JP6568750B2 - Ｏリングとパイプ管の継手部におけるシール構造 - Google Patents

Description

本発明は、Ｏリングとパイプ管の継手部におけるシール構造に関するものである。

給湯機や暖房機には、排気ガス排出用のパイプ管が接続され、複数のパイプ管が継ぎ足されることで所定場所にて排気ガスを排気している。

昨今、給湯器等の高効率化によって排気温度が低下しており、この排気温度の低下に伴ってパイプ管内に生じる結露（ドレン）の量が増加している。

パイプ管同士の接続部におけるシール構造の形成に当たり、図１０で示すように、一方のパイプ管Ｐｏの雌継手にはリングビードＢが形成され、このリングビードＢ内に断面円形のＯリングＲを配設する。そして、他方のパイプ管Ｐｉの雄継手をこの雌継手の内側に挿入することにより（Ｘ方向）、図１１で示すようにＯリングＲが雄継手によって潰されて断面が楕円形に変形し、変形したＯリングＲと雄継手と雌継手（リングビードＢ）の間でシール構造Ｓが形成される。なお、このようなシール構造が特許文献１に開示されている。

図１１で示すシール構造Ｓは、楕円形断面のＯリングＲの２点が雄継手とリングビードＢの内壁との間で形成する２箇所のシール部から構成される。

しかしながら、本発明者等によれば、このシール構造Ｓを構成する２箇所のシール部のシール性はパイプ嵌合の可動性を考慮しているために比較的弱く、パイプ管内に生じた結露Ｄは２箇所のシール部を通り抜け（Ｙ方向）、雌継手を有するパイプ管Ｐｏの端部Ｐｏ’から外部へ漏れ出易いことが特定されている。

実用新案登録第３０５５８２４号公報

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、相互に接続されたパイプ管内に生じた結露が外部へ漏れ出るのを効果的に防止できるＯリングと、このＯリングを備えたパイプ管の継手部におけるシール構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明によるＯリングは、パイプ管のリングビード内に配設されるＯリングであって、Ｏリングの断面形状は、長方形、もしくは４つの隅角に曲線部が形成された略長方形の本体部と、本体部の対向する長辺のうちの一方の長辺の中心位置から突出する第１の凸部と、他方の長辺の中心位置から線対称の位置において突出する２つの第２の凸部と、から構成されているものである。

本発明のＯリングは、その断面形状に特徴を有するものであり、具体的には、長方形、もしくは４つの隅角に曲線部が形成された略長方形の本体部と、本体部の対向する長辺のうちの一方の長辺の中心位置から突出する第１の凸部と、他方の長辺の中心位置から線対称の位置において突出する２つの第２の凸部とを備えた断面形状である。このような断面形状により、第１の凸部は雄継手の挿入方向に倒され、雄継手との間で高いシール性のシール部を形成する。具体的には、雄継手の挿入によって倒されながらその一部が雄継手によって潰された第１の凸部と、第１の凸部が倒された方向と逆方向の本体部の隅角の曲線部と、の２箇所が雄継手とそれぞれ押圧状態で接触し、高いシール性を有するシール部となる。

一方、線対称の位置にある第２の凸部の一方も潰され、リングビードの内壁に対して押圧状態で接触し、リングビードの内壁との間で高いシール性のシール部を形成する。また、場合によっては、この接触している第２の凸部側にある本体部の隅角の曲線部も同様に潰され、リングビードの内壁に対して押圧状態で接触し、リングビードの内壁との間で高いシール性のシール部を形成することもあり得る。

ここで、２つの第２の凸部が「他方の長辺の中心位置から線対称の位置に」あることで、Ｏリングに方向性がなくなることから、Ｏリングをリングビード内に設置する際に方向合わせをおこなう必要がなく、設置作業が容易となる。

線対称の２つの第２の凸部を有することで、雄継手の挿入時にＯリングがリングビード側に押し込まれた際に、これら２つの第２の凸部の一方が容易に押し潰され、この押し潰されによって高いシール性のシール部を形成することができる。なお、一方の第２の凸部が潰されるとは、雄継手の挿入の際にＯリングが挿入方向に傾いた姿勢となる結果、傾いた側の第２の凸部がリングビードに押し潰され、他方の第２の凸部はリングビードから離れた状態となることに依拠している。

また、本体部が略長方形の断面形状を有する場合は、本体部の４つの隅角が直角でなく、面取りされて曲線部を形成していることで、この隅角の曲線部が雄継手やリングビードの内壁と接した際の接触長さ（シール長さ）が長くなり、シール性能を高めることができる。

なお、このように、本発明のＯリングはその断面形状がＯ型（円形）ではないが、本明細書では従来から一般に用いられているＯリングをそのまま適用することとする。

また、本発明によるＯリングの好ましい実施の形態は、第１の凸部のうち、本体部と繋がる根元に窪みがあるものである。

第１の凸部のうち、本体部と繋がる根元に窪みがあることで、この根元の剛性が弱くなり、第１の凸部の変形性能が高くなる結果、第１の凸部は雄継手の挿入方向に倒され易くなり、雄継手との間でシール部を形成し易くなる。

また、本発明によるＯリングの他の実施の形態は、他方の長辺の中心位置にさらに他の第２の凸部があるものである。

線対称の関係にある２つの第２の凸部の中央位置に別途の第２の凸部があることで、場合によってはこの中央の第２の凸部もリングビードの内壁と押圧状態で接触し、既述する１箇所もしくは２箇所のシール部に対してシール部の数を増加させることができる。

また、本発明はパイプ管の継手部におけるシール構造にも及ぶものであり、このシール構造は、リングビードを備え、雌継手となる一方のパイプ管と、雌継手の内側に挿入される雄継手となる他方のパイプ管と、前記Ｏリングと、から構成され、リングビードにＯリングが配設され、挿入されている雄継手によってＯリングが潰され、Ｏリングの第１の凸部と１つの曲線部の２箇所が雄継手との間でシール部を形成し、少なくとも１つの第２の凸部がリングビードの内壁との間でシール部を形成してなるものである。

本発明のシール構造によれば、本発明のＯリングが適用されていることで、雄継手との間で２箇所の高いシール性のシール部が形成され、リングビードの内壁との間で少なくとも１箇所の高いシール性のシール部が形成され、これら複数のシール部からなるシール構造により、パイプ管内に生じた結露が外部へ漏れ出るのを確実に防止することができる。

なお、「少なくとも１つの第２の凸部がリングビードの内壁との間でシール部を形成している」とは、１つの第２の凸部がリングビードの内壁との間でシール部を形成している形態の他、このシール部を形成している第２の凸部側にある本体部の隅角の曲線部も同様にリングビードの内壁との間でシール部を形成している形態を含む意味である。

以上の説明から理解できるように、本発明のＯリングは、長方形、もしくは４つの隅角に曲線部が形成された略長方形の本体部と、本体部の対向する長辺のうちの一方の長辺の中心位置から突出する第１の凸部と、他方の長辺の中心位置から線対称の位置において突出する２つの第２の凸部と、から構成されている断面形状を備えたものである。このような断面形状を適用したことにより、第１の凸部は雄継手の挿入方向に倒され、雄継手に対して押圧状態で接触してシール部を形成する。さらに、第１の凸部が倒された方向と逆方向の本体部の隅角の曲線部も雄継手に対して押圧状態で接触してシール部を形成し、第１の凸部と合わせて雄継手との間で２箇所の高いシール性のシール部を形成する。また、線対称の位置にある第２の凸部の一方も潰され、リングビードの内壁に対して押圧状態で接触してシール部を形成する。このように、Ｏリングが雄継手とリングビードの内壁との間でそれぞれシール部を形成し、これら複数のシール部からなるシール構造を形成することにより、パイプ管内に生じた結露がパイプ管の外部に漏れ出るのを確実に防止することができる。

本発明のＯリングの平面図である。 図１のII−II矢視図であって、Ｏリングの実施の形態１の断面形状を示した図である。 Ｏリングの実施の形態２の断面形状を示した図である。 Ｏリングの実施の形態３の断面形状を示した図である。 一方のパイプ管の雌継手のリングビードにＯリングを配設し、他方のパイプ管の雄継手を挿入している状態を示した図である。 雌継手に雄継手が挿入されて形成された本発明のシール構造の実施の形態を示した図である。 （ａ）はＯリングの実施の形態２の前方斜め方向から見た写真図であり、（ｂ）はＯリングの実施の形態２の後方斜め方向から見た写真図である。 Ｏリングの実施の形態２で構成されたシール構造の断面を見た写真図である。 水漏れ試験の概要を示した写真図であって、（ａ）は試験装置の側面写真図であり、（ｂ）はパイプ管の継手部の拡大写真図であり、（ｃ）は注水状況を示した写真図であり、（ｄ）はパイプ管内に水が入っている状態を示した写真図であり、（ｅ）はパイプ管の角度を傾斜させている状態を示した写真図である。 一方のパイプ管の雌継手のリングビードに従来のＯリングを配設し、他方のパイプ管の雄継手を挿入している状態を示した図である。 雌継手に雄継手が挿入されて形成された従来のシール構造の実施の形態を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明のＯリングとパイプ管の継手部におけるシール構造の実施の形態を説明する。なお、図示例のＯリングは、断面形状が４つの隅角に曲線部が形成された略長方形の本体部を具備する形態であるが、断面形状が長方形の本体部を具備する形態であってもよい。

（Ｏリングの実施の形態１〜３）
図１は本発明のＯリングの平面図であり、図２は図１のII−II矢視図であって、Ｏリングの実施の形態１の断面形状を示した図であり、図３，４はそれぞれ、Ｏリングの実施の形態２，３の断面形状を示した図である。

図１で示すＯリング１０は、フッ素ゴム製もしくはシリコーンゴム製であり、適用されるパイプ管のリングビードに嵌り込む寸法を有し、平面視環状に形成されている。

図２で示す実施の形態１にかかるＯリング１０の断面形状は、４つの隅角に曲線部１ｃが形成された略長方形の本体部１と、本体部１の対向する長辺１ａ，１ｂのうちの一方の長辺１ａの中心位置（中心ラインＣＬ上にある位置）から突出する第１の凸部２と、他方の長辺１ｂの中心位置から線対称の位置（中心ラインＣＬから長さｔの位置）において突出する２つの第２の凸部３，３と、から構成されている。

本体部１の４つの隅角が直角でなく、面取りされて曲線部１ｃを形成していることで、この隅角の曲線部１ｃが雄継手やリングビードの内壁と接した際の接触長さ（シール長さ）が長くなり、シール性能を高めることができる。

また、２つの第２の凸部３，３が他方の長辺１ｂの中心位置から線対称の位置にあることで、Ｏリング１０に方向性がなくなることから、Ｏリング１０をリングビード内に設置する際に方向合わせをおこなう必要がなく、設置作業が容易となる。

一方、図３で示す実施の形態２にかかるＯリング１０Ａの断面形状は、第１の凸部２のうち、本体部１と繋がる根元に窪み２ａがあり、その他の形状はＯリング１０と同様である。

第１の凸部２のうち、本体部１と繋がる根元に窪み２ａがあることで、この根元の剛性が弱くなり、第１の凸部２の変形性能が高くなる結果、第１の凸部２は雄継手の挿入方向に倒され易くなり、雄継手との間でシール部を形成し易くなる。

また、図４で示す実施の形態３にかかるＯリング１０Ｂの断面形状は、他方の長辺１ｂの中心位置にさらに他の第２の凸部３があり（したがって３つの第２の凸部３がある）、その他の形状はＯリング１０Ａと同様である。

線対称の関係にある２つの第２の凸部３，３の中央位置に別途の第２の凸部３があることで、場合によってはこの中央の第２の凸部３もリングビードの内壁と押圧状態で接触し、リングビードの内壁との間で形成されるシール部の数を増加させることができる。

（シール構造の実施の形態）
次に、図５，６を参照して、図３で示すＯリング１０Ａを適用した場合の本発明のシール構造の実施の形態を説明する。ここで、図５は、一方のパイプ管の雌継手のリングビードにＯリングを配設し、他方のパイプ管の雄継手を挿入している状態を示した図である。また、図６は、雌継手に雄継手が挿入されて形成された本発明のシール構造の実施の形態を示した図である。

パイプ管同士の接続部におけるシール構造２０の形成に当たり、図５で示すように、一方のパイプ管Ｐｏの雌継手にリングビードＢが形成され、このリングビードＢ内に図３で示すＯリング１０Ａを配設する。そして、他方のパイプ管Ｐｉの雄継手をこの雌継手の内側に挿入することにより（Ｘ方向）、図６で示すようにＯリング１０Ａが雄継手によって潰されて変形し、変形したＯリング１０Ａと雄継手と雌継手（リングビードＢ）の間でシール構造２０が形成される。

具体的には、雄継手の挿入によってＯリング１０Ａが挿入方向に倒され（図６のＺ方向）、第１の凸部２も雄継手の挿入方向に倒されながら雄継手によって潰され、雄継手との間でシール部Ｓ１を形成する。また、第１の凸部２が倒された方向と逆方向の本体部１の隅角の曲線部１ｃも雄継手と押圧状態で接触し、雄継手との間でシール部Ｓ２を形成する。このように、Ｏリング１０Ａの２箇所が雄継手とそれぞれ押圧状態で接触し、高いシール性を有するシール部Ｓ１，Ｓ２を形成する。

一方、Ｏリング１０Ａが挿入方向に倒されることで線対称の位置にある第２の凸部３，３のうちの挿入方向にある第２の凸部３がリングビードＢの内壁に対して押圧状態で接触し、リングビードＢの内壁との間でシール部Ｓ３を形成する。さらに、この接触している第２の凸部３側にある本体部１の隅角の曲線部１ｃも同様にリングビードＢの内壁に対して押圧状態で接触し、リングビードＢの内壁との間でシール部Ｓ４を形成する。このように、Ｏリング１０Ａの２箇所がリングビードＢの内壁とそれぞれ押圧状態で接触し、高いシール性を有するシール部Ｓ３，Ｓ４を形成する。

Ｏリング１０Ａが雄継手とリングビードＢの内壁との間でそれぞれ２箇所ずつのシール部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を形成し、これら複数のシール部Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からなるシール構造２０を形成することにより、パイプ管Ｐｏ内に生じ得る結露がパイプ管Ｐｏ、Ｐｉの外部に漏れ出るのを確実に防止することができる。

なお、Ｏリング１０Ａの傾斜態様やＯリング１０Ａの各部の寸法関係によっては、第２の凸部３のみがリングビードＢの内壁に対して押圧状態で接触し、リングビードＢの内壁との間でシール部Ｓ３のみを形成している形態、言い換えれば、シール部Ｓ４を備えていないシール構造もあり得る。また、２つの第２の凸部３，３がともにリングビードＢの内壁に対して押圧状態で接触し、２箇所のシール部を形成する形態もあり得る。

（Ｏリングおよびシール構造の実施例）
本発明者等はＯリングの実施の形態２を実際に製作し、このＯリングを適用してシール構造を実際に形成した。ここで、図７（ａ）はＯリングの前方斜め方向から見た写真図であり、図７（ｂ）はＯリングの後方斜め方向から見た写真図であり、図８は図７で示すＯリングで構成されたシール構造の断面を見た写真図である。

図８より、実際に製作されたＯリングを備えたシール構造において、Ｏリングが雄継手との間で２箇所のシール部を形成し、リングビードの内壁との間で１箇所のシール部を形成し（計３箇所のシール部）、これら３箇所のシール部からなるシール構造が形成されていることが分かる。

（水漏れ試験とその結果）
本発明者等は、２本のパイプ管を繋ぎ、繋ぎ箇所に本発明のＯリング（図３で示すＯリング１０Ａ）を備えたシール構造を形成し、このシール構造における水漏れの有無を検証する実験をおこなった。また、比較として、従来の断面円形のＯリングを備えたシール構造を形成し、同様に水漏れの有無を検証した。ここで、図９は水漏れ試験の概要を示した写真図であって、図９（ａ）は試験装置の側面写真図であり、図９（ｂ）はパイプ管の継手部の拡大写真図であり、図９（ｃ）は注水状況を示した写真図であり、図９（ｄ）はパイプ管内に水が入っている状態を示した写真図であり、図９（ｅ）はパイプ管の角度を傾斜させている状態を示した写真図である。

水漏れ試験では、φ100mm、長さ600mmの直管を2本繋いで試験装置に水平取り付け、繋ぎ箇所のリングビードに本発明のＯリングを配設し、2本の直管の一方端に注水口を備えた90度エルボ管を取り付け、2本の直管の他端を閉塞した（実施例）。そして、注水口から2リットルの水を注水した。一方、比較例では、実施例と同様に2本の直管を繋ぎ、繋ぎ箇所のリングビードに従来の断面円形のＯリングを配設した。なお、比較例は、Ｏリングの直径をφ5.7mmのもの、φ3.5mmのものの2種類でおこなった。

そして、直管の円周方向に2本の直管を0度（水平）、45度、90度、135度、180度と順次回動させ、各角度で3分間直管の姿勢を保持し、その際の水漏れの有無を検証した。実験結果を以下の表１に示す。

（注記）表中、○は水漏れなしを示す。

表１より、比較例1、2は直管を135度以上に傾斜させた際に水漏れが確認され、比較例2はＯリング線径が小さ過ぎるために水漏れが比較的大きかった。

それに対し、実施例は180度まで傾斜させても水漏れは確認されなかった。これは、本発明のＯリングが雄継手とリングビードの内壁との間でそれぞれ高いシール性のシール部を形成していることによるものと考えられる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…本体部、１ａ…長辺（一方の長辺）、１ｂ…長辺（他方の長辺）、１ｃ…曲線部、２…第１の凸部、２ａ…窪み、３…第２の凸部、１０，１０Ａ，１０Ｂ…Ｏリング、２０…シール構造（パイプ管の継手部におけるシール構造）、Ｐｏ、Ｐｉ…パイプ管、Ｂ…リングビード、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…シール部

Claims (3)

1. リングビードを備え、雌継手となる一方のパイプ管と、雌継手の内側に挿入される雄継手となる他方のパイプ管と、リングビードに配設されるＯリングと、から構成され、
   Ｏリングの断面形状は、長方形、もしくは４つの隅角に曲線部が形成された略長方形の本体部と、本体部の対向する長辺のうちの一方の長辺の中心位置から突出する第１の凸部と、他方の長辺の中心位置から線対称の位置において突出する２つの第２の凸部と、から構成され、
   挿入されている雄継手によってＯリングが挿入方向に倒されることにより、第１の凸部が雄継手の挿入方向に倒されて雄継手との間でシール部を形成し、第１の凸部が倒された方向と逆方向の本体部の隅角の曲線部が雄継手との間でシール部を形成し、且つ少なくとも１つの第２の凸部がリングビードの内壁との間でシール部を形成してなる、パイプ管の継手部におけるシール構造。
2. Ｏリングの第１の凸部のうち、本体部と繋がる根元に窪みがある請求項１に記載のパイプ管の継手部におけるシール構造。
3. Ｏリングの他方の長辺の中心位置にさらに他の第２の凸部がある請求項１または２に記載のパイプ管の継手部におけるシール構造。

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