JP7413006B2

JP7413006B2 - 合成樹脂フランジ管継手

Info

Publication number: JP7413006B2
Application number: JP2019232527A
Authority: JP
Inventors: 友和檜物; 清史青木; 健二橋津
Original assignee: 株式会社クボタケミックス
Priority date: 2019-12-24
Filing date: 2019-12-24
Publication date: 2024-01-15
Anticipated expiration: 2039-12-24
Also published as: JP2021101117A

Description

本発明は、合成樹脂製のフランジ管継手に関し、ガス、水道、下水等の配管（特に水道水配管）に使用される合成樹脂製の管（樹脂管）をフランジ接続する際に用いられる管継手に関する。

従来、ガス、水道、下水等の配管として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン等の樹脂管が多く採用されている。このような樹脂管を接続する構造として、管端部に設けた鍔部（このような鍔部を管端部に設けた管または短管をフランジアダプタと呼ぶ場合がある）にルーズフランジ（回動可能なフランジ）を係合させてフランジ接続する構造が知られている。しかし、フランジ接続部に大きな応力が加わると、鍔部の根本に応力が集中して亀裂等を生じることがあるため、従来は、この部分を厚肉にしたり、接続半径を大きくしたりして破損を防止するようにしている。

このような背景の元で、ルーズフランジが係合する鍔部の強度を向上させて大きな応力にも耐えることができる管継手を特開平１１－１５３２７４号公報（特許文献１）は開示する。この特許文献１に開示された管継手は、ルーズフランジを使用してフランジ接続を行う管継手において、前記ルーズフランジと係合する合成樹脂製鍔付き短管（フランジアダプタ）の鍔部に、鋼、エンジニアリングプラスチック等からなる補強部材を一体成形したことを特徴とするものであって、前記鍔付き短管と、合成樹脂製の継手本体部とは、鍔付き短管の外側にルーズフランジを装着した後、両者を熱融着により接合して管継手を形成したことを特徴とする。

特開平１１－１５３２７４号公報

しかしながら、この特許文献１に開示された管継手は、ルーズフランジが係合する鍔部の強度を向上させて大きな応力にも耐えることができたとしても、それは、鋼、エンジニアリングプラスチック等からなる補強部材を一体成形したことによるものに過ぎず、コストアップに繋がったり、重量増加に繋がったりするという問題点がある。また、別の観点ではあるが、ルーズフランジの位置を規制する鍔部を一方端側に備えた管部にルーズフランジをセットする場合にその位置決めが難しいと施工性が（上述したように重量増加した場合には特に）好ましくない。

本発明は、上述の問題点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、合成樹脂製のルーズフランジと、このルーズフランジの位置を規制する鍔部を一方端側に備えた合成樹脂製の管部（フランジアダプタ）とを含むフランジ管継手であって、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい、フランジ管継手を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係る合成樹脂フランジ管継手は以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明に係る合成樹脂フランジ管継手は、合成樹脂製のルーズフランジと、前記ルーズフランジの位置を規制する鍔部を管本体の一方端側に備えた合成樹脂製の管部とを含むフランジ管継手であって、前記ルーズフランジは、前記管本体の長手方向に薄い略円環形状を備え、前記管本体がその中央孔に嵌装されるとともに周囲に締結用のボルトを通す２以上のボルト穴を備え、前記鍔部は、前記一方端側とは逆側の他方端側の端面に周方向の凹溝を備え、前記ルーズフランジは、前記一方端側の端面に、前記凹溝に係合する凸部と、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までに係合する凹部と、前記鍔部の
外周面を外周側から係止する係止片とを、前記管部の管中心軸から離隔する方向へ順に備え、前記管中心軸を通り前記ボルト穴がない長手断面を見て、前記凹溝と前記凸部と前記凹部と前記係止片とは略矩形形状であって、前記管本体の長手方向の寸法を長さ寸法および前記管本体の径方向の寸法を幅寸法とし、前記管部に関して、前記凹溝の深さである長さＭ（Ｘ）、前記凹溝の溝幅である幅Ｍ（Ｙ）、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までの幅Ｈとして、前記ルーズフランジに関して、前記凸部の長さＴ（Ｘ）、前記凸部の幅Ｔ（Ｙ）、前記係止片の長さＫ（Ｘ）、前記係止片の幅Ｋ（Ｙ）として、２×Ｔ（Ｘ）＜Ｋ（Ｘ）の関係が成立することを特徴とする。

好ましくは、Ｔ（Ｙ）＜Ｈ＜Ｋ（Ｙ）の関係が成立するように構成することができる。
さらに好ましくは、（５／７）×Ｍ（Ｙ）≦Ｔ（Ｙ）＜Ｍ（Ｙ）の関係が成立するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記ルーズフランジは、前記他方端側の端面において、前記略円環形状の内周側の全周にリブを備え、前記ボルト穴の周囲は、前記リブ側以外に肉抜き部を備えるとともに前記リブ側に前記リブと連結される連結部を備え、前記連結部における前記リブの長さＬは、前記ボルト穴の径Ｄよりも長いように構成することができる。

さらに好ましくは、前記ルーズフランジは、複数の突起部を前記中央孔の内周面から前記管中心軸の方向へ突出するように備える、および／または、前記管部は、前記長手断面を見て、前記管本体の外周と前記凹溝との間に、前記中央孔の内周長さに対応する長さ寸法を備えた平面部であって、前記径方向に高くなる段差を前記他方端側に備えた平面部を備えるように構成することができる。

さらに好ましくは、前記鍔部の前記一方端側の端面に環状パッキンが挿入されるパッキン溝を備え、前記長手断面を見て、前記パッキン溝の中心線を延長した線が前記凹溝と交差するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記ルーズフランジの合成樹脂は、ガラス繊維または炭素繊維で補強した、ポリオレフィン樹脂またはナイロン樹脂であるように構成することができる。

本発明によると、合成樹脂製のルーズフランジと、このルーズフランジの位置を規制する鍔部を一方端側に備えた合成樹脂製の管部（フランジアダプタ）とを含むフランジ管継手であって、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい、フランジ管継手を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る合成樹脂フランジ管継手１００についての管本体３５０の長手方向に沿った全体側面図（上半分断面図）である。図１に示した合成樹脂フランジ管継手１００を構成するルーズフランジ２００についての（Ａ）正面図（管部３００における鍔部３１０のある一方端側からルーズフランジ２００を見た図）、（Ｂ）図２（Ａ）に示す２ＢＵ断面図（上半分）および２ＢＤ断面図（下半分）、（Ｃ）背面図（管部３００における一方端側とは逆側の他方端側からルーズフランジ２００を見た図）である。図１に示した合成樹脂フランジ管継手１００の詳細な断面図である。図２に対応する図であってルーズフランジ２００とは別のルーズフランジ２０１を示す図である。図３に対応する図であって管部３００とは別の管部３０１を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る合成樹脂フランジ管継手１００（以下において単にフランジ管継手または管継手と記載する場合がある）について、この合成樹脂フランジ管継手１００についての管本体３５０の長手方向に沿った全体側面図（半断面図）を示す図１、この合成樹脂フランジ管継手１００を構成するルーズフランジ２００についての正面図（管部３００における鍔部３１０のある一方端側からルーズフランジ２００を見た図）を示す図２（Ａ）、図２（Ａ）に示す２ＢＵ断面図（上半分）および２ＢＤ断面図（下半分
）を示す図２（Ｂ）、背面図（管部３００における一方端側とは逆側の他方端側からルーズフランジ２００を見た図を示す図２（Ｃ）、および、図１に示した合成樹脂フランジ管継手１００の詳細な断面図を示す図３を参照して詳しく説明する。

この合成樹脂フランジ管継手１００は、合成樹脂製（好ましい材質は後述する）のルーズフランジ２００と、このルーズフランジ２００の位置を規制する鍔部３１０を管本体３５０の一方端側に備えた合成樹脂製の管部（短管部またはフランジアダプタと呼ばれることがある）３００とを含む。このルーズフランジ２００は、管本体３５０の長手方向に薄い略円環形状を備え、管本体３５０がその中央孔２０２に嵌装されるとともに周囲に締結用のボルトを通す２以上（ここでは８）のボルト穴２４０を備える。

管部３００における管本体３５０の一方端側に備えられる鍔部３１０は、一方端側とは逆側の他方端側の端面に周方向の凹溝３１２を備える。これに対して、ルーズフランジ２００は、一方端側の端面に、この凹溝３１２に係合する凸部２１０と、鍔部３１０の外周面３１４から凹溝の開始位置３１６までに係合する凹部２２０と、鍔部３１０の外周面３１４を外周側から係止する係止片２３０とを、管部の管中心軸から離隔する方向へ順に備える。図２（Ｂ）の２ＢＵ断面に示すように、管中心軸を通りボルト穴２４０がない長手断面を見て、凹溝３１２と凸部２１０と凹部２２０と係止片２３０とは略矩形形状である。

ここで、限定されるものではないが、この合成樹脂フランジ管継手１００を構成する管部３００の材質はポリエチレン樹脂であって、ルーズフランジ２００の材質は、ガラス繊維または炭素繊維で補強した、ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等）またはナイロン樹脂である。また、限定されるものではないが、この合成樹脂フランジ管継手１００により接続される管の呼び径は５０、７５、１００、１５０程度である。また、図１および図３の中央図は、凹溝３１２と凸部２１０とが係合してルーズフランジ２００の位置が規制された状態を示している。ここで、図３の中央図以外は、一方が管部３００における鍔部３１０を説明するための図であって、他方がルーズフランジ２００における２ＢＵ断面を説明するための図である。

そして、特徴的である形状を説明するために、以下のように寸法を定義する。管本体３５０の長手方向の寸法を長さ寸法および管本体３５０の径方向の寸法を幅寸法とし、管部３００に関して、凹溝３１２の深さである長さＭ（Ｘ）、凹溝３１２の溝幅である幅Ｍ（Ｙ）、鍔部３１０の外周面３１４から凹溝３１２の開始位置３１６までの幅Ｈとする。ルーズフランジ２００に関して、凸部２１０の長さＴ（Ｘ）、凸部２１０の幅Ｔ（Ｙ）、係止片２３０の長さＫ（Ｘ）、係止片２３０の幅Ｋ（Ｙ）とする。

そして、これらの寸法の間において、２×Ｔ（Ｘ）＜Ｋ（Ｘ）の関係が成立する形状をこのフランジ管継手１００は備える。さらに、これらの寸法の間において、Ｔ（Ｙ）＜Ｈ＜Ｋ（Ｙ）の関係が成立する形状をこのフランジ管継手１００は備える。これらの形状を備えるこのフランジ管継手１００は、図１のように管部３００にルーズフランジ２００を組み合わせたときに、フランジ管継手１００の曲げ剛性を強めることができる。さらに、これらの寸法の間において、（５／７）×Ｍ（Ｙ）≦Ｔ（Ｙ）＜Ｍ（Ｙ）の関係が成立する形状をこのフランジ管継手１００は備える。この形状を備えるこのフランジ管継手１００は、図１のように管部３００にルーズフランジ２００を組み合わせたときに、曲げ時の耐漏水性を向上させることができる。より具体的には、管部３００にルーズフランジ２００を組み合わせて、（１）鍔部３１０の一方端側の端面およびルーズフランジ２００の一方端側の端面を壁面に固定して、（２）管本体３５０の他方端側で強制的に変位を付与して（強制的かつ模擬的に管部３００を曲げて）、（３）上記（１）における壁面に固定した部位における漏水性を検証したところ、鍔部３１０の一方端側の端面が壁面に好ましく押し付けられて隙間を封鎖することによりこの形状を備えないフランジ管継手と比較して漏水性が向上していることが確認できた。さらに、ルーズフランジ２００の材質を上述したようにガラス繊維または炭素繊維で補強したポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等）またはナイロン樹脂とした場合でも（金属製から繊維強化樹脂へ変更した場合でも）、漏水性についての要求性能を満足することが確認できた。

さらに、図２（Ｂ）の２ＢＤ断面図および図２（Ｃ）を参照して、ルーズフランジ２００は、図２（Ｃ）に示す他方端側の端面において、略円環形状の内周側の全周にリブ２５０を備え、ボルト穴２４０の周囲２４２は、リブ２５０側以外に肉抜き部２５４を備え、リブ２５０側にリブ２５０と連結される連結部２５２を備える。そして、特徴的であるのは、連結部２５２におけるリブ２５０の長さＬは、ボルト穴２４０の径Ｄよりも長い。この形状を備えるこのフランジ管継手１００は、肉抜き部２５４を備えることにより重量を軽量化できるとともに、ボルト穴２４０の周囲に十分な強度を備えさせることができる。

次に、管部３００にルーズフランジ２００を組み合わせるときの位置決めの容易さに関する、この合成樹脂フランジ管継手１００の特徴を説明する。
図３に示すように、管部３００は、長手断面を見て、管本体３５０の外周と凹溝３１２との間に、ルーズフランジ２００の中央孔２０２の内周長さＲ（Ｘ）に対応する長さ寸法である長さＡ（Ｘ）を備えた平面部３５４を備える。この平面部３５４は、径方向に高くなる段差３５６を他方端側に備える。このような平面部３５４は、限定されるものではないが、図３に点線で示す切削加工前（製作途中）の部材の外周を削ることにより形成される。この形状を管部３００に備えるこのフランジ管継手１００は、管部３００の他方端側からルーズフランジ２００の中央孔２０２を管本体３５０の外周に嵌入してこれらを組み合わせるときに、管本体３５０の外周が段差３５６を超えることにより長手方向の位置決めを容易に実行することができる。

なお、限定されるものではないが、この平面部３５４と同じように、鍔部３１０も切削加工前（製作途中）の部材の各部を削ることにより形成され、ルーズフランジ２００も切削加工前（製作途中）の部材の各部を削ることにより形成される。
ところで、この合成樹脂フランジ管継手１００により接続される管の呼び径が小さい場合には管本体３５０の管壁３５２の厚みが薄くなる。このような場合には、図３に点線で示す管本体３５０の外周を削って平面部３５４を形成することが困難な場合がある。すなわち、後述する図５（ただし、図５では管壁３５２を薄く表していない）に示す段差を備えない平面部３５８のように形成して管壁３５２の肉厚を確保せざるを得ない（段差を設けると管壁３５２の肉厚が薄くなり過ぎる）場合がある。

このような場合には、管部３００にルーズフランジ２００を組み合わせるときの位置決めの容易さに関する合成樹脂フランジ管継手１００の特徴を、ルーズフランジ２００とは異なる構造を備えるルーズフランジ２０１で実現させることができる。
図４に示すように、このルーズフランジ２０１は、複数（ここでは４個）の突起部２６０を中央孔２０２の内周面から管中心軸の方向へ突出するように備える。限定されるものではないが、この図４においては、突起部２６０は、管中心軸に垂直な垂直断面を見て略半円形状であり長手断面を見て略矩形形状である略半円筒形状を備える。このような形状の他に、突起部２６０は、たとえば、略半円筒形状ではなく半球状であっても構わないし、そのような半球状の突起が中央孔２０２の内周面において管中心軸方向に並んでいても、そのような半球状の突起が中央孔２０２の内周面において周面方向に並んでいても、構わない。なお、ルーズフランジ２００とルーズフランジ２０１とでは、この突起部２６０の有無のみ異なり、その他の構造は全く同じである。この形状をルーズフランジ２０１に備えるこのフランジ管継手１００は、管部３００の他方端側からルーズフランジ２０１の中央孔２０２を管本体３５０の外周に嵌入してこれらを組み合わせるときに、管本体３５０の外周が複数の突起部２６０により管本体３５０の管中心軸とルーズフランジ２０１の中央孔２０２の中心位置とを略一致させることができるために（ルーズフランジ２０１の中央孔２０２の内周面から管中心軸の方向へ突出する突起部２６０が管本体３５０の外周面に摺接しつつ無理嵌合されるために）位置決めを容易に実行することができる。

なお、管部３００にルーズフランジ２００を組み合わせるときの位置決めの容易さを実現させるためには、管部３００に（段差３５６を備えた）平面部３５４を設けても、ルーズフランジ２０１のように突起部２６０を設けるようにしても、両方とも設けるようにしても、いずれであっても構わない。
この合成樹脂フランジ管継手を用いて管が接続される場合には、フランジ面（管部３０
０の鍔部３１０の一方端側の端面）に、断面が平面形状ではない楕円形状等の環状パッキンが採用される場合がある。このような場合には、図５に示すように、鍔部３１０の一方端側の端面に環状パッキンＧが挿入されるパッキン溝３２０を備え、長手断面を見て、パッキン溝３２０の中心線（図５において管中心軸以外に示した一点鎖線）を延長した線が凹溝３１２と交差する。なお、管部３００と管部３０１とでは、このパッキン溝３２０（および平面部３５４における段差３５６）の有無のみ異なり、その他の構造は全く同じである。この形状を管部３０１に備えるこのフランジ管継手１００は、パッキン溝３２０の中心線を延長した線が凹溝３１２と交差するために（パッキン溝３２０と凹溝３１２とが背中合わせのように位置しているために）管部３０１の凹溝３１２に嵌合したルーズフランジ２００の凸部２１０により凹溝３１２を介してパッキン溝３２０に挿入された環状パッキンＧが押圧されるので、環状パッキンＧによる止水性を向上させることができる。

以上のように、この合成樹脂フランジ管継手によると、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、合成樹脂製のフランジ管継手に好ましく、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい点で特に好ましい。

１００合成樹脂フランジ管継手
２００、２０１ルーズフランジ
３００、３０１管部（短管部、フランジアダプタ）
３１０鍔部
３５０管本体
３５２管壁

Claims

合成樹脂製のルーズフランジと、前記ルーズフランジの位置を規制する鍔部を管本体の一方端側に備えた合成樹脂製の管部とを含むフランジ管継手であって、
前記ルーズフランジは、前記管本体の長手方向に薄い略円環形状を備え、前記管本体がその中央孔に嵌装されるとともに周囲に締結用のボルトを通す２以上のボルト穴を備え、
前記鍔部は、前記一方端側とは逆側の他方端側の端面に周方向の凹溝を備え、
前記ルーズフランジは、前記一方端側の端面に、前記凹溝に係合する凸部と、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までに係合する凹部と、前記鍔部の外周面を外周側から係止する係止片とを、前記管部の管中心軸から離隔する方向へ順に備え、
前記管中心軸を通り前記ボルト穴がない長手断面を見て、前記凹溝と前記凸部と前記凹部と前記係止片とは略矩形形状であって、
前記管本体の長手方向の寸法を長さ寸法および前記管本体の径方向の寸法を幅寸法とし、
前記管部に関して、前記凹溝の深さである長さＭ（Ｘ）、前記凹溝の溝幅である幅Ｍ（Ｙ）、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までの幅Ｈとして、
前記ルーズフランジに関して、前記凸部の長さＴ（Ｘ）、前記凸部の幅Ｔ（Ｙ）、前記係止片の長さＫ（Ｘ）、前記係止片の幅Ｋ（Ｙ）として、
前記ボルト穴と他の前記ボルト穴との間であって前記ボルト穴を含まない範囲において前記係止片の外径はフランジ管継手の外径よりも常に小さく、前記範囲において常にＴ（Ｙ）＜Ｈ＜Ｋ（Ｙ）の関係が成立することを特徴とする、合成樹脂フランジ管継手。
２×Ｔ（Ｘ）＜Ｋ（Ｘ）の関係が成立することを特徴とする、請求項１に記載の合成樹脂フランジ管継手。
（５／７）×Ｍ（Ｙ）≦Ｔ（Ｙ）＜Ｍ（Ｙ）の関係が成立することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の合成樹脂フランジ管継手。
前記ルーズフランジは、前記他方端側の端面において、
前記略円環形状の内周側の全周にリブを備え、
前記ボルト穴の周囲は、前記リブ側以外に肉抜き部を備えるとともに前記リブ側に前記リブと連結される連結部を備え、
前記連結部における前記リブの周方向の長さＬは、前記ボルト穴の径Ｄよりも長いことを特徴とする、請求項１～請求項３のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
前記ルーズフランジは、複数の突起部を前記中央孔の内周面から前記管中心軸の方向へ突出するように備える、
および／または、
前記管部は、前記長手断面を見て、前記管本体の外周と前記凹溝との間に、前記中央孔の内周長さに対応する長さ寸法を備えた平面部であって、前記径方向に高くなる段差を前記他方端側に備えた平面部を備えることを特徴とする、請求項１～請求項４のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
前記鍔部の前記一方端側の端面に環状パッキンが挿入されるパッキン溝を備え、前記長手断面を見て、前記パッキン溝の中心線を延長した線が前記凹溝と交差することを特徴とする、請求項１～請求項５のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
前記ルーズフランジの合成樹脂は、ガラス繊維または炭素繊維で補強した、ポリオレフィン樹脂またはナイロン樹脂であることを特徴とする、請求項１～請求項６のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。