JP4969736B2

JP4969736B2 - 継手構造

Info

Publication number: JP4969736B2
Application number: JP2001167919A
Authority: JP
Inventors: 純一上田
Original assignee: Nabtesco Corp
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP2002357290A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば清浄性が要求される食品、薬品等の流体を対象とした通路の連結に好適に用いられる継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述した継手として、例えばサニタリー用継手が知られている。この継手は、図９及び図１０に示すように、内部流体通路１０３を有する雌継手１０１と、内部流体通路１０４を有する雄継手１０２とを備え、内部流体通路１０３および１０４はそれぞれ別の流体通路に接続される。雌継手１０１は、その下端に突き合わせ面１０１ａを有し、雄継手１０２はその上端に突き合わせ面１０２ａを有し、これら両突き合わせ面１０１ａ、１０２ａを互いに同一軸線上で突き合わせることで、それぞれの内部流体通路１０３、１０４が連通する接続状態（図９の状態）になり、逆に互いに離すことで、内部流体通路１０３、１０４が切り離され、かつそれぞれが遮断される切り離し状態（図１０の状態）になる。
【０００３】
また、突き合わせ面１０１ａには、環状シール部材としてのＯリング１０５が環状溝１０６に収納されて設けられており、このＯリング１０５により両突き合わせ面１０１ａ、１０２ａの間がシールされている。具体的に、Ｏリング１０５はその一部が突き合わせ面１０１ａから突き合わせ面１０２ａ側に突出した状態で設けられており、継手連結時には弾性変形した状態で相手側の突き合わせ面１０２ａに密着する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記環状溝１０６は、雌継手１０１と雄継手１０２を接続する際に、弾性変形したＯリング１０５が逃げる箇所として底部を大きく広げてあり、その断面積がＯリングの断面積以上、つまり充填率１００％以下である、いわゆるアリ溝に形成されている。
【０００５】
そのため、雌継手１０１と雄継手１０２の着脱の度に、Ｏリング１０５が圧縮・復元を繰り返すので、上述したアリ溝１０６の両縁部と接触するＯリング部分が、アリ溝１０６の両縁部に対して摺動することとなる。これに伴い、毛細管現象による流入や、両継手１０１、１０２の着脱の繰り返しによるシール性能の低下による流入等により、流体がアリ溝底部へ入り込んで腐食等をひき起こす虞れがある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、環状シール部材を収納する環状溝内へ流体の入込みを抑制することができる継手構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の継手構造は、互いに突き合わされる環状突き合わせ面をそれぞれ有する一対の継手と、一方の継手の突き合わせ面に沿って設けられ、継手連結時に他方の継手の突き合わせ面に弾性変形しながら密着する環状シール部材とを備えた継手構造であって、前記一方の継手の環状突き合わせ面に、前記シール部材がその一部を外側に突出させて脱落防止状態で収納される環状溝が設けられ、該環状溝の断面積が前記シール部材の断面積よりも小さく形成され、前記シール部材の溝収納部分の全域が前記環状溝と、隙間が無い状態でかつ圧縮された状態で接触するように前記溝収納部分が前記環状溝に収納されることにより、前記一対の継手の連結・切離しを行っても前記環状溝と前記溝収納部分とが相対的に移動することがなく、また前記環状溝へ流体が入り込まないように構成されており、継手連結時に、前記シール部材の前記環状溝から突出しかつ弾性変形した部分が突き合わせ面同士の隙間内で突き合わせ面に沿う方向に逃げるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明の継手構造にあっては、シール部材が環状溝の中にプレロード（予圧）をかけられた状態で収納されており、継手連結時に、弾性変形したシール部材が突き合わせ面同士の隙間内で突き合わせ面に沿う方向に逃げるので、両継手の連結・切離しを行ってもシール部材が環状溝の両縁部に対して摺動することがなく、シール性能の低下による流体流入を防止でき、加えてシール部材の溝収納部分と環状溝との間に隙間が無いため、毛細管現象による流体流入も防止できるので環状溝内への流体の入り込みが防止され、腐食等の発生を防ぐことが可能になる。
【０００９】
ここで、環状シール部材としては、断面形状が矩形や円形などのものを使用することができる。
【００１０】
また、本発明の継手構造にあっては、前記環状溝は、その一部を構成する第１凹部が形成された継手本体と、この継手本体に取付けられ、該環状溝の残りを構成する第２凹部が形成された取付部材とにより形成されている構成とすることができる。
【００１１】
この構成にあっては、環状溝が、その溝開口が狭く環状シール部材を環状溝内に装着し難い断面形状であっても、継手本体から取付部材を取外した状態で環状溝にシール部材を入れ、その後に取付部材を継手本体に取付けることにより、溝開口が狭い環状溝にシール部材を支障なく取付けることが可能となる。また、この構成にした場合には、全体がゴムからなる軟質のシール部材だけでなく、溝開口から押し込み難い硬度が高いシール部材、例えば内部がゴムで外側がテフロンコーティングされたシール部材などであっても、環状溝に容易に取付けすることができる。
【００１２】
また、本発明の継手構造において、前記シール部材がＯリングであって、前記環状溝の断面形状は、ほぼ円弧状であるとともに、少なくとも溝両縁部の曲率半径が溝内奥部の曲率半径よりも短い構成とすることができる。
【００１３】
この構成にあっては、環状溝の両端部の曲率半径が溝内奥部の曲率半径よりも短くＯリングが溝開口で絞り込まれているので、毛細管現象による流体の流入やシール性能の低下による流体の流入がより起こり難くなり、環状溝内へ流体の入込みを更に抑制することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の継手構造において、前記シール部材として断面矩形のシール部材を有し、前記環状溝は、該シール部材の四隅のうちの１つを外側に露出させる状態に形成されており、かつ、該シール部材が取付けられた前記一方の継手とは反対側の継手における突き合わせ面の一部が外側に向けて突出形成されているとともに、その突出部分がシール部材の露出部分に当接する構成とすることができる。
【００１５】
この構成にあっては、断面矩形の環状シール部材を使用しても、環状溝内へ流体の入込みを抑制することができる。
【００１６】
本発明において、継手同士を突き合わせる方向の荷重はシール部材のみで受けるようにしてもよいが、請求項５のように両継手に、これらの継手の連結時に互いに当接する当接部が設けられ、これら当接部の当接により突き合わせ面同士の間に一定寸法の隙間が確保される構成にすれば、シール部材の変形量を確実に規定でき、シール部材が過大な押圧力を受けて押し切られることを防止できる。また、本発明において、前記取付部材に形成された第２凹部を構成する庇部が、前記シール部材の溝収納部分を前記環状溝から脱落防止する構成部分であるように、或いは、前記Ｏリングの直径よりも所定寸法だけ短い幅寸法を有する前記環状溝の両縁部が、前記シール部材の溝収納部分を前記環状溝から脱落防止する構成部分であるようにすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき具体的に説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る継手構造を適用した、一対のサニタリー用継手を連結した状態を示す正面断面図であり、図２は上記一対のサニタリー用継手の雌継手を示す正面断面図、図３は上記一対のサニタリー用継手の雄継手を示す正面断面図、図４は図１のＡ部分を拡大して示す正面断面図である。
【００１９】
上記一対のサニタリー継手は、例えば塗料生産設備の製造タンクと他の設備との間に設置されるものであり、雌継手１と雄継手２とを有する。
【００２０】
雌継手１は、図１と図２に示すように、内部を内部流体通路３とした筒状の雌継手本体１０を有し、雌継手本体１０の下端側には垂下筒部１１が形成されており、垂下筒部１１の上部内側は段付き状態になっていて、その段付部は環状の突き合わせ面１３として機能する。上記突き合わせ面１３にはそれに沿って環状溝１４が形成されており、その環状溝１４には、弾性材料からなる断面円形のＯリング１６が、その下端部を外側に突出させて収納されている。
【００２１】
上記環状溝１４は、雌継手本体１０に環状の取付部材１５をねじ止めすることにより形成されている。具体的には、図４に示すように、雌継手本体１０の突き合わせ面１３に環状に形成された断面円弧状の第１凹部１０ａと、取付部材１５の内周面の下端部に形成されていて、前記第１凹部１０ａに連なる断面円弧状の第２凹部１５ａとにより構成される。
【００２２】
環状溝１４の断面形状は、その両縁部、つまり第１凹部１０ａの両端部１０ｂ、１０ｃのうちの環状溝１４の内周側における端部１０ｂと、第２凹部１５ａの下端部１５ｂとを除き、溝内奥部１０ｄがＯリング１６の半径と同一の曲率半径の円弧状に形成されており、端部１０ｂの曲率半径および下端部１５ｂの曲率半径はＯリング１６の半径よりも徐々に下側になる程に短くして形成されている。また、環状溝１４の溝開口１４ａの幅寸法Ｗは、弾性変形するＯリング１６の脱落防止を可能とすべく、Ｏリング１６の直径よりも所定寸法だけ短くしてある。
【００２３】
かかる環状溝１４に対し、Ｏリング１６は、第１凹部１０ａの内部に装着した後に取付部材１５をねじ止めすることで予圧がかけられた状態で収納され、Ｏリング１６の溝収納部分１６ａの全域は環状溝１４と隙間の無い状態で圧接触し、かつ溝開口１４ａ部分で絞り込まれている。なお、Ｏリング１６を絞り込む環状溝１４の両縁部である端部１０ｂおよび下端部１５ｂの範囲は、任意の長さにすることができる。
【００２４】
雄継手２は、図３に示すように、内部を内部流体通路４とした有底筒状の雄継手本体２０を有し、その雄継手本体２０の周面には筒状の流体通路接続部２１が内部流体通路４と連通するように取付けられている。この雄継手２の上端面は、前記突き合わせ面１３と突き合わされる突き合わせ面２２として機能する。
【００２５】
かかる構成の雄継手２は底部側が固定されていて、上側から雌継手１を同一軸線上で接近させていくことで両継手１と２が連結され、所定の連結状態に図示しない固定手段により固定される。この連結に伴って、雌継手１の突き合わせ面１３と、雄継手２の突き合わせ面２２とが突き合わされていき、Ｏリング１６の環状溝１４からの突出部分が突き合わせ面２２に接触した後、図４に破線にて示す状態から実線にて示す状態に弾性変形しながら密着する。このときＯリング１６の溝収納部分１６ａの全域は環状溝１４と隙間の無い状態で接触しているので、Ｏリング１６の弾性変形した部分が両突き合わせ面１３と２２の間において突き合わせ面に沿う方向に逃げ、これにより両突き合わせ面１３と２２の間には隙間３０が形成されるとともにその隙間３０が遮断される。これによって内部流体通路３と４は連通状態とされる。
【００２６】
一方、上記とは逆に、雌継手１と雄継手２とを切離すと、内部流体通路３と４が分離される。
【００２７】
したがって、第１実施形態にあっては、環状溝１４がＯリング１６の溝収納部分１６ａの全域と接触し、かつＯリング１６の弾性変形した部分が両突き合わせ面１３と２２の間において突き合わせ面に沿う方向に逃げるように形成されているので、両継手１、２の連結・切離しを行ってもＯリング１６が環状溝１４の両縁部、つまり端部１０ｂと下端部１５ｂに対して摺動することがなく、シール性能の低下による流体流入を防止できる。加えて、Ｏリング１６の溝収納部分１６ａと環状溝１４との間に隙間が無いため、毛細管現象による流体流入も防止できるので、環状溝１４内へ流体の入り込みを抑制することができ、腐食等の発生を防ぐことが可能になる。
【００２８】
更に、本実施形態では、環状溝１４の両縁部１０ｂ、１５ｂの曲率半径をＯリング１６の半径よりも短くして絞り込みをしているので、毛細管現象による流体の流入やシール性能の低下による流体の流入をより起こり難くでき、環状溝１４内へ流体の入込みを更に抑制することが可能となる。また、溝開口１４ａの幅寸法ＷをＯリング１６の直径よりも短くしてあるので、その溝開口１４ａからＯリング１６が脱落するのを防止することができる。
【００２９】
そして更に、本実施形態では、上述のように環状溝１４を雌継手本体１０と取付部材１５で形成する構成としているので、Ｏリング１６の取付け性を容易にすることが可能となる。すなわち、上述したようにＯリング１６の脱落防止を可能とすべく、溝開口１４ａの幅寸法ＷをＯリング１６の直径よりも所定寸法だけ短くしてある故に、特に幅寸法Ｗが小さい場合には、溝開口１４ａから直接溝１４内にＯリング１６を嵌め込むことは困難となる。しかしながら、本実施形態の場合は、取付部材１５を雌継手本体１０から取り外すと、雌継手本体１０のみにおける溝開口は、第１凹部１０ａの両端部１０ｂと１０ｃで挟まれた位置、つまり環状溝１４の軸心寄りの位置になるので、前記幅寸法Ｗよりも大きくなる。よって、幅寸法Ｗよりも大きい雌継手本体１０の溝開口を利用して環状溝１４にＯリング１６を入れた後に取付部材１５を継手本体１０に取付けることにより、溝開口１４ａが狭い環状溝１４にＯリング１６を支障なく取付けることが可能となる。この構成にした場合には、全体がゴムからなる軟質のＯリングだけでなく、溝開口１４ａから押し込み難い硬度が高いＯリング、例えば内部がゴムで外側がテフロンコーティングされたＯリングなどであっても、環状溝１４に容易に取付けすることが可能となり便利である。
【００３０】
なお、上述した実施形態では溝内奥部１０ｄの半径はＯリング１６の半径と同一寸法にしているが、Ｏリング１６の半径よりも若干小さくしてもよい。そのようにした場合は、流体の流入を更に防止できるという利点がある。
【００３１】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態を示す正面断面図である。
【００３２】
この第２実施形態においては、継手２の突き合わせ面２２に、隙間３０の寸法を規制する円柱状をした隙間保持用の複数の突起３１が、突き合わせ面２２に沿って分散形成されている。この突起３１は、例えば金属等の変形し難い材料からなり、その高さ寸法は、Ｏリング１６が弾性変形と復元とが可能で、かつ流体から受ける内圧に拘わらずＯリング１６により隙間３０を遮断できる寸法にすることが好ましい。
【００３３】
この第２実施形態による場合には、Ｏリング１６の弾性変形により両突き合わせ面１３と２２の間に隙間３０を確保させ、かつその隙間３０を遮断させることができることに加え、以下の効果がある。すなわち、Ｏリング１６の弾性変形量を確実に規定でき、Ｏリング１６の過大な押圧力を受けて、両突き合わせ面１３と２２とで押し切られたり破損することを防止できる。
【００３４】
なお、突起３１は内部通路３外に設けてもよい。また、本実施形態では円柱状の突起３１を設けているが、本発明はこれに限らず、突き合わせ面２２と同心状の環状に形成してもよい。また、本実施形態では突起３１は継手２側に設けているが、Ｏリング１６を取付けた継手１側に設けたり、両方の継手１と２に設けてもよい。或いは、突き合わせ面と異なる部分、例えば垂下筒部１１の下端が、連結時において雄継手本体２０側に位置する箇所に外向きの当接部を設け、その当接部と垂下筒部１１の下端とが当接するようにしてもよい。
【００３５】
（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態に係る継手構造を適用した雌継手を示す正面断面図であり、図７はその相手側の雄継手を示す正面断面図、図８は図６のＢ部分を拡大して示す正面断面図である。
【００３６】
この第３実施形態では、断面矩形のシール部材で隙間形成と遮断とを実行するように構成されている。具体的な構成を以下に述べる。
【００３７】
雌継手１Ａは、図６に示すように、雌継手本体１０Ａと、その雌継手本体１０Ａにねじ止めされる取付部材１５Ａとを有し、これら雌継手本体１０Ａおよび取付部材１５Ａで囲まれて環状溝４０が形成されていて、その環状溝４０に弾性材料からなる断面矩形の環状シール部材４１が取付けられている。
【００３８】
上記環状溝４０は、図８に示すように、雌継手本体１０Ａの下端面４２および垂れ下がり部４３の第１凹部と、取付部材１５Ａの側面４４および庇部４５の第２凹部とで囲まれて構成されていて、下端面４２と庇部４５との間の寸法は環状シール部材４１の厚み寸法よりも若干短く、また、垂れ下がり部４３と側面４４との間の寸法は環状シール部材４１の幅寸法よりも若干短くなっている。
【００３９】
環状シール部材４１の環状溝４０に収納された部分（溝収納部分）は、環状溝４０により圧縮されていて、環状溝４０と隙間無く接触し、かつ庇部４５で環状シール部材４１の抜け落ちが防止されている。
【００４０】
この環状溝４０からは、環状シール部材４１の内周側の隅部近傍部４１ａが露出していて、その露出した隅部近傍部４１ａに、雄継手２Ａの突き合わせ面５０が突き合わされるようになっている。なお、雌継手本体１０Ａの突き合わせ面４６は、下端面４２と、その下側に取付けられた環状シール部材４１の隅部近傍部４１ａ及び取付部材１５Ａの下面とで構成される。
【００４１】
雄継手２Ａの突き合わせ面５０は、図７に示すように、内周側に形成された環状の突出部５１を有し、その突出部５１が連結状態において前記露出した隅部近傍部４１ａを押圧する。この押圧により環状シール部材４１の弾性変形した部分は、図８に実線にて示す状態から二点鎖線にて示すように、両突き合わせ面４６と５０の間において突き合わせ面に沿う方向に逃げる。
【００４２】
したがって、この第３実施形態においては、第１実施形態と同様に、環状溝４０が環状シール部材４１の溝収納部分の全域と接触し、かつ環状シール部材４１の弾性変形した部分が両突き合わせ面４６と５０の間において突き合わせ面に沿う方向に逃げるように形成されているので、両継手１Ａ、２Ａの連結・切離しを行っても環状シール部材４１が環状溝４０の両縁部に対して摺動することが抑制されて、シール性能の低下による流体流入を防止できる。加えて、環状シール部材４１の溝収納部分と環状溝４０との間に隙間が無いため、毛細管現象による流体流入も防止できるので、環状溝４０内へ流体の入り込みを抑制することができ、腐食等の発生を防ぐことが可能になる。
【００４３】
また、環状溝４０が、雌継手本体１０Ａと、これに取付けられる取付部材１５Ａとにより形成されているので、環状シール部材４１の取付け性に優れる。
【００４４】
なお、この第３実施形態においても、第２実施形態と同様に、突き合わせ面に隙間形成用の突起を設けるようにするのが好ましい。
【００４５】
また、上述した第１実施形態〜第３実施形態において環状シール部材を雌継手側に取付けるようにしているが、本発明はこれに限らず、環状シール部材を雄継手側に取付ける構成としてもよいことは勿論である。
【００４６】
また、上述した第１実施形態〜第３実施形態においては、継手本体に１つの取付部材を取付けて環状溝を形成するようにしているが、本発明はこれに限らず、継手本体に対して２以上の取付部材を取付けて環状溝を形成するようにしてもよい。例えば、継手本体に形成した凹部を挟んで両側に取付部材を取付けたり、或いは、継手本体に形成した凹部の片方側に２以上の取付部材を取付けるようにすることができる。
【００４７】
また、本発明は、サニタリー用継手に限らず、その他の各種継手に広く適用することができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明による場合には、シール部材が環状溝の中に圧縮して予圧をかけられた状態で収納されており、継手連結時に、弾性変形したシール部材が突き合わせ面同士の隙間内で突き合わせ面に沿う方向に逃げるので、両継手の連結・切離しを行ってもシール部材が環状溝の両縁部に対して摺動することが防止されて、摺動に起因して流体がシール部材と環状溝との間に入り込むことを防止でき、また、摺動しないからシール性能の低下による流体流入を防止でき、加えてシール部材の溝収納部分と環状溝との間に隙間が無いため、毛細管現象による流体流入も防止できるので環状溝内への流体の入り込みを防止でき、腐食等の発生を防ぐことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る継手構造を適用した、一対のサニタリー用継手を連結した状態を示す正面断面図である。
【図２】図１のサニタリー用継手の雌継手を示す正面断面図である。
【図３】図１のサニタリー用継手の雄継手を示す正面断面図である。
【図４】図１のＡ部分を拡大して示す正面断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す正面断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る継手構造を適用したサニタリー用雌継手を示す正面断面図である。
【図７】図６の雌継手の相手側のサニタリー用雄継手を示す正面断面図である。
【図８】図６のＢ部分を拡大して示す正面断面図である。
【図９】従来のサニタリー用継手の連結状態を示す正面断面図である。
【図１０】従来のサニタリー用継手を切り離した状態を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１、１Ａ雌継手
２、２Ａ雄継手
１０、１０Ａ雌継手本体
１３、２２突き合わせ面
１４、４０環状溝
１５、１５Ａ取付部材
１６Ｏリング（環状シール部材）
３０隙間
３１突起
４１環状シール部材

Claims

互いに突き合わされる環状突き合わせ面をそれぞれ有する一対の継手と、
一方の継手の突き合わせ面に沿って設けられ、継手連結時に他方の継手の突き合わせ面に弾性変形しながら密着する環状シール部材とを備えた継手構造であって、
前記一方の継手の環状突き合わせ面に、前記シール部材がその一部を外側に突出させて脱落防止状態で収納される環状溝が設けられ、該環状溝の断面積が前記シール部材の断面積よりも小さく形成され、前記シール部材の溝収納部分の全域が前記環状溝と、隙間が無い状態でかつ圧縮された状態で接触するように前記溝収納部分が前記環状溝に収納されることにより、前記一対の継手の連結・切離しを行っても前記環状溝と前記溝収納部分とが相対的に移動することがなく、また前記環状溝へ流体が入り込まないように構成されており、
継手連結時に、前記シール部材の前記環状溝から突出しかつ弾性変形した部分が突き合わせ面同士の隙間内で突き合わせ面に沿う方向に逃げるように構成されていることを特徴とする継手構造。
前記環状溝は、その一部を構成する第１凹部が形成された継手本体と、この継手本体に取付けられ、該環状溝の残りを構成する第２凹部が形成された取付部材とにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載の継手構造。
前記シール部材がＯリングであって、前記環状溝の断面形状は、ほぼ円弧状であるとともに、少なくとも溝両縁部の曲率半径が溝内奥部の曲率半径よりも短いことを特徴とする請求項１または２に記載の継手構造。
前記シール部材として断面矩形のシール部材を有し、前記環状溝は、該シール部材の四隅のうちの１つを外側に露出させる状態に形成されており、かつ、該シール部材が取付けられた前記一方の継手とは反対側の継手における突き合わせ面の一部が外側に向けて突出形成されているとともに、その突出部分がシール部材の露出部分に当接することを特徴とする請求項１または２に記載の継手構造。
両継手に、これらの継手の連結時に互いに当接する当接部が設けられ、これら当接部の当接により突き合わせ面同士の間に一定寸法の隙間が確保されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の継手構造。
前記取付部材に形成された第２凹部を構成する庇部が、前記シール部材の溝収納部分を前記環状溝から脱落防止する構成部分であることを特徴とする請求項２に記載の継手構造。
前記Ｏリングの直径よりも所定寸法だけ短い幅寸法を有する前記環状溝の両縁部が、前記シール部材の溝収納部分を前記環状溝から脱落防止する構成部分であることを特徴とする請求項３に記載の継手構造。