JP7099852B2 - 継手構造とバルブ並びに可撓式ソフトシール仕切弁 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂管の継手部に可撓性を与える樹脂管可撓ユニットとこの樹脂管可撓ユニットを用いた継手構造、並びにこの継手構造により可撓する可撓式ソフトシール仕切弁に関する。

近年、水道用配水管として樹脂管（例えば、ポリエチレン管）が多用されるようになっている。ポリエチレン樹脂は化学的に安定した材料であり、酸・アルカリに強いため、ポリエチレン樹脂で形成したポリエチレン管には腐食が発生せず、長期にわたり衛生的な水を供給することができる。

これに加え、ポリエチレン管は、同じく樹脂管である塩化ビニル管に比べ、管自体の柔軟性・可撓性により所謂生曲げが可能であるため、緩やかな曲りは管を生曲げすることにより配管可能であり、曲管の使用を減らして材料費と施工の手間を削減することができるだけでなく、ＥＦ（エレクトロフュージョン）接合で形成される一体構造管路により、地震によって生じる地盤の変動に柔軟に追従して変位する優れた耐震性を有している。

また、近年、水道用配水管に設ける仕切弁は、従来のメタルシート仕切弁に代え、弁体の表面をゴムライニングで被覆し、内外面にエポキシ樹脂粉体塗装を施すことにより錆水（赤水）の発生を防止したソフトシール仕切弁が使用されるようになってきている。

メタルシート仕切弁は、弁箱弁座と、弁体弁座のクサビ効果を生じさせるため、弁箱弁座の底部にポケットが設けられているので、このポケットにより弁内の流れに乱れが生じて圧力損失が発生するだけでなく、ポケット部分に異物が堆積するおそれがある。これに対し、いわゆるソフトシール仕切弁は、弁体表面に被覆したゴムライニングを圧縮して止水するため、弁箱底部がフラットなストレート構造であり、弁内の流れが乱れないために圧力損失がなく、また、異物が底部に堆積することはないためゴミの噛み込みも発生しない。

このような特徴を備えたソフトシール仕切弁とポリエチレン管を接続する方法として、例えば、特許文献１のバルブ・管継手接続用締付リングを使用した接続構造がある。この接続構造によれば、ソフトシール仕切弁内の流路やポリエチレン管の内周面に水道水の流れを乱す突起を生じることなくソフトシール仕切弁にポリエチレン管を堅固に取り付けることができる。特許文献１の接続構造等によりソフトシール仕切弁の両側接続部にポリエチレン管を接続し、ポリエチレン挿し口を備えるソフトシール仕切弁は、この挿し口に直接ポリエチレン管をＥＦ接合により融着接続できる利点があり、水道配水管のポリエチレン管路に多用されるようになっている。

ところで、ポリエチレン管が地震によって生じる地盤の変動に柔軟に追従して変位する優れた耐震性を有するとしても、当然ながらその許容曲げ範囲には限界があり、地盤の変動がある程度大きくなるとソフトシール仕切弁とポリエチレン管の継手部に大きな負荷がかかり、継手部が破損する被害が発生するおそれがある。現代生活において水道は非常に重要なインフラであり、人間の生活にとっては必要不可欠の生命線である。大地震が発生した際に、ソフトシール仕切弁とポリエチレン管との継手部で破損が生じた場合には、仕切弁側の破損個所を部分的に修理することは困難であるため、仕切弁全体の交換が必要となり、復旧に時間がかかることになる。このため、地震発生時の地盤の変動が原因となる継手部への負荷を吸収し、ソフトシール仕切弁とポリエチレン管の継手部での破損を防ぐため、仕切弁とポリエチレン管との継手部に可撓性を与え、継手部の破損を防止することが重要である。

また、水道工事においてソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口とポリエチレン管の接続は、前述のように現場でＥＦ接合により行われるが、ポリエチレン管同士の融着作業では双方の軸心が一致している必要があり、軸心が一致しない状態や、軸心が一致しても変位荷重がかかった状態で行うと、施工不良（融着不良）の原因となる。

仕切弁は、構造物周り、橋梁部、交差点部等の周囲に広いスペースを採ることができない場所に設置され、また設置位置が決まっている場合が多いため、接続するポリエチレン管との取り合いに対し、接合し易い位置に移動させることができない。これに加え、仕切弁本体は鋳鉄製で重く、ポリエチレン管との融着接続に際し、容易に接続しやすい向きに回動させる等の融通性がない。このため、水道工事においてソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口へポリエチレン管を接続する際に、ポリエチレン挿し口の軸心とポリエチレン管の軸心とを一致させるように回動可能な挿し口を備え、作業性を向上させたソフトシール仕切弁が求められている。

特許文献２には、ポリエチレン管路に可撓性を付与するフレキシブルボールジョイントのユニットと同ユニットを用いた配管方法が開示されている。このフレキシブルボールジョイントは、内周面が凹状球面に形成された受け口部に外周面が凸状球面に形成された挿入部を嵌め込み、受け口部に対して挿入部を回動可能としたものであり、このユニットをソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口に接続すると、挿し口付近の配管に可撓性を与えることができる。

特許第６０３３６４０号公報 特許第５７４８６３２号公報

しかしながら、特許文献２のフレキシブルボールジョイントのユニットは、受口部の凹状球面と挿口部の凸状球面の球径を受口部及び挿口部に接続した管よりも大径に形成するとともに、挿口部の受口部側の端面に設けた通孔の径を接続した管の内径よりも大きく形成することにより、可撓時に挿口部の受口部側の端面が管の内径を遮らないように構成されている。この結果、常に受口部の内周面（凹状球面）の一部が露出することになるため、管路の内周面に対して凹段差部が生じており、この凹段差部が水の流れに乱流を発生させて圧力損失が生じることになる。

また、この凹段差部内に管路及びバルブ内部の鉄錆が付着して赤水発生の原因となったり、凹段差部内に溜まった異物が挿口部の可撓時に噛み込みの原因となって耐震性を損なったりするおそれもある。

従って、特許文献２のフレキシブルボールジョイントのユニットをソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口に接続して可撓性を持たせても、現在のソフトシール仕切弁が有する長所を損なうおそれがあるだけでなく、地震発生時に可撓性を発揮することができなくなるおそれがある。

一方で、上記フレキシブルボールジョイントのユニットでは、受け口部と挿入部との継手部分が外部に露出しているため、このユニットを地中等に埋設した際に露出部分から砂や土などの異物が継手部分から内部に入り込む可能性がある。この場合、異物が受け口部と挿入部との間に噛み込まれ、作業不良が生じて可撓できなくなるおそれがある。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ソフトシール仕切弁の長所を損なうことなく可撓性を付与することができる樹脂管可撓ユニットと、その樹脂管可撓ユニットを用いた継手構造を備え、耐震性と水道工事時の作業性に優れ、埋設時にも内部への異物の浸入を防ぐことができる継手構造とその可撓式ソフトシール仕切弁を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、継手本体の接合部を拡径した状態の可撓接合部内周の球面部に樹脂管可撓ユニットを可撓自在に挿入する継手であって、樹脂管可撓ユニットは、外端側に鍔部を有する圧入スリーブと、この圧入スリーブに圧入固定した所定長さの樹脂管部と、この樹脂管部の圧入固定位置にボール面を有するリング体とでユニット化すると共に、可撓接合部の開口部内には、先端内周面に当接アール面を後端内周面に拡径穴を形成した押輪を取付け、樹脂管可撓ユニットが可撓した際に、ボール面が当接アール面で摺動接触して、かつ樹脂管部の外周面が拡径穴に当接し、樹脂管可撓ユニットの可撓角度を規制するようにした継手構造である。

請求項２に係る発明は、樹脂管の外周面の拡径穴に当接する範囲は圧入スリーブの外周面が存在する範囲内である継手構造である。

請求項３に係る発明は、可撓接合部の開口端部と樹脂管部との間に防塵カバーを取り付けた継手構造である。

請求項４に係る発明は、防塵カバーは、開口端部に取り付ける円筒部と、この円筒部の先端に求心方向に沿って設けられた環状凹凸部と、この環状凹凸部の内周端より樹脂管部の軸心方向に延設された延設筒部と、この延設筒部の先端部に環状締付部とを備えた継手構造である。

請求項５に係る発明は、継手構造をバルブ本体の一端又は両端に適用したバルブである。

請求項６に係る発明は、バルブをソフトシール仕切弁に適用した可撓式ソフトシール仕切弁である。

請求項１に係る発明によると、外端部に鍔部を有する圧入スリーブに所定長の樹脂管部を圧入固定しているので、圧入スリーブの外周面の係止部が樹脂管部の内周面に食い込んで強固に固定されるとともに、この樹脂管部の圧入固定位置にボール面を有するリング体を抜け止め状態でユニット化したので、圧入スリーブと樹脂管部とリング体とが一体化された樹脂管可撓ユニットを得ることができる。特に、押輪の拡径穴の内周面に樹脂管可撓ユニットの樹脂管部が支持された状態で当接するので、例えば地震等が発生した場合、樹脂管可撓ユニットの可撓範囲を確実に規制できる。

請求項２に係る発明によると、押輪の拡径穴の内周面と樹脂管部の外周面とが接触する範囲は、樹脂管の内周面に圧入固定した圧入スリーブの外周面が存在する範囲内であるので、樹脂管可撓ユニットの可撓により樹脂管部が押輪の拡径穴の内周面から受ける力は圧入スリーブにより確実に支持され、樹脂管部の変形を防ぐことが可能となる有用な効果を奏する。

請求項３又は請求項４に係る発明によると、継手本体に設けた可撓接合部に可撓自在に樹脂管可撓ユニットを挿入し、開口端部と樹脂管部との間に防塵カバーを取り付けているので、この防塵カバーにより開口端部と樹脂管部との接合部分を被覆し、接合部と樹脂管部との間への異物の入り込みを防止して樹脂管可撓ユニットによる可撓性を確保できる。これにより、埋設した場合にも、防塵性を発揮しつつ樹脂管可撓ユニットの作動不良を確実に防止できる。

しかも、円筒部を介して可撓接合部の開口端部に防塵カバーを取り付けでき、その取り付け後には、防塵カバーが環状凹凸部を介して樹脂管部の可撓に追従するように変形し、この樹脂管部との隙間の発生を防止して異物の浸入を確実に防止できる。この場合、環状凹凸部の内周端より延設筒部を設け、この延設筒部の先端部に樹脂管部を締付ける環状締付部を設けているため、この環状締付部と樹脂管部との間への異物の浸入を防ぎ、内周端付近の環状凹凸部の伸縮性を確保して樹脂管可撓時の樹脂管部への追従性を保持し、仮に埋設時に突き固めをおこなったとしても、固まった土や砂による環状締付部への影響を抑えて、環状締付部による締付け力を確実に維持して防塵性を発揮できる。

請求項５又は請求項６に係る発明によると、バルブ、特に、ソフトシール仕切弁本体の一端又は両端に設けた可撓接合部に可撓自在に樹脂管可撓ユニットを挿入して取り付けることにより、可撓式ソフトシール仕切弁を構成することができるので、ソフトシール仕切弁に接続したポリエチレン管が地震発生時に地盤の変動により変位しても、可撓接合部がこの変位に追随して可撓することによって影響を吸収し、ソフトシール仕切弁とポリエチレン管との継手部の破損を防ぎ、重要インフラである水道の機能を維持することができる。

また、可撓接合部によりソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口が可撓自在となるので、接続工事の際に、ソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口の軸心とポリエチレン管の軸心との間にズレが生じてしまった場合には、ソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口を回動、可撓させるだけでソフトシール仕切弁のポリエチレン挿し口の軸心とポリエチレン管の軸心とを一致させることができるので、融着不良を防止することができるとともに、作業性を大幅に向上させることができる。

さらに、樹脂管可撓ユニットを可撓自在に挿入して取り付ける可撓接合部において、拡径部の内周面が露出することにより生じる凹段差部（ポケット）の範囲を低減させているので、この凹段差部の存在により生じる乱流が原因となる圧力損失の発生、凹段差部の内部に付着する配水管内部の鉄錆の流入による赤水発生、凹段差部の内部に溜まった異物が原因となる噛み込み発生を抑制することができる。このため、弁箱底部がフラットなストレート構造であるために圧力損失がなく、また、異物が底部に堆積することがないというソフトシール仕切弁の特性を損ねることなくソフトシール仕切弁を可撓化することができる。

本発明による可撓式ソフトシール仕切弁の一実施例を示す断面図である。 （ａ）は本発明の樹脂管可撓ユニットの左側面を示す図面であり、（ｂ）はその正面図を示す図面である。 図２（ｂ）の断面図である。 リング体を示す図面である。 押輪を示す図面である。 防塵カバーを示す図面である。 本発明の継手構造の組立工程を説明する図面である。 本発明の継手構造の可撓部拡大図（組立完了状態）である。 本発明の継手構造の可撓部拡大図（可撓状態）である。 防塵カバーの他例を示す図面である。 （ａ）は、図１０の防塵カバーの取り付け状態を示す要部拡大断面図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＡ部拡大断面図である。 図１１（ａ）における樹脂管可撓ユニットが可撓した状態を示す要部拡大断面図である。 一端側に本発明の継手構造を、他端側にフランジを設けた可撓式ソフトシール仕切弁を示す図面である。 （ａ）は、継手部位に防塵カバーを取り付けた状態を示す一部切欠き正面図である。（ｂ）は、（ａ）のＢ部拡大断面図である。 （ａ）は、図１４における継手部位の埋設状態を示す一部切欠き正面図である。（ｂ）は、（ａ）の可撓状態を示す一部切欠き正面図である。

以下に、本発明における樹脂管可撓ユニット及び継手構造とバルブ並びに可撓式ソフトシール仕切弁を図面に従って説明する。図１は可撓式ソフトシール仕切弁の一実施形態の断面図であり、図２は樹脂管可撓ユニット、図３は樹脂管可撓ユニットの断面図である。

図１において、可撓式ソフトシール仕切弁１１は、水道用のソフトシール仕切弁からなるバルブ本体１２の弁箱１３の一端に接続用ソケット１４を設け、他端に可撓接合部１５を設けている。接続用ソケット１４の外周側には樹脂管１６が嵌め込まれ、この樹脂管１６の外周側に円筒状締付けリング体１７を嵌め込んで、接続用ソケット１４に樹脂管１６を固定している。なお、本図では、弁体１３ａは仕切弁を開放する位置にある。

また、可撓接合部１５は、弁箱１３の接合部１８を拡径した状態で設けられており、開口端部１９から樹脂管可撓ユニット２１を挿入した状態で開口端部１９に押輪２３を取り付け、樹脂管可撓ユニット２１を可撓可能に収容している。

先ず、樹脂管可撓ユニット２１について説明する。図２及び図３に示すように、樹脂管可撓ユニット２１は、外周面２６に係止部２７を有し、かつ外端側にアール面２８を持つ鍔部２９を有する圧入スリーブ３０と、この圧入スリーブ３０に圧入固定した所定長さの樹脂管部３２と、アール面２８と連設する状態のボール面３３を有し、且つ内周面３４に抜け止め部３５を有するリング体３６とを備えている。

圧入スリーブ３０は、図３に示すように、外周面２６に係止部２７を突設した管状体の外端側に鍔部２９を設けており、鍔部２９の外周面側にはアール面２８が、内周面側にはテーパー面３８が形成されている。本実施例では、圧入スリーブ３０は球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４５０－１０）製であり、全面にエポキシ樹脂により粉体塗装を施している。

なお、圧入スリーブ３０の鍔部２９の外周面は、後述する理由により、可撓接合部１５の内周面に形成された球面部４６と略同一の球面半径を有するアール面２８に形成した場合に本発明の効果を最大限に得ることができるが、鍔部２９の外周面２６をその接線角度に準じた傾斜面に形成したり、又は鍔部２９を適宜な厚みの単なる平板状に形成したりしても、限定的ではあるが本発明の効果を得ることができる。

圧入スリーブ３０は、樹脂管部３２を圧入する側の外径をやや細く、且つ樹脂管部の内径よりも大きく形成するとともに、外周面２６に突設した係止部２７の高さが、樹脂管部３２を圧入する側から鍔部２９に近づくに従って増加するように形成している。また、樹脂管部３２入口内周に面取りを設け、これにより、圧入スリーブ３０の樹脂管部３２への圧入作業をやり易くするとともに、圧入固定した後に圧入スリーブ３０から樹脂管部３２が抜けにくくなる効果を発揮する。

圧入スリーブ３０の鍔部２９の内周面側にテーパー面３８を形成することにより、弁箱１３のバルブ本体１２内部のボデー流路３９と圧入スリーブ３０の内周流路４０とがスムーズに繋がるようにして乱流の発生を抑制している。また、圧入スリーブ３０の内周流路４０の径は、図１に示すように接続ソケット１４の内径と略同一であるとともに、図３に示すように樹脂管部３２の内径とも略同一であるため、略同一の断面積を有する流路がスムーズに連続して構成されるので、圧力損失の発生を抑制することができる。

なお、圧入スリーブ３０の鍔部２９の内周面側に形成するテーパー面３８の開き角度については、通常使用時と可撓時の流路面積の確保、圧力損失の発生に影響を与えるので、これらへの影響を十分にトレードオフして決定する必要があるが、樹脂管可撓ユニット２１が可撓した時でもバルブ本体１２内部のボデー流路３９と圧入スリーブ３０の内周流路４０とができるだけスムーズに繋がって圧力損失の発生を抑制できるように、樹脂管可撓ユニット２１の可撓角度θより若干大きい角度、例えば呼び径７５の可撓角度が１５度の場合には、１５度を超え２０度以下の角度に設定することが好ましい。

樹脂管部３２は水道配水用ポリエチレン管が好ましく、呼び径５０又は７５のポリエチレン管を使用することができる。本実施例では、呼び径７５のポリエチレン管を使用する場合について説明している。

図４に示すように、リング体３６の外周面はボール面３３に形成され、内周面３４には抜け止め部３５とシール部材取付け溝４１が凹設されている。抜け止め部３５は、シール部材取付け溝４１よりも圧入スリーブ３０の鍔部２９と当接する面に近い部分に設けられているが、抜け止め部３５は、圧入スリーブ３０の外周面２６に突設させた係止部２７と略対向することによって樹脂管部３２の抜け止め効果を強力に発揮するので、圧入スリーブ３０で係止部２７の高さが十分に高く形成されている鍔部２９の近傍部分に対応する部分に抜け止め部３５を設けるようにしたためである。

また、リング体３６のボール面３３の球面球径は、圧入スリーブ３０の鍔部２９の外周面側に形成されたアール面２８の球面球径と略等しく設定しているので、圧入スリーブ３０の鍔部２９にリング体３６を当接させると、リング体３６のボール面３３と圧入スリーブ３０のアール面２８とが連設した状態となり、外周球面形状を形成する。本実施例では、リング体３６はステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製であり、無塗装で使用している。リング体３６の内周面３４の径は、圧入スリーブ３０が挿入された樹脂管部３２の外径よりもやや小径となるように設定している。これにより、リング体３６を樹脂管部３２の外周に圧入固定することができる。

圧入スリーブ３０を樹脂管部３２の内周側に圧入した後、シール部材取付け溝４１にシール部材（ニトリルゴム製のＯリング）４２を配設したリング体３６を樹脂管部３２の外周側に圧入すると、図３に示すように、圧入スリーブ３０の外周面２６に突設された係止部２７が樹脂管部３２の内周面４３に食い込むとともに、リング体３６の内周面３４に凹設された抜け止め部３５に樹脂管部３２の外周面３７が食い込むことにより、樹脂管部３２と圧入スリーブ３０とリング体３６とが強固に固定されて一体化した樹脂管可撓ユニット２１を構成することができる。

これらの圧入作業は、仕切弁の接続用ソケットの外周側に樹脂管を圧入した後、樹脂管の外周側に円筒状締付けリング体を圧入する際に使用している圧入機を使用して行うことができるので、製造コストを押し上げる要因となることはない。なお、抜け止め部３５やシール部材の配置は任意である。

樹脂管可撓ユニットは、接合部１８の可撓接合部１５内周面の球面部４６に対して、樹脂管部３２を可撓自在に挿入可能であれば、上記構造に限ることはなく、各種の内部構造に設けることが可能である。さらに、この樹脂管可撓ユニットを接合するバルブ本体１２をソフトシール仕切弁１１に適用しているが、ソフトシール仕切弁以外のバルブに適用してもよい。

次に、バルブ本体１２の弁箱１３の他端側に設けた可撓接合部１５について説明する。
前述したように、可撓接合部１５は、弁箱１３の接合部１８を拡径した状態で設けられており、開口端部１９を有するとともに、内周面に凹状の球面部４６を備えている。この球面部４６の球面球径は、圧入スリーブ３０の鍔部２９のアール面２８の球面球径及びリング体３６のボール面３３の球面球径と略等しく形成している。

可撓接合部１５の内周面には、球面部４６に続いてシール部材４７を装着するための段部４８を設けている。また、可撓接合部１５の開口端部１９には、押輪２３を取り付けるためのボルト穴５２を円周状に設けるとともに、開口端部１９の外周には後述する防塵カバー６１を係止して取り付けるための突起部５３を環状に突設している。

押輪２３は、図５（ｂ）に示すように、中央に樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２を挿通させるための挿通孔５５を設けた略ドーナツ状に形成され、挿通孔５５の外周にはボルト穴５６を円周状に設けている。また、図５（ａ）に示すように、押輪２３の厚み方向に段部５７を形成し、この段部５７を可撓接合部１５の開口端部１９内に挿入して可撓接合部１５の軸心と押輪２３の軸心を一致させた状態で押輪２３を可撓接合部１５の開口端部１９に取り付けられるようにしている。

また、段部５７側の挿通孔５５の内周側を当接アール面５８に形成し、この当接アール面５８の球面球径を可撓接合部１５の内周面に設けた球面部４６の球面球径と同じにしているので、押輪２３を可撓接合部１５の開口端部１９に取り付けると、押輪２３の当接アール面５８と可撓接合部１５の球面部４６は、中心と球面球径が同一である球面を構成する。前述したように、段部５７の存在により可撓接合部１５の軸心と押輪２３の軸心を確実に一致させることができるため、単に可撓接合部１５の開口端部１９に押輪２３を取り付けるだけでこの様な効果を得ることができる。さらに、押輪２３を可撓接合部１５の開口端部１９に取り付けると、押輪２３の先端面、可撓接合部１５の内周面、及びリング体３６のボール面３３により囲まれた空間は、シール部材４７を装着する収容部を形成する。

挿通孔５５の段部５７と反対側は、端面５９に向かって拡径する拡径穴６０に形成することにより、可撓時における樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２の可撓域を確保するとともに、拡径穴６０の内周面に樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２が当接した段階で、樹脂管可撓ユニット２１の可撓範囲を規制できるようにしている。

本実施例では、押輪２３は、前述の圧入スリーブ３０と同様に球状黒鉛鋳鉄（ＦＣＤ４５０－１０）製であり、全面にエポキシ樹脂により粉体塗装を施している。

本実施形態では、上記可撓接合部がバルブ本体１２の一端に設けられているが、バルブ本体、又は図示しない継手本体の一端又は両端に設けることができる。

防塵カバー６１は、可撓接合部１５の開口端部１９と樹脂管部３２との間に取り付けられる。防塵カバー６１は、例えばゴム等の柔軟な材質で形成され、図６に示すように、開口端６２と底部６３とを有する円筒状で、円筒の側面６４の厚みを底部６３から開口端６２に向かって連続的に増加させて形成している。また、開口端６２の内周側には、可撓接合部１５の開口端部１９の外周に環状に突設した突起部５３を挿嵌するための溝部６５を設けている。

防塵カバー６１の底部６３の中央には樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２の外径よりも小径の挿通孔６６を形成し、この挿通孔６６の内周に先端が尖った形状の突起部６７を設けるとともに、図６に示すように、この挿通孔６６の周りに同心円状に奥行幅を変えて折り目を形成した蛇腹部６８を設けている。

防塵カバー６１の底部６３に挿通孔６６と同心円状に奥行幅を変えた蛇腹部６８を形成したことにより、防塵カバー６１に十分な伸縮性を与えることができるようになり、可撓時の樹脂管可撓ユニット２１の動きに追随して防塵カバー６１が柔軟に変形して、カバー状態を維持することができる。蛇腹部６８の凹凸部位の深さを大きく設けるようにすれば、可撓性を向上して樹脂管可撓ユニット２１の動きに追従しやすくなる。

また、防塵カバー６１の側面６４を底部６３から開口端６２に向かって連続的に厚みを増加させて形成し、厚みが最も増加した開口端６２内周側に溝部６５を設けているため、この溝部６５は変形しにくく十分な保持力を有しており、樹脂管可撓ユニット２１の可撓時に防塵カバー６１が変形しても、この溝部６５内に突起部５３を保持し続け、防塵カバー６１が可撓接合部１５から外れることを防止することができる。

防塵カバー６１の挿通孔６６側には、内周方向に突出するような肉厚で環状の締付部６９が設けられる。この締付部６９は、樹脂管部３２の接続口側の蛇腹部６８から外方に飛び出さない位置に、樹脂管部３２外周に接するように適宜の厚さ及び長さで形成される。この締付部６９を設けたことにより、挿通孔６６の口径が樹脂管部３２の外径よりも小さくなる。そのため、防塵カバー６１は、挿通孔６６を拡径するようにして樹脂管部３２に装着するようにする。

さらに、防塵カバー６１には、樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２の外径よりも小径に形成した挿通孔６６の内周側に先端が尖った形状の突起部（リップ部）６７を設けている。この突起部６７は、防塵カバー６１へ樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２を挿入し易くするだけでなく、樹脂管部３２の挿入により突起部６７が拡径されることにより生じる復元力によって樹脂管部３２の外周面３７を強く把持してダストシール効果とブレーキ機能を発揮するので、樹脂管可撓ユニット２１が可撓して防塵カバー６１が変形しても突起部６７の把持位置は移動することがなく、ダストシール機能を損なわずにカバー状態を維持することができる。

本実施例では、防塵カバー６１は、耐水性、耐候性、耐寒性、耐オゾン性に優れるエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）製を使用している。

次いで、図７により、本発明の樹脂管可撓ユニットと継手構造の組立工程を説明する。最初の工程は樹脂管可撓ユニットの組立工程である。この工程では、図７（ａ）に示すように、図示しない治具により圧入スリーブ３０の鍔部２９を支持し、樹脂管部３２を押圧して圧入スリーブ３０を樹脂管部３２の内周側に圧入する。このとき、樹脂管部３２を拡径しながら圧入スリーブ３０が圧入されるので、圧入スリーブ３０の外周面２６に突設した係止部２７は樹脂管部３２の内周面４３に食い込んだ状態で圧入固定される。

次の工程は、図７（ｂ）に示すように、樹脂管部３２の内周側に圧入固定した圧入スリーブ３０の鍔部２９を図示しない治具により支持し、シール部材取付け溝４１にシール部材４２を配設したリング体３６を樹脂管部３２の外周側に圧入する。このとき、リング体３６の内周面３４は、圧入スリーブ３０を圧入したことにより拡径された樹脂管部３２の外表面を強く押圧しながら圧入されるため、リング体３６の内周面３４に凹設された抜け止め部３５内に樹脂管部３２の外周面３７が食い込んだ状態で、圧入スリーブ３０を圧入固定した樹脂管部３２とリング体３６とが圧入固定される。このとき、圧入スリーブ３０の係止部２７とリング体３６の抜け止め部３５が略対向位置に配置されることにより、強固に固定されて一体化した樹脂管可撓ユニット２１が構成される。

次いで継手構造の組立工程に移行する。この工程では、図７（ｃ）に示すように、可撓接合部１５の段部４８にシール部材４７を装着し、前工程で完成させた樹脂管可撓ユニット２１を開口端部１９から可撓接合部１５内に挿入する。その後、樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２を挿通孔５５に挿通させながら押輪２３の段部５７を可撓接合部１５の開口端部１９内に挿入した状態で、可撓接合部１５の開口端部１９に取り付ける。

次に、図７（ｄ）に示すように、押輪２３のボルト穴５６にボルト７０を通し、可撓接合部１５の開口端部１９に円周状に設けたボルト穴５２にボルトを螺着すると継手構造が完成する。このとき、押輪２３の段部５７を可撓接合部１５の開口端部１９内に挿入した状態で取り付けているので、可撓接合部１５の軸心と押輪２３の軸心とが確実に一致しており、また、可撓接合部１５の開口端部１９に押輪２３をしっかりとボルト締めしているため、可撓接合部１５の球面部４６と押輪２３の当接アール面５８は、球面球径が同一である凹状の内周球面を連設して構成する。

前述したように、樹脂管可撓ユニット２１の圧入スリーブ３０の鍔部２９のアール面２８とリング体３６のボール面３３は連設した外周球面形状を形成しているが、可撓接合部１５の球面部４６、押輪２３の当接アール面５８、圧入スリーブ３０のアール面２８及びリング体３６のボール面３３の球体球径を等しく形成しているので、可撓接合部１５の球面部４６と押輪２３の当接アール面５８が連設した内周球面は、樹脂管可撓ユニット２１のアール面２８とリング体３６のボール面３３が連設した外周球面を回動、可撓自在に支持することができる。なお、可撓接合部１５の開口端部１９に押輪２３をバヨネット方式で取り付けた場合には、押輪２３を確実に密着させて開口端部１９に取り付けることができずにガタが生じるので、可撓接合部の球面部と押輪の当接アール面が連設する面は正しい内周球面を構成することができないため、樹脂管可撓ユニットの回動、可撓が影響を受けたり、樹脂管可撓ユニットが回動、可撓する際に回転軌道から外れ、リング体の端面で可撓接合部の球面部を傷付けたりするおそれがある。

なお、押輪２３を可撓接合部１５の開口端部１９に接合する方法は、上記のボルト止めに限定されるわけではなく、可撓接合部１５の球面部４６と押輪２３の当接アール面５８が連設して正しい内周球面を構成する条件を満足すればよいのであるから、例えば、可撓接合部１５の開口端部１９の内周側にメネジ部を、押輪２３の段部５７にオネジ部を形成し、可撓接合部１５に押輪２３を螺着するようにしてもよい。

最後に防塵カバー６１を取り付けることにより、樹脂管可撓ユニット２１の回動、可撓性に影響を与えることなく防塵化し、押輪２３とリング体３６との間に異物が噛み込むのを防止することができる。

以下に、本発明の継手構造の細部及び動作について説明する。図８は、本発明の継手構造の可撓部拡大図であり、組立完了時を示している。通常、継手構造７２は、本図に示すように、可撓接合部１５の軸心７３と樹脂管可撓ユニット２１の軸心７４とが一致した状態で使用される。

図８に示すように、可撓接合部１５の球面部４６と押輪２３の当接アール面５８が連設した内周球面内に、樹脂管可撓ユニット２１の圧入スリーブ３０の鍔部２９のアール面２８とリング体３６のボール面３３が連設した外周球面を内包している。可撓接合部１５の球面部４６と押輪２３の当接アール面５８が連設した内周球面の球径と、樹脂管可撓ユニット２１の圧入スリーブ３０の鍔部２９のアール面２８とリング体３６のボール面３３が連設した外周球面の球径は略等しく、また中心７５を共有しているので、樹脂管可撓ユニット２１は、可撓接合部１５の球面部４６と押輪２３の当接アール面５８が連設した内周球面内で回動、可撓自在に支持される。

これにより、樹脂管可撓ユニット２１は可撓接合部１５に回動、可撓自在に接続されるので、地震発生により樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２に接続した水道管が地盤の変動により変位した場合には、これに追従して回動及び可撓することができる。本実施例では、樹脂管可撓ユニット２１の可撓域を約１５度に設定し、押輪２３の拡径穴６０の拡径角度をこれに合わせて設定している。

また、接続工事の際に、樹脂管部３２に軸心とこれに接続する水道管（ポリエチレン管）の軸心が一致しない場合には、樹脂管可撓ユニット２１を可撓させることによって、樹脂管部３２の軸心と水道管の軸心とを一致させ、施工不良（融着不良）を防止することができる。

圧入スリーブ３０が鍔部２９を有し、この鍔部２９の外周面側にはアール面２８が形成されていることにより、鍔部２９のアール面２８は可撓接合部１５の球面部４６に当接し、可撓接合部１５の球面部４６が露出することにより生じる凹段差部（ポケット）７８の範囲を大幅に低減させている。

これにより、凹段差部７８により生じる乱流が原因となる圧力損失の発生、凹段差部７８の内部に付着する配水管内部の鉄錆の流入による赤水発生、凹段差部７８の内部に溜まる異物が原因となる噛み込み発生を抑制することができる。

流体圧が加わると、樹脂管可撓ユニット２１は押輪２３側に押され、押輪２３の当接アール面５８でリング体３６のボール面３３を可撓状態で支持する。

また、流体圧が加わることにより、可撓接合部１５の段部４８に配設したシール部材４７も押輪２３側に移動し、押輪２３に密着した状態で可撓接合部１５の開口端部１９の内周側とリング体３６との間を可撓状態でシールする。

次に、図９により、樹脂管可撓ユニット２１の可撓状態について説明する。図９は、樹脂管可撓ユニット２１が可撓接合部１５に対して最大可撓した状態を示している。このときの可撓接合部１５の軸心７３と樹脂管可撓ユニット２１の軸心７４とが成す角度θは１５度であり、樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２の外周面が押輪２３の拡径穴６０の内周面に当接し、それ以上の可撓が規制されている。

このとき、押輪２３の拡径穴６０の内周面と樹脂管部３２の外周面とが接触する範囲は、樹脂管部３２の内周側に圧入固定した圧入スリーブ３０の外周面２６が存在する範囲内であるので、樹脂管可撓ユニット２１の可撓により樹脂管部３２が押輪２３の拡径穴６０の内周面から受ける力は圧入スリーブ３０により支持され、樹脂管部３２の変形を防ぐことができる。

また、圧入スリーブ３０の鍔部２９の内周面側にテーパー面３８を形成しているので、樹脂管可撓ユニット２１が可撓した状態における接合部１８のボデー流路３９に対する急激な流路面積の変化を防ぎ、可撓時の圧力損失を抑制し、流路を確保することができる。

樹脂管可撓ユニット２１が可撓した影響は防塵カバー６１にも及ぶが、前述したように、防塵カバー６１の底部６３には奥行幅を変えて蛇腹部６８を形成して防塵カバー６１に十分な伸縮性を与えているため、防塵カバー６１は、可撓時の樹脂管可撓ユニット２１の動きに追随して柔軟に変形することができる。

防塵カバー６１を可撓接合部１５に取り付ける際に、可撓接合部１５の突起部５３を挿嵌する防塵カバー６１の溝部６５は、側面６４の厚みが最も増加した部位に設けているために変形しにくく十分な保持力を有しており、防塵カバー６１が変形してもその影響を受けることなく溝部６５内に突起部５３を保持し続けることができる。

これに加え、防塵カバー６１には、樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２の外径よりも小径に形成した挿通孔６６の内周側に先端が尖った形状の突起部（リップ部）６７を設けている。この突起部６７は、防塵カバー６１へ樹脂管可撓ユニット２１の樹脂管部３２を挿入し易くするだけでなく、樹脂管部３２の挿入により突起部６７が拡径されることにより生じる復元力によって樹脂管部３２の外周面３７を強く把持してダストシール効果とブレーキ機能を発揮するので、樹脂管可撓ユニット２１が可撓して防塵カバー６１が変形しても突起部６７の把持位置は移動することがなく、ダストシール機能を損なわずにカバー状態を維持することができる。

次いで、前述した防塵カバーの他例を説明する。図１０においては、防塵カバーの他例を示し、図１１（ａ）、図１２は、図１０の防塵カバーの取り付け状態を示している。なお、以降において、それ以前に説明した部分と同一部分は同一符号によって表し、その説明を省略する。

図１０の防塵カバー８０は、円筒部８１、環状凹凸部８２、延設筒部８３、環状締付部８４を備え、前記防塵カバー６１と同様に、可撓接合部１５と開口端部１９との間に取り付けられる。
円筒部８１は、開口端部１９に取り付け可能な口径によって略円筒状に形成され、この円筒部８１の先端に環状凹凸部８２が設けられる。

環状凹凸部８２は、円筒部８１から求心方向に沿って底部６３の内側に、幅Ｗにより深さ方向に均等の寸法で蛇腹状に設けられ、この防塵カバー８０では、幅Ｗが小さく設けられることで、環状凹凸部８２の各凹凸部位が浅く形成されている。

延設筒部８３は、環状凹凸部８２の内周端８２ａより、樹脂管部３２の軸心７４方向に長さＬにより延設されるように形成される。内周端８２ａは環状凹凸部８２の底部６３側に位置し、この内周端８２ａから延設筒部８３を設けていることで、延設筒部８３による樹脂管部３２外周への接触部位が長くなって樹脂管部３２への接触面積が大きくなる。

図１１（ｂ）において、環状締付部８４は、延設筒部８３の先端側に設けられ、環状凹凸部８２で構成される樹脂管部３２との屈曲部位から延設筒部８３を介して離れた位置に配置される。この環状締付部８４は、延設筒部８３の外周（外径）側に突出した状態で、この延設筒部８３の軸心７４方向の長さの略半分の長さで厚さＴによって形成される。環状締付部８４の厚さＴや長さは、それぞれ適宜の大きさに設定可能になっている。
上記の構成により、防塵カバー８０は、挿し口（軸芯７４）方向において前述した防塵カバー６１よりも短尺状に設けられる。

ここで、このような構造の防塵カバーを取り付ける場合には、継手部位とバルブとを地中に埋設した際に、環状凹凸部の外側（砂や土との接触側）の凹状部位に砂や土が押し込まれ、この状態で突き固められて固定された状態になる可能性がある。この場合、環状凹凸部の蛇腹としての伸縮可撓性が極端に失われ、この状態で外力等により樹脂管部が屈曲する際には、防塵カバーの追従が阻害され、防塵カバーの樹脂管部との接触側に隙間が発生し、この隙間から砂や土が次々に浸入するおそれがある。その結果、継手部分にも砂や土が入り込んで樹脂管可撓ユニットの可撓性が低下すると共に、元の配管状態に復帰しにくくなるという問題も生じる。これにより、著しく機能性が失われて商品価値も低下する。

これに対して、本例の防塵カバー８０では、図１１（ａ）、図１１（ｂ）において、環状凹凸部８２の底部６３側に位置する内周端８２ａより延設筒部８３を樹脂管部３２の軸心方向に沿って延設し、この延設筒部３２の先端部に環状締付部８４を設けている。このため、例えば外力等により樹脂管部３２がＸ方向に屈曲するときに、砂や土が突き固められた環状凹凸部８２の影響を受けにくくなり、この環状凹凸部８２から離れた位置で環状締付部８４が樹脂管部３２を締付け、内周端８２ａ付近の環状凹凸部８２と延設筒部８３が樹脂管部３２の可撓に追従するように伸長、屈曲することで、環状締付部８４と樹脂管部３２との隙間の発生を確実に防ぐことができる。これにより、図１２における樹脂管可撓ユニット２１の可撓状態であっても、砂や土の浸入を防ぎ、仮に、樹脂管接触部（口元部）の近傍が突き固めされていたとしても、その影響をほとんど受けることがなく、特に高い追従性が要求される樹脂管部３２と防塵カバー８０との接触部位の防塵性を確保できる。

しかも、環状凹凸部８２の幅Ｗを小さくし、凹凸部位の深さを浅く設けていることにより、この凹状部位への砂や土の押し込み量を少なくして環状凹凸部８２の屈曲性の低下を抑えている。
延設筒部８３を長さＬにより長尺状に形成し、この延設筒部８３と樹脂管部３２との接触面積を大きくしているので、延設筒部８３による樹脂管部３２の保持性（一体性）を高めることが可能となる。環状締付部８４を延設筒部８３の軸心７４方向の略半分の長さに設けていることにより、この環状締付部８４による締付け力を高めつつ、それ以外の部分の長さによって延設筒部８３全体の可撓時の自由度を高めて追従性を向上している。

この例では、防塵カバー８０を短尺状に設けているため、この防塵カバー８０の樹脂管部３２の軸心７４方向への取り付け長さを短くできる。これにより、例えば、樹脂管部３２をＥＦ接合等により図示しない外部の樹脂製継手と接合する際に、防塵カバー８０が作業の邪魔になることがなく、作業性が高くなる。

以上説明したように、本発明の樹脂管可撓ユニットを用いた継手構造は、樹脂管可撓ユニットを収容する拡径部の内周面が露出することにより生じる凹段差部の範囲を低減させ、継手構造内に略ストレートな流路を得ることができる。このため、弁箱底部がフラットなストレート構造であるために圧力損失がなく、また、異物が底部に堆積することがないというソフトシール仕切弁の特徴を損なうことなくソフトシール仕切弁を可撓化するために最適の継手構造である。

また、以上の説明は、両側接続部にポリエチレン管を接続したポリエチレン挿し口を備えるソフトシール仕切弁に可撓性を持たせることを前提に行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、図１３に示すように片側がフランジ構造の仕切弁の一方に可撓性を持たせるためにも使用するとことができ、また、仕切弁の他にも通常の継手に可撓性を持たせるためにも使用できることは勿論である。

次いで、前述した継手構造の実施例として、防塵カバーを取り付けた継手部位を埋設したときの実験例を説明する。図１４は、前述した継手部位に防塵カバー８０を取り付けた状態を示し、図１５は、図１４の継手部位の埋設状態を示している。

この実施例で接続される樹脂管部３２は、φ５０ｍｍのポリエチレン管からなり、継手部位は防塵カバー８０を取り付けた状態で埋設用ボックス内に収納して埋設した。
継手部位の埋設前には、環状締付部８４の端面位置の樹脂管部３２外周にペンでケガキ線８５を基準線として引いた。

図１４（ａ）の埋設前の状態では、軸芯７４方向において内周端８２ａが底部６３側に位置し、このときの防塵カバー８０の全長Ｓ１は８０ｍｍとなった。この状態から、仮に継手部位（及びバルブ）を埋設して砂や土を突き固め、延設筒部８３付近がバルブ（接合部１８）方向に位置ズレしたとしても、図１４（ｂ）において、リング体３６と押輪２３、樹脂管部３２との間に設けられる環状の空間Ｇには、延設筒部８３や環状締付部８４が入り込むおそれがない。このことから、埋設後にも防塵カバー８０全体が可撓するための空間Ｇを確保し、樹脂管可撓ユニット２１の所定の可撓角度θを確保できるようになっている。

続いて、ボックス内に山砂Ｓａを敷いて突き固め、継手部位の埋設をおこなった。図１５（ａ）は、図１４（ａ）の防塵カバーの取り付けた継手部位を埋設して突き固めた状態を示している。
この状態で継手部位外周側の山砂Ｓａの一部を掘り起し、防塵カバー８０の全長を測定したところ、その全長Ｓ２は７０ｍｍとなった。このとき、環状締付部８４側が、二点鎖線で示した初期位置からバルブ側（矢印側）に距離ΔＳ＝１０ｍｍでズレたことをケガキ線８５の位置から確認した。これらのことから、埋設時に防塵カバー８０が山砂Ｓａで突き固められ、その口元部位がバルブ側に１０ｍｍ程度押し込まれたことを確認した。

次に、掘り起こし部分を埋めて突き固め、樹脂管可撓ユニット２１を可撓角度θ＝１５度で可撓させた後に、再度一部を掘り起こして防塵カバー８０の状態を確認した。
この場合、図１５（ｂ）に示すように、可撓により樹脂管部３２の元の位置にはスペースＲができるものの、環状凹凸部８２は、凹状部位への突き固めの影響で蛇腹としての機能が損なわれて動きにくくなる。しかし、環状締付部８４は、埋設直後の締付け位置からほぼズレることはなく、拡径方向に変形したことも確認されなかった。

これは、図１５（ａ）の軸芯７４よりも上部側では、内周端８２ａ付近と環状凹凸部８２と延設筒部８３が樹脂管部３２の可撓に追従して伸長するように変形し、一方、軸芯７４よりも下部側では延設筒部８３が屈曲するように変形することで、環状凹凸部８２の突き固めの影響を受けにくくなっているためと考えられる。この防塵カバー８０の機能性により、地震等により樹脂管可撓ユニット２１が可撓したとしても、樹脂管部３２との隙間の発生を抑え、砂や土の浸入を確実に防止することが可能となる。

１１ 可撓式ソフトシール仕切弁
１２ バルブ本体
１３ 弁箱
１５ 可撓接合部
１８ 接合部
１９ 開口端部
２１ 樹脂管可撓ユニット
２３ 押輪
２７ 係止部
２８ アール面
２９ 鍔部
３０ 圧入スリーブ
３２ 樹脂管部
３３ ボール面
３５ 抜け止め部
３６ リング体
４２ シール部材
４６ 球面部
５８ 当接アール面
６１、８０ 防塵カバー
７４ 軸心
８１ 円筒部
８２ 環状凹凸部
８２ａ 内周端
８３ 延設筒部
８４ 環状締付部

Claims (6)

1. 継手本体の接合部を拡径した状態の可撓接合部内周の球面部に樹脂管可撓ユニットを可撓自在に挿入する継手であって、前記樹脂管可撓ユニットは、外端側に鍔部を有する圧入スリーブと、この圧入スリーブに圧入固定した所定長さの樹脂管部と、この樹脂管部の圧入固定位置にボール面を有するリング体とでユニット化すると共に、前記可撓接合部の開口部内には、先端内周面に当接アール面を後端内周面に拡径穴を形成した押輪を取付け、前記樹脂管可撓ユニットが可撓した際に、前記ボール面が前記当接アール面で摺動接触して、かつ前記樹脂管部の外周面が前記拡径穴に当接し、前記樹脂管可撓ユニットの可撓角度を規制するようにしたことを特徴とする継手構造。
2. 前記樹脂管の外周面の前記拡径穴に当接する範囲は前記圧入スリーブの外周面が存在する範囲内である請求項１に記載の継手構造。
3. 前記可撓接合部の開口端部と前記樹脂管部との間に防塵カバーを取り付けた請求項１又は２に記載の継手構造。
4. 前記防塵カバーは、前記開口端部に取り付ける円筒部と、この円筒部の先端に求心方向に沿って設けられた環状凹凸部と、この環状凹凸部の内周端より前記樹脂管部の軸心方向に延設された延設筒部と、この延設筒部の先端部に環状締付部とを備えた請求項３に記載の継手構造。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の継手構造をバルブ本体の一端又は両端に適用したことを特徴とするバルブ。
6. 請求項５に記載のバルブをソフトシール仕切弁に適用したことを特徴とする可撓式ソフトシール仕切弁。

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