JP7368003B2 - 配管接続用挟持治具 - Google Patents

Description

本発明は、継手付きの配管どうしを接続する際に用いられる配管接続用挟持治具に関するものである。

半導体などのエレクトロニクス分野、医薬分野、バイオテクノロジー分野等における製造、洗浄、組立等の各種装置では、原料用流体、洗浄用流体、燃料用流体等の供給、移送にフッ素樹脂製の配管が用いられる。

これら配管として、先端に継手の設けられた継手付き配管が提案されている。継手付き配管は、継手のフランジ間に環状のシール部材を介在させて接続され、フランジを外周からクリップで挟み込んで連結状態を維持するようにしている（たとえば特許文献１等参照）。

継手は、後方に円環状の鍔部を有しており、配管どうしを接続するときに、挟持治具を用いて鍔部を挟持し、シール部材に向けて押圧することで配管どうしをシール部材に密着させている。

特許文献１では、支点により回動可能に支持された上下一対の支持部材の先端に、鍔部を軸方向外側から挟持する挟持治具を開示している。当該挟持治具では、下側支持部材先端が支持され、上側支持部材を上側から押し付けるレバーを具える。このレバーは、押圧部材、具体的には押圧ローラーによって上側支持部材を押し付ける。

特開２０１９－１９０４９５号公報

半導体等の製造、洗浄、組立等の分野では、原料流体等或いはその構成部品のメタル汚染を防ぐ必要がある。

挟持治具は、強い力で配管の鍔部を挟持する必要があるため、ステンレス鋼などの金属材料が使用される。しかしながら、特許文献１の挟持治具は、レバーの押圧部材が上側支持部材を押し付ける際に、押圧部材と上側支持部材が擦れてしまう。その結果、微細な金属粉が発生してメタル汚染する虞がある。

本発明は、メタル汚染を低減できる配管接続用挟持治具を提供することを目的とする。

本発明の配管接続用挟持治具は、
鍔部が突設された配管を相対させ、一方の配管の鍔部に軸方向外側から嵌まる第１挟持部と、他方の配管の鍔部に軸方向外側から嵌まる第２挟持部と、を接近させる配管接続用挟持治具であって、
金属材料製の部材を組み合わせて構成され、
前記部材は、少なくとも一部が樹脂コーティングされている。

前記樹脂コーティングに用いられる樹脂は、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される一種の樹脂とすることができる。

前記部材は、
先端に前記第１挟持部が形成され、基端に枢支部を有する第１部材と、
先端に前記第２挟持部が形成され、基端が前記枢支部に枢支される第２部材と、
前記第１部材から前記第２部材を貫通して延び、先端に支持部が形成された支持部材と、
先端が前記支持部材の前記支持部に枢支され、基端にレバー把持部が形成されたレバー部材と、
前記支持部材よりも前記枢支部側に配置され、前記第２部材と前記レバー部材とを連繋するリンク部材、
を含む構成を挙げることができる。

上記部材は、さらに、前記第１挟持部と前記第２挟持部が離間する方向に前記第１部材と前記第２部材を付勢する付勢部材を具えることができる。

前記付勢部材は、非金属材料とすることが望ましい。

本発明の配管接続用挟持治具は、金属材料製の部材を樹脂コーティングしているから、ユーザー（施工者）の手袋等のメタル汚染を防止できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る配管接続用挟持治具の開状態の左側面図である。 図２は、開状態の挟持治具の斜視図である。 図３は、開状態の挟持治具を斜め下方から見た斜視図である。 図４は、レバー部材を取り外した挟持治具の斜視図である。 図５は、第２部材を取り外した挟持治具の斜視図である。 図６は、図２の線Ａ－Ａに沿う断面図である。 図７は、開状態の挟持治具の（ａ）正面図、（ｂ）背面図である。 図８は、閉状態の挟持治具の断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る配管接続用挟持治具１０について、図面を参照しながら説明を行なう。なお、説明のため、図１の紙面右側を基端或いは前、左側を先端或いは後ろ、また、紙面上側を上、下側を下と称する。

本発明の配管接続用挟持治具１０は、図１に示すように、継手付き配管７０，７０どうしを連結する際に用いられる治具である。各配管７０は、先端にフランジ７２が設けられており、フランジ７２からやや後退した位置に円環状の鍔部７３が突設された継手７１を有する。配管７０，７０どうしは、フランジ７２，７２間に円環状のシール部材７４を挟んで対向させ、挟持治具１０を用いて鍔部７３，７３どうしを引き寄せて挟持、押圧することで、フランジ７２，７２とシール部材７４が密着して連結される。必要に応じて、連結部分には円環状のクリップ（図示せず）を装着することができる。なお、配管７０は、直管に限らず、分岐管であってもよいし、バルブや流量計を具える、或いは、各種流体機器から延出される配管であってもよい。

配管７０や継手７１、シール部材７４は、半導体などのエレクトロニクス分野、医薬分野、バイオテクノロジー分野等における製造、洗浄、組立等の各種装置に用いられる場合、フッ素樹脂材料などの熱溶融性、耐腐食性にすぐれる材料を採用することができる。この種のフッ素樹脂材料として、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）が好適であり、その他、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）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン－ビニリデンフルオライド三元共重合体等を例示することができる。なお、配管７０、継手７１及びシール部材７４の材料や特性は上記に限定されるものではない。

本実施形態の挟持治具１０は、主要部材を樹脂コーティングしたことを特徴とする。挟持治具１０自体は、図１、図２に示すように、主要部材として、第１部材２０、第２部材３０、レバー部材４０及びリンク部材５０（図１）を含む構成を例示できる。第１部材２０と第２部材３０は枢支軸２７、第１部材２０とレバー部材４０は支持軸２６、さらには、第２部材３０とリンク部材５０、レバー部材４０とリンク部材５０は夫々リンク軸５１，５２によって連繋される。また、本実施形態では、挟持治具１０に復元用の付勢部材２８を含む。もちろん、挟持治具１０の構成は、本実施形態に限らず、種々の構成を採ることができる。

第１部材２０、第２部材３０、レバー部材４０、リンク部材５０は、所定の強度、剛性を具備することが求められ、また、長期使用しても錆が発生しないように、ステンレス鋼などの金属材料から作製される。また、軸部材である枢支軸２７、支持軸２６、リンク軸５１，５２も金属材料から作製できる。付勢部材２８は、後述するとおり非金属材料から作製される。

上記各部材のうち、少なくとも第１部材２０、第２部材３０、レバー部材４０、リンク部材５０を含む部材には、樹脂コーティングが施される。樹脂コーティングは、各部材の望ましくは全面に施すことが好適である。樹脂コーティングを施すことで、金属面の露出を防止でき、ユーザーが配管７０，７０の連結施工を行なう際に、手袋等がメタル汚染することを好適に防止でき、また、部材どうしの摺接によって金属粉が発生し、飛散等することによるメタル汚染を防止できる。

樹脂コーティングに用いられる樹脂は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）又はポリプロピレン（ＰＰ）を例示できる。その他樹脂でも採用可能である。

樹脂コーティングは、部材の表面に好ましくは２０μｍ～１００μｍ、より好ましくは３０μｍ～７０μｍの厚さとなるように形成する。たとえば、樹脂コーティングは、部材を樹脂に浸漬、部材に樹脂をスプレー、塗布等することで形成することができる。

樹脂コーティングは、各部材の少なくとも一部、具体的には、ユーザーが触れることが可能な位置や各部材どうしが摺接する位置に施すことが望ましい。ユーザーが触れることが可能な位置に樹脂コーティングを施すことで、手袋等のメタル汚染を防止できる。また、各部材どうしが摺接する位置に樹脂コーティングを施すことで、部材どうしの摺接により発生する金属粉によるメタル汚染を防止できる。

本実施形態では、第１部材２０、第２部材３０、レバー部材４０、リンク部材５０の全面に厚さ５０μｍのポリプロピレンコーティングを施している。以下、各部材について詳述する。

図１乃至図７に示す挟持治具１０は、挟持治具１０の先端の挟持部２１，３１が離間した開状態を示す図、図８は、挟持部２１，３１が接近した閉状態を示す図である。

第１部材２０は、先端に配管７０（図１）を嵌めて鍔部７３を押圧する第１挟持部２１が設けられ、基端にユーザーが握る第１把持部２３を具える。第１挟持部２１は、図２等に示すように先端側に配管７０に嵌まる略Ｕ字状の第１挟持溝２２が形成されている。図示の実施形態では、第１挟持部２１と第１把持部２３は上下方向に延びる第１プレート２４で連繋している。第１挟持部２１は、第１プレート２４の先端に取り付けられている。また、第１プレート２４の基端は先端よりも上向きにずれた段部を有し、当該段部部分に第１把持部２３が第１挟持部２１と段差をもって取り付けられている。第１挟持部２１と第１把持部２３の段差は、ユーザーの指が挿入可能な程度とすることが好適である。

第１プレート２４には、基端側に枢支軸２７が装着されており、第２部材３０との枢支部を構成する。また、第１プレート２４の基端側には、上向きに支持部材となる支持杆２５が突設されており、支持杆２５の先端は、第２部材３０を貫通し、先端に支持部となる支持軸２６が装着されている。支持杆２５は、第１部材２０の先端側、望ましくは、第１部材２０の中央よりも先端、より望ましくは、第１部材２０の先端から１／３程度までの位置に設けることが好適である。

第１プレート２４の上面には、支持杆２５よりも基端側に付勢部材２８が配備されている。付勢部材２８は、後述する第２部材３０を押し下げたときに、上向きの反力を付与するように第２部材３０を付勢する。付勢部材２８は、非金属材料から作製することが好適であり、たとえば、ゴム製である。なお、付勢部材２８は樹脂製のバネであってもよい。

その他、第１部材２０には、接続された配管７０，７０のクリップ等を取り外すための爪片２９を基端に形成している。

第２部材３０は、先端に第２挟持部３１が形成された第２プレート３３と、第２プレート３３の両側から下方に伸びるサイドプレート３５、第２プレート３３の裏面に形成された内プレート３６を具える。

第２挟持部３１は、第１挟持部２１と同様、先端側に配管７０に嵌まる略Ｕ字状の第２挟持溝３２が形成されている。

また、第２プレート３３には、図４に示すように、第１プレート２４の支持杆２５及び後述のリンク部材５０が余裕を持って挿通する挿通孔３４が開設されている。挿通孔３４は前後に長い貫通孔であり、前側に支持杆２５が挿通し、後ろ側にリンク部材５０が挿通する。

サイドプレート３５は、枢支軸２７、第２リンク軸５１が装着される機能を有すると共に、第１部材２０と第２部材３０との間の異物の挟み込みを防止するガード機能を有する。

サイドプレート３５の基端は、第１部材２０に装着された枢支軸２７に枢支されており、第２部材３０は、第１部材２０に対して揺動可能となっている。また、サイドプレート３５には、図４に示すように、挿通孔３４の下方基端側に第２リンク軸５１が装着されている。第２リンク軸５１には、リンク部材５０の下端が枢支される。第２リンク軸５１は、第２部材３０を第１部材２０に装着したときに、支持杆２５よりも後方となり、第２リンク軸５１及びリンク部材５０が支持杆２５と干渉しない位置に配置する。

また、内プレート３６は、図８に示すように、付勢部材２８の上面が当たって第２部材３０を上向きに付勢する。

第２部材３０は、次に説明するレバー部材４０の揺動により、図１及び図６に示すように、第２挟持部３１が約３°～１０°傾いた状態から、図８に示すように略水平になる状態まで揺動可能となっている。

レバー部材４０は、基端にユーザーが握るレバー把持部４１を有する。また、先端側には、垂直方向に立設された一対のサブプレート４２を有する。サブプレート４２は、図６に示すように上記した支持杆２５の支持軸２６に枢支され、レバー部材４０を第１部材２０の上側で揺動可能としている。

また、レバー部材４０には、レバー側リンク軸５２が装着されている。レバー側リンク軸５２は、支持軸２６よりも後方に配備され、リンク部材５０の上端が枢支される。

具体的実施形態として、レバー部材４０は、図１及び図６に示すように、第１部材２０に対して基端側を約２０°～３０°上向きに傾けた状態から、図８に示すように、第１部材２０と略平行になる状態まで揺動可能とすることができる。

レバー部材４０は、図１、図６及び図８に示すように、開状態、閉状態及び揺動中を含め、サブプレート４２が第２部材３０と直接当接、摺接することはない形状に構成する。これにより、レバー部材４０と第２部材３０の擦れによる金属粉の発生などのメタル汚染を防止できる。

リンク部材５０は、図６及び図８に示すように上記した第２部材３０とレバー部材４０を連繋する。具体的には、リンク部材５０は、下端が第２部材３０の第２リンク軸５１に枢支され、上端がレバー部材４０のレバー側リンク軸５２に枢支される。

リンク部材５０とリンク軸５１，５２は、支持軸２６を中心として揺動するレバー部材４０に対し、レバー部材４０を図６の開状態から図８に示す閉状態に押し下げたときに、リンク部材５０が第２部材３０を下方に押し下がるように揺動する位置、長さに形成される。本実施形態では、開状態では、第２部材３０は、３°～１０°傾斜しており、レバー部材４０が２０°～３０°に傾斜した状態から、レバー部材４０が略水平になるまで押し込むことで、第２部材３０も略水平となるようよう揺動するようにしている。

上記構成の挟持治具１０は、初期状態となる開状態では、付勢部材２８に第２部材３０が押し上げられて、図６に示すように、挟持部２１，３１どうしの間隔が開いている。この状態から、ユーザーが第１把持部２３とレバー把持部４１を握ると、レバー部材４０は、先端の支持軸２６を中心に基端が下向きに移動する（図１中矢印）。そして、リンク部材５０がレバー部材４０により下向きに移動する。リンク部材５０の下方移動により、第２部材３０は、内プレート３６が付勢部材２８を圧縮させながら、支持軸２６を中心に先端の第２挟持部３１が下向きに揺動する。その結果、挟持部２１，３１が接近して、挟持治具１０は図８に示す閉状態に至る。

他方、閉状態からユーザーが握りを開放し、グリップ力を解くと、挟持治具１０は、付勢部材２８の復元力により、第２部材３０が上向きに押し上げられ、図１及び図６等に示す開状態に復帰する。

本発明の挟持治具１０は、第１部材２０、第２部材３０、レバー部材４０及びリンク部材５０に樹脂コーティングを施している。従って、ユーザーが配管７０，７０の連結施工を行なう際に、手袋等がメタル汚染することを好適に防止できる。

また、開状態から閉状態への移行、閉状態から開状態への移行の間、第２部材３０とレバー部材４０は直接当接、摺接しない。従って、これらが擦れることによる金属粉の発生によるメタル汚染も防止できる。

本発明の挟持治具１０は、小さいグリップ力で挟持部２１，３１間に大きな挟持力を発生させることができる。具体的には、挟持治具１０を開状態から閉状態に移行させる際、図６及び図８に示すように、レバー部材４０は、支持軸２６を支点ａ１とし、ユーザーが握るレバー把持部４１を力点ａ２、レバー側リンク軸５２を作用点ａ３とするてこを構成する。支点ａ１と力点ａ２の距離を、支点ａ１と作用点ａ３の距離よりも長く採っているから、小さいグリップ力で作用点ａ３を下向きに押し込むことができる。

また、第２部材３０は、枢支軸２７を支点ｂ１、第２リンク軸５１を力点ｂ２、第２挟持部３１を作用点ｂ３とするてこを構成する。支点ｂ１と力点ｂ２の距離を、支点ｂ１と作用点ｂ３の距離よりも長く採っているから、力点ｂ２に作用する力、すなわち、レバー部材４０の作用点ａ３からリンク部材５０により加えられる力を増幅して作用点ｂ３に作用させることができる。

そして、これらレバー部材４０と第２部材３０の２つのてこの組合せにより、小さいグリップ力で、第２挟持部３１を下向きに移動させ、挟持部２１，３１間に強い挟持力を作用させることができる。

上記挟持治具１０を用いた配管７０，７０の連結について説明する。まず、図１及び図６に示すように、開状態の挟持治具１０について、挟持部２１，３１間に予め一方の配管７０のフランジ７２にシール部材７４を装着し、他方の配管７０のフランジ７２をシール部材７４に押し当てておく。図１及び図６は、上側の配管７０が完全にはシール部材７４と密着していない状態を示している。

そして、この状態の配管７０，７０に対し、開状態の挟持治具１０を接近させて、第１挟持溝２２と第２挟持溝３２を鍔部７３，７３の軸方向外側から配管７０，７０に嵌める。

続いて、ユーザーが第１把持部２３とレバー部材４０を握ることで、レバー部材４０はてことして機能し、力点ａ２への押し込み力により、支点ａ１となる支持軸２６を中心に揺動し、基端が第１部材２０に接近する。これにより、作用点ａ３となるレバー側リンク軸５２が下方に移動して、リンク部材５０を下向きに押し込む。

リンク部材５０の下方移動によって、第２部材３０は枢支軸２７を支点ｂ１、第２リンク軸５１を力点ｂ２とするてことして機能する。そして、第２部材３０は、枢支軸２７を中心として先端の第２挟持部３１が下向きに揺動し、挟持部２１，３１間に挟まれた鍔部７３への作用点ｂ３として機能しつつ第１挟持部２１に接近する。その結果、図８に示すように、第１挟持部２１と第２挟持部３１は、配管７０，７０の鍔部７３，７３を引き寄せる方向に締付力を作用させ、両鍔部７３，７３が押圧される。そして、フランジ７２，７２は、押圧力を受けてシール部材７４と密着し、配管７０，７０どうしを連結することができる。

本発明の挟持治具１０は、挟持部２１，３１が略平行な状態を維持したまま鍔部７３，７３を押圧することができる。従って、フランジ７２をシール部材７４に傾くことなく密着させることができ、シール性を高めることができる。なお、フランジ７２，７２がシール部材７４に密着した状態で、フランジ７２，７２を挟み込むように別途クリップを取り付けることで、これらの密着状態を好適に維持することができる。

配管７０，７０どうしを連結した後は、ユーザーが握りを開放し、グリップ力を解く。これにより、付勢部材２８の復元力により第２部材３０、リンク部材５０及びレバー部材４０は図１及び図６に示す開状態に復帰する。その後、配管７０，７０から挟持治具１０を取り外せばよい。

本発明の挟持治具１０によれば、上記構成としたことで、大きな締付力により鍔部７３，７３を引き寄せることができ、漏れのない配管７０，７０どうしの連結を行なうことができる。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

たとえば、図示した各部材の構成、形状、角度等は一例であり、種々の変形が可能であることは理解されるべきである。また、配管７０も、鍔部７３を有する構造或いはこれに類似の構造を有するものであれば、例示した構造に限定されない。

１０ 配管接続用挟持治具
２０ 第１部材
２１ 第１挟持部
２６ 支持軸（支持部）
２７ 枢支軸（枢支部）
３０ 第２部材
３１ 第２挟持部
４０ レバー部材
５０ リンク部材
５１ 第２リンク軸
５２ レバー側リンク軸
７０ 継手付き配管
７１ 継手
７３ 鍔部

Claims (6)

1. 鍔部が突設された配管を相対させ、一方の配管の鍔部に軸方向外側から嵌まる第１挟持部と、他方の配管の鍔部に軸方向外側から嵌まる第２挟持部と、を接近させる配管接続用挟持治具であって、
   金属材料製の部材を組み合わせて構成され、
   前記部材は、少なくとも一部が樹脂コーティングされている、
   配管接続用挟持治具。
2. 前記樹脂コーティングは、前記部材どうしが摺接する位置、及び／又は、ユーザーが触れることが可能な位置に施されている、
   請求項１に記載の配管接続用挟持治具。
3. 前記樹脂コーティングに用いられる樹脂は、ポリフェニレンサルファイド、ポリテトラフルオロエチレン及びポリプロピレンからなる群より選択される一種の樹脂である、
   請求項１又は請求項２に記載の配管接続用挟持治具。
4. 前記部材は、
   先端に前記第１挟持部が形成され、基端に枢支部を有する第１部材と、
   先端に前記第２挟持部が形成され、基端が前記枢支部に枢支される第２部材と、
   前記第１部材から前記第２部材を貫通して延び、先端に支持部が形成された支持部材と、
   先端が前記支持部材の前記支持部に枢支され、基端にレバー把持部が形成されたレバー部材と、
   前記支持部材よりも前記枢支部側に配置され、前記第２部材と前記レバー部材とを連繋するリンク部材、
   を含む、
   請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の配管接続用挟持治具。
5. 前記部材は、さらに、前記第１挟持部と前記第２挟持部が離間する方向に前記第１部材と前記第２部材を付勢する付勢部材を具える、
   請求項４に記載の配管接続用挟持治具。
6. 前記付勢部材は、非金属材料である、
   請求項５に記載の配管接続用挟持治具。

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