JP2009018308A

JP2009018308A - フィルターカートリッジ用コネクタ装置

Info

Publication number: JP2009018308A
Application number: JP2008238425A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Suzuki; 靖二鈴木
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2009-01-29

Abstract

【課題】フィルターカートリッジを配管系に正確かつ適正に結合するためのコネクタ装置を提供する。
【解決手段】フィルターカートリッジの装脱時に気密的に着脱できる複数個の結合管を下面側に有する固定部１と、流体出入管が前記結合管に整列するように保持するフランジ保持部を有する可動テーブル２と、前記可動テーブル２を垂直方向に移動可能なように拘束するようにＸ形に交差し中央の交差点で互いに枢着された２本の細長い部材と該細長い部材の各端部に取り付けたピンと前記固定部１及び前記可動テーブル２の側面にそれぞれ設けられ前記ピンを水平に案内する水平スロットとよりなっている案内機構４と、一端部で前記固定部１に枢着され７且つ他端部にハンドル４２を有し前記可動テーブルに固定されたカムピン６を上下に駆動するためのカムスロット４５を備えている該操作レバー３と、を含んでいるフィルターカートリッジ用コネクタ装置。
【選択図】図５

Description

本発明はフィルターカートリッジを配管系に接続するためのコネクタ装置に関する。本発明は特にカートリッジの上端に一次側及び二次側出入口を有するフィルターカートリッジを配管系に接続するためのコネクタ装置に関する。

液体や気体等の流体の精製又は分離に使用されるフィルターカートリッジの一つの形式として、一次側流体入口管、一次側流体出口管及び二次側出口管をカートリッジの上端に突出させ、外部の配管系に接続しやすくしたタイプのものが提案されている。
特に特開平１０−７１３２６号公報（米国特許第６０６８７７０号対応）にはフィルターカートリッジの上端部に、上に突出する一次側流体入口管と一次側流体出口管と二次側出口管と長方形の水平フランジとを設け、水平フランジを利用してこれら出入口を配管系に容易に整列させ且つ接続することができるようにした使い捨てモジュール式フィルターカートリッジが提案されている。
この型のフィルターカートリッジは、固定マニホルドブロックと、その直下に配置され且つ背部でマニホルドブロックに枢着されている揺動ステージと、揺動ステージを固定マニホルドブロックに対してロックするためのロック手段とを有するコネクタ装置により配管系に接続される。
フィルターカートリッジを配管系に接続するには、コネクタ装置の揺動ステージを下方に揺動させて傾斜させることにより間口を開き、フィルターカートリッジの水平フランジの両側縁を揺動ステージの両側部に形成されたレールに乗せて停止位置までスライドさせることにより一次及び二次側出入口を所定位置に位置づけ、次いで、揺動ステージを揺動ステージから前方に突出している手掛けにより上端位置まで押し上げて水平にすることにより、カートリッジの一次及び二次側出入口管をマニホルドブロック下端に突出しているコネクタ管のシールリングの周りに気密嵌合させ、次いでロック手段により封着位置を保持する。

この型のコネクタ装置は、フィルターカートリッジの出入口管を固定マニホルドブロックのコネクタ管に着脱させる際に、両者の整列が正確であり、着脱が容易であるなどの利点を有するが、重要な問題点を有する。すなわち、揺動ステージを利用してする場合、フィルターカートリッジの流体出入口管は固定マニホルドブロックから突出する流体通路下端部と傾斜状態で係合し始め、最後にそれらの軸線が垂直に整列する。特に両者の嵌合深さが深いとこの傾向が大きくなり、シールリングに不均一な応力がかかるので、コネクタ装置の繰り返し使用においてシールリングの局部的な劣化が生じ、シールの確実を期しがたく、シールリングの交換を度々行う必要がある。更に、この型のコネクタ機構は揺動ステージを使用するためカートリッジが揺動できるスペースが必要であり、このような余地のない場合には使用できない。さらに、傾斜位置から水平位置に持ち上げる際に大きい人力を要する。

これに対して特開平６−１４７３８３号（特許第２６４９４６４号）には互いに結合すべきコネクタ管をそれぞれ備えた固定部と可動ブロックの間を複数個のピストン／シリンダ機構で結合し、別に可動ブロックを固定部に対してロックする機構を設け、可動ブロックを固定部に対して直線状に移動させて両コネクタ管を互いに嵌合封着しロックし、或いはロックを外して両者を引き離すようにしているが、精密なピストン／シリンダ機構を必要とし、また別個のロック機構を必要とするためにコネクタ装置が複雑となり高コストとなる。

従って、上記の欠点が無く、安価に製造でき、フィルターカートリッジの流体出入口管が垂直に結合できるコネクタ装置を提供することが望まれる。

本発明は、上端部に水平フランジと直立する複数個の流体出入口管とを備えたフィルターカートリッジを配管系に結合するためのコネクタ装置において、前記カートリッジの装脱時に前記流体出入口管に気密的に着脱できる複数個の結合管を下面側に有する固定部と、前記水平フランジを前記流体出入管が前記結合管に整列するように保持するフランジ保持部を有する可動テーブルと、前記可動テーブルを垂直方向に移動可能なように拘束する案内機構と、一端部で前記固定部に枢着され且つ他端部にハンドルを有する操作レバーであって前記可動テーブルに固定されたカムピンを上下に駆動するためのカムスロットを備えている該操作レバーと、を含んでいるフィルターカートリッジ用コネクタ装置を提供する。
本発明によると、可動テーブルが常に水平状態にあり且つ垂直方向にのみ運動し得るように拘束されているため、フィルターカートリッジの前記水平フランジを可動テーブルのフランジ保持部に水平状態でしかも所定位置に正確に着脱できるので、フィルターカートリッジの出入口管は通常の垂直状態でコネクタ装置の結合管に精密に整列でき、また操作レバーのカムスロットと可動テーブルに設けたカムピン（従動子）により可動テーブルを小さな力で移動してフィルターカートリッジを配管系に容易に着脱することが可能となる。また一旦結合すると、気密状態はレバーのカムスロットとカムピンの係止作用により、流体から加わる力に対して結合部の気密封着を維持できる。
ここに好ましい案内機構は、Ｘ形に交差し中央の交差点で互いに枢着された２本の細長い部材と、該細長い部材の各端部に取り付けたピンと、前記固定部及び前記可動テーブルの側面にそれぞれ設けられ前記ピンを水平に案内する水平スロットとよりなっている。
これによりピストン／シリンダ機構のような複雑且つ精密化な加工は不要となり安価にコネクタ装置を製作でき、レバーの作用を利用するので結合作業に小さい力しか要しない。
また、上記の操作レバーの前記カムスロットは、前記操作レバーの最下位置及びその近傍で前記枢軸に最も近接するように構成されており、それにより前記可動テーブルを前記コネクタ管と前記流体出入口管が気密的に封着した状態に保持できるようになっている。
このように操作レバーはロック部材を兼ねることができ、フィルターカートリッジの出入口管のコネクタ管への接続（移動とシール）と保持（ロック）は操作レバーを揺動させることのみで達成できる。

本発明によると、フィルターカートリッジは垂直動によりコネクタ装置に着脱でき、従って操作中カートリッジを安定な姿勢に保持できるため、シールリングに無理な力が加わらず長期使用に耐えるコネクタ装置が提供できる。
また操作レバーのカムスロットと可動テーブルに設けたカムピン（従動子）により可動テーブルを小さい力で容易に上下移動させ、フィルターカートリッを小さい力で気密結合させることが可能となる。例えば特開平１０−７１３２６号の構造では４〜５ｋｇ要したが、本発明のものは標準的な大きさのコネクタ装置では０．５ｋｇ前後の力で着脱可能となる。
本発明のコネクタ装置はＸ字形リンクを使用した垂直案内機構を使用するので、ピストン／シリンダ機構のような精密加工は不要となり安価にコネクタ装置を製作できる。
また、上記の操作レバーの下端位置近傍で前記カムスロットの前記カムピンが位置する部分は操作レバーのある範囲内でカムスロットのほぼ最下位置にあるので、操作レバーはあまり厳密に押し下げなくてもコネクタ管と前記流体出入口管を気密封着した状態に保持できる。このように操作レバーはロック部材を兼ねることができ、フィルターカートリッジの出入口管のコネクタ管への接続（移動とシール）と保持（ロック）は操作レバーを揺動させることのみで達成できる。
本発明のコネクタ装置は揺動（スイング）しないので奥行きが狭くできスペースの節約になる。

以下本発明を図示の実施例を参照しながら詳しく説明する。
図１〜３は本発明の実施例によるコネクタ装置が非結合状態にある図であり、図４は本発明のコネクタ装置が結合状態にある図であり、図５〜６はフィルターカートリッジを可動ステージに取り付けた状態の図１〜３と同様な図であり、図７〜８はフィルターカートリッジの流体出入口管をコネクタ装置のコネクタ管に結合した結合状態を示す。図９は本発明のコネクタ装置により配管系に結合される公知のフィルターカートリッジの斜視図である。

図９は参照すると、フィルターカートリッジ２０は内部にプリーツ状その他のフィルタ要素が収納された本体２２と本体の上部を閉鎖するフランジ２４付きの蓋部とからなり、フィルタ要素の一次側流体の入口通路、ろ過された二次側流体の出口通路、一次又は二次側通路のベント通路が蓋部に設けた入口管２９、出口管２８、ベント管３０に結合されている。なお、ベント通路が存在しなかったり或いは一次側出口が存在する場合などもあるので、出入口管２８〜３０の組み合わせは適宜省略又は閉鎖しても良い。いずれにせよ本発明は複数個の出入口管を配管系に接続するのに適する。
フランジ２４は方形に構成され、前端にフィルターカートリッジ２０をコネクタ装置に装着する際に使用される指掛け２７を有し、また後で述べるように本発明のコネクタ装置に装着する際の案内及び保持手段となる平行なレールに支持される平行な両側縁部２５、２６を有する。両側縁部２５、２６の下面には次に説明するコネクタ装置側のレールが嵌る溝２１、２３が形成されている。

次に図１〜４を参照して本発明の実施例によるコネクタ装置の構造を説明する。
図１〜３は操作レバーが上端位置にある非結合状態のコネクタ装置を示し、図１は斜視図、図２は正面図、図３は右側面図である。図４は操作レバーが下端位置にある結合状態のコネクタ装置の斜視図である。
５は支持ブラケットであり例えば使用場所の壁面に固定される。支持ブラケット５には固定部が固定される。なお固定部が壁面等の支持枠に直接固定できる場合には支持ブラケット５は不要である。固定部は支持ブラケット５の支持板３２に固定された水平なヘッド板１と、ヘッド板１に支持されている結合ブロック１０と、この結合ブロック１０を上下に貫通する３つの流体通路の上端部にそれぞれ結合された３つの管継ぎ手１１と、流体通路の下端部にそれぞれ結合された３つのコネクタ管３１とを有する。コネクタ管３１の下端周囲にはシールリング３３が設けられている。

ヘッド板１は両端部が下方に折り曲げられて側面部３４を形成している。ヘッド板１の下側には水平な可動テーブル２が配置されている。この可動テーブル２はヘッド板１との間に介在する垂直案内機構４により垂直方向に案内される。案内機構４はＸ形に交差し中央の交差点３６で互いに枢着された２本の細長い部材３５、３７と、該細長い部材の各端部にそれぞれ取り付けたピン８と、ヘッド板１の両側面部３４及び可動テーブル２の対応した両側面部３９にそれぞれ設けられ前記ピン８を水平に案内する水平スロット３８とよりなっている。このため後述の操作レバー３で可動テーブル２を移動させると、Ｘ型に交差した細長い部材３５、３７の相対角度はピン８がスロット３８内で移動可能なために変化できると共に、交差点３６の各側のピン８間の垂直距離は部材３５，３７の相対角度に拘わらず他側のピン間の垂直距離と同一であるので可動テーブル２は垂直方向のどの位置でも水平に保たれる。この構造により可動テーブル２は垂直方向にのみ移動するように拘束されるので、結合ブロック１０からヘッド板１の開口を経て下方に突出するコネクタ管３１と可動テーブル２に装着したカートリッジの出入口管２８〜３０とは整列関係に維持される。

可動テーブル２は両側面部３９の下縁部内側にレール４０、４１を備え、そこに図９で示したフィルターカートリッジの平行縁部２５、２６が保持される。レール４０、４１はフィルターカートリッジの平行溝２１、２３に嵌合することによりフィルターカートリッジの装着を案内し、停止部材４６の位置まで押し込むとその位置にカートリッジを保持する。

ヘッド板１の前端両側面部３４には操作レバー３の両側板４３、４４が枢着部（枢着ピン）７で枢着されている。操作レバー３の前端には手動操作ハンドル４２が形成されている。操作レバー３の両側板４３、４４にはカムスロット４５が対掌形に形成されており、そこに可動テーブル２の前端部に固定されたカムピン６が嵌合している。カムピン６は拡大頭部によりカムスロット内に拘束されている。
カムスロット４５は、操作レバー３を手で上下動することにより可動テーブル２を上下方向に駆動し、可動テーブル２の上端位置で可動テーブル２を固定部に対してロックし、可動テーブル２の下端位置で可動テーブル２を停止させるように形作られている。カムスロット４５の形状は、枢着ピン７からカムピン６までの距離が図１−３のように操作レバー３が最上位置にあるときに最も遠くなり、一方図４のように操作レバー３が最下位置又はその近傍にあるときに最も接近する近するように定めてある。例えば操作レバー３が垂直位置から約３０度以内ではこの距離はほぼ一定に保たれるよう定めることができる。
こうして、図１のように操作レバー３が押し上げられ可動テーブル２が下端位置の非結合位置にある状態では、カムスロット４５は操作レバー３の側面板４３を第１端からほぼ垂直に下降し次いで後方に傾斜し、次いで可動テーブル２の下端位置を定めるように延びて第２端に終端している。見方を変えて、これを図４のように操作レバー３が押し下げられ、可動テーブル２が上端位置（結合位置）にある場合には、カムスロット４５は側面板４３を第１端からほぼ円弧状（ピン６と７の間がほぼ等距離）に伸び、次いで上方に湾曲して第２端に至る。従って、図１の状態では可動テーブル２はカムピン６がカムスロット４５の第２端に停止しているために最下位置に保持されている。操作レバー３が下方に押されるとカムスロット４５の傾斜によりカムピン６が押し上げられ、その結果可動テーブル２が押し上げられ、操作レバー３が最下位置近傍例えば垂直位置より約３０度程度まで押し下げられるとカムピン６は円弧状部分（ピン６と７の間がほぼ等距離の個所）の部分に至り、レバーをそれ以上押し下げても可動テーブル２は最上位置に維持される。最後に図４に示された状態に至り、カムピン６はカムスロット４５のを経て第１端に来る。このように、操作レバー３はある程度以上押し下げるとフィルターカートリッジはコネクター装置の管路の下端部に確実に保持され、カートリッジに加わる流体圧力によりコネクタ装置が緩むおそれはない。

次に本発明のコネクタ装置により、フィルターカートリッジを配管系に接続する状態を説明する。
まず操作レバー３のハンドル４２を押し上げてコネクタ装置を図１及び図５の状態にする。次いで図９に示した構造のフィルターカートリッジ２０のフランジ２４の両溝部２１、２３を可動テーブル２のレール４０、４１に嵌合させ可動テーブル２の背面近くに設けたストッパ４６まで挿入する。こうしてフィルターカートリッジの両縁部２５、２６はレール４０、４１支持されそしてフィルターカートリッジの出入口管２８〜２９は対応したコネクタ管３１にそれぞれ正確に整列する。その状態が図５〜６に示されている。
次いで、操作レバー３のハンドル４２を下方に押し下げると上に説明したようにして可動テーブル２は水平状態を保ちながら上方に移動し、図４及び図７に示したようについに出入口管２８〜２９は対応したコネクタ管３１に嵌合しシールリングを介して互いに係合して気密封着される。
この状態ではカムピン６はカムスロット４５の第一端又はその近傍にあり、この第１端又はその近傍は最下位置にあるのでコネクタ装置はロック状態にあり、フィルターカートリッジに加わる流体圧力によりフィルターカートリッジの出入口管２８〜２９がコネクタ管３１から外れるおそれはない。

本発明の実施例によるコネクタ装置の非結合状態の斜視図である。本発明の実施例によるコネクタ装置の非結合状態の正面図である。本発明の実施例によるコネクタ装置の非結合状態の右側面図である。本発明の実施例によるコネクタ装置の結合状態の斜視図である。本発明のコネクタ装置を使用してフィルターカートリッジを配管系に結合する使用状態のうち非結合状態の斜視図である。本発明のコネクタ装置を使用してフィルターカートリッジを配管系に結合する使用状態のうち非結合状態の正面図である。本発明のコネクタ装置を使用してフィルターカートリッジを配管系に結合する使用状態のうち結合状態の斜視図である。本発明のコネクタ装置を使用してフィルターカートリッジを配管系に結合する使用状態のうち結合状態の正面図である。本発明を適用するフィルターカートリッジの一例の斜視図である。

符号の説明

１ヘッド板
２可動テーブル
３操作レバー
４垂直案内機構
５支持ブラケット
６カムピン
７枢着部
８ピン
１０結合ブロック
１１管継ぎ手
２１、２３フィルターカートリッジの平行溝
２５、２６フィルターカートリッジの平行縁部
３１コネクタ管
３３シールリング
３４ヘッド板の側面部
３５、３７細長い部材
３６交差点
３８水平スロット
３９可動板の側面部
４０、４１レール
４２ハンドル
４３、４４操作レバー３の側板
４５カムスロット

Claims

上端部に水平フランジと直立する複数個の流体出入口管とを備えたフィルターカートリッジを配管系に結合するためのコネクタ装置において、前記カートリッジの装脱時に前記流体出入口管に気密的に着脱できる複数個の結合管を下面側に有する固定部と、前記水平フランジを前記流体出入口管が前記結合管に整列するように保持するフランジ保持部を有する可動テーブルと、前記可動テーブルを垂直方向に移動可能なように拘束する案内機構と、一端部で前記固定部に枢着部で枢着され且つ他端部にハンドルを有する操作レバーであって前記可動テーブルに固定されたカムピンを上下に駆動するためのカムスロットを備えている該操作レバーと、を含んでいるフィルターカートリッジ用コネクタ装置。
前記操作レバーの前記カムスロットは、前記操作レバーの最下位置及びその近傍で前記枢着部に最も近接するように構成されており、それにより前記可動テーブルを前記コネクタ管と前記流体出入口管が気密的に封着した状態に保持できるようになっている請求項１に記載のコネクタ装置。
前記フランジ保持部は平行な両側縁部を有する前記フランジの該両側縁部を案内し且つ保持するために前記可動テーブルの両側部に形成されたレールである請求項１又は２に記載のコネクタ装置。
前記コネクタ管の下端外周には弾性シールリングを有する請求項１ないし３のいずれかに記載のコネクタ装置。