JP7514431B2 - ハウジング形管継手およびこれを用いた管継手方法 - Google Patents

Description

本発明は、配管同士を突き合わせて略直線状に連結するためのハウジング形管継手およびこれを用いた管継手方法に関する。

従来のハウジング形管継手は、例えば以下の特許文献１や２に示すように円弧状をした一対のハウジングと、リング状のガスケットと、一対の締結ボルトとからなっている。そして、予め端部に環状溝や環状突起が形成された配管（パイプ）同士を突き合わせ、その突き合わせ部の外周にこれを覆うようにリング状のガスケットを嵌め込んだ後、そのガスケットの周囲をその上下または左右方向から一対のハウジングで挟むように取り付け、その後、そのハウジング同士を一対の締結ボルトで環状に締結することによってその突き合わせ部をしっかりとシールしつつ、配管同士をほぼ直線状に連結する構造となっている。

特開平１１－２４１７９３号公報 特許第４３７８４７０号公報

ところで、従来のハウジング形管継手は、配管やハウジングの製造誤差や熱変形などによって締結後に配管表面とハウジングとの間に微小な隙間ができてしまうことがある。そうなると地震や経年劣化などによってその連結部分から配管が撓んでシール性能が低下したり、最悪の場合は脱管してしまうことがある。また、配管とハウジングとの間に微小な隙間があると、施工時に一方の配管が回転してしまい、それによってシール性能や配管の耐圧性能が低下することがある。さらに、その回転によってその配管に設けられた表示計や連結バルブのハンドルなどの向きがずれて施工し難かったり、使い勝手が大きく損なわれることがある。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は配管同士をしっかりと連結かつ固定してシール性能の低下を防止すると共に耐圧性能向上による脱管、回転現象などを確実に防止できる新規なハウジング形管継手およびこれを用いた管継手方法である。

前記課題を解決するために第１の発明は、端部に環状溝が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせて連結するためのハウジング形管継手であって、前記配管の突き合わせ部を覆うようにその外周に被せるリング状のシール部材と、当該シール部材上にその両側から挟むように取り付ける一対のハウジングと、当該ハウジング同士を連結する締結具とを備え、前記一対のハウジングのうち少なくとも１つのハウジングは、前記配管に沿って湾曲した円弧状のハウジング本体と、当該ハウジング本体の幅方向両端からそれぞれ円弧の中心方向に延びて前記配管の環状溝に当接する一対の爪部と、前記ハウジング本体の両端から延びる一対のフランジとを有し、前記一対の爪部のうち、少なくとも一方は前記フランジの当接面からの最大高さが、前記配管の環状溝の外径の１／２よりも小さいことを特徴とするハウジング形管継手である。

このような構成によれば、配管同士を突き合わせてからその突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材を被せた後、そのシール部材上に一対のハウジングを組み付け、その後、そのハウジングのフランジ同士を締結具を締め付けて配管の環状溝をハウジングの爪部で押圧して配管端部を略楕円形状に変形させて締結することができる。これによって、ハウジングの爪部が環状溝にガッチリと強固に食い込むため、配管同士を確実に連結かつ固定してシール性能の低下を防止すると共に耐圧性能を向上させて脱管現象を防止できる。また、配管の端部が略楕円形状に変形することによってその回転現象などを確実に防止できる。

第２の発明は、端部に環状突起が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせて連結するためのハウジング形管継手であって、前記配管の突き合わせ部を覆うようにその外周に被せるリング状のシール部材と、当該シール部材上にその両側から挟むように取り付ける一対のハウジングと、当該ハウジング同士を連結する締結具とを備え、前記一対のハウジングのうち少なくとも１つのハウジングは、前記配管に沿って湾曲した円弧状のハウジング本体と、当該ハウジング本体の幅方向両端からそれぞれ円弧の中心方向に延びて前記配管の外表面に当接する一対の爪部と、前記ハウジング本体の両端から延びる一対のフランジとを有し、前記一対の爪部のうち、少なくとも一方は前記フランジの当接面からの最大高さが、前記配管の外径の１／２よりも小さいことを特徴とするハウジング形管継手である。

このような構成によれば、配管同士を突き合わせてからその突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材を被せた後、そのシール部材上に一対のハウジングを組み付け、その後、その一対のハウジングのフランジ同士を締結具を締め付けてその配管の表面をハウジングの爪部で押圧して配管端部を略楕円形状に変形させて締結することができる。これによって、ハウジングの爪部が配管表面にガッチリと強固に食い込むため、配管同士を確実に連結かつ固定してシール性能の低下を防止すると共に耐圧性能を向上させて脱管現象を防止できる。また、配管の端部が略楕円形状に変形することによってその回転現象を確実に防止できる。

第３の発明は、第１の発明において、前記一対の爪部の幅は前記配管の環状溝の外径と同等、またはそれよりも大きいことを特徴とするハウジング形管継手である。このような構成によれば、環状溝を有する配管端部が爪部の幅方向に拡大変形しやすくなるため、より確実にその配管端部を略楕円状に変形させることができる。

第４の発明は、第２の発明において、前記一対の爪部の幅は前記配管の外径と同等、またはそれよりも大きいことを特徴とするハウジング形管継手である。このような構成によれば、環状突起を有する配管端部が爪部の幅方向に拡大変形しやすくなるため、より確実にその配管端部を略楕円状に変形させることができる。

第５の発明は、第１または第３の発明のハウジング形管継手を用いた管継手方法であって、端部に環状溝が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせてからその突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材を被せた後、前記シール部材上に当該シール部材を両側から挟むように一対のハウジングを組み付け、その後、前記一対のハウジングのフランジ同士を締結具を締め付けて前記配管の環状溝を前記ハウジングの爪部で押圧して当該配管端部を略楕円形状に変形させて締結することを特徴とするハウジング形管継手を用いた管継手方法である。

このような管継手方法であれば、ハウジングの爪部が環状溝にガッチリと強固に食い込むため、配管同士を確実に連結かつ固定してシール性能の低下を防止すると共に耐圧性能を向上させて脱管現象を防止できる。また、配管の端部が略楕円形状に変形することによってその回転現象を確実に防止できる。

第６の発明は、第２または第４の発明のハウジング形管継手を用いた管継手方法であって、端部に環状突起が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせてからその突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材を被せた後、前記シール部材上に当該シール部材を両側から挟むように一対のハウジングを組み付け、その後、前記一対のハウジングのフランジ同士を締結具を締め付けて前記配管の外表面を前記ハウジングの爪部で押圧して当該配管端部を略楕円形状に変形させて締結することを特徴とするハウジング形管継手を用いた管継手方法である。

このような管継手方法であれば、ハウジングの爪部が配管表面にガッチリと強固に食い込むため、配管同士を確実に連結かつ固定してシール性能の低下や配管の伸びによる歪みなどを防止できると共に、配管の端部が略楕円形状に変形することによってその回転現象を確実に防止できる。

本発明によれば、ハウジングの爪部が環状溝または配管表面にガッチリと強固に食い込むため、配管同士を確実に連結かつ固定してシール性能の低下や脱管現象、配管の伸びによる歪みなどを防止できる。また、配管の端部が略楕円形状に変形することによって強い外力が加わってもその回転現象を確実に防止できる。さらに、ハウジングやその爪部などを複雑な構造としないため、その製造コストの上昇を抑えることができる。

本発明に係るハウジング形管継手１００の実施の一形態を示す縦断面図である。 図１中Ａ方向断面図である。 ハウジング２０，２０と配管Ｐ１、Ｐ２との関係を示す説明図である。 本発明に係るハウジング形管継手１００を用いた管継手工程を示す縦断面図である。 図４中Ａ方向断面図である。 締結（押圧）前のハウジング２０，２０と配管Ｐ１、Ｐ２との関係を示す説明図である。 締結前後の配管Ｐ１、Ｐ２の形状とその径および断面積との関係を示す説明図である。 従来のハウジング形管継手２００を用いた連結部の配管Ｐ１、Ｐ２の横断面図である。 従来のハウジング形管継手２００を用いた連結部の配管Ｐ１、Ｐ２の縦断面図である。 従来のハウジング形管継手３００を転造リング形の配管Ｐ３、Ｐ４に適用した例を示す縦断面図である。 従来のハウジング形管継手３００を用いた際の流体の圧力による影響を示す縦断面図である。 本発明のハウジング形管継手１００を転造リング形の配管Ｐ３、Ｐ４に適用した例を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るハウジング形管継手１００の実施の一形態を示す縦断面図、図２は図１中Ａ方向断面図である。図示するようにこのハウジング形管継手１００は、一対の配管Ｐ１、Ｐ２の端部同士を突き合わせてほぼ直線状に連結するものであり、リング状のシール部材１０と、一対のハウジング２０，２０と、一対の締結具３０，３０とから構成されている。

このハウジング形管継手１００によって連結される配管Ｐ１、Ｐ２は、断面略真円形をしたステンレススチールなどの金属製のパイプであり、液体や気体などの高圧流体を安全に流通すべくビルやマンション、工場などの建物の屋内外に施設される既存のものからなっている。そして、その配管Ｐ１、Ｐ２の端部には、グルーブ加工によりその端から約１０～３０ｍｍの部分に、深さ約２～３ｍｍ、幅が約６～１０ｍｍ程度の環状溝ｄが周方向に沿ってそれぞれ形成されている。なお、この配管（パイプ）Ｐ１、Ｐ２の径や肉厚などは特に限定されるものではないが、既存のものでは例えばφ４０～１５０ｍｍ程度、厚さ１．０～３．０ｍｍ程度のものが多用されている。

このハウジング形管継手１００の一部を構成するリング状のシール部材１０は、伸縮自在なゴムやシリコン、プラスチックなどから構成されており、その内周面は中心方向に向いた断面コ字形となっている。なお、このシール部材１０は、流体の種類によってその材質が適宜変わるようになっており、例えば水道水などの残留塩素を含む流体を配管の場合には、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）やアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などのゴムが用いられる。

ハウジング２０，２０は、円弧状のハウジング本体２１と、このハウジング本体２１の幅方向両端からそれぞれ円弧の中心方向に延びる一対の爪部２２，２２と、このハウジング本体２１の両端から延びる一対のフランジ２３，２３とから構成されている。円弧状のハウジング本体２１は、その内周面にさらに断面コ字形の収容部２１ａが形成されており、その収容部２１ａに前記シール部材１０が収容されるようになっている。なお、このハウジング２０，２０はＦＣＤ４５０などの鋳鉄材料やステンレススチール（ＳＵＳ３０４など）などの高強度の金属材料から鋳造または鍛造によってハウジング本体２１と爪部２２，２２とフランジ２３，２３とが一体的に構成されている。

また、図３に示すようにこのハウジング本体２１から伸びる円弧状の爪部２２は、フランジ２３の当接面２３ａからの最大高さｈが、配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径φの１／２よりも小さくなっている（ｈ＜１／２φ）。すなわち、仮に配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径が１００ｍｍの場合は、その最大高さｈは５０ｍｍ未満、例えば４８～４９ｍｍとなっている。さらに、同図に示すようにその爪部２２の幅ｗは、配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径φよりも大きくなっている（ｗ（φ＋α））。すなわち、同じく配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径が１００ｍｍの場合は、その幅ｗは１００ｍｍを超える大きさ、例えば１０１～１０２ｍｍとなっている。

一方、締結具３０，３０は、ボルト３１とナット３２とからなっており、各フランジ２３，２３，２３，２３に形成されたボルト孔２３ｂ、２３ｂ、２３ｂ、２３ｂにそれぞれボルト３１、３１を貫通させ、ナット３２、３２を螺合させることでハウジング２０，２０を環状に連結するようになっている。

図４～図７は、このような構成をしたハウジング形管継手１００による管継手方法およびその作用・効果を示したものである。まず、図４に示すように配管Ｐ１、Ｐ２の端部を所定の間隔（例えば数ｍｍ程度）を隔てて同軸上に突き合わせ、その突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材１０を被せる。次に、図４および図５に示すように、このシール部材１０上に、これを両側（図では上下）から挟むように一対のハウジング２０，２０を組み付ける。

その後、締結具３０，３０によってハウジング２０，２０を一体化することなるが、その締め付け前の状態は図６に示すようになっている。すなわち、図３に示したように各爪部２２，２２のフランジ２３の当接面２３ａからの最大高さｈは、前述したようにそれぞれ配管Ｐ１の環状溝ｄの外径φの１／２よりも小さくなっていることから、図６に示すように爪部２２，２２の中央部分（最大高さ部分）は、環状溝ｄの表面に接しているにも関わらず、対抗するフランジ２３，２３は密着せずに所定の隙間Ｃ１、Ｃ１が形成された状態となっている。

また、同じくそれらの爪部２２、２２の幅ｗは、図３に示したように配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径φよりも大きくなっていることから、図６に示すように爪部２２、２２の両端と環状溝ｄとの間にもそれぞれ隙間Ｃ２、Ｃ２が形成された状態となっている。そして、このような状態から締結具３０，３０によって対向するフランジ２３，２３同士を締め付けると、各爪部２２，２２の中央部分が配管Ｐ１の環状溝ｄの表面を上下から強く押圧してその表面に食い込むようにしてそれを略楕円形に強制的に変形することになる。これによって、環状溝ｄを含む配管Ｐ１、Ｐ２の端部の突き合わせ部を略楕円形状に変形させた状態で締結することができる。

図７は、締結前後の配管Ｐ１，Ｐ２の断面形状とその断面積との関係を示したものである。同図（Ａ）に示すように締結前の配管Ｐ１，Ｐ２は、その断面形状が略真円形であり、その横方向の直径φ１と、これと直交する縦方向の直径φ２は、同じ１０６．１ｍｍとなっている。これに対し、同図（Ｂ）に示すように締結後の配管Ｐ１，Ｐ２は、その断面形状が略楕円形であり、その横方向の直径φ１は、１０８．１ｍｍとやや大きくなっており、縦方向の直径φ２は、１０４．１とやや小さくなっている。一方、締結前の断面積は８８３６，９ｍｍ^２、締結後の断面積は８８３３．８ｍｍ^２であり、その断面積には大きな変化はないことになる。

図８および図９は従来のハウジング形管継手２００による継手構造を示したものである。図示するように従来のハウジング形管継手２００を構成する一対のハウジング４０，４０のうち環状溝ｄに位置する各爪部４１、４１は、環状溝ｄと同じく略真円形になっているため、ハウジング４０，４０や配管Ｐ１、Ｐ２の製造誤差や熱変形などによってその間に隙間Ｃ３が生ずることがある。この隙間Ｃ３が極く僅かであれば、とくに問題は生じないが、この隙間Ｃ３が大きくなると、配管Ｐ１、Ｐ２が回転してシール機能が低下したり、使い勝手が悪くなってしまうことがる。

そして、さらにその連結部分に大きな外力が加わった場合には、その隙間Ｃ３が大きく変化してしてしまい、図９に示すようにその隙間Ｃ３が大きい部分ではその爪部４１が環状溝ｄから外れて流体物が漏れ出したり、最悪の場合は、その部分を起点として脱管してしまうことがある。

これに対し、本発明のハウジング形管継手１００は、前記のようにハウジング２０の爪部２２が環状溝ｄの表面にガッチリと強固に食い込むため、配管Ｐ１、Ｐ２同士を確実に連結かつ固定してシール性能の低下を防止できると共に、耐圧性能が向上するため、その脱管現象を確実に防止できる。また、配管Ｐ１、Ｐ２の端部が略楕円形状に変形することによって強い外力が加わってもその回転現象を確実に防止できる。さらに、ハウジング２０やその爪部２２などを複雑な構造としないため、その製造コストの上昇を抑えることもできる。

なお、本実施の形態では、一対のハウジング２０、２０に対してそれぞれの爪部２２、２２、２２、２２の形状を略半楕円形状とした例で説明したが、いずれか一方のハウジング２０の一対の爪部２２、２２のみ、さらにその一方の爪部２２のみを略半楕円形状としてもよい。すなわち、配管Ｐ１、Ｐ２の回転現象は、少なくとも一方の配管Ｐ１、Ｐ２が締結後もその断面が略真円形状を維持していることに起因するため、必ずしも上下または左右対称の楕円形に変形させる必要はなく、いびつな楕円形状またはその他の真円形状以外の断面形状に変形させれば、少なくとも配管Ｐ１、Ｐ２の回転現象を阻止することが可能となるからである。

また、図３に示したようにその爪部２２の幅ｗを配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径φと同じくしてもよい。すなわち、配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径が１００ｍｍの場合は、その幅ｗも同じ１００ｍｍとし、最大高さ高さｈのみを小さくしてもよい（つまり図７の縦方向の径φ２のみを縮径する）。このように爪部２２の幅ｗを配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径φと同等にすれば、既存のハウジング継手のフランジの当接面を僅かに削るだけの修正でよいため、新たに鋳物金型を用意することなく、既存のもの（爪部２２の幅ｗが配管Ｐ１，Ｐ２の環状溝ｄの外径φよりも僅かに大きい）を有効活用できる。

図１０～図１２は、本発明のハウジング形管継手１００の他の実施の形態を示したものである。前記実施の形態は、端部に環状溝ｄを有する配管Ｐ１、Ｐ２同士を連結するためのハウジング２０，２０を用いた例で説明したが、これらの他に図１０に示すように、端部に転造リング加工によって形成される環状突起ｐを備えた配管Ｐ３，Ｐ４が用いられることがある。このような構造の配管Ｐ３，Ｐ４を連結する従来のハウジング形管継手３００は、ハウジング２０の内周面に断面コ字形の収容部２１ａの他に、その両側に環状突起ｐ、ｐを収容するための第２の収容部２１ｂ、２１ｂが形成されており、その外側の爪部２２，２２が配管Ｐ３，Ｐ４の表面に接するような構造となっている。

このような配管Ｐ３，Ｐ４を連結する場合には、前記と同様にその断面形状が略真円形であると、連結後に一方または両方の配管Ｐ３，Ｐ４が回転したりすることに加え、図１１に示すように配管Ｐ３，Ｐ４内を流れる流体の圧力によって配管Ｐ３，Ｐ４の端部間の距離が広がって配管が全長に亘って歪んでしまったりすることがある。これは前記と同様に配管Ｐ３，Ｐ４やハウジング２０，２０の製造誤差や熱変形などによって不可避的に発生するが、前記実施の形態と同様にこの爪部２２の形状を略半楕円形状とすれば、図１２に示すように配管Ｐ３，Ｐ４の外表面を爪部２２，２２で強く押圧してその配管端部を略楕円形状に変形させて締結することができる。

これによって、転造リングと称される配管Ｐ３，Ｐ４であってもハウジング２０の爪部２２、２２が配管の外表面にガッチリと強固に食い込むため、配管Ｐ３，Ｐ４同士を確実に連結してシール性能の低下や流体圧による配管全長の伸びを防止できると共に、配管の端部が略楕円形状に変形することによってその回転現象を確実に防止することができる。なお、本実施の形態の場合も前記実施の形態（図３）と同様にハウジング２０の幅ｗを配管Ｐ３，Ｐ４の外径φと同等にすれば、既存のものを有効活用できる。

１００…本発明に係るハウジング形管継手
２００、３００…従来のハウジング形管継手
１０…シール部材
２０…ハウジング
２１…ハウジング本体
２１ａ…収容部
２１ｂ…第２の収容部
２２…爪部
２３…フランジ
２３ａ…当接面
２３ｂ…ボルト孔
３０…締結具
３１…ボルト
３２…ナット
４０…ハウジング
４１…爪部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…隙間
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４…配管
ｄ…環状溝
ｐ…環状突起

Claims (4)

1. 端部に環状溝が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせて連結するためのハウジング形管継手であって、
   前記配管の突き合わせ部を覆うようにその外周に被せるリング状のシール部材と、当該シール部材上にその両側から挟むように取り付ける一対のハウジングと、当該ハウジング同士を連結する締結具とを備え、
   前記一対のハウジングは、それぞれ前記配管に沿って湾曲した円弧状のハウジング本体と、当該ハウジング本体の幅方向両端からそれぞれ円弧の中心方向に延びて前記配管の環状溝に当接する一対の爪部と、前記ハウジング本体の両端から延びる一対のフランジとを有し、
   前記一対の爪部のうち、少なくとも一方は前記フランジの当接面からの最大高さが、前記配管の環状溝の外径の１／２よりも小さく、かつ、その当接面方向の幅が、前記環状溝の表面との間に変形を許容する隙間ができるように、前記配管の環状溝の外径よりも大きいことを特徴とするハウジング形管継手。
2. 端部に環状突起が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせて連結するためのハウジング形管継手であって、
   前記配管の突き合わせ部を覆うようにその外周に被せるリング状のシール部材と、当該シール部材上にその両側から挟むように取り付ける一対のハウジングと、当該ハウジング同士を連結する締結具とを備え、
   前記一対のハウジングは、それぞれ前記配管に沿って湾曲した円弧状のハウジング本体と、当該ハウジング本体の幅方向両端からそれぞれ円弧の中心方向に延びて前記配管の外表面に当接する一対の爪部と、前記ハウジング本体の両端から延びる一対のフランジとを有し、
   前記一対の爪部のうち、少なくとも一方は前記フランジの当接面からの最大高さが、前記配管の外径の１／２よりも小さく、かつ、その当接面方向の幅が、前記配管の表面との間に変形を許容する隙間ができるように、前記配管の外径よりも大きいことを特徴とするハウジング形管継手。
3. 請求項１に記載のハウジング形管継手を用いた管継手方法であって、
   端部に環状溝が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせてからその突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材を被せた後、
   前記シール部材上に当該シール部材を両側から挟むように一対のハウジングを組み付け、
   その後、前記一対のハウジングのフランジ同士を締結具を締め付けて前記配管の環状溝を前記ハウジングの爪部で押圧して当該配管端部を略楕円形状に変形させて締結することを特徴とするハウジング形管継手を用いた管継手方法。
4. 請求項２に記載のハウジング形管継手を用いた管継手方法であって、
   端部に環状突起が形成された断面略真円形をした一対の配管同士を突き合わせてからその突き合わせ部を覆うようにその外周にリング状のシール部材を被せた後、
   前記シール部材上に当該シール部材を両側から挟むように一対のハウジングを組み付け、
   その後、前記一対のハウジングのフランジ同士を締結具を締め付けて前記配管の外表面を前記ハウジングの爪部で押圧して当該配管端部を略楕円形状に変形させて締結することを特徴とするハウジング形管継手を用いた管継手方法。
   

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