JP2011190834A

JP2011190834A - 配水管継手の密封構造

Info

Publication number: JP2011190834A
Application number: JP2010055668A
Authority: JP
Inventors: Kodai Tsujino; 広大辻野
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2011-09-29

Abstract

【課題】配水管および継手間に介装されるパッキンのシール部分が、配水管を流れる水との動的接触により早期に劣化するのを抑制し、もってパッキンの使用寿命を延ばすことができる配水管継手の密封構造を提供する。
【解決手段】配水管と前記配水管を接続する継手との間の径方向クリアランスをパッキンでシールする配水管継手の密封構造において、前記パッキンに、前記配水管および前記継手間に介在して前記径方向クリアランスを遮断するシール部分と、前記シール部分の軸方向一方側に配置されて、前記径方向クリアランスに浸入する水が前記シール部分に動的に接触するのを抑制する保護部分とが一体に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配水管とこの配水管を接続する継手との間で漏水を防止するための配水管継手の密封構造に関するものである。

水道水の配水管を接続する継手構造として従来から、配水管を継手本体に挿し込むことによって、継手本体の内周に取り付けたパッキンが配水管の外周面に密接嵌合し、これによって漏水を防止するとともに抜け止めされるようにしたワンタッチ式の配水管継手が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１３３７４８号公報

図５は、この種の配水管継手における従来の密封構造を示す図で、継手１００によって配水管２００，２００が直列に接続されている。継手１００は、内周に配水管２００が挿し込まれる筒状の継手本体１０１と、配水管２００の外周面に食い込むことによってこの配水管２００を継手本体１０１に対して抜け止めする不図示の配水管ホルダと、継手本体１０１の内周面に形成された装着溝１０１ａに装着されて、その溝内面および配水管２００の外周面に密接嵌合されることにより漏水を防止するパッキン１０２とを有している。また継手本体１０１の内周面には、継手本体１０１に対する配水管２００の挿入長さを制限するための突起部１０１ｂが設けられている。

ここで、配水管２００内を流れる密封対象の水道水Ｗは、殺菌のための塩素を含んでいるため、パッキン１０２の材質としては、耐水性のあるＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）や、耐塩素性および耐熱水性のあるＦＫＭ（フッ素ゴム）などが用いられており、特にＦＫＭよりなるパッキン１０２は、圧縮状態における塩素水との静的な浸漬状態において高い耐久性を示すので、好適に使用されている。

しかしながら、水道水が流れる実際の使用では、水道水への静的な浸漬試験での評価結果に比較して早期にパッキン１０２が劣化してしまうことがあり、問題となっていた。そして、これは、配水管２００内を流れる水道水Ｗの一部が、配水管２００の端部から配水管２００および継手本体１０１間の径方向クリアランスへ浸入して、図中矢印Ｆで示されるような渦流を形成しながらパッキン１０２に動的に接触し、水道水Ｗに含まれる塩素の攻撃性によって、パッキン１０２の接液面からゴム材質中の組成物が水中へ浸出し、これによってパッキン１０２の劣化が促進されるからであることが判明した。

本発明は以上の点に鑑みて、配水管および継手間に介装されるパッキンのシール部分が配水管を流れる水との動的接触により早期に劣化するのを抑制することができ、もってパッキンの使用寿命を延ばすことができる配水管継手の密封構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１による密封構造は、配水管と前記配水管を接続する継手との間の径方向クリアランスをパッキンでシールする配水管継手の密封構造において、前記パッキンは、前記配水管および前記継手間に介在して前記径方向クリアランスを遮断するシール部分と、前記シール部分の軸方向一方側に配置されて、前記径方向クリアランスに浸入する水が前記シール部分に動的に接触するのを抑制する保護部分とを一体に有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２による密封構造は、上記した請求項１記載の配水管継手の密封構造において、前記パッキンにおける保護部分は、前記径方向クリアランスよりも小さなクリアランスをもって前記配水管と径方向に対向することを特徴とする。

また、本発明の請求項３による密封構造は、上記した請求項１記載の配水管継手の密封構造において、前記パッキンにおける保護部分は、締め代なしで、もしくは前記シール部分の前記配水管に対する締め代よりも小さな締め代をもって前記配水管に接触することを特徴とする。

更にまた、本発明の請求項４による密封構造は、上記した請求項１、２または３記載の配水管継手の密封構造において、互いに一体成形された前記シール部分および前記保護部分は、軸方向に連続する円筒面状の外径面を有し、かつ前記シール部分の内径部と前記保護部分の内径部との間には、前記シール部分の内径部の弾性変形に支障を来たさないように環状の谷部が設けられていることを特徴とする。

上記構成を有する本発明の密封構造においては、配水管および継手間に介装されるパッキンにシール部分および保護部分が一体に設けられており、前者のシール部分は、配水管および継手間に介在して径方向クリアランスを遮断することによりシール作用を発揮する部分であり、後者の保護部分は、径方向クリアランスに浸入する水がシール部分に動的に接触するのを抑制することによりシール部分を保護する部分であり、このような保護部分がシール部分の軸方向一方側すなわち密封側に一体に設けられている。したがって、配水管内を流れる水の一部が配水管および継手間の径方向クリアランスへ浸入して渦流を形成しても、このような流れは保護部分によって遮断されてシール部分に到達しにくくなり、よって水はシール部分に対して静的に接触する。したがって、水がシール部分に対して動的に接触する場合と比較してシール部分の劣化の進行を抑制することが可能となる。上記パッキンを従来技術と比較するならば、本発明におけるパッキンはシール部分および保護部分を双方備え、これに対して従来のＯリングなどのパッキンは前者のシール部分のみを備えるものである。

尚、上記したようにパッキンにおけるシール部分および保護部分は互いに機能を分担するので、前者のシール部分によるシール機能は後者の保護部分に求められない。この点に関し、前者のシール部分は配水管に対する締め代を設定されることによりシール機能を発揮するが、後者の保護部分はシール機能を求められないので配水管に対する締め代を設定されなくても良く、締め代を設定すると却って、配水管装着時に過大な挿入抵抗を生じることになって装着作業性に支障を来たすことが懸念される。そこで、保護部分は、配水管および継手間の径方向クリアランスよりも小さなクリアランスをもって配水管と径方向に対向することにし、あるいは少なくとも締め代なしで、もしくはシール部分の配水管に対する締め代よりも小さな締め代をもって配水管に接触するようにし、このような構造によれば、保護部分による保護機能の確保と装着作業性の確保の双方を満足することが可能となる。

また、本発明では上記したように、パッキンにおけるシール部分および保護部分は一体に設けられるので、両者は材質を同じとされ、同時に成形され、同時に継手内周に装着される。両者の形状は上記各機能を満たす限りなんら限定されないが、両者の外径面を軸方向に連続する円筒面状に設定すると、継手内周に対する軸方向装着幅が拡大するので、継手内周への装着姿勢が安定する。

また、シール部分は締め代の設定により装着状態において弾性変形することになるが、シール部分の軸方向一方に保護部分が一体成形されると、シール部分の正常な弾性変形を保護部分が阻害することが懸念される。そこでこれに対策するには、シール部分の内径部と保護部分の内径部との間に環状の谷部を設定するのが好適であり、このような構造によれば、保護部分から見て谷部の向こう側でシール部分が弾性変形するため、シール部分の弾性変形を保護部分が阻害するのを抑制することが可能となる。

本発明は、以下の効果を奏する。

すなわち、本発明の密封構造においては、配水管および継手間に介装されるパッキンにシール部分および保護部分が一体に設けられ、後者の保護部分が設けられていることによって、前者のシール部分に対して水が静的に接触する。したがって、水中に塩素などの物質が含まれている場合でも、これによるシール部分の劣化を抑えることができ、パッキンの使用寿命を延ばすことができる。パッキンの一部である保護部分は上記塩素などにより劣化することになるが、もともとシール作用を発揮しない部分であるため、パッキン全体としてのシール機能に影響はない。

また、パッキンの保護部分を、配水管および継手間の径方向クリアランスよりも小さなクリアランスをもって配水管と径方向に対向させたり、締め代なしで、もしくはシール部分の配水管に対する締め代よりも小さな締め代をもって配水管に接触させたりすることにより、保護部分による保護機能を確保したうえで、良好な装着作業性を確保することができる。

また、シール部分および保護部分の外径面を軸方向に連続する円筒面状に設定することにより、継手内周への装着姿勢を安定化させることができ、シール部分の内径部と保護部分の内径部との間に環状の谷部を設定することにより、シール部分の弾性変形を保護部分が阻害しにくくなるので、シール部分が正常に弾性変形する。したがってパッキンがシール部分および保護部分を双方備えるものであっても、パッキン全体としてのシール機能が十分に発揮されることになる。

本発明の実施例に係る密封構造を示す断面図同密封構造に備えられるパッキンの第２例を示す断面図同密封構造に備えられるパッキンの第３例を示す断面図同密封構造に備えられるパッキンの第４例を示す断面図従来例に係る密封構造を示す断面図

本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）本発明は、水道配管用密封構造に関する。本発明は、塩素を含む水道水の配水管用のワンタッチ型継手のシール構成についての発明である。また本発明は、配管用継手の分野で用いられ、あるいは住宅設備の分野で用いられる。
（２）従来、ワンタッチ型の継手のシールには、Ｏリングなどのパッキンが使われており、その材質は、耐水性のあるＥＰＤＭや、耐塩素性、耐熱水性のあるＦＫＭなどが使用されている。特にＦＫＭのパッキンは、圧縮状態における塩素水との静的な浸漬状態において高い耐久性を示すので、好適に使用されている。しかしながら、水道水が流れる実際の継手では、上記の静的な浸漬での評価結果よりも早くにパッキンが劣化する現象が見られる場合があり、問題となっている。そしてそれは、図５に示す従来のシール構成では、継手本体と配水管との間のクリアランスに水道水の一部が浸入し、浸入した水道水が流れを持ってパッキンに接触し（動的な接触）、これにより早期に劣化が進みやすくなっていることが分かった。

（３）そこで、密封構造を以下の構成とする。
（４）パッキンのシール部分に保護部分を併設する。
（５）保護部分によりクリアランスを小さくすることで、流れ込む水道水がシール部分に対して静的接触となるような構成。
（６）配管と継手のシールの密封側に非接触の保護部分をシール部分と一体化して設ける構成。
（７）配管と継手のクリアランスをシールするシール部分の密封側（水道水側）に、配管の外径よりも大きな内径を持つ非接触の保護部分を一体化させて構成する。
（８）本発明は、本来のパッキン（シール部分）の密封側（水道水側）に、クリアランスを埋める目的の部分（保護部分）を一体とさせたパッキンである。これにより本来のパッキンに接触する水道水の流れを低減させる（静的に接触させる）ことを特徴とする。
（９）好ましい形態として、保護部分は継手と配水管の装着性を考慮して、その内径は配水管の外径よりも大きくする。ただし、装着に支障が出ない程度に小さいほうが良い。保護部分の内径は、シール部分より大きく、配水管装着時に過大な挿入抵抗を与えるものでなければ、配水管外径と同じまたは多少小さくても可とする（配水管と接触または緩い締め代でも可）。

（１０）上記の構成によれば、保護部分を設けることで、クリアランスを小さくし、本来のパッキン（シール部分）に対して水道水が静的な接触となる。これにより、シール目的の部分のパッキン（シール部分）の劣化が抑えられるので、パッキンの寿命を静的な接触状態並みに延ばすことができる。

つぎに本発明の実施例を図面にしたがって説明する。

図１は、本発明の実施例に係る密封構造の要部半裁断面を示しており、図示するように継手１１によって２本の配水管２１，２１が直列に接続されている。継手１１は、内周に配水管２１が挿し込まれる筒状の継手本体１２と、配水管２１の外周面に食い込むことによってこの配水管２１を継手本体１２に対して抜け止めする不図示の配水管ホルダと、継手本体１２の内周面に形成された環状の装着溝１３に装着されて、その溝内面および配水管２１の外周面に密接嵌合されることにより漏水を防止するパッキン３１とを有している。継手本体１２の内周面には、継手本体１２に対する配水管２１の挿入長さを制限するための突起部１４が設けられており、この突起部１４と配水管２１の端部との間に軸方向クリアランス４１が存在するので、この軸方向クリアランス４１を経由して、配水管２１内を流れる水（水道水）Ｗが、配水管２１および継手１１間の径方向クリアランス４２に浸入し、パッキン３１が装着されていないと継手１１外部へ漏洩してしまうことになる。

パッキン３１は、配水管２１および継手１１間に介在して径方向クリアランス４２を遮断する環状のシール部分（シール部材部分またはパッキン本体とも称する）３２と、このシール部分３２の軸方向一方側すなわち密封側（配水管２１の端部側）に配置されて、径方向クリアランス４２に浸入する水がシール部分３２に動的に接触するのを抑制する環状の保護部分（保護部材部分またはパッキン付設部とも称する）３３とを一体に有している。

このうち、前者のシール部分３２は、パッキン３１の中心軸線０と平行な断面直線状の外径面３２ａと、中心軸線０と直交する断面直線状の軸方向端面３２ｂと、断面円弧状の内径面３２ｃとを有して、所定の軸方向幅Ｌ_１を備える断面Ｄ字形に成形されており、その装着前の自由状態における外径寸法が装着溝１３の溝底部の内径寸法よりも大きく設定されることにより継手１１に対する締め代が設定されるとともに、その装着前の自由状態における最小内径寸法が配水管２１の外径寸法よりも小さく設定されることにより配水管２１に対する締め代が設定されている。

一方、後者の保護部分３３は、これも中心軸線０と平行な断面直線状の外径面３３ａと、中心軸線０と直交する断面直線状の軸方向端面３３ｂと、断面円弧状の内径面３３ｃとを有して、所定の軸方向幅Ｌ_２を備える断面Ｄ字形に成形されており、その装着前の自由状態における外径寸法が装着溝１３の溝底部の内径寸法よりも大きく設定されることにより継手１１に対する締め代が設定されているが、その最小内径寸法は配水管２１の外径寸法よりも大きく設定され、これにより配水管２１および当該保護部分３３の間に、配水管２１および継手１１間の径方向クリアランス４２よりも小さな径方向クリアランス４３が設定されている。この径方向クリアランス４３は極小の寸法で良い。

また、互いに一体成形されたシール部分３２および保護部分３３は、軸方向に連続する円筒面状の外径面３２ａ，３３ａを有する形状とされており、またシール部分３２の内径部と保護部分３３の内径部との間には、シール部分３２の内径部の弾性変形に支障を来たさないように環状の谷部３４が設けられた形状とされている。

また、パッキン３１の材質としては、耐水性のあるゴム状弾性材料（ゴム材料またはゴム状弾性を有する合成樹脂材料）、なかでも耐塩素性および耐熱水性のあるＦＫＭ（フッ素ゴム）よりなるものとされている。

上記構成の密封構造において、配水管２１内を水道水Ｗが図中左側から右側へ流れるものと仮定すると、この水道水Ｗの一部は、突起部１４および配水管２１端部間の軸方向クリアランス４１から、配水管２１および継手１１間の径方向クリアランス４２へと浸入し、図中矢印Ｆで示されるような渦流を形成する。

しかしながら、このような流れＦは、パッキン３１の保護部分３３によって遮断されるので、保護部分３３とシール部分３２との間の空間３５に流入した水道水Ｗには、流れがほとんどなく、よって水道水Ｗはシール部分３２に対して静的に接触する。

したがって、シール部分３２の組成物が、水道水Ｗ中の塩素の攻撃性によって空間３５の水道水Ｗへ経時的に浸出しても、この浸出物質が空間３５で飽和することによって、組成物の新たな浸出が抑制される。このため、シール部分３２の劣化が水道水Ｗとの動的接触により促進されるのを有効に防止することができる。

また、上記構成の密封構造においては、保護部分３３の最小内径寸法が配水管２１の外径寸法よりも大きく設定され、これにより配水管２１および保護部分３３間に、配水管２１および継手１１間の径方向クリアランス４２よりも小さな径方向クリアランス４３が設定され、すなわち保護部分３３が配水管２１に対して非接触とされているために、継手１１内周に装着されたパッキンの更に内周に配水管２１を挿入する作業を行なう際に、配水管２１が保護部分３３と干渉せず、よって過大な挿入抵抗を生じることがない。したがって、良好な装着作業性を確保することができる。

また、上記構成の密封構造においては、互いに一体成形されたシール部分３２および保護部分３３が、軸方向に連続する円筒面状の外径面３２ａ，３３ａを有する形状とされているために、シール部分３２のみを有するパッキン（従来技術）と比較して、継手１１に対する軸方向装着幅（Ｌ＝Ｌ_１＋Ｌ_２）が拡大されている。したがって、パッキン３１全体の継手１１への装着姿勢を安定化させることができる。尚、上記パッキン３１は、断面Ｄ字形のシール部分３２と同じく断面Ｄ字形の保護部分３３とが一体に成形されていて、シール部分３２および保護部分３３双方の外径面３２ａ，３３ａが軸方向に連続する円筒面状に成形されているので、パッキン３１全体としては断面Ｂ字形に成形されていることになる。

更にまた、上記構成の密封構造においては、シール部分３２の内径部と保護部分３３の内径部との間に谷部３４が設けられた形状とされているために、シール部分３２が弾性変形しようとするのを保護部分３３が阻害しにくく、よってシール部分３２が正常に弾性変形しやすいものである。したがってパッキン３１がシール部分３２および保護部分３３を双方一体に備えるものであっても、パッキン３１全体としてのシール機能を十分に発揮することができる。

上記実施例の構成、特にパッキン３１の構成は、以下のようなものであっても良い。

上記実施例では、保護部分３３の最小内径寸法が配水管２１の外径寸法よりも大きく設定され、これにより配水管２１および保護部分３３の間に、配水管２１および継手１１間の径方向クリアランス４２よりも小さな径方向クリアランス４３が設定される構成としたが、この後者の径方向クリアランス４３は省略されても良く、すなわち保護部分３３が配水管２１に接触する構成であっても良く、これによれば、水道水Ｗがシール部分３２に接触しにくくなるので、シール部分３２の劣化を一層有効に抑制することができる。但し、上記挿入抵抗の増大による装着作業性の問題を生じないように、保護部分３３を締め代なしで配水管２１に接触させる、もしくはシール部分３２の配水管２１に対する締め代よりも小さな締め代をもって配水管２１に接触させるのが好ましく、よって何れにしても保護部分３３の最小内径寸法はシール部分３２の最小内径寸法よりも若干大きく設定されることになる。図２では、パッキン形状の第２例として、保護部分３３が締め代なしで配水管２１に接触している。

また、上記実施例では、保護部分３３の内径面３３ｃが断面円弧状に成形されているが、これに代えて、この内径面３３ｃを中心軸線０と平行な断面直線状すなわち円筒面状とし、同じく円筒面状の配水管２１の外周面との間に所定の径方向クリアランスを備える非接触タイプシールであるラビリンスシールを設定する。図３では、パッキン形状の第３例として、所定の軸方向幅Ｌ_３を備えるラビリンスシール３６が設定されている。

また、上記実施例では、シール部分３２の軸方向一方に保護部分３３が１つ分併設されているが、保護部分３３を複数分併設するようにしても良い。図４では、パッキン形状の第４例として、シール部分３２の軸方向一方に保護部分３３が２つ分併設され、すなわち断面円弧状の内径面を備える第一保護部分３３Ａおよび同じく断面円弧状の内径面を備える第二保護部分３３Ｂが軸方向に直列に併設されており、第一保護部分３３Ａの内径部と第二保護部分３３Ｂの内径部との間には、ここにも環状の谷部３７が設けられている。この構成によれば、水道水Ｗの流れを緩和する効果を増大させることができる。また、シール部分３２についてもこれを複数分設けることが考えられ、これによればシール効果を向上させることができる。

１１継手
１２継手本体
１３装着溝
１４突起部
２１配水管
３１パッキン
３２シール部分
３３，３３Ａ，３３Ｂ保護部分
３４，３７谷部
３５空間
３６ラビリンスシール
４１軸方向クリアランス
４２，４３径方向クリアランス
０中心軸線

Claims

配水管と前記配水管を接続する継手との間の径方向クリアランスをパッキンでシールする配水管継手の密封構造において、
前記パッキンは、前記配水管および前記継手間に介在して前記径方向クリアランスを遮断するシール部分と、前記シール部分の軸方向一方側に配置されて、前記径方向クリアランスに浸入する水が前記シール部分に動的に接触するのを抑制する保護部分とを一体に有することを特徴とする配水管継手の密封構造。
請求項１記載の配水管継手の密封構造において、
前記パッキンにおける保護部分は、前記径方向クリアランスよりも小さなクリアランスをもって前記配水管と径方向に対向することを特徴とする配水管継手の密封構造。
請求項１記載の配水管継手の密封構造において、
前記パッキンにおける保護部分は、締め代なしで、もしくは前記シール部分の前記配水管に対する締め代よりも小さな締め代をもって前記配水管に接触することを特徴とする配水管継手の密封構造。
請求項１、２または３記載の配水管継手の密封構造において、
互いに一体成形された前記シール部分および前記保護部分は、軸方向に連続する円筒面状の外径面を有し、かつ前記シール部分の内径部と前記保護部分の内径部との間には、前記シール部分の内径部の弾性変形に支障を来たさないように環状の谷部が設けられていることを特徴とする配水管継手の密封構造。