JP2015007445A

JP2015007445A - 管継手構造

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Publication number: JP2015007445A
Application number: JP2013132505A
Authority: JP
Inventors: 清和高橋; Kiyokazu Takahashi; 井上　智史; Tomohito Inoue; 智史井上
Original assignee: Inoue Sudare Co Ltd
Current assignee: Inoue Sudare Co Ltd
Priority date: 2013-06-25
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2015-01-15

Abstract

【課題】パイプを接続する際、小さな回転トルクで袋ナットを回転させることができる管継手構造を提供する。【解決手段】袋ナット２と、袋ナット２が外嵌される雄ネジ３付の突出筒部４を有する継手本体５と、を備えた管継手構造に於て、突出筒部４の先端面６に、複数本の爪部７を突設する。さらに、突出筒部４のパイプ挿入用孔部８は、先端方向に僅かに拡径するテーパ孔９に形成され、袋ナット２が雄ネジ３に螺進することによって、爪部７の先端部10がパイプ外周面11に圧接しつつパイプ先端12を継手本体５の奥方へ押込み移動させながら爪食込み状態に移行し、かつ、パイプ最先端13をテーパ孔９の内周面20に圧接した先端密接状態とするように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、管継手構造に関する。

従来、複数個のパイプ抜止用小円盤を有する円筒状リテーナをパイプ軸心廻りに公転（回転）させることにより、パイプ抜止用小円盤を自転させつつパイプに食込ませて抜止めする管継手構造が公知である（例えば、特許文献１参照）。

しかし、パイプを接続する際、パイプの外周面に螺旋状食込み跡を形成しつつ、パイプ抜止用小円盤がパイプ外周面へ食込んでゆく際に、食込みに大きな抵抗があり、円筒状リテーナを回転させるための回転トルクが大きいという欠点があった。さらに、大きな回転トルクをもって上記螺旋状食込み跡を凹設（形成）しつつ上記リテーナを多数回転させる必要があるという欠点もあった。

また、給湯・給水に用いる場合、水中の塩素等による腐食防止のために耐腐食性を有する高価なシールを用いる必要があった。また、部品点数が多く、製作及び組立てに手間がかかるという欠点があった。

特許第３１２２３８５号公報

解決しようとする課題は、パイプを接続する際、大きな回転トルクを多数回転にわたって加える作業を要し、作業能率が低いという点である。また、高価な耐腐食性シールを用いる必要がある点である。すなわち、通常のニトリルゴム等の材質から成るシールは実質上用いることができず、コスト高となる点である。また、部品点数が多い点である。また、製作及び組立てに手間がかかるという点である。

そこで、本発明に係る管継手構造は、袋ナットと、該袋ナットが外嵌される雄ネジ付の突出筒部を有する継手本体と、を備えた管継手構造に於て、上記突出筒部の先端面に、複数本の爪部を突設し、さらに、上記突出筒部のパイプ挿入用孔部は、先端方向に拡径するテーパ孔に形成され、上記袋ナットが上記雄ネジに螺進することによって、上記爪部の先端部がパイプ外周面に圧接しつつパイプ先端を継手本体の奥方へ押込み移動させながら爪食込み状態に移行し、かつ、パイプ最先端を上記テーパ孔の内周面に圧接した先端密接状態とするように構成したものである。

また、上記爪部が、上記突出筒部の先端面の外周端縁部に連結された薄肉基部と、該薄肉基部よりも肉厚の肉厚部と、該肉厚部の先端に連設された食込み用小凸部とを、有し、袋ナット未螺進状態では、上記肉厚部は先端方向にゆくにしたがってラジアル内方向へ傾斜した傾斜状であり、上記袋ナットが螺進するにしたがって、袋ナットによって、上記肉厚部がアキシャル内方向に押圧されて軸心直交平面状に近づくように上記薄肉基部を中心として折曲げられ、上記爪食込み状態に移行するように構成したものである。

本発明の管継手構造によれば、パイプを接続する際、小さな回転トルクで袋ナットを回転させることができる。かつ、袋ナットを回転すべきは、１〜３回程度で済む。そして、十分な抜止力を発揮し、ウォーターハンマー等によるパイプ引抜力にも耐える。また、ニトリルゴム等の通常の材質から成るＯリングの寿命を延長することができるので、このようなＯリングを用いることが可能となり（耐腐食性シールは不要となり）、低コストで製作することができる。また、部品点数が少なくなり、容易に製作及び組立てを行なうことができ、かつ、安価に製作することができる。

本発明の第１の実施の形態の袋ナット未螺進状態を示す断面側面図である。爪食込み状態を示す断面側面図である。継手本体を示す要部正面図である。図３の断面図であって、（Ａ）は図３のＡ−Ｏ−Ａ断面図であり、（Ｂ）は図３のＢ−Ｏ−Ｂ断面図である。要部拡大断面図である。図１の要部拡大断面図である。図２の要部拡大断面図である。本発明に於けるパイプの傷跡を説明する斜視図である。図８のＣ−Ｃ断面拡大図である。比較例に於けるパイプの傷跡を説明する斜視図である。図10のＤ−Ｄ断面拡大図である。第２の実施の形態を示す要部断面図である。第３の実施の形態の袋ナット未螺進状態を示す要部断面側面図である。爪食込み状態を示す要部断面側面図である。第４の実施の形態の袋ナット未螺進状態を示す要部断面側面図である。爪食込み状態を示す要部断面側面図である。

以下、図示の実施の形態に基づいて本発明について詳説する。
図１・図２は、本発明の第１の実施の形態を示す。この管継手構造は、ステンレス管、鋼管等の金属製パイプ１を接続する管継手構造であって、例えば、給水・給湯用の配管に用いられる。袋ナット２と、袋ナット２が外嵌される雄ネジ３付の突出筒部４を有する継手本体５と、を備える。継手本体５は例えばステンレス製であって、ロストワックス法や切削加工等によって製造することができる。

図３・図４（、及び、図１・２）に示すように、突出筒部４の先端面６に、複数本（図例では５本）の爪部７が突設される。（爪部７は突出筒部４と一体に形成されている。）爪部７は周方向等間隔に配設するのが強度上好ましい。突出筒部４のパイプ挿入用孔部８が、先端方向に僅かに拡径するテーパ孔９に形成される。テーパ孔９の内周面20は、軸心Ｌを含む平面に於いて軸心Ｌと平行な方向に対して角度θ（図４（Ａ）参照）傾斜している。角度θを１°未満に設定する。角度θが１°未満なので、パイプ１が最初にテーパ孔９の内周面20に当接してから袋ナット２を雄ネジ３に螺進させる際、スムーズにパイプ１が継手本体５の奥方へ押込まれる。角度θが１°以上の場合、パイプ１が最初にテーパ孔９の内周面20に当接してから袋ナット２を雄ネジ３に螺進させる際、抵抗が大きくなり、袋ナット２を小さな回転トルクで回転させることができない。また、パイプ１が継手本体５の奥方へ押込まれず、爪部７のパイプ１への食込み跡が大きくなる虞れがある。

図５の拡大断面図に示すように、爪部７が、突出筒部４の先端面６の外周端縁部15に連結された薄肉基部16と、薄肉基部16よりも肉厚の肉厚部17と、肉厚部17の先端18に連設された食込み用小凸部19とを、一体に有する。

図６・図７に示すように、袋ナット２の回転トルクを低減させるための摩擦低減用部材21を備える。摩擦低減用部材21は、円筒部22と軸心直交方向の内鍔部23から成る。Ｏリング24と、爪部７の変形に伴ってＯリング24を押圧する押圧リング25を備える。突出筒部４が、突出筒部４の先端側に開口する大径孔部28と、大径孔部28に（テーパ部を介して）連設された小径孔部29を有する。

次に、パイプ１の接続（配管）方法について説明する。まず、パイプ１を継手本体５に挿入してテーパ孔９の内周面20に当接させる。袋ナット未螺進状態（図１・図６参照）から、袋ナット２が雄ネジ３に螺進することによって、爪部７の先端部10がパイプ外周面11に圧接しつつパイプ先端12を継手本体５の奥方へ押込み移動させながら爪食込み状態（図２・図７参照）に移行し、かつ、パイプ最先端13をテーパ孔９の内周面20に圧接した先端密接状態（図２・図７参照）とするように構成される。例えば、外径20mmのパイプ１を接続する場合、パイプ１の内周面20への初期当接位置Ｘから軸心方向奥方へ約２mm移動して先端密封状態となる。パイプ１の奥方への移動と、爪部７の変形・食込みとが、ほぼ同時に進行するので、小さなトルクで袋ナット２を螺進させることができる。

すなわち、パイプ１が継手本体５の奥方へ移動しない場合（比較例）、パイプ１には、図10・図11に示すように、長手方向に長い寸法Ｌ_２の（大きな）傷跡Ｚが形成されることとなり、袋ナット２を螺進させるために大きなトルクが必要となる。これに対し、本発明のようにパイプ１が継手本体５の奥方へ移動する場合、パイプ１には、図８・図９に示すように、小さな傷跡30が形成されるのみなので、小さな力で袋ナット２を螺進させることができる。
言い換えると、前者（図10・図11）では、爪部７がパイプ１の外周面11を削りつつ食込むため、大きなエネルギーを必要とし、袋ナット２を回転させるための（回転）トルクが大きくなり、後者（図８・図９）では、爪部７の先端部10が、パイプ１の外周面11を削ることなく、ラジアル内方向へ押込む如く食込み、小さなエネルギーで十分であり、袋ナット２を回転させるための（回転）トルクは小さくなる。

先端密接状態では、パイプ先端12とテーパ孔９の内周面20との圧接部Ｐにて第１段のシール作用（仮密封）を成し、Ｏリング24が配設される領域Ｙに、塩素ガス、活性酸素等の（Ｏリング24を劣化させる）気体又は液体が浸入しにくい。従って、Ｏリング24の寿命を延長することができる。

爪部７について詳しく説明すると、袋ナット未螺進状態では、爪部７の肉厚部17は先端方向にゆくにしたがってラジアル内方向へ傾斜した傾斜状であり、袋ナット２が螺進するにしたがって、袋ナット２から摩擦低減用部材21を介して肉厚部17に対して押圧力Ｆ（図６参照）がはたらき、袋ナット２によって、肉厚部17がアキシャル内方向に押圧されて軸心直交平面状（図７参照）に近づくように薄肉基部16を中心として折曲げられ（折畳まれ）、爪食込み状態に移行するように構成される。摩擦低減用部材21の円筒部22を介して、袋ナット２の内周面２Ａからラジアル内方向の逃げ規制力Ｆ_２が作用（図６参照）して、薄肉基部16がラジアル方向外方へ逃げるような変形を抑制する。
上記逃げ規制力Ｆ_２を、袋ナット２の内周面２Ａによって、爪部７の薄肉基部16の外面に作用させることによって、図６から図７に順次変化してゆく際に、爪部７の先端部10（小凸部19）が、深くパイプ１の外周面11に食込むこととなる。

爪部７の変形に伴って、押圧リング25がＯリング24を押圧し、Ｏリング24が大径孔部28から小径孔部29に（奥方へ）移行する。図１・図６に示す如く、袋ナット未螺進状態ではＯリング24は大径孔部28内に配設されているので、パイプ１を挿入する際、パイプ最先端13によって傷付くことを防止することができる。そして、容易にパイプ１を挿入することができる。また、袋ナット２の締め忘れ、締付不十分の場合、初期漏れがあるので、容易にチェックすることができる。
本発明は、このように、爪部７の図６から図７への折曲げ作動を、Ｏリング24の本格的密封状態への切換に巧妙に活用して、構造の簡素化をも図っているものである。

図12は第２の実施の形態を示す。摩擦低減用部材21（図１・図２・図６・図７参照）が省略されて、袋ナット２が直接爪部７を押圧する。すなわち、袋ナット２から直接、押圧力Ｆ、及び、逃げ規制力Ｆ_２が爪部７に加わる。袋ナット２の内周面26に当り27が形成されている。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

図13・図14は第３の実施の形態を示す。袋ナット２が先端側内周面31に第１シール部材（Ｏリング）32を収納するための第１凹周溝33を有する。第１凹周溝33に第１シール部材32が収納される。袋ナット２が中間部内周面34に第２シール部材35（Ｏリング）を収納するための第２凹周溝36を有する。第２凹周溝36に第２シール部材35が収納される。なお、「中間部」とは、袋ナット２の雌ネジ40と軸心直交壁部41との間の軸心方向位置に対応する部分を言う。

突出筒部４に、先端側外径Ｄ_１の小径外周面37と、先端側外径Ｄ_１より大きな外径Ｄ_２の大径外周面38が、段付き斜面部39をもって、形成される。大径外周面38は平滑に形成される。袋ナット未螺進状態（図13参照）では、第２シール部材35が軸心方向で小径外周面37に対応する位置に配設され、袋ナット２を螺進させると、第２シール部材35が段付き斜面部39を超えて大径外周面38に乗り上げてシールする（図14参照）ように構成する。ネジ部（袋ナット２の雌ネジ40、及び、継手本体５の雄ネジ３）に水等の流体が浸入しないという利点がある。その他の構成は、第２の実施の形態と同様である。

図15・図16は第４の実施の形態を示す。第２凹周溝36を、継手本体５の雄ネジ３より基端側の外周面42に形成する。袋ナット未螺進状態（図15参照）では、袋ナット２の基端43が第２シール部材35を押圧せず、爪食込み状態（図16参照）では、袋ナット２によって第２シール部材35が押圧されてシールするように構成される。その他の構成は第３の実施の形態と同様である。初期漏れ検査の際、袋ナット２（の基端側の平滑内周面45）の締め忘れがあると、流体（水又は湯）が漏れるので、分かりやすい。さらに、第２シール部材35が見えるか否かで（すなわち目視で）袋ナット２の締め忘れをチェックすることができる。特に、第２シール部材35を明るい色（例えば赤色、黄色等）に着色するのが好ましい。第３の実施の形態と比較して、袋ナット２の外径Ｄ_３を小さくすることができる（コンパクトである）という利点があるとともに、容易に製作することができる。

ここで、さらなる追加説明すると、具体的には、ロストワックス法によって、継手本体５に一体に爪部７を、容易にかつ安定した品質で製造可能であり、（従来の管継手における）小物部品の紛失の心配もなく、かつ、組立作業も簡素化可能となる。また、図５，図４等に示すように、（縦断面に於て）爪部７の薄肉基部16の外面、肉厚部17の外面形状は、滑らかに連続した曲線（乃至一部直線）であり、しかも、突出筒部４の先端面６近傍の外周面４Ａと、（段差を無くして）薄肉基部16の外面とは、連続した直線状とした形状であるので、次のような利点がある。 (ｉ) 袋ナット２を外嵌する際に、袋ナット２の内面や摩擦低減用部材21等に引掛って異常変形することがない。 (ii) 図６から図７のように爪部７が折曲げられる際に亀裂等の損傷を受けない。(iii) 図６から図７のように爪部７が折曲げられる際に折曲げられた形状（図７）が安定しており、パイプ１の外周面11への食込みが安定し、耐引抜力にばらつきが生じない。 (iv) 図６・図７に示した逃げ規制力Ｆ_２が爪部７の外側面に確実に作用する。

次に、爪部７の内側面形状は、図５からも明らかに、薄肉基部16ではアール曲面（16Ａ）であり、図６から図７に示したように、円滑に爪部７が折曲げられる。また、肉厚部17と小凸部19の断面形状は、蟹の鋏形として、パイプ外周面11にスムースかつ強固に食込むことを可能としている。

既述したように、袋ナット２が雄ネジ３に螺進するに伴って、図６から図７のように、爪部７の先端部10（小凸部19）がパイプ外周面11に圧接しつつパイプ先端12を継手本体５の奥方へ押込み移動させながら爪食込み状態に移行するので、図10・図11の比較例のパイプ固定の場合に比較して、長い寸法Ｌ_２を削り取るための不必要なエネルギーが節減され、本発明では、図８・図９のように、ラジアル内方向へ、点状に十分深く食込んだ傷跡30が少ないエネルギーにて形成できる。従って、袋ナット２の螺進作業は、小さな回転トルクにて迅速に行なうことが可能となる。しかも、本発明では、パイプ先端12を継手本体５の奥方へ移動させる動作を、巧妙に第１段シール（仮密封）に活用している。すなわち、使用されるパイプ１の外径寸法に対して、継手本体５の孔部８の内径寸法を、図６に示したような状態となるように予め設定する（テーパ孔９のアキシャル方向中間位置に於てパイプ最先端13の外周端角部が軽く当接するように予め設定する）ことによって、その後、袋ナット２の螺進に伴って、図６から図７に示したように、テーパ孔９の奥方の小径部にパイプ最先端13の外周端角部が（比較的）強く圧接して（かつ、所定幅の圧接部Ｐを生じて）、図７に於けるＯリング24の存在する領域Ｙへ、塩素ガスや活性酸素等の（有害な）気体又は液体が浸入しづらいように密封する。この密封は完全なシールではないので、本発明に於ては、“仮密封”と呼び、あるいは、本格的なＯリング24によるシールの前のシールであるので“第１段シール”と呼ぶ。
このように、本発明では、パイプ先端12の（上述の）奥方へ移動させる動作を、巧妙に、第１段シール（仮密封）に活用している。

なお、本発明は、設計変更可能であって、例えば、爪部７の本数は、増減自由であり、例えば、３本や７本等とするも良い。また、第２の実施の形態の当り27の形成を省略するも良い。また、第３の実施の形態、第４の実施の形態に、第１の実施の形態に示した摩擦低減用部材21を設けた構成とするも良い。

以上のように、本発明は、袋ナット２と、袋ナット２が外嵌される雄ネジ３付の突出筒部４を有する継手本体５と、を備えた管継手構造に於て、突出筒部４の先端面６に、複数本の爪部７を突設し、さらに、突出筒部４のパイプ挿入用孔部８は、先端方向に（僅かに）拡径するテーパ孔９に形成され、袋ナット２が雄ネジ３に螺進することによって、爪部７の先端部10がパイプ外周面11に圧接しつつパイプ先端12を継手本体５の奥方へ押込み移動させながら爪食込み状態に移行し、かつ、パイプ最先端13をテーパ孔９の内周面20に圧接した先端密接状態とするように構成したので、パイプ１を接続する際、パイプ外周面11に不必要な削り（図10、図11のような長い寸法Ｌ_２の傷跡Ｚ）をほとんど発生することなく爪部７の先端部10がラジアル内方向へ点状に食込むので、小さな回転トルクで袋ナット２を回転させることができる。そして、十分な抜止力を発揮し、ウォーターハンマーにも耐える。また、ニトリルゴム等の通常の材質から成るＯリング24の寿命を延長することができるので、このようなＯリング24を用いることが可能となり（耐腐食性シールは不要となり）、低コストで製作することができる。また、部品点数が少なくなり、容易に製作及び組立てを行なうことができ、かつ、安価に製作することができる。

また、爪部７が、突出筒部４の先端面６の外周端縁部15に連結された薄肉基部16と、薄肉基部16よりも肉厚の肉厚部17と、肉厚部17の先端18に連設された食込み用小凸部19とを、有し、袋ナット未螺進状態では、肉厚部17は先端方向にゆくにしたがってラジアル内方向へ傾斜した傾斜状であり、袋ナット２が螺進するにしたがって、袋ナット２によって、肉厚部17がアキシャル内方向に押圧されて軸心直交平面状に近づくように薄肉基部16を中心として折曲げられ、爪食込み状態に移行するように構成したので、小さな押圧力Ｆで爪部７を変形させることができる。また、爪食込み状態では、袋ナット２の内周面２Ａからのラジアル内方向の逃げ規制力Ｆ_２が肉厚部17を介してパイプ外周面11へ作用し、大きなラジアル方向の圧縮力（規制力Ｆ_２）に爪部７は十分に耐え得る。しかも、薄肉基部16は、（図６から図７に示すように）確実かつスムースに折曲って、爪部７が折畳まれたように軸心直交平面状に近づき、爪食込み状態に常に安定して移行し、強力なパイプ耐引抜力を発揮する。

２袋ナット
３雄ネジ
４突出筒部
５継手本体
６先端面
７爪部
８パイプ挿入用孔部
９テーパ孔
10 先端部
11 パイプ外周面
12 パイプ先端
13 パイプ最先端
15 外周端縁部
16 薄肉基部
17 肉厚部
18 先端
19 食込み用小凸部
20 内周面

Claims

袋ナット（２）と、該袋ナット（２）が外嵌される雄ネジ（３）付の突出筒部（４）を有する継手本体（５）と、を備えた管継手構造に於て、
上記突出筒部（４）の先端面（６）に、複数本の爪部（７）を突設し、
さらに、上記突出筒部（４）のパイプ挿入用孔部（８）は、先端方向に拡径するテーパ孔（９）に形成され、
上記袋ナット(２)が上記雄ネジ（３）に螺進することによって、上記爪部（７）の先端部（10）がパイプ外周面（11）に圧接しつつパイプ先端（12）を継手本体（５）の奥方へ押込み移動させながら爪食込み状態に移行し、かつ、パイプ最先端（13）を上記テーパ孔（９）の内周面（20）に圧接した先端密接状態とするように構成した管継手構造。
上記爪部（７）が、上記突出筒部（４）の先端面（６）の外周端縁部（15）に連結された薄肉基部（16）と、該薄肉基部（16）よりも肉厚の肉厚部（17）と、該肉厚部（17）の先端（18）に連設された食込み用小凸部（19）とを、有し、袋ナット未螺進状態では、上記肉厚部（17）は先端方向にゆくにしたがってラジアル内方向へ傾斜した傾斜状であり、上記袋ナット（２）が螺進するにしたがって、袋ナット（２）によって、上記肉厚部（17）がアキシャル内方向に押圧されて軸心直交平面状に近づくように上記薄肉基部（16）を中心として折曲げられ、上記爪食込み状態に移行するように構成した請求項１記載の管継手構造。