JP5735024B2

JP5735024B2 - 管継手

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Publication number: JP5735024B2
Application number: JP2013040527A
Authority: JP
Inventors: 大喜江口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2033-03-01
Also published as: JP2014169719A

Description

本発明は管継手に関し、詳しくは、配管同士の着脱をワンタッチで迅速に行うことが可能な管継手の改良に関する。

従来より、水や油等の流体を高圧をかけることにより移送する配管の間の継手として、配管の着脱をワンタッチで行うことが可能な迅速継手と呼ばれるものが知られている。図３に、従来の迅速継手の一例の一部切欠きの説明図を示す。

図示する継手は、主としてノーズと呼ばれる雄型部材１１０とボディーと呼ばれる雌型部材１２０とからなり、各部材の内部に形成された流路１１１ａ，１１１ｂのそれぞれに、分離状態では相手部材方向に付勢されて流路を閉塞するとともに、ノーズ１１０をボディー１２０内に挿入することにより連結された状態では、互いに当接し合って流路を連通させる弁１１２ａ，１１２ｂを備えている。なお、図中の符号１３０は、ノーズ１１０とボディー１２０との連結および連結解除のためのカラーを示す。このような弁を備えた継手は、例えば、特許文献１にも開示されている。

特開２００９−１９６４１号公報

管継手においては、使用圧力が高くなればなるほど、雌型部材と雄型部材との間の結合状態についても耐久性を高める必要がある。かかる観点から、図３に示すように、雌型部材と雄型部材との連結部分の軸方向長さを長く設定する場合がある。図中の（ｂ）に示すように、この場合、ノーズ１１０の、ボディー１２０との連結側端部の流路１１１ａの長さが長くなっている。

しかしながら、このような構造では、ノーズ１１０とボディー１２０との連結を解除した後に、ノーズ１１０の、ボディー１２０との連結側端部の流路１１１ａ内に残留する流体が、継手の外部に流出してしまうおそれがあった。流路１１１ａが長くなればなるほど流出量が多くなり、特に流体が油等の場合には、微量の流出であっても作業環境に悪影響を及ぼすため、問題となっていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、雌型部材と雄型部材との連結を解除した後における、雄型部材の流路内に残留する流体の外部への流出を防止して、作業環境性に優れた管継手を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、弁部材の形状を改良して、雌型部材と雄型部材との連結を解除した際に、雄型部材の流路の、雌型部材との連結側端部を、弁部材が閉塞する構造とすることで、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、内部に流路が形成された雄筒体と、内部に流路が形成されるとともに該雄筒体の先端部が挿入される凹状挿入口を有する雌筒体と、を備える管継手であっ
て、
各筒体の流路内にそれぞれ、大径部を有する弁部材と、該弁部材を他方の筒体側に勢する付勢部材とが配置され、該各筒体の内周面に縮径部が設けられ、
前記雄筒体と前記雌筒体との連結が解除された状態では、前記弁部材の大径部が前記各筒体の縮径部にそれぞれ当接して該各筒体の流路を閉塞し、該雄筒体と該雌筒体とが連結した状態では、各筒体の流路内に配置された前記弁部材同士が互いに押圧しあって該弁部材の大径部と前記各筒体の縮径部とが離間することにより前記各筒体の流路が連通する管継手において、
少なくとも前記雄筒体の内周面に、２箇所の前記縮径部が設けられるとともに、該雄筒体内に配置された前記弁部材が、該雄筒体と前記雌筒体との連結が解除された状態において該２箇所の縮径部でそれぞれ流路を閉塞する２箇所の前記大径部を有する１個の部材よりなり、かつ、該雄筒体の該２箇所の縮径部のうち該雌筒体との連結側に位置する先端側縮径部が、該雄筒体の、該雌筒体との連結側端部に形成されていて、
前記雄筒体の内周面における２箇所の縮径部間の雄筒体の肉厚を薄肉化して流路の内径を広げた薄肉部が設けられ、かつ、該雄筒体と前記雌筒体とが連結した状態において該薄肉部の外径側に位置する部位の該雌筒体にＯリングが配置されていることを特徴とするものである。

本発明の管継手においては、前記雄筒体内に配置された前記弁部材の２箇所の大径部のうち、前記雌筒体との連結側とは反対側に位置する大径部、および、該雌筒体内に配置された前記弁部材の大径部の、前記縮径部に当接する部位に、Ｏリングが設けられていることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、雌型部材と雄型部材との連結を解除した後における、雄型部材の流路内に残留する流体の外部への流出を防止して、作業環境性に優れた管継手を実現することが可能となった。

本発明の管継手の一例を示す半断面図である。図１に示す管継手を構成する（ａ）雄型部材および（ｂ）雌型部材を示す半断面図である。従来の迅速継手の一例の一部切欠きの説明図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明の管継手の一例を示す半断面図を示す。また、図２に、図１に示す管継手を構成する（ａ）雄型部材および（ｂ）雌型部材を示す半断面図を示す。図示するように、本発明の管継手は、一方の配管に接続される雄型部材１０と、他方の配管に接続される雌型部材３０とにより構成されている。

雄型部材１０は雄筒体１１を有し、この雄筒体１１の内周面１１ａが、流路Ｌ１を形成している。同様に、雌型部材３０は雌筒体３１を有し、この雌筒体３１の内周面３１ａが、流路Ｌ２を形成している。また、雌型部材３０には、雌筒体３１の、雄型部材１０と連結される側の端部に、雄型部材１０の雄筒体１１が挿入される凹状挿入口３１Ａが形成されている。かかる雄型部材１０と雌型部材３０とは、雌筒体３１の凹状挿入口３１Ａに雄筒体１１を挿入して、図示する連結機構５０を用いるか、または、図示しない螺合などの他の固定手段を用いるなどにより、連結することができる。

雄型部材１０および雌型部材３０を構成する各筒体１１，３１の流路Ｌ１，Ｌ２内には、それぞれ、弁部材１２，３２が配置されている。弁部材１２，３２は、流路Ｌ１，Ｌ２に沿って延びる軸部１２ａ，３２ａと、他方の筒体側の端部に形成された円錐台状の頭部１３，３３と、本体部よりも大径に形成された大径部１４Ａ，１４Ｂ，３４とを有している。なお、ここで他方の筒体とは、流路Ｌ１内に配置された弁部材１２については雌筒体３１を、流路Ｌ２に配置された弁部材３２については雄筒体１１を意味する。

また、流路Ｌ１，Ｌ２内には、弁部材１２，３２を支持する弁支持具１５，３５が配置されている。この弁支持具１５，３５は、各筒体１１，３１の内周面１１ａ，３１ａに内接するとともに弁部材１２，３２の軸部１２ａ，３２ａに外接する第１の円筒部１５ａ，３５ａと、各筒体１１，３１の内周面１１ａ，３１ａには接することなく弁部材１２，３２の軸部１２ａ，３２ａに外接する、第１の円筒部１５ａ，３５ａより小径の第２の円筒部１５ｂ，３５ｂと、を有している。弁支持具１５，３５の第１の円筒部１５ａ，３５ａの基端縁部は、内周部が各筒体１１，３１の内周面１１ａ，３１ａから突出するように内周面１１ａ，３１ａに嵌め込まれた環状の掛止リング１６，３６に掛止されている。この掛止は、例えば、Ｃ型止め輪、スピロロックス等を利用して行われ、または、内周面１１ａ，３１ａの一部が縮径してなる突状部を利用して行われていてもよい。

弁支持具１５，３５は、掛止リング１６，３６により、各筒体１１，３１に対し、基端側へは移動不能に固定されている。その一方、弁支持具１５，３５の第２の円筒部１５ｂ，３５ｂ内には、弁部材１２，３２の軸部１２ａ，３２ａが挿通されている。したがって、軸部１２ａ，３２ａは、弁支持具１５，３５によって、軸方向に移動可能に支持された状態となっている。

さらに、流路Ｌ１，Ｌ２内には、コイル状のスプリング等からなる付勢部材１７，３７が配置されている。この付勢部材１７，３７は、弁支持具１５，３５と弁部材１２，３２の大径部１４Ａ，３４との間に介在しており、これにより弁部材１２，３２は、付勢部材１７，３７によって他方の筒体側に付勢される。その一方、流路Ｌ１，Ｌ２を形成する各筒体１１，３１の内周面１１ａ，３１ａには、それぞれ軸心側（内径方向）に突出する２箇所ないし１箇所の縮径部１８Ａ，１８Ｂ，３８が設けられている。

図示するように、雄筒体１１と雌筒体３１との連結が解除された状態では、付勢部材１７，３７により付勢された弁部材１２，３２の大径部１４Ａ，１４Ｂ，３４が、各筒体の縮径部１８Ａ，１８Ｂ，３８にそれぞれ当接して、各筒体の流路Ｌ１，Ｌ２を閉塞する。すなわち、弁部材１２，３２の大径部１４Ａ，１４Ｂ，３４がそれぞれ付勢により他方の筒体側に移動することで、各縮径部１８Ａ，１８Ｂ，３８の、他方の筒体側とは反対側の内周面と、大径部１４Ａ，１４Ｂ，３４のテーパー面とが当接し、これにより流路Ｌ１，Ｌ２が塞がれる。

その一方、図示するように、雄筒体１１と雌筒体３１とが連結された状態では、各筒体の流路Ｌ１，Ｌ２内に配置された弁部材１２，３２の頭部１３，３３同士が互いに押圧しあって、弁部材１２，３２の大径部１４Ａ，１４Ｂ，３４と各筒体の縮径部１８Ａ，１８Ｂ，３８とが離間することにより、各流路Ｌ１，Ｌ２が連通する。すなわち、まず、連結が解除された状態においては、図示するように、雄筒体１１内に配置された弁部材１２の頭部１３の先端は、雄筒体１１の内周面に形成された縮径部１８Ａ，１８Ｂのうち、雌筒体３１との連結側に位置する先端側縮径部１８Ａの先端面から突出している。その一方、雌筒体３１内に配置された弁部材３２の頭部３３の先端は、雌筒３１の内周面に形成された縮径部３８の先端面から突出している。また、図示するように、雄型部材１０と雌型部材３０とを連結する際には、各筒体１１，３１の内周面１１ａ，３１ａに形成された縮径部１８Ａ，３８の先端面同士が突き当たることにより、位置決めが行われる。したがって、雄型部材１０と雌型部材３０との連結の際には、縮径部１８Ａ，３８の先端面からそれぞれ突出した各弁部材の頭部１３，３３が相互に押し合って、各頭部１３，３３が縮径部１８Ａ，３８から離れることにより、各流路Ｌ１，Ｌ２同士が連通することになる。

本発明においては、図示するように、管継手を構成する一対の筒体のうち、少なくとも雄筒体１１の内周面に２箇所の縮径部１８Ａ，１８Ｂを設けるとともに、この雄筒体１１の内部に配置した弁部材１２に、これら２箇所の縮径部１８Ａ，１８Ｂに当接する大径部１４Ａ，１４Ｂを設けており、雄筒体１１の２箇所の縮径部１８Ａ，１８Ｂのうち雌筒体３１との連結側に位置する先端側縮径部１８Ａを、雄筒体１１の、雌筒体３１との連結側端部に形成している。雄型部材１０と雌型部材３０との連結解除時に各筒体内の流路Ｌ１，Ｌ２を閉塞するためには、各筒体に、内周面の縮径部と弁部材の大径部とが一対設けられていれば足りるが、少なくとも雄筒体１１の、雌筒体３１との連結側の端部に、内周面の縮径部と弁部材の大径部とをさらに一対設けて、連結解除時には雄筒体１１の端部が閉塞されるものとすることで、連結解除後における雄筒体１１からの残留流体の漏出を防止することができる。なお、一対の縮径部および大径部の配置箇所を、単に筒体端部に移動させることも考えられるが、この場合、前述したように、使用圧力が高い管継手では、雌型部材と雄型部材との連結部分の軸方向長さが不十分となって、連結状態の耐久性が不十分となってしまう。

ここで、図示するように、雄型部材１０内に２箇所の流路閉塞部位を設ける場合、２箇所のそれぞれで当接圧が異なるおそれがあるが、本発明においては、２箇所の流路閉塞部位のうち、雌筒体３１との連結側とは反対側に位置する縮径部１８Ｂと大径部１４Ｂとの当接圧を高くして、この部位において流路Ｌ１を確実に閉塞させるものとする。これに対し、先端側縮径部１８Ａと大径部１４Ａとの当接部については、縮径部１８Ｂと大径部１４Ｂとの当接状態よりも弱い当接状態であってよい。弁部材１２の大径部１４Ａが雄筒体１１の内周面１１ａの先端側縮径部１８Ａと当接して、蓋をした状態となることで、大径部１４Ａと先端側縮径部１８Ａとの間には表面張力が働くので、当接圧が高くなくても、内部に溜まった流体が外部に漏れることを防止できる。かかる観点から、本発明においては図示するように、流路Ｌ１，Ｌ２を閉塞する大径部１４Ｂ，３４の、対応する縮径部１８Ｂ，３８に当接する部位にＯリング１９，３９を配置して、シール性を向上し、流路Ｌ１，Ｌ２をより確実に閉塞できるものとすることが好ましい。大径部１４Ｂ，３４へのＯリング１９，３９の配置は、大径部１４Ｂ，３４の、縮径部１８Ｂ，３８に当接する部位に周方向溝を設けて、この周方向溝にＯリング１９，３９を嵌め込むことにより行うことができる。また、図示はしないが、雌型部材側にも、端部からの残留流体の流出防止の目的で、雄側部材と同様に２箇所の流路閉塞部位を設けてもよい。

また、本発明においては、雄筒体１１の弁部材１２に大径部１４Ａを設けたことで、雄型部材と雌型部材との連結時における雄筒体と雌筒体との連結部近傍の流路が狭くなって圧力損失が上昇するおそれがあるので、この連結部近傍における流路を確保するために、連結状態において大径部１４Ａが位置する部位における流路の内径を広げることが好ましい。具体的には、図示するように、雄筒体１１の内周面１１ａにおける２箇所の縮径部１８Ａ，１８Ｂ間の雄筒体１１の肉厚を薄肉化して薄肉部４１を設け、連結時において大径部１４Ａが位置する部位の流路の断面積を、他の部分と同程度に確保する。この場合、図示するように、連結時において薄肉部４１の外径側に位置する部位にＯリング４４を配置して、この部位で雄筒体１１と雌筒体３１とのシールを行うことで、内外径の圧力バランスを取って、薄肉部４１の外径にも輸送圧を負担させることができ、薄肉化により強度が低下した薄肉部４１の輸送圧による破損を防止することができる。ここで、Ｏリング４４は、雌筒体３１の内周面に形成された周方向溝内に配置されており、雄型部材１０と雌型部材３０との連結時にはＯリング４４の内周面と雄筒体１１の外周面とが当接することで、雄筒体１１の外周面と雌筒体３１の内周面との間から流体が漏れることが防止される。

さらに、本発明においては耐圧性能の向上を図っている。従来使用されている管継手構造の単体耐圧性能においては、最大使用圧力に対する安全率は確保されているが、誤って使用圧力を超えるような高圧の流体が継手内部に流れ込んだ場合、特に連結が解除された状態で高圧の流体が流れ込むと、特に雄型部材１０においては、雄筒体１１の肉厚が薄い部分で亀裂が生じたり、破壊されてしまうおそれがあった。よって、本発明においては図示するように、流路Ｌ１の内径を小径にして、雄筒体１１の肉厚を高めることで、耐圧性能の向上を図っている。ここで、雄筒体１１の肉厚を高めると、結果的に流路Ｌ１の断面積が小さくなって圧力損失が大きくなるが、本発明においては、筒体の内部に配置する各部材の位置を合わせて流路Ｌ１に沿った流路断面積の変化を小さくすることで、圧力が急激に下がる部位をなくして、圧力損失を極力抑えることが可能となる。具体的には、雄筒体自体の外径や、雌筒体との連結部の形状については従来構造と同等とし、雄筒体の内径のみを小径にして、肉厚を高めるとともに流路断面積を低下させることで、耐圧性能の向上を図っている。

本発明において好適には、雄筒体１１の内周面１１ａの縮径部１８Ｂにおける、弁部材１２との接触点Ｐにおける雄筒体の厚みＤ（＝接触点Ｐにおける雄筒体の外径−雄筒体の内径の距離）を、２．０ｍｍ以上、特には２．０〜５．０ｍｍとし、かつ、当該厚みＤを有する領域を、接触点Ｐから雌筒体との連結側への軸方向の長さｘで２．０ｍｍ以上、特には２．０〜４．０ｍｍ延在させるものとする。これにより、誤操作により雄筒体に生じ得る亀裂等を、より確実に防止することが可能となる。

図示する管継手においては、連結機構５０を介して、雄型部材１０と雌型部材３０とが連結されている。図示する連結機構５０は、雌筒体３１の、雄筒体１１との連結側の先端部に、同軸的に、かつ、外接するように配置された連結筒体５１を有する。この連結筒体５１には、先端側に厚肉部５１ａ、基端側に薄肉部５１ｂが形成されており、この薄肉部５１ｂの内周面と雌筒体３１の外周面との間には、コイル状のスプリング等からなる付勢具５２が配置されている。この付勢具５２は、連結筒体５１の厚肉部５１ａと薄肉部５１ｂとの段差部分に係合して、連結筒体５１を先端側に向かい付勢している。

雌筒体３１の先端部外周面には、この外周面から突出するように、環状のリングや複数のボール部材等により構成された突部材５３が嵌め込まれている。よって、連結筒体５１の厚肉部５１ａが突部材５３と係合することにより、付勢具５２による連結筒体５１の先端側への移動が制限されるので、連結筒体５１は、通常は、図示するような状態で保持されている。また、連結機構５０はボール部材５４を備えており、このボール部材５４は、雌筒体３１の先端部に形成された孔部４２内に配置されている。ボール部材５４は、通常は、連結筒体５１の肉厚部５１ａの内周面によって外周側から押圧され、外周側への移動が規制されている。また、孔部４２の内周側の内径はボール部材５４の外径よりも小さく形成されているので、ボール部材５４は、雌筒体３１の内周面３１ａから突出した状態で移動不能となっている。図示する管継手において、ボール部材５４および孔部４２は、雌筒体３１の周方向に適宜間隔をあけて複数設けられている。その一方、連結筒体５１の厚肉部５１ａの内周面には、外力が加わらない状態でボール部材５４と当接する位置よりも先端側に、ボール部材５４と係合可能な凹部５５が設けられている。

かかる連結機構５０を用いて雄型部材１０と雌型部材３０とを連結する際には、まず、付勢具５２による付勢に抗して連結筒体５１を基端側へ移動させ、連結筒体５１の厚肉部５１ａの内周面に設けられた凹部５５をボール部材５４の外周側に位置させることで、ボール部材５４を外方へ移動可能とする。次に、この状態で、雌筒体３１の凹状挿入口３１Ａ内に雄筒体１１を挿入する。この挿入時において、ボール部材５４は外周側へ移動可能とされているので、ボール部材５４が挿入の妨げとなることはない。この挿入によって、図示するように、雄筒体１１の内周面１１ａに形成された縮径部１８Ｂの先端面と、雌筒体３１の内周面３１ａに形成された縮径部３８の先端面とが突き当たった状態になると、ボール部材５４は、雄筒体１１の先端部１１Ａに形成された凹部４３内に嵌まり込む。この状態で連結筒体５１の基端側への移動を中止することで、連結筒体５１は付勢具５２により再度先端側に移動して、その厚肉部５１ａの内周面がボール部材５４を外周側から押圧するので、ボール部材５４の外方への移動が不能となる。これにより、ボール部材５４と凹部４３とが係合した状態となって、雄型部材１０と雌型部材３０とが固定されることで、連結作業が完了する。一方、雄型部材１０と雌型部材３０との連結の解除についても、同様にして連結機構５０を用いて、連結筒体５１を移動させることにより行えばよい。

本発明の管継手は、特に、使用圧力５０〜１００ＭＰａ程度の超高圧用途において有用である。

１０雄型部材，１１雄筒体，１１ａ内周面，１２、３２弁部材，１２ａ、３２ａ軸部，１３、３３頭部，１４Ａ、１４Ｂ、３４大径部，１５、３５弁支持具，１５ａ、３５ａ第１の円筒部，１５ｂ、３５ｂ第２の円筒部，１６、３６掛止リング，１７、３７付勢部材，１８Ａ、１８Ｂ、３８縮径部，１９、３９Ｏリング，３０雌型部材，３１雌筒体，３１ａ内周面，３１Ａ凹状挿入口，４１薄肉部，４２孔部，４３凹部，４４Ｏリング，５０連結機構，５１ａ厚肉部，５１ｂ薄肉部，５２付勢具，５３突部材，５４ボール部材，５５凹部，１１０雄型部材，１１１ａ、１１１ｂ流路，１２０雌型部材，１１２ａ、１１２ｂ弁，１３０カラー，Ｌ１、Ｌ２流路

Claims

内部に流路が形成された雄筒体と、内部に流路が形成されるとともに該雄筒体の先端部が挿入される凹状挿入口を有する雌筒体と、を備える管継手であって、
各筒体の流路内にそれぞれ、大径部を有する弁部材と、該弁部材を他方の筒体側に付勢する付勢部材とが配置され、該各筒体の内周面に縮径部が設けられ、
前記雄筒体と前記雌筒体との連結が解除された状態では、前記弁部材の大径部が前記各筒体の縮径部にそれぞれ当接して該各筒体の流路を閉塞し、該雄筒体と該雌筒体とが連結した状態では、各筒体の流路内に配置された前記弁部材同士が互いに押圧しあって該弁部材の大径部と前記各筒体の縮径部とが離間することにより前記各筒体の流路が連通する管継手において、
少なくとも前記雄筒体の内周面に、２箇所の前記縮径部が設けられるとともに、該雄筒体内に配置された前記弁部材が、該雄筒体と前記雌筒体との連結が解除された状態において該２箇所の縮径部でそれぞれ流路を閉塞する２箇所の前記大径部を有する１個の部材よりなり、かつ、該雄筒体の該２箇所の縮径部のうち該雌筒体との連結側に位置する先端側縮径部が、該雄筒体の、該雌筒体との連結側端部に形成されていて、
前記雄筒体の内周面における２箇所の縮径部間の雄筒体の肉厚を薄肉化して流路の内径を広げた薄肉部が設けられ、かつ、該雄筒体と前記雌筒体とが連結した状態において該薄肉部の外径側に位置する部位の該雌筒体にＯリングが配置されていることを特徴とする管継手。
前記雄筒体内に配置された前記弁部材の２箇所の大径部のうち、前記雌筒体との連結側とは反対側に位置する大径部、および、該雌筒体内に配置された前記弁部材の大径部の、前記縮径部に当接する部位に、Ｏリングが設けられている請求項１記載の管継手。