JP7030925B1 - 結合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 流路内が負圧であっても流路の結合箇所を良好にシールでき、かつ汎用性に優れた結合構造を提供する。【解決手段】 第１結合金具は、第１本体と、第１本体の第１端部の周囲に配列された複数の第１突起を有する第１結合部と、第１端部の外周面に設けられた第１シール材とを備える。第２結合金具は、第１端部の外径よりも大きい径の流路を有する第２本体と、第２端部の周囲に配列された複数の第２突起を有する第２結合部と、第２本体の第２端部において軸方向に突出する第２シール材とを備える。上記外周面と複数の第１突起の間には、第２端部の厚さよりも大きい隙間が形成されている。第１結合金具と第２結合金具の結合時において、第２端部および第２シール材が上記隙間に挿入されるとともに第１突起と第２突起のフックが係合し、第１シール材が第２本体の内周面に接触する。【選択図】 図５

Description

本発明は、２つの流路を結合するための結合構造に関する。

本願の出願人は、雌雄の区別なく結合可能な結合金具を開発し、製造および販売している。この結合金具は、例えば特許文献１に開示されたように、円筒形状の本体と、この本体の周囲に配置された複数の突起（嵌合突部）と、本体の先端に設けられたゴムパッキン等のシール材とを備えている。結合金具の結合時には、両金具のシール材が同文献の図６Ａ，６Ｂに示されたように接触する。これらシール材は、移送流体の圧力が高まると互いに強く押し当てられる構造を有している。したがって、流体の漏れが効果的に抑制される。

また、シールに関する他の例として、特許文献２の図１においては、一方の結合金具の本体端部に内径が拡がった部分を形成するとともに、他方の結合金具の本体端部の外周面にＯリングを配置した構造が開示されている。

特開２０１６－３１１５０号公報 特開２００７－３３３１０７号公報

近年、大雨や台風による水害が多発しており、排水ポンプを使用する機会が増えている。排水ポンプの排水口側におけるホースの連結には、特許文献１に開示されたような構造の結合金具を利用することができる。しかしながら、排水ポンプの吸水口側においては流路内が負圧であるため、当該吸水口側でのホースの連結に当該構造の結合金具を用いると、シール材が十分に機能せずに周囲の空気を吸い込む可能性がある。

特許文献２に開示されたシール構造であれば、流路内が負圧でもシール材が機能し得る。しかしながら、双方の金具に特殊な構造を設ける必要があり、結合金具の汎用性が乏しくなる。

そこで、本発明は、流路内が負圧であっても流路の結合箇所を良好にシールでき、かつ汎用性に優れた結合構造を提供することを目的の一つとする。

一実施形態に係る結合構造は、第１結合金具と第２結合金具を結合する。前記第１結合金具は、第１端部を有する円筒形状の第１本体と、前記第１端部の周囲に配列されるとともにフックが形成された複数の第１突起を有する第１結合部と、前記第１端部の外周面に設けられた第１シール材と、を備えている。前記第２結合金具は、第２端部と、前記第１端部の外径よりも大きい径の流路とを有する円筒形状の第２本体と、前記第２端部の周囲に配列されるとともにフックが形成された複数の第２突起を有する第２結合部と、前記第２端部において軸方向に突出する第２シール材と、を備えている。前記外周面と前記複数の第１突起の間には、前記第２端部の厚さよりも大きい隙間が形成されている。前記第１結合金具と前記第２結合金具の結合時において、前記第２端部および前記第２シール材が前記隙間に挿入されるとともに前記複数の第１突起の前記フックと前記複数の第２突起の前記フックが係合し、前記第１シール材が前記第２本体の内周面に接触する。

前記第１本体は、前記外周面に設けられた環状の溝を有してもよい。この場合において、前記第１シール材は、前記環状の溝に嵌められたパッキンであってもよい。

一例として、前記第１本体の流路の径は、前記第２本体の流路の径よりも小さい。また、前記第１端部は、前記軸方向において前記第１突起よりも突出している。

例えば、前記結合構造および前記結合金具は、ポンプの吸水口側における流路の結合に用いることができる。この場合において、前記第１結合金具または前記結合金具は、前記第１本体をポンプの吸水口に接続する接続口をさらに備えてもよい。

本発明によれば、流路内が負圧であっても流路の結合箇所を良好にシールでき、かつ汎用性に優れた結合構造を提供することができる。

図１は、一実施形態に係る結合金具を含む送水システムの構成例を示す図である。 図２は、一実施形態に係る第１結合金具の概略的な部分断面図である。 図３は、一実施形態に係る第２結合金具の概略的な部分断面図である。 図４は、結合された第１結合金具と第２結合金具の概略的な部分断面図である。 図５は、図４に示した第１結合金具および第２結合金具の一部を拡大して示す概略的な断面図である。 図６は、第２結合金具が同形状の他の結合金具と結合された状態を概略的に示す断面図である。

以下、一実施形態につき図面を参照して説明する。
本実施形態に係る結合構造および結合金具は、例えば水害発生時の排水における流路の結合に用いることができる。その他にも、消防分野、農業分野、あるいは工場における流路の結合など、種々の場面で本実施形態に係る結合構造および結合金具を利用することができる。

図１は、本実施形態に係る結合金具を含む送水システムＷＳの構成例を示す図である。この送水システムＷＳは、排水用のポンプＰを備えている。ポンプＰは、吸水口Ｓ１と、排水口Ｓ２と、送水機構Ｗとを備えている。送水機構Ｗは、吸水口Ｓ１から排水口Ｓ２に向けた水（液体）の流れを発生させる。

送水システムＷＳは、吸水口Ｓ１側に配置される要素として、第１結合部１を有する第１結合金具Ｃ１（吸水側媒介）と、第２結合部２を有する第２結合金具Ｃ２とを備えている。第１結合部１と第２結合部２は、例えば同一形状を有し、雌雄の区別なく互いに結合可能である。

第１結合金具Ｃ１は、吸水口Ｓ１に接続可能な接続口Ｎ１をさらに有している。例えば、吸水口Ｓ１の外周面には雄ねじが形成されており、接続口Ｎ１はこの雄ねじと連結可能な雌ねじを有している。ただし、吸水口Ｓ１と接続口Ｎ１の構造はこの例に限られない。

第２結合金具Ｃ２は、吸水管Ｔ１の一端に設けられている。吸水管Ｔ１の他端には、吸い込まれる水から異物を除去するためのストレーナＳＴが取り付けられている。

送水システムＷＳは、排水口Ｓ２側に配置される要素として、第３結合部３を有する第３結合金具Ｃ３（排水側媒介）と、第４結合部４を有する第４結合金具Ｃ４と、第５結合部５を有する第５結合金具Ｃ５とを備えている。第３結合部３、第４結合部４および第５結合部５は、例えば同一形状を有し、雌雄の区別なく互いに連結可能である。これら結合部３～５の形状は、第１結合部１および第２結合部２と同一であってもよい。

第３結合金具Ｃ３は、排水口Ｓ２に接続可能な接続口Ｎ２をさらに有している。例えば、排水口Ｓ２の外周面には雄ねじが形成されており、接続口Ｎ２はこの雄ねじと連結可能な雌ねじを有している。ただし、排水口Ｓ２と接続口Ｎ２の構造はこの例に限られない。

第４結合金具Ｃ４は送水ホースＴ２の一端に設けられ、第５結合金具Ｃ５は当該送水ホースＴ２の他端に設けられている。送水ホースＴ２は、例えばたて糸とよこ糸で織成されたジャケットの内側にライナーが内張りされた構造を有している。

第１結合金具Ｃ１を介して吸水口Ｓ１と吸水管Ｔ１を接続し、第３結合金具Ｃ３を介して排水口Ｓ２と送水ホースＴ２を接続した状態において、送水機構Ｗが作動すると、矢印Ａ１で示すようにストレーナＳＴ側から水が吸い込まれ、この水が矢印Ａ２で示すように送水ホースＴ２から排水される。

例えば第３結合金具Ｃ３と第４結合金具Ｃ４を結合する場合において、第５結合金具Ｃ５に他の送水ホースの端部に設けられた結合金具が結合されてもよい。これにより、排水側の流路を延長することができる。

図２は、第１結合金具Ｃ１の概略的な部分断面図である。第１結合金具Ｃ１は、金属製の円筒形状の第１本体１０を備えている。図２の例において、第１本体１０は、軸ＡＸ１を中心とした半径ｒ１の第１流路Ｆ１を有している。半径ｒ１は、軸ＡＸ１から第１本体１０の内周面１０ａまでの距離に相当する。軸ＡＸ１と直交する平面における第１流路Ｆ１の形状は、例えば第１本体１０の全体にわたり一様である。

第１本体１０は、軸ＡＸ１と平行な軸方向において第１端部１１を有している。第１端部１１は、図２において第１本体１０の厚さ（外径）が減少した部分に相当する。軸ＡＸ１を中心とした周方向のいずれの位置においても、第１端部１１は図２に示す断面形状を有している。第１端部１１と反対側の第１本体１０の端部には、上述の接続口Ｎ１が設けられている。この接続口Ｎ１を介して、第１本体１０がポンプＰの吸水口Ｓ１に接続される。

第１端部１１の周りには、第１結合部１が設けられている。第１結合部１は、例えば金属製の環状の部材であり、第１本体１０の外周面に設けられた係合部１２に取り付けられている。

第１結合部１は、第１端部１１の周囲に配列された複数の第１突起１３を有している。これら第１突起１３は、いずれも同一の形状を有し、周方向において一定の間隔で並んでいる。隣り合う第１突起１３の間には、第１凹部１４が形成されている。

周方向における第１突起１３の一方の側面には、フック１３ａが形成されている。また、周方向における第１突起１３の他方の側面には、ボールプランジャ１３ｂが設けられている。このボールプランジャ１３ｂは、第１突起１３の内部に大部分が埋められた球体と、この球体を外側に向けて付勢する付勢部材とを含む。

第１端部１１は、各第１突起１３よりも軸方向に突出している。第１端部１１の外周面１１ａには、その全周にわたる環状の溝１１ｂが形成されている。第１端部１１の根本には、半径方向と平行な壁面１１ｃが形成されている。

溝１１ｂには、第１シール材１５が嵌められている。第１シール材１５は、例えばゴムで形成された環状のパッキン（Ｏリング）である。第１シール材１５の断面形状は、例えば図２に示すような楕円形または円形であるが、Ｕ字型やＸ字型であってもよい。

外周面１１ａと各第１突起１３との間には、半径方向の隙間Ｇが形成されている。第１シール材１５の大部分は溝１１ｂ内に位置しているが、残りの部分は外周面１１ａから隙間Ｇに突出している。

図３は、第２結合金具Ｃ２の概略的な部分断面図である。第２結合金具Ｃ２は、金属製の円筒形状の第２本体２０を備えている。図３の例において、第２本体２０は、軸ＡＸ２を中心とした半径ｒ２の第２流路Ｆ２を有している。半径ｒ２は、軸ＡＸ２から第２本体２０の内周面２０ａまでの距離に相当する。半径ｒ２は、図２に示した半径ｒ１や第１端部１１の外径（外周面１１ａの半径）よりも大きい。軸ＡＸ２と直交する平面における第２流路Ｆ２の形状は、例えば第２本体２０の全体にわたり一様である。

第２本体２０は、軸ＡＸ２と平行な軸方向において第２端部２１を有している。第２端部２１の周りには、第２結合部２が設けられている。第２結合部２は、例えば金属製の環状の部材であり、第２本体２０の外周面に設けられた係合部２２に取り付けられている。

第２結合部２は、第２端部２１の周囲に配列された複数の第２突起２３を有している。これら第２突起２３は、軸ＡＸ２を中心とした周方向において一定の間隔で並んでいる。隣り合う第２突起２３の間には、第２凹部２４が形成されている。

周方向における第２突起２３の一方の側面には、フック２３ａが形成されている。また、周方向における第２突起２３の他方の側面には、ボールプランジャ２３ｂが設けられている。

第２突起２３、フック２３ａ、ボールプランジャ２３ｂおよび第２凹部２４の形状は、第１突起１３、フック１３ａ、ボールプランジャ１３ｂおよび第１凹部１４と同一である。

各第２突起２３は、第２端部２１よりも軸方向に突出している。第２端部２１の先端面には、その全周にわたる環状の溝２１ｂが形成されている。溝２１ｂには、第２シール材２５が嵌められている。第２シール材２５は、例えばゴムで形成され、第２端部２１の先端面から軸方向に突出している。

例えば、第２端部２１の外周面２１ａと各第２突起２３との間には隙間が形成されていない。ただし、外周面２１ａと各第２突起２３の間に上述の隙間Ｇよりも小さい隙間が形成されてもよい。

第２本体２０の外周面には、軸方向に並ぶ複数の段差で構成される装着部２６が設けられている。上述の吸水管Ｔ１は、装着部２６に装着される。

上述の第３結合金具Ｃ３のうち第３結合部３側の部分、第４結合金具Ｃ４および第５結合金具Ｃ５には、第２結合金具Ｃ２と同様の構造を適用し得る。

図４は、結合された第１結合金具Ｃ１と第２結合金具Ｃ２の概略的な部分断面図である。第１結合金具Ｃ１と第２結合金具Ｃ２（結合対象金具）を結合する際には、軸ＡＸ１，ＡＸ２を一致させるとともに、第１突起１３と第２凹部２４を対向させた状態で両者を軸方向に押し合わせる。これにより、第１突起１３が第２凹部２４に、第２突起２３が第１凹部１４にそれぞれ挿入されて、フック１３ａ，２３ａが係合する。さらに、ボールプランジャ１３ｂ，２３ｂが接触し、これにより生じる周方向への付勢力によりフック１３ａ，２３ａの係合状態が維持される。

図５は、図４に示した第１結合金具Ｃ１および第２結合金具Ｃ２のうち、第１端部１１および第２端部２１の近傍を拡大して示す概略的な断面図である。半径方向において、第１端部１１の外周面１１ａと第１突起１３の間の隙間Ｇは、第２端部２１の厚さよりも大きい。

第１結合金具Ｃ１と第２結合金具Ｃ２の結合時には、第２端部２１および第２シール材２５が隙間Ｇに挿入される。このとき、第２本体２０の内周面２０ａに第１シール材１５が接触する。図５の例においては、第１本体１０の壁面１１ｃに第２シール材２５が接触している。ただし、結合時において第２シール材２５と壁面１１ｃの間に隙間が形成されてもよい。

第１シール材１５は、内周面２０ａに押されることにより、第１結合金具Ｃ１と第２結合金具Ｃ２が結合されていないときに比べ半径方向に圧縮されている。これにより、第１シール材１５が内周面２０ａに密着し、外周面１１ａと内周面２０ａの隙間がシールされる。

第２結合金具Ｃ２は、第１結合金具Ｃ１だけでなく、自身と同じ形状を有する他の結合金具とも結合可能である。
図６は、第２結合金具Ｃ２が同形状の他の結合金具と結合された状態を概略的に示す断面図である。ここでは、当該他の結合金具にＣ２’の符号を付し、その各部に第２結合金具Ｃ２と同様の符号を付す。

第２結合金具Ｃ２と結合金具Ｃ２’の結合時には、これら金具の一方の第２突起２３が他方の第２凹部２４にそれぞれ挿入される。このとき、図４に示した第１結合金具Ｃ１と第２結合金具Ｃ２の結合時と同じく、各第２突起２３のフック２３ａが係合し、各第２突起２３のボールプランジャ２３ｂが接触する。

第２シール材２５は、第２端部２１から第２本体２０の内側に向けて突出する環状のリップ２５ａと、このリップ２５ａの根本付近に形成された環状の凹部２５ｂとを有している。第２結合金具Ｃ２と結合金具Ｃ２’の結合時には、各第２シール材２５のリップ２５ａが軸方向に押し当てられる。

結合された第２結合金具Ｃ２および結合金具Ｃ２’の内部に大気圧より大きい圧力（正圧）の水が流れると、各凹部２５ｂには、これらを広げる方向の力が作用する。これにより、各リップ２５ａがより強固に押し当てられるため、第２結合金具Ｃ２と結合金具Ｃ２’の第２本体２０の境界が良好にシールされる。

したがって、例えば図１に示した第３結合金具Ｃ３と第４結合金具Ｃ４の結合構造が図６の例と同様の場合、ポンプＰの排水口Ｓ２からは正圧の水が送り出されるので、良好なシール性能が発揮される。

図６の結合構造において内部を流れる水が大気圧より小さい圧力（負圧）であると、押し当てられた各リップ２５ａの境界から外部の空気を吸い込む力が作用する。この場合、シール性能が十分に発揮されず、外部の空気が流路内に取り込まれる可能性がある。

例えば、図１に示したポンプＰの吸水口Ｓ１側においては、水を吸い上げる負圧が作用する。したがって、仮に吸水口Ｓ１側における流路の結合に図６の例と同様の結合構造を適用した場合、ポンプＰに空気が取り込まれ、排水性能が低下し得る。

一方、図４および図５に示した結合構造においては、主に第１シール材１５と内周面２０ａの接触により第１本体１０と第２本体２０の境界がシールされる。この構造においては、流路Ｆ１，Ｆ２に負圧の水が流れても良好なシール性能が発揮される。当該結合構造は、正圧の水が流れる場合も同様に良好なシール性能を発揮する。

本実施形態に係る第２結合金具Ｃ２は、図５に示したように第１結合金具Ｃ１と結合可能なだけでなく、図６に示したように同形状の他の結合金具とも結合可能である。すなわち、図５に示した結合構造を実現するにあたっては、第１結合金具Ｃ１が第１端部１１および第１シール材１５などからなる負圧用のシール構造を備えればよく、第２結合金具Ｃ２には特別な構造が不要である。これにより、第１結合金具Ｃ１および第２結合金具Ｃ２の汎用性が高まる。

仮に第２結合金具Ｃ２のように第２端部２１の先端にシール材が配置された構造において負圧での使用を可能とするためには、特殊な形状の負圧用シール材を用いる必要がある。特殊な形状の負圧用シール材を用いても、各結合金具の負圧用シール材の接続部に曲げ力が加わると空気が吸い込まれる可能性がある。この対策のために、流路において曲げ力が加わり得る箇所に特殊な媒介を配置する必要がある。

これに対し、図５に示したように第２本体２０の内側に第１本体１０の第１端部１１が挿入され、この第１端部１１と第２本体２０の内周面２０ａの間を第１シール材１５によりシールする構造であれば、曲げ力が加わっても第１本体１０と第２本体２０の間に隙間が生じにくい。

第１結合部１や第２結合部２のような構造を有した結合金具は、消防分野において消防ホース同士の連結に用いられることが多い。また、近年では、大雨や台風などによる洪水の発生が増えており、その排水用として１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍの大径のホースや吸水管が使用されている。このような大径のホースや吸水管を含む流路の構築に第１結合部１や第２結合部２のような構造を有した結合金具を使用したいとの要望がある。本実施形態に係る第１結合金具Ｃ１および第２結合金具Ｃ２は、これらホースや吸水管と同様に大径化して内部に負圧の水を流す場合であっても、良好なシール性能を発揮する。

なお、本実施形態においては、第１結合金具Ｃ１がポンプＰの吸水口Ｓ１に接続される吸水側媒介である場合を想定し、その構造を例示した。この第１結合金具Ｃ１が備える負圧用のシール構造は、吸水側媒介以外にも種々の結合金具に適用し得る。例えば、吸水側媒介と吸水管Ｔ１の間に延長用の他の吸水管を配置する場合において、この吸水管の両端のうち吸水管Ｔ１の第２結合金具Ｃ２と結合される一端に図２に示した負圧用のシール構造を有する結合金具を設け、他端に図３に示した正圧用のシール構造を有する結合金具を設けてもよい。

また、図１に示した送水システムＷＳにおいて、吸水管Ｔ１に図２に示した負圧用のシール構造を有する結合金具（第１結合金具）を設け、この結合金具に結合される吸水側媒介として図３に示した正圧用のシール構造を有する結合金具を用いてもよい。

第１シール材１５は、高粘度のグリースのような液状のものであってもよい。このような液状の第１シール材１５が外周面１１ａと内周面２０ａの間に配置される場合であっても、第１本体１０と第２本体２０の境界を良好にシールすることができる。

以上の実施形態は、本発明の範囲を当該実施形態にて開示した構成に限定するものではない。その他にも、用途に応じた種々の改良を結合構造および結合金具に適用できる。

ＷＳ…送水システム、Ｐ…ポンプ、Ｃ１…第１結合金具（吸水側媒介）、Ｃ２…第２結合金具、Ｔ１…吸水管、Ｓ１…吸水口、１…第１結合部、２…第２結合部、１０…第１本体、１１…第１端部、１５…第１シール材、２０…第２本体、２１…第２端部、２５…第２シール材。

Claims (5)

1. 第１結合金具と第２結合金具の結合構造であって、
   前記第１結合金具は、
   第１端部を有する円筒形状の第１本体と、
   前記第１端部の周囲に配列されるとともにフックが形成された複数の第１突起を有する第１結合部と、
   前記第１端部の外周面に設けられた第１シール材と、
   を備え、
   前記第２結合金具は、
   第２端部と、前記第１端部の外径よりも大きい径の流路とを有する円筒形状の第２本体と、
   前記第２端部の周囲に配列されるとともにフックが形成された複数の第２突起を有する第２結合部と、
   前記第２端部において軸方向に突出する第２シール材と、
   を備え、
   前記外周面と前記複数の第１突起の間には、前記第２端部の厚さよりも大きい隙間が形成され、
   前記第１結合金具と前記第２結合金具の結合時において、前記第２端部および前記第２シール材が前記隙間に挿入されるとともに前記複数の第１突起の前記フックと前記複数の第２突起の前記フックが係合し、前記第１シール材が前記第２本体の内周面に接触する、
   結合構造。
2. 前記第１本体は、前記外周面に設けられた環状の溝を有し、
   前記第１シール材は、前記環状の溝に嵌められたパッキンである、
   請求項１に記載の結合構造。
3. 前記第１本体の流路の径は、前記第２本体の流路の径よりも小さい、
   請求項１または２に記載の結合構造。
4. 前記第１端部は、前記軸方向において前記第１突起よりも突出している、
   請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の結合構造。
5. 前記第１結合金具は、前記第１本体をポンプの吸水口に接続する接続口をさらに備える、
   請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の結合構造。

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