JP3541107B2 - 流体輸送管の接続構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設された合成樹脂製の水道管やガス管等の流体輸送管を、接続用フランジや仕切り弁或いは分岐管等の被接続体側の管接続口部に連通接続するための接続構造に関し、詳しくは、前記流体輸送管の外周面に、被接続体側の管接続口部の内周面に形成した雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を形成してある流体輸送管の接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の流体輸送管の接続構造において、例えば、図７に示すように、合成樹脂製の流体輸送管Ｐの端部外周面に、被接続体側の一例で、円筒状の管接続口部０１の筒軸芯方向一端部外周面に連結フランジ０２を一体形成してあるフランジ継手Ｆを接続する場合、従来では、管周壁の肉厚が管軸芯方向及び円周方向で一定に構成されている前記流体輸送管Ｐの端部外周面の各々に、前記フランジ継手Ｆの管接続口部０１の内周面に形成した雌ネジ部０３に螺合する雄ネジ部０７を、該雄ネジ部０７の外径が流体輸送管Ｐの外径と同一又はそれよりも少し小なる状態で形成して、流体輸送管Ｐの雄ネジ部０７と管接続口部０１の雌ネジ部０３との螺合により、流体輸送管Ｐの端部外周面の各々に管接続口部０１を接続していた。そして、２本の合成樹脂製の流体輸送管Ｐの管軸芯方向で相対向する端部外周面の各々に螺合接続されたフランジ継手Ｆの連結フランジ０２同士をボルト０１４・ナット０１５にて締結して、これら両流体輸送管Ｐ，Ｐを連通接続していた（例えば、実開昭５９ー５４２８２号公報参照）。
このように構成された流体輸送管の接続構造は、合成樹脂製の流体輸送管Ｐと管接続口部０１とが螺合という簡易な接続構造をもって接続されているから、これら流体輸送管Ｐとフランジ継手Ｆとの接続部分の保守・点検作業、並びに、流体輸送管Ｐ又はフランジ継手Ｆの交換作業に伴う流体輸送管Ｐとフランジ継手Ｆとの脱着作業を迅速、容易に行うことができる。
しかも、前記流体輸送管Ｐとして合成樹脂製のものを用いるが故に、地震や不同沈下等に起因する管軸芯方向の引張力、或いは、管軸芯に対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力が作用しても、流体輸送管Ｐが合成樹脂製であるため、この外力を前記流体輸送管Ｐ自体の伸びや撓み変形を利用して吸収することができるから、流体輸送管Ｐの前記外力による破損を抑制することができる点で有用である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の流体輸送管の接続構造では、前記雄ネジ部０７の外径が流体輸送管Ｐの外径と同一又はそれよりも少し小なる状態で形成されている関係上、この雄ネジ部０７の谷径に相当する管周壁の最小肉厚ｔ３が、流体輸送管Ｐの管接続領域以外の管周壁の肉厚ｔ４よりもネジ山高さ分だけ小となるため、流体輸送管Ｐの雄ネジ部形成箇所０８の強度が管接続領域以外の管周壁の強度よりも低下し、その結果、流体輸送管Ｐと管接続口部０１との間に、地震や不同沈下等に起因する管軸芯方向の引張力、或いは、管軸芯に対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力が作用したとき、流体輸送管Ｐの雄ネジ部形成箇所０８が管接続領域以外の管周壁よりも早期に破断して、合成樹脂製の流体輸送管Ｐの特性、特に、管接続領域以外の長尺な管周壁での伸びや撓み変形を外力吸収用として充分活用できなくなる問題がある。
【０００４】
本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、従来の流体輸送管の接続構造と同様な螺合という簡易な接続構造をもって、流体輸送管と被接続体側の管接続口部との脱着作業の迅速化、容易化を図りながらも、流体輸送管おける雄ネジ部形成箇所での強度を向上して、地震や不同沈下等に起因する管軸芯方向の引張力や圧縮力、或いは、管軸芯に対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力を、流体輸送管の管接続領域以外の管周壁の伸びや撓み変形を利用して効果的に吸収でき、もって、従来の流体輸送管の接続構造に比して前記外力に対する破断強度の高い流体輸送管の接続構造を提供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１による流体輸送管の接続構造の特徴構成は、合成樹脂製の流体輸送管の外周面に、被接続体側の管接続口部の内周面に形成した雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を突出形成し、この雄ネジ部形成箇所の管周壁の最小肉厚を、前記流体輸送管の管接続領域以外の管周壁の肉厚と同一又はそれよりも大に構成するとともに、前記流体輸送管の内周面のうち、前記雄ネジ部形成箇所に相当する部位の少なくとも一部には、補強筒体を密着状態で挿入してある点にある。
上記特徴構成によれば、管接続口部の内周面に形成した雌ネジ部に流体輸送管の雄ネジ部を螺合するだけで、管接続口部と流体輸送管とを接続することができ、しかも、雄ネジ部形成箇所の管周壁の最小肉厚が流体輸送管の管接続領域以外の管周壁の肉厚と同一又はそれよりも大であるから、雄ネジ部の山部形成箇所の管周壁の肉厚は流体輸送管の管接続領域以外の管周壁の肉厚よりも大となり、その結果、雄ネジ部形成箇所における強度を流体輸送管の管接続領域以外の管周壁と同等又はそれ以上に高めることができる。
しかも、前記雄ネジ部形成箇所に相当する管内周面の少なくとも一部には密着状態で補強筒体が挿入されているから、該部位での剪断強度も同時に高めることができるから、地震や不同沈下等に起因する管軸芯方向の引張力や圧縮力、或いは、管軸芯に対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力により、流体輸送管の管接続領域、特に雄ネジ部形成箇所が管接続領域以外の管周壁よりも先行して破断することを回避することができる。
それ故に、従来の流体輸送管の接続構造と同様な螺合という簡易な接続構造をもって、流体輸送管と被接続体側の管接続口部との脱着作業の迅速化、容易化を図ることができるとともに、地震や不同沈下等に起因する管軸芯方向の引張力や圧縮力、或いは、管軸芯に対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力を、合成樹脂製の流体輸送管の特性、特に、管接続領域以外の長尺な管周壁での伸びや撓み変形を利用して効果的に吸収することができ、従来の流体輸送管の接続構造に比して前記外力に対する破断強度を高めることができる。
【０００６】
本発明の請求項２による流体輸送管の接続構造の特徴構成は、前記管接続口部の内周面の雌ネジ部よりも奥側に位置する部位に、該管接続口部に対する流体輸送管の接続側への螺進に連れて径方向外方に圧縮される密封用の弾性シール材が装着されているとともに、前記補強筒体が、前記流体輸送管の内周面の前記弾性シール材に対応する部位にまで延出されている点にある。
上記特徴構成によれば、前記管接続口部と流体輸送管とを接続するための該管接続口部に対する流体輸送管の接続側への螺進操作を利用して、密封用の弾性シール材を管接続口部の内周面と流体輸送管の外周面とに圧縮状態で密着させることができるから、例えば、管接続口部に対する流体輸送管の接続側への押込み操作で前記弾性シール材を圧縮させる場合に比して、少ない操作力で弾性シール材を確実に圧縮することができる。
しかも、前記流体輸送管の管周壁は弾性シール材の圧縮力に対する反力により応力集中を受けているが、この応力は、流体輸送管の管周壁のみならず、前記補強筒体でも受止められるから、流体輸送管の管周壁が前記応力により経年的にクリープ破断することを抑制することができる。
【０００７】
本発明の請求項３による流体輸送管の接続構造の特徴構成は、前記補強筒体が、円周方向の一箇所で切断されていて、拡径側への弾性復元力に抗して縮径した状態で流体輸送管の内周面に挿入されている点にある。
上記特徴構成によれば、前記補強筒体を縮径側に強制的に弾性変形させた状態で流体輸送管の内周面に挿入することができるから、補強筒体を流体輸送管の内周面に圧入する場合に比して、流体輸送管の内周面に対する補強筒体の装着作業を迅速、容易に行うことができ、しかも、流体輸送管の内周面に装着したのちは、補強筒体の縮径側への弾性変形操作力を解除するだけで、補強筒体が拡径側へ弾性復帰する途中で、拡径側への弾性復元力に抗して縮径した状態で流体輸送管の内周面に密着するから、補強筒体を流体輸送管の内周面に固定するための特別な固定手段を設ける必要もない。
【０００８】
本発明の請求項４による流体輸送管の接続構造の特徴構成は、前記流体輸送管の雄ネジ部を管接続口部の雌ネジ部の所定位置にまで螺合したとき、前記管接続口部の端面に対して管軸芯方向から接当する板状ストッパー部が、前記流体輸送管から径方向外方に突出する状態で一体成形されている点にある。
上記特徴構成によれば、前記流体輸送管の雄ネジ部と管接続口部の雌ネジ部との螺合長さを常に設定長さに維持することができるばかりでなく、このためのストパー部が、合成樹脂製の流体輸送管に一体成形された板状に構成されているため、管接続口部との接当に伴うストッパー部の管軸芯方向での弾性変形を利用して、螺合接続された流体輸送管と管接続口部との緩み側への相対回転を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１〜図３は、合成樹脂の一例であるポリエチレン製の流体輸送管（例えば、水道管）Ｐの管軸芯方向の一端部を、被接続体側の一例で、ほぼ円筒状の管接続口部１の筒軸芯方向一端部に連結フランジ２を一体形成してある金属の一例である鋳鉄製のフランジ継手Ｆの該管接続口部１に連通接続するための本発明の流体輸送管の接続構造を示し、前記フランジ継手Ｆの管接続口部１の内周面のうち、筒軸芯方向他端側には雌ネジ部３が形成されているとともに、この管接続口部１の内周面のうち、雌ネジ部３よりも奥側（筒軸芯方向一端部側）に位置する部位には、筒軸芯方向に所定間隔を隔てて２本の環状溝４ａ，４ｂが形成され、これら両環状溝４ａ，４ｂの各々に合成ゴム製（例えば、スチレンブタジエンゴム）の密封用の環状の弾性シール材５ａ，５ｂを内嵌装着してある。
前記連結フランジ２には、円周方向に沿って複数のボルト挿通孔６を貫通形成してある。
【００１０】
前記流体輸送管Ｐの内径は、その管軸芯方向に沿ってほぼ一定の内径に構成されているとともに、この流体輸送管Ｐの外周面には、前記フランジ継手Ｆの管接続口部１の内周面に形成した雌ネジ部３に螺合する雄ネジ部７を一体的に突出形成してある。
また、前記流体輸送管Ｐの雄ネジ部形成箇所８よりも開口端部側には、前記管接続口部１に対する該管接続口部１の筒軸芯方向他端側の開口から挿入された流体輸送管Ｐの接続側への螺進に連れて、前記両弾性シール材５ａ，５ｂの各々の内周面側に順次嵌まり込んで、これら各弾性シール材５ａ，５ｂを、対応する前記各環状溝４ａ，４ｂの内底面との間で流体輸送管Ｐの径方向外方に圧縮する円筒部分９を一体的に延設してあるとともに、前記円筒部分９の先端側外周面には、該円筒部分９の弾性シール材５ａ，５ｂの内周面側への嵌まり込みを案内するテーパー面９ａを形成してあり、前記管接続口部１に対する流体輸送管Ｐの接続側への螺進操作が完了した状態では、前記両弾性シール材５ａ，５ｂが、管接続口部１の内周面と流体輸送管Ｐの前記円筒部分９の外周面とに圧縮状態で密着し、管接続口部１の内周面と流体輸送管Ｐの外周面との間の隙間を密封することができる。
【００１１】
前記流体輸送管Ｐの外周面には、該流体輸送管Ｐの雄ネジ部７を管接続口部１の雌ネジ部３の所定位置にまで螺合したとき、管接続口部１の筒軸芯方向他端側の端面に対して管軸芯方向から接当して、更なる流体輸送管Ｐの螺進操作を規制するほぼ三角形状の板状ストッパー部１０を、流体輸送管Ｐの径方向外方に突出する状態で一体成形してあるとともに、各隣接するストッパー部１０間には、流体輸送管Ｐを螺進操作する際に、流体輸送管Ｐを回転させるための工具等を引っ掛けるための突起１１を一体的に突出形成してある。
また、前記ストッパー部１０は、管接続口部１の筒軸芯方向他端側の端面との接当により、僅かに、管軸芯方向の管接続口部１側とは反対側に弾性的に撓み変形可能に構成してある。
尚、前記フランジ継手Ｆの管接続口部１に対する管接続領域は、前記雄ネジ部形成箇所８と円筒部分９、並びに、前記ストッパー部１０と突起１１との形成箇所をもって構成してある。
【００１２】
図１に示すように、前記雄ネジ部形成箇所８の雄ネジ部７の谷部相当部分は、該雄ネジ部形成箇所８の管周壁のうち、管径方向での肉厚が最も薄い部分であり、この雄ネジ部７の谷部相当部分の管周壁の管径方向での肉厚（雄ネジ部形成箇所８の管周壁の管径方向での最小肉厚）ｔ１は、流体輸送管Ｐの管接続領域以外の管周壁、換言すれば、管接続口部１から外部に突出する長尺な管部分の管周壁の肉厚ｔ２よりも大に構成してある。
【００１３】
図１、図２に示すように、前記流体輸送管Ｐの内周面のうち、前記雄ネジ部形成箇所８に相当する部位には、金属の一例であるステンレス製の補強筒体１２を密着状態で挿入してあり、更に、前記補強筒体１２を、前記流体輸送管Ｐの内周面の両弾性シール材５ａ，５ｂに対応する部位から円筒部分９の開口端部にまで延出してある。
前記補強筒体１２の外径は、自然状態で流体輸送管Ｐの内径よりも大に構成されていて、補強筒体１２が、それの円周方向の一箇所で、該補強筒体１２の筒軸芯に対して傾斜する姿勢の隙間１２ａを有する状態、つまり、補強筒体１２の筒軸芯と直交する方向での断面がほぼＣの字状となり、筒軸芯方向に沿ってその隙間形成位置が円周方向にずれる状態に切断してある。
前記補強筒体１２は、前記隙間１２ａの存在により弾性復元力に抗して縮径変形することができ、最も縮径変形した状態における補強筒体１２の外径が流体輸送管Ｐの内径よりも小となるように構成してある。
【００１４】
図１〜図３に示すように、前記補強筒体１２は、流体輸送管Ｐの内周面に対して、該補強筒体１２を、それの外径が流体輸送管Ｐの内径よりも小となるまで弾性復元力に抗して強制的に縮径変形させた状態で挿入することができ、この挿入した状態で強制的な縮径を解除することにより、流体輸送管Ｐの内周面に補強筒体１２の外周面が密着するまで拡径し、その後は、残留する拡径側への弾性復元力に抗して縮径した状態で、この弾性復元力により流体輸送管Ｐの内周面に密着固定される。
また、前記フランジ継手Ｆの管接続口部１の筒軸芯方向他端側から該管接続口部１内に流体輸送管Ｐの前記円筒部分９を挿入し、前記ストッパー部１０が管接続口部１の筒軸芯方向他端側の端面と接当するまで流体輸送管Ｐを螺進操作することにより、流体輸送管Ｐの一端部とフランジ継手Ｆの管接続口部１とが連通状態で螺合接続される。
【００１５】
上述のように、前記流体輸送管Ｐの端部に被接続体側の一例であるフランジ継手Ｆを螺合接続することにより、図４に示すように、２本の流体輸送管Ｐ，Ｐの端部の各々に螺合接続してある各フランジ継手Ｆ，Ｆの連結フランジ２，２同士を管軸芯方向で相対向させ、両管接続口部１の相対向する端面間に密封用の弾性シール材（パッキン）１３を介在させた状態で、両連結フランジ２，２の相対向するボルト挿通孔６，６の各々に亘ってボルト１４を挿通し、これらボルト１４にナット１５を螺合して締め付け、両フランジ継手Ｆ，Ｆを締結することにより、これら両流体輸送管Ｐ，Ｐを密封状態で連通接続することができる。
尚、図４では、内径の異なる２本の流体輸送管Ｐ，Ｐを連通接続した状態を示してあり、小径の流体輸送管Ｐに螺合接合された被接続体側の一例であるフランジ継手Ｆの管接続口部１の筒軸芯方向一端側開口端部には、該管接続口部１の筒軸芯方向に向かって突出する環状の突出部１６が一体形成されていて、該突出部１６の内周面が開口側ほど大径となるテーパー面１６ａに形成されている。詳しくは、前記突出部１６のテーパー面１６ａの小径の流体輸送管Ｐ側の最小内径を、該小径の流体輸送管Ｐの内周面に装着された状態の補強筒体１２の内径とほぼ同形に構成してあるとともに、大径の流体輸送管Ｐ側の最大内径を、該大径の流体輸送管Ｐの内周面に装着された状態の補強筒体１２の内径とほぼ同形に構成してある。
【００１６】
尚、図４に示すように、前記流体輸送管Ｐの他端部（前記フランジ継手Ｆの螺合接続箇所とは反対側の端部）には、外径及び内径が同じポリエチレン製の流体輸送管Ｐ１が配管してあり、これら両流体輸送管Ｐ，Ｐ１同士は、その接続部分に亘って、ポリエチレン製の筒体１７を外嵌装着し、該両流体輸送管Ｐ，Ｐ１の外周面と筒体１７の内周面とを熱融着することにより連通接続してある。
【００１７】
〔第２実施形態〕
前記第１実施形態では、本発明の流体輸送管の接続構造を、流体輸送管Ｐと被接合体側の一例であるフランジ継手Ｆとの接続に採用したが、本発明の流体輸送管の接続構造を、図５に示すように、流体輸送管Ｐと被接続体側の一例である鋳鉄製のＴ型管Ｔの管接続口部１との接続に採用してもよい。この場合、Ｔ型管Ｔの管接続口部１は、前記第１実施形態のフランジ継手Ｆの管接続口部１と同様に構成されていて、前記第１実施形態で説明した構成部分と同一構造又は同一機能を有する構成部分には、前記第１実施形態で付記した番号を付記してそれの説明を省略する。
〔その他の実施形態〕
▲１▼ 上述の第１実施形態では、本発明の流体輸送管の接続構造をもって流体輸送管Ｐに接続された被接続体側の一例であるフランジ継手Ｆを介して、２本の流体輸送管Ｐ，Ｐを連通接続する場合を例示して説明したが、図６に示すように、前記被接続体側の一例であるフランジ継手Ｆの連結フランジ２と、仕切り弁Ｖの管接続部１８に形成された連結フランジ１９とをボルト１４・ナット１５にて締結して、流体輸送管Ｐに仕切り弁Ｖを連通接続してもよく、また、図示しないが、前記フランジ継手Ｆの連結フランジ２と、鋳鉄製の流体輸送管の管軸芯方向開口側端部に一体形成された連結フランジとをボルト・ナットにて締結して、合成樹脂製の流体輸送管と鋳鉄製の流体輸送管とを連通接続してもよい。
▲２▼ 前記被接続体側としては、フランジ継手ＦやＴ型管Ｔに限定されるものではなく、前記管接続口部１を備えたものであるならば、それ以外にも、鋳鉄製やポリ塩化ビニル製等の屈曲管、仕切り弁、又は、分岐弁等であってもよい。
▲３▼ 上述の各実施形態では、流体輸送管Ｐとして水道管を例示したが、これに限定されるものではなく、流体輸送管Ｐとしてはガス管や石油輸送管等であってもよい。
▲４▼ 上述の各実施形態では、合成樹脂製の流体輸送管Ｐとしてポリエチレン製の流体輸送管を例示したが、これに限定されるものではなく、ポリ塩化ビニル製の流体輸送管であってもよい。
▲５▼ 上述の各実施形態では、管接続口部１が鋳鉄製であるが、該管接続口部１の材質としては、流体輸送管Ｐよりも強度の高い材質であるならば鋳鉄に限定されるものではない。
▲６▼ 上述の各実施形態において、前記雄ネジ部形成箇所８の雄ネジ部７の谷部相当部分の管周壁の管径方向での肉厚（雄ネジ部形成箇所８の管周壁の管径方向での最小肉厚）ｔ１を、流体輸送管Ｐの管接続領域以外の管周壁の肉厚ｔ２よりと同一に構成してもよい。
▲７▼ 上述の各実施形態では、管接続口部１の内周面の雌ネジ部３よりも奥側に位置する部位に、該管接続口部１に対する流体輸送管Ｐの接続側への螺進に連れて径方向外方に圧縮される２本の密封用の弾性シール材５ａ，５ｂを装着したが、弾性シール材の本数は２本に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更してもよい。
▲８▼ 上述の各実施形態では、補強筒体１２がステンレス製であるが、該補強筒体１２の材質としては、流体輸送管Ｐよりも剪断応力の高い、つまり、流体輸送管Ｐの材質よりも強度の高い合成樹脂であってもよく、例えば、流体輸送管Ｐがポリエチレン製である場合、補強筒体１２はポリエチレンよりも強度の高いポリ塩化ビニル製又はポリアセタール製であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の流体輸送管の接続構造の第１実施形態を示す縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図
【図３】分解断面斜視図
【図４】継手フランジを介して２本の流体輸送管を連通接続した状態の断面図
【図５】本発明の流体輸送管の接続構造の第２実施形態を示す部分断面図
【図６】本発明の流体輸送管の接続構造の第１実施形態において、継手フランジを介して流体輸送管に仕切り弁を連通接続した状態の部分断面図
【図７】従来の流体輸送管の接続構造を示す縦断面図
【符号の説明】
Ｐ 流体輸送管
ｔ１ 肉厚（最小肉厚）
ｔ２ 肉厚
１ 管接続口部
３ 雌ネジ部
５ａ 弾性シール材
５ｂ 弾性シール材
７ 雄ネジ部
８ 雄ネジ部形成箇所
１０ ストッパー部
１２ 補強筒体

Claims (3)

1. 合成樹脂製の流体輸送管の外周面に、被接続体側の管接続口部の内周面に形成した雌ネジ部に螺合する雄ネジ部を突出形成し、この雄ネジ部形成箇所の管周壁の最小肉厚を、前記流体輸送管の管接続領域以外の管周壁の肉厚と同一又はそれよりも大に構成するとともに、前記流体輸送管の内周面のうち、前記雄ネジ部形成箇所に相当する部位の少なくとも一部には、補強筒体を密着状態で挿入し、更に、流体輸送管の外周面には、流体輸送管の雄ネジ部を管接続口部の雌ネジ部の所定位置にまで螺合したとき、管接続口部の端面に対して管軸芯方向から接当するストッパー部と、流体輸送管を回転操作するための突起とが、雄ネジ部に連続する状態で形成されている流体輸送管の接続構造。
2. 前記ストッパー部と回転操作用突起とが周方向で交互に配設されている請求項１記載の流体輸送管の接続構造。
3. 前記ストッパー部が、管接続口部の外周面よりも径方向外方に突出形成されている請求項１記載の流体輸送管の接続構造。

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