特開 2024-45855 管継手

(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】P2024045855

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】管継手

(51)【国際特許分類】

   F16L 21/08 20060101AFI20240327BHJP

   F16L 37/133 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

F16L21/08 B

F16L37/133

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150906

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】頼 蘭馨

(72)【発明者】

【氏名】川▲高▼ 俊基

(72)【発明者】

【氏名】宮本 翔太

(72)【発明者】

【氏名】近本 博章

【テーマコード（参考）】

3H015

3J106

【Ｆターム（参考）】

3H015AA05

3H015AC02

3H015BA01

3H015BB05

3H015BC01

3H015FA06

3J106AA02

3J106AA06

3J106BA01

3J106BB01

3J106BC04

3J106BD01

3J106CA02

3J106EA03

3J106EB02

3J106EC07

3J106ED13

3J106EE01

3J106EF04

(57)【要約】

【課題】抜け止めリングのリング幅とスペーサー幅を調整することで、パイプの挿入力の上昇を抑えつつ、引張強度及び引張疲労強度が両立可能な管継手を提供することを目的とする。
【解決手段】継手本体と、前記継手本体の内周面に配置された環状のパッキンと、前記継手本体の内周面に配置された環状のベース１０３ｂと、前記継手本体の内周面に配置された環状のスペーサー１０４ｃと、前記継手本体の内周面に配置された第１の抜け止めリング１０４ａと、前記継手本体の内周面に配置された第２の抜け止めリング１０４ｂと、を備え、前記第１の抜け止めリング１０４ａおよび前記第２の抜け止めリング１０４ｂは、内周に複数の食い込み歯を有し、前記スペーサー１０４ｃの幅と、前記第１の抜け止めリング１０４ａおよび前記第２の抜け止めリング１０４ｂの幅との比が、０．５～０．８である管継手。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

継手本体と、
前記継手本体の内周面に配置された環状のパッキンと、
前記継手本体の内周面に配置された環状のベースと、
前記継手本体の内周面に配置された環状のスペーサーと、
前記継手本体の内周面に配置された第１の抜け止めリングと、
前記継手本体の内周面に配置された第２の抜け止めリングと、を備え、
前記第１の抜け止めリングおよび前記第２の抜け止めリングは、内周に複数の食い込み歯を有し、
前記スペーサーの幅と、前記第１の抜け止めリングおよび前記第２の抜け止めリングの幅との比が、０．５～０．８である管継手。

【請求項2】

前記第１の抜け止めリングおよび前記第２の抜け止めリングのスリット径が、前記スペーサーの内径より大きい請求項１に記載の管継手。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管継手に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建築物内の給水、給湯、又は空調機器等に用いられるパイプを接続するために、管継手が用いられている（例えば、特許文献１参照）。管継手は、軸方向に対向配置した一対のパイプを接続する。

【0003】

管継手は、内周面に収容凹部が形成された筒状の継手本体と、収容凹部に収容され、継手本体の内側に挿入されるパイプの外周面に接触する抜け止めリングと、継手本体の内周面に配置された環状のスペーサーと、を備えている。スペーサーは、第１の抜け止めリングと第２の抜け止めリングに挟まれている。また、第１の抜け止めリングは、ベースとスペーサーに挟まれている。抜け止めリングは、鋼帯から作製された環状のリングである。抜け止めリングは、内周に複数の食い込み歯を有している。複数の食い込み歯は、隣接する２つの食い込み歯の間にスリットを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－４８８０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された管継手のように、パイプの挿入、又は引張時に抜け止めリングの複数の食い込み歯がパイプに食い込む。スペーサー内径が小さいほど、抜け止めリングが曲がりにくく、引張強度が高くなり、パイプが抜け止めリングから抜けにくくなる。その結果として、挿入力が劣ることがあった。一方、スペーサー内径が大きいほど、スペーサーの幅が小さくなり、抜け止めリングがひっくり返りやすい。その結果として、引張強度が低下することがあった。

【0006】

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、抜け止めリングのリング幅とスペーサー幅を調整することで、パイプの挿入力の上昇を抑えつつ、引張強度及び引張疲労強度が両立可能な管継手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】

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の管継手は、継手本体と、前記継手本体の内周面に配置された環状のパッキンと、前記継手本体の内周面に配置された環状のベースと、前記継手本体の内周面に配置された環状のスペーサーと、前記継手本体の内周面に配置された第１の抜け止めリングと、前記継手本体の内周面に配置された第２の抜け止めリングと、を備え、前記第１の抜け止めリングおよび前記第２の抜け止めリングは、内周に複数の食い込み歯を有し、前記スペーサーの幅と、前記第１の抜け止めリングおよび前記第２の抜け止めリングの幅との比が、０．５～０．８である。

【0008】

この発明によれば、抜け止めリングのリング幅の値とスペーサー幅の値が適切に設定されているため、パイプの挿入力の上昇を抑えつつ、引張強度及び引張疲労強度が両立可能となる。

【0009】

また、上記の管継手において、前記第１の抜け止めリングおよび前記第２の抜け止めリングのスリット径が、前記スペーサーの内径より大きくてもよい。
この発明によれば、パイプの挿入、又は引張時に引張応力がスリット径に集中することを低減する効果が得られる。これにより、リングの疲労割れを防止することが出来る。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、パイプの挿入力の上昇を抑えつつ、引張強度及び引張疲労強度が両立可能で、引張応力がスリット径に集中することを低減することが出来る管継手を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る管継手を示す図であって、一部断面を含む斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る管継手の部品構成を示す斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る管継手の抜け止めリングの示す平面図の拡大図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る管継手の縦断面図の一部である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図１から図２を参照し、本発明の一実施形態に係る管継手１００について説明する。図１は、継手本体１０１と、継手本体１０１の内周面に配置された環状のパッキン１０３ａと、継手本体１０１の内周面に配置された環状のベース１０３ｂと、継手本体１０１の内周面に配置された環状のスペーサー１０４ｃと、継手本体１０１の内周面に配置された第１の抜け止めリング１０４ａと、継手本体１０１の内周面に配置された第２の抜け止めリング１０４ｂと、を備える。
本実施形態に係る管継手１００は、建物内の吸水、給湯又は空調機器用の複数のパイプ（配管）を接続するための部材である。管継手１００と、この管継手１００に接続されるパイプと、は配管構造を構成する。

【0013】

管継手１００は、筒状の継手本体１０１と、継手本体１０１の端部に設けられたキャップ１０２と、を備えている。
以下では、継手本体１０１の中心軸線に沿う方向を軸方向といい、継手本体１０１を軸方向から見た平面視で、前記中心軸線と交差する方向を径方向という。また、前記平面視で前期中心軸線回りに周回する方向を周方向という。

【0014】

継手本体１０１の軸方向の端部における内周面には、段１１３が形成されている。段１１３は、継手本体１０１の内周面から径方向の内側に向けて突出している。段１１３は、周方向の全周にわたって設けられている。段１１３において、継手本体１０１の内径は、軸方向の外側から内側に向けて段階的に（段状に）縮径している。段１１３には、継手本体１０１とは別体で形成されたインコア１０５が突き当たる。
以下では、継手本体１０１のうち、継手本体１０１の端面から段１１３に至るまでの部分を、継手本体１０１の開口端という。

【0015】

継手本体１０１の軸方向の両端部それぞれにおける外周面には、外フランジ部１０１ｂと、雄ねじ部１０１ｃと、が形成されている。
外フランジ部１０１ｂは、継手本体１０１から径方向の外側に向けて突出する。外フランジ部１０１ｂは、継手本体１０１の外周面に、全周にわたって延びている。
雄ねじ部１０１ｃは、継手本体１０１の外周面のうち、外フランジ部１０１ｂよりも軸方向の外側（即ち、継手本体１０１の端部寄り）に位置する部分に形成されている。

【0016】

図１～図２に示すように、キャップ１０２は、軸方向に段階的に外径が小さくなっている筒状である。キャップ１０２は、内周面に雌ねじが形成された第１筒１０２ａと、第１筒１０２ａよりも軸方向に沿って外側に位置する第２筒１０２ｂと、を備えている。
第１筒１０２ａは、雄ねじ部１０１ｃに螺着する。キャップ１０２の内周の第１筒１０２ａと第２筒１０２ｂとの境界に相当する部分には段差１０２ｄが設けられている。段差１０２ｄは、周方向の全周にわたって延びている。段差１０２ｄは、継手本体１０１において軸方向の外側を向く端面に接触又は近接する。

【0017】

第２筒１０２ｂは、第１筒１０２ａよりも小径である。第２筒１０２ｂは、第１筒１０２ａから軸方向の外側に延びる。
管継手１００において、継手本体１０１とキャップ１０２との間には、止水部１０３及び固定部１０４を収容するための収容凹部１０６が形成されている。収容凹部１０６は、段差１０２ｄと、継手本体１０１において軸方向の外側を向く端面と、の間に形成されている。収容凹部１０６は、周方向の全周にわたって延びている。

【0018】

継手本体１０１は、例えば、合成樹脂材料の射出成形又は金属材料の切削加工、鋳造若しくは鍛造により形成されている。
キャップ１０２は、例えば、合成樹脂材料の射出成形又は金属材料の切削加工、鋳造若しくは鍛造により形成されている。
前記合成樹脂材料としては、例えば、架橋ポリエチレン、ポリブデン、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリサルフォン樹脂（ＰＳＵ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニルスルホン樹脂（ＰＰＳＵ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ガラス繊維強化ＰＰＳ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等、用途に応じた品質設計に基づき、任意に選択することができる。また、切削加工や融着等の他の加工方法を用いてもよい。
前記金属材料としては、ステンレス鋼、低合金鋼、炭素鋼、低温用炭素鋼、低温用合金鋼、真鍮、砲金、アルミニウム合金、マグネシウム合金等、用途に応じた品質設計に基づき、任意に選択することができる。

【0019】

管継手１００における軸方向の各端部には、継手本体１０１の端部に向かって順に、パッキン１０３ａ（シール部材）と、ベース１０３ｂと、抜け止めリング１０４ａ（第１の抜け止めリング）と、スペーサー１０４ｃと、抜け止めリング１０４ｂ（第２の抜け止めリング）と、が設けられている。即ち、固定部１０４は止水部１０３よりも端部寄りに位置している。
パッキン１０３ａ及びベース１０３ｂは止水部１０３を構成する。止水部１０３によって、パイプＰの内容物が管継手１００から漏れ出ることを防ぐ。
抜け止めリング１０４ａ、スペーサー１０４ｃ及び抜け止めリング１０４ｂは固定部１０４を構成する。管継手１００に挿入したパイプＰは、固定部１０４によって管継手１００に固定される。

【0020】

管継手１００における軸方向の各端部には、継手本体１０１の端部に向かって順に、パッキン１０３ａ（シール部材）と、ベース１０３ｂと、抜け止めリング１０４ａ（第１の抜け止めリング）と、スペーサー１０４ｃと、抜け止めリング１０４ｂ（第２の抜け止めリング）と、が設けられている。即ち、固定部１０４は止水部１０３よりも端部寄りに位置している。
パッキン１０３ａ及びベース１０３ｂは止水部１０３を構成する。止水部１０３によって、パイプＰの内容物が管継手１００から漏れ出ることを防ぐ。
抜け止めリング１０４ａ、スペーサー１０４ｃ及び抜け止めリング１０４ｂは固定部１０４を構成する。管継手１００に挿入したパイプＰは、固定部１０４によって管継手１００に固定される。

【0021】

パッキン１０３ａ（シール部材）は、継手本体１０１の内周面に配置されている。パッキン１０３ａは、図示の例では１つだが、軸方向に間隔をあけて複数設けられてもよい。パッキン１０３ａは、断面円形の環状である。パッキン１０３ａは、周方向の全周にわたって延びている。図示の例では、パッキン１０３ａとしてＯリングが採用されている。パッキン１０３ａの材質としては、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ビニルメチルシリコンゴム（ＶＭＱ）、アクリロニトリル・ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）等のゴム材料を採用することができる。

【0022】

ベース１０３ｂは、パッキン１０３ａと抜け止めリング１０４ａとの間に配置されている。ベース１０３ｂは、パッキン１０３ａと抜け止めリング１０４ａとが接触することを規制する。ベース１０３ｂは、環状に形成されている。ベース１０３ｂは、周方向の全周にわたって延びている。ベース１０３ｂは、継手本体１０１の開口端内に嵌め込まれている。ベース１０３ｂは、継手本体１０１の内周面に設けられた段である第１段に接触している。ベース１０３ｂは、継手本体１０１の前記第１段に対して軸方向の外側から引っ掛けられている。ベース１０３ｂの内径は、パッキン１０３ａの内径よりも大きい。ベース１０３ｂは、例えば、合成樹脂材料の射出成形又は金属材料の切削加工、鋳造若しくは鍛造により形成されている。
前記合成樹脂材料としては、例えば、架橋ポリエチレン、ポリブデン、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリサルフォン樹脂（ＰＳＵ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニルスルホン樹脂（ＰＰＳＵ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）、ガラス繊維強化ＰＰＳ、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等、用途に応じた品質設計に基づき、任意に選択することができる。また、切削加工や融着等の他の加工方法を用いてもよい。
前記金属材料としては、ステンレス鋼、低合金鋼、炭素鋼、低温用炭素鋼、低温用合金鋼、真鍮、砲金、アルミニウム合金、マグネシウム合金等、用途に応じた品質設計に基づき、任意に選択することができる。

【0023】

抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂ（第１の抜け止めリング、第２の抜け止めリング）及びスペーサー１０４ｃは、ベース１０３ｂに対して軸方向の外側に配置されている。抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂ及びスペーサー１０４ｃは、継手本体１０１の収容凹部に配置されている。収容凹部は、前記第１段よりも軸方向の外側に位置している。抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂ及びスペーサー１０４ｃは、前記収容凹部に対して、軸方向に若干の遊びをもった状態で配置されている。抜け止めリング１０４ａ、スペーサー１０４ｃ及び抜け止めリング１０４ｂは、軸方向の外側から内側に向けてこの順に並べられて配置されている。スペーサー１０４ｃは、前記収容凹部において、抜け止めリング１０４ａ及び抜け止めリング１０４ｂの間に軸方向に挟まれて配置されている。

【0024】

抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂ（第１の抜け止めリング、第２の抜け止めリング）は、平面部１１０２を有し、その内周縁には、径方向の内側に向かうに従い漸次、軸方向の内側に向かって延びる複数の食い込み歯１１０４が形成されている。

【0025】

さらに、図３に示すように、複数の食い込み歯１１０４は、隣接する２つの食い込み歯の間にスリット１１０６を有する。また、抜け止めリング１０４ｂも、抜け止めリング１０４ａと同様の構造である。これらのスリット１１０６の先端（径方向の外側の端）には、円孔が設けられていない。抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂの疲労割れは、スリット１１０６の先端の起点から、リングの外周方向に向けて進行する。スリット径が大きいほど、引張疲労により、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂは割れやすくなる。一方、スリット径が小さいほど、複数の食い込み歯１１０４は変形し難くなり、パイプＰの挿入が難しくなる。そのため、スリット径を調整することで、パイプＰの挿入しやすさと抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂの割れにくさを両立させることができる。なおスリット径とは、スリット１１０６の先端を通る仮想円Ｃ１の直径である。

【0026】

さらに、図４に示すように、スペーサーの幅Ｂ１と、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂの幅Ａ１との比を０．５～０．８と設定する。これは、試作品でスペーサーの幅Ｂ１と、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂの幅Ａ１の比を０～１とし、それぞれの挿入力、引張強度、引張疲労強度を検証した結果、スペーサーの幅Ｂ１と、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂの幅Ａ１との比を０．５～０．８にすることで、挿入力、引張強度及び引張疲労強度の性能が合格であったためである。これにより、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂの両方が曲げやすくなり、挿入力、引張強度及び引張疲労強度が両立可能となる。

【0027】

また、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂのスリット径が、スペーサー１０４ｃの内径より大きくてもよい。このように調整することで、引張疲労試験において応力の集中場所が変わり、引張疲労強度も変わる。結果としてスリット１１０６の先端に応力が集中しにくくなり、抜け止めリング１０４ａ、１０４ｂのリング疲労割れを防止することが出来る。

【0028】

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、本実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【実施例0029】

以下では実施例によって本発明をより具体的に説明する。ただし、本発明は後述する実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り種々の変形が可能である。

【0030】

実施例１～３では、以下の（１）～（３）の一部または全部を測定した。すなわち、（１）ＪＩＳ Ｋ ６７８８：２０１６「水道用架橋ポリエチレン管継手」に準拠して引張強度を計測し、（２）繰返し疲労試験を実施して引張疲労強度を計測し、（３）万能試験機にてパイプ挿入時の最大挿入力（パイプの挿入し易さ）を計測した。（２）の繰返し疲労試験では、０.７５ＭＰａ相当の軸引張力×３倍安全率とした。上記（２）の引張疲労試験においては、２０Ａ継手を用い、試験荷重は、０.１ｋＮ～１.２９ｋＮと設定した。荷重として繰り返しの引張荷重を付与し、その荷重の周波数は６Ｈｚと設定した。試験目標値は３００万回と設定した。この目標値は、住宅寿命７５年以上に相当する。

【0031】

（実施例１）
実施例１では、スペーサーの幅と、第１の抜け止めリングおよび第２の抜け止めリングの幅との比を０～０．５（すなわち、０．５未満）、０．５～０．８、０．８～１として調整し、引張疲労強度と引張強度と挿入力を計測した。このときの結果を表１に示す。なお、引張疲労強度が「○」とは、ウォータハンマーで発生した内圧×３倍安全率の条件下で引張疲労試験回数が３００万回以上のものであり、「×」とは、引張疲労試験回数が３００万回以下のものである。また、引張強度が「○」とは、管破壊水圧（外面止水相当）×安全率１.２以上の条件下で管破壊水圧(外面止水相当)×安全率１．２で換算した軸力以上のものであり、「×」とは、管破壊水圧(外面止水相当)×安全率１.２で換算した軸力以下のものである。また、挿入力が「○」とは、継手の口径によって合格基準が異なるが、口径２０Ａのものを用いた場合、１６０Ｎ以下でのものであり、「×」とは、口径２０Ａのものを用いた場合、１６０Ｎ以上でのものである。

【0032】

【表1】

【0033】

スペーサーの幅と、第１の抜け止めリングおよび第２の抜け止めリングの幅との比を０～０．５としたとき、挿入力は優れていたが、引張疲労強度も引張強度も劣っていた。一方、スペーサーの幅と、第１の抜け止めリングおよび第２の抜け止めリングの幅との比を０．５～０．８としたとき、挿入力も引張疲労強度も引張強度も優れていた。スペーサーの幅と、第１の抜け止めリングおよび第２の抜け止めリングの幅との比を０．８～１としたとき、引張疲労強度も引張強度も優れていたが、挿入力が劣っていた。

【0034】

（実施例２）
実施例２では、スリット径内径とスペーサー内径の位置関係を、スリット径＞スペーサー内径、スリット径＝スペーサー内径、スリット径＜スペーサー内径と調整し、引張疲労強度を計測した。このときの結果を表２に示す。また、このときスペーサーの幅と、第１の抜け止めリングおよび第２の抜け止めリングの幅との比は０．５～０．８とした。なお、引張疲労強度が「高」のとき、性能は合格であり、「低」、「若干低」のとき、性能は不合格である。

【0035】

【表2】

【0036】

スリット径＞スペーサー内径としたとき、引張応力はスリット先端に集中しにくく、引張疲労強度は優れていた。一方、スリット径＝スペーサー内径としたとき、引張応力はスリット先端に集中しやすく、引張疲労強度は劣っていた。スリット径＜スペーサー内径としたとき、引張応力はスリット先端に集中しやすく、引張疲労強度は若干劣っていた。

【符号の説明】

【0037】

１００ 管継手
１０１ 継手本体
１０１ｂ 外フランジ部
１０１ｃ 雄ねじ部
１０２ キャップ
１０２ａ 第１筒
１０２ｂ 第２筒
１０２ｄ 段差
１０３ 止水部
１０３ａ パッキン
１０３ｂ ベース
１０４ 固定部
１０４ａ 抜け止めリング
１０４ｂ 抜け止めリング
１０４ｃ スペーサー
１０５ インコア
１０６ 収容凹部
１１３ 段
１１０２ 平面部
１１０４ 複数の食い込み歯
１１０６ スリット
Ｐ パイプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】