JP2010106964A - 異種管接合継手 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストが低減でき、組み立て作業性に優れ、かつ、合成樹脂筒状アダプターと金属管部材との接合部における止水性が確実であるとともに、合成樹脂筒状アダプターに引っ張り力が作用した場合に、合成樹脂筒状アダプターの本体部分が破断する前に金属管部材が抜けてしまうといったことがない異種管接合継手を提供することを目的とする。
【解決手段】円筒状アダプター本体１１の一端に円筒状アダプター本体１１の外周方向に張り出す鍔部１２を有し、円筒状アダプター本体１１の外径をＤ１、円筒状アダプター本体１１の内径をＤ２、鍔部１２の外径をＤ３としたとき、Ｄ３²−Ｄ１²＞Ｄ１²−Ｄ２²を満足する合成樹脂筒状アダプター１と、金属継手本体部材２ａとを、円筒状アダプター本体１１に遊嵌された雄ねじ筒部材３と金属継手本体部材２ａの雌ねじ筒部２１ａとを螺合することによって一体固定した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、合成樹脂管部材（ポリエチレン樹脂管等）と金属管部材（金属ネジ接合部等）という異種の管部材を相対回転可能に接合する異種管接合継手に関する。

金属製の止水栓と、合成樹脂管とを接続するのに用いられる管継手としては、図１２あるいは図１３に示すような管継手１００，２００が提案されている（特許文献１，２参照）。
すなわち、管継手１００は、一端に電気融着式の受口１１１を有する合成樹脂管部材１１０の他端に、一端にねじ受口１２１が形成された金属管部材１２０の他端がインサート成形され、また、管継手２００は、一端に電気融着式の受口２１１を有する合成樹脂管部材２１０の他端に、金属管部材本体２２０の一端がインサート成形されるとともに、金属管部材本体２２０の他端に金属製ユニオン２３０が支持されている。

ところで、上記管継手１００，２００は、金属管部材１２０のインサート部あるいは金属管部材本体２２０のインサート部において、合成樹脂管部材１１０，２１０との界面での止水性能が問題となるが、ゴムパッキンをインサート成形しても、射出成形時の熱による変形等で、ゴムパッキンをインサート成形出来ないので、金属管部材１２０のインサート部あるいは金属管部材本体２２０のインサート部に複雑な溝加工を施すとともに、インサート部に外嵌した金属製かしめリング１３０、２４０をかしめることによって止水性を確保するようにしている。
しかしながら、上記のように、インサート部に複雑な溝加工を施すとともに、かしめリングをかしめるような構造にした場合、製造コストが高くなるとともに、組み立て作業性も悪いという問題がある。

一方、図１４に示すような円筒状アダプター本体３１１の一端に円筒状アダプター本体３１１の外周方向に張り出す鍔部３１２を有する合成樹脂筒状アダプター３１０に金属管部材としての金属製ユニオン３２０を装着した管継手３００が従来から使用されている。
この管継手３００の場合、上記管継手１００，２００に比べ、部品点数が少なく、製造コストを低く抑えることができるとともに、組み立て作業性に優れているが、鍔部３１２による係止力が不足するために、止水栓を金属製ユニオン３２０に固定した状態で、合成樹脂筒状アダプター３１０に引っ張り力が作用すると、円筒状アダプター本体３１１の破断前に合成樹脂筒状アダプター３１０から金属製ユニオン３２０が抜けてしまうおそれがある。

そこで、上記鍔部３１２の外径を大きく出来れば、上記問題が解決できるのであるが、水道の場合、一般に管口径により、止水栓との接続のネジ規格が決まっているので、上記金属製ユニオン３２０も止水栓に合わせたネジ内径のものを用いざるを得ない。
したがって、鍔部３１２の外径が、最大でもネジ内径以下の寸法に決まってしまい、鍔部３１２を十分大きなものとすることができない。

特開平０８−１３５８７７号公報 特開２００８−６４１６８号公報

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、製造コストが低減でき、組み立て作業性に優れ、かつ、合成樹脂筒状アダプターと金属管部材との接合部における止水性が確実であるとともに、合成樹脂筒状アダプターに引っ張り力が作用した場合に、合成樹脂筒状アダプターの本体部分が破断する前に金属管部材が抜けてしまうといったことがない異種管接合継手を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の異種管接合継手は、円筒状アダプター本体の一端に円筒状アダプター本体の外周方向に張り出す鍔部を有する合成樹脂筒状アダプターと、一端に雌ねじ筒部または雄ねじ筒部を有し、他端に金属管部材と接続される金属管部材接続部を有するとともに、前記合成樹脂筒状アダプターの鍔部の端面に当接するアダプター接触面を備える金属継手本体部材と、前記合成樹脂筒状アダプターに遊嵌され、最小内径が前記鍔部の外径より小さい前記金属継手本体部材の雌ねじ筒部に螺合する雄ねじ筒部材あるいは前記金属継手本体部材の雄ねじ筒部に螺合する袋ナットと、前記鍔部の端面及びアダプター接触面のいずれか一方に設けられたシールリング溝に装着したシールリングと、
を備え、前記雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部、あるいは、前記袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部が螺合し、前記鍔部の端面とアダプター接触面とが圧接されて前記合成樹脂筒状アダプターと金属継手本体部材とが一体化される異種管接合継手であって、前記円筒状アダプター本体の外径をＤ１、円筒状アダプター本体の内径をＤ２、鍔部の外径をＤ３としたとき、Ｄ３²−Ｄ１²＞Ｄ１²−Ｄ２²を満足することを特徴とすることを特徴としている。

本発明は、特に限定されないが、例えば、雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部との螺合部、または、袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部との螺合部で、前記雄ねじ筒部材または袋ナットに穿設されたねじ孔に回り止めピンが螺合されるとともに、回り止めピンの先端が、前記雌ねじ筒部また雄ねじ筒部の前記ねじ孔を臨む位置に設けられた有底ピン穴に入り込んで雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部あるいは袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部との螺合状態が保持されている構成とすること、また、金属継手本体部材の金属管部材接続部が、ユニオン構造を備えている構成とすることが好ましい。
また、合成樹脂筒状アダプターの材質としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等が挙げられ、ポリエチレンが好ましい。
金属継手本体部材の材質としては、特に限定されないが、例えば、砲金、真鍮、ステンレス鋼等が挙げられる。

本発明の異種管接合継手は、上記のように、円筒状アダプター本体の一端に円筒状アダプター本体の外周方向に張り出す鍔部を有する合成樹脂筒状アダプターと、一端に雌ねじ筒部または雄ねじ筒部を有し、他端に金属管部材と接続される金属管部材接続部を有するとともに、前記合成樹脂筒状アダプターの鍔部の端面に当接するアダプター接触面を備える金属継手本体部材と、前記合成樹脂筒状アダプターに遊嵌され、最小内径が前記鍔部の外径より小さい前記金属継手本体部材の雌ねじ筒部に螺合する雄ねじ筒部材あるいは前記金属継手本体部材の雄ねじ筒部に螺合する袋ナットと、前記鍔部の端面及びアダプター接触面のいずれか一方に設けられたシールリング溝に装着したシールリングと、を備え、前記雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部、あるいは、前記袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部が螺合し、前記鍔部の端面とアダプター接触面とが圧接されて前記合成樹脂筒状アダプターと金属継手本体部材とが一体化される異種管接合継手であって、前記円筒状アダプター本体の外径をＤ１、円筒状アダプター本体の内径をＤ２、鍔部の外径をＤ３としたとき、Ｄ３²−Ｄ１²＞Ｄ１²−Ｄ２²を満足することを特徴とするようになっているので、製造コストが低減でき、組み立て作業性に優れ、かつ、合成樹脂筒状アダプターと金属管部材との接合部における止水性が確実であるとともに、合成樹脂筒状アダプターに引っ張り力が作用した場合に、合成樹脂筒状アダプターの本体部分が破断する前に金属管部材が抜けてしまうといったことがない。

以下、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる異種管接合継手の１つの実施の形態をあらわしている。

図１に示すように、この異種管接合継手Ａは、合成樹脂筒状アダプター１と、金属継手本体部材２ａと、雄ねじ筒部材３と、シールリングとしてのＯリング４と、回り止めピン５とから構成されている。
すなわち、合成樹脂筒状アダプター１は、ポリエチレン樹脂を射出成形してなり、図一および図２に示すように、円筒状アダプター本体１１の一端に円筒状アダプター本体１１の外周方向に張り出す鍔部１２を有し、円筒状アダプター本体１１の外径をＤ１、円筒状アダプター本体１１の内径をＤ２、鍔部１２の外径をＤ３としたとき、Ｄ３²−Ｄ１²＞Ｄ１²−Ｄ２²を満足している。

金属継手本体部材２ａは、砲金、真鍮、ステンレス鋼等の金属材料からなり、本体部２１と、ユニオン接続部２２とを備えている。

本体部２１は、図１、図３及び図４に示すように、後述する雄ねじ筒部材３が螺合する雌ねじ筒部２１ａを有し、他側にユニオン接続部２２を係止する係止鍔部２１ｂを備え、雌ねじ筒部２１ａ側の基端部に鍔部１２の端面に圧接されるアダプター接触面２１ｃがリング状に設けられ、このアダプター接触面２１ｃに後述するＯリング４が嵌合保持されるリング溝２１ｄが穿設されている。
また、雌ねじ筒部２１ａの内径は、鍔部１２の外径Ｄ３よりバラツキ分と最小限隙間分を合わせた間隔程度だけ僅かに大きな径となっているとともに、外側から内側に貫通するねじ孔２１ｅが１つの穿設されている。
係止鍔部２１ｂは、一側に小径部２１ｆを有し、他側に大径部２１ｇを備える２段構造になっている。

ユニオン接続部２２は、接続部本体部材２３と、スプリング２４とから形成されている。
すなわち、接続部本体部材２３は、図５に示すように、外形が略六角形をして図１及び図６に示すように、一側内周面にスプリング係止溝２３ａを有し、他側内周面に雌ねじ２３ｂが形成された大径部２１ｇと略同じか少し大径の内径を備えた筒状をしている。
スプリング２４は、図７に示すように，無負荷状態でスプリング係止溝２３ａの径より大きな径をした略Ｃ字形をしている。

そして、ユニオン接続部２２は、接続部本体部材２３を、本体部２１の中央部付近にスプリング係止溝２３ａ部分が配置されるように、本体部２１に外嵌するとともに、縮径状態に保持したスプリング２４を、本体部２１と接続部本体部材２３との隙間に挿入し、スプリング係止溝２３ａに係止させることによって、本体部２１にその軸方向にスライド自在に保持されている。

雄ねじ筒部材３は、金属継手本体部材２ａと同様の材料で形成されていて、円筒状アダプター本体１１の外径と略同じか少し大きな内径をしており、図１及び図９に示すように一端に雌ねじ筒部２１ａに螺合する雄ねじ部３１を有し、他端に図８に示すように外形が断面略六角形をしたナット部３２を備えている。

回り止めピン５は、図１０に示すように、金属継手本体部材２ａと同種の材料で形成され、一端にねじ孔２１ｅに螺合する雄ねじ部５１を有し、他端にねじ孔２１ｅと略同じが少し小さい外径のピン本体５２を備えている。
雄ねじ部５１側の端面には、六角レンチを受ける六角形の穴（図示せず）が穿設されている。

そして、この異種管接合継手Ａは、以下のようにして製造される。
すなわち、雄ねじ筒部材３を、雄ねじ部３１側を先頭にして円筒状アダプター本体１１にスライド自在に遊嵌するとともに、金属継手本体部材２ａを、リング溝２１ｄにＯリング４を嵌合した状態でアダプター接触面２１ｃが、鍔部１２の端面に当接するように配置する。なお、Ｏリング４の素材としては、耐老化性・耐候性・耐オゾン性・耐油性（アルコール・ケトン(MEK)・酢酸エチル）に優れたEPDM（「エチレンプロピレンジエンゴム」の略称）等が好適である。

つぎに、雄ねじ筒部材３を、鍔部１２側にスライドさせて、雄ねじ筒部材３の雄ねじ部３１を雌ねじ筒部２１ａに螺合し、規定のトルクＴになるまで締め込む。
ここで規定のトルクＴとは、アダプター接触面２１ｃと鍔部１２の端面との面圧（Ｐｓ）を、異種管接合継手Ａ内を流れる内部流体の内水圧より、高くすることができるトルクであれば、特に限定されないが、合成樹脂筒状アダプター１が上記のようにポリエチレン製である場合、応力緩和特性から、５０年使用を想定した長期経過後では初期面圧の１／３になる可能性があることが実験によって分かっているので、面圧（Ｐｓ）が、内水圧の３倍以上となるトルクとすることが好ましい。なお、トルクの上限は特に限定されないが、金属継手本体の面圧（Ps）は、シールするためには、内部流体の内水圧より、高いのが望ましい。

因みに、締め付けトルク（Ｔ）と、締め付け力（Ｆ）は、一般に次式から求められる。
Ｆ＝Ｔ／(Ｄ・Ｃ) ・・・式(１)
Ｐｓ＝Ｆ／Ａ ・・・式(２)
（上記式（１）中、Ｔは締め付けトルク (kgf・cm)、Ｄは袋ナットネジ径、Ｃはネジの摩擦係数、式(２)中、Ａはアダプター接触面２１ｃと鍔部１２の端面との接触面の面積(cm²)である。）

より具体的に説明すると、雌ねじ筒部２１ａのねじ径Ｄ＝４．０３ｃｍ(M42)、ねじの摩擦係数Ｃ＝０．２、合成樹脂筒状アダプター１の鍔部１２が外径＝４０．２ｍｍ、内径＝２５ｍｍ、リング溝２１ｄが外径＝３７ｍｍ 内径＝２８ｍｍとすると、
Ａ＝π／４×(４０．２²−２５²−(３７²−２８²))＝ ３．１９ｃｍ²
式(１)、(２)より、
Ｐｓ＝Ｔ／(４．０３×０．２×３．１９)kgf/ｃｍ² ・・・式(３)
内水圧と面圧とが同じであれば、止水できるため、内水圧を１０ kgf／ｃｍ²とすると、
１０ kgf／ｃｍ²＝Ｔ／(４．０３×０．２×３．１９）kgf／ｃｍ²であるから初期必要締め付けトルクＴが２５．７kgf・ｃｍ以上あれば、合成樹脂筒状アダプター１と金属継手本体部材２ａとの接合部において十分止水可能である。
しかし、５０年使用を想定した場合、上記のように、５０年経過後には面圧が初期面圧の１／３まで低下する可能性があるので、初期面圧を２５．７kgf・ｃｍ×３＝７７．１kgf・ｃｍ以上とすることが好ましい。

上記のようにして規定のトルク（Ｔ)で雄ねじ部３１と雌ねじ筒部２１ａとを締め込んだ後、雌ねじ筒部２１ａのねじ孔２１ｅをガイドにしてボール盤等により雄ねじ部３１の途中位置まで達する径方向の有底ピン穴３１ａを形成する。
つぎに、ピン本体５２が有底ピン穴３１ａに入り込むまで回り止めピン５の雄ねじ部５１をねじ孔２１ｅに螺合させる。

この異種管接合継手Ａは、以上のように、部品点数が少なく安価に提供できるとともに、円筒状アダプター本体１１の外径をＤ１、円筒状アダプター本体１１の内径をＤ２、鍔部１２の外径をＤ３としたとき、Ｄ３²−Ｄ１²＞Ｄ１²−Ｄ２²を満足するように構成したので、円筒状アダプター本体１１が破断するような引っ張り力が加わっても鍔部１２から金属継手本体部材２ａおよび雄ねじ筒部材３が抜け落ちることがない。

また、雄ねじ部３１と雌ねじ筒部２１ａとを、予め規定したトルク範囲内のトルクにて締め付けた後、雌ねじ筒部２１ａに形成したねじ孔２１ｅと連通する有底ピン穴３１ａを雄ねじ部３１に形成し、ピン本体５２の先端が有底ピン穴３１ａに入り込むまで回り止めピン５の雄ねじ部５１をねじ孔２１ｅに螺合させるようにしたので、施工状態で振動等が異種管接合継手Ａに加わっても、雄ねじ部３１と雌ねじ筒部２１ａとの螺合状態が緩むことがなく、雄ねじ部３１と雌ねじ筒部２１ａとを予め規定した範囲内の締め付けトルクの締め付け状態に安定して維持できる。
さらに、アダプター接触面２１ｃと鍔部１２の端面とを挟圧していることで、管軸方向に外力が加わっても、抜け方向へも差し込み方向へも面接触により移動が規制される。したがって、テーパ面シールの場合のような軸方向外力の影響によるシール圧変動がなく、軸方向外力の影響によるシール圧変動を抑えることができる。

図１１は、本発明にかかる異種管接合継手の第２の実施の形態をあらわしている。
図１１に示すように、この異種管接合継手Ｂは、上記異種管接合継手Ａの雄ねじ筒部材３に代えて、袋ナット６を用いるとともに、金属継手本体部材２ｂの一端に雌ねじ筒部２１ａに代えて、袋ナット６が螺合する雄ねじ筒部２７を設けるようにした以外は、上記異種管接合継手Ａと同様になっている。

本発明は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、回り止めピンを用いて、回り止めを図るようにしていたが、雄ねじ筒部材あるいは袋ナット７と、金属継手本体部材とのねじ接合部において回り止めを図ることができれば、他の方法を用いるようにしても構わない。
上記の実施の形態では、金属継手本体部材がユニオン接続構造を備えていたが、雄ねじ筒部を設けるなど、他の接続構造を備えていても構わない。

また、上記の実施の形態では、シールリングとして、Ｏリングが用いられていたが、シール性を確保することができれば、他の構造のメカニカルシールを用いるようにしても良い。また、リング溝は、金属継手本体部材側ではなく、合成樹脂アダプター側に設けるようにしても構わない。
さらに、上記の実施の形態では、合成樹脂アダプターが射出成形によって得られるようになっていたが、合成樹脂管を切削加工するようにしても構わない。

本発明にかかる異種管接合継手は、例えば、金属製の止水栓と合成樹脂管との接続部や、金属製の上水配管と、合成樹脂製の室内配管との接続に用いることができる。

本発明にかかる異種管接合継手の第１の実施の形態をあらわす断面図である。 図１の異種管接合継手を構成する合成樹脂筒状アダプターの断面図である。 図１の異種管接合継手を構成する金属継手本体部材の本体部の側面図である。 図３の本体部の断面図である。 図１の異種管接合継手を構成する金属継手本体部材の接続部本体部材の側面図である。 図５の接続部本体部材の断面図である。 図１の異種管接合継手を構成するスプリングの側面図である。 図１の異種管接合継手を構成する雄ねじ筒部材の側面図である。 図８の雄ねじ筒部材の断面図である。 図１の異種管接合継手を構成する回り止めピンの正面図である。 本発明にかかる異種管接合継手の第２の実施の形態をあらわす断面図である。 公知の異種管接合継手の１例をあらわす断面図である。 公知の異種管接合継手の他例をあらわす断面図である。 公知の異種管接合継手の他例をあらわす断面図である。

符号の説明

Ａ、Ｂ 異種管接合継手
１ 合成樹脂筒状アダプター
１１ 円筒状アダプター本体
１２ 鍔部
２ａ、２ｂ 金属継手本体部材
２１ 本体部
２１ａ 雌ねじ筒部
２１ｃ アダプター接触面
２１ｄ リング溝
２１ｅ ねじ孔
２２ ユニオン接続部
２７ 雄ねじ筒部
３ 雄ねじ筒部材
４ Ｏリング（シールリング）
５ 回り止めピン
５１ 雄ねじ部
５２ ピン本体
６ 袋ナット

Claims (3)

1. 円筒状アダプター本体の一端に円筒状アダプター本体の外周方向に張り出す鍔部を有する合成樹脂筒状アダプターと、
   一端に雌ねじ筒部または雄ねじ筒部を有し、他端に金属管部材と接続される金属管部材接続部を有するとともに、前記合成樹脂筒状アダプターの鍔部の端面に当接するアダプター接触面を備える金属継手本体部材と、
   前記合成樹脂筒状アダプターに遊嵌され、最小内径が前記鍔部の外径より小さい前記金属継手本体部材の雌ねじ筒部に螺合する雄ねじ筒部材あるいは前記金属継手本体部材の雄ねじ筒部に螺合する袋ナットと、
   前記鍔部の端面及びアダプター接触面のいずれか一方に設けられたシールリング溝に装着したシールリングと、
   を備え、
   前記雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部、あるいは、前記袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部が螺合し、前記鍔部の端面とアダプター接触面とが圧接されて前記合成樹脂筒状アダプターと金属継手本体部材とが一体化される異種管接合継手であって、
   前記円筒状アダプター本体の外径をＤ１、円筒状アダプター本体の内径をＤ２、鍔部の外径をＤ３としたとき、
   Ｄ３²−Ｄ１²＞Ｄ１²−Ｄ２²を満足することを特徴とする異種管接合継手。
2. 雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部との螺合部、あるいは、袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部との螺合部で、前記雄ねじ筒部材または袋ナットに穿設されたねじ孔に回り止めピンが螺合されるとともに、回り止めピンの先端が、前記雌ねじ筒部または雄ねじ筒部の前記ねじ孔を臨む位置に設けられた有底ピン穴に入り込んで雄ねじ筒部材と金属継手本体部材の雌ねじ筒部、あるいは、袋ナットと金属継手本体部材の雄ねじ筒部との螺合状態が保持されている請求項１に記載の異種管接合継手。
3. 金属継手本体部材の金属管部材接続部が、ユニオン構造を備えている請求項１または請求項２に記載の異種管接合継手。

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