特開 2022-73641 管継手構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022073641

(43)【公開日】2022-05-17

(54)【発明の名称】管継手構造

(51)【国際特許分類】

   F02M 55/02 20060101AFI20220510BHJP

   F16L 19/02 20060101ALI20220510BHJP

【ＦＩ】

F02M55/02 330Z

F16L19/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020183764

(22)【出願日】2020-11-02

(71)【出願人】

【識別番号】303047034

【氏名又は名称】株式会社ジャパンエンジンコーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柿元 泰

【テーマコード（参考）】

3G066

3H014

【Ｆターム（参考）】

3G066BA36

3G066BA65

3G066CB03

3G066CD04

3H014CA04

(57)【要約】

【課題】管と継手とのシール性を確保できる管継手構造を提供すること。
【解決手段】管継手構造は、流体を流通させる内部流路と、前記内部流路の開口端部が形成されて外側に凸の部分球面状をなす凸状端部とを有する管と、前記管の外周面に取り付けられる筒状に形成され、前記管の中心軸方向における前記凸状端部とは反対側に凸の部分球面状をなすシート部を有する筒状部と、前記凸状端部と当接するテーパ状の当接部を有し、前記流体を扱う装置と前記管とを連通する継手部と、前記管の中心軸方向における前記凸状端部とは反対側に向かって縮径するテーパ状の押圧部を内部に有し、前記継手部の外周面に螺着されるとともに、前記筒状部の前記シート部を前記押圧部で押圧して前記管の前記凸状端部を前記継手部の前記当接部に押圧する袋ナットとを備える。前記管の前記凸状端部および前記筒状部の前記シート部の各曲率中心は、前記管の中心軸上に位置する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流体を流通させる内部流路と、前記内部流路の開口端部が形成されて外側に凸の部分球面状をなす凸状端部とを有する管と、
前記管の外周面に取り付けられる筒状に形成され、前記管の中心軸方向における前記凸状端部とは反対側に凸の部分球面状をなすシート部を有する筒状部と、
前記凸状端部と当接するテーパ状の当接部を有し、前記流体を扱う装置と前記管とを連通する継手部と、
前記管の中心軸方向における前記凸状端部とは反対側に向かって縮径するテーパ状の押圧部を内部に有し、前記継手部の外周面に螺着されるとともに、前記筒状部の前記シート部を前記押圧部で押圧して前記管の前記凸状端部を前記継手部の前記当接部に押圧する袋ナットと、
を備え、
前記管の前記凸状端部および前記筒状部の前記シート部の各曲率中心は、前記管の中心軸上に位置する、
ことを特徴とする管継手構造。

【請求項2】

前記筒状部の前記シート部の曲率中心は、前記管の前記凸状端部の曲率中心と同じ位置にある、
ことを特徴とする請求項１に記載の管継手構造。

【請求項3】

前記筒状部は、前記管の外周面に形成された段差部と接触して、前記管の中心軸方向における前記筒状部の位置を制限するストッパー部を更に有する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の管継手構造。

【請求項4】

前記押圧部のテーパ面は、線形テーパ面である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の管継手構造。

【請求項5】

前記押圧部のテーパ面は、曲面状のテーパ面である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の管継手構造。

【請求項6】

前記押圧部のテーパ面は、前記筒状部の前記シート部と同じ曲率中心を有する部分球面状のテーパ面である、
ことを特徴とする請求項５に記載の管継手構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管継手構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、内燃機関等の配管の分野においては、燃料等の流体を流通させる管と当該流体を扱うポンプ等の装置とを継手を介して接合する管継手構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この管継手構造は、一般に、管の外周面に螺着されたニップルを介して、この管を、袋ナットにより継手に締め付ける構造となっている。このような管継手構造において、管の外周面には、当該外周面から出っ張ったニップルのシート面が形成されている。袋ナットは、このニップルのシート面を介して管を継手に押圧しながら、この継手に螺着される。

【0003】

また、継手に対する管の接合部は、外側に凸の略球面状に形成されている。そして、この管の接合部を受ける継手の受け部は、略円錐台の表面をなす凹のテーパ状に形成されている。このため、たとえ管が継手の中心軸に対して傾いた状態であっても、これら管の接合部と継手の受け部とは、相互に線当りで当接した状態を維持することができる。これにより、管の接合部と継手の受け部との当接圧力を流体の圧力以上に高くし得ることから、これら管と継手とのシール性を確保することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－２４２７０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した従来の管継手構造では、管の外周面から出っ張るニップルのシート面と当該シート面を押圧する袋ナットの押圧面との両方とも、平面状に形成されている。このため、管が継手の中心軸に対して傾いた状態で袋ナットにより締め付けられた場合、管の中心軸を挟んでニップルのシート面の一方側と他方側とで、袋ナットの押圧面との接触に偏りが生じる。これに起因して、管の接合部と継手の受け部との当接圧力に偏りが生じてしまい、たとえ見掛け上、管の接合部と継手の受け部とが相互に線当りで当接した状態となっていても、これら管の接合部と継手の受け部との間に、流体の圧力よりも当接圧力が低くなる部分が生じる恐れがある。この結果、管と継手とのシール性が低下するという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、管と継手とのシール性を確保することができる管継手構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る管継手構造は、流体を流通させる内部流路と、前記内部流路の開口端部が形成されて外側に凸の部分球面状をなす凸状端部とを有する管と、前記管の外周面に取り付けられる筒状に形成され、前記管の中心軸方向における前記凸状端部とは反対側に凸の部分球面状をなすシート部を有する筒状部と、前記凸状端部と当接するテーパ状の当接部を有し、前記流体を扱う装置と前記管とを連通する継手部と、前記管の中心軸方向における前記凸状端部とは反対側に向かって縮径するテーパ状の押圧部を内部に有し、前記継手部の外周面に螺着されるとともに、前記筒状部の前記シート部を前記押圧部で押圧して前記管の前記凸状端部を前記継手部の前記当接部に押圧する袋ナットと、を備え、前記管の前記凸状端部および前記筒状部の前記シート部の各曲率中心は、前記管の中心軸上に位置する、ことを特徴とする。

【0008】

また、本発明に係る管継手構造は、上記の発明において、前記筒状部の前記シート部の曲率中心は、前記管の前記凸状端部の曲率中心と同じ位置にある、ことを特徴とする。

【0009】

また、本発明に係る管継手構造は、上記の発明において、前記筒状部は、前記管の外周面に形成された段差部と接触して、前記管の中心軸方向における前記筒状部の位置を制限するストッパー部を更に有する、ことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る管継手構造は、上記の発明において、前記押圧部のテーパ面は、線形テーパ面である、ことを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る管継手構造は、上記の発明において、前記押圧部のテーパ面は、曲面状のテーパ面である、ことを特徴とする。

【0012】

また、本発明に係る管継手構造は、上記の発明において、前記押圧部のテーパ面は、前記筒状部の前記シート部と同じ曲率中心を有する部分球面状のテーパ面である、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明に係る管継手構造によれば、管と継手とのシール性を確保することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る管継手構造の一適用例を示す模式図である。

【図2】図２は、本発明の実施形態に係る管継手構造の一構成例を示す断面模式図である。

【図3】図３は、図２に示す管継手構造の要部を拡大した断面模式図である。

【図4】図４は、従来の管継手構造の一構成例を示す断面模式図である。

【図5】図５は、従来の管継手構造の問題点を説明するための模式図である。

【図6】図６は、本発明の実施形態に係る管継手構造の作用を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下に、添付図面を参照して、本発明に係る管継手構造の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、各図面において、同一構成部分には同一符号が付されている。

【0016】

図１は、本発明の実施形態に係る管継手構造の一適用例を示す模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る管継手構造の一構成例を示す断面模式図である。図３は、図２に示す管継手構造の要部を拡大した断面模式図である。図１～３に示すように、本実施形態に係る管継手構造１は、接合対象である管１０および継手部３０と、管１０を継手部３０に締め付けるためのニップル２０および袋ナット４０と、を備える。

【0017】

管１０は、流体を流通させるための配管（流通管）である。詳細には、図２に示すように、管１０は、金属等によって構成され、内部流路１１と凸状端部１２とを有する。内部流路１１は、燃料油等の流体を流通させる流路であり、例えば、管１０の中心軸Ｃ１方向の一端部から他端部までの全域に亘って管１０の内部に形成されている。凸状端部１２は、継手部３０に対する管１０の接合端部である。図２、３に示すように、凸状端部１２は、管１０の外側に凸の部分球面状に形成されている。すなわち、凸状端部１２は、球面の一部に内部流路１１の開口端部１１ａが形成されて、外側に凸の部分球面状をなす。例えば、凸状端部１２は、管１０の中心軸Ｃ１方向の両端部に形成されている。本実施形態において、凸状端部１２の外表面（管端面）は、図３に示すように、曲率中心Ｐの仮想球面Ｓ１の一部をなす部分球面である。曲率中心Ｐは、管１０の中心軸Ｃ１上に位置する。

【0018】

なお、管１０の中心軸Ｃ１は、当該管１０の径方向に対して垂直な方向（長手方向）の中心軸である。また、管１０は、流通させる流体の圧力に耐え得る管であり、例えば、３５ＭＰａ超の圧力に耐え得る高圧管であってもよいし、３５ＭＰａ以下の圧力に耐え得る低圧管であってもよい。

【0019】

また、図２、３に示すように、管１０の外周面には、ニップル２０を取り付けるためのねじ部１３が形成されている。さらに、管１０の外周面には、ねじ部１３と凸状端部１２との間に、ニップル２０の取付位置を決めるための段差部１４が形成されている。この管１０のねじ部１３は、ニップル２０のねじ部２３と螺合するものである。これら管１０およびニップル２０のねじ部１３、２３は、逆ねじとなっている。何故ならば、袋ナット４０のねじ部４３と継手部３０のねじ部３３との締め付けの際に、ニップル２０が袋ナット４０の回転に伴って回転（連れ回り）して、管１０とニップル２０との螺着が緩むことを防ぐためである。

【0020】

ニップル２０は、管１０の外周面に取り付けられる筒状部の一例である、詳細には、図２、３に示すように、ニップル２０は、金属等を材料として筒状に形成され、シート部２１と、ストッパー部２２と、ねじ部２３とを有する。

【0021】

シート部２１は、ニップル２０の外側に凸の部分球面状をなすように、ニップル２０の一端部に形成されている。すなわち、図２、３に示すように、ニップル２０が管１０の外周面に取り付けられた状態において、シート部２１は、管１０の中心軸Ｃ１方向における凸状端部１２とは反対側に凸の部分球面状をなす。このようなシート部２１の表面（シート面）は、図３に示すように、仮想球面Ｓ２の一部をなす部分球面である。シート部２１は、ニップル２０が管１０の外周面に取り付けられることにより、この管１０の外周面から出っ張る上記部分球面状のシート面を、管１０の中心軸Ｃ１周りの周方向に沿って形成する。上述した管１０の凸状端部１２およびニップル２０のシート部２１の各曲率中心は、管１０の中心軸Ｃ１上に位置している。好ましくは、図３に示すように、このシート部２１の曲率中心は、この凸状端部１２の曲率中心Ｐと同じ位置にある。すなわち、曲率中心Ｐは、凸状端部１２の部分球面状の外表面（仮想球面Ｓ１）の曲率中心であると同時に、シート部２１の部分球面状のシート面（仮想球面Ｓ２）の曲率中心でもあることが好ましい。

【0022】

なお、シート部２１の曲率半径は、例えば図３に示すように、凸状端部１２の曲率半径に比べて長い。しかし、シート部２１の曲率半径は、これに限定されず、凸状端部１２の曲率半径と同じであってもよいし、凸状端部１２の曲率半径に比べて短くてもよい。

【0023】

ストッパー部２２は、図２、３に示すように、ニップル２０の他端部（シート部２１とは反対側の端部）の近傍に形成されている。例えば、ストッパー部２２は、ニップル２０の内周面から内側に突起する凸状をなし、管１０の外周面に形成された段差部１４と接触して、管１０の中心軸Ｃ１方向におけるニップル２０の位置を制限する。ねじ部２３は、ニップル２０の内周面のうちシート部２１とストッパー部２２との間の領域に形成されている。ニップル２０は、このねじ部２３と管１０のねじ部１３とが噛み合うように、管１０の外周面に螺着される。このニップル２０の、管１０の中心軸Ｃ１方向における取付位置（螺着位置）は、上述した管１０の段差部１４とニップル２０のストッパー部２２との接触により、規制されて決まる。これにより、ニップル２０のシート部２１の曲率中心は、簡易に、管１０の凸状端部１２の曲率中心Ｐと同じ位置に設定される。

【0024】

また、これら管１０およびニップル２０のねじ部１３、２３は、上述したように逆ねじとなっている。このため、袋ナット４０のねじ部４３と継手部３０のねじ部３３との締め付けの際、ニップル２０のストッパー部２２が管１０の段差部１４に当接することにより、袋ナット４０の回転に伴うニップル２０の連れ回りを防止することができる。この結果、上記シート部２１の曲率中心が、袋ナット４０と継手部３０との螺着に伴って目標の位置（本実施形態では上記凸状端部１２の曲率中心Ｐと同じ位置）からずれる事態を防止することができる。

【0025】

継手部３０は、流体を扱う装置と当該流体を流通させる管１０とを連通する。詳細には、図２に示すように、継手部３０は、金属等によって構成され、管１０と接合する第１接合部３０ａと、流体を扱う装置と接合する第２接合部３０ｂとを一体に有する。例えば、上記流体を扱う装置として、内燃機関のシリンダに設けられた燃料噴射弁に対して燃料油を供給（圧送）する燃料噴射ポンプ５（図１参照）等が挙げられる。また、図２に示すように、継手部３０は、当接部３１と、内部流路３２と、ねじ部３３と、ボルト頭部３４と、ボルトねじ部３５とを備える。

【0026】

当接部３１は、上述した管１０の凸状端部１２と当接するテーパ状部である。詳細には、図２、３に示すように、当接部３１は、継手部３０の第１接合部３０ａ側の端部にテーパ状に形成される。この当接部３１のなすテーパ形状としては、例えば、継手部３０の中心軸Ｃ２方向の一端側から他端側へ向かって線形に縮径する線形テーパ形状等が挙げられる。このような当接部３１は、図２、３に示すように、管１０の凸状端部１２と線当りの状態で当接する。なお、継手部３０の中心軸Ｃ２は、当該継手部３０の第１接合部３０ａ側の端部と第２接合部３０ｂ側の端部とを通る方向（長手方向）の中心軸である。

【0027】

内部流路３２は、流体を流通させる流路であり、図２に示す継手部３０の当接部３１から第２接合部３０ｂ側の端部までの全域に亘って継手部３０の内部に形成されている。この内部流路３２は、継手部３０の当接部３１に対して凸状端部１２を当接させた状態の管１０の内部流路１１と、継手部３０の第２接合部３０ｂが接合された燃料噴射ポンプ５とを連通する。ねじ部３３は、継手部３０と袋ナット４０とを相互に螺着するためのものである。図２に示すように、ねじ部３３は、継手部３０の第１接合部３０ａの外周面に形成されている。

【0028】

また、図１、２に示すように、ボルト頭部３４は、継手部３０の第２接合部３０ｂの外周面に形成されている。ボルトねじ部３５は、継手部３０の外周面のうち、第２接合部３０ｂ側の端部からボルト頭部３４側へ向かう所定の領域に形成されている。継手部３０は、スパナ等の工具を用いてボルト頭部３４を中心軸Ｃ２周りに回転し、ボルトねじ部３５を燃料噴射ポンプ５のねじ部（図示せず）と螺合させることにより、図１に示すように燃料噴射ポンプ５に螺着される。

【0029】

袋ナット４０は、上述した管１０と継手部３０とを連通可能に接合する。詳細には、図１～３に示すように、袋ナット４０は、金属等を材料として筒状に形成される。袋ナット４０は、筒状の径方向に対して垂直な方向（長手方向）の両端部に開口部４１ａ、４１ｂをそれぞれ有し、内部に押圧部４２およびねじ部４３を有し、外周面にナット部４４を有する。

【0030】

開口部４１ａ、４１ｂは、袋ナット４０の内部と外部とを連通可能にする。詳細には、図２に示すように、一方の開口部４１ａは、袋ナット４０の一端部に形成されている。この開口部４１ａには、接合対象の管１０が挿通される。他方の開口部４１ｂは、袋ナット４０の他端部に形成されている。この開口部４１ｂには、接合対象の継手部３０が挿入される。以下では、説明の便宜上、袋ナット４０の一方の開口部４１ａが形成された端部は管側端部と称し、袋ナット４０の他方の開口部４１ｂが形成された端部は継手側端部と称する。

【0031】

押圧部４２は、外周面にニップル２０が取り付けられた管１０を継手部３０に押し付けるためのテーパ状部である。詳細には、図２、３に示すように、押圧部４２は、袋ナット４０の継手側端部から管側端部への方向（以下、袋ナット４０の中心軸方向という）に向かって縮径するテーパ状をなすよう、袋ナット４０の内部に形成されている。すなわち、袋ナット４０の開口部４１ａに管１０が挿通された状態において、押圧部４２は、管１０の中心軸Ｃ１方向における凸状端部１２とは反対側に向かって縮径するテーパ状をなす。このような押圧部４２は、管１０の外周面に取り付けられているニップル２０のシート部２１を、袋ナット４０が継手部３０に螺着されるに伴って押圧し、このシート部２１を介して管１０の凸状端部１２を継手部３０の当接部３１に押圧する。

【0032】

本実施形態において、押圧部４２のテーパ面は、例えば図２、３に示すように、袋ナット４０の中心軸方向に向かって線形に縮径する線形テーパ面である。管１０の外周面に取り付けられたニップル２０のシート部２１との接触面積を増やして当該シート部２１の面圧を低下させるという観点から、押圧部４２のテーパ面は、曲面状のテーパ面であることが好ましい。この曲面状のテーパ面としては、例えば、袋ナット４０の中心軸方向に向かって指数関数的に縮径する指数関数テーパ面、当該中心軸方向に向かって二次関数的に縮径する放物線テーパ面、当該中心軸方向に向かって球面状に縮径する球面状テーパ面等が挙げられる。中でも、押圧部４２のテーパ面は、ニップル２０のシート部２１と同じ曲率中心（本実施形態では図３に示す曲率中心Ｐ）を有する部分球面状のテーパ面であることが特に好ましい。

【0033】

ねじ部４３は、図２に示すように、袋ナット４０の内周面のうち、継手側端部から管側端部へ向かう所定の領域（例えばナット部４４の内側に相当する領域）に形成されている。袋ナット４０は、このねじ部４３と継手部３０のねじ部３３とが噛み合うように、継手部３０の外周面に螺着される。ナット部４４は、袋ナット４０を継手部３０の外周面に螺着する際に作業者の手または工具によって把持される部分である。図１、２に示すように、ナット部４４は、袋ナット４０における継手部３０との螺着部分の外周面に、多角形状をなすよう形成される。

【0034】

上述した構成を有する袋ナット４０は、継手部３０の外周面に螺着されるとともに、ニップル２０のシート部２１を押圧部４２で押圧して管１０の凸状端部１２を継手部３０の当接部３１に押圧する。このようにして、袋ナット４０は、管１０を継手部３０に締め付けて接合する。

【0035】

本実施形態に係る管継手構造１は、接合対象である管１０の両端部（具体的には管１０の中心軸Ｃ１方向の両端部）に適用される。例えば、当該管１０の一端部には、上述した管継手構造１が適用され、これにより、図１～３に示したように、当該管１０の一端部と燃料噴射ポンプ５とが継手部３０を介して連通可能に接合される。また、当該管１０の他端部には、特に図示しないが、当該管１０の一端部と同様の管継手構造１が適用されている。これにより、当該管１０の他端部と燃料噴射弁とが連通可能に接合される。なお、この燃料噴射弁は、管１０が流通させる流体を扱う装置の一例であり、例えば、舶用ディーゼルエンジン等の内燃機関のシリンダに設けられている。上記のように管１０の両端部が管継手構造１によって燃料噴射ポンプ５と燃料噴射弁とに各々接合された場合、燃料噴射ポンプ５から管１０を介して燃料噴射弁に燃料油を圧送し、この燃料噴射弁から内燃機関のシリンダ内（燃焼室）に燃料油を噴射することができる。

【0036】

なお、本実施形態における流体を扱う装置は、上述した燃料噴射ポンプや燃料噴射弁に限定されない。例えば、当該流体を扱う装置としては、燃料噴射ポンプ、燃料噴射弁、注水ポンプ、注水弁、作動油ポンプ、過給機、給気装置および排気装置等、内燃機関または内燃機関以外の機関において配管接合される各種装置が挙げられる。また、管１０内を流通する流体としては、例えば、燃料油、水、作動油、潤滑油、燃焼用ガス、排ガス等の液体または気体が挙げられる。

【0037】

つぎに、従来の管継手構造の問題点について説明する。図４は、従来の管継手構造の一構成例を示す断面模式図である。図４には、従来の管継手構造１０１の要部の断面が図示されている。図４に示すように、従来の管継手構造１０１は、接合対象である管１１０および継手部１３０と、管１１０を継手部１３０に締め付けるためのニップル１２０および袋ナット１４０と、を備える。

【0038】

管１１０は、上述した段差部１４（図２、３参照）が外周面に形成されていないこと以外、本発明に係る管継手構造１の管１０と同様に構成される。例えば、図４に示すように、この管１１０は、本発明における管１０と同様に、内部流路１１および開口端部１１ａと、ねじ部１３とを有する。また、この管１１０の凸状端部１１２は、説明の便宜上、本発明における管１０の凸状端部１２と区別するために符号を変えているが、本発明における管１０と同様に外側に凸の部分球面状に形成されている。なお、管１１０の中心軸Ｃ１１は、本発明における管１０の中心軸Ｃ１と同様に、管１１０の径方向に対して垂直な方向の中心軸である。

【0039】

ニップル１２０は、図４に示すように、平面状のシート部１２１を有しており、上述した外側に凸の部分球面状のシート部２１（図３参照）を有していない。すなわち、ニップル１２０のシート面は、本発明に係る管継手構造１のニップル２０のシート面（部分球面）とは異なり、管１１０の中途部側（凸状端部１１２とは反対側）を向く平面である。また、ニップル１２０は、本発明におけるニップル２０のストッパー部２２（図３参照）を有していない。ニップル１２０は、上記部分球面状のシート部２１およびストッパー部２２の構成以外、本発明におけるニップル２０と同様の構成を有する。例えば、図４に示すように、ニップル１２０は、その内周面にねじ部２３を有し、管１１０の外周面に螺着される。これにより、ニップル１２０は、管１１０の外周面から出っ張る上記平面状のシート面を、管１１０の中心軸Ｃ１１周りの周方向に沿って形成する。

【0040】

継手部１３０は、本発明に係る管継手構造１の継手部３０と同様に構成されている。例えば、図４に示すように、継手部１３０は、本発明における継手部３０と同様に、テーパ状の当接部１３１を有する。この当接部１３１には、管１１０の凸状端部１１２が突き当てられる。

【0041】

袋ナット１４０は、図４に示すように、平面状の押圧部１４２を有しており、上述したテーパ状の押圧部４２（図３参照）を有していない。すなわち、袋ナット１４０の押圧面は、本発明に係る管継手構造１の袋ナット４０の押圧面（テーパ面）とは異なり、継手部１３０側（図４の紙面下側）を向く平面である。袋ナット１４０は、上記テーパ状の押圧部４２の構成以外、本発明における袋ナット４０と同様の構成を有する。例えば、図４に示すように、袋ナット１４０は、継手部１３０の外周面に螺着されるとともに、ニップル１２０の平面状のシート部１２１を平面状の押圧部１４２で押圧して管１１０の凸状端部１１２を継手部１３０の当接部１３１に押圧する。

【0042】

図５は、従来の管継手構造の問題点を説明するための模式図である。従来の管継手構造１０１（図４参照）では、管１１０の外周面にニップル１２０が螺着され、この管１１０の凸状端部１１２が、作業者の手作業等によって継手部１３０の当接部１３１に突き当てられる。つぎに、袋ナット１４０には、作業者の人力によるトルク（肌付けトルク）が加えられる。これにより、袋ナット１４０は、継手部１３０の外周面に仮付けされるとともに、平面状の押圧部１４２でニップル１２０の平面状のシート部１２１を押圧し、このシート部１２１を介して管１１０の凸状端部１１２を継手部１３０の当接部１３１に押圧する。その後、袋ナット１４０には、スパナまたはトルクレンチ等の工具によって締付トルクが更に加えられる。これにより、袋ナット１４０は、継手部１３０の外周面に完全に螺着されるとともに、管１１０の凸状端部１１２を、シート部１２１を介して押圧部１４２で継手部１３０の当接部１３１に押圧する。この結果、管１１０は、袋ナット１４０によって継手部１３０に本締め付けされる。

【0043】

ここで、図５に示すように、管１１０の中心軸Ｃ１１が継手部１３０の中心軸Ｃ１２に対して傾いた状態で、管１１０の凸状端部１１２が継手部１３０の当接部１３１に突き当てられた場合、この管１１０の外周面に螺着されているニップル１２０は、この管１１０と一体に傾いた状態となる（状態Ａ１）。

【0044】

この状態Ａ１において、管１１０の凸状端部１１２は、継手部１３０の当接部１３１と線当りで当接した状態を維持している。一方、ニップル１２０のシート部１２１は平面状のシート面をなすものであるため、図５に示すように、シート部１２１の高さ位置Ｈ２は、管１１０の中心軸Ｃ１１が継手部１３０の中心軸Ｃ１２に対して傾いていない場合のシート部１２１の高さ位置Ｈ１よりも高い位置に変化する。すなわち、シート部１２１には、管１１０の中心軸Ｃ１１を挟んで一方側（図５の紙面右側）と他方側（図５の紙面左側）とで高低差が生じる。なお、高さ位置Ｈ１、Ｈ２は、所定の位置を基準とする高さ方向の位置である。

【0045】

上記のようにニップル１２０のシート部１２１に高低差が生じた状態において、袋ナット１４０が継手部１３０に螺着された場合、この袋ナット１４０の押圧部１４２とニップル１２０のシート部１２１との接触に偏りが生じる。例えば図５に示すように、シート部１２１のうち、高さ位置Ｈ２のシート部１２１ｂは、押圧部１４２と接触し得る。しかし、このシート部１２１ｂとは管１１０の中心軸Ｃ１１を挟んで反対側のシート部１２１ａは、押圧部１４２と接触していない（状態Ａ２）。

【0046】

このような状態Ａ２において、袋ナット１４０の押圧部１４２は、ニップル１２０のシート部１２１のうち、管１１０の中心軸Ｃ１１を挟んで片側のシート部１２１ｂを偏って押圧してしまう。これにより、管１１０には、図５に示すように、片側のシート部１２１ｂに対する押圧部１４２の押圧力に起因する回転力が生じる。この場合、管１１０の凸状端部１１２と継手部１３０の当接部１３１とは、見掛け上、線当りで当接した状態を維持している。しかし、これら凸状端部１１２と当接部１３１との当接圧力は、上記回転力によって偏ってしまう。具体的には、これら凸状端部１１２と当接部１３１との当接圧力のうち、押圧部１４２によって押圧されたシート部１２１ｂとは管１１０の中心軸Ｃ１１を挟んで反対側の当接圧力、すなわち、図５に示す凸状端部１１２ａと当接部１３１ａとの当接圧力が増大する。これに伴い、押圧部１４２によって押圧されたシート部１２１ｂとは管１１０の中心軸Ｃ１１を挟んで同じ側の当接圧力、すなわち、図５に示す凸状端部１１２ｂと当接部１３１ｂとの当接圧力が減少する。

【0047】

この結果、管１１０の凸状端部１１２と継手部１３０の当接部１３１との接触部分に、管１１０内を流通する流体の圧力よりも低い当接圧力の部分が生じることから、これら凸状端部１１２と当接部１３１とのシール性が低下するという問題が生じる。このような従来の管継手構造１０１では、管１１０と継手部１３０との間から流体が漏れる事態を回避することが困難となる。

【0048】

また、従来の管継手構造１０１では、図５の状態Ａ２に例示されるように、袋ナット１４０の押圧部１４２がニップル１２０のシート部１２１の片側に偏って接触している。このため、肌付けトルクによって袋ナット１４０が継手部１３０に仮付けされても、これら押圧部１４２とシート部１２１との接触の偏りを解消することは困難である。これに起因して、袋ナット１４０を肌付けトルクで継手部１３０に仮付けした状態から締付トルクで継手部１３０に本締め付けするまでの、当該袋ナット１４０の締付角度がばらつくという問題が生じる。この場合、継手部１３０に対する袋ナット１４０の本締め付けを、袋ナット１４０の締付角度で管理することが困難となり、袋ナット１４０の締付トルクで管理する必要がある。すなわち、袋ナット１４０の本締め付けに、スパナ等の工具に比べて大型のトルクレンチを用いなければならない。この結果、従来の管継手構造１０１では、袋ナット１４０の本締め付けにおいて、トルクレンチを使用可能な広い作業スペースが必要となることから、例えば、内燃機関のシリンダカバー上など、作業スペースが狭い場所での配管接続が困難となり、配管接続の作業性が低下する。

【0049】

なお、締付トルクは、袋ナットを継手部に本締め付け（完全に螺着）するために必要なトルクである。締付角度は、袋ナットを継手部に仮付けした状態から本締め付けするまでに、当該袋ナットが当該継手部の中心軸周りに回転（例えば図１参照）する回転角度である。

【0050】

つぎに、本発明の実施形態に係る管継手構造１の作用について説明する。図６は、本発明の実施形態に係る管継手構造の作用を説明するための模式図である。本実施形態に係る管継手構造１（図１～３参照）では、管１０の外周面にニップル２０が螺着され、この管１０の凸状端部１２が、作業者の手作業等によって継手部３０の当接部３１に突き当てられる。つぎに、袋ナット４０には肌付けトルクが加えられ、これにより、袋ナット４０は、継手部３０の外周面に仮付けされるとともに、部分球面状の押圧部４２でニップル２０のテーパ状のシート部２１を押圧する。袋ナット４０は、このシート部２１を介して管１０の凸状端部１２を継手部３０の当接部３１に押圧する。その後、袋ナット４０には締付トルクが更に加えられ、これにより、袋ナット４０は、継手部３０の外周面に完全に螺着される。これと同時に、袋ナット４０は、管１０の凸状端部１１２を、シート部２１を介して押圧部４２で継手部３０の当接部３１に押圧する。この結果、管１０は、袋ナット４０によって継手部３０に本締め付けされる。

【0051】

ここで、図６に示すように、管１０の中心軸Ｃ１が継手部３０の中心軸Ｃ２に対して傾いた状態で、管１０の凸状端部１２が継手部３０の当接部３１に突き当てられた場合、この管１０の外周面に螺着されているニップル２０は、この管１０と一体に傾いた状態となる（状態Ａ１１）。

【0052】

この状態Ａ１１において、管１０の凸状端部１２は、継手部３０の当接部３１と線当りで当接した状態を維持している。また、ニップル２０のシート部２１は、上述したように部分球面状のシート面をなすものである。このため、シート部２１のシート面は、図６に示すように、管１０の中心軸Ｃ１上に曲率中心（例えば図３に示す曲率中心Ｐ）が位置する仮想球面Ｓ２に含まれた状態を維持する。すなわち、シート部２１のシート面は、管１０の傾き具合によらず、常に仮想球面Ｓ２内に位置している。

【0053】

上記のように管１０が継手部３０に対し傾いて突き当てられた状態において、袋ナット４０が継手部３０に螺着された場合、袋ナット４０の押圧部４２は、ニップル２０のシート部２１と均一に接触する。すなわち、図６に示すように、押圧部４２は上述したテーパ状の押圧面をなし且つシート部２１は上述した部分曲面状のシート面をなすため、これら押圧部４２とシート部２１とは、管１０の中心軸Ｃ１周りの周方向（外周方向）の全域に亘って相互に接触し得る（状態Ａ１２）。

【0054】

このような状態Ａ１２において、袋ナット４０の押圧部４２は、ニップル２０のシート部２１を、管１０の中心軸Ｃ１周りの周方向の全域に亘って均一に押圧する。これにより、管１０の凸状端部１２には、図６に示すように、シート部２１を介して押圧部４２からの押圧力が均一に伝わる。この結果、管１０の凸状端部１２と継手部３０の当接部３１との当接圧力は、これら凸状端部１２と当接部３１との接触部分の全域に亘り、管１０内を流通する流体の圧力以上の高圧力に維持される。このような管継手構造１では、これら凸状端部１２と当接部３１とのシール性を高く維持できることから、管１０と継手部３０との間から流体が漏れる事態を回避することが可能である。特に、本実施形態に係る管継手構造１は、Ｏリング等のシール部材ではシール性を維持することが困難な高圧力（例えば３５ＭＰａ超の圧力）の流体を流通させる管１０と継手部３０との接合に有効である。

【0055】

また、本実施形態に係る管継手構造１では、図６の状態Ａ１２に例示されるように、袋ナット４０の押圧部４２が、管１０の中心軸Ｃ１周りの周方向の全域に亘り、ニップル２０のシート部２１と接触している。このため、肌付けトルクによって袋ナット４０が継手部３０に仮付けされた際、これら押圧部４２とシート部２１とを、管１０の中心軸Ｃ１周りの周方向の全域に亘って密着させることができる。これにより、袋ナット４０を継手部３０に仮付けした状態から本締め付けするまでの、当該袋ナット４０の締付角度のばらつきを抑制することができる。この場合、継手部３０に対する袋ナット４０の本締め付けを、袋ナット４０の締付角度で管理することが可能となる。この結果、トルクレンチを用いる必要が無く、これよりも小型のスパナ等の工具を用いて袋ナット４０の本締め付けが可能となることから、例えば、内燃機関のシリンダカバー上など、作業スペースが狭い場所での配管接続を容易に行うことができ、配管接続の作業性が向上する。

【0056】

以上、説明したように、本発明の実施形態に係る管継手構造１では、流体を流通させる内部流路１１と外側に凸の部分球面状をなす凸状端部１２とを有する管１０の外周面に、部分球面状のシート部２１を有するニップル２０が取り付けられ、この管１０の凸状端部１２が継手部３０のテーパ状の当接部３１に当接し、前記流体を扱う装置（例えば燃料噴射ポンプ５）と管１０とが継手部３０を介して連通し、テーパ状の押圧部４２を内部に有する袋ナット４０が、継手部３０の外周面に螺着されるとともに、ニップル２０のシート部２１を押圧部４２で押圧して管１０の凸状端部１２を継手部３０の当接部３１に押圧している。この管継手構造１において、袋ナット４０の押圧部４２は、管１０の中心軸Ｃ１方向における凸状端部１２とは反対側に向かって縮径するテーパ状をなしている。ニップル２０のシート部２１は、管１０の中心軸Ｃ１方向における凸状端部１２とは反対側に凸の部分球面状をなしている。これら管１０の凸状端部１２およびニップル２０のシート部２１の各曲率中心は、管１０の中心軸Ｃ１上に位置している。

【0057】

上記の構成により、管１０の継手部３０に対する傾き具合によらず、管１０の凸状端部１２と継手部３０の当接部３１とが相互に線当りで当接した状態を維持しながら、袋ナット４０の押圧部４２が、管１０の外周方向の全域に亘ってニップル２０のシート部２１と片当りなく均一に接触することができる。このため、袋ナット４０は、継手部３０に螺着されながら、管１０の外周方向の全域に亘ってニップル２０のシート部２１を押圧部４２で均一に押圧し、このシート部２１を介して、管１０の凸状端部１２を継手部３０の当接部３１に押圧することができる。これにより、管１０の凸状端部１２を、継手部３０の中心軸Ｃ２周りの周方向の全域に亘って偏りなく継手部３０の当接部３１に突き当てた状態にして、管１０と継手部３０とを袋ナット４０で接合することができる。この結果、管１０の凸状端部１２と継手部３０の当接部３１との当接圧力を、これら凸状端部１２と当接部３１との接触部分の全域に亘って流体圧力以上の高圧力に維持できることから、これら接合した管１０と継手部３０との高いシール性を確保することができる。

【0058】

また、本発明の実施形態に係る管継手構造１では、袋ナット４０の押圧部４２が管１０の外周方向の全域に亘ってニップル２０のシート部２１と接触している。このため、肌付けトルクによって袋ナット４０を継手部３０に仮付けするとともに、これら押圧部４２とシート部２１とを管１０の外周方向の全域に亘って片当りなく密着させることができる。これにより、袋ナット４０の締付角度のばらつきを抑制でき、継手部３０に対する袋ナット４０の本締め付けを袋ナット４０の締付角度で管理することが可能となる。この結果、トルクレンチを用いる必要が無く、作業スペースが狭い場所で袋ナット４０の本締め付けを容易に行えることから、配管接続の作業性を向上させることができる。

【0059】

また、本発明の実施形態に係る管継手構造１では、ニップル２０のシート部２１の曲率中心を、管１０の凸状端部１２の曲率中心Ｐと同じ位置にしている。このため、ニップル２０のシート部２１のなす部分球面状のシート面を含む仮想球面Ｓ２を、管１０の凸状端部１２のなす部分球面状の管端面を含む仮想球面Ｓ１と同心の球面にすることができる。これにより、管１０が継手部３０に対して傾いた際におけるシート部２１のシート面と仮想球面Ｓ２との位置ずれを低減することができる。この結果、ニップル２０のシート部２１と袋ナット４０の押圧部４２とを均一に接触させ得る構造を、容易に実現することができる。

【0060】

また、本発明の実施形態に係る管継手構造１では、管１０の外周面に段差部１４を形成し、この段差部１４と接触して、管１０の中心軸Ｃ１方向におけるニップル２０の位置を制限するストッパー部２２が当該ニップル２０に設けられている。このため、ニップル２０のシート部２１の曲率中心と、管１０の凸状端部１２の曲率中心とが同じ位置になるように、管１０の外周面におけるニップル２０の取付位置を容易に決めることができる。

【0061】

なお、上述した実施形態では、接合対象の管１０として中心軸Ｃ１方向の一端部と他端部とに凸状端部１２を有する管を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、管１０は、中心軸Ｃ１方向の両端部のうち一端部のみに凸状端部１２を有する管であってもよいし、複数に分岐した態様の管であってもよい。また、管１０は、直線状の管であってもよいし、湾曲部または屈曲部を有する管であってもよく、本発明において、管１０の形状は問われない。

【0062】

また、上述した実施形態では、管１０の部分球状をなす凸状端部１２の曲率中心と、ニップル２０の部分球状をなすシート部２１の曲率中心とが、管１０の中心軸Ｃ１上における同じ位置に設定されていたが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明において、これら凸状端部１２およびシート部２１の各曲率中心は、管１０の中心軸Ｃ１上に位置していれば、相互に同じ位置であってもよいし異なる位置であってもよい。

【0063】

また、上述した実施形態では、管１０の外周面にニップル２０を螺着していたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、ニップル２０は、管１０の外周面に嵌合によって取り付けられてもよいし、接着や溶着等によって取り付けられてもよい。

【0064】

また、上述した実施形態では、継手部３０の当接部３１として線形テーパ状の当接部を例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、当接部３１のテーパ面は、線形テーパ面であってもよいし、曲面状のテーパ面であってもよい。

【0065】

また、上述した実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

【符号の説明】

【0066】

１ 管継手構造
５ 燃料噴射ポンプ
１０ 管
１１ 内部流路
１１ａ 開口端部
１２ 凸状端部
１３ ねじ部
１４ 段差部
２０ ニップル
２１ シート部
２２ ストッパー部
２３ ねじ部
３０ 継手部
３０ａ 第１接合部
３０ｂ 第２接合部
３１ 当接部
３２ 内部流路
３３ ねじ部
３４ ボルト頭部
３５ ボルトねじ部
４０ 袋ナット
４１ａ、４１ｂ 開口部
４２ 押圧部
４３ ねじ部
４４ ナット部
１０１ 従来の管継手構造
１１０ 管
１１２、１１２ａ、１１２ｂ 凸状端部
１２０ ニップル
１２１、１２１ａ、１２１ｂ シート部
１３０ 継手部
１３１、１３１ａ、１３１ｂ 当接部
１４０ 袋ナット
１４２ 押圧部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２ 中心軸
Ｓ１、Ｓ２ 仮想球面
Ｐ 曲率中心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】