JP4124860B2 - ヘッダー - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、ヘッダーに係り、特に、外部から供給された温水、不凍液、流体熱媒または蒸気等の流体を分岐して、任意の配管に供給するヘッダーに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、暖房器具や温水器等のように、温水、不凍液、流体熱媒や蒸気等で代表される流体を、外部の供給源から複数の配管に分岐する目的で、ヘッダーが使用されている。このヘッダーは、前記流体を内部に取り入れるための流体導入部と、内部に供給された流体を分岐して、所望の配管に排出するための分岐部とを有しており、例えば、F形分岐ヘッダーやU形ヘッダーとして知られている。
【0003】
このヘッダーは、例えば、温水器のように、流体として水道水を使用する場合、水道水中に含有される残留塩素に対する耐薬品性があること、高温の水道水中に溶存する酸素による酸化劣化に対する耐性があること、温水中での加水分解に対する耐性があること、水圧(7kg/cm2(10〜15kg))に対して変形しない機械的強度があること、ウオーターハンマー現象に耐えうる耐衝撃性があること、の5つの条件を満足することが望まれている。
【0004】
また、床暖房等の暖房器具のように、温水を循環させる場合には、前述した条件を必ずしも満たす必要はないが、不凍液や流体熱媒等に対する耐薬品性等が必要となる。
【0005】
このため、前記ヘッダーは、ヘッダー本体及び分岐部を真鍮や銅等の金属から構成し、このヘッダー本体と分岐部をろう付けによって接続したものが使用されている。
【0006】
このヘッダーは、金属を加工して製造するため高価であると共に、重量がかさむという欠点がある。また、形状設計に自由度がないため、このヘッダーに付加機能を盛り込む場合は、別の部品を二次加工によって追加する必要がある。このため、さらに製造コストがかかることになる。そしてまた、前記ろう付け部分から流体が漏れる虞もある。さらに、配管が樹脂の場合、樹脂と金属が接触するため、樹脂の劣化が促進される。また、真鍮や銅などの金属製ヘッダーの場合、腐食により、温水経路が塞がれてしまうこともある。
【0007】
そこで、安価で、加工がし易く、軽量である樹脂によって、ヘッダーを形成することが考えられている。この場合には、ヘッダー本体と分岐部とを超音波や高周波の振動溶着によって接続したり、接着剤によって接続することが行われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヘッダー本体と分岐部とを、超音波や高周波の振動溶着、あるいは接着剤によって接続したヘッダーは、水漏れ等の不良発生時にリサイクルすることが困難であるという問題がある。
【0009】
さらに、例えば、前記ヘッダーと、これに連結される配管との固定は、これらとは別部品の固定クリップ等を使用して行われており、作業効率が悪く、別部品のためコストも高く、また前記部品を紛失することもある。さらに、付け忘れも予想される。
【0010】
本発明は、このような従来の問題点を解決することを課題とするものであり、加工性に優れ、安価で軽量であることは勿論のこと、機械的強度及び耐衝撃性が向上し、かつ現場での作業性に優れると共にリサイクルが可能であり、水漏れのない信頼性の高いヘッダーを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明は、本体と、上流側から供給される温水、不凍液、流体熱媒または蒸気等の流体を前記本体に導入する流体導入部と、前記本体に導入された流体を分岐して排出する分岐部と、を備えたヘッダーであって、前記本体、流体導入部及び分岐部は、樹脂により一体成形されてなり、前記本体は、前記流体導入部及び分岐部とは別の開口を備えた開口部を有し、当該開口部に、前記開口を密閉可能な樹脂製キャップを着脱可能に設けたヘッダーを提供するものである。
【0012】
この構造を備えたヘッダーは、該ヘッダーを成形加工により得る際に、前記開口を金型の引抜き用の穴として使用することができる。このため、本体と流体導入部及び分岐部を一体成形することが可能となる。これは、特に、例えば、流体導入部及び分岐部を、各1個づつ備えたU形ヘッダーの一体成形を可能にする。
【0013】
前記開口は、前記本体の長手方向端部に形成することができる。
【0014】
また、前記開口部に段部を設け、前記キャップに前記段部に着脱可能に係合する係合部を設けることができる。
【0015】
さらにまた、前記キャップに段部を設け、前記開口部に前記段部に着脱可能に係合する係合部を設けることもできる。
【0016】
また、前記流体導入部及び分岐部の少なくとも一方に、これに連結される継手に形成された段部に着脱可能に係合する係合部を設けることもできる。
【0017】
そしてまた、前記流体導入部及び分岐部の少なくとも一方に、これに連結される継手に形成された係合部が係合する段部を設けることもできる。
【0018】
前記係合部は、前記段部に係合する係合爪をその先端に有し、当該係合爪が前記段部を越える際に、当該段部から離れる方向に弾性的に後退し、当該係合爪が前記段部を越えると復元して前記段部に係合する構造を備えることができる。
【0019】
このような段部及び係合部を設けることで、前記キャップは開口部に、継手は流体導入部あるいは分岐部に、ワンタッチで確実に固定される。このため、作業効率が向上されると共に、固定用の別部品を用いる必要もない。さらに、付け忘れも防止できる。
【0020】
また、キャップや継手等は確実に固定されるため、第三者によって簡単に外されることを防止することができる。また、前記固定の際に「カチッ」という音がするので、聴覚による認識も可能である。
【0021】
また、前記開口部には、前記キャップを螺合することもできる。
【0022】
さらにまた、前記開口部は、前記キャップを外した際に、他の継手と連結して第2の分岐部としての役割を果たすこともできる。
【0023】
なお、本発明でいう分岐は、2分岐、3分岐、4分岐など、その分岐数は任意に設定することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態に係るヘッダーについて図面を参照して説明する。
【0025】
(実施の形態1)
図1は、床暖房システムの床暖房マットに、実施の形態1に係るヘッダーを使用した状態を模式的に示す平面図、図2は、図1に示すU形ヘッダーの側面図であって、キャップを外した状態の図、図3は、図2に示すU形ヘッダーの開口部にキャップを装着した状態を示す側面図、図4は、図2及び図3に示すキャップの平面図、図5は、図2に示すV−V線に沿った断面図、図6は、図3に示すVI−VI線に沿った一部断面図、図7は、実施の形態1に係る継手の平面図、図8は、図2に示すU形ヘッダーの開口部に、図7に示す継手を装着した状態を示す側面図、図9は、図2に示すU形ヘッダーの分岐部に継手を連結した状態を示す側面図、図10は、図9に示す継手の正面図、図11は、図1に示すF形分岐ヘッダーの側面図である。
【0026】
図1に示す床暖房システム1は、温水供給源2と、この温水供給源2から供給された温水を通過させる温水通路3(配管)が内蔵された6枚の床暖房マット4A〜4Fと、床暖房マット4A〜4Fから最終的に排出された温水を再び温水供給源に戻す配管5と、を備えている。
【0027】
床暖房マット4A〜4Fは、一般的に市販されているものを使用可能であるため、その詳細な説明は省略するが、実施の形態1では、900mm×900mmサイズのものを使用した。
【0028】
温水供給源2側(すなわち上流側)に配置された2枚の床暖房マット4A及び4Dは、F形分岐ヘッダー10によって、温水供給源2に連通されている。また、配管5側(すなわち下流側)に配置された床暖房マット4C及び4Fも、F形分岐ヘッダー10によって、配管5に連通されている。
【0029】
一方、床暖房マット4A、4B及び4Cは、U形ヘッダー11によって互いに連通されている。また、床暖房マット4D、4E及び4FもU形ヘッダー11によって互いに連通されている。
【0030】
U形ヘッダー11は、例えば、PA、POM、PP、PBT、PPS等の樹脂から構成され、本体12と、本体12に一体成形された流体導入部13と、本体12に一体成形された分岐部14と、本体12の開口部15に着脱可能に装着されるキャップ16と、を備えて構成されている。
【0031】
本体12は中空管からなり、その一端の略垂直方向に流体導入部13が立設され、他端の略垂直方向に分岐部14が、流体導入部13に対して並設されている。本体12の他端には、開口部15が形成されており、この端面が開放された状態、すなわち、開口18となっている。
【0032】
流体導入部13は、本体12側の径に比べ、先端側の径が細く構成された円筒中空状の管部21からなり、管部21の本体12側であって、管部21を挟んだ両側には、流体導入部13に接続される継手70(図9及び図10参照)のフランジ71に着脱可能に係合し、継手70をこの部分に固定する係合部22が形成されている。係合部22は、管部21の先端側に向けて延びた腕の先端に鉤状の係合爪26が形成されている。この係合部22は、後に詳述するが、流体導入部13に継手70が連結される際、係合爪26が継手70のフランジ71を越える時に、フランジ71から離れる方向(図9に矢印Xで示す方向)、すなわち外側に弾性的に後退し、係合爪26がフランジ71を越えると復元してフランジ71に係合する(図9参照)よう構成されている。
【0033】
管部12の長手方向の略中央部には、フランジ23が形成されている。また、管部21の先端と、管部21の径が細い部分の略中央部には、フランジ24及び25が形成されている。このフランジ24及び25は、管部21の太い径と同様の径を有しており、流体導入部13に継手70を連結させた際には、フランジ24とフランジ25の間、及びフランジ25と管部21の径が太い部分の先端との間に、例えば図示しないOリングのようなシール部材を介在させることもでき、両者の密閉性をより向上させることができる。
【0034】
なお、U形ヘッダー11では、流体導入部13と分岐部14とは、流体を導入するか、排出するかの違いはあるが、その構造は同一である。このため、分岐部14は、流体導入部13と同様の部材に同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【0035】
また、本体12の開口部15の両側面には、キャップ16を係合・固定する係合段部31が形成されている。この係合段部31は、開口18側に傾斜面32が形成されており、これによって、後に詳述するが、キャップ16の係合部40の先端に形成された係合爪41(図4〜図6参照)がガイドされ、キャップ16の取り付けを容易にしている。この開口部15は、U形ヘッダー11を前述した樹脂によって成形する成形時に、金型を引抜くための穴として使用することができる。このため、本体12、流体導入部13及び分岐部14を一体成形することが可能となる。したがって、従来のヘッダーのように、水漏れ等が発生することを防止することができる。なお、本体12の開口18に対向する端面は、閉鎖された状態となっている。
【0036】
また、開口部15には、キャップ16が本体12の円周方向に動くことを阻止する壁部45が、係合部40の外周形状に相補した形状で形成されている。すなわち、キャップ16がU形ヘッダー11に取り付けられた際には、係合部40が壁部45によって包囲された状態となる。
【0037】
キャップ16は、開口部15の開口18内に収容されて、開口18を密閉する栓部42と、この栓部42を挟んだ両側に形成された係合部40から構成されている。
【0038】
栓部42は、略円筒形を備えており、その先端及び長手方向略中央部にフランジ43及び44が形成されている。このフランジ43及び44は、開口18の内径とほぼ同一の径を備えており、キャップ16をU形ヘッダー11に取り付ける際には、図6に示すように、フランジ43とフランジ44の間、及びフランジ44と栓部42の基端との間に、例えば、Oリング80のようなシール部材を介在させ、より密閉性を向上させることもできる。
【0039】
係合部40は、栓部42の先端方向に向けて延びた腕の先端に鉤状の係合爪41が形成されている。この係合部40は、後に詳述するが、U形ヘッダー11にキャップ16が取り付けられる際、係合爪41が傾斜面32に沿ってガイドされ、開口部15の係合段部31を越える時に、係合段部31から離れる方向、すなわち外側に弾性的に後退し、係合爪41が係合段部31を越えると復元して係合段部31に係合するよう構成されている。したがって、キャップ16は、U形ヘッダー11の開口部15に対して押し込むだけで、ワンタッチに取り付けることができ、他の固定部品も使用する必要がない。さらに、前記係合を行う際には、「カチッ」という音がするので、聴覚でも固定を認識することができる。
【0040】
また、一端連結されたキャップ16は、素手で簡単に外すことができないため、第三者が誤って、キャップ16をU形ヘッダー11またはF形分岐ヘッダー10から取り外すというトラブルの発生も防止することができる。
【0041】
一方、継手70としては、様々な形状のものを利用することが可能であるが、実施の形態1では、図9及び図10に示すように、略L字状の継手70を使用した。この継手70は、一方の端部に、U形ヘッダー11に連結される連結部72が形成されている。この連結部72は、その内径が、流体導入部13のフランジ24及び25とほぼ同一の大きさを有しており、この連結部72の先端にフランジ71が形成されている。
【0042】
また、継手70の反対側の端部には、配管側連結部73が形成されている。この配管側連結部73は、中空の略円筒形からなり、先端側(U形ヘッダー11から遠い側)から基端側に向けて径が若干大きくなる形状76が3つ連続した先端部を有している。この形状76によって、段状の係止部77が形成され、この係止部77の存在により、配管側連結部73に連結される配管チューブ等の抜け止めがなされるようになっている。
【0043】
なお、U形ヘッダー11の流体導入部13及び分岐部14に継手70を連結した際には、図9に示すように、フランジ23とフランジ71とが当接し、係合部40によって両者は確実に固定される。
【0044】
F形分岐ヘッダー10は、U形ヘッダー11の開口18と対向した面端が開放されており、この部分に、流体導入部51が一体成形されている以外は、U形ヘッダー11と同様の構成を備えている。
【0045】
F形分岐ヘッダー10の流体導入部51は、図11に示すように、先端側(開口部15から遠い側)から基端側に向けて径が若干大きくなる形状56が3つ連続した先端部を有している。この形状56によって、段状の係止部57が形成され、この係止部57の存在により、流体導入部51に連結される配管チューブ等の抜け止めがなされるようになっている。
【0046】
なお、このF形分岐ヘッダー10では、U形ヘッダー11で流体導入部13として扱った部材は、分岐部14となる。
【0047】
次に、このU形ヘッダー11及びF形分岐ヘッダー10を前述した床暖房システム1に組み込む場合、先ず、流体導入部13及び分岐部14に継手70を連結させる。すなわち、継手70の連結部72を流体導入部13及び分岐部14に押し込むと、係合部22の先端に形成された係合爪26が継手70のフランジ71に圧接する。さらに継手70を押し込むと、フランジ71は、係合爪26を外側に押し、係合爪26に形成された斜面に沿ってガイドされ、さらに係合爪26を外側に押圧する。これによって、係合部22が弾性的に外側に後退し、係合爪26がフランジ71を超えて、このフランジ71はフランジ23に当接する。この時、係合部22は、弾性的に復元して、元の位置に戻り、フランジ71に係合する。このように、継手70は、U形ヘッダー11及びF形分岐ヘッダー10に簡単にワンタッチで連結される。また、従来使用されていたクリップ等の固定部品を使用する必要もない。このため、狭い作業現場であっても、作業効率を大幅に向上することができる。また、一端連結された継手は、素手で簡単に外すことができないため、第三者が誤って、継手をヘッダーから取り外すというトラブルの発生も防止することができる。
【0048】
また、上流側に設けられたF形分岐ヘッダー10の流体導入部51は、温水供給源2に連結された配管に連結され、2つの分岐部14は、床暖房マット4A及び4Dの温水通路3に、前述した方法で、継手70を介してそれぞれ連結されて、温水供給源2から供給された温水を床暖房マット4A及び4Dの温水通路3に分岐して流す。一方、下流側に設けられたF形分岐ヘッダー10の2つの分岐部14は、それぞれ、同様に継手70を介して、床暖房マット4A及び4Dの温水通路3に連結され、この温水通路3から供給された温水を流体導入部51から配管5に排出する。なお、この場合には、流体導入部51が流体排出部に、分岐部14が流体導入部の役割を果たすことになる。
【0049】
また、U形ヘッダー11は、前記と同様に継手70を介して、流体導入部13が上流側に配置された温水通路3に、分岐部14が下流側に配置された温水通路3に各々連結され、上流の温水通路3から供給された温水を、下流の温水通路3に供給する。
【0050】
なお、キャップ16は、図2〜図6に記載したものの他、例えば、図7及び図8に示すように、継手としての機能を付加したキャップ116としてもよい。この付加される継手の径は、任意に決定することができ、本体12に様々な径の継手を取付けることが可能となる。
【0051】
このキャップ116は、キャップ16に、他の配管等と連結する連結部120を形成した形状を備えている。このキャップ116は、フランジ43とは反対側の端面に、この端面側からKフランジ43側に向けて径が若干大きくなる形状126が3つ連続した先端部を有している。この形状126によって、段状の係止部127が形成され、この係止部127の存在により、連結部120に連結される配管チューブ等の抜け止めがなされるようになっている。
【0052】
なお、このキャップ116は、F形分岐ヘッダー10にも応用可能であることは勿論である。
【0053】
また、実施の形態1では、U形ヘッダー11及びF形分岐ヘッダー10について説明したが、これに限らず、例えば、図16に示すように、分岐部14が180度対称に設置されていてもよく、また、図17に示すように、90度対称に設置されていてもよい。さらに、分岐部14の設置個所、設置数は、用途に応じて任意に増加・減少してもよい。
【0054】
また、実施の形態1では、キャップ16(116)は、係合部40の弾性変形によって、U形ヘッダー11、F形分岐ヘッダー10にワンタッチで取り付けられる形状のものについて説明したが、これに限らず、本発明では、例えば、図12に示すように、キャップ216は、内壁に形成された螺子117と、開口部115の外周に形成された螺子131とを螺合させることによって、ヘッダーに取り付けてもよい。
【0055】
そしてまた、継手70の配管側連結部73の径を変更することで、径の異なる配管等との連結も容易に行うことができる。
【0056】
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係るヘッダーについて図面を参照して説明する。なお、実施の形態2では、実施の形態1に係るヘッダーと同様の部品には、同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【0057】
図13は、本発明の実施の形態2に係るU形ヘッダーの側面図、図14及び図15は、図13に示すU形ヘッダーに連結される継手の正面図である。
【0058】
実施の形態2に係るU形ヘッダー211と、実施の形態1に係るU形ヘッダー11との異なる点は、流体導入部及び分岐部の形状である。
【0059】
実施の形態2に係るU形ヘッダー211の流体導入部213及び分岐部214は、互いに同様の形状を備えており、本体12に連通された中空円筒形の管部221と、管部221の先端に設けられたフランジ257とを備えている。また、フランジ217には、後に詳述する継手170の係合部171に形成された係合爪172が係合する。
【0060】
継手170は、一方の端部に、U形ヘッダー211に連結される連結部272が形成されている。この連結部272は、流体導入部213内に収容されて、開口18を密閉する栓部242と、この栓部242を挟んだ両側に形成された係合部171から構成されており、この栓部242及び係合部171は、キャップ16(116)の栓部42及び係合部40と同様の形状を備えている。なお、符号172は係合爪、符号243及び244はフランジである。一方、継手170の他方の先端には、継手70と同様の配管側連結部73が形成されている。
【0061】
なお、継手は、図14に示す構造の他、図15に示すような形状のものであってもよい。図15に示す継手は、両側に前述した連結部272が形成されたものである。
【0062】
また、実施の形態2では、互いの径の大きさを合わせれば、例えば、図7に示した構造のキャップ116を、流体導入部213や分岐部214に対する継手として使用することもできる。
【0063】
そしてまた、図15に示す継手は、両側に連結部272が形成された、いわゆるオス−オス構造を有しているが、これに限らず、例えば、一方を連結部272とし、他方を管部221や連結部72のようにした、いわゆるオス−メス構造としてもよい。
【0064】
なお、実施の形態2に係るヘッダーにも、螺子式のキャップを取り付けてもよいことは勿論である。
【0065】
また、実施の形態1及び2では、流体として温水を使用した場合について説明したが、これに限らず、流体としては、冷水、温水、不凍液、流体熱媒、蒸気、またはこれらの組み合わせ等、任意に選択することができる。
【0066】
そしてまた、実施の形態1及び2では、ヘッダーを床暖房システムに使用した場合について説明したが、これに限らず、本発明に係るヘッダーは、温水器、温水式エアコン、温水式浴室乾燥機、温水式衣類乾燥機、温水式パネルヒータ等、様々な用途に使用することが可能である。
【0067】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るヘッダーは、流体導入部及び分岐部とは別の開口部を有し、当該開口部を密閉可能なキャップを着脱可能に設け、前記本体、流体導入部及び分岐部を樹脂から構成したため、前記ヘッダーを成形加工により得ることができると共に、成形加工時に、前記開口を金型の引抜き用の穴として使用することができる。このため、例えば、U形ヘッダーであっても、本体と流体導入部及び分岐部を一体成形することができる。この結果、製造コストを削減することができ、リサイクルが可能であり、軽量で機械的強度及び耐衝撃性に優れ、水漏れ等のない信頼性の高いヘッダーを提供することができる。
【0068】
また、キャップまたは本体のいずれかに段部を設け、他方にこの段部に係合する係合部を設けることで、別の固定部材を使用することなく、両者を確実に固定することができる。
【0069】
そしてまた、ヘッダーまたはこれに連結される継手のいずれかに段部を設け、他方にこの段部に係合する係合部を設けることで、別の固定部材を使用することなく、両者を確実に固定することができる。この結果、現場での作業効率を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係るヘッダーを床暖房システムの床暖房マットに使用した状態を模式的に示す平面図である。
【図2】図1に示すU形ヘッダーの側面図であって、キャップを外した状態を示す図である。
【図3】図2に示すU形ヘッダーの開口部にキャップを装着した状態を示す側面図である。
【図4】図2及び図3に示すキャップの平面図である。
【図5】図2に示すV−V線に沿った断面図である。
【図6】図3に示すVI−VI線に沿った一部断面図である。
【図7】実施の形態1に係る継手の平面図である。
【図8】図2に示すU形ヘッダーの開口部に、図7に示す継手を装着した状態を示す側面図である。
【図9】図2に示すU形ヘッダーの分岐部に継手を連結した状態を示す側面図である。
【図10】図9に示す継手の正面図である。
【図11】図1に示すF形分岐ヘッダーの側面図である。
【図12】本発明の他の実施の形態に係るヘッダーの一部と、キャップを示す断面図である。
【図13】 本発明の実施の形態2に係るU形ヘッダーの側面図である。
【図14】図13に示すU形ヘッダーに連結される継手の正面図である。
【図15】図13に示すU形ヘッダーに連結される継手の正面図である。
【図16】本発明の他の実施の形態に係るヘッダーの側面図である。
【図17】本発明の他の実施の形態に係るヘッダーの側面図である。
【符号の説明】
1 床暖房システム
10 F形分岐ヘッダー
11 U形ヘッダー
12 本体
13 流体導入部
14 分岐部
15 開口部
16、116、216 キャップ
18 開口
22、40、171 係合部
26、41、172 係合爪
23、71、128、257 フランジ
70、170 継手
Claims (1)
- 本体と、上流側から供給される温水、不凍液、流体熱媒または蒸気等の流体を前記本体に導入する流体導入部と、前記本体に導入された流体を分岐して排出する分岐部と、を備えたヘッダーであって、
前記本体、流体導入部及び分岐部は、樹脂により一体成形されてなり、前記本体は、前記流体導入部及び分岐部とは別の開口を備えた開口部を有し、当該開口部に、前記開口を密閉可能な樹脂製キャップを着脱可能に設け、
前記樹脂製キャップは、前記開口内に収容されて、当該開口を密閉する栓部と、当該栓部を挟んだ両側に形成された係合部から構成されてなり、
前記開口部には、前記樹脂製キャップが前記本体の円周方向に動くことを阻止する壁部と、前記係合部が着脱可能に係合する段部と、当該段部の前記開口側に配設され、前記樹脂製キャップが前記開口部に装着される際に前記係合部をガイドする傾斜面と、が形成されてなり、当該壁部は、前記係合部の外周形状に相補した形状を有してなるヘッダー。
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