも、また、フッ素樹脂製以外の樹脂製チューブにも好適に適用することができる。また、継手もナットを使用するものであれば、くい込み式管継手以外の継手であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の継手構造の断面図。
【図２】本発明のチューブとパイプとの結合部（図１のＡ部）の部分拡大図。
【図３】従来の継手
構造の断面図。
【符号の説明】
１・・チューブ    １ａ・・蛇腹部    １ｂ・・筒状部    ２・・パイプ    ３・・チューブとパイプの結合部    ３ａ・・接着剤溜り    ４・・継手本体４ａ・・継手端部    ４ｂ・・継手取付端部    ４ｃ・・孔    ４ｄ・・段部    ４ｅ・・テーパ部    ４ｆ・・ネジ部    ５・・ナット    ５ａ・・孔    ５ｂ・・テーパ部    ５ｃ・・ネジ部    ６・・フロントフェルール    ６ａ・・テーパ部    ６ｂ・・テーパ部    ７・・・・バックフェルール      ７ａ・・テーパ部    ７ｂ・・テーパ部
【図１】
2004293560.tif 000003
【図２】
2004293560.tif 000004
【図３】
2004293560.tif 000005