JP6668392B2 - 管継手 - Google Patents

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Description

本発明は、管継手に関し、より特定的には、薬品・食品・半導体などの製造工程で用いられる配管に使用されるホース管用の継手に関する。
ガス管や水道管などの各種配管においては、流体を流す管とともに、管どうしを接続する管継手が用いられている。管継手としては、例えば、ホース管の端部に装着して使用するものがある。このような管継手としては、ホース管の内周端部が装着される金属製の筒状部品と、筒状部品をホース管に取り付けるためのカバースリーブとを備え、ホース管を筒状部品に装着後、カバースリーブの圧縮によりホース管を縮径させることによってホース管を筒状部品に圧着させるホース用継手の構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2016−50594号公報
ところで、上記した構成の継手では、筒状部品は金属製であるため、流体と接する接触面は金属面を含んでいる。このため、流体が継手を流れると、流体との接触面から金属イオンが発生し、金属イオンが流体に混入するおそれがある。特に、薬品・食品・半導体の製造工程で使用される配管において、このように金属イオンが流体に混入すると、製品の品質に悪影響を及ぼすおそれがある。このため、特に、薬品・食品・半導体の製造工程で使用される配管用の継手としては、流体に金属イオンが混入するおそれのない構成のものが望まれている。
そこで、このようなホース用継手の構成として、筒状部材の流体との接触面である金属面を樹脂で被覆して、筒状部品の流体との接触面を樹脂面とすることが考えられる。図8は、このようにした場合の管継手1の構成を説明するための図であり、(a)は筒状部品3の側面図、(b)は筒状部品3の縦断面図、(c)は管継手1の要部を示す縦断面図である。具体的には、図8に示すように、筒状の金属製継手3Aの内周側の金属面3aの全てを覆うように筒状の樹脂3Bを配置した筒状部品3を備える管継手1の構成が考えられる。
しかしながら、このように筒状部品3の内周側に樹脂3Bを配置した管継手1の構成では、ホース管H側の端部は、樹脂3Bの厚さ分だけ径方向に厚肉となる。このため、管継手1の流路とホース管Hの流路との境界部Bにおいて、樹脂3Bの内周端部3Baとホース管Hの内周面Haとの間に形成される段差Dはより一層大きなものとなり、その結果、この段差Dの部分に液溜りが生じやすくなるといった問題が生じてしまう。
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたもので、流体への金属イオンの混入を防止するとともに、ホース管との接続部分において液溜りが生じるのを抑制することができる管用の継手を提供することを目的とする。
本発明では、ホース管の先端部に取り付けられる管用の継手であって、基端側からホース管に挿入されかつホース管の先端部が装着される筒状の筒状部を備え、筒状部は、金属製の本体部と、本体部の表面に貼り付けられるように設けられ本体部の表面を被覆するフッ素樹脂製の被覆部と、を有し、被覆部は、本体部の内周面上及び外周面上に配置されるとともに、本体部の基端の表面を介して本体部の内周面上から外周面上まで一体で形成され、被覆部は、本体部の基端から被覆部の基端にかけて、厚さが薄くなるように形成されかつその内周面が本体部の外周面側に向かって傾斜し、被覆部の基端部分の外周面は、先端側から基端にかけて内側に向けて傾斜し、本体部の基端は、外周面のこの傾斜の始点よりも筒状部の基端側に位置し、さらに被覆部は、本体部の外周面のうち本体部の基端側の半分程度の領域を被覆するように本体部の基端から本体部の先端側にかけて本体部の外周面の軸方向の中央部分までの領域を被覆する外部円筒部を有し、外部円筒部の外周面は、複数のテーパ状の傾斜面を有する。
本発明によれば、筒状部を流れる流体に金属イオンが混入するのを防止しつつ、継手とホース管との接続部分で液溜りが生じるのを抑制することができる。
また、被覆部の基端部分の外周面を先端側から基端にかけて内側に向けて傾斜させるので、実際にホース管に嵌合する際に、継手とホース管がなじむようになる。
実施形態に係る継手の使用状態の一例を示す側面図である。 図1の継手を示す分解側面図である。 図1の継手の要部を示す分解縦断面図である。 図1の継手の要部を示す縦断面図である。 図1の継手の筒状部を示し、(a)は側面図、(b)は縦断面図である。 ホース管に接続された状態の図1の継手の要部を示す縦断面図である。 筒状部の変形例を示す縦断面図である。 筒状の金属製継手の内周側に筒状の樹脂が配置された筒状部品を備える管継手の構成を説明するための図であり、(a)は筒状部品の側面図、(b)は筒状部品の縦断面図、(c)は管継手の要部を示す縦断面図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、図8を除き、以下の各図においては、流体が継手100を流れる方向と平行な方向をF方向と表記する。また、F方向は、図中の矢印の方向が+方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。すなわち、流体は、継手100内を+F方向あるいは−F方向に流れる。なお、図面を参照した上下の向きの記載については、図面を図中の符号の向きに見た場合のものとする。
図1は、実施形態に係る継手100の使用状態の一例を示す側面図である。継手100は、管の継手である。継手100は、特に、薬品・食品・半導体などの製造工程で用いられる配管に使用される。この際、継手100には、例えば、薬液・食液・レジスト液などが流れる。
図1に示すように、継手100は、ホース管Hの先端部HA(図6参照)が取り付けられて使用される。なお、ホース管Hの先端部HAとは、ホース管Hの+F方向側の端の部分をいう。継手100に取り付けられるホース管Hは、例えば、円筒形状でありフレキシブルに形成されている。ホース管Hは、例えば、ステンレス製の網状のブレードを有するフッ素樹脂製のブレードホースである。継手100は、例えばカプラ(登録商標)である。継手100は、アダプタAに対して着脱自在に形成されている。なお、アダプタAは、外周面Aaに円周溝Abを有する略円筒状に形成されている。また、アダプタAは、F方向に貫通する流路を有するとともに、不図示の管の端部に取り付けられている。継手100がアダプタAに装着されることにより、上記管とホース管Hとが接続される。
図2は、図1の継手100を示す分解側面図である。図2に示すように、継手100は、本体部10と、ガスケット20と、筒状部30と、カバー部40と、を含んで構成されている。
本体部10は、継手100において先端部分(+F方向の端の部分)に配置されている。図3は、図1の継手100の要部を示す分解縦断面図である。図3では、継手100を構成する部材のうち、本体部10、ガスケット20、及び筒状部30を示している。図3に示すように、本体部10は、収容部11と、一対のアーム12,12とを有している。
収容部11は、ガスケット20、筒状部30の基端部分、及びアダプタAを収容可能に形成されている。収容部11の先端(+F方向の端部)には、開口10aが設けられている。開口10aは、例えば円形状に形成され、筒状部30、ガスケット20、及びアダプタAを挿通可能な内径を有している。本体部10には、開口10aを介して、筒状部30、ガスケット20、及びアダプタAがこの順で−F方向に挿入される。収容部11は、第1収容部11Aと、第2収容部11Bと、第3収容部11Cとを含んで構成されている。
第1収容部11Aは、開口10aから−F方向に延びる円筒状の内周面11aを有している。内周面11aの上部及び下部には、それぞれ開口部12Aが形成されている。第1収容部11Aは、アダプタAの先端部分(−F方向側の端の部分)を嵌め込み可能に形成されている。したがって、第1収容部11Aの内径は、アダプタAの外径よりも若干大きく設定されている。また、第1収容部11Aは、ガスケット20が収容可能に形成されている。
第2収容部11Bは、第1収容部11Aの基端側(−F方向側)の端部から−F方向に延びる円筒状の内周面11cを有している。第2収容部11Bは、第1収容部11Aと同軸上に形成されている。第2収容部11Bは、筒状部30の後述するフランジ部32を嵌め込み可能に形成されている。第2収容部11Bの内周面11bの内径は、第1収容部11Aの内径よりも小さく設定されている。これにより、第1収容部11Aと第2収容部11Bとの境界部分には、第1段部13が形成されている。
第3収容部11Cは、第2収容部11Bの基端側(−F方向側)の端部から−F方向に延びる円筒状の内周面11cを有している。第3収容部11Cは、第2収容部11Bと同軸上に形成されている。第3収容部11Cは、筒状部30を挿入可能に形成されている。第3収容部11Cの内周面11cの内径は、第2収容部11Bの内径よりも小さく設定されている。これにより、第2収容部11Bと第3収容部11Cとの境界部分には、第2段部14が形成されている。
一対のアーム12,12は、本体部10において上下方向に対を成して配置されている。アーム12は、それぞれ同一形状であり、略棒状に形成されている。アーム12は、回動軸12aを有している。すなわち、一対のアーム12,12は、それぞれ回動軸12a,12aの周りに回動可能に設けられている。アーム12は、回動軸12aから一端側にカム部12bを有している。また、アーム12は、回動軸12aから他端にかけて延びる把持部12cを有している。アーム12は、いわゆるカムアームの構成となっている。アーム12の他端側の端部近傍の部位にはそれぞれ貫通孔12dが設けられており、この貫通孔12dにはそれぞれリング12eが取り付けられている。
カム部12bは、アダプタAの円周溝Ab(図1参照)に入り込む形状かつ大きさに形成されている。図3において実線で示すアーム12のカム部12bは、開口部12Aを介して第1収容部11Aに入り込んだ状態となっている。この状態から、把持部12c,12cを互いに離間させるようにアーム12,12を外側に向けて回動させると、図3において2点鎖線で示すように、アーム12,12のカム部12b,12bは、それぞれ第1収容部11Aから退避する。逆に、図3において2点鎖線で示す位置のアーム12I,12Iを回動させて、実線で示すアーム12の位置に戻すと、カム部12b,12bは、それぞれ第1収容部11Aに進入する。このように、カム部12b,12bは、アーム12,12を回動させることにより、それぞれ開口部12A,12Aを介して第1収容部11Aに対して進退可能となっている。
本体部10は、例えば、金属製でありステンレス製である。本体部10は、例えば、鋳造及び切削加工により収容部11やアーム12,12といった部品を個別に作製した後これらを組み付けることにより製造される。
ガスケット20は、矩形状断面を有するリング状(環状)に形成されている。ガスケット20は、開口10aを介して収容部11に挿入される。図4は、図1の継手100の要部を示す縦断面図である。図4に示すように、ガスケット20は、第1収容部11Aに収容され、第1収容部11Aの−F方向側の端部に配置される。ガスケット20の−F方向側の端面20aは、第1段部13に当接するとともに、筒状部30の+F方向側の端面30Aに当接する。ガスケット20は、伸縮性を有する素材から形成され、例えば、耐油性、耐摩耗性、及び耐老化性に富むニトリルゴム(NBR)製である。
図5は、図1の継手100の筒状部30を示し、(a)は側面図、(b)は縦断面図である。筒状部30は、図5に示すように、F方向に延びる略円筒形状に形成されており、その内周面により流路が規定されている。筒状部30の先端側(+F方向側)の端部の外周面には、外側に向けて突出する円形状のフランジ部32が形成されている。筒状部30は、本体部50と被覆部60とを有している。
本体部50は、F方向に延びる略円筒状に形成されるとともに、先端側の端部から外側に向けて突出する円形状の本体フランジ部51Aを有している。本体フランジ部51Aは、後述する被覆フランジ部61とともに上述したフランジ部32を構成する。本体部50の内周面51は、F方向と平行となっている。本体部50の外周面52のうち、本体部50の長さ(F方向の幅)の中央部分から基端(−F方向側の端)50Bにかけての部分は、F方向と平行となっている。また、本体部50の外周面52は、円周溝53を有している。円周溝53は、外周面52の長さ(F方向の幅)の中央部分に設けられ、例えば図6に示すように、後述するカバー部40の内径部分41が嵌め込まれるように形成されている。本体部50の先端側(+F方向側)の端面50a及び基端側(−F方向側)の端面50bは、いずれもF方向と垂直な平面となっている。両端面50a,50b上には、被覆部60が配置されている。
図5(a)に示すように、本体部50は、孔部54を有している。孔部54は、本体部50を外周面52から内周面51まで貫通する孔の構成である。孔部54は、例えば、本体部50の筒軸を基準とする径方向に本体部50を貫通する。孔部54は、例えば、本体部50の筒軸から垂直な方向に放射状に形成された12個の孔部54をF方向に3段有する構成となっている。これらの孔部54のそれぞれは、例えば同一径の円形状に形成されている。孔部54には、後述する被覆部60を構成する樹脂が充填されるが、樹脂を充填せずに空洞のままとしてもよい。孔部54の両端部の開口は、被覆部60に塞がれている。
本体部50は、金属製であり、例えばステンレス製である。本体部50は、例えば、鋳造や切削加工などにより一体形成されている。上述したように、金属製の本体部50は孔部54を有している。これにより、本体部50の構造上の強度の低下を抑制しつつ、本体部50を軽量化するとともに材料コストを低減できる。
図5(b)に示すように、被覆部60は、本体部50の表面に貼り付けられるように設けられている。これにより、被覆部60は、金属製の本体部50の表面を被覆している。被覆部60は、内部円筒部62と外部円筒部63とを有している。
内部円筒部62は、本体部50の内周面51上に配置されかつF方向に延びる円筒状に形成されている。内部円筒部62の内周面62aは、F方向と平行となっている。内部円筒部62は、本体部50の内周面51の全面を覆って配置されている。なお、内部円筒部62の内周面62aは、円筒部30の内周面でもある。内部円筒部62の先端部(+F方向の端部)には、外側に向けて突出する円形状の被覆フランジ部61が設けられている。被覆フランジ部61は、本体フランジ部51Aの+F側の表面50aに積層して配置されている。
外部円筒部63は、本体部50の外周面52上に配置されかつF方向に延びる円筒状に形成されている。外部円筒部63は、本体部50の外周面52のうち、本体部50の長さの中央部分から基端50Bにかけての部分を覆うように配置されている。外部円筒部63の外周面63Aは、タケノコ状に形成されており、F方向に複数のテーパ状の傾斜面を有する多段状に形成されている。なお、外部円筒部63の外周面63Aは、筒状部30の外周面でもある。
被覆部60は、フッ素樹脂(PFA)製である。なお、フッ素樹脂は耐熱・耐寒性、耐薬品性、耐蝕性、低摩擦特性などの物性を備えることから、被覆部60はこれらの性質を有している。内部円筒部62と外部円筒部63とは、一体で形成されている。このため、被覆部60は、本体フランジ部51Aの+F側の表面50a上から、本体部50の内周面51上、本体部50の基端50Bの端面(表面)50b上を介して、本体部50の外周面52上まで一体で形成されている。したがって、筒状部30の内周面、筒状部30の基端30Bの表面、及び筒状部30の先端の端面30Aは、いずれもフッ素樹脂面となっている。
筒状部30の基端部分31は、その先端側(+F方向側)から基端30Bにかけて、厚さT1が徐々に薄くなるように形成される。すなわち、被覆部60は、本体部50の基端50Bから被覆部60の基端30Bにかけて、厚さT1が薄くなるように形成される。また、筒状部30の基端部分(−F方向の端の部分)31は、その先端側から基端30Bにかけて、内径d1が除々に大きくなるように形成される。筒状部30の基端部分31の内周面31aは、曲面となっている。したがって、図5(b)に示すように、筒状部30の基端部分31の内周面31aの縦断面は、曲線を含む形状となっている。被覆部60は、本体部50の基端50Bから被覆部60の基端30Bにかけて、その内周面31aが本体部50の外周面52側に向かって傾斜している。内周面231aは、F方向に対して傾斜している。
筒状部30の基端部分31の外周面31bは、テーパ面31Tを有している。テーパ面31Tは、外周面31bの先端側(+F方向側)から基端(−F方向側の端)にかけて内側に向けて傾斜している。
筒状部30の基端(被覆部60の基端)30Bは、−F方向に若干張り出すような丸みを帯びた形状となっている。なお、筒状部30の基端30Bは、このような丸みを帯びた形状であることに限定されず、例えば、−F方向に尖らせた形状や、F方向と垂直な平面であってもよい。
筒状部30は、例えば、本体部50の形成後、本体部50の表面に被覆部60を形成することで作製される。被覆部60は、例えば、先ず、加熱して柔らかくしたフッ素樹脂を本体部50に積層するように配置して、本体部50にフッ素樹脂を密着させ、次いで、冷却して硬化させたフッ素樹脂の表面を切削加工する、といった工程により形成される。
図6は、ホース管Hに接続された状態の継手100の要部を示す縦断面図である。図6に示すように、筒状部30の一部は、その基端側(−F方向側)からホース管Hに挿入されている。また、筒状部30には、ホース管Hの先端部HAが装着されている。
カバー部40は、ホース管Hを筒状部30に固定する金属製の部材である。カバー部40は、ホース管Hの先端部HAを外部から覆うように配置される。カバー部40は、筒状部30のタケノコ状の外周面63Aとの間に、ホース管Hの先端部HAを挟んだ状態で、プレス機等のかしめ機により加締められる。このように、カバー部40が加締められると、円筒部30の外周面63Aに、ホース管Hの先端部HAの内周面Haが圧着する。これにより、筒状部30にホース管Hの先端部HAが装着され、継手100にホース管Hが取り付けられる。なお、継手100において、カバー部40に代えて、ホースバンドが用いられてもよい。この場合、筒状部30の外周面63Aとホースバンドとで、ホース管Hの先端部HAを挟んだ状態とし、ホースバンドが締め付けられる。
以上説明した実施形態に係る継手100によれば、筒状部30の内周面62a及び基端30Bの表面はいずれも樹脂面であるので、筒状部30を流れる流体に金属イオンが混入するのを防止できる。また、被覆部60は、本体部50の基端50Bから被覆部60の基端30Bにかけて、厚さT1が薄くなるように形成されかつその内周面31aが本体部50の外周面52側に向かって傾斜している。このような構成により、継手100の流路とホース管Hの流路との境界部Bに生じる段差をより小さくすることができる。これにより、継手100とホース管Hとの接続部分において、液溜りが生じるのを抑制することができるとともに、流体のエネルギー損失の低減を図ることができる。このように、継手100によれば、流体に金属イオンが混入するのを防止するとともに液溜りを抑制することができる。
また、継手100では、被覆部60は、本体部50の基端50Bの端面50b上を介して本体部50の内周面51上から外周面52上まで一体で形成される。このような構成により、本体部50に対する被覆部60の密着度を向上させることができる。
また、ホース管Hは、継手100に取り付けられると、その先端部HAが筒状部30とカバー部40とに挟まれて径方向に押し潰された状態となり、局所的に変形するが、継手100によれば、筒状部30の基端部分31の外周面31bにテーパ面31Tを有するので、ホース管Hに局所的かつ急激な変形が生じるのを緩和させることができる。このように、継手100によれば、継手100に対してホース管Hがなじむように取り付けることで、ホース管Hの耐久性を向上させることができる。
次に、ホース管Hに接続された状態の継手100の操作方法の一例について説明する。継手100は、アダプタAに対して連結あるいは連結を解除する際に、例えば以下の操作が行われる。
継手100をアダプタAに対して連結する場合は、まず、アーム12,12を回動させて、図3の2点鎖線で示すアーム12I,12Iの位置まで移動させ、カム部12b,12bを第1収容部11Aから退避させておく、次いで、アダプタAを開口10aを介して継手100に挿入してガスケット20に当接させる。この状態で、アーム12,12を逆方向に回動させて、図3の2点鎖線で示すアームの位置から図3の実線で示すアームの位置まで移動させる。すると、カム部12b,12bは、第1収容部11Aに突出して、アダプタAの円周溝Abに入り込む。これにより、カム部12b,12bと円周溝Abとが係合し、継手100とアダプタAとが連結される。この状態で、ガスケット20は、アダプタAにより−F方向に押し潰された状態となる。
一方、継手100とアダプタAとの連結を解除する場合は、まず、アーム12,12を回動させて、図3の2点鎖線で示すアーム12I,12Iの位置まで移動させる。すると、カム部12b,12bは第1収容部11Aから退避する。これにより、カム部12b,12bと円周溝Abとの係合が解除される。次いで、継手100からアダプタAを引き抜く。以上の工程により、継手100とアダプタAとの連結が解除される。
続いて、本実施形態に係る筒状部30の変形例について説明する。図7は、筒状部30の変形例を示す縦断面図である。図7に示すように、変形例に係る筒状部230は、被覆部260の構成を除き、上述した筒状部30と同一の構成である。したがって、以下の説明では、筒状部230の被覆部260の構成について説明する。なお、以下の説明において筒状部30と同一または同等の構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化あるいは省略する。
被覆部260は、上述した筒状部30の被覆部60と同様に、フッ素樹脂製である。被覆部260は、本体部50の基端50Bの端面(表面)50bを介して本体部50の内周面51上から外周面52上まで一体で形成されている。
筒状部230の基端部分(−F方向の端の部分)231は、その先端側(+F方向側)から基端(−F方向の端)230Bにかけて、厚さT2が薄くなるように形成される。すなわち、被覆部260は、本体部50の基端50Bから被覆部260の基端230Bにかけて、厚さT2が薄くなるように形成される。また、筒状部230の基端部分(−F方向の端の部分)231は、その先端側から基端230Bにかけて、内径d2が除々に大きくなるように形成される。筒状部230の基端部分231の内周面231aは、先端側から基端230Bにかけて外側に傾斜した傾斜面となっている。すなわち、内周面231aは、図7に示す縦断面において直線状となっている。このように、被覆部260は、本体部50の基端50Bから被覆部260の基端230Bにかけて、その内周面231aが本体部50の外内周面52側に向かって傾斜している。内周面231aは、F方向に対して傾斜している。
筒状部230の基端部分231の外周面231bは、上記した実施形態の外周面31aのようにF方向に対して傾斜しておらず、F方向と平行に形成されている。なお、変形例に係る筒状部230の製造工程は、上述した実施形態に係る筒状部30の製造工程と同様である。
このような変形例に係る筒状部230を有する継手についても、上述した実施形態に係る継手100と同様の効果を奏する。すなわち、筒状部230を有する継手によれば、流体に金属イオンが混入するのを防止しつつ液溜りを抑制することができるとともに、本体部50に対する被覆部260の密着度を向上させることができる。
以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、上記した実施形態では、継手100として、カプラの構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、例えばニップルといった他の管継手の構成であってもよい。この場合、継手100は、本体部50及びガスケット20を有さずに構成されてもよく、筒状部30,230は、アダプタと螺合するようにその先端部分の外周面にネジを備えた構成であってもよい。
HA…ホース管の先端部
30,230…筒状部
50…本体部
50B…基端
51…内周面
52…外周面
60,260…被覆部
100…継手

Claims (1)

  1. ホース管の先端部に取り付けられる管用の継手であって、
    基端側から前記ホース管に挿入されかつ前記ホース管の先端部が装着される筒状の筒状部を備え、
    前記筒状部は、金属製の本体部と、前記本体部の表面に貼り付けられるように設けられ前記本体部の表面を被覆するフッ素樹脂製の被覆部と、を有し、
    前記被覆部は、前記本体部の内周面上及び外周面上に配置されるとともに、前記本体部の基端の表面を介して前記本体部の内周面上から外周面上まで一体で形成され、
    また前記被覆部は、前記本体部の基端から前記被覆部の基端にかけて、厚さが薄くなるように形成されかつその内周面が前記本体部の外周面側に向かって傾斜し、
    前記被覆部の基端部分の外周面は、先端側から基端にかけて内側に向けて傾斜し、
    前記本体部の基端は、前記外周面の該傾斜の始点よりも前記筒状部の基端側に位置し、
    さらに前記被覆部は、前記本体部の基端から前記本体部の先端側にかけて前記本体部の外周面の軸方向の中央部分までの領域を被覆する外部円筒部を有し、
    前記外部円筒部の外周面は、複数のテーパ状の傾斜面を有することを特徴とする継手。
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