JP4609758B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、給水又は給湯用ステンレス鋼管などを施工現場で接続するために使用される管継手に関する。

給水又は給湯用配管としては、耐食性を考慮して、ステンレス鋼管が多用されている。このステンレス鋼管を接続するための管継手としては、プレス方式、拡管方式あるいは転造ネジ方式など種々の構造のものが実用に供されている。

プレス方式の管継手は、継手の両端部に、接続管を挿入しうる拡開された受口を形成し、その開口縁に形成した環状凹溝にＯリングを嵌着した構造を有し、受口に接続管を差し込んだ後に、受口を専用のプレス工具（大型の電動工具）によりかしめることにより配管施工が行われる。この管継手は、構造が簡単であるが、施工のために専用の工具を必要とする。またかしめ工程を作業者が忘れることがあるので、例えば、受口のかしめる部分に感圧発色塗料を塗布した感圧発色テープを被覆しておき、プレス工具によりかしめた時の圧力により識別力を発色させるなどの特別な工夫（特許文献１参照）をしないと、接続管が抜け出るなどの事故を招来する。

拡管方式の管継手によれば、接続管に袋ナットを装着後、接続管の端部を専用の工具（大型の電動工具）で拡管して環状突出部を形成し、この突出部の先方をＯリングが収容された継手本体に挿入してから袋ナットを締め付けることにより、接続管を前進させて環状突出部でＯリングを圧縮させて配管施工が行われる（特許文献２参照）。この管継手によれば、施工のために専用の大型電動工具を必要とし、また継手本体に袋ナットをねじ込む前に、接続管の端部に拡管加工を施す必要があるので、施工時間が長くなるという難点がある。さらに袋ナットの締め込みが不十分でもＯリングで水漏れが阻止されることがあるため、袋ナットの締め込み不足が水圧試験（または気圧試験）で検知されず、施工完了後の水漏れを発生させることがある。

転造ネジ方式の管継手は、テーパメネジを開口端に有し、メネジの奥に接続管より小径のシール材（Ｏリング）を設けた継手本体に、オネジ部を有しかつオネジ部の山に沿って複数の金属製の小円盤（そろばん玉状部材）が外周側に突出するように埋設されたリテーナを備えている。この管継手によれば、リテーナを継手本体にねじ込むことにより、小円盤が接続管に食い込んで（小円盤の遊星回転により、接続管に転造ねじが形成される）抜け止めが行われ、かつシール材が圧縮されて流体の漏れが防止される（特許文献３参照）。しかしてこの管継手においても、リテーナの締め忘れがあっても、それが水圧試験で検出されず、施工完了後に接続管が抜け出して大きな水漏れが発生することがある。また接続管の先端にあるバリでシール材に微小な傷が付いても、それが水圧試験で検知されず、施工完了後に数日を経て水漏れが発生する場合がある。

さらに、上記の３方式の問題点（施工性が悪いこと、及び施工不良による接続管の抜け出し又は水漏れ）を解消するものとして、ワンタッチ方式の管継手（特許文献４参照）が実用に供されている。この管継手は、基体の大径部の内面に設けられた２条の周溝にＯリングを嵌め込み、大径部の縁端にコイルバネと、内側面に直角エッジを有する押圧部材が嵌め込まれた合成樹脂製の内カラーとが配置され、これらをテーパ付外カラーで覆うようにした構造を有する。この管継手によれば、内カラーの先端より接続管が挿入されると、押圧部材が内カラーの先端側に押されるが、押圧部材の外側面が外カラーのテーパ面で押圧されて内側面の直角エッジが接続管に食い込むことにより、管継手と接続管との結合が保持される。この結合状態で接続管に引き抜き力が作用すると、押圧部材はコイルバネの弾発力により外カラーのテーパ部側に押し付けられると共に、そのテーパ部によって押圧部材のエッジが接続管を押圧することにより、接続管の引き抜きが阻止される。この結合状態から、内カラーの先端を内側に押すことにより、押圧部材は外カラーとの接触から解かれ、接続管を引き抜くことができる。

特開２００４−８４７１３号公報（第４〜５頁、図１〜４） 特開２００２−２２８０６２号公報（第３〜５頁、図１、図２） 特開平１０−２３１９６７号公報（第２〜３頁、図１） 特開平１０−１２２４６０号公報（第３〜５頁、図１）

上記のワンタッチ方式の管継手によれば、専用の工具や管端加工が不要となるので、施工性は優れているが、コイルバネを使用するために、管継手の面間距離が長くなり、継手の製造コストが増大するという難点がある。また、コイルバネの反力で押圧部材がソフトタッチで係止されるので、施工後に水圧が付与されて接続管に引張り力が作用すると、押圧部材が外カラーのテーパ面に沿って縮径され、かつ接続管が抜け出る方向に数ｍｍ程度移動する。したがって、複数の接続部を有する通常の配管では、各接続部で接続管の曲がりが生じて、接続管の軸心が一致せず、自立性が欠如した配管になるという問題がある。

したがって本発明の目的は、上記の問題点を解消して、優れた施工性を有すると共に、押輪の押圧が省略されても接続管の抜け出しが防止され、しかも自立性を有する配管が得られる管継手を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の管継手は、シール部材を内蔵する継手本体と、前記継手本体に外装される押輪と、前記押輪の押込み動作により圧縮される弾性部材と、前記シール部材を保持しつつ前記シール部材を接続管の外周面に密着される位置まで移動させる可動部材と、前記接続管の外周面に係止される抜止部材とを有する管継手であって、
前記可動部材は、前記シール部材と前記弾性部材とで挟着されるフランジ部と、前記フランジ部と分離可能に一体に設けられ前記シール部材を保持するリング部とを備え、前記フランジ部と前記リング部とは前記押輪の前記押込動作により分離されることを特徴とするものである。

また、本発明の管継手は、シール部材を内蔵する継手本体と、前記継手本体に外装される押輪と、前記押輪の押込動作により圧縮される弾性部材と、前記シール部材を保持しつつ前記シール部材を接続管の外周面に密着される位置まで移動させる可動部材と、前記接続管の外周面に係止される抜止部材とを有する管継手であって、
前記可動部材は、前記シール部材と前記弾性部材とで挟着されるフランジ部と、前記フランジ部に係止され前記シール部材を保持するリング部とを備え、前記フランジ部と前記リング部は、前記押輪の押込み動作により分離されることを特徴とするものである。

本発明においては、前記リング部は、前記シール部材を非圧縮状態に保持しうる大きさの絞りリング部であり、前記絞りリング部は前記接続管が挿入されることにより前記シール部材の内径を広げる方向に変形される構造とすることができる。

本発明においては、前記弾性部材は線材を一端から他端に向って外径が増大するように巻回して形成された円錐台形状を有する圧縮コイルバネであることが好ましい。

本発明においては、前記圧縮コイルバネは、前記押輪が所定位置まで押し込まれたときに線径と実質的に同一の高さまで圧縮されることが好ましい。

本発明においては、前記抜止部材は、その内周面に前記接続管に食い込む楔状突部を有する複数の部材であり、かつ円筒状の内カラーに略円周方向に沿って保持されていることが好ましい。

本発明においては、前記継手本体に、前記押込動作により前記押輪に嵌入されるストップリングが装着されていることが好ましい。

本発明においては、前記継手本体に、前記押込動作により隠蔽されるインジケータが装着されていることが好ましい。

本発明の管継手によれば、押輪を押し込むだけの操作で、シール部材が接続管に密着しかつ抜止部材が接続管に食い込むので、短時間での施工にも係わらず、高いシール性と引き抜き阻止力が得られる。しかも接続管に抜止部材が食い込むことにより、接続管の軸心と継手本体の軸心とが一致し、自立性を確保することができる。

また、押輪の押忘れ及び管の挿入長さの不足などの施工不良があった場合には、水圧試験時に確実に微漏れを発生でき、施工不良を検知することが可能となる。

特に、シール部材の内周側を可動部材のリング部で支持することにより、管端バリの除去忘れなど施工不良があっても、シール部材は、管端と接触しないので、シール部材の損傷が防止され、シール性を確保することができる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わる管継手の半断面図で、左半分は接続管を挿入する前の状態を示し、右半分は接続管を挿入した状態を示し、図２は施工途中及び施工後の管継手の半断面図で、左半分が押輪を途中まで押し込んで可動部材をスライドさせた状態を示し、右半分は押輪を完全に押し込んだ状態を示し、図３は可動部材の斜視図、図４は同断面図である。

図１に示すように、管継手１は、両端部が開口したソケット形状を有する継手本体２と、その外周に装着される押輪３と、継手本体２の内部に装着されるシール部材４とを備えている。シール部材としては、図示の如くゴム製のＯリングを使用することができ、またＯリングの代わりにリップ状パッキン又は低弾性を示すメタル系部材を使用することができる。継手本体２は、内周側に後述の可動部材の一部を受取る第１の段部２１と、シール部材４に臨むテーパ面２２と、そこから奥側に向って形成された第２の段部２３と、それより小径の第３の段部２４とを有する。また継手本体２の外周には、２条の円周溝２５、２６が形成されている。押輪３は、直円筒部３１とそこから下り勾配となるテーパ部３２を有し、直円筒部３１の内周面には、テーパ付円周溝３３とそこから離間した位置にある円周溝３４が形成されている。押輪３の内部には、シール部材４に隣接する可動部材５と、それを押圧する弾性部材６と、テーパ部３２に内接する抜止部材８とそれを支持する内カラー７が配置されている。弾性部材６としては、例えばその大径側が可動部材５に当接するように設けられた略円錐台状の圧縮コイルバネが使用される。継手本体２の円周溝２５には、そこから一部が突出するようにストップリング９が嵌入され、また継手本体２の円周溝２６には、接続完了の有無を確認するためのリング状のインジケータ１０が嵌装されている。

図３及び図４に示すように、可動部材５は、内周に段部５２が形成されたフランジ部５１と、端部外周に円周方向に沿って複数の突部５４を有するリング部５３を有するとともに、フランジ部５１のネック部には、円周溝５５が設けられて、リング部５３の肉厚が薄く形成されている。弾性部材６は、線材を一端から他端に向って外径が増大するように巻回して形成された略円錐台状のバネであり、その大径側はフランジ部５１の内周に設けられた段部５２に保持されている。内カラー７は、フランジ部７１とリング部７２からなり、リング部７２には、内周面に２条の楔状突部８１を有する複数の抜止部材８が円周方向に沿って固着されている。また、略円錐台状の圧縮コイルバネは、図１に示す状態とは逆に、その小径側が可動部材５のフランジ部５１に当接するように設けることができる。

本発明において、管継手１を構成する部材は例えば次の材料で形成することができる。継手本体２は、耐食性及び剛性を必要とするので、例えばＳＣＳ材や青銅材により精密鋳造の手法により形成することができる。押輪３も、耐食性及び剛性を必要とするので、例えばＳＣＳ材により精密鋳造の手法により形成するか、あるいはオーステナイト系ステンレス鋼により熱間鍛造、冷間鍛造あるいはプレス成形等の塑性加工の手法により形成することができる。シール部材４は、オレフィン系ゴムで形成することができ、特に耐熱性に優れたエチレンとプロピレン及び架橋用ジエンモノマーとの３元共重合体であるＥＰＤＭ、で形成することが好ましく、また耐熱性とともに耐薬品性にも優れたＦＫＭ（フッ素ゴム）で形成することもできる。可動部材５は、架橋ＰＥなどのポリオレフィンで形成することができる。内カラー７は、ＰＯＭ（ポリアセタール）などの汎用エンジニアリングプラスチックや、優れた耐熱性を有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの特殊エンジニアリングプラスチックで形成することができる。弾性部材６として圧縮コイルバネを使用する場合は、この部材をオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で形成することができ、またストップリング９もこれと同様の材料で形成することができる。抜止部材８は、接続管より硬質の材料、例えば接続管がオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の場合は、マルテンサイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０）で形成すればよい。リング状のインジケータ１０としては、例えばＰＥ、ＰＰ等のポリオレフィンからなるリング状成形体あるいは耐候性に優れたフィルム状テープを使用することができる。また、これに限らず、継手本体２に油性塗料を塗布することにより、インジケータとすることができる。

上記の管継手１による接続管１１の施工手順を図１と図２により説明する。まず、図１の左半分に示すように継手本体２に押輪３を含む全ての部品を組み込んだ後、図１の右半分に示すように接続管１１（例えばＳＵＳ３０４製鋼管）を挿入し、その端面を可動部材５のリング部５３の内周側端面に当接させる。このとき、抜止部材８は押輪３のテーパ部３２に添って拡径されながら継手本体２の中央側に移動し、かつ楔状突部８１が接続管１１に係止する。この状態で接続管１１を引き抜く方向に外力が加わったとしても、押輪３のテーパ部３２に内接する抜止部材８の楔状突部８１が接続管１１の外周部に係止しているので、接続管１１が引き抜けることはない。

次いで、押輪３を継手本体２の中央に向って押し込むことにより、図２に示すように継手本体２と接続管１１とのシール接続が行われる。なお、図２では、理解を容易にするために、継手本体２の第１の段部２１及び第３の段部２４の符号を省略している。詳述すると、押輪３が継手本体２の途中まで押し込まれると、図２の左半分に示すように、抜止部材８の楔状突部８１が接続管１１の外周に係止した状態で接続管１１は継手本体２の奥まで引き込まれるとともに、可動部材５のリング部５３は継手本体２の第３の段部２４の奥側端面に当接しかつフランジ部５１は継手本体２の第１の段部２１の奥側端面に当接する。しかも内カラー７のフランジ部７１が継手本体２の中央側に移動するので、弾性部材６はフランジ部７１とフランジ部５１とで挟着されることにより線径と同じ厚さまで圧縮される。この押輪３の押し込み操作の途中で、可動部材５はフランジ部５１のネック部に存在する円周溝５５（図４参照）で分断され、フランジ部５１のネック部とリング部５３との間に隙間が形成され、その隙間にシール部材４が挟み込まれるとともに、シール部材４はテーパ面２２とフランジ部５１と接続管１１とで囲まれた領域に押し込まれるので、所定のシール面圧が得られる。

押輪３を最後まで押し込むことにより、図２の右半分に示すように、押輪３のテーパ部３２の内周側端面により、抜止部材８が接続管１１に押し付けられ、抜止部材８の楔状突部８１が接続管１１に径方向に若干の塑性変形を与えながら、接続管１１の外周部に食い込むので、接続管１１の抜け止めが確実に行われる。また、ストップリング９は、押輪３の円周溝３４に入り込むので、押輪３は所定の位置に固定される。さらに、継手本体２の円周溝２６に嵌装されたリング状のインジケータ１０は、押輪３で隠蔽されるので、接続が完了したことが目視で確認される。

接続管が継手に接続された後に、接続管を引き抜く引張り試験を行うと、接続管１１は図２の右半分の状態から右よりに移動してゆき、シール部材４と接続管１１の管端が一致するまで確実にシール面圧が維持される。また、接続管１１には抜止部材８が食い込んでいるので、接続管の軸心と継手本体の軸心とが常に一致し、自立性を確保して強固に固定することができる。

図１に示す管継手によれば、接続管を所定長さに切断する管切断工程、接続管に挿入長さをマーキングするマーキング工程、押輪を締付ける本締め工程及び接続管が所定長さだけ挿入されたことを確認するマーキング確認工程からなる４工程で、配管施工を行うことができるので、従来の管継手と比較して、施工時間を大幅に短縮することができる。例えば拡管方式の管継手によれば、管切断工程、管端のバリを除去する管端面取り工程、接続管に押輪（ナット）を装着するナット取付け工程、拡管工程、ナットを手締めする手締め工程、ナットを本締めする本締め工程及びナット締め付け量を確認するインジケータ確認工程といった７工程からなる施工が行われる。本発明の管継手によれば、これと比較して、施工時間を約６０％以上削減することができる。

また、転造ネジ方式の管継手によれば、管切断工程、管端面取り工程、マーキング工程、手締め工程、本締め工程及びマーキング確認工程といった６工程からなる施工が行われる。この管継手によれば、拡管方式の管継手よりも施工時間が約２５％短縮されるが、本発明の管継手によれば、転造ネジ方式の管継手と比較しても、施工時間を約４０％以上も削減することができる。

図１に示す管継手１によれば、施工不良があっても水圧検査で未然に検知できるとともに、水漏れなどの不具合を防止することができる。すなわち、押輪３を所定量だけ押し忘れた場合には、シール部材４が圧縮されないので、水圧試験で微小な水漏れを検知することができ、かつ抜止部材８は弾性部材６の反力（復元力）により、押輪３のテーパ部３２側に押し戻されるので、接続管１１がすっぽ抜けることが無くなり、例えば転造ネジ方式の管継手では生じていたようなリテーナの締め忘れによる接続管の抜け出しが未然に防止される。また、接続管１１の挿入長さが不足した場合も、接続管１１がシール部材４と接触しないので、水圧試験で微小な水漏れを検知することができる。さらに、大きなバリの除去は別として、管端面取り工程を行わない場合でも、接続管１１の端面はシール部材４と非接触の状態で継手本体の奥まで挿入されるので、管端面のバリでシール部材４が損傷することはなく、転造ネジ方式の管継手のようにシール部材の損傷による水漏れは生じない。

（可動部材の変形例）
図１においては、可動部材５は、上記の構造に限らず、種々の構造とすることができる。図５は可動部材の第２の例を示す斜視図で、図６はこの可動部材にシール部材4を装着した状態を示す断面図、図７は図６の可動部材に接続管を挿入した状態を示す断面図であり、図３及び図４と同一機能部分は同一の参照符号で示す。可動部材５は、内周に段部５２が形成されたフランジ部５１と、端部外周に円周方向に沿って複数の突部５４を有しかつ軸方向の途中で内径側にくぼんだ形状を有する絞りリング部５６を有するとともに、フランジ部５１のネック部には、円周溝５５が設けられている。絞りリング部５６には、接続管（図７参照）の挿入方向と同方向に伸びる複数のスリット部５７が円周方向に沿って形成されるとともに、絞りリング部５６のくぼみ部は、そこにシール部材４が挿入されたときにシール部材が実質的に拡径されないような寸法に形成されている。

図７に示すように可動部材５に接続管１１が挿入されたときに、絞りリング部５６は、そのスリット部５７が菱形状に開口し、そこを起点として接続管１１の外径と略同一の大きさに拡径され、シール部材４が半径方向に変形するので、シール部材４は所定のシール性能を発揮することができる。すなわち、シール部材（例えばＯリング）に荷重が加わりそれが弾性変形（拡径）した状態で長期間放置されると、「ヘタリ現象」が生じて（圧縮永久歪が残留する）、荷重が除去されても内径が元の寸法に復帰せず、耐用年数の低下をもたらすが、図５に示す可動部材によれば、シール部材４が絞りリング部５６に装着された状態では、シール部材４には内部応力が発生せず、接続管１１が挿入されたときに初めてシール面圧が発生するので、適切な圧縮代が長期間にわたり維持され、所定の耐用年数を保証することができる。

図８は、可動部材の第３の例を示す断面図であり、図３及び図４と同一機能部分は同一の参照符号で示す。可動部材５は、フランジ部５１とリング部５３とが別部材で形成され、フランジ部５１の端部外周側に形成された凸部５１１に、リング部５３の端部内周側に形成された凹部５３１が係止された構造を有する。この可動部材５によれば、フランジ部５１が継手本体（不図示）の奥側（図８の右側）に押し込まれたときに、リング部５３はフランジ部５１から離間して、継手本体（不図示）の奥まで移動して、図２と同様にシール材４はリング部５３とフランジ部５１との間に保持される。したがってこの可動部材５によれば、前述した可動部材と同様の効果が得られる。

また上記の可動部材は、図示を省略するが、フランジ部とリング部とを別部材で形成しこれらを接着剤などで一体的に接合し、配管施工時に所定の荷重で分離されるようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
図９は本発明の第２の実施の形態に係わる管継手の半断面図で、左半分が施工前、右半分が施工後の状態を示し、図１と同一機能部分は、同一の参照符号を示し、その説明を省略する。この管継手においては、可動部材５０は、コーン状のリング体であり、弾性部材６と継手本体２の端部内面とで挟み込まれるように配置されている。

上記の構成によれば、押輪３を押し込むことにより、図１の場合と同様の動作で接続管１１が継手本体２に固定される。ここで、押輪３を押し込むことにより、弾性部材６が圧縮された後、可動部材５０は、図５の右半分に示すように平板状に変形し、シール部材４も押し潰されるので、所定のシール性が確保される。

上記の説明では、左右対称のソケット形管継手について記述したが、本発明はこれに限らず、他の構造（例えば、エルボ状継手、継手本体の一方の側に接続用オネジを形成したオネジアダプター継手）の管継手に適用できることはもちろんである。

本発明の第１の実施の形態に係わる管継手の半断面図である。 図１の管継手に接続管を接続する途中及び接続後の状態を示す半断面図である。 可動部材の斜視図である。 可動部材の断面図である。 可動部材の第２の例を示す斜視図である。 図５の可動部材にシール部材を装着した状態を示す断面図である。 図６の可動部材に接続管を挿入した状態を示す断面図である。 可動部材の第３の例を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係わる管継手の半断面図である。

符号の説明

１：管継手
２：継手本体、２１：第１の段部、２２：テーパ面、２３：第２の段部、２４：第３の段部、２５、２６：円周溝、
３：押輪、３１：直円筒部、３２：テーパ部、３３：テーパ付円周溝、３４：円周溝
４：シール部材
５、５０：可動部材、５１：フランジ部、５１１：凸部、５２：段部、５３：リング部、５３１：凹部、５４：突部、５５：円周溝、５６：絞りリング部、５７：スリット部
６：弾性部材
７：内カラー、７１：フランジ部、７２：リング部
８：抜止部材、８１：楔状突部
９：ストップリング
１０：インジケータ
１１：接続管

Claims (3)

1. シール部材を内蔵する継手本体と、前記継手本体に外装される押輪と、前記押輪の押込動作により圧縮される弾性部材と、前記シール部材を保持しつつ前記シール部材を接続管の外周面に密着される位置まで移動させる可動部材と、前記接続管の外周面に係止される抜止部材とを有する管継手であって、
   前記可動部材は、前記シール部材と前記弾性部材とで挟着されるフランジ部と、前記フランジ部と分離可能に一体に設けられ前記シール部材を保持するリング部とを備え、前記フランジ部と前記リング部とは前記押輪の前記押込動作により分離されることを特徴とする管継手。
2. シール部材を内蔵する継手本体と、前記継手本体に外装される押輪と、前記押輪の押込動作により圧縮される弾性部材と、前記シール部材を保持しつつ前記シール部材を接続管の外周面に密着される位置まで移動させる可動部材と、前記接続管の外周面に係止される抜止部材とを有する管継手であって、
   前記可動部材は、前記シール部材と前記弾性部材とで挟着されるフランジ部と、前記フランジ部に係止され前記シール部材を保持するリング部とを備え、前記フランジ部と前記リング部は、前記押輪の押込み動作により分離されることを特徴とする管継手。
3. 前記リング部は、前記シール部材を非圧縮状態に保持しうる大きさの絞りリング部であり、前記絞りリング部は前記接続管が挿入されることにより前記シール部材の内径を広げる方向に変形されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の管継手。

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