JP5744111B2

JP5744111B2 - シール構造、及び管継手

Info

Publication number: JP5744111B2
Application number: JP2013120923A
Authority: JP
Inventors: 真後藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2015-07-01
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: JP2014238137A

Description

本発明は、シール構造、及び、このシール構造を有する管継手に関する。

ホースなどの流路部材を管継手等と接続する場合には、流路を流れる流体が接続部分から漏れないようにシールする必要がある。そのため、管継手等には、シール構造が設けられている。

ところで、シール部材として用いるＯリングは、流路部材の接続時にリングハウス内でねじれやすく噛み込みが生じることがあることから、シール部材としてＤリングを用いることがある（特許文献１参照）。Ｄリングは、リングハウス内で倒れやすいという性質がある。そのため、リングハウスの幅を小さくして保持することもあるが、そうすると流路部材の挿入抵抗が大きくなってしまう。また、特許文献１のように、Ｄリングの内周に凹を設け、この凹部に凸を係合させればＤリングの倒れ込みが抑制できるが、リングハウス内に凸部を設け、且つＤリングにも溝を形成しなければならないため、構造が複雑になってしまう。

特開２００７−１９８５４９号公報

本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、簡易な構成で噛み込みが少なく、挿入抵抗を小さくすることの可能なシール構造、及び、このシール構造を備えた管継手を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載のシール構造は、流路部材と接続される筒状の本体管と、前記本体管の外周面または内周面に形成された環状溝と、前記環状溝に配置され、前記環状溝の溝底と密着する平坦内周面を有し、軸方向の幅が前記溝底の溝幅と略同等のシール部材と、前記環状溝よりも深さが浅く、前記流路部材が接続される側に前記環状溝から連続して形成され、前記本体管に前記流路部材が接続されると、前記シール部材の前記流路部材側の一部が弾性変形して入り込む溝横空間部と、を備えている。

請求項１に記載のシール構造では、本体管の外周面または内周面に環状溝が形成されており、環状溝にシール部材が配置されている。外周面に環状溝が形成されている場合には、外周面で流路部材との間がシールされ、内周面に環状溝が形成されている場合には、内周面で流路部材との間がシールされる。シール部材は、環状溝の溝底と密着する平坦内周面を有しているので、環状溝内でねじれ難く、噛み込みなどが抑制することができる。また、シール部材の軸方向の幅が溝幅と略同等なので、環状溝内でのシール部材の倒れ込みを抑制することができる。なお、ここで言う略同等とは、シール部材の軸方向の幅が前記溝底の溝幅の７５〜９８％程度の場合を指す。

また、本体管には、上記の環状溝から連続して溝横空間部が形成されている。この溝横空間部は環状溝よりも深さが浅いので、シール部材の底面側を環状溝内で安定して保持することができる。そして、流路部材の挿入によって押圧されるシール部材が弾性変形する際に溝横空間部へ逃げることができる。これにより、シール部材を環状溝内で安定的に保持しつつ、流路部材の接続時における挿入抵抗を低減することができる。また、溝横空間部は、流路部材の接続される側に形成されているので、流路部材の挿入時における環状溝内でのシール部材の倒れ込みを抑制することができる。

本発明の請求項２に記載のシール構造は、前記溝横空間部が、前記環状溝に沿って全周にわたって形成されていること、を特徴とする。
上記構成によれば、シール部材が弾性変形しやすく、溝横空間部の逃げ部としての機能を有効に発揮させることができる。

本発明の請求項３に記載のシール構造は、前記溝横空間部は、段部により形成されていること、を特徴とする。
上記構成によれば、簡易に溝横空間部を形成することができる。

本発明の請求項４に記載のシール構造は、前記溝横空間部が、前記流路部材が接続される側へ向かうにしたがって大径となるテーパー状とされていること、を特徴とする。

上記構成によれば、シール部材を本体管に装着する際に、溝横空間部に沿ってシール部材が環状溝へ案内されるので、シール部材の環状溝への配置を容易に行うことができる。

本発明の請求項５に記載の管継手は、請求項１〜４のいずれか１項のシール構造を備えている。

上記構成の管継手によれば、簡易な構成でシール部材の噛み込みを抑制することができると共に、流路部材の接続時における挿入抵抗を小さくすることができる。

本発明に係るシール構造、及び、管継手によれば、簡易な構成でシール部材の噛み込みを抑制すると共に、挿入抵抗を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る管継手の半裁断面図である。本発明の実施形態に係る管継手を分解した状態の半裁断面図である。本発明の実施形態に係る管継手の一部拡大断面図である。本発明の実施形態に係る管継手の変形例の半裁断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１には、本発明に係る管継手１０の半裁断面図が示されている。図１に示すように、本発明に係る管継手１０は、継手本体１２、中間筒１４、及びキャップ１６を備えている。管継手１０は、樹脂パイプなどの流路部材Ｐと接続される。

継手本体１２は筒状とされ、筒内部には、給水や給湯用の水や湯が通過する流路１２Ａが形成されている。継手本体１２の軸方向をＳとすると、この軸方向Ｓが管継手１０の軸方向と一致している。継手本体１２は、雄ネジ部２０、ナット部２２、基部２４、及び、本体管２６を有している。雄ネジ部２０は、継手本体１２の一端側に形成され、他の継手部材（不図示）へ装着される。ナット部２２は、雄ネジ部２０から連続して形成されている。基部２４は、ナット部２２の雄ネジ部２０と逆側に形成され、ナット部２２よりも小径とされている。本体管２６は、外径が基部２４よりも小径の筒状とされ、基部２４から軸方向Ｓに延出されている。基部２４と本体管２６の間には、壁面２５が形成されている。本体管２６には、流路部材Ｐの一端が外挿されて接続される。本体管２６の外周面には、２本の環状溝３０が形成されている。環状溝３０の詳細については後述する。

継手本体１２の外周側には、環状の中間筒１４が外挿され、さらにその外周にはキャップ１６が配置されている。中間筒１４は、継手本体１２の基部２４と係合されている。キャップ１６は、中間筒１４の先端部１４Ａ側に外挿され、中間筒１４と係合されている。中間筒１４及びキャップ１６と継手本体１２との間には、流路部材Ｐが挿入される挿入孔１８が構成されている。

キャップ１６の内側には、流路部材Ｐを挿入孔１８に保持するためのロックリング４４が配置されている。このロックリング４４は、環状で断面が略Ｖ字形とされ、Ｖ字の開口側が継手本体１２の奥側（流路部材Ｐを挿入する入口側と逆側）に向くように配置されている。ロックリング４４のＶ字開口側は、中間筒１４の先端部１４Ａと対向し、Ｖ字の内側面の一部が先端部１４Ａに当接している。ロックリング４４の内周側先端には爪部４４Ａが形成されている。爪部４４Ａは、流路部材Ｐの外面に食い込み可能とされている。

キャップ１６の内壁には、ロックリング４４のＶ字の外側面と当接するテーパー面１６Ａが形成されている。

キャップ１６の内周側には、ロックリング４４よりも挿入孔１８の入口側に、解放リング４６が内挿されている。この解放リング４６は、略筒状で、内壁が挿入孔１８の一部を構成し、軸方向Ｓに沿って移動可能とされている。解放リング４６の奥側外周には、周方向に突起４６Ａが形成されている。突起４６Ａが、キャップ１６の内周に形成された小径部１６Ｂに当接することで、解放リング４６のキャップ１６からの抜けが防止されている。突起４６Ａの先端部４６Ｂは先細りとなるテーパー形状とされ、ロックリング４４の径方向内側の外周面に沿って配置されている。

この管継手１０では、継手本体１２は青銅製や樹脂製、中間筒１４、キャップ１６及び解放リング４６は樹脂製、ロックリング４４はステンレス製、とすることができる。なお、管継手１０の各部材はこれらの材質に限定するものではなく、他の材質でも構わない。

図２に示されるように、継手本体１２に形成された２本の環状溝３０は、溝底３２、基部２４側の溝壁である奥溝壁３４、流路部材Ｐが接続される側の溝壁である低溝壁３６に囲まれている。溝底３２の溝幅をＨ１、奥溝壁３４の高さ（径方向の長さ）をＨ２、低溝壁３６の高さ（径方向の長さ）をＨ３とする。環状溝３０の低溝壁３６側には、環状溝３０から連続して溝横空間部４０が形成されている。溝横空間部４０は、低溝壁３６の径方向外側端から環状溝３０の開口を流路部材Ｐが接続される側に広げる段部４２により、本体管２６の全周に亘って形成されている。溝横空間部４０は、環状溝３０よりも浅く、本体管２６の径方向外側に開口している。

環状溝３０には、シール部材５０が配置されている。シール部材５０は、断面略Ｄ形状のＤリングであり、環状溝３０の溝底３２と密着する平坦内周面５２を有している。シール部材５０は、断面の径方向の長さＨ４が、環状溝３０の溝底３２の溝幅Ｈ１よりも長くなっている。

ここで、環状溝３０の低溝壁３６の高さＨ３（径方向の長さ）は、環状溝３０の深さＨ２の２０％以上であることが好ましい。２０％未満では、シール部材５０が倒れやすくなる。また、環状溝３０の低溝壁３６の高さＨ３（径方向の長さ）は、環状溝３０の深さＨ２の８０％以下であることが好ましい。８０％を超えると、溝横空間部４０の深さが浅くなり、シール部材５０が弾性変形しにくいからである。
また、シール部材５０の倒れ込みを防止するために、シール部材５０の軸方向の幅Ｈ５は、溝底３２の溝幅Ｈ１の７５％以上であることが好ましく、シール部材５０を環状溝３０の溝底３２に取り付ける作業性の観点から、９８％以下であることが好ましい。

次に、管継手１０と流路部材Ｐとの接続について説明する。流路部材Ｐを管継手１０と接続する際には、流路部材Ｐの先端部を、管継手１０の挿入孔１８に挿入する。流路部材Ｐをシール部材５０に接触させ、さらに流路部材Ｐを押し込むと、図３に示されるように、シール部材５０が弾性変形して上部が溝横空間部４０へ入り込むようにつぶれる。これにより、挿入抵抗が低減され、流路部材Ｐをスムーズに奥側へと挿入することができ、先端を壁面２５へ到達させることができる。この状態で、流路部材Ｐの内周面と継手本体１２の外周面との間がシールされる。

上記のように流路部材Ｐを挿入した状態において、流路部材Ｐに内圧が作用すると、流路部材Ｐが継手本体１２から抜ける方向の力を受ける。これによって、流路部材Ｐ及びロックリング４４が挿入孔１８から抜ける方向に若干移動し、ロックリング４４の外周側がキャップ１６のテーパー面１６Ａに当たる。これによって、ロックリング４４の爪部４４Ａが流路部材Ｐの外周側に食い込み、流路部材Ｐが抜けにくくなる。

本実施形態の管継手１０によれば、シール部材５０の軸方向の幅Ｈ５が環状溝３０の溝底３２の幅Ｈ１と略同等なので、環状溝３０内でのシール部材５０の倒れ込みを抑制することができる。その上、継手本体１２にシール部材５０の逃げ空間となる溝横空間部４０が形成されているので、流路部材Ｐの接続時における挿入抵抗を低減することができる。また、この溝横空間部４０は、環状溝３０よりも深さが浅いので、シール部材５０の径方向内側を環状溝３０内で安定的に保持することができる。

また、シール部材５０の平坦内周面５２は、環状溝３０の溝底３２と密着しているので、環状溝３０内でシール部材５０がねじれ難く、噛み込みなどを抑制することができる。また、シール部材５０の径方向の断面長さＨ４が溝底３２の溝幅Ｈ１よりも長いので、環状溝内でのシール部材５０の倒れ込みを抑制することができる。さらに、本実施形態では、溝横空間部４０は、環状溝３０から連続して流路部材Ｐが接続される側に形成されているので、流路部材Ｐに押された際の環状溝３０内でのシール部材５０の倒れ込みを抑制することができる。

なお、本実施形態では、溝横空間部４０を、本体管２６の全周にわたって形成したが、必ずしも全周にわたって形成する必要はなく、一部のみに形成されていても、周方向途中で分断されていてもよい。本実施形態のように、溝横空間部４０を本体管２６の全周にわたって形成することにより、シール部材５０が弾性変形しやすくなり、溝横空間部４０の機能を有効に発揮させて、流路部材Ｐの挿入時における挿入抵抗を確実に低減させることができる。

また、本実施形態では、溝横空間部４０を段部４２により形成したが、溝横空間部４０は他の形状であってもよい。例えば、図４に示すように、低溝壁３６の径方向外側端から環状溝３０の開口を流路部材Ｐが接続される側に広げるテーパー部４３により形成されたテーパー状の溝横空間部４１とすることもできる。溝横空間部４１は、流路部材Ｐが接続される側へ向かうにしたがって大径となるテーパー状となる。このように、溝横空間部４１をテーパー状とすることにより、シール部材５０を取り付ける際に、テーパー部４３に沿ってシール部材５０が環状溝３０へ案内されるので、シール部材５０の環状溝３０への配置を容易に行うことができる。

また、本実施形態では、シール部材としてＤリングを用いたが、内周面が平坦である他の形状のリング、例えば断面角形のリング等を用いることもできる。

また、本実施形態では、本発明が、環状溝３０が継手本体１２の外周に形成され、流路部材Ｐの内周面と継手本体１２の外周面との間がシールされるタイプの管継手に適用された例について説明したが、流路部材Ｐの外周面と継手本体１２の内周面との間がシールされる管継手に適用することもできる。

１０管継手、２６本体管、３０環状溝、３２溝底、４０溝横空間部
４１溝横空間部、５０シール部材、５２平坦内周面、Ｐ流路部材

Claims

流路部材と接続される筒状の本体管と、
前記本体管の外周面または内周面に形成された環状溝と、
前記環状溝に配置され、前記環状溝の溝底と密着する平坦内周面を有し、軸方向の幅が前記溝底の溝幅と略同等のシール部材と、
前記環状溝よりも深さが浅く、前記流路部材が接続される側に前記環状溝から連続して形成され、前記本体管に前記流路部材が接続されると、前記シール部材の前記流路部材側の一部が弾性変形して入り込む溝横空間部と、
を備えたシール構造。
前記溝横空間部は、前記環状溝に沿って全周にわたって形成されていること、を特徴とする請求項１に記載のシール構造。
前記溝横空間部は、段部により形成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール構造。
前記溝横空間部は、前記流路部材が接続される側へ向かうにしたがって大径となるテーパー状とされていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール構造。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のシール構造を備えた管継手。