JP2022003280A - 樹脂製エルボ継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 新規な流体が樹脂製エルボ継手を提供すること。【解決手段】 樹脂製エルボ継手１は、第１ストレート部２と第２ストレート部３とを繋ぐよう両者に対し一体形成されているＬ型のコーナー部４を有する樹脂製の継手本体５を備える。第１ストレート部２には、その第１ストレート部２に挿入し接続されるパイプ６の抜け止めを行う第１ロック機構７が設けられる。第２ストレート部３には、その第２ストレート部３に挿入し接続されるパイプ８の抜け止めを行う第２ロック機構９が設けられる。流体が通過する内周面のうち、コーナー部４の内周面のみがインサート３４によって形成されている。【選択図】 図３

Description

本発明は、樹脂製エルボ継手に関する。

建物の給水システム等の流体供給システムにおいては、流体（水等）を流すための複数の配管が設けられており、それら各配管のうち略直角に延びた配管同士を樹脂製エルボ継手（例えば特許文献１参照）で繋ぐようにしたものが知られている。

意匠登録第１４７４０５５号公報

本発明の目的は、新規な樹脂製エルボ継手を提供すること。

上記課題を解決する樹脂製エルボ継手は、第１ストレート部と第２ストレート部とを繋ぐよう両者に対し一体形成されているＬ型のコーナー部を有する樹脂製の継手本体と、前記第１ストレート部に接続される上流側の第１配管の抜け止めを行う第１ロック機構と、前記第２ストレート部に接続される下流側の第２配管の抜け止めを行う第２ロック機構と、を備え、流体が通過する内周面のうち、前記コーナー部の内周面のみがインサートによって形成されている。

樹脂製エルボ継手及びそれを覆う配管カバーを示す断面図。 配管カバーを示す正面図。 樹脂製エルボ継手を示す断面図。 樹脂製エルボ継手の継手本体を形成するための金型を示す断面図。 樹脂製エルボ継手の他の例を示す断面図。

以下、樹脂製エルボ継手、樹脂製エルボ継手の製造方法、及びインサートの一実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示す樹脂製エルボ継手１は、建物の給水システム等において、水を流すための複数のパイプ（配管）のうち直角に延びたパイプ同士を繋ぐために設けられている。この樹脂製エルボ継手１は、第１ストレート部２と第２ストレート部３とを繋ぐよう両者に対し一体形成されているＬ型のコーナー部４を有する樹脂製の継手本体５を備えている。なお、継手本体５を形成する樹脂としては、例えばポリフェニレンサルファイド樹脂にグラスファイバーを混合したものを用いることが考えられる。

継手本体５において、第１ストレート部２と第２ストレート部３とは互いに直角となる方向に直線状に延びる円筒状に形成されており、コーナー部４は第１ストレート部２と第２ストレート部３とを繋ぐように円弧状に湾曲する円筒状に形成されている。上記第１ストレート部２には、その第１ストレート部２に接続されるパイプ６（第１配管）の抜け止めを行う第１ロック機構７が設けられている。また、上記第２ストレート部３には、その第２ストレート部３に接続されるパイプ８（第２配管）の抜け止めを行う第２ロック機構９が設けられている。

樹脂製エルボ継手１においては、相当管長が１．０ｍ未満となるようにされており、より詳しくは相当管長が０．８ｍ未満となるようにされている。ここで、相当管長とは、樹脂製エルボ継手１を流体（この例では水）が通過するときの圧力損失を表す値であって、その圧力損失が小さくなるほど小さい値となる。この相当管長は、次の（Ａ）〜（Ｃ）の手順で求めることが可能である。

（Ａ）エルボ継手に一定流量の水を流したときの同エルボ継手の上流と下流とでの圧力差を測定する。
（Ｂ）エルボ継手に適合する内径を有する直線状の管に対し、上記（Ａ）でエルボ継手に流した一定流量と同じ流量の水を流したときの上記管における１ｍ当たりの管摩擦損失を予め算出しておく。

（Ｃ）上記（Ａ）で測定した圧力差を上記（Ｂ）における管の１ｍ当たりの摩擦損失で除算し、それによって得られた値をエルボ継手の相当管長とする。
図２に示すように、上記樹脂製エルボ継手１全体は、建物の給水システムの一部として設置されたとき、配管カバー１０によって覆われるようになる。図１に示すように、この配管カバー１０は、継手本体５の第１ストレート部２と同方向に延びて第１ストレート部２及び第１ロック機構７を覆う第１カバー部１０ａと、継手本体５の第２ストレート部３と同方向に延びて第２ストレート部３及び第２ロック機構９を覆う第２カバー部１０ｂと、を備えている。

更に、配管カバー１０は、第１カバー部１０ａと第２カバー部１０ｂとを繋ぐコーナーカバー部１０ｃを備えている。このコーナーカバー部１０ｃは、継手本体５のコーナー部４を覆うとともに、そのコーナー部４に沿って湾曲している。ちなみに、継手本体５におけるコーナー部４の曲率は、配管カバー１０におけるコーナーカバー部１０ｃの曲率よりも小さくされている。これにより、配管カバー１０内における同カバー１０と継手本体５との間の空間のうち、継手本体５のコーナー部４に対応する部分を大きくとることができ、その部分を断熱空間等として利用する場合に有利になる。

次に、樹脂製エルボ継手１の構造について詳しく説明する。
図３に示すように、樹脂製エルボ継手１の継手本体５において、コーナー部４の第１ストレート部２との境界部分は入口部４ａとなっている。第１ストレート部２の内周面におけるコーナー部４寄りの部分には、パイプ６とパイプ８とのうち、上流側のパイプ６の端部を収容する収容部１１が設けられている。この収容部１１の内周面とコーナー部４における入口部４ａの内周面との間には、段差部１２が形成されている。また、パイプ６の端部には金属からなる筒状のインコア１３が挿入されている。このインコア１３がパイプ６内に没入することは同インコア１３の端部に形成されたフランジ１３ａによって抑制されている。そして、パイプ６の端部に挿入されたインコア１３が段差部１２に突き当たるようになるまで、同パイプ６の端部が第１ストレート部２の端部から同第１ストレート部２における収容部１１の内周面に挿入されている。

第１ストレート部２の内周面において、収容部１１と第１ストレート部２の上記端部との間の部分には、収容部１１よりも大径となるシール部１４が設けられている。このシール部１４内には、収容部１１側から第１ストレート部２の端部側に向けて、シールリング１５、スペーサ１６、シールリング１７、保持リング１８が順に配置されている。そして、パイプ６の端部が第１ストレート部２の収容部１１内に挿入されたときには、そのパイプ６がシールリング１５、スペーサ１６、シールリング１７、及び保持リング１８を貫通する。このとき、シール部１４内のシールリング１５，１７がパイプ６の外周面に接触した状態となり、それによって継手本体５内を流れる水がパイプ６の外周面とシール部１４の内周面との間から樹脂製エルボ継手１の外に漏れることは抑制される。

第１ロック機構７は、パイプ６を第１ストレート部２に保持するための保持部材１９と、その保持部材１９を第１ストレート部２に取り付けるためのキャップ２０と、を備えている。上記保持部材１９には嵌込リング２１と割リング２２との間に位置する円環状のロックリング２３が設けられている。保持部材１９は、第１ストレート部２のシール部１４に配置された保持リング１８に隣接して位置している。

また、キャップ２０は、円筒状に形成されている。このキャップ２０の内部に割リング２２及びロックリング２３を配置し、更に嵌込リング２１をキャップ２０の内部に嵌め込むことにより、割リング２２及びロックリング２３がキャップ２０の内部から脱落しないようにされる。そうした状態のもと、キャップ２０の開口端を第１ストレート部２の端部と径方向に重なる部分において同端部に対し係合させることにより、第１ストレート部２に対しキャップ２０及び保持部材１９からなる第１ロック機構７が容易に組み付けられる。

第１ロック機構７（保持部材１９及びキャップ２０）が第１ストレート部２に取り付けられた状態で、パイプ６の端部が保持部材１９及びキャップ２０を貫通して第１ストレート部２の上記端部から収容部１１内に挿入されると、保持部材１９のロックリング２３がパイプ６の外周面を押圧する。これにより、パイプ６の第１ストレート部２からの抜け出しが防止される。

一方、樹脂製エルボ継手１の継手本体５において、第２ストレート部３及び第２ロック機構９はそれぞれ、第１ストレート部２及び第１ロック機構７とほぼ同じ構成となっている。このため、以下の第２ストレート部３及び第２ロック機構９の説明において、第１ストレート部２及び第１ロック機構７と同じ部分については、それら第１ストレート部２及び第１ロック機構７と同一の符号を付して説明する。

継手本体５において、コーナー部４の第２ストレート部３との境界部分は出口部４ｂとなっている。第２ストレート部３の内周面におけるコーナー部４寄りの部分には、パイプ６とパイプ８とのうち、下流側のパイプ８の端部を収容する収容部１１が設けられている。この収容部１１の内周面とコーナー部４における出口部４ｂの内周面との間には、段差部１２が形成されている。また、パイプ８の端部にはインコア１３が挿入されている。このインコア１３がパイプ８内に没入することはフランジ１３ａによって抑制されている。そして、パイプ８の端部に挿入されたインコア１３が段差部１２に突き当たるようになるまで、同パイプ８の端部が第２ストレート部３の端部から同第２ストレート部３における収容部１１の内周面に挿入されている。

第２ストレート部３の内周面において、収容部１１と第２ストレート部３の上記端部との間の部分には、収容部１１よりも大径となるシール部１４が設けられている。このシール部１４内には、収容部１１側から第２ストレート部３の端部側に向けて、シールリング１５、スペーサ１６、シールリング１７、保持リング１８が順に配置されている。そして、パイプ８の端部が第２ストレート部３の収容部１１内に挿入されたときには、そのパイプ８がシールリング１５、スペーサ１６、シールリング１７、及び保持リング１８を貫通する。このとき、シール部１４内のシールリング１５，１７がパイプ８の外周面に接触した状態となり、それによって継手本体５内を流れる水がパイプ８の外周面とシール部１４の内周面との間から樹脂製エルボ継手１の外に漏れることは抑制される。

第２ロック機構９は、パイプ８を第２ストレート部３に保持するための保持部材１９と、その保持部材１９を第２ストレート部３に取り付けるためのキャップ２０と、を備えている。上記保持部材１９には嵌込リング２１と割リング２２との間に位置する円環状のロックリング２３が設けられている。保持部材１９は、第２ストレート部３のシール部１４に配置された保持リング１８に隣接して位置している。

また、キャップ２０は、円筒状に形成されている。このキャップ２０の内部に割リング２２及びロックリング２３を配置し、更に嵌込リング２１をキャップ２０の内部に嵌め込むことにより、割リング２２及びロックリング２３がキャップ２０の内部から脱落しないようにされる。そうした状態のもと、キャップ２０の開口端を第２ストレート部３の端部と径方向に重なる部分において同端部に対し係合させることにより、第２ストレート部３に対しキャップ２０及び保持部材１９からなる第２ロック機構９が容易に組み付けられる。

第２ロック機構９（保持部材１９及びキャップ２０）が第２ストレート部３に取り付けられた状態で、パイプ８の端部が保持部材１９及びキャップ２０を貫通して第２ストレート部３の上記端部から収容部１１内に挿入されると、保持部材１９のロックリング２３がパイプ８の外周面を押圧する。これにより、パイプ８の第２ストレート部３からの抜け出しが防止される。

次に、継手本体５のコーナー部４について詳しく説明する。
継手本体５におけるコーナー部４の内周面は、ポリフェニレンサルファイド樹脂等からなる筒状のインサート３４によって形成されている。従って、コーナー部４の入口部４ａはインサート３４における第１ストレート部２側の端部に位置しており、コーナー部４の出口部４ｂはインサート３４における第２ストレート部３側の端部に位置している。このインサート３４は射出成形によって形成されるものであり、インサート３４の内周面における第１ストレート部２側の端部、及び、第２ストレート部３側の端部には、それぞれ面取り加工が施されている。

インサート３４（コーナー部４）における入口部４ａと出口部４ｂとの間の中間位置には、頂点部４ｃが設けられている。そして、インサート３４の内周面に、コーナー部４の入口部４ａ、出口部４ｂ、及び頂点部４ｃの内周面が位置している。インサート３４における入口部４ａ、出口部４ｂ、及び頂点部４ｃの内周面はそれぞれ真円状をなしており、コーナー部４の内部では入口部４ａの内周面と頂点部４ｃの内周面とが滑らかに繋がっているとともに頂点部４ｃの内周面と出口部４ｂの内周面とが滑らかに繋がっている。ちなみに、入口部４ａ及び出口部４ｂの内径は、頂点部４ｃの内径よりも大きくされている。従って、インサート３４（コーナー部４）の内径は、頂点部４ｃから入口部４ａに向うほど徐々に大きくなるとともに、頂点部４ｃから出口部４ｂに向うほど徐々に大きくなる。こうしたコーナー部４の構造により、樹脂製エルボ継手１の相当管長が１．０ｍ未満、より詳しくは０．８ｍ未満となるようにされている。

次に、樹脂製エルボ継手１の製造方法について、より詳しくは継手本体５を形成する方法について説明する。
図４は、継手本体５を射出成形によって形成するための金型３５を示している。型締めされた金型３５内には、コーナー部４の内周面を形成するための上記インサート３４が配置されるとともに、互いに直交する方向に延びる一対のピン３６，３７が配置される。これらピン３６とピン３７との先端同士はそれぞれ、インサート３４の端部から同インサート３４の内部に挿入されて互いに突き合わされる。そして、インサート３４の一方の端面、すなわちコーナー部４の入口部４ａ側の端面には、ピン３６の先端部外周面に形成された段部３６ａが当接される。また、インサート３４の他方の端面、すなわちコーナー部４の出口部４ｂ側の端面には、ピン３７の先端部外周面に形成された段部３７ａが当接される。

その後、金型３５内におけるインサート３４及びピン３６，３７周りのキャビティに対し溶融した樹脂を射出し、同樹脂をインサート３４及びピン３６，３７周りで固化させることにより継手本体５が形成される。詳しくは、継手本体５の第１ストレート部２がピン３６周りに形成され、継手本体５のコーナー部４がインサート３４及びその周りに形成され、継手本体５の第２ストレート部３がピン３７周りに形成される。そして、ピン３６、３７は、金型３５の型開きとともにインサート３４の端面から離れる方向に引き抜かれる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
（１）継手本体５におけるコーナー部４の内周面がインサート３４によって形成されているため、上述した方法で継手本体５の形成を行うことができる。この方法で継手本体５を形成することにより、コーナー部４の内部を次のように滑らかにすることができる。すなわち、コーナー部４の内周面を形成するインサート３４における頂点部４ｃ、入口部４ａ、及び出口部４ｂの内周面を予めそれぞれ真円状にし、入口部４ａの内周面と頂点部４ｃの内周面とが滑らかに繋がるとともに同頂点部４ｃの内周面と出口部４ｂの内周面とが滑らかに繋がるようにする。そして、そのインサート３４を用いて上述したように継手本体５を形成することにより、継手本体５におけるコーナー部４の内部を滑らかにすることができる。その結果、樹脂製エルボ継手１においてコーナー部４を流体が通過することによる圧力損失が小さく抑えられるようになり、樹脂製エルボ継手１の相当管長が１．０ｍ未満、より詳しくは０．８ｍ未満という小さい値となる。従って、給水システムにおいて樹脂製エルボ継手１の数が多くなったとしても、その給水システムの末端における給水栓での水の流量が少なくなることを抑制できる。

なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・パイプ６，８の端部に挿入されるインコア１３を設ける代わりに、図５に示すように第１ストレート部２及び第２ストレート部３における収容部１１及びシール部１４の内側に第１ストレート部２又は第２ストレート部３と一体に形成された内筒部３８を設け、その内筒部３８の外周面にパイプ６の端部又はパイプ８の端部を挿入するようにしてもよい。この例では、内筒部３８の外周面にパイプ６，８の端部を挿入する際、それら端部に当接して同端部と共に内筒部３８と収容部１１との間の内奥に押し込まれることにより、上記端部の挿入をガイドするリング状の挿入ガイド３９が設けられている。

・継手本体５の第１ストレート部２と第２ストレート部３とは直角に延びるようにされている、すなわち第１ストレート部２と第２ストレート部３との中心線同士の傾斜角度が９０°となるようにされているが、そうした傾斜角度は必ずしも９０°である必要はない。例えば、上記中心線同士の傾斜角度が９０°を含む所定範囲内の値であって、９０°以外の値となるようにしてもよい。

・継手本体５におけるインサート３４（コーナー部４）の頂点部４ｃ、入口部４ａ、及び出口部４ｂの内径を適宜変更してもよい。例えば、それら頂点部４ｃ、入口部４ａ、及び出口部４ｂの内径を等しくしてもよい。

・継手本体５を形成する樹脂として、ポリフェニレンサルファイド樹脂にグラスファイバーを混合したものを例示したが、それ以外の樹脂を用いてもよい。
・インサート３４の外周面に樹脂製エルボ継手１内の水の流れに沿った方向に延びるリブを形成することにより、インサート３４の強度を高めるようにしてもよい。

・インサート３４の内周面に樹脂製エルボ継手１内の水の流れに沿った方向に延びるリブを形成することにより、インサート３４の強度を高めるようにしてもよい。
・インサート３４は、直線状のパイプ素材を円弧状に湾曲させることによって形成されるものであってもよい。

・インサート３４は、その中心線を含む平面で二つに分割されているものであってもよい。この場合、インサート３４の形成が容易になる。
・インサート３４をポリフェニレンサルファイド樹脂によって形成したが、それ以外の樹脂を用いて形成してもよい。また、インサート３４を樹脂ではなく金属によって形成することも可能である。

・樹脂製エルボ継手１を給水システム以外の流体供給システム、例えば給湯システム等に適用してもよい。

上記実施形態から把握できる技術的思想について記載する。
（１）第１ストレート部と第２ストレート部とを繋ぐよう両者に対し一体形成されているＬ型のコーナー部を有する樹脂製の継手本体と、前記第１ストレート部に接続される上流側の第１配管の抜け止めを行う第１ロック機構と、前記第２ストレート部に接続される下流側の第２配管の抜け止めを行う第２ロック機構と、を備え、前記コーナー部の内周面がインサートによって形成され、前記インサートの前記第１ストレート部との境界部分は入口部となっており、前記第１ストレート部の内周面における前記インサート寄りの部分には、前記第１配管の端部を収容する収容部が設けられ、前記収容部の内周面と前記インサートにおける前記入口部の内周面との間には、前記第１配管の前記収容部における挿入位置を前記インサートへの当接により規定する段差部が形成されていることを特徴とする樹脂製エルボ継手。

（２）第１ストレート部と第２ストレート部とを繋ぐよう両者に対し一体形成されているＬ型のコーナー部を有する樹脂製の継手本体と、前記第１ストレート部に接続される上流側の第１配管の抜け止めを行う第１ロック機構と、前記第２ストレート部に接続される下流側の第２配管の抜け止めを行う第２ロック機構と、を備え、前記コーナー部の内周面がインサートによって形成され、前記インサートの前記第２ストレート部との境界部分は出口部となっており、前記第２ストレート部の内周面における前記インサート寄りの部分には、前記第２配管の端部を収容する収容部が設けられ、前記収容部の内周面と前記インサートにおける前記出口部の内周面との間には、前記第２配管の前記収容部における挿入位置を前記インサートへの当接により規定する段差部が形成されていることを特徴とする樹脂製エルボ継手。

上記構成によれば、継手本体を射出成形によって形成する際、金型内にインサートを配置するとともに同インサートの端部に一対のピンの先端を位置合わせした状態で、その金型内におけるインサート及びピン周りに溶融した樹脂を射出する。そして、同樹脂が硬化した後に型開きとともにピンを引き抜くことによって継手本体が形成され、その継手本体におけるコーナー部の内周面がインサートによって形成される。このように継手本体を形成することにより、コーナー部の内部を次のように滑らかにすることができる。すなわち、コーナー部の内周面を形成するインサートにおける頂点部、入口部、及び出口部の内周面を予めそれぞれ真円状にし、入口部の内周面と頂点部の内周面とが滑らかに繋がるとともに同頂点部の内周面と出口部の内周面とが滑らかに繋がるようにする。そして、そのインサートを用いて上述したように継手本体を形成することにより、継手本体におけるコーナー部の内部を滑らかにすることができる。その結果、樹脂製エルボ継手においてコーナー部を流体が通過することによる圧力損失が小さく抑えられるようになる。

１…樹脂製エルボ継手、２…第１ストレート部、３…第２ストレート部、４…コーナー部、４ａ…入口部、４ｂ…出口部、４ｃ…頂点部、５…継手本体、６…パイプ、７…第１ロック機構、８…パイプ、９…第２ロック機構、１０…配管カバー、１０ａ…第１カバー部、１０ｂ…第２カバー部、１０ｃ…コーナーカバー部、１１…収容部、１２…段差部、１３…インコア、１３ａ…フランジ、１４…シール部、１５…シールリング、１６…スペーサ、１７…シールリング、１８…保持リング、１９…保持部材、２０…キャップ、２１…嵌込リング、２２…割リング、２３…ロックリング、３４…インサート、３５…金型、３６…ピン、３６ａ…段部、３７…ピン、３７ａ…段部、３８…内筒部、３９…挿入ガイド。

Claims (1)

1. 第１ストレート部と第２ストレート部とを繋ぐよう両者に対し一体形成されているＬ型のコーナー部を有する樹脂製の継手本体と、
   前記第１ストレート部に接続される上流側の第１配管の抜け止めを行う第１ロック機構と、
   前記第２ストレート部に接続される下流側の第２配管の抜け止めを行う第２ロック機構と、
   を備え、
   流体が通過する内周面のうち、前記コーナー部の内周面のみがインサートによって形成されていることを特徴とする樹脂製エルボ継手。
   
   

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