JP4992098B2 - ノンボルト継手構造およびノンボルト継手構造を形成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ノンボルト継手構造および前記ノンボルト継手構造を形成する方法に関するものである。

金属製の流体管とポリエチレン管とを接合する場合、前記流体管とポリエチレン管とにそれぞれ設けたフランジ同士をボルト止めすると、当該部分の可撓性が小さいために、管路の弱点となる。そのため、２つの管同士をボルトを用いることなく互いに接続するノンボルト継手構造が用いられている。

また、ＰＯＬＩＴＥＣ（配水用ポリエチレンパイプ協会）においても、フランジを用いないノンボルト継手構造が推奨されている。

特開２００１−１２４２７８（要約書） 特開２００５−６１５４９（要約書） 特開平１１−２７０７６３号（要約書）

かかるノンボルト継手構造の一例を図４に示す。
図４では、バルブの弁箱１００に連通する金属製（ＦＣＤ）の第１流体管１０１に、ポリエチレン管１０２が接合されている。
かかる従来のノンボルト継手構造では、第１流体管１０１の内周に雌ねじ部１０３を形成すると共に、ポリエチレン管１０２の外周に雄ねじ部１０４を形成し、雌ねじ部１０３に雄ねじ部１０４を螺合させることにより、第１流体管１０１とポリエチレン管１０２とを接合している。なお、１０５はインナコアである。

しかし、従来のノンボルト継手構造では、ねじ構造を用いることにより２つの管１０１，１０２同士を接合しているので、前記ねじ構造を持つ専用のポリエチレン管を成型する必要がある。

したがって、本発明の主目的は、専用のポリエチレン管を成型する必要のないノンボルト継手構造を提供することである。
また、本発明の他の目的は、前記ノンボルト継手構造を形成する方法を提供することである。

前記目的を達成するために、本発明のノンボルト継手構造は、第１流体管の受口部にポリエチレン管の挿口部が挿入され、２つの管同士をボルトを用いることなく互いに接続した流体管のノンボルト継手構造であって、前記受口部と前記挿口部との間に介挿されて、前記受口部と挿口部との間をシールするシールリングと、前記受口部の内周に設けられ、前記ポリエチレン管の外周面に係合して、前記ポリエチレン管が前記受口部から離脱するのを防止する係合手段と、前記ポリエチレン管の挿口部の内周に嵌合した管状の金属製インナーコアとを備え、前記インナーコアは塑性変形されて、径方向の外方に向って拡径された第１膨らみ部を有し、前記インナーコアの第１膨らみ部に沿って前記ポリエチレン管の挿口部が前記径方向の外方に向って拡径された第２膨らみ部が形成され、前記第２膨らみ部の外周面に前記係合手段が係合していることで、前記ポリエチレン管の離脱防止が図られることを特徴とする。

本発明によれば、従来の螺合による接合とは異なり、ポリエチレン管の前記第２膨らみ部の外周面に、第１流体管の前記係合手段が係合することにより、２つの管が接合されるので、ポリエチレン管の離脱を防止することができる。
さらに、金属製のインナーコアが塑性変形された第１膨らみ部によってポリエチレン管の第２膨らみ部の形状が保たれるため、経時的に前記第２膨らみ部が変形するおそれが少ない。そのため、第１流体管とポリエチレン管とが不用意に離脱するおそれが少ない。
また、ポリエチレン管は単に直管を切断したものを受口部に挿入すればよいから、ねじ構造を持つ専用のポリエチレン管を成型する必要がない。しかも、ボルトを必要としないから部品点数も少なくなる。
また、インナーコアを治具で塑性変形させることにより、２つの管同士を接続するので、製造時の接続も容易になる。
また、押輪や継手を用いる必要がないので、大幅なコストダウンを図り得る。

また、第１膨らみ部の縦断面形状が径方向の外方に向かって膨らむように湾曲していれば、前記第２膨らみ部の外周面が第１流体管の内側に沿って屈曲可能であるため可撓性が高くなる。
なお、本発明において、インナーコアの「縦断面」とは、筒状のインナーコアの軸線を含む断面をいう。
本発明において、前記インナーコアの前記第１膨らみ部は、前記受口部の奥に行くに従い徐々に径大となる第１テーパ状部を有し、この第１テーパ状部に対応する前記第２膨らみ部の部分に前記係合手段が係合しているのが好ましい。
かかる態様によれば、第１テーパ状部に対応するポリエチレン管の第２膨らみ部の部分は、受口部の奥に行くに従い径大となるテーパ状に形成され、当該テーパ状の部分に係合手段が係合することにより、ポリエチレン管の抜けを確実に防止することができる。

さらに、前記インナーコアの前記第１膨らみ部は、前記受口部の奥に行くに従い徐々に径小となる第２テーパ状部が前記第１テーパ状部の奥に設けられているのが好ましい。
かかる態様に形成されたインナーコアの第１膨らみ部に対応するポリエチレン管の第２膨らみ部は、インナーコアの第１膨らみ部に沿って略樽状に形成されるので、第１流体管内にポリエチレン管が関節状に係合することにより、可撓性が向上する。

本発明において、前記シールリングの位置は前記係合手段の位置よりも前記受口部の奥側であるのが好ましい。
かかる態様によれば、第１流体管とポリエチレン管との接合部分をコンパクトに形成し得る。

本発明において、前記係合手段は前記第１流体管に一体に形成されているのが好ましい。かかる態様によれば、更なるコストダウンを図り得る。

本発明において、前記受口部はバルブの弁箱に一体に連なる受口部であってもよい。

前記目的を達成するために、本発明のノンボルト継手構造を形成する方法は、前記変形前のポリエチレン管の挿口部の内周に前記塑性変形前のインナーコアを挿入する第１挿入工程と、前記変形前のポリエチレン管を前記受口部に挿入する第２挿入工程と、前記第２挿入工程の後に、前記インナーコアの内側から径方向の外方へ向かう力を前記インナーコアに加えて、当該インナーコアを拡径させることで、前記インナーコアの塑性変形を実行する拡径工程とを備えたことを特徴とする。

実施例１：
以下、本発明の実施例を図面にしたがって説明する。
図１および図２は実施例１を示す。
ノンボルト継手構造：
図１に示すように、金属製の第１流体管１の受口部１ａには、第２流体管を構成するポリエチレン管２の挿口部２ａが挿入されている。
前記第１流体管１の受口部１ａは、たとえば、図４のバルブの第１流体管１０１の受口部である。また、ポリエチレン管２の全長は、たとえば数十ｃｍで、市販のポリエチレン管の直管を切り取って得ることができる。

前記受口部１ａと挿口部２ａとの間には、たとえば、ゴム等からなるシールリング３が介挿され、該シールリング３によって受口部１ａと挿口部２ａとの間がシールされている。

前記ポリエチレン管２の挿口部２ａの内周２６には、管状の金属製インナーコア４が嵌合している。前記インナーコア４は、塑性変形されて、第１流体管１の径方向の外方に向って膨らむように縦断面形状が湾曲した第１膨らみ部４０が形成されている。
前記インナーコア４の第１膨らみ部４０に沿って、ポリエチレン管２の挿口部２ａが、第１流体管１の径方向の外方に向って膨らむように変形された第２膨らみ部２０が形成されている。すなわち、第２膨らみ部２０の外周面２５は、球面状に形成されている。

一方、第１流体管１の受口部１ａの内周１６には、前記ポリエチレン管２の外周面２５に係合して、ポリエチレン管２が第１流体管１の受口部１ａから離脱するのを防止する係合手段１１が形成されている。係合手段１１は、第１流体管１に一体に形成され、たとえば、円環状の突条や刺状の多数の突起からなる。なお、多数の刺状の突起を係合手段１１として採用した場合には、ポリエチレン管の回転を防止することもできる。

第１膨らみ部４０：
前記インナーコア４の第１膨らみ部４０は、第１流体管１の受口部１ａの奥方向Ｘ１に行くに従い、徐々に径大となる第１テーパ状部４１を有している。この第１テーパ状部４１に対応するポリエチレン管２の第２膨らみ部２０の部分には、第１流体管１の前記係合手段１１が係合している。
ポリエチレン管２の第２膨らみ部２０に、前記係合手段１１が食い込み係合することにより、第１流体管１の離脱防止が図られる。

ここで、施工後に、ポリエチレン管２内に流体の圧力が作用すると、前記流体の圧力によりポリエチレン管２が離脱方向Ｘ２に若干移動し、第２膨らみ部２０に係合手段１１が食い込み、ポリエチレン管２が第１流体管１から離脱するのが防止される。したがって、製造時には、第２膨らみ部２０に係合手段１１が接触するか、あるいは、若干食い込む程度に第１膨らみ部４０を拡径すればよい。

一方、インナーコア４の第１膨らみ部４０は、第１流体管１の受口部１ａの奥方向Ｘ１に行くに従い、徐々に径小となる第２テーパ状部４２を有している。
すなわち、第１および第２膨らみ部４０，２０は、第１流体管１の受口部１ａの奥方向Ｘ１に行くに従い、徐々に径大となった後、徐々に径小となる樽状に形成されている。

シールリング３：
前記シールリング３の位置は、第１流体管１の係合手段１１の位置よりも前記受口部１ａの奥側Ｘ１に配置されている。この実施例では、シールリング３は第２膨らみ部２０の頂部２００に接触している。

治具５；
前記インナーコア４を塑性変形させて第１膨らみ部４０を形成するには、たとえば、図２Ａおよび図２Ｂに示す治具５を用いて行う。
図２Ａに示すように、前記治具５は、押圧部５０、筒部５１およびスライダ５２を備えている。前記筒部５１は、第１流体管１およびポリエチレン管２の管軸方向Ｘに沿って延長された筒状に形成されており、該筒部５１の前記奥方向Ｘ１の端部には、第１鍔部５３が形成されている。

前記スライダ５２は、筒部５１の中を管軸方向Ｘにスライド自在に形成されており、該スライダ５２の奥方向Ｘ１の端部には、第２鍔部５４が形成されている。
前記筒部５１の第１鍔部５３と、スライダ５２の第２鍔部５４との間には、たとえばウレタンゴム等からなるリング状の前記押圧部５０が設けられている。

ノンボルト継手構造を形成する方法：
第１流体管１とポリエチレン管２とは、たとえば、工場で互いに接続された後出荷されてもよいし、工事現場等の屋外で接続されてもよい。

第１挿入工程；
まず、図２Ａに示す変形前のポリエチレン管２の挿口部２ａの内周２６側に、変形前のインナーコア４を挿入する。

第２挿入工程；
その後、前記インナーコア４を挿入した変形前のポリエチレン管２を第１流体管１の受口部１ａに挿入する。なお、前記受口部１ａは、たとえば、図４に示すバルブの弁箱１００内に連通していてもよい。

拡径工程；
前記第２挿入工程後、図２Ａに示すように、治具５をインナーコア４内に挿入する。筒部５１をポリエチレン管２に対して固定した状態でスライダ５２を前記前方向Ｘ２に引っ張ると、図２Ｂに二点鎖線で示す第２鍔部５４が実線で示すように前方向Ｘ２に移動する。かかる移動により、押圧部５０が第２鍔部５４と第１鍔部５３との間で押圧されて、インナーコア４に向って押し出される。押圧部５０によって、インナーコア４の内側４６から径方向Ｒの外方へ向かう力が加えられ、インナーコア４が塑性変形されて拡径される。同時に、インナーコア４の拡径によりポリエチレン管２が拡径されてポリエチレン管２に第２膨らみ部２０が形成される。かかる第２膨らみ部２０が形成されることにより、シールリング３が圧縮変形されて、ポリエチレン管２の外周面２５に密着する。

治具５の抜取工程；
前記拡径後、スライダ５２を奥方向Ｘ１に戻して押圧部５０の変形を解除した後、治具５をインナーコア４およびポリエチレン管２から抜き取る。

実施例２：
図３は実施例２を示す。
図３Ａに示すように、係合手段１１Ｂは、第１流体管１Ｂと別体に設けられている。第１流体管１Ｂの係合手段１１Ｂに接触する接触面１１Ａは、係合手段１１Ｂの奥方向Ｘ１に行くに従い径大になるようにテーパ状に形成されている。
そのため、図３に示すポリエチレン管２が施工後において、水圧等により拡径されると、係合手段１１Ｂが第１テーパ状部４１の傾斜に沿って前方向Ｘ２に移動することより、係合手段１１Ｂがポリエチレン管２に確実に食い込む。
その他の構成は、実施例１と同様であり、同一部分または相当部分に同一符号を付して、その説明を省略する。

なお、第１流体管１は、必ずしも図４に示す弁箱１００に形成されたものでなくてもよい。また、治具５は、インナーコア４に第１膨らみ部４０を形成し得るものであればよい。

また、前記実施例では、第１および第２膨らみ部４０，２０が樽状に形成されたが、本発明において、これらの膨らみ部は変形前の図５Ａのインナーコア４やポリエチレン管２を図５Ｂのように、単に拡径したものであってもよい。すなわち、図５Ｂにおいて拡径されたインナーコア４の外径および拡径されたポリエチレン管２の内径が、拡径前のポリエチレン管２の内径よりも大きければよい。
また、インナーコアやポリエチレン管を受口部の奥に行くに従い径が大きくなるようにテーパ状に拡径してもよい。
また、インナーコアは、完全な円環である必要はなく、軸線方向Ｘに延びるスリットを有する環状、つまり、Ｃ字状であってもよい。

本発明は、２つの管同士を互いに接続するノンボルト継手構造および前記ノンボルト継手構造を形成する方法に適用することができる。

図１は本発明の実施例１にかかるノンボルト継手構造を示す概略縦断面図である。 同ノンボルト継手構造を形成する方法を示す概略縦断面図である。 実施例２にかかるノンボルト継手構造を形成する方法を示す概略縦断面図である。 従来のノンボルト継手構造を示す一部破断した概略側面図である。 実施例３にかかるノンボルト継手構造を形成する方法を示す概略縦断面図である。

符号の説明

１：第１流体管
１ａ：受口部
２：ポリエチレン管
２ａ：挿口部
３：シールリング
４：インナーコア
１１：係合手段
２０：第２膨らみ部
４０：第１膨らみ部
４１：第１テーパ状部
４２：第２テーパ状部
Ｘ１：奥方向

Claims (7)

1. 第１流体管の受口部にポリエチレン管の挿口部が挿入され、２つの管同士をボルトを用いることなく互いに接続した流体管のノンボルト継手構造であって、
   前記受口部と前記挿口部との間に介挿されて、前記受口部と挿口部との間をシールするシールリングと、
   前記受口部の内周に設けられ、前記ポリエチレン管の外周面に係合して、前記ポリエチレン管が前記受口部から離脱するのを防止する係合手段と、
   前記ポリエチレン管の挿口部の内周に嵌合した管状の金属製インナーコアとを備え、
   前記インナーコアは塑性変形されて、径方向の外方に向って膨むように縦断面形状が湾曲した第１膨らみ部を有し、
   前記インナーコアの第１膨らみ部に沿って、ねじ構造を有しない直管状の平滑な外周面を持つ前記ポリエチレン管の挿口部が前記径方向の外方に向って膨らむように変形した第２膨らみ部が形成され、
   前記インナーコアの前記第１膨らみ部は、前記受口部の奥に行くに従い徐々に径大となる第１テーパ状部を有すると共に、前記受口部の奥に行くに従い徐々に径小となる第２テーパ状部が前記第１テーパ状部の奥に設けられており、
   前記第２膨らみ部は、前記インナーコアの第１膨らみ部の外周面に沿った球面状ないし樽状の滑らかな外周面を有し、
   前記第１テーパ状部に対応する前記第２膨らみ部の外周面に前記係合手段が係合していることで、前記ポリエチレン管の離脱防止が図られるノンボルト継手構造。
2. 請求項１において、前記シールリングの位置は前記係合手段の位置よりも前記受口部の奥側で、前記シールリングは前記第２膨らみ部の頂部において前記ポリエチレン管に接触しており、かつ、前記第２膨らみ部において前記シールリングが圧縮変形されて前記ポリエチレン管の外周面に密着するノンボルト継手構造。
3. 請求項２において、前記係合手段が前記第１流体管に一体に形成されているノンボルト継手構造。
4. 請求項２において、前記係合手段が前記第１流体管とは別体に設けられているノンボルト継手構造。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、前記受口部はバルブの弁箱に一体に連なる受口部であるノンボルト継手構造。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載のノンボルト継手構造を形成する方法であって、
   前記変形前のポリエチレン管の挿口部の内周に前記塑性変形前のインナーコアを挿入する第１挿入工程と、
   前記変形前のポリエチレン管を前記受口部に挿入する第２挿入工程と、
   前記第２挿入工程の後に、前記インナーコアの内側から径方向の外方へ向かう力を前記インナーコアに加えて、当該インナーコアを拡径させることで、前記インナーコアの塑性変形を実行する拡径工程とを備えたノンボルト継手構造を形成する方法。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項に記載のノンボルト継手構造を形成する方法であって、
   ねじ構造を有しない直管状の平滑な外周面を持つ前記変形前のポリエチレン管の挿口部の内周に前記塑性変形前のインナーコアを挿入する第１挿入工程と、
   前記変形前の直管状のポリエチレン管を前記受口部に挿入する第２挿入工程と、
   前記第２挿入工程の後に、前記インナーコアの内側から径方向の外方へ向かう力を前記インナーコアに加えて、当該インナーコアを拡径させることで、前記インナーコアの塑性変形を実行し、同時に、前記インナーコアの拡径により前記ポリエチレン管が拡径されて前記ポリエチレン管に前記第２膨らみ部が形成され前記第２膨らみ部が形成されることにより、前記シールリングが圧縮変形されて、前記ポリエチレン管の外周面に密着する拡径工程とを備えたノンボルト継手構造を形成する方法。

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