(57)【要約】【課題】本発明の目的は、先端にフランジを備えたチューブを用いる配管において、管接続部のデッドボリュームを低減するチューブ継手及びそのチューブ継手を備えた自動分析装置を提供することにある。【解決手段】上記目的を達成するために、フランジを有するチューブと、前記フランジに接続される被接続体と、前記被接続体と螺合するボルトと、前記フランジの前記ボルト側に配置されたワッシャを備え、前記チューブの外壁と前記ワッシャの内壁との間の相対移動を防止する固定部材により、前記チューブと前記ワッシャが接続することを特徴とするチューブ継手及びそのチューブ継手を供えた自動分析装置を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジを有するチューブと、前記フランジに接続される被接続体と、前記被接続体と螺合するボルトと、前記フランジの前記ボルト側に配置されたワッシャを備え、前記チューブの外壁と前記ワッシャの内壁との間の相対移動を防止する固定部材により、前記チューブと前記ワッシャが接続することを特徴とするチューブ継手。
【請求項２】
請求項１のチューブ継手において、
前記フランジは、前記ワッシャと前記被接続体との間の圧力に応じて変形可能であることを特徴とするチューブ継手。
【請求項３】
請求項１のチューブ継手において、
前記ボルトの先端には、前記ワッシャを嵌合する凹部が設けられていることを特徴とするチューブ継手。
【請求項４】
請求項１のチューブ継手において、
前記ワッシャは、前記ワッシャの厚みと前記フランジの厚みの和が、前記チューブの半径方向に一定となる形状であることを特徴とするチューブ継手。
【請求項５】
請求項１のチューブ継手において、
前記ワッシャと前記ボルトとの間に環状摺動板を設けたことを特徴とする樹脂チューブ継手。
【請求項６】
請求項１のチューブ継手において、
前記チューブの外壁と前記ワッシャの内壁が接着剤で固定されていることを特徴とするチューブ継手。
【請求項７】
フランジを有するチューブと、前記フランジに接続される被接続体と、前記被接続体と螺合するボルトと、前記フランジの前記ボルト側に配置されたワッシャを備え、前記チューブの外壁と前記ワッシャの内壁との間の相対移動を防止する固定部材により、前記チューブと前記ワッシャが接続されたチューブ継手を供えたことを特徴とする自動分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動分析装置に関し、特に自動分析装置に用いられるチューブ継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種試薬および試料を配管によって移送する自動分析装置においては、耐熱性・耐薬品性に優れ、化学的安定性が高く、かつ柔らかく配管の取り回しが容易なフッ素樹脂製のチューブが配管として用いられている。
【０００３】
この樹脂チューブの継手部分には、適切なシール圧により液漏れが生じないこと、チューブの引き抜き抵抗が十分であること、配管内のデッドボリュームを極力抑えることが求められている。デッドボリュームは継手部の段差や流路の凹凸によって液が流れにくくなる領域に生じ、このデッドボリュームに反応液や洗浄液が残存すると、前の測定で用いた液体が測定結果に悪影響を及ぼすキャリーオーバーが発生する。このため、分析装置の継手には、継手部の段差や流路の凹凸を低減し、デッドボリュームを極力少なくすることが求められている。
【０００４】
従来のこの種の継手構造の代表例を図２に示す。図２の継手はチューブ１の先端にフランジ加工を施し、このフランジ１ａをボルト２によって被接続体３に押付けて、チューブ１と被接続体３を接続するものである。ここで、被接続体３にはチューブ１と同様に耐薬品性に優れ、化学的安定性の高い材料が用いられ、ボルトにはチューブよりも硬い材料が用いられる。この構造では、ボルト２の締め付けによってフランジ４がボルト２と被接続体３の間で圧縮されて潰れることで、フランジ４と被接続体が強固に接続されるため、引き抜き抵抗とシール圧を高く保つことができる。
【０００５】
その他の従来の樹脂チューブの継手構造としては、特許文献１に記載されているフェルール１５８を用いるフランジレスの継手構造もある。しかし、フランジレスの継手では液体を吸引する際に配管内が負圧になると、フェルール１５８とチューブ１４４の間のシール圧が低下し液漏れが発生するという問題がある。一方、フランジを圧縮してシールする図２の継手であれば、配管内が負圧になる条件であってもシール圧の低下は起こらないという利点がある。また、図２の継手構造ではチューブ１が配管とシールの２つの役割を果たすため、配管内を流れる液体が被接続体とチューブ以外の材料に触れることがなく、化学的安定性の高い材料のみで配管を構成できるという利点がある。なお、この種の継手には図３のようにフランジ１ａとボルト２の間にワッシャ４が配置されているものもある。図３の継手では、ボルト２を被締結体３にねじ込む際に、フランジ１ａとワッシャ４の接触面または、ワッシャ４とボルト２の接触面が滑ることで、ボルト２のねじ込みによって生じるチューブ１のねじれを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許ＵＳ６２００１１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したとおりチューブ１の先端にフランジ１ａを設ける継手構造では多くの利点を有する。しかしながら図３のフランジ１ａを拡大して描くと図４のようになり、フランジの角部１ｃには丸みがあるためデッドボリューム１０が生じてしまう。例えば市販の外径１.４mm，内径０.８mmのチューブの先端を、チューブの半径方向外側に折り曲げてフランジに加工すると、フランジの角部１ｃの曲率半径は最小でも０.１mm程度となる。よって、チューブ１と被接続体３の接続部の内径ｄ２は１.０mm以上となり、チューブの内径ｄ１＝０.８mmに比べて内径が２５％広がってしまい、チューブ１と被接続体３の接続部にはデッドボリューム１０が生じる。フランジの角部１ｃの曲率半径をより小さくすることでこのデッドボリュームを低減できるが、曲率半径が０.１mm以下となるように樹脂チューブの先端をフランジ成形することは困難である。
【０００８】
このデッドボリュームを低減するその他の方法としては、図５のようにワッシャ４の内径をチューブ１の外径とほぼ等しい寸法とし、このワッシャ４を用いてフランジ１ａを圧縮することが考えられる。しかしながら、一般的にフッ素樹脂は摩擦係数が小さいため、図５の構造ではボルト２を被接続体３に螺合する際に、チューブ１の外壁１ｂとワッシャ４の内壁４ａの間にはすべりが生じる。よってこの壁面の間に働くチューブ１の軸方向の力は非常に小さいため、フランジ１ａがチューブ１の軸方向に圧縮される領域は図中のｅの領域に限られる。つまり、図５の構造ではフランジの角部１ｃは軸方向に圧縮されないため、デッドボリューム１０を低減することができないという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、先端にフランジを備えたチューブを用いる配管において、管接続部のデッドボリュームを低減するチューブ継手及びそのチューブ継手を備えた自動分析装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、フランジを有するチューブと、前記フランジに接続される被接続体と、前記被接続体と螺合するボルトと、前記フランジの前記ボルト側に配置されたワッシャを備え、前記チューブの外壁と前記ワッシャの内壁との間の相対移動を防止する固定部材により、前記チューブと前記ワッシャが接続することを特徴とするチューブ継手及びそのチューブ継手を供えた自動分析装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のチューブ継手では、チューブの外壁とワッシャの内壁との間の相対移動を防止する固定部材により、チューブとワッシャが接続するため、ボルトを被接続体に螺合する際に、ワッシャとチューブが一体となってチューブの軸方向に圧縮される。これによりフランジの角部が被接続体にねじれることなく押付けられて、管接続部のデッドボリュームを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態における継手のボルト締結後の状態を示す断面図である。
【図２】従来の継手構造を示す断面図である。
【図３】従来の継手構造を示す断面図である。
【図４】従来の継手構造を示す断面図である。
【図５】従来の継手構造を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態における継手のボルト締結前の状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態における継手の、ボルト締結時のフランジの変形過程を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態における継手のボルト締結後の状態を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における継手のボルト締結後の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態において、チューブとワッシャの接着方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態において、チューブとワッシャの接着方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態における継手のボルト締結後の状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第１実施形態において、フランジの厚みがチューブの半径方向に対して分布を持っているチューブに、ワッシャを接着した状態を示す断面図である。
【図１４】図１３の継手をボルトおよび被接続体３圧縮する際の、ワッシャおよび接着剤の変形を誇張して表示した断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態において、チューブとワッシャを接着した後の状態を説明する断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態において、半硬化状態のワッシャを成形する方法を説明する断面図である。
【図１７】本発明の第３実施形態において、半硬化状態のワッシャをフランジの上に配置した状態を説明する断面図である。
【図１８】本発明の第３実施形態において、半硬化状態のワッシャをボルトで押しつぶして成形する状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１４】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態の継手構造について、図１を参照しながら説明する。図１はこの継手のボルト締結後の状態を示す断面図である。この継手は、図１に示すとおり、先端にフランジ１ａを有するチューブ１と、フランジ１ａの上に配置されたワッシャ４と、フランジ１ａに接続する被接続体３と、被接続体３に螺合し、ワッシャ４およびフランジ１ａを押しつぶすボルト２から構成されており、チューブ１の外壁１ｂとワッシャ４の内壁４ａが接着剤５によって接着されている。チューブ１は耐熱性・耐薬品性に優れ、化学的安定性が高く柔らかいフッ素樹脂、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ），テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ），テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）からなる。ボルト２とワッシャ４はフッ素樹脂よりも硬い樹脂であれば特に制限はないが、例えばテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ），ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ），ポリプロピレン（ＰＰ），ポリアセタール（ＰＯＭ）からなる。また、被接続体３は化学的安定性が高く、フッ素樹脂よりも硬い材料、例えばＰＥＥＫまたはステンレス鋼からなる。
【００１５】
上記構成の継手においてボルト２を被接続体３に締結する前は、図６のようにフランジの角部１ｃには、フランジ加工によって作られた丸みが残っている。この図６の状態からボルト２を被接続体３にねじ込んでいく際のフランジの角部１ｃの変形に関して、図７を参照しながら説明する。
【００１６】
図７は本実施形態における継手の、ボルト締結過程でのフランジの変形を示すための接続部近傍の断面拡大図であり、チューブの変形を分かりやすくするために、チューブとワッシャの接着部の最大高さ位置１１を記している。図７（ａ）はフランジ１ａと被接続体３が接触する位置までボルト２を被接続体３にねじ込んだ際の接続部近傍の断面拡大図である。このときのチューブとワッシャの接着部の最大高さ位置１１から被接続体までの高さをｈ０とする。図７（ａ）の状態では、フランジ１ａがボルト２によって圧縮されていないため、フランジの角部１ｃには、フランジ加工によって作られた丸みが残っている。この図７（ａ）の状態から、上記の高さがｈ１，ｈ２（ｈ２＜ｈ１＜ｈ０）となるまでボルト２をさらにねじ込んでいくと、接続部近傍の断面拡大図は図７（ｂ）および図７（ｃ）のようになり、チューブ１は柔らかく変形しやすいため、フランジ１ａがワッシャ４と被接続体３の間で圧縮されて潰れる。一方、ワッシャ４はチューブ１よりも硬いため、その圧縮変形量はチューブ１よりも小さく、ほぼ元の形状を保ったまま被締結体３の方向に移動する。このとき、チューブ１の外壁１ｂとワッシャ４の内壁４ａが接着剤５によって接着されているため、チューブ１の外壁１ｂはワッシャ４と一体となって被接続体３の方向に移動する。これによってチューブ１の全体が被接続体３の方向に移動し、フランジの角部１ｃが被接続体３に押付けられることで、フランジの角部１ｃが圧縮変形する。この圧縮変形によってフランジの角部１ｃの丸みがつぶれ、図７（ｃ）のように接続部のデッドボリューム１０を低減することができる。以上が図１に示した本実施形態の継手構造の特徴と、その効果の説明である。
【００１７】
なお、図１の継手構造ではチューブ１とワッシャ４が接着されているため、ワッシャ４とボルト２の摩擦係数が大きい場合には、ボルト２を被締結体３にねじ込む際に、ワッシャ４とボルト２の間の摩擦力によりワッシャ４がチューブの軸周りに回転し、チューブ１にチューブ１の軸周りのねじれが発生することがある。このような場合は図８のごとく、ワッシャ４とボルト２の間に摩擦係数の小さい環状摺動板７を設けると良い。この構造では、ボルト２を被締結体３にねじ込む際に、ワッシャ４と環状摺動板７の接触面または、環状摺動板７とボルト２の接触面が滑ることで、チューブのねじれを防止することができる。なお、環状摺動板７には摩擦係数が小さい樹脂、例えばポリアミド（ＰＡ），ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリアセタール（ＰＯＭ）などが好適である。
【００１８】
〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態の継手構造について、図９を参照しながら説明する。図９はこの継手のボルト締結後の状態を示す断面図である。第２実施形態は第１実施形態の変形であり、ボルト２の先端にワッシャ４を嵌合する凹部２ａが設けられている以外は第１実施形態と同じである。
【００１９】
本実施形態ではボルト２の先端にワッシャ４を嵌合する凹部２ａが設けられているため、ボルト２とワッシャ４の軸が一致する。これによりチューブ１と被接続体３の軸も一致させることができ、チューブ１と被接続体３の接続部の軸ずれによって生じるデッドボリュームを低減することができる。本実施形態において上記の効果を得るには、チューブ１の軸とワッシャ４の軸が一致していることが前提となるが、このチューブ１の軸とワッシャ４の軸を一致させるためには、図１０のような固定治具６を用いてチューブ１とワッシャ４を接着するとよい。固定治具６は内径がワッシャ４と等しい円形の凹部６ａを有し、この凹部６ａの中心にはチューブ１の内径と等しい径のピン６ｂが設けられている。固定治具６のピン６ｂにチューブ１を刺して固定した後、固定治具６の凹部６ａにワッシャ４を固定して、チューブ１の外壁１ｂとワッシャ４の内壁４ａの間に接着剤５を流し込み接着する。このような固定治具６を用いることで、図１１のようにチューブの肉厚に偏りがあり、チューブの外周の軸と内周の軸が一致していないチューブであっても、チューブ１の軸（ここでは内周の軸）とワッシャ４の軸を精度よく一致させることができる。なお、本実施形態においては、ボルト２の先端の凸部２ｂを延伸し、図１２のごとく被接続体３と接触させる構造としてもよい。この構造ではボルト２の先端の凸部２ｂと被接続体３が接触することで、ボルト２を締結する際にトルク管理を行わなくても、ボルト２の過剰な締め付けを防ぐことができる。
【００２０】
〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態の継手構造について、図１３から図１５を参照しながら説明する。図１３はフランジ１ａの厚みがチューブ１の半径方向に対して分布を持っているチューブ１に、第１実施形態のワッシャ４を接着した状態を示す断面図である。図１４は、図１３の継手をボルト２および被接続体３（図示せず）で圧縮する際の、ワッシャ４および接着剤５の変形を誇張して表示した断面図である。図１５は本実施形態においてチューブ１とワッシャ４を接着した状態を示す断面図である。
【００２１】
チューブ１の先端にフランジ加工を施すと、図１３に示すように、フランジ１ａの厚みはチューブ１の半径方向内側から外側に向かって薄くなる。これは一般的なパイプの拡管加工において、増径加工された部分のパイプの肉厚が、もとのパイプの肉厚よりも薄くなる現象と同じであり、径が太くなるほど肉厚が薄くなるためである。図１３の継手をボルト２および被接続体３で圧縮すると、フランジ１ａの厚み分布は傾きをもっているため、ワッシャ４および接着剤５が傾いて変形し、チューブ１の外壁１ｂと接着剤５の間が剥離することがある。この剥離を防止するため、本実施形態の継手においては図１５のごとくワッシャ４の厚みとフランジ１ａの厚みの和が、チューブ１の半径方向に一定となるワッシャ４を用いる。この構造ではボルト１の先端でワッシャ４を押しつぶす際にワッシャ４が傾いて変形することがなく、ワッシャ４とチューブの間の接着の剥離を防止することができる。
【００２２】
上記のワッシャ４を作成する際には、フランジ１ａの厚み分布を測定し、このフランジ１ａの厚み分布からワッシャ４の厚み分布を決定して、ワッシャ４を加工または成形すれば良い。しかしながらフランジ１ａの厚み分布の個体差が大きい場合は、ワッシャ４の厚みとフランジ１ａの厚みの和をチューブ１の半径方向に一定にすることは困難であり、剥離の問題は避けられない。
【００２３】
フランジ１ａの厚み分布の個体差が大きい場合においても、ワッシャ４の厚みとフランジ１ａの厚みの和が一定となるワッシャ４の作り方に関して、図１６から図１８を参照しながら説明する。まず図１６のように、型８の凹部８ａに離型剤を塗布し、この凹部８ａに熱硬化樹脂を注入する。ここで型８の凹部８ａの内径はチューブ１の外径よりも大きく、凹部８ａの外径はフランジ１ａの外径よりも小さい寸法とする。次にこの型８を高温炉に入れ、樹脂が半分硬化するまで加熱したあと、半硬化状態のワッシャ４を型８から取り出す。このようにして作成した半硬化状態のワッシャ４を、図１７のようにチューブ１に通してフランジ１ａの上に配置し、チューブ１を成形治具９のピン部９ａに刺して固定する。ここでピン部９ａの径はチューブ１の内径と等しい寸法となっている。また、成形治具９の外周側にはボルト２と螺合するためのねじ部９ｂおよび、ボルト２と接触する接触端部９ｃが設けられている。図１７の状態からボルト２を成形治具９に螺合し、図１８のようにボルト２が接触端部９ｃに接触するまでワッシャ４を圧縮すると、ワッシャ４は半硬化状態のためフランジ１ａよりも柔らかく、容易に押しつぶされる。このワッシャ４が押しつぶされた状態では、図１８のようにワッシャ４の厚みとフランジ１ａの厚みの和が一定となっているため、この状態を保ったまま成形治具９を加熱してワッシャ４をさらに硬化させれば、ワッシャ４はチューブ１よりも硬くなり、最終的にワッシャ４の厚みとフランジ１ａの厚みの和が一定となるワッシャ４を得ることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１  樹脂チューブ
１ａ  フランジ
１ｂ  チューブの外壁
１ｃ  フランジの角部
２  ボルト
２ａ  ボルト先端の凹部
２ｂ  ボルト先端の延伸部
３  被接続体
４  ワッシャ
４ａ  ワッシャの内壁
５  接着剤
６  固定治具
６ａ  固定治具の凹部
６ｂ  固定治具のピン部
７  環状摺動板
８  型
８ａ  型の凹部
９  成形治具
９ａ  成形治具のピン部
９ｂ  成形治具のねじ部
９ｂ  成形治具の接触端部
１０  デッドボリューム
１１  チューブとワッシャの接着部の最大高さ位置
【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】
2012047209.tif 000016
【図１５】
2012047209.tif 000017
【図１６】
2012047209.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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