(57)【要約】【課題】  接続管がいびつな形状で、しかも管自体も変形し難いものであっても、高いシール性を発揮し、流体の漏洩を確実に防ぐことのできる管継手構造を提供する。【解決手段】  孔部２１とテーパ面２４とを内周に有する接続口２０が連成された本体２と、テーパ面３０が外周に形成された傾斜部３１を前方に有する略円筒状をなすとともに、複数の凹部３５、３５’が並列に凹設されることにより環状の凸部３６が形成された第１フェルール３と、接続管Ｐの外壁１７に設けられた溝部１６に係合して、第１フェルール３を後方から当接支持できる第２フェルール４と、接続口２０に締着されるとともに、第２フェルール４を後方から押圧できる締着部材５と、を備え、締着部材５の接続口２０への締着に伴い、第１フェルール３の凸部３６を、接続管Ｐの外壁部分１７ａの全周にわたって気密状態に密着させるようにして管継手構造１を構成した。【選択図】  図５
2009150503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続管を挿入できる孔部と、該孔部から漸次拡径するテーパ面と、を内周に有する接続口が連成された本体と、
接続管に貫通され、該接続口の該テーパ面に当接可能なテーパ面が外周に形成された傾斜部を前方に有する略円筒状をなすとともに、該傾斜部の内周に、周方向に連通された複数の凹部が軸方向に沿って並列に凹設されることにより、これら凹部同士の間に環状の凸部が形成された第１フェルールと、
接続管の外壁に設けられた溝部に係合して、接続管に対する軸方向の相対移動を規制されるとともに、該第１フェルールを後方から当接支持できる第２フェルールと、
該第１フェルールおよび該第２フェルールを介装して該接続口に締着されるとともに、該第２フェルールを後方から押圧できる締着部材と、を備え、
該締着部材の該接続口への締着に伴い、
該締着部材に押圧される該第２フェルールを介して、該第１フェルールを後方から押圧し、該第１フェルールの該テーパ面を該接続口の該テーパ面に押し付けることによって、該第１フェルールの該テーパ面と該接続口の該テーパ面とを気密状態に密着させるとともに、
該第１フェルールの該テーパ面を該接続口の該テーパ面に押し付けたときに、該第１フェルールの該傾斜部に対して作用する半径方向内方に向かう押圧力によって、該第１フェルールの該凸部を、当接すべき接続管の外壁部分のひずみ形状に沿って変形させ、該凸部を接続管の該外壁部分の全周にわたって気密状態に密着させるようになされた管継手構造。
【請求項２】
該第１フェルールの該テーパ面の後端を形成する肩部のラインが、該第１フェルールの該凹部のうち最後方の凹部の配設範囲内に位置するようになされた請求項１に記載の管継手構造。
【請求項３】
該第１フェルールの前端側の縁部に連続して、接続管の外径に略相当する内径寸法を有する縁部内周面が形成された請求項２に記載の管継手構造。
【請求項４】
該第１フェルールの該凸部が、接続管の外壁に線接触状態に当接する断面形状となされた請求項１乃至３の何れかに記載の管継手構造。
【請求項５】
該第１フェルールの該テーパ面の傾斜角度が２５〜３５度となされた請求項１乃至４の何れかに記載の管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業機械などの分野で、液体や気体など流体の搬送を行うために、接続管を含む管路構成が用いられている。管路構成においては、接続管を他部材に接続するための管継手構造が必要となるが、このような管継手構造として、フェルール型の管継手構造が知られている（例えば特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６８９３号公報
【０００４】
上記のフェルール型の管継手構造は、１個または２個のフェルールを継手本体とナット部材との間に介装し、継手本体とナット部材とを螺合させることによって、フェルールと継手本体ないし接続管とのシール性を確保するようにしたものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
管継手構造が、とりわけ半導体や太陽電池の製造工程に用いられるようなケースでは、有機系薬液など漏洩すると非常に危険な流体が取り扱われており、また、僅かに不純物が混入したり、流体の圧力や流量が変動したりするだけで、使用不能な不良品を排出してしまうことから、非常に高いレベルのシール性が要求されている。
【０００６】
ところが、上記特許文献１に記載されるものを含む従来の管継手構造によれば、接続管がステンレス等の金属製で、加工精度もきわめて良好なものである場合には、一定のシール性を発揮し得るものもあったが、接続管が例えばガラス製で、加工精度にばらつきがあり、したがって、いびつな形状のものが生じ易く、しかも管自体も変形し難いものについては、シール性を保持することができず、流体漏れが生じてしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、接続管がいびつな形状で、しかも管自体も変形し難いものであっても、高いシール性を発揮し、流体の漏洩を確実に防ぐことのできる管継手構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の管継手構造は、接続管を挿入できる孔部と、該孔部から漸次拡径するテーパ面と、を内周に有する接続口が連成された本体と、接続管に貫通され、該接続口の該テーパ面に当接可能なテーパ面が外周に形成された傾斜部を前方に有する略円筒状をなすとともに、該傾斜部の内周に、周方向に連通された複数の凹部が軸方向に沿って並列に凹設されることにより、これら凹部同士の間に環状の凸部が形成された第１フェルールと、接続管の外壁に設けられた溝部に係合して、接続管に対する軸方向の相対移動を規制されるとともに、該第１フェルールを後方から当接支持できる第２フェルールと、該第１フェルールおよび該第２フェルールを介装して該接続口に締着されるとともに、該第２フェルールを後方から押圧できる締着部材と、を備え、該締着部材の該接続口への締着に伴い、該締着部材に押圧される該第２フェルールを介して、該第１フェルールを後方から押圧し、該第１フェルールの該テーパ面を該接続口の該テーパ面に押し付けることによって、該第１フェルールの該テーパ面と該接続口の該テーパ面とを気密状態に密着させるとともに、該第１フェルールの該テーパ面を該接続口の該テーパ面に押し付けたときに、該第１フェルールの該傾斜部に対して作用する半径方向内方に向かう押圧力によって、該第１フェルールの該凸部を、当接すべき接続管の外壁部分のひずみ形状に沿って変形させ、該凸部を接続管の該外壁部分の全周にわたって気密状態に密着させるようになされたことを要旨とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の管継手構造は、請求項１に記載の構成において、該第１フェルールの該テーパ面の後端を形成する肩部のラインが、該第１フェルールの該凹部のうち最後方の凹部の配設範囲内に位置するようになされたことを要旨とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の管継手構造は、請求項２に記載の構成において、該第１フェルールの前端側の縁部に連続して、接続管の外径に略相当する内径寸法を有する縁部内周面が形成されたことを要旨とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の管継手構造は、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、該第１フェルールの該凸部が、接続管の外壁に線接触状態に当接する断面形状となされたことを要旨とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の管継手構造は、請求項１乃至４の何れかに記載の構成において、該第１フェルールの該テーパ面の傾斜角度が２５〜３５度となされたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、接続管を挿入できる孔部と、該孔部から漸次拡径するテーパ面と、を内周に有する接続口が連成された本体と、接続管に貫通され、該接続口の該テーパ面に当接可能なテーパ面が外周に形成された傾斜部を前方に有する略円筒状をなすとともに、該傾斜部の内周に、周方向に連通された複数の凹部が軸方向に沿って並列に凹設されることにより、これら凹部同士の間に環状の凸部が形成された第１フェルールと、接続管の外壁に設けられた溝部に係合して、接続管に対する軸方向の相対移動を規制されるとともに、該第１フェルールを後方から当接支持できる第２フェルールと、該第１フェルールおよび該第２フェルールを介装して該接続口に締着されるとともに、該第２フェルールを後方から押圧できる締着部材と、を備え、該締着部材の該接続口への締着に伴い、該締着部材に押圧される該第２フェルールを介して、該第１フェルールを後方から押圧し、該第１フェルールの該テーパ面を該接続口の該テーパ面に押し付けることによって、該第１フェルールの該テーパ面と該接続口の該テーパ面とを気密状態に密着させるとともに、該第１フェルールの該テーパ面を該接続口の該テーパ面に押し付けたときに、該第１フェルールの該傾斜部に対して作用する半径方向内方に向かう押圧力によって、該第１フェルールの該凸部を、当接すべき接続管の外壁部分のひずみ形状に沿って変形させ、該凸部を接続管の該外壁部分の全周にわたって気密状態に密着させるようになされた管継手構造であるため、高いシール性を発揮し、流体の漏洩を確実に防ぐことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本実施形態に係る管継手構造の全体構成を示す側面一部切り欠き図、図２は本実施形態に係る管継手構造の一部分解斜視図、図３は第１フェルールの側面断面図、図４は本実施形態に係る管継手構造の締着状況を示す拡大断面図、図５は本実施形態に係る管継手構造の締着完了状態を示す拡大断面図である。
なお、以下の説明では、図１における図面上側を「前方」、下側を「後方」として表現している。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る管継手構造１は、本体２、第１フェルール３、第２フェルール４、および締着部材としてのナット５を主として備え、本体２とナット５の間に介装される第１フェルール３および第２フェルール４の作用によって、接続管Ｐを本体２の後方側から気密状態に接続するものである。
本実施形態では、管継手構造１はバルブ７に連結されており、ハンドル８の操作で可動する弁体９が、本体２内部に形成される流路１０を開閉し、接続管Ｐから分岐管Ｐ’への流体の供給を制御できるようになっている。バルブ７および分岐管Ｐ’は、ナット５’および５’’でそれぞれ本体２に固着されている。
【００１６】
接続管Ｐはガラス製で、設計寸法（外径）＝12ｍｍとして製造されるが、図２に示すように、実寸法でａ＝12.077ｍｍ、ｂ＝11.535ｍｍ、ｃ＝11.681ｍｍ、ｄ＝12.038ｍｍの如く各方向に複雑なひずみが生じているものを用いている。
図２に示すように、接続管Ｐの前方の端壁１５から適宜の距離の位置には、断面凹状の溝部１６が周設されており、第２フェルール４を係合できるようになっている。
【００１７】
なお、本発明が特に対象とする接続管Ｐは、金属製以外のもので、加工精度にばらつきがあり、したがって、いびつな形状となり易く、しかも管自体も（フェルールに対して）変形し難いものである。このような接続管Ｐの代表はガラス製のものであるが、ガラス製以外にも、例えば、テフロン（登録商標）やポリテトラフルオロエチレン (PTFE)のフッ素樹脂、ウレタン樹脂など、円筒状で真円に成形し辛く歪み易い材質からなるものが適している。
【００１８】
本体２には、図１に示すように、接続口２０が一体に連成されている。接続口２０は、途中から内径寸法が変化する略円筒状をなし、接続管Ｐの端壁１５側を挿入できる孔部２１に連通し、孔部２１よりも大径に形成される大径孔部２２を後端側に有している。そして、孔部２１と大径孔部２２とが、大径孔部２２に向かって漸次拡径するテーパ面２４によって連続した構成となされているものである。接続口２０の外周にはナット５を螺着するための雄ネジ部２６が設けられている。
【００１９】
第１フェルール３および第２フェルール４は、図１に示すように、接続管Ｐによって貫通され、かつ接続管Ｐの外壁１７に沿って所定の位置に配設されるもので、図２に示すように、何れも接続管Ｐの外径に略相当する内径寸法を有する略円筒状をなし、概ね対称的な構成を備えている。つまり、図２に示すように、第１フェルール３では、前端に向かって狭窄された形状で、外周にテーパ面３０が形成された傾斜部３１が前半部側に設けられるとともに、テーパ面３０に連続する外周面３２によって一定の厚み（本実施形態では約２ｍｍ）を有する胴部３３が後半部側に設けられている。これに対して、第２フェルール４では、後端に向かって狭窄された形状で、外周にテーパ面４０が形成された傾斜部４１が後半部側に設けられるとともに、テーパ面４０に連続する外周面４２によって一定の厚み（本実施形態では約２ｍｍ）を有する胴部４３が前半部側に設けられているものである。
【００２０】
一方、第１フェルール３では、図３に示すように、傾斜部３１の内周側において、周方向に連通した形状の第１凹部３５および第２凹部３５’が、軸方向に沿って所定の間隔で列状に凹設されており、これら第１凹部３５と第２凹部３５’との間に環状の凸部３６が形成されている。テーパ面３０先端の縁部３１’の内周には、縁部内周面３８も形成されており、凸部３６および縁部内周面３８はそれぞれ面取りされて、やや丸みを帯びた断面形状となされている。
【００２１】
凸部３６の軸方向長さＷおよび第１凹部３５（第２凹部３５’）底面からの突出長さＤ１（Ｄ２）はごく小さいものであり（本実施形態では約０．５〜０．４ｍｍ）、第１凹部３５、第２凹部３５’、あるいは縁部内周面３８の軸方向長さの約１／２〜１／３に設定されている。胴部３３の内周面３ａと、凸部３６、縁部内周面３８とは、旋盤等による加工性の点から面一に形成するのが好ましい。
なお、Ｄ１＜Ｄ２あるいはＤ１＞Ｄ２とすることもできるが、Ｄ１＝Ｄ２とするのが良い。これにより、接続管Ｐの締め付け時に、凸部３６が一方に倒れてしまうことによる押圧力のロスを防止することができる。
【００２２】
また、第２フェルール４では、図２に示すように、胴部４３の前方かつ半径方向内方に突出して段差面４５を形成する突起部４６が設けられている。突起部４６は、接続管Ｐの上記溝部１６にちょうど外嵌される形状をなし、第２フェルール４の接続管Ｐに対する軸方向の相対移動を規制できるようになっている。
【００２３】
第１フェルール３と第２フェルール４とは、セットで用いられるが、第１フェルール３の後端側には、図３に示す如くの嵌入部３７が設けられており、第１フェルール３の後端面３７ａと第２フェルール４の段差面４５とが当接するとともに、第１フェルール３の嵌入部３７に、第２フェルール４の突起部４６の外側半部（溝部１６からはみ出た部分）をぴったりと嵌め入れることができるようになっている。
このように、第２フェルール４は、第１フェルール３を後方から当接支持し、かつ第１フェルール３の位置決めを容易化する働きをなすものである。
【００２４】
ナット５は例えば平面視六角形状で、図１に示すように、前方側に開口した断面略コ字状をなすとともに、接続管Ｐが貫通する貫通孔５０を有している。ナット５の内壁は接続口２０の外周形状に対応して環状に形成され、接続口２０の雄ネジ部２６に螺合する雌ネジ部５２が設けられている。
【００２５】
なお、上記の接続口２０、第１フェルール３、第２フェルール４、およびナット５は、何れも樹脂製とするのが適しているが、構成素材を限定するものではない。ただし、第１フェルール３については、耐薬品性や所定の機械強度等の点から、例えばＰＦＡ（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）を採用するのが好適である。また、接続口２０のテーパ面２４部分は、第１フェルール３のテーパ面３０部分よりも高剛性であることが好ましい。
【００２６】
上記の各構成要素によって構成される管継手構造１の使用方法および作用等について説明する。
管継手構造１では、まず、接続管Ｐに第１フェルール３および第２フェルール４を装着する。この装着は、接続管Ｐの溝部１６に突起部４６を係合させるようにして第２フェルール４を嵌め込み、その後、接続管Ｐの端壁１５側から第１フェルール３を嵌め込むことにより行う。なお、第２フェルール４の突起部４６の内径は、接続管Ｐの外径よりも小さくなるが、図２に示す如く設けられたスリット４８の押し広げによって第２フェルール４の装着が可能となされているものである。
【００２７】
次に、第１フェルール３および第２フェルール４を装着した接続管Ｐを、図４に示すように、本体２の接続口２０における孔部２１に挿入するが、接続管Ｐは、第１フェルール３のテーパ面３０と接続口２０のテーパ面２４とが接触するところまで、まずは挿入する。接続管Ｐの端壁１５と孔部２１の底面２１’との間には、一定の間隙が形成されようになっている。
【００２８】
ここで、接続口２０のテーパ面２４の傾斜角度は、第１フェルール３の傾斜部３１のテーパ面３０の傾斜角度に対して３〜５度程度浅く形成されている。これにより、締着完了時に、接続口２０のテーパ面２４と第１フェルール３のテーパ面３０とをより密実に当接させることが可能となるとともに、凸部３６に対して所定の押圧力を作用させ易いものとなる。なお、接続口２０の大径孔部２２の内周面２２aが、第１フェルール３の胴部３３の外周面３２に、わずかに接触するような位置に設けられており、第１フェルール３の胴部３３を外方から支持できるようになっている。
【００２９】
そして、図４の如く後方に位置させておいたナット５を、図５に示すように、第１フェルール３および第２フェルール４を包囲するように前方に移動させ、接続口２０の雄ネジ部２６とナット５の雌ネジ部５２とをスパナ等の工具を用いて螺合させる。ナット５には、第２フェルール４の傾斜部４１のテーパ面４０に対応した傾斜形状を有するテーパ面５４が設けられており、螺合を進めると、やがて第２フェルール４の傾斜部４１のテーパ面４０とナット５のテーパ面５４とが当接するようになる（図５参照）。
【００３０】
さらに螺合を進めると、ナット５のテーパ面５４が第２フェルール４の傾斜部４１のテーパ面４０を押圧するとともに、第２フェルール４を介して第１フェルール３が後方から押圧されることとなり、第１フェルール３の傾斜部３１のテーパ面３０が接続口２０のテーパ面２４に押し付けられる。図５に示す締着完了状態では、第１フェルール３の傾斜部３１のテーパ面３０が接続口２０のテーパ面２４の形状に沿って変形し、第１フェルール３の傾斜部３１のテーパ面３０と接続口２０のテーパ面２４とが気密状態に密着する。このとき、第１フェルール３の傾斜部３１には所定の縁部内周面３８が設けられていることから、テーパ面３０の縁部３１’近傍を特に密実にシールすることが可能となる。
【００３１】
上記とともに、図５に示す締着完了状態では、第１フェルール３の凸部３６が、接続管Pの外壁部分１７aのひずみ形状に沿って変形し、第１フェルール３の凸部３６と接続管Pの外壁部分１７aとが全周にわたって気密状態に密着する。これは、凸部３６が第１凹部３５、第２凹部３５’の間に配設される所定の構成であることから、第１フェルール３の傾斜部３１のテーパ面３０が接続口２０のテーパ面２４に押し付けられる際に、第１フェルール３の傾斜部３１に対して働く半径方向内方に向かう押圧力が、凸部３６に集中的に作用することになり、凸部３６を接続管Pの外壁部分１７aのひずみ形状に沿って容易に変形させ得るためであると考えられる。
【００３２】
このような凸部３６の変形を効果的に行うためには、図３に示すように、第１フェルール３のテーパ面３０の後端を形成する肩部３９のライン３９aが、最後方の第２凹部３５’の配設範囲R内に位置するように構成しておくのが良い。より最適には、上記肩部３９のライン３９aを、第２凹部３５’の後端３５’aに略一致させる。また、第１フェルール３のテーパ面３０の傾斜角度（図３のα）を２５〜３５度、より好ましくは３０度程度をなすように構成するのが好ましい。これらにより、第１フェルール３の傾斜部３１に対して働く半径方向内方に向かう押圧力を、無駄なく凸部３６に伝達することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態の管継手構造１であれば、凸部３６が当接する接続管Ｐの外壁部分１７ａのひずみとして、最大で５％（本実施形態では実寸外径＝11.4ｍｍ〜12.6ｍｍ）程度のものまで許容できる。
【００３４】
以上、本実施形態に係る管継手構造１によれば、接続管Ｐが図２に示す如くのいびつな形状で、管Ｐ自体も変形し難いものであるにもかかわらず、高いシール性を発揮し、流体の漏洩を確実に防ぐことが可能となる。よって、管継手構造１を使用する工場や輸送車輌内における流体の漏洩事故等を防止できるとともに、流体への不純物の混入や流体の圧力・流量変動を確実に回避することもできる。
そして、加工精度が良好でない接続管Ｐであっても、廃棄したり、あるいは、接続口２０や第１フェルール３にぴったりと適合するものを探すために付け替えテストを繰り返し行うといったことが不要となり、製造コストの低下および生産性の向上に多大な効果がある。
【００３５】
以上の実施形態の記述は、本発明をこれに限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更等が可能である。
例えば、第１フェルール３の凸部３６は、図６（ａ）〜（ｄ）に示す如く種々の形状とすることができる。中でも、接続管Ｐに線接触状態に当接し得る形状のもの（図６（ａ）（ｂ）など）は応力を集中させ易く、きわめて高い効果が期待できる。
上記では、凸部３６を一列とする構成を示したが、図６（ｅ）に示すように、複数列の凸部３６、３６’、…（およびそれに対応する凹部３５、３５’、３５’’、…）を設けることも可能である。ただし、応力が分散し易くなるため、一列構成の方がより良い結果を得られるものと考えられる。
また、上記のバルブ７は、本発明の適用例の一つであり、本発明は、その他にも流体の方向変換や合流、分岐、閉鎖等を目的とする各種部材に適用してよいが、本実施形態のようなバルブ（ニードルバルブ）への適用は、誤操作や何らかのトラブル等で、想定外の圧力が加わったときでも、シール性を確保し得るため特に最適である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、接続管がいびつな形状で、しかも管自体も変形し難いものであっても、高いシール性を発揮し、流体の漏洩を確実に防ぐことのできる管継手構造を提供するものであり、産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施形態に係る管継手構造の全体構成を示す側面一部切り欠き図である。
【図２】実施形態に係る管継手構造の一部分解斜視図である。
【図３】第１フェルールの側面断面図である。
【図４】実施形態に係る管継手構造の締着状況を示す拡大断面図である。
【図５】実施形態に係る管継手構造の締着完了状態を示す拡大断面図である。
【図６】第１フェルールの他の実施形態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  管継手構造
２  本体
３  第１フェルール
４  第２フェルール
５  ナット
１６  溝部
１７  外壁
１７ａ  外壁部分
２０  接続口
２１  孔部
２４  テーパ面
３０  テーパ面
３１  傾斜部
３１’  縁部
３５  第１凹部
３５’  第２凹部
３６  凸部
３８  縁部内周面
３９  肩部
３９ａ  ライン
４６  突起部
Ｐ  接続管
R  配設範囲
α  傾斜角度
【図１】
2009150503.tif 000003
【図２】
2009150503.tif 000004
【図３】
2009150503.tif 000005
【図４】
2009150503.tif 000006
【図５】
2009150503.tif 000007
【図６】
2009150503.tif 000008