JP5486817B2 - 配管のシール構造体 - Google Patents

Description

本発明は、家庭及び業務用燃料電池の水道・給湯器、自動車用燃料電池、例えばヒートポンプ方式のエコ給湯器、及び半導体・液晶製造装置、化学プラントのガス、給油、純水、食品製造、医薬品製造、化粧品製造等の流体を流す配管の継手部をシールするための配管のシール構造体に関する。

従来、ホースニップルの外周面に螺旋補強ホースを挿着し、この螺旋補強ホースの外周に、ホースニップルへ向けて常時押圧する緊締バンドを取り付けたホース締め付け具が知られている（特許文献１）。

また、自動車用配管等の流体配管連結具に樹脂チューブを接続する樹脂チューブの接続構造及び接続方法に関する技術で、チューブ接続部と熱可塑性樹脂チューブとゴム弾性バンドとを備え、ゴム弾性バンドに特徴を有した樹脂チューブの接続側端部に嵌め付けられた樹脂チューブの接続構造体が知られている（特許文献２）。

更に、弾性ホースを自動車のエンジンやフューエルタンク等の回りに配設される配管機器に接続する際に使用されるホース端部の接続構造体及びその接続方法に関する技術で、ホース接続用管状部と、弾性ホースと、接着剤層と、締結対とを具備したホース端部の接続構造体が知られている（特許文献３）。

更には、雌パイプ側に配管接続金具を取り付けておき、端部がテーパ状に形成された雄パイプを押し込むことにより、配管接続金具を押し広げながら雄パイプが前進し、配管接続金具が雄パイプに係合することで、雄パイプと雌パイプが接続される構成の差込み式管継手が知られている（特許文献４）。

特開２００１−５０４５４号公報 特開２００４−２３９４１２号公報 特開平７−３１７９８１号公報 特開２００１−９９３７６号公報

しかしながら、従来技術においては、構造が複雑でコスト高を招いたり、あるいは配管とホースニップル等の被挿着部材とのシール性を十分確保できず、さらには装脱着に時間がかかる等の問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、極めて構造が簡素でコスト低減を図ることができ、かつ配管の一端の鍔部から均等に加圧して均一なシール性を確保でき、さらに装脱着が容易な配管のシール構造体を提供することを目的とする。

本発明に係る配管のシール構造体は、流体を流す配管の一端側と被挿着部材の一端側とを被挿着部材の継手部でシールする配管のシール構造体であり、
前記配管の先端に設けられたリング状の第１の鍔部と、
前記被挿着部材の先端に設けられた外側方向に延出するリング状の第２の鍔部と、
前記被挿着部材の継手部に前記配管の第１の鍔部側が挿着された状態で、第１の鍔部を被挿着部材に押圧するように配管の外周部に設けられた第１のＯリングと、
前記被挿着部材の継手部に前記配管の第１の鍔部が挿着された状態で、前記第１のＯリングを前記配管の第１の鍔部側に押圧するように配管の外周部に設けられた筒状の締結具と、
前記被挿着部材の継手部でかつ前記配管と前記被挿着部材の第２の鍔部間に設けられた第２のＯリングと、
前記被装着部材の前記第２の鍔部の外面に配置された状態で前記第２のＯリングと接し、前記配管が挿入されたリング状の座金と、
前記配管の外周部に配置された締め付け固定具であって、前記配管が挿入された前記リング状の座金を前記被装着部材の前記第２の鍔部の外面に押し付けて固定することにより、前記リング状の座金に押圧力を加え、前記押圧力により前記第２のＯリング及び前記筒状の締結具を加圧して前記第１のＯリングを前記配管の第１の鍔部側に押圧する締め付け固定具と
を含み、
前記リング状の座金は、バネ座金若しくは皿バネであることを特徴とする。

本発明によれば、極めて構造が簡素でコスト低減を図ることができ、かつ配管の一端の鍔部から均等に加圧して均一なシール性を確保でき、さらに装脱着が容易な配管のシール構造体が得られる。

図１は、配管を被挿着部材の継手部に挿着した状態の配管のシール構造体の説明図。 図２は、図１のシール構造体の一構成である締め付け固定具と配管との関係を示す説明図。 図３は、図１の配管のシール構造体に使用された座金とは異なる種類の座金の説明図。

以下、本発明の配管のシール構造体について更に詳しく説明する。
本発明において、配管を流れる流体としては、家庭及び業務用燃料電池の水道・給湯器、自動車用燃料電池、例えばヒートポンプ方式のエコ給湯器、及び半導体・液晶製造装置、化学プラントのガスや給油や純水、あるいは食品製造、医薬品製造、化粧品製造等で使用される水などの液体が挙げられる。

本発明において、Ｏリングの材質としては、例えばニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム等の弾性体が挙げられる。また、特に耐薬品性を要求される場合には、及び前記弾性体にフッ素樹脂であるＦＥＰやＰＦＡ、ＰＴＦＥを被覆した材質が挙げられる。

本発明において、配管の材質としては、樹脂、金属、ゴムのいずれかが挙げられる。樹脂としては、例えば四ふっ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂、四ふっ化エチレン樹脂、四ふっ化エチレン−六ふっ化プロピレン共重合樹脂、四ふっ化エチレン−エチレン共重合樹脂、ふっ化ビニリデン樹脂等のふっ素樹脂、あるいは架橋ポリエチレン樹脂、ポリエステルポリ塩化ビニール樹脂、アセタール樹脂アクリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドが挙げられる。金属としては、例えばステンレス鋼，銅，銅合金，アルミニウム，アルミニウム合金、チタン、チタン合金が挙げられる。ゴムとしては、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴムが挙げられる。

次に、本発明の配管のシール構造体について説明する。なお、本実施例は下記に述べることに限定されない。
（実施例）
図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）及び図２を参照する。ここで、図１（Ａ）は、配管を被挿着部材の継手部に装着した状態の配管のシール構造体の説明図である。図１（Ｂ）は図１（Ａ）のシール構造体の一構成である被挿着部材の断面図、図１（Ｃ）は同シール構造体の一構成である座金の断面図、図１（Ｄ）は同シール構造体の一構成である配管の断面図である。図２は、図１の配管のシール構造体の一構成である締め付け固定具と配管との関係を示す概略的な斜視図である。

図１中の符番１は流体を流す配管としての四フッ化エチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）製の配管であり、一端側にリング状の第１の鍔部１ａが形成されている。ここで、第１の鍔部１ａは、後述する被挿着部材２の第２の鍔部２ａと締め付け固定具６によって固定され、配管１が被挿着部材２の継手部３から抜けるのを防止するために形成されている。配管１の外径は１０ｍｍで、内径は８ｍｍである。なお、第１の鍔部１ａは例えば圧縮成形により形成できるが、その形成方法は問わない。配管１の第１の鍔部１ａ側は、ＰＦＡ製の被挿着部材２の開口部（継手部）３に挿着されている。ここで、第１の鍔部１ａの外径ｄは、継手部３の内径Ｄより約０．２ｍｍ小さく設定されている（図１（Ｂ），（Ｄ）参照）。被挿着部材２の先端には、外側方向に延出するリング状の第２の鍔部２ａが形成されている。ここで、第２の鍔部２ａは、被挿着部材が後述する締め付け固定具から抜けるのを防止するために形成されている。

前記配管１の外周部には、被挿着部材２の継手部３に配管１の第１の鍔部側が挿着された状態で、配管１の第１の鍔部１ａを被挿着部材２に押圧するように２つの第１のＯリング４ａ，４ｂが隣接して配置されている。Ｏリング４ａ，４ｂは、ニトリルゴム（ＪＩＳＢ２４０１の呼び番号１０）からなる。Ｏリング４ａ，４ｂは、配管１と被挿着部材２とのシール性を保持するために配置されている。配管１の外周部で且つＯリング４ｂの隣接した位置には、金属製又は樹脂製の筒状の締結具５が挿着されている。

被挿着部材２の継手部３でかつ配管１と被挿着部材２の第２の鍔部２ａ間には、Ｏリング４ａ，４ｂと同材質の第２のＯリング４ｃが配置されている。この第２のＯリング４ｃは、配管１と被挿着部材２とのガタツキ防止、及び被挿着部材２の継手部３における被挿着部材２と配管１の第１の鍔部１ａとの隙間防止のために配置されている。配管１の一端側と被挿着部材２の継手部側には、被挿着部材２の第２の鍔部２ａを覆う締め付け固定具６が配置されている。この締め付け固定具６は、配管１及び被挿着部材２の外径に沿う湾曲部を夫々有しており、配管１の一端側と被挿着部材２の継手部側を固定するように構成されている（図２参照）。

配管１の外周部で且つ被挿着部材２の第２の鍔部２ａと締め付け固定具６間には、リング状のステンレス鋼製の座金７が配置されている。ここで、座金７は両面が平坦で、被挿着部材２の第２の鍔部２ａの外面、締め付け固定具６の内面、及び配管１の外周面に接するように配置されている。なお、図１（Ｃ）の座金の代わりに、図３（Ａ）のようなバネ座金８、あるいは図３（Ｂ）のような皿バネ（ＪＩＳＢ１２５２）９を用いてもよい。

なお、配管１と被挿着部材２との装着前の状態は、各Ｏリング４ａ，４ｂ，４ｃが圧縮されずに断面形状が円形を保った形状になっている。しかし、配管１を被挿着部材２に挿着した状態では、各Ｏリング４ａ，４ｂ，４ｃは図１（ａ）に示すように圧縮されて、配管１の外周部と被挿着部材２間の領域に納まるようになっている。また、Ｏリング４ａ，４ｂ，４ｃや締結具５は、通常、配管１の第１の鍔部１ａを成形等により形成する前に配管１に挿着しておくが、必ずしもこれに限定されない。

上記実施例に係る配管のシール構造体は、配管１の一端側にリング状の第１の鍔部１ａが設けられ、被挿着部材２の先端には外側方向に延出するリング状の第２の鍔部２ａが設けられ、配管１の第１の鍔部１ａを被挿着部材２に押圧するように第１のＯリング４ａ，４ｂが配管１の外周部に設けられ、筒状の締結具５が第１のＯリング４ａ，４ｂを配管１の第１の鍔部側に押圧するように配管１の外周部に設けられ、被挿着部材２の継手部３でかつ配管１と被挿着部材２の第２の鍔部２ａ間に第２のＯリング４ｃが設けられ、被装着部材２の第２の鍔部２ａを覆う状態で配管１の一端側と被挿着部材２の継手部側を固定するように締め付け固定具６が設けられ、配管１の外周部で且つ被挿着部材２の第２の鍔部２aと締め付け固定具６間にリング状の座金７が設けられている。

こうした構成において、配管１の第１の鍔部１ａでは、締め付け固定具６の押圧が締結具５を介してＯリング４ａ,４ｂに伝達されて被挿着部材２のシール面９及び第１の鍔部１ａが被挿着部材２のシール面１０の夫々に接触が均一に行われ、その結果、配管１と被挿着部材２とのシール性を高めることができる。

また、次のような効果も有する。
１）締め付け固定具６はワンタッチで配管１に装着して第２の鍔部２ａを固定でき、かつワンタッチで配管１から外すことができるので、作業時間を短縮することができる。
２）配管１の一端部の第１の鍔部１ａは、被挿着部材２のシール面１０の全面に接圧するので、シール性を高めることができる。

事実、図１の配管のシール構造体を用いて破壊強度（室温）、気密圧力（室温，９０℃）、及び引き抜き強度（室温，９０℃）を測定したところ、破壊強度は３．１MPa、引き抜き強度は１３MPa（室温）,９MPa（９０℃）であった。また、気密圧力は室温及び９０℃の場合共に良好でガス漏れがないことが確認できた。

なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。具体的には、上記例では、配管及び被挿着部材がＰＦＡ樹脂である場合について述べたが、これに限らず他の樹脂あるいは金属製でもよい。また、配管は先端部に第１の鍔部を筒状の配管本体と溶着により一体化した構成であるが、成型等により第１の鍔部を有した配管としてもよい。更に、O−リングの材質も上述したＮＢＲに限らない。

更に述べれば、上記実施例では、被挿着部材の継手部でかつ配管と被挿着部材の第２の鍔部間には、第２のＯリングが１つ配置されている場合について述べたが、第２のＯリングが２つ配置されていてもよい。また、上記実施例では、配管の外周部でかつ被挿着部材の継手部に配管の第１の鍔部を被挿着部材２に押圧するように２つの第１のＯリングが隣接して配置されている場合について述べたが、１つの第１のＯリングを配置してもよいし、３つ以上の第１のＯリングを配置してもよい。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]流体を流す配管の一端側と被挿着部材の一端側とを被挿着部材の継手部でシールする配管のシール構造体であり、
前記配管の先端にはリング状の第１の鍔部が設けられ、
前記被挿着部材の先端には、外側方向に延出するリング状の第２の鍔部が設けられ、
前記被挿着部材の継手部に前記配管の第１の鍔部側が挿着された状態で、第１の鍔部を被挿着部材に押圧するように第１のＯリングが配管の外周部に設けられ、
前記被挿着部材の継手部に前記配管の第１の鍔部が挿着された状態で、筒状の締結具が前記第１のＯリングを前記配管の第１の鍔部側に押圧するように配管の外周部に設けられ、
前記被挿着部材の継手部でかつ前記配管と前記被挿着部材の第２の鍔部間に第２のＯリングが設けられ、
前記被装着部材の第２の鍔部を覆う状態で前記配管の一端側と前記被挿着部材の継手部側を固定するように締め付け固定具が設けられ、
前記配管の外周部で且つ前記被挿着部材の第２の鍔部と前記締め付け固定具間にリング状の座金が設けられていることを特徴とする配管のシール構造体。
[２]前記Ｏリングの材質は、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、及び前記ゴムにフッ素樹脂を被覆した材質のうちのいずれかであることを特徴とする[１]に記載の配管のシール構造体。
[３]前記配管の材質は、樹脂、金属、ゴムのいずれかであることを特徴とする[１]に記載の配管のシール構造体。
[４]前記配管の材質はフッ素樹脂であることを特徴とする[３]に記載の配管のシール構造体。
[５]前記締め付け固定具は、前記配管の外径と前記被装着部材の外径の夫々に沿う湾曲部を有し、配管を被装着部材に装着した状態で配管及び被装着部材を夫々押圧しながら固定することを特徴とする[１]に記載の配管のシール構造体。
[６]前記リング状の座金は、両面が平坦な座金、若しくはバネ座金、若しくは皿バネのいずれかであることを特徴とする[１]に記載の配管のシール構造体。

１…配管、１ａ…第１の鍔部、２…被挿着部材、２ａ…第２の鍔部、３…開口部（継手部）、４ａ，４ｂ，４ｃ…Ｏ−リング、５…締結具、６…締め付け固定具、７…座金、９，１０…シール面。

Claims (4)

1. 流体を流す配管の一端側と被挿着部材の一端側とを被挿着部材の継手部でシールする配管のシール構造体であり、
   前記配管の先端に設けられたリング状の第１の鍔部と、
   前記被挿着部材の先端に設けられた外側方向に延出するリング状の第２の鍔部と、
   前記被挿着部材の継手部に前記配管の第１の鍔部側が挿着された状態で、第１の鍔部を被挿着部材に押圧するように配管の外周部に設けられた第１のＯリングと、
   前記被挿着部材の継手部に前記配管の第１の鍔部が挿着された状態で、前記第１のＯリングを前記配管の第１の鍔部側に押圧するように配管の外周部に設けられた筒状の締結具と、
   前記被挿着部材の継手部でかつ前記配管と前記被挿着部材の第２の鍔部間に設けられた第２のＯリングと、
   前記被装着部材の前記第２の鍔部の外面に配置された状態で前記第２のＯリングと接し、前記配管が挿入されたリング状の座金と、
   前記配管の外周部に配置された締め付け固定具であって、前記配管が挿入された前記リング状の座金を前記被装着部材の前記第２の鍔部の外面に押し付けて固定することにより、前記リング状の座金に押圧力を加え、前記押圧力により前記第２のＯリング及び前記筒状の締結具を加圧して前記第１のＯリングを前記配管の第１の鍔部側に押圧する締め付け固定具と
   を含み、
   前記リング状の座金は、バネ座金若しくは皿バネであることを特徴とする配管のシール構造体。
2. 前記Ｏリングの材質は、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、及び前記ゴムにフッ素樹脂を被覆した材質のうちのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の配管のシール構造体。
3. 前記配管の材質は、樹脂、金属、ゴムのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の配管のシール構造体。
4. 前記配管の材質はフッ素樹脂であることを特徴とする請求項３記載の配管のシール構造体。

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