TWI614438B - 接頭及接頭組裝體 - Google Patents

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TWI614438B
TWI614438B TW104128859A TW104128859A TWI614438B TW I614438 B TWI614438 B TW I614438B TW 104128859 A TW104128859 A TW 104128859A TW 104128859 A TW104128859 A TW 104128859A TW I614438 B TWI614438 B TW I614438B
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Hitoshi Imamura
Jihong Liu
Hideki Kono
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Daikin Ind Ltd
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Abstract

本發明係提供可抑制管損傷及管脫落，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏之接頭及接頭組裝體。環(70)係配置於螺母(30)之內側且管(90)之外側，楊氏模量較管(90)更高。環(70)係於至少環(70)之徑向內側且軸向之接頭本體(20)側之部分，具有朝環(70)之徑向內側且軸向之接頭本體(20)側凸出之曲面部(75)。將環(70)之徑向之最大厚度設為2r，將環(70)之曲面部(75)之軸向之長度設為h之情形時之α=h/r為0.5以上且1.2以下。

Description

接頭及接頭組裝體
本發明係關於接頭及接頭組裝體。
自先前以來，例如，如專利文獻1(日本特開2009-144916號公報)所記載，已提出可牢固地連結以避免通過管之內部之流體洩漏之管接頭。
於該管接頭中，於在筒狀之接頭本體之端部安裝管而使連結螺母相對於接頭本體螺固之情形時，於接頭本體與連結螺母之間設置有固定環。且，於使連結螺母相對於接頭本體逐漸螺固時，管係自內側由接頭本體緊固，自外側由利用連結螺母壓住之固定環而緊固。
於該管接頭中，藉由採用以上之構成，於使連結螺母相對於接頭本體逐漸螺固時，連結螺母相對於管旋轉，但固定環不會相對於管旋轉。因此，可防止於管之外側表面因與固定環之摩擦而導致附有環狀之傷痕，或因與固定環之摩擦而導致管被切斷。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]
日本特開2009-144916號公報
如此，於如上述專利文獻1(日本特開2009-144916號公報)所記載 之接頭中，關於固定環，除了較管更硬之點、及為確保充分之抵接或接觸面積及按壓力而將固定環之相對於管之接觸部分之角度設為30~95度之點以外，對具體形狀並未進行研究。
對此，發明人係著眼於當固定環之形狀改變時，固定環對管之咬合程度、或藉由固定環之緊固管之力變化。
本發明係鑑於上述點而完成者，本發明之目的在於提供一種可抑制管損傷及管脫落，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏之接頭及接頭組裝體。
第1態樣之接頭係連接於包含樹脂而構成之管之接頭，且包含：接頭本體、螺母、及環。接頭本體包含：接頭連結部，其構成軸向之一端側且由管包覆外周之至少一部分；及本體螺紋牙部，其具有較管連結部之外徑更大之外徑。於接頭本體，形成有於軸向延伸之貫通孔。螺母包含：螺母螺紋牙部，其可於接頭本體之管連結部自軸向***之狀態下與本體螺紋牙部螺合；及縮徑部，其設置於管連結部之***行進側且內徑較螺母螺紋牙部小。環係配置於較螺母之螺母螺紋牙部更靠徑向內側之空間，抵接於螺母之縮徑部中之接頭本體側之部分即被抵接部，且楊氏模量較管更高。環係於至少環之徑向內側且軸向之接頭本體側之部分，具有朝環之徑向內側且軸向之接頭本體側凸出之曲面部。將環之徑向之最大厚度設為2r，將環之曲面部之軸向之長度設為h之情形時之α=h/r為0.5以上且1.2以下。
該接頭係當於以管之內表面與接頭本體之管連結部之外表面相接之方式將管安裝於接頭本體之狀態下，使螺母之螺母螺紋牙部與接頭本體之本體螺紋牙部螺合而逐漸旋入時，位於管之外側之環抵接於螺母之被抵接部而逐漸靠近接頭本體之管連結部之端部。且，於管之一部分由環與接頭本體之管連結部之端部夾住之狀態下，環係以朝徑 向外側擴展之方式彈性變形。環係於如此般彈性變形之彈性狀態下，可以將管自徑向外側朝徑向內側按壓之方式對管作用彈性力。且，該接頭之環之楊氏模量高於管之楊氏模量。因此，可藉由環之較強之彈性力按壓管，從而可抑制流動於管之內側之流體之洩漏。
又，環係構成為於徑向內側且軸向之接頭本體側之部分，設置有朝徑向內側且軸向之接頭本體側凸出之曲面部，且將環之徑向之最大厚度設為2r，將環之曲面部之軸向之長度設為h之情形時之α=h/r為0.5以上且1.2以下。如此，藉由α之值成為0.5以上，可充分確保環與管之接觸面積而抑制環過度咬合於管，且亦可充分確保環對管之緊固力。又，藉由α之值成為1.2以下，可使管不易自緊固固定之狀態脫落。
藉此，可抑制管損傷及管脫落，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏。
第2態樣之接頭係如第1態樣之接頭，其中環之曲面部於軸向切斷面中構成圓弧或橢圓弧。
藉由該接頭，可更充分地抑制環之相對於管之局部咬合。
第3態樣之接頭係如第1態樣或第2態樣中任一態樣之接頭，其中環中軸向之接頭本體側之部分成為徑向內側之部分較徑向外側之部分更圓滑之形狀。
藉由該接頭，即使為僅於徑向內側設置有曲面之環，亦可抑制管損傷，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏。
第4態樣之接頭係如第1態樣至第3態樣中任一態樣之接頭，其中螺母之縮徑部中之被抵接部係於緊固時與環中與軸向之接頭本體側為相反側之部分抵接。環係於環中與軸向之接頭本體側相反之側，主要具有以越靠近徑向內側則越位於被抵接部側之方式，相對於被抵接部之主面以1.0度以上且7.0度以下之範圍傾斜之部分。此處，所謂「主 面」，係指構成螺母之被抵接部之面中佔據最大部分之面。又，此處，所謂「主要具有」，係指該環中與軸向之接頭本體側為相反側之部分全體中、傾斜為1.0度以上且7.0度以下之部分佔據最大部分(佔據較脫離1.0度以上且7.0度以下之範圍之部分更多之部分)。
藉由該接頭，即使為充分確保環對管之緊固力之狀態，亦可將環自身之變形抑制為較小，且使環與螺母之被抵接部之接觸部分之接觸壓力分佈遍及徑向而均一化。
第5態樣之接頭係如第1態樣至第4態樣中任一態樣之接頭，其中接頭本體之管連結部之***行進側之端部附近之徑向外側之表面係相對於軸向以30度以上且60度以下之範圍傾斜。
藉由該接頭，因管連結部之端部附近之徑向外側之表面相對於軸向以30度以上且60度以下之範圍傾斜，故關於安裝於管連結部之端部附近之徑向外側之管，亦可同樣地相對於軸向以30度以上且60度以下之範圍傾斜。藉此，可藉由將環之曲面部朝管之傾斜部分按壓而確保更充分之接觸面積。
第6態樣之接頭係如第1態樣至第5態樣中任一態樣之接頭，其中管係由包含PFA與FEP之至少任一種之樹脂組合物構成。螺母係由包含選自由PTFE、PFA、PVDF、ETFE、及ECTFE所組成之群之至少一種之樹脂組合物構成。環係由包含選自由PTFE、PFA、PCTFE、PVDF、ETFE、ECTFE、PPS、及PEEK所組成之群之至少一種之樹脂組合物構成。
藉由該接頭，可更確實地抑制管被切斷，且更確實地抑制流體之洩漏。
第7態樣之接頭係如第1態樣至第6態樣中任一態樣之接頭，其中環係不透明。螺母係透明或半透明。
藉由該接頭，因螺母係透明或半透明，環係不透明，故於使環 與螺母連結於管之狀態下，可自螺母之外側視認環之存在。藉此，可不易產生忘記安裝環之情況。
第8態樣之接頭組裝體包含：管、及如第1態樣至第7態樣中任一態樣之接頭。
藉由該接頭組裝體，可抑制管損傷，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏。
第1態樣之接頭及第8態樣之接頭組裝體可抑制管損傷及管脫落，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏。
藉由第2態樣之接頭，可更充分地抑制環之相對於管之局部咬合。
藉由第3態樣之接頭，即使為僅於徑向內側設置有曲面之環，亦可抑制管損傷，且抑制流動於管之內側之流體之洩漏。
藉由第4態樣之接頭，即使為充分確保環對管之緊固力之狀態，亦可將環自身之變形抑制為較小，且使環與螺母之被抵接部之接觸部分之接觸壓力分佈遍及徑向而均一化。
藉由第5態樣之接頭，可藉由將環之曲面部朝管之傾斜部分按壓而確保更充分之接觸面積。
藉由第6態樣之接頭，可更確實地抑制管被切斷，且更確實地抑制流體之洩漏。
藉由第7態樣之接頭，可不易產生忘記安裝環之情況。
2r‧‧‧環之徑向之寬度
20‧‧‧接頭本體
21‧‧‧管***端
21a‧‧‧徑向外側***部
21b‧‧‧徑向內側***部
22‧‧‧管連結部
23‧‧‧本體螺紋牙部
24‧‧‧接頭本體操作部
25‧‧‧安裝側螺紋牙部
26‧‧‧貫通孔
30‧‧‧螺母
31‧‧‧***端部
32‧‧‧外側筒狀部
33‧‧‧螺母操作部
34‧‧‧螺母螺紋牙部
35‧‧‧螺母筒狀部
36‧‧‧縮徑部
37‧‧‧被抵接部
38‧‧‧彎曲部
70‧‧‧環
71‧‧‧內表面
72‧‧‧外表面
74‧‧‧背面
75‧‧‧內側曲面部
76‧‧‧外側曲面部
77‧‧‧外側傾斜面
78‧‧‧內側傾斜面
90‧‧‧管
100‧‧‧接頭
150‧‧‧接頭組合體
a1‧‧‧長度
a2‧‧‧長度
a3‧‧‧長度
a4‧‧‧長度
a5‧‧‧內徑
a6‧‧‧直徑
a7‧‧‧外徑
a8‧‧‧間隔
b1‧‧‧內徑
b2‧‧‧外徑
b3‧‧‧厚度
b4‧‧‧曲率
b5‧‧‧曲率
b6‧‧‧傾斜面
b7‧‧‧傾斜面
b8‧‧‧寬度
b9‧‧‧厚度
c1‧‧‧外徑
c2‧‧‧長度
c3‧‧‧長度
c4‧‧‧長度
d5‧‧‧長度
c6‧‧‧內徑
c7‧‧‧內徑
c8‧‧‧長度
c9‧‧‧長度
c10‧‧‧長度
d1‧‧‧外徑
d2‧‧‧外徑
d3‧‧‧外徑
d4‧‧‧寬度
d5‧‧‧寬度
h‧‧‧寬度
h1‧‧‧寬度
h2‧‧‧寬度
h3‧‧‧寬度
H‧‧‧寬度
α‧‧‧參數
β‧‧‧傾斜角
θ1‧‧‧傾斜角度
θ2‧‧‧傾斜角度
圖1係顯示成為模擬對象之接頭及接頭組裝體之外觀概略之分解立體圖。
圖2係管之PFA之公稱應力-公稱應變之線圖。
圖3係管之PFA之真應力-真應變之線圖。
圖4係接頭本體之側視圖。
圖5係接頭本體之側視剖視圖。
圖6係於軸向上自與供管***之側相反之側觀察接頭本體之圖。
圖7係接頭本體之PTFE之公稱應力-公稱應變之線圖。
圖8係接頭本體之PTFE之真應力-真應變之線圖。
圖9係環之側視圖。
圖10係顯示使環之內側曲面部之曲率變化之情況之說明剖視圖。
圖11係環之PCTFE之公稱應力-公稱應變之線圖。
圖12係環之PCTFE之真應力-真應變之線圖。
圖13係螺母之側視圖。
圖14係螺母之側視剖視圖。
圖15係自軸向之縮徑部側觀察螺母之圖。
圖16係螺母之PFA之公稱應力-公稱應變之線圖。
圖17係螺母之PFA之真應力-真應變之線圖。
圖18係於管安裝有環與螺母之狀態之側視剖視圖。
圖19係顯示擴口治具之概略構成之側視圖。
圖20係使前端經擴管之管連結於接頭本體之狀態之側視剖視圖。
圖21係顯示相對於接頭本體逐漸旋入螺母之情況之側視剖視圖。
圖22係接頭連結固定於管之狀態之側視概略剖視圖。
圖23係顯示使由PCTFE構成環70之情形時之α(=h/r)之值變化之情形時之與緊固多餘量對應之緊固力之變化的模擬結果之圖表。
圖24係顯示使由PTFE構成環70之情形時之α(=h/r)之值變化之情形時之與緊固多餘量對應之緊固力之變化的模擬結果之圖表。
圖25係由PCTFE構成環70且環70為矩形之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖26係由PCTFE構成環70且α=0.1之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖27係由PCTFE構成環70且α=0.3之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖28係由PCTFE構成環70且α=0.4之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖29係由PCTFE構成環70且α=0.6之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖30係由PCTFE構成環70且α=0.8之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖31係由PCTFE構成環70且α=1.0之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖32係由PCTFE構成環70且α=1.2之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖33係由PCTFE構成環70且α=1.6之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖34係由PCTFE構成環70且α=2.0之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
圖35係由PCTFE構成環70且環70為矩形之情形及α=0.1,0.2,0.3之情形時之緊固多餘量為4.0mm時之接觸壓力分佈之模擬結果。
圖36係由PCTFE構成環70且環70為α=0.4,0.5,0.6,0.7之情形時之緊固多餘量為4.0mm時之接觸壓力分佈之模擬結果。
圖37係由PCTFE構成環70且環70為α=0.8,0.9,1.0,1.2之情形時之緊固多餘量為4.0mm時之接觸壓力分佈之模擬結果。
圖38係由PCTFE構成環70且環70為α=1.4,1.6,1.8,2.0之情形時之緊固多餘量為4.0mm時之接觸壓力分佈之模擬結果。
圖39係由PCTFE構成環70且環70為矩形之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖40係由PCTFE構成環70且環70為α=0.2之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖41係由PCTFE構成環70且環70為α=0.4之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖42係由PCTFE構成環70且環70為α=0.6之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖43係由PCTFE構成環70且環70為α=0.8之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖44係由PCTFE構成環70且環70為α=1.0之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖45係由PCTFE構成環70且環70為α=1.2之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖46係由PCTFE構成環70且環70為α=1.4之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖47係由PCTFE構成環70且環70為α=1.6之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖48係由PCTFE構成環70且環70為α=1.8之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖49係由PCTFE構成環70且環70為α=2.0之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
圖50係緊固多餘量為2.5mm、由PCTFE構成環70、環70為矩形、且α=0.2,0.4,0.6之情形時之管拉拔時之第1主應力分佈之模擬結果。
圖51顯示緊固多餘量為2.5mm、由PCTFE構成環70且環70為α=0.8,1.0,1.2,1.4之情形時之管拉拔時之第1主應力分佈之模擬結果。
圖52顯示緊固多餘量為2.5mm、由PCTFE構成環70且環70為α=1.6,1.8之情形時之管拉拔時之第1主應力分佈之模擬結果。
圖53係使環之螺母側之面傾斜之情形時之傾斜角β之說明圖。
圖54係由PCTFE構成環70、將環70之α之值固定為0.6且使β之值自0.0變化至14.0之情形時之與緊固多餘量相應之緊固力之關係的模擬結果。
圖55係緊固多餘量為4.0mm、由PCTFE構成環70、將環70之α之值固定為0.6且β之值為0.0,1.0,2.0,3.0之情形時之接觸壓力分佈之模擬結果。
圖56係緊固多餘量為4.0mm、由PCTFE構成環70、將環70之α之值固定為0.6且β之值為4.0,5.0,6.0,7.0之情形時之接觸壓力分佈之模擬結果。
圖57係緊固多餘量為4.0mm、由PCTFE構成環70、將環70之α之值固定為0.6且β之值為8.0,9.0之情形時之接觸壓力分佈之模擬結果。
以下，說明一實施形態之接頭及接頭組裝體。以下所說明之接頭及接頭組裝體係以例示為目的者，並非限定於此。
另，以下，為了容易理解而一併說明所圖示之參照符號，但各構成要件並非限於所圖示之具體形狀者。
(1)接頭100及接頭組裝體150
本實施形態之接頭100係連接於管90之接頭100，包含：接頭本體20、螺母30、及環70。接頭組裝體150係於管90連結固定接頭100而構成。
(2)管90
管90係包含樹脂而構成之環狀構件。
管90係較佳為至少內側表面由樹脂構成，例如，亦可為於一部分包含金屬之層等者。又，亦可由樹脂構成徑向內側之表面與徑向外側之表面，由金屬構成中間層。又，較佳為由一種樹脂組合物構成管90。
關於通過管90之內部之流體，並未特別限定，例如，可舉出酸、鹼、溶劑、溫泉水等高溫水、海洋水、工業用廢液類等。作為酸，例如可舉出鹽酸、硝酸、氟酸、硫酸、磷酸等。作為鹼，例如可舉出氨水、單乙醇胺等有機胺類，氫氧化鈉、氫氧化鉀等。作為溶劑，例如可舉出甲醇、丙醇等醇類、甲苯等有機溶劑類。
通過管90之內部之流體之狀態亦可為加壓狀態。於如此般流體被加壓之狀態下，來自接頭100部分之洩漏容易成為問題，但於本實施形態之接頭100中，即使為此種經加壓之流體於內部流動之情形，亦可抑制其之洩漏。
管90之尺寸並未特別限定，例如，於使用外徑為38.1mm(1.5吋)以上之尺寸之管90之情形時，由於為了抑制流體之洩漏所需之緊固力變得更大，而容易於管90附有傷痕，故可更顯著地發揮抑制流體之洩漏且抑制管90之損傷之本案發明之效果。以下，以管90之具體尺寸為例進行顯示。
基於確保更多通過內部之流體之流量，且使施工作業性良好之點而言，管90於未經連結固定且未被作用任何力之狀態下，內徑較佳為28.0mm以上且66.0mm以下，更佳為45.0mm以上且55.0mm以下。管90之外徑較佳為大於38.1mm(1.5吋)，更佳為大於50.8mm(2.0吋)。又，管90之外徑較佳為70.0mm以下。進而，管90之外徑更佳為52.0mm以上且62.0mm以下。
管90之厚度較佳為2.5mm以上且4.0mm以下，更佳為3.0mm以上且3.5mm以下。
管90之彎曲半徑較佳為0.3m以上且3.0m以下，更佳為0.5m以上且1.5m以下。另，管90之彎曲半徑係設為使管90彎曲成圓弧狀時管90快要被折彎(並非破壞)前之半徑。
另，若增加管90之厚度，則雖可使管90不易被切斷，但有彎曲半徑變長之傾向。若如此般彎曲半徑變長，則即使形成為圈亦無法充分小型化，而難以搬運至現場，故產生分成較短之複數條進行搬運之必要，但於該情形時，於現場之連接作業變得繁雜，且因連接部位之數量增大而使洩漏問題亦變得顯著。因此，為了確保管90之搬運容易性，確保施工現場之攜帶搬送之容易性，例如，較佳為管90之厚度為1.0mm以上且10.0mm以下，且，管90之彎曲半徑為0.3m以上且1.5m以下。
為了提高連結固定於接頭100時之施工容易性，管90較佳為將連接端之端部加熱擴管。
作為構成管90之樹脂，較佳為具有耐藥品性之樹脂。作為具有耐藥品性之樹脂，例如可舉出PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、FEP(四氟乙烯-六氟丙烯共聚物)及其等之混合物。其中，自耐藥液性、耐龜裂性、耐熱性、即使彎曲亦不易折斷之機械特性之觀點而言，構成管90之樹脂較佳為PFA。該樹脂之藉由DSC(示差掃描熱量測定)求出峰頂而確定之熔點較佳為260℃以上且310℃以下，更佳為295℃以上且310℃以下。因熔點為295℃以上之PFA不至過於柔軟，故可抑制擴口加工部之變形，可使管90不易脫落。又，熔點為310℃以下之PFA耐龜裂性優異，而不易產生擴口加工部之裂紋。該樹脂之依據ASTM-D638而測定之楊氏模量(關於楊氏模量之測定方法，以下相同)較佳為300MPa以上且800MPa以下，更佳為300MPa以上且500MPa 以下。又，關於該樹脂，依據JIS K7181而以測定溫度23℃使用附有縱橫應變計之英斯特朗1125型裝置，以測力器10ton、全標度200kg、十字頭速度2mm/min測定壓縮成形試驗片之泊松比之情形時(關於泊松比之測定方法，以下相同)，較佳為0.44以上且0.50以下，更佳為0.45以上且0.48以下。又，關於該樹脂之降伏應力，較佳為7.7MPa以上且15MPa以下。
另，管90之表面粗度較佳為0.001以上且2.0以下。另，此處之表面粗度之測定係使用三豐製SURFTEST SV-600，依據JIS B0601-1994而作為管90之外表面之算術平均粗度Ra(μm)進行測定(關於表面粗度之測定，以下相同)。
另，管90係於相對於接頭本體20之管連結部22安裝前，使用擴口治具保持擴管狀態。此處，後述之接頭本體20之管連結部22之以與徑向外側***部21a(管***端21之徑向外側部分)對向之方式配置之部分，係以成為與該徑向外側***部21a之傾斜角度相同之傾斜角度之方式，藉由擴口治具而保持形狀。藉由該擴口治具保持形狀之角度較佳為30度以上且60度以下。若為小於30度，則管90容易自接頭100脫落，若大於60度，則相對於擴口治具***管90本身變得困難。
(3)接頭本體20
接頭本體20具有管連結部22與本體螺紋牙部23，且形成有於軸向延伸之貫通孔26。
本體螺紋牙部23係相對於管連結部22設置於軸向外側，外徑大於管連結部22之外徑，且以與螺母30之螺母螺紋牙部34螺合之方式構成。
接頭本體20亦可進而具有安裝側螺紋牙部25、及接頭本體操作部24。安裝側螺紋牙部25係設置於軸向上與設置有管連結部22之側為相反側之端部附近之外周面，且以與供連接接頭100之對象之構件之 螺紋牙螺合之方式構成。接頭本體操作部24係於將螺母30旋入於接頭本體20時由扳手或人之手指夾持之部分，於軸向上設置於本體螺紋牙部23與安裝側螺紋牙部25之間。該接頭本體操作部24於軸向觀察時成為多邊形狀或其變形形狀。
管連結部22係以筒狀形成於接頭本體20之一端側。管連結部22係形成為其外周部分之外徑大於環70之內徑，藉由安裝經擴管之管90，而由管90之內表面自徑向外側包覆。
本體螺紋牙部23係以外周面上外徑大於管連結部22之方式設置。
接頭本體20之管連結部22較佳為於軸向之端部設置有管90***端。管90***端具有：徑向外側***部21a，其構成徑向外側，且以越趨近於軸向端部直徑越小之方式構成；及徑向內側***部21b，其係以越趨近於軸向端部直徑越大之方式構成。徑向外側***部21a可由外側傾斜面構成，亦可由朝軸向端部側且徑向外側凸出而圓滑地彎曲之外側R部分構成。於由外側傾斜面構成徑向外側***部21a之情形時，於包含軸之剖面之形狀中，該外側傾斜面與軸向所成角中較小之角度係於未經連結固定且未被作用任何力之狀態下，較佳為30度以上且60度以下，更佳為40度以上且50度以下。徑向內側***部21b較佳為於軸向端部不朝徑向內側凸出，較佳為由內側傾斜面構成。其理由在於，若徑向內側***部21b朝徑向內側凸出，則於接頭100連結固定於管90之狀態下，有於管90之內表面與徑向內側***部21b之朝徑向內側凸出之部分之間滯留流體之虞。於由內側傾斜面構成徑向內側***部21b之情形時，於包含軸之剖面之形狀中，該內側傾斜面與軸向所成角中較小之角度於未經連結固定且未被作用任何力之狀態下，較佳為30度以上且70度以下。藉由將該角度設為30度以上，可避免管連結部22之前端之徑向之厚度變薄而導致強度下降，而於將接頭100連 結固定於管90時，容易避免其被環70或管90朝內側按壓而倒向徑向內側。又，藉由將該角度設為70度以下，可抑制於形成於管連結部22之內側傾斜面與管90之內表面之間之間隙所產生之流體滯留。
接頭本體20之管連結部22之徑向外側***部21a與徑向內側***部21b之徑向之邊界部分之位置較佳位於管連結部22之厚度寬度之範圍內、即管連結部22之徑向內側附近。又，由該邊界部分構成之圓之直徑較佳為小於環70之內徑。其理由在於：於管90使接頭100連結固定之狀態下，避免管連結部22之邊界部分之前端形狀相對於管90朝管90之厚度方向刺入，而不易產生管90之切斷。另，於由外側傾斜面構成徑向外側***部21a，由內側傾斜面構成徑向內側***部21b之情形時，於包含軸之剖面之形狀中，外側傾斜面與內側傾斜面所成角中較小之角度於未經連結固定且未被作用任何力之狀態下，較佳為80度以上，更佳為90度以上。其理由在於：避免管連結部22之邊界部分之前端形狀成為過於銳利之形狀。另，於後述之環70於接頭本體20側且徑向內側具備傾斜面，管連結部22具備外側傾斜面之情形時，於軸向之剖面形狀中，該環70之傾斜面之傾斜角度、與管連結部22之外側傾斜面之傾斜角度之差較佳為小於10度，更佳為一致。
又，由管連結部22之邊界部分構成之圓之直徑較佳為小於管90之外徑且大於管90之內徑。藉此，於將管90連結固定於接頭100之狀態下，接頭本體20之管連結部22可不容易倒向徑向內側，從而可防止成為流體之流動阻力，且可使管90不易被切斷。
接頭本體20之管連結部22之外徑於未經連結固定且未被作用任何力之狀態下，較佳為管90之外徑之1.05倍以上且1.10倍以下。
接頭本體20之管連結部22之徑向之厚度於未經連結固定且未被作用任何力之狀態下，較佳為管90之厚度之1.5倍以上且1.8倍以下。
接頭本體20雖可由複數個零件構成，但較佳為由一種樹脂組合 物構成。關於構成該接頭本體20之樹脂，較佳為與管90同樣地具有耐藥品性之樹脂。作為此種樹脂，例如可舉出PTFE(聚四氟乙烯)、或PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)。於使用PTFE作為構成接頭本體20之樹脂之情形時，對該PTFE藉由DSC(示差掃描熱量測定)求出峰頂而確定之熔點較佳為320℃以上且330℃以下，更佳為327℃。於使用PFA作為構成接頭本體20之樹脂之情形時，藉由針對該PFA之DSC(示差掃描熱量測定)求出峰頂而確定之熔點較佳為260℃以上且310℃以下，更佳為295℃以上且310℃以下。此處，並未特別限定，例如，PTFE成形加工品之原料係可將粉體狀之PTFE原料粉末於模具內壓縮固定後，於360℃以上且380℃以下之熱風環境爐中進行焙燒，於冷卻後進行機械加工而獲得加工品，但此時若原料粉體之加熱下之焙燒不充分，則熔點高於327℃，而成為機械特性劣化以致裂開等不佳狀況之原因。又，該樹脂之楊氏模量較佳為300MPa以上且800MPa以下，更佳為350MPa以上且600MPa以下。又，該樹脂之泊松比較佳為0.40以上且0.48以下。又，關於該樹脂之降伏應力，較佳為7.0MPa以上且15.0MPa以下。
另，接頭本體20之表面粗度較佳為0.001以上且2.0以下。
(4)螺母30
螺母30具有螺母螺紋牙部34與縮徑部36。
螺母螺紋牙部34係構成為於自軸向之一端側(***用開口側)朝軸向之另一端側***接頭本體20之管連結部22之狀態下，可與本體螺紋牙部23螺合。
縮徑部36係設置於軸向之另一端側(與***用開口側相反之側)，以內徑小於螺母螺紋牙部34之方式構成，且具有被抵接部37。該縮徑部36之內側之內徑係以與管90之外徑大致相等之方式構成。被抵接部37構成該縮徑部36中朝向軸向之一端側(***用開口側)之部分，例 如，主要(作為主面)具有以環70之軸向為法線方向之面。被抵接部37係於管90連結固定於接頭100之狀態下與環70之一部分(環70之軸向之端部)抵接之部分。
螺母30較佳為以於軸向之***用開口側之端部，徑向之厚度較其附近之部分更厚之方式構成。
螺母30較佳為於軸向上，於螺母螺紋牙部34與縮徑部36之間，未設置螺紋牙，而形成有於軸向延伸之筒形狀即螺母30筒狀部。
螺母30亦可具有於軸向觀察時外周形狀成為多邊形狀或其變形形狀之螺母操作部33。螺母操作部33係於將螺母30旋入於接頭本體20時由扳手或人之手指夾持之部分。
被抵接部37之形狀並未特別限定，但較佳為於管90連結固定於接頭100之狀態下，與環70之抵接部分對應之形狀。較佳構成為，例如，於管90連結固定於接頭100之狀態下所抵接之環70之一部分之形狀為面形狀，且該面之法線方向為軸向之情形時，被抵接部37亦為面形狀，且該面之法線方向成為軸向。
螺母30較佳為由一種樹脂組合物構成。關於構成該螺母30之樹脂，較佳為與管90或接頭本體20同樣地具有耐藥品性之樹脂。作為此種樹脂，例如可舉出PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)、PTFE(聚四氟乙烯)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)、及其等之混合物。其中，較佳為由PFA構成。該樹脂之藉由DSC(示差掃描熱量測定)求出峰頂而確定之熔點較佳為295℃以上且310℃以下。因熔點為295℃以上之PFA不至過於柔軟，故可抑制變形，可使管90不易脫落。又，熔點為310℃以下之PFA耐龜裂性優異而不易產生裂紋。該樹脂之楊氏模量較佳為300MPa以上且1700MPa以下，更佳為350MPa以上且1600MPa以下。又，該樹脂之泊松比較佳為0.34以上且0.47以下。又，關 於該樹脂之降伏應力，較佳為7.0MPa以上且50MPa以下。
另，自於將管90連結固定於接頭100之狀態下可視認環70是否位於內部(是否忘記安裝環70)之觀點而言，螺母30較佳為透明或半透明。
(5)環70
環70係配置於螺母30之較螺母螺紋牙部34更靠徑向內側之空間，楊氏模量高於管90，且抵接於螺母30之縮徑部36之被抵接部37而使用之環狀構件。於接頭100中，可使用至少1個環70，亦可使用複數個。於使用複數個之情形時，抵接於螺母30之縮徑部36之被抵接部37之環70亦可不同於與接頭本體20之管連結部22之前端對向之環70。
於相對於管90連結接頭本體20、螺母30及環70，並進一步緊固之狀態下，環70可藉由自身之應力將管90自徑向外側朝徑向內側按壓。藉由以使環70之楊氏模量高於管90之楊氏模量之方式進行調整，於由環70與接頭本體20之管連結部22之端部夾住管90之一部分之狀態下，環70以朝徑向外側擴展之方式彈性變形，而可以將管90自徑向外側朝徑向內側按壓之方式作用彈性力。藉此，將管90牢固地固定，使管90不易脫落，從而可抑制通過管90之內部之流體之洩漏。
又，因環70係作為與螺母30不同之構件使用，故於使螺母30逐漸螺固於接頭本體20之階段，螺母30繞管90而旋轉，但環70並未積極地旋轉。藉此，可抑制因環70旋轉造成之管90之外周處之傷痕之產生，可保護管90免被切斷。
環70之形狀係包含軸之面上之剖面形狀於環70之徑向內側且軸向之接頭本體20側之部分，具有朝環70之徑向內側且軸向之接頭本體20側凸出之曲面部，若將環70之徑向之最大厚度設為2r且將環70之曲面部之軸向之長度設為h之情形時之α=h/r為0.5以上且1.2以下，則並無特別限定。α之值可為0.6以上且1.0以下。例如，環70之與軸向之接 頭本體20側相反之側且徑向內側之部分或外側之部分亦可具有角而構成，亦可成為於該角之部分經倒角之形狀或帶圓之形狀。又，環70之軸向之接頭本體20側且徑向外側之部分亦可具有角而構成，亦可成為於該角之部分經倒角之形狀或帶圓之形狀。又，環70之軸向之接頭本體20側且徑向外側之部分亦可具有與軸向之接頭本體20側且徑向內側之曲面部對稱之形狀。
又，環70中與軸向之接頭本體20側為相反側之端部亦可藉由環70之徑向外側較徑向內側更朝與接頭本體20側相反之側伸出而相對於環70之徑向傾斜地構成。又，環70亦可於環70中與軸向之接頭本體20側相反之側，主要具有以越靠近徑向內側則越位於被抵接部37側之方式，相對於螺母30之被抵接部37之主面以1.0度以上且7.0度以下之範圍傾斜之部分。此處，於環70之與軸向之接頭側本體側為相反側之端部構成大部分之面之相對於螺母30之被抵接部37之主面的傾斜角度較佳為1.0度以上且7.0度以下，更佳為1.0度以上且4.0度以下。另，於螺母30之被抵接部37之主面之法線成為環70之軸向之情形時，主要構成環70中與軸向之接頭本體20側為相反側之部分之面的相對於環70之徑向之傾斜角度較佳為1.0度以上且7.0度以下，更佳為1.0度以上且4.0度以下。藉由設為此種傾斜角度之範圍，即使為充分確保環70對管90之緊固力之狀態，亦可將環70自身之變形抑制為較小，且使環70與螺母30之被抵接部37之接觸部分之接觸壓力分佈遍及徑向而均一化。
另，環70之朝徑向內側且軸向之接頭本體20側凸出之曲面部較佳位於環70之徑向之寬度之30%以上且60%以下之部分，較佳為位於環70之軸向之寬度之30%以上且60%以下之部分。藉由如此般設置曲面部，即使為採用楊氏模量較管90高之環70確保緊固力之情形，因不易自環70作用相對於管90之局部力，故可抑制管90之切斷。又，藉由 避免環70與管90之接觸面積過寬，可抑制環70之緊固力分散而使管90容易脫落。
於環70之與軸向之接頭本體20側相反之側且徑向內側之部分或外側之部分、或環70之軸向之接頭本體20側且徑向外側之部分成為經倒角之形狀或帶圓之形狀之情形時，該形狀為環70之徑向之寬度之1%以上且30%以下之部分，較佳為環70之軸向之寬度之1以上且30%以下之部分。
又，因管90係以沿著接頭本體20之徑向外側***部21a之外側表面而相對於軸向傾斜之狀態被安裝，故環70之徑向內側且軸向之接頭本體20側之曲面部相對於該管90之外表面中相對於軸向傾斜之部分，朝使管90之厚度變窄之方向被朝管90按壓。另一方面，接頭本體20之徑向外側***部21a係相對於管90之內表面中相對於軸向傾斜之部分，朝使管90之厚度變窄之方向被朝管90按壓。藉此，藉由環70之徑向內側且軸向之接頭本體20側之曲面部、與接頭本體20之徑向外側***部21a夾持管90。該管90被夾持之部分相較於管90之其他部分厚度更薄。且，較管90被夾持之部分更內側之部分較管90被夾持之部分厚度更厚。藉此，因管90之較厚部分難以通過由環70之曲面部與接頭本體20之徑向外側***部21a所夾住之部分，故可使管90不易朝近前側脫落。
環70之內徑較佳為管90之外徑之1.001倍以上且1.04倍以下，更佳為管90之外徑之1.001倍以上且1.01倍以下。
環70之徑向之厚度較佳為較管90之厚度更厚。具體而言，環70之徑向之厚度較佳為管90之厚度之1.2倍以上且2.5倍以下，更佳為管90之厚度之1.2倍以上且2.0倍以下，進而較佳為1.4倍以上且1.8倍以下。
環70之軸向之寬度並未特別限定，例如，較佳為環70之徑向之 厚度之0.5倍以上且4倍以下，更佳為1.0倍以上且2.0倍以下。
環70較佳由一種樹脂組合物構成。關於構成該環70之樹脂，較佳為與管90、接頭本體20或螺母30同樣地具有耐藥品性之樹脂。作為此種樹脂，例如可舉出PTFE(聚四氟乙烯)、PFA(四氟乙烯-全氟烷基乙烯醚共聚物)、PCTFE(聚三氟氯乙烯)、PVDF(聚偏二氟乙烯)、ETFE(四氟乙烯-乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)、PPS(聚苯硫醚)、PEEK(聚醚醚酮)、及其等之混合物。於該等樹脂組合物中亦可包含填料，但較佳為不包含玻璃纖維者。作為此種樹脂，其中，較佳為PVDF或PCTFE。該樹脂之藉由DSC(示差掃描熱量測定)求出峰頂而確定之熔點較佳為130℃以上且290℃以下，更佳為160℃以上且230℃以下。若熔點為該範圍內，則環70不至過於柔軟故可抑制變形，可使管90不易脫落，且因耐龜裂性優異故而不易產生裂紋。該樹脂之楊氏模量較佳為500MPa以上且4000MPa以下，更佳為高於螺母30之楊氏模量，更佳為高於管90之楊氏模量，進而較佳為1000MPa以上且2500MPa以下。又，該樹脂之泊松比較佳為0.34以上且0.47以下。又，關於該樹脂之降伏應力，較佳為7.0MPa以上且170MPa以下。
另，於螺母30為透明或半透明之情形時，自防止忘記安裝環70之觀點而言，環70較佳為不透明或被著色。
另，環70之表面粗度較佳為0.001以上且8.0以下。
(6)各構件之關係
作為構成各構件之素材之關係、即構成管90之樹脂、構成環70之樹脂、及構成螺母30之樹脂之組合，較佳為構成管90之樹脂為PFA，構成環70之樹脂為PVDF或PCTFE。另，於該組合中，更佳為構成螺母30之樹脂為PFA，構成接頭本體20之樹脂為PTFE或PFA。
[實施例]
以下，對模擬所使用之接頭及接頭組裝體之構造進行說明，對研究改變環之曲面部之曲率之情形時之緊固力之變化、管拉拔過程之行為、改變環之與軸向之接頭本體相反之側之傾斜形狀之情形時之緊固力之變化等之模擬內容，進行進一步說明。
另，實際之螺母之緊固作業係藉由施加扭矩而進行，但於該模擬中，藉由於對螺母施加軸向之強制變位之軸對稱模型中模擬螺母之緊固作業而算出緊固力。具體而言，基於為了使螺母產生軸向之強制變位所需之反作用力進行計算。
圖1中顯示模擬中所使用之接頭及接頭組裝體之外形。
接頭組裝體150係將接頭100連結固定於管90而構成。
接頭100係由接頭本體20、環70、及螺母30構成。
管90係藉由於其一端連結於接頭本體20之管連結部22(後述)之狀態下，使螺母30相對於接頭本體20逐漸螺合，從而由位於螺母30之徑向內側且管90之徑向外側之環70與接頭本體20之管***端21(後述)夾持而連接固定。
以下，對各構件分別說明細節。
(管90)
管90係由PFA構成，外徑為57.4mm，內徑為50.8mm，徑向之厚度為3.3mm。該管90之曲率半徑係0.91m，該管90之楊氏模量係390MPa。又，該管之泊松比係0.45，降伏應力係8.0MPa。
此處，關於管90之材質即PFA，分別於圖2中顯示公稱應力-公稱應變線圖，於圖3中顯示真應力-真應變線圖。
(接頭本體20)
接頭本體20係如圖4之側視外觀圖所示，具備：管***端21、管連結部22、本體螺紋牙部23、接頭本體操作部24、安裝側螺紋牙部25、及貫通孔26。管***端21構成供***管90之側之前端。管***端 21係如圖4之側剖視圖所示，具有：傾斜面即徑向外側***部21a，其係以越趨近於軸向之端部則徑向外側之部分越位於徑向內側之方式傾斜而構成；及傾斜面即徑向內側***部21b，其係以越趨近於軸向之端部則徑向內側之部分越位於徑向外側之方式傾斜而構成。管連結部22係於***有管90之狀態下管90之內表面與外表面相接之部分，以自管***端21以筒狀延伸之方式構成。本體螺紋牙部23係相對於管連結部22設置於與管***端21側相反之側，外徑大於管連結部22之外徑，且以與後述之螺母30之螺母螺紋牙部34螺合之方式構成。接頭本體操作部24係於將螺母30旋入於接頭本體20時由扳手或入之手指夾持之部分，相對於本體螺紋牙部23設置於與管連結部22側相反之側。接頭本體操作部24係如圖6之軸向觀察俯視圖所示，具有於軸向觀察時圓滑地連接矩形之各邊之形狀。安裝側螺紋牙部25具有用以相對於未圖示之安裝對象螺固之螺紋牙。貫通孔26係於軸向貫通接頭本體20之孔。
如圖4所示，關於軸向之長度，管***端21與管連結部22之合計長度a1係28.0mm，本體螺紋牙部23之長度a2係40.0mm，接頭本體操作部24之長度a3係20.0mm，安裝側螺紋牙部25之長度a4係30.0mm。又，如圖5所示，貫通孔之內徑a5係20.8mm，徑向外側***部21a與徑向內側***部21b之邊界部分所構成之圓之直徑a6係54.8mm，管連結部22之外徑a7係61.8mm，任一者均位於同心圓上。又，於軸剖面中，徑向外側***部21a相對於軸向之傾斜角度θ1係45度，徑向內側***部21b相對於軸向之傾斜角度θ2係45度。另，於軸剖面中，徑向外側***部21a之傾斜面與徑向內側***部21b之傾斜面所成之角度係90度。又，如圖6所示，接頭本體操作部24之對向之面彼此之間隔a8係80.0mm。
接頭本體20係由PTFE構成。該接頭本體20之楊氏模量係440.0MPa、泊松比係0.46、降伏應力係7.6MPa。
此處，關於接頭本體20之材質即PTFE，分別於圖7中顯示公稱應力-公稱應變線圖，於圖8中顯示真應力-真應變線圖。
(環70)
環70係如圖5所示，為具有內表面71、外表面72、背面74、內側曲面部75、外側曲面部76、外側傾斜面77、及內側傾斜面78之環狀構件。
內表面71係由與軸向平行且以筒狀延伸之面，構成環70之徑向之最內側之面。外表面72係由與軸向平行且以筒狀延伸之面，構成環70之徑向之最外側之面。
背面74係以軸向為法線方向之圓周狀之面，構成環70之與軸向之接頭本體側20側為相反側之端面。
內側曲面部75與外側曲面部76係構成環70之接頭本體20側端部之曲面。內側曲面部75與外側曲面部76係以與環70之徑向之一半厚度對應之方式分別設置。內側曲面部75構成環70之朝接頭本體20側且徑向內側凸出之部分，外側曲面部76構成環70之朝接頭本體20側且徑向外側凸出之部分。
外側傾斜面77係連接外表面72與背面74之傾斜面，以於軸向上隨著靠近背面74側而逐漸位於徑向內側之方式形成有傾斜面。內側傾斜面78係連接內表面71與背面74之傾斜面，以於軸向上隨著靠近背面74側而逐漸位於徑向外側之方式形成有傾斜面。
環70係內徑b1為57.7mm，外徑b2為68.5mm，軸向之厚度b3為8.0mm。又，外側傾斜面77及內側傾斜面78任一者之傾斜面相對於軸向之傾斜角度中較小之角度為45度。又，外側傾斜面77係具有如於軸向被傾斜削取0.5mm之寬度，於徑向被傾斜削取0.5mm之寬度而產生之形狀及大小之傾斜面(參照圖5之b6)。內側傾斜面78係具有如於軸向被傾斜削取0.3mm之寬度，於徑向被傾斜削取0.3mm之寬度而產生 之形狀及大小之傾斜面(參照圖5之b7)。又，環70之徑向之厚度b9係5.4mm。
另，於模擬中，如圖10之剖視圖所示，藉由變更內側曲面部75與外側曲面部76之曲率b4、b5，而進行緊固力之變化等之研究。此處，變更內側曲面部75與外側曲面部76之曲率係藉由將內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度h(=b8)自0.1r變更至2.0r(h1、h2、h3‧‧‧)而進行。另，即使為變更內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度b8之情形，環70之軸向之寬度H(=b3)亦被設為固定而未產生變化，環70之徑向之寬度2r(=b9)亦被設為固定而未產生變化。此處，於實際之模擬中，以參數α=h/r進行評估，α係自0.1變化至2.0。
此處，於將環70之徑向之厚度b9設為2r之情形時，內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度b8為r之情形(圖10之h2之情形)時，內側曲面部75與外側曲面部76構成半圓。
且，於內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度b8較r更短之情形(圖10之h1之情形)時，內側曲面部75與外側曲面部76構成以環70之徑向之厚度b9(2r)為長軸之長徑且以內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度b8為短軸之短徑之半個橢圓。
進而，於內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度b8較r更長之情形(圖10之h3之情形)時，內側曲面部75與外側曲面部76構成以內側曲面部75與外側曲面部76之軸向之寬度b8之2倍為長軸之長徑，且以環70之徑向之厚度b9(2r)為短軸之短徑之半個橢圓。
對環70由PCTFE構成之情形與由PTFE構成之情形進行模擬。
關於PCTFE之環70，楊氏模量為1400.0MPa，泊松比為0.42，降伏應力為41.0MPa，表面粗度Ra為3.2。
此處，關於環70之材質即PCTFE，分別於圖11中顯示公稱應力-公稱應變線圖，於圖12中顯示真應力-真應變線圖。
又，關於PTFE之環70，楊氏模量為440MPa，泊松比為0.46，降伏應力為7.6MPa。
(螺母30)
螺母30如圖13之側視外觀圖、圖14之側視剖視圖、及圖15之自軸向之縮徑部側觀察之圖所示，具備：***端部31、外側筒狀部32、螺母操作部33、螺母螺紋牙部34、螺母筒狀部35、縮徑部36、被抵接部37、及彎曲部38。
***端部31構成將螺母30***於接頭本體20時之***側前端，具有略微朝徑向外側擴展之形狀。外側筒狀部32係以筒狀於軸向延伸。螺母操作部33係於將螺母30旋入於接頭本體20時由扳手或人之手指夾持之部分，相對於外側筒狀部32形成於與軸向之***端部31側相反之側。該螺母操作部33係如圖15所示，構成為於軸向觀察時成為6邊形之各角帶圓之形狀。螺母螺紋牙部34係以對接頭本體20***螺母30並螺固時，可相對於本體螺紋牙部23自徑向外側螺合之方式，構成螺母30之內側且***端部31側。縮徑部36係自與***端部31側為相反側之端部朝***端部31側延伸，於螺母30之內側中構成筒狀部分。螺母筒狀部35係以於軸向連接螺母螺紋牙部34與縮徑部36之方式，於螺母30之內側中構成筒狀部分，並於徑向上構成縮徑部36之徑向外側且螺母螺紋牙部34之徑向內側。被抵接部37係由縮徑部36之朝向***端部31側之端面構成。彎曲部38係設置於螺母筒狀部35之與***端部31側為相反側之端部與被抵接部37所連接之部分之R形狀部分。
螺母30係如圖13所示，***端部31之外徑c1為95.0mm，連結螺母操作部33中相互對向且帶圓之形狀之部分彼此之長度c2係90.0mm。又，如圖13所示，關於軸向之長度，***端部31之長度c3係41.5mm，外側筒狀部32之長度c4係31.0mm，螺母操作部33之長度c5係5.0mm。又，如圖14所示，螺母筒狀部35之內徑c6係69.0mm，縮 徑部36之內徑c7係58.0mm。進而，如圖13所示，關於軸向之長度，螺母螺紋牙部34之長度c8係34.0mm，螺母筒狀部35之長度c9係32.5mm，縮徑部36之長度c10係11.0mm。另，彎曲部38之曲率半徑係0.5mm。
螺母30係由與管90物性不同之PFA構成。該螺母30之楊氏模量係390MPa，泊松比係0.47，降伏應力係8.9MPa。
此處，關於螺母30之材質即PFA，分別於圖16中顯示公稱應力-公稱應變線圖，於圖17中顯示真應力-真應變線圖。
(連結固定動作)
藉由相對於管90分別固定接頭本體20、環70及螺母30，而於管90連結固定接頭100。
此處，首先，將欲安裝接頭100之管90之前端經由縮徑部36側***至螺母30，進而，***至環70，而成為如圖18之側視剖視圖所示之狀態。
然後，將管90之端部使用圖19所示之擴口治具擴管而使其形狀保持不變。該擴口治具係由PTFE構成，如圖19所示，於軸向之***側端部設置有外徑(d1=50.5mm)為最小之圓柱部分，於軸向之與***側相反之側，外徑(d2=62.8mm)更大之圓柱部分與外徑(d3=78.0mm)進而更大之圓柱部分相連接而構成。擴口治具係軸向之寬度d4為70.0mm，與軸向之***側為相反側之各圓柱之軸向之寬度d4、d5均為20.0mm。與軸向之***側端部之圓柱之***側為相反側之端部係以隨著趨近於與***側相反之側則外徑逐漸變大之方式傾斜而構成。此處，傾斜部分相對於軸向正中間之圓柱之外周部分之傾斜角度為45度。另，此處，於將管90***於擴口治具時，將管90於藉由加熱器等加熱而變柔軟之狀態下***，從而進行藉由擴管之形狀保持。
其次，於經擴管之管90之前端之內側***接頭本體20之管連結 部22，而成為如圖20之側視剖視圖所示之狀態。另，管90之前端係設為收斂於管連結部22之軸向之寬度內之位置。
其後，使螺母30相對於接頭本體20於軸向逐漸靠近，並使其移動至接頭本體20之本體螺紋牙部23與螺母30之螺母螺紋牙部34相互開始螺合之部分為止。此時，環70係藉由環70之背面74於軸向上抵接於螺母30之被抵接部37，而朝軸向之接頭本體20側移動。然後，藉由使螺母30相對於接頭本體20旋轉，而如圖21之側視剖視圖所示，將螺母30相對於接頭本體20逐漸旋入。另，此處，接頭本體20與管90係大致一體化，不會受到螺母30之旋轉之影響而旋轉。又，因螺母30與環70係以單體構成，故即使為螺母30旋轉之情形，環70原則上仍以朝軸向沿著管90之外表面之方式移動，且環70於管90之外表面上不旋轉。
又，當持續進行螺母30之對接頭本體20之旋入操作時，如圖22之側視剖視圖所示，環70之內側曲面部75相對於管90中與接頭本體20之管連結部22之徑向外側***部21a對向之部分接觸，將該狀態決定為開始地點，將至最終結束旋入之地點為止之距離決定為緊固多餘量。另，於模擬中，使該緊固多餘量自0mm變化至5.0mm。
(模擬之細節設定)
於模擬中，考慮以下幾點而進行。
管與環係設為幾何形狀具有軸對稱性者。因接頭本體與螺母可視為幾何形狀近似具有軸對稱性者，故同樣地設為具有軸對稱性者。此處，關於螺絲槽，藉由調整摩擦力而作為單純平面處理。又，關於載荷，因於螺母緊固過程中亦可視為近似具有軸對稱性者，故同樣地設為具有軸對稱性者。於管拉拔過程中，亦同樣地設為具有軸對稱性者。
模擬係以FEM解析(Finite Element Method(有限元素法))進行「螺母緊固過程」與「管拉拔過程」。於構築解析模型時，使用接頭本 體、管、環、螺距之4個零件，因各零件近似具有幾何形狀與載荷狀態之軸對稱性，故取出構造體之任意一剖面而製作解析模型。
於解析時，接頭本體20與管90及環70、螺母30係採用滿足Mises之降伏條件之彈塑性材料，並以二維固體元素模型化。又，各零件間之相互接觸係以伴隨摩擦之接觸要素模型化。具體而言，對接頭本體20與管90、接頭本體20與螺母30、管90與環70、管90與螺母30、環70與螺母30之間，分別指定接觸條件。
該解析模型之元素數係9,016，節點數係9,643。
又，於解析時，對接頭本體20之與管連結部22側為相反側之端部，賦予約束軸向之變位之約束條件。作為載荷條件，於「螺母緊固過程」中，對螺母30之接頭本體20側之端部作用相同之軸向之強制變位，於「管拉拔過程」中，對管90之與管連結部22側端部為相反側之端部作用相同之軸向之強制變位。且，將螺母30之緊固扭矩載荷置換為作用於螺母30之軸向之強制變位而使用。
又，關於模擬中所使用之各零件之物性，因自應力-應變線圖、公稱應力-公稱應變線圖確認最大破斷應變非常大，故可容易想象於「螺母緊固過程」與「管拉拔過程」中，管90進行伴隨大變形與大應變之行為。此處，為了精確地進行伴隨大變形與大應變之解析，考慮到一般將公稱應力與公稱應變分別轉換為真應力與真應變而使用，而使用基於金屬材料於塑性降伏後不受靜水壓之影響(體積不變)之假定而推導出之以下之式(1)，自各種樹脂材料之公稱應力與公稱應變求出其等之真應力與真應變。
[數1]σ t =σ(1+ε),ε t =ln(1+ε) (1)此處，σ t ,ε t 係真應力與真應變，σ,ε係公稱應力與公稱應變。
基於各種樹脂材料之公稱應力-公稱應變線圖及式(1)而算出之其等之真應力-真應變線圖係圖3、圖8、圖12、圖17。藉由該等內容可讀取到，隨著應變變大，公稱應力-公稱應變線圖與真應力-真應變線圖顯著不同。
於模擬中，接頭本體20與管90及螺母30之材料構成式係以藉由滿足Mises之降伏條件之多線性近似之、各向同性硬化之彈塑性材料模型表現，環70之材料構成式係以藉由滿足Mises之降伏條件之二線性近似之、各向同性硬化之彈塑性材料模型表現。
又，於模擬時，關於降伏後之行為(應變硬化率)，使用圖3、圖8、圖12、圖17所示之真應力-真應變線圖進行特定。
又，對將各零件間之摩擦係數設為相同，且摩擦係數為0.10,0.05,0.03之情形進行解析。
另，所謂Mises應力(米塞斯應力)，係為了以單一值顯示物體內部所產生之應力狀態而使用之相當應力之一種。原本，應力為3次2階對稱張量場，為了正確表示其狀態必須記述6個值，但如此一來，理解實際上如何施加力變得非常困難。因此，為了以一個數值代表應力狀態，並以純量場表示而易於理解，使用Mises應力。又，該Mises應力一般作為延性材料之破壞基準、及與塑性變形相關之力之基準而使用。該Mises應力於各向同性應力(靜水壓應力)狀態下為0。又，於單軸拉伸狀態下，與其拉伸應力一致。於主應力空間中，Mises應力為一定之曲面成為如距靜水壓軸之距離一定之圓筒形狀。於該模擬中，環70、管90等之降伏判斷中使用上述Mises應力而進行。
(螺母緊固過程之模擬)
於「螺母緊固過程」中，進行於環70為PCTFE之情形與PTFE之情形時比較緊固力之變化之模擬。
圖23中表示顯示使由PCTFE構成環70之情形時之α(=h/r)之值變化 之情形時之與緊固多餘量對應之緊固力之變化的模擬結果之圖表。
圖24中表示顯示使由PTFE構成環70之情形時之α(=h/r)之值變化之情形時之與緊固多餘量對應之緊固力之變化的模擬結果之圖表。
另，圖23~圖38之各圖中記載為SMX之值，係指環70與管90之接觸部位之Mises應力中之最大值(最大Mises應力)。
另，亦對α之值於0.2~2.0為止進行變化，環70為矩形之情形進行模擬。作為為矩形之情形，於環70之剖面中徑向內側之各角為c0.3(角度0.3mm之切角)，於環70之剖面中徑向外側之各角為c0.5(角部0.5mm之切角)。
根據該等圖23、圖24可知，較使用PTFE，使用PCTFE作為環70之材質可以較少之緊固多餘量獲得更多之緊固力。
作為緊固力之適宜值，考慮到氟樹脂配管所使用之一般之最大壓力為7MPa(0.7kN/cm2)、及一般所使用之安全係數為3倍，可認為只要有25MPa(2.5kN/cm2)即為充分。例如，根據圖23可知，於環70為PCTFE之情形時，若α之值為2.0則緊固多餘量必須為1.5mm以上。
於圖25中，顯示由PCTFE構成環70且環70為矩形之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
於圖26~圖34中，顯示使由PCTFE構成環70之情形時之α(=h/r)之值變化之情形時之與緊固多餘量對應之Mises應力分佈之模擬結果。
於圖35~圖38中，顯示於緊固多餘量為4.0mm之情形時，環70由PCTFE構成且為矩形之情形及使α變化之情形時之接觸壓力分佈之模擬結果。另，關於環70與管90之接觸部位之陰影線主要顯示最大Mises應力SMX附近之部分。
藉由該等內容可知，所取緊固多餘量越多則環70之與管90之接觸點之最大應力越大，而提高密封特性。又，當緊固多餘量取4.0mm時，可觀察到於環70為矩形或α=0.1之情形下環70對管90之咬合。因 此可知，當緊固多餘量取大於4.0mm時管90容易被切斷，故緊固多餘量較佳為4.0mm以下。
另一方面，緊固多餘量越小環70對管90之咬合越少，越可抑制管90之傷痕之產生，但緊固力變小會導致密封特性下降。
又，可知，當以管90之厚度為基準時，緊固多餘量較佳設為管90之厚度之30%以上且125%以下。
另，可知，為了確保接觸點之最大Mises應力SMX為25MPa(2.5kN/cm2)以上作為充分之緊固力，較理想為α之值為0.2以上且1.1以下，且緊固多餘量為2.0mm以上且5.0mm以下。
(管拉拔過程之模擬)
於自藉由α之值不同之環70以不同之緊固多餘量緊固管90之狀態拉拔管90時之「管拉拔過程」中，為了掌握拉拔力之變化將根據α之值或緊固多餘量如何變化而進行模擬。
此處，拉拔力係以於管90之拉拔過程中對管90施加軸向之強制變位之方式進行計算，具體而言，基於使管90產生軸向之強制變位所需之力而進行計算。又，設想拉拔過程中之拉拔速度足夠緩慢之狀態，並以管90之材料之降伏強度等為根據。
於圖39中，顯示由PCTFE構成環70且環70為矩形之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
於圖40~圖49中，顯示由PCTFE構成環70且環70為α=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0之情形時之與每一緊固多餘量之拉拔距離對應之拉拔力之模擬結果。
於圖50~圖52中，顯示緊固多餘量為2.5mm、由PCTFE構成環70且環70為矩形、α=0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8之情形時之管拉拔時(計算上之最終狀態)之第1主應力分佈之模擬結果。此處記載為SMX之值係指所分佈之應力中之最大值。
由該等內容可知，於環70為矩形之情形或α之值較小之情形時，管90於拉拔時因被環70卡住而拉長，對管作用較大之拉伸應力。可知，於緊固螺母30時環70對管90之抵接部分較大地咬合於管90之情形下，對管90作用拉拔力之情形時有管90被切斷之虞。
可知，於環70之α之值為0.2,0.4之情形時，顯示與矩形之情形相同之拉拔行為。
又，可知，於環70之αβ之值大於0.4之情形時，管90不容易被環70之抵接部分卡住，而容易脫落。又，可知，當環70之α變大時，存在管90之拉拔力下降之傾向。
由以上可知，為了使環70難以咬合於管90，且充分確保管90拉拔時之拉拔力，環70之α之值較佳為0.5以上且1.2以下。
(使環之螺母側之端部傾斜之情形時之模擬)
如圖53所示，藉由模擬驗證於使環70之與接頭本體20側為相反側之螺母30側之端面以環70之內側之軸向成分變長之方式朝螺母30側傾斜之情形時，緊固力是否根據相對於徑向之傾斜角β之大小而變化。
圖54中顯示由PCTFE構成環70、將環70之α之值固定為0.6且使β之值自0.0變化至14.0之情形時之與緊固多餘量相應之緊固力之關係之模擬結果。
圖55至圖57中顯示緊固多餘量為4.0mm、由PCTFE構成環70、將環70之α之值固定為0.6且使β之值自0.0變化至9.0之情形時之接觸壓力分佈之模擬結果。
另，於圖55~57之各圖中記載為SMX之值，係指環70與管90之接觸部位之Mises應力中之最大值(最大Mises應力)。
另，關於環70與管90之接觸部位之陰影線主要顯示最大Mises應力SMX附近之部分。
藉由該等內容可知，隨著環70之傾斜角β變大，緊固力逐漸下降。推測此係起因於當環70之傾斜角β變大時與螺母30之接觸面積變小。
又，可知，環70係於環70中與軸向之接頭本體20側相反之側，以越靠近徑向內側則越位於螺母30之縮徑部36之被抵接部側之方式，相對於螺母30之被抵接部之面以1.0以上且7.0度以下之範圍傾斜之情形時，即使為充分確保環70對管90之緊固力之狀態，亦可將環70自身之變形抑制為較小，且使環70與螺母30之被抵接部之接觸部分之接觸壓力分佈遍及徑向而均一化。
2r‧‧‧環之徑向之寬度
70‧‧‧環
71‧‧‧內表面
72‧‧‧外表面
74‧‧‧背面
75‧‧‧內側曲面部
76‧‧‧外側曲面部
77‧‧‧外側傾斜面
78‧‧‧內側傾斜面
b1‧‧‧內徑
b2‧‧‧外徑
b3‧‧‧厚度
b4‧‧‧曲率
b5‧‧‧曲率
b6‧‧‧傾斜面
b7‧‧‧傾斜面
b8‧‧‧寬度
b9‧‧‧厚度
h‧‧‧寬度
H‧‧‧寬度

Claims (8)

  1. 一種接頭，其係相對於包含樹脂而構成之管(90)連接之接頭(100)，且包含：接頭本體(20)，其包含：管連結部(22)，其構成軸向之一端側且由上述管(90)包覆外周之至少一部分；及本體螺紋牙部(23)，其具有較上述管連結部之外徑更大之外徑；且形成有於軸向延伸之貫通孔(26)；螺母(30)，其包含：螺母螺紋牙部(34)，其可於上述接頭本體之上述管連結部自軸向***之狀態下與上述本體螺紋牙部螺合；及縮徑部(36)，其設置於上述管連結部之***行進側且內徑較上述螺母螺紋牙部小；及環(70)，其配置於較上述螺母之上述螺母螺紋牙部更靠徑向內側之空間，抵接於上述螺母之上述縮徑部(36)中之上述接頭本體(20)側之部分即被抵接部(37)，且楊氏模量較上述管更高；且上述環係於至少上述環之徑向內側且軸向之上述接頭本體側之部分，具有朝上述環之徑向內側且軸向之上述接頭本體側凸出之曲面部；將上述環之徑向之最大厚度設為2r，並將上述環之上述曲面部之軸向之長度設為h之情形時之α=h/r為0.5以上且1.2以下。
  2. 如請求項1之接頭，其中上述環之上述曲面部於軸向切斷面中構成圓弧或橢圓弧。
  3. 如請求項1或2之接頭，其中上述環中軸向之上述接頭本體側之部分形成為徑向內側之部分較徑向外側之部分更圓滑之形狀。
  4. 如請求項1或2之接頭，其中 上述螺母(30)之上述縮徑部(36)中之上述被抵接部，係於緊固時與上述環(70)中與軸向之上述接頭本體側為相反側之部分抵接；且上述環(70)係於上述環中與軸向之上述接頭本體側相反之側，主要具有以越靠近徑向內側則越位於上述螺母之上述被抵接部側之方式，相對於上述被抵接部之主面以1.0度以上且7.0度以下之範圍傾斜之部分。
  5. 如請求項1或2之接頭，其中上述接頭本體之上述管連結部(22)之上述***行進側之端部附近之徑向外側之表面係相對於軸向以30度以上且60度以下之範圍傾斜。
  6. 如請求項1或2之接頭，其中上述管係由包含PFA與FEP之至少任一種之樹脂組合物構成；上述螺母係由包含選自由PTFE、PFA、PVDF、ETFE、及ECTFE所組成之群之至少一種之樹脂組合物構成；且上述環係由包含選自由PTFE、PFA、PCTFE、PVDF、ETFE、ECTFE、PPS、及PEEK所組成之群之至少一種之樹脂組合物構成。
  7. 如請求項1或2之接頭，其中上述環係不透明，上述螺母係透明或半透明。
  8. 一種接頭組裝體(150)，其包含：如請求項1或2之接頭(100)；及上述管(90)。
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