JP2010127409A - 管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】継手を大型化させることなく、経時的に良好な締め付け力を発揮できるとともに、十分な初期締め付け力を有し、拡径時に破損しにくく、かつ、塑性変形しにくい圧縮リングを備えたワンタッチ式の管継手を提供することを目的としている。
【解決手段】圧縮リング３が、略リング状の締め付け部３１と、少なくとも圧縮リング３のリング中心を挟んで切断部３４の対称位置及びその近傍で、締め付け部３１の幅方向外側に張り出す補強部３２，３３とを備えているとともに、補強部３２、３３の内壁面が締め付け部３１より曲率半径が大きい曲面形状をしていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給水管・給湯管などの管の接続、特に合成樹脂管の接続に用いられる管継手
に関する。

従来、給水・給湯配管には鋳鉄管やライニング鋼管などが使用されている。また、最近では、例えば架橋ポリエチレンまたはポリブテン等の樹脂にて成形された合成樹脂管（ホース等）が給水・給湯配管などに用いられるようになってきている。

そして、このような合成樹脂管を接続する管継手として、継手本体に管端部を挿入するだけで、管接続を行うことができるワンタッチ式の管継手が実用化されている。

また、このようなワンタッチ式の管継手として、接続を行う管の内部に挿入されるニップルが一体形成された継手本体と、切れ目を有し、内径がニップルよりも大きな拡径状態から管端部をニップルに締め付ける縮径状態への変形が可能な弾性材料製の圧縮リングと、前記切れ目部分に挿入されて圧縮リングを拡径状態に保持する拡径片とを備え、管接続時においてニップルに差し込んだ管の先端にて拡径片を離脱させることにより圧縮リングを縮径させ、この圧縮リングの弾性力によって管壁体をニップル外周面に押し付けて、ニップルの外周面の周方向に沿って延びるシール用の突条を管壁体に食い込ませて管をシール状態に接続する構造の管継手が、本出願人らによって既に提案されている。

この管継手によれば、合成樹脂管の管端部をニップルに合わせて差し込むだけで、拡径片が離脱し圧縮リングが縮径して管端部がニップルに締め付けられるので、工具等を用いることなくワンタッチで管接続を行うことができる。
しかも、縮径状態の圧縮リングにて管端部が締め付けられた状態のときに限って、ニップル外周面の突条が管内面に食い込んでシール及びしっかりとした抜け止め状態が確保されるので、管挿入時のミスなどにより拡径片が離脱しない状態のときには、シール性能が全く発揮されず、事前の水圧テストなどを行った際に接続不良を容易に検出することができる。また、ゴムなどの弾性体を用いていないシール構造であるので、長期的な耐久性にも優れている。

しかしながら、架橋ポリエチレンまたはポリブテン等の樹脂管の場合、圧縮リングによる締め付けにより、突条が管内壁面にしっかりと食い込むまでには少し時間がかかる。
したがって、圧縮リングによる締め付け力が小さいと、配管が完了してすぐに通水使用はできない。そこで、締め付け初期の段階から十分な締め付け力で締め付けて短時間で突条が管内壁面にしっかりと食い込むようにするために、リング幅の広い圧縮リングを用いればよいが、材料コストがかかるとともに、圧縮リングのリング幅を広くするにともない、継手本体も大きくせざるを得ないという問題も発生する。

一方、締め付け部分の内径を小径化して圧縮リングの締め付け力を上げるようにすれば、リング幅を狭くすることができる。
しかしながら、締め付け部分を小径化すると、拡径片により圧縮リングを拡径した場合、従来より大きな拡径率とせざるを得ず、圧縮リングの拡径片挿入用の切断部に対して中心軸を挟んで前記切断部の対称位置及びその近傍に応力集中し、圧縮リングが拡径片を挿入する際に破損しやすい、あるいは、圧縮リングが楕円形に塑性変形して、うまく締め付けがおこなわれないおそれがある。更には、継手を長期間保管している間に、圧縮リングが割れるおそれがある。

特開２００５−２９１４２０号公報

本発明は、上記事情に鑑みて、継手を大型化させることなく、経時的に良好な締め付け力を発揮できるとともに、十分な初期締め付け力を有し、拡径時に破損しにくく、かつ、塑性変形しにくい圧縮リングを備えたワンタッチ式の管継手を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明にかかる管継手は、接続される管の内部に挿入されるニップルが一体形成された継手本体と、周方向の一箇所で切断された形状の切断部を有し、切断部の端面間の拡縮によって、内径が接続される管の外径よりも大きな拡径状態から前記管をニップルに締め付ける縮径状態への変形が可能な弾性材料製の圧縮リングと、前記切断部の端面間に挿入されて圧縮リングを接続される管の外径よりも大きな拡径状態に保持する拡径片とを備え、管接続時においてニップルに差し込んだ管の先端にて拡径片を離脱させることにより圧縮リングを縮径させ、この圧縮リングの弾性力によって管内周面をニップル外周面に押し付けて、ニップルの外周面の周方向に沿って延びるシール用の突条を管内周面に食い込ませて管をシール状態に接続する構造の管継手において、前記圧縮リングが、略リング状の締め付け部と、少なくとも圧縮リングのリング中心を挟んで前記切断部の対称位置及びその近傍で、締め付け部の幅方向外側に張り出す補強部とを備えていることを特徴としている。

本発明において、圧縮リングの材質としては、特に限定されないが、ばね鋼が一般的である。
圧縮リングの切断部は、無負荷状態で両端面が密着するようになっていても構わないが、少し端面間に隙間が生じても構わない。
締め付け部の幅は、特に限定されないが、例えば、管が呼び径１３ｍｍ、管壁の肉厚２ｍｍの架橋ポリエチレン管の場合、３〜８ｍｍ程度が好ましい。

締め付け部の縮径時の径は、特に限定されず、合成樹脂管の材質にもよるが、一般的には、接続を行う合成樹脂管の外径よりも１０％以上小さい寸法となるように設定されることが好ましい。
すなわち、締め付け部の縮径時の径が、接続を行う合成樹脂管の外径よりも１０％以上小さい寸法となるように設定すれば、合成樹脂管の最低圧縮率１０％以上を確保できる。

補強部は、締め付け部の幅方向の両側に設けられていることが好ましいが、片側でも構わないし、一側の補強部の張り出し幅が他側の補強部の張り出し幅と異なるようにしても構わない。
また、補強部は、その内壁面が締め付け部より曲率半径が大きい曲面形状をしていることが好ましく、締め付け部内壁面の曲率半径の１．０〜１．２倍の曲率半径とすることがより好ましく、１．０５倍付近が最もバランスがよい。
すなわち、補強部内壁面の曲率半径が大きくなると、締め付け力は増加し、圧縮リングの締め付け部の応力集中は分散されるので、圧縮リングが割れるおそれが小さくなる。しかし、大きくなりすぎると、継手本体を大きくしなければならなくなるおそれがある。

本発明にかかる管継手は、接続される管の内部に挿入されるニップルが一体形成された継手本体と、周方向の一箇所で切断された形状の切断部を有し、切断部の端面間の拡縮によって、内径が接続される管の外径よりも大きな拡径状態から前記管をニップルに締め付ける縮径状態への変形が可能な弾性材料製の圧縮リングと、前記切断部の端面間に挿入されて圧縮リングを接続される管の外径よりも大きな拡径状態に保持する拡径片とを備え、管接続時においてニップルに差し込んだ管の先端にて拡径片を離脱させることにより圧縮リングを縮径させ、この圧縮リングの弾性力によって管内周面をニップル外周面に押し付けて、ニップルの外周面の周方向に沿って延びるシール用の突条を管内周面に食い込ませて管をシール状態に接続する構造の管継手において、前記圧縮リングが、略リング状の締め付け部と、少なくとも圧縮リングのリング中心を挟んで前記切断部の対称位置及びその近傍で、締め付け部の幅方向外側に張り出す補強部とを備えているので、以下のような効果を有する。

すなわち、圧縮リングのリング中心を挟んで前記切断部の対称位置及びその近傍に補強部を備えているので、大きな締め付け力を発現するために締め付け部の内径を小径化するとともに、幅の狭いものにしても、圧縮リングが拡径時に破損しにくいものとなる。
そして、短時間で管の内壁面に十分な初期締め付け力をえることができるとともに、経時的にも良好な締め付け力を発揮できて、長期の止水性能を確保できるものとなる。
また、補強部の内壁面が締め付け部内壁面より曲率半径が大きい曲面形状をしていれば、
締め付け部による締め付け力がより増大するとともに、応力集中が分散されて圧縮リングが割れることがない。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は本発明にかかる管継手の１つの実施の形態をあらわしている。

図１に示すように、この管継手１は、継手本体２、圧縮リング３、拡径片４、継手外筒５、袋ナット６、及び抜け止めリング７を備え、例えば、給水・給湯配管などに用いられる架橋ポリエチレンまたはポリブテン等の樹脂にて成形された合成樹脂管１００がワンタッチ接続されるようになっている。

すなわち、継手本体２は金属（例えば黄銅）の加工品で、合成樹脂管１００の内部に挿入されるニップル２１が一体形成されている。ニップル２１の外周面には、その外周方向に沿って延びる４本の環状突条（シール用のリブ状突起）２１ａが形成されている。各環状突条２１ａは、断面形状が継手本体２の内方に向けて傾斜する鋸刃形状に加工されている。

継手本体２には、接続対象となる部材（ソケット等）に噛み合う装着用の雄ねじ２ａが形成されており、雄ねじ２ａの根元部に設けられた六角部２ｃをスパナやレンチにて回転させることにより接続対象となる部材に管継手１を接続することができる。また、継手本体２には、ニップル２１の根元部に継手外筒５を固定するための雄ねじ２ｂが形成されている。

圧縮リング３は、締め付け部３１と、補強部３２，３３とを備え、リングの周方向の一箇所で切断された形状の切断部３４を有し、切断部３４の端面３４ａ間の拡縮によって、内径が接続される管の外径よりも大きな拡径状態から、管をニップルに締め付ける縮径状態への変形が可能に形成されている。
また、圧縮リング３の切断部は、端面３４ａが凹凸の嵌め合い構造なっており、切断部の端面３４ａの一部分が、後述する拡径片４のはさみ面となっている。

締め付け部３１は、略リング状をしていて、後述する拡径片４が取り除かれた状態での内径が、接続を行う合成樹脂管１００の外径よりも１０％以上小さい寸法となるように設定され、縮径状態でニップル２１に嵌め込まれた合成樹脂管１００の全周を略均等な力にて押圧する（締め付ける）ことができる。
すなわち、締め付け部３１の拡径片４が取り除かれた状態での内径が、接続を行う合成樹脂管１００の外径よりも１０％以上小さい寸法とすれば、最低圧縮率１０％以上を確保できる。

補強部３２は、圧縮リング３のリング中心を挟んで切断部３４の対称位置及びその近傍において、締め付け部３１の幅方向の一側で外側に略山形に張り出すとともに、その内径が締め付け部３１の内壁面の曲率半径より１．０５倍大きい曲率半径の曲面形状をしている。
補強部３３は、圧縮リング３のリング中心を挟んで切断部３４の対称位置から切断部近傍に掛けて外側に、中央部（切断部３４の対称位置）で大きく張り出し、なだらかに張り出しが小さくなる略山形に形成されているともに、その内径が締め付け部３１の内壁面の曲率半径より１．０５倍大きい曲率半径の曲面形状をしている。

そして、この圧縮リング３は、鋼板（ばね鋼）を打ち抜きプレス加工して、図４に示すように、締め付け部３１と補強部３２，３３とを備えた展開形状に切り出し、この切り出された切り出し片３aを、図４に示す締め付け部３１の突出側が内側となるようにリング状に賦形したのち、熱処理して得られるようになっている。

拡径片４は、高剛性の鋼板の加工品で、下端部にニップル２１の外周方向に沿って延出する一対の脚部４ａ，４ａが一体形成されている。拡径片４は、図１〜図３に示すように、圧縮リング３の先端側端部（管挿入方向の奥側）に配置され、圧縮リング３の切断部３４の端面３４a間に、圧縮リング３の弾性力に抗して取り付けられる。この取付状態で圧縮リング３の内面とニップル２１の外面との間に合成樹脂管１００を挿入することが可能な空間が形成されるとともに、その空間内に拡径片４の脚部４ａが突出した状態で配置される。

継手外筒５は透明（または半透明）の樹脂成形品で、ニップル２１及び圧縮リング３の側方を覆う形状に加工されている。継手外筒５の根元部には、継手本体２の雄ねじ２ｂに噛み合う雌ねじ５ｂが形成されており、これら雄ねじ２ｂと雌ねじ５ｂの噛み合いにより継手外筒５が継手本体２に固定されている。また、継手外筒５の外周面には、先端から中央部にかけて雄ねじ５ａが形成されており、この雄ねじ５ａに袋ナット（樹脂製）６がねじ込まれている。

抜け止めリング７は、ばね鋼の加工品で、合成樹脂管１００が挿入される向きに傾斜する複数枚の刃７ａが花びら状に一体形成されており、その各刃７ａの先端が継手本体２に挿入された合成樹脂管１００の外周面に引っ掛かることにより、合成樹脂管１００の抜けが防止される。抜け止めリング７は袋ナット６によって外方への抜けが阻止される。

次に、管接続の手順を説明する。
まず、図１に示すように、接続を行う合成樹脂管１００の中心と管継手１のニップル２１の中心とを合わせた状態で、合成樹脂管１００を継手本体２の内部に挿入して管端部をニップル２１に差し込み、次いで合成樹脂管１００を更に押し込む。

この押し込みによって、合成樹脂管１００の先端が継手本体２内の拡径片４の脚部４ａに当たり、脚部４ａを継手本体２の内方（奥方）に向けて押圧し、拡径片４が圧縮リング３に対して抜け方向に移動される。そして、合成樹脂管１００の先端が圧縮リング３の後端面３ｂよりも前方に位置すると、拡径片４が圧縮リング３から離脱し、圧縮リング３が縮径する。
そして、この圧縮リング３の縮径により、合成樹脂管１００の管端部が、圧縮リング３の弾性力にて締め付け部３１によって締め付けられた状態となる。

すなわち、圧縮リング３が、拡径時に高い応力が生じやすい、圧縮リング３のリング中心を挟んで切断部３４の対称位置及びその近傍に補強部３２，３３を備えているので、大きな締め付け力を発現するために締め付け部３１の内径を小径化するとともに、幅の狭いものにしても、圧縮リングが拡径時に破損しにくく、締め付け部３１が塑性変形しにくいものとなる。
したがって、十分な初期締め付け力をえることができるとともに、経時的にも良好な締め付け力を発揮できる。

なお、本実施形態において、圧縮リング３から離脱した拡径片４は、ニップル２１と継手外筒５との間に形成される空間に残るようになっているので、圧縮リング３の弾性力により拡径片４が勢いよく離脱しても、接続作業者等に当たるおそれがなく接続作業を安全に行うことができる。また、拡径片４の離脱時に発生するパチンという音とともに、継手外筒５が透明樹脂（または半透明樹脂）にて構成されているので、拡径片４が圧縮リング３から離脱したか否かを目視にて確認することができ、管接続を確実に行うことができる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されない。たとえば、上記の実施の形態では、ニップル２１の外周面に４本のシール用の環状突条２１ａを形成しているが、その本数は特に限定されず、接続を行う合成樹脂管１００のサイズ等によって適宜に選択すればよい。また、環状突条２１ａの断面形状は、直角三角形あるいは二等辺三角形等であってもよい。

以下に、本発明の実施例を説明する。
（実施例１）
各部の寸法が図４のとおりである切り出し片３ａを用いて圧縮リング３を得た。

（実施例２）
図５に示すように、補強部３２が締め付け部３１の幅方向両側に対称に設けられ、端面の嵌め合い構造が異なる以外は、上記切り出し片３ａと同様の各部の寸法が図５に示すとおりである切り出し片３ｂを用いて、圧縮リングを得た。

（実施例３）
図６に示すように、補強部３２が締め付け部３１の幅方向両側に対称に設けられ、端面の嵌め合い構造が異なる以外は、上記切り出し片３ａと同様の各部の寸法が図６に示すとおりである切り出し片３ｃを用いて、圧縮リング３を得た。

（実施例４）
図７に示すように、締め付け部３５の幅が、補強部３６を設けた部分以外は、補強部３６を設けた部分と同じ幅となるように設けた以外は、上記切り出し片３aと同様の各部の寸法が図７に示すとおりである切り出し片３ｄを用いて、圧縮リング３を得た。

（実施例５）
図８に示すように、補強部３２が締め付け部３１の幅方向両側に対称に設けられ、端面の嵌め合い構造が異なる以外は、上記切り出し片３aと同様の各部の寸法が図８に示すとおりである切り出し片３eを用いて、圧縮リング３を得た。

（比較例１）
全長にわたって幅が１２ｍｍで内面の曲率半径が実施例１の圧縮リング３の補強部の曲率半径と同じ曲率半径である締め付け部のみかなる圧縮リングを得た。

上記実施例１〜５及び比較例で得た圧縮リングをそれぞれ呼び径１３Aの架橋ポリエチレン管（最大内径１２．９ｍｍ）の管端部に外嵌し、管内径の経時変化を調べ、その結果を表１に示した。
なお、管内径の経時変化は、ノギスを用いて経過時間毎に管内径を２箇所で測定し、その平均値であらわした。

上記表１に示すように、圧縮リングに締め付け部と補強部を設ければ、締め付け初期の段階から十分な締め付け力により、短時間で突条が管内壁面にしっかりと食い込み、樹脂シールが図れることがよくわかる。また、リング最大幅が同じ場合、締め付け部幅が狭いほど締め付け力が強いことがわかる。

本発明にかかる管継手の１つの実施の形態をあらわす縦断面図である。 図１の管継手の圧縮リングを拡径片で拡径させた状態を説明する図である。 図３のＸ方向矢視図である。 図１の管継手に用いる圧縮リング製造用の切り出し片であって、同図（a）が平面図、同図（ｂ）が側面図である。 実施例２の圧縮リング製造用の切り出し片であって、同図（a）が平面図、同図（ｂ）が側面図である。 実施例３の圧縮リング製造用の切り出し片であって、同図（a）が平面図、同図（ｂ）が側面図である。 実施例４の圧縮リング製造用の切り出し片であって、同図（a）が平面図、同図（ｂ）が側面図である。 実施例５の圧縮リング製造用の切り出し片であって、同図（a）が平面図、同図（ｂ）が側面図である。

符号の説明

１ 管継手
１００ 管
２ 継手本体
２１ ニップル
２１a 突条
３ 圧縮リング
３１，３５ 締め付け部
３２，３３，３６ 補強部
３４ 切断部
３４ａ 切断部３４の端面
４ 拡径片

Claims (2)

1. 接続される管の内部に挿入されるニップルが一体形成された継手本体と、周方向の一箇所で切断された形状の切断部を有し、切断部の端面間の拡縮によって内径が接続される管の外径よりも大きな拡径状態から前記管をニップルに締め付ける縮径状態への変形が可能な弾性材料製の圧縮リングと、前記切断部の端面間に挿入されて圧縮リングを接続される管の外径よりも大きな拡径状態に保持する拡径片とを備え、管接続時においてニップルに差し込んだ管の先端にて拡径片を離脱させることにより圧縮リングを縮径させ、この圧縮リングの弾性力によって管内周面をニップル外周面に押し付けてニップルの外周面の周方向に沿って延びるシール用の突条を管内周面に食い込ませて管をシール状態に接続する構造の管継手において、
   前記圧縮リングが、略リング状の締め付け部と、少なくとも圧縮リングのリング中心を挟んで前記切断部の対称位置及びその近傍で、締め付け部の幅方向外側に張り出す補強部とを備えていることを特徴とする管継手。
2. 前記補強部の内壁面が締め付け部より曲率半径が大きい曲面形状をしている請求項１に記載の管継手。

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