JP7100850B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、硬質材料からなるパイプなどの硬質な管体を配管接続するために用いられる管継手に関する。

従来、この種の管継手として、ニップルに管体が差し込まれた後に、その外側に締め付け部材を被せて管体の差し込み方向へ移動させることにより、ニップル及び締め付け部材（押圧部）の間に管体が挟み込まれて引き抜き不能に接続されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
ニップルは、管体の内表面と径方向へ対向する挿入部を有し、挿入部の環状凹部には、Ｏリングなどの弾性変形可能な環状のシール部材を嵌入装着している。
管体としては、硬質材料からなるパイプ又は軟質材料からなるホースやチューブなどが用いられる。パイプの場合には、ニップルの挿入部に差し込まれる接続端部を、差し込み前の状態で予めその他の部位より拡径変形させている。

国際公開第２０１８／０２０８９８号

ところで、管体の配管場所や管体を通る流体の流量に応じて管体のサイズは、大小異なるものが多種類用意され、管体のサイズに対応してニップル（挿入部）のサイズも大小異なるものが多種類用意されている。
管体の外径や内径サイズが大径化することに伴って、管体の肉厚寸法が相対的に厚くなるだけでなく、Ｏリングなどのシール部材も相対的に太くなって弾力性が増す傾向となる。
そもそもシール部材の外径は、長期的な漏れを防止するために管体の内径よりも若干大きく設定されている。このため、サイズが大きなニップルやシール部材に対する管体の差し込み時には、シール部材の弾性力で管体が押し戻されてしまい、締め付け部材を締め付け位置まで移動できないことがあった。
特に管体が硬質材料からなるパイプである場合には、ニップル（挿入部）に差し込まれる接続端部が、差し込み前に専用工具で拡径変形されるものの、作業者による差し込み力では全く拡径変形しない。これに対してシール部材は、サイズが大きくなるほど弾性力による押し戻し力が強くなるため、パイプの接続端部を押し込み続けながら、締め付け部材を締め付け移動させることが困難であった。これにより、パイプのように硬質で且つ大径な管体の接続作業をスムーズに行えず、作業性に劣るという問題があった。

このような課題を解決するために本発明に係る管継手は、硬質な管体の挿入空間に沿って設けられるニップルと、前記ニップルから前記挿入空間に向け突出して設けられる径方向へ弾性変形可能なシール部材と、前記ニップルに沿って差し込まれた前記管体に対して軸方向へ相対的に移動自在であり、かつ、前記ニップルに対して螺進退自在に設けられ、前記ニップルに対する相対的な移動に伴って前記管体を前記ニップルに向け押し付ける押圧部を有する締め付け部材と、を備え、前記管体は、前記ニップルの外周面に沿って差し込まれる拡径端部と、前記拡径端部の内周面に前記管体の末端部へ向かって内径が徐々に拡径する傾斜内面と、を有し、前記ニップルの前記外周面は、前記シール部材の配設位置よりも前記管体の差し込み方向奥側に形成され、前記傾斜内面に食い込んで前記管体の差し込み方向と逆向きに係合し、仮止めする抜け止め部と、前記締め付け部材と螺合する案内部を有し、前記拡径端部と前記管体の末端部間の長さは、前記抜け止め部により仮止めされなければ前記締め付け部材が前記案内部に十分に到達できず、締め付け作業が困難な長さとなっていることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る管継手の全体構成を示す説明図であり、（ａ）が接続前の縦断正面図、（ｂ）が接続後の縦断正面図である。 接続前の斜視図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る管継手Ａは、図１～図２に示すように、継手本体１０の接続端に形成されるニップル１１に対し、硬質材料からなる硬質な管体Ｂを配管接続するために用いられる流体継手である。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る管継手Ａは、硬質な管体Ｂの挿入空間Ｓに沿って設けられたニップル１１を有する継手本体１０と、ニップル１１から管体Ｂの挿入空間Ｓに向け突出して設けられる径方向へ弾性変形可能なシール部材１２と、ニップル１１に沿って差し込まれた管体Ｂに対して軸方向へ相対的に移動自在に設けられる締め付け部材２０と、を主要な構成要素として備えている。
管体Ｂの挿入空間Ｓは、継手本体１０のニップル１１と締め付け部材２０との間に形成される。
なお、締め付け部材２０が移動する軸方向とは、管体Ｂの差し込み方向とその逆向きの管体Ｂの抜け方向であり、管体Ｂの差し込み方向を以下「管差し込み方向Ｎ」といい、管差し込み方向Ｎと逆向きの管体Ｂの抜け方向を以下「管抜け方向Ｕ」という。

管体Ｂは、例えば硬質合成樹脂や金属などの硬質材料からなる可撓性に劣るパイプなどであり、単層構造や複数層構造に構成され、少なくとも内表面を後述するニップル１１の構成材料よりも軟らかく形成している。管体Ｂは、後述するニップル１１の外周面１１ａに沿って差し込まれる拡径端部Ｂａを有している。
拡径端部Ｂａは、差し込み前の時点で管体Ｂの接続側の末端部（末端開口）Ｂｂに専用工具を挿入して強制的に拡径変形させた部位である。拡径端部Ｂａの形状は、管体Ｂの末端部Ｂｂへ向かって徐々に拡径するテーパー状に形成されている。
すなわち、管体Ｂの拡径端部Ｂａは、管体Ｂの末端部Ｂｂへ向かって内径が徐々に拡径するように形成される傾斜内面Ｂ１と、管体Ｂの末端部Ｂｂへ向かって外径が徐々に拡径するように形成される傾斜外面Ｂ２と、を有している。
管体Ｂの末端部Ｂｂにテーパー状の拡径端部Ｂａを一体形成することで、後述するニップル１１に対して拡径端部Ｂａが容易に差し込み可能になる。これと同時に、管体Ｂにおいて拡径端部Ｂａを除く略全体の内径が、後述するニップル１１の内径と同等になって、流体の圧力損失を低減させ効率良い流体輸送が実現可能になる。
管体Ｂの具体例として図示される例では、単層構造のパイプであるが、金属層や硬質樹脂層などが一体的に積層された複数層構造のパイプに代えることも可能である。
また管体Ｂが複数層構造のパイプである場合には図示しないが、アルミニウムやアルミニウム合金又はアルミニウムと類似する軽量な金属などからなる芯層と、ポリエチレンや架橋ポリエチレン又はポリエチレンと類似する軟質合成樹脂などからなる内層と、を有することが好ましい。さらに前記芯層及び前記内層に、前記内層と同材質の外層を加え、それぞれの層間に接着層を挟んで一体化した五層構造のパイプを用いることがより好ましい。

継手本体１０は、例えば耐熱・耐薬品性・耐衝撃性に優れたスーパーエンジニアリング・プラスチック（スーパーエンプラ）のような硬質合成樹脂又は錆難いステンレスや真鍮等の金属材料などの硬質材料で略円筒状に形成され、ニップル１１を有している。
ニップル１１は、管体Ｂの拡径端部Ｂａの内径と略同じか又はそれよりも若干小さな外径の円筒状に形成されている。
ニップル１１の外周面１１ａは、後述するシール部材１２の取付部１１ｂと、取付部１１ｂよりも管差し込み方向Ｎの奥側に形成される抜け止め部１３と、を有している。
シール部材１２の取付部１１ｂとしては、周方向へ延びる環状凹部を形成することが好ましい。
シール部材１２は、例えばＯリングなどの弾性変形可能な材料からなる環状体であり、取付部（環状凹部）１１ｂに対してシール部材１２の外周端１２ａがニップル１１の外周面１１ａから若干突出するように嵌入装着させることが好ましい。
抜け止め部１３は、ニップル１１が差し込まれた管体Ｂの拡径端部Ｂａと径方向へ対向して設けられる突起である。抜け止め部１３は、ニップル１１に対する管体Ｂの一時的な押し込みに伴い、拡径端部Ｂａの傾斜内面Ｂ１に食い込んで管抜け方向Ｕへ係合するように形成される。
抜け止め部１３は、管差し込み方向Ｎへ徐々に拡径形成されるガイド面１３ａと、ニップル１１の外周面１１ａと略直角に交差する段差面１３ｂと、ガイド面１３ａ及び段差面１３ｂに亘って形成される刃部１３ｃと、を有することが好ましい。
刃部１３ｃは、管体Ｂの拡径端部Ｂａにおいて傾斜内面Ｂ１の構成材料よりも硬い硬質材料で断面鋭角状に形成される。刃部１３ｃは、ニップル１１が差し込まれた管体Ｂの拡径端部Ｂａの傾斜内面Ｂ１と径方向へ接触して、傾斜内面Ｂ１の内部に食い込むように構成されている。

継手本体１０の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図２に示される場合には、継手本体１０の軸方向一端側にニップル１１が突出形成されている。ニップル１１の外周面１１ａには、取付部（環状凹部）１１ｂ及びシール部材１２が軸方向へ複数組（二組）それぞれ所定間隔を空けて配置されるとともに、抜け止め部１３として螺旋状突起１３ｄを形成している。
図示例では、螺旋状突起１３ｄを螺旋状に連続形成しているが、その他の例として断続した螺旋状に形成してもよい。
継手本体１０の軸方向中間には、後述する締め付け部材２０の内面と径方向へ対向して設けられる案内部１４を有している。
案内部１４は、ニップル１１に対して後述する締め付け部材２０をその軸方向へ往復動自在に案内する部位である。図示例では、案内部１４が後述する締め付け部材２０の内面と螺合する雄ネジであり、この雄ネジを抜け止め部１３よりも管差し込み方向Ｎの奥側に形成している。
継手本体１０の軸方向他端側には、工具（図示しない）が係合する第一工具係合部１５と、他の機器や他の管体などの管接続口（図示しない）に接続するための接続部１６と、を有している。
第一工具係合部１５は、継手本体１０の露出部位（外面）に工具と周方向や管抜け方向Ｕへ移動不能に係合する形状に形成されている。図示例では、第一工具係合部１５の形状としてスパナやレンチなどが嵌合する八角ナット形状や六角ナット形状などに形成している。
接続部１６は、管継手Ａに接続する他の機器や他の管体などにおける管接続口の内表面に内ネジが刻設される場合には、これと対応する外ネジを刻設し、また管接続口の外表面に外ネジが刻設される場合には、これと対応する内ネジを刻設している。図示例では、接続部１６として外ネジが刻設されている。
また、その他の例として図示しないが、継手本体１０とニップル１１を別個に形成して着脱自在に取り付けることや、取付部（環状凹部）１１ｂ及びシール部材１２を一組又は三組以上配置することの変更が可能である。さらに抜け止め部１３として螺旋状突起１３ｄ以外の構造に変更することや、案内部１４として雄ネジに代え軸方向に延びる直線溝やスライダー機構などを設けることや、第一工具係合部１５の形状を後述する締め付け部材２０の第二工具係合部２３と同様に周方向へ凹部と凸部が交互に連続する形状などに変更することも可能である。

締め付け部材２０は、継手本体１０と同様にスーパーエンプラのような硬質合成樹脂又は錆難いステンレスや真鍮等の金属材料などの硬質材料で円筒状に形成される。
締め付け部材２０において軸方向一部は、ニップル１１に差し込まれた管体Ｂの拡径端部Ｂａの外径よりも大きい内径を有し、軸方向他部は、管体Ｂの拡径端部Ｂａと略同じ内径を有している。
締め付け部材２０は、その内面にニップル１１の外周面１１ａと径方向へ対向して設けられる移動手段２１と、ニップル１１が差し込まれた管体Ｂの拡径端部Ｂａと径方向へ対向して設けられる押圧部２２と、工具（図示しない）が係合する第二工具係合部２３と、を有している。

移動手段２１は、ニップル１１の案内部１４と連係して締め付け部材２０を管差し込み方向Ｎ及び管抜け方向Ｕへ往復動自在に移動させる部位である。さらに移動手段２１は、ニップル１１の案内部１４に対し軸方向と交差する周方向へ回転自在に連係させて、作業者による締め付け部材２０の回転操作で往復動させることが好ましい。
移動手段２１の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図２に示される場合には、案内部１４の雄ネジと螺合する雌ネジであり、この雌ネジを締め付け部材２０の内面一端側に部分形成している。
押圧部２２は、ニップル１１に対する移動手段２１の管差し込み方向Ｎへの移動に伴って、管体Ｂの拡径端部Ｂａの傾斜外面Ｂ２をニップル１１の外周面１１ａに向け径方向へ押し付ける（締め付ける）ための部位である。押圧部２２によって拡径端部Ｂａの傾斜内面Ｂ１は、ニップル１１の外周面１１ａやシール部材１２に密着される。
押圧部２２の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図２に示される場合には、管抜け方向Ｕへ向け徐々に小径となるように傾斜するテーパー面である。押圧部２２となるテーパー面を締め付け部材２０の内面他端側に部分形成することで、管体Ｂの拡径端部Ｂａの傾斜外面Ｂ２と直接的に接触させている。
第二工具係合部２３は、締め付け部材２０の露出部位（外面）に工具と周方向や管差し込み方向Ｎへ移動不能に係合する形状に形成されている。
第二工具係合部２３の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図２に示される場合には、締め付け部材２０の露出部位（外面）に沿って凹部と凸部が周方向へ交互に連続して形成されている。
また、その他の例として図示しないが、移動手段２１として雌ネジに代え軸方向に延びる直線突起やスライダーの外側部分などを設けて直線的に移動させることや、押圧部２２の形状や配置を図示例以外に変更することが可能である。さらに押圧部２２の内側に弾性変形可能なスリーブを介装して押圧部２２が管体Ｂの拡径端部Ｂａの傾斜外面Ｂ２と間接的に接触するように変更することや、第二工具係合部２３の形状をスパナやレンチなどが嵌合する六角ナット形状などに変更することも可能である。

これに加え、ニップル１１に対して締め付け部材２０が不意に緩み回転しないようにロック機構３０をニップル１１及び締め付け部材２０に亘って設けることが好ましい。
ロック機構３０は、ニップル１１側に形成される第一ロック部３１と、締め付け部材２０側に形成される第二ロック部３２とからなる。第一ロック部３１及び第二ロック部３２は、図１（ｂ）に示された締め付け部材２０を最終締め付け位置まで移動された管体Ｂの接続完了状態で、両者が緩み移動不能に係合するように構成されている。
ロック機構３０の具体例として図１（ａ）（ｂ）及び図２に示される場合には、ニップル１１の外周面１１ａにおいて案内部１４よりも管差し込み方向Ｎの奥側に第一ロック部３１が形成されている。第二ロック部３２は、締め付け部材２０の内面において移動手段２１よりも管差し込み方向Ｎの端縁に形成されている。ニップル１１に対する締め付け部材２０の回転操作により、第一ロック部３１に対して第二ロック部３２が係合して締め付け部材２０の不意な緩み回転を防止している。
また、その他の例として図示しないが、ロック機構３０の構造を図示例以外の構造に変更することも可能である。

このような本発明の実施形態に係る管継手Ａによると、管体Ｂやシール部材１２の大径化に伴い拡径端部Ｂａの肉厚寸法が厚くなり、シール部材１２が太くなって弾力性を増しても、ニップル１１に対する管体Ｂの一時的な押し込みにより、拡径端部Ｂａの傾斜内面Ｂ１がシール部材１２を乗り越えて抜け止め部１３に届けば、傾斜内面Ｂ１に抜け止め部１３が食い込む。
このため、管体Ｂの拡径端部Ｂａは、管体Ｂの差し込み方向（管差し込み方向Ｎ）と逆向き（管抜け方向Ｕ）へ移動不能に係合して抜け止めされる。
この係合状態であれば、管体Ｂに対して締め付け部材２０を無理なく相対的に移動可能になって、押圧部２２で管体Ｂ（傾斜外面Ｂ２）がニップル１１の外周面１１ａに向け押し付けられる。これにより、ニップル１１の外周面１１ａと締め付け部材２０の押圧部２２との間に管体Ｂの拡径端部Ｂａが挟み込まれて引き抜き不能に接続される。
したがって、パイプのように硬質で且つ大径な管体Ｂであってもニップル１１やシール部材１２に対して拡径端部Ｂａを十分に差し込み、且つ抜け止め部１３で拡径端部Ｂａを仮止めして締め付け部材２０により引き抜き不能に接続することができる。
その結果、パイプのように硬質で且つ大径な管体の場合にシール部材の弾性力で管体が押し戻されて締め付け部材の締め付け移動不能な従来のものに比べ、パイプのように硬質で且つ大径な管体Ｂであっても締め付け部材２０が締め付け完了位置まで確実に移動可能になり、接続作業をスムーズに行えて作業性に優れる。

特に、抜け止め部１３が、管体Ｂの差し込み方向へ徐々に拡径形成されるガイド面１３ａと、ニップル１１の外周面１１ａと交差する段差面１３ｂと、ガイド面１３ａ及び段差面１３ｂに亘り形成されて傾斜内面Ｂ１に食い込む刃部１３ｃと、を有することが好ましい。
この場合には、ニップル１１に対する管体Ｂの一時的な押し込みにより、拡径端部Ｂａにおいてシール部材１２（外周端１２ａ）を通過した傾斜内面Ｂ１が、抜け止め部１３のガイド面１３ａに沿って摺動し、無理なく刃部１３ｃ及び段差面１３ｂを乗り越えて、傾斜内面Ｂ１と刃部１３ｃが圧接する。
それ以降は、シール部材１２の弾性力で管体Ｂの拡径端部Ｂａが管体Ｂの差し込み方向（管差し込み方向Ｎ）と逆向き（管抜け方向Ｕ）に押し戻されても、傾斜内面Ｂ１に刃部１３ｃが食い込んで係止され、傾斜内面Ｂ１が抜け止めされる。
したがって、ニップル１１に対する拡径端部Ｂａの抜け止めを確実に行うことができる。
その結果、パイプのように硬質で且つ大径な管体Ｂであっても接続作業をよりスムーズに行えて更なる作業性の向上が図れる。

さらに、抜け止め部１３がニップル１１の外周面１１ａに沿って螺旋状に突出形成された螺旋状突起１３ｄであることが好ましい。
この場合には、ニップル１１に対する管体Ｂの押し込みに加え、抜け止め部１３の螺旋状突起１３ｄに沿って拡径端部Ｂａを回転することにより、シール部材１２を乗り越えた傾斜内面Ｂ１が螺旋状突起１３ｄにねじ込まれて、傾斜内面Ｂ１に抜け止め部１３が食い込む。
それ以降は、シール部材１２の弾性力で管体Ｂの拡径端部Ｂａが管体Ｂの差し込み方向（管差し込み方向Ｎ）と逆向き（管抜け方向Ｕ）に押し戻されても、傾斜内面Ｂ１に刃部１３ｃが食い込んで抜け止めされる。
したがって、ニップル１１に対する簡単な拡径端部Ｂａの押し込み回転操作で抜け止めを確実に行うことができる。
その結果、パイプのように硬質で且つ大径な管体Ｂであっても接続作業を簡単で且つスムーズに行えて更なる作業性の向上が図れる。

なお、前示の実施形態において図示例では、抜け止め部１３が螺旋状突起１３ｄである場合のみを説明したが、これに限定されず、螺旋状突起１３ｄに代えて環状突起を軸方向へ単数又は複数形成してもよい。
この場合においても、螺旋状突起１３ｄと同様な作用や利点が得られる。
さらに接続部１６として外ネジが刻設した場合のみを示したが、これに限定されず、接続部１６に代えて単数又は複数のニップル１１を形成して他の管体Ｂを接続可能に変更するなど、図示例以外の構造であってもよい。

Ａ 管継手 １１ ニップル
１１ａ 外周面 １２ シール部材
１３ 抜け止め部 １３ａ ガイド面
１３ｂ 段差面 １３ｃ 刃部
１３ｄ 螺旋状突起 ２０ 締め付け部材
２２ 押圧部 Ｂ 管体
Ｂａ 拡径端部 Ｂｂ 末端部
Ｂ１ 傾斜内面 Ｂ２ 傾斜外面
Ｓ 管体の挿入空間

Claims (3)

1. 硬質な管体の挿入空間に沿って設けられるニップルと、
   前記ニップルから前記挿入空間に向け突出して設けられる径方向へ弾性変形可能なシール部材と、
   前記ニップルに沿って差し込まれた前記管体に対して軸方向へ相対的に移動自在であり、かつ、前記ニップルに対して螺進退自在に設けられ、前記ニップルに対する相対的な移動に伴って前記管体を前記ニップルに向け押し付ける押圧部を有する締め付け部材と、を備え、
   前記管体は、前記ニップルの外周面に沿って差し込まれる拡径端部と、前記拡径端部の内周面に前記管体の末端部へ向かって内径が徐々に拡径する傾斜内面と、を有し、
   前記ニップルの前記外周面は、前記シール部材の配設位置よりも前記管体の差し込み方向奥側に形成され、前記傾斜内面に食い込んで前記管体の差し込み方向と逆向きに係合し、仮止めする抜け止め部と、前記締め付け部材と螺合する案内部を有し、
   前記拡径端部と前記管体の末端部間の長さは、前記抜け止め部により仮止めされなければ前記締め付け部材が前記案内部に十分に到達できず、締め付け作業が困難な長さとなっている ことを特徴とする管継手。
2. 前記抜け止め部が、前記管体の差し込み方向へ徐々に拡径形成されるガイド面と、前記ニップルの前記外周面と交差する段差面と、前記ガイド面及び前記段差面に亘り形成されて前記傾斜内面に食い込む刃部と、を有することを特徴とする請求項１記載の管継手。
3. 前記抜け止め部が前記ニップルの前記外周面に沿って螺旋状に突出形成された螺旋状突起であることを特徴とする請求項１又は２記載の管継手。
   

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