JP2014095434A - フランジ付き管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】継手本体の剛性を確保しつつ、フランジと継手本体との境界部分に応力が集中するのを抑制した樹脂製のフランジ付き管継手を提供する。
【解決手段】第１の樹脂材料で形成され、管体が接続される筒状の継手本体と、前記継手本体に設けられ、取付面へ固定されると共に、前記第１の樹脂材料より剛性が低い第２の樹脂材料で形成された弾性変形可能なフランジと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、床上の管体と床下の管体を接続するフランジ付き管継手に関する。

近年、管継手の軽量化及びコスト削減を図るため、樹脂で形成された管継手が広く利用されている。この種の管継手は、剛性を確保するため、ガラス繊維等で強化された強化樹脂で形成される。一方、床面に固定されるフランジを備えたフランジ付き管継手がある（例えば、特許文献１）。引用文献１に開示されたフランジ付き管継手は、フランジと継手本体を金属で一体成型したものであり、コストを削減するため樹脂製のフランジ付き管継手が求められている。

しかしながら、強化樹脂で一体成型したフランジ付き管継手では、床上の管体を位置合わせして継手本体へ挿入するとき、継手本体とフランジとの境界部分に応力が集中する虞がある。

特開２０１０−６５７３２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、継手本体の剛性を確保しつつ、フランジと継手本体との境界部分に応力が集中するのを抑制した樹脂製のフランジ付き管継手を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、請求項１に係るフランジ付き管継手は、第１の樹脂材料で形成され、管体が接続される筒状の継手本体と、前記継手本体に設けられ、取付面へ固定されると共に、前記第１の樹脂材料より剛性が低い第２の樹脂材料で形成された弾性変形可能なフランジと、を有する。

請求項１に記載のフランジ付き管継手によれば、フランジを形成する第２の樹脂材料は、継手本体を形成する第１の樹脂材料より剛性が低い樹脂材料とされている。これにより、フランジと継手本体との境界部分に応力が作用すると、フランジが弾性変形して応力を分散させ、応力の集中を抑制できる。一方で、継手本体はフランジより剛性の高い第１の樹脂材料で形成されているので、継手本体の内部を流れる流体の圧力で継手本体が変形することがない。

請求項２に係るフランジ付き管継手は、請求項１に記載のフランジ付き管継手であって、前記継手本体の外周面には、環状突起が形成されており、前記フランジは環状に形成され、且つ前記フランジの孔部の孔壁には、前記環状突起が嵌合される環状溝が形成されており、前記環状突起を前記環状溝へ圧入して前記継手本体と前記フランジとが一体となる。

請求項２に係るフランジ付き管継手によれば、継手本体の外周面に形成された環状突起をフランジの孔部の孔壁に形成された環状溝へ圧入して嵌合させることで継手本体とフランジとが一体となる。これにより、継手本体とフランジを連結するための連結部品を別途用意する必要がない。

請求項３に係るフランジ付き管継手は、請求項２に記載のフランジ付き管継手であって、圧入時に前記継手本体が当接する前記フランジの孔縁には、前記孔部の中心へ接近するに従って前記環状溝側へ傾斜する傾斜部が形成されている。

請求項３に係るフランジ付き管継手によれば、継手本体をフランジへ圧入する際、フランジの孔縁に形成された傾斜部に沿ってフランジを押し広げながらスムーズに継手本体を圧入できる。

請求項４に係るフランジ付き管継手は、請求項１〜３の何れか１項に記載のフランジ付き管継手であって、前記継手本体と前記フランジの相対回転を抑制する回転抑制手段が設けられている。

請求項４に係るフランジ付き管継手によれば、継手本体へ管体を捩じ込んで接続する際に、回転抑制手段が継手本体とフランジの相対回転を抑制する。

請求項５に係るフランジ付き管継手は、請求項４に記載のフランジ付き管継手であって、前記回転抑制手段は、前記継手本体の外周面から突出した係止片と、前記フランジの前記孔部の孔壁に形成され、前記係止片と係合する凹部と、を備えている。

請求項５に係るフランジ付き管継手によれば、継手本体の外周面に形成された係止片がフランジの孔壁に形成された凹部と係合している。これにより、継手本体に管体を捩じ込んで接続する際に、係止片が凹部に係止されて、継手本体とフランジの相対回転を抑制できる。

請求項６に係るフランジ付き管継手は、請求項４に記載のフランジ付き管継手であって、前記回転抑制手段は、前記継手本体の一端部に形成され、軸方向から見て多角形状とされた多角形部と、前記フランジに形成され、前記多角形部が圧入される多角形状の孔部と、を備えている。

請求項６に係るフランジ付き管継手によれば、継手本体に管体を捩じ込んで接続する際に、継手本体の多角形部の角がフランジの孔部の孔壁に係止されて、継手本体とフランジの相対回転を抑制できる。

請求項７に係るフランジ付き管継手は、請求項１〜６の何れか１項に記載のフランジ付き管継手であって、前記第１の樹脂材料は、ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂であり、前記第２の樹脂材料は、非強化ポリフェニレンサルファイド樹脂である。

請求項７に係るフランジ付き管継手によれば、高い剛性が必要となる継手本体をガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂で形成し、相対変形可能な低い剛性が必要となるフランジを非強化ポリフェニレンサルファイド樹脂で形成している。

本発明は、上記の構成としたので、継手本体の剛性を確保しつつ、フランジと継手本体との境界部分に応力が集中するのを抑制できる。

本発明の第１実施形態に係るフランジ付き管継手の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るフランジ付き管継手を中心軸に沿って切断した断面図である。 本発明の第１実施形態に係るフランジ付き管継手を軸方向から見た平面図である。 本発明の第１実施形態に係る継手本体をフランジへ圧入している途中の状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るフランジへ継手本体が圧入された状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係るフランジ付き管継手に樹脂管が接続される状態を示す、管継手の中心軸に沿って切断した断面図である。 本発明の第１実施形態に係るフランジ付き管継手に樹脂管が接続され床面に固定された状態を示す、管継手の中心軸に沿って切断した断面図である。 図７の管継手に金属管が接続された状態を示す、管継手の中心軸に沿って切断した断面図である。 本発明の第１実施形態に係るフランジが変形している状態を示す要部拡大断面図である。 本発明の第２実施形態に係るフランジ付き管継手を軸方向から見た平面図である。

＜第１実施形態＞
図を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るフランジ付き管継手１０（以下、管継手１０と記載する）について説明する。図１に示すように、管継手１０は、管体が接続される継手本体１２と、床などの取付面へ固定されるフランジ１４とを含んで構成されており、継手本体１２をフランジ１４へ圧入して一体に形成される。

図２に示すように、継手本体１２は、軸方向の両端部が開口した筒状の部材であり、第１の樹脂材料で形成されている。ここで、第１の樹脂材料としては、ガラス繊維を含有した樹脂（ガラス繊維強化樹脂）や炭素繊維を含有した樹脂（炭素繊維強化樹脂）などが用いられる。本実施形態では、一例として、ガラス繊維を３０％含有したガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂で継手本体１２を形成している。なお、ガラス繊維の含有率は、継手本体１２に要求される剛性や、材料コストなどに応じて適宜変更してもよく、ガラス繊維を３０％〜５０％含有したガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いるのが好ましい。

継手本体１２の一端側には、略円筒状の樹脂管接続部１６が形成されている。樹脂管接続部１６の一端部には、管体としての樹脂管１００（図６参照）が接続される開口１６Ａが形成されており、樹脂管接続部１６の内周面には、開口１６Ａへ向かって拡径するようにテーパ面１６Ｂが形成されている。これにより、樹脂管１００から管継手１０へ流体を流入させる場合、樹脂管１００中の流体をテーパ面１６Ｂに沿ってスムーズに継手本体１２へ案内できる。また、樹脂管接続部１６の他端部には、テーパ面１６Ｂと同様に、後述する金属管接続部１８へ向かって拡径するようにテーパ面１６Ｅが形成されている。

樹脂管接続部１６の外周面には、樹脂管接続部１６の軸方向中央部よりやや開口１６Ａ側に２つの周溝１６Ｃが形成されている。周溝１６Ｃは同じ形状であり、それぞれの周溝１６Ｃには後述するＯリング１０８が取り付けられる（図６参照）。樹脂管接続部１６の軸方向他端側の外周面には、環状の係止リブ１６Ｄが突設されている。係止リブ１６Ｄには後述する外筒１０６が係止される（図６参照）。

樹脂管接続部１６の軸方向他端部には、樹脂管接続部１６より大径の金属管接続部１８が形成されている。金属管接続部１８の軸方向一端部には、管体としての金属管１０２（図８参照）が接続される開口１８Ａが形成されており、金属管接続部１８の内周面には、金属筒２０が設けられている。

金属筒２０は、インサート成型により金属管接続部１８と一体に形成された金属製の筒状部材であり、金属筒２０の内周面には、ネジ溝２０Ａが形成されている。ネジ溝２０Ａは、開口１８Ａへ向かって金属筒２０の内径が拡径されるようにテーパ状に形成されている。

金属管接続部１８の軸方向一端部には、圧入部２２が形成されている。圧入部２２は、金属管接続部１８の外周面から径方向外側へ延出しており、圧入部２２の軸方向中央部には、環状突起２２Ａが形成されている。

環状突起２２Ａは、軸方向に切断した断面が略矩形状に形成されており、図５に示すように、樹脂管接続部１６側（図中下側）の角が丸められＲ形状とされている。また、図１及び図３に示すように、圧入部２２には、径方向外側へ延出した回転抑制手段としての係止片２２Ｂが周方向に等間隔で複数形成されている。

係止片２２Ｂは、圧入部２２の外周面から径方向へ直線状に延びており、係止片２２Ｂの先端部は、角が丸められている。なお、本実施形態では、一例として、３つの係止片２２Ｂが形成されているが、これに限らず、例えば４つ以上の係止片２２Ｂを形成してもよく、逆に１つだけでもよい。さらに、本実施形態では、係止片２２Ｂを周方向に等間隔で形成しているが、これに限らず、複数の係止片２２Ｂを不等間隔に形成してもよい。

図３に示すように、圧入部２２の外周面にはフランジ１４が圧入されて継手本体１２と一体となっている。図１に示すように、フランジ１４は、軸心部に孔部２８を備えた円形の環状部材であり、第２の樹脂材料で形成されている。ここで、第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料より剛性が低い樹脂材料であり、フランジ１４は弾性変形可能に形成されている。本実施形態では、第２の樹脂材料の一例として、ガラス繊維で強化されていない非強化ポリフェニレンサルファイド樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、塩化ビニル等の樹脂材料を用いてもよい。なお、ここでいう剛性が低い樹脂材料とは、曲げ応力、ねじり応力、又はせん断応力の何れかの応力が作用した際に弾性変形して応力を分散させる性質を備えた樹脂材料を指す。

フランジ１４の外周端部には、周方向に間隔を空けて３つの貫通孔３０が形成されている。貫通孔３０には木ネジ１１６が挿入されフランジ１４を床面１０４へ固定できるようになっている（図６参照）。

図１に示すように、フランジ１４の孔部２８の孔壁には、一周に亘って環状溝３２が形成されている。環状溝３２は、フランジ１４の軸方向中央部に形成されており、継手本体１２の圧入部２２に形成された環状突起２２Ａが嵌合可能な深さで形成されている。また、フランジ１４の孔部２８には、径方向外側へ凹ませた凹部３４が周方向に等間隔で３個形成されている。３個の凹部３４はそれぞれ、継手本体１２の圧入部２２に形成された係止片２２Ｂと対応する形状に形成されている。

ここで、圧入時に継手本体１２が当接するフランジ１４の孔部２８の孔縁には、図５に示すように、孔部２８の中心ＣＬへ接近するに従って下方（環状溝３２側）へ接近する方向へ傾斜した傾斜部１４Ａが形成されている。本実施形態の傾斜部１４Ａの径方向の長さは、環状溝３２の溝深さと同程度の長さとなっているが、これに限らず、環状溝３２よりさらに径方向外側から傾斜してもよい。また、傾斜部１４Ａの傾斜角度は、フランジ１４の剛性等を考慮して適切な傾斜角度に設定される。

ここで、環状溝３２より軸方向一端側のフランジ１４の孔部２８の孔壁２８Ａは、軸方向他端側の孔壁２８Ｂより僅かに径方向外側に位置している。すなわち、フランジ１４の図中上側の内径は、図中下側の内径より大径に形成されている。

なお、本実施形態では、フランジ１４の片面だけに傾斜部１４Ａを形成したが、フランジ１４の両面に傾斜部１４Ａを形成してもよい。また、環状溝３２より軸方向一端側のフランジ１４の内径と軸方向他端側のフランジ１４の内径を異なる寸法としたが、同じ内径で形成してもよい。フランジ１４の内径を統一し、フランジ１４の両面に傾斜部１４Ａを形成すれば、フランジ１４の表面と裏面を区別する必要がなくなる。

また、本実施形態では、継手本体１２と金属筒２０とがインサート成型で一体に形成されて金属管接続部１８を構成していたが、これに限らず、樹脂材料だけで金属管接続部１８を形成してもよい。この場合、継手本体１２を樹脂成型した後に、金属管接続部１８の内周壁を切削してネジ溝を形成すれば、継手本体１２を樹脂材料だけで形成でき、継手本体１２を軽量化できる。

（作用）
次に、本実施形態に係る管継手１０の作用について説明する。継手本体１２をフランジ１４へ圧入する際には、図１に示すように、圧入部２２の係止片２２Ｂとフランジ１４の凹部３４の位置を合わせ、樹脂管接続部１６側からフランジ１４へ圧入する。

このとき、図４に示すように、圧入部２２の環状突起２２Ａとフランジ１４の傾斜部１４Ａとが当接する。そして、当接した状態で継手本体１２を矢印の方向（軸方向）へ押し込むと、フランジ１４が径方向外側へ押し広げられ、傾斜部１４Ａに沿って環状突起２２Ａが軸方向に移動して環状溝３２へ嵌入される。

ここで、環状突起２２Ａの図中下側の角が丸められＲ形状とされているので、環状突起２２Ａとフランジ１４とが当接してもフランジ１４を傷付けずにスムーズに圧入できる。また、フランジ１４の図中上側の内径が拡径されているので、圧入時に必要な力を低減できる。環状突起２２Ａが環状溝３２へ嵌入されると、径方向外側へ押し広げられていたフランジ１４が元の形状に戻り、環状突起２２Ａを係止する。以上のようにして、継手本体１２をフランジ１４へ圧入して管継手１０を形成しているので、継手本体１２とフランジ１４を連結する連結部材などの部品が不要となり、コスト低減及び工数削減を図ることができる。なお、圧入後の継手本体１２は、フランジ１４から外れない範囲で軸方向にフランジ１４に対して相対移動可能な構成としてもよい。

次に、管継手１０へ樹脂管１００及び金属管１０２を接続する際の作用について説明する。初めに、図６に示すように、管継手１０の取付面となる床面１０４の所望の位置に開口１０４Ａを形成する。開口１０４Ａの大きさは、継手本体１２の樹脂管接続部１６が挿通できる大きさであればよい。

開口１０４Ａを形成した後、床下に延びる樹脂管１００を開口１０４Ａから床上へ引き上げ、樹脂管接続部１６へ挿入する。ここで、樹脂管接続部１６には、外筒１０６、Ｏリング１０８、ロックリング１１０、解除リング１１２、及びキャップ１１４が取り付けられ所謂ワンタッチ式の継手を構成している。これにより、樹脂管１００を樹脂管接続部１６と外筒１０６との間へ挿入すると、ロックリング１１０の爪が樹脂管１００へ食い込んで、樹脂管１００が抜出不能となり、樹脂管１００の接続が完了する（図７参照）。また、Ｏリング１０８により樹脂管接続部１６と樹脂管１００とがシールされる。

次に、図７に示すように、開口１０４Ａに樹脂管接続部１６を挿通させ、フランジ１４を床面１０４に当接させる。そして、フランジ１４の貫通孔３０へ木ネジ１１６を挿通して床面１０４へ捩じ込み、フランジ１４を床面１０４へ固定する。続いて、床上の金属管１０２を金属管接続部１８の開口１８Ａから挿入し、金属筒２０のネジ溝２０Ａへ捩じ込んで接続する。

このとき、金属管１０２を金属筒２０へ捩じ込むと、継手本体１２とフランジ１４との間に周方向の力が作用するが、図３に示すように、圧入部２２の係止片２２Ｂがフランジ１４の凹部３４に係止されているので、継手本体１２とフランジ１４とが相対回転するのを抑制できる。

また、金属管１０２の中心軸ＣＬ２と管継手１０の中心軸ＣＬがずれていたり、接続前の金属管１０２が管継手１０に対して傾いている場合、金属管１０２と金属管接続部１８との位置を合わせて接続すると、継手本体１２に対して径方向に応力が作用し、図８に示すように、金属管１０２が接続された金属管接続部１８とフランジ１４との境界部分Ｐに応力が集中する。ここで、フランジ１４は、継手本体１２を形成する第１の樹脂材料（ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂）より剛性が低い第２の樹脂材料（非強化ポリフェニレンサルファイド樹脂）で形成されているので、図９に示すように、金属管１０２の接続時にフランジ１４が弾性変形して境界部分Ｐに作用する応力を分散させる。これにより、応力の集中を抑制できる。

一方、継手本体１２は、剛性の高い第１の樹脂材料（ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂）で形成されているので、継手本体１２の内部を高圧の流体が流れても、膨張したり変形することなく漏水を抑制できる。なお、図９では、説明の便宜上、フランジ１４の変形量を誇張して描いている。

管継手１０を取り外す際には、上述した手順とは逆の手順で行う。すなわち、金属管接続部１８から金属管１０２を取り外し、木ネジ１１６を抜いて床面１０４から管継手１０を取り外した後、樹脂管接続部１６から樹脂管１００を取り外す。このとき、解除リング１１２を軸方向に押し込むことで、解除リング１１２がロックリング１１０と樹脂管１００の間に入り込んで、ロックリング１１０の爪が樹脂管１００から引き離される。この状態で樹脂管接続部１６から樹脂管１００を取り外す。

なお、本実施形態では、フランジ１４を円形の環状部材としたが、これに限らず、例えば、外形が矩形状のフランジを用いてもよい。また、フランジ１４に形成した貫通孔３０の数や位置については、フランジ１４の取付面の材質や形状により適宜設定される。

さらに、本実施形態のフランジ付き管継手１０は、継手本体１２をフランジ１４へ圧入して一体に形成されているが、これに限らず、圧入以外の方法で一体に形成してもよい。例えば、継手本体１２をフランジ１４へ捩じ込んで一体に形成してもよい。また、継手本体１２とフランジ１４を金型で一体成形してフランジ付き管継手１０を形成してもよい。この場合、例えば、予め一方の部品を成形しておき、この部品を金型へセットし後、他方の部品の樹脂材料を金型へ流し込むことで一体成形する方法がある。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るフランジ付き管継手５０（以下、管継手５０と記載する）について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。図１０に示すように、本実施形態に係る管継手５０は、継手本体５２をフランジ５４へ圧入して一体に形成されている。また、継手本体５２は、ガラス繊維を３０％含有したガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂で形成されており、フランジ５４は、非強化ポリフェニレンサルファイド樹脂で形成されている。

ここで、フランジ５４の径方向中央部には、軸方向から見て正六角形状の孔部５８が形成されている。また、継手本体５２の軸方向一端部には、孔部５８に圧入される多角形部としての正六角形部５６が形成されている。さらに、正六角形部５６の外周面には、環状突起５６Ｂが形成されており、環状突起５６Ｂがフランジ５４に係止されている。

本実施形態の管継手５０では、正六角形部５６の開口５６Ａへ金属管１０２を捩じ込む際に、継手本体５２とフランジ５４との間に周方向の応力が作用するが、孔部５８の孔壁により正六角形状の正六角形部５６の角が係止されるので、継手本体５２とフランジ５４とが相対回転するのを抑制できる。その他の作用については、第１実施形態と同様である。

なお、本実施形態では、継手本体５２の正六角形部５６は、正六角形状に形成されていたが、これに限らず、多角形状であればよい。例えば、三角形状や矩形でもよい。また、本実施形態のフランジ５４の内周縁部に第１実施形態の傾斜部１４Ａと同様の傾斜部を形成して圧入の作業を行い易くしてもよい。

以上、本発明の第１、２の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、管継手１０は、流路が直線状となったストレート型の管継手に限らず、エルボ型やＴ字型であってもよい。

１０ フランジ付き管継手
１２ 継手本体
１４ フランジ
１４Ａ 傾斜部
２２Ａ 環状突起
２２Ｂ 係止片（回転抑制手段）
２８ 孔部
３２ 環状溝
３４ 凹部（回転抑制手段）
５０ フランジ付き管継手
５２ 継手本体
５４ フランジ
５６ 正六角形部（多角形部）
５６Ｂ 環状突起
５８ 孔部
１００ 樹脂管
１０２ 金属管
１０４ 床面（取付面）
ＣＬ 中心軸

Claims (7)

1. 第１の樹脂材料で形成され、管体が接続される筒状の継手本体と、
   前記継手本体に設けられ、取付面へ固定されると共に、前記第１の樹脂材料より剛性が低い第２の樹脂材料で形成された弾性変形可能なフランジと、
   を有するフランジ付き管継手。
2. 前記継手本体の外周面には、環状突起が形成されており、
   前記フランジは環状に形成され、且つ前記フランジの孔部の孔壁には、前記環状突起が嵌合される環状溝が形成されており、
   前記環状突起を前記環状溝へ圧入して前記継手本体と前記フランジとが一体となる請求項１に記載のフランジ付き管継手。
3. 圧入時に前記継手本体が当接する前記フランジの孔縁には、前記孔部の中心へ接近するに従って前記環状溝側へ傾斜する傾斜部が形成されている請求項２に記載のフランジ付き管継手。
4. 前記継手本体と前記フランジの相対回転を抑制する回転抑制手段が設けられた請求項１〜３の何れか１項に記載のフランジ付き管継手。
5. 前記回転抑制手段は、前記継手本体の外周面から突出した係止片と、
   前記フランジの前記孔部の孔壁に形成され、前記係止片と係合する凹部と、
   を備えている請求項４に記載のフランジ付き管継手。
6. 前記回転抑制手段は、前記継手本体の一端部に形成され、軸方向から見て多角形状とされた多角形部と、
   前記フランジに形成され、前記多角形部が圧入される多角形状の孔部と、
   を備えている請求項４に記載のフランジ付き管継手。
7. 前記第１の樹脂材料は、ガラス繊維強化ポリフェニレンサルファイド樹脂であり、前記第２の樹脂材料は、非強化ポリフェニレンサルファイド樹脂である請求項１〜６の何れか１項に記載のフランジ付き管継手。

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