JP7712541B2 - 配管継手 - Google Patents

Description

本発明は、配管継手に関し、さらに詳しくは、連結される配管の位置ずれをコンパクトなスペースで吸収できる配管継手に関するものである。

配管は様々な対象物に連結して使用される。配管を連結する構造は種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１で提案されている構造では、配管を建屋などに連結する際に、壁部に形成された貫通穴に配管を挿通させて、壁部の屋外側に配置されたシール装置によってこの配管の外周側を覆った状態にして配管を壁部に固定する。このシール装置は、配管に外挿された状態になる環状の弾性リングと環状の補強リングとが、配管の延在方向に交互に配列されて構成されている。

このシール装置では、それぞれの弾性リングがせん断変形することで、配管の径方向の位置ずれを吸収することができる。しかしながら、配管よりも遥かに大径の環状の弾性リングおよび環状の補強リングが配管の外側を囲んで配置される構造であるため、このシール装置を設置するには相応に広いスペースが必要になり、連結される配管の位置ずれを、コンパクトなスペースで吸収するには改善の余地がある。

特開２０１４－９２２１４号公報

本発明の目的は、連結される配管の位置ずれをコンパクトなスペースで吸収できる配管継手を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明の配管継手は、流路が貫通して延在し、弾性材料により形成されている直胴円筒状の弾性部を備えた配管継手であって、前記弾性部を挟んで前記弾性部の両端に配置されている金属製の筒状の連結部を有し、前記弾性部とそれぞれの前記連結部とは加硫接着によって一体化されていて、前記流路がそれぞれの前記連結部に連通し、それぞれの前記連結部が、連結される配管または機器に挿入されて連結状態になって使用される配管継手であり、前記流路の外周側を環状に囲む複数の硬質層状体が、前記流路の延在方向に間隔をあけて前記弾性部に埋設されていて、前記弾性部およびそれぞれの前記硬質層状体が前記流路の周壁を構成していることを特徴とする。

本発明によれば、前記弾性部に埋設されている複数のそれぞれの前記硬質層状体の間に存在している弾性材料がせん断変形することで前記弾性部が弾性変形する。そのため、可撓性に乏しい配管を配管継手に連結する際に、この配管が所定位置に対して位置ずれしていても、前記弾性部が弾性変形することで、この位置ずれを吸収して配管を配管継手に連結することができる。そして、前記弾性部およびそれぞれの前記硬質層状体が前記流路の周壁を構成するので、前記配管継手をコンパクトにすることができる。それ故、前記配管継手を用いることで、連結される配管の位置ずれをコンパクトなスペースで吸収することが可能になる。

本発明の配管継手を側面視で例示する説明図である。 図１の配管継手を縦断面視で例示する説明図である。 図２のＡ－Ａ断面図である。 図２の弾性部が弾性変形した状態を例示する説明図である。 伸び規制部材を備えた実施形態を縦断面視で例示する説明図である。 図５の弾性部が弾性変形した状態を例示する説明図である。 それぞれの硬質層状体の外周面を弾性部の外部に露出させた実施形態を縦断面視で例示する説明図である。 それぞれの硬質層状体の内周面を流路に露出させた実施形態を縦断面視で例示する説明図である。 それぞれの硬質層状体の形状を側面視で円弧形状にした実施形態を縦断面視で例示する説明図である。 図９の弾性部が弾性変形した状態を例示する説明図である。

以下、本発明の配管継手を、図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１～図３に例示する配管継手１は、可撓性に乏しい配管９を必要な機器などに連結するために使用される。或いは、配管継手１は、可撓性に乏しい配管９どうしを連結するために使用される。このような配管９は、金属や曲げ剛性が非常に高い硬質樹脂やこれら材料の複合材などで形成されている。

この配管継手１は、筒状の弾性部２と、弾性部２を挟んで弾性部２の両側に配置された筒状の連結部３とを備えている。弾性部２とそれぞれの連結部３は一体化されている。弾性部２およびそれぞれの連結部３には流路１ａが貫通して延在している。流路１ａを流れる流体は液体の場合も気体の場合もある。図中の一点鎖線ＣＬは、配管継手１（流路１ａ）の横断面中心を通って延在する軸心を示している。したがって、一点鎖線ＣＬは、弾性部２および連結部３の軸心でもあり、一点鎖線ＣＬの延在方向が軸方向である。

それぞれの連結部３には、配管９や必要な機器などが連結される。それぞれの連結部３は一般的に金属で形成されている。

弾性部２は弾性材料により形成されていて、それぞれ連結部３よりも柔らかくて剛性（モジュラス）が低い。弾性部２は例えば、公知の種々の加硫ゴムやエラストマで形成されている。

弾性部２には、複数の環状の硬質層状体４が、流路１ａの延在方向（即ち、軸方向）に所定間隔ｇをあけて埋設されている。それぞれの硬質層状体４は、流路１ａの外周側を環状に囲んでいて、連結部３に接合されている。硬質層状体４は弾性部２を形成している弾性材料よりも硬くて剛性（モジュラス）が高い。この実施形態では、すべての硬質層状体４は同じ形状になっていて、単純な平坦な円環形状である。硬質層状体４はその他の形状にすることもでき、形状の異なる硬質層状体４を混在させることもできる。

硬質層状体４の数は例えば５～３０程度である。硬質層状体４の厚さ（層厚）は例えば０．３ｍｍ～２．０ｍｍ程度である。隣り合う硬質層状体４どうしの離間距離となる所定間隔ｇは例えば０．５ｍｍ～５．０ｍｍである。基本的にすべての位置で所定間隔ｇは同じ大きさに設定されるが、位置に応じて所定間隔gの大きさを異ならせることもできる。

流路１ａの延在方向に隣り合って埋設されている硬質層状体４どうしの間は、弾性部２を形成している弾性材料からなる弾性層５になっている。即ち、硬質層状体４と弾性層５とが流路１ａの延在方向に交互に配置されている。弾性層５の層厚は、所定間隔ｇの大きさである。

この実施形態では、それぞれの硬質層状体４は、それぞれの内周面が流路１ａに露出しない状態で弾性部２に埋設されている。即ち、弾性部２は、それぞれの硬質層状体４の内周側に配置される円筒状の内周弾性層６を有している。内周弾性層６は公知の種々の加硫ゴムやエラストマで形成されている。それぞれの硬質層状体４と内周弾性層６とは接合されている。弾性部２と内周弾性層６とは同仕様の弾性材料で形成することも、異なる仕様の弾性材料で形成することもできる。内周弾性層６は任意に設けることができる。硬質層状体４が金属製の場合は、流路１ａを流れる流体に起因する硬質層状体４の腐食抑制のために内周弾性層６を設けることが望ましい。

さらに、それぞれの硬質層状体４は、それぞれの外周面が弾性部２の外部に露出しない状態で弾性部２に埋設されている。即ち、弾性部２は、それぞれの硬質層状体４の外周側に配置される円筒状の外周弾性層７を有している。外周弾性層７は公知の種々の加硫ゴムやエラストマで形成されている。それぞれの硬質層状体４と外周弾性層７とは接合されている。弾性部２と外周弾性層７とは同仕様の弾性材料で形成することも、異なる仕様の弾性材料で形成することもできる。外周弾性層７は任意に設けることができる。硬質層状体４が金属製の場合は、外気（水分など）に起因する硬質層状体４の腐食抑制のために外周弾性層７を設けることが望ましい。

この配管継手１では、弾性部２およびそれぞれの硬質層状体４が流路１ａの周壁を構成している。また、それぞれの連結部３も流路１ａの周壁を構成している。

加硫ゴムで形成された弾性部２を有する配管継手１を製造するには、弾性部２に相当する部品を未加硫ゴムにより形成し、この部品にそれぞれの硬質層状体４を埋設する。そして、この部品の両側にそれぞれの連結部３を当接させた成形体を成形する。次いで、この成形体を公知の方法で加硫することで、それぞれの部品（部材）が加硫接着により一体化された配管継手１を製造することができる。

図４に例示するそれぞれの配管９は既に位置が固定されていて、両者の間には軸方向と直交する方向に位置ずれ（芯ずれ）Ｓが生じている。一方の配管９は継手配管１の一方側の連結部３に連結され、他方の配管９は他方側の連結部３に連結されて、互いが配管継手１を介して連結されている。

弾性部２では、それぞれの弾性層５が、軸方向と直交する方向に僅かにせん断変形している。それぞれの弾性層５のせん断変形が累積することで弾性変形した弾性部２が、配管９どうしの位置ずれＳを吸収している。

この配管継手１は、可撓性に乏しい配管９を配管継手１に連結する際に、少なくとも一方の配管９に所定位置に対する位置ずれＳが生じていても、それぞれの弾性層５がこの位置ずれＳに追従するようにせん断変形する。その結果、弾性変形した弾性部２が位置ずれＳを吸収して配管９を配管継手１に連結することができる。

そして、弾性部２およびそれぞれの硬質層状体４が流路１ａの周壁を構成しているので、配管継手１が過大になることは無く、配管継手１をコンパクトにするには有利になっている。それ故、この配管継手１を用いることで、連結される配管９の位置ずれＳをコンパクトなスペースで吸収することが可能になっている。

流路１ａの延在方向に配置されている弾性層５の数を多くする程、弾性部２の弾性変形量を大きくすることができる。したがって、配管９の位置ずれＳが大きい場合は、弾性層５の数を多く（換言すると硬質層状体４の数を多く）すればよい。即ち、配管９の位置ずれＳが大きい場合は、弾性層５（硬質層状体４）の数が多い配管継手１を用いればよい。

流路１ａに流体が流れることで配管９の内圧が高くなっても、それぞれの弾性層５のせん断変形は僅かなので、高い内圧にも十分に耐えることができる。硬質層状体４どうしの所定間隔ｇ（弾性層５の層厚）が小さい程、弾性層５はせん断変形し難くなる。したがって、配管継手１の耐圧性を向上させるには、所定間隔ｇを小さくすればよい。即ち、配管９の使用内圧が高い場合は、所定間隔ｇが小さい配管継手１を用いればよい。

この実施形態では、内周弾性層６は流路１ａを流れる流体に対して耐性に優れた弾性材料により形成されている。したがって、流路１ａを流れる流体に応じて弾性層５を形成する弾性材料の種類（仕様）を変える必要がない。また、この実施形態では、外周弾性層７は外気に対して耐性に優れた弾性材料により形成されている。したがって、外気の条件に応じて弾性層５を形成する弾性材料の種類（仕様）を変える必要がない。

図５に例示する実施形態では、配管継手１はさらに弾性部２の外周側に取り付けられる伸び規制部材８を有している。伸び規制部材８は、弾性部２の軸方向（流路１ａの延在方向）の伸びを規制する部材である。伸び規制部材８は、弾性部２の実質的に軸方向の伸びをだけを規制し、その他の方向の変位は実質的に規制しない。伸び規制部材８は、例えば金属で形成され、弾性部２を形成している弾性材料よりも硬くて剛性（モジュラス）が高い。

この実施形態では、それぞれの連結部３の弾性部２との接続端部は、より大径化したフランジ形状になっている。この伸び規制部材８は、それぞれの連結部３の大径化したフランジ形状の部分に係合して弾性部２に外嵌される円筒形状になっている。伸び規制部材８として例えば、軸方向に延びる分割線に沿って２分割（複数分割）される円筒体を採用する。伸び規制部材８は、弾性部２の実質的に軸方向の伸びをだけを規制できれば、その他の形態にすることもできる。伸び規制部材８は任意に設けることができる。

配管継手１に対しては、使用現場によっては、弾性部２の軸方向に引っ張る外力が作用することがある。このような外力が作用しても弾性層５はほとんど変形しないが、この外力が過大であると弾性層５が破壊されるリスクがある。この実施形態では、弾性部２が軸方向に過大な外力によって引っ張られると、伸び規制部材８がその外力に対抗するので、弾性層５が引っ張られて破壊されるリスクを低減することができる。

伸び規制部材８は、弾性部２の軸方向以外の変位を規制しないので、図６に例示するように、弾性部２は弾性変形して配管９の位置ずれＳを吸収することができる。したがって、伸び規制部材８によって弾性部２の優れた効果を損なうことはない。伸び規制部材８では、それぞれの連結部３に係合する部分（フランジ状の部分）に、フッ素樹脂などの低摩擦材や回転ローラなどを用いることもできる。これにより、伸び規制部材８に起因して弾性部２の弾性変形し易さが損なわれるリスクを低減するには有利になる。

図７に例示する実施形態では、それぞれの硬質層状体４の外周面が弾性部２の外部に露出している。即ち、図２に例示する実施形態から外周弾性層７が省略されている。例えば、硬質層状体４が外気によって腐食し難い材質（例えば樹脂材料）で形成されている場合は、このような仕様にして配管継手１のさらなるコンパクト化や軽量化を図ることもできる。

図８に例示する実施形態では、それぞれの硬質層状体４の内周面が流路１ａに露出している。即ち、図２に例示する実施形態から内周弾性層６が省略されている。例えば、硬質層状体４が流路１ａを流れる流体によって腐食し難い材質（例えば樹脂材料）で形成されている場合は、このような仕様にして配管継手１のさらなるコンパクト化や軽量化を図ることもできる。

それぞれの硬質層状体４の外周面が弾性部２の外部に露出し、かつ、内周面が流路１ａに露出している仕様にすることもできる。即ち、図２に例示する実施形態から外周弾性層７および内周弾性層６が省略された仕様にして、配管継手１のさらなるコンパクト化や軽量化を図ることもできる。

図９に例示する実施形態では、それぞれの硬質層状体４は、側面視で流路１ａの延在方向一方側に円弧状に突出した形状になっている。即ち、この硬質層状体４は、円環状体であり、かつ、その円環状体の一方表面側に湾曲した形状になっている。これに伴い、弾性層５も側面視で流路１ａの延在方向一方側に円弧状に突出した形状になっている。

それぞれの硬質層状体４は、同じ形状にすることもできるが、それぞれの配置に応じて、側面視の円弧状の半径ｒを変えることが好ましい。具体的には、図９に例示するように、それぞれの硬質層状体４は、軸心ＣＬ上の１つの屈曲中心Ｐを中心にした半径ｒを有する円弧形状にするとよい。即ち、屈曲中心Ｐから離れた位置に配置される硬質層状体４になる程、半径ｒを大きくする。

この実施形態では、弾性層５は側面視で硬質層状体４の円弧状表面に沿ってせん断変形する。そのため、図１０に例示するように弾性部２は、弾性部２（流路１ａ）を延在方向に対して交差する方向（図１０の矢印で示す方向）に曲げるように弾性変形し易くなる。それ故、この実施形態の配管継手１は、弾性部２をこのように曲げ変形させた状態にして使用する場合に有益である。

この実施形態では、屈曲中心Ｐからより離れた位置に配置された硬質層状体４は、半径ｒがより大きくなっている。これにより、それぞれの弾性層５を硬質層状体４の円弧状表面に沿ってより円滑にせん断変形させ易くなり、その結果、弾性部２をより円滑に曲げ変形させることができる。

１ 配管継手
１ａ 流路
２ 弾性部
３ 連結部
４ 硬質層状体
５ 弾性層
６ 内周弾性層
７ 外周弾性層
８ 伸び規制部材
９ 配管

Claims (7)

1. 流路が貫通して延在し、弾性材料により形成されている直胴円筒状の弾性部を備えた配管継手であって、
   前記弾性部を挟んで前記弾性部の両端に配置されている金属製の筒状の連結部を有し、前記弾性部とそれぞれの前記連結部とは加硫接着によって一体化されていて、前記流路がそれぞれの前記連結部に連通し、それぞれの前記連結部が、連結される配管または機器に挿入されて連結状態になって使用される配管継手であり、
   前記流路の外周側を環状に囲む複数の硬質層状体が、前記流路の延在方向に間隔をあけて前記弾性部に埋設されていて、前記弾性部およびそれぞれの前記硬質層状体が前記流路の周壁を構成していることを特徴とする配管継手。
2. それぞれの前記硬質層状体は、それぞれの内周面が前記流路に露出しない状態で前記弾性部に埋設されている請求項１に記載の配管継手。
3. それぞれの前記硬質層状体は、それぞれの外周面が前記弾性部の外部に露出しない状態で前記弾性部に埋設されている請求項１または２に記載の配管継手。
4. それぞれの前記硬質層状体は、側面視で前記流路の延在方向一方側に円弧状に突出した形状である請求項１～３のいずれかに記載の配管継手。
5. 前記流路の延在方向への前記弾性部の伸びを規制する伸び規制部材を有し、それぞれの前記連結部の前記弾性部との接続端部が前記弾性部と同じレベルの外径であり、それぞれの前記連結部では前記接続端部が他の部分よりも大径化したフランジ形状であり、
   前記伸び規制部材は、それぞれの前記接続端部に係合して前記弾性部に外嵌される円筒体であり、この円筒体は前記弾性部の軸方向に延びる分割線に沿って複数に分割された分割体によって形成されている請求項１～４のいずれかに記載の配管継手。
6. それぞれの前記硬質層状体が金属製である請求項１～５のいずれかに記載の配管継手。
7. それぞれの前記硬質層状体が樹脂製である請求項１～５のいずれかに記載の配管継手。