JP5968617B2 - 配管接続用クランプ - Google Patents

Description

本発明は、配管接続用クランプに関し、より詳細には、フランジを有する配管同士を接続、固定するクランプに関する。

従来、流体を送るための管の取り外しを必要とする箇所の継手として、フランジ（管の端部にて形成された円盤状の拡径部）を用いたフランジ継手が知られている。フランジの固定方法としては、大きく分けてボルト等によりフランジを締結する方法と、クランプ等によりフランジを挟着する方法とがある。

ここで用いられるクランプは、図７に示すような形状をしているのが一般的である。すなわち、半円状に形成された二つの挟着部材（４、５）の一端をそれぞれ回動可能に連結部材６で連結し、他端において、下挟着部材５には回動可能に締結部材２８を、上挟着部材４には前記締結部材２８が嵌入する溝３１を設けている。締結部材２８の棒状部分２９にはネジが切ってあり、蝶ナット３０が螺合している。このクランプでフランジを固定するに際しては、フランジを挟着部材内側に形成された溝２に嵌合させ、締結部材２８を上挟着部材４の溝３１に嵌入後、蝶ナット３０を締める。こうして、クランプの挟着部材内側に形成された溝２とフランジ外面との作用により、フランジに管軸方向の力が加わって挟着される。この一般的なクランプに対し、これまで種々の改良がなされてきた（例えば、特許文献１および２）。

特許文献１には、複数の略円弧状のクランプ片を有して、少なくとも一箇所を除く部分で各クランプ片の端部が互いに枢結されたクランプ本体と、このクランプ本体の枢結されていないクランプ片の端部同士を締結するための互いに螺合する第１ネジ部材及び第２ネジ部材とを備え、クランプ片の夫々の内周面側には、短管部材に形成された両テーパーフランジ部を挟み込む溝部が周方向に形成されており、第１ネジ部材は、枢結されていないクランプ片の端部の一方に回動可能に取り付けられており、この第１ネジ部材に螺合して、枢結されていないクランプ片の端部の他方を第１ネジ部材軸方向に押しつける第２ネジ部材に、ラチェット工具が係合可能な穴が形成されている管継手用クランプ部材、が開示されている。

特許文献２には、配管の継ぎ目に形成したフェルールの当接面に凹設してある環状溝内にガスケットを挟み込むようにして両方の配管のフェルール同士を突き合わせ、当該突き合わせ部分の外周に緊着して配管内を通流する粉粒体、液体又は気体が外部に漏れるのを防止するクランプ継手において、フェルール同士の突き合わせ部分の外周を覆うことができる凹溝を形成してなるほぼ半円形状をなすように二分された一対のクランプハンドの下端部同士を、連結金具を介して回動可能に連結すると共に、一対のクランプハンドの自由端部側を互いに平行状態を維持できるように上方に折り曲げて上面からみてコ字をなす一対の緊締部を形成し、一対の緊締部のうちのいずれか一方の緊締部の両側にピンを介してリンク板を回動自在に取付け、一対のリンク板の先端部にピンを介して基端部にカム部を形成した操作レバーを回動自在に付設すると共に、操作レバーの基端部に形成したカム部が圧接するカム受け凹部を、他方の緊締部に凹設した配管用クランプ継手、が開示されている。

実用新案登録第３１０２８０８号公報 特開２０１０−２５５７０１号公報

特許文献１では、クランプを締め付けまたは緩める際に専用の工具が必要であり、また工具を所定回数回転させるためある程度の作業時間が必要であった。また、人の手で締め具合を調整するので、締めすぎによる破損や変形（塑性変形）の問題や、締めたりないことによる漏れの問題が生じるおそれがあった。
特許文献２では、ハンドルの出っ張りが大きいため邪魔になり、作業者が引っ掛かるなどの問題が生じる可能性があった。

また、各特許文献に記載のクランプは、ハンドルや工具が動くためのスペースが必要となり、これらクランプの取付部周辺には比較的広いスペースを確保しなければならなかった。

そこで本発明では、工具を用いずに簡単な操作で一定の締め付け力を与えることができ、しかもコンパクトな配管接続用クランプを提供することを目的とする。

第１の発明は、端部にフランジを有する配管の接続用クランプであって、一対のフランジが嵌合される溝が形成される第１および第２の挟着部材と、前記第１および第２の挟着部材を開閉可能に連結する連結部材と、前記第２の挟着部材に回動可能に設けられるローラー支持部材と、前記ローラー支持部材に回動可能に支持されるローラーと、を備えてなり、前記第１の挟着部材が凹部を有し、前記ローラー支持部材を回動して前記凹部に前記ローラーを移動させることにより前記第１および第２の挟着部材により前記フランジを押圧固定すること、前記第１の挟着部材が、前記凹部と連続して設けられ、前記ローラーを凹部に誘導する斜面を備え、前記ローラーを手で操作して前記斜面上を転がし、前記凹部に前記ローラーを移動させさせることができることを特徴とする配管接続用クランプである。
第２の発明は、第１の発明において、前記ローラーの表面には、すべり止め処理が施されていることを特徴とする。
第３の発明は、第１または２の発明において、前記凹部と前記斜面の境界に頂上部を備えることを特徴とする。
第４の発明は、第３の発明において、前記第１の挟着部材が、略Ｓ字状の上面により構成される係止部を備えることを特徴とする。

第５発明は、第２の発明において、前記斜面には、すべり止め処理が施されていることを特徴とする。
第６の発明は、第１ないし５のいずれかの発明において、前記凹部の底部を含む大部分の表面を滑らかな面としたことを特徴とする。
第７の発明は、第１ないし６のいずれかの発明において、前記凹部の底部を含む大部分の表面には、摩擦抵抗を低減させる処理が施されていることを特徴とする。
第８の発明は、第１ないし７のいずれかの発明において、前記ローラーによる押圧力を増強する機構を備えることを特徴とする。
第９の発明は、第１ないし８のいずれかの発明において、前記ローラーが、ローラーよりも大径の操作部材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ローラーを転がす作業でクランプを脱着できるので、操作が容易であると共に短時間で脱着ができる。
また、ハンドルなどの大型の操作部品を有しないので、コンパクトであり、脱着操作のために必要なスペースも小さい。

第一実施形態に係るクランプを示す斜視図である。 第一実施形態に係るクランプを締めるときの様子を示す側面図である。ここで、（ａ）はローラーが嘴部に接触したとき、（ｂ）はローラーが頂上部に達したとき、（ｃ）はローラーが凹部に嵌合したときを示す。 第一実施形態に係るクランプを外すときの様子を示す側面図である。ここで、（ａ）はローラーを表面処理部まで移動したとき、（ｂ）はローラーが頂上部まで移動したとき、（ｃ）はローラーが嘴部から外れたときを示す。 フランジとクランプとの関係を示す部分拡大断面図である。ここで、（ａ）はクランプが押し下げられるとき、（ｂ）はクランプが持ち上げられるときを示す。 第二実施形態に係るバネを備えるクランプを示す斜視図である。 第三実施形態に係る径違いのローラーを備えるクランプを示す斜視図である。 従来のクランプを示す斜視図である。

本発明のクランプは、一対のフランジが嵌合される溝が形成された第１および第２の挟着部材を、ローラーにより固定するものである。以下に、本発明を実施するための形態例を説明する。

《第一実施形態》
（１）構造
図１を参照しながら、第一実施形態のクランプの構造を説明する。
本実施形態のクランプ１は、一対の挟着部材４および５と、挟着部材４および５をそれぞれの端部１７で回動可能に連結する連結部材６と、下挟着部材５の連結端１７とは別の端に回動可能に設けられる一対のローラー支持部材７と、一対のローラー支持部材７に挟まれて回動可能に設けられるローラー８とからなる。なお、以下では説明の便宜上、符号４を上挟着部材、符号５を下挟着部材と称するが、実際の配置時にはこれらが上下関係とならなくてもよい。

挟着部材４、５は、それぞれにフランジ２０が嵌合する半円状の溝２が形成され、かつ管形状に沿う半円状の切り欠き３を有する。上挟着部材４には連結端１７とは別の端（換言すると、下挟着部材５のローラー８が設けられる端部に対向する端部）に、嘴状の係止部１１が形成されている。より詳細には、係止部１１の上面は略Ｓ字であり、先端から連結端１７に向けて曲線で連続的に山部１２と凹部１３とが形成されている。

山部１２は、ローラー８を山部斜面１５に沿って頂上１４に誘導することで挟着部材４、５を強圧する役割と、凹部１３に位置するローラー８を外れないようにするストッパーとしての役割を有する。そのため、頂上部１４の高さは、上下の挟着部材（４、５）がフランジ２０を挟んだ状態（ローラ８により固定する前の状態）において、ローラー８の下端（ローラー可動半径）よりも高くなるよう形成される。また、係止部１１先端から頂上１４までの斜面１５に滑り止め表面処理を施すことが好ましい。この表面処理は頂上１４を越え、凹部１３と頂上１４との境界の一定部分まで施すようにしてもよい。

本実施の形態では、斜面１５の表面処理と対応してローラー８の胴体面にも滑り止め表面処理が施されている。滑り止め表面処理としては、互いにかみあう歯車の歯形を形成するもの、表面に細かな凹凸を形成するローレット、サンドブラスト等の機械加工によるもの、滑りにくい性質を有しているゴムや樹脂等の材料をコーティングするものなどが例示される。そうすることで、ローラー８が係止部山部１２表面を転がりやすくなるので、小さな力で簡単に操作することができる。

凹部１３は、上下の挟着部材（４、５）がフランジ２０を固定している状態でローラー８が位置する窪みである。そのため、凹部１３の表面の形状は、ローラー８の周面の接触面積が大きくなるような曲面形状とすることが好ましい。凹部１３の深さは、対応する規格のフランジを挟着した際に、下挟着部材５の底部から凹部底１６までの高さが適切になるように設計する。凹部１３の深さを適切に設定することで、凹部１３によるロック作用によりローラー８を安定して保持することができ、また、ガスケット２１を締め付ける力を常に一定にすることができる。

本実施の形態では、凹部１３には滑り止め表面処理は施されていない。好ましくは、凹部１３の表面の全部または底部を含む大部分を滑らかな面（摩擦抵抗が小さい面）とする。また、ここに鏡面仕上げや潤滑性を有する樹脂などをコーティングして摩擦抵抗をより小さくする表面処理を施してもよい。そうすることで、クランプ１が締まっているときに、ローラー８に誤って触れてしまっても大きな力をかけなければローラー８はその場で空転し、クランプ１が外れる方向へは移動しにくくなるからである。

ローラー８は、ローラー支持部材７を連結するローラー軸２７により回動可能に支持される。ローラー８は、挟着部材（４、５）を固定する固定位置（すなわち、凹部１３の位置）と、上挟着部材４と非接触となる開放位置（図１および図３（ｃ）参照）とを往復移動することができる。すなわち、下挟着部材５に枢着するピン１０を軸として、ローラー支持部材７を振り子運動することが可能である。

（２）締結操作
本実施形態のクランプ１を用いて、端部にフランジ２０を有する管１９、１９同士を接続する際のクランプ操作手順を、図２を参照しながら説明する。
最初に、各管端部のフランジ２０を互いに向き合わせ、ガスケット２１を間に挟んで保持した後、クランプの溝２に嵌合させ、上下挟着部材（４、５）で挟み込むようにする。
次いで、ローラー８を上挟着部材４の方向へ移動して山部斜面１５に接触させる（図２（ａ））。

次いで、斜面１５上をローラー８を転がして上挟着部材４の頂上部１４まで移動させる（図２（ｂ））。このとき上挟着部材４はローラー８の押圧により押し下げられる。これは、フランジ２０がテーパー面２２を有していること、間に弾性のあるガスケット２１を挟んでいることによる。つまり、ガスケット２１が潰れてフランジ２０の合計幅が小さくなり、断面が台形状の溝２のより奥深くまで進入するためである（図４（ａ）参照）。

そして、ローラー８を上挟着部材４の凹部１３に位置させる（図２（ｃ））。このとき上挟着部材４は僅かに持ち上がる（下挟着部材５から離間する）。これは、フランジ２０がテーパー面２２を有していること、間に弾性のあるガスケット２１を挟んでいることにより、ガスケット２１が弾性によって元に戻ろうとしてフランジ２０の合計幅が大きくなり、溝２の手前に押し戻されるためである（図４（ｂ）参照）。

上述のように、本実施形態のクランプ１による締結作業は、ローラー８を転がして山部１２を乗り越えさせるだけであるので、操作が容易である。また、ローラー８およびローラー８の転がる斜面１５には滑りにくくなるよう表面処理が施されているので、小さな力で操作することができる。さらに、操作に際してハンドルや工具等を用いることはないので、操作のためのスペースも小さくて済む。

（３）分解操作
本実施形態のクランプ１によって接続されている管１９、１９同士を分解する場合のクランプ操作手順を、図３を参照しながら説明する。
クランプ１を外すにはまず、ローラー８に斜め上方向へ力を加え、上挟着部材４の凹部１３と頂上１４との境界までローラー８を移動させる（図３（ａ））。このとき上挟着部材４または下挟着部材５をローラー８とは逆方向に押さえながら（力を加えながら）行うと操作がしやすい。

次いで、ローラー８を転がして上挟着部材４の頂上部１４まで移動させる（図３（ｂ））。このとき上挟着部材４はローラー８の押圧により押し下げられる（上記図２（ｂ）の説明および図４（ａ）参照））。
そして、ローラー８を上挟着部材４の山部斜面１５上を転がして上挟着部材４から外す（図３（ｃ））。
最後に、挟着部材（４、５）を開放してクランプ１をフランジ２０から外すことにより、管１９、１９同士を分解することができる。
上述のように、本実施形態のクランプ１による分解作業は、ローラー８を転がして山部１２を乗り越えさせるだけであるので、操作が容易である。また、操作に際してハンドルや工具等を用いることはないので、操作のためのスペースも小さくて済む。

以上のように、本実施形態によれば、操作が容易で、短時間で脱着を行える。また、ハンドルなどの出っ張った部分がないので意図しない操作を防止でき、しかもコンパクトなクランプを実現できる。

《第二実施形態》
第二実施形態は、ガスケット２１の潰れる量が小さくフランジ２０からの反発力が弱い場合や、管１９内を送られる流体が高圧であるためにより強固にフランジ２０を保持したい場合などに適した配管接続用クランプに関する。本実施形態は、ローラー支持部材７を常に縮ませるようにする機構（押圧力増強機構）を備える。
以下では、図５を参照しながら、第二実施形態のクランプの構造を説明するが、第一実施形態と共通する部分についての説明は省略する。

本実施形態では、ローラー支持部材は二つの部材（７ａ、７ｂ）に分かれている。部材７ａは端部に対向する凸状部分２３ａ、２３ｂを有し、部材７ｂは端部に対向する凸状部分２３ｃ、２３ｄを有し、それぞれの端部がＴ字形状に構成される。一対の圧縮バネ２４は、上下に位置する４つの凸状部分２３ａ〜２３ｄに挟まれるように配設される。円筒状のスペーサー２５ａ、２５ｂは、ローラー支持部材７ａ、７ｂを連結するローラー軸２７およびピン１０に挿着される。より詳細には、２つのスペーサー２５ａが一対のローラー支持部材７ａとローラー８との間にそれぞれ挿入され、２つのスペーサー２５ｂが一対のローラー支持部材７ｂと下挟着部材５との間にそれぞれ挿入される。そして、凸部２３ａ、２３ｂを有するローラー支持部材７ａはローラー８に、凸部２３ｃ、２３ｄを有するローラー支持部材７ｂは下挟着部材５にそれぞれ連結されており、圧縮バネ２４はスペーサー２５ａ、２５ｂにより上下挟着部材（４、５）と非接触とされるので、圧縮バネ２４の伸長作用によりローラー８を下挟着部材５側へと引き寄せる力を発生させる。これにより、常にクランプ１を締める方向へと力を及ぼすことで、フランジ２０が外れようとする力に抵抗し、より強固にフランジ２０を保持することができる。

《第三実施形態》
第三実施形態のクランプ１は、ローラー８をより小さな力で操作できるようにするため、ローラー８の外側にローラー８の径より大きな操作ローラー２６を設けている。以下では、図６を参照しながら、第三実施形態のクランプの構造を説明するが、第一実施形態と共通する部分についての説明は省略する。

本実施形態では、斜面１５に接触するローラー８の両側に固設され、ローラー８と共に回転する円板状の操作部材（操作ローラー）２６を有している。ローラー８は、操作ローラー２６が係止部１１に接触しないよう、上挟着部材４より幅広に形成されている。別の形態としては、ローラー８と操作ローラー２６との間にスペーサーを挿入することが開示される。

本実施の形態では、ローラー８よりも操作ローラー２６の径を大きくすることで、ローラー８を回転するよりも小さな力で操作できる。すなわち、ローラー軸２７が支点、ローラー８と係止部１１との接触点が作用点、ローラー８と操作する手との接触点が力点となり、てこの原理より、支点−作用点間の距離よりも支点−力点間の距離が大きくなるので、操作する力を小さくすることができる。

１：クランプ ２：溝（フランジ嵌合溝） ３：切り欠き ４：上挟着部材 ５：下挟着部材 ６：連結部材 ７：ローラー支持部材 ８：ローラー ９：ピン（連結部材） １０：ピン（ローラー振り子軸） １１：係止部 １２：山部 １３：凹部 １４：頂上部 １５：山部斜面 １６：凹部底 １７：連結端 １９：管 ２０：フランジ ２１：ガスケット ２２：テーパー面 ２３：凸状部分 ２４：圧縮バネ ２５：スペーサー ２６：操作部材（操作ローラー） ２７：ローラー軸 ２８：締結部材 ２９：棒状部分 ３０：蝶ナット ３１：溝（締結部材が嵌合する）

Claims (9)

1. 端部にフランジを有する配管の接続用クランプであって、
   一対のフランジが嵌合される溝が形成される第１および第２の挟着部材と、
   前記第１および第２の挟着部材を開閉可能に連結する連結部材と、
   前記第２の挟着部材に回動可能に設けられるローラー支持部材と、
   前記ローラー支持部材に回動可能に支持されるローラーと、を備えてなり、
   前記第１の挟着部材が凹部を有し、前記ローラー支持部材を回動して前記凹部に前記ローラーを移動させることにより前記第１および第２の挟着部材により前記フランジを押圧固定すること、
   前記第１の挟着部材が、前記凹部と連続して設けられ、前記ローラーを凹部に誘導する斜面を備え、前記ローラーを手で操作して前記斜面上を転がし、前記凹部に前記ローラーを移動させさせることができることを特徴とする配管接続用クランプ。
2. 前記ローラーの表面には、すべり止め処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の配管接続用クランプ。
3. 前記凹部と前記斜面の境界に頂上部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の配管接続用クランプ。
4. 前記第１の挟着部材が、略Ｓ字状の上面により構成される係止部を備えることを特徴とする請求項３に記載の配管接続用クランプ。
5. 前記斜面には、すべり止め処理が施されていることを特徴とする請求項２に記載の配管接続用クランプ。
6. 前記凹部の底部を含む大部分の表面を滑らかな面としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の配管接続用クランプ。
7. 前記凹部の底部を含む大部分の表面には、摩擦抵抗を低減させる処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の配管接続用クランプ。
8. 前記ローラーによる押圧力を増強する機構を備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の配管接続用クランプ。
9. 前記ローラーが、ローラーよりも大径の操作部材を備えることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の配管接続用クランプ。