JP2023046180A - ハウジング形管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】管材を係止する機能及びシール部材の形状を拘束する機能を十分に高いレベルにて両立することが可能な小型であり且つ軽量なハウジング形管継手を提供する。【解決手段】ハウジング形管継手を構成するケーシングを、シール部材に外嵌されてシール部材の形状を拘束するインナーケーシングとインナーケーシングの外側に設けられてシール部材の内部において管端同士が互いに対向する一対の管材と係合すると共にインナーケーシングをシール部材に向かって押圧するアウターケーシングとに分け、これらのインナーケーシング及びアウターケーシングを金属板から一体物として成形された複数のセグメントによって構成すると共に、インナーケーシングとアウターケーシングにて管材に形成された鍔部を挟持する。【選択図】図５

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ハウジング形管継手に関する。より具体的には、本発明は、管材を係止する機能及びシール部材の形状を拘束する機能を十分に高いレベルにて両立することが可能であり、設計上の自由度が高く、小型であり且つ軽量なハウジング形管継手に関する。

例えば金属製の管材の接続に用いられるメカニカル継手としては、対向する一対の管材の端面（管端）を跨ぐように配設され且つ双方の管材の端面の近傍に形成された環状の突起（凸部）又は溝（凹部）に係止されるように構成された所謂「ハウジング形管継手」が広く採用されている。特に建設業界においては、鋳物製のハウジング形管継手が一般的に使用されている。鋳物製のハウジング形管継手は、長年に亘る使用実績及び高い信頼性が求められている一方で質量及びサイズが何れも大きく、設置スペース及び施工作業の面における改善が継続的に求められている。

当該技術分野においては、上記課題に対する解決策として、鋳造に代えて金属（例えばステンレス鋼等）製の薄板の成形加工によってハウジング形管継手を構成する技術が提案されている。例えば、特許文献１（特許第４９８７２３６号公報）には、管端に環状溝を有する管材と、ケーシングの内部に装着されたシール部材としての弾性リングと、ケーシングの外面を囲むように取り付けられた締め付けバンドと、締め付けバンドを締め付ける締結手段とを有するハウジング形管継手によって形成することにより、着脱作業が簡便で軽量コンパクト化が可能なハウジング形管継手を提供する技術が開示されている。

しかしながら、上記構成においては金属板によって形成されたケーシングが管材を係止する機能及び弾性リングの形状を拘束してシール性を維持する機能の両方を担っている。このため、例えば施工時及び／又は施工後に一対の管材の位置関係が変動した場合などにおいてケーシングが変形すると、弾性リングの形状の拘束が不十分となり、シール性を維持することが困難となる虞がある。また、弾性リングの形状を拘束するためにはケーシングの形状を弾性リングの形状に合わせる必要があるので、ケーシングが管材を係止するための環状の溝部（凹部）が管材の外周面に形成される位置も弾性リングの形状に合わせる必要が発生し、設計上の自由度が制限される。更に、管材の環状の溝部（凹部）の形成施工が不十分であると環状溝部（凹部）の断面形状が規定形状に形成されず、ケーシングとの係止が不十分となる虞もある。

特許第４９８７２３６号公報

上述したように、当該技術分野においては、ハウジング形管継手を構成するケーシングを鋳物から金属板の成形品へと置き換えることによる小型軽量化が試みられているものの、管材を係止する機能及びシール部材の形状を拘束する機能を十分に高いレベルに両立することが可能な技術は未だに確立されていない。即ち、当該技術分野においては、管材を係止する機能及びシール部材の形状を拘束する機能を十分に高いレベルにて両立することが可能であり、設計上の自由度が高く、小型であり且つ軽量なハウジング形管継手が要求されている。

上記課題に鑑み、本発明者は鋭意研究の結果、ハウジング形管継手を構成するケーシングを、シール部材に外嵌されてシール部材の形状を拘束するインナーケーシングとインナーケーシングの外側に設けられてシール部材の内部において管端同士が互いに対向する一対の管材と係合すると共にインナーケーシングをシール部材に向かって押圧するアウターケーシングとに分け、これらのインナーケーシング及びアウターケーシングをそれぞれ金属板から一体物として成形された複数のセグメントによって構成すると共に、第１ケーシングと第２ケーシングによって管材の鍔部をそれぞれ挟持することにより、上記要求に応えることができることを見出した。

具体的には、本発明に係るハウジング形管継手（以降、「本発明継手」と称呼される場合がある。）は、一対の管材を管端同士が互いに対向している状態において液密又は気密に接続するハウジング形管継手である。本発明継手は、一対の管材とシール部材と第１ケーシングと第２ケーシングと締結部材とを備える。本発明継手によって接続される一対の管材は、管端の側の外径が当該管端の反対側の外径よりも大きい段差部が軸方向における所定の距離だけ管端から離れた位置に全周に亘って形成された一対の管材である。

一対の管材は、管端の近傍で外方へ屈曲された環状の鍔部が形成されている。シール部材は、弾性材料によって形成され、環状の形状を有し、円筒状の部分である外周部と外周部の軸方向における両端から径方向における内側に向かって延在する２つのリム部とを備える。これにより、シール部材は、径方向における内側に開口部を有する略Ｕ字状の横断面を有する。更に、シール部材は、２つのリム部の外周部とは反対側の端部において管材の外周面に対向する面であるリップ面を有するリップ部を備える。

第１ケーシングは、金属板から一体物として成形された複数の円弧状の部材である第１セグメントの組み合わせによって構成される。第１ケーシングは、全体として円筒状の部分である外周部と外周部の軸方向における両端から径方向における内側に向かって延在する２つのリム部とを備える。これにより、第１ケーシングは、全体として、径方向における内側に向かって開口する略Ｕ字状の横断面を有する環状の形状を有する。

第２ケーシングは、金属板から一体物として成形された複数の略円弧状の部材である第２セグメントの組み合わせによって構成される。第２ケーシングは、全体として環状の形状を有する。個々の第２セグメントは、円弧状の部分である本体部と本体部の両端において第２ケーシングの径方向における外側に向かって延在するように立設された部分であるフランジ部とを備える。本体部は、第２ケーシングの径方向における最外面の一部を構成する外周部と第２ケーシングの軸方向における外周部の両端から第２ケーシングの径方向における内側に向かって延在する２つのリム部とを備える。これにより、本体部は、径方向における内側に向かって開口する略Ｕ字状の横断面を有する。

上記のような構成を有する本発明継手は、内部において一対の管材の管端同士が互いに対向するシール部材に複数の第１セグメントを外嵌し、複数の第１セグメントを覆うように複数の第２セグメントを配置し、第１セグメントと第２セグメントによって管材の鍔部をそれぞれ挟持して、隣り合う第２セグメント同士を締結部材によって締結することにより、第１ケーシングによってシール部材の形状を拘束し且つ第２ケーシングによって一対の管材を係止すると共に第１ケーシングをシール部材に向かって押圧することができるように構成されている。即ち、本発明継手が備える第１ケーシング及び第２ケーシングは上述したインナーケーシング及びアウターケーシングにそれぞれ該当する。

具体的には、先ず、一対の管材の管端をシール部材の軸方向における両側から挿入してシール部材の内部において一対の管材の管端同士を互いに対向させ、シール部材を覆うように複数の第１セグメントをシール部材に外嵌し、更に複数の第１セグメントを覆うように複数の第２セグメントを配置する。この状態において、第１セグメントと第２セグメントによって管材の鍔部をそれぞれ挟持するようにして、隣り合う第２セグメントのフランジ部に形成された着座面に着座する締結部材によって隣り合う第２セグメント同士を締結する。これにより、複数の第２セグメントが互いに近付いて第２ケーシングが集成され、複数の第１セグメントが互いに近付いて第１ケーシングが集成される。この際、複数の第２セグメントの外周部によって複数の第１セグメントがシール部材に向かって押圧され、第１ケーシングの外周部によってシール部材が一対の管材に向かって押圧される。

本発明継手によれば、このようにして、シール部材の外周部及びリム部の外面形状が第１ケーシングによって拘束されて一対の管材が液密又は気密に接続され、且つ第１ケーシング（第１セグメント）と第２ケーシング（第２セグメント）によって管材の鍔部がそれぞれ挟持されることにより、一対の管材が互いに離隔しないように係止されている状態である第１状態を達成することができる。

上記のように、本発明継手においては、シール部材に外嵌されてシール部材の形状を拘束する第１ケーシング（インナーケーシング）と第１ケーシングの外側に設けられてシール部材の内部において管端同士が互いに対向する一対の管材の外周面と係合すると共に第１ケーシングをシール部材に向かって押圧する第２ケーシング（アウターケーシング）とによってケーシングが構成されている。即ち、本発明継手によれば、管材を係止する機能及びシール部材の形状を拘束する機能が第１ケーシング及び第２ケーシングによって個別に実現されるので、これらの機能を十分に高いレベルにて両立し且つ設計上の自由度を高めることができる。更に、第１ケーシング及び第２ケーシングが金属板から一体物として成形された複数のセグメントによって構成されるので、小型であり且つ軽量なハウジング形管継手を提供することができる。加えて、
第１ケーシング（第１セグメント）と第２ケーシング（第２セグメント）によって管材の鍔部がそれぞれ挟持されることにより、両管材が確実に保持されるとともに、両管材が第２ケーシングから抜けることを確実に防止できる。

本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の各実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の第１の実施形態に係る斜視図である。 本発明の第１および第２ケーシングを示す斜視図である。 本発明の第２ケーシングへの第１ケーシングの組付状態を示す斜視図である。 本発明の第１および第２ケーシングへの管材の組付状態を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態における管材の軸に沿った、装着状態の断面図である。 本発明の第２の実施形態における管材の軸に沿った、装着状態の断面図である。 本発明のシール部材を示す斜視図、正面図、断面図である。

《第１実施形態》
以下、本発明の望ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るハウジング形管継手１（以降、「第１継手」と呼称される場合がある。）の装着状態（施工完了状態）を示す斜視図であり、その装着状態を管材の軸に沿った断面を示す図が図５である。このような装着状態により、第１継手は管材２内を流れる流体を漏洩させることなく管材２同士を強固に連結し、その状態を維持するものである。

具体的な装着手順を説明する。両管材２をその管端３同士を近接対向させた状態で管材２の先端部２１を跨ってシール部材８が外嵌され、シール部材８の外側に第１ケーシング６が外嵌される。次いで、第１ケーシング６に第２ケーシング７が外嵌されて、第２ケーシング７が先端部２１の外側に接して両管材２を保持している。そして、両管材２の一部が外方へ屈曲され環状に形成された鍔部４が、第１ケーシング６と第２ケーシング７とによって全周に亘って挟持されて、装着が完了する。

鍔部４は、管材２の管端３に近い部分を外方へ拡管し膨出部（図示せず）を形成した後に膨出部に向かう方向へ両側から軸方向に管材を押して、膨出部の内壁同士を密着させて鍔部４を形成する。このような、軸方向圧縮による屈曲や座屈を伴う「鍔出し工法」自体は周知である。その他、中間工程の膨出部形成においては、ハイドロフォーミング工法やスピニング工法等、各種のビーディング加工法を適用しても構わない。

なお、鍔部４の内壁同士は成形により一旦は密着するが、屈曲部のスプリングバックにより内壁間に微小な隙間が形成される場合がある。本発明における鍔部４は内壁同士が密着することが好ましいが、装着の支障とならない程度に微小に離れていても構わず、実質的に鍔状となっていれば良い。

図２乃至図４にて、第１実施形態の装着状態における管材２と第１ケーシング６と第２ケーシング７の個々の特徴および相互の組付け関係について説明する。第１ケーシング６は、ステンレス製の金属板から一体物としてプレス成形された一対の円弧状の部材である第１セグメント６１の組み合わせによって構成され、全体として円筒状の部分である外周部６２と前記外周部６２の軸方向における両端から径方向における内側に向かって延在する２つのリム部６３２とを備えることにより、径方向における内側に向かって開口する略Ｕ字状の横断面を有する環状の形状を有している。

第２ケーシング７は、金属板から一体物として成形された一対の略円弧状の部材である第２セグメント７１の組み合わせによって構成され、全体として環状の形状を有し、個々の第２セグメント７１は、円弧状の部分である本体部７４と本体部７４の両端において第２ケーシング７の径方向における外側に向かって延在するように立設された部分であるフランジ部７２とを備える。本体部７４は、第２ケーシング７の径方向における最外面の一部を構成する外周部７６と、第２ケーシング７の軸方向における外周部の両端から第２ケーシング７の径方向における内側に向かって延在する２つのリム部７５とを備えることにより、径方向における内側に向かって開口する略Ｕ字状の横断面を有する。リム部７５の先端には軸方向へ折り曲げた当接部７８が形成されており、この当接部７８が管材２の表面へ密着する。

シール部材８は弾性材料によって形成され、図７にて示すように環状の形状を有し、円筒状の部分である外周部８１と外周部８１の軸方向における両端から径方向における内側に向かって延在する２つのリム部８２とを備える。そして、径方向における内側に開口部を有する略Ｕ字状の横断面を有し、且つ２つのリム部８２の外周部とは反対側の端部において管材２の外周面に対向する面であるリップ面８４を有するリップ部８３を備える。

先ず図２に示す通り、第２ケーシング７を構成する第２セグメント７１の本体部７４内に、第１ケーシング６を構成する第１セグメント６１を挿入嵌合させて、一部を相互に固定する。固定は、スポット溶接５等により強固に固定することが好ましいが、必須ではない。挿入嵌合及び相互固定が完了した状態を図３に示す。このような状態でハウジング形管継手の半体１１を構成する。なお、軸周りにおける第１セグメント６１と第２セグメント７１の相対位置関係（割出）は任意であるが、管材２への装着時に支障とならない位置関係（割出）が好ましい。

そして、上述の半体１１を管材２へ組付ける。一般的な配管施工においては、管材２同士は既に所定位置に懸架されていて、その管材２同士をハウジング形管継手で締結することが一般的である。すなわち図４において、懸架されている配管２を跨ぐように、図３に示す１組の半体１１を被せるが、実際には管材２の先端部２１同士をシール部材８に軸方向から嵌め込むのであるが、図４においては図が煩雑となるためシール部材８の図示を省略している。なお、本発明においてはハウジング形管継手の構成品として管材も含めているが、管材全長を意味するのではなく、第２ケーシングによって包含される範囲の管材が構成品の対象である。

図４は、管材２の端部に、シール部材（図示せず）と半体１１が組み付いた状態を示す。ここにおいて管材２の鍔部２１は、第１セグメントのリム部６３と第２セグメントのリム部７５とによって全周を緊密に挟持された状態となる。そして、第２セグメント７１の両フランジ部７２に穿設された開孔７７に締結部材であるボルト９が挿通され、ボルト９端部にナット１０を螺合することによってフランジ部７２同士を密着固定し、ハウジング形管継手１（第１継手）の管材２への装着が完了する。この装着完了状態を示す断面図が図５である。

このような装着状態においては、シール部材８のリップ面８４が先端部２１の外周面に密着することで、液密あるいは気密が担保される。また、鍔部４が第１セグメントのリム部６３と第２セグメントのリム部７５とによって挟持されることで、両管材２が強固に保持されるので、ハウジング形管継手１（第１継手）としての管材の保持機能も担保される。また、シール部材８はその内部に流体を取り込み、流体の圧力で膨らむことでリップ面８４が先端部２１へ強く密着する、所謂セルフシール形式であるので、第１セグメントの変形は最小に抑えたいところ、鍔部２２がリム部６３の補強材となって拘束し変形を抑制する機能も有する。したがって、気密あるいは液密性の担保に構造的にも寄与している。

《第２実施形態》
次に図６を用いて、本発明の第２の実施形態に係るハウジング形管継手１００（以降、「第２継手」と呼称される場合がある。）の装着状態（施工完了状態）を説明する。第２継手１００の装着状態を管材の軸に沿って断面を示す図が図６である。このような装着状態により、第２継手１００は、第１継手１よりも更に大きな流体圧力や管材の変位応力にも耐えられるものである。

第２継手１００においては、両管材１０２の両鍔部１０４を挟んで先端部１１０と反対側に、環状溝（凹）部１０９も形成されている。環状溝部１０９内には、第１ハウジング１０６のリム部１１１先端に形成された当接部１１２が嵌り込んで、環状溝部１０９の底面に密着している。また、両鍔部１０４は、第１ハウジング１０６と第２ハウジング１０７によって挟持されている。なお、環状溝部１０９の配管１０２への形成も、周知の塑性加工技術を適用すれば良い。

第２継手１００においては、環状溝部１０９と当接部１１２も軸方向に係止するので、第１継手１よりも更に強固に配管２の相互変位を抑えることができる。

以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱し範囲の変更があっても本発明に包含される。適用される配管（管材）としては建築用に限ることなく、あらゆる流体を内部に流通させる配管に適用できる。

１、１００ ハウジング形管継手
２、１０２ 管材
３、１１３ 管端
４、１０４ 鍔部
５ スポット溶接部
６、１０６ 第１ケーシング
７、１０７ 第２ケーシング
８ シール部材
９ ボルト
１０ ナット
２１、１１０ 先端部
１０９ 環状溝部

Claims (2)

1. 管材を管端同士が互いに対向している状態において液密又は気密に接続するハウジング形管継手であって、
   管材と、シール部材と、第１ケーシングと、第２ケーシングと、締結部材と、を備え、
   前記管材は、前記管端の近傍で外方へ屈曲された環状の鍔部が形成され、
   前記シール部材は、弾性材料によって形成され、環状の形状を有し、円筒状の部分である外周部と前記外周部の軸方向における両端から径方向における内側に向かって延在する２つのリム部とを備えることにより径方向における内側に開口部を有する略Ｕ字状の横断面を有し、且つ２つの前記リム部の前記外周部とは反対側の端部において前記管材の外周面に対向する面であるリップ面を有するリップ部を備え、
   前記第１ケーシングは、金属板から一体物として成形された複数の円弧状の部材である第１セグメントの組み合わせによって構成され、全体として円筒状の部分である外周部と前記外周部の軸方向における両端から径方向における内側に向かって延在する２つのリム部とを備えることにより径方向における内側に向かって開口する略Ｕ字状の横断面を有する環状の形状を有し、
   前記第２ケーシングは、金属板から一体物として成形された複数の略円弧状の部材である第２セグメントの組み合わせによって構成され、全体として環状の形状を有し、
   個々の前記第２セグメントは、円弧状の部分である本体部と前記本体部の両端において前記第２ケーシングの径方向における外側に向かって延在するように立設された部分であるフランジ部とを備え、
   前記本体部は、前記第２ケーシングの径方向における最外面の一部を構成する外周部と前記第２ケーシングの軸方向における前記外周部の両端から前記第２ケーシングの径方向における内側に向かって延在する２つのリム部とを備えることにより径方向における内側に向かって開口する略Ｕ字状の横断面を有し、
   前記対向する管端同士を跨いでシール部材と第１ケーシングと第２ケーシングを装着した状態において、前記鍔部が前記第１セグメントと前記第２セグメントとに挟持されることを特徴とするハウジング形管継手。
2. 前記管材には更に、前記鍔部を挟んで管端と反対側に環状溝部が形成され、
   該環状溝部に前記第２ケーシングの一部が嵌入係止することを特徴とする請求項１に記載のハウジング形管継手。

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