JP2022057705A

JP2022057705A - 管継手

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Publication number: JP2022057705A
Application number: JP2020166096A
Authority: JP
Inventors: 薫高橋; Kaoru Takahashi; 美咲籾山; Misaki Momiyama
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2022-04-11
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: JP7523306B2

Abstract

【課題】外筒が樹脂製とされ、コレットが金属製とされた管継手において、カバーナットの締付け時における外筒の拡径を抑制して締付けトルクの増大を抑制すると共に、コレットによる管体の十分な締付けを可能にする。【解決手段】管継手１０は、管状の芯材１６と、芯材１６を覆い、芯材１６との間に管体１５を挿入可能とされ、軸線方向端部の外周に雄ねじ部４２Ｂが形成されると共に軸線方向端部の内周に該軸線方向端部の端面に向かって拡径して開口するテーパ部４２Ａが形成された樹脂製の外筒４２と、外筒４２の雄ねじ部４２Ｂに締め付けられるカバーナット４６と、芯材１６の溝部に嵌め込まれた止水部材と、外筒４２のテーパ部４２Ａと芯材１６との間に配置され、芯材１６との間に管体１５を挟持するための金属製のコレット４４と、外筒４２のテーパ部４２Ａとコレット４４との間に配置され外筒４２を補強する金属製の中間リング５２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、管継手に関する。

芯材、外筒、カバーナット及びコレットがそれぞれ金属で構成された管継手が開示されている（特許文献１参照）。カバーナットを外筒の雄ねじ部に締め付けるとコレットが外筒のテーパ部に進入して縮径し、コレットと芯材の間に管体を挟むことが可能とされている。

特開２０１１－１０６５３８号公報

しかしながら、軽量化や原価低減の観点から外筒を樹脂製とした場合、外筒が金属製である場合と比較して、外筒のテーパ部に対する金属製のコレットの食い込みにより外筒の雄ねじ部が拡径し易く、カバーナットの締付けトルクの増大が懸念される。更に、金属と樹脂の摩擦による締付けトルクの増大も懸念される。

また、外筒を樹脂製とした場合、外筒のテーパ部に金属製のコレットが当接するため、外筒に対するカバーナットの締付け時にコレットにより外筒のテーパ部が削られることが懸念される。テーパ部が削られるとコレットの縮径量が減少するため、外筒が金属製の場合と比較して、コレットによる管体の締付けが少なくなる。

本発明は、外筒が樹脂製とされ、コレットが金属製とされた管継手において、カバーナットの締付け時における外筒の拡径を抑制して締付けトルクの増大を抑制すると共に、コレットによる管体の十分な締付けを可能にすることを目的とする。

第１の態様に係る管継手は、周方向に沿った環状の溝部が軸線方向に沿って所定の間隔で複数形成された管状の芯材と、前記芯材を覆い、前記芯材との間に管体を挿入可能とされ、軸線方向端部の外周に雄ねじ部が形成されると共に、前記軸線方向端部の内周に該軸線方向端部の端面に向かって拡径して開口するテーパ部が形成された樹脂製の外筒と、前記外筒の前記雄ねじ部に締め付けられるカバーナットと、前記芯材の前記溝部に嵌め込まれた止水部材と、前記外筒の前記テーパ部と前記芯材との間に配置され、前記芯材との間に前記管体を挟持するための金属製のコレットと、前記外筒の前記テーパ部と前記コレットとの間に配置され前記外筒を補強する金属製の中間リングと、を有する。

この管継手では、樹脂製の外筒のテーパ部と金属製のコレットとの間に金属製の中間リングが配置され、樹脂製の外筒が金属製の中間リングにより補強されている。したがって、外筒に対するカバーナットの締付け時において、外筒のテーパ部に対するコレットの食込みによる外筒の雄ねじ部の拡径が抑制される。したがって、カバーナットの締付けトルクの増大が抑制される。また、中間リングにより、金属製のコレットと樹脂製の外筒との直接接触が抑制される。したがって、金属と樹脂の摩擦によるカバーナットの締付けトルクの増大も抑制される。更に、金属製のコレットと樹脂製の外筒との直接接触が抑制されることで、コレットと外筒との摩擦により外筒のテーパ部が削られることも抑制される。したがって、カバーナットの締付け時におけるコレットの縮径量も確保される。

第２の態様は、第１の態様に係る管継手において、前記中間リングが、前記外筒における前記軸線方向端部の端面から突出しないように、前記テーパ部の範囲内に配置されている。

この管継手では、中間リングが、外筒における軸線方向端部の端面から突出しないように、テーパ部の範囲内に配置されているので、外筒に対するカバーナットの締付け時におけるカバーナットと中間リングとの干渉が抑制される。したがって、コレットの縮径量を確保できる。

第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に係る管継手において、前記中間リングが、前記テーパ部と面状に接する形状とされている。

この管継手では、中間リングが、テーパ部と面状に接する形状とされているので、カバーナットの締付け時に外筒のテーパ部に局所的に力が作用することを抑制できる。

第４の態様は、第３の態様に係る管継手において、前記中間リングが、前記テーパ部に沿うテーパ外周面と、前記コレットに沿うテーパ内周面を有している。

この管継手では、中間リングが、テーパ部に沿うテーパ外周面と、コレットに沿うテーパ内周面を有しているので、カバーナットの締付け時にコレットと中間リングが局所的に当接したり、中間リングと外筒のテーパ部とが局所的に当接したりすることを抑制できる。

第５の態様は、第１～第４の態様の何れか１態様に係る管継手において、前記中間リングの最小径が、前記管体の外径よりも大きく設定されている。

この管継手では、中間リングの最小径が、管体の外径よりも大きく設定されているので、外筒と芯材の間に管体を挿入して管継手に接続する際における中間リングの干渉が抑制される。このため、管体の接続の作業性を確保できる。

第６の態様は、第１～第５の態様の何れか１態様に係る管継手において、前記中間リングを構成する金属が、前記コレットを構成する金属よりも硬い。

この管継手では、中間リングを構成する金属がコレットを構成する金属よりも硬いので、コレットと中間リングの摩擦により中間リングが削られることが抑制される。このため、カバーナットの締付け時におけるコレットの縮径量が確保される。

本発明によれば、外筒が樹脂製とされ、コレットが金属製とされた管継手において、カバーナットの締付け時における外筒の拡径を抑制して締付けトルクの増大を抑制すると共に、コレットによる管体の十分な締付けを可能にすることができる。

本発明の一実施形態に係る管継手の組付け状態を示す半断面図である。本発明の一実施形態に係る管継手の組付け途中の状態を示す半断面図である。本発明の一実施形態に係る管継手の組付け前の状態を示す半断面図である。本発明の一実施形態に係る管継手のコレットを示す半断面図である。図４の５－５矢視拡大断面図である。中間リングが取り付けられた外筒とコレットを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一又は同様の構成要素であることを意味する。なお、以下に説明する実施形態において重複する説明及び符号については、省略する場合がある。

図１から図３において、本実施形態に係る管継手１０は、基体１２と、外筒４２と、カバーナット４６と、止水部材の一例としてのＯリング２４、２６と、コレット４４と、中間リング５２とを有している。

基体１２は、ナット１４と管状の芯材１６とを有している。ナット１４は配管１３に締結可能とされている。芯材１６は、例えば樹脂製の部材である。芯材１６には、管体１５を接続可能となっている。管体１５は、パイプ、ホース、チューブ等である。

より具体的に説明すると、ナット１４の内周形状と芯材１６の外周形状は円形となっている。ナット１４における内周の軸線方向に沿った一方の端部（図面右側端部）には、係合部１４Ａが形成されている。また、ナット１４における内周の軸線方向に沿った他方の部位（図面左側の部位）には、雌ねじ部１４Ｂが形成されている。雌ねじ部１４Ｂは、配管１３の外周端部に形成される雄ねじ部１３Ａに締結可能とされている。

芯材１６における外周部の軸線方向に沿った一方の端部（図面左側端部）には、当接部１６Ａが形成されている。芯材１６の当接部１６Ａとナット１４の係合部１４Ａとが当接し、芯材１６がナット１４から抜け落ちないようになっている。また、芯材１６の当接部１６Ａとナット１４の係合部１４Ａとが摺動することで、芯材１６とナット１４とが軸線回り方向へ回転可能となっている。

芯材１６の軸心部には、軸線方向に沿って貫通孔となった流路１７が形成されている。芯材１６における軸線方向の当接部１６Ａ側の端面１６Ｂには、シール材２１が配置されている。このシール材２１は、芯材１６と配管１３との間の水密性を確保するために設けられている。

一方、芯材１６における外周部の軸線方向に沿った他方の部位（図面右側の部位）は、ナット１４から突出する内筒部１６Ｃとなっている。芯材１６の内筒部１６Ｃの外径は、使用される管体１５の内径とほぼ同じ径の外径をなす筒状とされている。また、芯材１６の内筒部１６Ｃの外周部には軸線方向に沿ってそれぞれ所定の間隔を開けて例えば２本の周溝２０、２２が形成されている。これらの周溝２０、２２には、それぞれＯリング２４、２６が嵌め込まれている。また、内筒部１６Ｃの外周部における周溝２０、２２を除いた部位は、それぞれ周方向に沿った環状の山部６３とされている。周溝２０、２２は、周方向に沿った環状の複数の溝部の一例である。

また、芯材１６の内筒部１６Ｃに対し、軸径方向の外側に一定の隙間をもって樹脂製の外筒４２が配置されている。外筒４２は、芯材１６の少なくとも内筒部１６Ｃを覆い、芯材１６との間に管体１５を挿入可能とされている。外筒４２の軸線方向端部（図面右側端部）の外周には雄ねじ部４２Ｂが形成されている。外筒４２の軸線方向端部（図面右側端部）の内周には該軸線方向端部の端面（図面右側方向の端面）に向かって拡径して開口するテーパ部４２Ａが形成されている。外筒４２の軸線方向における雄ねじ部４２Ｂと反対側の端部４２Ｃ（図面左側端部）の外周形状は、六角形となっている。

外筒４２の内周には、凸部４２Ｄが形成されている。この凸部４２は、例えば軸線回りに環状に形成されている。芯材１６の外周には、環状の凹部１６Ｄが形成されており、凸部４２は該凹部１６に嵌め込まれている。これにより、外筒４２が芯材１６に取り付けられている。

カバーナット４６は、外筒４２の雄ねじ部４２Ｂに締め付けられる、例えば金属製の部材である。カバーナット４６の内周における軸線方向に沿った他方の端部（図面左側端部）側には、雌ねじ部４６Ｂが形成されており、該雌ねじ部４６Ｂが外筒４２の雄ねじ部４２Ｂに締結されるようになっている。また、カバーナット４６の内周における軸線方向に沿った一方の端部（図面右側端部）側には、軸先端方向（図面右側方向）に向かって縮径するテーパ部４６Ａが形成されている。なお、カバーナット４６の外周部における軸線方向に沿った一方の端部４６Ｃ（図面左側端部）の外周形状は六角形となっている。また、カバーナット４６の外周部における軸線方向に沿った他方の端部４６Ｄ（図面右側端部）は端部先端方向（図面右側方向）に向かって縮径する円錐台形状となっている。

コレット４４は、外筒４２のテーパ部と芯材１６との間に配置され、芯材１６との間に管体１５を挟持するための金属製の部材である。具体的には、コレット４４は、外筒４２と、芯材１６の内筒部１６Ｃとの間に配置されている。図４に示すように、コレット４４は、円筒形とされたコレット本体５０を備えている。コレット本体５０の長手方向中央に形成された中央部５４は、外周５４Ａがコレット本体５０の軸線５０Ａと平行になっており、外径Ｄ１の円筒形となっている。

また、コレット本体５０の中央部５４からは、コレット本体５０の長手方向（軸線５０Ａに沿った方向）の両端部に向かってそれぞれ一対のテーパ部５６、５８が形成されている。テーパ部５６、５８は、コレット本体５０の中央部５４から長手方向両端部に向かってそれぞれの外径Ｄ２、Ｄ３が小さくなる方向に傾斜している。更に、軸線５０Ａに対するテーパ部５６の傾斜角度θ１と、軸線５０Ａに対するテーパ部５８の傾斜角度θ２とは、互いに等しくなっている。

コレット本体５０の内周５０Ｂには、コレット本体５０の周方向に沿ってリング状の溝部としての周溝６０が複数形成されており、これらの周溝６０は、コレット本体５０の長手方向に沿って所定の間隔で形成されている。なお、本実施形態では、コレット本体５０の長手方向中央を挟んで２本の周溝６０が形成されている。

なお、コレット本体１２の内周における周溝６０を除く部位は、コレット本体５０の軸線５０Ａと平行で、かつそれぞれコレット本体５０の軸線５０Ａに向かって突出する凸部６２となっている。この凸部６２は、コレット本体５０の内周に沿って弧状に形成されている。言い換えれば、コレット本体５０の内周には、コレット本体５０の周方向に沿った弧状の凸部６２が、コレット本体５０の長手方向（軸線５０Ａ方向）に沿って所定の間隔で形成されている。

図１に示すように、外筒４２の雄ねじ部４２Ｂにカバーナット４６を締め付けた状態で、コレット４４の凸部６２が、管体１５を挟んで芯材１６の周溝２０、２２に嵌め込まれたＯリング２４、２６の半径方向外側と、芯材１６の山部６３の半径方向外側に配置されるようになっている。コレット４４の複数の凸部６２によって、管体１５の経時変形（へたり）による締め代の低下を防止できると共に、芯材１６の周溝２０、２２からＯリング２４、２６がはみ出すのを防止できるようになっている。

図５に示すように、コレット本体５０には２本の第１スリット６４と４本の第２スリット６６とが形成されており、各スリットがコレット本体５０の周方向に等間隔で形成されている。なお、２本の第１スリット６４は互いに対向する位置（直径上の位置）に配置されている。また、図４に示すように、第１スリット６４は、コレット本体５０の一方のテーパ部５６の端部５６Ａに開口部６４Ａを備え、開口部６４Ａからコレット本体５０の軸線５０Ａに沿ってコレット本体５０の中央部５４を越えて形成されており、その先端部６４Ｂがコレット本体５０の他方のテーパ部５８に達している。一方、第２スリット６６は、第１スリット６４と反対側のテーパ部５８の端部５８Ａに開口部６６Ａを備え、開口部６６Ａからコレット本体５０の軸線５０Ａに沿ってコレット本体５０の中央部５４を越えて形成されており、その先端部６６Ｂがコレット本体５０の他方のテーパ部５６に達している。

第１スリット６４及び第２スリット６６は、それぞれ複数の周溝６０と交差している。また、第１スリット６４が先端部６４Ｂから開口部６４Ａに向かって同一幅Ｗ１になっていると共に、第２スリット６６が先端部６６Ｂから開口部６６Ａに向かって同一幅Ｗ２になっている。第１スリット６４の幅Ｗ１と第２スリット６６のＷ２とは、互いに等しくてもよい。つまり、Ｗ１＝Ｗ２でもよい。

図１から図３、図６において、中間リング５２は、外筒４２のテーパ部４２Ａとコレット４４との間に配置され、外筒４２を補強する金属製の部材である。中間リング５２を、スリーブ等と言い換えることもできる。この中間リング５２は、外筒４２における軸線方向端部の端面４２Ｅから突出しないように、テーパ部４２Ａの範囲内に配置されてもよい。中間リング５２は、テーパ嵌合によりテーパ部４２Ａに取り付けられていてもよいし、接着剤によりテーパ部４２Ａに取り付けられていてもよい。

また、中間リング５２は、テーパ部４２Ａと面状に接する形状とされてもよい。具体的には、中間リング５２は、例えばテーパ部４２Ａに沿うテーパ外周面５２Ａと、コレット４４に沿うテーパ内周面５２Ｂを有している（図３）。このテーパ外周面５２Ａとテーパ内周面５２Ｂとは、それぞれ互いに平行な円錐面である。換言すれば、芯材１６の軸線方向に対するテーパ部４２Ａの傾斜角度と、該軸線方向に対するテーパ外周面５２Ａの傾斜角度とが、互いに等しくてもよい。

中間リング５２の最小径ｄは、管体１５の外径Ｄよりも大きく設定されてもよい。つまり、ｄ＞Ｄであってもよい。

中間リング５２を構成する金属は、例えば黄銅である。この金属は、コレット４４を構成する金属よりも硬くてもよい。この硬さとは、例えばＪＩＳＺ２２４４に規定されるビッカース硬さである。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１、図２において、本実施形態に係る管継手１０では、配管１３に基体１２のナット１４を締結し、配管１３に基体１２の芯材１６を連結する。また、芯材１６の軸線方向の他方の端部がナット１４から突出した内筒部１６Ｃとされており、内筒部１６Ｃに管体１５を連結し、外筒４２の雄ねじ部４２Ｂにカバーナット４６を締結することで、コレット４４が管体１５を挟んで芯材１６の内筒部１６Ｃに締め付けられ、内筒部１６Ｃに管体１５が連結される。

この際、図１に示すように、外筒４２の雄ねじ部４２Ｂにカバーナット４６を締め付けた状態で、コレット４４の凸部６２が、管体１５を挟んで芯材１６の周溝２０、２２に嵌め込まれたＯリング２４、２６の半径方向外側に配置される。このため、管体１５の経時変形による締め代の低下を防止できる。また、コレット４４の凸部６２が、管体１５を挟んで芯材１６の山部６３の半径方向外側に配置されるため、芯材１６の周溝２０、２２からＯリング２４、２６がはみ出すのを防止できる。この結果、接続する管体１５の柔軟性が高い場合にも、管体１５の抜けやシール機能の低下を防止できる。また、本実施形態では、コレット４４の周溝２０、２２に設ける止水部材をＯリング２４、２６としたため、止水部材の取付けや調達が容易である。

更に、本実施形態では、樹脂製の外筒４２のテーパ部４２Ａと金属製のコレット４４との間に金属製の中間リング５２が配置され、樹脂製の外筒４２が金属製の中間リング５２により補強されている。したがって、外筒４２に対するカバーナット４６の締付け時において、外筒４２のテーパ部４２Ａに対するコレット４４の食込みによる外筒４２の雄ねじ部４２Ｂの拡径が抑制される。したがって、カバーナット４６の締付けトルクの増大が抑制される。また、中間リング５２により、金属製のコレット４４と樹脂製の外筒４２との直接接触が抑制される。したがって、金属と樹脂の摩擦によるカバーナット４６の締付けトルクの増大も抑制される。更に、金属製のコレット４４と樹脂製の外筒４２との直接接触が抑制されることで、コレット４４と外筒４２との摩擦により外筒４２のテーパ部４２Ａが削られることも抑制される。したがって、カバーナット４６の締付け時におけるコレット４４の縮径量も確保される。

また、中間リング５２が、外筒４２における軸線方向端部の端面４２Ｅから突出しないようにテーパ部４２Ａの範囲内に配置されている場合には、外筒４２に対するカバーナット４６の締付け時におけるカバーナット４６と中間リング５２との干渉が抑制される。したがって、コレット４４の縮径量を確保できる。

更に、中間リング５２が、テーパ部４２Ａに沿うテーパ外周面５２Ａと、コレット４４に沿うテーパ内周面５２Ｂを有し、テーパ部４２Ａと面状に接する形状とされている場合には、カバーナット４６の締付け時にコレット４４と中間リング５２が局所的に当接することを抑制できる。また、中間リング５２と外筒４２のテーパ部４２Ａとが局所的に当接したりすることを抑制できる。

また、中間リング５２の最小径ｄが、管体１５の外径Ｄよりも大きく設定されている場合には、外筒４２と芯材１６の間に管体１５を挿入して管継手１０に接続する際における中間リング５２の干渉が抑制される。このため、管体１５の接続の作業性を確保できる。

更に、中間リング５２を構成する金属がコレット４４を構成する金属よりも硬い場合には、コレット４４と中間リング５２の摩擦により中間リング５２が削られることが抑制される。このため、カバーナット４６の締付け時におけるコレット４４の縮径量が確保される。

このように、本実施形態によれば、コレット４４が金属製とされた管継手１０において、カバーナット４６の締付け時における外筒４２の拡径を抑制して締付けトルクの増大を抑制すると共に、コレット４４による管体１５の十分な締付けを可能にすることができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

中間リング５２が、外筒４２における軸線方向端部の端面４２Ｅから突出しないように、テーパ部４２Ａの範囲内に配置される場合について記載したが、これに限られない。例えば、中間リング５２が、端面４２Ｅから突出するように配置されていてもよい。

また、中間リング５２が、テーパ部４２Ａと面状に接する形状である場合について記載したが、中間リング５２がテーパ部４２Ａと面状に接しない構成であってもよい。例えば、中間リング５２のテーパ外周面５２Ａに多数の小突起を設けて、該小突起がテーパ部４２Ａに接する構成であってもよい。

更に、中間リング５２の最小径ｄが管体１５の外径Ｄよりも大きく設定される（ｄ＞Ｄ）場合について記載したが、管体１５の接続及び取外しに影響がなければ、ｄ≦Ｄであってもよい。

１０…管継手、１５…パイプ（管体）、１６…芯材、２０…周溝（溝部）、２１…シール材、２２…周溝（溝部）、２４…Ｏリング（止水部材）、２６…Ｏリング（止水部材）、４２…外筒、４２Ａ…テーパ部、４２Ｂ…雄ねじ部、４２Ｅ…端面、４４…コレット、４６…カバーナット、５２…中間リング、５２Ａ…テーパ外周面、５２Ｂ…テーパ内周面、ｄ…中間リングの最小径、Ｄ…管体の外径

Claims

周方向に沿った環状の溝部が軸線方向に沿って所定の間隔で複数形成された管状の芯材と、
前記芯材を覆い、前記芯材との間に管体を挿入可能とされ、軸線方向端部の外周に雄ねじ部が形成されると共に、前記軸線方向端部の内周に該軸線方向端部の端面に向かって拡径して開口するテーパ部が形成された樹脂製の外筒と、
前記外筒の前記雄ねじ部に締め付けられるカバーナットと、
前記芯材の前記溝部に嵌め込まれた止水部材と、
前記外筒の前記テーパ部と前記芯材との間に配置され、前記芯材との間に前記管体を挟持するための金属製のコレットと、
前記外筒の前記テーパ部と前記コレットとの間に配置され前記外筒を補強する金属製の中間リングと、
を有する管継手。
前記中間リングは、前記外筒における前記軸線方向端部の端面から突出しないように、前記テーパ部の範囲内に配置されている請求項１に記載の管継手。
前記中間リングは、前記テーパ部と面状に接する形状とされている請求項１又は請求項２に記載の管継手。
前記中間リングは、前記テーパ部に沿うテーパ外周面と、前記コレットに沿うテーパ内周面を有している請求項３に記載の管継手。
前記中間リングの最小径は、前記管体の外径よりも大きく設定されている請求項１～請求項４の何れか１項に記載の管継手。
前記中間リングを構成する金属は、前記コレットを構成する金属よりも硬い請求項１～請求項５の何れか１項に記載の管継手。