JP2022070309A - パイプ接合装置及びパイプ接合装置組立体 - Google Patents

パイプ接合装置及びパイプ接合装置組立体 Download PDF

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Abstract

【課題】簡素な構成で複数のパイプを接合することが可能な、パイプ接合装置及びパイプ接合装置組立体を提供する。【解決手段】本開示のパイプ接合装置100は、パイプ50の内側に装着され、パイプ50の貫通穴52a,52bに嵌合する突起部10と、パイプ50の内面51に当接する当接部30と、突起部10の基端部11から当接部30に向かってアーチ状に延びる支持部20とを備えることを特徴とする。【選択図】図5

Description

この開示は、パイプ接合装置及びパイプ接合装置組立体に関する。
地中に埋設されている通信・電力ケーブル等の地中設置物の接続及び点検を行う場所として、マンホールやハンドホールなどの地中空洞部が設置されている。マンホール内では、マンホールの側壁に、平鋼や受金物等の金物を設置し、金物により通信・電力ケーブル等を支持することでマンホール内での作業性を確保している。
しかし、マンホール等の地下空洞部には、外部から水が流入するため、上記の金物が腐食する場合がある。そこで、従来の金物に代えて、例えば、繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)製のパイプ材で構成した構造物により通信・電力ケーブル等を支持することが考えられる。この場合、マンホールのような閉所空間に上記構造物を運んで設置することは困難であるため、マンホール内でパイプ材を組み立てて構造物を完成させている。そして、パイプ材を組み立てる際には、各種継手、ねじ又は接着によってパイプ同士を接合させている(例えば、非特許文献1又は非特許文献2など)。
″ステンレス配管ガイド2019″、ステンレス協会、2019年2月、p.8-15,p.18-19,p.25-26 ″水道用硬質ポリ塩化ビニル管 技術資料<施工編>″、p. 10-30、[online]、2020年2月 、塩化ビニル管・継手協会、[令和2年10月9日検索]、インターネット〈URL:https://ebook.wisebook4.jp/html/ppfabook/20593/#32〉
しかし、継手を用いる場合、部品点数が多くなり、構造が複雑化するほか、継手部分の外径が大きくなって施工上制約を受けることがあった。また、ねじを用いる場合、挿入する側のパイプ及び受け側のパイプの双方にねじ切り加工を施す必要があり、加工部分の管厚が薄くなることにより強度が低下し、ねじによる接続部分が剪断破壊を起こすことがあった。また、接着による場合、接着面の強度が十分ではない場合があり、広い接着面を確保するためには、品質と製造コストの問題を解決する必要があった。
従って、かかる点に鑑みてなされた本開示の目的は、簡素な構成で複数のパイプを接合することが可能な、パイプ接合装置及びパイプ接合装置組立体を提供することにある。
上記課題を解決するため、本開示に係るパイプ接合装置は、
パイプの内側に装着されるパイプ接合装置であって、
前記パイプの貫通穴に嵌合する突起部と、
前記パイプの内面に当接する当接部と
前記突起部の基端部から前記当接部に向かってアーチ状に延びる支持部と
を備えることを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、本開示に係るパイプ接合装置組立体は、
上記のパイプ接合装置を2つ備えるパイプ接合装置組立体であって、
第1のパイプ接合装置の第1突起部が、前記一方のパイプに設けられた第1貫通穴及び前記他方のパイプに設けられた第1係止穴に嵌合し、
第2のパイプ接合装置の第2突起部が、前記一方のパイプに設けられ前記第1貫通穴に対向する第2貫通穴及び前記他方のパイプに設けられた第2係止穴に嵌合することを特徴とする。
本開示によれば、簡素な構成で複数のパイプを接合することが可能な、パイプ接合装置及びパイプ接合装置組立体を提供することができる。
本開示の一実施形態に係るパイプ接合装置の正面図である。 本開示の一実施形態に係るパイプ接合装置組立体をパイプ内に装着した状態を示す斜視図である。 図2において、第1突起部及び第2突起部をパイプ内側に押圧した状態を示す斜視図である。 図3において、第1突起部及び第2突起部を通り中心軸線に直交する断面を示す斜視図である。 図3において、第1突起部及び第2突起部を通り中心軸線に直交する断面による断面図である。 図3の状態からパイプを他のパイプに嵌合してパイプ接合装置組立体で接合している状態を示す正面断面図である。
以下、本開示の一実施形態に係るパイプ接合装置100及びパイプ接合装置組立体200について、図面を参照して説明する。
なお、本実施形態において、径方向とは、パイプ50の中心軸線O(図2等参照)に直交する直線に沿う方向であり、径方向外側は当該直線に沿って中心軸線Oから離れる方向、径方向内側は当該直線に沿って中心軸線Oに向かう方向である。
本実施形態に係るパイプ接合装置100によって接合されるパイプ50,70は、例えば地下空洞部であるマンホールに配置され、通信・電力ケーブル等を支持するための構造物を形成するパイプとして用いることができる。本実施形態では、パイプの材料として、例えば耐腐食性に優れた繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)を用いることを想定している。パイプ接合装置100は、図1に示すように、突起部10と、突起部10の基端部11から図1の左右両側に向かって延びる支持部20と、支持部20における突起部10とは反対側の端部に設けられ、後述のようにパイプ50の内面51に当接する当接部30とを備えている。本実施形態では、支持部20は、図1に示すように突起部10に関して左右対称形状とされており、全体としてアーチを描くように図1の左右両側に向かって下方に延びている。
図2は、図1に示すパイプ接合装置100を2つ備えたパイプ接合装置組立体200をパイプ50(第1のパイプ)内に装着した状態を示している。パイプ接合装置100a(第1のパイプ接合装置)は、パイプ50に設けられた貫通穴52a(第1貫通穴)に嵌合し径方向に延びる突起部10a(第1突起部)と、突起部10aの基端部11aからパイプ50の対向する内面51に向かってパイプ50の長手方向両側に延びる弾性変形可能な支持部20a(第1支持部)と、支持部20aにおける突起部10aの基端部11aとは反対側の端部に設けられパイプ50の内面51に当接する当接部30aとを備えている。
パイプ接合装置100aは、パイプ50内に収容された状態において、図2に示すように、突起部10aの基端部11aがパイプ50の内面51に当接するとともに、当接部30aの円弧面31aがパイプ50の内面51に当接することによって、支持部20aの両端に図2の上下方向から剪断力が加えられている。一方、支持部20aは、パイプ50からの力が働いておらず弾性変形していない状態において、突起部10aの基端部11aと当接部30aとの間の突起部10aの延在方向(図2の上下方向)の最大距離は、パイプ50の内径よりも大きくなるように構成されている。これによって、アーチ状の支持部20aは、パイプ50に装着された状態では上下方向から押圧されて弾性変形し、基端部11aが径方向外側(図2の上方向)にパイプ50を押圧するとともに当接部30aの円弧面31aが径方向外側(図2の下方向)にパイプ50を押圧する。従って、基端部11aとパイプ50の内面51及び円弧面31aとパイプ50の内面51との間の静止摩擦力によって、パイプ接合装置100aは、パイプ50内に固定されている。この状態において、図2に示すようにパイプ50の貫通穴52aから突起部10aが径方向外側に突出している。
本実施形態において、当接部30aの円弧面31aは、周方向にパイプ50の内面51と略同一の曲率半径を有している。この構成によって、当接部30aの円弧面31aは、パイプ50の内面51とより大きい面積で当接することができるので、パイプ50内におけるパイプ接合装置100aの姿勢を安定化し、より強い静止摩擦力でパイプ50に装着することができる。
本実施形態において、突起部10aの基端部11aは、パイプ50の長手方向に延びパイプ50の内面51に当接する当接面として機能している。本実施形態において基端部11aの外面は、周方向にパイプ50の内面51と略同一の曲率半径を有するように構成されているが、略平面となるようにしてもよい。
パイプ接合装置100b(第2のパイプ接合装置)は、突起部10bが貫通穴52aと対向する位置に設けられた貫通穴52bに嵌合し、パイプ接合装置100aを中心軸線O周りに180度回転させた位置でパイプ50内に装着されている。本実施形態において、パイプ接合装置100bは、パイプ接合装置100aと略同一形状を有するため、パイプ接合装置100aに付した各符号の末尾をaからbに変えて対応する各部位に付している。パイプ接合装置100aとパイプ接合装置100bは、1組のパイプ接合装置組立体200として機能する。すなわち、パイプ50の径方向外側に突出する2つの突起部10a,10bが後述するパイプ70(第2のパイプ)(図5参照)において対向する位置に設けられた2つの係止穴72a,72bに嵌合することによって、パイプ70をパイプ50に対して周方向の対向する2か所において安定的に固定することができる。
なお、パイプ接合装置100aの支持部20aと、パイプ接合装置100bの支持部20b(第2支持部)とは、突起部10aの延在方向(図2の上下方向)及びパイプ50の長手方向(中心軸線Oに沿う方向)に直交する方向に互いにオフセットして配置されている。この構成によって、図5のように支持部20aと支持部20bが正面視において交差していても互いに干渉しないように構成することができる。
パイプ接合装置100a,100bの材料には、例えば、支持部20a,20bが容易に弾性変形し、繰り返し動作に耐えることができる、柔軟かつ耐久性及び耐腐食性を備えた合成樹脂材料等を用いることができる。また、上記性質を備えたステンレス鋼などの金属材料のほか、鉄又は銅などに耐腐食性めっき(鉄の表面に亜鉛、亜鉛ニッケル合金、ニッケル、錫等、銅の表面に銀、ニッケル、錫等)を施した材料を用いてもよい。また、マンホール内以外で用いる場合には、必ずしも耐腐食性を備えていなくてもよい。
図2に示すパイプ接合装置組立体200を用いて、パイプ50にパイプ70を接合するに際しては、まず、図3に示すように、パイプ50に装着したパイプ接合装置組立体200における2つの突起部10a,10bを径方向内側に押し込み、突起部10a,10bの外周端の高さがパイプ50の外周面とほぼ同じ高さになるようにする。これによって、図3に示すように、基端部11a,11bは、パイプ50の内面51から離間する一方、当接部30a,30bはパイプ50の内面51への当接を維持し、支持部20a,20bは、アーチ状形状の曲率半径が大きくなるように弾性変形する。
突起部10aにおける径方向内側部には、図4A及び図4Bに示すように、支持部20bにおける突起部10bとの連結部22bを受け入れ可能な切り欠き部14aが設けられている。同様に、突起部10bにおける径方向内側部には、支持部20aにおける連結部22aを受け入れ可能な切り欠き部14bが設けられている。また、切り欠き部14a,14bには、各々に傾斜面16a,16bが形成されている。突起部10a,10bの外周端の高さがパイプ50の外周面とほぼ同じ高さになるように押し込むと、支持部20bにおける連結部22bが傾斜面16a上を滑りながら切り欠き部14a内に進入するとともに、支持部20aにおける連結部22aが傾斜面16b上を滑りながら切り欠き部14b内に進入する。この構成によって、パイプ50,70の接合を強固にするために突起部10a,10bの長さを長くしたい場合に、切り欠き部14a,14bの図4Bの上下方向の深さを深くすることによって、突起部10a,10bを径方向内側に押し込んだときのパイプ50からの突出を抑制することができる。また、切り欠き部14a,14bに傾斜面16a,16bを設けて切り欠き部14a,14bの開口を広くすることによって、連結部22b,22aをスムーズに切り欠き部14a,14b内に導くことができる。
図5は、図3に示す状態からパイプ50とは外径及び内径が異なる別のパイプ70を準備し、パイプ70の内面にパイプ接合装置組立体200を装着したパイプ50を嵌合させた後、突起部10a,10bを径方向外側に開放した状態を示している。開放された突起部10a,10bは、弾性部材で形成された支持部20a,20bの復元力によって図2に示す状態まで径方向外側に移動し、パイプ70に形成された係止穴72a,72bに嵌合している。この構成によって、パイプ70は、2本の突起部10a,10bによって2か所で係止され、パイプ50に固定されている。
本実施形態では、パイプ70に設けられた係止穴72a,72bは貫通穴として設けられており、この構成によって、再度使用者が係止穴72a,72b経由で突起部10a,10bを径方向内側に押し込むことによって、パイプ70の係止を解除して、パイプ70をパイプ50から取り外すことができる。
以上述べたように、本実施形態は、パイプ50の内側に装着されるパイプ接合装置100であって、パイプ50の貫通穴52a,52bに嵌合する突起部10と、パイプ50の内面51に当接する当接部30と、突起部10の基端部11から当接部30に向かってアーチ状に延びる支持部20とを備えるように構成した。このような構成の採用によって、パイプ50に貫通穴52aを設けて内部の任意位置にパイプ接合装置100を装着することによって他のパイプを接合することができるので、接合部の形状の複雑化及び巨大化を抑制することができる。従って、マンホール内等の施工現場において容易にパイプ50の接合作業を行うことができる。また、支持部20がアーチ状に延びることによって、支持部20への応力集中を抑制することができるため、パイプ接合装置100の耐久性を向上できるほか、金属に代えて例えば合成樹脂製の支持部20を採用し易くなる。
また、本実施形態では、当接部30は、支持部20における突起部10の基端部11とは反対側の端部に設けられ、パイプ50の内面51に当接するように構成した。このような構成の採用によって、突起部10と、支持部20を挟んで突起部10の反対側に設けられた当接部30とによってパイプ接合装置100をパイプ50の内面51に安定的に装着することができる。
また、本実施形態では、支持部20が弾性変形していない状態において、突起部10の基端部11と当接部30との間の突起部10の延在方向の最大距離は、パイプ50の内径よりも大きいように構成した。このような構成の採用によって、パイプ接合装置100の支持部20を弾性変形させてパイプ50の内面51に装着することで、突起部10と当接部30によりパイプ50の内面51を確実に押圧することができるので、パイプ接合装置100をパイプ50の内面51に安定的に装着することができる。
また、本実施形態は、パイプの内側に装着することによって複数のパイプを長手方向にオーバーラップさせた状態で接合するパイプ接合装置100であって、突起部10a,10bは、複数のパイプ50,70のうちオーバーラップ領域において径方向内側に位置する一方のパイプ50に設けられた貫通穴52a,52b及び複数のパイプ50,70のうちオーバーラップ領域において径方向外側に位置する他方のパイプ70に設けられた係止穴72a,72bに嵌合するとともに径方向に延在し、支持部20a,20bは、突起部10a,10bの基端部11a,11bから一方のパイプ50の対向する内面51に向かって一方のパイプ50の長手方向両側に延び、弾性変形可能であるように構成した。このような構成の採用によって、パイプ50に貫通穴52aを設けて内部の任意位置にパイプ接合装置100を装着することによってパイプ70を接合することができるので、接合部の形状の複雑化及び巨大化を抑制することができる。従って、マンホール内等の施工現場において容易にパイプの接合作業を行うことができる。
また、本実施形態では、複数のパイプ50,70は略円筒形状を有し、当接部30の径方向外側面は、一方のパイプ50の内面51に沿う円弧面31を有するように構成した。このような構成の採用によって、当接部30の円弧面31は、パイプ50の内面51とより大きい面積で当接することができるので、パイプ50内におけるパイプ接合装置100の姿勢を安定化し、より強い静止摩擦力でパイプ50に装着することができる。
また、本実施形態では、パイプ接合装置組立体200は、パイプ接合装置100を2つ備え、パイプ接合装置100aの突起部10aが、一方のパイプ50に設けられた貫通穴52a及び他方のパイプ50に設けられた係止穴72aに嵌合し、パイプ接合装置100bの突起部10b(第2突起部)が、一方のパイプ50に設けられ貫通穴52aに対向する貫通穴52b(第2貫通穴)及び他方のパイプ70に設けられた係止穴72b(第2係止穴)に嵌合するように構成した。このような構成の採用によって、パイプ50の対向する2箇所から径方向外側に向けて突起部10a,10bを突出させてパイプ70に設けられた係止穴72a,72bに係止することによってパイプ50をパイプ70に接合することができる。従って、パイプ70に対してパイプ50が傾いたりすることなく、必要な強度で確実に接合することができる。
また、本実施形態では、パイプ接合装置100aの支持部20aとパイプ接合装置100bの支持部20b(第2支持部)は、突起部10aの延在方向及び一方のパイプ50の長手方向に直交する方向に互いにオフセットして配置されるように構成した。このような構成の採用によって、同一形状のパイプ接合装置100を2つ対向させて用いても、支持部20a,20b同士の機械的な干渉が発生しないので、2つの均等な接合力でパイプ70にパイプ50を接合することができる。
また、本実施形態では、突起部10aの径方向内側部には、支持部20bを受け入れ可能な切り欠き部14aが設けられ、突起部10bの径方向内側部には、支持部20aを受け入れ可能な切り欠き部14b(第2切り欠き部)が設けられるように構成した。このような構成の採用によって、突起部10a,10bの径方向内側部を切り欠き部14a,14b内に収容することができるので、パイプ50,70の接合を強固にするために突起部10a,10bの長さを長くしても、パイプ50,70の接合作業の際に突起部10a,10bがパイプ50の内側に収まるように押し込んでパイプ50から突出しないようにすることができる。
本開示を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部を1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
例えば、本実施形態では、パイプ50,70が円筒形状である場合について説明したが、この態様には限定されない。本開示は、例えばパイプ50,70が矩形形状の断面を有する場合にも適用可能である。その場合、本願の明細書、特許請求の範囲における「径方向」は、「矩形形状の一辺に沿う方向」と読み替えるものとする。また、当接部30a,30bの当接面は、パイプ50の内面に沿う略平面であることが好ましい。
また、本実施形態では、図2から図5に示すように、パイプ50に2つのパイプ接合装置100a,100b(パイプ接合装置組立体200)を装着する場合について説明したが、この態様には限定されず、図1に示す1つのパイプ接合装置100のみをパイプ50内に装着するようにしてもよい。
また、本実施形態では、径方向外側のパイプ70に貫通穴としての係止穴72a,72bを設けるように構成したが、この態様には限定されない。係止穴72a,72bは、パイプ70の径方向内側に開口する凹所であってもよい。この場合、突起部10a,10bが外部に晒されにくくなるので、パイプ接合装置100a,100bの腐食を抑制することができる。
また、本実施形態では、パイプ50,70の材料として、耐腐食性に優れた繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Plastics)を用いることを前提に説明したが、この態様には限定されない。パイプ50,70は、ステンレス鋼などの耐腐食性を備えた金属材料のほか、鉄又は銅などに耐腐食性めっき(鉄の表面に亜鉛、亜鉛ニッケル合金、ニッケル、錫等、銅の表面に銀、ニッケル、錫等)を施したり、耐腐食性を備えた合成樹脂材料等を用いてもよい。
また、本実施形態では、基端部11a,11bを支持部20a,20bの径方向外側端から外側に僅かに突出してパイプ50の内面51に当接する基準面(当接面)として構成したが、この態様には限定されない。支持部20a,20bの径方向外側端がそのまま突起部10a,10bの基端部11a,11bとなるように構成してもよい。
また、本実施形態では、パイプ接合装置100及びパイプ接合装置組立体200が、マンホールに配置され通信・電力ケーブル等を支持するための構造物を形成するパイプを接合するために用いられるものとして説明したが、この態様には限定されない。本実施形態に係るパイプ接合装置100及びパイプ接合装置組立体200は、複数のパイプを接合することが必要な他の用途にも広く用いることができる。
10 突起部
10a 突起部(第1突起部)
10b 突起部(第2突起部)
11,11a,11b 基端部
14a 切り欠き部(第1切り欠き部)
14b 切り欠き部(第2切り欠き部)
16a,16b 傾斜面
20 支持部
20a 支持部(第1支持部)
20b 支持部(第2支持部)
22a,22b 連結部
30,30a,30b 当接部
31,31a,31b 円弧面
50 パイプ(一方のパイプ)
51 内面
52a 貫通穴(第1貫通穴)
52b 貫通穴(第2貫通穴)
70 パイプ(他方のパイプ)
72a 係止穴(第1係止穴)
72b 係止穴(第2係止穴)
100 パイプ接合装置
100a パイプ接合装置(第1のパイプ接合装置)
100b パイプ接合装置(第2のパイプ接合装置)
200 パイプ接合装置組立体
O 中心軸線

Claims (8)

  1. パイプの内側に装着されるパイプ接合装置であって、
    前記パイプの貫通穴に嵌合する突起部と、
    前記パイプの内面に当接する当接部と
    前記突起部の基端部から前記当接部に向かってアーチ状に延びる支持部と
    を備えるパイプ接合装置。
  2. 前記当接部は、前記支持部における前記突起部の基端部とは反対側の端部に設けられ、前記パイプの内面に当接する、請求項1に記載のパイプ接合装置。
  3. 前記支持部が弾性変形していない状態において、前記突起部の基端部と前記当接部との間の前記突起部の延在方向の最大距離は、前記パイプの内径よりも大きい、請求項1又は2に記載のパイプ接合装置。
  4. パイプの内側に装着することによって複数のパイプを長手方向にオーバーラップさせた状態で接合するパイプ接合装置であって、
    前記突起部は、前記複数のパイプのうちオーバーラップ領域において径方向内側に位置する一方のパイプに設けられた貫通穴及び前記複数のパイプのうちオーバーラップ領域において径方向外側に位置する他方のパイプに設けられた係止穴に嵌合するとともに径方向に延在し、
    前記支持部は、前記突起部の基端部から前記一方のパイプの対向する内面に向かって前記一方のパイプの長手方向両側に延び、弾性変形可能である、請求項1から3のいずれか一項に記載のパイプ接合装置。
  5. 前記複数のパイプは略円筒形状を有し、前記当接部の径方向外側面は、前記一方のパイプの内面に沿う円弧面を有する、請求項4に記載のパイプ接合装置。
  6. 請求項4又は5に記載のパイプ接合装置を2つ備えるパイプ接合装置組立体であって、
    第1のパイプ接合装置の第1突起部が、前記一方のパイプに設けられた第1貫通穴及び前記他方のパイプに設けられた第1係止穴に嵌合し、
    第2のパイプ接合装置の第2突起部が、前記一方のパイプに設けられ前記第1貫通穴に対向する第2貫通穴及び前記他方のパイプに設けられた第2係止穴に嵌合することを特徴とするパイプ接合装置組立体。
  7. 前記第1のパイプ接合装置の第1支持部と前記第2のパイプ接合装置の第2支持部は、前記第1突起部の延在方向及び前記一方のパイプの長手方向に直交する方向に互いにオフセットして配置されている、請求項6に記載のパイプ接合装置組立体。
  8. 前記第1突起部の径方向内側部には、前記第2支持部を受け入れ可能な第1切り欠き部が設けられ、
    前記第2突起部の径方向内側部には、前記第1支持部を受け入れ可能な第2切り欠き部が設けられている、請求項7に記載のパイプ接合装置組立体。
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