JP2015215070A - 管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製であっても、十分な締込みトルクが得られるとともに、ねじの締込過ぎによる樹脂破壊を防止することができ、かつ、部品点数が増えることがない管継手のねじ構造を提供することを目的としている。
【解決手段】テーパーオスねじ部１を有し、このテーパーオスねじ部１が樹脂で形成されている管継手Ａであって、テーパーオスねじ部１は、ねじ本体部２と、このねじ本体部のねじ谷底２１に沿って不連続にねじ谷底２１から突出し、ねじ本体部２に一体形成された複数の突起３ａを備えていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、テーパーオスねじを有する樹脂製管継手、特に、給水給湯配管や湯沸し器などに使用される樹脂製管継手のねじ部の構造に関する。

テーパーオスネジの構造としては、例えばJIS B 0203に規定される「管用テーパーねじ」などが代表的であり、同じく規定されているテーパーメスねじなどに締め込まれることで嵌合される。
従来の給水給湯配管や湯沸し器などに使用される管継手のテーパーオスねじ部は、銅合金などの金属製が一般的であり、締込時のトルクは締め込んで行くにしたがって順次高くなるので、嵌合完了の指標としては工具で締まらなくなるまで締め込むという管理が一般的であった。

しかし、近年コストの観点から管継手を、金属製のものから樹脂製のものに換える傾向にある。
テーパーねじについても、樹脂化が検討されているが、樹脂は金属に比較して柔らかいため、金属製のオスねじを樹脂製としただけでは、締込時にトルクが十分に上がらずねじ根元まで締め込まれてしまい、ねじが締め込み過ぎによって破壊するという課題があった。

一方、上記のような問題を解決するために、以下のようなねじ構造が既に提案されている。
（１）オスネジの中央に別体のシール材を設けるようにした構造（特許文献１参照）
（２）平坦なねじ谷部の一部に連続的な突起が設けた構造（特許文献２参照）

実開平7-1389号公報 特許第4898455号公報

しかし、上記（１）（２）の構造では以下のような問題があった。
〔（１）の構造の問題〕
オスネジの中央に別体のシール材が設けられているので、シール材部分でトルクが上がるが、シール材で急激にトルクが上がるため、嵌合完了の指標と間違うという課題がある。
ねじ本体部とシール材とが別体のため、締め込みによってシール材が共回りして締め込みできないという課題がある。
シール材が別途必要であるため、部材点数が増加し構造が複雑になる。

〔（２）の構造の問題〕
平坦なねじ谷底の沿って０．２〜０．４ｍｍ程度の高さの突起を連続的に設けているが、突起での止水性が、突起無しの部分よりも低下するため、ねじ全体の止水性が低下する。
また、突起の高さが低いので、トルクが十分に上がらず、過剰締込によるねじ破壊という課題が残る。

本発明は、上記事情に鑑みて、樹脂製であっても、十分な締込みトルクが得られるとともに、ねじの締込過ぎによる樹脂破壊を防止することができ、かつ、部品点数が増えることがない管継手のねじ構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる管継手（以下、「本発明の管継手」と記す）は、テーパーオスねじ部を有し、このテーパーオスねじ部が樹脂で形成されている管継手であって、前記テーパーオスねじ部は、ねじ本体部と、このねじ本体部のねじ谷底に沿って不連続にねじ谷底から突出し、前記ねじ本体部に一体形成された複数の突起を備えていることを特徴としている。

本発明の管継手において、突起は、特に限定されないが、ねじ谷底からの高さを、ねじ山の高さの２０％〜７０％（好ましくは３５％〜５５％）とすることが好ましい。
すなわち、２０％未満では、トルクが上がらず、ねじ破壊してしまうおそれがある。一方、７０％を超えると、突起が邪魔をしてメスねじがねじ本体部のねじ谷部に沿って締め込まれにくくなり、斜め(ねじの一段飛ばし)に捻じ込まれる可能性が高くなるおそれがあるとともに、トルクが急激に高くなるため、施工完了がわかりにくいおそれがある。
各突起は、頂部が扁平である必要はなく、上面が幅方向あるいは締め込み方向に湾曲形状になっている場合、山形になっている場合も含み、たとえば、突起のねじ締め込み方向の中央が最高高さの山形をした突起の場合、ねじ谷底からこの頂部までの高さを突起高さとする。すなわち、本発明において、突起の高さとは、各突起のねじ谷底からの最高高さ部分の高さを意味する。

突起の長さは、特に限定されないが、全突起の締め込み方向の長さの合計が、完全ねじ部の全長の１／３以下であることが好ましい。
すなわち、１／３を超えると、突起が邪魔をしてメスねじのねじ山がねじ谷部に沿って締め込まれにくくなり、斜め(ねじの一段飛ばし)に捻じ込まれる可能性が高くなるとともに、トルクが急激に高くなるため、施工完了がわかりにくくなるおそれがある。
なお、本発明において、突起の長さとは、突起のねじの締め込み方向始端から終端までの長さを意味する。１つの突起の長さは、ねじの締め込み角の１５°〜９０°に相当する長さとすることが好ましい。

突起を設ける位置は、樹脂の種類や用途に応じて適宜決定され、特に限定されないが、メスねじが突起を順に塑性変形しながら締めこまれるため、突起を過ぎるごとにトルクが上昇していくため、トルクが、施工完了判断にならないおそれがある。
したがって、必要なねじ長さだけ締めこまれたときに、所定のトルクが得られるように、突起の位置や数が決定される。
また、入口側ねじ山の切り始め〜約半周は不完全ねじ部となり、加工上きっちりとしたねじ山が形成されないため、最初の突起を入口側ねじ山の切り始めから半周（半ピッチ）以降に設けることが好ましく、ねじ込み初期に突起によってメスねじが斜めにねじ込まれる事故をできるだけ防ぐために、切り始めから１周（１ピッチ）以降に最初の突起を設けることがさらに好ましい。

本発明の管継手は、少なくともテーパーオスねじ部が樹脂で形成されていれば、他の部分は金属でも構わない。
また、本発明の管継手において、樹脂部分を構成する樹脂としては、特に限定されないが、たとえば、給湯器などに使用される管継手のように耐熱性が要求される場合、PPSU(ポリフェニルサルフォン)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)などが挙げられる。
テーパーオスねじ部の形状は、特に限定されないが、たとえば、JIS B 0203に規定される形状が挙げられる。

本発明の管継手のテーパーオスねじ部が螺合するメスねじは、テーパーオスねじ部の突起がない状態のねじ本体部がオス・メス嵌合によって止水可能なものであれば特に限定されず、金属製のものが好適である。
本発明の管継手は、止水性を確保するために、テーパーオスねじ部をメスねじに螺合させるにあたり、テーパーオスねじ部の周囲にシールテープを巻回する、テーパーオスねじ部の周囲に液状シール剤を塗布する、あるいは、予めシールテープをプレ加工しておくことが好ましい。

また、本発明の管継手は、少なくともテーパーオスねじ部が樹脂で成形されていれば、他の部分は一部金属で形成されていても構わない。
本発明の管継手の形状としては、特に限定されないが、ソケット型、ニップル型、チーズ型、プラグ型、銅管アダプター型などが挙げられる。

本発明の管継手は、以上のように、テーパーオスねじ部を有し、このテーパーオスねじ部が樹脂で形成されている管継手であって、前記テーパーオスねじ部は、ねじ本体部と、このねじ本体部のねじ谷底に沿って不連続にねじ谷底から突出し、前記ねじ本体部に一体形成された複数の突起を備えているので、テーパーオスねじ部をメスねじにねじ込んでいくと、締め込みが進むにつれて、突起が順にメスねじのねじ山に沿うように変形する。
なお、上記変形は、突起のねじ締め込み側端部壁面が、垂直壁に近いと、一部メスねじのねじ山によって切削される可能性もあるが、概ね塑性変形であるとおもわれる。また、シールテープを巻いた状態では、突起の端面が垂直壁に近い状態に立ち上がっていても、突起をねじ山によって切削されにくくすることができる。
そして、突起を変形させながら突起を乗り越えるごとに、メスねじと突起との摩擦面が増加してトルクが上昇する。
したがって、樹脂で形成されていてもトルクの上昇によって締め込み過ぎを防止でき、締め込み過ぎによる破壊が防止できる。
また、突起が不連続であるので、突起が設けられていない部分で十分な止水性を確保することができる。
さらに、突起がねじ本体部に一体化されているので、部品点数も増加することがない。

本発明の管継手の第１の実施の形態をあらわす斜視図である。 図１の管継手の断面図である。 メスねじに螺合させて締め込んだときの、突起の状態を概略的にあらわす断面図である。 本発明の管継手の第２の実施の形態をあらわす斜視図である。 本発明の管継手の第３の実施の形態をあらわす斜視図である。 本発明の管継手の第４の実施の形態をあらわす斜視図である。 実施例および比較例の管継手をメスねじにねじ込んだときのトルクの変化を対比してあらわすグラフである。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１および図２は、本発明の管継手の第１の実施の形態をあらわしている。

図１および図２に示すように、管継手Ａは、テーパーオスねじ部１と、ナット形状部１０とを備えていて、ＰＰＳＵあるいはＰＰＳで形成されている。
テーパーオスねじ部１は、ねじ本体部２と、複数の突起３ａを備えている。

ねじ本体部２は、たとえば、JIS B 0203に規定されるテーパーオスねじと同様のねじ形状をしている。
突起３ａは、ねじ入口側のねじ切り始めから１周目の位置に１つ目が設けられるとともに、ねじ根元まで隔周毎に４つずつ不連続状態でねじ谷底２１に一体に設けられている。
また、各突起３ａは、ねじ本体部２の中心軸に沿う面で切断したとき、突起上縁がネジ本体部２のねじテーパーに平行な直線となるように設けられている。

さらに、各突起３ａは、ねじ周方向の面が図２（ｂ）に示すように、ねじ本体部２のねじ谷底２１からの突起高さｈ１が、ねじ谷底２１からねじ山頂部２２までのねじ山高さｈ２の２０％〜７０％の範囲内で同じ高さでになっているとともに、突起長さがすべて同じである。
そして、全ての突起３ａの突起長さの合計が、ねじ本体部２の完全ねじ部の全長の１／３以下になっている。

この管継手Ａは、不連続な突起３ａを備えているので、テーパーオスねじ部１をメスねじ５に締め込んで行くと、締め込みに伴い、図３に示すのように、突起３ａがメスねじ５のねじ山５１に沿うように変形し、突起３ａを乗り越えるごとに、ねじ山５１の側面との摩擦抵抗面が増加して締め込みトルクが徐々に大きくなる。
したがって、大きくなったトルクによって締め込みが完了したことが作業者にわかりやすく、締め込み過ぎによる管継手Ａの割れやねじ山の破損などを防止することができる。

また、突起３ａが不連続であるので、突起３ａがない部分は、従来ねじと同等形状であり、締め込まれたときに、十分な止水性を確保できる。
そして、突起３ａがねじ本体部２に一体に設けられているので、従来の管継手に比べ部品点数が増えることもない。
さらに、ＰＰＳＵあるいはＰＰＳで形成されているので、給湯器などの耐熱性が要求される場所に用いることが好適である。

図４は、本発明の管継手の第２の実施の形態をあらわしている。
図４に示すように、この管継手Ｂは、以下の構成以外は、上記第１の実施の形態の管継手Ａと同様になっている。したがって、同様の構成部分は上記管継手Ａと同様の符号を付している。

すなわち、この管継手Ｂは、１つ目の突起３ｂをねじ入口側のねじ切り始めから１周目の位置に設けるとともに、隔周ではなく、１ピッチ毎に４つの突起３ｂを設けるようにした。

図５は、本発明の管継手の第３の実施の形態をあらわしている。
図５に示すように、この管継手Ｃは、以下の構成以外は、上記第１の実施の形態の管継手Ａと同様になっている。したがって、同様の構成部分は上記管継手Ａと同様の符号を付している。

すなわち、この管継手Ｃは、１つ目の突起３ｃをねじ入口側（ねじ部長さの半分を基準として、前半部分）のねじ切り始めから１周目の位置に設けるとともに、ねじ入口側が隔周に４つのすべて同じ長さおよび高さの突起３ｃを設け、ねじ根元側（ねじ部長さの半分を基準として、後半部分）では１ピッチ毎に４つの突起３ｃを設けるようにした。

図６は、本発明の管継手の第４の実施の形態をあらわしている。
図６に示すように、この管継手Ｄは、以下の構成以外は、上記第１の実施の形態の管継手Ａと同様になっている。したがって、同様の構成部分は上記管継手Ａと同様の符号を付している。

すなわち、この管継手Ｄは、１つ目の突起３ｄをねじ入口側（ねじ部長さの半分を基準として、前半部分）のねじ切り始めから１周目の位置に設けるとともに、ねじ入口側が隔周に８つの突起３ｄを設け、ねじ根元側（ねじ部長さの半分を基準として、後半部分）では１ピッチ毎に８つの突起３ｄを設けるようにした。

以下に、本発明の管継手の具体的な実施例を説明する。

（実施例１）
各部の寸法が、以下のとおりの図１に示すPPSU製の管継手Ａを得た。
ねじ本体部２： JIS B 0203規定のＲ１/２ねじ
突起高さｈ１：ねじ山高さｈ２の５０％
突起長さ：ねじ締め込み角度３０°分の長さ
突起長さの総合計：完全ねじ部の全長の１／６
突起の長さ方向の両端面：ねじ

（実施例２）
各部の寸法が、以下のとおりの図３に示すPPSU製の管継手Ｂを得た。
ねじ本体部２： JIS B 0203規定のＲ１/２ねじ
突起高さｈ１：ねじ山高さｈ２の５０％
突起長さ：ねじ締め込み角度３０°分の長さ
突起長さの総合計：完全ねじ部の全長の１／３

（実施例３）
各部の寸法が、以下のとおりの図４に示すPPSU製の管継手Ｃを得た。
ねじ本体部２： JIS B 0203規定のＲ１/２ねじ
突起高さｈ１：ねじ山高さｈ２の５０％
突起長さ：ねじ締め込み角度３０°分の長さ
突起長さの総合計：完全ねじ部の全長の１／４

（実施例４）
各部の寸法が、以下のとおりの図４に示すPPSU製の管継手Ｄを得た。
ねじ本体部２： JIS B 0203規定のＲ１/２ねじ
突起高さｈ１：ねじ山高さｈ２の５０％
突起長さ：ねじ締め込み角度１５°分の長さ
突起長さの総合計：完全ねじ部の全長の１／４

（比較例１）
突起を設けなかった以外は、管継手Ａと同様にPPSU製の管継手を得た。

上記実施例１〜実施例４、比較例１で得た管継手のテーパーオスねじ部および比較例２としての市販SUS製管継手のＲ１/２ねじにシールテープを約３周巻いたのち、それぞれのテーパーオスねじ部を、万力に固定したメスねじ(市販のSUS製ソケット)Rc1/2サイズに螺合させ、トルクレンチを用いてトルクが45N・mになるまで締め込んで行き、締込量と、締め込みに伴うトルクの変化を調べ、その結果を表１および図７に示した。
因みに、比較例２のような従来のＳＵＳ製の管継手をモンキーレンチなど一般的な工具で締め込んだ場合、30〜40N・mあたりで締め込み完了と判断されている。

表１および図７から、実施例１〜４の管継手は、締め込みによっていずれも比較例２のＳＵＳ製のものと同様に45N・mのトルクが得られることがわかる。
一方、突起がない従来の樹脂製の比較例１の管継手の場合、トルクが16 N・m程度までしか達せず、締め込み過ぎによる破壊が生じた。

本発明は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、すべての突起が同じ長さかつ同じ高さであったが、ねじ入口側とねじ根元側で突起の長さや高さを変更するようにしても構わないし、１ピッチにある複数個の突起の長さや高さを変更するようにしても構わない。

Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ 管継手
１ テーパーオスねじ部
１０ ナット形状部
２ ねじ本体部
２１ ねじ谷底
２２ ねじ山頂部
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ 突起
５ メスねじ
５１ ねじ山
ｈ１ 突起高さ
ｈ２ ねじ山高さ

Claims (5)

1. テーパーオスねじ部を有し、このテーパーオスねじ部が樹脂で形成されている管継手であって、
   前記テーパーオスねじ部は、ねじ本体部と、このねじ本体部のねじ谷底に沿って不連続にねじ谷底から突出し、前記ねじ本体部に一体形成された複数の突起を備えていることを特徴とする管継手。
2. 突起のねじ谷底からの高さが、ねじ山の高さの２０％〜７０％である請求項１に記載の管継手。
3. 全突起の長さの合計が、完全ねじ部全長の１／３以下である請求項１または請求項２に記載の管継手。
4. 突起が、テーパーオスねじ部のねじの切り初めからねじ山の１周以降に設けられている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の管継手。
5. テーパーオスねじ部が、ポリフェニルサルフォンまたはポリフェニレンサルファイドから形成されている請求項１〜請求項３のいずれかに記載の管継手。

Images