特許 7597651 樹脂管の接続装置

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】樹脂管の接続装置

(51)【国際特許分類】

   F16L 47/14 20060101AFI20241203BHJP

   F16L 23/08 20060101ALI20241203BHJP

   F16L 21/06 20060101ALI20241203BHJP

   F16L 58/10 20060101ALN20241203BHJP

【ＦＩ】

F16L47/14

F16L23/08

F16L21/06

F16L58/10

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021094041

(22)【出願日】2021-06-04

(65)【公開番号】P2022186030

(43)【公開日】2022-12-15

【審査請求日】2024-03-11

(73)【特許権者】

【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】100085556

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100115211

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 三十義

(74)【代理人】

【識別番号】100153800

【弁理士】

【氏名又は名称】青野 哲巳

(72)【発明者】

【氏名】東 総介

(72)【発明者】

【氏名】秋山 尚文

(72)【発明者】

【氏名】水川 賢司

(72)【発明者】

【氏名】山口 拓朗

(72)【発明者】

【氏名】太田 悠介

【審査官】奈須 リサ

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０５０７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１２９５２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００６－２７４０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２５３７５５４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ２１／００－２１／０８

Ｆ１６Ｌ ２３／００－２５／１４

Ｆ１６Ｌ ４１／００－４９／０８

Ｆ１６Ｌ ５７／００－５８／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端部に環状のフランジ部を有する２本の樹脂管同士を接続する装置であって、
第１、第２分割体と、前記第１、第２分割体の一端部を互いに前記樹脂管の軸線と直交する平面に沿って回動可能に連結するヒンジ手段と、前記第１、第２分割体が前記２本の樹脂管の前記フランジ部を挟んだ状態で前記第１、第２分割体の他端部同士を近付けるように締め付ける締結手段とを備え、
前記第１、第２分割体の内周には円弧状に延びる嵌合溝が形成され、前記嵌合溝の内面はその両側にテーパ面を有し、前記締結手段による締め付け時に、前記嵌合溝の前記テーパ面が前記２本の樹脂管の前記フランジ部に形成されたテーパ面に当たることにより、前記２本の樹脂管の前記フランジ部が互いに突き合わされるようになっており、
前記第１、第２分割体はガラス繊維強化ナイロンを主原料とし、
前記第１、第２分割体の少なくとも前記嵌合溝の内面には、疎水層が形成されていることを特徴とする樹脂管の接続装置。

【請求項2】

前記第１、第２分割体の内周は、前記嵌合溝の軸方向両側に隣接する円筒面形状の管部押さえ面を有し、前記締め付け状態で前記管部押さえ面が、前記樹脂管における前記フランジ部に隣接する管部の外周面を押さえるようになっており、
前記疎水層が前記管部押さえ面にも形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂管の接続装置。

【請求項3】

前記疎水層が、前記第１、第２分割体の周方向端部の互いの対向面にも形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂管の接続装置。

【請求項4】

前記疎水層が前記第１、第２分割体の外表面全域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂管の接続装置。

【請求項5】

前記疎水層がプライマーとして提供され、さらにその上に塗料が付されていることを特徴とする請求項４に記載の接続装置。

【請求項6】

前記疎水層が、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の樹脂管の接続装置。

【請求項7】

前記疎水層が１０μｍ以上の厚さを有していることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の樹脂管の接続装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一端部にフランジ部を有する２本の樹脂管を接続する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

給水配管の施工現場で融着作業をせずに樹脂管同士を接続することが求められる場合には、工場でフランジ部付きの短管を長尺の樹脂管本体にバット融着することにより、端部にフランジ部を有する樹脂管を製造する。フランジ部は先端側に樹脂管の軸線と直交する突き合わせ面を有し、反対側にテーパ面を有している。施工現場では接続装置を用い、２本の樹脂管のフランジ部を突き合わせるようにして接続する。

【0003】

特許文献１、２に示すように、接続装置は、一対の半割形状の分割体と、これら一対の分割体の一端部を互いに回動可能に連結するヒンジ手段と、一対の分割体の他端部同士を近付けるように締め付ける締結手段とを備えている。一対の分割体の内周には半円をなして延びる嵌合溝がそれぞれ形成されている。嵌合溝の両側には前記樹脂管のフランジ部のテーパ面と等しいテーパ角をなすテーパ面が形成されている。

【0004】

前記接続装置による樹脂管の接続工程を簡単に説明すると、一対の分割体を開き状態にし、２本の樹脂管のフランジ部を下側の分割体の嵌合溝に乗せる。次に、上側の分割体を、前記ヒンジ手段を中心に閉じ方向に回動させて、嵌合溝に２本の樹脂管のフランジ部を緩く嵌合させる。最後に、締付手段により締め付けると、嵌合溝の両側のテーパ面と２本の樹脂管のフランジ部のテーパ面が当たり、前記締め付け力が２本の樹脂管のフランジ部同士を近づける軸方向の力に変換される。その結果、フランジ部の突き合わせ面が当たった状態で２本の樹脂管が接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許５７４０１２３号公報

【文献】特開２０２１－５０７８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献２では、前記分割体の主原料としてガラス繊維強化樹脂を用いることにより、強度を高めている。ガラス繊維強化樹脂としてガラス繊維強化ポリプロピレン（GFPP）を主原料とする場合、配管に高温水が流れると熱劣化が生じ強度が低下する。
ガラス繊維強化ナイロン（GFPA）を分割体の主原料とする場合、高い強度を有し、熱劣化による強度の低下を招くこともないが、ナイロンが吸水性を有し、吸水による強度の低下を招くため、給水配管に用いる際の支障となっている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題を解決するために、本発明は、一端部に環状のフランジ部を有する２本の樹脂管同士を接続する装置であって、
第１、第２分割体と、前記第１、第２分割体の一端部を互いに前記樹脂管の軸線と直交する平面に沿って回動可能に連結するヒンジ手段と、前記第１、第２分割体が前記２本の樹脂管の前記フランジ部を挟んだ状態で前記第１、第２分割体の他端部同士を近付けるように締め付ける締結手段とを備え、前記第１、第２分割体の内周には円弧状に延びる嵌合溝が形成され、前記嵌合溝の内面はその両側にテーパ面を有し、前記締結手段による締め付け時に、前記嵌合溝の前記テーパ面が前記２本の樹脂管の前記フランジ部に形成されたテーパ面に当たることにより、前記２本の樹脂管の前記フランジ部が互いに突き合わされるようになっており、前記第１、第２分割体はガラス繊維強化ナイロンを主原料とし、前記第１、第２分割体の少なくとも前記嵌合溝の内面には、疎水層が形成されていることを特徴とする。

【0008】

前記構成によれば、第１、第２分割体の主原料をガラス繊維強化ナイロンとしたことにより、強度を高めることができ、樹脂管により構成される配管に高温水が流れても熱劣化による強度の低下を招かない。また、水に接する可能性が高い嵌合溝の内面に疎水層を形成したので、嵌合溝においてガラス繊維強化ナイロンの吸水を防止でき、吸水による強度低下を招かない。その結果、給水配管の接続装置として用いることができる。

【0009】

好ましくは、前記第１、第２分割体の内周は、前記嵌合溝の軸方向両側に隣接する円筒面形状の管部押さえ面を有し、前記締め付け状態で前記管部押さえ面が、前記樹脂管における前記フランジ部に隣接する管部の外周面を押さえるようになっており、前記疎水層が前記管部押さえ面にも形成されている。
前記構成によれば、水が接する可能性のある管部押さえ面においても、ガラス繊維強化ナイロンの吸水を防止できる。

【0010】

好ましくは、前記疎水層が、前記第１、第２分割体の周方向端部の互いの対向面にも形成されている。
前記構成によれば、水が接する可能性のある端部対向面においても、ガラス繊維強化ナイロンの吸水を防止できる。

【0011】

好ましくは、前記疎水層が前記第１、第２分割体の外表面全域に形成されている。
前記構成によれば、第１、第２分割体の外表面に浮き出たガラス繊維を覆うことができ、外観性を高めることができる。

【0012】

好ましくは、前記疎水層がプライマーとして提供され、さらにその上に塗料が付されている。
前記構成によれば、塗料を付すことによりさらに外観性を高めることができる。

【0013】

前記疎水層は、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂の少なくとも１つを含む。
前記疎水層は、１０μｍ以上の厚さを有している。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、給水配管を構成する樹脂管の接続に用いても、高い強度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る樹脂管の接続装置を樹脂管の接続が完了した状態で示す斜視図であり、接続装置および樹脂管の一部を切り欠いて示す。

【図2】前記接続装置の上下一対の分割体を分離した状態で示す斜視図であり、一対の分割体はそれぞれ幅方向に半分に切断され、見る方向が異なっている。

【図3】前記一対の分割体を分離した状態で示す横断面図である。

【図4】前記接続装置による樹脂管の接続工程を順に示す横断面図であり、（Ａ）は接続工程の途中の状態を示し、（Ｂ）は接続工程が完了した状態を、樹脂管を省いて示す。

【図5】前記接続装置による樹脂管の接続工程を順に示す縦断面図であり、（Ａ）は接続工程の途中の状態を示し、（Ｂ）は接続工程が完了した状態を示す。

【図6】前記分割体に形成された疎水層の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
樹脂管の構成
最初に図１、図５を参照しながら接続対象となる給水配管の樹脂管１，２について説明する。樹脂管１，２はポリエチレン等の樹脂からなり、一端部に環状のフランジ部１ａ，２ａを有している。フランジ部１ａ，２ａの先端面が軸線Ｌと直交する突き合わせ面１ｘ，２ｘとなっており、反対側の面がテーパ面１ｙ，２ｙとなっている。一方の樹脂管１のフランジ部１ａの突き合わせ面１ｘには、環状溝１ｚが形成され、この環状溝１ｚにＯリング３が嵌められている。
なお、樹脂管１，２は、前記フランジ部１ａ，２ａを有する短管と長尺の樹脂管本体とをバット融着することにより製造されている。

【0017】

樹脂管１，２の一端部内周には、短筒形状をなすインコア４がそれぞれ配置されている。インコア４はＳＵＳ３０４等のステンレス鋼からなり、その一端には径方向、外方向に突出する環状の鍔４ａが形成されている。この鍔４ａが樹脂管１，２の先端内周に形成された環状の凹部１ｂ，２ｂに係合することにより、インコア４は軸方向の移動が制限された状態で、樹脂管１，２に装着されている。鍔４ａは凹部１ｂ，２ｂに収容されているため、後述するフランジ部１ａ，２ａの突き合わせの支障にはならない。

【0018】

接続装置の構成
次に、前記樹脂管１，２を接続するための接続装置５について説明する。接続装置５は、上下一対の分割体すなわち上側分割体１０（第１分割体）と下側分割体２０（第２分割体）を備えている。分割体１０，２０は、ガラス繊維強化ナイロンを主原料とし、それぞれ略半円筒形状の本体部１１，２１を有している。

【0019】

分割体１０，２０の本体部１１，２１は、完全な半円筒より周方向寸法が僅かに短い。すなわち、図３に示すように、上側分割体１０の本体部１１の周方向の両端面１１ｘ，１１ｙ（端部対向面）は、本体部１１の内周の半径中心Ｃを通る平面Ｐより僅かに後退しており、この平面Ｐと平行をなしている。同様に、下側分割体２０の本体部２１の周方向の端面２１ｘ，２１ｙ（端部対向面）は、本体部２１の内周の半径中心Ｃ’を通る平面Ｐ’より僅かに後退しており、この平面Ｐ’と平行をなしている。

【0020】

分割体１０，２０の本体部１１，２１の内周は、周方向に略半円をなして延びる嵌合溝１２，２２と、その軸方向両側に隣接する半円筒面形状の管部押さえ面１３，２３とを有している。管部押さえ面１３，２３の径は、樹脂管１，２の管部（フランジ部１ａ，２ａを除く部位）の外径と等しい。
嵌合溝１２，２２の内面は、両側にテーパ面１２ｘ，２２ｘを有し、中央に管部押さえ面１３，２３より径が大きい半円筒面をなす底面１２ｙ，２２ｙを有している。テーパ面１２ｘ，２２ｘのテーパ角度は、樹脂管１，２のフランジ部１ａ，２ａのテーパ面１ｙ、２ｙと等しい。底面１２ｙ、２２ｙの径はフランジ部１ａ，２ａの外径と等しい。嵌合溝１２，２２の断面形状は、後述するようにフランジ部１ａ，２ａの突き合わせ面１ｘ、２ｘが接した状態でのフランジ部１ａ、２ａの断面形状と略等しい。

【0021】

上側分割体１０の本体部１１の周方向一端部には、係合部１５が本体部１１と一体をなして設けられている。この係合部１５は、本体部１１の一端部から径方向外側に突出する突出部１５ａと、この突出部１５ａの先端部から端面１１ｘを越え端面１１ｘと直交して下方に（下側分割体２０に向かって）延びる延出部１５ｂと、を有している。突出部１５aの下面は、本体部１１の端面１１ｘと面一をなす端部対向面１５ｘとなっている。

【0022】

上側分割体１０の係合部１５には係合穴１６が形成されている。この係合穴１６は、延出部１５ｂに形成され径方向に貫通する主穴部１６ａと、突出部１５ａに形成され主穴部１６ａに連なる逃がし凹部１６ｂとを有している。
主穴部１６ａは略矩形をなし、係合穴１６の下側の面１６ｘと端部対向面１５ｘの仮想延長面との間を占めている。この下側の面１６ｘは後述するように荷重受面として提供される。
逃がし凹部１６ｂは、端部対向面１５ｘの仮想延長面より上方（下側分割体２０の反対側）に位置しており、径方向外側にのみ開放されている。逃がし凹部１６ｂの横寸法は、主穴部１６ａの横寸法と等しい。

【0023】

下側分割体２０の本体部２１の周方向一端部には、径方向外方向に延びる係合突起２５が本体部２１と一体に形成されている。係合突起２５の断面形状は矩形をなし、その上面は本体部２１の端面２１ｘと面一をなす端部対向面２５ｘとなっている。係合突起２５の縦寸法、横寸法は、上側分割体１０の係合穴１６の主穴部１６ａの縦寸法、横寸法より若干短い。
後述するように下側分割体２０の係合突起２５が上側分割体１０の係合穴１６に挿入されることにより、ヒンジ手段Ｈが構成される。このヒンジ手段Ｈは、上側分割体１０を下側分割体２０に対し、樹脂管１，２の軸線Ｌと直交する平面に沿って相対回動可能に連結する。

【0024】

分割体１０，２０の本体部１１，２１の周方向他端部には、径方向外側に突出する支持部１８，２８が、それぞれ本体部１１，２１と一体をなして形成されている。支持部１８，２８は、本体部１１，２１の端面１１ｙ，２１ｙと面一をなす端部対向面１８ｘ，２８ｘを有している。支持部１８，２８には、貫通穴１８ａ，２８ａが形成されている。支持部２８の下面には、貫通穴２８ａの両側に位置する一対の回り止め用凸部２９が形成されている。
図４（Ｂ）に示すように、前記支持部１８，２８を締結するための締結手段３０は、ボルト３１とナット３２を有している。

【0025】

接続装置による樹脂管の接続工程
前記接続装置５による樹脂管１，２の接続工程について説明する。図４（Ａ）、図５（Ａ）に示すように、最初に樹脂管１，２のフランジ部１ａ，２ａを、Ｏリング３が樹脂管２の突き合わせ面２ｘに軽く接する程度に近づけた状態で、下側分割体２０に乗せる。フランジ部１ａ，２ａが嵌合溝２２に位置合わせされ、その一部が嵌合溝２２に収容される。

【0026】

次に、上側分割体１０を下側分割体２０に対して傾斜姿勢のまま横方向から近づけ、係合部１５の係合穴１６に係合突起２５を挿入する。この際、係合突起２５の先端部の一部は係合穴１６の主穴部１６ａから外れるが、逃がし凹部１６ｂに受け入れることができる。

【0027】

次に、上側分割体１０を下側分割体２０に近づけるように支点Ｆ（荷重受面１６ｘの一端が係合突起２５の下面に接した点）を中心として回動させることにより、上側分割体１０の支持部１８が下側分割体２０の支持部２８に近づき対峙する。この状態で、上側分割体１０の嵌合溝１２内にもフランジ部１ａ，２ａの一部が収容される。また、下側分割体２０の係合突起２５は上側分割体１０の係合穴１６の主穴部１６ａ内に収まる。

【0028】

次に、一対の回り止め用凸部２９間にナット３２を回動不能に嵌めた状態で、図４（Ｂ）に示すようにボルト３１を分割体１０，２０の支持部１８，２８の貫通穴１８ａ，２８ａに通してナット３２に螺合させ、締付方向に回す。これにより、下側分割体２０と上側分割体１０で樹脂管１，２のフランジ部１ａ，２ａを挟んだ状態で締め付ける。この締め付け力は、嵌合溝１２，２２の両側のテーパ面１２ｘ，２２ｘとフランジ部１ａ，２ａのテーパ面１ｙ，２ｙの作用により、フランジ部１ａ，２ａを互いに近づける軸方向の力に変換される。その結果、図５（Ｂ）に示すように、フランジ部１ａ，２ａの突き合わせ面１ｘ，２ｘ同士がＯリング３の弾性変形を伴って面接触する。このようにして接続工程が完了する。

【0029】

前記ボルト３１の締め付けにより、支持部１８，２８同士が近づき、反対側が離れる方向に力が作用する。そのため、係合突起２５は、係合部１５の係合穴１６の荷重受面１６ｘに強く当たる。これにより、下側分割体２０と上側分割体１０が、フランジ部１ａ，２ａを強く締め付けることができる。

【0030】

上記締付状態で、嵌合溝１２，２２の内面、すなわちテーパ面１２ｘ，２２ｘと底面１２ｙ，２２ｙが、樹脂管１，２のフランジ部１ａ，２ａのテーパ面１ｙ，２ｙと外周面にそれぞれ接し、管部押さえ面１３，２３が、樹脂管１，２においてフランジ部１ａ，２ａに隣接する管部の外周面に接する。また、この締付状態で、上側分割体１０の本体部１１の端面１１ｘ，１１ｙと下側分割体２０の本体部２１の端面２１ｘ，２１ｙが互いに接近対向しており、ヒンジ手段Ｈの係合部１５と係合突起１５の端部対向面１５ｘ，２５ｘが互いに接近対向し、支持部１８，２８の端部対向面１８ｘ，２８ｘが互いに接近対向している。

【0031】

疎水層の形成
分割体１０，２０は、ガラス繊維強化ナイロンを主原料とした射出成形品である。そのため、高い強度を有し、給水配管に高温水が流れても熱劣化せず、高い強度を維持することができる。ただし、ナイロンが吸水性を有し、吸水による強度低下を招くおそれがある。例えば約１～５％吸水した状態になると、絶乾状態と比較して最大で５０％強度が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、分割体１０，２０において、樹脂管１，２の接合部から微小の漏水が生じた場合に水に接する可能性がある面に疎水層５０（図６参照）を形成している。この疎水層５０は、アクリル系樹脂、エチレン酢酸ビニル系樹脂、ウレタン系樹脂の少なくとも１つを含む樹脂を、スプレーにより塗布することにより形成される。疎水層５０は５～３０μｍの厚さ、より好ましくは１０～３０μｍの厚さを有している。

【0032】

本実施形態では、分割体１０，２０において樹脂管１、２に接する内周全域と、互いに接近対向する面に、疎水層５０を形成している。
分割体１０，２０の内周は、嵌合溝１２，２２の内面（すなわち、テーパ面１２ｘ，２２ｘと底面１２ｙ，２２ｙ）、管部押さえ面１３，２３を含む。
分割体１０，２０の接近対向面は、本体部１１，２１の端面１１ｘ，１１ｙ，２１ｘ，２１ｙと、端部対向面１５ｘ，２５ｘ，１８ｘ，２８ｘを含む。

【0033】

上記のように疎水層５０を分割体１０，２０の内周および対向面に形成したので、分割体１０，２０のガラス繊維強化ナイロンの吸水を防止でき、ひいては吸水による強度低下を防止でき、高い強度を維持することができる。

【0034】

実験
ダンベル形状をなす同一寸法のガラス繊維強化ナイロン製の試験片を２種類用意した。試験片（１）には、１０～２０μｍの上記疎水層を形成し、試験片（２）には疎水層を形成しなかった。
両試験片をそれぞれ８０℃の温水中でクリープ試験を実施し、破断時間を比較したところ、下記の表１の結果が得られた。表１から、疎水層の効果を確認することができた。

【表1】

【0035】

疎水層５０は、水に接する可能性が最も高い嵌合溝１２，２２の内面にだけ形成してもよい。
また、疎水層５０は分割体１０，２０の外表面（露出面）全域に形成してもよい。ガラス繊維強化ナイロンを射出成形すると成形品の外表面に微小ではあるが繊維が浮き出て外観を損なうが、これを疎水層５０で覆うことにより外観を改善することができる。

【0036】

疎水層５０を分割体１０，２０の外表面全域に形成する場合、疎水層をプライマーとし、このプライマーの上に全域に塗料６０（図６参照）を塗布すれば、外観をさらに向上させることができる。

【0037】

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨に反しない限りにおいて種々の改変をなすことができる。例えば、ヒンジ装置は、第１、第２分割体と別体をなす軸部材、リンク等を含んでいてもよい。締結手段も種々の改変が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0038】

本発明は、端部にフランジ部を有する樹脂管を接続する装置に適用することができる。

【符号の説明】

【0039】

１、２ 樹脂管
１ａ、２ａ フランジ部
１ｘ、２ｘ 突き合わせ面
１ｙ、２ｙ テーパ面
５ 接続装置
１０ 上側分割体（第１分割体）
２０ 下側分割体（第２分割体）
１１ｘ、１１ｙ、２１ｘ、２１ｙ 本体部の端面（端部対向面）
１２、２２ 嵌合溝
１２ｘ、２２ｘ テーパ面
１２ｙ、２２ｙ 底面
１３、２３ 管部押さえ面
１５ｘ、２５ｘ、１８ｘ、２８ｘ 端部対向面
３０ 締結手段
５０ 疎水層
６０ 塗料
Ｈ ヒンジ手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】