JP4866293B2

JP4866293B2 - 防食コアねじ込み型継手

Info

Publication number: JP4866293B2
Application number: JP2007132972A
Authority: JP
Inventors: 知樹中山
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-05-18
Also published as: JP2008286332A

Description

本発明は、バルブや管継手、ストレーナ等の配管器材とライニング鋼管等の管を接続する接続部位に設ける防食コアねじ込み型継手に関する。

給水給湯用の内面被覆鋼管に接続される継手・バルブ・ストレーナなどの管接続部には、内面被覆鋼管端面における鉄地の露出を防止するため種々の管端防食コアが提案されている。なかでも、ねじ込んで内蔵するタイプのねじ込み型管端防食コアを有する継手は、継手に直接コアを成形する一体成形コアに比べ特別な成形技術を要しないために、幅広く用いられており、また、継手側とねじ込み型防食コアの接合部位をシールするための対策も各種提案されている。

例えば、特許文献１で示されるように、継手本体のめねじ部に接着剤を塗布して管端コアをねじ込むことにより、接着剤が継手本体と管端コアのねじ部からはみ出して盛り上がり、このはみ出した接着剤が継手本体と管端コアのねじ部に沿って盛り上がってシールされると共に、継手本体のめねじ部と管端コアのおねじ部に残った接着剤でシールする方法である。

また、特許文献２では、管端防食コア端面を円錐状又は漏斗状に形成し、この端面を継手奥に配置された底部に、狭い面積で圧接させてシールする方法である。特に、この方法は、同文献１で示した接着剤を塗布する方法と組み合わせることでシール性を高めるようにしている。このコアはポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）などの比較的に柔らかい樹脂で成形されているので、コア端部の円錐状または漏斗状部位は継手奥の底部に圧接シールされて、いわゆる裏漏れが防止される。

特開平９−４９５９１号公報特開平８−１６６０９４号公報

しかしながら、特許文献１の管端防食継手は、接着剤を用いてシール性を確保するために接着剤の厳密な塗布量と塗布位置の管理が必要であり、少しでも塗布量が少ないと十分なシール性が得られず、逆に塗布量が多すぎても継手内部に接着剤が垂れ込んでしまい流体に混入してしまうおそれがある。また、接着剤を塗布する位置が継手奥部であるため作業性が非常に悪く、自動化させるには大掛かりな装置が必要になり、汎用性の高いねじ込み型の防食管継手には不向きである。

この上記構造は、ライニング鋼管を接続するときのねじ込みによる力を、管端コアと継手本体のねじ部だけで受けることになるため、ライニング鋼管をねじ込んでいく際に、管端コアが組込まれた位置よりも更に継手本体奥側へねじ込まれる力が働き、その結果接着剤が引き剥がされてシール性を損なう危険性があったり、また、最悪の場合、管端コアが継手本体から脱落するおそれもある。

一方、特許文献２によると、ＰＶＣのような汎用エンジニアリングプラスチックに比べて柔らかい材料であれば、圧接シールも可能であるが、このＰＶＣは、燃焼時にダイオキシンの発生がある。そのため、最近ではその代替材料として汎用エンジニアリングプラスチックが用いられており、その結果次に示すような新たな課題点が発生している。

管端防食コアの端部を継手奥側に設けた底部に圧接させるためには、ある程度コアを変形させて潰し込む必要があり、そのためには材料の柔らかさや弾力性が必要である。この汎用エンジニアリングプラスチックでは、ＰＶＣでは可能であった管端防食コアの端部と継手底部のミクロ単位の凹凸を埋めるまでの十分な潰し込みができず、そこから流体が浸入していわゆる裏漏れの原因ともなる。

また、継手に管用テーパめねじをタッピング加工すると、継手奥側には、タッピング用の下穴の残り部と、この下穴残り部にかけて縮径した不完全ねじ部が存在する。従前のＰＶＣのねじ込み型コアでは、おねじ部が継手の不完全ねじ部に対して縮径してある程度までは入り込むことができるが、硬く強靭な汎用エンジニアリングプラスチックの場合、コアのおねじ部を縮径させることが困難であるため、ＰＶＣと比べると不完全ねじ部に入り込める量が少なくなり、ＰＶＣと同じような構造では継手底部までコア端面が届かないおそれも生じていた。

更に、下穴残り部と不完全ねじ部の長さは加工精度、タップ形状などによりバラつきが生じる。下穴残り部は、タッピングの送り量が浅ければその分長くなり、不完全ねじ部はタップの食いつき部の長さが長ければその分長くなる。この両者のバラつき方によっては、コア端面と継手底部は遠ざかることになり、そのため、コア端面が継手底部まで届かない危険性もある。

この種のねじ込み型コア２６のオネジ２９の山径は、図９に示すように、継手２１のメネジ２２の谷径より小さく設定されている。これは、継手底部２５まで確実にコア２６がねじ込めるように、ねじの掛かりを緩くしておくためであり、完全ねじ部分における継手２１のメネジ２２とコア２６のオネジ２９にはある程度の隙間２７を有している。硬質の汎用エンジニアリングプラスチック材のねじ込み型コアの場合は、硬質であるが由に、径の小さい不完全ねじ部２３に侵入しても縮径することができない。

従って、コア２６は、ねじ込みに伴う縮径方向の力に対する反力により、前記隙間２７が残っている部分、例えば、図９（ｂ）のようにコア２６の下部における矢印の方向に逃げるように移動し、隙間２７の分だけコア端面２６ａを傾かせることになる。その結果、ねじ込みコア２６の端面２６ａが継手底部２５に当接するときには全周同時に当接するのではなく、コア端面２６ａのある一部分だけが継手底部２５に当接することになり、硬質なコア２６によりそれ以上ねじ込むことができず、継手底部２５とコア端面２６ａの間に空隙３０が開いた状態で組み込みが完了となってしまい、この状態では、継手側とねじ込みコアの接続部分を完全にシールすることは不可能である。

以上のことから、硬く強靭な汎用エンジニアリングプラスチック材のねじ込み型コアは、タッピング加工された継手に対してコア端面が接することが出来ない可能性が極めて高く、たとえ接したとしても、コア端面が不完全ねじ部侵入時に傾いてしまうために、全周に渡ってシールすることができず、また、仮にコア端面が全周にわたって継手底部に接したとしても、凹凸を埋めるまでの十分な押し込みができず確実なシールは不可能であるなどの課題点を有していた。

本発明は、従来の課題点を解決するためのもので、その目的とするところは、防食コアの先端面と継手本体の底面部との接合部位を密封保持することにより、流体の浸入を確実に防止して裏漏れ現象をなくした防食コアねじ込み型継手を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、継手本体に設けためねじ部の奥側に継手底部を設け、前記めねじ部の完全ねじ部奥側に形成された不完全ねじ部の長さを小さくして、コア本体先端面と継手本体の継手底部との間を小さく設定し、外周にシール部材を装着したエンジニアリングプラスチック製の筒形状コア本体のおねじ部を前記めねじ部にねじ込むと共に、前記コア本体の先端面に環状で、コア本体先端面の付け根部位の肉厚を薄肉な凸状とした押潰し部を突設形成し、この押潰し部の長さを前記コア本体が傾く巾以上の長さに設定し、前記コア本体が不完全ねじ部を押したねじ込み終端でコア本体の先端面が傾いても前記押潰し部が前記継手底部とコア本体先端面との間で押し潰されて塊状の介在物が形成され、この介在物により、前記継手底部とコア本体先端面との間を密封保持する防食コアねじ込み型継手である。

本発明によると、コア本体が硬く強靭な合成樹樹脂材料であっても、継手本体のめねじ部にコア本体のおねじ部をねじ込んだ最終端で、コア本体の先端の押潰し部がこの先端面と継手本体の継手底部との間で圧接状態で容易に押し潰され、圧接された塊状で環状の介在物となり、この介在物がコア本体の先端面と継手本体との間のミクロ単位の凹凸状を埋めて確実なシールが発揮されると共に、ねじ込んだ最終端でコア本体の先端面が傾いたとしても、傾きに影響されず全周にわたって確実にシールして密封保持でき、もって、コア本体の裏漏れ現象を確実に防止することが可能となる。

しかも、コア本体を変性ＰＰＥ等の硬い材質で形成しても継手底部とコア本体の先端面の圧接により押潰し部が容易に押し潰されて塊状の介在物となり、この介在物が継手本体とコア本体の先端面との間を環状に埋めて確実なシールが発揮される。

さらには、コア本体を硬い材質で成形し、また、加工許容差にバラつきがあったとしても、継手本体めねじ部の完全ねじ部奥側に形成された不完全ねじ部の長さを極力小さく形成して、継手本体とコア本体と先端面との間を最小限に小さく設定したので、コア本体の先端面の押潰し部が容易に押し潰されてコア本体の裏漏れを確実に防止され、硬い材料の密封シール性に対応でき、もって、防食コアねじ込み型継手としての実用性的価値が極めて高い。

図１は、本発明における防食コアを継手本体にねじ込んだ状態を示す断面図であり、図２は、図１の部分拡大断面説明図である。図３は図１における防食コアが傾いた状態で密封保持している拡大断面図である。
同図において、継手本体１は、管継手、バルブ或はストレーナ等の管接続部の部位を示している。

この継手本体１の開口接続部位にめねじ部２が形成され、図３において、このめねじ部２の完全ねじ部２ａの奥側には、後述するタップ４によって加工されたときの下穴残り部３ａと不完全ねじ部３が示されている。更に、継手本体１の不完全ねじ部３と下穴残り部３ａの奥側には、環状の継手底部５が形成されている。

図６は、防食コアを示した断面図であり、同図において、６は、変性ポリフェニールエーテル（変性ＰＰＥ）などのエンジニアリングプラスチックで成形した筒形状のコア本体であり、このコア本体６の先端面１１に環状の押潰し部７を一体に突設形成している。この押潰し部７は、コア本体６の先端面１１の付け根部位の肉厚を薄肉としており、継手本体１の継手底部５に押潰し部７が圧接されたとき、押し潰されやすい形状を呈している。したがって、本例で示す断面半円弧状以外に、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、その先端形状は、断面三角系形状の押潰し部７ａや断面台形状の押潰し部７ｂ又はその他の形状であっても良い。

押潰し部７は、圧接時に押し潰されるまで薄肉な凸状に形成することで、コア本体６の先端面１１の圧接により、容易に押し潰され、押し潰された塊が図２に示すように環状の介在物１３となって継手底部５とコア先端面１１の間で確実なシール機能を発揮する。

コア本体６の先端側には鍔部８を有した位置におねじ部９が形成されている。この鍔部８の長さを設定して継手本体５と鍔部８の加工許容差分を吸収できるようにしているので、コア先端面１１を継手底部５に圧接させることができる。このおねじ部９の後端側には、筒状部１０が形成され、継手本体にコア本体６をねじ込んだときに、粉体ライニング鋼管や塩化ビニルライニング鋼管等のライニング鋼管１４をねじ込むためのスペース１６が設けられる形状をなしている。

コア本体６の後端には、シール部材１２が装着され、このシール部材１２にはライニング鋼管１４をねじ込んだときにライニング鋼管１４の内周面とコア本体６の筒状部１０との間を密着保持するためのものである。本例では、シール部材１２は、例えば、高密度ポリエチレン等の樹脂を材料とし、シール部材１２と、このシール部材１２の外周面にシール用フィン１２ａを、このシール用フィン１２ａの奥側外周面に支持用フィン１２ｂを一体に突設形成している。コア本体６をねじ込んだ継手本体１にライニング鋼管１４をねじ込んでいくと、鋼管１４がめねじ部２に沿ってスペース１６にねじ込まれ、鋼管１４との間で圧着され鋼管１４とコア本体６とがシールされる。このシール部材１２は、本例に限定することなく、各種のシール部材を実施に応じて任意に選択するものとする。

図８は、継手本体１をタップ加工する際の説明図であり、コア用継手タッピング加工において、タップ食い付き部３ｂを鋭角にして短くし、タップ４の先端４ａが継手底部５に当接しない限界の位置まで加工することで、下穴残り部３ａと不完全ねじ部３の長さを最大限小さくするように設定している。
また、継手本体１のめねじ部２の完全ねじ部２ａの深さを管理することでバラつくことなく管理することもできる。

次に、コア本体６を継手本体１にねじ込む作用を説明する。コア本体６のねじ込みは、コア本体６の内周側に凸形状のリブ１５を形成し、このリブ１５に嵌合する凹形状の図示しない治具を用いて行う。
本発明におけるコア本体６のおねじ部９を、継手本体１のめねじ部２にコア本体６のねじこみ最終端で、更にコア本体６をねじ込むと、後述のように、コア先端面１１が傾いても、めねじ部２の奥側の不完全ねじ部３と下穴残り部３ａを最小限に小さく形成し、しかも、押潰し部７のコア本体６の付け根部位の肉厚を薄肉としているので、図４に示すように、継手底部５とコア先端面１１との間で塊状の介在物１３となり、両者の密封性を確保できる。

本発明による継手に使用されるコア本体６は、上述のように硬質な材料で製造されるために、不完全ねじ部３にねじ込まれても変形することがほとんどなく、一定量ねじ込むとそれ以上ねじ込めなくなる。図３、４に示すように、おねじ部９を不完全ねじ部３にねじ込んでいくと、おねじ部９は、少なくとも最初に不完全めねじ部３を押したところがねじ込み最終端となり、本実施例においては、コア先端面１１の一部も継手底部５に当接しており、それ以上はねじ込んでいかない。そこで、最初に不完全めねじ部３を押した一端（コア上部）にて、不完全ねじ部３に縮径方向の力が作用し、その反力により他端（コア下部）が矢印のように反対方向に押される。その結果コア本体６は図３に示すように、コア本体６の下方が、めねじ部２とおねじ部９との隙間１７の分だけ移動し、θ角度分だけ傾くことになる。

この傾きは、同図に示すようにコア先端面１１の傾きとなり、継手底部５と押潰し部７の当接に影響を与える。その結果、継手底部５と押潰し部７の当接が浅いものになり、介在物１３により確保している密封性が、不完全なものになりかねない。しかし、本発明の継手では、コア本体６の傾きが大きいものであっても、最大限の傾きによる継手底部５と押潰し部７の乖離する距離以上に、押潰し部７の長さを設定している。よって、たとえコア本体６が最大限に傾いたとしても、継手底部５は押潰し部７と当接することとなり、介在物１３を発生させることが可能となる。同図に示す介在物１３の（ハ）部位は完全に押し潰され、（ニ）部位もほとんど押し潰されることになる。

図３と図４に基づいて、本発明における防食コアねじ込み型継手の実施例を説明する。
本例によると、おねじ部９が不完全ねじ部３に入り込む量が少ない（実測ではＲｃ１で最大２ｍｍまで）ため、一般的な食い付き長さ１．５山（Ｒｃ１で３．４６ｍｍ）ではコアがねじ込めない部分が多く残ってしまい、その分だけコア先端面１１と継手底部５の間が遠くなってしまう。そのため不完全ねじ部３をできるだけ短くするために、タップ食い付き部３ｂの角度をより鋭角にとって丈を短くした（本例では３５度の角度で３．４６ｍｍを２．８ｍｍにした）。

また、下穴残り部３ａも前述同様できるだけ短くするために、可能な範囲（タップ先端が継手底部５にぶつからない限界の寸法が良く、本例はＲｃ３／４以下で０．３ｍｍ、Ｒｃ１以上で０．５ｍｍ）でタップの追い込み加工を深く設定することで不完全ねじ部３と下穴残り部３ａの合計の長さを可能な範囲で最小に加工することができる。

ここで、当該タップ加工が常にできているかどうかの管理方法として、完全ねじ部２ａの長さをねじ丈ゲージで計ることで管理することができる。タップ食い付き部３ｂの長さは、一度タップを製作すれば不変であるため、完全ねじ部２ａが管理されれば、同時に下穴残り部３ａの管理もできていることになる。継手本体１は不完全ねじ部３と下穴残り部３ａの長さを常に最小にして、バラつくことなく管理できる継手を得ることができる。

ところで、めねじ部２と下穴残り部３ａの長さにバラつきが合っても、その分鍔部８を長くすればよいと考えられるが、鍔部８を長くするとコア本体６が鋼管接続部側方向に寄り鋼管がねじ込まれるスペース１６が狭くなってしまい、鋼管が完全にねじ込まれなくなってしまう危険性があり、また、反対に継手本体１自体を長くして鋼管がねじ込まれるスペースを十分に確保すればよいとも考えられるが、継手本体１を長くすることは重量増になってコスト面からも不利であり、更に面間寸法も長くなってしまい省スペース配管に対しても不利である。

また、コア本体６の鍔部８の長さの設定は、ライニング鋼管１４がねじ込まれるスペース１６（日本バルブ工業会規格ＪＶ５−３で規定される寸法）を確保し、かつ確実に継手底部５にコア先端面１１が圧接するようにしている。本例においてＲｃ１の場合、コアおねじ部９が継手不完全ねじ部３に入り込む量が最大２ｍｍであるが、１．３ｍｍ入り込んだところで継手底部５にコア先端面１１が接するように設定しているため、まだ０．７ｍｍ入り込む余裕があり、この余裕分で継手本体と防食コアの加工寸法許容差を吸収している。また、継手底部５の加工許容差は±０．２ｍｍ、コア本体６の鍔部８の長さの加工許容差は±０．２ｍｍであり、最大で０．４ｍｍだけ継手底部５とコア先端面１１が遠ざかることになるが、その場合でもねじ込みコアはまだ入り込む余地があるため０．４ｍｍ以上確実にねじ込める。よって加工許容差のバラつきなどで届かなくなるということはなく、確実に継手底部５にコア先端面１１が圧接することになる。

前述の圧接された継手底部５とコア先端面１１との間には、本実施例の特徴であるコア先端面１１の全周に設けられた押潰し部７がある。この押潰し部７は、コア先端面１１の平面部から突設して一体に設けており、また、硬く強靭な汎用エンジニアプラスチックでも容易に押し潰されるほど押潰し部７の付け根部の肉厚が薄肉（本例では０．８ｍｍ）なものであるため、継手底部５とコア先端面１１の圧接のより容易に押し潰される。その押潰し部７が押し潰され圧縮された塊状介在物１３が継手底部５とコア先端面１１の間のミクロ単位の凹凸を埋めて確実なシールをすることが可能である。

また、押潰し部７の長さは、コア先端面１１の傾きによる継手底部５への片当りを吸収する効果もある。完全ねじ部２ａのねじ山とコアおねじ９のねじ山は、図４（イ）に示すように設計上最大で０．１８ｍｍの隙間があり（Ｒｃ１／２〜Ｒｃ２）、同図４（ロ）のように水平方向に対し最大０．２ｍｍで、コア本体６の先端面１１は、図３において、θ角度傾く可能性がある。この押潰し部７の長さは、本例では０．４ｍｍに設定しており、最大にコア先端面１１が傾いた状態でも、最初に継手底部５に接触するのは押し潰されやすい押潰し部７の一部であるため、そこでねじ込みが止まることなく押潰し部７を押し潰しながら更にねじ込まれる。即ち、コア先端面１１はどの部分であっても押潰し部７の長さ０．４ｍｍ分は更にねじ込まれることになるので、コア先端面１１の傾きによって継手底部５から最大に離れる部分であっても押潰し部７は０．２ｍｍ潰れることになる。そのため、コア先端面１１の傾きに関係なく全周にわたって隙間なく完全なシールをすることが可能である。

本発明における防食コアを継手本体にねじ込んだ状態を示す断面図である。図１における部分拡大断面説明図である。図１における防食コアの傾きを示す拡大断面図である。継手本体の完全ねじ部のねじ山とコアのおねじのねじ山との関係を示す説明図である。（ａ）、（ｂ）は防食コア本体先端面の押潰し部の他例を示す断面説明図である。防食コアにシール部材を装着した断面図である。本発明の防食コアねじ込み型継手にライニング鋼管をねじ込んだ状態を示す半截断面図である。継手本体をタップ加工する説明図である。従来の管端防食コアの継手へのねじ込み状態を示す断面図である。

符号の説明

１継手本体
２めねじ部
２ａ完全ねじ部
３不完全ねじ部
３ａ下穴残り部
３ｂタップ食い付き部
４タップ
５継手底部
６コア本体
７押潰し部
８鍔部
９おねじ部
１０筒状部
１１コア先端面
１２シール部材
１３介在物
１４ライニング鋼管
１５リブ
１６スペース

Claims

継手本体に設けためねじ部の奥側に継手底部を設け、前記めねじ部の完全ねじ部奥側に形成された不完全ねじ部の長さを小さくして、コア本体先端面と継手本体の継手底部との間を小さく設定し、外周にシール部材を装着したエンジニアリングプラスチック製の筒形状コア本体のおねじ部を前記めねじ部にねじ込むと共に、前記コア本体の先端面に環状で、コア本体先端面の付け根部位の肉厚を薄肉な凸状とした押潰し部を突設形成し、この押潰し部の長さを前記コア本体が傾く巾以上の長さに設定し、前記コア本体が不完全ねじ部を押したねじ込み終端でコア本体の先端面が傾いても前記押潰し部が前記継手底部とコア本体先端面との間で押し潰されて塊状の介在物が形成され、この介在物により、前記継手底部とコア本体先端面との間を密封保持することを特徴とする防食コアねじ込み型継手。