管継手
【課題】
【解決手段】曲折部を有する管継手本体部１１の両端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部１２，１３が設けられたＬ字状エルボ型の管継手１であって、前記管継手本体１１の両管接続部１２，１３側の端縁部において、前記両管接続部１２，１３の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている。
【解決手段】曲折部を有する管継手本体部１１の両端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部１２，１３が設けられたＬ字状エルボ型の管継手１であって、前記管継手本体１１の両管接続部１２，１３側の端縁部において、前記両管接続部１２，１３の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道管等、内部に正の圧力がかかる配管を急角度にて曲折するような配管に好適に用いられるエルボ型またはチーズ型の管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成樹脂製の管と管継手を接続する方法としては、ＴＳ接続、溶接接続、融着接続、メカニカル接続等の各種の接続方法があり、その用途と目的に応じて適宜選択して用いられている。
こうした接続方法を問わず、管継手の外面形状は、水力学的圧力に起因する応力等を負担する強度上の必要と、施工スペースと材料の節約という、相反する要求を満たすように適宜決められている。
【０００３】
それに対して、管継手の内面形状は、水力学的応力に対する強度上の必要と、内部を流れる流体の通り易さの確保という、相反する要求を満たすように適宜定められている。しかし、実際上は、管の内径と略等しい寸法を管継手内径の最低寸法とすることが多く、ＪＩＳ規格等の規格も概略そうしたものとなっている（非特許文献１，２参照。）。
【０００４】
従って、実際の管継手製品においては、管継手本体の管接続部に近接する部分の内面形状も、この最低寸法に近い円であるのが普通である。これは、形状を構成するのに、円という形が最も基本的な幾何学形状であることに加え、水力学的圧力によって管継手材料に発生する応力の最大値を最も軽減できるものと考え、内径をできるだけ小さくし、そのことによって、肉厚を可能な限り大きく確保しようとする自然な思想に基づくものと考えられる。
【０００５】
次に、上記の内容を従来のエルボ型の管継手を例として、図１８〜２４を参照して説明する。
図１８及び１９に示すように、このエルボ型の管継手１００は、中央部の曲折部を有する管継手本体部１０１の両端部に管接続部１０２，１０３が設けられている。
管継手本体部１０１の両管接続部１０２，１０３側の両端縁（図１８の断面ｂ，ｂ）における内面形状は、図１９及び２０に示すような真円となっている。
従って、両管接続部１０２，１０３の管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離ｄ１ と該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離ｄ２ とは等しくなっている。また、両端縁において、曲折部の内側となる内面の曲率半径ｒ１ と曲折部の外側となる内面の曲率半径ｒ２ とは等しくなっている。
【０００６】
それに伴って、この管継手１００は、その管継手本体１０１の曲折部の中央部（図１８の４５°断面ａ）における内面形状は、図２１に示すような形、つまり上部が縦長の楕円形をなしていて頂部のｓ部分が尖り、下部の両側部に出っ張りを有するいわゆるおむすび形の歪みのある形になっている。
【０００７】
それは、その上半分の領域は、両管接続部１０２，１０３側の端縁ｂ，ｂから管継手本体１０１の曲折部の中央部ａに延びる円柱体を斜め４５°に切断したときの端面の形状として現れる、縦軸のみを√２倍に伸ばした縦長の楕円形の上部と同じ形状となり、その下半分の領域は、曲りに合わせたカーブを持つように素直なトーラス面をなすようになるからである。
【０００８】
つまり、この管継手１００を製造するには、図２２に示すような一対のダイス２０１、２０１からなる内型２００が使用される。図２３に示すように、このダイス２０１の曲折部形成部２１１の外形は、先端部側の上半分が円柱体で下半分が曲りに合わせた筒体となっているものを斜め４５°に切断した状態となされるのが普通であるので、成形される管継手１００の管継手本体１０１の曲折部の内面形状は上記のものに決まってしまうこととなるのである。
【０００９】
その結果、この管継手１００を用いて管を接続した配管において、管継手１００の内部に正の静水圧が繰り返しかかった場合に、図２４に示すように、管継手１００の内周、特に管接続部１０２，１０３の両軸に直交する方向に引っ張る力が働き、内面に発生したクラックが外面にまで貫通するように成長して、図中にｃとして示すような傷が入ってしまうという不都合な事態となる。
これは、特に肉の薄い製品については、内圧に伴って壁が引っ張られる、いわゆる膜応力と共に、形状の僅かな出入りに密接に関連するところの管壁を曲げる力が働き、これが材料の局所における大きな応力に結びついていると考えられる。
【００１０】
更に、上記の内容を従来のチーズ型の管継手を例として、図２５〜３０を参照して説明する。
図２５及び２６に示すように、このチーズ型の管継手３００は、断面Ｔ字型をなす管継手本体部３０１の主管軸方向の両端縁に、主管接続部３０２，３０３が設けられており、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁に枝管接続部３０４が設けられている。
この管継手３００では、管継手本体部３０１の主管接続部３０２，３０３側の端縁（図２５R>５の断面ｄ，ｄ）における内面形状は、図２７に示すような直径ｄ３ の真円となっており、枝管接続部３０４側の端縁（図２５の断面ｅ）における内面形状も真円となっている。
【００１１】
それに伴って、この管継手３００は、その管継手本体３０１の主管接続部３０２，３０３と枝管接続部３０４の境界部（図２５の４５°断面ｆ，ｆ）における内面形状は、縦長の楕円形の上半分をなしていて頂部のｔ部分が尖った形になっている。
【００１２】
これは、その上半分の領域は、両主管接続部３０２，３０３側の端縁（図２５の断面ｄ，ｄ）から管継手本体１０１の曲折部の中央部に延びる円柱体の上部を斜め４５°に切断したときの端面の形状として現れる、縦軸のみを√２倍に伸ばした縦長の楕円形の上部と同じ形状となるからである。
【００１３】
つまり、この管継手３００を製造するには、図２９に示すような主管成形用ダイス４０１、４０１と枝管成形用ダイス４０２からなる内型４００が使用される。
このうち、主管成形用ダイス４０１の曲折部形成部４１１の外形は、先端部側の上半分が円柱体で下半分が曲りに合わせた筒体となっているものの上半分を斜め４５°に切断し、下半分を垂直に切断したものを用いるのが普通であり、枝管成形用ダイス４０２の外形は、その先端面が、主管成形用ダイス４０１、４０１の先端面に対応するものを用いるのが普通であるので、成形される管継手３００の主管接続部３０２，３０３と枝管接続部３０４の境界部の内面形状は上記のものに決まってしまうこととなるのである。
【００１４】
その結果、この管継手３００を用いて管を接続した配管において、管継手３００の内部に正の静水圧が繰り返しかかった場合に、図３０に示すように、管継手３００の内周、特に主管接続部３０２，３０３の主軸と枝管接続部３０４の枝管軸に直交する方向に引っ張る力が働き、内面に発生したクラックが外面にまで貫通するように成長して、図中にｇと示すような傷が入ってしまうという不都合な事態となる。
これは、特に肉の薄い製品については、内圧に伴って壁が引っ張られる、いわゆる膜応力と共に、形状の僅かな出入りに密接に関連するところの管壁を曲げる力が働き、これが材料の局所における大きな応力に結びついていると考えられる。
【００１５】
【非特許文献１】
ＪＩＳ Ｋ ６７４２
【非特許文献２】
ＪＩＳ Ｋ ６７４３
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の問題点に鑑み、水力学的圧力に起因する管継手に作用する応力への対策として、肉厚をひたすら厚くするのではなく、場所によってはむしろ肉厚を薄くし、従って材料を節約しつつも、その場所に肉を盛った場合と比べても、強度において優れた管継手製品を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、製品の内面及び外面を形成する技術手段として、主として、射出成形や圧縮成形等の一般に再使用される型を用いて成形することを前提とする。
一般に再使用される型は、管継手のような形状に対しては、外面を形成するキャビティと呼ばれる部分と、内面を形成するコアと呼ばれる部分とから構成されるが、中でもコアについては、設計上の要求難度が高い。それは製品一個の成形に供せられた後、製品を壊すことなく、狭い内面から無事に引き抜ける形状又は機構を持つ必要があるからである。
【００１８】
本発明は、成形方法に固有の制約の下に、水道管等、内部に正の圧力がかかる配管を急角度にて曲折するように配管する際に、内外圧差、特にその使用中の圧力変動に伴って継手材料に発生する応力の最大値を低減し、こうした応力に伴って長期的に進行する破壊を低減すべく、力学的耐性を向上させたエルボ型またはチーズ型の管継手を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載の発明は、曲折部を有する管継手本体部の両端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたＬ字状エルボ型の管継手であって、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている管継手である。
【００２０】
その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が接続すべき管の厚さの半分未満であると、有効な改善効果を得ることができず、接続すべき管の厚さの２倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２１】
本願の請求項２に記載の発明は、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、曲折部の内側となる内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部の外側となる内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が前記接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている請求項１に記載の管継手である。
【００２２】
その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ の下限は特にないが、有効な改善効果を得るためには、接続すべき管の肉厚の半分以上が好ましい。曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が接続すべき管の厚さの４倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２３】
本願の請求項３に記載の発明は、断面Ｔ字型をなす管継手本体部の各端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたチーズ型の管継手であって、前記管継手本体の各管接続部側の端縁部において、前記各管接続部の管軸を全て含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている管継手である。
【００２４】
その距離の差Ｄ４ −Ｄ２ が接続すべき管の厚さの半分未満であると、有効な改善効果を得ることができず、接続すべき管の厚さの２倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２５】
本願の請求項４に記載の発明は、前記チーズ型の管継手が、前記管継手本体の主管軸方向の両端縁部に主管接続部が設けられ、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部が設けられたものからなり、両主管接続部側の端縁部において、前記枝管接続部側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が前記主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている請求項３に記載の管継手である。
【００２６】
その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ の下限は特にないが、有効な改善効果を得るためには、接続すべき管の肉厚の半分以上が好ましい。曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２７】
【作用】
本発明の管継手は、Ｌ字状エルボ型の管継手の管継手本体の両管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされているにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態になり易い中央部の断面内面形状を、真円に近ずけることができるので、水力的応力が低減し、しかも、管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００２８】
更に、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、曲折部の内側となる内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部の外側となる内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が前記接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態に易い中央部の断面内面形状を、その頂部付近の出っ張りが緩和された真円に近づけることができるので、一層、水力的応力が低減し、しかも管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００２９】
また、本発明の管継手は、チーズ型の管継手本体の各管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態になり易い中央部の断面内面形状を、真円に近ずけることができるので、水力的応力が低減し、しかも管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００３０】
更に、前記チーズ型の管継手が、前記管継手本体の主管軸方向の両端縁部に主管接続部が設けられ、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部が設けられたものからなり、両主管接続部側の端縁部において、前記枝管接続部側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が前記主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態に易い中央部の断面内面形状を、その頂部付近の出っ張りが緩和された真円に近づけることができるので、一層、水力的応力が低減し、しかも管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜６は本発明の一例の管継手の説明図である。
図１及び２に示すように、１は合成樹脂製のＬ字状エルボ型の管継手であって、曲折部１１１を有する管継手本体部１１の両端部に、ＴＳ接続式の受口からなる管接続部１２，１３が設けられている。そして、管接続部１２，１３内に接着剤を介して断面円形の合成樹脂製の管を圧入することにより、内圧または外圧が作用する状態にて管を接続して配管を行うことができるようになっている。
【００３２】
この管継手１は、管継手本体１１の両管接続部１２，１３側の端縁部（図１の断面Ｂ，Ｂ）において、両管接続部１２，１３の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図３参照）。
【００３３】
また、管継手本体１１の両管接続部１２，１３側の端縁部において、曲折部１１１の最も内側となるＰ点の内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部１１１の最も外側となるＱ点の内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図３参照）。
【００３４】
そして、管継手本体１１の曲折部１１１の中央部（図１の４５°断面Ａ）における内面形状は、図４に示すような、頂部のＳ点付近の出っ張りが緩和された真円に近い内面形状となっている。これにより、水力的応力が低減すると考えられる。
【００３５】
この管継手１を製造するには、図５に示すような一対のダイス２１、２１からなる内型２が使用される。このダイス２１の曲折部形成部２１１の基端縁部（図６の断面Ｂ′）の外形が図３に示す形状と同じとされ、その先端縁部（図６のＡ′）の外形が図４に示す形状と同じとされている。
この一対のダイス２１、２１同士を、図５に示すようにその曲折部形成部２１１，２１１の先端面同士を突き合わせるようにして内型を形成し、図示しない外型との間で樹脂を成形することにより、上記の管継手１を製造することができる。
【００３６】
図７〜１３は本発明の別の例の管継手の説明図である。
図７及び８に示すように、３は合成樹脂製のチーズ型の管継手であって、断面Ｔ字型をなす管継手本体部３１の主管軸方向の両端縁部に、ＴＳ接続式の受口からなる主管接続部３２，３３が設けられており、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部３４が設けられている。主管接続部３２，３３及び枝管接続部３４には接着剤を介して断面円形の合成樹脂製の管を圧入することにより、内圧または外圧が作用する状態にて管を接続して配管することができるようになっている。
【００３７】
この管継手３は、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部（図７の断面Ｄ，Ｄ）において、両主管接続部３２，３３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を全て含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ が接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図９参照）。
また、管継手本体３１の枝管接続部３４側の端縁部（図７の断面Ｅ）においても、上記と同様の関係を満たすような内面形状とされている。
【００３８】
また、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部において、枝管接続部３４側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部３４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が両主管接続部３２，３３に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図９参照）。
【００３９】
また、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部において、最も枝管接続部３４側となるＰ′，Ｐ′点の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部３４から最も遠い側となるＱ′，Ｑ′点の内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が、主管接続部３２，３３に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図９参照）。
【００４０】
そして、管継手本体３１の最も枝管接続部３４側となるＰ′，Ｐ′点からその中心部のＨ点間を結ぶ面（図７の断面Ｇ，Ｇ）における内面形状は、図１１に示すような頂部のＳ′点付近の出っ張りが緩和された真円の上半分に近い内面形状となっている。また、管継手本体３１の中心部のＨ点とその底部中央部のＩ点を結ぶ面（図７の断面Ｊ）も真円の下半分に近い内面形状となっている。これにより、水力的応力が低減すると考えられる。
【００４１】
尚、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３の基端部（図７の断面Ｆ，Ｆ）における内面形状は、両主管接続部３２，３３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ５ が該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ６ よりも小さくなり、枝管接続部３４側の内面の曲率半径Ｒ５ が枝管接続部３４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ６ よりも大きくなるような楕円形となっている（図１０参照）。
管継手本体３１の両主管接続部３２，３３の先端部の内面形状は、真円となっている（図示せず）。
【００４２】
この管継手３を製造するには、図１３に示すような一対の主ダイス４１、４１と枝ダイス４２とからなる内型４が使用される。この主ダイス４１，４１として、の管本体部形成部４１１，４１１の基端縁部（図１３の断面Ｄ′，Ｄ′）の外形が図９に示す形状と同じとされ、その先端縁部の上部傾斜面（図１３のＧ′面）の外形が図１１に示す形状と同じとされており、垂直面（図１３のＪ′面）の外形が図１２に示す形状と同じとされているものを用い、枝ダイス４２として、管本体部形成部４２１の先端部に、主ダイス４１，４１の先端縁部の上部傾斜面に対応する傾斜面が設けられたものを用いて、その管本体部形成部４１１，４１１，４２１の先端面同士を突き合わせるようにして内型を形成し、図示しない外型との間で樹脂を成形することにより、上記の管継手３を製造することができる。
【００４３】
図１４〜１７は本発明の別の例の管継手の説明図である。
図１４〜１７に示すように、５は合成樹脂製のチーズ型の管継手であって、図示するような形状と寸法関係となっていること以外は、図７〜１３を参照して説明したものと同じである（対応する図番と寸法符号を付してその詳細な説明は省略する）。
【００４４】
以下、本発明を実施例により説明する。
（実施例１）
図１〜４に示す管継手１であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる管接続部１２，１３を管継手本体部１１の両端縁部に備えた、９０°エルボ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７０ｍｍ）を試作した。
【００４５】
この管継手１においては、管接続部１２，１３の管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ は５２ｍｍ、該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ は５４ｍｍであった。従って、Ｄ１ の方がＤ２ よりも小さく、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ は２ｍｍであって、接続すべき管の厚さ４．５ｍｍの半分以上２倍以下（２．２５〜９ｍｍ）となっている。
【００４６】
また、この管継手１の管継手本体１１の管接続部１２側の端縁部における、曲折部１１１の最も内側となるＰ点の内面の曲率半径Ｒ１ は２９．１６ｍｍ、曲折部１１１の最も外側となるＱ点の内面の曲率半径Ｒ２ は２７ｍｍであって、Ｒ１ の方がＲ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ は２．１６ｍｍであって、接続すべき管の厚さ４．５ｍｍの４倍（１８ｍｍ）以下となっている。
【００４７】
呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）を長さ２４０ｍｍに切断して、これを管継手１の両接続部１２，１３に接着剤を介して接着して配管し、この配管について、２３℃の水を用いて、脈動試験を行った。
この試験では、２．５秒周期、５０％デューティーで、０と２ＭＰａの２つの水圧値を往復する脈動水圧を管と接合した管継手の内面に与え、破壊するまでの回数を測定した。
その結果、ｎ＝３にて行ったが、何れのサンプルについても、２０万回でも破壊しなかった。
【００４８】
（比較例１）
図１８〜２１に示す管継手１００であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる管接続部１０２，１０３を管継手本体部１０１の両端縁部に備えた、９０°エルボ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７０ｍｍ）を試作した。
【００４９】
この管継手１０１においては、管接続部１０２，１０３３の管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離ｄ１ は５２ｍｍ、該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ も５２ｍｍであり、曲折部の最も内側となるｐ点の内面の曲率半径ｒ１ は２６ｍｍ、曲折部１１１の最も外側となるｑ点の内面の曲率半径ｒ２ も２６ｍｍであった。
【００５０】
この管継手１００を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３における破壊までの回数は、４８７３５回、３４８２６回、５９０３７回で、その平均は４７５３３であり、破壊部位は何れも、図２４にｃとして示す部分であった。
【００５１】
（実施例２）
図７〜１２に示す管継手３であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる主管接続部３２，３３を管継手本体部３１の両端縁部に備え、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる枝管接続部３４を備えたチーズ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７０ｍｍ）を試作した。
【００５２】
この管継手３は、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部（図７の断面Ｄ，Ｄ）において、両主管接続部３２，３３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が５２ｍｍであり、該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ が５７ｍｍであって、Ｄ３ の方がＤ４ よりも小さくなっており、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ は５ｍｍであって、接続すべき管の厚さ４．５ｍｍの半分以上２倍以下（２．２５〜９ｍｍ）の範囲となっていた。
【００５３】
また、この管継手３は、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部において、枝管接続部３４側の内面の曲率半径Ｒ３ が３８．６８ｍｍ、枝管接続部３４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ が２６．２０ｍｍであって、Ｒ３ の方がＲ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ は２．４８ｍｍであって、両主管接続部３２，３３に接続すべき管の厚さ（４．５ｍｍ）の８倍（３６ｍｍ）以下の範囲となっていた。
【００５４】
この管継手３を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３にて行ったが、何れのサンプルについても、２０万回でも破壊しなかった。
【００５５】
（実施例３）
図１４〜１７に示す管継手５であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる主管接続部５２，５３を管継手本体部５１の両端縁部に備え、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる枝管接続部５４を備えたチーズ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７１ｍｍ）を試作した。
【００５６】
この管継手５は、管継手本体５１の両主管接続部５２，５３側の端縁部（図１４の断面Ｄ，Ｄ）において、両主管接続部５２，５３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ７ が５２ｍｍであり、該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ８ が５７ｍｍであって、Ｄ７ の方がＤ８ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ は５ｍｍ）であって、接続すべき管の厚さ（４．５ｍｍ）の半分以上２倍以下（２．２５〜９ｍｍ）の範囲となる関係を満たすような内面形状となっていた。
【００５７】
また、この管継手５の管継手本体５１の両主管接続部５２，５３側の端縁部において、枝管接続部５４側の内面の曲率半径Ｒ３ が４６．１３ｍｍ、枝管接続部５４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ が２５．７５であって、Ｒ３ の方がＲ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ は２０．３８ｍｍであって、両主管接続部５２，５３に接続すべき管の厚さ（４．５ｍｍ）の８倍以下（３６ｍｍ）の範囲となる関係を満たすような内面形状となっていた。
【００５８】
この管継手５を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３にて行ったが、何れのサンプルについても、２０万回でも破壊しなかった。
【００５９】
（比較例２）
図２５〜２８に示す管継手５であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる主管接続部３０２，３０３を管継手本体部３０１の両端縁部に備え、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる枝管接続部３０４を備えたチーズ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７１ｍｍ）を試作した。
この管継手３００を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３における破壊までの回数は、１３８７５回、２４３６７回、１９２０８回で、その平均は１９１５０であり、破壊部位は何れも、図３０にｇとして示す部分であった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の管継手は、成形方法に固有の制約の下に、水道管等、内部に正の圧力がかかる配管を急角度にてＬ字状やＴ字状に曲折するように配管する際に、内外圧差、特にその使用中の圧力変動に伴って継手材料に発生する応力の最大値を低減し、こうした応力に伴って長期的に進行する破壊を低減するように、力学的耐性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管継手の一例のＬ字状エルボ型の管継手を示す断面図である。
【図２】図１に示す管継手の右側面図である。
【図３】図１の断面Ｂにおける内面形状である。
【図４】図１の断面Ａにおける内面形状である。
【図５】図１及び２に示す管継手の製造に用いられる内型を示す正面図である。
【図６】図５に示す内型の一方のダイスを示す正面図である。
【図７】本発明の管継手の一例のチーズ型の管継手を示す断面図である。
【図８】図７に示す管継手の右側面図である。
【図９】図７の断面Ｄにおける内面形状である。
【図１０】図７の断面Ｅにおける内面形状である。
【図１１】図７の断面Ｇにおける内面形状である。
【図１２】図７の断面Ｊにおける内面形状である。
【図１３】図７及び８に示す管継手の製造に用いられる内型を示す正面図である。
【図１４】本発明の管継手の別の例のチーズ型の管継手を示す断面図である。
【図１５】部１４のＫ−Ｋ線に沿う断面図である。
【図１６】図１４の断面Ｄにおける内面形状である。
【図１７】図１４の断面Ｅにおける内面形状である。
【図１８】従来のエルボ型の管継手の一例の断面図である。
【図１９】図１８の右側面図である。
【図２０】図１８の断面ｂにおける内面形状である。
【図２１】図１８の断面ａにおける内面形状である。
【図２２】図１８及び１９に示す管継手の製造に用いられる内型を示す正面図である。
【図２３】図２２に示す内型の一方のダイスを示す正面図である。
【図２４】図１８及び１９に示す管継手の破壊状態を示す斜視図である。
【図２５】従来のチーズ型の管継手の一例の断面図である。
【図２６】図２５の右側面図である。
【図２７】図２５の断面ｄにおける内面形状である。
【図２８】図２５の断面ｆにおける内面形状である。
【図２９】図２５及び２６に示す管継手を製造するのに用いられる内型を示す正面図である。
【図３０】図２５及び２６に示す管継手の破壊状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，３，５ 管継手
２，４ 内型
１１，３１，５１ 管継手本体
１２，１３ 管接続部
３２，３３ 主管接続部
３４ 枝管接続部
１１１ 曲折部
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水道管等、内部に正の圧力がかかる配管を急角度にて曲折するような配管に好適に用いられるエルボ型またはチーズ型の管継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成樹脂製の管と管継手を接続する方法としては、ＴＳ接続、溶接接続、融着接続、メカニカル接続等の各種の接続方法があり、その用途と目的に応じて適宜選択して用いられている。
こうした接続方法を問わず、管継手の外面形状は、水力学的圧力に起因する応力等を負担する強度上の必要と、施工スペースと材料の節約という、相反する要求を満たすように適宜決められている。
【０００３】
それに対して、管継手の内面形状は、水力学的応力に対する強度上の必要と、内部を流れる流体の通り易さの確保という、相反する要求を満たすように適宜定められている。しかし、実際上は、管の内径と略等しい寸法を管継手内径の最低寸法とすることが多く、ＪＩＳ規格等の規格も概略そうしたものとなっている（非特許文献１，２参照。）。
【０００４】
従って、実際の管継手製品においては、管継手本体の管接続部に近接する部分の内面形状も、この最低寸法に近い円であるのが普通である。これは、形状を構成するのに、円という形が最も基本的な幾何学形状であることに加え、水力学的圧力によって管継手材料に発生する応力の最大値を最も軽減できるものと考え、内径をできるだけ小さくし、そのことによって、肉厚を可能な限り大きく確保しようとする自然な思想に基づくものと考えられる。
【０００５】
次に、上記の内容を従来のエルボ型の管継手を例として、図１８〜２４を参照して説明する。
図１８及び１９に示すように、このエルボ型の管継手１００は、中央部の曲折部を有する管継手本体部１０１の両端部に管接続部１０２，１０３が設けられている。
管継手本体部１０１の両管接続部１０２，１０３側の両端縁（図１８の断面ｂ，ｂ）における内面形状は、図１９及び２０に示すような真円となっている。
従って、両管接続部１０２，１０３の管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離ｄ１ と該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離ｄ２ とは等しくなっている。また、両端縁において、曲折部の内側となる内面の曲率半径ｒ１ と曲折部の外側となる内面の曲率半径ｒ２ とは等しくなっている。
【０００６】
それに伴って、この管継手１００は、その管継手本体１０１の曲折部の中央部（図１８の４５°断面ａ）における内面形状は、図２１に示すような形、つまり上部が縦長の楕円形をなしていて頂部のｓ部分が尖り、下部の両側部に出っ張りを有するいわゆるおむすび形の歪みのある形になっている。
【０００７】
それは、その上半分の領域は、両管接続部１０２，１０３側の端縁ｂ，ｂから管継手本体１０１の曲折部の中央部ａに延びる円柱体を斜め４５°に切断したときの端面の形状として現れる、縦軸のみを√２倍に伸ばした縦長の楕円形の上部と同じ形状となり、その下半分の領域は、曲りに合わせたカーブを持つように素直なトーラス面をなすようになるからである。
【０００８】
つまり、この管継手１００を製造するには、図２２に示すような一対のダイス２０１、２０１からなる内型２００が使用される。図２３に示すように、このダイス２０１の曲折部形成部２１１の外形は、先端部側の上半分が円柱体で下半分が曲りに合わせた筒体となっているものを斜め４５°に切断した状態となされるのが普通であるので、成形される管継手１００の管継手本体１０１の曲折部の内面形状は上記のものに決まってしまうこととなるのである。
【０００９】
その結果、この管継手１００を用いて管を接続した配管において、管継手１００の内部に正の静水圧が繰り返しかかった場合に、図２４に示すように、管継手１００の内周、特に管接続部１０２，１０３の両軸に直交する方向に引っ張る力が働き、内面に発生したクラックが外面にまで貫通するように成長して、図中にｃとして示すような傷が入ってしまうという不都合な事態となる。
これは、特に肉の薄い製品については、内圧に伴って壁が引っ張られる、いわゆる膜応力と共に、形状の僅かな出入りに密接に関連するところの管壁を曲げる力が働き、これが材料の局所における大きな応力に結びついていると考えられる。
【００１０】
更に、上記の内容を従来のチーズ型の管継手を例として、図２５〜３０を参照して説明する。
図２５及び２６に示すように、このチーズ型の管継手３００は、断面Ｔ字型をなす管継手本体部３０１の主管軸方向の両端縁に、主管接続部３０２，３０３が設けられており、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁に枝管接続部３０４が設けられている。
この管継手３００では、管継手本体部３０１の主管接続部３０２，３０３側の端縁（図２５R>５の断面ｄ，ｄ）における内面形状は、図２７に示すような直径ｄ３ の真円となっており、枝管接続部３０４側の端縁（図２５の断面ｅ）における内面形状も真円となっている。
【００１１】
それに伴って、この管継手３００は、その管継手本体３０１の主管接続部３０２，３０３と枝管接続部３０４の境界部（図２５の４５°断面ｆ，ｆ）における内面形状は、縦長の楕円形の上半分をなしていて頂部のｔ部分が尖った形になっている。
【００１２】
これは、その上半分の領域は、両主管接続部３０２，３０３側の端縁（図２５の断面ｄ，ｄ）から管継手本体１０１の曲折部の中央部に延びる円柱体の上部を斜め４５°に切断したときの端面の形状として現れる、縦軸のみを√２倍に伸ばした縦長の楕円形の上部と同じ形状となるからである。
【００１３】
つまり、この管継手３００を製造するには、図２９に示すような主管成形用ダイス４０１、４０１と枝管成形用ダイス４０２からなる内型４００が使用される。
このうち、主管成形用ダイス４０１の曲折部形成部４１１の外形は、先端部側の上半分が円柱体で下半分が曲りに合わせた筒体となっているものの上半分を斜め４５°に切断し、下半分を垂直に切断したものを用いるのが普通であり、枝管成形用ダイス４０２の外形は、その先端面が、主管成形用ダイス４０１、４０１の先端面に対応するものを用いるのが普通であるので、成形される管継手３００の主管接続部３０２，３０３と枝管接続部３０４の境界部の内面形状は上記のものに決まってしまうこととなるのである。
【００１４】
その結果、この管継手３００を用いて管を接続した配管において、管継手３００の内部に正の静水圧が繰り返しかかった場合に、図３０に示すように、管継手３００の内周、特に主管接続部３０２，３０３の主軸と枝管接続部３０４の枝管軸に直交する方向に引っ張る力が働き、内面に発生したクラックが外面にまで貫通するように成長して、図中にｇと示すような傷が入ってしまうという不都合な事態となる。
これは、特に肉の薄い製品については、内圧に伴って壁が引っ張られる、いわゆる膜応力と共に、形状の僅かな出入りに密接に関連するところの管壁を曲げる力が働き、これが材料の局所における大きな応力に結びついていると考えられる。
【００１５】
【非特許文献１】
ＪＩＳ Ｋ ６７４２
【非特許文献２】
ＪＩＳ Ｋ ６７４３
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の問題点に鑑み、水力学的圧力に起因する管継手に作用する応力への対策として、肉厚をひたすら厚くするのではなく、場所によってはむしろ肉厚を薄くし、従って材料を節約しつつも、その場所に肉を盛った場合と比べても、強度において優れた管継手製品を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、製品の内面及び外面を形成する技術手段として、主として、射出成形や圧縮成形等の一般に再使用される型を用いて成形することを前提とする。
一般に再使用される型は、管継手のような形状に対しては、外面を形成するキャビティと呼ばれる部分と、内面を形成するコアと呼ばれる部分とから構成されるが、中でもコアについては、設計上の要求難度が高い。それは製品一個の成形に供せられた後、製品を壊すことなく、狭い内面から無事に引き抜ける形状又は機構を持つ必要があるからである。
【００１８】
本発明は、成形方法に固有の制約の下に、水道管等、内部に正の圧力がかかる配管を急角度にて曲折するように配管する際に、内外圧差、特にその使用中の圧力変動に伴って継手材料に発生する応力の最大値を低減し、こうした応力に伴って長期的に進行する破壊を低減すべく、力学的耐性を向上させたエルボ型またはチーズ型の管継手を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に記載の発明は、曲折部を有する管継手本体部の両端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたＬ字状エルボ型の管継手であって、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている管継手である。
【００２０】
その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が接続すべき管の厚さの半分未満であると、有効な改善効果を得ることができず、接続すべき管の厚さの２倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２１】
本願の請求項２に記載の発明は、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、曲折部の内側となる内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部の外側となる内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が前記接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている請求項１に記載の管継手である。
【００２２】
その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ の下限は特にないが、有効な改善効果を得るためには、接続すべき管の肉厚の半分以上が好ましい。曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が接続すべき管の厚さの４倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２３】
本願の請求項３に記載の発明は、断面Ｔ字型をなす管継手本体部の各端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたチーズ型の管継手であって、前記管継手本体の各管接続部側の端縁部において、前記各管接続部の管軸を全て含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている管継手である。
【００２４】
その距離の差Ｄ４ −Ｄ２ が接続すべき管の厚さの半分未満であると、有効な改善効果を得ることができず、接続すべき管の厚さの２倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２５】
本願の請求項４に記載の発明は、前記チーズ型の管継手が、前記管継手本体の主管軸方向の両端縁部に主管接続部が設けられ、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部が設けられたものからなり、両主管接続部側の端縁部において、前記枝管接続部側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が前記主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている請求項３に記載の管継手である。
【００２６】
その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ の下限は特にないが、有効な改善効果を得るためには、接続すべき管の肉厚の半分以上が好ましい。曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍を超えると、管継手に管を接続するメカニズムに支障をきたすか、または内部に通す流体の通行を阻害するかのいずれかの問題が予想される。
【００２７】
【作用】
本発明の管継手は、Ｌ字状エルボ型の管継手の管継手本体の両管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされているにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態になり易い中央部の断面内面形状を、真円に近ずけることができるので、水力的応力が低減し、しかも、管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００２８】
更に、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、曲折部の内側となる内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部の外側となる内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が前記接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態に易い中央部の断面内面形状を、その頂部付近の出っ張りが緩和された真円に近づけることができるので、一層、水力的応力が低減し、しかも管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００２９】
また、本発明の管継手は、チーズ型の管継手本体の各管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態になり易い中央部の断面内面形状を、真円に近ずけることができるので、水力的応力が低減し、しかも管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００３０】
更に、前記チーズ型の管継手が、前記管継手本体の主管軸方向の両端縁部に主管接続部が設けられ、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部が設けられたものからなり、両主管接続部側の端縁部において、前記枝管接続部側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が前記主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることにより、管継手本体のもっとも歪んだ状態に易い中央部の断面内面形状を、その頂部付近の出っ張りが緩和された真円に近づけることができるので、一層、水力的応力が低減し、しかも管継手部に管を接続するメカニズムに支承をきたすこともない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜６は本発明の一例の管継手の説明図である。
図１及び２に示すように、１は合成樹脂製のＬ字状エルボ型の管継手であって、曲折部１１１を有する管継手本体部１１の両端部に、ＴＳ接続式の受口からなる管接続部１２，１３が設けられている。そして、管接続部１２，１３内に接着剤を介して断面円形の合成樹脂製の管を圧入することにより、内圧または外圧が作用する状態にて管を接続して配管を行うことができるようになっている。
【００３２】
この管継手１は、管継手本体１１の両管接続部１２，１３側の端縁部（図１の断面Ｂ，Ｂ）において、両管接続部１２，１３の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図３参照）。
【００３３】
また、管継手本体１１の両管接続部１２，１３側の端縁部において、曲折部１１１の最も内側となるＰ点の内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部１１１の最も外側となるＱ点の内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図３参照）。
【００３４】
そして、管継手本体１１の曲折部１１１の中央部（図１の４５°断面Ａ）における内面形状は、図４に示すような、頂部のＳ点付近の出っ張りが緩和された真円に近い内面形状となっている。これにより、水力的応力が低減すると考えられる。
【００３５】
この管継手１を製造するには、図５に示すような一対のダイス２１、２１からなる内型２が使用される。このダイス２１の曲折部形成部２１１の基端縁部（図６の断面Ｂ′）の外形が図３に示す形状と同じとされ、その先端縁部（図６のＡ′）の外形が図４に示す形状と同じとされている。
この一対のダイス２１、２１同士を、図５に示すようにその曲折部形成部２１１，２１１の先端面同士を突き合わせるようにして内型を形成し、図示しない外型との間で樹脂を成形することにより、上記の管継手１を製造することができる。
【００３６】
図７〜１３は本発明の別の例の管継手の説明図である。
図７及び８に示すように、３は合成樹脂製のチーズ型の管継手であって、断面Ｔ字型をなす管継手本体部３１の主管軸方向の両端縁部に、ＴＳ接続式の受口からなる主管接続部３２，３３が設けられており、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部３４が設けられている。主管接続部３２，３３及び枝管接続部３４には接着剤を介して断面円形の合成樹脂製の管を圧入することにより、内圧または外圧が作用する状態にて管を接続して配管することができるようになっている。
【００３７】
この管継手３は、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部（図７の断面Ｄ，Ｄ）において、両主管接続部３２，３３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を全て含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ が接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図９参照）。
また、管継手本体３１の枝管接続部３４側の端縁部（図７の断面Ｅ）においても、上記と同様の関係を満たすような内面形状とされている。
【００３８】
また、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部において、枝管接続部３４側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部３４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が両主管接続部３２，３３に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図９参照）。
【００３９】
また、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部において、最も枝管接続部３４側となるＰ′，Ｐ′点の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部３４から最も遠い側となるＱ′，Ｑ′点の内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が、主管接続部３２，３３に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされている（図９参照）。
【００４０】
そして、管継手本体３１の最も枝管接続部３４側となるＰ′，Ｐ′点からその中心部のＨ点間を結ぶ面（図７の断面Ｇ，Ｇ）における内面形状は、図１１に示すような頂部のＳ′点付近の出っ張りが緩和された真円の上半分に近い内面形状となっている。また、管継手本体３１の中心部のＨ点とその底部中央部のＩ点を結ぶ面（図７の断面Ｊ）も真円の下半分に近い内面形状となっている。これにより、水力的応力が低減すると考えられる。
【００４１】
尚、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３の基端部（図７の断面Ｆ，Ｆ）における内面形状は、両主管接続部３２，３３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ５ が該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ６ よりも小さくなり、枝管接続部３４側の内面の曲率半径Ｒ５ が枝管接続部３４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ６ よりも大きくなるような楕円形となっている（図１０参照）。
管継手本体３１の両主管接続部３２，３３の先端部の内面形状は、真円となっている（図示せず）。
【００４２】
この管継手３を製造するには、図１３に示すような一対の主ダイス４１、４１と枝ダイス４２とからなる内型４が使用される。この主ダイス４１，４１として、の管本体部形成部４１１，４１１の基端縁部（図１３の断面Ｄ′，Ｄ′）の外形が図９に示す形状と同じとされ、その先端縁部の上部傾斜面（図１３のＧ′面）の外形が図１１に示す形状と同じとされており、垂直面（図１３のＪ′面）の外形が図１２に示す形状と同じとされているものを用い、枝ダイス４２として、管本体部形成部４２１の先端部に、主ダイス４１，４１の先端縁部の上部傾斜面に対応する傾斜面が設けられたものを用いて、その管本体部形成部４１１，４１１，４２１の先端面同士を突き合わせるようにして内型を形成し、図示しない外型との間で樹脂を成形することにより、上記の管継手３を製造することができる。
【００４３】
図１４〜１７は本発明の別の例の管継手の説明図である。
図１４〜１７に示すように、５は合成樹脂製のチーズ型の管継手であって、図示するような形状と寸法関係となっていること以外は、図７〜１３を参照して説明したものと同じである（対応する図番と寸法符号を付してその詳細な説明は省略する）。
【００４４】
以下、本発明を実施例により説明する。
（実施例１）
図１〜４に示す管継手１であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる管接続部１２，１３を管継手本体部１１の両端縁部に備えた、９０°エルボ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７０ｍｍ）を試作した。
【００４５】
この管継手１においては、管接続部１２，１３の管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ は５２ｍｍ、該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ は５４ｍｍであった。従って、Ｄ１ の方がＤ２ よりも小さく、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ は２ｍｍであって、接続すべき管の厚さ４．５ｍｍの半分以上２倍以下（２．２５〜９ｍｍ）となっている。
【００４６】
また、この管継手１の管継手本体１１の管接続部１２側の端縁部における、曲折部１１１の最も内側となるＰ点の内面の曲率半径Ｒ１ は２９．１６ｍｍ、曲折部１１１の最も外側となるＱ点の内面の曲率半径Ｒ２ は２７ｍｍであって、Ｒ１ の方がＲ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ は２．１６ｍｍであって、接続すべき管の厚さ４．５ｍｍの４倍（１８ｍｍ）以下となっている。
【００４７】
呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）を長さ２４０ｍｍに切断して、これを管継手１の両接続部１２，１３に接着剤を介して接着して配管し、この配管について、２３℃の水を用いて、脈動試験を行った。
この試験では、２．５秒周期、５０％デューティーで、０と２ＭＰａの２つの水圧値を往復する脈動水圧を管と接合した管継手の内面に与え、破壊するまでの回数を測定した。
その結果、ｎ＝３にて行ったが、何れのサンプルについても、２０万回でも破壊しなかった。
【００４８】
（比較例１）
図１８〜２１に示す管継手１００であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる管接続部１０２，１０３を管継手本体部１０１の両端縁部に備えた、９０°エルボ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７０ｍｍ）を試作した。
【００４９】
この管継手１０１においては、管接続部１０２，１０３３の管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離ｄ１ は５２ｍｍ、該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ も５２ｍｍであり、曲折部の最も内側となるｐ点の内面の曲率半径ｒ１ は２６ｍｍ、曲折部１１１の最も外側となるｑ点の内面の曲率半径ｒ２ も２６ｍｍであった。
【００５０】
この管継手１００を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３における破壊までの回数は、４８７３５回、３４８２６回、５９０３７回で、その平均は４７５３３であり、破壊部位は何れも、図２４にｃとして示す部分であった。
【００５１】
（実施例２）
図７〜１２に示す管継手３であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる主管接続部３２，３３を管継手本体部３１の両端縁部に備え、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる枝管接続部３４を備えたチーズ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７０ｍｍ）を試作した。
【００５２】
この管継手３は、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部（図７の断面Ｄ，Ｄ）において、両主管接続部３２，３３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が５２ｍｍであり、該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ が５７ｍｍであって、Ｄ３ の方がＤ４ よりも小さくなっており、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ は５ｍｍであって、接続すべき管の厚さ４．５ｍｍの半分以上２倍以下（２．２５〜９ｍｍ）の範囲となっていた。
【００５３】
また、この管継手３は、管継手本体３１の両主管接続部３２，３３側の端縁部において、枝管接続部３４側の内面の曲率半径Ｒ３ が３８．６８ｍｍ、枝管接続部３４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ が２６．２０ｍｍであって、Ｒ３ の方がＲ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ は２．４８ｍｍであって、両主管接続部３２，３３に接続すべき管の厚さ（４．５ｍｍ）の８倍（３６ｍｍ）以下の範囲となっていた。
【００５４】
この管継手３を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３にて行ったが、何れのサンプルについても、２０万回でも破壊しなかった。
【００５５】
（実施例３）
図１４〜１７に示す管継手５であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる主管接続部５２，５３を管継手本体部５１の両端縁部に備え、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる枝管接続部５４を備えたチーズ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７１ｍｍ）を試作した。
【００５６】
この管継手５は、管継手本体５１の両主管接続部５２，５３側の端縁部（図１４の断面Ｄ，Ｄ）において、両主管接続部５２，５３の主管軸及び枝接続部の枝管軸を含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ７ が５２ｍｍであり、該平面と最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ８ が５７ｍｍであって、Ｄ７ の方がＤ８ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ は５ｍｍ）であって、接続すべき管の厚さ（４．５ｍｍ）の半分以上２倍以下（２．２５〜９ｍｍ）の範囲となる関係を満たすような内面形状となっていた。
【００５７】
また、この管継手５の管継手本体５１の両主管接続部５２，５３側の端縁部において、枝管接続部５４側の内面の曲率半径Ｒ３ が４６．１３ｍｍ、枝管接続部５４から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ が２５．７５であって、Ｒ３ の方がＲ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ は２０．３８ｍｍであって、両主管接続部５２，５３に接続すべき管の厚さ（４．５ｍｍ）の８倍以下（３６ｍｍ）の範囲となる関係を満たすような内面形状となっていた。
【００５８】
この管継手５を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３にて行ったが、何れのサンプルについても、２０万回でも破壊しなかった。
【００５９】
（比較例２）
図２５〜２８に示す管継手５であって、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる主管接続部３０２，３０３を管継手本体部３０１の両端縁部に備え、呼び径５０の塩化ビニル樹脂管（内径５１ｍｍ、外径６０ｍｍ）に対応するＴＳ接合式受口からなる枝管接続部３０４を備えたチーズ型の塩化ビニル樹脂管継手（外径７１ｍｍ）を試作した。
この管継手３００を用いて、実施例１と同様の試験を行った。
その結果、ｎ＝３における破壊までの回数は、１３８７５回、２４３６７回、１９２０８回で、その平均は１９１５０であり、破壊部位は何れも、図３０にｇとして示す部分であった。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の管継手は、成形方法に固有の制約の下に、水道管等、内部に正の圧力がかかる配管を急角度にてＬ字状やＴ字状に曲折するように配管する際に、内外圧差、特にその使用中の圧力変動に伴って継手材料に発生する応力の最大値を低減し、こうした応力に伴って長期的に進行する破壊を低減するように、力学的耐性が向上している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管継手の一例のＬ字状エルボ型の管継手を示す断面図である。
【図２】図１に示す管継手の右側面図である。
【図３】図１の断面Ｂにおける内面形状である。
【図４】図１の断面Ａにおける内面形状である。
【図５】図１及び２に示す管継手の製造に用いられる内型を示す正面図である。
【図６】図５に示す内型の一方のダイスを示す正面図である。
【図７】本発明の管継手の一例のチーズ型の管継手を示す断面図である。
【図８】図７に示す管継手の右側面図である。
【図９】図７の断面Ｄにおける内面形状である。
【図１０】図７の断面Ｅにおける内面形状である。
【図１１】図７の断面Ｇにおける内面形状である。
【図１２】図７の断面Ｊにおける内面形状である。
【図１３】図７及び８に示す管継手の製造に用いられる内型を示す正面図である。
【図１４】本発明の管継手の別の例のチーズ型の管継手を示す断面図である。
【図１５】部１４のＫ−Ｋ線に沿う断面図である。
【図１６】図１４の断面Ｄにおける内面形状である。
【図１７】図１４の断面Ｅにおける内面形状である。
【図１８】従来のエルボ型の管継手の一例の断面図である。
【図１９】図１８の右側面図である。
【図２０】図１８の断面ｂにおける内面形状である。
【図２１】図１８の断面ａにおける内面形状である。
【図２２】図１８及び１９に示す管継手の製造に用いられる内型を示す正面図である。
【図２３】図２２に示す内型の一方のダイスを示す正面図である。
【図２４】図１８及び１９に示す管継手の破壊状態を示す斜視図である。
【図２５】従来のチーズ型の管継手の一例の断面図である。
【図２６】図２５の右側面図である。
【図２７】図２５の断面ｄにおける内面形状である。
【図２８】図２５の断面ｆにおける内面形状である。
【図２９】図２５及び２６に示す管継手を製造するのに用いられる内型を示す正面図である。
【図３０】図２５及び２６に示す管継手の破壊状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１，３，５ 管継手
２，４ 内型
１１，３１，５１ 管継手本体
１２，１３ 管接続部
３２，３３ 主管接続部
３４ 枝管接続部
１１１ 曲折部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲折部を有する管継手本体部の両端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたＬ字状エルボ型の管継手であって、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、曲折部の内側となる内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部の外側となる内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が前記接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
断面Ｔ字型をなす管継手本体部の各端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたチーズ型の管継手であって、前記管継手本体の各管接続部側の端縁部において、前記各管接続部の管軸を全て含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする管継手。
【請求項４】
前記チーズ型の管継手が、前記管継手本体の主管軸方向の両端縁部に主管接続部が設けられ、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部が設けられたものからなり、両主管接続部側の端縁部において、前記枝管接続部側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が前記主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする請求項３に記載の管継手。
【請求項１】
曲折部を有する管継手本体部の両端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたＬ字状エルボ型の管継手であって、前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、前記両管接続部の管軸を共に含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ１ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ２ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ２ −Ｄ１ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記管継手本体の両管接続部側の端縁部において、曲折部の内側となる内面の曲率半径Ｒ１ が曲折部の外側となる内面の曲率半径Ｒ２ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ１ −Ｒ２ が前記接続すべき管の厚さの４倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
断面Ｔ字型をなす管継手本体部の各端縁部に、断面円形の管を接続可能な管接続部が設けられたチーズ型の管継手であって、前記管継手本体の各管接続部側の端縁部において、前記各管接続部の管軸を全て含む平面と交わる相対する内面部分間の距離Ｄ３ が該平面から最も遠くなる相対する内面部分間の距離Ｄ４ よりも小さく、かつ、その距離の差Ｄ４ −Ｄ３ が前記接続すべき管の厚さの半分以上２倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする管継手。
【請求項４】
前記チーズ型の管継手が、前記管継手本体の主管軸方向の両端縁部に主管接続部が設けられ、主管軸と直交する枝管軸方向の端縁部に枝管接続部が設けられたものからなり、両主管接続部側の端縁部において、前記枝管接続部側の内面の曲率半径Ｒ３ が枝管接続部から遠くなる側となる内面の曲率半径Ｒ４ よりも大きく、その曲率半径の差Ｒ３ −Ｒ４ が前記主管接続部に接続すべき管の厚さの８倍以下の範囲となる関係を満たすような内面形状とされていることを特徴とする請求項３に記載の管継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００４−２７０８８４（Ｐ２００４−２７０８８４Ａ）
【公開日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−６５４５６（Ｐ２００３−６５４５６）
【出願日】平成１５年３月１１日（２００３．３．１１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１６年９月３０日（２００４．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年３月１１日（２００３．３．１１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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