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  • 特許-合成樹脂フランジ管継手 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-04
(45)【発行日】2024-01-15
(54)【発明の名称】合成樹脂フランジ管継手
(51)【国際特許分類】
   F16L 23/032 20060101AFI20240105BHJP
   F16L 47/14 20060101ALI20240105BHJP
【FI】
F16L23/032
F16L47/14
【請求項の数】 7
(21)【出願番号】P 2019232527
(22)【出願日】2019-12-24
(65)【公開番号】P2021101117
(43)【公開日】2021-07-08
【審査請求日】2022-06-23
(73)【特許権者】
【識別番号】505142964
【氏名又は名称】株式会社クボタケミックス
(74)【代理人】
【識別番号】110003041
【氏名又は名称】安田岡本弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】檜物 友和
(72)【発明者】
【氏名】青木 清史
(72)【発明者】
【氏名】橋津 健二
【審査官】杉山 健一
(56)【参考文献】
【文献】欧州特許出願公開第00793049(EP,A1)
【文献】欧州特許出願公開第03073166(EP,A1)
【文献】実開昭60-108878(JP,U)
【文献】特開平07-042885(JP,A)
【文献】特開2004-169797(JP,A)
【文献】特開2005-155787(JP,A)
【文献】特開平09-096387(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16L 23/032
F16L 47/14
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
合成樹脂製のルーズフランジと、前記ルーズフランジの位置を規制する鍔部を管本体の一方端側に備えた合成樹脂製の管部とを含むフランジ管継手であって、
前記ルーズフランジは、前記管本体の長手方向に薄い略円環形状を備え、前記管本体がその中央孔に嵌装されるとともに周囲に締結用のボルトを通す2以上のボルト穴を備え、
前記鍔部は、前記一方端側とは逆側の他方端側の端面に周方向の凹溝を備え、
前記ルーズフランジは、前記一方端側の端面に、前記凹溝に係合する凸部と、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までに係合する凹部と、前記鍔部の外周面を外周側から係止する係止片とを、前記管部の管中心軸から離隔する方向へ順に備え、
前記管中心軸を通り前記ボルト穴がない長手断面を見て、前記凹溝と前記凸部と前記凹部と前記係止片とは略矩形形状であって、
前記管本体の長手方向の寸法を長さ寸法および前記管本体の径方向の寸法を幅寸法とし、
前記管部に関して、前記凹溝の深さである長さM(X)、前記凹溝の溝幅である幅M(Y)、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までの幅Hとして、
前記ルーズフランジに関して、前記凸部の長さT(X)、前記凸部の幅T(Y)、前記係止片の長さK(X)、前記係止片の幅K(Y)として、
前記ボルト穴と他の前記ボルト穴との間であって前記ボルト穴を含まない範囲において前記係止片の外径はフランジ管継手の外径よりも常に小さく、前記範囲において常にT(Y)<H<K(Y)の関係が成立することを特徴とする、合成樹脂フランジ管継手。
【請求項2】
2×T(X)<K(X)の関係が成立することを特徴とする、請求項1に記載の合成樹脂フランジ管継手。
【請求項3】
(5/7)×M(Y)≦T(Y)<M(Y)の関係が成立することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の合成樹脂フランジ管継手。
【請求項4】
前記ルーズフランジは、前記他方端側の端面において、
前記略円環形状の内周側の全周にリブを備え、
前記ボルト穴の周囲は、前記リブ側以外に肉抜き部を備えるとともに前記リブ側に前記リブと連結される連結部を備え、
前記連結部における前記リブの周方向の長さLは、前記ボルト穴の径Dよりも長いことを特徴とする、請求項1~請求項3のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
【請求項5】
前記ルーズフランジは、複数の突起部を前記中央孔の内周面から前記管中心軸の方向へ突出するように備える、
および/または、
前記管部は、前記長手断面を見て、前記管本体の外周と前記凹溝との間に、前記中央孔の内周長さに対応する長さ寸法を備えた平面部であって、前記径方向に高くなる段差を前記他方端側に備えた平面部を備えることを特徴とする、請求項1~請求項4のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
【請求項6】
前記鍔部の前記一方端側の端面に環状パッキンが挿入されるパッキン溝を備え、前記長手断面を見て、前記パッキン溝の中心線を延長した線が前記凹溝と交差することを特徴とする、請求項1~請求項5のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
【請求項7】
前記ルーズフランジの合成樹脂は、ガラス繊維または炭素繊維で補強した、ポリオレフィン樹脂またはナイロン樹脂であることを特徴とする、請求項1~請求項6のいずれかに記載の合成樹脂フランジ管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、合成樹脂製のフランジ管継手に関し、ガス、水道、下水等の配管(特に水道水配管)に使用される合成樹脂製の管(樹脂管)をフランジ接続する際に用いられる管継手に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ガス、水道、下水等の配管として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブデン等の樹脂管が多く採用されている。このような樹脂管を接続する構造として、管端部に設けた鍔部(このような鍔部を管端部に設けた管または短管をフランジアダプタと呼ぶ場合がある)にルーズフランジ(回動可能なフランジ)を係合させてフランジ接続する構造が知られている。しかし、フランジ接続部に大きな応力が加わると、鍔部の根本に応力が集中して亀裂等を生じることがあるため、従来は、この部分を厚肉にしたり、接続半径を大きくしたりして破損を防止するようにしている。
【0003】
このような背景の元で、ルーズフランジが係合する鍔部の強度を向上させて大きな応力にも耐えることができる管継手を特開平11-153274号公報(特許文献1)は開示する。この特許文献1に開示された管継手は、ルーズフランジを使用してフランジ接続を行う管継手において、前記ルーズフランジと係合する合成樹脂製鍔付き短管(フランジアダプタ)の鍔部に、鋼、エンジニアリングプラスチック等からなる補強部材を一体成形したことを特徴とするものであって、前記鍔付き短管と、合成樹脂製の継手本体部とは、鍔付き短管の外側にルーズフランジを装着した後、両者を熱融着により接合して管継手を形成したことを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平11-153274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、この特許文献1に開示された管継手は、ルーズフランジが係合する鍔部の強度を向上させて大きな応力にも耐えることができたとしても、それは、鋼、エンジニアリングプラスチック等からなる補強部材を一体成形したことによるものに過ぎず、コストアップに繋がったり、重量増加に繋がったりするという問題点がある。また、別の観点ではあるが、ルーズフランジの位置を規制する鍔部を一方端側に備えた管部にルーズフランジをセットする場合にその位置決めが難しいと施工性が(上述したように重量増加した場合には特に)好ましくない。
【0006】
本発明は、上述の問題点に鑑みて開発されたものであり、その目的とするところは、合成樹脂製のルーズフランジと、このルーズフランジの位置を規制する鍔部を一方端側に備えた合成樹脂製の管部(フランジアダプタ)とを含むフランジ管継手であって、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい、フランジ管継手を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するため、本発明に係る合成樹脂フランジ管継手は以下の技術的手段を講じている。
すなわち、本発明に係る合成樹脂フランジ管継手は、合成樹脂製のルーズフランジと、前記ルーズフランジの位置を規制する鍔部を管本体の一方端側に備えた合成樹脂製の管部とを含むフランジ管継手であって、前記ルーズフランジは、前記管本体の長手方向に薄い略円環形状を備え、前記管本体がその中央孔に嵌装されるとともに周囲に締結用のボルトを通す2以上のボルト穴を備え、前記鍔部は、前記一方端側とは逆側の他方端側の端面に周方向の凹溝を備え、前記ルーズフランジは、前記一方端側の端面に、前記凹溝に係合する凸部と、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までに係合する凹部と、前記鍔部の
外周面を外周側から係止する係止片とを、前記管部の管中心軸から離隔する方向へ順に備え、前記管中心軸を通り前記ボルト穴がない長手断面を見て、前記凹溝と前記凸部と前記凹部と前記係止片とは略矩形形状であって、前記管本体の長手方向の寸法を長さ寸法および前記管本体の径方向の寸法を幅寸法とし、前記管部に関して、前記凹溝の深さである長さM(X)、前記凹溝の溝幅である幅M(Y)、前記鍔部の外周面から前記凹溝の開始位置までの幅Hとして、前記ルーズフランジに関して、前記凸部の長さT(X)、前記凸部の幅T(Y)、前記係止片の長さK(X)、前記係止片の幅K(Y)として、2×T(X)<K(X)の関係が成立することを特徴とする。
【0008】
好ましくは、T(Y)<H<K(Y)の関係が成立するように構成することができる。
さらに好ましくは、(5/7)×M(Y)≦T(Y)<M(Y)の関係が成立するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記ルーズフランジは、前記他方端側の端面において、前記略円環形状の内周側の全周にリブを備え、前記ボルト穴の周囲は、前記リブ側以外に肉抜き部を備えるとともに前記リブ側に前記リブと連結される連結部を備え、前記連結部における前記リブの長さLは、前記ボルト穴の径Dよりも長いように構成することができる。
【0009】
さらに好ましくは、前記ルーズフランジは、複数の突起部を前記中央孔の内周面から前記管中心軸の方向へ突出するように備える、および/または、前記管部は、前記長手断面を見て、前記管本体の外周と前記凹溝との間に、前記中央孔の内周長さに対応する長さ寸法を備えた平面部であって、前記径方向に高くなる段差を前記他方端側に備えた平面部を備えるように構成することができる。
【0010】
さらに好ましくは、前記鍔部の前記一方端側の端面に環状パッキンが挿入されるパッキン溝を備え、前記長手断面を見て、前記パッキン溝の中心線を延長した線が前記凹溝と交差するように構成することができる。
さらに好ましくは、前記ルーズフランジの合成樹脂は、ガラス繊維または炭素繊維で補強した、ポリオレフィン樹脂またはナイロン樹脂であるように構成することができる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、合成樹脂製のルーズフランジと、このルーズフランジの位置を規制する鍔部を一方端側に備えた合成樹脂製の管部(フランジアダプタ)とを含むフランジ管継手であって、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい、フランジ管継手を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の実施の形態に係る合成樹脂フランジ管継手100についての管本体350の長手方向に沿った全体側面図(上半分断面図)である。
図2図1に示した合成樹脂フランジ管継手100を構成するルーズフランジ200についての(A)正面図(管部300における鍔部310のある一方端側からルーズフランジ200を見た図)、(B)図2(A)に示す2BU断面図(上半分)および2BD断面図(下半分)、(C)背面図(管部300における一方端側とは逆側の他方端側からルーズフランジ200を見た図)である。
図3図1に示した合成樹脂フランジ管継手100の詳細な断面図である。
図4図2に対応する図であってルーズフランジ200とは別のルーズフランジ201を示す図である。
図5図3に対応する図であって管部300とは別の管部301を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態に係る合成樹脂フランジ管継手100(以下において単にフランジ管継手または管継手と記載する場合がある)について、この合成樹脂フランジ管継手100についての管本体350の長手方向に沿った全体側面図(半断面図)を示す図1、この合成樹脂フランジ管継手100を構成するルーズフランジ200についての正面図(管部300における鍔部310のある一方端側からルーズフランジ200を見た図)を示す図2(A)、図2(A)に示す2BU断面図(上半分)および2BD断面図(下半分
)を示す図2(B)、背面図(管部300における一方端側とは逆側の他方端側からルーズフランジ200を見た図を示す図2(C)、および、図1に示した合成樹脂フランジ管継手100の詳細な断面図を示す図3を参照して詳しく説明する。
【0014】
この合成樹脂フランジ管継手100は、合成樹脂製(好ましい材質は後述する)のルーズフランジ200と、このルーズフランジ200の位置を規制する鍔部310を管本体350の一方端側に備えた合成樹脂製の管部(短管部またはフランジアダプタと呼ばれることがある)300とを含む。このルーズフランジ200は、管本体350の長手方向に薄い略円環形状を備え、管本体350がその中央孔202に嵌装されるとともに周囲に締結用のボルトを通す2以上(ここでは8)のボルト穴240を備える。
【0015】
管部300における管本体350の一方端側に備えられる鍔部310は、一方端側とは逆側の他方端側の端面に周方向の凹溝312を備える。これに対して、ルーズフランジ200は、一方端側の端面に、この凹溝312に係合する凸部210と、鍔部310の外周面314から凹溝の開始位置316までに係合する凹部220と、鍔部310の外周面314を外周側から係止する係止片230とを、管部の管中心軸から離隔する方向へ順に備える。図2(B)の2BU断面に示すように、管中心軸を通りボルト穴240がない長手断面を見て、凹溝312と凸部210と凹部220と係止片230とは略矩形形状である。
【0016】
ここで、限定されるものではないが、この合成樹脂フランジ管継手100を構成する管部300の材質はポリエチレン樹脂であって、ルーズフランジ200の材質は、ガラス繊維または炭素繊維で補強した、ポリオレフィン樹脂(ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等)またはナイロン樹脂である。また、限定されるものではないが、この合成樹脂フランジ管継手100により接続される管の呼び径は50、75、100、150程度である。また、図1および図3の中央図は、凹溝312と凸部210とが係合してルーズフランジ200の位置が規制された状態を示している。ここで、図3の中央図以外は、一方が管部300における鍔部310を説明するための図であって、他方がルーズフランジ200における2BU断面を説明するための図である。
【0017】
そして、特徴的である形状を説明するために、以下のように寸法を定義する。管本体350の長手方向の寸法を長さ寸法および管本体350の径方向の寸法を幅寸法とし、管部300に関して、凹溝312の深さである長さM(X)、凹溝312の溝幅である幅M(Y)、鍔部310の外周面314から凹溝312の開始位置316までの幅Hとする。ルーズフランジ200に関して、凸部210の長さT(X)、凸部210の幅T(Y)、係止片230の長さK(X)、係止片230の幅K(Y)とする。
【0018】
そして、これらの寸法の間において、2×T(X)<K(X)の関係が成立する形状をこのフランジ管継手100は備える。さらに、これらの寸法の間において、T(Y)<H<K(Y)の関係が成立する形状をこのフランジ管継手100は備える。これらの形状を備えるこのフランジ管継手100は、図1のように管部300にルーズフランジ200を組み合わせたときに、フランジ管継手100の曲げ剛性を強めることができる。さらに、これらの寸法の間において、(5/7)×M(Y)≦T(Y)<M(Y)の関係が成立する形状をこのフランジ管継手100は備える。この形状を備えるこのフランジ管継手100は、図1のように管部300にルーズフランジ200を組み合わせたときに、曲げ時の耐漏水性を向上させることができる。より具体的には、管部300にルーズフランジ200を組み合わせて、(1)鍔部310の一方端側の端面およびルーズフランジ200の一方端側の端面を壁面に固定して、(2)管本体350の他方端側で強制的に変位を付与して(強制的かつ模擬的に管部300を曲げて)、(3)上記(1)における壁面に固定した部位における漏水性を検証したところ、鍔部310の一方端側の端面が壁面に好ましく押し付けられて隙間を封鎖することによりこの形状を備えないフランジ管継手と比較して漏水性が向上していることが確認できた。さらに、ルーズフランジ200の材質を上述したようにガラス繊維または炭素繊維で補強したポリオレフィン樹脂(ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等)またはナイロン樹脂とした場合でも(金属製から繊維強化樹脂へ変更した場合でも)、漏水性についての要求性能を満足することが確認できた。
【0019】
さらに、図2(B)の2BD断面図および図2(C)を参照して、ルーズフランジ200は、図2(C)に示す他方端側の端面において、略円環形状の内周側の全周にリブ250を備え、ボルト穴240の周囲242は、リブ250側以外に肉抜き部254を備え、リブ250側にリブ250と連結される連結部252を備える。そして、特徴的であるのは、連結部252におけるリブ250の長さLは、ボルト穴240の径Dよりも長い。この形状を備えるこのフランジ管継手100は、肉抜き部254を備えることにより重量を軽量化できるとともに、ボルト穴240の周囲に十分な強度を備えさせることができる。
【0020】
次に、管部300にルーズフランジ200を組み合わせるときの位置決めの容易さに関する、この合成樹脂フランジ管継手100の特徴を説明する。
図3に示すように、管部300は、長手断面を見て、管本体350の外周と凹溝312との間に、ルーズフランジ200の中央孔202の内周長さR(X)に対応する長さ寸法である長さA(X)を備えた平面部354を備える。この平面部354は、径方向に高くなる段差356を他方端側に備える。このような平面部354は、限定されるものではないが、図3に点線で示す切削加工前(製作途中)の部材の外周を削ることにより形成される。この形状を管部300に備えるこのフランジ管継手100は、管部300の他方端側からルーズフランジ200の中央孔202を管本体350の外周に嵌入してこれらを組み合わせるときに、管本体350の外周が段差356を超えることにより長手方向の位置決めを容易に実行することができる。
【0021】
なお、限定されるものではないが、この平面部354と同じように、鍔部310も切削加工前(製作途中)の部材の各部を削ることにより形成され、ルーズフランジ200も切削加工前(製作途中)の部材の各部を削ることにより形成される。
ところで、この合成樹脂フランジ管継手100により接続される管の呼び径が小さい場合には管本体350の管壁352の厚みが薄くなる。このような場合には、図3に点線で示す管本体350の外周を削って平面部354を形成することが困難な場合がある。すなわち、後述する図5(ただし、図5では管壁352を薄く表していない)に示す段差を備えない平面部358のように形成して管壁352の肉厚を確保せざるを得ない(段差を設けると管壁352の肉厚が薄くなり過ぎる)場合がある。
【0022】
このような場合には、管部300にルーズフランジ200を組み合わせるときの位置決めの容易さに関する合成樹脂フランジ管継手100の特徴を、ルーズフランジ200とは異なる構造を備えるルーズフランジ201で実現させることができる。
図4に示すように、このルーズフランジ201は、複数(ここでは4個)の突起部260を中央孔202の内周面から管中心軸の方向へ突出するように備える。限定されるものではないが、この図4においては、突起部260は、管中心軸に垂直な垂直断面を見て略半円形状であり長手断面を見て略矩形形状である略半円筒形状を備える。このような形状の他に、突起部260は、たとえば、略半円筒形状ではなく半球状であっても構わないし、そのような半球状の突起が中央孔202の内周面において管中心軸方向に並んでいても、そのような半球状の突起が中央孔202の内周面において周面方向に並んでいても、構わない。なお、ルーズフランジ200とルーズフランジ201とでは、この突起部260の有無のみ異なり、その他の構造は全く同じである。この形状をルーズフランジ201に備えるこのフランジ管継手100は、管部300の他方端側からルーズフランジ201の中央孔202を管本体350の外周に嵌入してこれらを組み合わせるときに、管本体350の外周が複数の突起部260により管本体350の管中心軸とルーズフランジ201の中央孔202の中心位置とを略一致させることができるために(ルーズフランジ201の中央孔202の内周面から管中心軸の方向へ突出する突起部260が管本体350の外周面に摺接しつつ無理嵌合されるために)位置決めを容易に実行することができる。
【0023】
なお、管部300にルーズフランジ200を組み合わせるときの位置決めの容易さを実現させるためには、管部300に(段差356を備えた)平面部354を設けても、ルーズフランジ201のように突起部260を設けるようにしても、両方とも設けるようにしても、いずれであっても構わない。
この合成樹脂フランジ管継手を用いて管が接続される場合には、フランジ面(管部30
0の鍔部310の一方端側の端面)に、断面が平面形状ではない楕円形状等の環状パッキンが採用される場合がある。このような場合には、図5に示すように、鍔部310の一方端側の端面に環状パッキンGが挿入されるパッキン溝320を備え、長手断面を見て、パッキン溝320の中心線(図5において管中心軸以外に示した一点鎖線)を延長した線が凹溝312と交差する。なお、管部300と管部301とでは、このパッキン溝320(および平面部354における段差356)の有無のみ異なり、その他の構造は全く同じである。この形状を管部301に備えるこのフランジ管継手100は、パッキン溝320の中心線を延長した線が凹溝312と交差するために(パッキン溝320と凹溝312とが背中合わせのように位置しているために)管部301の凹溝312に嵌合したルーズフランジ200の凸部210により凹溝312を介してパッキン溝320に挿入された環状パッキンGが押圧されるので、環状パッキンGによる止水性を向上させることができる。
【0024】
以上のように、この合成樹脂フランジ管継手によると、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい。
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0025】
本発明は、合成樹脂製のフランジ管継手に好ましく、補強部材等の別部材を用いることなく十分な強度を備えるためにコストアップにも重量増加にも繋がらず、さらに位置決めが容易で施工性が好ましい点で特に好ましい。
【符号の説明】
【0026】
100 合成樹脂フランジ管継手
200、201 ルーズフランジ
300、301 管部(短管部、フランジアダプタ)
310 鍔部
350 管本体
352 管壁
図1
図2
図3
図4
図5