JP5736202B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、管継手に関する。

本発明者は、過去に多数の管継手に関して特許出願を行ってきた。
例えば、図７〜図10に示すように、被接続用のパイプ31の端部に挿入される挿入筒部32を有する継手本体33と、上記挿入筒部32の凹周溝34に装着されるシール材35と、上記挿入筒部32に外嵌された上記パイプ31の端部を弾発的な締め付け力Ｆ₃₆で締め付けるためのスリット付きの締付環体36と、該締付環体36の弾発力に抗して該締付環体36を拡径するように上記スリットの端部に離脱可能に挟持されて、挿入される上記パイプ31の先端部に当接して離脱する拡径片37と、上記挿入筒部32に外嵌された上記パイプ31の外周面に抜け止め状態に内周面が掛止する抜け止めリング38と、を具備し、該抜け止めリング38の内周側には、周方向に等間隔に切り込み形成された複数個の歯部39が設けられた管継手を、提案している（特許文献１参照）。
さらに、上記シール材35を省略して、他は、上述と同様の構成の管継手に関して、特許文献２にて提案した。

特許第３４１１５４６号公報 特開２００５−２９１４２０号公報

ところで、上述の図７〜図10及び特許文献１に示した従来の管継手には、以下のような問題点があった。 (ｉ) 締付環体36によってパイプ31の端部を弾発的な締め付け力Ｆ₃₆（図10参照）にて締め付けてパイプ31の矢印Ｇ方向への引き抜けを防止せんとしているが引き抜け抑止力が不十分であった。(ii) 締付環体36の締め付け力Ｆ₃₆のみでは引き抜け抑止力が不十分であったが故に、さらに、抜け止めリング38を必要とした。(iii) 図７からも判るように、この抜け止めリング38がパイプ31から受ける反力は、袋ナット40及び透明包囲筒体41を経て、さらに螺着部42を介して継手本体33へ伝達されることとなるので、袋ナット40，包囲筒体41，螺着部42等は強度上十分な肉厚を要し、かつ、相互連結強度も必要であった。 (iv) シール材35とシール溝（凹周溝）34を必要とし、このシール材35が無ければ流体の外部漏洩が避けられなかった。 (ｖ) このようにシール材35とシール溝（凹周溝）34を必要としたために、挿入筒部32の肉厚寸法が増加して、挿入筒部32の貫通孔（流路孔）43が小径となり流体通過抵抗が増大する。
また、上記特許文献２に示した従来の管継手では、上記（iv）を除いて、残りの (ｉ)(ii)(iii)(ｖ)の問題点があった。特に、この特許文献２のものでは、シール材が省略しているにかかわらず、挿入筒部の内周面は局部的に小径に形成（縮径）され、流体通過抵抗が大きいという問題点（ｖ）が解決されずに残されていた。しかも、流体のシール性に不十分な点があり、かつ、引き抜け抑止力も不十分であった（問題点（vi）と呼ぶ）。
本発明は、上述の問題点の内で、少なくとも上記 (ｖ)(vi) の問題点を解決することを目的とする。

そこで、上記目的を達成するために、本発明に係る管継手は、被接続用のパイプの端部に挿入される挿入筒部を有する継手本体と、上記挿入筒部に外嵌された上記パイプの端部を弾発的な締め付け力で締め付けるためのスリット付きの締付環体と、該締付環体の弾発力に抗して該締付環体を拡径するように上記スリットの端部に離脱可能に挟持されて、挿入される上記パイプの先端部を検知して離脱する拡径片と、を具備してなる管継手に於て、上記挿入筒部の外周面には、シール溝及びシール材を省略し、複数本の低い係止突条を独立円環状に突設し、上記挿入筒部の内周面は内径寸法が同一のストレート孔部に形成され、しかも、上記パイプの端部を締め付ける弾発的な締め付け力によって、上記パイプの端部内周面に上記係止突条を食い込ませて、抜け止め兼密封作用をなさしめるように構成したものである。

また、上記係止突条間のピッチは２mm以下であって、上記係止突条が低いとは、高さ寸法が 0.1mm〜 0.3mmである。
また、上記挿入筒部の外周面に突設された三角状の低い係止突条の軸心方向中間位置には、低い丸山型のシール用丸突条が配設されている。

本発明によれば、前述の従来の問題点 (iv) と (ｖ) と（vi）を解決して、パイプの引抜けを防ぎ、構造も簡素で、部品点数も減少できて、製作も容易である。また、挿入筒部の貫通孔（流路孔）の径を増大でき、流体通過抵抗も減少できる。

本発明の実施の一形態を示す要部断面図である。 パイプ接続完了状態の要部断面図である。 一部破断で示した要部正面図である。 図３の要部拡大右側面図である。 概略構成説明図である。 要部拡大説明図である。 従来例を示す断面図である。 従来例に用いられている抜け止めリングの正面図である。 従来の抜け止めリングの断面側面図である。 従来例の要部拡大説明図である。

以下、図示の実施の形態に基づき本発明を詳説する。
図１と図２に於て、１は被接続用のパイプであって、その端部１Ａが矢印Ａのように本発明に係る管継手Ｊに差込まれる。２は継手本体であって、パイプ１の端部１Ａの内周面に挿入される挿入筒部３を一体に有している。

パイプ１は、内周面が合成樹脂であれば各種の材質・構造のものが使用できるが、好ましくは、ＰＥＸ（架橋ポリエチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＢ（ポリブデン）等の合成樹脂管、あるいは、Ａｌ等の金属層を中間層として有する複合管が使用される。また、このパイプ１と管継手Ｊには給水、給湯等の液体、又は、エア，天然ガス，ＬＰＧ等の気体が流れる。
そして、挿入筒部３に外嵌されたパイプ端部１Ａを（図２と図３と図４に示すように）弾発的な締め付け力で締め付けるためのスリット５Ａ付きの締付環体５と、この締付環体５の弾発力に抗して締付環体５を拡径するようにスリット５Ａに離脱可能に挟持された拡径片６を、備えている。この拡径片６は、図１から図２のように挿入されてくるパイプ１の先端部１Ｂを検知して離脱する。

図１のように、拡径片６の一部分６Ａは内径方向へ、締付環体５の内面から突出状とし、挿入されてくるパイプ１の先端部１Ｂが当接することで、図２に示すように、離脱する。
そして、図１〜図５に示すように、締付環体５の外周面には、密嵌状にＣ型弾発外嵌体10が外嵌され、弾発的な締め付け力を増大させる２重弾発構造のパイプ締付環状ユニットＵを構成している。

図５に概略図示したように、内層にＣ型の締付環体５を配設し、外層にＣ型弾発外嵌体10を配設して、相互に密接した２重弾発構造としたパイプ締付環状ユニットＵは、（図２に示す）パイプ端部（１Ａ）を増強弾発力Ｆｕによって弾発的にラジアル内方向へ締め付ける。ここで、締付環体５、Ｃ型弾発外嵌体10のラジアル内方向への弾発力を、各々、Ｆ₅ ，Ｆ₁₀とすれば（図５参照）、上記ユニットＵの増強弾発力Ｆｕは、Ｆｕ＝Ｆ₅ ＋Ｆ₁₀にて示すことができる。

このような２重弾発構造のパイプ締付環状ユニットＵの強力な増強弾発力Ｆｕによって、（拡径片６が図２のように離脱した状態下で）パイプ１の端部１Ａを、挿入筒部３に対して高面圧で圧接する。
また、内側（内層）の締付環体５と外側（外層）のＣ型弾発外嵌体10とを相互に連結する、ピンやリベットやボルトやバンド等の連結部材を省略している。つまり、Ｃ型弾発外嵌体10の弾発力Ｆ₁₀によって、相互に常時密接状態を保つようにユニット化され、前述のパイプ締付環状ユニットＵを構成している。

図５（Ａ）及び図３，図４に示すように、内側（内層）の締付環体５のスリット５Ａと、外側（外層）のＣ型弾発外嵌体10のスリット10Ａとを、周方向に同じ位置となるように組立てる場合と、図５（Ｂ）に示すように周方向に180°反対位置に組立てる場合とがある。

次に、図６は本発明の実施の一形態を示す図であって、図２の要部拡大図である。この図６と図１，図２に於て、挿入筒部３の外周面には、（従来例の図７，図10に示したような）シール溝（凹周溝）34及びシール材35を省略して、複数本の低い（三角状の）係止突条８を独立円環状に突設している。そして、図１，図２等から明らかなように、挿入筒部３の内周面は内径寸法が同一のストレート孔部に形成される。言い換えれば、挿入筒部３の内周面から継手本体内周面に連なる流路内面が略平坦（平滑）となる。
図５（Ａ）（Ｂ）に示した弾発力Ｆｕによる、パイプ端部１Ａへの締め付け力によって、パイプ端部１Ａの内周面に係止突条８を食い込ませて、矢印Ｅ方向へのパイプ抜けを阻止すると共に流体の外部漏洩を防止する。即ち、２重構造としたパイプ締付環状ユニットＵの増強弾発力Ｆｕによって、パイプ１の端部内周面に係止突条８を食い込ませて、（パイプ１の内周面の樹脂が係止突条８，８間の溝に流れ込んで）抜け止め兼密封作用をなさしめている。

本発明に於て、係止突条８の本数は、３本〜９本程度が好ましく（特に、４〜６本が望ましく）、そのピッチＰ₁ は２mm以下の細かいピッチとする。この際、締付環体５の幅寸法Ｗ₅ の大小に対応して、係止突条８の本数を増減させるのが良い。また、係止突条８が低いとは、高さ寸法Ｈ₈ が、 0.1mm〜 0.3mmであると定義する。（図１，図２，図６では９本の場合を示している。）
さらに、挿入筒部３の外周面に突設された複数本の低い係止突条８の軸心方向中間位置には、低い丸山型のシール用丸突条９が配設されている。この丸山型のシール用丸突条９が低いとは、その高さ寸法Ｈ₉ が 0.1mm〜 0.3mmであると定義する。このように、係止突条８とシール用丸突条９の高さ寸法Ｈ₈ ，Ｈ₉ は略等しく設定され、従来公知のタケノ子状係止突条よりも十分に低く設定し、しかも、ピッチＰ₁ は、上記２mm以下として、従来公知のタケノコ状係止突条よりも極めて小さく設定している。

また、図６に示すように、係止突条８，８相互の基本（間隔）ピッチＰ₁ に対して、シール用丸突条９と隣り合う係止突条８Ａとの間のピッチＰ₂ ，Ｐ₃ を、大きく設定する。後者のピッチＰ₂ ，Ｐ₃ とを同一としても良いが、僅かに差を設けても良い。

仮に、極めて大きい引抜力が矢印Ｅ方向に瞬間的に作用した際には、多数の係止突条８を越えてパイプ１の内面が矢印Ｅ方向へ移動するが、上記基本ピッチＰ₁ の移動で再び係止突条８が元の三角凹溝13に係止すると想定され、図６中に矢印Ｅ′，Ｅ′で示すように基本ピッチＰ₁ だけ移動する。
このとき、一ピッチ分だけ矢印Ｅ′のように移動した凹溝13が存在しない平坦円周面が、丸突条９に対応して丸い凹状に弾性変形して密接状態となり、しかも、摩耗傷のない上記平坦円周面が丸い凹状に弾性変形するので、流体の外部漏洩が生じず、安定した密封性を発揮する。

なお、係止突条８は、図６に示すように、管継手内方側に軸心直交状の辺18を有する直角三角形にした鋸歯状とするのが望ましい。
さらに追加説明すれば、図１〜図５に於て、拡径片６は高剛性の鋼材等から成り、図１のパイプ未挿入状態では、パイプ１の外径よりも僅かに大きな内径寸法に締付環体５の内径を拡大している。

２重構造であるパイプ締付環状ユニットＵは、内側の締付環体５を、いわば正確な真円に近い形状に作製すると共に、外側のＣ型弾発外嵌体10は強力な弾発力Ｆ₁₀を発揮させるように幅寸法Ｗ₁₀を締付環体５の幅寸法Ｗ₅ よりも大に設定するのが望ましい。さらには、外嵌体10の肉厚寸法Ｔ₁₀を締付環体５の肉厚寸法Ｔ₅ よりも大きく設定するのが望ましい。
２重構造であるパイプ締付環状ユニットＵは、内側（内層）の締付環体５は、（１重の厚肉のものと比較して）バネ鋼材等をＣ型に塑性加工が容易であり、かつ、正確な真円状とすることも容易である。他方、外側（外層）の弾発外嵌体10も、（１重の厚肉のものと比較して）バネ鋼材等にてＣ型に塑性加工が容易であると共に、真円度は、それ程、厳密でなくて済むので、作製が容易で、十分に幅寸法Ｗ₁₀と肉厚寸法Ｔ₁₀を大きくしても、作製可能となるという利点を有する。

しかも、内側（内層）の締付環体５のみの構成について考察すれば、（図３と図４に於て、外嵌体10が存在しないとすれば、）軸心方向（幅寸法Ｗ₅ の方向）に僅かに円錐状（テーパ状）に、拡径片６の存在によって変形する。つまり、拡径片６は、軸心方向（幅寸法Ｗ₅ の方向）の中央ではなくて、図４の左端側に偏在するため、弾性的に拡径した締付環体５は、図４の左側から右側へ僅かに縮径するテーパ状に変形し、パイプ１のスムースな挿入を阻害する虞がある。しかしながら、図４と図１に示す如く、外側（外層）の弾発外嵌体10は、図４，図１の左方向（管継手内方向）に、拡径片６、及び、締付環体５の内端15より延伸状に配設されていて、その幅寸法Ｗ₁₀の中央近傍に拡径片６を配設可能であるので、環状ユニットＵの内径―――即ち、締付環体５の内径―――が、管継手内方向へ拡大するテーパ状（円錐状）となることを防止できる。

例えば、本発明に係る管継手Ｊの適用されるパイプ１の外径を、10mm〜30mmとした場合に、図３と図４に於て、拡径片６を挟圧保持する挟圧力（弾発力）Ｆｘは、200kg〜 800kgと極めて大きい。特に、図６に示したように、シール材を省略して密封を確実に行うには、係止突条８及びシール用丸突条９が十分にパイプ内周面に食い込む必要があり、既述のユニットＵの弾発力Ｆｕ（＝Ｆ₅ ＋Ｆ₁₀）を、十分に大きくせねばならないため、上記挟圧力（弾発力）Ｆｘを、 200kg〜 800kgと極めて大きく設定せねばならない。

そこで、従来例の図７〜図10に示したような一枚の素材（バネ鋼帯板）からなる締付環体36では、従来は全く不可能と考えられていた上述の 200kg〜 800kgもの挟圧力を、本発明によって、初めて達成できたといえる。
言い換えると、特に厚さ寸法の大きいバネ鋼帯板を、内径を10mm強〜30mm強の小径筒型に塑性変形させようとすれば、製作中に破壊してしまう問題、真円状に加工することが至難であるという問題、及び、径寸法の変化に伴って弾発力（締め付け力）が極端に大小変化してしまうという問題があり、従来から、不可能と考えられていたのである。
また、図１と図２に於て、12はカバーであり、離脱した締付環体５が収納される空間を有し、透明樹脂とするのが好ましく、外から目視にて拡径片６が離脱したか否かを確認できる。

ところで、内層側を成す締付環体５の幅寸法Ｗ₅ について述べると、挿入筒部３の外径寸法をＤとすれば、
0.4・Ｄ≦Ｗ₅ ≦ 0.9・Ｄ
とする。特に好ましいのは、
0.6・Ｄ≦Ｗ₅ ≦ 0.8・Ｄ
とすることであり、例えば、Ｄ＝13mmではＷ₅ ＝９mmとし、Ｄ＝17mmではＷ₅ ＝11mm等に設定する。
上記範囲内に幅寸法Ｗ₅ が設定されることにより、確実に各係止突条８がパイプ１の内周面に食い込むと共に、パイプ１の内周面が、突条８と突条８の間の谷底面20に当接できる。さらに、突条８の本数が少なくて済み、同一の弾発力Ｆｕから得られる各突条８のパイプ内周面への食い込み力（圧接面圧力）が大きくできる。
なお、本発明は、図１，図２に例示した雄ネジアダプター型に限らず、雌ネジアダプターやソケットやチーズ等の各種の形式の管継手に応用自由である。

本発明は以上述べたように、被接続用のパイプ１の端部１Ａに挿入される挿入筒部３を有する継手本体２と、上記挿入筒部３に外嵌された上記パイプ１の端部１Ａを弾発的な締め付け力で締め付けるためのスリット５Ａ付きの締付環体５と、該締付環体５の弾発力に抗して該締付環体５を拡径するように上記スリット５Ａの端部に離脱可能に挟持されて、挿入される上記パイプ１の先端部１Ｂを検知して離脱する拡径片６と、を具備してなる管継手に於て、上記挿入筒部３の外周面には、シール溝及びシール材を省略し、複数本の低い係止突条８を独立円環状に突設し、上記挿入筒部３の内周面は内径寸法が同一のストレート孔部に形成され、しかも、上記パイプ１の端部１Ａを締め付ける弾発的な締め付け力によって、上記パイプ１の端部内周面に上記係止突条８を食い込ませて、抜け止め兼密封作用をなさしめるように構成したので、シール材が省略されることで、部品点数が減少し、構造が簡素化でき、さらに、挿入筒部３の貫通孔（流路孔）に縮径部位が無く、流体通過抵抗も減少できる。また、シール材が省略できることによって、パイプ挿入抵抗が減少して、挿入作業がスムースとなり、かつ、パイプ挿入未完了であった場合には容易に気付くことができる。

また、上記係止突条８，８間のピッチＰ₁は２mm以下であって、上記係止突条８が低いとは、高さ寸法Ｈ₈ が 0.1mm〜 0.3mmであるので、ＰＥＸ，ＰＥ，ＰＢ等の合成樹脂パイプや、内周面が樹脂のＡｌ−プラスチック複合管に対して、係止突条８がその高さ寸法全体が食い込んで、抜け止め力と密封作用を発揮できる。そして、合成樹脂パイプ１の肉厚部分に過剰に食い込みすぎて、亀裂が生じてパイプ１が破壊することがない。また、アルミ−プラスチック複合管の場合は、中間層のアルミ層に係止突条８が接触して、異種金属間接触腐食が発生する虞がない。
また、上記挿入筒部３の外周面に突設された三角状の低い係止突条８の軸心方向中間位置には、低い丸山型のシール用丸突条９が配設されているので、一層密封性（シール性）がアップする。

１ パイプ
１Ａ 端部
１Ｂ 先端部
３ 挿入筒部
５ 締付環体
５Ａ スリット
６ 拡径片
８ 係止突条
８Ａ 隣り合う係止突条
９ シール用丸突条
Ｈ₈ 高さ寸法
Ｐ₁ （基本）ピッチ
Ｐ ₂ ，Ｐ ₃ 丸突条と係止突条との間のピッチ

Claims (1)

1. 被接続用のパイプ（１）の端部（１Ａ）に挿入される挿入筒部（３）を有する継手本体（２）と、上記挿入筒部（３）に外嵌された上記パイプ（１）の端部（１Ａ）を弾発的な締め付け力で締め付けるためのスリット（５Ａ）付きの締付環体（５）と、該締付環体（５）の弾発力に抗して該締付環体（５）を拡径するように上記スリット（５Ａ）の端部に離脱可能に挟持されて、挿入される上記パイプ（１）の先端部（１Ｂ）を検知して離脱する拡径片（６）と、を具備してなる管継手に於て、
   上記挿入筒部（３）の外周面には、シール溝及びシール材を省略し、複数本の三角状の低い係止突条（８）を独立円環状に突設し、かつ、上記係止突条（８）（８）間のピッチ（Ｐ ₁ ）は２mm以下であって、上記低い係止突条（８）の高さ寸法（Ｈ ₈ ）が 0.1mm〜 0.3mmであり、しかも、上記挿入筒部（３）の外周面に突設された三角状の低い係止突条（８）の軸心方向中間位置には、低い丸山型のシール用丸突条（９）が配設され、上記シール用丸突条（９）と隣り合う上記係止突条（８Ａ）との間のピッチ（Ｐ ₂ ）（Ｐ ₃ ）は、上記係止突条（８）（８）間の上記ピッチ（Ｐ ₁ ）よりも、大きく設定され、上記挿入筒部（３）の内周面は内径寸法が同一のストレート孔部に形成され、しかも、上記パイプ（１）の端部（１Ａ）を締め付ける弾発的な締め付け力によって、上記パイプ（１）の端部内周面に上記係止突条（８）を食い込ませて、抜け止め兼密封作用をなさしめるように構成したことを特徴とする管継手。

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