(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部側端部（１３０）を有するプラスチック管（１００）と、
コレット外縁（１２７）と前記コレット外縁（１２７）を貫いて形成される軸方向孔（１２１）とを有し、かつ、前記軸方向孔（１２１）が段部（１２４）を有し、前記プラスチック管（１００）を覆って配置されるコレット（１１５）と、
フェルール管端（１１２）と、第１の円筒部（１１６）と、前記フェルール管端（１１２）を貫いて形成されるフェルール中心孔（１１１）とを有し、かつ、前記基部側端部（１３０）が前記フェルール管端（１１２）と前記第１の円筒部（１１６）を貫いて形成されるフェルール（１１０）と、
コネクタ本体基部側端部（１３８）と該コネクタ本体基部側端部（１３８）を貫いて形成されるコネクタ本体円筒部（１３３）とを有し、かつ、前記コネクタ本体円筒部（１３３）が前記フェルール（１１０）を覆って配置されるよう前記フェルール中心孔（１１１）が前記コネクタ本体円筒部（１３３）と同心に配置され、また前記フェルール管端（１１２）が前記コネクタ本体基部側端部（１３８）を越えて突出しているコネクタ本体（１２０）と、からなり、
ここで、前記コネクタ本体円筒部（１３３）が前記軸方向孔（１２１）と同心に配置され、前記コネクタ本体基部側端部（１３８）が前記コレット外縁（１２７）に対面して配置され、かつ、前記コネクタ本体基部側端部（１３８）が、前記プラスチック管（１００）を前記フェルール管端（１１２）に保持するよう前記コレット外縁（１２７）に恒久的に接合され、及びネック部が前記段部（１２４）と前記第１の円筒部（１１６）との間に形成され、前記ネック部と前記基部側端部（１３０）との間にある前記プラスチック管（１００）が前記フェルール（１１０）と前記コレット（１１５）との間に形成される空間内で収縮される、ことを特徴とするコネクタ組立て体。
【請求項２】
前記フェルール（１１０）が、前記フェルール管端（１１２）から前記第１の円筒部（１１６）へ内方向に向って延びるテーパ部（１１４）を有し、前記プラスチック管（１００）が前記テーパ部（１１４）と前記第１の円筒部（１１６）とを覆って延びることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ組立て体。
【請求項３】
前記フェルール（１１０）が、前記第１の円筒部（１１６）に段部で接続している前記第１の円筒部（１１６）よりも小径の第２の円筒部（１１７）を有することを特徴とする請求項２に記載のコネクタ組立て体。
【請求項４】
前記軸方向孔（１２１）が、前記第２の円筒部（１１７）の周囲で前記プラスチック管（１００）を収縮するよう前記プラスチック管（１００）に圧縮作用を伴って係合される段部（１２４）を有することを特徴とする請求項３に記載のコネクタ組立て体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にプラスチック管のための継手を形成する分野に関する。特に、本発明はプラスチック管、とりわけ高性能ポリマーから作製されるプラスチック管と接合される恒久的、耐リーク性継手を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラスチック管の発明以来、従来、黄銅管、銅管および鋼管の適用領域であった住宅、商業、工業用途にプラスチック管がますます使用されている。このプラスチック管は取って代わられた金属材料を上回る多くの利点を提供する。プラスチック管は金属管と比べて据付けでは素早く、簡単に取り付けることができる、極度の柔軟性がある。用途の求める実情に応じて、多様な利用可能なポリマーはその用途独特の条件に合わせるために使用者が化学的に不活性で、耐性のある管を選択することが可能である。結局、典型的な金属管の据付けで求められる熟練は必要としないので、殆ど誰もがプラスチック管を取り付けることができる。
【０００３】
プラスチック管との接合を形成するため多様な方法が開発されている。大部分の方法は一時的結合をもたらす機械的連結手段を伴う。典型的な機械的連結手段は、連結手段を用いたとき、専ら一時的な機械的密封のために機能するので、リークが生じる可能性がある。これらの機械的連結手段の具体例はクリンプ加工で取り付けるフェルール、ジョン・ゲスト・インターナショナル社（John Guest International Ltd）によって製造されるような押し込み器具およびジャコ・マニュファクチュアリング社（ＪＡＣＯ Manufacturing Co.）によって製造されるようなねじ式圧縮器具の使用を含む。
【０００４】
使用者が要求する用途と直面するとき、使用者は、典型的にはその用途にあった特徴を最もよく与えるポリマーに基づいて適当な管を選択する。多くの使用者は、そうした用途の要求が化学的相容性または最高温度点への関心を払う必要があるとき、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＥ）、テフロン（登録商標）および橋かけ結合ポリエチレン（ＰＥＸ）のような機能性プラスチック・ポリマーを選択する。残念ながら、望ましい機能性プラスチックを使用する際の原因を作る、特性の多くは使用者が管継手を作製することを試みるとき、困難をもたらす原因となる。後に、これらの機能性プラスチックと接合する恒久的、耐リーク性継手を作製する使用者の能力はナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレンのような、より標準的ポリマーと関係する問題を乗り越える。
【０００５】
恒久的、耐リーク性継手と関係する問題の一例はＰＥＸ管で説明される。ＰＥＸを製造する幾つかの方法がある。重要な結果はポリエチレンの分子鎖が橋かけ結合であることであり、広範な温度範囲にわたり強度と耐久性とを示すポリマーが生じる。この強度と耐久性とは、残念ながらＰＥＸが他のポリマーには普通である、化学的接着接合特性を示すのを妨げる。この制限のためにＰＥＸ管と接合する継手を作製する、多様な機械的手段が開発されている。これらの手段は、典型的にはクリンプ加工手段と金属管挿入具とを備える。
【０００６】
この機械的手段の具体例はヴァンガード・クリンプサート（Vanguard CRIMPSERT：登録商標）金属挿入体を備える。このクリンプサート挿入具は銅または黄銅で作られた挿入体と、クリンプ・リングとを使用する。クリンプ加工工具を用いて使用者は継手を機械的に密封することができる。
【０００７】
このような機械的密封手段の別の具体例はワーボ・プロペックス（Wirsbo ProPEX：登録商標）取り付け具システムを備える。このプロペックス・システムはペックス管の形を備える復元力特性を使用する。エキスパンダ工具がペックス管の一端を拡張するために使用される。この拡張した管内に挿入体を挿入し、その後エキスパンダ工具を取り外す。拡張した管は当初の形に戻り、これにより、所定に位置に挿入体を圧縮し、保持することができる。
【０００８】
住宅、商業用据付けの場合、機械的密封手段がプスチック管に継手を形成するのに適することもあるが、これらの機械的密封手段は大量の商業、製造用据付けで使用するには有用性が殆どない。必要なものはプラスチック管継手の素早い取り付けが可能で、繰り返し使用でき、しかも恒久的な接合が可能である継手である。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の継手形成技術は管のポリマー成分にかかわらず大量の据付けでプラスチック管を密封する条件を満たす。本発明は、好ましくはプラスチック管と多様な器具要素との間に恒久的接合を形成するために局部的に発生させる超音波エネルギを使用する。
【００１０】
好ましい実施例はプラスチック管と管のない組立て体とを接合し、密封するときに使用される付属要素を備える。本発明は、好ましくは回転溶接またはせん断溶接のどちらかの超音波溶接を使用するが、最も好ましくはせん断溶接である。現在、好ましい実施例の要素は熱可塑性樹脂を射出成形して製作される。満足できる結果は、コレット本体とコネクタ本体とに対してＡＢＳを用いて、フェルールに対してＰＰＯ（ポリフェニレン  オキシド）を用いて達成されている。このような装置は高い等級と反復性とを同時に維持しながら、本発明の大量の使用を可能にする。本実施例を実施できる、組立て体の具体例は水ろ過器具、装置および配管の連結装置を含む。
【００１１】
本発明は末端側端部、基部側端部および中空管腔を有する、１本のプラスチック管にプラスチック管継手を作製するコネクタ組立て体である。このコネクタ組立て体は中空管腔内に配置される朝顔形のフェルールによって基部側端部に近い管にフレア部を形成し、管のフレア部と基部側端部との間にフェルールとコレットとの間に形成される空間を形成し、管の一部を空間内において収縮し、フェルールとフェルールのフレア部に近いコレットとの間にネック部を形成し、ここで、ネック部は空間内に収縮した管を実質的に恒久的に拘束し、コレットをコネクタ本体に実質的に恒久的に接合することを含む。本発明はさらに一対のプラスチック管にプラスチック管継手を同時に形成するコネクタ組立て体であり、一対のプラスチック管にプラスチック管継手を同時に形成する方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のコネクタ組立て体は図において符号１０で示される。このコネクタ組立て体はプラスチック管１００を他の装置と恒久的に接合するために使用される。コネクタ組立て体１００の第１の実施例は、図１に示されるように、フェルール１１０と、コレット１１５と、コネクタ本体１２０とで構成される。
【００１３】
プスチック管１００は基部側端部１３０と、末端側端部１４５とによって形が定まる。プラスチック管１００は管壁１５０と、中空管腔１６０とを備える。プスチック管１００は、好ましくは曲げやすい、弾性プラスチック材料から製作される。
【００１４】
フェルール１１０は、好ましくは上述したプラスチック材料で製作される。図２ないし図２Ｃを参照すると、フェルール１１０は縦軸と同心に形成される中心孔１１１を有する。このフェルール１１０は管端１１２と、反対側のコネクタ端１１３とを備える。フェルール１１０の外側端部は管端１１２から第１の円筒部１１６にかけて延びるフレア部１１４を有する。第１の円筒部１１６は第２の円筒部１１７に段を形成して結ばれる。第２の円筒部１１７は両方の円筒部１１６、１１７よりも十分に大きい直径を有するフランジ１１８と結ばれる。フランジ１１８からフェルール１１０のコネクタ端１１３まで極僅かに傾けたテーパ部１１９が延びる。
【００１５】
図１に示されるように、密封要素１４０がフランジ１１８と接してテーパ部１１９に配置される。この密封要素１４０は弾性体のＯ−リングである。
【００１６】
図１、図３および図４を参照すると、好ましくはコレット１１５が上述したようにプラスチック材料で形成され、これはリング形である。より好ましくは、コレット１１５は内部を貫いて形成される軸方向孔１２１を有する。この軸方向孔１２１は朝顔形の入口１２２を有する。朝顔形入口１２２は短い第１の円筒部１２３と結ばれる。この第１の円筒部１２３は浅い段部１２４で尽きる。この段部１２４はまた円筒状で、第１の円筒部１２３よりも僅かに大きい直径を有する第２の円筒部１２５と結ばれる。
【００１７】
コレット外縁１２７は全体的に平面であるが、横断面で見て高い先端を有する三角形である、平面上に形成される円形のエネルギ導子１２６を有する。
【００１８】
図１はコネクタ本体１２０を表わす。このコネクタ本体１２０は、好ましくは上述したように、プラスチック材料から製作され、たとえばフィルタ組立て体のマニホールドのような管１００との接合が望まれる装置と一体に形成してもよい。なお、このコネクタ本体１２０はそれと接合される装置、そうでなければそれと接続される装置に動作可能に連結してもよい。
【００１９】
コネクタ本体１２０は縦方向中心孔１３０を有する。この中心孔１３０はコネクタ本体１２０の末端側端部１２９と結ばれる円筒部１３１を有する。この円筒部１３１は円筒部１３３と結ばれる段部１３２で尽きる。円筒部１３３は円筒部１３１よりも大きい直径を有する。円筒部１３３は円筒部１３５と結ばれる段部１３４で尽きる。この円筒部１３５はコネクタ本体１２０の基部側端部１３８に至る間がフレア部１３６で外に朝顔形に広がる。基部側端部１３８は全体的に平面であり、接合を良好に保つためにきめを出した表面を有する。
【００２０】
組立てでは、所定の場所に密封要素１４０を装着したフェルール１１０をコネクタ本体１２０の中心孔１３０に挿入する。密封要素１４０は、好ましくはフェルールの外縁と中心孔１３０の円筒部１３５との間に半径方向に圧縮される。フランジ１１８は必ずしも密封要素１４０をフランジ１１８とコネクタ本体１２０の円筒部１３５との間に密封状態に圧縮しなくてもよい。
【００２１】
管１００の基部側端部１３０ａをテーパ部１１４を超えて奥まで押し込む。このとき、テーパ部１１４は半径方向外側に管１００を拡張する。図１に示されるように、管１００の基部側端部１３０ａをフランジ１１８の側縁と接するまで、左方向に押し付ける。弾力のある管１００はテーパ部１１４を通過して第２の円筒部１１７と接した後、最初の形状に収縮する。
【００２２】
管１００を装着したフェルール１１０の中心孔１３０への層着に続いてプラスチック管１００およびコレット１１５の双方に左方向への押し付け力を加える。コレット１１５をピストンまたは類似する加圧装置を備える圧縮装置で左方向へ押し付ける。エネルギ導子１２６をコネクタ本体１２０のきめを出した基部側端部１３８と接するまで押し付ける。浅い段部１２４が管１００と圧縮作用を伴ってかみ合い、フェルール１１０の円筒部１１６と協働して幅の狭いネック部を形成し、これにより、円筒部１１７周りに収縮した管１００の一部を拘束することができる。
【００２３】
コレット１１５とコネクタ本体１２０との緊密な接触を維持しながら、使用者は超音波発生器（図示せず）を作動させる。超音波発生器の作動によりコレット１１５とコネクタ本体１２０との境界に加熱面１２７、１３８が生じる。加熱はコネクタ本体１２０のきめを出した基部側端部１３８に押し付けられたエネルギ導子１２６によって効率よく行われる。この加熱によりエネルギ導子１２６が柔らかくなって変形し、きめを出した基部側端部１３８と接合する。管１００に左方向の力を作用させた状態で加熱することで、管１００の基部側端部が柔らかくなり、円筒部１１７と、フェルール１１０のフランジ１１８と、コレット１１５の第２の円筒部１２５とによりフレア部１１４に隣接して形成される空間をさらに満たすことができる。超音波エネルギによる熱を与えることによりそれぞれの面１２７、１３８が溶融し、後に冷却したとき、コレット１１５をコネクタ本体１２０に実質的に恒久的に接合し、管１００をコレット１１５とフェルール１１０との間に実質的に恒久的に、しかも機械的に拘束することができる。管１００は相当な力を加えても引き抜くことができない。これは管１００とフェルール１１０、コレット１１５および／またはコネクタ本体１２０との間の化学的接合を伴わない、機械的管接合である。
【００２４】
図５および図６は２本の管１００をコネクタ本体１２０ａに同時に接合するのに有用な本発明の異なる実施例を表わす。コネクタ組立て体１０の実施例において、コレット１１５ａとコネクタ本体１２０ａとは一対の管１００のための２管受け入れ具として形成される。２個のフェルール１１０は上述したフェルール１１０に従って同一に形成される。コレット１１５ａおよびコネクタ本体１２０ａの多様な特徴は単一の管１００の実施例に関して上述したものと同じである。コネクタ本体１２０ａと結ぶ一対の管１００の接合作業はコネクタ本体１２０に単一の管１００を接合することに関して上述した作業と同じである。本実施例の利点は２本の管１１０が極接近して使用される場合に１本の接合手順を省くことである。
【００２５】
本発明の異なる実施例が図７ないし図１２に示される。図７ないし図１１のコネクタ組立て体１０は上記の符号と同じ符号を付した要素については同一の要素とみなすことができる。
【００２６】
したがって、図７、図１０および図１１に描かれたフェルール１１０は上述したフェルール１１０と実質的に同一である。
【００２７】
コレット１１５ｂは上述したコレット１１０およびコレット１１０ａと幾分相違する。コレット１１５ｂは全体的に平面の外縁１２７を有する。好ましくは、外縁１２７は比較的粗い表面を有する。この外縁１２７には円形の逃がし溝１２８が形成される。
【００２８】
コレット１１５ｂの軸方向孔１２１は凹部１４１を備える。コレット１１５ｂがフェルール１１０と組み合うとき、凹部１４１はフェルール１１０の円筒部１１６に隣接するフレア部１１４に全体的に向き合う。凹部１４１とフレア部１１４と円筒部１１６との間の空間はプラスチック管１００がそこを通り抜けるときに全体的に拡張し、後に収縮する経路を形成する。
【００２９】
コレット１１５ｂはコレット１１５ｂの外縁の一部を形成する一対の六角形外縁１４２を有する。各々六角形外縁１４２はコレット１１５ｂに形成されるそれぞれの孔１２１と同心である。
【００３０】
図７に描かれたコネクタ本体１２０は孔１３０の端部を形成する六角形孔部１３６ａを備える。
【００３１】
組立てでは、コレット１１５ｂがコネクタ本体１２０と組み合うとき、コレット１１５ｂの六角形外縁１４２はコネクタ本体１２０の六角形孔部１３６ａ内にぴったり収まる。この方法では、コレット１１５ｂのコネクタ本体１２０との心出しを確実に保つことができる。
【００３２】
管接合は上述したように実施される。超音波エネルギを同時に適用しながら、力をコレット１１５ｂに加える。平面１２７、１３８の粗さは平面１２７、１３８の境界を溶融するのに力を貸す。コレット１１５ｂに働く力と共に、この溶融はコレット１１５ｂをコネクタ本体１２０により近づけ、コレット１１５ｂが約１．２７ｍｍ（０．０５０インチ）移動する。次いで、平面１２７、１３８の境界に発生する溶融材料が逃がし溝１２８に流れる。この後に続く冷却により逃がし溝１２８内で低温にさらされる溶融材料によってコレット１１５ｂとコネクタ本体１２０との境界面１２７、１３８を接合することができる。この方法では、プラスチック管１００はフェルール１１０とコレット１１５ｂとの間に機械的に拘束される。
【００３３】
当業者には、ここに説明されたものに加えて、他の実施例が本出願の範囲および広がりに含まれるように明示できることは明らかである。しがって、出願人はここに添付された請求の範囲だけによって限定されることを意図する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は本発明のコネクタ組立て体の断面図である。
【図２】図２はフェルールの斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａはフェルールの第１の端面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは図２ＡのＢ−Ｂ線に沿う、フェルールの断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃはフェルールの側面図である。
【図３】図３はコレットの第１の斜視図である。
【図４】図４はコレットの第２の斜視図である。
【図５】図５は本発明のコネクタ組立て体の第２の実施例の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは図５に示される実施例の端面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは図６ＢのＢ−Ｂ線に沿う、コネクタ組立て体の断面図である。
【図６】図６は２重コレットの斜視図である。
【図６Ａ】図６Ａは２重コレットの平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは図６ＡのＢ−Ｂ線に沿う、２重コレットの断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは２重コレットの側面図である。
【図７】図７は本発明のコネクタ組立て体の異なる実施例の断面図である。
【図８】図８は図７に示されるコネクタ組立て体と共に使用されるコレットの側面図である。
【図９】図９は図８に示されるコレットの断面図である。
【図１０】図１０はフェルールの斜視図である。
【図１１】図１１は図１０に示されるフェルールの断面図である。
【図１２】図１２はコネクタ組立て体の断面図である。
【図１】
0004624345.tif 000002
【図２】
0004624345.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
0004624345.tif 000008
【図５】
0004624345.tif 000009
【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
0004624345.tif 000017
【図９】
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【図１０】
0004624345.tif 000019
【図１１】
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【図１２】
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