JP6634271B2 - 流体管の離脱防止装置及び管継手 - Google Patents

Description

本発明は、流体管の管軸方向の離脱を防止する離脱防止装置に関する。より詳しくは、本発明は、複数の流体管が接続して構成される流体管網に対し、地震等の不測の外力が生じた場合でも、この外力に応じて流体管の接続部が管軸方向に所定の許容長さ伸縮する伸縮性を有するとともに、許容長さを超えて流体管が離脱することを防止する耐震性を有する離脱防止装置、該離脱防止装置を備えた管継手に関する。

従来の離脱防止装置２００を図１２に示す。従来の離脱防止装置２００は、水道管Ｐ（流体管）の外周面２０２ａに外嵌され、前記外周面に対向する収容溝２０９（凹部）を有する環状のハウジング２０７（本体部材）と、前記収容溝２０９に傾動可能に収容され、水道管Ｐの外周面２０２ａに食込み可能な抜止め部材２０６（係止部材）と、ハウジング２０７に設けられ、抜止め部材２０６を押圧する押ボルト２１０（押圧部材）と、を備え、抜止め部材２０６は、その外周部に、水道管Ｐの管軸方向に外径が変化する平坦な傾斜面２６３（傾斜部）を有するとともに、傾斜面２６３の外径が大きくなる前方側に形成された前方爪２０８Ａ（前側楔部）及び傾斜面２６３の外径が小さくなる後方側に形成された後方爪２０８Ｂ（後側楔部）を有し、押ボルト２１０の押圧面２１３が傾斜面２６３に対して傾斜し、押圧面２１３の前方側に傾斜面２６３から離間した状態で、押圧面２１３の後方側と傾斜面２６３とが当接する当接部２１３ｂが形成されている（例えば、特許文献１参照）。

このように構成された離脱防止装置２００は、図１２（ａ）、（ｂ）に示されるように、地震等による外力が水道管Ｐを離脱させる向きに働き、すなわち水道管Ｐを後方側へ移動させる外力が作用したときには、押ボルト２１０の先端の当接部２１３ｂと傾斜面２６３とが強く接触して、当接部２１３ｂの周りに抜止め部材２０６が傾動する力が働き、爪２０８Ａ、２０８Ｂが水道管Ｐの外周面２０２ａに強固に食込み、抜止め部材６による抜止め作用により水道管Ｐの管軸方向の離脱を防止している。

特開２０１２−２１５２６６号公報（第７頁、図４−図６）

しかしながら、特許文献１にあっては、水道管Ｐが後方側へ移動すると押ボルト２１０の先端の当接部２１３ｂの１箇所のみが傾斜面２６３の上を滑り移動するため、当接部２１３ｂの当該接触箇所に押圧力が過度に集中して抜止め部材２０６と押ボルト２１０と間のすべり抵抗は急速に大きくなり、押ボルト２１０の抜止め部材２０６に対する押圧力の急激な増大により抜止め部材２０６が水道管に衝撃的に食込み、流体管を損傷させたり、押ボルト２１０の当接部２１３ｂが大きく変形して、該押ボルト２１０の抜止め部材２０６に対する押圧力を維持できず、経年的に押ボルト２１０が緩んだり、離脱防止装置の耐震性の機能が低下してしまう虞がある。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、流体管が離脱方向に移動したときの流体管の損傷を防止するとともに、押圧部材と係止部材の接触部の変形を防止して押圧力を維持でき、長期に亘り耐震性の機能を発揮できる流体管の離脱防止装置、及び該流体管の離脱防止装置を備えた管継手を提供することを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の流体管の離脱防止装置は、
流体管の外周面に外嵌され、前記外周面に対向する凹部を有する本体部材と、前記凹部内に傾動可能に収容され、前記流体管の外周面に食込み可能な係止部材と、前記本体部材に設けられ、前記係止部材を押圧する押圧部材と、を備える前記流体管の管軸方向の離脱を防止する離脱防止装置であって、
前記係止部材は、その外周部に、前記流体管の管軸方向の前側が大径で、後側が小径に傾斜する傾斜部を有し、かつその内周部に、少なくとも前記前側に設けられる前側楔部及び前記後側に設けられる後側楔部を有し、
前記押圧部材は、前記傾斜部を押圧する押圧端部を有し、
前記傾斜部、前記押圧端部のいずれか一方は平坦面、他方は略球面に形成され、
前記押圧部材の中心軸の延長線は、前記係止部材の後側楔部近傍を通り、前記流体管の内径方向かつ前記前側に向かって傾斜することを特徴としている。
この特徴によれば、押圧部材の中心軸の延長線は、係止部材の後側楔部近傍を通り、流体管の内径方向かつ前側に向かって傾斜するので、押圧部材の押圧力の大部分は後側楔部に集中し、前側楔部にはほとんど作用せず、この状態から流体管が離脱する方向に移動して係止部材が傾動を開始すると、楔効果による前側楔部の流体管の外周面への食込みが遅れて始まる食込み遅延作用により、前側楔部の流体管への食込み過ぎを防止でき、また傾斜部、押圧端部のいずれか一方は平坦面、他方は略球面に形成されるので、係止部材の傾斜部と押圧端部とは回動しながら滑らかに移動する回動作用により、押圧端部と傾斜部とは同じ箇所での接触を防いで接触部の大きな変形を防止でき、さらに回動作用により流体管に対し係止部材が緩やかに食込んでいく緩食込み作用を発揮できるので、流体管に対する食込み遅延作用と緩食込み作用とが相俟って、流体管の損傷を確実に防止できるとともに、回動作用により押圧端部と傾斜面との接触部の大きな変形を防いで、押圧部材の係止部材に対する押圧力を維持できるので、長期に亘り離脱防止装置の耐震性を発揮できる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記傾斜部は、平坦面からなり、前記押圧端部は略球面に形成されることを特徴としている。
この特徴によれば、平坦面と略球面を有する部材を容易に製作することができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記押圧端部と前記傾斜部との接触位置は、前記係止部材の前記後側楔部よりも前記後側に位置することを特徴としている。
この特徴によれば、押圧部材の押圧力だけで係止部材を流体管の外周面に係止させる状態において、押圧端部と傾斜部との接触位置は、係止部材の後側楔部よりも後側に位置するので、係止部材は前側に押されて凹部の前側にセットされ、流体管が離脱する方向へ移動したときに、係止部材は凹部内で傾動しながら移動するためのスペースを確保でき、係止部材の前側楔部は流体管に確実に食い込むことができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記本体部材の前記凹部は、前記係止部材を前記流体管の内径方向に案内し、前記流体管の内径方向かつ前記前側に向かって傾斜する前側傾斜壁を有することを特徴としている。
この特徴によれば、本体部材の凹部は、係止部材を内径方向に案内し、流体管の管軸方向前側に向かって傾斜する前側傾斜壁を有するので、係止部材を本体部材の凹部の初期位置に確実に位置決めすることができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記係止部材は、前記前側楔部と前記後側楔部との間に突出部をさらに有し、該突出部は、前記流体管が管軸方向の離脱側に移動するとき、前記複数の楔部のうち前記前側楔部が前記流体管に食い込むことを規制することを特徴としている。
この特徴によれば、流体管が離脱する方向へ移動して前側楔部は流体管の外周面への食込みが始まり、該食込みが徐々に大きくなると、係止部材に設けられる突出部の食込みも始まるので、前側楔部の食込みは、係止部材に設けられる突出部により規制され、前側楔部の流体管に対する過度の食込みが抑制され、流体管の損傷を防止することができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記突出部の先端は、前記前側楔部の先端と前記後側楔部の先端を結んだ線より突出しないことを特徴としている。
この特徴によれば、突出部の先端は前側楔部の先端と後側楔部の先端を結んだ線より突出しないので、前側楔部が傾動による流体管への食込みを開始したあとに、突出部は流体管への食込みを開始するので、前側楔部が流体管に過度に食い込むことを防止できるとともに、突出部の先端の突出量を調整して前側楔部の食込み量を調整することができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記係止部材は、前記傾斜部の側方に延びる周側部をさらに有し、前記傾斜部と前記凹部とが離間した状態で、前記周側部と前記凹部とが当接する当接部を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、流体管が離脱方向に移動すると、係止部材の周側部は当接部によって支持され、係止部材の周側部の変形が抑えられた状態で、周側部の楔部は、挿口管に確実に食い込むことができる。一方、係止部材の傾斜部と凹部とは離間した状態で、傾斜部近傍の楔部は、挿口管に適度に食い込むことができ、流体管のライニングの損傷を防止することができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記係止部材の前記周側部は、前記当接部から前記流体管の内径方向かつ前記前側に向かって傾斜する周側部傾斜面を備えることを特徴としている。
この特徴によれば、係止部材の周側部は、当接部から流体管の内径方向かつ前側に向かって傾斜する周側部傾斜面を備えるので、係止部材は、周側部が凹部に当接した後であっても、さらに傾動して、挿口管にさらに食い込むことができるので、流体管の管軸方向の離脱を強力に防止することができる。

本発明の流体管の離脱防止装置は、
前記係止部材は、その周方向端部に流体管の外径方向に向けて幅狭に形成され、該係止部材の前記凹部からの脱落防止用の弾性体を嵌合する嵌合溝を有することを特徴としている。
この特徴によれば、流体管の外径方向に幅狭に形成されている嵌合溝内に嵌合した弾性体の弾性復元力が外径側ほど強力に作用するため、係止部材が凹部内から脱落せずに確実に収容できるばかりか、凹部内に収容された係止部材が移動若しくは傾動したとき、嵌合溝に嵌合した弾性体が係止部材の動きに追随するため、弾性体が凹部内で脱嵌せずに係止部材の移動や傾動に影響を及ぼすことがなく、係止部材が設計通りに移動若しくは傾動できる。

本発明の管継手は、
前記流体管と、前記流体管の前側端部が挿入された受口管と、前記流体管の前記受口管からの離脱を防止する流体管の離脱防止装置と、からなることを特徴としている。
この特徴によれば、流体管の離脱防止装置を用いて、流体管の受口管からの離脱を強固に防止できるため、耐震性と伸縮性の優れた管継手を提供することができる。

実施例における離脱防止装置が設けられた管継手を示す側断面図である。 （ａ）は離脱防止装置の一部正面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ矢視図である。 （ａ）は図２のＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は係止部材の正面図であり、（ｂ）は係止部材の底面図、（ｃ）は係止部材の側面図である。 （ａ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＥ−Ｅ断面図である。 （ａ）は押圧部材を示す図、（ｂ）は押圧部材の変形例を示す図である。 （ａ）は係止部材を収容部凹部内の初期位置にセットするときの離脱防止装置の側断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であり、（ｂ）は同じく係止部材を収容部凹部内の初期位置にセットするときの離脱防止装置の側断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。 （ａ）は押圧部材の初期締付後の離脱防止装置の側断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であり、（ｂ）は同じく押圧部材の初期締付後の離脱防止装置の側断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。 （ａ）は、挿口管が流体管の管軸方向離脱側へ移動したときの離脱防止装置の挙動を示す側断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であり、（ｂ）は同じく挿口管が流体管の管軸方向離脱側へ移動したときの離脱防止装置の挙動を示す側断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。 （ａ）は、挿口管がさらに流体管の管軸方向離脱側へ移動したときの離脱防止装置の挙動を示す側断面図（図２のＡ−Ａ断面図）であり、（ｂ）は同じく挿口管がさらに流体管の管軸方向離脱側へ移動したときの離脱防止装置の挙動を示す側断面図（図２のＢ−Ｂ断面図）である。 押圧部材の押圧端部と係止部材の傾斜部との接触の態様を示す側断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。 （ａ）は従来の離脱防止装置で、押圧ボルトを初期締付した状態の側断面図、（ｂ）は水道管が管軸方向離脱側へ移動した後の離脱防止装置の状態を示す側断面図である。

本発明に係る離脱防止装置及び管継手を実施するための形態を実施例に基づいて、図１から図１１を参照して説明する。以下、図１の挿口管２の受口管３への挿入側を管軸方向の前側（前方）とし、挿口管２の受口管３からの離脱側を管軸方向の後側（後方）として説明する。

図１に示されるように、受口部３ａが端部に形成された受口管３と、この受口部３ａに挿入された本発明の流体管である挿口管２と、挿口管２の外周面２ｂに設けられた離脱防止装置１０と、受口部３ａの内周面と挿口管２の挿口部２ａの外周面２ｂとの間に周方向に沿って配置されたシール材５と、離脱防止装置１０及び受口管３を締結する締結部材４と、を主に備えている。

なお、本発明における管継手１は、管網を構成する配管の一部であって、これら受口管３及び挿口管２は、例えば、地中に埋設される上水道用のダクタイル鋳鉄製であり、管の内周面がモルタル層で被覆されている。また、本発明に係る流体管は、その他鋳鉄、鋼等の金属製、あるいはコンクリート製、塩化ビニール、ポリエチレン若しくはポリオレフィン製等であってもよい。さらに、流体管の内周面はモルタル層に限らず、例えばエポキシ樹脂等により被覆されてもよく、若しくは適宜の材料を粉体塗装により流体管の内周面に被覆してもよい。また、本実施例では流体管内の流体は、本実施例の上水に限らず、例えば工業用水や農業用水、下水等の他、ガスやガスと液体との気液混合体であっても構わない。

また、図１に示されるように、係る離脱防止装置１０は、挿口管２の外周面２ｂに外嵌され、外周面２ｂに対向する凹部１２を有する本体部材１１と、凹部１２内に傾動可能に収容され、挿口管２の外周面２ｂに食込み可能な係止部材１５と、本体部材１１に設けられ、係止部材１５を押圧する押圧部材１３と、から主に構成される。

離脱防止装置１０は、本体部材１１の外周に向かって延設される本体フランジ部１１ｆと受口管３の外周に向かって延設される受口フランジ部３ｆとが締結部材４により接続固定されるとともに、本体部材１１の凹部１２内に収容された係止部材１５が後述するように挿口管２の外周面２ｂに係止することで、受口部３ａから挿口部２ａが離脱することを阻止できるようになっている。以下、離脱防止装置１０を構成する部材について説明する。

先ず、本体部材１１について説明する。図１、図２及び図３に示されるように、本体部材１１は、挿口管２の外周面２ｂに外嵌可能な環状の一体部材の押輪であり、ダクタイル鋳鉄、ステンレス鋼、鋼、鋳鋼等から形成される。なお、本発明の本体部材は、周方向に所定数に分割可能な構造であってもよい。挿口管２の外周面２ｂに対向する本体部材１１の内周部には、凹部１２が周方向に沿って複数箇所（図２の例では４箇所）形成されている。それぞれの凹部１２内は、挿口管２の管軸方向に所定の間隔を離して形成される前側傾斜壁１２ｃ、後側壁１２ｄ、１２ｄと、挿口管２の周方向に形成される周側壁１２ｅ、１２ｅ、及び底部壁１２ｂに囲まれた空間となっている。該凹部１２内には、後述する係止部材１５が収容される。

また、本体部材１１には、本体フランジ部１１ｆと、該本体フランジ部１１ｆから後側に膨出した収容部１１ｂと、が周方向に交互に形成される（図２（ａ）参照）。本体フランジ部１１ｆは、受口フランジ部３ｆと締結部材４によって締付けられ（図１参照）、本体部材１１と受口管３とは一体に固定される。収容部１１ｂは、その内周部に前述の凹部１２が開口、形成され、収容部１１ｂの外周部には径方向に雌ネジ部１１ｃが設けられている。該雌ネジ部１１ｃには、押圧部材１３が螺合され、該押圧部材１３を締付けることによって、係止部材１５を挿口管２の外周面２ｂに対し押圧できるようになっている。

さらに、図１及び図３に示されるように、受口フランジ部３ｆの内周部から管軸方向前側に向かって徐々に縮径する受口部３ａと挿口部２ａの外周面２ｂとの間には環状隙間３ｅが形成される。該環状隙間にシール材５が配設され、該シール材５の後側端部５ｄには本体部材１１のシール押圧面１１ｄが当接する。締結部材４を締付けることによって、環状隙間３ｅに収容されたシール材５は、シール押圧面１１ｄにより管軸方向に押圧され、受口部３ａと挿口部２ａとは、密封状に接続される。

なお、受口部３ａと挿口部２ａとの間の環状隙間３ｅに配設されるシール材５は、例えばＳＢＲ、ＣＲ、ＮＢＲ等の天然ゴム、合成ゴム若しくは樹脂等の弾性材料からなる。また、シール材の断面形状は、その外周部の管軸前側が低く、管軸後側が高い傾斜を有し、内周部が管軸方向に平坦に形成された略台形形状を有し、周方向に無端状一体に形成されている。

つぎに、係止部材１５について説明する。図４及び図５に示されるように、係止部材１５は、正面視で略弧状に形成され、係止部材１５の外周部の略中央には、傾斜面１５ｂを有する傾斜部１５ａが突状に膨出形成されている。傾斜面１５ｂは、挿口管２の管軸方向の前側が高く、後側が低く傾斜し、周方向及び管軸方向に平坦な単一の矩形面に形成されている。また、傾斜部１５ａの後側端部に連なり、径方向内側に延設される中央部１５ｆが設けられている。係止部材１５の内周部には、その前側に前側楔部１７及び後側に後側楔部１６が形成され、前側楔部１７と後側楔部１６の間に突出部としての補助楔部１８が形成されている。さらに、傾斜部１５ａから周方向両側に延設される周側部１５ｋ、１５ｋを有する。また係止部材１５の周方向端部には、該係止部材１５が凹部１２からの脱落を防止するための弾性体１９を嵌合する嵌合溝１５ｅが形成される。なお、係止部材１５は、ダクタイル鋳鉄、鋼、ステンレス鋼等から形成される。以下、係止部材１５の各部の構成について説明する。

図４及び図５に示されるように、係止部材１５の各楔部１６、１７、１８の断面形状は、挿口管２の管軸方向の前側に向かって傾斜する面と挿口管２の外周面２ｂに略垂直に挿口管２の径方向内側（内径方向）に延びる面からなる三角形となっており、各楔部１６、１７、１８は、その基端から挿口管２の外周面２ｂに向けて管軸方向の前側に傾斜した先細り形状となっている。

また、図２及び図４に示されるように、係止部材１５の各楔部１６、１７、１８は、管軸方向視で略弓型に形成され、その先端の内径寸法（管軸方向視の半径寸法）及び周方向寸法は、係止部材１５を押圧部材１３により押圧したとき、あるいは係止部材１５が後述するように傾動したとき、各楔部１６、１７、１８の周方向のほぼ全長にわたって挿口管２の外周面２ｂに食い込む寸法に設定されている。前側楔部１７及び後側楔部１６の周方向長さｓ１は、略同一に形成され、突出部としての補助楔部１８の周方向長さｓ２よりも大きく設定されている。さらに、補助楔部１８の内径方向の突出量は、前側楔部１７及び後側楔部１６の内径方向の突出量よりも小さく設定され、より詳しくは、図４に示されるように、弧状の補助楔部１８の内径方向の先端は、前側楔部１７の先端と後側楔部１６の先端を結んだ線から所定寸法δだけ径方向外側（外径方向）の位置に設定されている。

なお、設計上想定される離脱力に対して十分余裕を持って、楔部の形状、大きさは設定されている。したがって、設計上想定される離脱力が離脱防止装置に加わって、楔部が挿口管２に食い込んでも、楔部１６、１７、１８の間の底部１５ｇは挿口管２の外周面２ｂに接触せずに離間するよう設定されている。具体的には、図５に示されるように、設計上想定される離脱力が離脱防止装置に加わって、楔部が挿口管２に食い込んでも、楔部１６、１７、１８の間の底部１５ｇは挿口管２の外周面２ｂに接触せずに離間するよう設定されている。もし、このように設定していないと、設計上想定される離脱力が離脱防止装置に作用したとき、楔部１６、１７、１８の間の底部１５ｇが挿口管２の外周面２ｂに接する状態になり、楔部１６、１７、１８は、これ以上挿口管２に食い込むことができず、さらに大きな離脱力を保持できなくなったり、挿口管２が、楔部１６、１７、１８及び楔部の間の底部１５ｇの両者から大きな押圧力を受けて、挿口管２が大きく縮径し、外周面や内周面のライニングを損傷させたりする、という問題が生じる。しかし、設計上想定される離脱力が離脱防止装置に加わって、楔部が挿口管２に食い込んでも、楔部１６、１７、１８の間の底部１５ｇは挿口管２の外周面２ｂに接触せずに離間するよう設定することで、このような問題の発生を防止することができる。

また、図２から図５に示されるように、係止部材１５の周側部１５ｋは、傾斜部１５ａから周方向、両側に所定幅を有する略弓型に形成される。本体部材１１の凹部１２内に収容された係止部材１５は、その前側壁１５ｃが凹部１２の前側傾斜壁１２ｃと対向し、係止部材の周側部１５ｋの周側部傾斜面１５ｄが凹部１２の後側壁１２ｄと対向し、後述するように係止部材１５は、凹部１２の前側傾斜壁１２ｃと後側壁１２ｄとの間で傾動、移動できるようになっている。

なお、図５（ｂ）に示されるように、係止部材１５の周側部傾斜面１５ｄは、当接部１５ｎから径方向内側（内径方向）に向かうにつれて管軸方向前側に所定の角度で傾斜している。

さらに、図２及び図４に示されるように、係止部材１５は、その周方向の両端部に、嵌合溝１５ｅ，１５ｅを備えている。係止部材１５は、それぞれの嵌合溝１５ｅに弾性を有する弾性体１９を嵌合して、本体部材１１の凹部１２に収容されている。したがって係止部材１５は、嵌合溝１５ｅと凹部１２の周側壁１２ｅとで挟圧され弾性収縮した弾性体１９の弾性復元力によって、凹部１２内に保持され、凹部１２からの脱落が防止されている。なお、本実施例では周側壁１２ｅにも弾性体１９嵌合用の溝が形成されているが、なくてもよい。

係止部材１５の嵌合溝１５ｅに収容される弾性体１９は、例えばＳＢＲ、ＣＲ、ＮＢＲ等の天然ゴム、合成ゴム若しくは樹脂等の弾性材料からなり、その自然状態では、先端が半球面であって後端に向け漸次大径となる略銃弾形状である。

つぎに、押圧部材１３について説明する。図６に示されるように、押圧部材１３は、６角形状の頭部１３ａと該頭部１３ａに一体に形成されるネジ部１３ｃを有する６角ボルトである。押圧部材１３のネジ部１３ｃは、その頭部１３ａを本体部材１１の外部から操作して係止部材１５の前側楔部１７及び後側楔部１６が挿口部２ａの外周面２ｂを確実に押圧できるような長さを有する。また、押圧部材１３が、係止部材１５の傾斜面１５ｂを押圧する押圧端部１３ｂは、略球面に形成されている。ただし、本発明において、略球面とは、球に限らず、複数の曲率半径を有する曲面から形成されていてもよいし、角Ｒ面取り、略円錐、略円錐台などの曲面から構成されていてもよい。図６（ａ）、（ｂ）に示されるように、押圧端部１３ｂの球面の半径は、押圧端部１３ｂが傾斜面１５ｂを押圧する際に発生する接触応力、凹部１２内での係止部材１５の管軸方向の移動量を考慮して決定される。なお、図６（ａ）に示されるように、ネジ部１３ｃの端部に面取り部を設け、該面取り部の端部から押圧端部１３ｂを形成してもよいし、図６（ｂ）に示されるように、ネジ部１３ｃの端部から直接、押圧端部１３ｂ’を形成してもよい。

続いて、締結部材４について説明する。締結部材４は、Ｔ頭ボルト４ａとナット４ｂからなり、該締結部材４を締付けることによって、本体フランジ部１１ｆと受口フランジ部３ｆとが接続固定されるとともに、受口部３ａと挿口部２ａとは、シール材５によって密封状に接続される。

上述の離脱防止装置１０の組立手順について、以下説明する。

図１から図３に示されるように、係止部材１５を本体部材１１の凹部１２に挿入し、係止部材１５の周方向端部の嵌合溝１５ｅに弾性体１９を嵌合させ、係止部材１５を凹部１２内に保持する。さらに、係止部材１５が収容された本体部材１１を挿口管２の挿口部２ａに遊嵌状態で外嵌して、その挿口部２ａの外周面２ｂにシール材５を所定位置に外嵌する。

つぎに、本体部材１１及びシール材５を外嵌した挿口部２ａを受口部３ａに挿入し、締結部材４を本体フランジ部１１ｆの当接面１１ｆｆと、受口フランジ部３ｆの当接面３ｆｆとが当接するまで締結することによって（図１参照）、挿口部２ａと受口部３ａとの間の環状隙間３ｅに収容されたシール材５は、本体部材１１のシール押圧面１１ｄにより管軸方向に押圧され、受口部３ａと挿口部２ａとは密封状に接続される。この状態が本体部材１１の初期組付位置となる。

つぎに、押圧部材１３を螺入して係止部材１５を凹部１２内の初期位置にセットする。図７に示されるように、挿口管２の内径に向かって管軸方向前側に傾斜する押圧部材１３は、係止部材１５の傾斜面１５ｂを管軸方向前側に向かって押圧しながら螺入されるので、係止部材１５の前側壁１５ｃは、本体部材１１の凹部１２の前側傾斜壁１２ｃに案内されながら、挿口管２の外周面２ｂに向けて移動し、係止部材１５は凹部１２内の初期位置にセットされる。このように係止部材１５は、前側傾斜壁１２ｃに案内されながら、凹部１２内の初期位置にセットされるので、挿口管２が離脱する後側方向へ外力が作用したときに、係止部材１５が凹部１２内で楔効果により傾動しながら後側へ移動するためのスペースを確保でき、係止部材１５の前側楔部１７は挿口管２に確実に食い込むことができる。逆に、係止部材１５の凹部１２の後側壁１２ｄに接近した状態でセットされてしまうと、挿口管２が離脱する後側方向へ外力が作用したときに、係止部材１５は凹部１２内で十分に傾動しながら後側へ移動できず、係止部材１５の前側楔部１７が挿口管２に十分食い込むことができない。

続いて図８に示されるように、係止部材１５を凹部１２内の初期位置にセットした状態で、押圧部材１３を所定の締付トルクによって初期締付けを行う。図８に示されるように押圧部材１３の中心軸１３Ｌの延長線は、係止部材１５の後側楔部１６の近傍を通り押圧部材１３は傾斜面１５ｂの垂線に対して押圧部材１３の頭部が後側に傾いている（実施例では２°）ため、押圧部材１３の初期締付け力の大部分は後側楔部１６に集中し、該後側楔部１６が挿口管２の外周面２ｂに食込み、前側楔部１７は挿口管２の外周面２ｂにほとんど食込まない。ここで、押圧部材１３の傾斜面の垂線に対する後方側への傾きは２°に限らないが、０°以上であることが望ましい。この状態から挿口管２が後方に移動して係止部材１５が楔効果により後方及び挿口管２の内径方向に移動し、傾動が始まると、前側楔部１７は、挿口管２の外周面２ｂへ食込みを開始する。このように係止部材１５の前側楔部１７は、係止部材１５の傾動が始まってから挿口管２の外周面２ｂへの本格的な食込みを開始するので、前側楔部の流体管へ食込み過ぎを防ぐことができ、流体管の損傷を防止することができる。また、押圧部材１３の中心軸１３Ｌは挿口管２の内径に向かって管軸方向前側に傾斜するので、係止部材１５は、凹部１２の前側傾斜壁１２ｃに押圧されながら案内され、係止部材１５の前側壁１５ｃは凹部１２の前側傾斜壁１２ｃに接触した状態で係止部材１５の後側楔部１６は挿口管２の外周面２ｂに食込む。このように、挿口管２が離脱する後側方向へ外力が作用したときに、係止部材１５は、凹部１２内で傾動しながら後側へ移動するためのスペースを確保した初期締付状態にセットされる。ここで、後側楔部１６の近傍とは、係止部材１５の管軸方向の中心より後側、好ましくは後側楔部１６の突出された範囲を少なくとも含む領域である。

以下、本体部材１１に螺合された押圧部材１３を係止部材１５に対し初期締付した初期締付状態から、挿口管２の管軸後方の離脱方向に力が作用した時の離脱防止装置１０の挙動について説明する。

初期締付状態から挿口管２の管軸方向に離脱力が働くと、図９に示されるように、係止部材１５の後側楔部１６の挿口管２の食込み部Ｏ点は、挿口管２とともに管軸方向後側へ移動し、係止部材１５の傾斜面１５ｂは、押圧部材１３の押圧端部１３ｂより管軸方向前側へ押圧される。すると、係止部材１５は後側楔部１６のＯ点の周り、時計方向に傾動を開始し、後側楔部１６及び前側楔部１７が挿口管２の外周面２ｂに食込み、補助楔部１８は、挿口管２の外周面２ｂに非接触あるいは軽く接触した状態となる。

なお、この状態で挿口管２の管軸方向の離脱力は、係止部材１５の前側楔部１７及び後側楔部１６の二つの楔部によって保持される状態となる。そして挿口管２が、さらに管軸方向後側へ移動すると、後側楔部１６及び前側楔部１７の挿口管２の外周面２ｂへの食込み量がさらに増加する。すると今度は、突出部としての補助楔部１８が挿口管２への食込みを開始する。補助楔部１８が挿口管２への食込みを開始すると、押圧部材１３から係止部材１５への押圧力は、補助楔部１８によっても保持されるようになるので、前側楔部１７の外周面２ｂへの食込みは規制される。その後、図９（ｂ）の拡大部に示されるように、係止部材１５の周側部１５ｋの当接部１５ｎの近傍が、凹部１２の後側壁１２ｄに接触し、挿口管２の移動はほぼ停止する。ここで、係止部材１５の周側部１５ｋの当接部１５ｎの近傍が、凹部１２の後側壁１２ｄに接触を開始した時点で、係止部材１５の周側部傾斜面１５ｄと凹部１２の後側壁１２ｄとの間は、挿口管２の径方向内側に向かって広くなる空隙Ｌ２を有する。

そして、更なる離脱力に対して、図１０（ｂ）に示されるように、最終的に、押圧部材１３からの押圧力によって、係止部材１５は、当接部１５ｎ近傍の周りに傾動して、周側部傾斜面１５ｄは後側壁１２ｄに接触して、挿口管２の移動は停止するとともに、係止部材１５は、当接部１５ｎ近傍周りの傾動によって、楔部１６、１７、１８の三つの楔部が挿口管２に対して食込み、挿口管２の管軸方向の離脱力は、各楔部１６、１７、１８に生じる係止力と釣合って、挿口管２の管軸方向の離脱力を防ぐことができる。この際、強い離脱力により、係止部材１５に対して後方に強い力が生じるが、押圧部材１３は、その中心軸１３Ｌが挿口管２の内径に向かって管軸方向前側に傾斜して設けられているので、押圧部材１３にかかる曲げやせん断の力を分散させて強固に保持し、離脱防止をはかることが出来る。

ここで凹部１２は、係止部材１５の周側部１５ｋの周側部傾斜面１５ｄに当接する後側壁１２ｄと、係止部材１５の中央部１５ｆに対向する凹部壁１２ｆと、を備えるので、挿口管が離脱方向に移動したとき、係止部材１５の周側部傾斜面１５ｄは凹部１２の後側壁１２ｄに当接して支持されるので、片持ち梁となる周側部１５ｋの変形を低減できる。また、係止部材１５の中央部１５ｆは、凹部１２の凹部壁１２ｆと離間して対向するので、後述する押圧部材１３の押圧端部１３ｂと係止部材１５の傾斜面１５ｂとの接触移動は阻害されることなく、係止部材１５は凹部１２内で傾動して、係止部材１５の楔部１６、１７、１８は挿口管２の外周面２ｂに確実に食い込むことができる。

つぎに、押圧部材１３の押圧端部１３ｂと係止部材１５の傾斜部１５ａとの接触の態様及び作用効果について、図１１を参照して説明する。

図１１は、図２のＡ−Ａ断面を示し、図１１にて実線で描かれた係止部材１５は、押圧部材１３による係止部材１５の初期締付状態を示し、破線で描かれた係止部材１５’は、挿口管２の管軸後方の離脱方向に力が作用して係止部材１５が当接部１５ｎ近傍の周りに傾動して、周側部傾斜面１５ｄが後側壁１２ｄに接触して、挿口管２の移動が停止した最終状態を示す。なお、初期締付状態の各楔部１６、１７、１８は、最終状態で各楔部１６’、１７’、１８’に移動する。

初期締付状態において、押圧部材１３の中心軸の延長線は、係止部材１５の後側楔部近傍１６を通り、挿口管の内径方向かつ前側に向かって傾斜するので、押圧部材１３の押圧力の大部分は後側楔部１６に集中し、前側楔部１７にはほとんど作用せず、この状態から挿口管２が離脱する後側方向に移動して係止部材１５が後側楔部１６を中心に傾動を開始すると、楔効果による前側楔部１７の挿口管２の外周面２ｂへの食込みが遅れて始まる食込み遅延作用により、前側楔部１６の挿口管２への食込み過ぎを防止でき、また係止部材１５の傾斜部１５ａは、略球状の押圧端部１３ｂに沿って係止部材１５全体が回動しながら滑らかに移動する回動作用により、押圧端部１３ｂと傾斜面１５ｂとは同じ箇所での接触を防いで接触部の大きな変形を防止でき、さらに回動作用により挿口管２に対し係止部材１５が緩やか食込んでいく緩食込み作用を発揮できるので、挿口管２に対する食込み遅延作用と緩食込み作用とが相俟って、挿口管２の損傷、特に外周面や内周面のライニングなどの損傷を確実に防止できるとともに、回動作用により押圧端部１３ｂと傾斜面１５ｂとの接触部の大きな変形を防いで、押圧部材１３の係止部材１５に対する押圧力を維持できるので、長期に亘り離脱防止装置の耐震性を発揮できる。

具体的には、初期締付状態において、押圧部材１３の略球面に形成された押圧端部１３ｂは係止部材１５の傾斜面１５ｂ上のｔ１で点接触し、略球面の押圧端部１３ｂに対し係止部材１５の傾斜面１５ｂは接触点を順次後側に移動させ、最終状態にて同じ傾斜面１５ｂ上のｔ２で点接触する。すなわち、挿口管２に対し管軸方向後側に離脱力が働き、後側楔部１６の挿口管２への食込み部Ｏ点が、挿口管２とともに管軸方向後側のＯ’点へ移動するときに、係止部材１５の傾斜面１５ｂは、押圧端部１３ｂの球面に沿ってｔ１からｔ２へ楔効果と相俟って回動しながら管軸方向後側へ移動する。より詳しくは、押圧端部１３ｂが平坦面ではなく略球面に形成されているので、係止部材１５の傾斜面１５ｂが押圧端部１３ｂに干渉されることなく、押圧端部１３ｂの球面に沿って接触点を移動しながら滑らかに後側へ移動し、押圧部材の押圧端部の大きな変形を防いで押圧部材の係止部材に対する押圧力を維持でき、さらに係止部材は流体管に対し徐々に食い込んで流体管を損傷させることなく、長期に亘り離脱防止装置の耐震性を発揮できる。

また、押圧部材１３の略球面の押圧端部１３ｂと係止部材１５の傾斜面１５ｂとは点接触しているため、係止部材１５は押圧端部１３ｂとの接触点の周りに周方向にも、軸方向にも回動することができる。したがって、挿口管２の外周面２ｂを押圧する係止部材１５は複数あり、それぞれ独立して挿口管２の外周面２ｂに倣うようにその姿勢が自動的に調整され、それぞれの係止部材１５の円弧状の各楔部１６、１７、１８は挿口管２の周方向に偏りなく食い込むことができる。しかも、楔効果による係止部材１５の後方及び挿口管内径方向への移動時に押圧端部１３ｂと傾斜部１５ｂとが点接触となり、摩擦が小さく、押圧部材１３、係止部材１５に負荷が少なく、楔効果による食込みも十分に発揮することができる。

以上、本発明を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、凹部１２を備えた本体部材１１が、受口管３に対し締結部材４で固定接続された本体部材１１であるとして説明しているが、例えば本体部材は、管継手の接続強度を高める補強金具でもよいし、あるいは本体部材は、流体管としての挿口管が挿入される受口管自体であってもよく、当該受口管の受口部に係止部材を収容する凹部が形成されてもよい。

また例えば、押圧部材１３及び係止部材１５が、それぞれの面同士を直接に当接若しくは摺接しているが、押圧部材１３または係止部材１５のうち一方、あるいは両方を樹脂等でライニングしてもよい。このような構成によれば、地震等の外力が管軸方向の前後に繰り返し作用した場合に、押圧部材１３の略球面に形成された押圧端部１３ｂ及び係止部材１５の傾斜面１５ｂとの摩耗を防止することができる。また、係止部材の楔部は３本としたが、２本あるいは４本以上であってもよい。

また例えば、押圧部材はボルトではなく、本体部材の凹部底部壁に略球面を設け、本体部材を分割するようにして、分割部の締結により係止部材を流体管外周面に食込ませるような構造としてもよい。

また例えば、押圧部材１３の略球面に形成された押圧端部１３ｂは、地震等の外力が管軸方向の後方に作用したときに、係止部材１５の傾斜面１５ｂが押し付けられて、傾斜面１５ｂに倣うように変形する構造としてもよい。

また例えば、押圧部材１３の押圧端部１３ｂが略球面に、係止部材１５の傾斜面１５ｂが平坦面に形成されたが、係止部材１５の傾斜面１５ｂが略球面などの曲面に、押圧部材１３の押圧端部１３ｂが平坦面に形成されてもよい。

また例えば、押圧部材はボルトに限られず、押圧部材と係止部材の間に介在する介設部材を介設し、係止部材の傾斜面と介在部材との接触する対向面のどちらか一方が、略球面などの曲面に形成され、他方が平坦面に形成されるようにしてもよい。

１ 管継手
２ 挿口管（流体管）
２ｂ 外周面
３ 受口管
４ 締結部材
５ シール材
１０ 離脱防止装置
１１ 本体部材
１２ 凹部
１２ｃ 前側傾斜壁
１２ｄ 後側壁
１３ 押圧部材
１３ｂ 押圧端部
１３Ｌ 中心軸
１５ 係止部材
１５ａ 傾斜部
１５ｂ 傾斜面
１５ｄ 周側部傾斜面
１５ｅ 嵌合溝
１５ｋ 周側部
１５ｎ 当接部
１６ 後側楔部
１７ 前側楔部
１８ 補助楔部（突出部）
１９ 弾性体

Claims (10)

1. 流体管の外周面に外嵌され、前記外周面に対向する凹部を有する本体部材と、前記凹部内に傾動可能に収容され、前記流体管の外周面に食込み可能な係止部材と、前記本体部材に設けられ、前記係止部材を押圧する押圧部材と、を備える前記流体管の管軸方向の離脱を防止する離脱防止装置であって、
   前記係止部材は、その外周部に、前記流体管の管軸方向の前側が大径で、後側が小径に傾斜する傾斜部を有し、かつその内周部に、少なくとも前記前側に設けられる前側楔部及び前記後側に設けられる後側楔部を有し、
   前記押圧部材は、前記傾斜部を押圧する押圧端部を有し、
   前記傾斜部、前記押圧端部のいずれか一方は平坦面、他方は略球面に形成されており、前記平坦面と前記略球面とが点接触していることで、前記係止部材は、前記押圧端部との接触点の周りに周方向にも軸方向にも回動可能であり、前記流体管が離脱する方向に移動した際に傾動と楔効果による食込み遅延作用により、前記流体管の外周面に食込み可能となっており、
   前記押圧部材の中心軸の延長線は、前記係止部材の後側楔部近傍を通り、前記流体管の内径方向かつ前記前側に向かって傾斜することを特徴とする流体管の離脱防止装置。
2. 前記傾斜部は、平坦面からなり、前記押圧端部は略球面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の流体管の離脱防止装置。
3. 前記押圧端部と前記傾斜部との接触位置は、前記係止部材の前記後側楔部よりも前記後側に位置することを特徴とする請求項１または２に記載の流体管の離脱防止装置。
4. 前記本体部材の前記凹部は、前記係止部材を前記流体管の内径方向に案内し、前記流体管の内径方向かつ前記前側に向かって傾斜する前側傾斜壁を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の流体管の離脱防止装置。
5. 前記係止部材は、前記前側楔部と前記後側楔部との間に突出部をさらに有し、該突出部は、前記流体管が管軸方向の離脱側に移動するとき、前記複数の楔部のうち前記前側楔部が前記流体管に食い込むことを規制することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の流体管の離脱防止装置。
6. 前記突出部の先端は、前記前側楔部の先端と前記後側楔部の先端を結んだ線より突出しないことを特徴とする請求項５に記載の流体管の離脱防止装置。
7. 前記係止部材は、前記傾斜部の側方に延びる周側部をさらに有し、前記傾斜部と前記凹部とが離間した状態で、前記周側部と前記凹部とが当接する当接部を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の流体管の離脱防止装置。
8. 前記係止部材の前記周側部は、前記当接部から前記流体管の内径方向かつ前記前側に向かって傾斜する周側部傾斜面を備えることを特徴とする請求項７に記載の流体管の離脱防止装置。
9. 前記係止部材は、その周方向端部に流体管の外径方向に向けて幅狭に形成され、該係止部材の前記凹部からの脱落防止用の弾性体を嵌合する嵌合溝を有することを特徴とする請求項１ないし８に記載の流体管の離脱防止装置。
10. 前記流体管と、前記流体管の前側端部が挿入される受口管と、前記流体管の前記受口管からの離脱を防止する請求項１ないし９のいずれかに記載の流体管の離脱防止装置と、からなることを特徴とする管継手。

Images