JP4573848B2 - 変換継手とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管などの金属管とポリエチレン管などの合成樹脂管とを相互に接続するときに用いられる変換継手とその製造方法に関する。

近時、地中に埋設された液化石油ガス（ＬＰＧ）用の埋設配管については、既設の鋼管をポリエチレン管（以下「ＰＥ管」という）に代替えすることが行われており、その際に上記変換継手を用いることがある。この用途に適する変換継手は、鋼管を接続可能な接続口部とＰＥ管を接続可能な接続口部とを備えていることが必要であり、一般には、鋼管に対する接続口部が金属製の筒体に設けられ、ＰＥ管に対する接続口部が、上記筒体の外側または内側に射出成形された合成樹脂層に一体に設けられる。

ところが、金属製の筒体の外側や内側にただ単に合成樹脂層を射出成形し、その合成樹脂層にＰＥ管に対する接続口部を一体に射出成形しただけでは、金属製の筒体と合成樹脂層との重なり箇所に隙間が生じ、その隙間がガス漏れの原因になる。

そこで、従来は、図７に示したように、金属製の筒体８１に環状に形成したシールリング収容溝８２にゴム製のシールリング（Ｏリング）８３を収容しておき、そのようにしてシールリング８３を保持させた筒体８１の外側に、同図に仮想線で示したように合成樹脂層８４を射出成形し、その射出成形時に同時に合成樹脂層８４に連設された接続口部８５を射出成形するということを行っていた。同図において、接続口部８５にはＰＥ管が接続される。また、鋼管は、筒体８１に連設された接続口部８６に連設される。

図７で説明した変換継手の製造方法は、合成樹脂層８４を射出成形するときの成形圧で圧縮させたシールリング８３によって、筒体８１と合成樹脂の外層８４との重なり箇所の隙間を気密に塞ぐという考え方に立っている。

しかしながら、図７で説明した製造方法によって作られた変換継手に対して熱間内圧クリープ試験を行うと、合成樹脂層８４が膨張してシールリング８３の面圧が低下し、そのシールリング８３による気密性が損なわれてガス漏れを生じることが多々ある、ということが知見された。なお、熱間内圧クリープ試験は、８０±１℃の温水中に試料を水没させ、空気圧１．２ＭＰａを加え、３０Ｈｒ保持したときのガス漏れの有無を確認する試験である。

従来の変換継手が上述のように熱間内圧クリープ試験によってガス漏れを生じる原因としては、およそ次の原因が考えられる。すなわち、合成樹脂層８４を射出成形するときの成形圧によってはシールリング８３が圧縮されないか、または十分に圧縮されない状況になり、そのためにシールリング８３と筒体８１側の座面との間に潜り込んだ成形樹脂がシールリング収容溝８２の底面に重なるため、シールリング８３による気密性が確保されなくなることが原因の１つとして考えられる。

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたものであり、金属製の筒体に保持させたシールリングが、その筒体とその筒体の内側の合成樹脂層との両方に密着して高い気密性を発揮する変換継手を提供することを目的とする。

また、本発明は、合成樹脂層を射出成形するときに、成形樹脂がシールリングと筒体側の座面との間に潜り込むという現象が生じにくいか、あるいは生じることのない変換継手の製造方法を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、シールリングが、金属製の筒体と合成樹脂層との両方に密着して高い気密性を発揮する変換継手を作ることのできる変換継手の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の変換継手は、金属管に対する第１接続口部が端部に連設された金属製の筒体にゴム製のシールリングが内嵌合され、このシールリングに内嵌合された合成樹脂製のリング状押圧体と上記筒体とにより上記シールリングが挾圧されて圧縮されていると共に、そのシールリングが上記リング状押圧体の外周側に具備された外周座面と上記筒体の内周側に具備された内周座面とに密着され、上記リング状押圧体の端部外周側に、このリング状押圧体を上記シールリングに内嵌合するときにそのシールリングを摺動させて上記外周座面に案内する先窄まり状の案内面が形成されており、上記筒体の内側にそのリング状押圧体の全体を内側から覆う合成樹脂層が形成され、上記筒体の内側から内方向に突出部が形成され、上記突出部は、上記突出部の一方の端面に上記リング状押圧体全体を覆った合成樹脂層と上記リング状押圧体とが受け止められるように、かつ、上記突出部の他方の端面には上記第１接続口部内にねじ込み接続される上記金属管先端が上記リング状押圧体並びに上記合成樹脂層に突き当たらないように形成されており、この合成樹脂層と上記リング状押圧体とが融着一体化され、その合成樹脂層に合成樹脂管に対する合成樹脂製の第２接続口部が連設されている、というものである。この発明によると、筒体に連設された第１接続口部に金属管が接続され、合成樹脂層に連設された第２接続口部に合成樹脂管が接続される。また、金属製の筒体と合成樹脂層との間の気密性は、筒体の内周側に具備された内周座面とリング状押圧体の外周側に具備された外周座面とにシールリングが密着していることによって保たれる。さらに、リング状押圧体の端部外周側に、このリング状押圧体を上記シールリングに内嵌合するときにそのシールリングを摺動させて上記外周座面に案内する先窄まり状の案内面が形成されているので、リング状押圧体をシールリングに内嵌合するときに、そのシールリングが傷付くことがなく、リング状押圧体と筒体とによってシールリングを適正に圧縮させておくことが可能になる。

請求項２に係る発明の変換継手は、請求項１に記載したものにおいて、上記内周座面が、上記筒体の内周部に環状に形成されかつ上記シールリングを収容するシールリング収容溝部の底面に形成され、上記外周座面が、上記リング状押圧体に具備された同一径を保って軸方向に延びる外周面に形成されている、というものである。この発明によると、請求項１の発明について説明した上記の作用が確実に発揮される。

請求項３に係る発明の変換継手の製造方法は、金属管に対する第１接続口部が端部に連設された金属製の筒体に内嵌合されたゴム製のシールリングに、合成樹脂製のリング状押圧体を内嵌合して、そのリング状押圧体と上記筒体とにより上記シールリングを挾圧してそのシールリングを上記リング状押圧体の外周側に具備された外周座面と上記筒体の内周側に具備された内周座面とに密着させ、次に、上記筒体の内側に上記リング状押圧体の全体を覆って融着一体化させる合成樹脂層を筒状に射出成形し、その合成樹脂層の射出成形時に同時に、合成樹脂管に対する合成樹脂製の第２接続口部を上記合成樹脂層に連続して射出成形し、上記リング状押圧体のシールリングへの内嵌合並びに上記リング状押圧体の全体を覆う合成樹脂層の射出成形に際しては、上記筒体の内側から内方向に突出形成した突出部の一方の端面が上記リング状押圧体と上記射出成形の合成樹脂層を受け止められるように、かつ、上記突出部の他方の端面が上記第１接続口部内にねじ込み接続される上記金属管先端と上記リング状押圧体並びに上記合成樹脂層が突き当たらないように形成されていて、この突出部の一方の端面に上記リング状押圧体並びに上記合成樹脂層を臨ませるようにしている、というものである。

この発明において、合成樹脂層や第２接続口部を射出成形するのに先立って、シールリングは筒体の内周座面に密着しており、しかも、その密着状態が、シールリングをリング状押圧体と上記筒体とにより挾圧することによって得られる。そのため、合成樹脂層を射出成形するときに、成形樹脂がシールリングと内周座面との間に潜り込むという事態が起こりにくくなるか、または起こらなくなる。したがって、この発明によって、上記した本発明に係る変換継手を製造することが可能である。

請求項４に係る発明の変換継手の製造方法は、請求項３に記載したものにおいて、上記合成樹脂層を射出成形するときに、その合成樹脂層の成形樹脂の熱で上記リング状押圧体とその合成樹脂層とを熱融着させる、というものである。この発明によると、リング状押圧体と合成樹脂層とが融着一体化された本発明に係る変換継手を製造することができる。

請求項５に係る発明の変換継手の製造方法は、請求項３又は請求項４に記載したものにおいて、上記リング状押圧体と上記筒体とにより挾圧された上記シールリングの上記内周座面に対する面圧を、上記合成樹脂層の射出成形時の成形圧よりも高くしておく、というものである。この発明によれば、合成樹脂層を射出成形するときに、成形樹脂がシールリングと内周座面との間に潜り込むという事態の起こるおそれがない。したがって、この発明によって、上記した本発明に係る変換継手を製造することが可能である。

本発明に係る変換継手によれば、金属管が接続される金属製の筒体と、合成樹脂管が接続される合成樹脂製の内層とに隙間が生じていても、シールリングが筒体と内層との両方に密着して高い気密性を発揮するという効果がある。

本発明に係る変換継手の製造方法によれば、金属製の筒体の内側に合成樹脂製の内層を射出成形するときに、成形樹脂がシールリングの内側に潜り込むという現象が生じにくくなるか、あるいは生じることがなくなるので、筒体と内層との両方に対するシールリングの密着信頼性の高い変換継手を製造することができるようになる。

図３を参照して参考形態である変換継手Ａを説明する。この変換継手Ａは、金属製の筒体１とこの筒体１の外側に設けられた合成樹脂製の外層２とを備えている。筒体１には径大な第１接続口部１２が同心状に連設されており、この第１接続口部１２に設けられているテーパ雌ねじ１３に、たとえば、相手方である金属管（鋼管など）の端部に具備されたテーパ雄ねじ（不図示）がねじ込み接続される。また、接続口部１２は筒体１よりも径大に形成されていて、その第１接続口部１２と筒体１との連設箇所に、筒体１の外周面に対する開き角度が直角をなす第１接続口部１２の端面１４が位置している。

上記筒体１において、第１接続口部１２の端面１４の傍には、その筒体１の外周部に凹入状に形成された環状のシールリング収容溝部１５が形成されている。このシールリング収容溝部１５は、後述するシールリング３を収容してその位置に位置決めするために形成されており、その収容溝部１５の底面が、筒体１の外周側に形成された外周座面１６とされている。そして、その外周座面１６に、筒体１に外嵌合されてシールリング収容溝部１５に収容されたゴム製のシールリング３が密着されるようになっている。

シールリング収容溝部１５に収容されたシールリング３にはゴム製のＯリングを好適に用い得る。このシールリング３には、合成樹脂で作られたリング状押圧体４が外嵌合されている。このリング状押圧体４は、上記外周座面１６に嵌合されたシールリング３の外周径よりも少し短い内径を有している。そのため、シールリング３は、リング状押圧体４と筒体１とにより挾圧されて圧縮されていると共に、そのシールリング３がリング状押圧体４の内周側に具備された内周座面４１と筒体１の外周座面１６とに密着している。上記内周座面４１は、そのリング状押圧体４に具備された同一径を保って軸方向に延びる内周面によって形成されている。また、このリング状押圧体４の端部内周側に、このリング状押圧体４をシールリング３に外嵌合するときにそのシールリング３を摺動させて上記内周座面４１に案内する先拡がり状の案内面４１ａが形成されている。このため、リング状押圧体４をシールリング３に外嵌合するときに、そのシールリング３が傷付くことがなく、リング状押圧体４をシールリング３に外嵌合した状態では、リング状押圧体４と筒体１とによってシールリングが適正に圧縮された状態になる。案内面４１ａは、先拡がり状であれば、傾斜した平坦なテーパ面であっても湾曲面（アール面）であってもよい。さらに、リング状押圧体４には、金属製の補強リング４２が外嵌状に重なり合っている。この補強リング４２は、合成樹脂製のリング状押圧体４の拡開を防ぐために設けられている。

筒体１と第１接続口部１２とリング状押圧体４とを取り囲んで合成樹脂製の外層２が形成されている。この外層２は、上記リング状押圧体４に接触する箇所でそのリング状押圧体４に融着一体化されている。また、外層２には、合成樹脂製の第２接続口部２２が連設されており、この第２接続口部２２に、合成樹脂管（不図示）が接続されるようになっている。

この変換継手Ａにおいて、筒体１とリング状押圧体４とにより挾圧されて圧縮されているシールリング３は、筒体１側の外周座面１６とリング状押圧体４側の内周座面４１との両方に密着しており、しかも、リング状押圧体４は外層２と融着一体化している。そのため、筒体１と外層２との重なり箇所に隙間が存在していても、その隙間がシールリング３のところでこのシールリング３によって密閉される。したがって、金属製の筒体１と合成樹脂の外層２との間の気密性がシールリング３によって確実に保たれる。また、リング状押圧体４は、金属製の補強リング４２によって拡開が阻止されているので、リング状押圧体４の拡開に起因する内周座面４１と外周座面１６とに対するシールリング３の初期の面圧が低下しにくい。

図６を参照して本発明の変換継手Ａを説明する。この変換継手Ａは、金属管に対する第１接続口部１２が端部に連設された金属製の筒体１にゴム製のシールリング３が内嵌合されている。また、このシールリング３に合成樹脂製のリング状押圧体４が内嵌合されており、このリング状押圧体４と筒体１とによりシールリング３が挾圧されて圧縮されていると共に、そのシールリング３がリング状押圧体４の外周側に具備された外周座面６５と筒体１の内周側に具備された内周座面６６とに密着されている。リング状押圧体４の端部外周側に、このリング状押圧体４をシールリング３に外嵌合するときにそのシールリング３を摺動させて上記外周座面６５に案内する先窄まり状の案内面４１ｂが形成されている。このため、リング状押圧体４をシールリング３に内嵌合するときに、そのシールリング３が傷付くことがなく、リング状押圧体４をシールリング３に内嵌合した状態では、リング状押圧体４と筒体１とによってシールリングが適正に圧縮された状態になる。筒体１の内側にリング状押圧体４の全体を内側から覆う合成樹脂の内層６７が形成され、この内層６７とリング状押圧体４とが融着一体化され、その内層６７に合成樹脂管に対する合成樹脂製の第２接続口部２２が連設されている。なお、上記内周座面６６は、筒体１の内周部に環状に形成されたシールリング収容溝部６８（図４参照）の底面に形成されており、外周座面６５は、リング状押圧体４に具備された同一径を保って軸方向に延びる外周面に形成されている。なお、図４ないし図６において、符号「１Ａ」は、筒体１の内側から内方向に突出形成した突出部を指し示している。

この変換継手Ａにおいて、筒体１とリング状押圧体４とにより挾圧されて圧縮されているシールリング３は、筒体１側の内周座面６６とリング状押圧体４側の外周座面６５との両方に密着しており、しかも、リング状押圧体４は内層６７と融着一体化している。そのため、筒体１と内層６７との重なり箇所に隙間が存在していても、その隙間がシールリング３のところでこのシールリング３によって密閉される。したがって、金属製の筒体１と合成樹脂の内層６７との間の気密性がシールリング３によって確実に保たれる。図６で説明した変換継手Ａにおいて、上記した以外の構成や作用については、図３で説明した変換継手Ａと同様であるので、相応する部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

次に、図１〜図３を参照して図３の参考形態である変換継手Ａの製造方法を説明する。

図３に示した合成樹脂製の外層２やそれに連設された第２接続口部２２はポリエチレン樹脂などの合成樹脂を成形材料として射出成形することにより形成される。そして、そのような外層２の成形に先立ち、図１のように、筒体１に外嵌合されたシールリング３が、シールリング収容溝部１５に収容して保持される。また、筒体１には、補強リング４２によって補強されたリング状押圧体４が嵌合されている。この状態から、図２の矢符ａのように、リング状押圧体４を筒体１にスライドさせ、案内面４１ａとシールリング３とを摺動させてそのシールリング３に外嵌合させることにより、そのリング状押圧体４の内周座面４１と筒体１の外周座面１６との間でシールリング３を挾圧して圧縮させる。この場合、リング状押圧体４を図２のように第１接続口部１２の端面１４に当接させたときに、シールリング３にリング状押圧体４が適正に外嵌合するようにしておくことが望ましく、そのようにしておくと、シールリング３にリング状押圧体４を外嵌合させる作業を容易に確実に行うことができる。

次に、図３のように、筒体１とリング状押圧体４との外側に合成樹脂の外層２を射出成形する。また、外層２を射出成形するときに同時に第２接続口部も射出成形する。

このような製造方法を採用すると、外層２や第２接続口部２２を射出成形するときには、リング状押圧体４と筒体１とにより挾圧されているシールリング３が筒体１の外周座面１６に密着しているので、外層２の射出成形中に成形樹脂がシールリング３の内側に潜り込むという事態が起こりにくくなるか、または起こらない。また、リング状押圧体４をポリエチレン樹脂などの外層２の成形材料と同種の合成樹脂あるいは相溶性を持つ合成樹脂で作っておくと、外層２を射出成形するときに、その外層２の成形樹脂の熱でリング状押圧体４とその外層２とが熱融着する。したがって、そのようにすることによって、図３を参照して既述した変換継手Ａが容易に製造される。

この製造方法において、合成樹脂の外層２を射出成形するときに、その成形材料の熱で合成樹脂製のリング状押圧体４が軟化したとしても、その軟化に伴うリング状押圧体４の拡開が金属製の補強リング４２によって阻止されているので、外層２の射出成形後にリング状押圧体４が拡開してシールリングの面圧が低下することはない。特にこの製造方法において、リング状押圧体４と筒体１とにより挾圧されたシールリング３の外周座面１６に対する面圧を、外層２の射出成形時の成形圧（成形材料の注入圧）よりも高くしておくことが望ましい。このようにしておくと、外層２を射出成形するときに、成形樹脂がシールリング３の内側に潜り込むという事態の起こるおそれがまったくなくなる。

図４〜図６を参照して本発明の変換継手Ａの製造方法を説明する。この製造方法では、図４のように金属管に対する第１接続口部１２が端部に連設された金属製の筒体１にゴム製のシールリング３を内嵌合しておく。そして、図５のように合成樹脂製のリング状押圧体４をスライドさせ、案内面４１ｂとシールリング３とを摺動させてそのシールリング３に内嵌合させることにより、そのリング状押圧体４の外周座面６５と筒体１の内周座面６６との間でシールリング３を挾圧して圧縮させ、シールリング３を上記外周座面６５と上記内周座面６６とに密着させる。筒体１とリング状押圧体４とによって挾圧したシールリング３の面圧を、内層６７の成形時の成形圧よりも高くしておく。次に、図６のように、筒体１の内側にリング状押圧体４の全体を覆う内層６７を筒状に射出成形し、その内層６７の射出成形時に同時に、合成樹脂管に対する合成樹脂製の第２接続口部２２を内層６７に連続して射出成形する。その他の事項は、図１〜図３で説明した製造方法と同様である。

シールリングを外嵌合した筒体の部分縦断側面図である。 シールリングにリング状押圧体を外嵌合した状態の部分縦断側面図である。 参考形態である変換継手の部分縦断側面図である。 シールリングを内嵌合した筒体の部分縦断側面図である。 シールリングにリング状押圧体を内嵌合した状態の部分縦断側面図である。 本発明の変換継手の部分縦断側面図である。 従来の製造方法に用いる筒体にシールリングを外嵌合した状態の部分縦断側面図である。

１ 筒体
１Ａ 突出部
３ シールリング
４ リング状押圧体
１２ 第１接続口部
２２ 第２接続口部
４１ｂ 案内面
６３ シールリング収容溝部
６５ 外周座面
６６ 内周座面
６７ 内層（合成樹脂層）

Claims (5)

1. 金属管に対する第１接続口部が端部に連設された金属製の筒体にゴム製のシールリングが内嵌合され、このシールリングに内嵌合された合成樹脂製のリング状押圧体と上記筒体とにより上記シールリングが挾圧されて圧縮されていると共に、そのシールリングが上記リング状押圧体の外周側に具備された外周座面と上記筒体の内周側に具備された内周座面とに密着され、上記リング状押圧体の端部外周側に、このリング状押圧体を上記シールリングに内嵌合するときにそのシールリングを摺動させて上記外周座面に案内する先窄まり状の案内面が形成されており、上記筒体の内側にそのリング状押圧体の全体を内側から覆う合成樹脂層が形成され、
   上記筒体の内側から内方向に突出部が形成され、
   上記突出部は、上記突出部の一方の端面に上記リング状押圧体全体を覆った合成樹脂層と上記リング状押圧体とが受け止められるように、かつ、上記突出部の他方の端面には上記第１接続口部内にねじ込み接続される上記金属管先端が上記リング状押圧体並びに上記合成樹脂層に突き当たらないように形成されており、
   この合成樹脂層と上記リング状押圧体とが融着一体化され、その合成樹脂層に合成樹脂管に対する合成樹脂製の第２接続口部が連設されていることを特徴とする変換継手。
2. 上記内周座面が、上記筒体の内周部に環状に形成されかつ上記シールリングを収容するシールリング収容溝部の底面に形成され、上記外周座面が、上記リング状押圧体に具備された同一径を保って軸方向に延びる外周面に形成されている請求項１に記載した変換継手。
3. 金属管に対する第１接続口部が端部に連設された金属製の筒体に内嵌合されたゴム製のシールリングに、合成樹脂製のリング状押圧体を内嵌合して、そのリング状押圧体と上記筒体とにより上記シールリングを挾圧してそのシールリングを上記リング状押圧体の外周側に具備された外周座面と上記筒体の内周側に具備された内周座面とに密着させ、
   次に、上記筒体の内側に上記リング状押圧体の全体を覆って融着一体化させる合成樹脂層を筒状に射出成形し、その合成樹脂層の射出成形時に同時に、合成樹脂管に対する合成樹脂製の第２接続口部を上記合成樹脂層に連続して射出成形し、
   上記リング状押圧体のシールリングへの内嵌合並びに上記リング状押圧体の全体を覆う合成樹脂層の射出成形に際しては、上記筒体の内側から内方向に突出形成した突出部の一方の端面が上記リング状押圧体と上記射出成形の合成樹脂層を受け止められるように、かつ、上記突出部の他方の端面が上記第１接続口部内にねじ込み接続される上記金属管先端と上記リング状押圧体並びに上記合成樹脂層が突き当たらないように形成されていて、この突出部の一方の端面に上記リング状押圧体並びに上記合成樹脂層を臨ませるようにしていることを特徴とする変換継手の製造方法。
4. 上記合成樹脂層を射出成形するときに、その合成樹脂層の成形樹脂の熱で上記リング状押圧体とその合成樹脂層とを熱融着させる請求項３に記載した変換継手の製造方法。
5. 上記リング状押圧体と上記筒体とにより挾圧された上記シールリングの上記内周座面に対する面圧を、上記合成樹脂層の射出成形時の成形圧よりも高くしておく請求項３又は請求項４に記載した変換継手の製造方法。

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