WO2015056764A1 - 管継手 - Google Patents

Abstract

　芯材に形成された外フランジの隅部に生ずる応力集中を抑制すると共に、外フランジの軸方向の強度を確保可能な管継手を提供する。　樹脂製の芯材（１４）の外周面と外フランジ（５０）とでなす隅部に凹円弧形状の第１の傾斜面（５２）を形成することで、軸方向と交差方向の外力が作用した際に隅部へ生ずる応力集中を抑制出来る。金属製の袋ナット５４の内フランジ（６０）に第１の傾斜面（５２）に当接する第２の傾斜面（６４）を設け、袋ナット（５４）を締め付けた際に、内フランジ（６０）の第２の側壁面（６１）を外フランジ（５０）の第１の側壁面（５１）に接触させると共に、第２の傾斜面（６４）を芯材（１４）の第１の傾斜面（５２）に接触させる。内フランジ（６０）と外フランジ（５０）との接触面積を大きくとることができ、外フランジ（５０）の軸方向の強度を確保できる。

Description

管継手

　本発明は、管継手に関する。

　管を機器のニップル等に接続する際に管継手が用いられる。この管継手として、ユニオン継手がある（例えば、特許文献１参照）。ユニオン継手は、ニップルと接続される筒状の芯材と、芯材をニップルに固定するための袋ナットとを含んで構成されている。
　ユニオン継手は、ニップルの雄ネジにユニオンナットを締め込むことで、袋ナットの内フランジが、芯材の外フランジをニップル側へ押圧し、外フランジが内フランジとニップルとの間に挟持固定される。
　外フランジの内フランジ側には軸方向に対して直交する側壁面が設けられ、内フランジの外フランジ側には外フランジの側壁面に対向する側壁面が設けられており、袋ナットを締め込んだ際に、内フランジの側壁面からの押圧力を外フランジの側壁面が受ける。

特開２００５―１１４００１号公報

　ところで、ユニオン継手は、外フランジが袋ナットの内フランジとニップルとに挟持固定されているので、芯材に対して軸方向と交差する方向の外力が作用すると、外フランジの隅部に応力が集中する。芯材が合成樹脂の場合には、耐久性を考慮すると応力集中を出来るだけ抑制した方が良い。
　この応力集中を抑制するためには、外フランジの隅部に円弧面を形成することが一般的に考えられる。しかしながら、応力集中を考慮して円弧面を大きくすると、内フランジからの押圧力を受ける外フランジの側壁面が小さくなる傾向となり、内フランジと外フランジとの接触面積が小さくなって外フランジの一部に押圧力が集中するため、外フランジの軸方向の強度が低下する。
　内フランジと外フランジとの接触面積を確保しようとして外フランジ、及び袋ナットを大型化することも考えられるが、継手のサイズが大型化し、コストも上昇する。また、内フランジと外フランジとの接触面積を確保しようとして芯材の径を小さくすると、芯材の内径が縮小することとなり、流量の低下を招く。

　本発明は上記事実を考慮し、芯材に形成された外フランジの隅部に応力集中を抑制する傾斜面を形成した場合であっても、外フランジの軸方向の強度を確保可能な管継手の提供を目的とする。

　第１の態様に係る管継手は、円筒状に形成され、長手方向一端部に管体が接続される合成樹脂製の芯材と、前記芯材の他端部に形成され、径方向外側に向けて延びる環状の外フランジと、前記外フランジに形成され、前記芯材と前記外フランジの隅部に設けられて軸方向に沿った断面で見たときに前記芯材の外周面に対して傾斜する第１の傾斜面を含む当接面と、雌ねじ部が形成された筒部、前記筒部の端部から径方向内側へ張り出し、前記芯材が挿通される孔を有する内フランジ、前記内フランジの角部に形成されて前記第１の傾斜面と当接する第２の傾斜面を含み、前記当接面と当接する被当接面、を備えた袋ナットと、を有する。

　第１の態様に係る管継手は、例えば、ニップルと芯材に形成した外フランジとの間に環状のシール部材を配置して袋ナットの雌ねじ部をニップルの雄ねじ部に螺合して締め付け、芯材に設けた接続部に管体を接続することで、管体とニップルとを相互に接続することができる。

　また、継手本体の外フランジには、外フランジの隅部に設けられた第１の傾斜面を含む当接面が形成され、袋ナットの内フランジには、外フランジの第１の傾斜面に当接する第２の傾斜面を含んで外フランジの当接面に当接する被当接面が設けられているので、袋ナットを締め付けた際の内フランジと外フランジとが接触する接触面積を大きくとることができる。このため、外フランジの隅部に生ずる応力集中が抑えられて芯材の軸方向と直交する方向の強度が確保されると共に、外フランジの軸方向の強度を確保することが出来る。
　なお、ここでいう傾斜面とは、一定角度で傾斜する直線状の傾斜面だけでなく、傾斜角度が徐々に変化する湾曲した傾斜面も含まれる。

　第２の態様は、第１の態様に係る管継手において、前記芯材の外周面から前記外フランジの外周面までの径方向に沿った前記外フランジの径方向寸法Ｈに対する前記第１の傾斜面の径方向寸法ｈが４０％以上に設定されている。

　第２の態様にかかる管継手では、芯材の外周面から外フランジの外周面までの径方向に沿った外フランジの径方向寸法Ｈに対する第１の傾斜面の径方向寸法ｈを４０％以上に設定したので、芯材に軸方交差する方向の外力が作用した際の応力集中を効果的に抑制することが出来る。

　第３の態様は、第１の態様または第２の態様に係る管継手において、前記第１の傾斜面が曲率半径ｒ１の凹円弧面であり、前記第２の傾斜面が曲率半径ｒ２の凸円弧面であり、ｒ１＝ｒ２に設定されている。

　第３の態様に係る管継手では、第１の傾斜面を曲率半径ｒ１の凹円弧面とし、第２の傾斜面を曲率半径ｒ２の凸円弧面とし、ｒ１＝ｒ２に設定したので、凹円弧面とされる第１の傾斜面と、凸円弧面とされる第２の傾斜面とを全面的かつ確実に当接させることができる。

　第４の態様は、第１の態様～第３の態様の何れか一つの管継手において、前記当接面は、前記芯材の外周面に対して直交する第１の側壁面を備え、前記被当接面は、前記第１の側壁面と当接する第２の側壁面を備えている。　

　第４の態様に係る管継手では、当接面は、芯材の外周面に対して直交する第１の側壁面と、凹円弧面とされた第１の傾斜面とを備え、被当接面は、第１の側壁面と当接する第２の側壁面と、第１の傾斜面と当接する第２の傾斜面とを備えている。
　このため、第１の傾斜面と第２の傾斜面を当接させると共に、第１の側壁面と第２の側壁面とを当接させることができる。

　以上説明したように本発明の管継手によれば、芯材に形成された外フランジの隅部に応力集中を抑制する傾斜面を形成した場合であっても、外フランジの軸方向の強度を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る管継手を示す軸線に沿った断面図である。 袋ナットの内フランジと芯材の外フランジとが接触した状態を示す軸線に沿った拡大断面図である。 袋ナットの内フランジと芯材の外フランジとが離間した状態を示す軸線に沿った拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る管継手に樹脂管とニップルを接続した状態を示す軸線に沿った断面図である。 第２の実施形態に係る管継手の当接面と被当接面とを示す軸線に沿った断面図である。 第３の実施形態に係る管継手の当接面と被当接面とを示す軸線に沿った断面図である。

［第１の実施形態］
　本発明の第１の実施形態に係る管継手１０を図面にしたがって説明する。
　図１に示すように、本実施形態の管継手１０は、継手本体１２と袋ナット５４とを含んで構成されている。
（継手本体）
　継手本体１２は、芯材１４、スリーブ１６、中間リング１８、係合解除部材２０、止水部材としてのＯリング２２、及びロックリング２４を備え、これらの部材は互いに中心軸を一致させて配置されている。なお、本実施形態では芯材１４、スリーブ１６、中間リング１８、及び係合解除部材２０が合成樹脂の成形品である。

　芯材１４は、矢印Ｌ方向側が接続対象である樹脂管Ｐに挿入可能なコア部２６とされている。このコア部２６の外周面には一対の嵌挿溝２８が形成され、これらの嵌挿溝２８にＯリング２２が夫々嵌め込まれている。このＯリング２２は、コア部２６が樹脂管Ｐに挿入されると、樹脂管Ｐの内周面に密着し、樹脂管Ｐと芯材１４との間をシールする。
　芯材１４の矢印Ｒ方向側は、コア部２６よりも大径に形成された大径部３０とされており、大径部３０には、コア部２６との境界近傍に溝３２が形成されている。

　中間リング１８は、芯材１４の矢印Ｌ方向側の外周面の外側に配置されている。
　中間リング１８の矢印Ｒ方向側の端部は芯材１４の溝３２に入り込んで嵌合されており、これにより中間リング１８が芯材１４に固定されている。
　中間リング１８の内周面、コア部２６の外周面、及び大径部３０の端部で囲まれる中空円筒の挿入部３４は、樹脂管Ｐの端部分を一定寸法挿入可能な大きさに設定されている。

　中間リング１８の矢印Ｒ方向側の外周面には、凹凸状とされたスリーブ係合部３６が形成されている。
　スリーブ１６は略筒状とされ、中間リング１８の矢印Ｌ方向側の外周面の外側に配置されている。
　スリーブ１６の内周面には、矢印Ｌ方向側にスリーブ係合部３６と嵌合可能な凹凸状の被係合部３８が形成されている。この被係合部３８にスリーブ係合部３６が嵌合されてスリーブ１６に対して中間リング１８が固定されている。
　スリーブ１６の被係合部３８よりも矢印Ｌ方向側には、矢印Ｌ方向へ向かうに従って内径が縮小する傾斜部４０、一定内径の第１の一定径部４２、及び第１の一定径部４２よりも内径が小径の第２の一定径部４４が順次形成されている。

　ロックリング２４は、スリーブ１６の傾斜部４０の内周側、且つ中間リング１８と後述する係合解除部材２０との間に配置されている。このロックリング２４は周方向に間隔をあけて内周側へ突出する弾性変形可能な爪部２４Ａを複数備えており、この爪部２４Ａの先端部を通る仮想円の径が樹脂管Ｐの外径よりも若干小径に設定されている。

　係合解除部材２０は、内径が樹脂管Ｐの外径よりも若干大径の略筒状とされ、スリーブ１６の内周側に中心軸Ｋ１に沿って移動可能に配置されている。この係合解除部材２０は、矢印Ｒ方向側に爪部２４Ａを押圧するための押圧傾斜部４６、及び押圧傾斜部４６の矢印Ｌ方向側に一定外径部分４８を備えている。
　係合解除部材２０がスリーブ１６から外れないように、係合解除部材２０の一定外径部分４８は、スリーブ１６の第１の一定径部４２よりも小径で、かつ第２の一定径部４４よりも大径に形成されている。

　図１、及び図２に示すように、芯材１４の大径部３０の矢印Ｒ方向の端部には、径方向外側に向けて延びる環状の外フランジ５０が形成されている。
　図２Ｂに示すように、大径部３０の外周面と外フランジ５０の第１の側壁面５１とでなす隅部（外フランジ５０の基部）には、第１の傾斜面５２が形成されている。
　本実施形態の第１の側壁面５１は、芯材１４の軸方向に沿った断面で見たときに、芯材１４の軸線に対して直交している。第１の傾斜面５２は、芯材１４の軸方向に沿った断面で見たときに、大径部３０の径方向外側に曲率中心を持つ半径ｒ１の凹円弧形状であり、大径部３０の外周面及び第１の側壁面５１に対して滑らかに接続されている。
　なお、本実施形態の第１の側壁面５１と第１の傾斜面５２とが、本発明の当接面に相当する。

（袋ナット）　
　図１、及び図２に示すように、袋ナット５４は、六角柱状の金属部材から形成されている。軸心には矢印Ｒ方向側の端部から矢印Ｌ方向側に向けて第１の孔５６が形成され、第１の孔５６の矢印Ｌ方向側には、第１の孔５６よりも小径の第２の孔５８が形成されている。第１の孔５６には、矢印Ｒ方向側の端部から孔底に向けて雌ねじ６２が形成されている。

　第１の孔５６の内径は、芯材１４の外フランジ５０が挿入可能な寸法に設定されている。一方、第２の孔５８の内径は、芯材１４の外フランジ５０の外径よりも小さく、かつ芯材１４の大径部３０の外径よりも若干大きい寸法に設定されている。これにより、袋ナット５４は、芯材１４に対して相対回転自在、かつ、軸方向に移動自在となっている。

　袋ナット５４の矢印Ｌ方向側の端部と第１の孔５６の底部との間は、第１の孔５６の内面から径方向内側へ延びる環状の内フランジ６０とされている。
　内フランジ６０の第１の孔５６側（矢印Ｒ方向側）の第２の側壁面６１は、袋ナット５４の軸方向に沿った断面で見たときに、袋ナット５４の軸線に対して直交しており、外フランジ５０の第１の側壁面５１と対向して第１の側壁面５１と当接可能となっている。

　また、内フランジ６０の第１の孔５６側（矢印Ｒ方向側）の内角部には、継手本体１２の芯材１４に形成された第１の傾斜面５２と対向する第２の傾斜面６４が形成されている。この第２の傾斜面６４は、軸方向に沿った断面で見たときに、内フランジ６０の径方向内側に曲率中心を持つ半径ｒ２の凸円弧形状である。本実施形態では、第１の傾斜面５２の半径ｒ１と、第２の傾斜面６４の半径ｒ２とは、同一寸法に設定されている。
　なお、本実施形態の第２の側壁面６１と第２の傾斜面６４とが、本発明の被当接面に相当する。

　これにより、内フランジ６０の第２の側壁面６１と外フランジ５０の第１の側壁面５１とを当接させると共に、内フランジ６０の第２の傾斜面６４と外フランジ５０の第１の傾斜面５２とを当接させることができる。

（作用、効果）
　次に、本実施形態の管継手１０の使用方法を説明する。
　先ず、管継手１０と一方の接続相手であるニップル６６との接続手順を説明する。
　図１に示すように、管継手１０の芯材１４の外フランジ５０とニップル６６との間に環状のシール６８を配置し、袋ナット５４の雌ねじ６２をニップル６６の雄ねじ７０に螺合して袋ナット５４を締め付ける。

　袋ナット５４を締め付けることで、管継手１０がニップル６６に接続され、図２に示すように、外フランジ５０とシール６８とが、内フランジ６０とニップル６６との間に挟持される。
　これにより、内フランジ６０の第２の側壁面６１が外フランジ５０の第１の側壁面５１に当接すると共に、内フランジ６０の第２の傾斜面６４が外フランジ５０の第１の傾斜面５２に当接する。

　本実施形態の管継手１０では、大径部３０の外周面と外フランジ５０の第１の側壁面５１とでなす隅部に円弧状の第１の傾斜面５２を形成したので、芯材１４に対して軸方向と交差する方向の力が作用した際の上記隅部に生ずる応力集中を抑制することが出来る。
　軸方向と交差する方向の力とは、例えば、隣接する他の管継手１０の袋ナット５４の締め付け作業を行っているスパナが当たった場合等の外力を指しているが、樹脂管Ｐが引っ張られた際に作用する外力等、その他の外力であっても良い。
　なお、上記応力集中を効果的に抑制するには、図２Ｂに示すように、大径部３０の外周面から外フランジ５０の外周面までの径方向に沿って計測する外フランジ５０の高さ寸法をＨ、同じく径方向に沿って計測する第１の傾斜面５２の径方向寸法をｈとしたときに、ｈをＨの４０％以上とすることが好ましい。

　また、本実施形態の管継手１０では、外フランジ５０の第１の傾斜面５２に内フランジ６０の第２の傾斜面６４を当接させると共に、外フランジ５０の第１の側壁面５１に内フランジ６０の第２の側壁面６１を当接させるので、外フランジ５０と内フランジ６０との接触面積を大きくとることができる。
　このため、外フランジ５０の隅部に第１の傾斜面５２が形成されているが、袋ナット５４を締め付けた際に、外フランジ５０の内フランジ側の側部全体で内フランジ６０の押圧力を受けることができ、外フランジ５０の一部分に押圧力が集中しないので、外フランジの軸方向の強度を確保することが出来る。

　本実施形態の管継手１０では、第１の傾斜面５２、及び第２の傾斜面６４を単純な円弧状としたので、第１の傾斜面５２及び第２の傾斜面６４を形成し易く、第１の傾斜面５２及び第２の傾斜面６４の寸法安定性も良く、第１の傾斜面５２と第２の傾斜面６４とを確実に当接させることが出来る。

　最後に、管継手１０と他方の接続相手である樹脂管Ｐとの接続手順を説明する。
　継手本体１２の挿入部３４に樹脂管Ｐを挿入し、樹脂管Ｐの端部を大径部３０の端部に突き当てる。樹脂管Ｐを挿入部３４に挿入することで、ロックリング２４の爪部２４Ａが樹脂管Ｐによって押し拡げられ、爪部２４Ａの先端部が樹脂管Ｐの外周面に引っ掛かり、樹脂管Ｐの抜けが阻止され、樹脂管Ｐが管継手１０に確実に接続される。なお、継手本体１２に樹脂管Ｐが接続されると、樹脂管Ｐの内周面に芯材１４のＯリング２２が密着するので、樹脂管Ｐと芯材１４との間のシール性が確保される。

［第２の実施形態］
　次に、本発明の第２の実施形態に係る管継手１０を図４にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
　第１の実施形態では、第１の傾斜面５２が、大径部３０の径方向外側に曲率中心を持つ半径ｒ１の凹円弧形状であったが、本発明はこれに限らず、図４に示すような大径部３０の外周面、及び第１の側壁面５１に対して一定角度で傾斜する直線状の傾斜面であっても良い。この場合、袋ナット５４の第２の傾斜面６４は、第１の傾斜面５２に当接する形状とする。

［第３の実施形態］
　次に、本発明の第３の実施形態に係る管継手１０を図５にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
　図５に示すように、第１の傾斜面５２は、円弧面５２Ａと一定角度で傾斜する直線状の傾斜面５２Ｂとを含んで構成されていても良い。この場合も、袋ナット５４の第２の傾斜面６４は、円弧面５２Ａ及び傾斜面５２Ｂを含んだ第１の傾斜面５２に当接する形状とする。
　また、図示はしないが、第１の傾斜面５２は、曲率半径の異なる複数の凹円弧形状を連ねた曲線形状であっても良く、傾斜角度の異なる複数の直線状の傾斜面（各々は一定角度）を連ねたものであっても良い。

（その他の実施形態）
　以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。

　上記実施形態では、芯材１４の外フランジ５０の内フランジ側に第１の側壁面５１と第１の傾斜面５２が形成されていたが、本発明はこれに限らず、外フランジ５０の内フランジ側に軸方向と直交する第１の側壁面５１が無く、内フランジ側が全て第１の傾斜面５２となっていても良い。この場合、袋ナット５４の内フランジ６０は、外フランジ側を全て第２の傾斜面６４とする。

　上記実施形態では、第１の傾斜面５２の半径ｒ１と、第２の傾斜面６４の半径ｒ２とを一致させていたが、袋ナット５４を締め付けた際に第１の傾斜面５２と第２の傾斜面６４とが接触すれば良く、製造上の誤差等により半径ｒ１と半径ｒ２とが完全に一致しなくても良い。

１０　　管継手、１２　　継手本体、１４　　芯材、１６　　スリーブ（接続部）、１８　　中間リング（接続部）、２２ Ｏリング（接続部）、２４　　ロックリング（接続部）、２６　　コア部（接続部）、５０　　外フランジ、５１　　第１の側壁面（当接面）、５２　　第１の傾斜面（当接面）、５４　　袋ナット、５６　　第１の孔、５８　　第２の孔、６０　　内フランジ、６１　　第２の側壁面（被当接面）、６２　　雌ねじ、６４　　第２の傾斜面（被当接面）

Claims (4)

1. 　円筒状に形成され、長手方向一端部に管体が接続される合成樹脂製の芯材と、
   　前記芯材の他端部に形成され、径方向外側に向けて延びる環状の外フランジと、
   　前記外フランジに形成され、前記芯材と前記外フランジの隅部に設けられて軸方向に沿った断面で見たときに前記芯材の外周面に対して傾斜する第１の傾斜面を含む当接面と、
   　雌ねじ部が形成された筒部、前記筒部の端部から径方向内側へ張り出し、前記芯材が挿通される孔を有する内フランジ、前記内フランジの角部に形成されて前記第１の傾斜面と当接する第２の傾斜面を含み、前記当接面と当接する被当接面、を備えた袋ナットと、
   　を有する管継手。
2. 　前記芯材の外周面から前記外フランジの外周面までの径方向に沿った前記外フランジの径方向寸法Ｈに対する前記第１の傾斜面の径方向寸法ｈが４０％以上に設定されている、請求項１に記載の管継手。
3. 　前記第１の傾斜面が曲率半径ｒ１の凹円弧面であり、前記第２の傾斜面が曲率半径ｒ２の凸円弧面であり、ｒ１＝ｒ２に設定されている、請求項１または請求項２に記載の管継手。
4. 　前記当接面は、前記芯材の外周面に対して直交する第１の側壁面を備え、
   　前記被当接面は、前記第１の側壁面と当接する第２の側壁面を備えている、請求項１～請求項３の何れか１項に記載の管継手。

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