JP5410945B2

JP5410945B2 - 樹脂管用ワンタッチ継手

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Publication number: JP5410945B2
Application number: JP2009284996A
Authority: JP
Inventors: 陽一飯島; 秀人高崎
Original assignee: Kitz Corp; Mitsubishi Plastics Inc
Current assignee: Kitz Corp; Mitsubishi Plastics Inc
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: JP2011127647A

Description

本発明は、例えば、住宅整備の給水や給湯用の配管に、架橋ポリエチレン管やポリブテン管等の樹脂管をワンタッチで接続できる樹脂管用ワンタッチ継手に関する。

従来、この種の樹脂管接続用のワンタッチ継手として、継手本体に金属製の袋ナットが接合された構造のワンタッチ継手が知られている。このワンタッチ継手は、袋ナットが金属製であることから、袋ナットの外側から内部を視認できるものではなく、重量が増加したり製造コストがアップしていた。一方、外筒が透明或は半透明の樹脂によって形成され、この外筒を継手本体に接合することで外部から樹脂管の接続状態を視認できるようにしたワンタッチ継手も提案されている。

このような構造のワンタッチ継手として、例えば、特許文献１の管継手がある。同文献１の管継手は、透明の樹脂成形品よりなる継手外筒を有し、この継手外筒がねじの螺着によって継手本体に固定されているものである。

一方、ねじ接合以外の接合手段を有するワンタッチ継手として、図８（ａ）、図８（ｂ）に示した管継手があり、この管継手１は、肉厚が確保された樹脂外筒２を有し、この樹脂外筒２が嵌合部３に形成された突状部４のスナップフィット嵌合により、継手本体部５に接合されたものである。更に、同様の構造のワンタッチ継手として、例えば、特許文献２がある。同文献２のワンタッチ継手では、筒状カバー部材の内周側に突条部が形成され、この突条部が継手本体に設けられた凹周溝に抜け止め状に嵌め込まれている。

特許文献３の差し込み継手は、凸部への凹部の嵌め込みにより、外筒が継手本体に連結されている。この差し込み継手は、外筒の凹部の底面に段差が設けられ、かつ継手入口側に対し遠方側の凸部側面に臨む凹部コーナのアールが設けられていることで、応力緩和を図ろうとするものである。

特開２００５−２９１４１８号公報特開２００３−３１４７６３号公報特開２００６−１２５５２１号公報

しかしながら、金属製の継手本体と樹脂製の外筒とを接合する場合には、組立て容易性を確保しつつ強い引抜き阻止力や強度を発揮させて接合することが難しく、例えば、特許文献１の管継手は、ねじ接合であるために締付けに時間を要し、しかも、樹脂製の外筒は、金属の外筒と比べて締付けトルクを大きくできないため、締付けトルクを管理しながら組立てる必要がある。更に、レンチ等の工具によりトルクを加えたときに容易に分解されることを防ぐために、ねじの緩み止めとして接着剤が必要になることがある。この場合、金属の継手本体と樹脂の外筒とを強固に接着する必要があるが、両者を強く接着して緩み止めできる接着剤の種類は限られる。特に、外筒をポリフェニールサルフォンなどのいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）と呼ばれるプラスチックで成形する場合には、接着剤の選定がより困難になる。

また、図８の管継手や特許文献２、３の場合、図８（ａ）に示すように、嵌合部３のスナップフィット嵌合により樹脂外筒２を継手本体部３に接合すると、ねじ接合の問題は解決されるものの、図８（ｂ）において、樹脂外筒２の肉厚が薄い場合には嵌合部３の強度が不足することがある。すなわち、図示しない樹脂パイプの接続後に軸方向や曲げ方向の荷重が加わったときに、継手本体部３と樹脂外筒２との接合強度が不足してこれらが外れたり損傷したりするおそれがある。そのため、嵌合部３の山部分である突状部４の高さを高くして接合強度を向上させることが考えられるが、この突状部４によって接合がし難くなるとともに接合時に突状部４が破損したり破断したりする可能性が高くなる。また、肉厚を厚くすると樹脂パイプが見え難くなって接合状態を確認し難くなるという欠点も生じる。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ねじ接合による問題を解消しながら継手部分と樹脂部分とを接合し、視認性と組立て容易性とを確保しつつ、軸方向や曲げ方向の力が加わった場合でも強度を維持して割れや損傷等を防止できる樹脂管用ワンタッチ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、金属又は剛性樹脂で成形した継手本体の接合筒部の外周囲に軸方向に沿って、当たり面状の山部位置にＣ面取りを有する係合部を少なくとも３つ設け、この接合筒部に接合する樹脂製の外筒の内周囲に軸方向に沿って、当接面状の溝部位置にＲ面取りを有する係止部を少なくとも３つ設けると共に、係合部のうち、先端側の係合部のＣ面を他の係合部のＣ面より大きくし、かつ係止部のうち、奥部側の係止部のＲ面を他の係止部のＲ面より大きくした樹脂管用ワンタッチ継手である。

請求項２に係る発明は、先端側係合部の軸方向先端までの山部を広幅の嵌合外周面とした樹脂管用ワンタッチ継手である。

請求項３に係る発明は、係合部と係止部の山の高さを０．４〜０．５ｍｍとして高い引抜き阻止力を有するようにした樹脂管用ワンタッチ継手である。

請求項４に係る発明は、先端側係合部のＣ面を０．２〜０．３ｍｍとし、前記奥部側係止部のＲ面を０．２〜０．３ｍｍとして応力集中を避けるようにした樹脂管用ワンタッチ継手である。

請求項１に係る発明によると、ねじ接合の場合のように締付けトルクを管理したり接着剤を要したりすることなく双方の破損や変形を防ぎながら、係合部と係止部とのワンタッチ接合により外筒と継手本体とを容易に一体化できる。接合後には、当たり面と当接面とが３箇所で当接するため、仮に、継手本体に接合した接合パイプに軸方向や曲げ方向の力が加わったとしても、荷重が３箇所に分散することで２箇所の場合に比較して強い引抜き阻止力や曲げ強度が発揮され、損傷等を防ぎつつ強い接合状態を維持できる。更に、係合部や係止部の成形加工も容易である。

請求項２に係る発明によると、継手本体において、外筒の端面が接触する位置から最も離れた位置に広幅の嵌合外周面を設けているので、力点の中心である継手本体と外筒端面との接触位置に曲げ荷重が加わったときに、接合筒部において最も振れ幅が大きくなる位置である先端側係合部の振れを、嵌合外周面が広幅面積により外筒内周面に圧接することによって抑えることができる。これにより、継手本体と外筒の曲がりを防いで接合状態を維持することができる。

請求項３に係る発明によると、接合のし易さを確保し、接合時に山がむしり取られることを防ぎつつ、継手本体と外筒との高い引抜き阻止力を発揮できる。

請求項４に係る発明によると、Ｃ面とＲ面とが角部位によって接触することを防ぎ、応力集中の発生を防止できる。このため、外筒の破壊を防いで強固な接合状態を維持できる。

本発明における樹脂管用ワンタッチ継手の一実施形態を示した半截断面図である。本発明の樹脂管用ワンタッチ継手の要部を示した拡大断面図である。図２の樹脂管用ワンタッチ継手の接合状態を示した拡大断面図である。図２の一部拡大断面図である。外筒における係合部のＲ面を示した一部拡大断面図である。継手本体と外筒との接合時におけるＣ面とＲ面との位置関係を示した拡大図である。本発明の樹脂管用ワンタッチ継手と対比するための管継手を示した断面図である。従来の管継手を示した断面図である。（ａ）は、従来の管継手の断面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ部拡大断面図である。

本発明における樹脂管用ワンタッチ継手の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１においては、本発明における樹脂管用ワンタッチ継手の一実施形態を示しており、図２においては、図１の樹脂管用ワンタッチ継手の要部を示している。
図１、２において、樹脂管用ワンタッチ継手は、継手本体１０、外筒１１、筒状インジケータ１２を有し、その内部に樹脂製の接合パイプ１３を抜け止め状態で接合可能になっている。そして、接合パイプ１３の接合状態を、外筒１１を介して継手本体１０の外部から視認可能になっている。この樹脂管用ワンタッチ継手は、内周シール部材（内周Ｏリング）１４、外周シール部材（外周Ｏリング）１５、挿入ガイド１６、ロックリング１７、保持リング１８、スペーサリング１９を有しており、これらは、継手本体１０、外筒１１、筒状インジケータ１２内に一体に組み込まれている。

継手本体１０は、例えば、青銅や黄銅、銅合金ステンレスなどの金属、又はＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＰＰＳＵ（ポリフェニールサルフォン樹脂）などのスーパーエンプラ等の剛性樹脂により略筒状に成形されている。このうち、継手本体１０を剛性樹脂とする場合、ガラス強化ＰＰＳ等の引張り強度が１００ＭＰａ以上である材料を用いることが好ましい。

継手本体１０は、外筒接合用の接合筒部２０を有し、この接合筒部２０の外周囲には係合部２１が形成されている。この係合部２１は、接合筒部２０の軸方向に沿って少なくとも３つ設けられ、本実施形態においては、３つの係合部２１が形成されている。係合部２１の山部２２には、当たり面２３、外周面２４、テーパ面２５が設けられている。

図２〜図４において、当たり面２３は、外筒１１との当接側に設けられ、この当たり面２３の当たり面状の山部位置にはＣ面取り加工によりＣ面２６が形成されている。外周面２４は、係合部２１の外周側に形成されて外筒１１の内周面３８と当接可能になっている。図２に示した外周面２４の径、すなわち、接合筒部２０の外径Ｄ_１は、例えば、φ２４．７ｍｍ程度に形成される。テーパ面２５は、外周面２４に続けて外筒１１との接合側にテーパ状に形成される。係合部２１の山部２２の高さＨ_１は、例えば、接合筒部２０の外径Ｄ_１がφ２４．７ｍｍであるとき、０．４〜０．５ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ程度に設けられる。

図４において、係合部２１のうち、先端側の係合部２１には、軸方向における先端までの山部２２の長さＬ_１が他の係合部２１の山部２２の長さＬ_２よりも広幅に設けられ、この先端側係合部２１の外周面２４は、他の外周面よりも広幅の状態で外筒１１内に嵌合する嵌合外周面２４になっている。
先端側係合部２１のＣ面２６は、他の係合部２１のＣ面２６よりも大きくなっており、例えば、図２において接合筒部２０の外径Ｄ_１がφ２４．７ｍｍ、係合部２１の山部２２の高さＨ_１が０．４ｍｍであるとき、この先端側係合部２１のＣ面２６を、４５°面取りの一辺長さ０．２〜０．３ｍｍ、より好ましくは０．２ｍｍ程度のＣ面取りとすることが望ましい。

先端側係合部２１のＣ面２６以外のＣ面２６は、先端側係合部２１のＣ面２６よりも面取り寸法が小さい糸面取り程度に形成され、これにより、先端側係合部以外の当たり面２３の図示しない接触面積は、先端側係合部２１の当たり面２３の接触面積に比較して大きくなっている。Ｃ面２６はアール面状に設けられていてもよく、更に、当たり面２３による接触面積を確保し、係合部２１による係合を確保できる構造であれば、後述する外筒１１のＲ面３２よりも大きいＣ面（又はＲ面）であってもよい。

先端側係合部２１の先方側にはＲ面状部３３が形成され、このＲ面状部３３は、接合筒部２０と外筒１１との接合時における摺動抵抗を少なくする機能を有している。
なお、継手本体１０を金属とし、係合部２１を切削加工により形成する場合には、滑らかに表面加工することが望ましい。この場合、接合筒部２０と外筒１１との摺動抵抗をより低減でき、外筒１１の破損防止効果が一層高まるようになる。

また、図１に示すように、継手本体１０における接合筒部２０との反対側には雄ネジからなる接続部３４が設けられ、この接続部３４は、図示しないヘッダーや接続部材、或はその他の配管と接続可能になっている。接続部３４は、雄ネジ以外の接続構造であってもよい。また、継手本体１０は、直線形状以外にも、例えば、チーズ形状やエルボ形状であってもよく、又は、図示しないバルブ等の一部に組み込まれていてもよい。

一方、図１〜図３において、外筒１１は、例えば、非結晶性ナイロン、ＰＰＳＵ、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等の透明、或は半透明の樹脂製からなっている。この場合、例えば、継手本体１０の性質を考慮した上で、引張り強度が、継手本体１０よりも低い６０〜９０ＭＰａのものを材料とすることが好ましい。

外筒１１は、継手本体１０の接合筒部２０に接合可能な略筒状に形成され、この外筒１１の内周囲には係合部２１と接合可能な係止部３５が形成されている。係止部３５は、外筒１１の軸方向に沿って少なくとも３つ設けられ、本実施形態では、３つの係止部３５が形成されている。この係止部３５の山部３６には、当接面３７、内周面３８、傾斜面３９が設けられている。

当接面３７は、当たり面２３に対応する位置にそれぞれ形成され、この当接面３７の当接面状の溝部４０位置には、Ｒ面取り加工によりＲ面３２が形成されている。
内周面３８は、係止部３５の内周側に形成され、前述した継手本体１０の外周面２４と当接可能になっている。この内周面３８の内径ｄ_１は、例えば、φ２４．７ｍｍ程度に形成され、更には、接合筒部２０に隙間ばめによって外筒１１が回転可能な内径に形成されている。傾斜面３９は、内周面３８に続けて接合筒部２０との接合側に傾斜状に形成される。

図５に示すように、係止部３５の山部３６の高さＨ_２は、例えば、内周面３８の内径ｄ_１がφ２４．７ｍｍであるとき、０．４〜０．５ｍｍ、好ましくは０．４ｍｍ程度に形成される。このように、係止部３５と、前記した係合部２１の山部２２の高さＨ_１を０．４ｍｍとすることにより、外筒１１と継手本体１０とを接合したときに高い引抜き阻止力を有するようになっている。

係止部３５のうち、奥部側の係止部３５におけるＲ面３２は、他の係止部３５のＲ面３２よりも大きくなっており、例えば、内周面３８の内径ｄ_１がφ２４．７ｍｍ、係止部３５の山部３６の高さＨ_２が０．４ｍｍであるとき、この奥部側係止部３５のＲ面３２を、半径０．２〜０．３ｍｍ、より好ましくは、０．２ｍｍとすることが望ましい。このように、奥部側係止部３５のＲ面３２と、前記した先端側係合部２１のＣ面２６とを０．２ｍｍとすることにより、継手本体１０と外筒１１とを接合した後に、このＲ面３２とＣ面２６とが接触する付近に応力集中が発生することを避けるようになっている。奥部側係止部３５のＲ面３２以外の係止部３５におけるＲ面３２は、例えば、０．０５〜０．１ｍｍ程度のＲ面加工により形成される。

更に、図２、図３に示すように、係止部３５のうち、先端側の係止部３５の先方側にはＲ面状部４５が形成され、このＲ面状部４５は、外筒１１と接合筒部２０との接合時における摺動抵抗を少なくする機能を有している。
外筒１１の係止部３５の反対側には、求心方向に突設する環状鍔部４２が形成され、この環状鍔部４２と係止部３５との間には係合段部４６が形成されている。

図１に示した筒状インジケータ１２は、例えば、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）等の透明又は半透明の樹脂などによって一体形成され、外側から内部を透視可能に設けられている。筒状インジケータ１２の材料は、耐圧強度、耐冷熱性、耐加水分解性、耐塩素性、耐衝撃性、耐薬品性、耐長期熱間内圧クリープ性を有しているのがよい。この筒状インジケータ１２は、内筒部４７と、この内筒部４７の奥側から一体に形成された外筒部４８とを有する二重筒形状になっている。この構成により、内筒部４７と外筒部４８との間には挿入間隙部４９が形成され、この挿入間隙部４９に挿入ガイド１６と接合パイプ１３とが挿入されるようになっている。

内筒部４７は、適宜の外径に設定され、この内筒部４７の外周側には装着溝５０が形成され、この装着溝５０に内周Ｏリング１４が装着されている。装着溝５０は、小径の内周Ｏリング１４を用いることにより浅く形成され、この場合には内筒部４７内の流路口径が大きくなる。内周Ｏリング１４は、例えば、ＥＰＤＭ等のゴムにより成形されている。内筒部４７の外周面部４７ａは、略フラット面状に形成されており、この外周面部４７ａに挿入ガイド１６が外嵌される。

外筒部４８の内周面４８ａには装着凹部５１が形成され、この装着凹部５１に外周Ｏリング１５が装着される。装着凹部５１は、外周Ｏリング１５の断面径よりも軸方向において長く形成されており、この装着凹部５１内において外周Ｏリング１５が移動自在になっている。外周Ｏリング１５は、内周Ｏリング１４と同様に、例えば、ＥＰＤＭ等のゴム製からなっている。

筒状インジケータ１２の装着側端部には突設部５２が形成され、この突設部５２は、継手本体１０に形成された嵌合穴１０ａに嵌挿される。また、突設部５２に続いて環状凹部５３が形成され、この環状凹部５３にシールリング５４が装着されている。

挿入ガイド１６は、例えば、Ｏリング１４、１５よりも硬度が高い高密度ポリエチレン等の樹脂により形成される。この場合、挿入ガイド１６が内外周Ｏリング１４とＯリング１５との間を通過するときに、このＯリング１４、１５が徐々に押し広げられることにより挿入荷重の増加が防がれる。挿入ガイド１６は、軸方向に変形して接合パイプ１３の挿入をガイドすることが可能になっている。

ロックリング１７は、ステンレス鋼等で略環状に形成され、環状のリング部１７ａとこのリング部１７ａの内径側に保持爪１７ｂとを有している。この保持爪１７ｂは、所定の傾斜角度によってリング部１７ａから屈曲形成され、これにより、接合パイプ１３の挿入が容易になり、且つ、接合パイプ１３の表面に係止して引抜阻止力を発揮することが可能になっている。リング部１７ａは、継手本体１０の軸の直交方向に対して適宜の角度で度傾斜するように形成されている。このように、リング部１７ａを傾斜させた場合には、リング部１７ａと接触する部品との接触面積が少なくなって摩擦抵抗が小さくなりロックリング１７が回転し易くなる。ロックリング１７は、接合パイプ１３の挿入後にこの接合パイプ１３と共回りしてもよく、また、リング部１７ａの傾斜角度、及び、保持爪１７ｂの形状・傾斜角度は異なっていてもよい。

保持リング１８は、略円筒状に形成され、その内周側に凸設部１８ａ、外周側に突状段部１８ｂが形成されている。この保持リング１８は、凸設部１８ａが環状凹部５３を塞ぐように筒状インジケータ１２の後端側に配設される。

スペーサリング１９は、リング形状を呈しており、ロックリング１７、１７の間に装着される。スペーサリング１９は、０．５ｍｍ以下の厚さであると、接合パイプ１３挿入時のロックリング１７、１７の保持爪１７ｂ、１７ｂが一度に起立して接合パイプ１３が破断することがあるため、例えば、０．７〜１．５ｍｍの厚さであることが好ましい。本実施形態においては、接合パイプ１３の接続用として２枚のロックリング１７、１７の間にスペーサリング１９を挟んでいるが、公知の抜け止めリング等の別の接合パイプの接続構造であってもよい。

接合パイプ１３は、例えば、給水・給湯用のパイプであり、架橋ポリエチレン管やポリブテン管などからなっているが、金属強化ポリエチレン管等の各種の樹脂管、或は、銅管等の金属管であってもよい。この接合パイプ１３は、挿入ガイド１６の後端面１６ａに端面１３ａを当接させた状態から、挿入間隙部４９内に押し込まれて接続される。

接合パイプ１３の接続後には、挿入ガイド１６が挿入間隙部４９の奥側まで移動し、接合パイプ１３の外周側が外周Ｏリング１５、内周側が内周Ｏリング１４によってシールされ、かつ、ロックリング１７の保持爪１７ｂが接合パイプ１３の外周側に係止してこの接合パイプ１３が抜け止めされる。接合パイプ１３の接続過程は、筒状インジケータ１２、外筒１１を介して継手本体１０の外方から視認可能であり、接合パイプ１３が接続を完了したことも確認可能になっている。

続いて、本発明の樹脂管用ワンタッチ継手を一体に組み込む手順を説明する。
樹脂管用ワンタッチ継手を一体に組み込む場合には、図１に示すように、筒状インジケータ１２の装着溝５０に内筒Ｏリング１４、装着凹部５１に外周Ｏリング１５、環状凹部５３にシールリング５４を装着した状態で、筒状インジケータ１２と継手本体１０とを一体化する。このとき、突設部５２が継手本体１０の嵌合穴１０ａに嵌挿することでガタつきが防止され、継手本体１０と筒状インジケータ１２とがシールリング５４によりシールされた状態になる。

更に、ロックリング１７、１７の間にスペーサリング１９を挟んだものを外筒１１内に装入し、この上から保持リング１８を装入する。このとき、外筒１１の係合段部４６に保持リング１８の突状段部１８ｂが係合することで、保持リング１８と、ロックリング１７、１７、スペーサリング１９が所定位置に保持された状態になる。

この状態で、継手本体１０の係合部２１と外筒１１の係止部３５とを接合させるようにこれらを一体化する。この接合時には、継手本体１０に設けたＲ面状部４５、テーパ面２５と、外筒１１に設けたＲ面状部３３、傾斜面３９とが摺動し、外筒１１がスムーズに拡径されながら係合部２１と係止部３５とが乗り上げるようにして容易に係合される。しかも、係合部２１、係止部３５の高さＨ_１、Ｈ_２をそれぞれ０．４ｍｍ程度に薄く設けているので接合時の押し込み荷重が小さくなり、係合部２１の乗り上げ時に係止部３５が損傷したり破断したりすることが防がれる。

継手本体１０と外筒１１との一体化後には、保持リング１８、ロックリング１７、１７、スペーサリング１９が、筒状インジケータ１２の外筒部４８の端面部４８ｂと外筒１１の環状鍔部４５との間に挟まれて適切な位置に装着される。このとき、凸設部１８ａが筒状インジケータ１２の開口側に位置することで、外周Ｏリング１４の装着凹部５１からの抜け出しが防がれる。更に、係合部２１と係止部３５との接合により、継手本体１０と筒状インジケータ１２との間に設けられたシールリング５４が挟着されてシール性が向上する。

続いて、挿入ガイド１６を開口側から装入する。挿入ガイド１６は、ロックリング１７、１７に負荷を与えることが無く、装入するだけで図１に示すように開口側のロックリング１７の保持爪１７ｂが係止して所定位置に仮着される。

継手本体１０と外筒１１との接合後において、軸方向に引張り（引抜き）荷重が働いて継手本体１０から外筒１１が抜け出す方向に力が加わったときには、当たり面２３と当接面３７とが当接し、係合部２１と係止部３５の山部２２、３６の高さを０．４ｍｍとしているので高い引抜き阻止力が発揮される。そして、係合部２１と係止部３５は、少なくとも３つ設けられているので、引抜き荷重がそれぞれの当たり面２３、当接面３７に分散されて十分な接合強度を発揮でき、外筒１１が薄肉である場合でも引抜き荷重に耐え得ることが可能になる。これにより、薄肉の外筒１１を使用して挿入状態を外方より視認しながら接合パイプ１３を接続しつつ、接合パイプ１３の接続後の継手本体１０と外筒１１との接合状態が外れることが確実に防止される。

その際、係合部２１、係止部３５の数を多くすると、当たり面２３、当接面３７に加わる荷重を更に分散できるため、引抜き阻止力や曲げに対する強度は向上すると考えられる。しかし、係合部２１、係止部３５の数が多すぎると、これに対応させるために外筒１１の成形加工が難しくなることに加え、継手本体１０を金属で形成した場合に加工費などがかさんでコスト面で不利になる。また、継手本体１０と外筒１１とを組み込む際には、係合部２１と係止部３５との多くの段差を乗り越える必要が生じるため、これらが変形したりする可能性が高まり、係合部２１、係止部３５が正確に接合できなくなるおそれが生じる。本実施形態では、係合部２１、係止部３５をそれぞれ３つとしていることで、引抜き阻止力と曲げに対する強度を確保しつつ、簡単に加工や組込みを実施できる。

外筒１１の継手本体１０が抜け出す側にはＲ面３２を形成しているので、引抜き時にこの付近に荷重が集中することがなく、外筒１１に亀裂が発生したり破壊したりすることが防止される。その際、Ｒ面３２のコーナー付近への応力集中を緩和させるためにはＲ面３２を大きくすればよいが、外筒１１が樹脂製であり係合部２１と係止部３５の高さＨ_１、Ｈ_２を０．４ｍｍとしていることで、この高さＨ_１、Ｈ_２とＲ面３２の大きさとのバランスに注意する必要がある。

特に、先端側係合部２１と奥部側係止部３５との位置において、当たり面２３と当接面３７との接触面積を確保して接合強度を維持する必要があり、本実施形態では、先端側係合部２１のＣ面２６を０．２ｍｍとし、奥部側係止部３５のＲ面３２を０．２ｍｍとしているので、接合強度とＲ面３２への荷重の集中とのバランスを保つことができる。なお、この位置において、Ｒ面３２の代わりにＣ面取りにより図示しないＣ面を形成することもできるが、この場合、Ｃ面取りした角部位に荷重が集中するおそれがある。

そして、図６（ａ）に示した先端側係合部２１以外の係合部２１と係止部３５との接合状態、図６（ｂ）に示した先端側係合部２１と奥部側係止部３５との接合状態を比較したときに、図６（ｂ）における先端側係合部２１のＣ面２６を図６（ａ）の他の係止部２１のＣ面２６よりも大きくし、かつ、図６（ｂ）における奥部側係止部３５のＲ面３２を図６（ａ）の他の係止部３５のＲ面３２よりも大きくしているので、軸方向に引張り荷重が加わった場合でもより大きいＣ面２６とＲ面３２とにより荷重が集中することなく分散して、外筒１１に割れが生じることを防ぐことができる。

ここで、図７においては、本発明の樹脂管用ワンタッチ継手と対比するための管継手の断面図を示している。同図における管継手１００は、継手部１０１と樹脂外筒１０３とを有し、継手部１０１に３つの嵌合部１０２、樹脂外筒１０３に３つの嵌着部１０４をそれぞれ備えている。この管継手１００は、嵌合部１０２と嵌着部１０４とにより嵌合接合して継手部１００と樹脂外筒１０３とが一体化し、樹脂管１０５を接続可能になっている。

この管継手１００において、図７（ａ）に示すように、樹脂管１０５の挿入部位付近に矢印に示した曲げ荷重が加わると、薄肉で樹脂外筒１０３を支える部分が少ないため、嵌着部１０４付近が矢印に示す遠心方向に移動しようとして嵌合部１０２と嵌着部１０４との嵌合が浮いた状態になる。このとき、水圧などによる軸方向の荷重が加わると、嵌合部１０２と嵌着部１０４とがもげるように外れることがある。
このとき、図７（ｂ）における軸芯Ｑの対称位置の嵌合部１０２と嵌着部１０４との嵌合部位では、荷重Ｆ_１が矢印方向に働いて嵌着部１０４が嵌合部に強く押し付けられる。そして、水圧等による引張り荷重Ｆ_２が矢印方向に加わると、特に荷重が集中しやすい先端側の嵌合部１０２と奥部側の嵌着部１０４とが強く圧接し、この付近に割れＳが生じるおそれがあった。

一方、本発明における樹脂管用ワンタッチ継手では、図４に示すように、継手本体１０の先端側の係合部２１の軸方向先端までの長さＬ_１を他の係合部２１の長さＬ_２よりも広幅に設けて嵌合外周面２４を形成しているので、外筒１１は、その端面よりも軸方向に離れた内方位置において先端側の係合部２１の嵌合外周面２４により支えられている。
この構成により、継手本体１０に接続された接合パイプ１３に曲げ荷重が加わったり、更には、接合パイプ１３が曲げられて配管された状態で水圧やウォーターハンマ等の急激な圧力上昇が加わった場合でも、外筒１１に加わる曲げ荷重を先端側の係合部２１の嵌合外周面２４によって十分に支えることができ、曲げ荷重が外筒１１の端面に及ぶのを緩和して、外筒１１の破断を防ぎ、外筒１１と継手本体１０との接合を維持することができる。

その際、図４における先端側係合部２１の長さＬ_１を、その他の係合部２１の長さＬ_２の４倍程度の長さ、例えば、長さＬ_１を２．４ｍｍ、長さＬ_２を０．６ｍｍに設けることにより、嵌合外周面２４により更に高い機能性が発揮される。ただし、先端側係合部２１の長さＬ_１を過剰に大きくすると、継手本体１０が金属製であるときに接合パイプ１３の接続状態が確認し難くなるため、この長さＬ_１をその他の係合部２１の長さＬ_２の４〜５倍程度に設けることがより好ましい。

上述した実施形態はあくまでも一例であって、当たり面の山部位置にＣ面取りを有する係合部と、当接面の溝部位置にＲ面取りを有する係止部とを、少なくとも３つ設けた継手本体と外筒であり、係合部２１のＲ面３２≧係止部３５のＣ面２６、先端側の係合部２１のＲ面３２≧奥部側の係止部３５のＲ面３２であり、かつ、奥部側の係止部３５のＲ面３２＞その他の係止部３５のＲ面３２、先端側の係合部２１のＲ面３２＞その他の係止部２１のＲ面３２、の条件を満たしていれば、当たり面、当接面の面積や、テーパ面の角度、係合部、係止部の数などを自由に設定可能である。
また、継手本体内部の接合パイプ１３の接続構造は、この接合パイプ１３をワンタッチで接続して引抜きを防止する構造を有していれば、前述した実施形態以外の構造であってもよい。

また、上述したとおり、接合パイプ１３は直管に限ることなく曲がり管であってもよく、この場合にも軸方向の引抜き阻止力が発揮され、曲げ方向の力に対しても強度が確保される。
更には、図示しないが、外筒１１の継手本体１０側でない側の外周に環状係合部を設け、この環状係合部に金属製の環状保持部材を係合させるようにするか、或は、外筒１１の継手本体１０側でない側の外周に鍔状部位を一体形成してもよい。何れの場合にも、接続後の接合パイプ１３を補強し、曲げに対する強度を向上させることが可能になる。

次いで、上述した樹脂管用ワンタッチ継手に対して、引張破壊試験と、冷熱水撃サイクル試験とを実施し、その強度を確認した。
「引張破壊試験」
引張破壊試験として、上述した接合筒部の外径、内周面の径が約φ２４．７ｍｍ、係合部、係止部の山部の高さが０．４ｍｍ、先端側係合部のＣ面が０．２ｍｍ、奥部側係止部のＲ面が０．２ｍｍの継手本体に、長さ１５０ｍｍの接合パイプを接続した状態で引張り荷重を加え、この継手本体又は接合パイプが破壊するまで荷重を加えた。このときの引張り荷重は、架橋ポリエチレン管１３Ａの引張破壊試験時の最大荷重である約２０００Ｎとした。

試験の結果、係合部、係止部の数を１つ又は２つとした場合にはこの係合部、係止部付近で破壊が生じ、係合部、係止部の数を３つとした場合には接合状態が保持された。この結果より、係合部、係止部の数は３つ以上が好ましいことが確認された。また、係合部、係止部の高さを０．４ｍｍとした場合に高い引抜き阻止力を発揮することができた。更に、係合部、係止部の高さを０．６ｍｍとして試験を実施したが、この場合には損傷が生じた。これらの結果より、係合部、係止部の高さは０．４ｍｍが望ましいことが確認された。

更に、Ｃ面を０．２ｍｍ、Ｒ面を０．２ｍｍとし、当たり面、当接面の高さを０．２ｍｍとして試験を実施した結果、各係合部、係止部付近の損傷が効果的に防がれた。一方において、Ｃ面、Ｒ面を０．１ｍｍに形成したり、或は、Ｃ面、Ｒ面を設けなかった場合には、角部位に応力が集中し、外筒が破壊した。これらの現象は、以下の冷熱水撃サイクル試験についても同様であった。

「冷熱水撃サイクル試験」
冷熱水撃サイクル試験として、接合パイプを上記の継手本体に接続し、この接合パイプを最小曲げ半径Ｒ＝１００ｍｍとして曲げた状態で、この中に１８℃の冷水を１分間、８０℃の熱水を３分間交互に通水した。更に、８０℃の熱水の通湯時には、１．７５ＭＰａの水撃を５回加えた。以上のサイクルを、水撃回数が１０万回に達するまで実施した。この冷熱水撃サイクル試験は、曲げ荷重が加わった状態で水撃（軸方向の引張り荷重）も加わる試験であるため過酷なものとなる。

試験の結果、先端側係合部の長さを２．４ｍｍ以上に設けた場合には係合部、係止部による接合が維持された。一方、先端側係合部の長さを１．８ｍｍに設けた場合には、試験の途中で係合部の係合が外れた。この結果より、先端側係合部の長さがより長い場合に曲げ荷重に対して強くなることが確認された。また、前記した引張破壊試験と同様に、係合部、係止部の数が３つ以上、係合部、係止部の高さが０．４ｍｍ、Ｃ面が０．２ｍｍ、Ｒ面が０．２ｍｍである場合に係合部、係止部による接合が維持された。
更に、上記の条件を満たしつつ、外筒の肉厚を１．６５ｍｍ程度に形成した場合にも双方の試験をクリアした。これと比較するために、係合部、係止部の数を２つとした肉厚２ｍｍの外筒についても引張破壊試験を実施したが、係合部、係止部の破損を防ぐことはできなかった。

１０継手本体
１１外筒
２０接合筒部
２１係合部
２２山部
２３当たり面
２４外周面
２６Ｃ面
３５係止部
３７当接面
４０溝部
３２Ｒ面

Claims

金属又は剛性樹脂で成形した継手本体の接合筒部の外周囲に軸方向に沿って、当たり面状の山部位置にＣ面取りを有する係合部を少なくとも３つ設け、この接合筒部に接合する樹脂製の外筒の内周囲に軸方向に沿って、当接面状の溝部位置にＲ面取りを有する係止部を少なくとも３つ設けると共に、前記係合部のうち、先端側の係合部のＣ面を他の係合部のＣ面より大きくし、かつ前記係止部のうち、奥部側の係止部のＲ面を他の係止部のＲ面より大きくしたことを特徴とする樹脂管用ワンタッチ継手。
前記先端側係合部の軸方向先端までの山部を広幅の嵌合外周面とした請求項１に記載の樹脂管用ワンタッチ継手。
前記係合部と係止部の山の高さを０．４〜０．５ｍｍとして高い引抜き阻止力を有するようにした請求項１又は２に記載の樹脂管用ワンタッチ継手。
前記先端側係合部のＣ面を０．２〜０．３ｍｍとし、前記奥部側係止部のＲ面を０．２〜０．３ｍｍとして応力集中を避けるようにした請求項１乃至３の何れか１項に記載の樹脂管用ワンタッチ継手。