JP3921208B2 - 管体の接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、工場等における配管に用いられる管体の接続構造に係り、特に、管体の連結部における密封性を確保することができるようにされた接続構造に係るものである。

化学プラントやその他の多くの工場において、流体の性状を有する原料や生成体の他、媒体や動力源など、各種の流体を流通させる流路を形成するために配管構造体が利用されている。このような配管構造体は、製造上や施工上、或いは管理上の理由によって所定長さの管体を複数本連結することにより、所望の流路を構成している。即ち、それら複数の管体の両開口端部を互いに突き合わせて固定することで接続し、全体として連通させることで、目的とする長さや流路形態を実現せしめた構造とされている。

ところで、このような配管構造では、各管体の連結部において、高度で且つ安定した流体密性が要求される場合が多い。そのため、管体の連結部には、従来から、流体密性を確保するためのシール構造が採用されている。

そのようなシール構造としては、例えば、実開昭５５−５７５８７号公報（特許文献１）や実開昭６３−８４４８９号公報（特許文献２）に記載されているように、各管体の開口端部にそれぞれフランジを形成し、各管体の開口端部を突き合わせてフランジ間を複数本の締付ボルトで締め付けて接続固定するに際して、それらのフランジの重ね合わせ面間に環状パッキンを挟み込んで挟圧したものが知られている。

しかしながら、このような管体の接続部におけるシール構造では、安定した流体密性を確保することが難しい。蓋し、環状パッキンに挟圧力を及ぼす、周上複数本のボルトの締付力を全て同一に設定保持することが難しく、締付力が不均一となって環状パッキンへの挟圧力が偏荷重となり易い。そのような偏荷重が発生すると、周上の特定の部位で、パッキンの挟圧力が不足したり、反対に過大となってしまい、その結果、パッキンに隙間や亀裂が発生し易く、そこから流体が漏出するおそれがあるという問題があった。

しかも、偏荷重の発生を外部から確認することが極めて困難であることから、保守や点検が難しく面倒であり、流体の漏出を事前に予測することは勿論、それを防止することも困難であったのである。

なお、例えば原子核変換に関する技術分野などで用いられる流路のように、極めて高度なシール性能が要求される管体の接続構造としては、特開平８−２００５８３号公報（特許文献３）に開示されている如き高度なシール機構も提案されている。しかしながら、このような高度なシール機構は構造が複雑になって、コストの増大や施工及び管理に手間がかかるといった問題があり、一般の多くの工場の配管などに採用することは現実的ではない。

また、特に食品工場等では、衛生上の理由から毎日のように頻繁に管体の分解と洗浄，再接続が実施される。更に、強酸性や強アルカリ性の流体を搬送する配管においても、頻繁な点検や交換の作業が実施される。このような場合において、簡易な構造と容易な施工性能をもって、高度なシール性能を安定して得ることのできるシール機構をもった管体の接続構造が切望されていたのである。

実開昭５５−５７５８７号公報 実開昭６３−８４４８９号公報 特開平８−２００５８３号公報

ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として為されたものであって、その解決課題とするところは、高度なシール性能を安定して得ることが出来るシール機構をもった管体の接続構造を、簡易な構造と優れた施工性能をもって実現することにある。

以下このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意な組み合わせで採用可能である。また、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、明細書全体および図面に記載されたもの、或いはそれらの記載から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて認識されるものであることが理解されるべきである。

すなわち、本発明の第一の態様は、二本の管体における各一方の開口端部を突き合わせ状態で相互に流体密に接続して連通せしめる管体の接続構造において、前記二本の管体の前記各一方の開口端部を互いに固定的に連結する連結手段を設ける一方、それら各一方の開口端部の突き合わせ部分の外周面に重ね合わせられるようにして外挿状態で配設される環状のシール部材を設けると共に、該シール部材の外周側を全周に亘って覆う環状のハウジング部材を設けて、該ハウジング部材と該シール部材の間に周方向で実質的に連続した作用流体室を形成し、該作用流体室に対して外部から圧力流体を給排することの出来る給排手段を設けて、該作用流体室に圧力流体を充填せしめて該シール部材に対して外周面から圧力を及ぼすことにより、該シール部材を該二本の管体の該各一方の開口端部の突き合わせ部分に対して外周面から密着させてシールするようにして、更に、該ハウジング部材の軸方向両端部分には、該二本の管体の各開口端部に設けた管体側取付片に対して連結ボルトで着脱可能に固定される継手側取付片を、周上の複数箇所に設けることにより、互いに接続されるそれら二本の管体を該ハウジング部材を利用して相互に連結したことを、特徴とする。

このような第一の態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、作用流体室に作用せしめられる正圧が、管体の連結部に外挿状態で配設したシール部材に対して外周面から押圧力として作用せしめられる。ここにおいて、作用流体室は実質的に周方向に連続していることから、シール部材の周方向の全周に亘って均一の押圧力が内周側に向けて作用せしめられることとなる。それ故、突き合わせられた管体の端部間に跨がって外挿状態で装着されたシール部材が、管体の連結部の外周面から密着されて、管体の端部間を全周に亘ってシールして、管体内を流通せしめられる流体の漏出を効果的に防ぐことが出来るのである。

特に、本態様の管体接続構造においては、シール部材を管体の連結部に対して外周面から密着させる押圧力が、周方向の全周に亘って均等に作用せしめられ得ることから、偏った荷重がシール部材にかかることに起因するシール部位の局部的な隙間やシール部材の局部的な損傷を有利に防ぐことが出来るのであり、より確実なシール性能を高い信頼性と耐久性のもとに得ることが可能となる。
また、本態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、ハウジング部材の取付けによって、二つの管体を接続することができることから、管体同士を別途、ボルトや溶接によって互いに固定する必要がない。それ故、構造の簡略化や部品点数の現象およびそれに伴う施工の作業効率の向上や低コスト化が実現可能となる。

更に、外部に給排手段を設けて、作用流体室に対する圧力流体の給排を可能としたことにより、管体を連結して接続構造を実質的に完成させた後に、作用流体室に圧力流体を供給したり、また、作用流体室から圧力流体を排出した後に接続構造を解除して管体の連結部位を分解したりすることが可能とされる。これにより、接続状態下での管体の突き合わせ部位におけるシール性能を十分に確保しつつ、管体の接続や分離の作業を容易に行うことが可能とされる。

なお、本態様においては、二本の管体を接続した後、給排手段を遮断状態として、作用流体室に圧力流体を密閉することにより所定圧力を保持するようにしても良い。或いは、本発明においては、二本の管体の接続構造をそのままにして、給排手段を通じて外部から圧力流体を作用流体室に給排することで、作用流体室の圧力を適宜に調節可能としても良い。

また、本態様において、作用流体室に給排する圧力流体としては、気体でも液体でも良い。気体の場合には、例えば空気や不活性ガス等を適宜に採用することが可能であり、液体を採用する場合に比して設備が簡易で取扱いや保守等も容易に行うことが出来る。一方、液体の場合には、例えば水や不凍液、油などを適宜に採用することが可能であり、気体を採用する場合に比して大きな圧力を作用させ易い。

本発明の第二の態様は、前記第一の態様に従う構造とされた管体の接続構造において、前記ハウジング部材の内周側にゴム弾性体からなる環状の中空チューブを収容状態で組み付けて、該中空チューブを、前記二本の管体の該各一方の開口端部の突き合わせ部分に対して外挿装着することにより、該中空チューブの内部空間によって前記作用流体室を形成したことを、特徴とする。

このような、本態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、中空チューブを用いて作用流体室を形成したことにより、作用流体室の流体密性を簡単な構造で容易に且つ高い信頼性をもって確保することが出来る。また、作用流体室において流体漏れ等の損傷があった場合などには、中空チューブだけを交換することで容易に且つ低コストに対処することができる。

本発明の第三の態様は、前記第二の態様に従う構造とされた管体の接続構造において、前記シール部材として筒形シート状のシール筒体を採用して、該シール筒体を前記管体に対して外挿すると共に、前記中空チューブを該シール筒体の外周面と前記ハウジング部材の内周面との間に配設したことを、特徴とする。

このような、本態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、例えば、中空チューブの材料を、圧力流体に対する耐蝕性や伸縮性等を重視して選択する一方、シール筒体の材料を、管体内を流通せしめられる流体に対する耐蝕性や管体への押圧に対する耐久性等を重視して選択することが出来る。これにより、中空チューブとシール筒体を、それぞれ要求される性能に対して高度に対応した材料で形成することが可能となり、全体としてより高性能な管体接続構造が実用可能となる。

本発明の第四の態様は、前記第一乃至第三の何れかの態様に従う構造とされた管体の接続構造であって、前記ハウジング部材の一部において管体に向かって内周側に開口する環状凹所を形成し、該環状凹所の開口部分に対して円筒形状の可動蓋部材を嵌め込んで配設することにより前記作用流体室を画成すると共に、該可動蓋部材によって前記シール部材を構成したことを、特徴とする。

このような、本態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、ハウジング部材を壁部の一部に利用して作用流体室を形成することが出来ることから、作用流体室を少ない部品点数で形成することが可能となり、構造の簡略化も実現可能となる。また、ハウジング部材を壁部の一部を利用して作用流体室を形成することにより、作用流体室の耐久性や信頼性をハウジング部材によって有利に確保することができる。更にまた、ハウジング部材に対して、別体形成された可動蓋部材を組み付けて作用流体室が形成されることから、採用する圧力流体や作用する圧力の大きさ等を考慮して、必要に応じて可動蓋部材だけを交換することも可能であり、各種条件に対して容易に対応することも出来る。

本発明の第五の態様は、前記第四の態様に従う構造とされた管体の接続構造であって、前記可動蓋部材の軸方向両端部分において、それぞれ、外周側に向かって突出する環状シール片を形成したことを、特徴とする。

このような本態様においては、作用流体室に圧力が及ぼされることによって、可動蓋部材の軸方向両端部分の環状シール片が軸方向外方に押し広げられて、ハウジング部材の内面に対して押し付けられることとなる。これにより、可動蓋部材の軸方向両端部分が、それぞれ、ハウジング部材の開口周縁部に対して、一層高い流体密性をもって密接され得て、作用流体室の流体密性ひいては作用流体室の圧力に基づいて管体の接続部位に押し付けられる可動蓋部材による当該接続部位の流体密性を、より高度に確保することが可能となる。

本発明の第六の態様は、前記第一乃至第五の何れかの態様に従う構造とされた管体の接続構造において、前記作用流体室の圧力を検出する圧力検出手段を設けたことを特徴とする。

このような、本態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、例えば、圧力検出手段による検出値を、常時或いは適当な時間毎に監視することにより、何等かの不具合の発生を速やかに検出して対処することも可能となる。また、作用流体室の圧力を、各種条件の変化等に応じて確認したり、検出値に基づいて圧力調節することも容易に可能となる。特に、本態様における圧力検出手段の検出信号を利用して、作用流体室への圧力流体の給排をコントロールする制御系を構成することにより、作用流体室の圧力を目的とする値に自動的に調節することも実現可能となる。

本発明の第七の態様は、前記第一乃至第六の何れかの態様に従う構造とされた管体の接続構造であって、前記二つの管体において、互いに接続される各開口端部の何れもが管体の本体部分の形状のままの切り放し状態とされていることを、特徴とする。

このような、本態様に従う構造とされた管体の接続構造においては、管体に接続部位における特別な加工等が必要なく、管体を適当な長さに切断したままで接続施工することが出来る。また、管体の接続端部が、管体の本体部分から連続したストレートな外周面形状とされることから、シール部材を管体に対して有利に密着させることが可能となり、目的とするシール性能がより安定して発揮され得る。

以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明する。

先ず、図１〜４には、本発明の一実施形態としての管体接続構造１０が示されている。かかる管体接続構造１０は、相互に接続される二本の管体１２，１４と、管体の連結部に外挿状態で装着されるシール構造体１６を含んで構成されている。

より詳細には、管体１２，１４は、略一定の内外径寸法をもって延びる本体部分から構成されており、本実施形態では、鋼管や鋳鉄管などの金属管体が採用されている。これら管体１２，１４は、略同一中心軸上で各一方の端部が互いに突き合わせられて相対位置せしめられている。

なお、管体１２，１４の突き合わせ部位は、フランジが形成されておらず、本体部分と同一の内外径を有している。即ち、管体１２，１４の突き合わせ端面は、何れも、本体部分を切断しただけの切り放しの形状とされている。尤も、切断端面の場合には、内外周面におけるバリの発生を除去する作業は必要に応じて施すことが望ましいが、端面の切断痕等の荒れは、本発明の適用に際して、特に問題となることはない。そして、かかる突合せ部位が、シール構造体１６によって固定的に接続されることにより、互いに流体密に連通されている。

シール構造体１６は、ハウジング部材１８を備えている。ハウジング部材１８は、厚肉の金属材によって形成された、全体として略円筒形状の部材であって、管体１２，１４と別部品である。ハウジング部材１８は、略蒲鉾形の断面形状を有しており、内周面が平坦で、外周面が略カップ形に膨らんでいる。また、平坦な内周面は、円筒形状とされており、管体１２，１４の本体部分の外径寸法よりも僅かに大きな内径寸法を有している。

そして、ハウジング部材１８には、平坦な内周面に開口する環状凹所２０が形成されている。この環状凹所２０は、ハウジング部材１８の全周に亘って連続して形成されている。本実施形態では、環状凹所２０が、周方向の全周に亘って略一定の断面形状を有している。

また、ハウジング部材１８の環状凹所２０の底壁部には、周上の一箇所に挿通孔が形成されている。この挿通孔は、環状凹所２０の内部から外部空間に至って貫設されている。

さらに、ハウジング部材１８には、外周面上において軸方向両側に突出する継手側取付片２２が一体的に形成されている。継手側取付片２２は、ハウジング部材１８の周方向の数箇所（本実施形態においては４箇所）において、それぞれ突設されている。各継手側取付片２２は、ハウジング部材１８の中心軸から放射状に広がる形態を有しており、中心軸側の内面が、ハウジング部材１８の内周面と略面一とされている。なお、かかる継手側取付片２２は、ハウジング部材１８と一体成形されていても良いが、本実施形態では、別体形成した金属プレートをハウジング部材１８の外周面に溶着等することで固着されている。

また、各継手側取付片２２には、継手側ボルト穴２４が、板厚方向に貫通して形成されている。そして、これらの継手側ボルト穴２４を利用して、ハウジング部材１８が両管体１２，１４に取り付けられるようになっている。

すなわち、各管体１２，１４には、それぞれ、外周面上に管体側取付片２６が複数、一体的に形成されている。これらの管体側取付片２６は、プレート形状を有しており、管体１２，１４の外周面から放射状に広がる形態で、軸方向に延びるようにして突設されている。特に、各管体側取付片２６は、ハウジング部材１８における継手側取付片２２の形成位置と対応するように、管体１２，１４の周上で数箇所（本実施形態においては４箇所）、それぞれ突設されている。勿論、これら管体側取付片２６は、管体１２，１４と一体成形されていても良いが、本実施形態では、管体１２，１４に対して溶接等で後固着されている。

また、これら各管体側取付片２６にも、継手側取付片２２と同様に、板厚方向に貫通する管体側ボルト穴２８が形成されている。

そして、ハウジング部材１８の軸方向一方の端部が、一方の管体１２の端部に外挿されて、その軸方向端部に突設された各継手側取付片２２が、管体１２の外周面に突設された管体側取付片２６に対して、周方向で重ね合わせられている。継手側取付片２２と管体側取付片２６の各ボルト穴４０，４４が位置合わせされており、それらのボルト穴４０，４４に対して連結ボルト３０が挿通されてボルト・ナット構造で締結されている。

また一方、ハウジング部材１８の軸方向他方の端部が、他方の管体１４の端部に外挿されており、上述の管体１２に対するのと同様に、各継手側取付片２２が管体側取付片２６に対して連結ボルト３０で締結されている。

これにより、二本の管体１２，１４が、ハウジング部材１８を介して、相互に軸方向で位置決めされ、軸直角方向でも位置決めされて、両管体１２，１４の端部同士が互いに固定的に連結されている。なお、このことから明らかなように、本実施形態では、ハウジング部材１８を利用して、両管体１２，１４の連結手段が構成されている。

また、かかる連結状態下、二本の管体１２，１４の突き合わせ端面は、ハウジング部材１８の軸方向略中央部分に位置して、径方向で僅かな隙間を隔てて、或いは実質的に相互に当接せしめられた状態で、同一中心軸上に位置せしめられている。換言すれば、互いに連結固定された二本の管体１２，１４の端部間の外周面上に、ハウジング部材１８が跨がって配設位置せしめられているのである。

そして、このハウジング部材１８の環状凹所２０が、二本の管体１２，１４の外周面上に、それら二本の管体１２，１４の端部間に跨がって開口せしめられている。ハウジング部材１８の内径寸法が、二本の管体１２，１４の外径寸法よりも僅かに大きく設定されていることから、恰も、ハウジング部材１８における環状凹所２０の開口が、二本の管体１２，１４で覆蓋されているかのような態様で組み付けられている。

さらに、このようにして二本の管体１２，１４の連結部分の外周面上に位置せしめられたハウジング部材１８の環状凹所２０には、中空チューブ３２が収容配置されている。

この中空チューブ３２は、作用流体室としての内部空間を備えた、中空の略円環形状を有している。組付上および変形安定性の確保の観点から、この中空チューブ３２は、外圧で変形していない自由形状において、ハウジング部材１８の環状凹所２０内に略完全に収容されるように、その外形の形状が設定されていることが望ましい。

また、この中空チューブ３２の少なくとも内周部分は、ゴム材のような弾性変形可能な材料を用いて形成されており、採用する後述の圧力流体に対して有効な耐蝕性と不透過性を有する材料が選択される。本実施形態では、例えば自転車の車輪のチューブのような構造で、その全体が中空のゴム弾性体からなるゴムチューブが採用されている。

更にまた、中空チューブ３２には、周上の一箇所において、外周面上に突出して給排手段としての給排口金具３４が形成されている。この給排口金具３４は、パイプ形状であり、給排口金具３４を通じて、中空チューブ３２内に外部から圧力流体を給排することが出来るようになっている。そして、この給排口金具３４が、ハウジング部材１８の外周壁部に貫設された前述の挿通孔に対して挿通されており、給排口金具３４の先端開口部が、ハウジング部材１８の外部に開口位置せしめられている。

これにより、給排口金具３４を通じて外部から圧力流体を供給することにより、中空チューブ３２内の圧力が増大せしめられて該中空チューブ３２が膨出変形することにより、中空チューブ３２の外周面がハウジング部材１８の環状凹所２０の内面に押し付けられ、その反力で、中空チューブ３２が、ハウジング部材１８の環状凹所２０の開口部から、管体１２，１４が配設された内周側に向かって突出して膨出変形せしめられるようになっている。

さらに、ハウジング部材１８の環状凹所２０の開口部には、薄肉円筒形状のシール部材としてのシール筒体３６が配設されている。このシール筒体３６は、環状凹所２０の開口部を流体密に覆蓋する必要はなく、組み付け易いように、環状凹所２０の開口部よりも僅かに小さな軸方向寸法を有するものが好適である。なお、シール筒体３６は、管体１２，１４の両端部に対して外挿状態で装着されることから、かかる装着作業を容易に行うことが出来るように、自由状態下で、管体１２，１４の外形寸法よりも僅かに大きな内径寸法を有する円筒形状とされることが望ましい。

すなわち、このシール筒体３６は、中空チューブ３２の内周面上に重ね合わせられた状態で、且つ管体１２，１４の突き合わせ端部間に跨がって外挿された状態で、配設されている。特に、本実施形態では、中空チューブ３２と管体１２，１４の対向面間の実質的に全体に亘って配設されており、中空チューブ３２は、管体１２，１４に対して直接に当接することなく、シール筒体３６を介して、管体１２，１４の外周面に当接せしめられるようになっている。

そして、シール筒体３６は、中空チューブ３２の圧力を外周面に受けることで管体１２，１４の突き合わせ部位に対して外周面から押し付けられるようになっている。要するに、このシール筒体３６が、管体１２，１４の接続部分の端面間の隙間を直接にシールするシール材とされることとなる。従って、シール筒体３６は、管体１２，１４を流動せしめられる流体に対して十分な耐蝕性と不透過性を有し、且つ管体１２、１４の表面に対して流体密性をもった密着性能を有することを条件として材質が選定されることとなる。例えば、伸縮性の高いゴム材料、特に耐久性の高い合成ゴム材料の他、各種のエラストマー材料やその他の各種の合成樹脂材料が適宜に選択可能であり、必要に応じて適当な補強材を入れた複合材も採用可能である。

上述のように、ハウジング部材１８や中空チューブ３２，シール筒体３６を含んで、管体１２，１４の接続部位において構成されたシール構造体１６には、その使用に際して、更に、外部に給排手段としての圧力流体給排装置３７が接続されることとなる。

かかる圧力流体給排装置３７は、コンプレッサーやアキュムレータ，調圧機構を組み合わせて構成された、公知の空気圧源３８を備えている。この空気圧源３８は、予め設定された略一定の圧力空気を、その出力ポートから供給し得るようになっている。そして、この空気圧源３８の出力ポートに対して、シール構造体１６の給排口金具３４が、空気圧管路４０によって接続されている。

また、空気圧管路４０上には、電磁切換式の三方切換弁４２が配設されており、この三方切換弁４２の切換操作や開閉調節操作に従って、中空チューブ３２の内部空間（作用流体室）に対して、空気圧源と大気中が選択的に接続されるようになっている。

更にまた、空気圧管路４０上には、三方切換弁４２よりも中空チューブ３２側に位置して、圧力検出手段としての圧力センサ４４が装着されている。この圧力センサ４４によって、中空チューブ３２の内部空間における空気圧が直接に検出されるようになっている。

このような構造とされたシール構造体１６においては、例えば、三方切換弁４２によって、空気圧源３８の出力ポートを中空チューブ３２の内部空所に接続して、中空チューブ３２の内部空所に所定圧力の空気を充填し、中空チューブ３２内が目的とする圧力になったことを圧力センサ４４で確認した後、三方切換弁４２を遮断して、中空チューブ３２の内部空所を密閉状態に保持せしめることが出来る。

これにより、中空チューブ３２の内部空所が、所定の正圧に維持されることとなり、この圧力に基づいて、シール筒体３６が、管体１２，１４に対して外周面から押し付けられて、それら両管体１２，１４の接続部分の端面間の隙間が流体密にシール保持せしめられることとなる。

或いは、例えば、三方切換弁４２によって、空気圧源３８の出力ポートを中空チューブ３２の内部空所に接続した状態を維持せしめつつ、中空チューブ３２内の圧力を圧力センサ４４で継続的に検出する。そして、この圧力センサ４４の検出信号を、コントローラに入力し、コントローラにおいて予め設定した目標圧力値と比較して、圧力センサ４４の検出信号が目標圧力値に対して所定の誤差範囲に収まるように、三方切換弁４２を切換作動せしめる。これにより、中空チューブ３２の内部空所を空気圧源３８と大気中とに適宜に切換作動せしめて、中空チューブ３２の内部空所の圧力を、継続して、目標圧力値に維持するようにフィードバック制御することも出来る。

これにより、中空チューブ３２の内部空所が、所定の正圧となるように、一層高度に且つ高い信頼性をもって維持されることとなり、シール筒体３６による両管体１２，１４の接続部分がシール保持されることとなる。

或いはその他、適当な間隔で、圧力センサ４４の検出値を取り込んで、それを記録しておくようにしても良い。このような記録をとっておくことにより、シール構造体１６の経時的な変化や状態を効率的に把握することが可能となる。

なお、中空チューブ３２の膨出／収縮変形に伴って、ハウジング部材１８とシール筒体３６の間に形成された空間の空気は、例えば、ハウジング部材１８の両端部と管体１２，１４の隙間を通じて、外部空間に対して給排されるようになっている。

このような本実施形態に従う構造とされた管体接続構造１０においては、シール筒体３６を管体１２，１４に対して等しい力で密着させられるため、管体の連結部におけるシール筒体３６のシール性能を安定して発揮させることができる。更に、管体１２，１４の外周面からシール筒体３６によって接合部を覆ってシールしているため、高度なシール性能を簡略な構造で実現できる。

また、シール筒体３６の全体に対して、周方向の全周に亘って略均一の押圧力が作用し、偏荷重が加わらない。それ故、シール筒体３６による管体１２，１４間のシールが全体に亘って安定して実現され得ることとなり、周上の局部的な短絡（漏れ）や局所的な応力集中による損傷（リーク）が効果的に避けられて、シール筒体３６の耐久性能の向上が実現され得る。

更に、シール構造体１６は、管体１２，１４に対して外挿して、連結ボルト３０によってボルト・ナット構造で継手側取付片２２と管体側取付片２６とを締結することにより取り付けられており、容易に着脱して管体の接続／分解ができる。それ故、頻繁に管体の分解及び再接続を行う必要がある場合にも好適に採用されて、接続／分解の作業性を向上することができる。

更にまた、作用流体室としての中空チューブ３２内の圧力を検出し、圧力の変動を検出した場合には、圧力流体給排装置３７によって中空チューブ３２内の圧力を自動的に略一定に保つようにしたことで、作用流体室としての中空チューブ３２内の圧力が下がることによるシール性能の低下を、速やかに検出することが出来、労力や時間をかけることなくリークの防止が図られ得る。

また、本実施形態に従う管体接続構造１０によれば、管体１２，１４がシール構造体１６を介して固定的に連結される。それ故、管体をボルト等によって別途固定する必要がなく、配管作業の手間を省くことができる。

次に、本発明の別の実施形態を、説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、第一の実施形態に係る管体の接続構造と実質的に同様な構造とされた部材および部位に対しては、それぞれ、図中に、第一の実施形態と同一の符号を付すことにより詳細な説明を省略する。

更に、図５に、本発明の第二の実施形態としての管体接続構造５８が示されている。本実施形態の管体接続構造５８を構成するシール構造体６０は、前記第一の実施形態におけるシール構造体（１６）と略同じ形状とされており、内周面に開口する環状凹所２０を有している。ただし、この環状凹所２０には中空チューブ（３２）が配設されていない。

すなわち、シール構造体６０の環状凹所２０の開口部分には、円筒形状の可動蓋部材としての可動蓋６２が配設されている。この可動蓋６２は、第一の実施形態におけるシール筒体（３６）と同様に、弾性変形可能で且つ管体１２，１４内を流動せしめられる流体に対する不透過性や耐久性などを考慮した材料によって形成されており、環状凹所２０の開口部分に配設されている。しかし、シール筒体（３６）とは異なり、環状凹所２０の開口部を流体密に覆蓋し得るようになっている。これにより、環状凹所２０内に作用流体室６３が直接に形成されている。

例えば、可動蓋６２の軸方向両端部分は、シール構造体６０に対して直接に接着されていたり、或いは可動蓋６２の軸方向両端部に固着した金属リング等をシール構造体６０に対して圧入や溶着等で固着することによって、シール構造体６０の環状凹所２０を流体密に覆蓋する構造で組み付けられていても良い。

ここにおいて、本実施形態では、円筒形状を有する可動蓋６２の軸方向両端縁部において、径方向外側へ向かって突出する環状シール片６４，６４が全周に亘って一体形成されている。これらの各環状シール片６４は、図６にも示されているように、突出方向である外周側に向かって次第に薄肉となる断面形状とされている。特に、軸方向外側面は略軸直角方向に広がっているが、軸方向の内側面、即ち軸方向で一対の環状シール片６４，６４が互いに対向位置する面は、径方向外方に行くに従って互いに離隔する方向（軸方向外方）に向かう傾斜面とされている。

そして、好適には、これら一対の環状シール片６４，６４は、外力が及ぼされていない自由状態下で、軸方向外側の面が、何れも、環状凹所２０の内面に対して付勢力をもって押し付けられた状態で、かかる内面に沿って広がっている。

ここにおいて、作用流体室６３に対して圧力流体給排装置３７から空気が送り込まれると、作用流体室６３内の圧力が上昇して、環状シール片６４が圧力によって軸方向外方に広がる方向に変形，変位せしめられる。これにより、環状シール片６４，６４は、弾性変形して、ハウジング部材１８における環状凹所２０の開口部の両側壁の内面に対して押し付けられて密着状態とされる。これにより、作用流体室６３の流体密性を確保することができるようになっている。

このような構造とされた本実施形態に従う管体接続構造５８においては、中空チューブ３２を用いることなく簡単な構造によって流体密な作用流体室６３を形成することができて、高度なシール性能を確保しつつ、部材点数の削減や製造の容易さを一層有利に実現できる。

以上、本発明の実施形態の幾つかについて説明してきたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、かかる実施形態における具体的な記載によって、何等、限定的に解釈されるものではない。

例えば、前記第一の実施形態では、作用流体室として中空チューブ３２を採用したが、作用流体室として必ずしも中空チューブ３２を用いる必要は無く、前記第二の実施形態に示すように、ハウジング部材１８とシール筒体３６の対向面間の空間を流体密に構成すると共に、圧力流体をかかる空間に充填することにより、作用流体室を形成することも可能である。

また、前記第一又は第二の実施形態では、圧力流体として空気を採用した例を示したが、圧力流体としては、各種の気体の他、各種液体も採用され得る。なお、圧力流体として液体を選択する場合においては、環境に応じて不凍液等が適宜に採用されて好適に用いられる。

更に、前記第一の実施形態においては、中空チューブ３２を作用空気室として利用すると共に、シール筒体３６を中空チューブ３２とは別体として設けていたが、図７に示す如き本発明に従う構造とされた管体接続構造６６のように、シール構造体６８における中空チューブ３２の内部空間を作用流体室として利用すると同時に、中空チューブ３２の内周面をシール部材として使うことも可能である。

更に、作用流体室として中空チューブ３２の内部空間を利用する場合においては、圧力流体の給排による中空チューブ３２の変形を阻害する空気ばねの作用が、ハウジング部材１８とシール筒体３６間の空間において生じることを回避することが望ましく、前記第一又は第二の実施形態においては、ハウジング部材１８とシール筒体３６及び管体１２，１４との隙間から空気を排出することにより、空気ばねの作用を回避するものとした。しかしながら、空気ばねの作用を回避するための手段は前記実施形態の物に限定されず、具体的には、例えば、ハウジング部材１８に、かかる空気ばねの作用を回避するための空気抜きのための孔を貫設して、より積極的に空気ばねの作用を回避することもできる。

また、前記第一又は第二の実施形態において、作用流体室としての中空チューブ３２内の圧力変動を検出する圧力センサ４４が設けられていたが、このような圧力センサ４４はなくてもよい。また、圧力センサ４４は、必ずしも圧力流体給排装置３７と連動している必要はなく、例えば、検出した圧力をモニターに常時表示したり、異常な圧力変動を検出した際に警報等の報知手段を作動させるようにしても良い。

更に、前記実施形態においては、三方切換弁４２が設けられていたが、このような弁機構は、前記実施形態によって何ら限定されないし、弁機構以外の手段によって作用流体室内の圧力を制御することができれば、必ずしも設ける必要は無い。

また、三方切換弁４２に替えて、給排口金具３４に対して、一方向弁を内蔵せしめると共に、中空チューブ３２内の圧力を外部へ逃がすための圧力解放機構を備えることにより、弁機構を実現することもできる。なお、一方向弁と圧力解放機構を備えた給排口金具は、例えば、車両のタイヤなどに用いられる空気給排用のステムによって有利に実現することができる。これにより、簡単な構造で中空チューブ３２内の圧力が逃げるのを防ぐことができると共に、着脱自在な給排手段、具体的には、例えば、タイヤの空気圧調整等に用いられるポンプ等を給排口金具３４に取り付けて、外部から中空チューブ３２内に圧力流体を供給できる一方、圧力開放機構によって中空チューブ３２内に充填された圧力流体を外部へ開放することも可能である。

更にまた、前記第一又は第二の実施形態において、管体１２，１４及び管体１２，１４に固着される管体側取付片２６は、何れも金属製としており、可鍛鋳鉄，炭素鋼，合金鋼，ステンレス鋼，アルミニウム等が好適に用いられるが、材質は金属でなくてもよく、硬質塩化ビニル製の管体等にも本発明は採用できる。なお、管体側取付片２６の固設手段は、管体１２，１４及び管体側取付片２６の材質などに応じて、接着や一体成型等、適宜に選択されるべきである。

更に、シール構造体を構成する各部材の材質に関しても、要求される機能を有するものであれば自由に採用できる。例えば、ハウジング部材１８は必ずしも金属である必要はなく、塩化ビニル製等、作用流体室内に生じる圧力や、管体の重量負荷等によって破損しない強度を持つ材料であればよい。

本発明の第一の実施形態としての管体接続構造を示す正面図。 図１に示された管体接続構造を示す断面図である。 図１に示された管体接続構造を示す側面図である。 図１に示された管体接続構造を示す断面図であって、図１におけるIV−IV断面を示す図である。 本発明の第二の実施形態としての管体接続構造を示す断面図である。 図５に示された管体接続構造を示す要部拡大図である。 本発明の別の一実施形態としての管体接続構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ 管体接続構造
１２ 管体
１４ 管体
１６ シール構造体
１８ ハウジング部材
２０ 環状凹所
２２ 継手側取付片
２４ 継手側ボルト穴
２６ 管体側取付片
２８ 管体側ボルト穴
３０ 連結ボルト
３２ 中空チューブ
３６ シール筒体
３７ 圧力流体給排装置

Claims (7)

1. 二本の管体における各一方の開口端部を突き合わせ状態で相互に流体密に接続して連通せしめる管体の接続構造において、
   前記二本の管体の前記各一方の開口端部を互いに固定的に連結する連結手段を設ける一方、それら各一方の開口端部の突き合わせ部分の外周面に重ね合わせられるようにして外挿状態で配設される環状のシール部材を設けると共に、該シール部材の外周側を全周に亘って覆う環状のハウジング部材を設けて、該ハウジング部材と該シール部材の間に周方向で実質的に連続した作用流体室を形成し、該作用流体室に対して外部から圧力流体を給排することの出来る給排手段を設けて、該作用流体室に圧力流体を充填せしめて該シール部材に対して外周面から圧力を及ぼすことにより、該シール部材を該二本の管体の該各一方の開口端部の突き合わせ部分に対して外周面から密着させてシールするようにして、更に、該ハウジング部材の軸方向両端部分には、該二本の管体の各開口端部に設けた管体側取付片に対して連結ボルトで着脱可能に固定される継手側取付片を、周上の複数箇所に設けることにより、互いに接続されるそれら二本の管体を該ハウジング部材を利用して相互に連結したことを特徴とする管体の接続構造。
2. 前記ハウジング部材の内周側にゴム弾性体からなる環状の中空チューブを収容状態で組み付けて、該中空チューブを、前記二本の管体の該各一方の開口端部の突き合わせ部分に対して外挿装着することにより、該中空チューブの内部空間によって前記作用流体室を形成した請求項１に記載の管体の接続構造。
3. 前記シール部材として筒形シート状のシール筒体を採用して、該シール筒体を前記管体に対して外挿すると共に、前記中空チューブを該シール筒体の外周面と前記ハウジング部材の内周面との間に配設した請求項２に記載の管体の接続構造。
4. 前記ハウジング部材の一部において管体に向かって内周側に開口する環状凹所を形成し、該環状凹所の開口部分に対して円筒形状の可動蓋部材を嵌め込んで配設することにより前記作用流体室を画成すると共に、該可動蓋部材によって前記シール部材を構成した請求項１に記載の管体の接続構造
5. 前記可動蓋部材の軸方向両端部分において、それぞれ、外周側に向かって突出する環状シール片を形成した請求項４に記載の管体の接続構造。
6. 前記作用流体室の圧力を検出する圧力検出手段を設けた請求項１乃至５の何れかに記載の管体の接続構造。
7. 前記二つの管体において、互いに接続される各開口端部の何れもが管体の本体部分の形状のままの切り放し状態とされている請求項１乃至６の何れかに記載の管体の接続構造。
   

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