JP6870417B2

JP6870417B2 - 継手

Info

Publication number: JP6870417B2
Application number: JP2017061181A
Authority: JP
Inventors: 元井村
Original assignee: ONDA MFG.CO.,LTD.
Current assignee: ONDA MFG.CO.,LTD.
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-03-27
Also published as: JP2018162856A

Description

本発明は、継手に関する。

特許文献１に示されるように、流体を流す配管用の継手は、入口から流入した流体を流すための流路が形成されており、その流路を通過した流体が出口から流出するようになっている。

特開２００８−２９８１０４号公報

しかし、継手に対し流体の流量を多くすることが要求される場合、その要求に対応するため、流路の内径を大きくすることができるよう継手を大型化しなければならないという問題があった。

本発明の目的は、継手における流路内の流体を速やかに流すことができ、継手を大型化することなく同継手における流体の流量を確保することができる継手を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する継手においては、入口から流入した流体を流すための流路が形成されており、その流路を通過した流体が出口から流出する。そして、上記流路の内周面には、その流路を通過する際の流体の整流を行う整流部が設けられている。

この構成によれば、継手における流路の内周面に設けられた整流部により、その流路内を通過する流体の上流から下流に向う流れが乱れることが抑制される。このため、流路内の流体の流れをスムーズにすることができ、上記整流部が設けられていない場合と比較して、流路を通過する流体の流速が速くなる。従って、継手における流路内の流体を速やかに流すことができ、継手を大型化することなく同継手における流体の流量を確保することができる。

上記継手において、上記流路は筒部を有する本体に形成されて同筒部を通過しており、上記筒部の開口端に上記入口が形成されている一方、その入口が前記本体に形成されている上記出口に対し上記流路を介して繋がっているものとすることが考えられる。更に、上記筒部における上記開口端の内周面には上記入口に繋がるとともに上記出口側に向うほど内径が縮小するテーパ面が形成されており、上記整流部は上記テーパ面において上記流路の中心線周りに螺旋状に延びるとともに上記テーパ面の周方向に間隔をおいた複数のリブによって構成されているものとすることが考えられる。

上記構成によれば、入口から流入して出口側に流れる流体は、その入口に繋がるテーパ面を通過する際、複数のリブによって流路の中心線周りに螺旋状に旋回する。そして、螺旋状に旋回しながら上流から下流に流れる流体の流れについては、その流れの乱れが複数のリブにより規制される。このように螺旋状に旋回しながら上流から下流に流れる流体の流れの乱れが規制される分、流路を流れる流体の流れをスムーズにすることができ、上記複数のリブが設けられていない場合と比較して上記流体の流速が速くなる。従って、継手における流路の入口から出口までの間で流体を速やかに流すことができ、継手を大型化することなく同継手における流体の流量を確保することができる。

上記課題を解決する継手においては、入口から流入した流体を流すための流路が形成されており、その流路を通過した流体が出口から流出する。そして、流路の内周面には、その流路を流体が通過する際、流体による多数の渦流からなる乱流層を上記流路の内周面に沿って生じさせる乱流部が設けられている。

この構成によれば、流路内を流体が上流から下流に向けて流れる際には、流路の内周面に沿って流体による多数の渦流からなる乱流層が生じる。こうした乱流層が流路の内周面に沿って生じることにより、流路の中心部付近を流れる流体における同流路の内周面に対する流通抵抗が低減されるため、流路内を上流から下流に流れる流体の流速が低下することを抑制でき、上記乱流部が設けられていない場合と比較して上記流体の流速が速くなる。従って、継手における流路の入口から出口までの間で流体を速やかに流すことができ、継手を大型化することなく同継手における流体の流量を確保することができる。

継手を示す断面図。継手を示す断面図。継手におけるリブ（整流部）の他の例を示す拡大断面図。継手の他の例を示す断面図。

［第１実施形態］
以下、継手の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１に示す継手１は、流体を流す配管２同士を繋ぐためのものであって、上流側（図１の右側）の配管２からの流体が流入した後、その流体を通過させて下流側（図１の左側）の配管２に流出させる。継手１の本体３は、円筒状に形成されている内筒４と、その内筒４の外周を囲むように設けられている外筒５と、を備えている。内筒４と外筒５とは、それぞれの中心線が重なるように配置されており、両者の中心線方向の中央部で中央壁６を介して繋がっている。

内筒４の外周面には、同内筒４の中心線方向に間隔をおいて環状溝７，８が形成されており、それら環状溝７，８にはシールリング９，１０が収容されている。一方、内筒４と外筒５との間であって、同外筒５の内周面には円筒状の筒部材１１が挿入されている。そして、筒部材１１と内筒４の間であって同内筒４の外周面に配管２が挿入されることによって配管２が継手１に接続される。このとき、シールリング９，１０が配管２の内周面に接触することにより、継手１を通過する流体が内筒４の外周面と配管２の内周面との間から継手１の外に漏れることは抑制される。

内筒４における右側の開口端は上流側の配管２から流体を流入させる入口４ａとなっており、内筒４の内部は上記流体を流すための流路４ｂとなっており、内筒４における左側の開口端は上記流路４ｂを通過した上記流体を下流側の配管２に流出させる出口４ｃとなっている。従って、継手１の本体３における内筒４は、入口４ａを有するとともに同入口４ａを出口４ｃに繋ぐ流路４ｂが形成されている筒部としての役割を担う。

継手１は、配管２を本体３に保持するための保持部材１３と、その保持部材１３を本体３に取り付けるためのキャップ１４と、を備えている。上記保持部材１３は、円環状の傾斜板１７を備えており、本体３における外筒５の中心線方向の端部に隣接して位置している。また、キャップ１４は、円筒状に形成されており、外筒５における上記端部の外周に挿入されることによって上記保持部材１３を外筒５との間に挟んでいる。このキャップ１４は、同キャップ１４と外筒５との径方向についての対向面間に設けられた凹凸による係合を通じて上記本体３に取り付けられている。

このように本体３に対しキャップ１４を取り付けることにより、それら本体３とキャップ１４との間に挟まれた上記保持部材１３が本体３に取り付けられる。保持部材１３がキャップ１４によって本体３に取り付けられた状態で、配管２の端部がキャップ１４及び保持部材１３を貫通して内筒４の外周面に挿入されると、保持部材１３の傾斜板１７が配管２の外周面を押圧し、それによって同配管２の本体３（内筒４の外周面）からの抜け出しが防止される。

ところで、配管２同士を継手１で繋ぐようにした場合、上流側の配管２から下流側の配管２に流れる流体が継手１における内筒４を通過するようになる。この内筒４における流体の流通面積については、同内筒４の外周面に配管２が挿入される関係から、配管２における流体の流通面積よりも小さくなる。このため、流体が継手１を通過することによる同流体の流量低下は避けられず、継手１における流体の流量を多くするためには同継手を大型化しなければならないという問題があった。こうした問題に対処するため、継手１において以下の構造が採用されている。

すなわち、内筒４における右側の開口端の内周面には入口４ａに繋がるとともに出口４ｃ側に向うほど内径が縮小するテーパ面２１が形成されており、そのテーパ面２１には流路４ｂの中心線周りに螺旋状に延びるとともにテーパ面２１の周方向に間隔をおいて複数のリブ２２が形成されている。一方、内筒４における左側の開口端の内周面には出口４ｃに繋がるとともに入口４ａ側に向うほど内径が縮小するテーパ面２３が形成されており、そのテーパ面２３には流路４ｂの中心線周りに螺旋状に延びるとともにテーパ面２１の周方向に間隔をおいて複数のリブ２４が形成されている。リブ２２，２４はテーパ面２１，２３から突出しており、リブ２２の螺旋状に延びる方向とリブ２４の螺旋状に延びる方向とは同一の方向となっている。これら複数のリブ２２，２４によって流路４ｂを通過する流体の整流を行うための整流部が構成されている。

次に、継手１の作用について説明する。
上流側の配管２から入口４ａを介して継手１（内筒４）の流路４ｂに流入した流体は、その流路４ｂを通過した後に出口４ｃを介して下流側の配管２に流出する。流路４ｂ内を流れる流体は、入口４ａに繋がるテーパ面２１に対応する部分を通過する際に複数のリブ２２によって流路４ｂの中心線周りに螺旋状に旋回するとともに、出口４ｃに繋がるテーパ面２３に対応する部分を通過する際に複数のリブ２４によって流路４ｂの中心線周りに螺旋状に旋回する。このように螺旋状に旋回しながら上流から下流に流れる流体の流れについては、その流れの乱れが複数のリブ２２，２４によって規制される。このように螺旋状に旋回しながら上流から下流に流れる流体の流れの乱れが規制される分、流路４ｂを流れる流体の流れをスムーズにすることができ、上記複数のリブ２２，２４が設けられていない場合と比較して上記流体の流速が速くなる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）流路４ｂ内を通過する流体の上流から下流に向う流れに乱れが生じることは、複数のリブ２２，２４で構成される整流部によって抑制されるため、流路４ｂ内における流体の流れがスムーズになる。これにより、継手１における流路４ｂ内の流体を速やかに流すことができ、継手１を大型化することなく同継手１における流体の流量を確保することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の継手について図２を参照して説明する。
図２に示すように、この実施形態の継手１は、第１実施形態のようにリブ２２，２４を設ける代わりに、入口４ａ側のテーパ面２１に球面状にへこむ多数の凹部３１が互いに間隔をおいて形成されている。これら多数の凹部３１は、流路４ｂ内を流体が通過する際、流体による多数の渦流からなる乱流層を流路４ｂの内周面に沿って生じさせる乱流部としての役割を担う。

この継手１においては、流路４ｂ内を流体が上流から下流に向けて流れる際、テーパ面２１付近では多数の凹部３１によって流体の微小渦流が生じる。その結果、流路４ｂの内周面に沿って、多数の微小渦流からなる流体の乱流層が生じるようになる。この乱流層における多数の微小渦流は、流路４ｂ内の中心部付近に存在する流体を上流から下流に向けて押す方向に旋回する。従って、上記乱流層が流路４ｂの内周面に沿って生じることにより、流路４ｂの中心部付近を流れる流体における同流路４ｂの内周面に対する流通抵抗が低減される。このため、流路４ｂ内を上流から下流に流れる流体の流速が低下することを抑制でき、上記多数の凹部３１が設けられていない場合と比較して上記流体の流速が速くなり、継手１における流路４ｂの入口４ａから出口４ｃまでの間で流体を速やかに流すことができる。

本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（２）流路４ｂを流体が流れるとき、多数の凹部３１によって構成される乱流層によって、流路４ｂの内周面に沿って流体による多数の微小渦流からなる乱流層が生じる。この乱流層により流路４ｂの中心部付近を流れる流体における同流路４ｂの内周面に対する流通抵抗が低減される。これにより、継手１における流路４ｂ内の流体を速やかに流すことができ、継手１を大型化することなく同継手１における流体の流量を確保することができる。

［その他の実施形態］
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
・第１実施形態において、図３に示すように、リブ２２を流路４ｂの中心線方向に直線状に延びるように形成してもよい。なお、リブ２４についても、上記リブ２２と同様に形成してもよい。

・第１実施形態において、リブ２２とリブ２４との一方のみを設けるようにしてもよい。
・第１実施形態において、流路４ｂの内周面におけるテーパ面２１，２３以外の部分に整流部としてのリブを形成するようにしてもよい。

・第２実施形態において、流路４ｂの内周におけるテーパ面２１以外の部分に多数の凹部３１を形成するようにしてもよい。
・第２実施形態において、テーパ面２１とテーパ面２３との両方に多数の凹部３１を形成したり、テーパ面２３のみに多数の凹部３１を形成したりしてもよい。

・継手１については、図４に示す構造のものを採用することも可能である。すなわち、この継手１はニップル型の筒状の本体３を備えており、本体３の内周面における一方の開口端（図４の右側の開口端）に繋がる部分には配管２の端部を収容するための収容部４１が設けられている。この収容部４１内には円筒状のインコア４２が収容されている。そして、インコア４２の左側の端部に形成されたフランジ４２ａは、収容部４１の内奥に形成された段差４３に対し当接している。

収容部４１の内周面には、シールリング９，１０が収容された環状溝７，８が形成されている。また、本体３における右側の端部の内周にはキャップ１４の外周がねじ込まれており、それによってキャップ１４と本体３との間に保持部材１３が挟まれている。そして、本体３の収容部４１内に配管２の端部が収容されているときには、その配管２の端部が収容部４１の内周面とインコア４２の外周面との間に位置した状態となる。このとき、シールリング９，１０が配管２の外周面に接触することにより、継手１を通過する流体が配管２の外周面と収容部４１の内周面との間から継手１の外に漏れることは抑制される。また、この状態のときには保持部材１３の傾斜板１７が配管２の外周面を押圧し、それによって同配管２の本体３（収容部４１の内周面）からの抜け出しが防止される。

この継手１においては、インコア４２における右側の端部が流体を流入させる入口４ａとなっており、本体３における左側の端部が出口４ｃとなっており、本体３の内部における出口４ｃに隣接する部分とインコア４２の内部とが流路４ｂとなっている。そして、インコア４２の内周面における入口４ａに隣接する部分には、整流部を構成する複数のリブ２２が上記内周面から突出するように形成されている。これら複数のリブ２２は、流路４ｂの中心線周りに螺旋状に延びるとともにテーパ面２１の周方向に間隔をおいて形成されている。なお、リブ２２はインコア４２の内周面における中心線方向全体に延びていてもよいし、フランジ４２ａ寄りの部分のみで延びていてもよい。また、整流部を構成するためのリブが、流路４ｂにおける本体３の内部であって出口４ｃに隣接する部分に設けられていてもよい。

・第１実施形態において、複数のリブに代えて内筒４の内周面に周方向に間隔をおいて上流から下流に向けて延びる複数の溝を形成し、それらの溝によって整流部を構成するようにしてもよい。この場合、複数の溝は、流路４ｂの中心線周りに螺旋状に延びていてもよいし、流路４ｂの中心線方向に直線状に延びていてもよい。また、リブと溝との両方を整流部として設けることも可能である。

・第２実施形態において、多数の凹部に代えて内筒４の内周面に互いに間隔をおいて多数の凸部を形成し、それらの凸部によって乱流部を構成するようにしてもよい。また、多数の凹部と多数の凸部との両方を乱流部として設けることも可能である。

［その他の技術思想］
次に、上記実施形態から把握できる技術思想について記載する。
（イ）請求項１に記載の継手において、前記整流部は、前記流路の内周面から突出するとともに同流路内を上流から下流に流れる流体の流れ方向に沿って延びるリブであることを特徴とする継手。

この構成によれば、流路内を上流から下流に向けて流れる流体の流れが、その流れの方向から乱れようとするとき、その乱れがリブによって規制される。このように、流体内を上流から下流に流れる流体の流れの乱れが規制される分、流路を流れる流体の流通抵抗を低くすることができ、上記リブが設けられていない場合と比較して上記流体の流速が速くなる。従って、継手における流路の入口から出口までの間で流体を速やかに流すことができ、継手を大型化することなく同継手における流体の流量を確保することができる。
（ウ）入口から流入した流体を流すための流路が形成されており、その流路を通過した流体が出口から流出する継手において、前記流路の前記入口の内周面及び前記出口の内周面には、その流路を通過する際の流体の整流を行う整流部がそれぞれ設けられ、前記各整流部は、前記流路の内周面から突出するとともに同流路内を上流から下流に流れる流体の流れ方向に沿って螺旋状に延びるリブであり、前記入口の前記リブの螺旋状に延びる方向と、前記出口の前記リブの螺旋状に延びる方向とは、同一の方向となっていることを特徴とする継手。
（エ）入口から流入した流体を流すための流路が形成されており、その流路を通過した流体が出口から流出する継手において、前記流路の内周面には、その流路を通過する際の流体の整流を行う整流部が設けられ、前記流路は、筒部を有する本体に形成されて同筒部を通過しており、前記筒部の開口端に前記入口が形成されている一方、その入口が前記本体に形成されている前記出口に対し前記流路を介して繋がっており、前記筒部における前記開口端の内周面には前記入口に繋がるとともに前記出口側に向うほど内径が縮小するテーパ面が形成されており、前記整流部は、前記テーパ面において前記流路の中心線周りに螺旋状に延びるとともに前記テーパ面の周方向に間隔をおいた複数のリブによって構成されており、前記リブは、当該リブが設けられた前記テーパ面の内径が縮小するに連れて細ってゆく形状を有していることを特徴とする継手。

１…継手、２…配管、３…本体、４…内筒、４ａ…入口、４ｂ…流路、４ｃ…出口、５…外筒、６…中央壁、７…環状溝、８…環状溝、９…シールリング、１０…シールリング、１１…筒部材、１３…保持部材、１４…キャップ、１７…傾斜板、２１…テーパ面、２２…リブ、２３…テーパ面、２４…リブ、３１…凹部、４１…収容部、４２…インコア、４２ａ…フランジ、４３…段差。

Claims

入口から流入した流体を流すための流路が形成されており、その流路を通過した流体が出口から流出する継手において、
前記流路の内周面には、その流路を通過する際の流体の整流を行う整流部が設けられており、
前記流路は、筒部を有する本体に形成されて同筒部を通過しており、
前記筒部の右側の開口端に前記入口が形成されている一方、その入口が前記本体に形成されている前記出口に対し前記流路を介して繋がっており、
前記筒部における前記右側の開口端の内周面には前記入口に繋がるとともに前記出口側に向うほど内径が縮小するテーパ面が形成されており、
前記筒部の左側の開口端に前記出口が形成されている一方、その出口が前記本体に形成されている前記入口に対し前記流路を介して繋がっており、
前記筒部における前記左側の開口端の内周面には前記出口に繋がるとともに前記入口側に向うほど内径が縮小するテーパ面が形成されており、
前記各テーパ面にそれぞれ設けられた前記整流部は、前記テーパ面において前記流路の中心線周りに螺旋状に延びるとともに前記テーパ面の周方向に間隔をおいた複数のリブによって構成されており、
前記右側のテーパ面に設けられた前記リブの螺旋状に延びる方向と、前記左側のテーパ面に設けられた前記リブの螺旋状に延びる方向とは、同一の方向となっていることを特徴とする継手。
前記リブは、当該リブが設けられた前記テーパ面の内径が縮小するに連れて細ってゆく形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の継手。