JPH0650485A - 配管継手及び接続装置 - Google Patents

配管継手及び接続装置

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JPH0650485A
JPH0650485A JP4213654A JP21365492A JPH0650485A JP H0650485 A JPH0650485 A JP H0650485A JP 4213654 A JP4213654 A JP 4213654A JP 21365492 A JP21365492 A JP 21365492A JP H0650485 A JPH0650485 A JP H0650485A
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male
female
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Osamu Okuda
修 奥田
Kazumi Shima
一己 島
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械的保持を行う上で簡便な機構で動作も簡
単な機構を用いて、なおかつ、Oリング及び接触面の洗
浄を、容易にしかもその場で行えることを可能とする接
続継手及びその接続システムを提供する。 【構成】 先端部分が同心2重管よりなる雌管(12)
と、該2重管の空隙部に先端部分を嵌挿させて雄管(1
3)を結合する。雌管(12)の先端部分の内管の外周
部に、雄管(13)との間隙を密封する先端に近い方に
第1シール手段(15)、その後方に第2シール手段
(17)を有し、さらに雄管を雌管に完全に嵌挿した時
の、両者の第1段固持手段(18、30)、雄管を若干
抜き出した状態での両者の第2段固持手段(19、3
0)を設ける。第1段固持手段に対して第1シール手段
が機能し、第2段固持手段により固持する時は前方の第
1シール手段が開放されて後方の第2シール手段が働
く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は配管継手及び配管継手自
動接続装置に関する。さらに詳しくは、流体圧力が作用
する際に離脱しないように機械的に保持する機構を有す
るとともに接続したままでシール部を洗浄できる配管継
手及び接続装置に関する。さらに、複数の位置において
も密封性と位置保持を果たすことができる構造を有して
いる継手と、これを有する接続装置に関する。
【0002】
【従来の技術】いわゆ迅速流体継手(クイックカップリ
ング)として市販されているものは多い。これらの結合
は、雄管と雌管の接続継手を押し込んで行われるが、流
体圧力が作用している際に、万が一に押込力が消失して
も、継手同士が離脱しようとするのを防ぐために、機械
的手段により継手の相互位置を保持する機構(いわゆる
ロックメカニズム)が付加されている。そのような機械
的位置保持機構には各種あるがその代表例にはボールロ
ックメカニズムがある。このメカニズムをもつ従来の接
続継手の構造を図5に示す。1条の溝部(凹部)1を有
する雄管先端部分2と、その雄管先端部分2の溝部1に
ボール3が嵌まって機械的保持をはたしている雌管先端
部分4から構成されている。雌管先端部分4にあって
は、雌管壁の先端部に周囲均等にして数ケ所に透孔5が
設けられ、透孔5には例えば鋼製のボール3が動き自在
にして嵌め込まれており、その外部には、ボールを押さ
えるためのスリーブ6、同スリーブ6を復元動作させる
ためのスプリング7から構成されている。8は雌管配
管、9は雄管配管を示す。雌管の先端には、スリーブの
脱落を防止するためのストッパー10が設けられている
(これには、半割りリングやスナップリング、スプリン
グワイヤーなど各種のものが用いられる)。20は管の
中心線を示す。
【0003】さらに、流体のシールのためには、雌管先
端部分の内壁の一部にOリング11が設けられている。
この種の接続継手の操作(手動の場合)について説明す
る。接続に際しては、まずスリーブ6を矢印rの方向に
引いて、ボール3の固持を解除して、ボールを運動自在
にして雄管9もしくは雌管8を挿入する。雄管9を挿入
した後に、スリーブ6を矢印rと逆の方向に動かし元の
位置に戻す。スリーブ6から手を離すと自動的に戻るよ
うにスプリング7が内蔵されている。図2に示すように
この状態で、スリーブ6はボール3を押さえる形とな
り、流体内圧が作用しても離脱することなくロック状態
となる。流体内圧が作用した時にお互いを引き離そうと
するので、これを防止するためにロックメカニズムが必
要とされる。
【0004】このような構造の接続継手は構造が簡単
で、しかも操作も容易であり、高圧高温にも使用するこ
とができるので、広い分野で用いられている。さらに、
このような接続継手は手動操作のみならず、自動操作に
ても行うことができ、継手自動接続装置に広く用いられ
ている。すなわち、スリーブの動作を行うための駆動装
置と、雄管もしくは雌管を挿入結合する駆動装置の両方
を備えるようにして、手動と同じ作動を実現できる。こ
れらの駆動装置としては、空気圧シリンダーが代表的な
例である。ロックメカニズムがない場合には、この押込
み駆動力すなわち空気圧をずっと保持しておく必要があ
るが、万が一に空気が失われたらお互いに離れようとす
るので流失事故につながる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の接続継手は、次のような要求に必ずしも十分に対応
できなかった。生産現場の自動化への要求は、たんに組
み立て産業のみならず、食品ならびに飲料製造業界にあ
っても同様であり、システムの自動化が要求され、それ
に伴って自動継手接続装置が必要とされている。一方、
同業界にあっては、多くは回分生産システムによること
が多く、製品の銘柄切り替え時の他に、例えばその日の
割当て生産が終了したら、装置の洗浄などを行って、翌
日の生産に備えたりすることが行われている。
【0006】食品や飲料の製造のあたっては、製造過程
において隙間に入りこんだ残存物の細菌繁殖による汚染
が極度に嫌われている。これは、腐敗物が製品の中に混
入してくる可能性があることは勿論であるが、細菌の発
生が生じた場合にはそれを食止めることが難しいか、発
見した場合にその処置が広範囲に及ぶために作業が大変
になるからである。このために、洗浄の作業が頻繁に行
われることになり、装置またはシステムを自動化する場
合の、検討課題の一つが洗浄の自動化である。従って、
食品及び飲料製造業界では接続継手を自動化する場合に
あって、継手に特に要求されるのは、接続シール部のガ
スケット(代表的例としてはOリング)をいかに洗浄し
て清浄な状態を保つかということである。これを可能と
する構造や、動作方式の開発が望まれている。
【0007】このような洗浄作業はできるだけ簡単に、
別途に設ける洗浄ステーションに装置を持ち込むことな
く、しかも、製品の移送が完了した直後に速やかに洗浄
が行われることが望まれる。いわゆる、その場で取り付
けたままで洗浄を行うクリーニング・イン・プレース
(以下CIPという)の方式が好ましい。配管ラインの
洗浄は、製品が流された後に洗浄液を配管に流して行う
いわゆるラインCIP方式によっていることが多いの
で、その際に、その場で、Oリングシール部の洗浄がで
きる構造の継手接続装置が好ましい。一方、先に述べた
ような従来のクイックカップリングは、その構造上、ラ
インをつないだままで、Oリングをその場にて洗浄でき
るようにはなっておらず、また、Oリング接触面もその
場で洗浄できないので、洗浄の自動化に対しては不十分
であった。
【0008】上記のように従来の構造をもつボールロッ
クメカニズムの継手では、接続及びシールという機能の
みであり、洗浄という点が考慮されていないので、CI
P方式にて洗浄を自動化する場合には問題があった。継
手の接続を自動で行う装置の要求が高まるに従って、機
械的な保持を可能とする接続継手の必要性も増す。この
ような場合に、機械的保持機構を持ち、該機構の自動操
作が容易であり、なおかつ、シール部としてのOリング
及びシール接触面の洗浄も自動的にしかもCIP方式に
て行われることのできる構造の接続継手の開発が強く望
まれている。本発明は、以上の課題に対して、機械的保
持を行う上で簡便な機構で動作も簡単なボールロックを
用いて、なおかつ、Oリング及び接触面の洗浄を容易に
自動でしかもCIP方式で行える接続継手及びその接続
システムを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の事情に鑑
みなされたものであり、先端部分が同心2重管よりなる
雌管と、該2重管の間の空隙部に先端部分を嵌挿して結
合する雄管とを有してなり、雌管の先端部分の内管の外
周部に、雄管との間隙をシールするために、先端に近い
方に第1シール手段、その後方に第2シール手段を設
け、さらに雄管を雌管に完全に嵌挿した時の両者の第1
段固持手段、雄管を若干抜き出した状態での両者の第2
段固持手段をそれぞれ設け、第1段固持手段に対して第
1シール手段が機能し、第2段固持手段により固持する
時は前方の第1シール手段が開放されて後方の第2シー
ル手段が働くようにしたことを特徴とする配管継手を提
供するものである。
【0010】
【実施例】次に本発明を図示の実施例に基づいて説明す
る。図1及び2は本発明の配管継手の1実施例断面図で
あり、図1は完全に結合している状態(製品流通時)を
示し、図2は雄管を若干抜き出した状態(洗浄時)を示
す。図3は完全に離脱した状態とその際の配管継手の接
続装置の全体説明図である。各図中同符号は同じものを
示す。図1において、12は雌管、13は雄管を示し、
20は管の中心線を示す。同心の2重管構造をなす雌管
12の本体部分にあって、内管14の外周囲表面にはO
リングが2段になって設けられている。図中で下側のO
リングは1次シール15であり、製品となる流体16を
シールするものであり、上部のOリングは2次シール1
7であり、後述する洗浄液をシールするためのものであ
る。雄管13には、シール面と反対側の面に、2条の溝
部18、19が設けられる。雄管部全体は他の配管と接
続可能なように、溝のある側と反対側に接続部位21を
もっており、配管27との接続がなされる。配管との接
続には、例えばサニタリークランプ22が用いられる
が、ねじ込み、フランジ継手などを用いてもよい。
【0011】雌管12は2重管構造となっていて、該内
管14と該外管23の間の空隙部分24に雄管13が嵌
まり込んで継手を形成するようになっている。雌管12
にあって、雄管13と嵌まり込む部分は同心2重の管構
造になっているが、その根元部分は合一にされて、配管
と接続が可能なように設計される。図中25は雌側配管
26との接続部位、28はサニタリークランプを示す。
なお、図の例ではサニタリークランプ継手を使用してい
るが、雄管又は雌管の配管との接続部位については、各
種の手段を用いることができる。ねじ継手であってもよ
く、フランジ継手でもよい。また、完全に溶接すること
もできる。雌管12の2重管の外管23の先端部の外周
面上には均一な間隔で透孔29が設けられ、各透孔29
には、運動自在なように鋼球に代表されるボール30が
装着されている。さらに、ボールの外にはスリーブ31
が設けられ、ボールの脱落を防止するとともに、適度な
固持力がでるように設定されて設けられている。スリー
ブの内側には、自動戻りのためのスプリング32が設け
られている。また、スリーブ31が脱落しないように、
雌管の外管の先端には、スリーブ脱落防止用の押さえ金
具33が設けられている(Cリングや単なるスプリング
ワイヤーを巻き付けたもの)。さらに、スリーブにはス
リーブを引いたりする操作を行うために駆動装置(代表
的には空気シリンダー、図示せず)が取り付けられる。
上下方向に該接続継手を用いるものとして、雌管の内側
管の外周部には、下部に1次シールが、上部には2次シ
ールが設けられているのは前述の通りである。
【0012】次に動作を説明する。図1は製品16が流
される際の状態を表わしている。1次シール15にて、
第1の流体(例えば製品である食品や飲料)に対する気
密性が実現されている。第1の流体が流通した後に、洗
浄液が流通される。これを図2に従って説明する。まず
洗浄液34を流すのに先立って、まずスリーブ駆動装置
(図示しない)を作動させて、スリーブを引いて、ロッ
ク用ボール30の固持を解除し、ついで、雄管用駆動装
置(図示しない)によって雄管13の位置を若干変化
(図の例では下段の溝へ位置変化)させる。その場で、
このような位置移動を行わせる。図2はこのように位置
移動した状態を表わしている。こうして、ボール30は
下側の溝部18から上側溝部19に嵌め込まれ、ロック
状態とされ、固持力を生じさせることができる。これに
より、製品である食品や飲料を密封していた1次シール
のOリングは接触面から離れることとなる。このように
した後に、ライン洗浄液34が流されるので、ガスケッ
トが液にさらされることとなり、洗浄がなされることに
なる。この位置(洗浄ポジション)でも、洗浄液が外部
に漏れては困るので、洗浄液に対する密封性を実現する
ために2次シール17が設けられている。シール用Oリ
ングに用いられる材質は、食品製造に適するグレードの
ものが適宜選定される。勿論、2段のシール及び2条の
溝の位置などは上記の動作・機能が実現できうるように
適宜寸法設計される。ラインCIPによる、配管内面、
1次シールOリング及び接触面の洗浄が終了したら、雄
管13を矢印s方向に抜き出し、雌管12との切り離し
が行われる。雌管12と雄管13を接続する際には、手
動の場合と同様に、スリーブを駆動装置により引いて、
いったんボールロックを解除してから雄管を挿入する。
挿入後にスリーブを元に戻して、機械的保持を行う。そ
の一例を図3に従って説明する。
【0013】図3は、接続継手を自動的に接続動作させ
るための装置の全体略図である。図中35は雌管側、3
6は雄管側であり、上記で説明したものである。図中3
7は雄管を挿入したり、雄管の位置変化をさせるための
駆動装置である。代表的には空気シリンダーであるがこ
れに限定するものではない。さらに、図中38は、雌管
側のスリーブ駆動装置であり、前記の固持手段(ボール
30)の固持を解除したり、再度固持したりする場合
に、スリーブを移動させる必要があるが、その為の駆動
装置である。さらに、両方の管を結合接続する際に芯合
わせを要するがそのための位置合わせ機構を有し、代表
的な例としてはガイドピン39とガイド穴ブロック40
との組み合わせが用いられる。41はガイドピン受け
台、42はガイド穴ブロック受け台である。なお、上記
のように動作して、雄管・雌管の間で位置関係の変化を
生じせしめ、なおかつ、ボールロックする際に必要な精
度にて位置合わせさせるための制御機能を持つ駆動機構
を用いることもできる。このような精度の調整自体は、
最近の自動化要素技術を用いて±0.5mmの精度か
ら、さらには±0.1mmの精度で行うことができる。
【0014】図4は本発明の配管継手の雄管・雌管の各
々の側に仕切り弁を設けた例を示し、製品・洗浄液等の
流出を遮断する目的に用いられる。一般に仕切り弁には
サニタリー仕様のバタフライバルブ、ボールバルブ、シ
ングルシートサニタリーバルブもしくはダブルシートバ
ルブを上下2つに分割したものなどを用いることができ
るが、図はバタフライバルブ43を用いている。これら
は、食品産業の広い分野で用いられており、分解洗浄が
容易にでき、これらと当該接続継手を組み合わせること
により洗浄が容易な仕切弁付継手システムとなし得る。
図中44はアクチュエーター、45は心棒、46はパッ
キング、47はバタフライディスクである。仕切り弁を
用いて、これの開閉操作を繰り返すことによって、より
高い洗浄効果を得ると同時に、洗浄ポジションへ移動す
る前や接続継手が完全に切り離される以前に、流路の遮
断を行う。切離し時に仕切り弁の閉動作を行うのでライ
ンの元弁として機能し得る。バルブと接続継手との接続
手段については、各種のものが用いることができる。ね
じ継手であってもよく、フランジ継手や食品業界でよく
用いられるサニタリークランプ継手でもよい。ただし接
続継手と同じ形状である必要がある。
【0015】図6は本発明の配管継手の他の例の断面図
であり、上記のようにガスケット及び接触面を単に洗浄
液をさらしただけでは、洗浄の効果が十分でない場合に
対応するためのものである。同図において図1と同符号
は同じものを示す。この例は、洗浄ポジションにある1
次シールに対して、洗浄液50を直接吹き付ける方式で
ある。このために、洗浄ポジションにある雄管の1次シ
ール15に相対する位置に吹き出し口51を設け、さら
に雄管の肉厚部分には細長い通路52が吹き出し口51
に連通して設けられ、この間を洗浄液50が流れるよう
にして、洗浄ポジションにある1次シール15に向け
て、吹き出し口51から、洗浄液50が吹き付けられ
る。この開口はちょうど雌管と雄管の結合時は1次シー
ルと2次シールの略中間位置に位置していることとな
る。このようにすればラインに洗浄液34を流す際と同
時に、この1次シール15へ洗浄液50を吹き付けるこ
とによって、1次シールの洗浄効果を高めることができ
る。接触面については、ラインの流速を高めることによ
って、十分に洗浄が行われる。通常、よく実施されてい
る方式では管内流速が1.5m/秒以上あれば洗浄効果
が十分あるということがいわれている。1次シール及び
2次シールに用いるOリングの材質によっては、高温で
も耐えられるので、例えば高温蒸気を吹き付けることに
より、殺菌も可能となる。
【0016】さらに、本発明の配管継手の変更態様を図
7〜図13に従って説明する。これらにおいて、図1〜
図6と同符号は同じものを示す。図7は1次シール接触
面での洗浄効果を高めるために、接触面をなるべく、管
の内側にもってきて、洗浄液の流通路側に近い位置にし
た場合である。この場合は雄管の根元53を内側に張り
出す形にするのがよい。一方雌管の内管14の先端54
を薄くしている。図8は1次シール15を雌管内管の先
端部の端縁に設けたものである。この場合、1次シール
の接触面に液の溜まり部分ができるので、これを防止す
るように図9のように雄管の接触面を滑らかな曲面55
とするのがよい。このような構造の1次シールは、面圧
シールとなり、挿入時に摺れることがないので、シール
の寿命の点からは好ましい場合がある。以上述べてきた
のは、スリーブを駆動するのに雌管側に設けた駆動装置
で行う場合であるが、別途に雄管側に設ける駆動装置に
て雌管側スリーブ31の駆動を行うことも考えられる。
すなわち、図10に示すように、雌管側スリーブ31に
つば56を設けておき、雄管側に別途に設けた駆動シリ
ンダー57から突出した棒58がこのつば56を押すこ
とにより、スリーブの動作を行うようにすることができ
る。
【0017】図11は、図6にあるような洗浄液吹き出
し口51を1次シールの洗浄だけに使用するのではな
く、1次シールからの製品液の漏洩検知にも用いるよう
にした例である。吹き出し口につながって、細い管が設
けられ、そこへ漏れてきた製品が流れ込み、例えば導電
率計などにより漏れを検知できるようにする。図示のよ
うに、製品移送中は製品接続中の1次シールからの漏洩
検知にライン60に接続し、製品の移送が終了したらバ
ルブ61を切り替えて、洗浄液を供給ライン62から送
り込み1次シール15に吹き付けるに用いるようにした
場合の例図である。この切り替えバルブには製品と洗浄
液が混入するのを防止するために、ダブルロックシステ
ムの方式のバルブとするのがよい。図12は、図1にあ
ってシール接触面とロック用溝部分を分離した構造のも
のであり、雌管外管23に溝部63、64を設け、雄管
も内管65、外管66からなる2重管構造として、雄管
の外管66にスリーブ31を設けるものである。図13
は、雌管の内管の外面に2次シール17を、雄管内側に
1次シール67を設けてなる配管接続継手の例である。
この例によれば雄管側が下に下げられて1次シールが洗
浄液にさらされるようになる。必要により洗浄用小開口
を雄管に設けて、洗浄液を吹き付けることや、漏洩検知
に用いうることは前記と同様である。
【0018】
【発明の効果】本発明は、従来の配管継手の欠点を解消
するものであり、以下にこれをまとめて示す。 簡便な機械的保持機構の一つであるボールロックメカ
ニズムを用いる接続継手にあって、従来はできなかった
シール手段(Oリング)及び接触面の洗浄を行える。 配管継手の結合を離脱しないでシール部を洗浄でき
る。すなわちCIP方式にできるので、自動化に適す
る。 必要とされる洗浄の程度の応じて、1次シールに洗浄
液を噴出することができるので、洗浄効果を高めること
ができる。 1次シールの洗浄と1次シールからの製品漏洩の検知
を1つの手段で行うことができる。 必要により、洗浄液にかえて高温蒸気を噴出すること
ができるので、殺菌効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配管継手の1実施例の断面図であり、
製品流通時の状態を示す。
【図2】本発明の配管継手の1実施例の断面図であり、
洗浄時の状態を示す。
【図3】本発明の配管継手の接続装置の全体説明図であ
る。
【図4】本発明の配管継手の接続状態を示す断面図であ
る。
【図5】従来の接続継手の断面図である。
【図6】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図7】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図8】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図9】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図10】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図11】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図12】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【図13】本発明の配管継手の他例の断面図である。
【符号の説明】
12 雌管 13 雄管 14 雌管の内管 15 1次シール 16 製品 17 2次シール 18、19 溝部 20 管の中心線 21 接続部位 22 サニタリークランプ 23 雌管外管 24 空隙部 25 接続部位 26 雌側配管 27 雄側配管 28 サニタリークランプ 29 透孔 30 ボール 31 スリーブ 32 スプリング 33 押さえ金具 34 洗浄液 35 雌管側 36 雄管側 37 雄管駆動装置 38 雌管スリーブ駆動装置 39 ガイドピン 40 ガイド穴ブロック 50 洗浄液 51 吹き出し口 52 通路

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 先端部分が同心2重管よりなる雌管と、
    該2重管の間の空隙部に先端部分を嵌挿して結合する雄
    管とを有してなり、雌管の先端部分の内管の外周部に、
    雄管との間隙をシールするために、先端に近い方に第1
    シール手段、その後方に第2シール手段を設け、さらに
    雄管を雌管に完全に嵌挿した時の両者の第1段固持手
    段、雄管を若干抜き出した状態での両者の第2段固持手
    段をそれぞれ設け、第1段固持手段に対して第1シール
    手段が機能し、第2段固持手段により固持する時は前方
    の第1シール手段が開放されて後方の第2シール手段が
    働くようにしたことを特徴とする配管継手。
  2. 【請求項2】 第1段及び第2段固持手段として、雌管
    の外管の外側に設けたスリーブが、雌管の外管の先端部
    に複数個設けた透孔に運動自在に嵌め込まれかつ雄管の
    溝に嵌合したボールを押さえ、これにより、雌管と雄管
    を所定の位置関係で保持するとともに離脱を防止するも
    のを用いることを特徴とする請求項1記載の配管継手。
  3. 【請求項3】 スリーブ内側にはスプリングがあり、自
    動復帰を行うことを特徴とする請求項2記載の配管継
    手。
  4. 【請求項4】 雄管の先端部の内側表面が高低の段差を
    有し、段差のより高い位置で前記第1シール手段又は第
    2シール手段と接することを特徴とする請求項1記載の
    配管継手。
  5. 【請求項5】 第1シール手段と第2シール手段の略中
    間点に対応する位置の雄管部側に洗浄液の吹き出し口を
    設け、該吹き出し口に連通する流路を雄管部壁内に設け
    てなることを特徴とする請求項1記載の配管継手。
  6. 【請求項6】 吹き出し口を通じて漏れを検出すること
    を特徴とする請求項5記載の配管継手。
  7. 【請求項7】 先端部分が同心2重管よりなる雌管と、
    該2重管間の空隙部に先端部分を嵌挿して結合する雄管
    とを有してなり、雄管の内側で先端より基部側に、雄管
    との間隙をシールする第1シール手段を設け、それより
    先端の位置で、雌管の内管の外側に第2シール手段を設
    け、さらに雄管を雌管に完全に嵌挿した時の両者の第1
    段固持手段、雄管を若干抜き出した状態での両者の第2
    段固持手段を設け、第1段固持手段に対して第1シール
    手段が働き、第2段固持手段により固持する時は前方の
    第1シール手段が開放されて後方の第2シール手段が働
    くようにしたことを特徴とする配管継手。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7いずれかに記載の配管継手
    を有し、同継手の接続、位置合わせ、離脱又はスリーブ
    の操作を行う駆動装置を設けたことを特徴とする配管継
    手接続装置。
  9. 【請求項9】 スリーブの駆動を雌管側に設けた駆動装
    置にて行うことを特徴とする請求項7記載の接続装置。
  10. 【請求項10】 スリーブの駆動を雄管側に設けた駆動
    装置にて行うことを特徴とする請求項7記載の接続装
    置。
  11. 【請求項11】 請求項1の配管継手の雌管・雄管各々
    の配管側に仕切り弁を設けてなること特徴とする配管接
    続継手。
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