JP4713034B2 - 結合金具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、消防ホース等のホースを相互に接続または液体輸送配管の配管相互の接続あるいは配管と他の機器の配管要素とを接続するための雌雄の区別のない一対の同一の構造の結合金具に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ホースたとえば消防ホースの結合金具には差し込み形のものがあり、このような差し込み形の結合金具は一対の結合金具本体が互いに軸方向に嵌合して係止結合される構造のものである。このような差し込み形の結合金具は、たとえば日本工業規格 JIS B 9911 に規定されているものであり、このような結合金具は「町野式金具」と称されて汎用されている。
【0003】
このような差し込み形の結合金具は、簡単な装置で結合及び結合解除ができ、操作の迅速性と確実性を要求される消防ホースの結合金具としては好ましい特性を有している。
【0004】
しかし、従来の差し込み形の結合金具は、結合される一対の結合金具本体に雌雄の区別があり、一方が雄金具、他方が雌金具として構成されており、雄金具同士、雌金具同士は結合できない。このため、たとえば消火作業の際に、複数の消防ホースを延ばして互いに結合する際に、誤って雄金具同士、または雌金具同士が対応するように消防ホースを延ばしてしまう可能性があり、消火作業の迅速性、確実性の点からこのような可能性を排除することが好ましい。また、従来の結合金具は、構造の相違する雄金具と雌金具の2種類の金具を製造しなければならず、製造コストが高くなる不具合があった。
【0005】
そこで、本出願人は、前述のような差し込み形の結合金具の問題を解消した、雌雄の区別のない一対の同一構造の結合金具本体から構成された結合金具を開発し、例えば特許第3107507号として登録されている。
【0006】
以下、前記ような結合金具の構成を図8〜図10を参照して説明する。この結合金具を消防ホースの結合金具に適用した場合のものである。この結合金具は、同一の構造の一対の結合金具本体1a,1bから構成されており、これら結合金具本体1a,1bにはそれぞれ消防ホース2a,2bが接続されている。
【0007】
これらの結合金具本体1a,1bは、それぞれ筒本体3を備えており、これら筒本体3は略円筒形をなし、その内周面には鋸歯状の凹凸を有するホース取り付け部4が形成されている。そして、このホース取り付け部4に消防ホース2a,2bの端部が挿入され、これらホースの内周面からかしめリング(図示せず)によってこのホースの外周面をこのホース取り付け部4に押圧してこの消防ホースを取り付ける。
【0008】
また、この筒本体3の前端部の内周面には、円筒状のシール面部材5が螺装され、このシール面部材5の前端面はシール面として形成され、このシール面にはゴムパッキン等のシール部材6が取り付けられている。従って、これらの結合金具本体1a,1bが互いに軸方向に嵌合して結合された場合には、これらのシール部材6が互いに衝合され、これらの筒本体3の内部を連通するとともにシール性を維持する。
【0009】
そして、前記筒本体3の前端部には、それぞれ複数、たとえば6個の嵌合突部8が一体に突設されている。これらの嵌合突部8は、周方向に等間隔に配列され、前記シール面部材5のシール面に対して軸方向に突出している。また、これらの嵌合突部8の間は、嵌合凹部7として形成されており、これらの結合金具本体1a,1bが軸方向に衝合された場合には、一方の結合金具本体1aの嵌合突部8が他方の結合金具本体1bの嵌合凹部7内に嵌合し、また他方の結合金具本体1bの嵌合突部8が一方の結合金具本体1aの嵌合凹部7内に嵌合し、互いに相補形に嵌合する。
【0010】
なお、このものでは、前記嵌合凹部7の幅は前記嵌合突部8の幅よりやや広く形成されている。従って、これら嵌合突部8はこれらの嵌合凹部7内に軸方向に嵌合するとともに、周方向にも所定の量だけ回動自在である。
【0011】
そして、前記嵌合突部8の一方の側面8aには段形鉤状の係止鉤部9がそれぞれ形成されており、これらは互いに相手側の嵌合突部の係止鉤部と周方向に係合するように構成されている。従って、これらの嵌合突部8が相手側の嵌合凹部7内に軸方向に嵌合した状態で、これら結合金具本体1a,1bを互いに回動させてこれら嵌合突部8の一方の側面8aが互いに近接すると、これらの係止鉤部9が図3に示すように互いに係合して軸方向の係止をなし、これら結合金具本体1a,1bが互いに結合される。なお。これらの係止鉤部9の根元部には、この部分の応力集中を防止するための湾曲部11が形成されている。また、これらの嵌合突部の他方の側面の先端角部は円弧状に形成されてガイド部12が形成されており、これらが嵌合する際には、これらのガイド部12が互いに当接する。
【0012】
また、これらの係止鉤部9の係止面は、周方向に対して所定の角度だけオーバーハング状に傾斜しており、これらが嵌合した状態で内部の水圧等によりこれら結合金具本体1a,1bを互いに引き離す方向の荷重が作用した場合には、側面8a同士を押し付ける方向の回転力が発生するので、これらの係止鉤部9はより強く嵌合し、この結合金具本体1a,1bの抜け等を確実に防止するように構成されている。
【0013】
なお、この実施形態では、前記係止鉤部9が嵌合した状態において、前記嵌合突部8の先端面と嵌合凹部7の奥壁面との間に間隙が形成されるように各部の寸法が設定されている。従って、このものは、前記係止鉤部9が係合した状態から、これら嵌合突部8と嵌合凹部7とがさらに軸方向に互いに進入するように移動可能である。
【0014】
また、これらの嵌合突部8の他方の側面8bは、これらの結合金具本体1a,1bの軸方向に対して傾斜している。従って、この嵌合突部8は、その先端部にゆくに従って周方向の幅が狭くなるようなテーパ状に形成され、また嵌合凹部7も同様にその奥部にゆくに従ってその周方向の幅が狭くなるようなテーパ状に形成されている。これにより、これらの嵌合突部8と嵌合凹部7の嵌合が容易となる。なお、前記係止鉤部9が形成されている一方の側面は、この結合金具本体1a,1bの軸方向と略平行に形成されている。
【0015】
また、これらの嵌合突部8の他方の側面8bには、それぞれ付勢機構10が設けられている。これらの付勢機構10は、円筒形のケース部材14内に突没自在に収容された付勢部材たとえば鋼球15と、この鋼球15を突出方向に付勢するスプリング16とから構成されており、これらの付勢機構10はこれら嵌合突部8の他方の側面に埋め込まれている。従って、これらの嵌合突部8が図10に示すように相手側の嵌合凹部7内に嵌合されると、前記鋼球15が互いに当接して互いに押圧付勢し、これら嵌合突部8の他方の側面を互いに離反するように付勢し、この結果これら嵌合突部8の一方の側面8aは互いに近接するように付勢され、上述のようにこれらの一方の側面の係止鉤部9が互いに係合するように付勢される。
【0016】
また、これらの結合金具本体1a,1bの外周面には、複数の工具溝20が形成されている。これらの工具溝20は、たとえばレンチ等の工具と嵌合可能な形状に形成されており、万一これらの結合金具本体1a,1bの結合が砂等の噛み込みにより結合解除できなくなった場合には、これらの工具溝20にレンチ等の工具を嵌合してこれら結合金具本体1a,1bを強制的に回動させることにより、結合を解除することができる。
【0017】
ところで、このような結合金具は、前記嵌合突部8及び嵌合凹部が軸方向に嵌合し、また係止鉤部9が互いに周方向に係合するものである。この結合金具内に正圧の水圧等が作用している場合には、これら結合金具本体には互いに離反するような大きな軸方向の荷重が作用し、この荷重は前記係止鉤部9の係合によって支持される。このため、内部に圧力が作用している場合には、この結合金具は不所望に結合が解除されることはない。
【0018】
しかし、この結合金具をたとえば消防車の吸込み側のホースすなわち吸管の継手として使用した場合等には、当然ながら負圧が作用する。このように負圧が作用すると、これら結合金具本体が互いに近接するような軸方向の荷重が作用する。従って、この荷重により、前記シール部材6及び付勢機構10がさらに押圧され、これら結合金具本体1a,1bがさらに互いに近接するように相対的に軸方向に移動する。このため、嵌合突部8の係止鉤部9が互いに離れ、これらの係合が解除されてしまう。
【0019】
この状態で外部からの荷重が作用しない場合には、これらの結合金具本体は分離されることはないが、たとえば一方の結合金具本体に接続された吸管に解除方向の捻りが作用すると、一方の結合金具本体が解除方向に回動し、これらの結合金具本体が不所望に分離してしまうことがある。
【0020】
また、前記ような不具合は、負圧が作用していない場合にも発生する可能性がある。すなわち、前記ような吸管は、負圧に耐えるため剛性が高く、このような吸管の取り扱いの際に強い捻りが発生する場合があり、この捻りが結合金具本体に作用すると、付勢機構の付勢力に抗して結合金具本体が回動し、これら結合金具本体の係合が不所望に解除、分離されてしまうこともある。このような不具合は、消防車の吸管に限らず、剛性の高いホース等をこの結合金具に取付けた場合一般に発生する可能性がある。
【0021】
そこで、本出願人は、前述のような問題に着目し、雌雄の区別がなく、同一の構造の一対の結合金具本体から構成されるホースの結合金具において、負圧が作用した場合や、外部からのねじり荷重等によって不所望に結合が外れることがないホースの結合金具を特願2000−225639号として出願している。
【0022】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特願2000−225639号に示す結合金具を、例えば、食品プラント用配管等に使用しようとした場合、パッキンの入るライナー部とこの外側に嵌合する係止鉤部を有したジョイント部を分離し、かつ回転自在にしている。さらに、結合金具をステンレス等の滑り性の悪い材料で製作する必要性があり、これを脱脂、洗浄、消毒等を繰り返し行って使用すると、着脱時にライナー部とジョイント部とが「かじり現象」を起してしまうことがある。
【0023】
本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、雌雄の区別がなく、同一の構造の一対の結合金具本体から構成される結合金具において、ジョイント部相互の不完全結合及びジョイント部とライナー部との「かじり現象」を防止できる結合金具を提供するものである。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、請求項1は、ホース相互またはホースと他の機器の配管要素とを結合する結合金具であって、円筒状をなす一対の結合金具本体と、これらの結合金具本体の前端面に形成され互いに軸方向に衝合されるシール面と、前記結合金具本体から前記シール面を囲んで周方向に配列され軸方向に突設した複数の嵌合突部と、これら嵌合突部の間に形成された嵌合凹部とを備え、前記一対の結合金具本体の嵌合突部と嵌合凹部は互いに相手側の結合金具本体の嵌合凹部と嵌合突部に軸方向に嵌合し、またこれら嵌合突部には相手側の結合金具本体の嵌合突部に周方向に係止して軸方向の移動を規制し、これら一対の結合金具本体を軸方向に係止する係止鉤部が形成されているものにおいて、前記結合金具本体のうち少なくとも一方は、前記シール面及び前記ホースまたは配管要素との取付部とを備えたライナー部と、前記複数の嵌合突部及び嵌合凹部を有するとともに、前記ライナー部の外側に回転自在に嵌合されるジョイント部とから構成されており、
前記ライナー部が嵌合されるジョイント部の内径をN
前記ジョイント部に嵌合されるライナー部の外径をG
前記ジョイント部の係止鉤部離脱時の隙間の回転角度をβ
前記ライナー部をジョイント部に嵌合した状態で互いに径方向に偏心したときに、ライナー部の外周面とジョイント部の内周面との間にできる隙間をS
としたとき、これらの値と隙間Sが、N−G=S S<(πNβ/360°)の関係にあることを特徴とする。
【0025】
請求項2は、請求項1に記載の結合金具において、前記ジョイント部と嵌合した前記ライナー部を軸方向に当接して規制するジョイント部の当接面部分の最小内径をJ
前記ライナー部の最大径をL
前記ライナー部の外径G
としたとき、これらの値と前記ライナー部の外径G部分の軸方向の長さlが次の関係にあることを特徴とする。
L>J l<√(N2−G2)
【0026】
請求項3は、請求項1または2の前記ジョイント部は、前記ライナー部に対して回転自在であるとともに軸方向に所定範囲だけ移動自在に取付けられていることを特徴とする。
【0027】
前記構成によれば、ジョイント部はライナー部に対して回動自在であるので、ホース側に捩れが発生しても、この捩れはライナー部にのみ作用し、ジョイント部には作用しない。よって、このジョイント部の嵌合が不所望に解除されることがない。
【0028】
また、負圧が作用していない場合においても、ホース側に発生した捻りは、ライナー部のみに作用し、このライナー部が回動してもジョイント部は回動せず、よってこれらのジョイント部の嵌合が不所望に解除されることはない。
【0029】
また、ライナー部の外周面とジョイント部の内周面との間にできる隙間をπNβ/360°より小さく設定することにより、不完全結合を防止できる。
【0030】
さらに、ライナー部の外径部分の軸方向の長さを√(N2−G2)より小さく設定することにより、ジョイント部の内周面とのかじり現象を防止できる。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜図7を参照して本発明の第1の実施形態を説明する。
【0032】
この実施形態は本発明の結合金具を食品プラント用配管に適用した場合のものである。この結合金具は、一対の結合金具本体31a,31bから構成されており、結合金具本体31aは、例えばポンプの座板32に形成された吸込口33に取付け固定されている。また、前記他の結合金具本体31bは配管34に取付けられている。
【0033】
前記結合金具本体31a,31bは、それぞれライナー部35a,35bと、ジョイント部34a,34bとから構成されている。このジョイント部34a,34bはリング状の部材であり、それぞれ相補形の嵌合突部8及び嵌合凹部7が形成され、また嵌合突部8の側面には係止鉤部9が形成され、また付勢機構10が設けられている。なお、前記嵌合突部8、嵌合凹部7、係止鉤部9、付勢機構10等、この結合金具の嵌合、係止に関わる部分は、前述の図8〜図10に示した結合金具と同じ構成であり、図中で対応する部分には同じ符号を付してその説明は省略する。
【0034】
また、この実施形態では、一方の結合金具本体31aはポンプの吸込口等に取付けられ、また他方の結合金具本体31bは配管34に取付けられている。よって、これらの結合金具本体31a,31bのライナー部35a,35bは、基本的には同一の構成であるが、取付けるべき部材に対応してその構成が少し相違している。
【0035】
すなわち、一方の結合金具本体31aのライナー部35aは、螺子部36により、ポンプの吸込口33に取付けられており、この螺子部36は取り付け後に接着剤で固定され、回転不能に固定されている。また、この一方の結合金具本体31aのジョイント部34aは、螺子部37によりライナー部35aに取付けられた後に接着剤で固定され、このライナー部35aに対して回転不能に固定されている。
【0036】
また、他方の結合金具本体31bのライナー部35bは、その後端部が延長され、液体輸送ホース48を取付けるためのホース取り付け部47が形成されている。このホース取り付け部47は、その外周に滑り止めのための複数の突条部49を有しており、通常は「たけのこ」と称されている部分である。そして、このホース取り付け部47の外周には液体輸送ホース48が嵌合され、その上から締めリング50により締め付けて固定されている。
【0037】
そして、この他方の結合金具本体31bでは、前記ジョイント部34bがライナー部35bに対して回動自在でかつ軸方向に移動自在に取付けられている。すなわち、このジョイント部34bには嵌合孔51が形成されており、この嵌合孔51はライナー部35bの外周に回動自在かつ軸方向に摺動自在に嵌合している。そして、このジョイント部34bは、ライナー部35bの前縁部に形成されたシールフランジ部42と、このライナー部35bの外周面に装着された止めリング41との間で、所定の距離だけ軸方向に移動自在に規制されている。
【0038】
また、これらライナー部35a,35bの前端部に設けられたシールフランジ部42の内側には環状溝42aが設けられ、この環状溝42aにはそれぞれシール部材43が取付けられている。これらのシール部材43は、これら結合金具本体31a,31bが嵌合した場合に互いに当接してシール作用をなすものである。また、この実施形態では、負圧が作用することも考慮しているため、このシール部材43は負圧が作用した場合にも確実にシール作用をなすように構成されている。
【0039】
次に、前記ジョイント部34a(34b)とライナー部35a(35b)について、図4〜図7に基づいて詳述する。図4はジョイント部を示し、(a)は側面図、(b)は正面図、(c)は縦断側面図、図5はライナー部を示し、(a)は一部を断面した側面図、(b)は正面図、(c)はA部を拡大した断面図、(d)はシール部材の断面図、図6(a)はジョイント部とライナー部とを嵌合し、互いに径方向に偏心したときの正面図、(b)はジョイント部の軸心に対してライナー部の軸心を傾けた状態の縦断側面図である。
【0040】
前記ジョイント部34a及びライナー部35aは、図4〜図7に示すように構成されている。すなわち、前記ジョイント部34aの外径をD、前記ライナー部35aが嵌合されるジョイント部34aの内径をN、ジョイント部34aに嵌合されるライナー部35aの外径をG、ジョイント部34aの係止鉤部9の離脱時の隙間の回転角度をβ、ライナー部35aをジョイント部34aに嵌合した状態で互いに径方向に偏心したときに、ライナー部35aの外周面とジョイント部34aの内周面との間にできる隙間をSとしたとき、これらの値と隙間Sが、N−G=S S<(πNβ/360°)の関係にある。なお、図6(a)のS’は弦の長さなので厳密にはNsin(β/2)である。しかし、βが5°以下であれば、円弧長πNβ/360°との違いが0.1%もないので、簡単なこの式で代用できる。
【0041】
さらに、ジョイント部34aと嵌合したライナー部35aを軸方向に当接して規制するジョイント部34aの当接面34x部分の最小内径をJ、ライナー部35aの最大径をL、ライナー部35aの外径をGとしたとき、これらの値とライナー部35aの外径G部分の軸方向の長さl(スモールエル)が、L>J l<√(N2−G2)の関係にある。
【0042】
従って、図7(a)に示すように、ジョイント部34aと34bとが結合状態にあるとき、嵌合突部8が相手側の嵌合凹部7内に嵌合されるとともに、鋼球15が互いに当接して互いに押圧付勢し、これら嵌合突部8の他方の側面を互いに離反するように付勢している。この結果、これら嵌合突部8の一方の側面8aは互いに近接するように付勢され、上述のようにこれらの一方の側面の係止鉤部9が互いに係合するように付勢されている。このとき嵌合突部8相互の側面8b相互には結合隙間αが形成され、この結合隙間αがジョイント部34aと34bとの回転角度である。
【0043】
この状態から、ジョイント部34aと34bとを軸心を中心として鋼球15の付勢力に抗して周方向に回転させ、嵌合突部8相互の側面8b相互には隙間βとすると、鋼球15がケース部材14内に没入し、図7(b)に示すように、周方向に複数個設けられた全ての係止鉤部9相互の係合状態が解除され、ジョイント部34aと34bとが離脱される。
【0044】
このように、ライナー部35aをジョイント部34aに嵌合した状態で互いに径方向に偏心したときに、ライナー部35aの外周面とジョイント部34aの内周面との間にできる隙間SをπNβ/360°より小さく設定することにより、不完全結合(複数ある係止鉤部のうちあるものは結合し、あるものは離脱した結合と離脱の中間の状態)を防止できる。さらに、ライナー部35aの外径部分の軸方向の長さlを√(N2−G2)よりも小さく設定することにより、ライナー部35aがジョイント部34aの軸心に対して傾いてもジョイント部34aの内周面とのかじり現象を防止できる。ただし、配管へのライナー部溶接時の歪発生等を考えると、上記の値は小さければ良いものではなく、極力上記の計算式で示した値に近い方が良い。
【0045】
また、本発明は前記のような液体輸送配管の結合金具は、土木治水用、船舶、石油プラントや荷揚げ設備、食品産業、その他のプラント等におけるホースの結合金具一般に適用できることはもちろんである。
【0046】
さらに、本発明の結合金具は、金属材料で形成されるものには限定されず、合成樹脂、各種の複合材料、その他の材料で形成されていてもよく、任意の一種類または複数種類の材料で形成してもよい。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ライナー部の外周面とジョイント部の内周面との間にできる隙間をπNβ/360°より小さく設定することにより、不完全結合(結合と離脱の中間)を防止できる。さらに、ライナー部の外径部分の軸方向の長さを√(N2−G2)よりも小さく設定することにより、ジョイント部の内周面とのかじり現象を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態の結合金具の一部を断面で示す側面図。
【図2】同実施形態の結合金具の嵌合状態の一部を断面で示す側面図。
【図3】同実施形態の結合金具の負圧が作用した状態の一部を断面で示す側面図。
【図4】同実施形態のジョイント部を示し、(a)は側面図、(b)は正面図、(c)は縦断側面図、(d)はX部の拡大図。
【図5】同実施形態はライナー部を示し、(a)は一部を断面した側面図、(b)は正面図、(c)はA部を拡大した断面図、(d)はシール部材の断面図、(e)はY部の拡大図。
【図6】同実施形態を示し、(a)はジョイント部とライナー部とを嵌合し、互いに径方向に偏心したときの正面図、(b)はジョイント部の軸心に対してライナー部の軸心を傾けた状態の縦断側面図。
【図7】同実施形態を示し、(a)はジョイント部の結合状態の一部を拡大して示す図、(b)はジョイント部の離脱瞬間の図。
【図8】雌雄の区別のない相補形の結合金具の斜視図。
【図9】図8の結合金具の一方の結合金具本体を断面で示す側面図。
【図10】図8の結合金具の嵌合突部と嵌合凹部との嵌合状態の平面図。
【符号の説明】
7…嵌合凹部
8…嵌合突部
9…係止鉤部
10…付勢機構
31a,31b…結合金具本体
34a,34b…ジョイント部
35a,35b…ライナー部
Claims (3)
- ホース相互またはホースと他の機器の配管要素とを結合する結合金具であって、円筒状をなす一対の結合金具本体と、これらの結合金具本体の前端面に形成され互いに軸方向に衝合されるシール面と、前記結合金具本体から前記シール面を囲んで周方向に配列され軸方向に突設した複数の嵌合突部と、これら嵌合突部の間に形成された嵌合凹部とを備え、前記一対の結合金具本体の嵌合突部と嵌合凹部は互いに相手側の結合金具本体の嵌合凹部と嵌合突部に軸方向に嵌合し、またこれら嵌合突部には相手側の結合金具本体の嵌合突部に周方向に係止して軸方向の移動を規制し、これら一対の結合金具本体を軸方向に係止する係止鉤部が形成されているものにおいて、
前記結合金具本体のうち少なくとも一方は、前記シール面及び前記ホースまたは配管要素との取り付け部とを備えたライナー部と、前記複数の嵌合突部及び嵌合凹部を有するとともに、前記ライナー部の外側に回転自在に嵌合されるジョイント部とから構成されており、
前記ライナー部が嵌合されるジョイント部の内径をN
前記ジョイント部に嵌合されるライナー部の外径をG
前記ジョイント部の係止鉤部離脱時の隙間の回転角度をβ
前記ライナー部をジョイント部に嵌合した状態で互いに径方向に偏心したとき
に、ライナー部の外周面とジョイント部の内周面との間にできる隙間をS
としたとき、これらの値と隙間Sが次の関係にあることを特徴とする結合金具。
N−G=S S<(πNβ/360°) - 前記ジョイント部と嵌合した前記ライナー部を軸方向に当接して規制するジョイント部の当接面部分の最小内径をJ
前記ライナー部の最大径をL
前記ライナー部の外径G
としたとき、これらの値と前記ライナー部の外径G部分の軸方向の長さlが次の関係にあることを特徴とする請求項1に記載の結合金具。
L>J l<√(N2−G2) - 前記ジョイント部は、前記ライナー部に対して回転自在であるとともに軸方向に所定範囲だけ移動自在に取付けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の結合金具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001304579A JP4713034B2 (ja) | 2001-09-28 | 2001-09-28 | 結合金具 |
Applications Claiming Priority (1)
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