JP2015092111A

JP2015092111A - シール材および管継手

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Publication number: JP2015092111A
Application number: JP2014249459A
Authority: JP
Inventors: 正蔵岸; Shozo Kishi; 崇哲香川; Takanori Kagawa; 圭太小田; Keita Oda
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2015-05-14
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: JP5950989B2

Abstract

【課題】挿口を受口に挿入する際に要する最大挿入力を低減することができ、水密性を向
上させることが可能なシール材を提供する。
【解決手段】第１の凸部１９がバルブ部１８の外周部に形成され、第２の凸部２０がバル
ブ部１８の受口奥端部に形成され、ヒール部１７の内周から第２の凸部２０の内周に向っ
て縮径するテーパー部２８が形成され、第３の凸部２１がテーパー部２８に形成されて径
方向内側へ突出し、第３の凸部２１の内径は挿口の外径よりも小さく且つ第２の凸部２０
の内径よりも大きく、第１の凸部１９と第３の凸部２１との間が径方向Ａに圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性が保たれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、受口に挿口を挿入する管継手に用いられるシール材およびこのシール材を用
いた管継手に関する。

従来、この種のシール材としては、図９に示すように、スリップオンタイプの離脱防止
管継手７１に用いられるものがある。この管継手７１は、互いに接続される一方の管７２
の端部に形成された受口７３に、他方の管７４の端部に形成された挿口７５が挿入されて
いる。

受口７３の内周に形成されたシール材配置凹部７６に、ゴム製で環状のシール材７７が
配置され、このシール材配置凹部７６の奥側に、ロックリング溝７８が形成されている。
このロックリング溝７８には、ロックリング７９が装着されているとともに、ロックリン
グ７９の外周とロックリング溝７８の底面との間には、ロックリング７９を心出するため
の弾性部材８０が配置されている。また、挿口７５の先端部外周には、ロックリング７９
に受口奥側から係合可能な突部８１が形成されている。

図９，図１０に示すように、シール材７７は、シール材配置凹部７６の周面８４に形成
された嵌め込み溝８２内に嵌入係合するヒール部８３と、上記周面８４と挿口７５の外周
面との間で圧縮されてシール面圧を生ずるバルブ部８５とを備えている。

バルブ部８５は第１〜第３の凸部８６〜８８を有している。第１の凸部８６はバルブ部
８５の外周部に形成されて径方向Ａの外側へ突出している。また、第２の凸部８７はバル
ブ部８５の受口奥端部に形成されている。

さらに、第３の凸部８８はバルブ部８５の内周部に形成されて径方向Ａの内側へ突出し
ており、第３の凸部８８の内径は挿口７５の外径よりも小さく設定されている。また、ヒ
ール部８３の内周から第３の凸部８８に向って次第に縮径するテーパー部８９が形成され
ている。

以上のような構成によると、図９に示すように、ヒール部８３を嵌め込み溝８２内に嵌
め込んで、挿口７５を受口７３に挿入することにより、第３の凸部８８が拡径されると共
に、バルブ部８５が受口７３の内周面と挿口７５の外周面との間に挟まれる。この際、第
１の凸部８６と第３の凸部８８との間が径方向Ａに圧縮される。

尚、上記のようなシール材７７を用いた管継手７１は例えば下記特許文献１に記載され
ている。

特許第４８３６８７０号

しかしながら上記の従来形式では、管７２，７４同士を接合する際、第１の凸部８６と
第３の凸部８８との間が径方向Ａに圧縮されるのであるが、図１０に示すように、径方向
Ａにおける第１の凸部８６の外周から第３の凸部８８の内周までの第１の寸法Ｂが、径方
向Ａにおける第１の凸部８６の外周から第２の凸部８７の内周までの第２の寸法Ｃよりも
大きく形成されているため、バルブ部８５を径方向Ａに圧縮するのに要する圧縮力が増大
するといった問題があり、このように圧縮力が増大すると、挿口７５を受口７３に挿入す
る際に要する最大挿入力が増大するといった問題が生じる。

本発明は、挿口を受口に挿入する際に要する最大挿入力を低減することができ、受口と
挿口との間の水密性を向上させることが可能なシール材および管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に、本第１発明は、互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入する管継手に用いられる弾性材製の環状のシール材であって、
受口内に形成された嵌め込み部に嵌め込まれるヒール部と、受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれるバルブ部とを有し、
バルブ部は第１〜第３の凸部を有し、
第１の凸部はバルブ部の外周部に形成されて径方向外側へ突出し、
第２の凸部はバルブ部の受口奥端部に形成され、
ヒール部の内周から第２の凸部の内周に向って縮径するテーパー部が形成され、
第３の凸部は、テーパー部に形成されて径方向内側へ突出するとともに、管軸方向においてヒール部と第２の凸部との間に位置し、
第３の凸部の内径は挿口の外径よりも小さく且つ第２の凸部の内径よりも大きく、
受口の内周面と受口に挿入された挿口の外周面との間でバルブ部が挟まれた場合、第２の凸部が拡径し、第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性を保つものである。

これによると、シール材のヒール部を受口内の嵌め込み部に嵌め込み、挿口を受口に挿
入する。この際、挿口の先端部がシール材の第３の凸部に当接して第３の凸部を受口奥方
向へ押し込むことで、第２の凸部が拡径されるとともに第３の凸部が受口奥方向へ引き込
まれ、これにより、管軸方向における引張力がバルブ部に生じ、バルブ部が受口奥方向へ
引き伸ばされるため、径方向におけるバルブ部の圧縮代が減少する。

その後、挿口の先端部は第３の凸部を通過しながらシール材のバルブ部を圧縮し、この
とき、第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮される。この際、径方向におけるバルブ部の圧縮代が減少し、最大挿入力が低減される。

また、受口の内周面と挿口の外周面との間で第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に
圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性が保持されるため、受口と挿口との間の水
密性を向上させることができる。

本第２発明におけるシール材は、ヒール部と第１の凸部との間およびヒール部と第３の
凸部との間にそれぞれ凹部が形成されているものである。
これによると、挿口を受口に挿入し、挿口の先端部で第３の凸部を受口奥方向へ押し込
んだ際にバルブ部に生じる引張力が低減され、第２の凸部が容易に拡径される。これによ
り、挿口の先端部に形成された突部が容易にバルブ部を受口奥方向へ通過可能となるので
、接合時の挿入力を低減することができる。

本第３発明におけるシール材は、テーパー部の傾斜方向とは反対の傾斜方向における第１の凸部から第３の凸部までの第１の寸法が、テーパー部の傾斜方向とは反対の傾斜方向における第２の凸部の幅よりも大きいものである。
本第４発明は、上記第１発明から第３発明のいずれか１項に記載のシール材を備えた管継手であって、
シール材のヒール部が受口内の嵌め込み部に嵌め込まれ、
受口に挿口が挿入され、
シール材のバルブ部が受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれているものである。
本第５発明における管継手は、挿口の先端部は先細り状に形成されているものである。

以上のように本発明によると、挿口を受口に挿入する際に要する最大挿入力を低減する
ことができるとともに、受口と挿口との間の水密性を向上させることができる。

本発明の実施の形態におけるシール材を備えた管継手の構造を示す断面図である。同、管継手に備えられるシール材単体の非装着時における横断面構造を示す図である。同、管継手を用いて管同士を接合する様子を示す断面図である。同、管継手における受口に対する挿口の挿入量と挿入力との関係を示すグラフである。同、管継手によって管同士を接合した状態で圧縮変形されたシール材の拡大断面図である。同、管継手の受口と挿口との隙間が最小になった場合の管同士を接合する様子を示した断面図である。同、管継手の受口と挿口との隙間が最大になった場合の管同士を接合する様子を示した断面図である。同、地震等の外力によって挿口が受口に対して傾斜した場合の管継手の一部拡大断面図である。従来のシール材を備えた管継手の構造を示す断面図である。同、管継手に備えられるシール材単体の非装着時における横断面構造を示す図である。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、１はプッシュオンタイプの離脱防止管継手であり、互いに接続され
る一方の管２の端部に形成された受口３に、他方の管４の端部に形成された挿口５が挿入
されている。

受口３の内周面には、シール材配置凹部６と、シール材配置凹部６よりも奥側に位置す
るロックリング溝７とがそれぞれ全周にわたり形成されている。ロックリング溝７には、
周方向一つ割りのロックリング８が装着されているとともに、ロックリング８の外周とロ
ックリング溝７の底面との間には、ロックリング８を固定するためのゴム輪などの弾性付
勢手段９が配置されている。また、ロックリング溝７から奥側に距離をおいた受口３の内
部には、径方向Ａの奥端面１１が形成されている。さらに、挿口５は、その先端部外周に
、ロックリング８に受口奥側から係合可能な突部１２を全周にわたり有している。また、挿口５の先端部は先細り状に形成されている。

シール材配置凹部６の周面には嵌め込み溝１４（嵌め込み部の一例）が全周にわたり形
成されている。受口３と挿口５との間はゴム（弾性材の一例）製で環状のシール材１６に
よって全周にわたりシールされている。シール材１６は以下のように構成されている。

図２は、管継手１に装着されていない状態のシール材１６単体の横断面構造を示してい
る。シール材１６は、嵌め込み溝１４に嵌め込まれるヒール部１７と、受口３の内周面（
シール材配置凹部６の周面）と挿口５の外周面との間に挟まれるバルブ部１８とを有して
いる。ヒール部１７は横断面形状（周方向に対して垂直な断面の形状）が方形をした環状
の部材である。

バルブ部１８は、環状の部材であり、第１〜第３のバルブ１９〜２１（第１〜第３の凸
部の一例）と、第１〜第４の凹部２３〜２６とを有している。このうち、第１のバルブ１
９は、円弧形状を有しており、バルブ部１８の外周部に全周にわたり形成され、径方向Ａ
の外側へ突出している。

第２のバルブ２０は、円弧形状を有しており、バルブ部１８の受口奥端部に全周にわた
り形成され、管中心部に向って斜めに突出している。また、バルブ部１８には、ヒール部
１７の内周から第２のバルブ２０の内周に向って次第に縮径するテーパー部２８が全周に
わたり形成されている。

第３のバルブ２１は、円弧形状を有しており、テーパー部２８に全周にわたり形成され
て径方向Ａの内側へ突出するとともに、管軸方向Ｄにおいてヒール部１７と第２のバルブ
２０との間に位置している。また、第３のバルブ２１の内径Ｅ１は、挿口５の外径Ｅ２よ
りも小さく、且つ、第２のバルブ２０の内径Ｅ３よりも大きい。

テーパー部２８の傾斜方向Ｇとは反対の傾斜方向（すなわち受口３の手前側ほど管中心
部に向って傾斜する方向）における第１のバルブ１９から第３のバルブ２１までの第１の
寸法Ｂは、径方向Ａにおける第１のバルブ１９の外周から第２のバルブ２０の内周までの
第２の寸法Ｃよりも小さい。
また、上記第１の寸法Ｂは、テーパー部２８の傾斜方向Ｇとは反対の傾斜方向における第２のバルブ２０の幅Ｗよりも大きい。

第１〜第４の凹部２３〜２６はそれぞれ、円弧形状であり、バルブ部１８に全周にわた
り形成されている。このうち、第１の凹部２３はヒール部１７と第１のバルブ１９との間
、第２の凹部２４は第１のバルブ１９と第２のバルブ２０との間、第３の凹部２５は第２
のバルブ２０と第３のバルブ２１との間、第４の凹部２６は第３のバルブ２１とヒール部
１７との間にそれぞれ形成されている。

以下、上記構成における作用を説明する。
先ず、両方の管２，４の接合する手順を、図３を参照しながら説明する。
（１）ロックリング溝７にロックリング８と弾性付勢手段９とを嵌め込み、図３（ａ）
に示すように、嵌め込み溝１４にシール材１６のヒール部１７を嵌め込んで、ロックリン
グ８と弾性付勢手段９とシール材１６とを受口３の内部に取り付ける。

（２）挿口５を受口３に挿入する。この際、図３（ｂ）に示すように、挿口５の先端部
がシール材１６の第３のバルブ２１に当接して第３のバルブ２１を受口奥方向Ｊへ押し込
むことで、第２のバルブ２０が拡径されるとともに第３のバルブ２１が受口奥方向Ｊへ引
き込まれる。これにより、管軸方向Ｄにおける引張力がバルブ部１８に生じ、バルブ部１
８が受口奥方向Ｊへ引き伸ばされるため、第１の寸法Ｂ（図２参照）が縮小され、径方向
Ａにおけるバルブ部１８の圧縮代が減少する。

尚、第１および第４の凹部２３，２６を形成することにより、上記のように挿口５の先
端部で第３のバルブ２１を受口奥方向Ｊへ押し込んだ際にバルブ部１８に生じる引張力が
低減され、第２のバルブ２０が容易に拡径される。これにより、挿口５の突部１２が容易
にバルブ部１８を受口奥方向Ｊへ通過可能となるので、接合時の挿入力を低減することが
できる。

（３）その後、図３（ｃ）に示すように、挿口５の突部１２が、第３のバルブ２１の内
側を通過しながら、径方向Ａにおいてバルブ部１８を圧縮する。この際、第１〜第３のバ
ルブ１９〜２１の位置関係は第３のバルブ２１を径方向Ａの内側における頂点とした三角
形に近い関係となり、第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方向Ａに圧縮され
る。

ここで、挿口５を受口３に挿入する以前のシール材１６が圧縮変形していない状態では
、図２に示すように、第１の寸法Ｂが第２の寸法Ｃよりも小さいため、挿口５を受口３に
挿入してシール材１６のバルブ部１８が圧縮変形した際、バルブ部１８の圧縮代が減少す
る。

（４）図３（ｄ）に示すように、挿口５の突部１２が第３のバルブ２１の内側を通過し
た後においても、第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方向Ａに圧縮されるた
め、上記接合手順（３）のときと同様に、バルブ部１８の圧縮代が減少し、これにより、
最大挿入力が低減される。

（５）その後、図１に示すように、挿口５の突部１２がロックリング８の内側を受口奥
側へ通過することにより、両方の管２，４が接合される。
このようにして両方の管２，４が接合された状態では、受口３の内周面（シール材配置
凹部６の周面）と挿口５の外周面との間で第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が
径方向Ａに圧縮されることで、受口３と挿口５との間の水密性が保持されるため、受口３
と挿口５との間の水密性を向上させることができる。

また、図１に示すように、接合された管２，４内に水圧（流体圧）が負荷されると、シ
ール材１６を受口３の内部から外部へ押し出そうとする押出力Ｆ１が第２のバルブ２０に
作用するが、この際、第３のバルブ２１が挿口５の外周面に圧接しているため、第３のバ
ルブ２１によって第２のバルブ２０の押し出しが防止される。このようにして第２のバル
ブ２０の押し出しが防止されると、セルフシール作用によって押出力Ｆ１に比例する押付
力Ｆ２がバルブ部１８の径方向Ａに発生するため、水密性がさらに向上する。

また、図４は、受口３に対する挿口５の挿入量と挿入力との関係を示すグラフである。
このうち、実線で示した第１のグラフＭ１は、本第１の実施の形態に該当するものであり
、挿入力が最大となる２つのピークＰ１，Ｐ２を有している。このうち、第１番目の挿入
力のピークＰ１は、図３（ｂ）に示した上記接合手順（２）において、挿口５の先端部が
第３のバルブ２１を受口奥方向Ｊへ押し込むことにより、バルブ部１８が受口奥方向Ｊへ
引き伸ばされることで発生する。その後、第２番目の挿入力のピークＰ２は、図３（ｃ）
に示した上記接合手順（３）において、挿口５の突部１２が第３のバルブ２１の内側を通
過することにより、バルブ部１８が径方向Ａにおいて圧縮されることで発生する。

このように、本第１の実施の形態では、挿口５を受口３に挿入する際、バルブ部１８が
主に受口奥方向Ｊへ引き伸ばされる現象と、バルブ部１８が主に径方向Ａにおいて圧縮さ
れる現象とが、挿入量に応じて時間的に僅かにずれて発生するため、受口３に対する挿口
５の挿入力が２つのピークＰ１，Ｐ２に分散されて低減される。

これに対して、点線で示した第２のグラフＭ２は、図９，図１０に示した従来のもので
あり、１つのピークＰを有している。これによると、挿口７５を受口７３に挿入する際、
バルブ部８５が主に受口奥方向へ引き伸ばされる現象と、バルブ部８５が主に径方向Ａに
おいて圧縮される現象とが、挿入量に応じてほぼ同時に発生する。このため、受口３に対
する挿口５の挿入力が分散されずに１つのピークＰに集中して増大してしまう。

尚、上記の説明は、図５に示すように、受口３の内周と挿口５の外周との隙間Ｓが標準
の場合（すなわち隙間Ｓが規定寸法の場合）を示しており、この場合、第３のバルブ２１
の位置が第１のバルブ１９の位置に対して挿入方向Ｈ側へほとんどずれることはなく、し
たがって、管軸方向Ｄにおける第１のバルブ１９の位置と第３のバルブ２１の位置とのず
れ量３０は僅かである。

これに対して、受口３の内径寸法がその製作公差の最小側となり、挿口５の外径寸法が
その製作公差の最大側となった場合は、図６に示すように、上記隙間Ｓが最小になる。こ
のように隙間Ｓが最小の場合、第３のバルブ２１と挿口５の先端部との掛り代が増大する
ため、図３および図５に示した隙間Ｓが標準の場合に比べて、第３のバルブ２１は受口３
のより奥方まで引き込まれる。これにより、隙間Ｓが標準の場合に比べて、第１の寸法Ｂ
（図２参照）がさらに縮小され、径方向Ａにおけるバルブ部１８の圧縮代が減少する。

また、管２，４の接合時において、第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方
向Ａに圧縮されるため、バルブ部１８の圧縮代が減少し、最大挿入力が低減されるといっ
た効果が得られる。

さらに、図６（ｂ）で示すように、隙間Ｓが最小の場合、第３のバルブ２１は受口３の
より奥方まで引き込まれるため、第３のバルブ２１の位置が第１のバルブ１９の位置に対
して挿入方向Ｈ側へずれて、管軸方向Ｄにおける第１のバルブ１９の位置と３のバルブ２
１の位置とのずれ量３０は隙間Ｓが標準の場合のずれ量３０よりも大きくなる。このとき
、径方向Ａにおけるバルブ部１８の圧縮代が小さくなるため、図９および図１０で示した
従来のものに比べて、隙間Ｓが最小の場合における挿入力は大幅に低減される。

また、受口３の内径寸法がその製作公差の最大側となり、挿口５の外径寸法がその製作
公差の最小側となった場合は、図７に示すように、上記隙間Ｓが最大になる。このように
隙間Ｓが最大になった場合は、管２，４の接合時において、第２のバルブ２０が挿口５に
よって拡径されるのであるが、このときの第２のバルブ２０の拡径量は隙間Ｓが標準の場
合の拡径量よりも小さくなり、図７（ｂ）に示すように、第１のバルブ１９が受口３の内
周面に当接するとともに、第２のバルブ２０と第３のバルブ２１とが挿口５の外周面に当
接した状態で、第１のバルブ１９と第２および第３のバルブ２０，２１との間が径方向Ａ
に圧縮され、これにより、受口３と挿口５との間の水密性を確保することができる。

また、地震等において外力が管継手１や管２，４に作用し、このような外力により、管
継手１が屈曲したり或は管２，４が扁平に変形することがある。例えば、図８に示すよう
に、挿口５が受口３に対して傾斜した場合であっても、第１のバルブ１９が受口３の内周
面に当接するとともに、第３のバルブ２１が挿口５の外周面に当接する。この状態で、管
２，４内に水圧が負荷されると、押出力Ｆ１が第２のバルブ２０に作用してバルブ部１８
が変形し、セルフシール作用によって押出力Ｆ１に比例する押付力Ｆ２がバルブ部１８の
径方向Ａに発生するため、水密性が向上する。

尚、図８に示すように、挿口５が受口３に対して傾斜し、受口３の内周と挿口５の外周
との隙間Ｓが受口３の奥側よりも開口端部側において拡大した場合であっても、第３のバ
ルブ２１が径方向内向きの押付力Ｆ２によって挿口５の外周面に確実に押し付けられるた
め、第３のバルブ２１と挿口５の外周面との水密性が不足するのを防止することができる
。

また、通常、管２，４の口径が大きくなると、挿口５の剛性が低下し、管２，４が扁平
に変形し易くなる。このため、地震以外の外力により大口径の管２，４が扁平に変形した
場合であっても、上記地震の場合と同様に、セルフシール作用によって押出力Ｆ１に比例
する押付力Ｆ２がバルブ部１８の径方向Ａに発生するため、水密性が向上する。

１管継手
２一方の管
３受口
４他方の管
５挿口
１４嵌め込み溝（嵌め込み部）
１６シール材
１７ヒール部
１８バルブ部
１９〜２１第１〜第３のバルブ（第１〜第３の凸部）
２３，２６第１，第４の凹部
２８テーパー部
Ａ径方向
Ｂ第１の寸法
Ｄ管軸方向
Ｅ１第３のバルブの内径
Ｅ２挿口の外径
Ｅ３第２のバルブの内径
Ｗ第２のバルブの幅

Claims

互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入する管継手に用いられる弾性材製の環状のシール材であって、
受口内に形成された嵌め込み部に嵌め込まれるヒール部と、受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれるバルブ部とを有し、
バルブ部は第１〜第３の凸部を有し、
第１の凸部はバルブ部の外周部に形成されて径方向外側へ突出し、
第２の凸部はバルブ部の受口奥端部に形成され、
ヒール部の内周から第２の凸部の内周に向って縮径するテーパー部が形成され、
第３の凸部は、テーパー部に形成されて径方向内側へ突出するとともに、管軸方向においてヒール部と第２の凸部との間に位置し、
第３の凸部の内径は挿口の外径よりも小さく且つ第２の凸部の内径よりも大きく、
受口の内周面と受口に挿入された挿口の外周面との間でバルブ部が挟まれた場合、第２の凸部が拡径し、第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性を保つことを特徴とするシール材。
ヒール部と第１の凸部との間およびヒール部と第３の凸部との間にそれぞれ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のシール材。
テーパー部の傾斜方向とは反対の傾斜方向における第１の凸部から第３の凸部までの第１の寸法が、テーパー部の傾斜方向とは反対の傾斜方向における第２の凸部の幅よりも大きいことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシール材。
上記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のシール材を備えた管継手であって、
シール材のヒール部が受口内の嵌め込み部に嵌め込まれ、
受口に挿口が挿入され、
シール材のバルブ部が受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれていることを特徴とする管継手。
挿口の先端部は先細り状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の管継手。