JP2020139620A - 管接続構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】軽量化とコスト削減を図ることできることに加え、配管の組み立てを容易に行うことができる管接続構造を提供する。【解決手段】 第1の管10は先端部にソケット部11を有している。第2の管20はソケット部11に挿入され、先端部に屈曲隆起部21を有している。第1の管10の外周面にユニオン40が装着される。ナット50は第2の管20の外周面に嵌め込まれ、ユニオン40と締結されるようになっている。シールリング部材30は、ソケット部11と屈曲隆起部21の間の隙間に嵌入される。第1の管10のソケット部11を除く部分の内周面と第2の管20の屈曲隆起部21を除く部分の内周面とは面一になっている。【選択図】図1

Description

本発明は、蒸気や空気などの気体、水や油などの流体、粉体、粒体を流通させる管の接続構造に関する。
従来から、管(パイプ)を接続、配管する場合には継手部が必要とされている。継手部を形成する方式として、鋳造品の継手管に螺子切り加工等を施して接続管を接続する方式、継手管に接続管を溶接する方式等が知られている。
特許文献1には、管加工を複雑にすることなく、簡単に製造でき、かつシール性を向上させることを目的として、ユニオンに固着された第1の管の内周部に環状のシール部材を嵌め込むと共に、このシール部材を第1の管の内周部に保持するように該内周部に環状のシール部材ストッパを圧入し、このシール部材ストッパ及びシール部材の内周部に第1の管に接続されるべき第2の管を挿入し、この第2の管の外周部に嵌め込まれたナットと前記ユニオンとを締結することにより第1及び第2の管を接続するようにした管接続構造が記載されている。
特開平5−44875号公報
しかしながら、鋳造品の継手管を用いる方式は、重量が大きい、加工工程が多い、品質管理のための検査項目が多い等の問題があった。また、溶接を用いる方式は、熟練技術が必要であり、施工時間が長くなるという問題があった。
また、特許文献1に記載された管接続構造は、第1及び第2の管の内周面の間に段差があるので、管内を流通する流体等が段差による配管抵抗を受けるという問題があった。
上述の課題に鑑み、本発明による管接続構造は、先端部を拡径してなるソケット部(11)を有する第1の管(10)と、前記ソケット部(11)に挿入され、屈曲隆起部(21)を有する第2の管(20)と、前記第1の管(10)の外周面に装着されたユニオン(40)と、 前記第2の管(20)の外周面に嵌め込まれ前記ユニオン(40)と締結されるナットと、前記ソケット部(11)と前記屈曲隆起部(21)の間の隙間に嵌入されたシールリング部材(30)と、を備え、前記ソケット部(11)は前記屈曲隆起部(21)の上方から前記ナット(50)の内周面に向けて延び、前記第2の管(20)の先端部は前記ソケット部(11)の内奥部の壁部に向けて延びており、前記第1の管(10)の前記ソケット部(11)を除く部分の内周面と前記第2の管(20)の前記屈曲隆起部(21)を除く部分の内周面とが面一になっていることを特徴とする。
本発明の管接続構造によれば、通常の配管材(パイプ材)に直接、機械加工を施すことで組み立てることができるので、軽量化とコスト削減を図ることできることに加え、熟練技術を必要とすることなく配管の組み立てを容易に行うことができる。
また、本発明の管接続構造によれば、配管の内部段差がないので、配管抵抗を無くすことができる。さらに、本発明の管接続構造によれば、管接続の位置決め精度が高く、強固な管接続を得ることができる。
本発明の第1の実施形態における管接続構造の平面図である。 図1のA−A線(管中心軸を通る線)における断面図である。 本発明の第2の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第3の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第4の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第5の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第6の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第7の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第8の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第9の実施形態における管接続構造の断面図である。 ユニオンとナットの締結における終点検知を示す断面図である。 ユニオンとナットの締結における終点検知を示す断面図である。 ユニオンとナットの締結が緩むのを防止するための構成を示す断面図である。 本発明の実施形態における管接続構造100A〜100Iを利用した配管施工例を示す図である。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態における管接続構造100Aを図1及び図2に基づいて説明する。この管接続構造100Aは、第1の管10(例えば、継手管)と第2の管20(例えば、接続管)を接続するものである。第1の管10と第2の管20は同じ管材から切り出されたもので、加工前は同じ内径及び外径を有している。
第1の管10は先端部を拡径してなる有底筒状のソケット部11を有している。図2では、ソケット部11の底部である、内奥部の壁部は第1の管10の管軸方向に対して垂直になっているが、垂直から傾斜していてもよい。
第2の管20は先端部がソケット部11に挿入され、第2の管20の先端部を外方に屈曲して隆起または膨出した屈曲隆起部21と、この屈曲隆起部21の端から管軸方向に延び出でた延出部22を有している。
ソケット部11及び屈曲隆起部21は、それぞれ第1及び第2の管10,20の先端部を拡径して形成されるもので、配管作業現場で一般的な拡径治具を用いて容易に加工することができる。屈曲隆起部21は、図2では円弧断面形状をなしているが、これに限らず、三角や四角等の角がある断面形状、丸みを帯びた断面形状、また後述するように、これらを潰した形状をなしていてもよい。
ソケット部11の先端部内周面は屈曲隆起部21の頂上部に当接しており、当該先端部は後述するナット50の内周面に向けて延びている。第2の管20の先端部である、延出部22はソケット部11の内奥部の壁部に向けて延びている。
連結部材である筒状のユニオン40は、第1の管10の外周面に装着され、詳しくは、ソケット部11を覆い、屈曲隆起部21の頂上部の外周面に至る領域に装着されている。
第1の管10のソケット部11を除く部分の内周面と第2の管20の屈曲隆起部21を除く部分の内周面とは面一に、つまり段差がなくフラットになっているので、配管抵抗を無くすことができる。
ユニオン40の外周面にはナット50との螺子合のために螺子部が刻設されている。ユニオン40は、第1の管10の外周面に当接または固着されてもよいが、現場作業等の状況により若干の隙間が生じても構わない。
一方、ナット50は、第2の管20の外周面に嵌め込まれ螺子込みによりユニオン40と締結されるようになっている。この場合、ナット50の内周面の一部(屈曲隆起部21側の内周面)は第2の管10の屈曲隆起部21の外周面に当接するように構成すれば、管接続における第1及び第2の管10,20の位置決め精度が高まり、強固な管接続を得ることができる。
また、ユニオン40とナット50は螺子込みにより、管軸方向で見て屈曲隆起部21の頂上部付近で当接し、ソケット部11の先端部はナット50の内周面(屈曲隆起部21の頂上部付近の内周面)に当接するように構成すれば、位置決め精度が高まり、強固な管接続を得ることができる。
また、第2の管20の延出部22の先端面がソケット部11の内奥部の壁部に当接するように構成すれば、管接続における位置決め精度が高まり、強固な管接続を得ることができる。
そして、管接続構造100Aの高気密性及び高接着性等を確保するために、シールリング部材30が、ソケット部11、屈曲隆起部21及び延出部22で囲まれた隙間に嵌入されている。このシールリング部材30は、例えば、ゴム等の弾力性があるパッキン材、Oリング、またはコーキング材、接着剤等、シリコーン系等の液状またはゲル状のシーリング材で構成される。
上述の配管接続構造100Aによれば、鋳造品を用いることなく、通常の管材(パイプ材)に直接、機械加工を施すことで組み立てることができるので、軽量化とコスト削減を図ることできることに加え、熟練技術を必要とすることなく配管の組み立てを容易に行うことができる。また、内部段差がないので、配管抵抗を無くことができる。さらに、管接続における第1及び第2の管10,20の位置決め精度が高く、強固な管接続を得ることができる。
<第2実施形態>
本発明の第2の実施形態における管接続構造100Bは、図3に示すように、第1の実施形態における管接続構造100Aと比較すると、第2の管20の屈曲隆起部21の端から延び出でた延出部22を除去した点で異なる。これにより、シールリング部材30はソケット部11と屈曲隆起部21で囲まれた隙間に嵌入されることになる。管接続における位置決め精度を高めるために、屈曲隆起部21の下端部はソケット部11の内奥部の壁部に当接していることが好ましいが、現場作業等の状況により若干の隙間が生じても構わない。このような延出部22を除去した構成は本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。
<第3の実施形態>
本発明の第2の実施形態における管接続構造100Cは、図4に示すように、第1の実施形態における管接続構造100Aと比較すると、屈曲隆起部21を管軸方向に潰した形状、つまり屈曲隆起部21の対向する内周面の間隔が狭るか、互いに接触した形状をなしている点で異なっている。このような屈曲隆起部21の変形形態は、本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。
<第4実施形態>
本発明の第4の実施形態における管接続構造100Dは、図5に示すように、第1の実施形態における管接続構造100Aと比較すると、ナット50の内周面(屈曲隆起部21の頂上部付近の内周面)に位置決め用溝部41が設けられ、この位置決め用溝部41にソケット部11の先端部が嵌入されている点で異なっている。
これにより、管接続における第1及び第2の管10,20の位置決め精度を高めることができる。この場合、ソケット部11の先端部は、屈曲隆起部21が完全にソケット部11に挿入されるように、屈曲隆起部21を越えて延ばすことにより、管接続の位置決め精度をさらに高めることができる。この場合、現場作業等の状況により、ソケット部11の先端部は位置決め用溝部41に底部に到達せず、ソケット部11の先端部と位置決め用溝部41に底部の間に若干の隙間があっても構わない。このような位置決め用溝部41は本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。
<第5実施形態>
本発明の第5の実施形態における管接続構造100Eは、図6に示すように、第1の実施形態における管接続構造100Aと比較すると、ソケット部11の先端部内周面は屈曲隆起部21の頂上部に当接せずに浮き上がっており、この隙間にシーリング部材30の一部が嵌入されている点で異なっている。
これにより、シールリング部材30はソケット部11、屈曲隆起部21、延出部22及びナット50で囲まれた隙間に嵌入されることになる。このように、ソケット部11の先端部内周面は屈曲隆起部21の頂上部に当接せずに浮き上がった形態は、本発明の他のすべての実施形態に適用することができる。
<第6実施形態>
本発明の第6の実施形態における管接続構造100Fは、図7に示すように、第5の実施形態における管接続構造100Eと比較すると、ソケット部11の先端部内周面は屈曲隆起部21の頂上部に当接せずに浮き上がっている点では同じであるが、この隙間にソケット部11の先端部を支持するための位置決め用突起部42が設けられた点で異なっている。
この位置決め用突起部42は、ソケット部11の先端部が対向するナット50の内周面に設けられるものである。この場合、ナット50の内周面からソケット部11の内奥部の壁部に向かって突出し、かつソケット部11の先端部と屈曲隆起部21の頂上部の間に配置されている。このような位置決め用突起部42は、本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。
<第7実施形態>
本発明の第7の実施形態における管接続構造100Gは、図8に示すように、第4の実施形態における管接続構造100Dと比較すると、ナット50の内周面に位置決め用溝部41aが設けられ、この位置決め用溝部41aにソケット部11の先端部が嵌入されている点で同じであるが、ソケット部11の先端部内周面は、位置決め用溝部41aの中で屈曲隆起部21の頂上部に当接せずに浮き上がっており、この隙間にシーリング部材30の一部が嵌入されている点で異なっている。これにより、シールリング部材30はソケット部11、屈曲隆起部21、延出部22及びナット50で囲まれた隙間に嵌入されることになる。
<第8実施形態>
本発明の第8の実施形態における管接続構造100Hは、図9に示すように、第1の実施形態における管接続構造100Aと比較すると、第1の管10のソケット部11を2段構造としている点で異なっている。すなわち、第1の管10は、先端部を拡径してなる第1のソケット部11aと、この第1のソケット部11aの先端側に連なり第1のソケット部11aより大きく拡径された第2のソケット部11bと、を有している。
第2の管20の先端部である、延出部22は第1のソケット部11aの内奥部の壁部に向けて延びている。第1の管10の第1及び第2のソケット部11a,11bを除く部分の内周面と第2の管20の屈曲隆起部21を除く部分の内周面とは面一に、つまり段差がなくフラットになっているので、配管抵抗を無くすことができる。
そして、第1の実施形態における管接続構造100Aと同様に、第2のソケット部11bの先端部をナット50の内周面に当接させ、または第2の管20の延出部22の先端面を第1のソケット部11aの内奥部の壁部に当接させることで、位置決め精度を高め、強固な管接続を得ることができる。
また、特に図示はしないが、第2のソケット部11bの内奥部の壁部を第2の管20の屈曲隆起部21の下端部に当接させるように構成すれば、位置決め精度を高め、強固な管接続を得ることができる。上述のような2段ソケット構造は本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。
<第9実施形態>
本発明の第9の実施形態における管接続構造100Iは、図10に示すように、第8の実施形態における管接続構造100Hと比較すると、ユニオン40/ナット50の締結における位置決めを行うストッパ部材31が設けられた点で異なっている。ストッパ部材31は第2のソケット部11b、屈曲隆起部21及び延出部22とで囲まれた隙間にシールリング部材30に隣接して嵌入される。このストッパ部材31は、シールリング部材30より硬い材料、例えば金属や硬質プラスチック等で構成され、シールリング部材30のストッパとしても機能する。
この場合、ストッパ部材31は第2のソケット部11bの内奥部の壁部に当接するか、屈曲隆起部21の下端部に当接するか、いずれか又は両方の構成をとることで、管接続における位置決め機能をさらに高めることができる。上述のようにストッパ部材31を設けた形態は、本発明の他のすべての実施形態に適用することができる。例えば、第1の実施形態の場合では、ストッパ部材31はソケット部11、屈曲隆起部21及び延出部22とで囲まれた隙間にシールリング部材30に隣接して嵌入される。
以上説明した本発明の各実施形態において、ユニオン40とナット50は螺子締めにより締結されるが、ユニオン40とナット50は螺子以外の機構(例えば、ロック機構)により締結されてもよい。
<ユニオン/ナットの締結における終点検知>
次に、上述の第1乃至第9実施形態において、ユニオン40/ナット50の螺子締め作業を適切に行うための手段を説明する。
先ず、第1の手段は、ユニオン40とナット50は、それぞれの軸方向のユニオン40の端面43とナット50の端面51が面一になるように締結することである。すなわち、前述のように第1の管10に装着されたユニオン40の外周にナット50を螺子込んでいき、端面43,51が面一になったと視認された時点で、螺子込み作業を終了する。この場合、端面43,51は平坦面を有している。
次に、第2の手段を図11、図12に基づいて説明する。図11、図12は、ユニオン40と、このユニオン40に螺子込まれるナット50の螺子込み方向端部付近における拡大断面図である。
ユニオン40の端部には、ユニオン40とナット50の締結の終点を検知するための終点検知マーク44が設けられている。この例では、終点検知マーク44はユニオン40の表面に形成された溝部である。この場合、ユニオン40の外周面、ナット50の内周面には、それぞれ、螺子合のために螺子部45(例えば雄螺子部)、螺子部52(例えば、雌螺子部)が刻設されている。
終点検知マーク44は作業者の視認を容易にするために、ユニオン40の螺子部45に隣接する領域に、ユニオン40の外周面に沿ってリング状の溝部として形成することが好ましい。また、ナット50の螺子部52に隣接する内周面は、ユニオン40の螺子部45との干渉を避けるために、当該螺子部45との間に隙間を有しており、終点検知位置において終点検知マーク44をカバーするように構成されている。
先ず、図11(a)に示すように、ユニオン40の外周にナット50を矢印方向に螺子込んでいく。この時は、終点検知マーク44はナット50から外部に露出しており、作業者かこれを視認することができる。そして、図11(b)に示すように、ナット50をさらに螺子込んでいき、ナット50が終点検知マーク44を覆うと、作業者はこれを視認することができなくなるので、その時点で螺子込み作業を終了する。
また、図12に示すように、終点検知マーク44の視認性を向上させるために、終点検知マーク44である溝部の中に、ユニオン40の本体とは異なる色を持ったマーキング材46を埋設してもよい。マーキング材46は樹脂、プラスチック、金属等で構成することができる。なお、溝部の断面形状は、図11及び図12に示したように三角形状に限らずU字形状、四角形状等の様々な形状とすることができる。
なお、上述した第1及び第2の手段は、ユニオン40/ナット50の螺子締め作業における終点検知に限らず、螺子締め後のユニオン40/ナット50の緩み検知にも用いることができる。すなわち、ユニオン40の端面43とナット50の端面51が面一になっていなければ、ユニオン40/ナット50の締結が緩んだことを検知することができる。また、終点検知マーク44が視認されれば、ユニオン40/ナット50の締結が緩んだことを検知することができる。
また、図13に示すように、ユニオン40/ナット50の締結が緩むのを防止するために、緩み防止ピン60を挿通するための挿通穴53をナット50に設けてもよい。緩み防止ピン60は終点検知状態で挿通穴53に挿入され、緩み防止ピン60の先端はユニオン40側に設けられた終点検知マーク42である溝部に嵌合され、これにより緩み防止ピン60は係止される。この場合、挿通穴53は図11(b)のナット50の螺子締めの終点検知状態における終点検知マーク44に対応する位置に設けられる。
<配管施工例>
次に、上述の第1乃至第9の実施形態における管接続構造100A〜100Iを利用した配管施工例について図14に基づいて説明する。
第1の管10を継手管とする場合、その種類としてストレート形(直管形)継手管10S、L字形に屈曲したL字形継手管10L、T字形に分岐したT字形継手管10T等がある。これらの継手管10S,10L,10Tにはストレート形の第2の管20(接続管)が、上述の管接続構造100A〜100Fにより接続される。
この場合、ストレート形の第2の管20は予め、複数の特定の長さ、例えば、1m、0,9m、0.8m、0.7m、0.6m、0.5m、0.4m、0.3m、0.2mのものを準備しておくことにより、現場配管作業が著しく軽減されることに加え、作業者の経験や熟練等が必要なく、配管の組み立てを容易に行うことができる。
10 第1の管
11 ソケット部
11a 第1のソケット部
11b 第2のソケット部
20 第2の管
21 屈曲隆起部
22 延出部
30 シールリング部材
31 ストッパ部材
40 ユニオン
41,41a 位置決め用溝部
42 位置決め用突起部
43 ユニオンの端面
44 終点検知マーク
45 ユニオンの螺子部
46 マーキング材
50 ナット
51 ナットの端面
52 ナットの螺子部
53 挿通穴
60 緩み防止ピン
100A〜100I 管接続構造

Claims (16)

  1. 先端部を拡径してなるソケット部(11)を有する第1の管(10)と、
    前記ソケット部(11)に挿入され、屈曲隆起部(21)を有する第2の管(20)と、
    前記第1の管(10)の外周面に装着されたユニオン(40)と、
    前記第2の管(20)の外周面に嵌め込まれ前記ユニオン(40)と締結されるナットと、
    前記ソケット部(11)と前記屈曲隆起部(21)の間の隙間に嵌入されたシールリング部材(30)と、を備え、
    前記ソケット部(11)は前記屈曲隆起部(21)の上方から前記ナット(50)の内周面に向けて延び、
    前記第2の管(20)の先端部は前記ソケット部(11)の内奥部の壁部に向けて延びており、前記第1の管(10)の前記ソケット部(11)を除く部分の内周面と前記第2の管(20)の前記屈曲隆起部(21)を除く部分の内周面とが面一になっていることを特徴とする管接続構造。
  2. 前記ソケット部(11)の先端部は前記ナット(50)の内周面に当接していることを特徴とする請求項1に記載の管接続構造。
  3. 前記第2の管(20)の先端部は前記ソケット部(11)の内奥部の壁部に当接していることを特徴とする請求項1又は2に記載の管接続構造。
  4. 前記ナット(50)の内周面に位置決め用溝部(41,41a)が設けられ、この位置決め用溝部(41,41a)に前記ソケット部(11)の先端部が嵌入されたことを特徴とする請求項1に記載の管接続構造。
  5. 前記ナット(50)の内周面に前記ソケット部(11)の先端部を支持する位置決め用突起部(42)が設けられ、この位置決め用突起部(42)は前記ソケット部(11)の先端部と前記屈曲隆起部(21)の間に配置されたことを特徴とする請求項1に記載の管接続構造。
  6. 前記ソケット部(11)と前記屈曲隆起部(21)との間の隙間に前記シールリング部材(30)に隣接して前記シールリング部材(30)より硬い材料からなるストッパ部材(31)が嵌入されたことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の管接続構造。
  7. 先端部を拡径してなる第1のソケット部(11a)と、この第1のソケット部(11a)の先端側に連なり第1のソケット部(11a)より大きく拡径された第2のソケット部(11b)と、を有する第1の管(10)と、
    前記第1及び第2のソケット部(11a,11b)に挿入され、屈曲隆起部(21)を有する第2の管(20)と、
    前記第1の管(10)の外周面に装着されたユニオン(40)と、
    前記第2の管(20)の外周面に嵌め込まれ前記ユニオン(40)と締結されるナット(50)と、
    前記第2のソケット部(11b)と前記屈曲隆起部(21)の間の隙間に嵌入されたシールリング部材(30)と、を備え、
    前記第2のソケット部(11b)は前記屈曲隆起部(21)の上方から前記ナット(50)の内周面に向けて延び、
    前記第2の管(20)の先端部は前記第1のソケット部(11a)の内奥部の壁部に向けて延びており、前記第1の管(10)の前記第1及び第2のソケット部(11a,11b)を除く部分の内周面と前記第2の管(20)の前記屈曲隆起部(21)を除く部分の内周面とが面一になっていることを特徴とする管接続構造。
  8. 前記第2のソケット部(11b)の先端部は前記ナット(50)の内周面に当接していることを特徴とする請求項7に記載の管接続構造。
  9. 前記第2の管(20)の先端部は前記第1のソケット部(11a)の内奥部の壁部に当接していることを特徴とする請求項7又は8に記載の管接続構造。
  10. 前記ナット(50)の内周面に位置決め用溝部(41,41a)が設けられ、この位置決め用溝部(41,41a)に前記第2のソケット部(11b)の先端部が嵌入されたことを特徴とする請求項7に記載の管接続構造。
  11. 前記ナット(50)の内周面に前記第2のソケット部(11b)の先端部を支持する位置決め用突起部(42)が設けられ、この位置決め用突起部(42)は前記第2のソケット部(11b)の先端部と前記屈曲隆起部(21)の間に配置されたことを特徴とする請求項7に記載の管接続構造。
  12. 前記第2のソケット部(11b)と前記屈曲隆起部(21)との間の隙間に前記シールリング部材(30)に隣接して前記シールリング部材(30)より硬い材料からなるストッパ部材(31)が嵌入されたことを特徴とする請求項6乃至11のいずれかに記載の管接続構造。
  13. 前記ユニオン(40)と前記ナット(50)は、それぞれの軸方向の端面(43,51)が面一になるように締結されたことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか記載の管接続構造。
  14. 前記ユニオン(40)は、前記ユニオン(40)と前記ナット(50)の締結の終点を検知するための終点検知マーク(44)を備えることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか記載の管接続構造。
  15. 前記終点検知マーク(44)は、前記ユニオン(40)の表面に形成された溝部であることを特徴とする請求項14に記載の管接続構造。
  16. 前記ナット(50)は、終点検知状態において前記溝部に嵌合される緩み防止ピン(60)を挿通するための挿通穴(53)を備えることを特徴とする請求項15に記載の管接続構造。
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