JP6012823B1 - 管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】配管の変形量を十分に確保し、かつ締付トルクを低減することが可能な食い込み式の管継手を提供する。【解決手段】管継手（１）は、外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下である配管（２）を繋ぐための食い込み式の管継手（１）である。管継手（１）は、配管（２）が挿入される継手本体（１０）と、配管（２）の周囲を囲む環形状を有し、先端部（２１Ａ）を有するフロントフェルール（２１）と、を備えている。管継手（１）では、先端部（２１Ａ）の径方向における厚み（Ｔ１）に対する、継手本体（１０）と配管（２）との間の径方向における隙間（Ｄ１）の比である配管隙間比が０．３以上０．８以下である。【選択図】図２

Description

本発明は、管継手に関する。

従来、空気調和機の冷凍機の配管系統などに使用される管継手であって、配管が挿入される継手本体と、継手本体に締結されるナットと、継手本体とナットとの間に配置されるフロントフェルール及びバックフェルールと、を備えた管継手が知られている。この管継手は、フロントフェルール及びバックフェルールの先端部により配管の外周を拘束し、配管を変形させることにより気密性と配管保持力とを確保する食い込み式の管継手である。下記特許文献１には、このようなダブルフェルール方式の食い込み式継手の例が記載されている。

特開平１１−３２５３４２号公報

従来の食い込み式継手では、一定の配管保持力を確保するために所望の配管変形量を得る必要があり、そのために締付トルクが上昇してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、配管の変形量を十分に確保し、かつ締付トルクを低減することが可能な食い込み式の管継手を提供することである。

本発明の一局面に係る管継手（１）は、外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下である配管（２）を繋ぐための食い込み式の管継手（１）である。上記管継手（１）は、前記配管（２）が挿入される継手本体（１０）と、前記配管（２）の周囲を囲む環形状を有し、第１の先端部（２１Ａ）を有する第１のフェルール（２１）と、を備えている。上記管継手（１）では、前記第１の先端部（２１Ａ）の前記環形状の径方向における厚み（Ｔ１）に対する、前記継手本体（１０）と前記配管（２）との間の前記径方向における隙間（Ｄ１）の比である配管隙間比が０．３以上０．８以下である。

本発明者らは、外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下である配管を繋ぐ食い込み式の管継手において、配管の変形量を十分に確保し、かつ締付トルクを低減するための方策について鋭意検討を行った。その結果、本発明者らは、フェルール先端の厚みに対する配管隙間（継手本体と配管との間の隙間）の比（配管隙間比：配管隙間／フェルール先端の厚み）を所定範囲内に規定することにより上記課題が解決されることを見出し、本発明に想到した。

食い込み式の管継手では、フェルールの変形量が大きくなるに従い締付トルクが大きくなり、配管の変形量が大きくなるに従い配管保持力が大きくなる。上記配管隙間比が０．８を超えるときは、上記配管隙間が大きく、かつフェルール先端の厚みが小さくなる。上記配管隙間が大きくなると、フェルールの総変形量のうち上記配管隙間に相当するフェルールの変化量の割合が大きくなるが、この変化量は配管の変形には寄与しない。またフェルール先端の厚みが小さくなると、強度が低下するため、配管表面に押し付けられたときに先端部の反り返りが起こる。この反り返りによるフェルールの変形量も配管の変形には寄与しない。よって、上記配管隙間比が０．８を超えるときには、フェルールの総変形量のうち配管変形に寄与しない変形量（上記配管隙間分の変形量、先端部の反り返りによる変形量）の割合が大きくなる。そのため、所望の配管変形量を得るために必要なフェルールの変形量を大きくする必要があり、その結果締付トルクが大きく上昇する。

一方、上記配管隙間比が０．３未満である場合には、フェルール先端の厚みが大きく、かつ上記配管隙間が小さくなる。フェルール先端の厚みが大きくなると、その変形に必要なトルクが大きくなり、その結果所望の配管変形量を得るために必要な締付トルクが上昇する。

これに対して、上記管継手（１）では、第１のフェルール（２１）の第１の先端部（２１Ａ）の径方向における厚み（Ｔ１）に対する、継手本体（１０）と配管（２）との間の上記径方向における隙間（Ｄ１）の比（配管隙間比）が０．３以上０．８以下の範囲に規定されている。そのため、上記管継手（１）によれば、所望の配管変形量を得るために必要な締付トルクをより低減することができる。従って、上記管継手（１）によれば、配管（２）の変形量を十分に確保し、かつ締付トルクを低減することにより、作業性に優れた管継手を提供することができる。

上記管継手（１）において、前記第１の先端部（２１Ａ）の前記径方向における前記厚み（Ｔ１）は、０．１５ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下であってもよい。

上記厚み（Ｔ１）が０．６０ｍｍを超えるときには、第１の先端部（２１Ａ）における強度が増すため、変形に必要なトルクが大きくなる。一方、上記厚み（Ｔ１）が０．１５ｍｍ未満であるときには、第１の先端部（２１Ａ）の強度が低下するため反り返りが起こり易くなり、所望の配管変形量を得るために必要な締付トルクが上昇する。従って、所望の配管変形量を確保し、かつ締付トルクを低減する観点から、上記厚み（Ｔ１）は０．１５ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。

上記管継手（１）において、前記配管（２）の外径に対する前記配管（２）の径方向の厚み（Ｔ０）の比が０．０３以上０．１３以下であってもよい。

上記配管（２）の外径に対する肉厚の比が０．１３を超えるときには、配管（２）の外径に対して肉厚が過大になり、配管（２）内を流れる流体の量が少なくなる。一方、０．０３未満であるときには、配管（２）の外径に対して肉厚が過小になり、配管（２）の強度が低下する。従って、上記配管（２）の外径に対する肉厚の比は、０．０３以上０．１３以下であることが好ましい。

上記管継手（１）は、前記配管（２）の周囲を囲む環形状を有し、前記第１のフェルール（２１）に当接することにより前記環形状の径方向内側に変形して前記配管（２）を変形させる第２のフェルール（２２）をさらに備えていてもよい。

上記構成によれば、第２のフェルール（２２）を変形させて配管（２）に食い込ませることにより、第１のフェルール（２１）のみ備える場合に比べて、配管（２）の保持力を向上させることができる。

上記管継手（１）において、前記継手本体（１０）は、前記配管（２）の軸方向（Ｐ）に対して第１の傾斜角（θ１）で傾斜する内周面である本体傾斜面（１１）を有していてもよい。前記第１のフェルール（２１）は、前記第１の先端部（２１Ａ）が前記本体傾斜面（１１）に当接するように配置されてもよい。また前記第１のフェルール（２１）は、前記本体傾斜面（１１）に対向し、かつ前記第１の傾斜角（θ１）よりも小さい第２の傾斜角（θ２）で前記軸方向（Ｐ）に対して傾斜するフェルール傾斜面（２３）を有していてもよい。

上記構成によれば、第１の先端部（２１Ａ）が本体傾斜面（１１）に沿うように、第１のフェルール（２１）を軸方向（Ｐ）においてスムーズに移動させることができる。

上記管継手（１）において、前記継手本体（１０）は、黄銅からなるものでもよい。前記配管（２）は、銅からなるものでもよい。

上記構成によれば、比較的柔らかい銅を配管（２）の材質として選択することで、当該配管（２）の表面に第１のフェルール（２１）を容易に食い込ませることができる。また黄銅を継手本体（１０）の材質として選択することで、第１のフェルール（２１）が継手本体（１０）に接触したときの変形を防ぐことができる。

本発明によれば、配管の変形量を十分に確保し、かつ締付トルクを低減することが可能な食い込み式の管継手を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る管継手の断面構造を部分的に示す概略図である。 図１中の領域ＩＩにおける拡大図である。 ナット締結時においてフェルール先端が変形する様子を示す概略図である。 ナット締結時において配管が変形する様子を示す概略図である。 ナット締結時においてフェルール先端が反り返る様子を示す概略図である。 ナット回転角とフェルール変形量との関係及びナット回転角と締付トルクとの関係を示すグラフである。 配管外径と配管外径に対する配管隙間の比との関係を示すグラフである。 上記実施形態の変形例１に係るフェルール先端部の拡大図である。 上記実施形態の変形例２に係るフェルール先端部の拡大図である。 配管隙間比と変形トルク数との関係を示すグラフである。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。

＜管継手の構造＞
まず、本発明の一実施形態に係る管継手１の構造について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、ナット３０の締結前の状態における管継手１の断面構造を部分的に示している。図２は、図１中に示した領域ＩＩにおける管継手１の拡大図である。

管継手１は、例えば空気調和機の冷凍機などにおいて、配管２同士を繋ぐためのものである。図１では、管継手１の配管２同士の接続部分における右側のみ示されているが、左側も同様の断面構造となっており、管継手１を介して配管２同士が繋がれている。

管継手１は、継手本体１０と、フロントフェルール２１（第１のフェルール）と、バックフェルール２２（第２のフェルール）と、ナット３０と、を主に備えている。管継手１は、図１に示すように継手本体１０内に配管２を挿し込み、ナット３０を継手本体１０に対して締結し、継手本体１０とナット３０との間に介在するフロントフェルール２１及びバックフェルール２２の先端部により配管２の外周を拘束する。そして、ナット３０を締め込むことにより当該先端部を食い込ませて配管２を径方向内側に変形させることにより、配管２の保持力と気密性とが確保される。

配管２は、冷媒などの流体が通過する中空部が内部に形成された円筒形状を有する。配管２は、例えば銅製の配管である。配管２は、外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下である。配管２では、外径に対する径方向の厚みＴ０の比（配管肉厚／配管外径）が０．０３以上０．１３以下の範囲内となっている。配管２は、本実施形態のように変形し易い銅製のものが好ましいがこれに限られず、例えばアルミニウム製や鋼製のものでもよい。また配管２は、冷媒を流すためのものに限定されず、水や湯などの他の流体が流れるものでもよい。

継手本体１０は、中空部が内部に形成された略円筒形状を有する黄銅製の部材である。継手本体１０では、内径が配管２の外径よりも大きくなっており、内周面側に配管２が挿入される挿入穴が形成されている。継手本体１０は、配管２の軸方向Ｐに対して略平行な内周面である本体面１２と、当該本体面１２と繋がり、かつ軸方向Ｐに対して第１の傾斜角θ１で傾斜する内周面である本体傾斜面１１と、を有している。本体傾斜面１１は、継手本体１０の両端部に向かい内径が拡大されるように径方向外向きに傾斜している。

継手本体１０の本体面１２には、径方向内側へ突出し、配管２の一方端が当接する当接部１３が形成されている。当接部１３は、継手本体１０の本体面１２に沿って環状に形成されている。継手本体１０の外周面には、ナット３０の締結時にスパナやレンチなどの汎用工具により掴まれる掴み部１４が設けられている。掴み部１４は、軸方向Ｐから見たときの外形が六角形状である。継手本体１０の両端部における外周面には、ナット３０の締結時に当該ナット３０と嵌合する本体ネジ部１５が形成されている。

ナット３０は、環形状を有する黄銅製の部材であり、継手本体１０に外嵌されている。ナット３０は、配管２の軸方向Ｐに対して略平行な内周面であるナット面３１と、当該ナット面３１と繋がり、かつ径方向内側に向かい傾斜するナット傾斜面３２と、当該ナット傾斜面３２と繋がり、かつ配管２が挿入される挿入孔を規定するナット円周面３４と、を有している。ナット面３１の端部には、継手本体１０との締結時に本体ネジ部１５と嵌合するナットネジ部３３が形成されている。ナット３０は、継手本体１０との締結時にスパナやレンチなどの工具により掴んで回転させるため、軸方向Ｐから見たときの外形が六角形状となっている。

フロントフェルール２１は、配管２の周囲を囲む円環形状を有する黄銅製の部材であり、内周面側の領域に配管２が挿入される。フロントフェルール２１は、継手本体１０とナット３０との間に配置されている。フロントフェルール２１は、先端部２１Ａ（第１の先端部）及び後端部２１Ｂを有し、後端部２１Ｂから先端部２１Ａに向かって外径が徐々に小さくなるように構成されている。フロントフェルール２１は、先端部２１Ａの端面である先端面２５を有し、当該先端面２５は軸方向Ｐに対して垂直な方向（径方向）に延びている。

先端面２５の外径は本体面１２の外径よりも大きく、かつ先端面２５の内径は本体面１２の内径と略同じになっている。そのため、フロントフェルール２１は、ナット３０の締結前の状態（図１）において、先端部２１Ａの外周縁部が本体傾斜面１１に当接するように配置されている。

フロントフェルール２１の後端部２１Ｂには、軸方向Ｐに略垂直な（径方向に略平行な）後端面２１Ｄと、当該後端面２１Ｄの内端に繋がる後端傾斜面２１Ｃと、が設けられている。後端傾斜面２１Ｃは、フロントフェルール２１の軸方向長さが径方向内側に向かい小さくなるように、径方向に対して所定の角度で傾斜している。ナット３０の締結前の状態（図１）においては、後述するバックフェルール２２の先端部２２Ａが後端傾斜面２１Ｃに当接する。

フロントフェルール２１の外周面は、本体傾斜面１１に対して径方向に対向するフェルール傾斜面２３として構成されている。フェルール傾斜面２３は、本体傾斜面１１の第１の傾斜角θ１よりも小さい第２の傾斜角θ２で軸方向Ｐに対して傾斜している。第１の傾斜角θ１と第２の傾斜角θ２との差（θ１−θ２）は、特に限られないが、３°以上１０°以下の範囲内であることが好ましい。

バックフェルール２２は、フロントフェルール２１と同様に、配管２の周囲を囲む円環形状を有する黄銅製の部材であり、内周面側の領域に配管２が挿入される。バックフェルール２２は、図１に示すようにフロントフェルール２１と略同じ外径及び内径を有し、かつ軸方向の長さがフロントフェルール２１よりも小さくなっている。バックフェルール２２は、継手本体１０とナット３０との間に配置され、かつ軸方向Ｐにおいてフロントフェルール２１と隣接している。

バックフェルール２２は、先端部２２Ａ及び後端部２２Ｂを有し、後端部２２Ｂから先端部２２Ａに向かって外径が徐々に小さくなるように構成されている。バックフェルール２２は、ナット３０の締結前の状態において先端部２２Ａがフロントフェルール２１の後端傾斜面２１Ｃに当接し、かつ後端部２２Ｂがナット傾斜面３２に当接するように配置されている。

＜管継手の配管隙間比＞
次に、上記管継手１におけるフロントフェルール２１の先端厚み及び継手本体１０と配管２との間の隙間並びにこれらの関係について、図２を参照して説明する。

フロントフェルール２１の先端部２１Ａの径方向における厚みＴ１は、０．１５ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下に設定され、より具体的には０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に設定されている。厚みＴ１は、図２の断面視においてフロントフェルール２１の内周面２４と外周面２３（フェルール傾斜面）とを繋ぐ先端面２５の径方向における幅である。

継手本体１０の本体面１２と配管２の外周面との間の径方向における隙間である配管隙間Ｄ１は、軸方向Ｐにおいて略一定となるように設けられている。配管隙間Ｄ１は、本体面１２を含む部分の継手本体１０の内径をＤ２、配管２の外径をＤ３としたときに、（Ｄ２−Ｄ３）／２、となる。上記管継手１では、厚みＴ１に対する配管隙間Ｄ１の比である配管隙間比（配管隙間Ｄ１（ｍｍ）／厚みＴ１（ｍｍ））が０．３以上０．８以下に設定され、より具体的には０．３以上０．５以下に設定されている。

＜ナット締結時におけるフェルール及び配管の変形過程＞
次に、上記管継手１のナット３０の締結時におけるフェルール２１，２２及び配管２の変形過程について、図１，３，４を参照して説明する。図１は、ナット３０の締付前の状態を示している。図３は、ナット３０の締付途中においてフロントフェルール２１の先端部２１Ａが変形した状態を示している。図４は、ナット３０の締付完了後の状態を示している。

まず、図１に示すように配管２が継手本体１０内に挿し込まれる。次に、フロントフェルール２１及びバックフェルール２２が配管２に対して順に嵌められ、その後ナット３０が継手本体１０に対して外嵌される。そして、ナット３０を回転させて軸方向Ｐにおいて継手本体１０側へ移動させることにより、ナット３０の締付が開始される。このとき、バックフェルール２２はナット傾斜面３２により後端部２２Ｂが押されて軸方向Ｐに移動し、フロントフェルール２１はバックフェルール２２の先端部２２Ａにより後端部２１Ｂが押されて軸方向Ｐに移動する。

フロントフェルール２１の先端部２１Ａは、図３に示すように本体傾斜面１１に押し付けられることにより、径方向内側に変形し始める。そして、先端部２１Ａが配管隙間Ｄ１分だけ変形すると配管２の表面に接触する。これにより、配管２は、フロントフェルール２１の先端部２１Ａにより外周が拘束された状態になる。

その後、ナット３０の締付がさらに進行することで、配管２の表面がフロントフェルール２１の先端部２１Ａにより押圧される。これにより、図４に示すようにフロントフェルール２１の先端部２１Ａが配管２の表面に食い込み、配管２が径方向内側に変形する。

一方、バックフェルール２２の先端部２２Ａは、フロントフェルール２１の後端傾斜面２１Ｃに押し付けられることにより、径方向内側に変形する。これにより、バックフェルール２２は、フロントフェルール２１と同様に、先端部２２Ａにより配管２の外周を拘束する。そして、図４に示すように先端部２２Ａを配管２の表面に食い込ませることにより、フロントフェルール２１と同様に配管２を径方向内側に変形させることができる。このようにして、配管２を変形させ、その変形量が所定量に達した時点でナット３０の締付が完了する。

＜作用効果＞
次に、上記管継手１による作用効果について説明する。

上記管継手１は、外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下である配管２を繋ぐための食い込み式の管継手であり、継手本体１０と、フロントフェルール２１と、を備えている。上記管継手１では、フロントフェルール２１の先端部２１Ａの径方向における厚みＴ１に対する、継手本体１０と配管２との間の径方向における隙間（配管隙間）Ｄ１の比である配管隙間比（Ｄ１／Ｔ１）が０．３以上０．８以下となっている。

上記管継手１のナット締結時におけるフロントフェルール２１の変形量には、配管隙間Ｄ１に相当する変形量と配管２の変形に相当する変形量とが含まれる。配管隙間比（Ｄ１／Ｔ１）が０．８を超えるときは、配管隙間Ｄ１が大きく、かつフェルール先端の厚みＴ１が小さくなる。配管隙間Ｄ１が大きくなると、フロントフェルール２１の総変形量のうち配管２の変形に寄与しない変化量の割合が大きくなる。

またフロントフェルール２１の先端部２１Ａの厚みＴ１が小さくなると、その強度が低下する。そのため、先端部２１Ａにより配管２の表面が押圧されるときに、図５に示すように先端部２１Ａの反り返りが起こる。この反り返りによるフロントフェルール２１の変形量も配管２の変形には寄与しない。このように先端部２１Ａが反り返る現象は、配管隙間Ｄ１が大きいときに顕著に現れる。この理由は、図５に示すように反り返った後の先端部２１Ａが配管隙間Ｄ１に入り込み易くなるためである。

よって、上記配管隙間比が０．８を超えるときには、フロントフェルール２１の総変形量のうち配管２の変形に寄与しない変形量（配管隙間Ｄ１分の変形量、フロントフェルール２１の先端部２１Ａの反り返りによる変形量）の割合が大きくなる。そのため、所望の配管２の変形量を得るために必要なフロントフェルール２１の変形量を大きくする必要があり、その結果締付トルクが大きく上昇してしまう。

一方、上記配管隙間比が０．３未満であるときには、フロントフェルール２１の先端部２１Ａの厚みＴ１が大きく、かつ配管隙間Ｄ１が小さくなる。先端部２１Ａの厚みＴ１が大きくなると、その変形に必要なトルクが大きくなる。そのため、所望の配管２の変形量を得るために必要な締付トルクが上昇する。配管２の外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下であるため、締付トルクの上昇は作業性を悪化させる。

ここで、上記のようなフェルール先端の厚みに起因した締付トルクの変化について、図６のグラフを参照して説明する。図６（Ａ）のグラフは、ナット回転角とフェルール変形量との関係を示している。図６（Ａ）のグラフ中、横軸はナット回転角を示し、縦軸はフェルール変形量を示している。図６（Ｂ）のグラフは、ナット回転角と締付トルクとの関係を示している。図６（Ｂ）のグラフ中、横軸はナット回転角を示し、縦軸は締付トルクを示している。横軸のナット回転角は、軸方向におけるナットの移動量に相当する。

図６（Ａ，Ｂ）のグラフにおいて、（１）はフェルール先端の厚みが大きい場合、（２）はフェルール先端厚みが（１）より小さい場合、（３）はフェルール先端厚みが（２）より小さく、先端の反り返りが発生する場合、をそれぞれ示している。

（１）〜（３）のいずれの場合でも、ナット回転角が大きくなるに従いフェルール変形量は大きくなり（図６（Ａ））、また締付トルクも上昇する（図６（Ｂ））。そして、フェルール変形量ゼロ点から配管隙間分だけ変形した時点（配管変形量ゼロ点）から配管の変形が始まる。そして、所望の配管変形量に到達した時点（締付完了点）でナットの締付が完了する。

まず、締付完了点での同じ配管変形量で（１）の場合と（２）の場合とを比較すると、フェルール先端の厚みが小さい（２）の場合の方が（１）の場合に比べて締付トルクが小さくなる（ｔ２＜ｔ１）。

次に、同じナット回転角で（２）の場合と（３）の場合とを比較すると、フェルール先端が反り返る（３）の場合の方が（２）の場合に比べて配管変形量が小さくなる。そのため、（３）の場合では（２）の場合と同じ配管変形量を得るために必要なナット回転角が大きくなり、その結果締付トルクも大きくなる（ｔ２＜ｔ３）。

上記管継手１では、配管隙間比（Ｄ１／Ｔ１）が０．３以上０．８以下の範囲内となるように、フロントフェルール２１の先端部２１Ａの厚みＴ１及び配管隙間Ｄ１がそれぞれ設定されている。そのため、上記管継手１によれば、所望の配管変形量を得るために必要な締付トルクを低減し、配管接続の作業性をより向上させることができる。

上記管継手１において、フロントフェルール２１の先端部２１Ａの厚みＴ１は、０．１５ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下である。厚みＴ１が０．６０ｍｍを超えるときには、先端部２１Ａにおける強度が増すため、変形に必要なトルクが大きくなる。一方、厚みＴ１が０．１５ｍｍ未満であるときには、先端部２１Ａの強度が低下するため反り返りが起こり易くなり、所望の配管変形量を得るために必要な締付トルクが上昇する。そのため、所望の配管変形量を確保し、かつ締付トルクを低減する観点から、厚みＴ１は０．１５ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下の範囲内に設定されている。

上記管継手１において、配管２の外径に対する配管２の径方向の厚みＴ０の比は、０．０３以上０．１３以下である。配管２の外径に対する肉厚の比が０．１３を超えるときには、配管２の外径に対して肉厚が過大になり、配管２内を流れる流体の量が少なくなる。一方、０．０３未満であるときには、配管２の外径に対して肉厚が過小になり、配管２の強度が低下する。そのため、配管２の外径に対する肉厚の比は、０．０３以上０．１３以下に設定されている。

上記管継手１は、フロントフェルール２１に当接することにより径方向内側に変形して配管２を変形させるバックフェルール２２を備えている。これにより、シングルフェルール式の管継手に比べて、配管２の保持力や気密性を向上させることができる。なお、バックフェルール２２は必須の構成ではなく、省略されてもよい。

上記管継手１において、継手本体１０は、軸方向Ｐに対して第１の傾斜角θ１で傾斜する本体傾斜面１１を有している。フロントフェルール２１は、ナット締結前の状態（図１）において、先端部２１Ａが本体傾斜面１１に当接するように配置される。フロントフェルール２１は、第１の傾斜角θ１よりも小さい第２の傾斜角θ２で軸方向Ｐに対して傾斜するフェルール傾斜面２３を有している。これにより、ナット締結時において先端部２１Ａが本体傾斜面１１に沿うように、フロントフェルール２１を軸方向Ｐにおいてスムーズ移動させることができる。

＜配管外径の設計＞
上記配管２の外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下の範囲に設定される理由について、図７を参照して説明する。図７は、配管外径（横軸）と、配管外径に対する配管隙間の比（縦軸）との関係を示すグラフである。

食い込み式の管継手では、基本的に、配管外径が大きくなるのに従い、配管隙間及びフェルール先端の厚みが大きくなる。配管隙間は、施工時に配管の挿入を容易にするために設定されるが、配管の公差（真円度も含む）が外径１９．０５ｍｍの前後で変化するため、図７に示すように配管外径との関係で変曲点が存在する。すなわち、配管外径が１９．０５ｍｍ未満である場合（特に１５．８８ｍｍ以下である場合）と１９．０５ｍｍ以上である場合とでは傾きが異なり、１９．０５ｍｍ未満の場合では配管隙間が本来の値よりも大きく設定されている。よって、本実施形態では、配管隙間とフェルール先端の厚みとの関係（配管隙間比）を明確に規定するために、配管２の外径の下限値は１９．０５ｍｍに設定されている。

また配管２の外径が３８．１０ｍｍを超える場合には、配管隙間及びフェルール先端の厚みが過大になるため、締付トルクが大きく上昇してしまう。そのため、本実施形態では、配管２の外径の上限値は３８．１０ｍｍに設定されている。

＜変形例１＞
次に、上記実施形態の変形例１に係るフロントフェルール４１の形状について、図８を参照して説明する。図８は、変形例１に係るフロントフェルール４１の第１の先端部４１Ａの近傍における拡大図である。

フロントフェルール４１の先端面４５は、内径側に位置する平面部４８と、当該平面部４８に繋がり、かつ外径側に位置する第１曲面部４６と、を含む。つまり、フロントフェルール４１は、上記実施形態で例示した形状において外径側の角部（図８中斜線部）を除くように変形したものである。第１の先端部４１Ａの径方向における厚みＴ２は、先端面４５と内周面４４との接続点Ｐ１と、先端面４５の延長線（図中破線）とフェルール傾斜面４３の延長線（図中破線）との交点Ｐ２との間の長さにより規定される。

＜変形例２＞
次に、上記実施形態の変形例２に係るフロントフェルール５１の形状について、図９を参照して説明する。図９は、変形例２に係るフロントフェルール５１の第１の先端部５１Ａの近傍における拡大図である。

フロントフェルール５１の先端面５５は、内径側に位置する第２曲面部５８と、外径側に位置する第３曲面部５６と、を含む。つまり、フロントフェルール５１は、上記実施形態で例示した形状において内径側及び外径側の角部（図９中斜線部）をそれぞれ除くように変形したものである。内周面５４の延長線とフェルール傾斜面５３の延長線とを結ぶ直線Ｌ１は、接点Ｐ１において先端面５５に接している。第１の先端部５１Ａの径方向における厚みＴ３は、直線Ｌ１の長さにより規定される。

＜実験例＞
フロントフェルール先端の厚みに対する配管隙間の比（配管隙間比：配管隙間／フロントフェルール先端の厚み）が締付トルクに与える影響について調査した。具体的には、種々の配管隙間比に設計された管継手を準備し、配管変形量を一定にしたときの締付トルクをそれぞれ測定した。そして、配管隙間比と締付トルクとの関係について調査した。

図１０は、上記調査結果を示すグラフである。図１０のグラフ中、横軸は配管隙間比を示し、縦軸は変形トルク数を示している。ここで、変形トルク数とは、測定された締付トルクのデータから配管外径による影響を除外するために定義されたものであり、締付トルクの測定値を配管外径の二乗値で除することにより得られる。

図１０から明らかなように、配管隙間比が０．８を超える場合及び０．３を下回る場合に比べて、配管隙間比が０．３以上０．８以下の範囲内である場合では変形トルク数が小さくなった。特に、配管隙間比が０．３以上０．５以下の範囲内には変形トルク数の最小値が存在した。この結果より、配管隙間比を０．３以上０．８以下（好ましくは０．３以上０．５以下）に設定することで、所定の配管変形量を得るために必要な締付トルクを低減可能であることが分かった。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図されている。

１ 管継手、２ 配管、１０ 継手本体、１１ 本体傾斜面、２１ フロントフェルール（第１のフェルール）、２１Ａ 先端部（第１の先端部）、２２ バックフェルール（第２のフェルール）、２３ フェルール傾斜面、Ｔ０，Ｔ１ 厚み、Ｄ１ 配管隙間（隙間）、Ｐ 軸方向、θ１ 第１の傾斜角、θ２ 第２の傾斜角

Claims (6)

1. 外径が１９．０５ｍｍ以上３８．１０ｍｍ以下である配管（２）を繋ぐための食い込み式の管継手（１）であって、
   前記配管（２）が挿入される継手本体（１０）と、
   前記配管（２）の周囲を囲む環形状を有し、第１の先端部（２１Ａ）を有する第１のフェルール（２１）と、を備え、
   前記第１の先端部（２１Ａ）の前記環形状の径方向における厚み（Ｔ１）に対する、前記継手本体（１０）と前記配管（２）との間の前記径方向における隙間（Ｄ１）の比である配管隙間比が０．３以上０．８以下である、管継手（１）。
2. 前記第１の先端部（２１Ａ）の前記径方向における前記厚み（Ｔ１）は、０．１５ｍｍ以上０．６０ｍｍ以下である、請求項１に記載の管継手（１）。
3. 前記配管（２）の外径に対する前記配管（２）の径方向の厚み（Ｔ０）の比が０．０３以上０．１３以下である、請求項１又は２に記載の管継手（１）。
4. 前記配管（２）の周囲を囲む環形状を有し、前記第１のフェルール（２１）に当接することにより前記環形状の径方向内側に変形して前記配管（２）を変形させる第２のフェルール（２２）をさらに備えた、請求項１〜３の何れか１項に記載の管継手（１）。
5. 前記継手本体（１０）は、前記配管（２）の軸方向（Ｐ）に対して第１の傾斜角（θ１）で傾斜する内周面である本体傾斜面（１１）を有し、
   前記第１のフェルール（２１）は、
   前記第１の先端部（２１Ａ）が前記本体傾斜面（１１）に当接するように配置され、
   前記本体傾斜面（１１）に対向し、かつ前記第１の傾斜角（θ１）よりも小さい第２の傾斜角（θ２）で前記軸方向（Ｐ）に対して傾斜するフェルール傾斜面（２３）を有する、請求項１〜４の何れか１項に記載の管継手（１）。
6. 前記継手本体（１０）は、黄銅からなり、
   前記配管（２）は、銅からなる、請求項１〜５の何れか１項に記載の管継手（１）。

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