JP6680456B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、管継手に関する。

下記特許文献１には、管継手が開示されている。この管継手は、管体にねじり込まれるねじ部を有する金属管と、金属管とインサート成形されて他の管体に接続される接続部を有する樹脂管と、樹脂管の周囲に一体に成形された多角形部とを備えている。多角形部には管体に金属管をねじり込むトルクが付与される。多角形部の角部は、金属管と樹脂管とが剥離するトルクよりも小さいトルクにより破損する構成とされている。トルクの付与にはモンキレンチ等の工具が使用されている。

特開２０１４−９５４１０号公報

上記管継手の金属管が樹脂管に置換えられ、すべて樹脂製とされた管継手が本願発明者により開発中である。樹脂製の管継手は、軽量化に優れ、又低コスト化に優れている。ところで、樹脂管は金属管に比べて機械的強度が低く、又人為的な施工であるために工具から多角形部に入力されるトルクにばらつきが生じる。例えば、給水管の管継手として使用される場合、漏水を防止する適正な締付けトルクが入力され、かつ破損を生じない過剰な締付けトルクが入力されないためには、樹脂製の管継手において改善の余地があった。

本発明は上記事実を考慮し、適正な締付けトルクが入力されると共に過剰な締付けトルクが入力されない管継手を得ることが目的である。

請求項１に記載された発明に係る管継手は、管状の管継手本体と、管継手本体の軸方向一端部に設けられたねじ部と、管継手本体の軸方向中間部に設けられ、トルクが入力される複数の工具接触面を周方向に有する多角形状のトルク入力部と、トルク入力部の多角形状の角部を除く工具接触面に設けられ、工具接触面から径方向に窪む凹部と、を備え、凹部を除く工具接触面の軸方向の長さＬ１を、凹部を含む工具接触面の軸方向の長さＬ２により除算した除算値が、０．１８〜０．８８とされ、管継手本体は、一体成形された樹脂材により形成され、トルク入力部の外周囲の少なくとも一箇所に樹脂注入口に対応する部位が設けられると共に、樹脂注入口から注入された樹脂材が結合されるウエルド部が前記トルク入力部の径方向に沿って前記角部に設けられている。

請求項１に係る管継手では、管状の管継手本体の軸方向一端部にねじ部が設けられ、管継手本体の軸方向中間部にトルク入力部が設けられる。トルク入力部はトルクが入力される複数の工具接触面を周方向に有する多角形状とされる。そして、工具接触面に径方向に窪む凹部が設けられる。

ここで、凹部を除く工具接触面の軸方向の長さＬ１を、凹部を含む工具接触面の軸方向の長さＬ２により除算した除算値が、０．１８〜０．８８とされる。除算値が０．１８以上とされるので、例えば給水管の管継手の場合、漏水を防止可能とする適正なトルクをトルク入力部に入力させることができる。一方、除算値が０．８８以下とされるので、トルク入力部に管継手本体が破損に至る過剰なトルクが入力された場合、凹部によりトルク入力部の角部に応力が集中し、角部に破損が生じる。このため、角部破損後は工具からの力が角部に掛からないので、トルク入力部に過剰なトルクを入力させることがない。
また、管継手によれば、角部を除く工具接触面に凹部が設けられるので、角部には凹部が設けられない。このため、トルク入力部の角部に発生する応力集中が減少されるので、角部の強度を高めることができる。例えば、工具接触面の軸方向の長さＬ２に上限がある場合、長さＬ２が上限の範囲内に設定されつつ、適正な締付けトルクをトルク入力部に入力することができる。一方、トルク入力部に過剰なトルクが入力されると角部が破損されて、トルク入力部に過剰なトルクが入力されない。
さらに、管継手によれば、管継手本体が樹脂材の金型による一体成形により形成される。金型には樹脂注入口が少なくとも一箇所設けられており、トルク入力部の外周囲に樹脂注入口に対応する部位が設けられる。ここで、樹脂注入口から注入された樹脂材が結合されるウエルド部が角部に設けられる。すなわち、凹部を除いたトルク入力部の径方向の肉厚が厚い部位にウエルド部が設けられる。このため、ウエルド部の結合面積を増加させることができるので、ウエルド部の強度を向上させ、破損の起点となることを効果的に抑制又は防止することができる。
さらに、管継手本体、ねじ部及びトルク入力部が樹脂材により一体に成形されるので、これらの部位が同一材料により１つの部品として一体に成形される。このため、管継手の部品点数を減少することができると共に、管継手の構造を簡単にすることができる。加えて、金属材に比べて軽量な樹脂材により管継手が成形されるので、管継手の軽量化を図ることができる。

請求項２に記載された発明に係る管継手では、請求項１に係る管継手において、除算値が、０．６２〜０．７５とされている。

請求項２に係る管継手によれば、実用的な範囲において、請求項１に係る管継手により得られる作用を得ることができる。

請求項４に記載された発明に係る管継手では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に係る管継手において、長さＬ１の増加に対して管継手本体が破損に至るトルクが一定となる飽和領域に長さＬ１が設定されている。

請求項４に係る管継手によれば、工具接触面の面積の増加に対して、管継手本体が破損に至る最大トルクが一定となる飽和領域が見出された。飽和領域において工具接触面の面積が設定されると、最大トルクのばらつきを効果的に減少させることができる。このため、狙い通りに管継手本体が破損に至る前に角部を破損させることができるので、トルク入力部に適正なトルクが入力されると共に過剰なトルクが入力されない。加えて、凹部を除く工具接触面の軸方向の長さＬ１が、例えば工具が掛け易い長さに設定可能となるので、管継手の施工性を向上させることができる。

請求項５に記載された発明に係る管継手では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に係る管継手において、長さＬ１は、凹部により分割された工具接触面の複数の軸方向の長さＬｎの総和とされ、長さＬｎを長さＬ２により除算した除算値が１／３以下に設定されている。

請求項５に係る管継手によれば、凹部を除く工具接触面の軸方向の長さＬ１は、凹部により分割された工具接触面の複数の軸方向の長さＬｎの総和とされる。凹部を含む工具接触面の軸方向の長さＬ２は、長さＬ１に凹部の軸方向の長さの総和を加算した長さである。長さＬｎを長さＬ２により除算した除算値が１／３以下に設定されると、凹部により管継手本体が破損に至る前に角部を破損させることができると共に、凹部によりトルク入力部の軸方向及び径方向の肉厚を部分的に薄くすることができる。例えば、管継手本体が樹脂材の金型による一体成形により形成される場合、トルク入力部の軸方向の肉厚を部分的に薄くすることにより、金型内に注入される樹脂材に加わる圧力が増加する。このため、金型内に混入される空気の金型外への排出が促進されるので、成形後の管継手本体においてボイドの発生を効果的に抑制させることができる。

請求項６に記載された発明に係る管継手では、請求項５に係る管継手において、長さＬｎは１mm〜３mmの範囲であり、長さＬ２は５mm〜１３mmの範囲である。

請求項６に係る管継手によれば、長さＬｎ、長さＬ２が上記数値に設定されることにより、実用的な範囲において、請求項５に係る管継手による作用を得ることができる。

本発明は、適正な締付けトルクが入力されると共に過剰な締付けトルクが入力されない管継手を得ることができるという優れた効果を有する。

本発明の第１実施の形態に係る径方向から見た管継手の半裁断面図である。 図１に示されるＡ−Ａ切断線における管継手の軸方向から見た断面図である。 図１に示される管継手の斜視図である。 （Ａ）は第１実施の形態に係る管継手のトルク入力部を径方向から見た側面図、（Ｂ）は比較例に係る管継手のトルク入力部の側面図、（Ｃ）は第１実施の形態のトルク入力部の軸方向の長さとトルク入力部に入力される締付け限界トルク（最大トルク）との相関図である。 施工作業を示す軸方向から見た第１実施の形態に係る管継手のトルク入力部の及び工具の概略図である。 （Ａ）はトルクの入力により発生した応力の分布を示すトルク入力部の要部斜視図、（Ｂ）は角部を破損した状態を示すトルク入力部の（Ａ）に対応する要部斜視図である。 （Ａ）本発明の第２実施の形態に係る径方向から見た管継手の側面図、（Ｂ）は第１変形例に係る（Ａ）に対応する管継手の側面図、（Ｃ）は第２変形例に係る（Ａ）に対応する管継手の側面図、（Ｄ）は第３変形例に係る（Ａ）に対応する管継手の側面図である。

［第１実施の形態］
図１〜図６を用いて、本発明の第１実施の形態に係る管継手を説明する。なお、図中、適宜示される符号Ａｃは管継手の軸方向を示し、符号Ｃａは管継手の軸芯から外周へ向かう径方向を示している。

（管継手の構成）
図１〜図３に示されるように、本実施の形態に係る管継手１０は、樹脂材により成形された管継手本体１０Ａを備えている。管継手本体１０Ａは、軸方向Ａｃに沿って順次配列された第１管連結部１２と、トルク入力部１４と、第２管連結部１６とを備えて構成されている。表現を代えれば、管継手本体１０Ａの軸方向Ａｃの一端部に第１管連結部１２が設けられ、軸方向Ａｃの他端部に第２管連結部１６が設けられている。管継手本体１０Ａの軸方向Ａｃの中間部にはトルク入力部１４が設けられている。管継手１０は、図１中、管体としての一点鎖線により示される第１管体２０と二点鎖線により示される第２管体２２とを連結すると共に、第１管体２０と第２管体２２との間に流れる流体の流路として構成されている。流体としては、水、温水、油、薬液等の液体や、空気、ガス等の気体が含まれる。なお、本実施の形態では軸方向Ａｃが直線とされているが、例えばエルボ形状、チーズ形状、湾曲形状の管継手の軸方向は屈曲、分岐、湾曲されている。これらの形状並びに軸方向を持つ管継手は、本発明に係る管継手１０に含まれる。また、第１管体２０は金属管等の管体に限られるものではない。第１管体２０には、他の継手や水栓器具、水廻り器具、給湯器等、一般的な給水給湯配管の施工において接続される部材が含まれる。第２管体２２についても同様である。

本実施の形態では、管継手本体１０Ａが樹脂材により形成されているので、当然、第１管連結部１２、トルク入力部１４及び第２管連結部１６は樹脂材により形成されている。詳しく説明すると、第１管連結部１２、トルク入力部１４及び第２管連結部１６は樹脂成形金型を用いた成形法により一体に成形されている。好適な樹脂材としてポリフェニレンサルファイド樹脂（PPS：Polyphenylenesulfide）が使用され、この樹脂材は耐熱性、耐薬品性等に優れている。また、樹脂材にガラス繊維を４０重量％配合した場合、耐割れ性及び耐クリープ変形性に優れた管継手１０を形成することができる。

管継手１０の第１管連結部１２は中空円筒状とされている。第１管連結部１２の管内部１２Ａは軸方向に流体を流す流路として構成され、第１管連結部１２の外周部位は第１管体２０（図１参照）にねじり込まれるねじ部１２Ｂとされている。ねじ部１２Ｂは、第１管体２０側からトルク入力部１４側へ向かって若干増径されており、テーパねじにより構成されている。

トルク入力部１４は、第１管連結部１２の第１管体２０側とは反対側に設けられ、第１管連結部１２の軸芯と軸芯を一致させた中空多角形筒状とされている。トルク入力部１４の管内部１４Ａは、第１管連結部１２の管内部１２Ａに連通され、流体の流路として構成されている。更に、管内部１４Ａは、第１管連結部１２側から第２管連結部１６側へ向かって縮径されたテーパ状とされている。トルク入力部１４の外周には、第１管体２０に第１管連結部１２をねじり込むトルクが工具（図５参照。符号４０）により入力される工具接触面１４Ｂが周方向に沿って複数設けられている。本実施の形態では、工具接触面１４Ｂは、周方向を長手方向とし、軸方向Ａｃを短手方向とする矩形状の面として構成され、周方向に６個配設されている。図２及び図３に示されるように、六角ナットの輪郭形状や六角ボルト頭の輪郭形状と同様に、軸方向Ａｃから見ると、トルク入力部１４の輪郭形状は六角形状により構成されている。

１つの工具接触面１４Ｂと周方向に隣接する他の１つの工具接触面１４Ｂとの間であって、工具接触面１４Ｂの周方向端には角部１４Ｃが設けられている。図２に示されるように、角部１４Ｃの内角αはここでは１２０度に設定されている。また、図１及び図３に示されるように、角部１４Ｃの軸方向Ａｃの両端部には面取り部１４Ｄが設けられている。

第２管連結部１６は、図１及び図３に示されるように、トルク入力部１４の第１管連結部１２側とは反対側に設けられ、トルク入力部１４の軸芯と軸芯を一致させた中空円筒状とされている。第２管連結部１６のトルク入力部１４側の管内部１６Ａは、トルク入力部１４の管内部１４Ａに連通され、この管内部１４Ａに連続して縮径されるテーパ状とされている。第２管連結部１６の軸方向Ａｃの中間部に位置する管内部１６Ｂは、管内部１６Ａに連通され、軸方向Ａｃに沿って同径とされている。第２管連結部１６の第２管体２２側の管内部１６Ｃは、管内部１６Ｂに連通され、管内部１６Ｂから第２管体２２へ向かって増径されたテーパ状とされている。管内部１６Ａ、管内部１６Ｂ及び管内部１６Ｃは流体の流路として構成されている。

図１に示されるように、第２管連結部１６の外周部位は第２管体２２が挿入され、接続されている。接続部１６Ｄのトルク入力部１４側の外周には、拡径され、第２管体２２の終端に当接して終端の位置決めを行う位置決め部１６Ｅが設けられている。接続部１６Ｄの軸方向Ａｃの中間部には、縮径され、周方向に沿って配置された溝部１６Ｆが設けられている。配置数に限定されないが、ここでは軸方向Ａｃに離間されて２つの溝部１６Ｆが設けられている。溝部１６Ｆには破線により示されるＯリング２６が嵌込まれ、Ｏリング２６により接続部１６Ｄと第２管体２２との気密性又は水密性が高められる構成とされている。トルク入力部１４と第２管連結部１６の位置決め部１６Ｅとの間には圧入部１６Ｇが設けられている。圧入部１６Ｇは位置決め部１６Ｅからトルク入力部１４へ向かって拡径されたテーパ状とされている。

図１に示されるように、第２管連結部１６においては、接続部１６Ｄの軸方向Ａｃの中間部から圧入部１６Ｇに渡って、第２管体２２の周囲に想像線により示される樹脂製の管状体２４Ａが設けられる構成とされている。管状体２４Ａのトルク入力部１４側の一端部は圧入部１６Ｇに圧入されると共に、管状体２４Ａの他端部は第２管体２２の外周を囲う構成とされている。また、接続部１６Ｄの軸方向Ａｃの端部において、第２管体２２の周囲に想像線により示される樹脂製の解放リング２４Ｂが設けられ、管状体２４Ａと解放リング２４Ｂとの間にロックリング２４Ｄが設けられている。更に、管状体２４Ａ及び解放リング２４Ｂの周囲には想像線により示される樹脂製のキャップ２４Ｃが設けられている。なお、本実施の形態に係る管継手１０では、上記Ｏリング２６や第２管体２２等が施工前に予め組付けられるものである。

このように構成される管継手１０では、図１〜図３に示されるように、トルク入力部１４の工具接触面１４Ｂに、この工具接触面１４Ｂから径方向Ｃａへ窪む凹部３０が設けられている。本実施の形態では、凹部３０は、周方向を長手方向とし、軸方向Ａｃを短手方向とした長溝３２及び長溝３４により構成されている。詳しく説明すると、凹部３０は、すべての（６つの）工具接触面１４Ｂのそれぞれに、軸方向Ａｃに互いに離間しかつ平行に配置された２本の長溝３２及び長溝３４を備えて構成されている。長溝３２、長溝３４の各々の溝長及び溝幅は同一寸法に設定されている。

更に、図４（Ａ）に示されるように、軸方向Ａｃにおいて、工具接触面１４Ｂの第１管連結部１２側端から長溝３２までの長さＬａ、長溝３２から長溝３４までの長さＬｂ、長溝３４から工具接触面１４Ｂの第２管連結部１６側端までの長さＬｃが同一寸法とされている。長さＬａ、長さＬｂ及び長さＬｃの合計の長さＬ１は長溝３２の溝幅Ｗ１及び長溝３４の溝幅Ｗ２を除く（凹部３０を除く）工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さである。表現を代えれば、長さＬ１は、凹部３０により分割された工具接触面１４Ｂの複数の軸方向の長さＬｎ（長さＬｎは、長さＬａ、長さＬｂ又は長さＬｃ）の総和である。長さＬ１に長溝３２の溝幅Ｗ１及び長溝３４の溝幅Ｗ２を加えた（凹部３０を含む）長さが、工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さＬ２とされている。

凹部３０は、図５に示されるように、工具４０によりトルク入力部１４に過剰なトルクが入力されると、管継手本体１０Ａの少なくとも一部が破損に至る前に工具接触面１４Ｂの角部１４Ｃが工具４０により破損される構成とされている。ここで、管継手本体１０Ａの破損とは亀裂等の小規模な破損を含む状態である。また、角部１４Ｃの破損とは、角部１４Ｃが工具４０により潰されて、或いは変形し、角部１４Ｃに工具４０が掛からない状態である。

本実施の形態では、工具接触面１４Ｂの角部１４Ｃに凹部３０が設けられていない。詳しく説明すると、工具接触面１４Ｂと周方向に隣接する他の工具接触面１４Ｂとの境界と長溝３２、長溝３４のそれぞれとの間の、図１及び図４（Ａ）に示される破線により囲まれた領域３６に凹部３０が設けられていない。表現を代えれば、工具接触面１４Ｂの長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃとされたそれぞれの周方向端部の部位が相互に連結されてリブ状とされ、領域３６に長溝３２及び長溝３４が設けられていない。

（樹脂成形金型の構成）
ここで、管継手１０の製造に使用される樹脂成形金型（金型）５０の輪郭形状が、図２に想像線として示されている。本実施の形態では、樹脂成形金型５０は、トルク入力部１４の３つの工具接触面１４Ｂを含む管継手１０の軸方向Ａｃに沿った半分の部位を成形する第１成形金型５２と、他の３つの工具接触面１４Ｂを含む管継手１０の他の半分の部位を成形する第２成形金型５４とを備えている。第１成形金型５２と第２成形金型５４との境界となるパーティングライン５６は、本実施の形態では、角部１４Ｃを対向させた位置とされている。樹脂成形法では、第１成形金型５２と第２成形金型５４とにより形成されたキャビティ内部に流動性を有する樹脂材が注入され、樹脂材が硬化されることにより管継手１０が成形されている。本実施の形態では、図１及び図２に示されるように、トルク入力部１４のパーティングライン５６に沿った１箇所の角部１４Ｃに対応する位置に、樹脂成形金型５０の樹脂注入口としての注入ゲート５８が設けられている。

図２に示されるように、樹脂材の流れＲは、軸方向Ａｃから見て、注入ゲート５８から管内部１４Ａの周囲に上下２分割され、その後に１つに結合される。この結合され硬化された部位はウエルド部ＷＬであり、一点鎖線で示されるように、ウエルド部ＷＬはトルク入力部１４の径方向Ｃａに沿って形成されている。ウエルド部ＷＬは、注入ゲート５８の位置に対して管内部１４Ａを介した丁度反対側に形成されている。このウエルド部ＷＬが形成される部位は角部１４Ｃとされ、前述のように角部１４Ｃは領域３６とされているので、領域３６には凹部３０が設けられていない。

また、管継手１０が樹脂成形金型５０により成形されているので、図２に示されるように、長溝３２及び長溝３４の短手方向（軸方向Ａｃ）に沿う内壁３０Ｂ〜３０Ｅ、３０Ｈ〜３０Ｋの面方向が樹脂成形金型５０の離型方向Ｍａと一致している。これにより、樹脂成形金型５０に引っ掛かることなく離型させることが可能となる。加えて、長溝３２及び長溝３４の短手方向に沿う内壁３０Ａ、３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｌの面方向が離型方向Ｍａと直交されている。

（本実施の形態の作用及び効果）
本実施の形態に係る管継手１０では、図１〜図３に示されるように、管継手本体１０Ａの軸方向Ａｃの一端部にねじ部１２Ｂが設けられ、管継手本体１０Ａの軸方向Ａｃの中間部にはトルク入力部１４が設けられる。トルク入力部１４はトルクが入力される複数の工具接触面１４Ｂを周方向に有する多角形状とされる。そして、工具接触面１４Ｂには凹部３０が設けられる。

ここで、管継手本体１０Ａが樹脂材料により成形される。すなわち、管継手本体１０Ａ、ねじ部１２Ｂ、トルク入力部１４、そして接続部１６Ｄが同一樹脂材により１つの部品として一体に成形される。このため、管継手１０の部品点数を減少することができると共に、管継手１０の構造を簡単にすることができる。更に、部品点数が減少され、かつ構造が簡単とされるので、管継手１０の製作コスト並びに製品コストを安くすることができる。また、金属材に比べて軽量な樹脂材により管継手本体１０Ａが成形されているので、管継手１０の軽量化を図ることができる。加えて、管継手１０には異種材料によるインサート成形の部位が存在しないので、トルク入力部１４にトルクが入力されたときに、異種材料同士の剥離が生じない。

また、本実施の形態に係る管継手１０では、規定以上の過剰な締付けトルク（最大トルクＴmax）がトルク入力部１４に入力されると、トルク入力部１４の多角形状の角部１４Ｃが凹部３０により破損される。トルクの入力には、例えば、図５に示される工具４０が使用され、工具４０はここではモンキレンチである。モンキレンチは、トルク入力部１４の対向する２つの工具接触面１４Ｂを挟込む固定ジョー４２及び調整ジョー４４と、調整ジョー４４の位置が調整可能な調整ギア４６と、人為的なトルクが付与される柄４８とを備えて構成されている。本実施の形態では、ねじ部１２Ｂが右ねじとされているので、トルク入力部１４側から第１管連結部１２側を軸方向Ａｃに見て、時計回り方向へ工具４０を回転させて、ねじ部１２Ｂが第１管体２０にねじり込まれる。このとき、工具４０の回転方向に工具４０からトルク入力部１４にトルクＴが入力され、トルクＴは工具接触面１４Ｂ及び角部１４Ｃに付与される。工具４０を用いて、トルク入力部１４に規定以上の過剰な締付けトルクが入力された場合、角部１４Ｃに応力が集中し角部１４Ｃが破損され、工具４０が角部１４Ｃに掛からなくなるので、過剰な締付けトルクがトルク入力部１４に入力されない。

また、本実施の形態に係る管継手１０では、凹部３０がねじ部１２Ｂ又は接続部１６Ｄの破損に至る前に角部１４Ｃを破損させる構成とされている。図１〜図３及び図４（Ａ）に示されるように、トルク入力部１４に凹部３０が設けられ、凹部３０は工具接触面１４Ｂから径方向へ窪む凹状の長溝３２、長溝３４により構成される。工具４０を用いてトルク入力部１４にトルクＴが入力されると、図６（Ａ）に示されるように、工具４０の固定ジョー４２及び調整ジョー４４と接触する工具接触面１４Ｂに応力Ｓ１〜Ｓ３が発生する。応力Ｓ１〜Ｓ３は、応力の強さと分布状態とを明確にするために、便宜的に３段階に分けて示されている。応力Ｓ３が最も大きな応力であり、応力Ｓ２、Ｓ１は次第に小さくなる応力である。大きな応力Ｓ３は、工具４０と接触する工具接触面１４Ｂの周方向中間部からトルクＴが加わる周方向末端の角部１４Ｃに発生する。応力Ｓ２はトルク入力部１４の角部１４Ｃにおいて集中する構成とされている。応力Ｓ１は、工具４０と接触する工具接触面１４Ｂの周方向中間部から周方向次段の工具４０と接触していない工具接触面１４Ｂにまで発生する。図１に示されるねじ部１２Ｂ又は接続部１６Ｄの特に圧入部１６Ｇの少なくとも一方が破損に至る前に、図６（Ｂ）に示されるように、凹部３０により、工具接触面１４Ｂの周方向端の角部１４Ｃが工具４０により破損する。図６（Ｂ）において、破損した領域は符号１４Ｅを付して示されている。このため、角部１４Ｃに対して工具４０の掛かりが無くなるので、角部１４Ｃが破損された後、ねじ部１２Ｂ又は圧入部１６Ｇが破損に至る過剰なトルクがトルク入力部１４に入力されない。従って、ねじ部１２Ｂ又は圧入部１６Ｇの少なくとも一方の破損を未然に防ぐことができる。

ここで、比較例について説明する。図４（Ｂ）に示される管継手１００では、トルク入力部１０４に本実施の形態における凹部３０が設けられていない。過剰なトルクがトルク入力部１０４に入力されると、ねじ部を有する第１管連結部１０２の領域１０２Ｅに割れ、破壊等の損傷が確認された。また、管継手１００では、同様に過剰なトルクがトルク入力部１０４に入力されると、第２管連結部１０６の根本付近の圧入部の領域１０６Ｅに割れ、破壊等の損傷が確認された。

更に、本実施の形態に係る管継手１０において、工具接触面１４Ｂの周方向の長さを一定とした場合の凹部３０を除く工具接触面１４Ｂの長さＬ１（mm）と最大トルクである締付け限界トルクＴmax（Nm）との相関関係が図４（Ｃ）に示されている。長さＬ１は長さＬａ、長さＬｂ及び長さＬｃの総和である。長さＬ１が１．５mm、３mm及び５mmと増加する（長さＬ１の増加に従って工具接触面１４Ｂの面積が増加する）と、締付け限界トルクＴmaxが約２０Nm、約４０Nm及び約６０Nmと増加する比例領域が見出された。加えて、長さＬ１が６mmを越えると、締付け限界トルクＴmaxが約７０Nm未満において一定となる飽和領域が見出された。飽和領域の範囲において工具接触面１４Ｂの面積が設定されると、トルクの規定値のばらつきを効果的に減少させることができるので、狙い通りにねじ部１２Ｂ又は圧入部１６Ｇが破損に至る前に角部１４Ｃを破損させることができる。本実施の形態に係る管継手１０では、工具接触面１４Ｂの周方向の長さは約１４mmにおいて一定とされ、長さＬａ、長さＬｂ及び長さＬｃが各々均等に２mmとされて工具接触面１４Ｂの長さＬ１は６mmに設定されている。また、本実施の形態では、凹部３０の溝幅Ｗ１及び溝幅Ｗ２は均等に１mmに設定されている。長さＬａ、長さＬｂ、長さＬｃ（長さＬｎ）の実用的な範囲は１mm〜３mmであり、溝幅Ｗ１、溝幅Ｗ２の実用的な範囲は１mm〜２mmである。従って、長さＬ１の実用的な範囲は３mm〜９mmとされる。

加えて、本実施の形態に係る管継手１０では、凹部３０を除く工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さＬ１が、例えば工具４０が掛け易い長さに設定可能となる。長さＬ１が上記のように６mmに設定されると、凹部３０を含む（溝幅Ｗ１及び溝幅Ｗ２の２mmを加算した）工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さＬ２は８mmとなる。日本工業規格JIS B4604に規定される全鍛造品、２３度形、１５０mmのモンキレンチでは固定ジョー４２又は調整ジョー４４の厚さの最大寸法（ａ₂）が１１mmとされ、２００mmのモンキレンチでは最大寸法（ａ₂）が１４mmとされている。このため、工具４０の固定ジョー４２の厚さの寸法に対して、長さＬ２が同等の寸法か若干小さい寸法となるので、管継手の施工性を向上させることができる。なお、長さＬ２の実用的な範囲は５mm〜１３mmである。

そして、本実施の形態に係る管継手１０では、凹部３０を除く工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さＬ１を、凹部３０を含む工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さＬ２により除算した除算値が、０．１８〜０．８８とされる。長さＬ２が使用頻度の高い８mmに設定されると、例えば給水管に使用される樹脂製の管継手１０では、漏水を防止するための適正な締付けトルクとして２０Nmが必要である。図４（Ｃ）に示されるように、２０Nmのトルクが許容される長さＬ１の下限値は１．５mmとされているので、長さＬ１を１．５mm、長さＬ２を８mmとすると、除算値は０．１８となる。このとき、溝幅Ｗ１、溝幅Ｗ２の合計は６．５mmである。一方、過剰な締付けトルクとして６５Nmまでに止める要求があるので、図４（Ｃ）に示されるように、長さＬ１の上限値は７mmとされる。このとき、長さＬ１を７mm、長さＬ２を８mmとすると、除算値は０．８８となり、溝幅Ｗ１、溝幅Ｗ２の合計は１mmである。すなわち、除算値が０．１８以上とされるので、漏水を防止可能とする適正なトルクをトルク入力部１４に入力させることができる。一方、除算値が０．８８以下とされるので、トルク入力部１４に管継手本体１０Ａが破損に至る過剰なトルクが入力された場合、凹部３０によりトルク入力部１４の角部１４Ｃに応力が集中し、角部１４Ｃに破損が生じる。このため、工具４０が角部１４Ｃに掛からないので、トルク入力部１４に過剰なトルクを入力させることがない。

また、本実施の形態に係る管継手１０では、除算値が０．６２〜０．７５とされる。締付けトルクを高めて確実に漏水を防止するには５５Nm程度が必要である。図４（Ｃ）に示されるように、このトルクを締付けトルクとするには、長さＬ１として５mmが必要とされる。長さＬ１を５mm、長さＬ２を８mmとすると、除算値は０．６２となる。一方、６５Nmに達しない範囲において適正な締付けトルクを得るには、長さＬ１は６０Nm近傍を締付け限界トルクとする６mmに設定されることが好ましい。長さＬ１を６mm、長さＬ２を８mmとすると、除算値は０．７５となる。すなわち、除算値が上記数値の範囲とされることにより、実用的な範囲において、確実な締付けトルクをトルク入力部１４に入力させることができると共に、管継手本体１０Ａの破損に至る過剰なトルクをトルク入力部１４に入力させることがない。

更に、本実施の形態に係る管継手１０では、図４（Ｃ）に示されるように、工具接触面１４Ｂの面積の増加に対して、管継手本体１０Ａが破損に至る最大トルク（締付け限界トルク）が一定となる飽和領域が見出された。飽和領域において工具接触面１４Ｂの面積が設定されると、最大トルクのばらつきを効果的に減少させることができる。このため、狙い通りに管継手本体１０Ａが破損に至る前に角部１４Ｃを破損させることができるので、トルク入力部１４に適正なトルクが入力されると共に過剰なトルクが入力されない。加えて、長さＬ１が、例えば工具４０が掛け易い長さに設定可能となるので、管継手１０の施工性を向上させることができる。

また、本実施の形態に係る管継手１０では、上記長さＬｎ（長さＬａ、長さＬｂ又は長さＬｃ）を長さＬ２により除算した値（Ｌｎ／Ｌ２）が１／３以下に設定される。上記の通り、工具接触面１４Ｂに凹部３０が設けられるので、ねじ部１２Ｂ又は接続部１６Ｄの特に圧入部１６Ｇの破損に至る前に角部１４Ｃを破損させることができる。加えて、工具接触面１４Ｂに凹部３０が設けられるので、トルク入力部１４の軸方向Ａｃ及び径方向Ｃａの肉厚（樹脂材の厚み）を部分的に薄くすることができる。トルク入力部１４の肉厚を部分的に薄くすると、樹脂成形金型５０内に注入される樹脂材に加わる圧力が増加する。このため、樹脂成形金型５０内に混入される空気の樹脂成形金型５０外への排出が促進されるので、樹脂成形後の管継手本体１０Ａにおいてボイドの発生を効果的に抑制させることができる。

更に、本実施の形態に係る管継手１０では、長さＬｎ及び長さＬ２が上記数値に設定されることにより、実用的な範囲において、上記作用効果を奏することができる。

また、本実施の形態に係る管継手１０では、図１〜図３に示されるように、角部１４Ｃを除く工具接触面１４Ｂに凹部３０が設けられるので、角部１４Ｃには凹部３０が設けられない。このため、トルク入力部１４の角部１４Ｃの強度を高めることができる。例えば、凹部３０を含む工具接触面１４Ｂの軸方向Ａｃの長さＬ２に上限がある場合、長さＬ２が上限の範囲内に設定されつつ、適正なトルクにより第１管体２０にねじ部１２Ｂをねじり込み密閉させることができる。一方、過剰な締付けトルクが入力されると角部１４Ｃが破損されて、トルク入力部１４に過剰な締付けトルクが入力されない。

また、本実施の形態に係る管継手１０では、図２に示されるように、管継手本体１０Ａが樹脂成形金型５０による樹脂材の一体成形により形成される。樹脂成形金型５０には注入ゲート５８が少なくとも一箇所設けられており、トルク入力部１４の外周囲に注入ゲート５８に対応する部位が設けられる。ここで、注入ゲート５８から注入された樹脂材が結合されるウエルド部ＷＬを除いて工具接触面１４Ｂに凹部３０が設けられる。すなわち、凹部３０を除いたトルク入力部１４の径方向Ｃａの肉厚が厚い部位にウエルド部ＷＬが設けられる。このため、ウエルド部ＷＬの結合面積を増加させることができるので、ウエルド部ＷＬの強度を向上させ、ウエルド部ＷＬが破壊の起点となることを効果的に抑制又は防止することができる。

［第２実施の形態］
図７を用いて、本発明の第２実施の形態に係る管継手１０を説明する。なお、本実施の形態の説明において、第１実施の形態に係る管継手１０と同一機能を有する構成には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図７（Ａ）に示される本実施の形態に係る管継手１０では、トルク入力部１４の工具接触面１４Ｂに設けられた１本の長溝３８により凹部３０が構成されている。長溝３８は、周方向を長手方向とし、前述の長溝３２の溝幅Ｗ１及び長溝３４の溝幅Ｗ２よりも広い溝幅Ｗ３とされている（例えば、溝幅Ｗ３は２mmに設定されている）。なお、本実施の形態に係る管継手１０では１本の長溝３８により凹部３０が構成され、前述の第１実施の形態に係る管継手１０では２本の長溝３２及び長溝３４により凹部３０が構成されている。本発明では、軸方向Ａｃに３本以上の長溝を備えて凹部３０が構成されてもよい。

図７（Ｂ）に示される本実施の形態の第１変形例に係る管継手１０では、周方向に隣接される工具接触面１４Ｂ同士において互いに連結された長溝３２Ａ及長溝３４Ａにより凹部３０が構成されている。つまり、長溝３２Ａ及長溝３４Ａは周方向に連続された円環状とされている。第１変形例では、トルク入力部１４の角部１４Ｃ（領域３６）にも凹部３０が設けられている。

図７（Ｃ）に示される本実施の形態の第２変形例に係る管継手１０では、矩形状の開口形状ではなく、周方向両端が円弧状とされた長溝３２Ｂ及び長溝３４Ｂにより凹部３０が構成されている。

図７（Ｄ）に示される本実施の形態の第３変形例に係る管継手１０では、過剰なトルクが入力されたときに応力集中を誘発して破損すべき角部１４Ｃの近傍に設けられた長溝３２Ｃ及び長溝３４Ｃにより凹部３０が構成されている。詳しく説明すると、工具接触面１４Ｂの周方向中間部から周方向末端部の工具４０が掛かる部位（図６（Ａ）に示す応力Ｓ２及び応力Ｓ３が発生する部位）に凹部３０が設けられている。

本実施の形態に係る管継手１０並びに第１変形例〜第３変形例に係る管継手１０によれば、第１実施の形態に係る管継手１０により得られる作用効果と同様に、部品点数を減少すると共に、構造を簡単にすることができるという作用効果が得られる。また、管継手１０によれば、施工性を損なうことなく、過剰なトルクの入力に対してねじ部１２Ｂ又は圧入部１６Ｇの破損を未然に防ぐことができるという作用効果が得られる。更に、管継手１０によれば、樹脂材により成形されているので、軽量化を図ることができる。

［その他の形態］
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能である。例えば、本発明は、軸方向から見たトルク入力部の輪郭形状を四角形状、八角形状以上の多角形状としてもよい。すなわち、トルク入力部は周方向に少なくとも２以上の工具接触面を備えていればよい。また、本発明は、例えば六角形状のトルク入力部の場合、対向する２つの工具接触面にのみ凹部を備えてもよいし、２箇所の対向する合計４つの工具接触面に凹部を備えてもよい。

更に、本発明は、凹部の軸方向に配置された複数の長溝の形状を異なる形状としてもよい。また、本発明は、凹部の長溝を楕円状の開口形状を有する長溝としてもよい。更に、本発明では、長溝に限定されるものではなく、正方形状、多角形状、円形状、星形形状等の開口形状を有する凹状の溝により凹部が構成されてもよい。

更に、上記実施の形態に係る管継手では、トルク入力部の工具接触面が平坦な面により構成されていたが、本発明は、凹部よりも小さく浅い溝や模様を設けて滑止めとした工具接触面とされてもよい。

また、本発明では、工具接触面の周方向中間部の位置に対応させて、樹脂成形金型に１箇所の注入ゲートが設けられてもよい。この場合、ウエルド部が工具接触面の周方向中間部に形成されるので、この部位を除いて工具接触面に凹部が設けられる。なお、樹脂成形金型において、注入ゲート数は１箇所に限定されず、２箇所以上の注入ゲートが設けられてもよい。

更に、上記実施の形態に係る管継手のねじ部はテーパ形状のオスねじとされているが、本発明は、平行ねじのオスねじや、テーパ形状のメスねじ、平行ねじのメスねじ等の種々のねじ形状に置き換えて設けてもよい。

１０ 管継手
１０Ａ 管継手本体
１２ 第１管連結部
１２Ｂ ねじ部
１４ トルク入力部
１４Ｂ 工具接触面
１４Ｃ 角部
１６ 第２管連結部
１６Ｄ 接続部
１６Ｇ 圧入部
３０ 凹部
３２、３２Ａ〜３２Ｃ、３４、３４Ａ〜３４Ｃ、３８ 長溝
４０ 工具
５０ 樹脂成形金型

Claims (5)

1. 管状の管継手本体と、
   当該管継手本体の軸方向一端部に設けられたねじ部と、
   前記管継手本体の軸方向中間部に設けられ、トルクが入力される複数の工具接触面を周方向に有する多角形状のトルク入力部と、
   当該トルク入力部の多角形状の角部を除く前記工具接触面に設けられ、当該工具接触面から径方向に窪む凹部と、を備え、
   前記凹部を除く前記工具接触面の軸方向の長さＬ１を、前記凹部を含む前記工具接触面の軸方向の長さＬ２により除算した除算値が、０．１８〜０．８８とされ、
   前記管継手本体、前記ねじ部及び前記トルク入力部は、樹脂材により一体に成形され、
   前記トルク入力部の外周囲の少なくとも一箇所に樹脂注入口に対応する部位が設けられると共に、前記樹脂注入口から注入された樹脂材が結合されるウエルド部が前記トルク入力部の径方向に沿って前記角部に設けられている管継手。
2. 前記除算値が、０．６２〜０．７５とされた請求項１に記載の管継手。
3. 前記長さＬ１の増加に対して前記管継手本体が破損に至るトルクが一定となる飽和領域に前記長さＬ１が設定されている請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の管継手。
4. 前記長さＬ１は、前記凹部により分割された前記工具接触面の複数の軸方向の長さＬｎの総和とされ、前記長さＬｎを前記長さＬ２により除算した除算値が１／３以下に設定されている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の管継手。
5. 前記長さＬｎは１mm〜３mmの範囲であり、前記長さＬ２は５mm〜１３mmの範囲である請求項４に記載の管継手。