JP5987071B2 - 継合部材 - Google Patents

Description

本発明は、２以上の機器を接続するための継合部材に関し、特に圧力調整器を接続するための継合部材に関する。

圧力調整器は、高圧のガスを所定の圧力まで減圧するものである。身近なところで言えば、高圧ボンベのＬＰガス（ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ ｇａｓ）を家庭用のガス料理器具で使える圧力まで減圧する圧力調整器が広く用いられている。

圧力調整器はダイヤフラム等を用いた機械的な構造によって圧力を調整するものが一般的であり、その構造上の制約ゆえ入口圧力（元圧）等が変動すると出口圧力（調整圧）も変動する。そこで、調整圧の変動を抑制するために、圧力調整器を直列に二段配置した二段式圧力調整器が知られている（特許文献１）。

２つの圧力調整器の接続には、ニップルと呼ばれる継合部材を用いる方法が主流であった。このニップルは、内部が中空の円筒形状であり、両側にねじ山が形成され、それぞれのねじ山を、１次側圧力調整器の開口部に形成されたねじ溝と、２次側圧力調整器の開口部に形成されたねじ溝に係合させ接続する。

図７は、ニップル７０を用いて接続された２つの圧力調整器３０、４０を説明する図である。一般的にニップルのねじ溝は先端に行くほど径が小さくなるテーパー形状となっており、ねじを締め込む程にそれぞれの圧力調整器と強固に結合され、シール性を確保できる構造となっている。

特開２００６−０５３７２７号公報

圧力調整器の接続においては、接続の密閉性が重要となる。気体の密閉性（気密性）が低下すると、ガス漏れが発生し、人体にとって有毒なガスを取り扱う場合には安全性の問題をも引き起こす。また、外部より水の浸入を止める液体の密閉性（液密性）が低いと、外部から水分が侵入し、腐食等によって機器の気密性や耐久性に影響を及ぼす。特に、ＬＰガス用の圧力調整器等は屋外に設置されることが多いため、水分の侵入はより重大な問題となる。

しかしながら、前述のニップルを用いた接続においては、テーパーねじを用いるため、長期の使用等によってねじが緩むと接続部の気密性や液密性が低下し、水分の侵入による腐食等により耐用年数を縮めてしまう原因になっていた。また、それぞれの圧力調整器自体をねじることでねじの締め付けが行わることから、組付けに手間と時間を要しており、さらには、２つの圧力調整器が角度ずれをおこした状態で組み付けられるおそれもあった。

本発明にかかる継合部材は、
開口部を有するフランジ接続面をそれぞれ備えた１次側機器と２次側機器とを接続するための継合部材であって、
前記１次側機器の開口部内に挿入される筒状の第１挿入部と、
前記第１挿入部と同軸上にあり、前記２次側機器の開口部内に挿入される筒状の第２挿入部と、を備え、
前記第１挿入部は、軸周りに少なくとも１つのシール部材を有し、
前記第２挿入部は、前記２次側機器の開口部内に設けられたねじ溝と係合するねじ山を有する。

このような構成によれば、角度ずれなく、かつ組付性及びシール性良く機器を接続することができる。

なお、本明細書における「シール性」とは、気密性及び液密性をいい、対象の気体及び液体が内部（シール部）から外部に漏れるのを防ぎ、また外部から内部に侵入することを防ぐ性能をいうものとする。

また、上記の構成にあっては、前記第１挿入部は２つのシール部材を有し、前記第１挿入部の先端側が気密用シール部材であり、もう一方は液密用シール部材であってもよい。

このような構成によれば、特性の異なったシール部材を適切な場所に配置することにより、高い液密性及び気密性を実現できる。

また、上記の構成にあっては、前記第２挿入部は、その先端面の軸回りに形成された円状の当接部を備えてもよい。

このような構成によれば、前記第２挿入部が前記当接部において前記２次側機器の内部と当接し、当該箇所において、ガス圧を制御することができる。

また、上記の構成にあっては、前記当接部は、軸方向の断面形状において、その先端がとがった形状を有してもよい。

このような構成によれば、当接部におけるシール性をより良好なものとすることができる。

また、上記の構成にあっては、前記ねじは、ストレートタイプであってもよい。

このような構成によれば、テーパータイプと比較し、ねじの緩みによるシール性の悪化を防止することができる。

また、上記の構成にあっては、前記第１挿入部は、前記第２挿入部に隣接し、かつ軸方向の所定区間において軸回り方向に突出した突出部を備えてもよい。

このような構成によれば、前記第２挿入部を前記２次側機器の開口部内に挿入した際に、かかる突出部が前記２次側機器のフランジ接続面に当接し、これにより前記開口部内に挿入される第２挿入部の長さを精度良く管理することができる。

以上説明したように、本発明にかかる継合部材を用いて機器を接続することにより、角度ずれなく、かつ組付性及びシール性良く機器を接続することができる。

第１の実施形態にかかる継合部材を正面から見た図である。 第１の実施形態にかかる継合部材を（ａ）左方向から見た図、（ｂ）右方向から見た図である。 図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 第１の実施形態にかかる継合部材によって接続される１次側機器の説明図である。 第１の実施形態にかかる継合部材によって接続される２次側機器の説明図である。 第１の実施形態にかかる継合部材によって接続された圧力調整器の説明図である。 ニップルを用いて接続された圧力調整器の説明図である。 一般的なフランジ接続によって接続された圧力調整器の説明図である。

以下、本実施形態にかかる継合部材について詳細に説明する。但し、これらの実施形態はいずれも例示であり、本発明についての限定的解釈を与えるものではない。なお、図面において、同一の又は対応する部分については同一の符号を付すものとする。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態にかかる継合部材を正面から見た図である。

継合部材１は、同軸上に、それぞれ筒状である第１挿入部１０と第２挿入部２０とを備える。第１挿入部１０は、軸回りの表面に、２つのシール部材用の溝１１ａ、１１ｂを有し、これらは軸方向に平行に配置される。また、第１挿入部１０は、第２挿入部２０に隣接し、かつ軸方向の所定区間において軸回り方向に突出した突出部１２を有する。第２挿入部２０は、軸回りの表面に形成されたねじ山２１と、同じく軸回りの表面に形成されたシール部材用溝２２とを有する。

シール部材用の溝１１ａ、１１ｂ、２２には、それぞれ一般的なＯリング状のシール部材を嵌め込むことができる。用途に応じて、液密用、気密用等の特化した機能を有するシール部材を用いることができ、さらにはこれらのシール部材を適切に配置して組み合わせて用いることも可能である。

図２（ａ）は継合部材１を左方向からみた図であり、同図（ｂ）は右方向から見た図である。また、図３は、図２（ａ）における継合部材１のＡ−Ａ断面図である。図３に示す通り、継合部材１は内部に中空部２を備える。これにより、１次側機器３０（図４）と２次側機器４０（図５）のそれぞれの開口部は、図３に示す継合部材１の中空部２を介して連通し、気体の流動が可能となる。

また、継合部材１の第２挿入部２０は、その先端面の軸回りに形成された円状の当接部２３を備える。当接部２３は、ノズルとも呼ばれ、軸方向の断面形状においてその先端がとがった形状を有する。また、継合部材１の第２挿入部２０は、その先端面の当接部２３の外周に窪み部２４をさらに備える。

継合部材１の材質としては真鍮等を用いることができ、また、継合部材１は機械加工等により製造することができる。

（使用状態）
次に、本実施形態にかかる継合部材１の使用状態について説明する。

本実施形態にかかる継合部材１は、１次側機器３０と２次側機器４０との接続に継手として用いられ、これにより組付性及びシール性良く機器を接続することができる。本実施形態では、１次側機器３０及び２次側機器４０は共に圧力調整器であり、さらには、１次側機器４０は１次側圧力調整器であって、２次側機器４０は２次側圧力調整器である。このように圧力調整器を２段式とすることによって、１段式の圧力調整器と比較し、元圧の変動に対する調整圧の変動を抑制することできる。本実施形態にかかる継合部材１は、２次側圧力調整器４０の圧力調整用部材に入力ガスの圧力を適切に伝えるノズルとしての機能も併せ持つ。

なお、本実施形態では、１次側機器３０及び２次側機器４０はいずれもダイアフラム式の圧力調整器であるが、本実施形態にかかる継合部材１によって接続される圧力調整器はダイアフラム式に限定されるものではなく、また圧力調整器以外の機器への応用も可能である。

図４は、１次側機器（１次側圧力調整器）３０の説明図であり、図５は２次側機器（２次側圧力調整器）４０の説明図である。図４に示すように、１次側機器３０は、フランジ接続面３１を備え、フランジ接続面３１は開口部３２を有する。また、図５に示すように、２次側機器４０は、フランジ接続面４１を備え、フランジ接続面４１は開口部４２を有し、開口部４２の内部にはねじ溝４３が形成されている。

ここで、図５を用いてダイアフラム式圧力調整器の構造について簡単に説明する。ガスの未使用時には圧力調整器に流入するガスは、弁ゴム５１と呼ばれるゴム製の部材においてシールされる。一般的にガスは内部が中空の筒状等の部材（以下、「ガス供給部材」とする。）によって供給され、ガス未使用時はこの部材が弁ゴム５１に押し当てられた状態になっている。

弁ゴム５１は弁体５２の先端に設けられ、弁体５２はアーム５３を介して、連動子５４と連動する。

連動子５４は、ダイアフラム５５に連結されている。ダイアフラム５５は出口圧力を調整するためのゴム製の部材であり、金属製または樹脂製の板状部材である受圧板５６と結合されている。ダイアフラム５５及び受圧板５６は調圧用スプリング５７ａによって図面下方向に付勢されており、圧力調整器の出口圧力に応じてダイアフラム５５及び受圧板５６が図面上下方向に変位する。

ガスの使用時には、ダイアフラム５５及び受圧板５６と連動する調圧用スプリング５７ａの弾性力が連動子５４及びアーム５３等を介して弁ゴム５１に伝わり、弁ゴム５１が図面左右方向に変位することで、弁ゴム５１とガス供給部材との隙間が増減し、出口側に供給されるガス量が変化することで、出口圧力を調整される。

ガスの使用時において、例えば、出口圧力が低下すると、調圧用スプリング５７ａによって付勢されたダイアフラム５５及び受圧板５６に対して下方向の力が加わる。この力が連動子５４及びアーム５３によって方向転換され、弁体５２の先端に取り付けられた弁ゴム５１は図面右方向に移動する。これによって、弁ゴム５１とガス供給部材との間の隙間が広がり、図３に示す継合部材１の窪み部２４を介してより多くの入力ガスが出口側に流れることで、出口側の圧力を上昇し、所定の出口圧となるよう調整される。

圧力調整器は安全弁５８を備えており、安全弁５８は安全弁用スプリング５７ｂによって付勢されている。圧力調整器は出口圧力が想定外に上昇した場合は、この安全弁５８が開くことでガスが大気に放出され、圧力の異常上昇を回避する。安全弁５８の作動圧力は、安全弁用スプリング５７ｂの強さによって適合される。

組み付けられた圧力調整器は、その出口圧力の精度を担保するため、実際の調整圧を測定し、設計値とのずれがある場合には、図６における圧力調整ねじ５９によって圧力を微調整（校正）する。

図４に示す１次側圧力調整器３０についても、２次側圧力調整器４０と同様のメカニズムで作動する。ダイアフラム６５が図面上下方向に変位することにより、ダイアフラム６５に連結された弁ゴム部（図示せず）の開閉量が変化し、出口側に供給されるガス量が増減する。ダイアフラム６５は調圧用スプリング６７ａによって図面下方向に付勢されており、調圧用スプリング６７ａの弾性力と、出口ガスがその圧力によってダイアフラム６５を押し上げる力が均衡することにより、出口圧が調整される。なお、図４に示す１次側圧力調整器３０は、図面奥側からガスが入力され、図面右側からガスを出力する。後述する図６、７、及び８においても同様である。

前述のように、弁ゴム５１には、その内部に入力ガスが流動する筒状部材が押し当てられる。この場合、組付け状態（ガス未使用時）において弁ゴム５１に部材をシール性よく当接させ、かつ当接寸法を管理することが重要となる。

一般的に、面と面で接触させるよりも面と線で接触させた方がシール性は良好となる。本実施形態にかかる継合部材１は、第２挿入部２０の先端面の軸回りに形成された円状の当接部２３を備え、この当接部２３は軸方向の断面形状において、その先端がとがった形状となっている。そのため、弁ゴム５１の表面に対して継合部材１の当接部２３が線で当接することになり、面と面で当接させる場合よりもシール性が良好となる。

また、継合部材１を用いて接続する場合は、２次側圧力調整器に挿入される継合部材１の長さも重要となる。前記の当接部２３は、組付け時（ガス未使用時）において所定の圧力で弁ゴム５１を押し込むように組み付けることが前提とされているため、継合部材１を挿入しすぎたり、又は挿入が不足すると、弁ゴム５１の初期位置が変わってしまい、調圧値に影響を及ぼす。

なお、圧力調整器は調整圧を微調整するための調整ねじ５９を備えるため、組み付けに起因した調圧値のずれは微量であれば調整することができる。しかしながら、調整ねじによる調整によって組付けに時間と手間を要してしまうため、弁ゴム５１への当接寸法を精度良く管理することが好ましい。

従来のニップルを用いた接続においては、ニップルはテーパーねじを採用するため、組付け時にはねじの締め付けトルクが十分高くなるまで締め付けられていた。機器内に挿入されるニップルの長さは設計上考慮されているものの、ねじ山形状のばらつき等の影響を受けやすく、機器内に挿入されるニップルの長さを精度よく管理できなかった。

一方、本実施形態にかかる継合部材１を用いた接続では、継合部材１の第２挿入部２０のねじ山２１はストレートねじであり、さらに、継合部材１が第１挿入部１０に突出部１２を備えている。このため、第２挿入部２０を２次側機器４０に挿入する際、この突出部１２が２次側機器４０のフランジ接続面４１に当接することによって、２次側機器４０の内部に挿入される継合部材１の長さが精度良く管理され、弁ゴム５１への当接寸法のばらつきが軽減されることで、組付けに起因する調圧値ずれを抑制することができる。

また、本実施形態にかかる継合部材１では、中空部２の内部をガスが流動する。この場合、２次側圧力調整器の弁ゴム５１の径が決まっているため、継合部材１の当接部２３の径は弁ゴム５１の径よりも小さくなっており、それに伴い、当接部２３に隣接する部分の中空部２の径も決定される。

ここで、中空部２の径が広い方がガスの圧力損失（圧損）の観点から有利なため、継合部材１の中空部は当接部２３を備える第２挿入部２０の先端面から、反対側の第１挿入部１０の先端面にかけて末広がりの形状を有してもよい。具体的には図３で示すように段階的に末広がりの形状を有することができ、又は連続的に末広がりの形状を有することもできる。

（組付け手順）
次に、本実施形態にかかる継合部材１を用いて１次側機器３０と２次側機器４０を接続をする手順について説明する。なお、これまでの説明と同様、１次側機器３０は１次側圧力調整器、２次側機器４０は２次側圧力調整器とする。

まず、継合部材１の第２挿入部２０を、２次側機器４０の開口部４２内に挿入する。この場合、継合部材１のねじ山２１を、２次側機器４０の開口部４２内に形成されたねじ溝４３に係合させ挿入していく。

本実施形態にかかる継合部材１を２次側機器４０の開口部４２内にねじ込んでいくと、継合部材１の第１挿入部１０に設けられた突出部１２が２次側機器４０のフランジ接続面４１と当接する。これによって第２挿入部の挿入工程が完了する。

上述のごとく、圧力調整器の接続においては、弁ゴム５１の当接寸法を精度良く管理することが重要となる。この点、本実施形態における継合部材１を用いれば、突出部１２によって２次側機器４０に挿入される継合部材１の長さが規定されるため、弁ゴム５１における当接寸法のばらつきを抑制することができ、圧力調整器の組付けにおける調圧値の校正の手間を軽減できる。

なお、第２挿入部２０のねじ山２１、及び／又は、２次側機器４０のねじ溝４３には、必要に応じて接着剤を塗布してもよく、さらにはシール性を備えた接着剤を塗布することもできる。これによって、ねじの緩みを予防でき接続の耐久性を向上できるとともに、シール性の向上も期待できる。接着剤としては、嫌気性接着剤等を用いることができる。また、ねじ山２１よりもフランジ接続面に近いシール部材用の溝２２には、液密用のシール部材を取り付けることで、フランジ接続面からの水滴の浸入を効果的に防止することができる。

次に、継合部材１の第１挿入部１０を、１次側機器３０の開口部３２内に挿入する。ここで、第１挿入部１０のシール部材用の溝１１ａ、１１ｂには、それぞれ気密性シール部材と液密性シール部材を取り付けておくことが好ましい。このように特性の異なったシール部材をそれぞれ取り付けておくことで、高い気密性及び液密性を実現できる。特に、フランジ接続面に近い溝１１ｂには液密用シール部材を備えることが好ましい。このようにすることで、フランジ接続面からの水滴の浸入を効果的に防止できる。

最後に、１次側機器３０のフランジ接続面３１と２次側機器４０のフランジ接続面４１をボルト等を用いた一般的な方法によって結合する。これにより、継合部材１を介した１次側機器３０と２次側機器４０の接続が完了する。

（本実施形態の効果）
図７は、ニップル７０を用いて接続された１次側圧力調整器７１と２次側圧力調整器７２を説明する図である。前述のごとく、このニップル接続においては角度ずれの恐れがあり、またねじの緩みによるシール性の悪化、さらには水侵入による機器の腐食により耐用年数を縮めてしまう恐れもあった。一方、本実施形態にかかる継合部材を用いた接続では、角度ずれの心配がなく、かつ組付性及びシール性が良好である。また、本実施形態にかかる継合部材１が２次側圧力調整器７２のノズルとしても機能するため、２次側圧力調整器７２がノズルを備える必要がなく、構造を簡素化できる。

図８は一般的なフランジ体８０を用いて接続された１次側圧力調整器８１と２次側圧力調整器８２を説明する図である。フランジ接続面によって接続するためニップル接続のような角度ずれの心配はないが、フランジ接続面においてしかシール性を確保できないので水等が侵入しやすく、機器の腐食等の問題を有していた。

本実施形態にかかる継合部材１を用いて接続された圧力調整器は、ニップル接続のような角度ずれのおそれを回避できるだけでなく、係合部材１を介して十分なシール性が確保されるため、機器の耐久性を向上させることができる。さらには、継合部材１によって２次側圧力調整器４０の弁ゴム５１への当接寸法を精度よく管理できるため、組付け時の調整が容易であり、組付性にも優れるものである。

１ 継合部材
２ 中空部
１０ 第１挿入部
１１ａ，ｂ シール部材用溝
１２ 突出部
２０ 第２挿入部
２１ ねじ山
２２ シール部材用溝
２３ 当接部（ノズル）
２４ 窪み部
３０、７１、８１ １次側機器
３１ フランジ接続面
３２ 開口部
４０、７２、８２ ２次側機器
４１ フランジ接続面
４２ 開口部
４３ ねじ溝
５１ 弁ゴム
５２ 弁体
５３ アーム
５４ 連動子
５５、６５ ダイアフラム
５６ 受圧板
５７ａ、５７ｂ、６７ａ スプリング
５８ 安全弁
５９ 圧力調整ねじ
７０ ニップル
８０ フランジ体

Claims (13)

1. 開口部を有するフランジ接続面をそれぞれ備えた１次側機器と２次側機器とを接続するための継合部材であって、
   前記１次側機器の開口部内に挿入される筒状の第１挿入部と、
   前記第１挿入部と同軸上にあり、前記２次側機器の開口部内に挿入される筒状の第２挿入部と、を備え、
   前記第１挿入部は、軸周りに少なくとも１つのシール部材を有し、
   前記第２挿入部は、前記２次側機器の開口部内に設けられたねじ溝と係合するねじ山を有するとともに、前記第１挿入部に隣接するシール部材を有する
   継合部材。
2. 前記第１挿入部は、軸回りに２つのシール部材を有する
   請求項１に記載の継合部材。
3. 前記２つのシール部材は、前記第１挿入部の先端側が気密用シール部材であり、もう一方は液密用シール部材である
   請求項２に記載の継合部材。
4. 前記第２挿入部は、その先端面の軸回りに形成された円状の当接部を備える
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の継合部材。
5. 前記当接部は、軸方向の断面形状において、その先端がとがった形状を有する
   請求項４に記載の継合部材。
6. 前記第２挿入部は、その先端面の前記当接部の外周に窪み部をさらに備える
   請求項４又は５に記載の継合部材。
7. 前記ねじは、ストレートタイプである
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の継合部材。
8. 前記第１挿入部は、前記第２挿入部に隣接し、かつ軸方向の所定区間において軸回り方向に突出した突出部を備え、
   前記突出部は、前記第２挿入部を前記２次側機器の開口部内に挿入した際に前記２次側機器のフランジ接続面に当接し、これにより前記開口部内に挿入される第２挿入部の長さが規定される
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の継合部材。
9. 前記１次側機器又は前記２次側機器の少なくともいずれかは圧力調整器である
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の継合部材。
10. 前記１次側機器及び前記２次側機器は、２段式圧力調整器であって、
    前記１次側機器は、１次側圧力調整器であり、
    前記２次側機器は、２次側圧力調整器である
    請求項９に記載の継合部材。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の継合部材によって接続された１次側機器及び２次側機器。
12. 開口部を有するフランジ接続面をそれぞれ備えた１次側機器と２次側機器とを、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の継合部材を用いて接続する方法であって、
    前記２次側機器の開口部内のねじ溝に前記第２挿入部のねじ山を係合させ、前記第２挿入部を挿入する工程と、
    前記１次側機器の開口部内に、前記第１挿入部を挿入する工程と、
    前記１次側機器及び２次側機器を、前記フランジ接続面において結合する工程と、
    を備える接続方法。
13. 開口部を有するフランジ接続面をそれぞれ備えた１次側機器と２次側機器とを、請求項８に記載の突出部を有する継合部材を用いて接続する方法であって、
    前記２次側機器の開口部内のねじ溝に前記第２挿入部のねじ山を係合させ、前記突出部が前記２次側機器のフランジ接続面に当接するまで前記第２挿入部を挿入する工程と、
    前記１次側機器の開口部内に、前記第１挿入部を挿入する工程と、
    前記１次側機器及び２次側機器を、前記フランジ接続面において結合する工程と、
    を備える接続方法。

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