JP6009936B2 - 管継手及びその継手部材 - Google Patents

Description

本発明は相互に嵌合連結される雄型継手部材及び雌型継手部材からなる管継手に関し、特に連結されている状態で雄型継手部材及び雌型継手部材が凍結により連結解除（引き離し）が難しくなりやすい状況におかれる管継手に関する。

例えば水素自動車に水素を供給する水素供給ステーションでは、高圧低温での気体または液体水素を貯留したステーションタンクから延びる供給ホース先端の雌型継手部材（ソケット）を、水素自動車の水素貯留タンクの水素受入管の外部端にある雄型継手部材（プラグ）に連結して、水素の供給が行われる。このために水素供給中に連結されている雌型継手部材及び雄型継手部材が凍結状態となり、雌型継手部材及び雄型継手部材の相互接触面に気体中の水分が結露され氷結されて、これら雌型及び雄型継手部材を連結解除することが困難になることがある。扱う流体がそのような低温のものでなくとも、厳寒の地においては嵌合連結される雌型及び雄型継手部材には同様の問題が生じ得る。また、同様の問題は、雄型継手部材を受け入れて施錠子を係合させて結合する雌型継手部材において該雌型継手部材の外周上に取り付けられ、施錠子を施錠位置に押圧する位置と、施錠子が雄型継手部材から係合解除されるのを許容する位置との間で可動とされる施錠子操作スリーブと、雌型継手部材との間でも生じる。

このような凍結による問題を解消する技術が種々開発されているが、そのような技術の一つは、凍結され引き離されるべき２つの部品間の接触面積を少なくするために、それら接触面に隙間を設けることである（特許文献１）。

特開２００６−２６６３３６号

本発明は、このような先行技術を考慮に入れながら、上述のような管継手において嵌合連結されていた雄型継手部材及び雌型継手部材が凍結したとしても、それらの連結解除をよりし易くした構造の管継手及びその継手部材を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、
管継手において相互に嵌合されて解除可能に連結される雄型及び雌型継手部材の一方の継手部材であって、
他方の継手部材との嵌合がなされたときに、該他方の継手部材の嵌合された部分の周方向面と接触する対応周方向面を有する継手部材嵌合部と、
該継手部材嵌合部の該対応周方向面に環状に形成された凹部であって、該対応周方向面に開口する開口部と底面部とを有する凹部と、
を有することを特徴とする、管継手の一方の継手部材を提供する。

上述のように、管継手においては、嵌合連結された雄型及び雌型継手部材が極めて低い温度条件下におかれることにより両継手部材の周りの空気中の水分等が両継手部材の相互接触面上で結露・氷結し、これら継手部材の連結解除が困難になることがあるが、上記凹部を設けることにより、連結解除するための力を、そのような凹部が無い場合に較べて大幅（略２分の一）に減少することができることができた。

上記凹部には該凹部の底面部に取り付けられ該底面部から該凹部の開口部まで延びて、嵌合された他方の継手部材の周方向面に接触可能とされた複数の可撓性部材を有するようにすることができる。このような可撓性部材を設けることにより、より小さい力で継手部材の引き離しを行うことができることが確認できた。これは、両継手部材の接触部分での氷結が、凹部の周縁に沿った部分の他に、上記他方の継手部材の周方向面に接触可能とされた複数の可撓性部材と当該周方向面との間の接触部分にも氷結が生じ、両継手部材における接触部分での氷結箇所が分散されるためであると考えられる。そして、更に、可撓性部材はその性質のために、両継手部材の引き離し力に対する抵抗が小さいためであるとも考えられる。

該可撓性部材は、紐状に伸びる細長い部材とすることができ、具体的には、「マジックテープ（登録商標）」として知られている平面ファスナを用い形成することができる。例えば多数の合成樹脂製のフックが設けられている平面テープを凹部の底面部に固着し、該平面テープから細長く伸びるフックを可撓性部材として用いることができる。

ここで「可撓性部材」とは、当該管継手の使用される環境下において可撓性を維持する部材をいう。また、上記面ファスナを用いた場合、フック自体はそれ程の可撓性を有しないが、フックはそれに横方向の力がかけられると特にテープとの結合部分付近において容易に撓みが生じることになるが、本明細書ではこのようにものを含めて「可撓性部材」と呼ぶことにする。

上記環状に形成された凹部は、継手部材嵌合部の長手方向に沿って間隔をあけて複数設けられたものとすることもできる。この場合、凹部内に上述のような可撓性部材を設けなくても、１つの凹部に該可撓性部材を設けた場合と同様の効果、すなわち、小さな力で継手部材を引き離すことができる効果を得ることができることが確認された。これは上述の可撓性を複数設けた場合と同様に、氷結部分が分散されて各氷結が小さくなるためであると考えられる。

また、本発明は、
相互に嵌合されて解除可能に連結される雄型及び雌型継手部材からなる管継手における雌型継手部材であって、
雄型継手部材を受け入れる筒状の継手部材嵌合部と、
該継手部材嵌合部に設けられた施錠子であって、該継手部材嵌合部内に受け入れた雄型継手部材に係合して、該雄型継手部材を該雌型継手部材に連結する施錠位置と、該施錠位置から半径方向外側に変位して該雄型継手部材との係合を解除して、該雄型継手部材の該雌型継手部材との連結を解除するための解錠位置との間で変位可能な施錠子と、
該雌型継手部材の外周面上に摺動可能に取り付けられ、該施錠子を半径方向外側から該施錠位置に押圧するための押圧位置と、該施錠子が該解錠位置に変位可能にする押圧解除位置との間で変位可能とされた施錠子操作スリーブと
を有し、
該施錠子操作スリーブが摺動する該雌型継手部材の該外周面に周方向に形成され該外周面に開口した開口部と底面部とを有する環状の凹部と、
を有する、管継手の雌型継手部材を提供する。

この場合、凹部を、雌型継手部材の外周面に設ける代わりに、施錠子操作スリーブの内周面に設けるようにすることもできる。

またこの場合、凹部の底面部に取り付けられ開口部まで伸びる複数の可撓性部材を設け、該可撓性部材の先端部分がスリーブの内周面や雌型継手部材の外周面に接触するようにするようにすることができる。上述のように、このような複数の可撓性部材を設けることにより、凍結したスリーブと雌型継手部材の引き離しを小さな力でできることを確認した。

上記複数の可撓性部材は、上述の場合と同様に平面テープを用いて形成することができる。

本発明は、また、上述のような継手部材を備える管継手をも提供する。

以下、本発明を添付図面に示した実施形態に基づき説明する。

本発明に係る管継手の雌型継手部材及び雄型継手部材が分離されている状態の縦断側面図である。 図１の管継手において施錠子操作スリーブを後方の押圧解除位置として雌型継手部材を雄型継手部材に嵌合し始めている状態を示す縦断面図である。 図１の管継手の雌型継手部材及び雄型継手部材が嵌合連結された状態の縦断側面図である。 図１の雌型継手部材の筒状本体の平面図である。 図３の状態の管継手を−４０℃の温度下におき凍結させたときの雌型継手部材の継手部材嵌合部の内周面と雄型継手部材の外周面との間に生じる氷結状態の概要を示す部分拡大断面図である。 図５に類似する図で、雌型継手部材と雄型継手部材とを引き離し始めたときの状態を示す図である。 図１と類似する図で、可撓性部材が周方向で環状に延びるように形成された管継手を示す。 図１と類似する図で、可撓性部材がなく、凹部が複数設けられた管継手を示す。

図１に示す本発明に係る管継手１０は、水素自動車に水素を供給するのに適した雌型継手部材（ソケット）１２及び雄型継手部材（プラグ）１４を示している。すなわち、雌型継手部材（ソケット）１２は、水素供給ステーションにおいて８３メガパスカルといった高圧−４０℃といった低温の状態にされた液体水素を貯留したステーションタンクから延びる供給ホース先端に設けられ、雄型継手部材１４は、水素自動車の水素貯留タンクの水素受入管の外部端に設けられ、図３に示すように、雄型継手部材１４に対して雌型継手部材１２を嵌合連結することにより低温気体水素の供給が行われる。

雌型継手部材１２は、水素供給ステーションにおける気体水素を貯留したタンクから延びる供給ホース先端が連結される入口開口１６と、該開口から前方に延びる小径の供給通路１８とを有する基端部材２０と、該基端部材にネジ結合されて前端に雄型継手部材１４を受入嵌合する継手部材嵌合部２２を有する筒状本体２４とを有する。

筒状本体２４は、継手部材嵌合部２２の後部位置（当該筒状本体２４の長手軸線方向の略中央位置）において周方向等間隔に複数（図４に示す例では６個）設けられた施錠子２６と、該施錠子２６を操作するために筒状本体２４の外周面２８上にその軸線方向で摺動可能に設けられた施錠子操作スリーブ３０とを有する。施錠子２６は、該施錠子２６を支持する支点部３２を挟んだ前後に当該筒状本体２４の半径方向で貫通するように設けられた前部開口３４及び後部開口３６を有する細長い収納部３８内に設定されている（図示の具体的実施形態では、細長い収納部３８が当該筒状本体２４を貫通するように設けられ、該筒状本体２４の内周面２４−１にリング状の支点部３２が固定されて、その前後に前部開口３４及び後部開口３６が形成されるようになっている。より具体的には、筒状本体２４はその内周面２４−１の、前部開口３４に対応する位置で周方向に延び（他の部分よりも）半径方向内側に突出した係止用環状部２４−２が設けられており、リング状の支点部３２が筒状本体２４の図１で見て左側から当該筒状本体内に挿入されて該係止用環状部２４−２によって係止されるようになっている。該施錠子２６は、図１及び図３に示す施錠子操作スリーブ３０の押圧位置においては、当該施錠子２６の前部に設けられた施錠部４０が施錠子操作スリーブ３０によって半径方向外側から押圧されて前部開口３４を通り当該筒状部材２４の内側に突出する施錠位置とされて、当該雌型継手部材２２内に挿入嵌合された雄型継手部１４の嵌合部１４−１の外周面１４−３に形成された環状施錠凹部１４−２内に係合して、該雄型継手部材１４を雌型継手部材１２に施錠するようにされ、図２に示すように該施錠子操作スリーブ３０がコイルバネ４４に抗して後方の押圧解除位置とされたときには、当該雌型継手部材１２内に対して挿入されたり引き抜かれたりする雄型継手部材１４によって施錠部４０が環状施錠凹部１４−２から半径方向外側に外れた解錠位置となるようにされている。施錠子操作スリーブ３０及び施錠子３２のこのような構成及び作用は当業者には広く知られており、更なる詳細な説明は省略する。

本発明に係る管継手１０は、更に次のような構成を有する。
すなわち、雌型継手部材１２における継手部材嵌合部２２の内周面２２−１には、その周方向に形成された環状の凹部２２−２が設けられており、該凹部２２−２の底面部２２−３には、複数の細長い可撓性部材４２が設けられ、該可撓性部材４２は内周面２２−１に開口する当該凹部２２−２の開口部２２−４まで延びて、嵌合されてくる雄型継手部材１４の外周面１４−３に接触可能とされている。

図示の実施形態においては、「マジックテープ（登録商標）」として知られている相互に係合可能なフック及びループを備える一対のテープからなる平面テープのフックを備えるテープ４６を、その外側面４６−１（図５）を凹部２２−２の底面部２２−３に固着し、内側面４６−２から伸びるフックを上述の細長い可撓性部材４２としている。

図５は、このような凹部２２−２及び可撓性部材４２を備える雌型継手部材１２に雄型継手部材１４を嵌合連結して−４０℃の低温状態において雌型継手部材１２と雄型継手部材１４の凍結試験を行ったときの当該雌型継手部材１２と雄型継手部材１４の相互に接触する周方向面（内周面２２-１及び外周面１４−３）への氷結状態の概要を示す。この試験に当たっては、雌型継手部材１２及び雄型継手部材１４の一方に又は双方に水を噴霧して、氷結を生じやすい状態を作って行った。この試験の結果、図示のように、水分は、継手部材嵌合部２２に設けた凹部２２−２の開口部２２−４の周縁２２−５に沿って特に氷結する他に、各可撓性部材４２が雄型継手部材１４の外周面１４−３と接触する部分でも特に氷結することが分かった。このような氷結状態の雌型継手部材１２及び雄型継手部材１４を常温のもとで引き離し力を加えた結果、凹部２２−２に可撓性部材４２を設けたものが、従来のもののように凹部の無いものに較べて明らかに略二分の一以下の小さな力で引き離しが可能であることが分かった。図６は、図５に類似する図であるが、氷結状態の雌型継手部材１２及び雄型継手部材１４に引き離され始めたときの状態を示す。

この実施形態に係る管継手においては、更に、施錠子操作スリーブ３０が摺動する雌型継手部材１２の外周面２８における隣り合う収納部３８の間に周方向に延びる凹部２８−２を形成し、その底面部に上述のようなフックを備える平面ファスナ４５を固着して形成した複数の可撓性部材４６が設けられている。このようにした管継手に対して上述と同様の凍結試験を行った結果、施錠子操作スリーブ３０を雌型継手部材１２上で摺動するのに、小さな力での摺動が可能であることが分かった。

図７は、図１に示す実施形態の変形例を示す。すなわち、この変形例では、可撓性部材４６がそれぞれ環状に伸びるストリップ状とされている。

図８は、更に別の実施形態に係る管継手１０を示している。図１の管継手と比較して相違するのは、継手部材嵌合部２２の内周面２２−１に複数の凹部２２−２が軸線方向で間隔を開けて設けられていることである。この実施形態に係る管継手１０においても上述の複数の可撓性部材を設けた管継手と同様の小さな力で凍結した雌型及び雄型継手部材を引き離すことができることが確認できた。これは、複数の可撓性部材と同様に、氷結部分が分散されるためであると考えられる。

管継手１０；雌型継手部材１２；雄型継手部材１４；嵌合部１４−１；環状施錠凹部１４−２；外周面１４−３；入口開口１６；供給通路１８；基端部材２０；継手部材嵌合部２２；内周面（周方向面）２２−１；凹部２２−２；底面部２２−３；開口部２２−４；周縁２２−５；筒状本体２４；施錠子２６；外周面２８；凹部２８−２；施錠子操作スリーブ３０；支点部３２；前部開口３４；後部開口３６；収納部３８；施錠部４０；可撓性部材４２；コイルバネ４４；テープ４６；外側面４６−１；内側面４６−２

Claims (12)

1. 管継手において相互に嵌合されて解除可能に連結される雄型及び雌型継手部材の一方の継手部材であって、
   他方の継手部材との嵌合がなされたときに、該他方の継手部材の嵌合された部分の対応周方向面と接触する周方向面を有する継手部材嵌合部と、
   該継手部材嵌合部の該周方向面に周方向に環状に形成された凹部であって、該周方向面に開口する開口部と底面部とを有する凹部と、
   該底面部に固着された面と、反対側の面とを有するテープであって、該反対側の面から該開口部まで延びて、嵌合された該他方の継手部材の周方向面に接触可能とされた複数の可撓性部材を有するテープと、
   を有することを特徴とする、管継手の一方の継手部材。
2. 管継手において相互に嵌合されて解除可能に連結される雄型及び雌型継手部材の一方の継手部材であって、
   他方の継手部材との嵌合がなされたときに、該他方の継手部材の嵌合された部分の対応周方向面と接触する周方向面を有する継手部材嵌合部と、
   該継手部材嵌合部の該周方向面に周方向に環状に形成された凹部であって、該周方向面に開口する開口部と底面部とを有する凹部と、
   該凹部の該底面部に取り付けられ該底面部から該開口部まで延びて、嵌合された該他方の継手部材の周方向面に接触可能とされた複数の可撓性部材であって、各可撓性部材は該周方向で連続しない形状とされている複数の可撓性部材と、を有することを特徴とする、管継手の一方の継手部材。
3. 該可撓性部材が合成樹脂からなる請求項１又は２に記載の継手部材。
4. 該環状に形成された凹部が、該継手部材嵌合部の長手方向に沿って間隔をあけて複数設けられている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の管継手の一方の継手部材。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の一方の継手部材と、該一方の継手部材に嵌合連結される他方の継手部材とからなる管継手。
6. 相互に嵌合されて解除可能に連結される雄型及び雌型継手部材からなる管継手における雌型継手部材であって、
   雄型継手部材を受け入れる筒状の継手部材嵌合部と、
   該継手部材嵌合部に設けられた施錠子であって、該継手部材嵌合部内に受け入れた雄型継手部材に係合して、該雄型継手部材を該雌型継手部材に連結する施錠位置と、該施錠位置から半径方向外側に変位して該雄型継手部材との係合を解除して、該雄型継手部材の該雌型継手部材との連結を解除するための解錠位置との間で変位可能な施錠子と、
   該雌型継手部材の外周面上に摺動可能に取り付けられ、該施錠子を半径方向外側から該施錠位置に押圧するための押圧位置と、該施錠子が該解錠位置に変位可能にする押圧解除位置との間で変位可能とされた施錠子操作スリーブと
   を有し、
   該施錠子操作スリーブが摺動する該雌型継手部材の該外周面に周方向に形成され該外周面に開口した開口部と底面部とを有する環状の凹部と、
   を有する、管継手の雌型継手部材。
7. 相互に嵌合されて解除可能に連結される雄型及び雌型継手部材からなる管継手における雌型継手部材であって、
   雄型継手部材を受け入れる筒状の継手部材嵌合部と、
   該継手部材嵌合部に設けられた施錠子であって、該継手部材嵌合部内に受け入れた雄型継手部材に係合して、該雄型継手部材を該雌型継手部材に連結する施錠位置と、該施錠位置から半径方向外側に変位して該雄型継手部材との係合を解除して、該雄型継手部材の該雌型継手部材との連結を解除するための解錠位置との間で変位可能な施錠子と、
   該雌型継手部材の外周面上に摺動可能に取り付けられ、該施錠子を半径方向外側から該施錠位置に押圧するための押圧位置と、該施錠子が該解錠位置に変位可能にする押圧解除位置との間で変位可能とされた施錠子操作スリーブと
   を有し、
   該施錠子操作スリーブの内周面に周方向に環状に形成され該内周面に開口した開口部と底面部とを有する凹部と、
   を有する、管継手の雌型継手部材。
8. 該凹部の該底面部に取り付けられ該開口部まで延びて、該施錠子操作スリーブの該内周面に接触可能とされた複数の可撓性部材を有する請求項６に記載の管継手の雌型継手部材。
9. 該凹部の該底面部に取り付けられ該開口部まで延びて、該雌型継手部材の該外周面に接触可能とされた複数の可撓性部材を有する請求項７に記載の管継手の雌型継手部材。
10. 該可撓性部材が合成樹脂からなる請求項８又は９に記載の雌型継手部材。
11. 該底面部に固着された面と、反対側の面とを有するテープを有し、
    該可撓性部材が該テープの該反対側の面から伸びるようにされている請求項８又は９に記載の雌型継手部材。
12. 請求項６乃至１１のいずれか一項に記載の雌型継手部材と、該雌型継手部材に嵌合連結される雄型継手部材とからなる管継手。

Images