JP2020051580A - 管継手とパイプの接続構造体及び接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業者が容易に能率良く接続作業ができ、また、接続されるパイプ相互の軸心が一致し易く、軽量化及びラジアル方向の寸法のコンパクト化を図り、シール材の小型化と密封性能の改善を図り、少人数の作業者でも容易に接続作業を行うことを可能とする接続構造体を提供する。【解決手段】被接続用の鋼鉄製の厚肉パイプＰ１には係止用凸条部Ｚが突設され、継手本体１１の先端外周部と、押圧保持リング５の内周部には、押圧保持リングのアキシャル方向接近による嵌合及び周方向の小角度回転にて、相互に係止する係止手段を、備え、係止手段によって、押圧保持リングと継手本体が、厚肉パイプの係止用凸条部に対し、アキシャル方向の外方・内方から挾持状態となるように構成された管継手とパイプの接続構造体である。【選択図】図６

Description

本発明は、管継手とパイプの接続構造体及び接続方法に係り、特に、消火用スプリンクラー配管に好適な接続構造体及び接続方法に関する。

従来、薄肉金属パイプに、手動作業工具による塑性加工にて、凹凸波形、三角や台形の山型凸条を形成すると共に、円周一箇所に切れ目を有すると共に内周面に凹凸波形、三角や台形の係止凹溝を有する抜止めリングを、上記パイプの凹凸波形、凸条に外嵌し、さらに、継手本体の雄ネジ部に、袋ナットを螺進させて、袋ナットの内部のテーパ面によって上記抜止めリングを縮径変形させて、パイプを継手本体に接続させる発明が提案されている（特許文献１参照）。

特許第５９５３４１０号公報

ところで、従来の特許文献１記載の接続構造（接続方法）は、肉厚寸法が０．７ｍｍ乃至１．５ｍｍと薄肉の金属パイプに適用されている。

これに対し、非常消火用配管（消火用スプリンクラー配管）では、パイプ外径が３４ｍｍ以上の大径で、肉厚も数ｍｍと大きい炭素鋼管が使用されているため、特許文献１に記載のような手動作業工具を片手で持ってパイプ廻りに回転させつつローラにてパイプに凹凸波形や係止凹溝を形成できず、特許文献１記載のパイプ接続構造体（方法）は、非常消火用配管（設備）の技術分野では、使用されず、技術面の改良が遅れたまま、今日に至っている。

図11と図12は、非常消火用配管（消火用スプリンクラー配管）に於て、従来から実施されてきたハウジング形管継手76を示す。このハウジング形管継手76は、１８０°対称形に合わされる一対のハウジング半体77，77を有し、各ハウジング半体77は半円弧部78と、その両端から延設された一対の突片部79，79を有する。さらに、ボルト・ナット結合80，80によって、上記突片部79，79を締付けて、一対のハウジング半体77，77を円環状として、被接続用パイプＰ_１，Ｐ_１を同芯上に連結（接続）する構造である。
内部にはガスケット81が収容されており、微小間隙82を介して（又は当接して）相互に接続されたパイプＰ_１，Ｐ_１内の水が外部へ漏れないように、上記ガスケット81のリップ83が、パイプＰ_１の先端外周面に弾発的に圧接している。

また、パイプＰ_１は鋼鉄（炭素鋼）製であり、厚肉パイプであるが、その外周面84には、図13と図14に示した転造加工装置85によって、凹周溝86が（予め）形成されており、この凹周溝86に、ラジアル外方から半円弧部78の内周端縁側の内フランジ部87が、嵌合（係合）する。

図11と図12に示した従来のハウジング形管継手76には、以下のような問題がある。
（ｉ）ボルト・ナット結合80，80を備えているため、作業者はスパナ等の作業工具を用いて螺進作業を行わねばならず、接続作業能率が悪く、また、高所からボルトやナットを落下させる虞れもある。
（ii）各パイプＰ_１とハウジング形管継手76とは、凹周溝86の溝底面と、内フランジ部87との（アキシャル方向に）極めて小寸法の接触であるため、相互に接続すべきパイプＰ_１の軸心88と、パイプＰ_１の軸心88とが、（一致せずに）傾斜したままで、接続される虞れがある。
(iii）半円弧部78には、ボルト・ナット結合された状態で、大きな曲げモーメントが作用するため、肉厚を十分に大きくせねばならず、重量が大きくなり、かつ、ラジアル方向にコンパクト化を図り難い。
（iv）ガスケット81が横断面大型のものとなる。従って、損傷の可能性も高まり、耐久性にも問題がある。
（ｖ）ボルト・ナット結合80の螺進作業と、被接続パイプＰ_１，Ｐ_１の相互の軸心88を一致させる作業とを、同時に行う必要があり、多数人の作業者にて同時に行う必要がある。
そこで、本発明は、このような問題点（ｉ）〜（ｖ）を解決して、作業者が容易に能率良く接続作業ができ、また、接続されるパイプ相互の軸心が一致し易く、軽量化及びラジアル方向の寸法のコンパクト化を図り、シール材の小型化と密封性能の改善を図り、少人数の作業者でも容易に接続作業を行うことを可能とすることを目的とする。

本発明に係る接続構造体は、継手本体と、該継手本体に取着される押圧保持リングを、備え、被接続用の鋼鉄製の厚肉パイプには係止用凸条部が突設され、継手本体の先端外周部と、上記押圧保持リングの内周部には、押圧保持リングのアキシャル方向接近による嵌合及び周方向の小角度回転にて、相互に係止する係止手段を、備え、該係止手段によって、押圧保持リングと継手本体が、上記パイプの上記係止用凸条部に対し、アキシャル方向の外方・内方から挾持状態となるように構成された管継手とパイプの接続構造体であって、上記係止用凸条部は、パイプ先端面から所定小寸法の位置に形成された凹周溝に嵌込まれた横断面矩形の金属バネリングをもって、形成され、しかも、上記バネリングの幅寸法よりも、上記凹周溝の溝幅寸法を大きく設定して、上記バネリングは上記凹周溝の溝底面に弾発的に圧接しつつアキシャル方向に小寸法だけ摺動可能として保持され、パイプ外周面よりもラジアル外方へ突出している上記バネリングのラジアル外方突出部をもって、上記係止用凸条部が形成されている。
また、引抜け力がパイプに作用した際に、上記バネリングは、上記凹周溝の先端側の一側面に当接し、さらに、上記継手本体の孔部の内部には段付部が形成され、パイプに押込力が作用した際に、上記段付部にパイプ先端面が当接するよう構成した。
また、上記バネリングの上記ラジアル外方突出部と上記継手本体との相互当接面、及び、上記ラジアル外方突出部と上記押圧保持リングとの相互当接面は、パイプ軸心に直交する直交面である。

また、上記バネリングＳの横断面に於ける厚さ寸法をＴｓとすると、上記幅寸法Ｗｓ
との間に、０．８・Ｔｓ≦Ｗｓ≦２．０・Ｔｓが成立する。
また、上記凹周溝の上記溝幅寸法Ｗ_２に対し、上記バネリングＳの上記幅寸法Ｗｓを、０．４０・Ｗ_２≦Ｗｓ≦０．７０・Ｗ_２のように設定した。
また、上記凹周溝が転造加工で形成されている。

また、本発明に係る管継手とパイプの接続方法は、鋼鉄製の厚肉パイプの外周面に、パイプ先端面から所定小寸法の位置に凹周溝を形成し、円周一箇所に切れ目を有する横断面矩形の金属バネリングを上記凹周溝に嵌込み、上記凹周溝の溝幅寸法よりも幅寸法が十分小さい上記バネリングを、上記凹周溝の溝底面に弾発的に圧接しつつアキシャル方向に小寸法だけ摺動可能として、上記凹周溝内に保持し、上記外周面からラジアル外方へ突出したバネリングのラジアル外方突出部によって、係止用凸条部を形成し、小角度手動回転にて結合分離自在な継手本体と押圧保持リングを備えた管継手に、上記パイプの先端を挿入し、上記係止用凸条部を、上記継手本体と押圧保持リングにて挾持して、パイプ引抜けを阻止状態とする。
また、上記凹周溝の形成を、転造加工にて行うのが望ましい。
また、上記凹周溝の上記溝幅寸法Ｗ_２に対し、上記バネリングＳの上記幅寸法Ｗｓを、０．４０・Ｗ_２≦Ｗｓ≦０．７０・Ｗ_２のように設定する。

本発明に係る接続構造体によれば、スパナ等の作業工具を用いずに容易かつ迅速な接続作業を行い得る。また、塑性加工が難しい鋼鉄製の厚肉パイプに、簡単に係止用突条を、確実に形成できる。さらに、耐引抜力は大きく、かつ、安定している。

また、本発明に係る接続方法によれば、作業者はスパナ等の作業工具を用いずに容易かつ迅速な接続作業を行うことが可能となる。また、パイプとは別部品である金属バネリングを用いて、作業者は（手作業にて）容易に係止用凸条の形成作業を行うことができる。接続された接続構造体は、安定して高い耐引抜力を発揮する。また、押圧保持リングを手動でスムーズに取着できて作業が楽であり、高所で作業を行う場合であっても、部品を高所から落下させる虞れが少なく、作業を行い易い。

さらに、古くから行われていたハウジング形継手（図11〜図14参照）における凹周溝のみを、そのまま本発明の凹周溝に、活用しつつ、全く新しい接続方法を再構築したので、消火用スプリンクラー配管の技術分野にあって、極めてスムーズに本発明の接続方法に移行可能である。
さらに、バネリングは凹周溝内でアキシャル方向に可動であるため、構成部品の寸法誤差が存在しても、スムーズに、全体の組付けと接続を行うことが可能となる。

本発明の実施の一形態を示し、厚肉パイプの外周面に凹周溝を形成する工程を示す説明図である。 金属バネリングを凹周溝に嵌込む工程を示す断面図であり、（Ａ）は要部断面図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。 金属バネリングの一例を示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面側面図、（Ｃ）は要部拡大説明図である。 接続方法の説明図である。 接続方法の説明図である。 接続方法の説明図である。 接続方法の説明図である。 接続完了状態を示す断面図である。 押圧保持リングを示す図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図、（Ｃ）は背面図である。 継手本体の正面図である。 従来例を示す正面図である。 従来例を示す断面図である。 従来から用いられている転造加工装置の使用状態説明図である。 従来から行われており、かつ、本発明にも活用する凹周溝の転造加工装置と転造加工方法を示す一部断面説明図である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１〜図10に於て、鋼鉄製の厚肉パイプＰ_１の外周面１に、パイプ先端面７から所定小寸法Ｌ_１の位置に転造加工によって凹周溝２を形成する。

本発明は、消火用スプリンクラー配管（非常消火用配管）に特に好適な管継手とパイプの接続構造体及び接続方法であり、使用されるパイプＰ_１は、外径が（例えば）３４ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の大径であり、肉厚寸法Ｔは、３．０ｍｍ以上６．０ｍｍ以下であって、本発明では「厚肉」と呼ぶ。また、図１に示した所定小寸法Ｌ_１は、１５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。所定小寸法Ｌ_１を１５ｍｍ以上２０ｍｍ以下に設定すれば、図13と図14に示したような長年月にわたって使用されてきた転造加工装置85が、そのまま転用できる。そして、下限値未満であると、パイプ接続完了状態（図８参照）でパイプ軸心Ｌｐと継手本体軸心とが（一致せずに）傾斜状になって、確実に接続することが難しくなる場合がある。逆に、上限値を越すと、接続構造体としてのコンパクト化が阻害される。

図３に示すように、円周一箇所に切れ目３を有すると共に、横断面矩形のバネ鋼等の金属バネリングＳを、図２に示すように、パイプＰ_１の凹周溝２に嵌込む。図２の矢印Ｋ_１，Ｋ_２のように、パイプＰ_１のパイプ先端から押込めば、バネリングＳは拡径弾性変形しつつ、アキシャル方向にスライドして、凹周溝２に嵌込まれる。
つまり、自由状態のバネリングＳの内径寸法は、パイプ外径寸法、さらに、凹周溝２の溝底面２Ａの外径寸法よりも僅かに小さく設定されている。

手をもって、又は、簡易な作業具を使用して、作業者は、図２の矢印Ｋ_１，Ｋ_２のように、バネリングＳを僅かに拡径して押込めば、バネリングＳの弾発付勢力にて、凹周溝２内へ落込み、溝底面２Ａに軽く圧接する。
さらに、図２に示すように、凹周溝２の溝幅寸法Ｗ_２よりも、バネリングＳの幅寸法Ｗｓを十分に小さく設定している。これによって、バネリングＳは、凹周溝２の溝底面２Ａに対して、（図２（Ｂ）の矢印ｆのように）弾発的に圧接して、凹周溝２に嵌込まれたバネリングＳは、図２（Ｂ）に示すように、圧接状態でアキシャル方向Ａｓに小寸法だけ摺動可能として、凹周溝２内に保持されている。

このように、バネリングＳの内周面が凹周溝２の溝底面２Ａに弾発的に圧接して、アキシャル方向Ａｓに小寸法摺動可能に保持された状態で、このバネリングＳが、パイプ外周面１からラジアル外方Ｒｓへ突出したラジアル外方突出部10によって、係止用凸条部Ｚを形成している（なお、この係止用凸条部Ｚの作用・機能については、後述する）。

図４〜図８は、その後の作業の工程を順次示した図である。
管継手８は、図例では、継手本体11と押圧保持リング５とを、備える。後述するが、この管継手８は、小角度手動回転にて、押圧保持リング５が継手本体11に対して、結合分離自在な構造である。

パイプＰ_１とは別部品であったバネリングＳをパイプＰ_１の凹周溝２に嵌着して形成した係止用凸条部Ｚを有するパイプＰ_１の先端を、図４と図５に示す矢印Ｋｐのように接近させて、図６のように継手本体11の孔部11Ａに挿入する。
係止用凸条部Ｚの先端側の端縁が、継手本体11の先端面11Ｃに当接するまでパイプＰ_１を、図６の如く、押込めば、次に、図７に示すように矢印Ｎ方向に手動にて小角度───例えば、３０°〜６０°───だけ回転させる。

この小角度の軽い手動回転によって、図７に示すように、継手本体11の先端部位と、押圧保持リング５の基端部位とは、係止手段50によって、相互に結合（係止）する。
図７に示す係止（結合）状態では、バネリングＳ（係止用凸条部Ｚ）は、押圧保持リング５と継手本体11によって、挾持された挾持状態であり、アキシャル方向ＥにパイプＰ_１が引抜けないように接続される。即ち、パイプ引抜け阻止状態を図７に示す。

図８は接続完了状態であり、図７の矢印Ｎとは反対の方向に押圧保持リング５が回転して、係止手段50が外れることを防止するため、廻り止めピン12を差込む状態を示している。
具体的には、図８及び図９に示す如く、ピン差込用貫孔36が押圧保持リング５に設けられ、この貫孔36にピン12を矢印Ｑ方向に挿入すれば、継手本体11の４個の突部37の一つの側部にピン12が係止状として、逆回転を阻止する構成である。

ここで、以上説明した管継手とパイプの接続方法について、別の観点から説明する。図１〜図８に示したように、継手本体11と、この継手本体11に取着自在な押圧保持リング５とを、備え、この押圧保持リング５は、（図４と図５と図６に示すように）継手本体11の先端部に対して、アキシャル方向から矢印Ｋｐのように接近し、次に、（図７に示す如く）周方向（矢印Ｎ方向）に小角度手動回転させて、相互に係止する係止手段50を、管継手８が具備している。

このような管継手８と、パイプＰ_１とを、アキシャル方向に引抜けないように接続する接続方法に於て、まず、パイプＰ_１に図１及び図14（図13）に示すように、転造加工装置85を使用して、厚肉パイプＰ_１の外周面１に、凹周溝２を形成し、この凹周溝２に全体がＣ型の金属バネリングＳを嵌込んで、係止用凸条部ＺをパイプＰ_１の外周面１に形成する。

次に、図４・図５から図６に示したように、パイプＰ_１を継手本体11に挿入し、押圧保持リング５を継手本体11に接近させて、図６の状態から、図７に示すように矢印Ｎ方向に、３０°〜６０°、望ましくは４５°〜６０°の範囲の小角度だけ、手動回転を与えて、係止手段50によって、押圧保持リング５を継手本体11とを結合させる。
これによって、継手本体11の軸心直交面状の先端面11Ｃと、押圧保持リング５の軸心直交面状の押圧面５Ｃ（図９参照）とによって、矩形状横断面のバネリングＳのアキシャル側端面40，41（図３参照）を、挾持した挾持状とする。バネリングＳの上記側端面40，41は、軸心直交面を成しているため、軸心直交面相互の圧接となり、バネリングＳには、不要なラジアル方向の外力が作用しない。これによって、図７の矢印Ｎ方向への回転を手動にて行う際の回転トルクは小さくて済み、作業し易い利点がある。

次に、本発明に係る管継手とパイプの接続構造体について、説明する。この接続構造体は、図１〜図８に示すように、継手本体11と、該継手本体11に取着される押圧保持リング５を、備え、被接続用の鋼鉄製の厚肉パイプＰ_１には係止用凸条部Ｚが突設され、継手本体11の先端外周部11Ｄと、上記押圧保持リング５の内周部５Ｄには、押圧保持リング５のアキシャル方向接近による嵌合及び周方向の小角度回転Ｎにて、相互に係止する係止手段50を、備え、該係止手段50によって、押圧保持リング５と継手本体11が、上記パイプＰ_１の上記係止用凸条部Ｚに対し、アキシャル方向の外方・内方から挾持状態となるように構成される。

しかも、上記係止用凸条部Ｚは、パイプ先端面７から所定小寸法Ｌ_１の位置に形成された転造加工凹周溝２に嵌込まれた横断面矩形の金属バネリングＳをもって、形成されている。
さらに、バネリングＳの幅寸法Ｗｓよりも、上記凹周溝２の溝幅寸法Ｗ_２を大きく設定して、上記バネリングＳは上記凹周溝２の溝底面２Ａに弾発的に圧接しつつアキシャル方向Ａｓに小寸法だけ摺動可能として保持され、パイプ外周面１よりもラジアル外方Ｒｓへ突出している上記バネリングＳのラジアル外方突出部10をもって、上記係止用凸条部Ｚが形成される。

次に、図３（Ｃ）に示した横断面に於て、バネリングＳの幅寸法Ｗｓと厚さ寸法（ラジアル方向寸法）Ｔｓとの間には、以下の数式が成立する。
即ち、０．８・Ｔｓ≦Ｗｓ≦２．０・Ｔｓ
下限値未満であると、（横断面に於て）バネリングＳが倒れ易くなったり、スムーズにアキシャル方向Ａｓに移動が難しくなる。逆に、上限値を越えると、凹周溝２の溝幅寸法Ｗ_２に対して幅寸法Ｗｓが近づき、凹周溝２内でのアキシャル方向Ａｓの移動が制約される。これによって、押圧保持リング５の継手本体11への組付けが難しくなる場合がある。また、組付けられる各部品の寸法公差が大きいと、組立てが難しくなる場合が生ずる。

次に、図２（Ｂ）に於て、凹周溝２の溝幅寸法Ｗ_２に対し、バネリングＳの幅寸法Ｗｓを、次の数式のように設定する。
０．４０・Ｗ_２≦Ｗｓ≦０．７０・Ｗ_２
下限値未満であると、バネリングＳの剪断強度が不足したり、倒れ易くなる。逆に、上限値を越すと、アキシャル方向Ａｓへの動き代（摺動可能寸法）が過少となる。

そして、図８（図７）に示した接続完了状態下で、パイプ引抜力が作用した際に、バネリングＳは、凹周溝２の先端側の一側面２Ｃに当接し、耐引抜力を発揮する。
逆に、パイプＰ_１に押込力が作用した場合には、パイプ先端面７が当接する段付部20が、継手本体11の孔部11Ａの内部に形成されている。
図７に於て、段付部20とパイプ先端面７との間には、小さなギャップＧが存在しているが、パイプＰ_１に押込力が作用すると、パイプ先端面７が段付部20に当たって、それ以上の挿入は阻止される。

次に、押圧保持リング５とバネリングＳとの嵌合保持部について説明すると、図２と図９等に示すように、押圧保持リング５の内部に於て、嵌合用切欠部31が矩形状に形成され、図２から図５に示す如く、押圧保持リング５をパイプ先端に向って移動させてゆけば、予め凹周溝２に嵌込まれていた横断面矩形のバネリングＳが、上記切欠部31に嵌合する。前記押圧面５Ｃは、この嵌合用切欠部31の一部を構成している。

この切欠部31の前記押圧面５Ｃは、（押圧保持リング５の）軸心に直交する直交面である。従って、横断面矩形のバネリングＳのラジアル外方突出部10と、押圧保持リング５の押圧面５Ｃとが、当接した相互当接面は、パイプ軸心Ｌｐに直交する直交面である。
また、継手本体11は軸心に直交する直交面から成る先端面11Ｃを有し（図10参照）、バネリングＳのラジアル外方突出部10と、継手本体11の上記先端面11Ｃとの相互当接面は、パイプ軸心Ｌｐに直交する直交面である。

このように、２箇所の相互当接面は、軸心直交面を成し、アキシャル方向の余分な力のベクトルを、押圧保持リング５が受けずに済み、一層小さい回転トルクをもって、スムーズに手動にて回転（図７の矢印Ｎ参照）させ得る。
また、バネリングＳ自身も、軽くアキシャル方向に摺動（移動）して、耐引抜力機能を確実に発揮する。

なお、本発明に係る接続構造体の内部に水等の流体が通る場合、その密封性を確保するためにシールリングを追加するのが好ましい。図５〜図８に於ては、シールリング15としてＯリングを例示し、具体的には、継手本体11の孔部11Ａに凹溝16を形成して、この凹溝16にシールリング15を嵌着し、パイプＰ_１が孔部11Ａに挿入された状態下で、シールリング（Ｏリング）15がパイプＰ_１の外周面に圧接して密封性（シール性）を発揮する。
また、シールリング15の配置する位置は、図５〜図８に示した例に限定されず、例えば、パイプＰ_１の外周面に凹周溝を形成して、これにシールリング15を嵌着する構成とするも自由である。

既に述べたように、継手本体11に先端外周部11Ｄと、押圧保持リング５の内周部５Ｄには、相互に係止自在となる係止手段50が設けられているが、この係止手段50及びそれに関連する形状や構造等について、以下追加説明する。
継手本体11には、その先端外周部11Ｄに、複数の弧状外突条部19と円滑弧状底面部45とを、交互に配設している（図４，図10参照）。かつ、各外突条部19は、一対の第１・第２外突条単体19Ａ，19Ｂをもって、構成されている。一対の第１・第２外突条単体19Ａ，19Ｂの間には、係止溝部23が形成されている。

他方、図９と図７に示すように、押圧保持リング５の内周部５Ｄに、弧状内突条部24を複数設ける。この内突条部24は継手本体11の係止溝部23に対し、周方向Ｎへの「小角度」回転にて、係合自在である。図９の図例では９０°ピッチで４個（４対）の内突条部24・係止溝部23を有した場合を示し、上記「小角度」とは、約４５°である。

なお、図示省略するが、内突条部24・係止溝部23が、６対，５対，３対，２対等とすれば、上記「小角度」が、各々、約３０°，約３６°，約６０°，約９０°となる。要するに、既述したように、矢印Ｎ方向に３０°〜９０°の小角度だけ、手動回転させるだけで、簡単容易に、係止可能である。
このように、図４，図９，図10の図例では、係止手段50は、係止溝部23と内突条部24とを、少なくとも具備している。さらに具体的に言えば、係止手段50は、外突条部19と円滑弧状底面部45と係止溝部23と、弧状内突条部24をもって、構成される。

次に、図13と図14に於て、前記凹周溝２（86）の形成（加工）方法等につき、説明する。
転造加工装置85は、脚付き基台51を有し、電動モータにて回転駆動される、凹周溝52を有する駆動ローラ53を、ケーシング54から前方へ突出状に配設し、被加工用パイプＰ_１の端部を孔内部から支持する。被加工用パイプＰ_１は、水平状に保持するサポート台55等にて回転可能に保持されるが、パイプ軸心88と、駆動ローラ53の軸心Ｌ₅₃とは、所定偏心量εをもって下と上に相互偏心している。

パイプＰ_１の外面に対して、接近する従動ローラ56の軸心Ｌ₅₆は、駆動ローラ53・パイプＰ_１の軸心Ｌ₅₂，88と平行であり、パイプ外周面に当接して自転（従動）すると共に、（油圧又は電動で）矢印Ｐ₅₆の方向にゆっくりと送りが与えられ、回転駆動されている駆動ローラ53の凹周溝52に向って従動ローラ56が、パイプＰ_１の壁面を押圧しつつ、所定寸法・形状の凹周溝２（86）を（転造にて）形成するものである。
このような転造加工装置及び転造加工方法は、平成５年前後頃から公知である。
しかしながら、上述の図13，図14に示した転造加工装置85は、図11，図12に示したハウジング形管継手76のためにのみ使用されてきた。

このように、図11，図12に示したハウジング形管継手76における内フランジ部87を嵌込む（係止する）ための凹周溝86に、本発明者は着眼し、図２〜図10に示したような独自の形状と構造を結合させて、図11と図12に示すハウジング形管継手76の既述した問題点(ｉ)(ii)(iii)(iv)(ｖ）を解決し、著大な効果を発揮する優れた管継手とパイプの接続構造体（接続方法）を、ここに提案する。

非常消火用配管（消火用スプリンクラー配管）の接続作業現場では、長年月にわたって、図11，図12に示したようなハウジング形管継手76が使用され、従って、図13に示したような加工装置85が現場に多数配置されている実状、さらには、作業者も、図14と図12に示したような凹周溝２（86）の加工にも熟練しており、その加工品質も安定して良好である点に、本発明は着眼したものである。

長年月にわたって使用されてきたところの図12と図14に示す凹周溝２（86）を活用して、これに図２〜図10に示したような独創的形状と構造を付加したことによって、非常消火用配管（消火用スプリンクラー配管）の接続作業現場での作業者の熟練技能を生かし、品質も安定して、本発明は当該技術分野（業界）に大きく貢献できるものと、本発明者は確信する。
なお、前述の如く、凹周溝２を転造加工によって形成することが最も好ましいが、場合によっては、この凹周溝２を、プレス加工等の塑性加工や、工具による切削加工等で、形成するも自由である。

本発明に係る接続構造体は、継手本体11と、該継手本体11に取着される押圧保持リング５を、備え、被接続用の鋼鉄製の厚肉パイプＰ_１には係止用凸条部Ｚが突設され、継手本体11の先端外周部11Ｄと、上記押圧保持リング５の内周部５Ｄには、押圧保持リング５のアキシャル方向接近による嵌合及び周方向の小角度回転Ｎにて、相互に係止する係止手段50を、備え、該係止手段50によって、押圧保持リング５と継手本体11が、上記パイプＰ_１の上記係止用凸条部Ｚに対し、アキシャル方向の外方・内方から挾持状態となるように構成された管継手とパイプの接続構造体であって、上記係止用凸条部Ｚは、パイプ先端面７から所定小寸法Ｌ_１の位置に形成された凹周溝２に嵌込まれた横断面矩形の金属バネリングＳをもって、形成され、しかも、上記バネリングＳの幅寸法Ｗｓよりも、上記凹周溝２の溝幅寸法Ｗ_２を大きく設定して、上記バネリングＳは上記凹周溝２の溝底面２Ａに弾発的に圧接しつつアキシャル方向Ａｓに小寸法だけ摺動可能として保持され、パイプ外周面１よりもラジアル外方Ｒｓへ突出している上記バネリングＳのラジアル外方突出部10をもって、上記係止用凸条部Ｚが形成されているので、バネリングＳが、凹周溝２の溝底面２Ａに常に圧接し、かつ、横断面矩形であるので、安定して凹周溝２内に嵌込状態を維持し、不意に凹周溝２から離脱することは全くない。さらに、バネリングＳが凹周溝２内でアキシャル方向Ａｓに小寸法だけ摺動可能であるので、継手本体11と押圧保持リング５とパイプＰ_１の相互嵌合・結合部位における寸法公差が少々大きい（悪い）場合でも、容易に嵌合・結合させることが可能となる。従って、各構成部品の加工（製作）が容易となる。あるいは、上記相互嵌合・結合部位における寸法公差が少々大きい（悪い）場合でも、接続完了状態で無理な内部応力や歪が、バネリングＳのアキシャル方向Ａｓの摺動によって、減少乃至消滅されて、長期使用期間後の疲労破壊を防止できる。また、パイプ接続完了状態下で、パイプＰ_１と継手本体11とは、軸心Ｌｐ廻りに相互に回転可能な構成となり、外部からパイプＰ_１に不要な回転が伝達されても、継手本体11には伝達されず、継手本体11の他端側への悪影響が及ばない。さらに、接続作業中に、継手本体11又は押圧保持リング５の軸心廻りの回転が、パイプＰ_１に伝達されずに済み、パイプＰ_１の他端への悪影響を避け得る。
さらに、本発明によって、既述した図11と図12に示したハウジング形管継手76の問題点(ｉ)(ii)(iii)(iv)(ｖ）を解決できた。

また、本発明に係る接続構造体は、引抜け力がパイプＰ_１に作用した際に、上記バネリングＳは、上記凹周溝２の先端側の一側面２Ｃに当接し、さらに、上記継手本体11の孔部11Ａの内部には段付部20が形成され、パイプに押込力が作用した際に、上記段付部20にパイプ先端面７が当接するよう構成したので、引抜け力に対しては、横断面矩形のバネリングＳと一側面２Ｃとの当接にて、強力に耐引抜力を発揮でき、かつ、押込力がパイプＰ_１に作用した際は、段付部20とパイプ先端面７との当接で過大にパイプＰ_１の継手本体11の孔部11Ａに侵入することを防止できる。また、パイプ接続完了状態下で、パイプＰ_１と継手本体11とは、軸心Ｌｐ廻りに相互に回転可能な構成となり、外部からパイプＰ_１に不要な回転が伝達されても、継手本体11には伝達されず、継手本体11の他端側への悪影響が及ばない。さらに、接続作業中に、継手本体11又は押圧保持リング５の軸心廻りの回転が、パイプＰ_１に伝達されずに済み、パイプＰ_１の他端への悪影響（ネジ結合の緩み等）を避け得る。

また、上記バネリングＳの上記ラジアル外方突出部10と上記継手本体11との相互当接面、及び、上記ラジアル外方突出部10と上記押圧保持リング５との相互当接面は、パイプ軸心Ｌｐに直交する直交面に構成したので、アキシャル方向の押圧力（接触応力）のみが伝達され、余分なラジアル方向への押圧力が作用しない。その結果、押圧保持リング５を手動にて回転（図７の矢印Ｎ参照）させる回転トルクは小さくて済み、接続作業が一層容易となる。

また、上記バネリングＳの横断面に於ける厚さ寸法をＴｓとすると、上記幅寸法Ｗｓ
との間に、０．８・Ｔｓ≦Ｗｓ≦２．０・Ｔｓのような関係式が成立することによって、
バネリングＳが（横断面に於て）倒れずに、スムーズにアキシャル方向Ａｓに移動し易い。しかも、バネリングＳは、凹周溝２内でのアキシャル方向Ａｓへの移動が十分に大きくなって、押圧保持リング５の継手本体11への組付け作業が容易となる。

また、上記凹周溝２の上記溝幅寸法Ｗ_２に対し、上記バネリングＳの上記幅寸法Ｗｓを、０．４０・Ｗ_２≦Ｗｓ≦０．７０・Ｗ_２のように設定したので、バネリングＳの剪断強度が十分に高く保持され、凹周溝２内で倒れることも防止でき、かつ、バネリングＳの凹周溝２内での（アキシャル方向の）動き代も十分得られ、押圧保持リング５の継手本体11への組付作業が容易となる。

また、上記凹周溝２が転造加工で形成されているので、非常消火用配管の接続作業現場にて長期にわたって使用されていた（図13に示したような）加工装置85をそのまま流用でき、作業者も、その加工装置85の使用に熟練しており、厚肉パイプＰ_１に高精度な凹周溝２を、迅速かつ容易に、加工できる。即ち、作業者の熟練技能が生かされて、品質も安定して、優れた配管接続を行い得る。

本発明に係る管継手とパイプの接続方法は、以上詳述したように、鋼鉄製の厚肉パイプＰ_１の外周面１に、パイプ先端面７から所定小寸法Ｌ_１の位置に凹周溝２を形成し、円周一箇所に切れ目３を有する横断面矩形の金属バネリングＳを上記凹周溝２に嵌込み、上記凹周溝２の溝幅寸法Ｗ_２よりも幅寸法Ｗｓが十分小さい上記バネリングＳを、上記凹周溝２の溝底面２Ａに弾発的に圧接しつつアキシャル方向Ａｓに小寸法だけ摺動可能として、上記凹周溝２内に保持し、上記外周面１からラジアル外方Ｒｓへ突出したバネリングＳのラジアル外方突出部10によって、係止用凸条部Ｚを形成し、小角度手動回転にて結合分離自在な継手本体11と押圧保持リング５を備えた管継手８に、上記パイプＰ_１の先端を挿入し、上記係止用凸条部Ｚを、上記継手本体11と押圧保持リング５にて挾持して、パイプ引抜けを阻止状態とする方法であるので、作業者は（作業工具を用いずに）小角度手動回転にて、簡単かつ迅速に強力な耐引抜力を発揮する接続を行い得る。係止用凸条部Ｚは、強力かつ確実な耐引抜力を発揮する。バネリングＳがアキシャル方向Ａｓに小寸法の動きが可能であるので、継手本体11に対して押圧保持リング５を小角度手動回転にて結合させる際に、（引っ掛かりが生ずることなく）スムーズに回転結合できる、また、バネリングＳが横断面矩形であるので、一層スムーズに回転結合可能となる。即ち、バネリングＳに対して、アキシャル方向のみの力を与えれば良く、縮径方向の力を与えなくて済むからである。また、高所作業に於ては、ボルトやナット等の落下の危険がない。特に、作業者は一人でも簡単かつ迅速に接続作業を行い得る。このように、本発明によれば、図11と図12に示した従来のハウジング形管継手76の既述した問題点(ｉ)(ii)(iii)(iv)(ｖ）を解決できる。

また、上記凹周溝２の形成を、転造加工にて行うことによって、非常消火用配管の接続作業現場にて長期にわたって使用されていた（図13に示したような）加工装置85をそのまま流用でき、作業者も、その加工装置85の使用に熟練しており、厚肉パイプＰ_１に高精度な凹周溝２を、迅速かつ容易に、加工できる。即ち、作業者の熟練技能が生かされて、品質も安定して、優れた配管接続を行い得る。

１ （パイプ）外周面
２ 凹周溝
２Ａ 溝底面
２Ｃ 一側面
３ 切れ目
５ 押圧保持リング
５Ｄ 内周部
７ パイプ先端面
８ 管継手
10 ラジアル外方突出部
11 継手本体
11Ａ 孔部
11Ｄ 先端外周部
20 段付部
50 係止手段
Ｐ_１ パイプ
Ｌｐ パイプ軸心
Ｌ_１ 所定小寸法
Ｎ 小角度回転
Ｓ バネリング
Ｗｓ 幅寸法
Ｗ_２ 溝幅寸法
Ａｓ アキシャル方向
Ｒｓ ラジアル外向
Ｚ 係止用凸条部
Ｔｓ 厚さ寸法

Claims (9)

1. 継手本体（11）と、該継手本体（11）に取着される押圧保持リング（５）を、備え、被接続用の鋼鉄製の厚肉パイプ（Ｐ_１）には係止用凸条部（Ｚ）が突設され、継手本体（11）の先端外周部（11Ｄ）と、上記押圧保持リング（５）の内周部（５Ｄ）には、押圧保持リング（５）のアキシャル方向接近による嵌合及び周方向の小角度回転（Ｎ）にて、相互に係止する係止手段（50）を、備え、該係止手段（50）によって、押圧保持リング（５）と継手本体（11）が、上記パイプ（Ｐ_１）の上記係止用凸条部（Ｚ）に対し、アキシャル方向の外方・内方から挾持状態となるように構成された管継手とパイプの接続構造体であって、
   上記係止用凸条部（Ｚ）は、パイプ先端面（７）から所定小寸法（Ｌ_１）の位置に形成された凹周溝（２）に嵌込まれた横断面矩形の金属バネリング（Ｓ）をもって、形成され、
   しかも、上記バネリング（Ｓ）の幅寸法（Ｗｓ）よりも、上記凹周溝（２）の溝幅寸法（Ｗ_２）を大きく設定して、上記バネリング（Ｓ）は上記凹周溝（２）の溝底面（２Ａ）に弾発的に圧接しつつアキシャル方向（Ａｓ）に小寸法だけ摺動可能として保持され、パイプ外周面（１）よりもラジアル外方（Ｒｓ）へ突出している上記バネリング（Ｓ）のラジアル外方突出部（10）をもって、上記係止用凸条部（Ｚ）が形成されていることを特徴とする管継手とパイプの接続構造体。
2. 引抜け力がパイプ（Ｐ_１）に作用した際に、上記バネリング（Ｓ）は、上記凹周溝（２）の先端側の一側面（２Ｃ）に当接し、さらに、上記継手本体（11）の孔部（11Ａ）の内部には段付部（20）が形成され、パイプに押込力が作用した際に、上記段付部（20）にパイプ先端面（７）が当接するよう構成した請求項１記載の接続構造体。
3. 上記バネリング（Ｓ）の上記ラジアル外方突出部（10）と上記継手本体（11）との相互当接面、及び、上記ラジアル外方突出部（10）と上記押圧保持リング（５）との相互当接面は、パイプ軸心（Ｌｐ）に直交する直交面に構成した請求項１又は２記載の接続構造体。
4. 上記バネリング（Ｓ）の横断面に於ける厚さ寸法を（Ｔｓ）とすると、上記幅寸法（Ｗｓ）との間に、次の数式１が成立するよう設定した請求項１，２又は３記載の接続構造体。
   ０．８・Ｔｓ≦Ｗｓ≦２．０・Ｔｓ…〔数式１〕
5. 上記凹周溝（２）の上記溝幅寸法（Ｗ_２）に対し、上記バネリング（Ｓ）の上記幅寸法（Ｗｓ）を、次の数式２のように設定した請求項１，２，３又は４記載の接続構造体。
   ０．４０・Ｗ_２≦Ｗｓ≦０．７０・Ｗ_２…〔数式２〕
6. 上記凹周溝（２）が転造加工で形成されている請求項１，２，３，４又は５記載の接続構造体。
7. 鋼鉄製の厚肉パイプ（Ｐ_１）の外周面（１）に、パイプ先端面（７）から所定小寸法（Ｌ_１）の位置に凹周溝（２）を形成し、円周一箇所に切れ目（３）を有する横断面矩形の金属バネリング（Ｓ）を上記凹周溝（２）に嵌込み、上記凹周溝（２）の溝幅寸法（Ｗ_２）よりも幅寸法（Ｗｓ）が十分小さい上記バネリング（Ｓ）を、上記凹周溝（２）の溝底面（２Ａ）に弾発的に圧接しつつアキシャル方向（Ａｓ）に小寸法だけ摺動可能として、上記凹周溝（２）内に保持し、上記外周面（１）からラジアル外方（Ｒｓ）へ突出したバネリング（Ｓ）のラジアル外方突出部（10）によって、係止用凸条部（Ｚ）を形成し、
   小角度手動回転にて結合分離自在な継手本体（11）と押圧保持リング（５）を備えた管継手（８）に、上記パイプ（Ｐ_１）の先端を挿入し、上記係止用凸条部（Ｚ）を、上記継手本体（11）と押圧保持リング（５）にて挾持して、パイプ引抜けを阻止状態とすることを特徴とする管継手とパイプの接続方法。
8. 上記凹周溝（２）の形成を、転造加工にて行う請求項７記載の管継手とパイプの接続方法。
9. 上記凹周溝（２）の上記溝幅寸法（Ｗ_２）に対し、上記バネリング（Ｓ）の上記幅寸法（Ｗｓ）を、次の数式２のように設定した請求項７又は８記載の管継手とパイプの接続方法。
   ０．４０・Ｗ_２≦Ｗｓ≦０．７０・Ｗ_２…〔数式２〕

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