JP4441167B2 - 樹脂管用パッキン及びこれを用いた管継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂管の外周面をシールして漏水を防止するパッキンに係り、より詳しくは、特に樹脂管を差込みによって接続する際の圧入抵抗を低減した樹脂管用パッキン及びこれを用いた差込式のワンタッチ管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリエチレン管などの硬質の樹脂管のシール部材にはＯリングが広く用いられている。例えば、樹脂管同士あるいは他機器と接続する場合、その継手には樹脂管の外周面と密着して水密性を保持するＯリングが内蔵されている。
【０００３】
一方、管継手には用途や目的に応じて種々のものが開発・提供されているが、その中でも出願人は管の接続作業を容易にする目的で幾つかのワンタッチ継手を提供している（特許文献１〜６参照）。これら特許文献に開示された継手は何れも、継手本体と締結される袋ナットおよび本体内蔵のチャックリングを介して管を継手本体のスリーブに差込み、前記袋ナットを締め込むことにより前記チャックリングを縮径させ、該チャックリングの内周に設けた食い込み歯を管外周に食い込ませることで管を引き抜き不能に接続することを要旨とするものである。なお、袋ナットは製品出荷当初に完全に締め込まれ、チャックリングは縮径した状態にある。そして、継手本体への差込後、樹脂管に引き抜き方向の力が作用すれば、チャックリングがこれに追従して同方向に移動すると共に、袋ナットの内周テーパ面との当接動作によりチャックリングがさらに縮径し、樹脂管を引き抜き不能に保持することができるのである。このことから、実施工では樹脂管を継手本体に差し込むのみで接続が完了するため、ワンタッチ継手と称されているので、本発明においてもその意味で使用する。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２８０４４９号公報
【特許文献２】
特開平１０−３１１４７６号公報
【特許文献３】
特開２０００−４６２７２公報
【特許文献４】
特開２００１−４１３７８公報
【特許文献５】
特開２００２−８１５８６公報
【特許文献６】
特開２００２−１１５７８５公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のワンタッチ継手は、接続対象として軟質の樹脂管を予定している。軟質の樹脂管は、それ自体柔軟性を有しているため、チャックリングの噛み込みが確実だからである。これに対して、硬質の樹脂管にも適用可能なワンタッチ継手の開発が要望されていた。配管工事等の施工にかかる時間や労力を低減することができるからである。しかし、硬質の樹脂管に上述した構造のワンタッチ継手を適用するためには、チャックリングの機能にこそ問題はないものの、特有の問題として水密性・シール性をいかに達成するかが開発課題として残る。即ち、軟質樹脂管であればチャックリングの縮径に伴う内径変形によって本体スリーブとの水密性が得られるため、特に必要な場合を除き、シール部材を省略することもできるが、硬質樹脂管の場合はほとんど変形しないため本体スリーブとの水密性は期待できない。そこで、上記構造のワンタッチ継手からスリーブを省略し、その代替シール構造としてＯリングを採用することが考えられる。
【０００６】
実際、出願人はＯリングを内蔵した硬質樹脂管用のワンタッチ継手５０を用いて接続試験を行った（図７を参照）。そして、同継手５０にあっては、袋ナット５１、チャックリング５２、Ｏリング５３の順に樹脂管５４を本体の奥端まで差し込めば、縮径したチャックリング５２により樹脂管５４が引き抜き不能に接続され、且つ、樹脂管５４の二次側に対する水密性もＯリング５３によって保持されることを確認した。
【０００７】
しかしながら、この硬質樹脂管用のワンタッチ継手５０にも、解決すべき課題が残されていたのである。即ち、同継手５０によれば、その接続作業時に樹脂管５４をこれより小径のＯリング５３内にその弾性力に抗して通す（こじ入れる）必要があるが、このとき樹脂管５４とＯリング５３の間には、Ｏリング５３の弾性復元力はもとより、両者の接触面積に見合った圧入抵抗が生じる。殊、Ｏリング５３の場合、樹脂管５４との接触にかかる内周面（シール面）が同一平面上に位置するため、樹脂管５４の差込み当初から大きな圧入抵抗が生じることなる。そして、樹脂管５４が大口径になれば、それだけＯリング５３との接触面積が増し、樹脂管５４の圧入抵抗が大きくなるから、専用の挿入器を必要とする場合も生じる。これでは、施工にかかる時間と労力を軽減しようとするワンタッチ継手の意義が失われてしまうことになり、事実上、ワンタッチ継手を硬質樹脂管に適用する意味がなくなってしまう。
【０００８】
本発明は上述した課題に鑑み創作されたもので、その目的とするところは、樹脂管を差し込んでその外周面を水密にシールするパッキンについて、差込みにかかる樹脂管の圧入抵抗をＯリングよりも低減した構造を開示することである。また、このパッキンを用いた樹脂管用継手を提供することも本発明の目的の一つである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明では、樹脂管の挿通孔を有する円筒状本体と、前記挿通孔の内周面に前記樹脂管の差込み側から内径が漸次縮径するテーパ状に環設され、前記内径が最も小さくなる稜線が前記樹脂管の外周面に弾性的に密着するシール部とからなり、前記稜線は前記樹脂管の差込み方向と振幅方向が一致する波状に形成するという手段を用いた。この手段によれば、シール部は稜線が樹脂管と弾性的に密着してシール性を発揮する。またシール部の稜線を波状に形成したことによって、樹脂管の差込みにかかる圧入抵抗は軸方向に分散される。また、円筒状本体の外周面に、稜線と表裏対応して波状溝を形成すると共に、該波状溝を二次側と連通する流入溝を設けるという手段を用いた。この波状溝はシール部の拡径変形を吸収し、樹脂管の圧入抵抗をさらに軽減する。
【００１１】
請求項２では、円筒状本体の一端にフランジを一体に設けるという手段を採用した。フランジは継手等に内蔵するときの固定部材として機能する他、本パッキンの変形を防止する機能も有する。
【００１２】
請求項３では、フランジの端面に環状補強部を設けるという手段を用いた。環状補強部によってパッキンの変形をより確実に防止して、シール部によるシール性が保持される。また、請求項４では、環状補強部をインサート成型によりフランジの端面に一体とするという手段を用いたので、フランジと環状補強部の一体性がより確実となり、パッキンの変形防止作用をより確実に得ることができる。
【００１３】
請求項５では、上述した何れかの手段によるパッキンをワンタッチ継手に内蔵するという手段を採用したものである。具体的には、継手本体と、この継手本体と螺合可能に結合され、樹脂管の引き抜き方向に漸次縮径するテーパ内周面を有する袋ナットと、前記テーパ内周面との当接によって樹脂管の引き抜き方向に縮径し、内面に食い込み歯を形成してなるチャックリングとを備え、さらに本発明パッキンを内蔵してなる。
【００１４】
請求項６では、パッキンをそのフランジが継手本体と袋ナットにより挟持された状態で内蔵するという手段を用いた。この手段によれば、フランジが挟持されているため、パッキンの内蔵固定がより簡単であり、しかもパッキンの変形がより確実に防止される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は本発明の一実施形態に係るパッキン１０の斜視図であり、同図（ａ）・（ｂ）は同パッキン１０を前後それぞれから斜視したものである。ここで前後とは、パッキン１０の軸方向にあって樹脂管の差込み口側を前方、差し込んだ樹脂管の出口側を後方と定義する。図２は同パッキン１０の正面図（ａ）および背面図（ｂ）を示している。ここで正面とは上記前方に、背面とは上記後方にそれぞれ相当する。図３は同パッキン１０の縦断面図であり、同図（ａ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ線断面を、同図（ｂ）は図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面を示したものである。さらに、図４は同パッキン１０の展開図であって、同図（ａ）は内周面側を、同図（ｂ）は外周面側を展開して示したものである。図４においては、説明の便宜上、パッキン１０を９０度回転させた状態にして展開している。このため、図４の上下方向が樹脂管の差込み方向と一致することになる。なお、図中の符号Ｐは、樹脂管を示し、例えば配水用の硬質管が該当するが、シール対象となる樹脂管はこれに限定されない。
【００１６】
これらの図において、符号の１は軸方向に樹脂管Ｐの挿通孔１ａを貫設してなる円筒状本体、２は円筒状本体１の一端に設けたフランジである。本発明のパッキンは、樹脂管Ｐの差込み後、その外周面に弾性密着してシール性を発揮する性質を備える必要があるが、その素材を具体的に限定する必要はなく、従来のシール部材（例えば、Ｏリング）と同じものから選択することができる。
【００１７】
そして、本発明パッキンの最大の特徴ともいうべき、構造上の特徴を説明すると、円筒状本体１における挿通孔１ａの内周面には、樹脂管Ｐの差込み側（本実施形態の場合、フランジ側）からその内径が漸次縮径するテーパ状のシール部３を突出して形成している（例えば図３を参照）。このシール部３は、その内径が最も小さくなる稜線３ａが樹脂管Ｐの外周面と弾性的に密着してシール性を発揮するものであり、これを軸方向から見れば、樹脂管Ｐの外径よりも小径の真円と捉えることができる（例えば図２を参照）。これに対して、シール部３を展開してみれば、その稜線３ａは円筒状本体１の軸方向、即ち樹脂管Ｐの差込み方向と振幅方向が一致する波状に形成されている（例えば図４（ａ）を参照）。より具体的には、この実施形態の場合、稜線３ａは２サイクルの正弦曲線で示され、挿通孔１ａにおいて無端の波状に環設されている。ただし、サイクル数はこれに限定されない。
【００１８】
また、円筒状本体１の外周面１ｂには、上記稜線３ａと表裏対応する位置に同サイクルの波状溝３ｂが無端状に刻設されている（例えば図１、図４（ｂ）を参照）。この波状溝３ｂは樹脂管Ｐの差込みによる稜線３ａの拡径変形を吸収するものである。
【００１９】
一方、円筒状本体１の一端に設けたフランジ２の端面には、ドーナッツ状の環状補強部４がインサート成型等により一体的に埋設されている（例えば図１（ａ）、図２を参照）。この環状補強部４は、樹脂管Ｐの差込み中あるいは差込み後において、パッキン１０の変形を防止するものであり、金属や硬質のプラスチックなど、硬度の高い素材からなる。なお、環状補強部４のフランジ２への取り付け方法は、インサート成型に限らず、接着剤による接着、ピンの打ち込みによる固定、これらの併用、その他従来公知の固定方法を採用することができる。必要なことは、樹脂管Ｐの差込み中あるいは差込み後にフランジ２から分離せず、もってパッキン１０の変形を防止するようにフランジ２を補強することである。
【００２０】
続いて、上記構造からなるパッキン１０の使用方法およびその作用効果を説明する。先ず、本パッキン１０を樹脂管の外周面シールを必要とする器具に内蔵する。この器具は、後述するワンタッチ継手など、樹脂管Ｐを差し込むことによって接続するものを含む。
【００２１】
そして、樹脂管Ｐをフランジ２側から円筒状本体１に差し込むのであるが、このとき樹脂管Ｐの差込みにかかる圧入抵抗は同径のＯリングのときよりも小さくなる。その原理を図４（ａ）に従って説明すると、樹脂管Ｐをシール部３にその弾性力に抗して差し込むと、樹脂管Ｐの外周面は先ず稜線３ａのフランジ側ボトム点Ｘと、この実施形態の場合、２点接触する。つまり、差込み当初から全面接触するＯリングよりも圧入抵抗は小さくなる。さらに樹脂管Ｐを差し込むと、徐々に稜線３ａの傾斜線Ｙとの接触面積を増していく。この傾斜線Ｙは樹脂管Ｐの差込み方向に傾斜しているので、シール面が差込み方向と直交するＯリングよりも圧入抵抗が軽減される。言い換えれば、本発明の場合、シール部３の稜線３ａを波状とすることによって、圧入抵抗を軸方向に分散する作用を行っており、稜線３ａの振幅を大きくすれば、それだけ分散度が高くなり、より圧入抵抗を小さくすることができる。ただし、この場合、差込み長は長くなる。そして、樹脂管Ｐが稜線３ａのピーク点Ｚと、この実施形態の場合、２点接触したとき、樹脂管Ｐの全周が稜線３ａとの密着によりシールされる。
【００２２】
また、本実施形態の場合、波状溝３ｂが稜線３ａの拡径変形を吸収するので、樹脂管Ｐと稜線３ａとの摩擦抵抗も小さくなり、差込みにかかる圧入抵抗を小さくすることができる。
【００２３】
さらに、本実施形態の場合、円筒状本体１の一端にフランジ２を設けたので、該フランジ２が器具内において一次側と二次側とを封鎖するシール機能を発揮する。つまり、フランジ２は二次側から一次側に水などの流体が逆流することを防止する。また、本実施形態の場合、当該フランジ２に環状補強部４を取付けたので、いわゆる平面ワッシャの機能により、パッキン１０の変形が防止され、シール部３によるシール性を保持する作用効果をもたらす。
【００２４】
なお、図１（ｂ）に示すように、円筒状本体１の外周面１ｂに二次側と波状溝３ｂを連通する流入溝３ｃを刻設することによって、本パッキンを継手等に内蔵した場合は、前記流入溝３ｃを通って二次側の流体が波状溝３ｂに入り込み、二次側と等圧にする。よって、波状溝３ｂには二次側と同じ圧力が作用して、樹脂管Ｐの差込み時に拡径変形したシール部３の稜線３ａを縮径させ、これによって流体の流通時に樹脂管Ｐのシール性を高めることができる。
【００２５】
図５は、上記パッキン１０を内蔵した硬質管用ワンタッチ継手の断面図である。この図において、１１は継手本体、１２は継手本体１１の一端外周と螺合し、その締め込み方向に縮径するテーパ状内周面１２ａを有する袋ナット、１３は袋ナット１２のテーパ状内周面１２ａにより縮径されるチャックリングであり、その内周面には食い込み歯１３ａが形成されている。
【００２６】
このような構造の継手において、本パッキン１０は継手本体１１の一端と袋ナット１２の拡径段部１２ｂによってフランジ２が挟持されるように内蔵される。そして、樹脂管Ｐを袋ナット１２側からパッキン１０を介して、継手本体１１の縮径段部１１ａまで差込めば、食い込み歯１３ａが樹脂管Ｐの外周面に噛み込み、樹脂管Ｐを引き抜き不能として接続が完了することは従来技術と同じである。また、パッキン１０に対する圧入抵抗の低減作用やそのシール性については上述した通りであるが、この実施形態の場合、パッキン１０のフランジ２を継手本体１１と袋ナット１２により挟持しているため、パッキン１０の固定が確実で、またパッキン１０の変形も同時に防止されるという特有の作用がある。
【００２７】
さらに、本パッキン１０では、フランジ２に環状補強部４を設けているので、これがチャックリング１３の受け面として機能し、袋ナット１２の締め込みによりチャックリング１３がパッキン１０側に後退したとしても、パッキン１０の変形が防止される。
【００２８】
図６は、パッキンの変形例を示したものである。上記実施形態では、円筒状本体１の中途にシール部３を形成したが、この例ではパッキンの奥端側（フランジ２とは反対側端部）の肉１ｃを省略し、シール部３の波状形状が端部となるように構成したものである。この例によるシール部３の作用効果は上記実施形態と変わるところがない。
【００２９】
なお、樹脂管Ｐの接続にあっては、樹脂管Ｐを継手本体１１の奥端にある縮径段部１１ａまで差し込むことによって差込み不足を回避している。差込み不足の場合、チャックリングやパッキンの機能が得られないからである。そして、十分な差込み量をより簡単に確認する方法としては、樹脂管Ｐに標線を設けておき、この標線が袋ナット１２の端部などの基準線と一致するまで差し込むという手段がある。
【００３０】
なお、上記継手では、継手本体１１の一方側からのみ樹脂管Ｐを差し込むこととし、他方側は他の器具に接続することを予定したが、継手本体１１を左右同一の構成として、両方に袋ナット、チャックリング、パッキンを内蔵するようにすれば、樹脂管同士を接続する継手とすることもできる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればシール部の樹脂管と弾性密着する稜線を樹脂管の差込み方向に振幅する波状に形成したので、樹脂管の差込みにかかる圧入抵抗が軸方向に分散され、小さい力で樹脂管をパッキンに差し込むことができる。よって、該パッキンを継手等のシール部材として適用することによって、大口径の硬質管であっても専用の挿入器を用いず樹脂管を差し込むことができる。また、円筒状本体の外周面の稜線と対応する位置に波状溝を形成したので、樹脂管の差込み時における稜線の拡径変形を吸収して、より圧入抵抗を小さくすることができる。また、円筒状本体にフランジや環状補強部を設けたパッキンにあっては、パッキンの変形が防止され、シール部のシール性が損なわれることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るパッキンの斜視図
【図２】同パッキンの正面図（ａ）および背面図（ｂ）
【図３】同パッキンの縦断面図
【図４】同パッキンの内周面展開図（ａ）および外周面展開図（ｂ）
【図５】同パッキンを内蔵したワンタッチ継手の断面図
【図６】パッキンの変形例を示した縦断面図
【図７】Ｏリングを内蔵したワンタッチ継手の断面図
【符号の説明】
１０ パッキン
１ 円筒状本体
２ フランジ
３ シール部
３ａ 波状の稜線部
４ 環状補強部
１１ 継手本体
１２ 袋ナット
１３ チャックリング

Claims (6)

1. 樹脂管の挿通孔を有する円筒状本体と、前記挿通孔の内周面に前記樹脂管の差込み側から内径が漸次縮径するテーパ状に環設され、前記内径が最も小さくなる稜線が前記樹脂管の外周面に弾性的に密着するシール部とからなり、前記稜線は前記樹脂管の差込み方向と振幅方向が一致する波状に形成され、前記円筒状本体の外周面には、前記稜線と表裏対応して波状溝を形成すると共に、該波状溝を二次側と連通する流入溝を設けたことを特徴とする樹脂管用パッキン。
2. 円筒状本体の一端には、フランジを一体に設けた請求項１記載の樹脂管用パッキン。
3. フランジの端面には環状補強部を設けた請求項２記載の樹脂管用パッキン。
4. 環状補強部はインサート成型によりフランジの端面に一体とした請求項３記載の樹脂管用パッキン。
5. 継手本体と、この継手本体と螺合可能に結合され、樹脂管の引き抜き方向に漸次縮径するテーパ状内周面を有する袋ナットと、前記テーパ状内周面との当接によって樹脂管の引き抜き方向に縮径し、内周面に食い込み歯を形成してなるチャックリングとを備え、さらに請求項１から４のうち何れか一項記載のパッキンを内蔵したことを特徴とする管継手。
6. パッキンは、フランジを継手本体と袋ナットにより挟持した状態で内蔵される請求項５記載の管継手。

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