JP2010112484A - 継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄肉接続管と継手本体間にねじり角リングを配置しカシメることで抜け止めおよび回り止め機能を同時に達成する継手本体を提供する。
【解決手段】継手本体１０は、外形が略円筒状をしており、その右側端部には、ねじり角リング１２が収納配置される。さらに所定間隔離れて、Ｏリング１４が収納配置されている。さらにＯリングの位置より所定間隔離れて段差部１６が形成されている。ねじり角リングの稜線部１２ａは、カシメにより接続管２０の外周面にくい込んでいる。また稜線部と向かい合う上部側の稜線部はカシメにより、継手本体の収納部２２内側へ食い込んでいる。また横方向の左右稜線部は、カシメにより継手本体の収納部２２内側へ食い込んでいる。接続管は、稜線部が食い込んだねじり角リングにより、継手本体に対して抜け止めおよび回り止めされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、比較的低圧の流体配管、典型的には上水道配管に供される管継手の構造に関する。

金属管や管継手等の管材の接合方法として、一方の管材の接合しようとする端方部に雄ねじを切り、これを雌ねじが切られた相手側の管材の端方部にねじ込んで接合する所謂マリアブル方式が普通であるが、ねじ切りを行うためには十分な肉厚が必要となるので重量が大きくなるうえ、両方の管材間に相対的な回転を与えなければならないので接合作業が複雑化する欠点があった。更にまたこのような従来の接合法により接続された管材は接続部分の強度がその他の部分に比較して大幅に減少するうえ、ねじ込み不足等により耐圧性、気密性、耐震性等の面でも満足できない点がある。

このような問題点を解決して、両方の管材に相対回転を与えることなく２本の管材に強固な接合を行わせることができ、しかも接合に要するコストが安価で熟練した作業者でなくても簡便かつ確実に配管工事を行うことができる管材の接合を目的として、特許文献１には、
「接合しようとする一方の管材の端方部を拡径治具により加工して、所定長さにわたる受口部と、管端に向かって次第に拡径するテーパ状受口部と、円筒状部と、管端を90°以上内向きに屈曲させた内向屈曲端部とを形成し、その内部に相手側の管材の端方部を弾性ガスケット環を介在させて挿入したうえ、上記内向屈曲端部に対してほぼ垂直なテーパ形成部を内面に備えた割型工具を両方の管材の外周面に互いに対向させて配置し、これらの割型工具を管軸に沿って接近させることにより管材の表面に弾性ガスケット環を圧縮密着させるとともに、内向屈曲端部を90°以上内向きに屈曲させた状態を保持させたまま管材へ喰込ませて管材の表面に内側へ向かうなだらかな凹部を続かせる」ことを特徴とする技術が提案されている。

さらに、特許文献２には、前記特許文献１と同様な構成による、管材の接合方法であって、ガスケット環に加え２つのＣ形リングを結合したものが提案されている。すなわち、
「接合しようとする管材の一方の端部に管端に向かって次第に拡径するテーパ部とその最大径のままの大径部とからなる受口部を形成し、この受口部内にテーパ部の内周面に密着する断面くさび形の環状ガスケットと、大径部の内面に密着するＣ形リングとを介在させて他方の管材を挿入し、この受口部の外周を中心線の両側にテーパ状の内周面をもつ締付顎により半径方向に押圧し、大径部をテーパ状に塑性変形させると同時にＣ形リングを他方の管に喰込ませる」方法が提案されている。

上記特許文献１、２はいずれも接合しようとする管材をオーバラップさせる方式であるが、これに対し、接合しようとする２つの管材の間に継手材を介在させる方式が特許文献３乃至６に提案されている。
特許文献３では、同文献３の図５、図６に示されるように、カシメ部分の一部を断面が４角形、６角形とする技術が開示されている。
特許文献４では、同文献４の図１、図２に示されるように、２つの管の間に継手（１）を設け、そのシール部分（４、５）は各管の内周側で行うようにしたものである。
特許文献５では、同文献５の図１乃至図４に示されるように、継手本体１が２つの継手おねじ１１と継手めねじ４から構成されている。また、同図４に示されるように、管端部にはそれぞれ拡径部２２、前面２３、後面２４が予め塑性変形加工されている。
特許文献６では、同文献６の図１に示されるように、継手本体３０の左右両側外周におねじが形成されておりそれぞれナット５０により螺合される方式である。

特公平６−４１０１１ 特開昭６３−２９０６３１ 特公昭５３−３９８７３ 特表平１１−５１２８０７ 特開２００３−１４８６６２ 特開２００７−６４４３８

しかしながら、特許文献１、２のいずれにおいても、それぞれの図１、２、３に示されるように、一方の管材端部を予めテーパ状に拡径しておかなければならず、また小物部品のガスケットや、２つのＣ形リングを用意しなければならない。その上さらに、実際の配管接続作業時にカシメ用の工具を用意しなければならず、カシメ作業が別々におこなわれるため煩雑であり、また部品数も多くこれらを一方の管材内に取り付ける際に各部品の挿入順序や向きについても特別な注意を払うことが必要であった。

また、特許文献３では、２つの管材はそれぞれ、断面を４角形状または６角形状にカシメているので、当該部分の圧力損失が大きいという問題がある。
さらに、特許文献４では、管７の差込領域８は予め拡径されていることが必要であり、さらに、継手部分が管の内側に配置されているため、当該継手部分における管路に圧力損失を生じる。
さらに、特許文献５では、現場での配管作業にカシメ具を必要としないが、継手部分の部品数が多く、管端部における拡径部２２、前面２３、後面２４を予め塑性変形加工しておく必要があり、コスト上昇を招く。
また特許文献６も特許文献５と同様であって、おねじ継手に代わってナットを用いる方式であり、特にこれら特許文献５、６においては、コストが上昇するのみならず、継手部分の占める空間が大きくなり、外観上も好ましくない。
本願の発明者は上述した種々の問題点を解決すべく、鋭意研究、検討、試作を行った結果、特許文献１、２の接合方法では、接合対象である２つの管材の端部分を基本的にオーバラップさせる構成が前述したカシメ作業を煩雑にしており、また、特許文献３乃至６においては、管の抜け止めに関しカシメによる密着性に期待しているものの、回り止めの機能を別途形成しているものではなかった。（但し特許文献３の場合はカシメの形状を４角、６角形状としていることで回り止め機能を有する。）

したがって、本発明の第１の目的は、金属製薄肉接続管と継手本体との間にねじり角リングを配置しこれらを一緒にカシメることにより、抜け止めおよび回り止め機能を同時に得ることにある。
本発明の第２の目的は、接続しようとする２つの管材の端部分をオーバラップさせず、したがって、また配管用管材に対する事前の加工作業は事実上不要であり、カシメの必要な作業についても可及的に少なく且つ、カシメに要する力は比較的小さな力で済むようにした継手構造を提供することにある。

前記目的を達成するための、本発明による継手構造は、
金属製薄肉接続管と、
外形が略円筒状であって、その内周側に前記接続管の端面位置を規制する断差部が形成され、前記接続管の端面が前記段差部に当接した状態で、前記段差部からの所定位置において前記接続管外周面との間に第１のカシメ部が形成されてなる継手本体とからなり、
前記第１のカシメ部の内側には、断面が多角形、好適には４角形の棒材に予めねじりを与えて形成したねじり角リングが配置されると共に、
該ねじり角リングの稜線の一部がカシメにより前記接続管外周面および前記継手本体内周面に食い込んでいることを特徴とする。
その場合、前記段差部と第１のカシメ部との中間において、前記継手本体と前記接続管外周面との間に第２のカシメ部が形成され、前記第２のカシメ部の内側にはシール部材を配置することができる。
さらにその場合、前記シール部材はＯリングで構成することができる。

請求項１に記載された本発明による継手構造は、
金属製薄肉接続管と、外形が略円筒状であって、その内周側に前記接続管の端面位置を規制する断差部が形成され、前記接続管の端面が前記段差部に当接した状態で、前記段差部からの所定位置において前記接続管外周面との間に第１のカシメ部が形成されてなる継手本体とからなり、前記第１のカシメ部の内側には、断面が多角形、好適には４角形の棒材に予めねじりを与えて形成されたねじり角リングが配置されると共に、該ねじり角リングの稜線の一部がカシメにより前記接続管外周面および継手本体内周面に食い込む構成としたので、
前記金属製薄肉接続管と継手本体との間の抜け止めおよび回り止めの機能を同時に達成することができる。

請求項２に記載された本発明による継手構造によれば、
前記段差部と第１のカシメ部との中間において、前記継手本体と前記接続管外周面との間に第２のカシメ部が形成され、前記第２のカシメ部の内側にはシール部材を配置する構成としたので、
当該シール部は前記第１のカシメ部とは管軸方向において離れて形成され、当該継手におけるシール機能と、抜け止めおよび回り止め機能とが分離されることとなり、したがって、第１のカシメ部の構成に影響されず当該シール部材を選択することができる。

請求項３に記載された本発明による継手構造によれば、
前記シール部材はＯリングで構成したので、市販品を利用でき、継手のコストを低下することができる。

図１は、本発明の実施例を説明する継手構造部分の軸方向断面であって、（ａ）は薄肉の接続管との間でカシメが行われる前の継手本体とその両端部内側に配置されたＯリングおよびねじり角リングを示し、（ｂ）はカシメが行われた状態のＯリングとねじり角リングの配置の様子を拡大して示す。

同図1（ａ）において、継手本体１０は外形が略円筒状をしており、その右側端部には、その開口部側から見て、内周面側にねじり角リング１２を収納配置するくぼみ１２ｚが形成されている。さらに所定間隔離れて、Ｏリング１４を収納配置するくぼみ１４ｚが形成されている。そして、さらにＯリング１４の位置より所定間隔離れて段差１６が形成されている。継手本体１０の左側端部にも同様な構成になるくぼみ１２ｚ、１４ｚがそれぞれ形成され、また段差１６が形成されている。こうした継手本体１０は、へら絞り加工またはバルジ成形などにより形成することができる。
なお、図１（ａ）では継手本体１０は、その中央部１０ａの左右両側端部に同一の継手構造が同一直線状にあるものとして例示したが、後述するように、これに限定されない。

図１（ｂ）に拡大して示すように、ねじり角リング１２の稜線部１２ａはカシメにより接続管２０の外周面にくい込んでいる。また稜線部１２ａと向かい合う上部側の稜線部はカシメにより、継手本体１０の収納部２２の内側にくい込んでいる。また横方向の左右の稜線部は、カシメにより継手本体１０の収納部２２の内側にくい込んでいる。

このねじり角リング１２の左方段差部１６との間にはＯ−リング１４がカシメにより図示のように弾性変形されて収納部２４の内側に配置されている。参照符号１２ｂは裾部である。また、接続管２０の内径と継手本体１０の中央部１０ａの内径はほぼ一致しており、流体抵抗が可及的に小さくされる。
このように構成されているので、接続管２０は、稜線部のくい込んだねじり角リング１２により、継手本体１０に対して抜け止めおよび回り止めされる。また、Ｏ−リング１４により、シール機能が設けられている。

図２は、本発明で使用されるねじり角リング形成の様子を示す図であって、（ａ）は棒状の角材に両端側からねじりを与えた棒状のねじり角材１４ａを示し、（ｂ）は当該ねじり角材がさらにリング状に塑性変形された状態のねじり角リング１２を示す。このねじり角リング１２は、好適には、断面が四角形であるが、三角形或いは他の多角形状でもよい。本実施例では、このねじり角リング１２の材質は、接続管２０および継手本体１０と同じＳＵＳ３０４としたが、他の材質でもよくその場合硬度がより大きいものが好ましい。
また、稜線部のみを部分的に焼入れ、照射、硬質剤の塗布またはメッキなどで予め硬化することもできる。

図３は、前述したねじり角リングを利用した薄肉接続管と継手本体との接続を示しており、（ａ）は、図１（ａ）に示した継手本体１０の右側半分と接続管２０とが接続された状態の外形図（ただし裾部１２ｂを有しない）であり、（ｂ）は、Ｏ−リングに代わる環状の幅広シール部材を使用した例で、その各要素および組付けた状態を示す図である。
同図３（ａ）では中央部に２つの同じような形状のふくらみが形成されている。これは前記の収納部２２、２４に対応している。

（耐圧試験例）
接続管２０の管外径は３４ｍｍ、継手本体１０および接続管の肉厚は１．２ｍｍ、稜線部１２ａの接続管および継手本体への食い込み量は約０．２ｍｍ、Ｏ−リングは型式Ｐ−３５、材質はＮＢＲである。耐圧試験を行った結果、１８ＭＰａまではシールおよび抜け止め機能が完全に作用していることが認められた。２０ＭＰａ以上になると、ねじり角リング部分の機能が緩み接続管２０がゆっくり移動し始めたので供給圧力を停止させた。

同図３（ｂ）において、左側には継手本体部３２、環状の幅広シール部材３４、およびねじり角リング３６が示される。右側にはそれら３２、３４および３６が組付けられた継手本体３０を示す。前記継手本体部３２は内周部に段差３２ａが設けられており、上部開口端に近いところにねじり角リング３６が収納され、その先端部がカシメられている。継手本体部３２の段差３２ａや環状の幅広シール部材３４の外周面と接する内周部は、機械加工により予め形成されている。
図示しないが、こうした継手本体３０に接続管を差し込んだ状態でその周囲をカシメることにより、図３（ａ）と同様な形状となる。（ただし、幅広シール部材３４に対応する部分は、Ｏ−リングの場合よりも平坦である）

以上説明した例では、シール部材として、Ｏ−リングまたは、環状の幅広シール部材を例示したが、それらに限定されない。例えば接着剤を継手本体の対応する内周面に予め塗布することで形成される接着層をシール部材とすることができる。また、その場合に、接着剤にショット玉を混入した状態でカシメることによりショット玉が接続管外周面および継手本体内周面に食い込むので、前記ねじり角リングの抜け止めおよび周り止め機能をさらに補強することができる。

以上好適な実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこれら図示したものにその適用が限定されるものではない。すなわち、図１（ａ）では、継手本体１０の左右に同じ薄肉の接続管を接続するものであるが、例えば継手本体１０の左側半分には全く別の継手が設けられ所望の管路に接続することもできる。あるいはまた、溶接により直接他の管路に接続することができる。

本発明の実施例を説明する継手構造部分の軸方向断面であって、（ａ）は薄肉の接続管との間でカシメが行われる前の継手本体とその両端部内側に収納配置されたＯリングおよびねじり角リングを示し、（ｂ）はカシメが行われた状態でのＯリングとねじり角リングの様子を拡大して示す。 本発明で使用されるねじり角リングの様子を示す図であって、（ａ）は棒状の角材の両端側からねじりを与えた棒状の角材を示し、（ｂ）は当該ねじり角材をさらにリング状に変形した状態のねじり角リングを示す。 ねじり角リングを利用した薄肉接続管と継手本体との接続を示しており、（ａ）は、図１（ａ）に示した継手本体１０の右側半分と接続管２０とが接続された状態の外形図、（ｂ）は、Ｏ−リングに代わる環状の幅広シール部材を使用した場合の各要素および組付けた状態を示す図である。

符号の説明

１０ 継手本体
１２ ねじり角リング
１２ａ 稜線部
１２ｂ 裾部
１４ Ｏ−リング
１４ａ 棒状角リング
１６ 段差部
２２、２４ 収納部

Claims (3)

1. 金属製薄肉接続管と、
   外形が略円筒状であって、その内周側に前記接続管の端面位置を規制する断差部が形成され、前記接続管の端面が前記段差部に当接した状態で、前記段差部からの所定位置において前記接続管外周面との間に第１のカシメ部が形成されてなる継手本体とからなり、
   前記第１のカシメ部の内側には、断面が多角形、好適には４角形の棒材に予めねじりを与えて形成したねじり角リングが配置されると共に、
   該ねじり角リングの稜線の一部がカシメにより前記接続管外周面および前記継手本体内周面に食い込んでいることを特徴とする金属製薄肉接続管の接続構造。
2. 前記段差部と第１のカシメ部との中間において、前記継手本体と前記接続管外周面との間に第２のカシメ部が形成され、前記第２のカシメ部の内側にはシール部材が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載された金属製薄肉接続管の接続構造。
3. 前記シール部材はＯリングであることを特徴とする請求項２に記載された金属製薄肉接続管の接続構造。

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