JP2021148257A - 配管接続部材及び配管継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、配管どうしの突合せ部分の気密性を確保することのできる配管接続部材及びこれを用いた配管継手構造を提供する。【解決手段】本発明に係る配管接続部材２０は、配管４０，５０どうしの接続に用いられる配管接続部材であって、前記配管の内周側に挿入可能な円筒状の筒部材２１であって、外周に周溝２２が凹設された筒部材と、前記周溝に嵌まり、外周面が前記周溝から外周側に飛び出した環状シール部材２４と、を具える。【選択図】図７

Description

本発明は、配管どうしをシールしつつ連結する配管接続部材及びこれを用いた配管継手構造に関するものである。

配管どうしを接続する配管継手構造として、ハウジング継手（ヴィクトリック（登録商標）ジョイント）が知られている（たとえば特許文献１参照）。継手は、突合せ部分を外周からシールするシールリングと、円周方向に２分割された２つのハウジングを具える。接続される配管には、管端近傍の外周を一周する凹みを形成しており、ハウジングには、内周側に凹みに嵌まる爪部が突設されている。そして、配管どうしを突き合わせた状態で突合せ部分を跨ぐようにシールリングを嵌め、その上から各配管の凹みに爪部が嵌まるようにハウジングを係合し、ハウジングどうしをボルトナット等により一体に締結することで、配管どうしを気密、液密に連結している。

実用新案登録第３１８５７０５号公報

しかしながら、不慣れな作業員が施工すると、施工不良が生じ、気密性、液密が確保されず、漏れが生じてしまうことがある。たとえば、施工不良として、シールリングがハウジングに押し潰される不良や、ハウジング間にシールリングが噛み込んでしまう不良がある。また、突合せ部分は曲げ方向の力に弱い。

本発明は、配管どうしの突合せ部分の気密性を確保することのできる配管接続部材及びこれを用いた配管継手構造を提供することを目的とする。

本発明に係る配管接続部材は、
配管どうしの接続に用いられる配管接続部材であって、
前記配管の内周側に挿入可能な円筒状の筒部材であって、外周に周溝が凹設された筒部材と、
前記周溝に嵌まり、外周面が前記周溝から外周側に飛び出した環状シール部材と、
を具える。

前記周溝は、前記筒部材の長さ方向略中央に形成されており、
前記筒部材の内面は、長さ方向中央に向けて内径が小さくなるテーパー形状とすることができる。

また、本発明の配管継手構造は、
上記の配管接続部材を用いた配管継手構造であって、
前記筒部材を内周側に挿入可能な直径を有し、外周を一周する係合部材が形成された一対の配管と、
円周方向に２分割された２つのハウジングであって、前記配管を突き合わせた状態で、前記係合部材どうしの間隔が広がらないように保持するハウジングと、
を具え、
前記配管の内周側に前記配管接続部材を挿入し、前記配管の管端間に前記環状シール部材を介在させ、前記管端で前記環状シール部材を押し潰した状態で前記ハウジングを装着し、前記ハウジングどうしを締結してなる。

本発明の配管接続部材は、筒部材を配管の内周側に挿入し、配管の管端でシール部材を押し潰すように押さえ込むことで配管どうしを気密、液密に連結できる。配管は、配管接続部材を挿入して配管どうしを押し付けるだけで気密、液密に連結できるから、不慣れな作業員であっても施工不良なく配管の連結を行なうことができる。そして、この状態で外周側にハウジングを装着することで、配管は気密、液密状態を保持したまま連結される。配管どうしの突合せ部分には筒部材が挿入されているから、曲げ方向の力にも耐力を有する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る配管継手構造の分解斜視図である。 図２は、配管接続部材の分解斜視図である。 図３は、配管接続部材の正面図である。 図４は、図３の線Ａに沿う片側断面図である。 図５は、配管継手構造の環状シール部材に沿う断面図である。 図６は、図５の線Ｂに沿う片側断面図である。 図７は、図６の丸囲み部Ｃの拡大断面図である。 図８は、本発明の第２実施形態に係る配管継手構造の分解斜視図である。 図９は、第２実施形態の配管どうしの突合せ部分の拡大断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の配管接続部材２０及び配管継手構造１０について説明する。本発明は、ガスや液体などの流体を気密、液密に流通させる配管４０，５０どうしの連結に用いることができ、たとえば、冷媒ガス、冷媒液の流通、ブライン、冷温水、泥水の循環、運搬などの配管構造に用いることができる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の配管継手構造１０の分解斜視図を示す。配管継手構造１０は、配管４０，５０に対し、内周側に配管接続部材２０を挿入し、外周側からハウジング３０，３０により連結状態を保持するようにしたものである。

配管接続部材２０は、図２乃至図４に示すように、円筒状の筒部材２１と筒部材２１に嵌まる環状シール部材２４を具える。

より詳細には、筒部材２１は、配管４０，５０の内周側に嵌まる円筒形状である。筒部材２１は、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ、ＰＬＡ、アクリル、ポリカーボネート、エポキシ、ナイロン、シリコーン、鉄、ステンレス、アルミニウム、銅、チタン、カーボンファイバー、木材などの材料から作製することができる。もちろん、配管４０，５０を流通するガスや液体などの流体に耐性を有する材料を採用する。

筒部材２１の外径は、配管４０，５０の内径よりも僅かに小さく形成することが適当であり、直径クリアランスは２ｍｍ〜４ｍｍ程度とすることが好適である。筒部材２１の長手方向の長さは、連結する配管４０，５０の内径にもよるが、３０ｍｍ〜２００ｍｍとすることが適当であり、５０ｍｍ〜１００ｍｍとすることがより望ましい。

筒部材２１は、外周の長手方向略中央に周溝２２が凹設されている。周溝２２は、環状シール部材２４が嵌まる凹みである。周溝２２の深さ、幅については環状シール部材２４と共に説明する。

筒部材２１は、配管４０，５０どうしを連結して保持することのできる以上の強度を具備できる厚さとする。筒部材２１の厚さは、材料にもよるが、２ｍｍ〜３０ｍｍとすることが適当であり、５ｍｍ〜１０ｍｍとすることがより望ましい。筒部材２１は、同じ厚さとすることもできるが、図４に示すように、筒部材２１の内面２３を長手方向中央に向けて内径が小さくなるテーパー形状とすることが望ましい。これにより、筒部材２１の長手方向両端の厚さを薄くして配管抵抗や圧力損失を低減しつつ、周溝２２を凹設できる厚さを確保できる。テーパーは、勾配が１／１５〜１／３とすることが適当であり、１／６〜１／４とすることがより望ましい。

環状シール部材２４は、たとえばＯリングであり、弾性材料から作製される。たとえば、弾性材料として加硫ゴムやシリコーンゴムを例示できる。もちろん、配管４０，５０を流通するガスや液体などの流体に耐性を有する材料を採用する。

環状シール部材２４の断面形状は、円形とすることが好適であるが、その他の形状であっても構わない。環状シール部材２４は、周溝２２に装着して適度に伸びた状態で装着される内径とすることが望ましい。

また、環状シール部材２４の線径は、周溝２２に装着したときに、断面の半分弱が周溝２２から外周側に飛び出す太さとすることが望ましい。たとえば、断面円形の環状シール部材２４の場合、周溝２２の幅は環状シール部材２４の線径の１．２〜１．３倍程度とし、深さは線径の０．６倍程度とする。これにより、周溝２２に環状シール部材２４を装着したときに断面の半分弱を露出させることができる。

然して、筒部材２１の周溝２２に環状シール部材２４を装着して配管接続部材２０が形成される。配管接続部材２０は、図１、図５乃至図７に示すように配管４０，５０の内周側に挿入される。

配管接続部材２０により連結される配管４０，５０を図１、図５乃至図７に示す。配管４０，５０は、断面円形であり、炭素鋼、ステンレス、アルミ、銅、ＡＢＳ、グラスファイバー、カーボンファイバーなどの材料から作製することができる。もちろん、配管４０，５０を流通するガスや液体などの流体に耐性を有する材料を採用する。

配管４０，５０の厚さや長さは、用途によって適宜選択することができる。配管４０，５０は直管に限らず、曲げ配管であってもよい。なお、配管４０，５０の内径に応じて、上記した配管接続部材２０の直径等が決定される。

配管４０，５０は、管端近傍にハウジング３０，３０の係合部材となる凹み４１，５１が形成されている。凹み４１，５１は、配管４０，５０どうしを突き合わせた状態で、後述するハウジング３０，３０の爪部３１，３１が夫々係合し、配管４０，５０どうしが連結状態から離間しないように保持される。

ハウジング３０，３０は、図１、図５乃至図７に示すように、円周方向に２分割された２つの半円弧状形状であり、両端には、締結部材であるボルト３５，３５を通すボルト孔３３，３３が形成された止め片３２，３２が突設されている。ハウジング３０，３０の断面形状は、たとえば図１、図７に示すように開脚したコ字状形状とすることができ、脚部の内側縁部は、上記した凹み４１，４１に嵌まる爪部３１，３１が形成されている。爪部３１，３１は、配管４０，５０どうしを後述するとおり環状シール部材２４を介して圧着したときに、凹み４１，５１を最も引きつけた状態で保持できる間隔とする。

然して、一方の配管４０に、まず配管接続部材２０の筒部材２１を挿入する。筒部材２１は、ほぼ環状シール部材２４が管端と接する位置まで挿入する。そして、他方の配管５０を筒部材２１の逆側から近づけ、筒部材２１を挿入する。配管４０，５０どうしは、筒部材２１により直線状に接続でき、配管４０，５０どうしの歪みを防止できる。この状態から管端をさらに近づけて、配管４０，５０どうしを突き合わせる。図７に示すように、配管接続部材２０は、筒部材２１から環状シール部材２４が飛び出すように形成されているから、環状シール部材２４の飛び出し部分は、管端によって押し潰され、配管４０，５０どうしを気密、液密に接続する。

この状態で、図１、図７に示すように、ハウジング３０，３０を突合せ部分の外周に嵌め、爪部３１，３１を凹み４１，５１に係合させることで配管４０，５０どうしがより密着する。そして、図１に示すようにハウジング３０，３０の止め片３２，３２のボルト孔３３にボルト３５を通してナット３６で締結する。これにより、断面図７に示すように、配管４０，５０は、内周側に配管接続部材２０の筒部材２１が挿入され、管端間に環状シール部材２４が押し潰された状態で接続され、配管４０，５０どうしが離間しないようにハウジング３０，３０により気密、液密に連結された配管継手構造１０を実現できる。

また、筒部材２１の内面２３をテーパー形状とすることで、配管抵抗や圧力損失の増大を回避できる。

本発明の配管継手構造１０によれば、筒部材２１により配管４０，５０どうしは歪むことなく真っ直ぐに接続することができ、管端間に環状シール部材２４が押し潰されることで気密、液密状態を確保できる。そして、配管４０，５０どうしはハウジング３０，３０により離間することなく押し付けられた状態を維持できる。また、筒部材２１により、配管４０，５０は連結後、曲げ方向の力に対しても耐力を有する。

本発明の配管継手構造１０は、先行技術のように突合せ部分の外側からシールリングを装着する構造ではなく、管端間に環状シール部材２４が配置され、管端どうしが接近するように押し付けることで、環状シール部材２４は押し潰される。また、万一、配管４０，５０どうしの押し付け力が弱い場合には、ハウジング３０，３０は凹み４１，５１には掛からず、装着できない。従って、施工に不慣れな作業員であっても確実に連結を行なうことができる。

＜第２実施形態＞
図８及び図９は、本発明の異なる配管継手構造１０を示す説明図である。第１実施形態と同じ部材、同じ構造については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

第２実施形態の配管継手構造１０は、配管４０，５０に設けた係合部材が管端に外周に向けて突設されたフランジ４２，４２とした点が異なる。第１実施形態では係合部材は凹み４１，５１であったため、配管４０，５０の厚さが薄くなることがあるが、本実施形態では、管端にフランジ４２，４２を形成することで配管４０，５０が薄肉になることを防止できる。ハウジング３０，３０は、爪部３１，３１がフランジ４２，４２に両側から係合して連結状態を維持できる。

＜実施例＞
第２実施形態の配管継手構造１０を下記要領で作製し、空圧テストと曲げ試験を行なった。

配管４０，５０：炭素鋼製、厚さ２．０ｍｍ、
配管接続部材２０：筒部材２１は、アクリル製、幅５６．５１ｍｍ、厚さ６．７ｍｍ、周溝深さ３．３５ｍｍ、内面２３のテーパー勾配１／５、環状シール部材２４は、断面円形のエチレンプロピレンジエンゴム製、線径５．７ｍｍ、内径１０１．６ｍｍ、外径１３．０ｍｍ、
ハウジング３０，３０：ヴィクトリック（登録商標）ジョイントＳ−０型、１００Ａ

これらを使用して、図８及び図９に示す配管継手構造１０を構成し、空圧テストを行なった。空圧テストは、空気圧０．４ＭＰａの空気を配管４０，５０内に充填し、１０分後、２時間後、４時間後の空気圧を測定することで実施した。その結果、空気圧は１０分後で０．３８２ＭＰａ、２時間後０．３６８ＭＰａ、４時間後０．３５４ＭＰａを維持できており、ほとんど漏れなく気密に連結されていることが確認できた。また、配管４０，５０に曲げ方向の力を加えた曲げ試験を行なったが、通常の力では曲がらなかった。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

たとえば、ハウジング３０，３０は、一方をヒンジ接続として他方をボルト３５、ナット３６で接続する構成としてもよい。

１０ 配管継手構造
２０ 配管接続部材
２１ 筒部材
２４ 環状シール部材
３０ ハウジング
３１ 爪部
４０，５０ 配管
４１，５１ 凹み（係合部材）
４２，５２ フランジ（係合部材）

Claims (3)

1. 配管どうしの接続に用いられる配管接続部材であって、
   前記配管の内周側に挿入可能な円筒状の筒部材であって、外周に周溝が凹設された筒部材と、
   前記周溝に嵌まり、外周面が前記周溝から外周側に飛び出した環状シール部材と、
   を具える、配管接続部材。
2. 前記周溝は、前記筒部材の長さ方向略中央に形成されており、
   前記筒部材の内面は、長さ方向中央に向けて内径が小さくなるテーパー形状である、
   請求項１に記載の配管接続部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の配管接続部材を用いた配管継手構造であって、
   前記筒部材を内周側に挿入可能な直径を有し、外周を一周する係合部材が形成された一対の配管と、
   円周方向に２分割された２つのハウジングであって、前記配管を突き合わせた状態で、前記係合部材どうしの間隔が広がらないように保持するハウジングと、
   を具え、
   前記配管の内周側に前記配管接続部材を挿入し、前記配管の管端間に前記環状シール部材を介在させ、前記管端で前記環状シール部材を押し潰した状態で前記ハウジングを装着し、前記ハウジングどうしを締結してなる、
   配管継手構造。

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