JP7178213B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、メタルシール面を備える管継手に関する。

管継手においては、連結時において管継手部材同士の流体密封や、単体時における管継手部材のバルブの流体密封を行うために、ゴム製のＯリングを使用することが多い。しかしながら、高温の流体や極低温の流体が流れる配管に使用される管継手においては、ゴム製のＯリングが使用環境に耐えられず密封性を維持できなくなる虞があることから、金属等の比較的に硬質な材料で形成された部材同士を直接接触させるメタルシールによって流体密封を形成するようにすることがある（特許文献１）。

メタルシールの密封性を維持するためには、メタルシール面同士を互いに押圧し続ける必要がある。またメタルシールの密封性は互いに押圧する力の大きさに依存する。したがって、メタルシールによる高い密封性を確保するためにはメタルシール面同士を比較的に大きな力で互いに押圧する必要がある。通常は、コイルスプリングの付勢力を利用してメタルシール面同士を押圧するようにしている。

特開２００６－１０５２８５号公報

特に高温の流体や極低温の流体が流れている場合には、それが外部に漏れると危険であるため、より高い密封性が要求される。メタルシールの密封性を高くするためにはコイルスプリングの付勢力を大きくすればよいが、コイルスプリングの付勢力を大きくすると管継手部材同士を連結する際に必要な荷重が大きくなり操作性が悪化するという問題がある。

そこで本発明は、高温の流体や極低温の流体が流れる場合に、コイルスプリングの付勢力を大きくすることなく、メタルシール面での押圧力を大きくして強固なメタルシールが形成されるようにした管継手を提供することを目的とする。

すなわち本発明は、
流体通路を画定する筒状の外側部材と、
該流体通路内において該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた内側部材と、
を備え、
該外側部材と該内側部材とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成され、該外側部材がその内周面に内周メタルシール面を有し、該内側部材がその外周面に該内周メタルシール面と密封係合する外周メタルシール面を有しており、
該内周メタルシール面と該外周メタルシール面との間の静止摩擦係数をμとしたときに、該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とのうちの少なくとも一方の面の該長手軸線に対する傾斜角θが、ｔａｎθ≦μの関係を満たすようにされた、管継手を提供する。

当該管継手においては、外側部材と内側部材とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成されているため、熱変化が生じたときに外側部材と内側部材とに生じる膨張量が異なる。そのため、例えば外側部材の熱膨張率の方が小さい場合には高温流体が流体通路を流れるなどして管継手が加熱されたときに、内側部材がより大きく膨張して内周メタルシール面と外周メタルシール面との間の径方向での押圧力が大きくなる。また、外側部材の熱膨張率の方が大きい場合には低温流体が流体通路を流れるなどして温度が低下したときに、外側部材がより大きく収縮して内周メタルシール面と外周メタルシール面との間の径方向での押圧力が大きくなる。ここで、後述するように、内周メタルシール面と外周メタルシール面との間の静止摩擦係数をμとしたときのメタルシール面の傾斜角θが、ｔａｎθ≦μを満たす場合には、熱膨張又は熱収縮に伴いメタルシール面同士の径方向での押圧力が大きくなったとしても静止摩擦力によりメタルシール面同士に滑りが生じない。そのため、熱膨張又は熱収縮が生じたときに、メタルシール面における押圧力が大きくなりより強固なメタルシールが形成されるようにすることが可能となる。

なお、本願明細書における「メタルシール」とは、必ずしも金属同士の当接によるものに限られず、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のような比較的に硬質な非金属材料同士の当接、及びそのような非金属材料と金属材料との当接によってもたらされる密封も含まれるものとする。よって、本願における「メタルシール面」は必ずしも金属面である必要はない。

好ましくは、該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とが該長手軸線に対して略同角度で傾斜しているようにすることができる。

このような構成により、内周メタルシール面と外周メタルシール面とが平行に接触するようになるため、各メタルシール面の特定の場所に応力が集中することがなくなり、各メタルシール面の変形を防止することが可能となる。

より具体的には、該外側部材の熱膨張率が該内側部材の熱膨張率よりも小さいようにすることができる。

より具体的には、
互いに着脱可能に連結される第１管継手部材と第２管継手部材とを備え、
該第１管継手部材が該外側部材を備え、該第２管継手部材が該内側部材を備えており、
該第１管継手部材と該第２管継手部材とが連結された連結状態において該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とが密封係合するようにすることができる。

より具体的には、
該第１管継手部材が、該外側部材の外周面に施錠子係止溝を有し、
該第２管継手部材が、
該外側部材を受け入れる前端開口から後方に延びる流体通路を画定する筒状の管継手本体と、
該管継手本体に形成された施錠子保持孔内に保持された施錠子であって、該管継手本体の内周面から径方向内側に突出して、該管継手本体に受け入れられた該第１管継手部材の該施錠子係止溝と係合する施錠位置と、該施錠位置から径方向外側に変位して該施錠子係止溝との係合を解除する解錠位置との間で変位可能とされた施錠子と、
該管継手本体の外周面上に配置されたスリーブであって、該第２管継手部材の前方に向かって拡径した施錠子押圧面を有し、該施錠子押圧面によって該施錠子を該施錠位置に保持する連結位置と、該連結位置から後方に変位して該施錠子が該解錠位置にまで変位することを許容する連結解除位置との間で変位可能とされたスリーブと、
該スリーブを該連結位置に向かって前方に付勢するスリーブスプリングと、
を備え、
該施錠子が該スリーブの該施錠子押圧面によって径方向内側に押圧されたときに該外側部材が該施錠子によって該第２管継手部材の後方に押圧され、該内周メタルシール面が該外周メタルシール面に押圧されるようにすることができる。

より具体的には、該スリーブとの間に該スリーブスプリングを圧縮状態で保持するスプリング保持部材をさらに備え、該スプリング保持部材の該管継手本体に対する該長手軸線での位置が調整可能であるようにすることができる。

スプリング保持部材の位置を調整してスリーブスプリングの圧縮量を大きくすることにより、内周メタルシール面と外周メタルシール面との間の押圧力をさらに大きくすることが可能となる。

好ましくは、該スプリング保持部材が、該施錠位置にある該スリーブに当接して該スリーブが後方に変位することを阻止するスリーブ固定位置にまで変位可能とすることができる。

以下、本発明に係る管継手の実施形態を添付図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係る管継手の非連結状態（単体状態）における側面断面図である。 図１の管継手の連結途中の第１の状態を示す図である。 図１の管継手の連結途中の第２の状態を示す図である。 図１の管継手の連結途中の第３の状態を示す図である。 図１の管継手の連結途中の第４の状態を示す図である。 図１の管継手の連結状態を示す図である。 図６の連結状態においてスプリング保持部材をスリーブ固定位置とした状態の図である。 連結状態における第２メタルシール面及び第２対応メタルシール面の周辺部の拡大図である。 本発明の別の実施形態に係る管継手の、第２メタルシール面及び第２対応メタルシール面の拡大図であり、第２メタルシール面と第２対応メタルシール面とが接触していない状態の図である。 図９の管継手の、第２メタルシール面及び第２対応メタルシール面の拡大図であり、第２メタルシール面と第２対応メタルシール面とが接触した状態の図である。

本発明の一実施形態に係る管継手１は、図１に示すように、プラグ（第１管継手部材）１０と、プラグ１０に着脱可能に連結されるソケット（第２管継手部材）１２とからなる。後述するように、プラグ１０とソケット１２にはそれぞれ弁構造が設けられ、プラグ１０とソケット１２とが連結されるときに各弁構造が閉止状態から開放状態になるようになっている。

プラグ１０は、前端開口１４から後端開口１６にまで延びる流体通路１８を有する筒状のプラグ本体（外側部材）２０と、流体通路１８内に配置された外側弁部材２２及び内側弁部材２４と、外側弁部材２２及び内側弁部材２４をそれぞれ付勢するコイルスプリング２６とを備える。プラグ本体２０は互いに螺合された前方部材２８と後方部材３０とからなり、前方部材２８の端面２８ａと後方部材３０の端面３０ａとが互いに押圧されていわゆるメタルシールを形成することにより前方部材２８と後方部材３０との間は密封されている。プラグ本体２０の内周面２０ａには、プラグ１０の前方（図で見て左方）に向かって縮径した第１内周メタルシール面３２と、内周面２０ａの前端部分において前方に向かって拡径した第２内周メタルシール面３４とが形成されている。

外側弁部材２２は、前方に向かって縮径した第１外周メタルシール面３６が形成されている外周面２２ａと、流体通路１８の長手軸線Ｌの方向で貫通した貫通路３８を画定する内周面２２ｂとを有する筒状の部材となっている。外側弁部材２２は、流体通路１８内において、第１外周メタルシール面３６がプラグ本体２０の第１内周メタルシール面３２に押圧係合されてメタルシールを形成する閉止位置（図１）と、閉止位置から後方（図で見て右方）に変位して押圧係合が解除される開放位置（図５乃至図７）との間で長手軸線Ｌの方向で変位可能となっている。外側弁部材２２が閉止位置にあるときには、外側弁部材２２の外周面２２ａとプラグ本体２０の内周面２０ａとの間がメタルシールにより流体密封されて閉止された状態となる。

内側弁部材２４は、流体通路１８内において、その一部が外側弁部材２２の貫通路３８内に位置するように配置されている。また、内側弁部材２４はプラグ本体２０に対して長手軸線Ｌの方向で変位可能となっている。内側弁部材２４の外周面２４ａには、外側弁部材２２の内周面２２ｂと密封係合する環状の弾性密封部材４０が取り付けられている。当該実施形態においては、弾性密封部材４０はゴム製のＯリングである。

コイルスプリング２６は、大径部４２と、大径部４２の後方に位置する小径部４４と、大径部４２の後端４２ａと小径部４４の前端４４ａとを径方向で連結する連結部４６とからなる。大径部４２は外側弁部材２２の周りに配置され、大径部４２よりも小径とされた小径部４４は内側弁部材２４の周りに配置されている。これにより、プラグ本体２０に対する外側弁部材２２及び内側弁部材２４の径方向位置が拘束される。コイルスプリング２６は、その連結部４６がプラグ本体２０の内周面２０ａに形成された係止段部４８に係止されることによりプラグ本体２０に対する位置が固定されている。大径部４２により構成された第１スプリング部４２は、後端４２ａと外側弁部材２２に係合した前端４２ｂとの間に延びていて、外側弁部材２２をプラグ本体２０に対して前方に付勢している。第１スプリング部４２の後端４２ａは、係止段部４８に係止された連結部４６に連結されて、プラグ本体２０に対して静止した静止端４２ａを構成している。一方で第１スプリング部４２の前端４２ｂは、外側弁部材２２とともに変位する変位端４２ｂを構成している。同様に小径部４４により構成された第２スプリング部４４は、前端４４ａと内側弁部材２４に係合した後端４４ｂとの間に延びていて、内側弁部材２４をプラグ本体２０に対して後方に付勢している。第２スプリング部４４の前端４４ａは、係止段部４８に係止された連結部４６に連結されて、プラグ本体２０に対して静止した静止端４４ａを構成している。一方で第２スプリング部４４の後端４４ｂは、内側弁部材２４とともに変位する変位端４４ｂを構成している。図１の連結解除状態においては、外側弁部材２２は第１スプリング部４２によって前方に付勢されて閉止位置となり、内側弁部材２４は第２スプリング部４４によって後方に付勢されて弾性密封部材４０を介して外側弁部材２２と密封係合し外側弁部材２２の貫通路３８を閉止している。すなわち、連結解除状態においては、プラグ１０の流体通路１８は、コイルスプリング２６によってそれぞれ付勢された外側弁部材２２と内側弁部材２４とによって閉止されている。外側弁部材２２と内側弁部材２４とがコイルスプリング２６によって互いに逆向きに付勢されていることで、各部材に製造上の寸法誤差が生じている場合や、弾性密封部材４０が繰り返しの使用で変形してしまった場合であっても、第１内周メタルシール面３２と第１外周メタルシール面３６との間の密封係合と外側弁部材２２と内側弁部材２４との間の弾性密封部材４０を介した密封係合とがともに適切になされる。なお、第２スプリング部４４の付勢力は第１スプリング部４２の付勢力よりも弱く設定されているため、外側弁部材２２が第２スプリング部４４の付勢力のみによって第１スプリング部４２の付勢力に抗して閉止位置から後方に変位することはない。

なお、プラグ１０の外側弁部材２２と内側弁部材２４とを付勢しているコイルスプリング２６は１つの部材として構成する必要は必ずしもなく、外側弁部材２２を付勢する第１スプリング部４２と内側弁部材２４を付勢する第２スプリング部４４とを別体のコイルスプリングとして構成し、各スプリング部の静止端をプラグ本体２０に係止するようにしても良い。

プラグ本体２０の内周面２０ａには、長手軸線Ｌの方向での第２スプリング部４４の静止端４４ａと変位端４４ｂとの間の位置で径方向内側に突出した抜け止め突起４９が形成されている。また第２スプリング部４４の変位端４４ｂは、第２スプリング部４４の他の部分よりも拡径していて、抜け止め突起４９の内径よりも大きな外径を有している。内側弁部材２４は、上述のように、第２スプリング部４４によって後方に付勢されているが、例えば流体通路１８内の流体圧力が大きくなって内側弁部材２４に対して第２スプリング部４４の付勢力よりも大きい前方への力が作用すると、内側弁部材２４は図１の位置から前方に変位することになる。この場合には、第２スプリング部４４の変位端４４ｂが抜け止め突起４９に係合して、内側弁部材２４がそれ以上前方に変位することが阻止されて内側弁部材２４が過大に変位することが防止される。内側弁部材２４が前方に変位した状態においても、コイルスプリング２６の連結部４６は依然として第１スプリング部４２の付勢力により係止段部４８に係止されたままとなっており、第１スプリング部４２は圧縮されない。

プラグ本体２０の内周面２０ａにはさらに、抜け止め突起４９の後方位置で径方向内側に突出した係止突起５０が形成されている。また、内側弁部材２４の外周面２４ａには、径方向外側に突出した係止突起５２が形成されている。後述するように、外側弁部材２２が後方に押されると内側弁部材２４は第２スプリング部４４の付勢力により外側弁部材２２とともに後方に変位していくことになるが、内側弁部材２４の係止突起５２がプラグ本体２０の係止突起５０に係合することによって内側弁部材２４の後方への変位が制限され、内側弁部材２４がそれ以上後方に変位することが阻止されるようになっている。

ソケット１２は、前端開口５４から後端開口５６にまで延びる流体通路５８を画定する筒状のソケット本体（管継手本体）６０と、流体通路５８内において長手軸線Ｌの方向に変位可能に配置された弁部材６２とを備える。ソケット本体６０は互いに螺合された前方部材６４と後方部材（内側部材）６６とからなり、後方部材６６の外周面６６ａには前方（図で見て右方）に向かって縮径した第２外周メタルシール面６７が形成され、内周面６６ｂには前方に向かって縮径した第３内周メタルシール面６８が形成されている。また、弁部材６２の外周面６２ａには、前方に向かって縮径した第３外周メタルシール面７０が形成されている。弁部材６２は、第３外周メタルシール面７０が弁スプリング７２の付勢力によって第３内周メタルシール面６８と押圧係合し流体密封を形成して流体通路５８を閉止する閉止位置（図１）と、閉止位置から後方（図で見て左方）に変位して押圧係合を解除し流体通路５８を開放する開放位置（図５乃至図７）との間で変位可能となっている。弁部材６２は、弁スプリング７２によって閉止位置に向かって前方に付勢されている。

ソケット本体６０の前方部材６４には、径方向に貫通した施錠子保持孔７４が複数設けられ、各施錠子保持孔７４には球状の施錠子７６が配置されている。また、ソケット本体６０の外周面６０ａ上にはスリーブ７８が配置されている。スリーブ７８は、施錠子７６をその一部がソケット本体６０の前方部材６４の内周面６４aから径方向内側に突出した施錠位置に保持する連結位置（図１、図６及び図７）と、連結位置から後方に変位して施錠子７６が径方向外側に変位することを許容する連結解除位置（図２乃至図５）との間で長手軸線Ｌの方向で変位可能となっている。ソケット本体６０の外周面６０ａ上にはさらに、スリーブ７８との間にスリーブスプリング８０を圧縮状態で保持するためのスプリング保持部材８２が取り付けられている。スリーブ７８は、スリーブスプリング８０によって連結位置に向かって前方に付勢されている。

プラグ１０とソケット１２とを連結する際には、図１の連結解除状態においてスリーブ７８を後方に変位させて連結解除位置としてからプラグ１０をソケット１２内に挿入していく。そうすると、図２に示すように、まず施錠子７６がプラグ本体２０によって径方向外側に押し退けられて解錠位置となる。また、ソケット本体６０の弁押圧部８４が形成された挿入部８６がプラグ本体２０の内側に挿入されて、挿入部８６に取り付けられたゴム製のＯリングからなる弾性摺動部材８８がプラグ本体２０の第２内周メタルシール面３４に当接する。さらにプラグ１０をソケット１２内に挿入すると、図３に示すように、弾性摺動部材８８は第２内周メタルシール面３４によって押し潰されながら第２内周メタルシール面３４上を摺動していく。また、ソケット１２の弁押圧部８４がプラグ１０の外側弁部材２２に当接するとともに、ソケット１２の弁部材６２がプラグ１０の内側弁部材２４に当接する。さらにプラグ１０をソケット１２内に挿入すると、図４に示すように、ソケット１２の弁押圧部８４によってプラグ１０の外側弁部材２２が後方（図で見て右方）に変位され、第１内周メタルシール面３２と第１外周メタルシール面３６との間のメタルシールが解除される。このとき、コイルスプリング２６の第２スプリング部４４によって後方に付勢されている内側弁部材２４も一緒に後方に変位する。内側弁部材２４はその係止突起５２がプラグ本体２０の係止突起５０に当接する位置にまで外側弁部材２２とともに後方に変位し、それ以降は外側弁部材２２のみが後方に変位する。これにより、弾性密封部材４０を介した内側弁部材２４と外側弁部材２２との間の密封係合が解除される。また、ソケット１２の弁部材６２はプラグ１０の内側弁部材２４に押されて後方（図で見て左方）に変位され、第３内周メタルシール面６８と第３外周メタルシール面７０との間のメタルシールも解除される。なお、図４の状態においては、第１内周メタルシール面３２におけるメタルシールは解除されているが、プラグ本体２０の第１内周メタルシール面３２と第２内周メタルシール面３４との間の中間内周面９０に弾性摺動部材８８が密封係合した状態となっており、プラグ１０の流体通路１８が外部に対して流体密封された状態は維持されている。また、プラグ１０の内側弁部材２４がソケット本体６０の内側に挿入され内側弁部材２４に取り付けられた弾性密封部材４０がソケット本体６０の後方部材６６の内周面６６ｂと密封係合していて、プラグ１０の流体通路１８とソケット１２の流体通路５８との間はまだ連通していない。さらにプラグ１０をソケット１２内に挿入すると、図５に示すように、外側弁部材２２はコイルスプリング２６の第１スプリング部４２をさらに圧縮させながら後方に変位して開放位置となる。弾性摺動部材８８は、中間内周面９０上を摺動しながら中間内周面９０を超えて第１内周メタルシール面３２にまで至り、第１内周メタルシール面３２上をさらに摺動する。また、プラグ本体２０の第２内周メタルシール面３４がソケット本体６０の第２外周メタルシール面６７に当接する。内側弁部材２４は、ソケット本体６０内にさらに挿入されて、ソケット１２の弁部材６２をさらに後方に押圧して開放位置にまで変位させる。これにより、弾性密封部材４０とソケット本体６０の後方部材６６の内周面６６ｂとの間の密封係合が解除されて、プラグ１０の流体通路１８とソケット１２の流体通路５８とが連通した状態となる。この状態でスリーブ７８を解錠位置に保持していた力を解放すると、図６に示すように、スリーブ７８はスリーブスプリング８０の付勢力により連結位置にまで前方に向かって変位し、その傾斜した施錠子押圧面９４によって施錠子７６を径方向内側に押圧する。径方向内側に押圧された施錠子７６は、プラグ本体２０の外周面２０ｂに形成された施錠子係止溝９６内に部分的に押し込まれる。スリーブ７８は連結位置においてもスリーブスプリング８０により前方に付勢されており、施錠子７６は傾斜した施錠子押圧面９４から径方向内側への力を受ける。施錠子係止溝９６の前方側面９６ａは前方に向かって拡径するように傾斜しており、施錠子７６はこの前方側面９６ａに押し付けられる。よって、プラグ本体２０は、径方向内側に押圧されている施錠子７６によってソケット本体６０内に引込まれる方向（図で見て左方）への力を受ける。これにより、プラグ１０の第２内周メタルシール面３４は、ソケット１２の第２外周メタルシール面６７に押圧係合されて第２外周メタルシール面６７との間にメタルシールを形成し、プラグ本体２０とソケット本体６０との間を流体密封する。こうして当該管継手１は連結状態となる。

図６の連結状態においては、ゴム材料で形成された弾性摺動部材８８と弾性密封部材４０とが、ともに流体通路１８、５８内に位置していて、流体通路１８、５８内を流れる流体にさらされるようになっている。流体通路１８、５８内を流れる流体として例えば高温の有機熱媒体が挙げられるが、有機熱媒体は空気と接触すると酸化して固化することがある。当該管継手１においては、連結状態では弾性摺動部材８８と弾性密封部材４０とが流体通路１８、５８内に位置していて空気にはさらされないようになっているため、弾性摺動部材８８と弾性密封部材４０とに付着した有機熱媒体が固化してしまうことを防止できる。

図６の連結状態においては、スリーブ７８を連結解除位置に変位させるように操作しなければ、プラグ１０とソケット１２との連結が解除されることは基本的にはない。しかしながら、プラグ１０とソケット１２との間に互いに引き離す方向への過大な力が作用した場合には、施錠子７６が施錠子係止溝９６の前方側面９６ａから受ける力により径方向外側に変位するとともに、スリーブ７８が後方に変位して、プラグ１０とソケット１２との連結が解除されることもあり得る。また、連結が解除されるまでには至らないとしても、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間のメタルシールが解除されて内部流体が外部に漏れる可能性もある。このような事態が生じることを防止するために、当該管継手１においては、スリーブ７８を前方に付勢するスリーブスプリング８０を後方から保持しているスプリング保持部材８２は、長手軸線Ｌの方向での位置が調整可能となっている。具体的には、スプリング保持部材８２は、ソケット本体６０に対して螺合されており、スプリング保持部材８２を長手軸線Ｌの周りで回動させることにより長手軸線Ｌの方向で変位させることができるようになっている。図７に示すように、スプリング保持部材８２を前方に変位させることにより、連結状態におけるスリーブスプリング８０の圧縮量が大きくなって施錠子７６はスリーブ７８を介してより大きな力で径方向内側に押圧されるようになる。これによりプラグ本体２０がより大きな力で引込まれて、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の押圧力が大きくなり、メタルシールがより強固となる。また、内部流体の圧力などにより生じるプラグ１０とソケット１２とを引き離す方向への力によってプラグ１０とソケット１２との連結が解除されてしまう事態がより生じにくくなる。さらには、スプリング保持部材８２をその前端当接部８２ａがスリーブ７８の段状の受部７８ａに当接したスリーブ固定位置とすることにより、スリーブ７８が連結解除位置に向かって後方に変位できないようにして、不意な連結解除をより確実に防止することが可能となる。なお、スプリング保持部材８２は、図６の位置ではソケット本体６０に螺合されておらず長手軸線Ｌの方向にスライド可能とし、図７の位置付近でのみ螺合されるようにしてもよい。そうすることにより、スプリング保持部材８２を図７の位置とする操作を素早く行うことが可能となる。

プラグ１０とソケット１２との連結を解除する際には、スリーブ７８を連結解除位置に変位させてからプラグ１０をソケット１２から引き抜くようにする。これにより、プラグ１０とソケット１２との連結は解除され、当該管継手１は図１の非連結状態に戻る。

当該管継手１は、プラグ１０とソケット１２を連結する際にプラグ１０の外側弁部材２２がソケット１２の弁押圧部８４によって押されることにより閉止位置から開放位置に変位して、外側弁部材２２と内側弁部材２４とによる流体通路１８の閉止を解除するようになっている。当該管継手１においては、この際に外側弁部材２２を付勢している第１スプリング部４２のみが圧縮され、内側弁部材２４を付勢している第２スプリング部４４は圧縮されない。

当該管継手１においては、プラグ１０とソケット１２との着脱をする際に、ソケット本体６０の挿入部８６に取り付けられた弾性摺動部材８８がプラグ本体２０の第１内周メタルシール面３２上及び第２内周メタルシール面３４上を摺動するようになっている。これにより第１内周メタルシール面３２及び第２内周メタルシール面３４に付着した塵や埃などの異物を除去することができる。また、同様に、プラグ１０の内側弁部材２４に取り付けられた弾性密封部材４０がソケット本体６０の第３内周メタルシール面６８上を摺動することにより、第３内周メタルシール面６８に付着した塵や埃などの異物を除去することができる。メタルシールは、比較的に硬質な部材同士を直接接触させて密封係合を行うため、シール面上に付着した僅かな異物がその密封性に大きな影響を及ぼし適切な密封が出来なくなる虞があるが、当該管継手１においては上述のように着脱時に第１乃至第３内周メタルシール面３２、３４、６８上に付着した異物を除去するようになっているため、異物によって適切なメタルシールができなくなることを防止することが可能となる。

図８に示すように、プラグ本体２０の第２内周メタルシール面３４とソケット本体６０の第２外周メタルシール面６７とは、ともに長手軸線Ｌに対して傾斜角θだけ傾斜している。プラグ本体２０とソケット本体６０とは互いに熱膨張率の異なる材料で形成されており、当該実施形態においては、プラグ本体２０はＳＵＳ３１０（熱膨張率：１４．４×１０^－６）により形成され、ソケット本体６０はＳＵＳ３０４（熱膨張率：１６．７×１０^－６）により形成されている。外側に位置するプラグ本体２０の熱膨張率が内側に位置するソケット本体６０の熱膨張率よりも小さくなっているため、当該管継手１に高温流体が流れるなどしてプラグ本体２０とソケット本体６０とが加熱されると、内側のソケット本体６０の方がより大きく膨張することになる。このように加熱により膨張する量が異なることにより、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の押圧力は熱膨張に伴ってより大きくなる。

ここで、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間に作用する径方向での力をＷとすると、第２内周メタルシール面３４及び第２外周メタルシール面６７に沿う方向での力Ｆとそれに垂直な方向での力Ｎはそれぞれ次のようになる。
Ｆ＝Ｗｓｉｎθ
Ｎ＝Ｗｃｏｓθ
また、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の静止摩擦係数をμとすると、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の最大静止摩擦力Ｆ_ｍａｘは次のようになる。
Ｆ_ｍａｘ＝μＮ
＝μＷｃｏｓθ
これらから、熱膨張に伴い生じる径方向での力Ｗによって第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間に滑りが生じないための条件は次のように求められる。
Ｆ≦Ｆ_ｍａｘ
Ｗｓｉｎθ≦μＷｃｏｓθ
ｔａｎθ≦μ

当該管継手１においては、静止摩擦係数μ及び傾斜角θがｔａｎθ≦μの関係を満たすように設定されている。具体的には、傾斜角θは６°（ｔａｎθ＝０．１０５）となっており、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の静止摩擦係数μはおよそ０．２となっている。したがって、熱膨張により第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の押圧力が増加しても、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７とは摩擦により互いに保持されて滑りは生じない。すなわち、熱膨張によってプラグ本体２０とソケット本体６０とが長手軸線Ｌの方向で相対的に変位することはなく、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の押圧力は熱膨張に伴い大きくなっていく。よって、第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間のメタルシールは熱膨張に伴いより強固になっていく。

なお、プラグ本体２０とソケット本体６０を形成する材料は使用環境に合わせて適宜変更可能であり、例えば室温よりも温度が低い冷却材などを流すための管継手においては、外側のプラグ本体２０の熱膨張率が内側のソケット本体６０の熱膨張率よりも大きくなるように材料を選択することによってプラグ本体２０の熱収縮の量がソケット本体６０の熱収縮の量よりも大きくなるようにして、プラグ本体２０とソケット本体６０が冷却されたときに第２内周メタルシール面３４と第２外周メタルシール面６７との間の押圧力が大きくなるようにしても良い。

本発明の別の実施形態に係る管継手１０１においては、図９に示すように、第２内周メタルシール面１３４に環状の溝１９８が形成され、この環状の溝１９８にゴム材料により形成された弾性密封部材１９９が設けられている。当該管継手１０１においては、図７のような連結状態としたときには弾性密封部材１９９が第２外周メタルシール面１６７と密封係合していて、第２内周メタルシール面１３４はまだ第２外周メタルシール面１６７に係合していない。高温流体を流すなどして管継手１０１が加熱されると、上述の熱膨張量の差により次第に第２内周メタルシール面１３４と第２外周メタルシール面１６７との間が狭くなっていき、やがて図１０に示すように第２内周メタルシール面１３４と第２外周メタルシール面１６７とが係合してメタルシールが形成される。または、図８のようにスプリング保持部材８２をスリーブ固定位置にまで変位させてスリーブ７８が施錠子７６を介してプラグ本体２０に加える力を大きくすることにより、図１０に示すように第２内周メタルシール面１３４と第２外周メタルシール面１６７とが係合してメタルシールが形成されるようにすることもできる。なお、弾性密封部材１９９は、第２外周メタルシール面１６７の側に設けてもよい。

以上に本発明の実施形態について説明をしたが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては、内側部材としてのソケット本体６０の後方部材６６の外周面６６ａに形成された第２外周メタルシール面６７と外側部材としてのプラグ本体２０の内周面２２ｂに形成された第２内周メタルシール面３４とが上記ｔａｎθ≦μの関係を満たすようになっているが、外側弁部材２２を内側部材としプラグ本体２０を外側部材として、外側弁部材２２の外周面２２ａに形成された第１外周メタルシール面３６とプラグ本体２０の内周面２０ａに形成された第１内周メタルシール面３２とが上記ｔａｎθ≦μの関係を満たすようにしてもよい。または、ソケット１２の弁部材６２を内側部材としソケット本体６０の後方部材６６を外側部材として、弁部材６２の外周面６２ａに形成された第３外周メタルシール面７０と後方部材６６の内周面６６ｂに形成された第３内周メタルシール面６８とが上記ｔａｎθ≦μの関係を満たすようにしてもよい。

１ 管継手
１０ プラグ（第１管継手部材）
１２ ソケット（第２管継手部材）
１４ 前端開口
１６ 後端開口
１８ 流体通路
２０ プラグ本体（外側部材）
２０ａ 内周面
２０ｂ 外周面
２２ 外側弁部材
２２ａ 外周面
２２ｂ 内周面
２４ 内側弁部材
２４ａ 外周面
２６ コイルスプリング
２８ 前方部材
２８ａ 端面
３０ 後方部材
３０ａ 端面
３２ 第１内周メタルシール面
３４ 第２内周メタルシール面
３６ 第１外周メタルシール面
３８ 貫通路
４０ 弾性密封部材
４２ 大径部、第１スプリング部
４２ａ 後端、静止端
４２ｂ 前端、変位端
４４ 小径部、第２スプリング部
４４ａ 前端、静止端
４４ｂ 後端、変位端
４６ 連結部
４８ 係止段部
４９ 抜け止め突起
５０ 係止突起
５２ 係止突起
５４ 前端開口
５６ 後端開口
５８ 流体通路
６０ ソケット本体（管継手本体）
６０ａ 外周面
６２ 弁部材
６２ａ 外周面
６４ 前方部材
６４ａ 内周面
６６ 後方部材（内側部材）
６６ａ 内周面
６７ 第２外周メタルシール面
６８ 第３内周メタルシール面
７０ 第３外周メタルシール面
７２ 弁スプリング
７４ 施錠子保持孔
７６ 施錠子
７８ スリーブ
７８ａ 受部
８０ スリーブスプリング
８２ スプリング保持部材
８２ａ 前端当接部
８４ 弁押圧部
８６ 挿入部
８８ 弾性摺動部材
９０ 中間内周面
９４ 施錠子押圧面
９６ 施錠子係止溝
９６ａ 前方側面
１０１ 管継手
１３４ 第２内周メタルシール面
１６７ 第２外周メタルシール面
１９８ 環状の溝
１９９ 弾性密封部材
Ｌ 長手軸線

Claims (8)

1. 互いに着脱可能に連結される第１管継手部材と第２管継手部材とを備え、
   該第１管継手部材が、
   流体通路を画定する筒状の外側部材と、
   該外側部材の外周面に形成された施錠子係止溝と、を備え、
   該第２管継手部材が、
   該流体通路内において該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた内側部材と、
   該外側部材を受け入れる前端開口から後方に延びる流体通路を画定する筒状の管継手本体と、
   該管継手本体に形成された施錠子保持孔内に保持された施錠子であって、該管継手本体の内周面から径方向内側に突出して、該管継手本体に受け入れられた該第１管継手部材の該施錠子係止溝と係合する施錠位置と、該施錠位置から径方向外側に変位して該施錠子係止溝との係合を解除する解錠位置との間で変位可能とされた施錠子と、
   該管継手本体の外周面上に配置されたスリーブであって、該第２管継手部材の前方に向かって拡径した施錠子押圧面を有し、該施錠子押圧面によって該施錠子を該施錠位置に保持する連結位置と、該連結位置から後方に変位して該施錠子が該解錠位置にまで変位することを許容する連結解除位置との間で変位可能とされたスリーブと、
   該スリーブを該連結位置に向かって前方に付勢するスリーブスプリングと、
   を備え、
   該外側部材と該内側部材とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成され、該外側部材がその内周面に内周メタルシール面を有し、該内側部材がその外周面に該内周メタルシール面と密封係合する外周メタルシール面を有しており、
   該内周メタルシール面と該外周メタルシール面との間の静止摩擦係数をμとしたときに、該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とのうちの少なくとも一方の面の該長手軸線に対する傾斜角θが、ｔａｎθ≦μの関係を満たすようにされ、
   該第１管継手部材と該第２管継手部材とが連結された連結状態において、該施錠子が該スリーブの該施錠子押圧面によって径方向内側に押圧されたときに該外側部材が該施錠子によって該第２管継手部材の後方に押圧され、該内周メタルシール面が該外周メタルシール面に押圧されるようにされた、管継手。
2. 該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とが該長手軸線に対して略同角度で傾斜している、請求項１に記載の管継手。
3. 流体通路を画定する筒状の外側部材と、
   該流体通路内において該流体通路の長手軸線の方向で変位可能とされた内側部材と、
   を備え、
   該外側部材と該内側部材とが互いに熱膨張率の異なる材料で形成され、該外側部材がその内周面に内周メタルシール面を有し、該内側部材がその外周面に該内周メタルシール面と密封係合する外周メタルシール面を有しており、
   該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とが該長手軸線に対して略同角度で傾斜していて、該内側部材が該外側部材に対して該長手軸線の方向で変位したときに該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とが当接するようにされており、
   該内周メタルシール面と該外周メタルシール面との間の静止摩擦係数をμとしたときに、該内周メタルシール面と該外周メタルシール面との該長手軸線に対する傾斜角θが、ｔａｎθ≦μの関係を満たすようにされた、管継手。
4. 互いに着脱可能に連結される第１管継手部材と第２管継手部材とを備え、
   該第１管継手部材が該外側部材を備え、該第２管継手部材が該内側部材を備えており、
   該第１管継手部材と該第２管継手部材とが連結された連結状態において該内周メタルシール面と該外周メタルシール面とが密封係合するようにされた、請求項３に記載の管継手。
5. 該第１管継手部材が、該外側部材の外周面に施錠子係止溝を有し、
   該第２管継手部材が、
   該外側部材を受け入れる前端開口から後方に延びる流体通路を画定する筒状の管継手本体と、
   該管継手本体に形成された施錠子保持孔内に保持された施錠子であって、該管継手本体の内周面から径方向内側に突出して、該管継手本体に受け入れられた該第１管継手部材の該施錠子係止溝と係合する施錠位置と、該施錠位置から径方向外側に変位して該施錠子係止溝との係合を解除する解錠位置との間で変位可能とされた施錠子と、
   該管継手本体の外周面上に配置されたスリーブであって、該第２管継手部材の前方に向かって拡径した施錠子押圧面を有し、該施錠子押圧面によって該施錠子を該施錠位置に保持する連結位置と、該連結位置から後方に変位して該施錠子が該解錠位置にまで変位することを許容する連結解除位置との間で変位可能とされたスリーブと、
   該スリーブを該連結位置に向かって前方に付勢するスリーブスプリングと、
   を備え、
   該施錠子が該スリーブの該施錠子押圧面によって径方向内側に押圧されたときに該外側部材が該施錠子によって該第２管継手部材の後方に押圧され、該内周メタルシール面が該外周メタルシール面に押圧されるようにされた、請求項４に記載の管継手。
6. 該スリーブとの間に該スリーブスプリングを圧縮状態で保持するスプリング保持部材をさらに備え、該スプリング保持部材の該管継手本体に対する該長手軸線での位置が調整可能とされた、請求項１、２、又は５に記載の管継手。
7. 該スプリング保持部材が、該施錠位置にある該スリーブに当接して該スリーブが後方に変位することを阻止するスリーブ固定位置にまで変位可能とされた、請求項６に記載の管継手。
8. 該外側部材の熱膨張率が該内側部材の熱膨張率よりも小さい、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の管継手。

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