JP2013238293A - 配管用継手 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料を主材料とした安価で信頼性の高い配管用継手を得る。
【解決手段】樹脂で形成された継手本体１の円筒挿入部２ａに接続すべき樹脂配管７が挿入され、溝形成部２ｂと径方向に寸法Ｇの間隙Ｓを設けた状態で溝形成部２ｂに収容された金属製の接続リング４の突設部４ｂと嵌合させるとともに樹脂配管７の外周部に設けられた圧縮リング８を図示しない圧縮装置で圧縮し接続リング４との間で樹脂配管７を加締めることにより樹脂配管７を固定する。樹脂配管７を加締める加締め力を金属製の接続リング４が受け止め、また加締め時の接続リング４の径方向の若干の変形は間隙Ｓで吸収され、円筒挿入部２ａには加締め力が加わらないので、樹脂材料のクリープ等による加締め力の経年低下を防止できるため、信頼性が高く、また継手本体１を価格や加工費の安い樹脂製とできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば中間層に金属層を含む三層管等の樹脂配管の接続に用いられる配管用継手に関する。

中間層に金属層を有する三層管を含めた樹脂配管は、給水給湯配管や床暖房システムの床下配管などで広く用いられている。この樹脂配管の接続に用いられる継手の方式には、代表的なものとして、圧縮式、締め込み式、差し込み式などがある。これらの方式のなかでは、圧縮式の継手が、その信頼性と取り扱いの容易性から、広く用いられている。そのなかで、金属類あるいは硬質樹脂等で形成された継手本体と本体を覆って設けられる圧縮リングとの隙間に金属複合樹脂管を挿入し、圧縮リングを圧縮変形させることで、金属複合樹脂管を継手本体に圧接して接続する継手であって、該圧縮リングの元部が継手側に屈曲され、圧縮リングの屈曲部側端部が継手本体奥側の圧縮リング挿入溝に挿入され、圧縮リングの屈曲部内周面と挿入溝壁面との間に、弾性体からなる環状部材が圧入されていて、環状部材が圧入されたときにその両壁面を圧迫し、圧縮リング外周面と挿入溝壁との摩擦力が増大することによって、継手本体に装着された圧縮リングが外れ難くなるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１２５５２３号公報

従来の配管用継手としての継手は、以上のように構成され、継手の外周面には、Ｏリング装着用の溝と、樹脂配管（金属複合樹脂管）の抜けを防止するための環状の突部が設けられ、樹脂配管と圧縮リングとを接続継手に挿入した後、圧縮リングの屈曲部側端部を継手本体奥側の圧縮リング挿入溝に挿入し、圧縮リング外周面と圧縮リング挿入溝壁との間の摩擦力の増大により圧縮リングを保持するとともに、圧縮リングを圧縮加締めし、接続継手外周に装着されたＯリングが圧縮されることで止水性能が確保されるとともに、接続継手の外周部に設けられた環状の突部に樹脂管の内面が食い込み、この点からも継手から樹脂配管の脱落を防止できるように構成されていると考えられる。このような圧縮式の継手の、継手本体に金属材料を用いる場合は切削加工で製作されることが多い。これは、樹脂配管を加締めにより継手に固定するとき、必然的に継手に圧縮荷重が加わってしまうため、継手を形成する材料には耐クリープ性が要求されるからである。金属製の継手は、耐クリープ性能では問題ない特性を示すものの、その材料コスト、加工コストが高いため、継手を安価に製造できないという問題点があった。これに対し、継手をポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂に代表される樹脂材料で形成することで、材料コストと加工コストの問題については同時に解決することが可能であるが、樹脂材料は上述した圧縮荷重に対するクリープ耐力が低いため、全体を樹脂材料で製作した継手の実用化は困難であった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、樹脂材料を主材料とした安価で信頼性の高い配管用継手を得ることを目的とする。

この発明に係る配管用継手においては、
挿入部を有する継手本体と加締力受部材とを備えた配管用継手であって、
前記継手本体は、樹脂で製作されたものであって、前記挿入部は円筒形の円筒挿入部を有するものであり、
前記加締力受部材は、金属で形成された加締力受部材円筒部を有するものであり、
前記円筒挿入部に前記加締力受部材が配設され、接続すべき樹脂配管内に前記円筒挿入部が挿入され圧縮装置により前記樹脂配管の外周部に設けられた加締部材を圧縮し前記加締部材と前記加締力受部材とで前記樹脂配管を加締めることにより前記樹脂配管を固定するものである。

この発明は、
挿入部を有する継手本体と加締力受部材とを備えた配管用継手であって、
前記継手本体は、樹脂で製作されたものであって、前記挿入部は円筒形の円筒挿入部を有するものであり、
前記加締力受部材は、金属で形成された加締力受部材円筒部を有するものであり、
前記円筒挿入部に前記加締力受部材が配設され、接続すべき樹脂配管内に前記円筒挿入部が挿入され圧縮装置により前記樹脂配管の外周部に設けられた加締部材を圧縮し前記加締部材と前記加締力受部材とで前記樹脂配管を加締めることにより前記樹脂配管を固定するものであるので、
樹脂材料を主材料とした安価で信頼性の高い配管用継手を得ることができる。

本発明の実施の形態１による配管用継手に樹脂配管を接続した状態の構成を示す断面図である。 図１の配管用継手の構成を示す断面図である。 図１の配管用継手の寸法関係を示す説明図である。 実施の形態２である接続リングの構成を示す断面図である。 実施の形態３である配管用継手の構成を示す断面図である。 実施の形態３による配管用継手に樹脂配管を接続した状態の構成を示す断面図である。 実施の形態４である配管用継手の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
図１〜図３は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は実施の形態１による配管用継手に樹脂配管を接続した状態の構成を示す断面図、図２は図１の配管用継手の構成を示す断面図、図３は図１の配管用継手の寸法関係を示す説明図配管用継手の構成を示す構成図である。これらの図において、配管用継手としての継手１０は、樹脂で形成された継手本体１と、金属で形成された接続リング４とを有する。継手本体１は、挿入部２とクイックジョイント部３を有する。挿入部２は、先端部がテーパ状に形成された円筒挿入部２ａと、円筒挿入部２ａに設けられた後述の接続リング４が収容される断面矩形の環状の溝を形成する第１の溝形成部２ｂと、Ｏリング５が装着される断面矩形の環状の溝を形成する第２の溝形成部２ｃと、内周側被覆部２ｆとを有する。

加締力受部材としての接続リング４は、一例を図３（ｂ）に示すように樹脂配管やゴム配管の継手の構造として広く用いられているいわゆるタケノコ形状であり、加締力受部材円筒部としての内径がＤｉで外径がＤｂの接続リング円筒部４ａと、接続リング円筒部４ａから突設された断面が直角３角形の環状の直径Ｄ０の突設部４ｂ（３箇所）を有する。そして、第１の溝形成部２ｂに接続リング４が、その突設部４ｂが円筒挿入部２ａから径方向に突出するようにして収容されている。接続リング４は、第１の溝形成部２ｂ内に収容するために、その軸方向に直線状に二つに分割された断面が半円形の形状をした二つの半円筒部材にて構成され、この二つの半円筒部材を第１の溝形成部２ｂを挟むようにして装着して組み合わせて円筒形の接続リング４とされている。半円筒部材は、上述の軸方向に直線状に分割したものに限らず、切断線の形状を軸方向の中央部を左右いずれかにずらしてＶ状の形にしたり、二つの半円筒部材の当接部に嵌合部を設けたりしてもよい。第２の溝形成部２ｃには、封止部材としてのＯリング５が収容されている。挿入部２が樹脂配管７内に挿入され、樹脂配管７はその外周側に設けられた加締部材としての圧縮リング８と接続リング４とで加締められた状態で固定されている。

なお、継手本体１及び接続リング４は、図３（ａ）及び図３（ｂ）における各符号で示す各部の寸法関係が次の条件ａからｄを満足するようにされている。
・条件ａ：接続リング４の内径Ｄｉが、第１の溝形成部２ｂの底径（第１の溝形成部２ｂにより形成される溝の底面の径）Ｄ１よりも寸法Ｇ×２だけ大きい、すなわちＤｉ−Ｄ１＝２Ｇとされ、両者間に径方向の寸法Ｇの間隙Ｓが確保されている。
圧縮リング８（後述）を圧縮するとき接続リング４が歪んだとしても間隙Ｓで吸収されるため、第１の溝形成部２ｂを介して継手本体１の円筒挿入部２ａに圧縮力が加わることがない。
・条件ｂ：接続リング円筒部４ａの外径すなわち接続リング４の谷部の径Ｄｂは、継手本体１の円筒挿入部２ａの外径Ｄｔよりも大きく、使用する樹脂配管７の圧縮前の内径ｄより小さい（Ｄｔ＜Ｄｂ＜ｄ）。
谷部の径Ｄｂを円筒挿入部２ａの外形Ｄｔよりも大きくすることにより、圧縮リング８により圧縮されるとき接続リング円筒部４ａに設けられた突設部４ｂが潰れたとしても外径Ｄｂ以下になることはなく、従って圧縮リング８を圧縮するとき樹脂配管７を介して樹脂製の継手本体１の円筒挿入部２ａに圧縮力が加わるのを防止でき、継手の信頼性を確保できる。

・条件ｃ：接続リング４の内径Ｄｉが継手本体１の円筒挿入部２ａの外径Ｄｔよりも小さい（Ｄｉ＜Ｄｔ）。
接続リング４の脱落防止のためである。
・条件ｄ：接続リング円筒部４ａの外径寸法Ｄｂは、使用するＯリング５の外径寸法Ｄｏ（図示せず）から使用するＯリング５のつぶし率１０％の２倍を差し引いた寸法Ｄｏ（１−０．２）よりも小さく、Ｏリング５を収容する第２の溝形成部２ｃの外径寸法（円筒挿入部２ａの外径寸法）Ｄｔよりも大きい（Ｄｔ＜Ｄｂ＜Ｄｏ（１−０．２））。
つぶし率１０％を確保するためである。
なお、第２の溝形成部２ｃの底部の外径Ｄ１は、Ｏリング５のつぶし率例えば１０％を確保できるようにされている。そして、第２の溝形成部２ｃは、円筒挿入部２ａの表面から凹設された深さＨ（＝（Ｄｔ−Ｄ１）／２）の環状の溝を形成する。

継手１０に樹脂配管７を接続するためには、継手本体１の円筒挿入部２ａに接続リング４とＯリング５とを装着した状態で、樹脂配管７と圧縮リング８とを差し込み、図示しない圧縮装置で圧縮リング８の接続リング４上に位置する部分を圧縮して圧縮リング８と接続リング４とで樹脂配管７を加締めて固定する。その際の圧縮リング８の圧縮は、接続リング４と継手本体１の第１の溝形成部２ｂの底面との間に存在する間隙Ｓがなくならない圧縮力の条件下で行われる。これにより、接続リング４の突設部４ｂが樹脂配管７の内周部に食い込み、樹脂配管７の内周部と強く係合して挿入部２の円筒挿入部２ａから樹脂配管７が脱落するのを防止する。Ｏリング５は、樹脂配管７によりつぶし率１０％の状態に圧縮され円筒挿入部２ａと樹脂配管７との間を封止し、樹脂配管７の内部を流れる流体のシール機能を受け持つ。なお、内周側被覆部２ｆは、接続リング４が樹脂配管７の内部を流れる流体と触れないようにする機能を有する。また、上記の条件を満足する接続リング４の構造とすることで、樹脂で形成された継手本体１すなわち円筒挿入部２ａに樹脂配管７を固定するための圧縮荷重がかからなくなり、信頼性が高く、製品寿命を大幅に改善することができる。その結果、継手の主材料を高価な金属材料から樹脂材料に置き換えることが可能となり、継手は樹脂のモールド成型等により容易に製作することができ、継手コストの大幅な削減を実現できる。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２である接続リングの構成を示す断面図である。樹脂配管７を加締めるとき圧縮力を受ける加締力受部材としての接続リング１４の形状は、図４に示すような加締力受部材円筒部としての円筒状の接続リング円筒部１４ａの軸方向の両端部に突設部としての鍔状部１４ｂを設けた溝状の断面を有するものであってもよい。接続リングの目的は、樹脂配管の抜け防止であるため、図４に示すような鍔付き円筒状のものであっても同様の効果を奏する。

実施の形態３．
図５及び図６は、実施の形態３を示すものであり、図５は配管用継手の構成を示す断面図、図６は配管用継手に樹脂配管を接続した状態の構成を示す断面図である。これらの図において、配管用継手としての継手２０は、樹脂で形成された継手本体２１と、金属で形成された円筒形の加締力受部材及び加締力受部材円筒部としてのインサート部品２４とを有する。継手本体２１は、挿入部２２とクイックジョイント部３を有する。挿入部２２は、先端部がテーパ状に形成された円筒挿入部２２ａと、Ｏリング５が装着される断面矩形の第２の溝形成部２２ｃと、円筒挿入部２２ａのインサート部品２４の外周部に位置する部分である外周側被覆部２２ｄと、外周側被覆部２２ｄから３箇所突設して設けられた断面が直角三角形の円環状の係合突設部としての突設部２２ｅと、内周側被覆部２２ｆとを有する。金属製のインサート部品２４は、円筒挿入部２２ａ内にあってかつ円筒挿入部２２ａの外周側にも内周側にも露出しないように周囲を全て樹脂で覆われた状態で完全に埋設（インサート）されている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。

継手２０に樹脂配管７を接続するためには、継手本体２１の円筒挿入部２２ａにＯリング５を装着した状態で、樹脂配管７と圧縮リング８を差し込み、図示しない圧縮装置で圧縮リング８のインサート部品２４上に位置する部分を圧縮して、圧縮リング８とインサート部品２４とで外周側被覆部２２ｄ及び突設部２２ｅを加締め固定する。これにより、円筒挿入部２２ａに設けられた突設部２２ｅが樹脂配管７の内周部と強固に係合して挿入部２２の円筒挿入部２２ａから樹脂配管７が脱落するのを防止する。Ｏリング５は、樹脂配管７によりつぶし率１０％の状態に圧縮され円筒挿入部２２ａと樹脂配管７との間を封止し、樹脂配管７の内部を流れる流体のシール機能を受け持つ。

以上のように、圧縮リング８にて外周側被覆部２２ｄ及び突設部２２ｅを圧縮して加締めるとき、インサート部品２４がその圧縮力を受け止めるので、継手２０の剛性及び耐クリープ性を向上させることが可能となり、継手本体２１を樹脂材料で形成することが可能となる。なお、インサート部品２４は継手本体２１の円筒挿入部２２ａの最外表面に露出するようにはインサートしない。これによって、樹脂配管７の脱落防止用の突設部２２ｅを樹脂材料で一体に形成でき金属部品で形成することが不要となり、インサート部品２４の加工コストが削減されるため、より安価な継手を提供することが可能となる。

また、インサート部品２４は円筒挿入部２２ａの内面側にも露出しない位置に配置することが好ましい。すなわち、円筒挿入部２２ａを形成する樹脂の中に完全に埋め込むことが好ましい。これは、インサート部品２４が継手本体２１の内側に露出した場合、インサート部品２４を形成している金属材料が内部を流れる流体と直接接することになり、潰食等の腐食への対策を施すことが必要となったり、使用できる材料に制約が発生したりするおそれがあるためである。従って、インサート部品２４が継手本体２１の内外表面に露出しない構造とすることによって、実施の形態１に示した継手１０よりも信頼性、安全性に優れた継手２０を実現することが可能となる。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４である配管用継手の構成を示す断面図である。図７において、配管用継手としての継手３０は、径方向に変形可能な変形可能部材としてのスペーサ３１を有する。このスペーサ３１は、予め決められた必要な所定の寸法だけ径方向に圧縮可能な弾性材で円筒状に形成されている。スペーサ３１は、図１に示した継手１０において、接続リング４と第１の溝形成部２ｂ（により形成される溝の底面）との間に形成された寸法Ｇの円筒状の間隙Ｓを埋めるようにして設けられたものである。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。継手本体１すなわち円筒挿入部２２ａと接続リング４とを樹脂成形で一体に形成するとき、接続リング４の内径側にスペーサ３１を挿入して樹脂成形することにより成形時に第１の溝形成部２ｂと接続リング４との間に樹脂が流入するのを防止でき、製造が容易になる。なお、スペーサ３１は径方向に変形可能であれば足り、弾性材に限定されるものではない。

なお、上記実施の形態１では、第１の溝形成部２ｂと接続リング４との間に寸法Ｇの間隙Ｓを設けたものを示したが、間隙Ｓは必須のものではなく、接続リング４の強度や必要とされる加締め時の圧縮力、樹脂配管７の材料の硬度等を勘案してその要否や寸法Ｇを決めればよい。また、上記各実施の形態では、他の部品との接続方式をクイックジョイント部３にて行うものを示したが、ねじ込み式や、ワンタッチ式の場合であってもよい。
また、図１や図５、図７に示されるＯリング５を装着するための溝形成部２ｃ，２２ｃは１本であるが、Ｏリングや溝形成部の数は１本に限定されるものではない。２本以上であってもよく、使用する内部流体の温度や圧力等の条件に応じた設計がなされる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。

１ 継手本体、２ 挿入部、２ａ 円筒挿入部、２ｂ 第１の溝形成部、
２ｃ 第２の溝形成部、２ｆ 内周側被覆部、４ 接続リング、
４ａ 接続リング円筒部、４ｂ 突設部、５ Ｏリング、７ 樹脂配管、
８ 圧縮リング、１０ 継手、１４ 接続リング、１４ａ 接続リング円筒部、
１４ｂ 鍔状部、２０ 継手、２１ 継手本体、２２ 挿入部、２２ａ 円筒挿入部、
２２ｃ 第２の溝形成部、２２ｄ 外周側被覆部、２２ｅ 突設部、
２２ｆ 内周側被覆部、２４ インサート部品、３０ 継手、３１ スペーサ。

Claims (6)

1. 挿入部を有する継手本体と加締力受部材とを備えた配管用継手であって、
   前記継手本体は、樹脂で製作されたものであって、前記挿入部は円筒形の挿入円筒部を有するものであり、
   前記加締力受部材は、金属で形成された加締力受部材円筒部を有するものであり、
   前記挿入円筒部に前記加締力受部材が配設され、接続すべき樹脂配管内に前記円筒挿入部が挿入され圧縮装置により前記樹脂配管の外周部に設けられた加締部材を圧縮し前記加締部材と前記加締力受部材とで前記樹脂配管を加締めることにより前記樹脂配管を固定するものである
   配管用継手。
2. 前記円筒挿入部は、その外周部に第１の溝形成部が設けられたものであり、
   前記加締力受部材は、加締力受部材円筒部とこの加締力受部材円筒部から径方向に突設された円環状の突設部とを有するものであり、
   前記加締力受部材が、前記第１の溝形成部と径方向に間隙または径方向に変形可能な変形可能部材を設けるとともに前記突設部が前記第１の溝形成部よりも径方向に突出するようにして前記第１の溝形成部内に収容されたものである
   請求項１に記載の配管用継手。
3. 前記円筒挿入部は、前記加締力受部材が前記円筒挿入部の外周側に露出しないように前記加締力受部材を覆う外周側被覆部を有するとともに前記外周側被覆部から径方向に突設された円環状の係合突設部を有するものであり、
   前記樹脂配管を前記加締部材と前記加締力受部材とで前記外周側被覆部及び前記係合突設部を介して加締めるものである
   請求項１に記載の配管用継手。
4. 前記円筒挿入部は、前記加締力受部材が前記円筒挿入部の内周側に露出しないように前記加締力受部材を覆う内周側被覆部を有するものである
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の配管用継手。
5. 封止部材を有するものであって、
   前記円筒挿入部は、その外周部に第２の溝形成部が設けられたものであり、
   前記封止部材は、前記第２の溝形成部に収容され、
   前記加締力受部材は、その加締力受部材円筒部の外径が前記第１の溝形成部の外径よりも大きくされたものである
   請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の配管用継手。
6. 前記封止部材は、Ｏリングであり、
   前記第２の溝形成部に前記Ｏリングが収容されたものであり、
   前記加締力受部材は、その加締力受部材円筒部の外径が前記第２の溝形成部に収容された前記Ｏリングの外径から前記Ｏリングに必要とされるつぶし率の２倍を差し引いた値よりも小さく、かつ前記第２の溝形成部の外径よりも大きくされたものである
   請求項５に記載の配管用継手。

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