JP2014211188A - 継手接続構造、およびそれを備える水道用ホース - Google Patents

Abstract

【課題】手で簡単に回転させることができず、且つカシメ応力によるき裂などの欠陥が発生しない、金属製パイプと金属製継手との接続構造を提供すること。【解決手段】Ｏリング５が嵌め込まれたニップル３のパイプ側挿入部１３が、金属製パイプ２の被挿入部１２に挿入された状態で、被挿入部１２の端部がこのパイプ側挿入部１３のカシメ溝１４に下記のカシメ率Ｓ（％）の範囲内で外周側からカシメ込まれている。Ｓ＝（（Ｄ１＋ｔ?２）−Ｄｓ）／（Ｄ１＋ｔ?２）?１０００．９≦Ｓ≦１．７Ｄ１：カシメ前のカシメ溝１４の底部の外径Ｄｓ：被挿入部１２を含むカシメ後のカシメ部の外径ｔ：カシメ前の被挿入部１２の厚み【選択図】図２

Description

本発明は、金属製パイプと金属製継手とを接続する継手接続構造、およびそれを備える水道用ホースに関する。

例えば住宅の台所・洗面台などの水道混合栓用のホースとして、金属製パイプとフレキシブルホースとを金属製継手で接続してなる水道用ホースが特許文献１に開示されている。

特許文献１では、接続金具（金属製継手）の挿入部を金属製パイプの端部内面に挿入した状態で、この金属製パイプの端部の一部を、挿入部の外周面に形成されたリング状溝（Ｏリングが嵌め込まれていないリング状溝）にカシメ込むことで、金属製パイプと接続金具（金属製継手）とを一体化している。なお、挿入部の外周面に形成された２本のリング状溝のうち１本のリング状溝にはＯリングが嵌め込まれている（特許文献１の図２参照）。

特許文献１に記載の接続構造によると、低コストで確実に接合部の接続強度およびシール性を確保することができる。また、接合部の外径が過大とならないため、フレキシブルホースと金属製パイプとの一体接続物を狭い空間で施工する際に、配管作業が妨げられることがない（特許文献１の段落００３７）。

特開２００４−３６８６１号公報

ここで、金属製パイプと金属製継手とは相互に回転不能であることが望ましいとの要望がある。金属製パイプと金属製継手との接続部のシール性は、リング状溝に嵌め込まれたＯリングで確保し得るのであるが、金属製パイプと金属製継手とが手で簡単に相互に回転可能であると、その接続部のシール性が十分であるか否か懸念視される、ということのようである。

特許文献１に記載の接続構造によると、金属製パイプと金属製継手とが手で簡単に相互に回転不能であるか否かが定かではない。また、回転不能であることを確実とするために、カシメ込む強さが大きすぎると、その接続部（カシメ部）の金属製継手にカシメ応力によるき裂などの欠陥が発生することが懸念される。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、手で簡単に回転させることができず、且つカシメ応力によるき裂などの欠陥が発生しない、金属製パイプと金属製継手との接続構造を提供することである。

本発明は、金属製パイプと金属製継手とを接続する継手接続構造である。前記金属製パイプの端部には、前記金属製継手が挿入される内面が平滑な被挿入部が設けられており、前記金属製継手の前記被挿入部への挿入部の外周面には、シールリングが嵌め込まれるリング状のシール溝、および前記被挿入部がカシメ込まれるリング状のカシメ溝が設けられており、前記シール溝と前記カシメ溝とは隣り合って設けられている。シールリングが嵌め込まれた前記挿入部が前記被挿入部に挿入された状態で、下記のカシメ率を満たすように、前記被挿入部の一部が前記カシメ溝にカシメ込まれていることを特徴とする。
Ｓ＝（（Ｄ１＋ｔ×２）−Ｄｓ）／（Ｄ１＋ｔ×２）×１００
０．９≦Ｓ≦１．７
Ｓ：カシメ率[％]
Ｄ１：カシメ前の前記カシメ溝の底部の外径
Ｄｓ：前記被挿入部を含むカシメ後のカシメ部の外径
ｔ：カシメ前の前記被挿入部の厚み

本発明によれば、手で簡単に回転させることができず、且つカシメ応力によるき裂などの欠陥が発生しない、金属製パイプと金属製継手との接続構造とすることができる。

本発明の一実施形態に係る継手接続構造を備える水道用ホースの部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る金属製パイプと金属製継手との接続前の状態を示す部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る金属製パイプと金属製継手との接続後の状態を示す部分断面図である。 き裂の発生調査の結果を示す写真である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、本発明の一実施形態である水道用ホース１は、ホース４と金属製パイプ２とをニップル３（金属製継手）で接続してなるものである。

（ホース）
ホース４は、例えば繊維補強層を内部に有する（繊維補強された）樹脂製のフレキシブルホースである。

（金属製パイプ）
金属製パイプ２は、カシメ成形加工が容易で、且つ水道水に含有されている塩素に対する耐腐食性に優れた、例えば銅製またはステンレス鋼製の管である。この金属製パイプ２は、パイプ本体部１１と、パイプ本体部１１から延在する内面が平滑な被挿入部１２とを有する。金属製パイプ２の端部に設けられた被挿入部１２は、パイプが拡径加工された部分であり、パイプ本体部１１よりも径が大きい。この部分に、後述するニップル３のパイプ側挿入部１３が挿入される。

（ニップル）
ニップル３は、円筒形状のホース側挿入部２３と円筒形状のパイプ側挿入部１３とからなる。ホース側挿入部２３の外周面には、円筒形状のソケット６の端が係合されるリング状の係合溝２４が設けられている。パイプ側挿入部１３の外周面には、Ｏリング５（シールリング）が嵌め込まれるリング状のシール溝１３ａ・１３ｂ、および金属製パイプ２の被挿入部１２がカシメ込まれるリング状のカシメ溝１４が設けられている。シール溝１３ｂとカシメ溝１４とは隣り合っている。なお、シール溝が２つである必要は必ずしもない。１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。金属製パイプ２との接続部における十分なシール性の確保、継手（ニップル）の長さ寸法をあまり大きくしない、という観点から、本実施形態においては、２つのシール溝１３ａ・１３ｂとされている。

（ホースとニップルとの接続）
ニップル３のホース側挿入部２３とソケット６との間隙にホース４の端部が挿入された状態で、ソケット６をその外周側からカシメ込むことで、ホース４の端部をニップル３に接続する。

（金属製パイプとニップルとの接続）
ニップル３のパイプ側挿入部１３の外周面に設けられたシール溝１３ａ・１３ｂのそれぞれにＯリング５を嵌め込む。その後、金属製パイプ２の被挿入部１２にパイプ側挿入部１３を挿入し、下記のカシメ率の範囲内で、金属製パイプ２の被挿入部１２の端部をその外周側からパイプ側挿入部１３のカシメ溝１４にカシメ込む。これにより、金属製パイプ２の端部をニップル３に接続する。
Ｓ＝（（Ｄ１＋ｔ×２）−Ｄｓ）／（Ｄ１＋ｔ×２）×１００
０．９≦Ｓ≦１．７
Ｓ：カシメ率[％]
Ｄ１：カシメ前（カシメ加工前）のカシメ溝１４の底部の外径[ｍｍ]
Ｄｓ：被挿入部１２を含むカシメ後のカシメ部の外径[ｍｍ]
ｔ：カシメ前の被挿入部１２の厚み[ｍｍ]
なお、Ｄ１、Ｄｓ、ｔを図２または図３に示しているので適宜参照されたい。

上記したカシメ率の範囲内で、金属製パイプ２の被挿入部１２の端部をその外周側からパイプ側挿入部１３のカシメ溝１４にカシメ込むことで、手で簡単に回転させることができず、且つカシメ応力によるき裂などの欠陥が発生しない、金属製パイプ２とニップル３との接続構造となる。

ここで、ニップル３のパイプ側挿入部１３に関して、カシメ前（カシメ加工前）のカシメ溝１４の底部の厚みをｔ１[ｍｍ]とし、カシメ前のシール溝１３ｂの底部の厚みをｔ２[ｍｍ]としたとき、下記の式を満たすようにパイプ側挿入部１３が形成されていることが好ましい。
ｔ１≧ｔ２
なお、ｔ１、ｔ２を図２に示しているので適宜参照されたい。

この構造によると、金属製パイプ２との接続部における小径化を図りつつ、カシメ荷重を大きくすることができる。パイプ側挿入部１３の内周面と、カシメ溝１４の底面との間の距離（厚みｔ２）を十分に確保することができるので、カシメ荷重を大きくしても、或いはカシメ荷重が変動しても、カシメ部にき裂などの欠陥がより確実に発生しなくなる。また、カシメ荷重がかかるカシメ溝１４の溝深さは、シール溝１３ｂの溝深さよりも浅いため、金属製パイプ２に過度の荷重をかける（金属製パイプ２を過度に変形させる）ことなく、カシメ溝１４に金属製パイプ２を接続することができるので、金属製パイプ２にもき裂などの欠陥が発生しなくなる。

また、本実施形態においては、カシメ前のカシメ溝１４の底部の平滑な部分の幅Ｌ１が、カシメ前のシール溝１３ｂの幅Ｌ２よりも大きくされている。なお、特開２００４−３６８６１号公報に記載の継手接続構造では、カシメ溝の底部の平滑な部分の幅は、シール溝の幅と等しくされている（特開２００４−３６８６１号公報の図１、図２）。

本実施形態のこの構造は、回転非容易性をより優先した構造であり、カシメ前のカシメ溝１４の底部の平滑な部分の幅Ｌ１を、カシメ前のシール溝１３ｂの幅Ｌ２よりも大きくすることで、金属製パイプ２の被挿入部１２とニップル３のパイプ側挿入部１３とのカシメ部における接触面積を大きくすることができる。その結果、摩擦抵抗がより大きくなり、回転非容易性がより向上する。

（効果検証実験）
上記したカシメ率Ｓを０．９以上１．７以下に規定したことによる効果検証実験結果について、以下に記載する。

<ニップルの回転非容易性>
金属製パイプ２とニップル３とを、上記したカシメ率の範囲を含めた様々なカシメ率Ｓでカシメ込み接続した試験体Ａ〜Ｆそれぞれに対して、金属製パイプ２を固定しニップル３に回転トルクを作用させて、ニップル３が回転を始めるときの回転開始トルクを調査した。結果を表１に示す。

表１から、カシメ率Ｓが０．０％や−０．９％であると、金属製パイプ２とニップル３との接続部は（金属製パイプ２に対してニップル３は）、手で簡単に回転してしまうことがわかる。これに対して、カシメ率Ｓを０．９％以上にすれば、金属製パイプ２とニップル３との接続部は手で簡単に回転しない。また、カシメ率Ｓが０．０％と０．９％との間では回転開始トルクに大きな差がある。

<き裂発生の有無>
試験体Ａ〜Ｆを１２．５ｗｔ％のアンモニア水溶液の入ったデシケータに入れ４８時間放置した。なお、試験体Ａ〜Ｆは、ホース４を接続した状態、すなわち、図１に示した水道用ホース１の形態としている。その後、試験体Ａ〜Ｆを取り出し中和した後、常温水にて３．５ＭＰａ×５分間の耐圧試験を行った。その後、さらに加圧していき、水道用ホース１が破裂する圧力を測定した（破裂試験）。さらにその後、各試験体Ａ〜Ｆを分解し、ニップル３の割れ（き裂）発生を金属顕微鏡で観察した。なお、ニップル３の割れ（き裂）発生観察は、ニップル３をその軸方向に沿って割り、その断面を金属顕微鏡で観察した。

３．５ＭＰａ×５分間の耐圧試験では、いずれの試験体Ａ〜Ｆも異常は無かった。その後の破裂試験では、いずれの試験体Ａ〜Ｆも１９．６ＭＰａの圧力でホース４部分が破裂した。その後のニップル３の割れ（き裂）発生観察結果を表２に示す。

表２に示したように、カシメ率Ｓが−０．９％から１．７％の範囲の場合、ニップル３に割れ（き裂）は発生しなかった。一方、カシメ率Ｓが２．５％や３．４％の場合、ニップル３に割れ（き裂）が発生していた。割れ（き裂）が発生した部分は、ニップル３のカシメ部であり、具体的には、図３に示すＸ部（カシメ溝１４の底部コーナー部）であった。割れ（き裂）が発生した試験体ＢのＸ部の写真を図４（ａ）に、異常無しの試験体ＣのＸ部の写真を図４（ｂ）に示している。

表２から、カシメ率Ｓが２．５％や３．４％であると、ニップル３のカシメ部にき裂などの欠陥が発生することがわかる。これに対して、カシメ率Ｓを１．７％以下にすれば、カシメ応力によるき裂などの欠陥は発生しない。

１：水道用ホース
２：金属製パイプ
３：ニップル（金属製継手）
４：ホース（フレキシブルホース）
５：Ｏリング（シールリング）
１１：パイプ本体部
１２：被挿入部
１３：パイプ側挿入部
１３ａ、１３ｂ：シール溝
１４：カシメ溝
１５：凸部分
２３：ホース側挿入部

Claims (4)

1. 金属製パイプと金属製継手とを接続する継手接続構造であって、
   前記金属製パイプの端部には、前記金属製継手が挿入される内面が平滑な被挿入部が設けられており、
   前記金属製継手の前記被挿入部への挿入部の外周面には、シールリングが嵌め込まれるリング状のシール溝、および前記被挿入部がカシメ込まれるリング状のカシメ溝が設けられており、
   前記シール溝と前記カシメ溝とは隣り合って設けられており、
   シールリングが嵌め込まれた前記挿入部が前記被挿入部に挿入された状態で、下記のカシメ率を満たすように、前記被挿入部の一部が前記カシメ溝にカシメ込まれていることを特徴とする、継手接続構造。
   Ｓ＝（（Ｄ１＋ｔ×２）−Ｄｓ）／（Ｄ１＋ｔ×２）×１００
   ０．９≦Ｓ≦１．７
   Ｓ：カシメ率[％]
   Ｄ１：カシメ前の前記カシメ溝の底部の外径
   Ｄｓ：前記被挿入部を含むカシメ後のカシメ部の外径
   ｔ：カシメ前の前記被挿入部の厚み
2. 請求項１に記載の継手接続構造において、
   前記挿入部は円筒形状であって、
   カシメ前の前記カシメ溝の底部の厚みをｔ１とし、カシメ前の前記シール溝の底部の厚みをｔ２としたとき、下記の式を満たすことを特徴とする、継手接続構造。
   ｔ１≧ｔ２
3. 請求項２に記載の継手接続構造において、
   カシメ前の前記カシメ溝の底部の平滑な部分の幅が、カシメ前の前記シール溝の幅よりも大きくされていることを特徴とする、継手接続構造。
4. フレキシブルホースと前記金属製パイプとを前記金属製継手で接続してなる、請求項１〜３のいずれかに記載の継手接続構造を備える水道用ホース。