JP2011085263A - 結合金具 - Google Patents

Abstract

【課題】雌雄の区別がなく、同一の構造の一対の結合金具本体から構成される結合金具において、ジョイント部相互の不完全結合及びジョイント部とライナー部との「かじり現象」を防止できる結合金具を提供するものである。
【解決手段】結合金具本体のうち少なくとも一方は、シール面及びホースまたは配管要素との取付部とを備えたライナー部と、複数の嵌合突部及び嵌合凹部を有するとともにライナー部の外側に回転自在に嵌合されるジョイント部とから構成されており、ジョイント部と嵌合した前記ライナー部を軸方向に当接して規制するジョイント部の当接面部分の最小内径をＪ、ライナー部の最大径をＬ、ライナー部の外径Ｇとしたとき、これらの値と前記ライナー部の外径Ｇ部分の軸方向の長さｌが、Ｌ＞Ｊ ｌ＜√（Ｎ^２−Ｇ^２）の関係にある。
【選択図】図１

Description

本発明は、消防ホース等のホースを相互に接続または液体輸送配管の配管相互の接続あるいは配管と他の機器の配管要素とを接続するための雌雄の区別のない一対の同一の構造の結合金具に関する。

一般に、ホースたとえば消防ホースの結合金具には差し込み形のものがあり、このような差し込み形の結合金具は一対の結合金具本体が互いに軸方向に嵌合して係止結合される構造のものである。このような差し込み形の結合金具は、たとえば日本工業規格 ＪＩＳ Ｂ ９９１１ に規定されているものであり、このような結合金具は「町野式金具」と称されて汎用されている。

このような差し込み形の結合金具は、簡単な装置で結合及び結合解除ができ、操作の迅速性と確実性を要求される消防ホースの結合金具としては好ましい特性を有している。

しかし、従来の差し込み形の結合金具は、結合される一対の結合金具本体に雌雄の区別があり、一方が雄金具、他方が雌金具として構成されており、雄金具同士、雌金具同士は結合できない。このため、たとえば消火作業の際に、複数の消防ホースを延ばして互いに結合する際に、誤って雄金具同士、または雌金具同士が対応するように消防ホースを延ばしてしまう可能性があり、消火作業の迅速性、確実性の点からこのような可能性を排除することが好ましい。また、従来の結合金具は、構造の相違する雄金具と雌金具の２種類の金具を製造しなければならず、製造コストが高くなる不具合があった。

そこで、本出願人は、前述のような差し込み形の結合金具の問題を解消した、雌雄の区別のない一対の同一構造の結合金具本体から構成された結合金具を開発し、例えば特許第３１０７５０７号として登録されている。

以下、前記のような結合金具の構成を図８〜図１０を参照して説明する。この結合金具を消防ホースの結合金具に適用した場合のものである。この結合金具は、同一の構造の一対の結合金具本体１ａ，１ｂから構成されており、これら結合金具本体１ａ，１ｂにはそれぞれ消防ホース２ａ，２ｂが接続されている。

これらの結合金具本体１ａ，１ｂは、それぞれ筒本体３を備えており、これら筒本体３は略円筒形をなし、その内周面には鋸歯状の凹凸を有するホース取り付け部４が形成されている。そして、このホース取り付け部４に消防ホース２ａ，２ｂの端部が挿入され、これらホースの内周面からかしめリング（図示せず）によってこのホースの外周面をこのホース取り付け部４に押圧してこの消防ホースを取り付ける。

また、この筒本体３の前端部の内周面には、円筒状のシール面部材５が螺装され、このシール面部材５の前端面はシール面として形成され、このシール面にはゴムパッキン等のシール部材６が取り付けられている。従って、これらの結合金具本体１ａ，１ｂが互いに軸方向に嵌合して結合された場合には、これらのシール部材６が互いに衝合され、これらの筒本体３の内部を連通するとともにシール性を維持する。

そして、前記筒本体３の前端部には、それぞれ複数、たとえば６個の嵌合突部８が一体に突設されている。これらの嵌合突部８は、周方向に等間隔に配列され、前記シール面部材５のシール面に対して軸方向に突出している。また、これらの嵌合突部８の間は、嵌合凹部７として形成されており、これらの結合金具本体１ａ，１ｂが軸方向に衝合された場合には、一方の結合金具本体１ａの嵌合突部８が他方の結合金具本体１ｂの嵌合凹部７内に嵌合し、また他方の結合金具本体１ｂの嵌合突部８が一方の結合金具本体１ａの嵌合凹部７内に嵌合し、互いに相補形に嵌合する。

なお、このものでは、前記嵌合凹部７の幅は前記嵌合突部８の幅よりやや広く形成されている。従って、これら嵌合突部８はこれらの嵌合凹部７内に軸方向に嵌合するとともに、周方向にも所定の量だけ回動自在である。

そして、前記嵌合突部８の一方の側面８ａには段形鉤状の係止鉤部９がそれぞれ形成されており、これらは互いに相手側の嵌合突部の係止鉤部と周方向に係合するように構成されている。従って、これらの嵌合突部８が相手側の嵌合凹部７内に軸方向に嵌合した状態で、これら結合金具本体１ａ，１ｂを互いに回動させてこれら嵌合突部８の一方の側面８ａが互いに近接すると、これらの係止鉤部９が図３に示すように互いに係合して軸方向の係止をなし、これら結合金具本体１ａ，１ｂが互いに結合される。なお。これらの係止鉤部９の根元部には、この部分の応力集中を防止するための湾曲部１１が形成されている。また、これらの嵌合突部の他方の側面の先端角部は円弧状に形成されてガイド部１２が形成されており、これらが嵌合する際には、これらのガイド部１２が互いに当接する。

また、これらの係止鉤部９の係止面は、周方向に対して所定の角度だけオーバーハング状に傾斜しており、これらが嵌合した状態で内部の水圧等によりこれら結合金具本体１ａ，１ｂを互いに引き離す方向の荷重が作用した場合には、側面８ａ同士を押し付ける方向の回転力が発生するので、これらの係止鉤部９はより強く嵌合し、この結合金具本体１ａ，１ｂの抜け等を確実に防止するように構成されている。

なお、この実施形態では、前記係止鉤部９が嵌合した状態において、前記嵌合突部８の先端面と嵌合凹部７の奥壁面との間に間隙が形成されるように各部の寸法が設定されている。従って、このものは、前記係止鉤部９が係合した状態から、これら嵌合突部８と嵌合凹部７とがさらに軸方向に互いに進入するように移動可能である。

また、これらの嵌合突部８の他方の側面８ｂは、これらの結合金具本体１ａ，１ｂの軸方向に対して傾斜している。従って、この嵌合突部８は、その先端部にゆくに従って周方向の幅が狭くなるようなテーパ状に形成され、また嵌合凹部７も同様にその奥部にゆくに従ってその周方向の幅が狭くなるようなテーパ状に形成されている。これにより、これらの嵌合突部８と嵌合凹部７の嵌合が容易となる。なお、前記係止鉤部９が形成されている一方の側面は、この結合金具本体１ａ，１ｂの軸方向と略平行に形成されている。

また、これらの嵌合突部８の他方の側面８ｂには、それぞれ付勢機構１０が設けられている。これらの付勢機構１０は、円筒形のケース部材１４内に突没自在に収容された付勢部材たとえば鋼球１５と、この鋼球１５を突出方向に付勢するスプリング１６とから構成されており、これらの付勢機構１０はこれら嵌合突部８の他方の側面に埋め込まれている。従って、これらの嵌合突部８が図１０に示すように相手側の嵌合凹部７内に嵌合されると、前記鋼球１５が互いに当接して互いに押圧付勢し、これら嵌合突部８の他方の側面を互いに離反するように付勢し、この結果、これら嵌合突部８の一方の側面８ａは互いに近接するように付勢され、上述のようにこれらの一方の側面の係止鉤部９が互いに係合するように付勢される。

また、これらの結合金具本体１ａ，１ｂの外周面には、複数の工具溝２０が形成されている。これらの工具溝２０は、たとえばレンチ等の工具と嵌合可能な形状に形成されており、万一これらの結合金具本体１ａ，１ｂの結合が砂等の噛み込みにより結合解除できなくなった場合には、これらの工具溝２０にレンチ等の工具を嵌合してこれら結合金具本体１ａ，１ｂを強制的に回動させることにより、結合を解除することができる。

ところで、このような結合金具は、前記嵌合突部８及び嵌合凹部が軸方向に嵌合し、また係止鉤部９が互いに周方向に係合するものである。この結合金具内に正圧の水圧等が作用している場合には、これら結合金具本体には互いに離反するような大きな軸方向の荷重が作用し、この荷重は前記係止鉤部９の係合によって支持される。このため、内部に圧力が作用している場合には、この結合金具は不所望に結合が解除されることはない。

しかし、この結合金具をたとえば消防車の吸込み側のホースすなわち吸管の継手として使用した場合等には、当然ながら負圧が作用する。このように負圧が作用すると、これら結合金具本体が互いに近接するような軸方向の荷重が作用する。従って、この荷重により、前記シール部材６及び付勢機構１０がさらに押圧され、これら結合金具本体１ａ，１ｂがさらに互いに近接するように相対的に軸方向に移動する。このため、嵌合突部８の係止鉤部９が互いに離れ、これらの係合が解除されてしまう。

この状態で外部からの荷重が作用しない場合には、これらの結合金具本体は分離されることはないが、たとえば一方の結合金具本体に接続された吸管に解除方向の捻りが作用すると、一方の結合金具本体が解除方向に回動し、これらの結合金具本体が不所望に分離してしまうことがある。

また、前記のような不具合は、負圧が作用していない場合にも発生する可能性がある。すなわち、前記のような吸管は、負圧に耐えるため剛性が高く、このような吸管の取り扱いの際に強い捻りが発生する場合があり、この捻りが結合金具本体に作用すると、付勢機構の付勢力に抗して結合金具本体が回動し、これら結合金具本体の係合が不所望に解除、分離されてしまうこともある。このような不具合は、消防車の吸管に限らず、剛性の高いホース等をこの結合金具に取付けた場合一般に発生する可能性がある。

そこで、本出願人は、前述のような問題に着目し、雌雄の区別がなく、同一の構造の一対の結合金具本体から構成されるホースの結合金具において、負圧が作用した場合や、外部からのねじり荷重等によって不所望に結合が外れることがないホースの結合金具を特願２０００−２２５６３９号として出願している。

特願２０００−２２５６３９号公報

しかしながら、特願２０００−２２５６３９号に示す結合金具を、例えば、食品プラント用配管等に使用しようとした場合、パッキンの入るライナー部とこの外側に嵌合する係止鉤部を有したジョイント部を分離し、かつ回転自在にしている。さらに、結合金具をステンレス等の滑り性の悪い材料で製作する必要性があり、これを脱脂、洗浄、消毒等を繰り返し行って使用すると、着脱時にライナー部とジョイント部とが「かじり現象」を起してしまうことがある。

本発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、雌雄の区別がなく、同一の構造の一対の結合金具本体から構成される結合金具において、ジョイント部相互の不完全結合及びジョイント部とライナー部との「かじり現象」を防止できる結合金具を提供するものである。

前記目的を達成するために、請求項１は、ホース相互またはホースと他の機器の配管要素とを結合する結合金具であって、円筒状をなす一対の結合金具本体と、これらの結合金具本体の前端面に形成され互いに軸方向に衝合されるシール面と、前記結合金具本体から前記シール面を囲んで周方向に配列され軸方向に突設した複数の嵌合突部と、これら嵌合突部の間に形成された嵌合凹部とを備え、前記一対の結合金具本体の嵌合突部と嵌合凹部は互いに相手側の結合金具本体の嵌合凹部と嵌合突部に軸方向に嵌合し、これら嵌合突部には、相手側の結合金具本体の嵌合突部に周方向に係止して軸方向の移動を規制し、これら一対の結合金具本体を軸方向に係止する係止鉤部が形成されているものにおいて、
前記結合金具本体のうち少なくとも一方は、前記シール面及び前記ホースまたは配管要素との取り付け部とを備えたライナー部と、前記複数の嵌合突部及び嵌合凹部を有するとともに前記ライナー部の外側に回転自在に嵌合されるジョイント部と、から構成されており、
前記ジョイント部と嵌合した前記ライナー部を軸方向に当接して規制するジョイント部の当接面部分の最小内径をＪ
前記ライナー部の最大径をＬ
前記ライナー部の外径Ｇ
としたとき、これらの値と前記ライナー部の外径Ｇ部分の軸方向の長さｌが次の関係にあることを特徴とする結合金具。
Ｌ＞Ｊ ｌ＜√（Ｎ^２−Ｇ^２）
請求項２の発明は、請求項１に記載の結合金具において、前記ジョイント部は、前記ライナー部に対して回転自在であるとともに軸方向に所定範囲だけ移動自在に取付けられていることを特徴とする。

前記構成によれば、ジョイント部はライナー部に対して回動自在であるので、ホース側に捩れが発生しても、この捩れはライナー部にのみ作用し、ジョイント部には作用しない。よって、このジョイント部の嵌合が不所望に解除されることがない。
また、負圧が作用していない場合においても、ホース側に発生した捻りは、ライナー部のみに作用し、このライナー部が回動してもジョイント部は回動せず、よってこれらのジョイント部の嵌合が不所望に解除されることはない。
また、ライナー部の外径部分の軸方向の長さを√（Ｎ^２−Ｇ^２）より小さく設定することにより、ジョイント部の内周面とのかじり現象を防止できる。

本発明の第１の実施形態の結合金具の一部を断面で示す側面図。 同実施形態の結合金具の嵌合状態の一部を断面で示す側面図。 同実施形態の結合金具の負圧が作用した状態の一部を断面で示す側面図。 同実施形態のジョイント部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は縦断側面図、（ｄ）はＸ部の拡大図。 同実施形態はライナー部を示し、（ａ）は一部を断面した側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ部を拡大した断面図、（ｄ）はシール部材の断面図、（ｅ）はＹ部の拡大図。 同実施形態を示し、（ａ）はジョイント部とライナー部とを嵌合し、互いに径方向に偏心したときの正面図、（ｂ）はジョイント部の軸心に対してライナー部の軸心を傾けた状態の縦断側面図。 同実施形態を示し、（ａ）はジョイント部の結合状態の一部を拡大して示す図、（ｂ）はジョイント部の離脱瞬間の図。 雌雄の区別のない相補形の結合金具の斜視図。 図８の結合金具の一方の結合金具本体を断面で示す側面図。 図８の結合金具の嵌合突部と嵌合凹部との嵌合状態の平面図。

以下、図１〜図７を参照して本発明の第１の実施形態を説明する。

この実施形態は本発明の結合金具を食品プラント用配管に適用した場合のものである。この結合金具は、一対の結合金具本体３１ａ，３１ｂから構成されており、結合金具本体３１ａは、例えばポンプの座板３２に形成された吸込口３３に取付け固定されている。また、前記他の結合金具本体３１ｂは配管３４に取付けられている。

前記結合金具本体３１ａ，３１ｂは、それぞれライナー部３５ａ，３５ｂと、ジョイント部３４ａ，３４ｂとから構成されている。このジョイント部３４ａ，３４ｂはリング状の部材であり、それぞれ相補形の嵌合突部８及び嵌合凹部７が形成され、また嵌合突部８の側面には係止鉤部９が形成され、また付勢機構１０が設けられている。なお、前記嵌合突部８、嵌合凹部７、係止鉤部９、付勢機構１０等、この結合金具の嵌合、係止に関わる部分は、前述の図８〜図１０に示した結合金具と同じ構成であり、図中で対応する部分には同じ符号を付してその説明は省略する。

また、この実施形態では、一方の結合金具本体３１ａはポンプの吸込口等に取付けられ、また他方の結合金具本体３１ｂは配管３４に取付けられている。よって、これらの結合金具本体３１ａ，３１ｂのライナー部３５ａ，３５ｂは、基本的には同一の構成であるが、取付けるべき部材に対応してその構成が少し相違している。

すなわち、一方の結合金具本体３１ａのライナー部３５ａは、螺子部３６により、ポンプの吸込口３３に取付けられており、この螺子部３６は取り付け後に接着剤で固定され、回転不能に固定されている。また、この一方の結合金具本体３１ａのジョイント部３４ａは、螺子部３７によりライナー部３５ａに取付けられた後に接着剤で固定され、このライナー部３５ａに対して回転不能に固定されている。

また、他方の結合金具本体３１ｂのライナー部３５ｂは、その後端部が延長され、液体輸送ホース４８を取付けるためのホース取り付け部４７が形成されている。このホース取り付け部４７は、その外周に滑り止めのための複数の突条部４９を有しており、通常は「たけのこ」と称されている部分である。そして、このホース取り付け部４７の外周には液体輸送ホース４８が嵌合され、その上から締めリング５０により締め付けて固定されている。

そして、この他方の結合金具本体３１ｂでは、前記ジョイント部３４ｂがライナー部３５ｂに対して回動自在でかつ軸方向に移動自在に取付けられている。すなわち、このジョイント部３４ｂには嵌合孔５１が形成されており、この嵌合孔５１はライナー部３５ｂの外周に回動自在かつ軸方向に摺動自在に嵌合している。そして、このジョイント部３４ｂは、ライナー部３５ｂの前縁部に形成されたシールフランジ部４２と、このライナー部３５ｂの外周面に装着された止めリング４１との間で、所定の距離だけ軸方向に移動自在に規制されている。

また、これらライナー部３５ａ，３５ｂの前端部に設けられたシールフランジ部４２の内側には環状溝４２ａが設けられ、この環状溝４２ａにはそれぞれシール部材４３が取付けられている。これらのシール部材４３は、これら結合金具本体３１ａ，３１ｂが嵌合した場合に互いに当接してシール作用をなすものである。また、この実施形態では、負圧が作用することも考慮しているため、このシール部材４３は負圧が作用した場合にも確実にシール作用をなすように構成されている。

次に、前記ジョイント部３４ａ（３４ｂ）とライナー部３５ａ（３５ｂ）について、図４〜図７に基づいて詳述する。図４はジョイント部を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は縦断側面図、図５はライナー部を示し、（ａ）は一部を断面した側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ部を拡大した断面図、（ｄ）はシール部材の断面図、図６（ａ）はジョイント部とライナー部とを嵌合し、互いに径方向に偏心したときの正面図、（ｂ）はジョイント部の軸心に対してライナー部の軸心を傾けた状態の縦断側面図である。

前記ジョイント部３４ａ及びライナー部３５ａは、図４〜図７に示すように構成されている。すなわち、前記ジョイント部３４ａの外径をＤ、前記ライナー部３５ａが嵌合されるジョイント部３４ａの内径をＮ、ジョイント部３４ａに嵌合されるライナー部３５ａの外径をＧ、ジョイント部３４ａの係止鉤部９の離脱時の隙間の回転角度をβ、ライナー部３５ａをジョイント部３４ａに嵌合した状態で互いに径方向に偏心したときに、ライナー部３５ａの外周面とジョイント部３４ａの内周面との間にできる隙間をＳとしたとき、これらの値と隙間Ｓが、
Ｎ−Ｇ＝Ｓ
Ｓ＜（πＮβ／３６０°）の関係にある。なお、図６（ａ）のＳ’は弦の長さなので厳密にはＮｓｉｎ（β／２）である。しかし、βが５°以下であれば、円弧長πＮβ／３６０°との違いが０．１％もないので、簡単なこの式で代用できる。

さらに、ジョイント部３４ａと嵌合したライナー部３５ａを軸方向に当接して規制するジョイント部３４ａの当接面３４ｘ部分の最小内径をＪ、ライナー部３５ａの最大径をＬ、ライナー部３５ａの外径をＧとしたとき、これらの値とライナー部３５ａの外径Ｇ部分の軸方向の長さｌ（スモールエル）が、Ｌ＞Ｊ
ｌ＜√（Ｎ^２−Ｇ^２）の関係にある。

従って、図７（ａ）に示すように、ジョイント部３４ａと３４ｂとが結合状態にあるとき、嵌合突部８が相手側の嵌合凹部７内に嵌合されるとともに、鋼球１５が互いに当接して互いに押圧付勢し、これら嵌合突部８の他方の側面を互いに離反するように付勢している。この結果、これら嵌合突部８の一方の側面８ａは互いに近接するように付勢され、上述のようにこれらの一方の側面の係止鉤部９が互いに係合するように付勢されている。このとき嵌合突部８相互の側面８ｂ相互には結合隙間αが形成され、この結合隙間αがジョイント部３４ａと３４ｂとの回転角度である。

この状態から、ジョイント部３４ａと３４ｂとを軸心を中心として鋼球１５の付勢力に抗して周方向に回転させ、嵌合突部８相互の側面８ｂ相互には隙間βとすると、鋼球１５がケース部材１４内に没入し、図７（ｂ）に示すように、周方向に複数個設けられた全ての係止鉤部９相互の係合状態が解除され、ジョイント部３４ａと３４ｂとが離脱される。

このように、ライナー部３５ａをジョイント部３４ａに嵌合した状態で互いに径方向に偏心したときに、ライナー部３５ａの外周面とジョイント部３４ａの内周面との間にできる隙間ＳをπＮβ／３６０°より小さく設定することにより、不完全結合（複数ある係止鉤部のうちあるものは結合し、あるものは離脱した結合と離脱の中間の状態）を防止できる。さらに、ライナー部３５ａの外径部分の軸方向の長さｌを√（Ｎ^２−Ｇ^２）よりも小さく設定することにより、ライナー部３５ａがジョイント部３４ａの軸心に対して傾いてもジョイント部３４ａの内周面とのかじり現象を防止できる。ただし、配管へのライナー部溶接時の歪発生等を考えると、上記の値は小さければ良いものではなく、極力上記の計算式で示した値に近い方が良い。

また、本発明において、前記のような液体輸送配管の結合金具は、土木治水用、船舶、石油プラントや荷揚げ設備、食品産業、その他のプラント等におけるホースの結合金具一般に適用できることはもちろんである。

さらに、本発明の結合金具は、金属材料で形成されるものには限定されず、合成樹脂、各種の複合材料、その他の材料で形成されていてもよく、任意の一種類または複数種類の材料で形成してもよい。

上述したように、本発明によれば、ライナー部の外径部分の軸方向の長さを√（Ｎ^２−Ｇ^２）よりも小さく設定することにより、ジョイント部の内周面とのかじり現象を防止できるという効果がある。また、ライナー部の外周面とジョイント部の内周面との間にできる隙間をπＮβ／３６０°より小さく設定することにより、不完全結合（結合と離脱の中間）を防止できる。

７…嵌合凹部
８…嵌合突部
９…係止鉤部
１０…付勢機構
３１ａ，３１ｂ…結合金具本体
３４ａ，３４ｂ…ジョイント部
３５ａ，３５ｂ…ライナー部

Claims (2)

1. ホース相互またはホースと他の機器の配管要素とを結合する結合金具であって、円筒状をなす一対の結合金具本体と、これらの結合金具本体の前端面に形成され互いに軸方向に衝合されるシール面と、前記結合金具本体から前記シール面を囲んで周方向に配列され軸方向に突設した複数の嵌合突部と、これら嵌合突部の間に形成された嵌合凹部とを備え、前記一対の結合金具本体の嵌合突部と嵌合凹部は互いに相手側の結合金具本体の嵌合凹部と嵌合突部に軸方向に嵌合し、これら嵌合突部には、相手側の結合金具本体の嵌合突部に周方向に係止して軸方向の移動を規制し、これら一対の結合金具本体を軸方向に係止する係止鉤部が形成されているものにおいて、
   前記結合金具本体のうち少なくとも一方は、前記シール面及び前記ホースまたは配管要素との取り付け部とを備えたライナー部と、前記複数の嵌合突部及び嵌合凹部を有するとともに前記ライナー部の外側に回転自在に嵌合されるジョイント部と、から構成されており、
   前記ジョイント部と嵌合した前記ライナー部を軸方向に当接して規制するジョイント部の当接面部分の最小内径をＪ
   前記ライナー部の最大径をＬ
   前記ライナー部の外径Ｇ
   としたとき、これらの値と前記ライナー部の外径Ｇ部分の軸方向の長さｌが次の関係にあることを特徴とする結合金具。
   Ｌ＞Ｊ ｌ＜√（Ｎ^２−Ｇ^２）
2. 前記ジョイント部は、前記ライナー部に対して回転自在であるとともに軸方向に所定範囲だけ移動自在に取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。

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