JP2015197176A - シール部材及び配管継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のリップパッキンよりも耐圧性を向上させ、より高いシール性を得ること。
【解決手段】接続する配管の継手に用いるシール部材１であって、配管が挿入されるハウジングの内面に形成された溝に一部が収容される基部１１と、溝の外の基部において配管の挿入方向の下流側から挿入方向に沿って突出する突出部１３と、挿入される配管に当接して弾性変形し、配管に対向する部位に傾斜面が形成されたテーパ部１２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料油等を輸送する配管の継手部分に使用されるシール部材及びこのシール部材を用いた配管継手構造に関する。

従来、燃料油等を輸送する配管の継手部分を密封するため、リップパッキンを用いた配管継手のシール構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、リップパッキン５を用いた、ハウジング６と配管７とのシール構造を概略的に示すものである。なお、図８では、配管継手の一方の端部における周上の一部のみを示す。このリップパッキン５は、一般に、ハウジング６の収容溝６１に装着されるヒール部５１と、ヒール部５１から配管７に向けて突出するリップ部５２とを有する。リップパッキン５が予め装着されたハウジング６内に、図８中矢印方向に配管７を挿入する。この際、リップ部５２は、配管７の外周面７１に引き摺られて配管７の挿入方向（図８中矢印方向）に傾倒する。リップパッキン５は、リップ部５２が上述の方向に傾倒することによりシール機能を発揮する。

特開平５−５２２８３号公報

しかしながら、より高圧の燃料油等を配管内に通流する必要がある場合、従来のリップパッキンのリップ部では耐圧性を確保できず、十分なシール機能を得ることができないおそれがある。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、従来のリップパッキンよりも耐圧性を向上させ、より高いシール機能を得ることのできるシール部材及び配管継手構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、接続する配管の継手に用いるシール部材であって、前記配管が挿入されるハウジングの内面に形成された溝に一部が収容される基部と、前記溝の外の基部において前記配管の挿入方向下流側から前記挿入方向に沿って突出する突出部と、挿入される配管に当接して弾性変形し、前記配管に対向する部位に傾斜面が形成されたテーパ部と、を有することを特徴とする。

この発明の一態様として、前記溝の外の基部における前記配管の挿入方向上流側から突出する第２の突出部を有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記テーパ部は、前記配管の挿入方向上流側から下流側に向かうにつれて前記配管に接近する第１の傾斜面を有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記テーパ部は、前記第１の傾斜面に連続し、前記配管の挿入方向上流側から下流側に向かうにつれて前記配管から離間する第２の傾斜面を有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記基部の幅は、前記溝の幅よりも大きく形成されており、前記基部の一部は弾性変形されて前記溝内に収容されていることが好ましい。

また、本発明は、配管継手構造であって、上記のシール部材と、接続する配管が挿入され、内面に前記シール部材が取り付けられる筒状のハウジングと、を有し、前記配管は、前記ハウジング内に挿入した際に前記シール部材を弾性変形させて密封構造を形成することを特徴とする。

この発明の一態様として、前記溝は、前記ハウジングの内面に環状に形成されていることが好ましい。

この発明の一態様として、前記ハウジング内に挿入される配管の先端の外周側の角が面取り加工されていることが好ましい。

本発明によれば、シール部材及びこのシール部材を用いた配管継手構造の耐圧性が向上し、より高いシール機能を得ることができる。

実施形態におけるパッキンの斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 実施形態における配管継手の密封前の状態を示す図である。 実施形態における配管継手の密封後の状態を示す図である。 実施形態における配管継手の密封構造において、配管内の圧力媒体によりパッキンに圧力が加えられた状態を示す図である。 比較例における配管継手の密封前の状態を示す図である。 比較例における配管継手の密封後の状態を示す図である。 従来の配管継手の密封構造を示す図である。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。

（シール部材）
図１、図２に基づいて、シール部材について説明する。シール部材は、接続する管の継手に用いるものである。図１、図２に示すように、シール部材としてのパッキン１は、いわゆるスクイーズパッキンである。スクイーズパッキンは、一般に、溝に装着され、圧縮されことでシール機能を発揮する。

パッキン１は環状に形成されている。パッキン１は、例えば、ニトリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムなどの合成ゴム材料や、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、布入りフェノール樹脂などの樹脂材料によって形成されている。パッキン１は、基部１１と、基部１１の内周側に位置するテーパ部１２と、基部１１から外方に向けて突出する２つの突出部１３とを有する。

図２に示すように、基部１１は、パッキン１の半径方向外方に形成された外周面１１１を有している。外周面１１１は、軸線Ｘ方向に沿って所定の幅を有している。外周面１１１の軸線Ｘ方向の両端部には、外周面１１１に連続するＲが形成された面取部１１２，１１３が形成されている。各面取部１１２，１１３には、当該面取部１１２，１１３に連続し、パッキン１の半径方向に沿って内方に延びる端面部１１４，１１５が形成されている。基部１１は、上記の外周面１１１から端面部１１４，１１５に至る領域がハウジング２１の内周面に形成された溝２１３内に収容される。

テーパ部１２は、配管２２をハウジング２１に挿入した際に、挿入される配管２２に当接することで弾性変形して密封構造を形成する。テーパ部１２は、配管２２に対向する部位において、パッキン１の軸線Ｘに向かって先細りとなるように形成された第１の傾斜面１２１及び第２の傾斜面１２２を有している。
第１の傾斜面１２１は、配管２２の挿入方向上流側から下流側に向かうにつれて配管２２に接近するように形成されている。すなわち、基部１１の幅方向（軸線Ｘ方向）一端から他端に向けてパッキン１の中心に向かって延びるように形成されている。第１の傾斜面１２１は、基部１１の幅方向中央部近傍まで延びるように形成されている。
第２の傾斜面１２２は、第１の傾斜面１２１に対して配管２２の挿入方向下流側で連続し、配管２２の挿入方向上流側から下流側に向かうにつれて配管２２から離間するように形成されている。すなわち、基部１１の幅方向（軸線Ｘ方向）他端から一端に向けてパッキン１の中心に向かって延びるように形成されている。第２の傾斜面１２２は、基部１１の幅方向中央部近傍まで延びるように形成されている。
第１の傾斜面１２１の先端部と第２の傾斜面１２２の先端部は、基部１１の幅方向中央で交わり、この合流部分には、第１の傾斜面１２１及び第２の傾斜面１２２に連続するＲが形成された面取部１２３が形成されている。

突出部１３は、溝２１３の外にある基部１１の各端面部１１４，１１５からそれぞれ軸線Ｘ方向に沿って外方に突出するように形成されている。すなわち、突出部１３は、配管２２のハウジング２１への挿入方向下流側からその挿入方向に沿って突出するように形成されており、さらに、配管２２のハウジング２１への挿入方向上流側から挿入方向の反対方向に沿って突出するように形成されている（第２の突出部）。なお、突出部１３は、配管２２のハウジング２１への挿入方向下流側だけに形成されていてもよい。
端面部１１４，１１５から延びる延在面１３１，１３２は、軸線Ｘに対して平行に形成されている。各延在面１３１，１３２の端部には、当該延在面１３１，１３２に連続する端面部１３３，１３４が形成されている。各端面部１３３，１３４は、パッキン１の半径方向に沿って内方に延びるように形成されている。一方の端面部１３３には、軸線Ｘ方向に沿った平坦部１３５を介して第１の傾斜面１２１の端部に連続しており、他方の端面部１３４には、軸線Ｘ方向に沿った平坦部１３６を介して第２の傾斜面１２２の端部に連続している。ここで、平坦部１３５，１３６は、軸線Ｘ方向に沿った長さが延在面１３１，１３２の同方向長さよりも短くなるように形成されている。従って、各傾斜面１２１，１２２の端部は、基部１１よりも外方に突出して突出部１３に至っている。

（配管継手構造）
次に、図３から図５に基づいて、配管継手構造２について説明する。図３に示すように、配管継手構造２は、上記のパッキン１と、継手部分Ｂを形成するハウジング２１と、ハウジング２１に図３中矢印方向に挿入される配管２２とを有している。なお、図３から図５では、配管継手２の一方の端部における周上の一部のみを示す。

ハウジング２１は、筒状に形成されている。ハウジング２１は、軸線Ｘ方向の端部２１１に継手部分Ｂを有している。継手部分Ｂとなるハウジング２１の端部２１１の内径は、他の箇所の内径よりも拡径されており、拡径された領域内にパッキン１や配管２２が配置される。また、ハウジング２１に配管２２を挿入してパッキン１で密封した際に、ハウジング２１の内周面と配管２２の内周面とが面一になるようにパッキン１の大きさが決定される。
ハウジング２１には、端部２１１の内周面２１２に、パッキン１の基部１１の一部を収容する環状の溝２１３が形成されている。溝２１３には、基部１１の一部のみが収容される。溝２１３は、基部１１の幅（軸線Ｘ方向に沿った長さ）、すなわち、端面部１１４，１１５間の距離よりも小さい幅を有するように形成されている。これは、基部１１の一部を弾性変形させて溝２１３に収容することで、パッキン１が溝２１３内から簡単に離脱しないようにするためである。

配管２２は、環状に形成されている。配管２２は、油や水等の圧力媒体の流路を形成する。配管２２は、挿入方向先端部におけるパッキン１に対向する面２２２側（外周面側）の角部に、面取り加工が施された面取部２２１を有している。この面取部２２１は、配管２２のハウジング２１への挿入時に第１の傾斜面１２１と対向することになるので、配管２２の角部がパッキン１に引っ掛かることを防ぎ、配管２２の挿入をより簡単にすることができるようになっている。
図３において、パッキン１の高さ（突出部１３の延在面１３１，１３２から、テーパ部１２の面取部１２３までの距離）Ｈは、ハウジング２１の端部２１１の内周面２１２から挿入された配管２２の外周面２２２までの距離Ｄよりも大きく形成されている。

（配管継手構造の構築）
図３、図４に基づいて、配管２２に配管継手を組み付けて配管継手構造２を構築する方法について説明する。図３に示すように、パッキン１の基部１１の一部を、ハウジング２１の溝２１３内に嵌め込む。パッキン１は、自身の弾性で元の状態に戻ろうとして溝２１３の壁面を押圧するため、溝２１３内に固定される。この際、基部１１の外周面１１１、面取部１１２，１１３、端面部１１４，１１５は、それぞれ、溝２１３内に隙間無く接触する。また、突出部１３の延在面１３１，１３２は、それぞれ、ハウジング２１の内周面２１２に接触する。

次いで、図３中矢印方向に、配管２２をハウジング２１内に挿入する。この際、配管２２の面取部２２１が、パッキン１のテーパ部１２の第１の傾斜面１２１に接触する。

次いで、図４に示すように、配管２２の先端部２２３がハウジング２１の軸線Ｘ方向端面２１４に近接するまで、配管２２を挿入する。この際、配管２２の面取部２２１及び外周面２２２は、パッキン１のテーパ部１２の第１の傾斜面１２１上を、摩擦を伴いながら摺動する。これと同時に、配管２２の面取部２２１及び外周面２２２は、パッキン１のテーパ部１２を半径方向外方に向けて圧縮する。基部１１の端面部１１５が溝２１３の壁面に接触することで、パッキン１の移動は阻害され、配管２２の挿入に伴ってパッキン１は図４の紙面における時計回りに回転しようとする。しかし、突出部１３における延在面１３２がハウジング２１の内周面２１２に当接し、パッキン１の回転が阻止され、パッキン１は、僅かに傾倒するにとどまる。

この結果、図４に示す配管継手２の最終的な組み付け状態において、基部１１の端面部１１５と突出部１３の延在面１３２とが交わる部分（境界部分）は、組み付け段階における応力集中箇所Ｅとなる。

（使用中の配管継手構造）
図５に基づいて、配管継手２内に圧力媒体Ｆを通流させたときの状態について説明する。圧力媒体Ｆは、その大部分がハウジング２１及び配管２２内を流れる。しかし、圧力媒体Ｆの一部は、ハウジング２１の軸線方向端面２１４と配管２２の先端部２２３との間を通流して、パッキン１に到達する。パッキン１に到達した圧力媒体Ｆは、テーパ部１２の傾斜面１２２及び突出部１３の端面部１３４に圧力を加える。この圧力により、応力集中箇所Ｅに作用する応力が緩和される。

（作用、効果）
上述した構成によれば、配管２２を挿入する前におけるパッキン１の高さＨが、ハウジング２１の端部２１１の内周面２１２から配管２２の外周面２２２までの距離Ｄよりも大きく形成されているので（図３参照）、配管２２をハウジング２１内に挿入する際に、パッキン１のテーパ部１２が十分に圧縮される。よって、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。
また、ハウジング２１と配管２２とが偏心している場合でも、上述の高さＨと距離Ｄとの差分の範囲内であれば、当該偏心量を吸収することができる。よって、ハウジング２１と配管２２とが偏心している場合でも、配管継手２のシール機能を確保することができる。

また、突出部１３は基部１１から軸線Ｘ方向に沿って延びて形成されているので、配管２２をハウジング２１内に挿入する際、突出部１３がハウジング２１の内周面２１２に当接してパッキン１の過剰な回転を阻止する（図４参照）。よって、配管２２の挿入に伴う、パッキン１のメクレを防止することができる。従って、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。
また、パッキン１をハウジング２１の溝２１３に嵌め込んだ状態において、突出部１３の延在面１３１，１３２が、それぞれ、ハウジング２１の内周面２１２に接触しているので（図３参照）、配管２２の挿入に伴うパッキン１のメクレを最小に抑えることができる。よって、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。
また、パッキン１の基部１１の軸線Ｘ方向長さがハウジング２１の溝２１３の軸線Ｘ方向長さよりも短く形成された場合であっても、突出部１３がハウジング２１の内周面２１２に当接するため、配管２２の挿入に伴うパッキン１のメクレを抑えることができる。よって、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。

また、パッキン１がテーパ部１２を有するため、配管２２を挿入する際に、配管２２とパッキン１との引っ掛かりを防止することできる。よって、配管２２の滑らかな挿入が可能になる。
また、テーパ部１２は、内周側に向かって軸線Ｘ方向で対称に先細りに形成されているので、パッキン１の組み付けにおける方向性の問題は生じない。よって、パッキン１の誤組み付けを防止することができる。

また、配管２２は、テーパ部１２の傾斜面１２１に接触する面取部２２１を有するので、配管２２の挿入に伴いパッキン１に切り欠き等の傷が生じることを防止することができる。よって、この切り欠き等を起点にして生じるパッキン１の破損を回避できる。従って、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。

また、配管継手２の使用状態において、パッキン１に到達した圧力媒体Ｆはテーパ部１２の傾斜面１２２及び突出部１３の端面部１３４に圧力を加えるので、配管継手２の組み付け段階において生じた応力集中箇所Ｅにおける応力集中を緩和することができる（図４、図５参照）。よって、応力集中箇所Ｅを起点にして生じるパッキン１の破損を回避できる。従って、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。
また、パッキン１に到達した圧力媒体Ｆの圧力によって、配管継手２の最終的な組み付け状態において形成された間隙（パッキン１の延在面１３１とハウジング２１の内周面２１２との間の間隙、パッキン１の面取部１１２及び端面部１１４と溝２１３との間の間隙）は小さくなる（図４、図５参照）。よって、パッキン１と溝２１３との接触面、パッキン１とハウジング２１の内周面２１２との接触面を増加させることができる。従って、圧力媒体Ｆがより高圧で通流しても、配管継手２のシール機能を確保することができる。
また、パッキン１は、ハウジング２１の溝２１３と配管２２の外周面２２２との間で圧縮されているので、パッキン１に圧力媒体Ｆの圧力が加えられた場合、パッキン１は半径方向内方、外方に拡張しようとする。これにより、パッキン１と配管２２との接触圧力、パッキン１とハウジング２１との接触圧力を、セルフシール効果によって増加することができる。よって、配管継手２のシール機能をさらに向上することができる。

このような構造を有する配管継手２は、配管２２を挿入する際のパッキン１のメクレを防止することができ、ハウジング２１と配管２２との偏心に追従することができる。さらに、配管継手２の組み付け段階において生じた、パッキン１の応力集中箇所Ｅにおける応力集中を緩和することができ、パッキン１のセルフシール効果を得ることができる。よって、配管継手２における耐圧性を向上することができ、ひいてはシール機能を向上することができる。また、パッキン１の挿入を滑らかに行うことができ、パッキン１の誤組み付けを防止することができるので、配管継手２の組み付けを簡素にすることができる。

（比較例）
次に、上記のパッキンと突出部のないパッキンとのシール性の比較を行う。
図６は、比較例における配管継手の密封構造において、配管継手の密封前の状態を示す図である。なお、それぞれ図中において同じ符号が付されているものは同一の構成を示すものであり、説明は省略する。
パッキン３は、突出部１３を有さない点で、上記実施形態にかかるパッキン１と異なる。パッキン３は、ハウジング２１の溝２１３に嵌め込まれる基部３１と、基部３１から配管２２の方向に向かって先細りに形成されるテーパ部３２とを有する。パッキン３は、いわゆるスクイーズパッキンである。よって、配管２２の挿入に伴ってテーパ部１２が圧縮されてシール機能を発揮するというパッキン３の機能については、パッキン１と同じである。
図７は、図６に示す配管継手の密封構造において、配管２２をハウジング２１内に挿入した後の状態を示す図である。この場合、パッキン３は、配管２２の挿入に伴い図７の紙面における時計回りに回転し、メクレが生じ、決して良好なシール性を発揮することはできない。

（その他）
なお、組み付け段階における応力集中箇所Ｅに接触するハウジング２１の部分（溝２１３及び内周面２１２が交わる部分）をＲ状に面取り加工してもよい。これにより、組み付け段階における応力集中箇所Ｅの応力を緩和することができる。
なお、テーパ部１２の傾斜面１２１，１２２の傾斜角度は、配管２２の挿入性と配管継手２のシール機能を決定する二律背反するものである。つまり、傾斜面１２１，１２２の傾斜角度を大きくすればするほど、シール性は向上するが配管２２の挿入性は悪化する。一方で、傾斜面１２１，１２２の傾斜角度を小さくすればするほど、配管２２の挿入性は向上するがシール性は悪化する。配管継手が使用される環境に応じて、適切な傾斜角度が選択される。
以上説明した配管継手は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、それぞれの実施形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。

１ パッキン
１１ 基部
１１１ 外周面
１１２ 面取部
１１３ 面取部
１１４ 端面部
１１５ 端面部
１２ テーパ部
１２１ 第１の傾斜面
１２２ 第２の傾斜面
１２３ 面取部
１３ 突出部
１３１ 延在面
１３２ 延在面
１３３ 端面部
１３４ 端面部
２ 配管継手
２１ ハウジング
２１２ 内周面
２１３ 溝
２２ 配管
２２１ 面取部

Claims (8)

1. 接続する配管の継手に用いるシール部材であって、
   前記配管が挿入されるハウジングの内面に形成された溝に一部が収容される基部と、
   前記溝の外の基部において前記配管の挿入方向下流側から前記挿入方向に沿って突出する突出部と、
   挿入される配管に当接して弾性変形し、前記配管に対向する部位に傾斜面が形成されたテーパ部と、
   を有することを特徴とするシール部材。
2. 前記溝の外の基部における前記配管の挿入方向上流側から突出する第２の突出部を有することを特徴とする請求項１に記載のシール部材。
3. 前記テーパ部は、前記配管の挿入方向上流側から下流側に向かうにつれて前記配管に接近する第１の傾斜面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシール部材。
4. 前記テーパ部は、前記第１の傾斜面に連続し、前記配管の挿入方向上流側から下流側に向かうにつれて前記配管から離間する第２の傾斜面を有することを特徴とする請求項３に記載のシール部材。
5. 前記基部の幅は、前記溝の幅よりも大きく形成されており、
   前記基部の一部は弾性変形されて前記溝内に収容されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載のシール部材。
6. 請求項１から５までのいずれか一項に記載のシール部材と、
   接続する配管が挿入され、内面に前記シール部材が取り付けられる筒状のハウジングと、を有し、
   前記配管は、前記ハウジング内に挿入した際に前記シール部材を弾性変形させて密封構造を形成することを特徴とする管継手構造。
7. 前記溝は、前記ハウジングの内面に環状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の管継手構造。
8. 前記ハウジング内に挿入される配管の先端の外周側の角が面取り加工されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の管継手構造。