JP2014219051A - 管接続装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チューブ4の端部4Cを圧入して拡径させる先窄まりの外周拡径面3aを有する外周部3G、及び内周部3wを有するインナーリング3と、雄ネジ7付の筒状螺合部1Aを持つ管継手本体1と、雄ネジ7に螺合する雌ネジ13を持つユニオンナット2とを備え、チューブ4を備えたインナーリング3が筒状螺合部1A内に挿入され、かつ、ユニオンナット2の押圧部12bによってチューブ4を介して先窄まりの外周拡径面3aが押付けられる管接続装置において、先窄まりの外周拡径面3aとの間でチューブ4を押付けるユニオンナット2の押圧部12bは、筒状螺合部1Aの軸心Yに関して先窄まりの外周拡径面3aと互いに同じ方向に傾く傾斜内周面に形成される。
【選択図】図1
Description
この特許文献1に示されるものでは、外周に雄ねじが形成された状態で管継手本体に設けられた筒状螺合部と、内周部が流体流通路とされ径外側に環状大径部が***した管固定用のインナーリングと、前記雄ねじに螺合する雌ねじが形成されたユニオンナットとを備えている。
次いで、前記ユニオンナットの雌ねじを筒状螺合部の雄ねじに螺合する。そして、ユニオンナットを締め込んで螺進させ、この螺進によりユニオンナットで、インナーリング付きのチューブを軸心方向に押し付けることにより、チューブの接続を行うものである。
外周側に雄ネジ7が形成された筒状螺合部1Aを有する管継手本体1又は流体機器1と、
前記筒状螺合部1Aの雄ネジ7に螺合する雌ネジ13が形成されたユニオンナット2とを備え、
前記インナーリング3は、前記チューブ4の端部4Cの内周部を拡径させた状態で前記筒状螺合部1A内に挿入され、かつ、前記外周拡径面3aは、前記筒状螺合部1Aの雄ネジ7に螺合されるユニオンナット2に前記チューブ4を挟んだ状態で押し付けられる管接続装置において、
前記ユニオンナット2における前記外周拡径面3aとの間で前記チューブ4を押付ける押圧部12bは、前記筒状螺合部1Aの軸心Yに関して前記外周拡径面3aと互いに同じ方向に傾く傾斜内周面に形成されていることを特徴とするものである。
前記外周拡径面3aは、前記拡径させるチューブ4の端部4Cの内周部のうち最大に拡径される部分を最大に拡径するのみの状態として、その時に現れるチューブの端部4Cの内周部の自然な先窄まりの内周拡径面4uよりも大径で、かつ、凸曲面となる状態に形成されていることを特徴とするものである。
前記傾斜内周面12bの前記軸心Yに対する角度θは、前記外周拡径面3aの前記軸心Yに対する角度αよりも大に設定されていることを特徴とするものである。
前記押圧部12bの最小径rは、前記外周拡径面3aと前記チューブ4との圧入嵌合部分Mの最小径nと同等又はそれよりも大に設定されていることを特徴とするものである。
前記インナーリング3の基端側に形成されるシール要素部yと、前記管継手本体1又は流体機器1に設けられるシール構成部kとの圧接による奥シール部S2,S3が形成可能に構成されていることを特徴とするものである。
つまり、インナーリングの外周拡径面とチューブの端部とがユニオンナットの締付以前において既に密着しているので、ユニオンナットによる押圧力を従来より小さくしても、十分なシール性能及びチューブの抜止め性能とが得られるので、押付けによるチューブ端部の変形を最小限にすることができ、請求項1の発明による前記効果を強化可能となる。
このチューブの圧縮量が小径側ほど大になることによって楔作用が生じ、チューブの抜け止め効果をより強化することが可能になる。
また、本明細書では、管継手本体1、ユニオンナット2、インナーリング3、及びチューブ4の各部品において「先端側」や「先端」とは、図1,5などにおいて、チューブ4が管継手本体1から軸心Y方向で離れる側(又は方向)を指し、「基端側」や「基端」とは、チューブ4が管継手本体1に軸心Y方向で近付く側(又は方向)を指すと定義する。
管接続装置Aは、図1に示すように、チューブどうしを接続する管継手よりなり、管継手本体1と、ユニオンナット2と、インナーリング3とを有し、インナーリング本体3Aをチューブ4の端部4C内に圧入させた状態でチューブ4を連通接続するものである。管継手本体1、ユニオンナット2、インナーリング3、チューブ4はいずれも耐熱、耐薬品性に優れるフッ素樹脂(例:PTFE,PFA,ETFE,CTFE,ECTFEなど)等の樹脂製である。なお、管継手本体1、インナーリング3、チューブ4が前記のフッ素樹脂で構成されるとき、ユニオンナット2においては、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂で形成してもよい。また、管継手本体1、ユニオンナット2、インナーリング3、チューブ4のすべてをポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの樹脂で形成することもできる。
筒状螺合部1Aには、その先端部外周から基端側に向けて雄ねじ7が形成され、その先端部内周に先拡がりの内周面8が形成され、この内周面8の基端側に径一定で直線状の内周面9が形成されている。
小径筒部1aの径外側には、径一定で直線状の外周面10が形成されている。小径筒部1aの径内側における先端部には、小径筒部1aの先端に近付くに連れて径が次第に大きくなる先拡がり状の傾斜内周面5が形成されている。
また、この小径筒部1aの外周面10と筒状螺合部1Aの内周面9との間には筒状の環状溝mが形成されている。
鍔部12の内径部分は、チューブ4が挿通できるようにチューブ4の外径より若干大きい径の内周面12aに設定されている。鍔部12の基端側は、インナーリング本体3Aを圧入したチューブ4の端部4Cの先端側外周面を、ユニオンナット2の軸心Q方向に押す押圧部12bとして構成されている。なお、鍔部12の外周には、軸心Q方向視でほぼ六角形を呈してスパナ(レンチ)掛けできるようにするために、カット状の平面部2aが6箇所形成されている。
しかして、雌ねじ13を筒状螺合部1Aの雄ねじ7に螺合させてユニオンナット2が螺進されることにより、押圧部12bがチューブ4の端部4Cの先端側外周面を軸心Q方向に押し付けていくことになる。なお、鍔部12の内周面12aは内径を一定にしているが、雌ねじ13から遠ざかるほど内径が漸次拡大するテーパ内周面に形成してもよい。
インナーリング本体3Aの外周部3Gにおける先端側には拡径部分3fが形成され、この拡径部分3fの先端側に先窄まりの外周拡径面3aが形成されている。拡径部分3fの基端側には、基端側に進むほど径が小さくなる基窄まりの外周部3cが形成されており、この基窄まりの外周部3cと先窄まりの外周拡径面3aとの間には、径の最も大きい部分である最大径部分3bが形成されている。そして、基窄まりの外周部3cの基端側には、外径が一定の胴外周部(胴外周面)3dが形成されている。
また、先窄まりの外周拡径面3aの先端部には、インナーリング本体3Aの軸心Pの基端側に進むほど径が小さくなる基窄まりカット状の変形防止部16が形成されている。この変形防止部16によって、先窄まりの外周拡径面3aがチューブ4の端部4C内に圧入された後、拡径部分3fの先端部が径内方向(流体流通路側)に縮径変形して突出することを、実質的に抑制又は防止することが可能とされている。また、変形防止部16により、流体の流れの勢いや速さで外周拡径面3aの先端側がさらに径内方向(流体流通路側)に変形して突出するのも防止又は抑制可能である。
環状小突起部15における基窄まり状の傾斜外周面11と突出円筒部14の内周面14aとの間は、基拡がりする環状の窪みに形成されていて、この窪みに管継手本体1の小径筒部1aの先端部が嵌入され、この嵌入によって環状小突起部15の傾斜外周面11と小径筒部1aの傾斜内周面5とが当接する構成とされている。
チューブ4がインナーリング3に圧入されている状態においては、チューブ4の内周面4Aで構成される内部流路4wの径と、インナーリング3の流体流通路を構成する内周部3wの径と、管継手本体1の内部流路6wを構成する内周面6の径とは、それぞれ互いに同径であって面一状に設定されているが、その限りでなくても良い。
この押し付けによって、インナーリング3の突出円筒部14が管継手本体1の環状溝mに圧入され、また、インナーリング3の傾斜外周面11が管継手本体1の傾斜内周面5に当接して圧接される。
すなわち、第1シール部S1は、チューブ4の先窄まりの圧接部4aとインナーリング本体3Aの先窄まりの外周拡径面3aとの圧接、チューブ4の最大拡径圧接部4bとインナーリング本体3Aの最大径部分3bとの圧接、チューブ4の先拡がりの圧接部4cとインナーリング本体3Aの基窄まりの外周部3cとの圧接、さらにチューブ4の胴圧接部4dとインナーリング本体3Aの胴外周部3dとの圧接によって構成されるシール部である。
第3シール部S3は、インナーリング3の環状小突起部15(シール要素部yの一例)における傾斜外周面11と、管継手本体1の小径筒部1aにおける傾斜内周面5とが軸心Y方向で互いに押されての圧接によって構成されるシール部である。
第1シール部S1と第2シール部S2と、又は、第1シール部S1と第3シール部S3とが機能しておれば、管継手本体1の筒状螺合部1Aとチューブ4の端部4Cとの間から流体が漏れることがなく、良好なシール状態が確保される。そして、第1〜第3シール部S1〜S3が全て機能しておれば、より万全なシール状態を確保することができる。
すなわち、図1に示すように、インナーリング本体3Aの先窄まりの外周拡径面3aは、その全体を、インナーリング本体3Aの拡径部分3fにおける最大径部分3bの径方向寸法に(最大径部分3bのみの状態で)チューブ4の端部4Cを拡径変形させた時に、そこに現れる(表れる)チューブ4の端部4Cの内周部の自然な先窄まりの内周拡径面4u〔この符号4uは図6(a)に示す。〕よりも大径で、かつ、凸曲面に形成して、この先窄まりの外周拡径面3aをチューブ4の端部4Cの内周部に圧接するように構成している。
図6(a)に示している裁頭円錐部30a付きの円柱30は、その外径Dを、インナーリング本体3Aの最大径部分3bと同径に形成しているものである。この円柱30を、拡径変形されていない内径dで軸心Xを持つチューブ4の端部4Cに裁頭円錐部30aから圧入して、チューブ4の端部4Cを拡径変形する。これによって、チューブ4の拡径部4Kと、拡径変形されていないチューブ4の径部分4Mとの間に自然な先窄まりの内周拡径面4uが形成される。
一般的に、この自然な先窄まりの内周拡径面4uの形状や寸法は、チューブ4の材料、厚み(肉厚)t4、拡径量〔(D−d)/2〕などの相違によって異なってくるものであり、これらチューブ4の材料、厚みt4、拡径量のいずれかが相違すれば、その都度その特性(形状や寸法)が変化する。
これにより、インナーリング3がチューブ4に対して多少傾いて圧入されることがあっても、チューブ4の端部4Cとインナーリング3の先窄まりの外周拡径面3aとの間に形成された圧接部が途切れることがなく周方向のほぼ全体が確実に圧接され、この間に先窄まりの外周拡径面3aの先端側から流体が浸み込むことを有効に防止可能になる、という効果も得られる。
従って、自然な拡径変形部4Hが凹曲面状に拡径したり直線状に拡径する場合であっても、先窄まりの外周拡径面3aの軸心P方向の寸法を増大させることなく、先窄まりの外周拡径面3aと先窄まりの圧接部4aとを圧接状態にすることができる。
さらに詳述すると、傾斜内周面12bの軸心Y(図3の軸心Q)に対する角度である押圧角θは、先窄まりの外周拡径面3aの軸心Y(図2の軸心P)に対する角度である受圧角αよりも大(θ>α)に設定されている。そして、傾斜内周面12bの最小径rは、先窄まりの外周拡径面3aとチューブ4との圧入嵌合部分Mの最小径nと同等又はそれよりも大(r≧n)に設定されている。より良好なシール性を得るには、傾斜内周面12bの最小径rと、圧入嵌合部分Mの最小径nとが互いに同径であるのが望ましい。
また、鍔部12の内周面12aの軸心Y(図3の軸心Q)に関する径、即ち傾斜内周面12bの最小径rは、ポイントbの軸心Y(図3の軸心Q)に関する径、即ち圧入嵌合部分Mの最小径nと同等又はそれよりも大(r≧n)に設定されている。
要は、シール性能やチューブ抜けに対する安全性を損なうことがなく、しかも強い締付けを必要としないため、作業性が大幅に向上し、また変形を最小に(又は極力)抑えることができることにより製品寿命を延ばすことが可能になる。
即ち、チューブ4に、これを管継手本体1から引き抜く方向の引張り力が作用すると、一緒に引張られるインナーリング3と傾斜内周面12bとの間でチューブ4がより強く挟み込まれるようになる。従って、チューブ4には、引張り方向においても楔作用が生じるようになる。
そして、傾斜内周面12bの最小径rは、先窄まりの外周拡径面3aとチューブ4とが密着している部分である圧入嵌合部分Mの最小径nと同等又はそれよりも大に設定されているので、先窄まりの外周拡径面3aとチューブ4の端部4Cとが密着していない部分を押す無駄、即ち、余計な押圧力を加えることがなく、効率良くユニオンナット2による締付けが行えるようになる。換言すれば、従来よりもユニオンナット2を軽く締付けることが可能になる。
加えて、インナーリング3の基端側に形成されるシール要素部yと、管継手本体1に設けられるシール構成部kとの圧接による奥シール部、即ち、第2シール部S2や第3シール部S3を形成可能に構成されているので、それら第2シール部S2や第3シール部S3と第1シール部S1との協働により、確実にシールすることができる。
なお、ユニオンナット2の傾斜内周面12bは、前述の通りテーパ面として構成するほか、インナーリング3の先窄まりの外周拡径面3aを覆うチューブ4の端部4Cにおける先窄まりの圧接部4aの外周面に沿って面接触する円弧面として構成してもよい。
実施形態2の管接続装置Aは、図5に示すように、嵌合筒部3B部分の構成のみが実施形態1の管接続装置Aと相違しているのみである。
すなわち、インナーリング3の嵌合筒部3Bにおいては、外周面3eと、内周部3wと、基端側に寄るほど径が大きくなる基拡がりの内周面20とが形成されている。他方、管継手本体1においては、筒状螺合部1Aの基端側の径内側に、先端側ほど径小になるように傾斜した外周面18を有する先窄まりの小径筒部1aが形成されている。この先窄まりの小径筒部1aの外周面18と筒状螺合部1Aの内周面9との間には、嵌合筒部3Bの基端部が嵌入する先拡がりの環状溝19が形成されている。
そして、前記小径筒部1aの先端部には、小径筒部1aの先端側が径内方向(内部流路6w側)に変形して突出し、これによって流体が侵入して滞留するのを防止するため、先拡がりカット状の変形防止部21が形成されている。
しかして、インナーリング3の嵌合筒部3Bの基端部が管継手本体1の環状溝19に押し込まれて、管継手本体1の先窄まり形状の外周面18(シール構成部kの一例)とインナーリング3の基拡がりの内周面20(シール要素部yの一例)とが軸心Y方向で衝突することで圧接され、第2シール部(奥シール部の一例)S2が構成される。
この第2シール部S2を完全に機能させるために、つまり嵌合筒部3Bの基端部が前記環状溝19の底面(外周面18)に当接して、基拡がりの内周面20が筒状螺合部1Aの外周面18に非圧接の状態にならないように、嵌合筒部3Bの基端部の端面はカット状の当接回避部25に形成されるのが好ましい。
管接続装置Aとしてのシール対象である流体移送用のチューブ4とは、他の管継手本体やポンプ、バルブ等の流体機器から突設されるチューブ状部分(筒状螺合部1A)も含むものとする。本発明の管接続装置Aにおいては、管継手本体1に代えて流体機器1を構成要素としたものでも良い。即ち、筒状螺合部1Aがケースに一体的に形成されたポンプやバルブであり、それらポンプやバルブなどを総称して流体機器1と定義する。
1A 筒状螺合部
2 ユニオンナット
3 インナーリング
3G 外周部
3a 先窄まりの外周拡径面
3w 内周部
4 チューブ
4C 端部
4u 自然な先窄まりの内周拡径面
7 雄ネジ
12b 押圧部(傾斜内周面)
13 雌ネジ
M 圧入嵌合部分
S2,S3 奥シール部
Y 軸心
k シール構成部
n 圧入嵌合部分の最小径
r 押圧部の最小径
y シール要素部
θ 傾斜内周面の軸心に対する角度
α 外周拡径面の軸心に対する角度
Claims (5)
- 先端から流体移送用チューブの端部内に圧入させてそのチューブの端部の内周部を拡径させる先窄まりの外周拡径面が先端に形成された外周部と、流体移送用流路を構成する内周部とを有するインナーリングと、
外周側に雄ネジが形成された筒状螺合部を有する管継手本体又は流体機器と、
前記筒状螺合部の雄ネジに螺合する雌ネジが形成されたユニオンナットとを備え、
前記インナーリングは、前記チューブの端部の内周部を拡径させた状態で前記筒状螺合部内に挿入され、かつ、前記外周拡径面は、前記筒状螺合部の雄ネジに螺合されるユニオンナットに前記チューブを挟んだ状態で押し付けられる管接続装置であって、
前記ユニオンナットにおける前記外周拡径面との間で前記チューブを押付ける押圧部は、前記筒状螺合部の軸心に関して前記外周拡径面と互いに同じ方向に傾く傾斜内周面に形成されている管接続装置。 - 前記外周拡径面は、前記拡径させるチューブの端部の内周部のうち最大に拡径される部分を最大に拡径するのみの状態として、その時に現れるチューブの端部の内周部の自然な先窄まりの内周拡径面よりも大径で、かつ、凸曲面となる状態に形成されている請求項1に記載の管接続装置。
- 前記傾斜内周面の前記軸心に対する角度は、前記外周拡径面の前記軸心に対する角度よりも大に設定されている請求項1又は2に記載の管接続装置。
- 前記押圧部の最小径は、前記外周拡径面と前記チューブとの圧入嵌合部分の最小径と同等又はそれよりも大に設定されている請求項1〜3の何れか一項に記載の管接続装置。
- 前記インナーリングの基端側に形成されるシール要素部と、前記管継手本体又は流体機器に設けられるシール構成部との圧接による奥シール部が形成可能に構成されている請求項1〜4の何れか一項に記載の管接続装置。
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