管継手
【課題】 ロックリングと挿入したパイプとが共回り可能にしてパイプの捩れに追随するようにし、しかも、挿入パイプをワンタッチで簡単に挿入することができ、一方、挿入されたパイプは、引き抜き阻止力が確実に発揮されて、極めて安定した状態で接続され、しかも漏水の心配もない管継手を提供すること。
【解決手段】 筒状の継手部材１１と蓋部材１２で継手本体１０を構成し、この継手本体１０内にシールリング１７，１８と挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリング１５，１６を挿入パイプ１３と共回り可能に配置した管継手であり、前記ロックリングのリング部１９を継手本体１０の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させた管継手である。
【解決手段】 筒状の継手部材１１と蓋部材１２で継手本体１０を構成し、この継手本体１０内にシールリング１７，１８と挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリング１５，１６を挿入パイプ１３と共回り可能に配置した管継手であり、前記ロックリングのリング部１９を継手本体１０の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させた管継手である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水、給湯、冷暖房システム或は消火設備等に広く用いられる樹脂パイプをワンタッチで接続することができる管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
この樹脂パイプは、建物内の給水、給湯或は冷暖房配管や戸建住宅の床暖房などに広く応用されており、そして、この樹脂パイプを接続するための管継手は、パイプとの接続作業が簡便である一方、パイプの抜け止め機能が確実であり、しかも漏水の心配がないことが必須条件である。
【０００３】
従来、図１２（ａ）に示すように、継手本体１内に押圧体２を螺合して位置決め固定された一対のロックリング３ａ、３ｂの間に０．３〜１．０ｍｍのスペーサ４を介装して樹脂パイプ５を抜け止めするようにした継手がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、パイプの差込方向前方側に向く複数の爪の先端近傍に突部を設けたものがある（例えば、特許文献２参照。）。また、ロックリングに設けた規制片の両端にパイプに食い込む深さに対応するように切欠き部を形成したものがあり（例えば、特許文献３参照。）、更に、パイプに食い込む内端縁と食い込みを制限する部分に面取りをしたロックリングがある（例えば、特許文献４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１６５１０９号公報
【特許文献２】特許第２６８５１０５号公報
【特許文献３】特許第２９４５６５３号公報
【特許文献４】特許第２９２０１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、一対のロックリング３ａ、３ｂが押圧体２の先端部により継手本体１内の受け面１ａ上に軸方向及び周方向に移動不能に位置決め固定されているため、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、パイプ５を挿入する際に、ロックリング３ａ，３ｂの爪６ａ，６ｂのみが変形するので、爪の弾性力に抗してパイプを挿入しなければならず、挿入力が大きくなりパイプ挿入作業が困難であった。その上、挿入したパイプ５が回転したときに、パイプ５の外周に周方向の傷が付き、その部分よりパイプ５が切断されてしまう場合があった。
【０００７】
特に、樹脂パイプ５は伸びの影響があるため、パイプ挿入口側にあるロックリング３ｂと奥側にあるロックリング３ａとでは変形の仕方が異なり、図１２（ｂ）に示すように、挿入口側の方がパイプ５の伸びが大きいため、その伸びに追随するロックリング３ｂの変形量は必然的に大きくなる。その結果、図１２（ｃ）に示すように、常に挿入口側のロックリング３ｂのパイプ５への食い込み量が過多となって、その部位からパイプ５が切断されるおそれがあった。この場合、ロックリングの枚数を増やせば個々の変形量が減ってこの点が解消されたとしても却ってパイプの挿入が極めて困難となる。
【０００８】
また、特許文献２と特許文献３に記載された発明は、いずれもパイプへの食い込みをロックリングの形状によって制限しようとするものであるが、実際には金属の薄板状のロックリングが、軟質状の樹脂パイプに食い込むのを阻止する効果にはばらつきがあり、制限部位ごと食い込んでしまうため、結果的にパイプが切断するおそれがある。このうち、特許文献３の発明では、各爪間にスリットを形成することにより、パイプ挿入時における各爪の拡がりを許容してパイプの挿入を円滑に行おうとするものであるが、実際にはスリットだけでは不十分な場合があり、爪を強制的に押し拡げるために強い力でパイプを継手に挿入しなければならない場合があった。
【０００９】
更に、特許文献４に記載されている発明は、樹脂パイプに食い込む内端縁への面取りは、パイプ挿入時の傷付きに対して効果はあるが、食い込みを制限する部位に面取りをしても前記の例と同様にその効果にはばらつきがあるため、結果的に樹脂パイプに食い込んでパイプを切断するおそれがあった。
【００１０】
本発明は、従来のワンタッチ管継手が有する問題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ロックリングと挿入したパイプとが共回り可能にしてパイプの捩れに追随するようにし、しかも、挿入パイプをワンタッチで簡単に挿入することができ、一方、挿入されたパイプは、引き抜き阻止力が確実に発揮されて、極めて安定した状態で接続され、しかも漏水の心配もない管継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筒状の継手部材と蓋部材で継手本体を構成し、この継手本体内にシールリングと挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリングを挿入パイプと共回り可能に配置した管継手である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させた管継手であり、請求項３に係る発明は、ロックリングのリング部内周に傾斜状に保持爪を突出形成し、このロックリングのリング部と継手本体内の装着部位との間に離間部を設けた管継手である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させると共に、リング部内周に傾斜状に突出形成した保持爪をリング部に対して更に傾斜させることによりパイプの挿入が容易で、且つ、パイプの引抜阻止力を得るようにした管継手である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のことから明らかなように、請求項１に係る発明によると、継手本体内にシールリングと挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリングを挿入パイプと共回り可能に設けたので、挿入パイプの捩れに確実に追随することができ、挿入されたパイプは、引き抜き阻止力が確実に発揮されて、極めて安定した状態で確実に接続され、しかも漏水の心配もない管継手を得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、ロックリングと挿入パイプの共回りを行い易くしてパイプの捩れを一層防止すると共に、保持爪を設けない場合でも確実にパイプを保持し、パイプが切断するおそれがない。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、ロックリングは、リング部内周に突出形成した保持爪を設け、このリング部に対向する継手本体の装着面とリング部との間に離間部を設けたので、ロックリングを回転可能として、挿入パイプの捩れに確実に追随することができると共に、管継手へのパイプの挿入が、容易に行なわれ、一方、挿入されたパイプは確実に引き抜き阻止され、安定した接続状態が保持される。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、容易にパイプを管継手に挿入することができると共に、パイプ引き抜き時には、ロックリング全体が座面の傾斜角だけ起立し、ロックリングの保持爪が屈曲角によりパイプを保持するので、パイプを破断することなく確実に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明における管継手に樹脂パイプを接続する際の実施形態の一例を図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本発明における管継手の一例を示した斜視図で、図２は同上の分離斜視図であり、図３は管継手に樹脂パイプを接続した状態を示す部分断面図である。図中１０は、黄銅または青銅等の金属製の継手本体であり、本例における継手本体１０は、筒状の継手部材１１の雄螺子１１ａと筒状の蓋部材（ナット又はキャップ）１２の雌螺子１２ａを螺合して構成しており、継手部材１１の端部には、図示しないヘッダーや接続部材或は配管と連結するおねじ部１１ｂ（又はめねじ或はその他の接続部）を設けている。この蓋部材１２は、上記のキャップ構造には限らずおねじを有するブッシュであってもよく、この場合は、継手部材にブッシュをねじ込んで継手本体を構成する。この蓋部材１２には、外周面に確認窓２７を形成している。
【００２０】
継手本体１０に接続するための樹脂パイプ１３は、架橋ポリエチレン又はポリブテン等の樹脂素材により成形されたパイプであり、このパイプ１３を継手本体１０に接続する場合は、樹脂パイプ１３の先端挿入部分に青黄銅等の金属製のコアリング１４を嵌着して、後述するロックリング１５，１６の食い込み量とシールリング１７又は１８のシール性を保持するようにしている。このコアリング１４の先端部には鍔部１４ａを形成しており、樹脂パイプ１３の端部を保護すると共に継手本体１へのパイプ１３の挿入が円滑に行えるようにテーパ面１４ｂを形成している。なお、パイプ１３は、樹脂製の他、銅製であってもよい。
【００２１】
図２において、ステンレス鋼等で形成したロックリング１５，１６は、リング部１９が継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜５度傾斜させるものとし、本例においては、図７に示すように約５度、環状スペーサ２６側に傾斜するよう、屈曲形成されている。リング部１９を傾斜させることにより、このリング部１９と接触する継手本体１０等の部品との接触面積が少なくなり、摩擦抵抗が小さくなることから、ロックリング１５，１６が回転し易くなる。従って、継手部材１１と蓋部材１２で構成した継手本体１０内において、挿入パイプ１３とロックリング１５，１６とは共回り可能に設けられている。
【００２２】
リング部の傾斜角は、３度よりも小さい角度では、継手本体１０に接続されたパイプ１３内に流体圧が加わった際、パイプ１３に引き抜き力が加わり、その力によりロックリング１５，１６のリング部１９が継手本体１０等の部品に押し付けられ、継手本体１０等の部品との接触面積が大きくなり、摩擦抵抗が上昇することから、ロックリング１５，１６の回転が行いにくい。一方、７度よりも大きい角度では、後述する保持爪２０がパイプ１３に接触する角度が浅くなり、パイプ１３に引き抜き力が加わった際、確実にこのパイプ１３を保持できないおそれがある。仮に、これを解消するために保持爪２０を長くした場合には、起立に伴うパイプ１３への食い込み深さが深くなり、パイプ１３が切れやすくなるおそれがある。従って、リング部の傾斜角は３〜７度の範囲であればよいが、ロックリング１５，１６の回転性を確実に得るには、上記のように５〜７度がより望ましい。
【００２３】
保持爪２０は、図７に示すようにリング部１９の内周に、リング部１９より更に所定の傾斜角度（本例におけるロックリングの初期屈曲角度は４５度）を有して突出形成するように設けてパイプ挿入が容易になるようにし、且つ、パイプの引抜阻止力を得るようにし、パイプ引抜時には、この保持爪２０がパイプ１３の外周面に食い込んでパイプの抜け止めを規制するようにしている。各保持爪２０は、図５に示すようにスリット２０ａと中央位置に凹部２０ｂを形成し、この凹部２０ｂを形成することによって、保持爪２０が起立しても保持爪２０全体がパイプに食い込むことのないようにしている。また、この凹部２０ｂを形成することにより、パイプ食い込み部２０ｃを保持爪２０の両側に沿って２ヶ所に形成している。このように、本例におけるロックリング１５，１６には、ロックリングの形状によってパイプ１３への食い込みを制限しようとする部分がない。
【００２４】
食い込み部２０ｃは、各保持爪２０先端の３ヶ所以上に設けるようにしてもよく、このように複数箇所に食い込み部２０ｃを設ける場合には、食い込み部２０ｃが細く形成されることにより、保持爪２０とパイプ１３との接触面圧が高くなり、ポリエチレン管のように比較的硬質のパイプはもちろん、ポリブテン管のように比較的軟質のパイプ１３への食い込みが容易となる。また、保持爪２０がパイプ１３を保持する際のポイントが増加するため、確実にパイプ１３を保持できる。
なお、食い込み部２０ｃ先端を小半径のアール形状とすれば、継手本体１０へのパイプ１３の挿入時に、パイプ１３外周を傷つけるおそれがない。
【００２５】
パイプ１３の挿入時には、挿入するに伴って各保持爪２０がスリット２０ａにより拡がってその傾斜角度が大となり、リング部１９の傾斜や後述する離間部２４ともあいまって、パイプに対するロックリングの傾斜角度が更に大となり、継手本体１０へのパイプ１３の挿入を円滑に行うことができる。
一方、パイプ挿入後、このパイプ１３に引き抜き力が加わった際には、後述するようにロックリング成形時に保持爪２０がやや押し広げられているため、各保持爪２０が起立してその傾斜角度が浅くなる過程において、隣り合う保持爪２０の側部２０ｄが接触する。パイプ１３の引き抜き力により更に保持爪２０が起立しようとしても、両保持爪２０間のスリット２０ａが狭まることにより保持爪２０は互いに規制し合い、起立が抑制される。従って、保持爪２０は、２つの食い込み部２０ｃ、２０ｃが略一体となってパイプ１３への接触角の急激な低下を生ずることなく、パイプを保持することができる。このように、各保持爪２０の起立過程においては、各保持爪２０の側部２０ｄが互いに接触するようにし、保持爪２０の傾斜角度を保持して十分なパイプ保持力を有する管継手を得るようにした。
なお、保持爪２０の側部２０ｄと食い込み部２０ｃの側部位とを共用することにより、側部２０ｄを長く確保することができるので、ロックリングの成形時、側部２０ｄや食い込み部２０ｃを精度良く形成することができる。
【００２６】
この側部２０ｄは、より好ましくは、パイプ１３に引き抜き力が加わった際、保持爪２０が起立してパイプ食い込み部２０ｃがパイプ１３に食い込んだ後に各保持爪２０が互いに接触するよう、図５に示すように保持爪２０のパイプ食い込み部２０ｃ先端からややリング部よりの位置からリング部１９に向かって形成するのが好ましい。
更に、食い込み部２０ｃを保持爪２０の両側に形成することによって、保持爪２０の側部２０ｄにおいては面積が大きくなることから、保持爪が絞り曲げ加工時に割合が大きくなり、結果としてスリット２０ａをより狭く形成することができる。
【００２７】
図５において、ロックリング１５，１６の保持爪２０をリング部１９と同一の水平方向に起立させた際の保持爪２０のパイプ食い込み量は、パイプ１３の肉厚断面積の３５〜５０％としており、過剰なパイプ引き抜き力が加わった場合でもパイプ１３を破断しにくくしている。
【００２８】
ここで、ロックリングを成形する場合を説明する。図８（ａ）は、ロックリングを平面状に加工成形した状態である。また、図８（ｂ）においては、曲げ加工によって保持爪を屈曲させた状態である。実線部分は保持爪を絞り曲げ加工により屈曲させた場合の形状を示したものであり、この絞り曲げ加工によって保持爪をやや押し広げられた形状として約４５度に傾斜成形している。具体的には、プレス機を用いて絞りを加えることにより保持爪は伸ばされ、円周方向に広がった形状となり、これに伴い、スリット巾もやや狭いものになる。従って、パイプ１３に引き抜き力が加わった際、保持爪２０が完全に起立する前にスリット巾が図８（ｃ）に示すように零になり、各保持爪側面２０ｄが接触する。この状態から保持爪２０が更に起立しようとしても、互いの保持爪２０が干渉して起立を防げるので屈曲角度が維持され、パイプ１３の抜けを防ぐことができる。このときの角度αは１０〜２０度で保持するような加工を施すのがよいが、より好ましくは、１２〜２０度で保持するように加工するのがよい。
【００２９】
図８（ｂ）の破線部分は、保持爪を通常の曲げ加工によって単に屈曲させた場合の形状を示したものであり、この場合には、保持爪の屈曲によってスリット巾は広がるが、パイプに引き抜き力が加わって保持爪が起立する際、スリット巾が無くなるのは、保持爪が完全に起立して保持爪の屈曲角が無くなったときであり、望ましくない。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）において、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線で切断したときの断面図を左側に示した。
【００３０】
このロックリング１５，１６を使用することにより、パイプ１３がポリエチレン管、ポリブテン管の何れの場合でも保持することができる。一般にポリエチレン管は比較的硬質で金属製ロックリングの爪が食い込みやすい材質である一方、ポリブテン管は比較的軟質で弾性があり、パイプとの接触面圧が低い爪ではパイプ外面から逃げてしまい爪が食い込みにくい材質であるが、従来の技術に示した各爪の先端中央に半径の大きい円弧状の突部を有する形状のロックリングのように、管に対する爪の接触面圧が低くなり、ポリブテン管への食い込みが不十分となったり、管に引き抜き力が加わった際に管が継手から抜けてしまったりするおそれがなく、確実に保持できる。
このように、ポリブテン管専用としてあらたに別のロックリングを設ける必要がなく、ポリエチレン管とポリブテン管に共用できるロックリングであり、部品が増えて管理工数が増えたり、コストアップとなったりすることがない。また、管継手本体の組み立て時に、誤って異種管用のロックリングを組み込んでしまうおそれもない。
【００３１】
この複数のロックリング１５，１６（本例では２個）は、リング部１９同士間に金属や樹脂等で形成したスペーサリング２１を介在させて、継手本体内の装着部２２に装着している。本例において、このスペーサリング２１の厚みは、０．７〜１．５ｍｍが好ましく、スペーサリング２１の厚さが０．５ｍｍ以下では、各ロックリング１５，１６が略同じ挙動となり、全ての爪が一度に起立してパイプが破断に至るため望ましくない。後述する実施例においては、角度規制部２８と組み合わせることにより、スペーサリング厚２１が１．０〜１．５ｍｍにおいて好ましい結果を得た。
【００３２】
本例における装着部２２は、蓋部材１２の内周側に設けた段部１２ｂと蓋部材１２に嵌合した耐圧強度、耐冷熱性、耐加水分解性、耐塩素性を有する透明又は半透明状透視筒２５の端部に設けた環状スペーサ２６との間である。この装着部２２の少なくとも装着面２３とリング部１９との間に離間部２４を設け、図６（ａ）において、装着部２２の継手本体軸方向におけるロックリング１５と段部１２ｂとの離間距離Ａを０．１〜０．８ｍｍとしている。これによりロックリング１５は、離間距離Ａ分だけ傾斜可能となり、パイプ挿入が円滑に行われる。また、離間距離Ａがあることにより、ロックリング１５，１６は継手本体内で回転可能となる。従って、継手部材１１と蓋部材１２で構成した継手本体１０内において、挿入パイプ１３とロックリング１５，１６とは共回り可能に設けられている。なお、離間距離Ａを０．８ｍｍよりも大とすると、パイプ１３に引き抜き力が加わった際に、リング部１９の外周側が継手部材１１の方向に傾斜してしまい、パイプ１３に対する保持爪２０の接触角が浅くなってしまうことから、十分なパイプの保持を行うことができないおそれがある。
【００３３】
なお、離間部２４を設けずに、ロックリングのリング部１９のみを傾斜させてパイプ１３の共回りを防止することもでき、この場合、リング部１９を適宜の角度傾斜させることによりリング部と接触する継手本体１０等の部品との接触面積が少なくなり、摩擦抵抗が小さくなることからロックリングが回転しやすくなる。
【００３４】
角度規制部２８は、継手本体１０と一体に又は別体に設け、ロックリング１５の変形角度を規制している。本例においては、図４において、蓋部材１２に一体に設けた角度規制部２８を一体に設けている。この角度規制部２８は、継手本体１０内に一体に又は別体に設ければよく、上記の例には限定されない。角度規制部２８の傾斜角度は、パイプ１３に引抜力が働いた場合、パイプ挿入口側に装着したロックリング１５の変形量が、奥側にあるロックリング１６の変形量を下回ることにより、これら２個のロックリングが当接してしまうことのないよう、ロックリング１５の保持爪２０の傾斜角度以下に設定している。本例は、ロックリング１５の保持爪２０の初期屈曲角４５度に対し、角度規制部２８は０度よりも大きく４０度以下の角度の範囲で、継手の呼び径等に対応して任意に設定される。また、角度規制部２８は、継手の呼び径が大きくなる程、その角度を小さくすることにより、パイプを破断することなく、ロックリングによってパイプを保持することができる。
【００３５】
透視筒２５は、パイプ１３の外周面と継手本体１０の内周面との間に配置しているが、継手本体１０を構成する蓋部材１２のめねじ１２ａの端部と、継手本体１０のおねじ基部とを当接させ、蓋部材１２が必要以上にねじ込めないようにして透視筒２５に蓋部材１２による締付力が加わらないようにしている。
蓋部材１２には段部１２ｃを設け、ここに環状スペーサ２６を係止することにより、ロックリング装着部を確実に確保している。
【００３６】
次に、上記の実施形態における作用を説明する。
図２、図３において、継手部材１１の係合面１１ｃの角部にシールリング１８を装着し、透視筒２５を継手部材１１内に挿入すると、透視筒２５の係合部２５ａが継手部材１１の係合面１１ｃに係合され、シールリング１８が装着段部２５ｂに装着されて接液部分の透視筒２５と継手部材１１とが密封シールされる。
次に、透視筒２５の後端部に形成した装着部２５ｃにシールリング１７を装着する。
【００３７】
一方、蓋部材１２の装着部２２には、２個のロックリング１５，１６をスペーサリング２１を介して装着しておき、更に、ロックリング１６とシールリング１７との間に環状スペーサ２６を介挿し、蓋部材１２のめねじ１２ａを継手部材１１のおねじ１１ａに螺合して継手本体１０を構成している。
【００３８】
この継手本体１０に樹脂パイプ１３を接続する場合は、パイプ１３の先端よりコアリング１４を嵌着し、しかも、コアリング１４の鍔部１４ａがパイプ１３の端面に位置した状態に嵌着する。この樹脂パイプ１３を蓋部材１２のパイプ挿入口２９より挿入すると、図６（ａ）に示す初期状態において、ロックリング１５は、段部１２ｂに対し距離Ａだけ離間した状態で、かつ、リング部１９が約５度の角度で傾斜した状態で配置されていると共に、ロックリング１５の保持爪２０はリング部１９に対して約４５度の角度を有しているので、保持爪２０は合計で約５０度の角度でパイプ外周に接する。この構造は、ロックリング１６も同様である。次いで、同図（ｂ）に示すように、ロックリング１５は、距離Ａの範囲内で更に傾斜状態になる。同図（ｃ）において、ロックリング１６も傾きながらパイプは容易に挿入される。このように容易に挿入されるので、ロックリング１５，１６は、同様な角度を呈するので、両者は重なることなく、パイプの挿入が容易に行われる。この場合、ロックリング１５，１６は周方向に回転可能であり、パイプの捩れ等に追随可能に設けられている。
【００３９】
ロックリング１５，１６のリング部１９の座面は、３〜７度の傾斜角としているので接触面積が少なくなり、パイプ１３とロックリング１５，１６の共回りが行なわれやすい状態でパイプ１３を強固に保持することができる。更には、離間距離Ａがない場合でも、リング部１９は段部１２ｂとスペーサリング２１との接触部分が減って、ロックリング１５，１６が回転可能となり、パイプのねじれ等に追随できる。更に、上述のように離間距離Ａを設けることで、ロックリング１５はより回転しやすくなるほか、傾斜度合が増してパイプ挿入が容易となる機能を発揮することができる。
【００４０】
次いで、図３に示すように、パイプ１３を透視筒２５の内周面に設けたパイプ当接面２５ｄに当接するまで挿入すると、パイプ１３の外周面にロックリング１５，１６が食い込み、抜け止めされると共に、パイプ１３の外周面と透視筒２５の内周面とがシールリング１７により確実に密封シールされる。
このとき、ロックリング１５，１６の保持爪２０は、その中央部に凹部２０ｂを深く形成しているので、両端部の食い込み部２０ｃからパイプ１３に食い込む。
【００４１】
ロックリングを用いた管継手では、パイプに引き抜き力が加わり保持爪が起立するに従って、食い込み部分がパイプに食い込む面積が次第に増加していくが、本例においては、食い込み部２０ｃを厚さ一定の板状で且つ角度の浅い台形状に形成することにより、食い込み増加量を抑え、保持爪２０とパイプ１３との接触面圧が高い状態を継続することができ、パイプ１３への食い込みを容易にすることができる。従って、食い込み面積が急激に増加して保持爪２０の起立と共にパイプ１３との接触面圧が低下して、食い込みにくくなるような現象を抑えられる。
【００４２】
なお、本例は、蓋部材１２のパイプ挿入口２９に、蓋部材１２とパイプ１３の外周との間を密封シールするシール部材を設けない構造、すなわちパイプ１３は継手本体１０に挿入されるとまずロックリング１５に接触する構造である。よって、パイプ挿入作業者がこの接触感覚をもってパイプ１３がロックリング１５に達するまで挿入が行なわれたかを確認することができ、パイプ挿入時にまずシール部材と接触する構造の継手に比べて誤認のない確実なパイプ挿入を行うことができる。
【００４３】
継手本体１０に挿入した樹脂パイプ１３は、継手本体１０の蓋部材１２の外周面に形成した確認窓２７より透明又は半透明状の透視筒２５を介して外部より、目視することができる。確認窓２７により継手本体１０への樹脂パイプ１３の装着確認を終えた後、パイプ１３に冷水又は温水等の流体を流すと、流体は透視筒２５とパイプ１３外周の隙間、及び透視筒２５と継手部材１１の隙間にそれぞれ進入するが、いずれもシールリング１７，１８によりシールされているので、流体が蓋部材１２に設けられた確認窓２７から管継手外部に漏れることはない。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、パイプ１３に矢印方向に引抜力が働くと、ロックリング１５，１６は、段部１２ｂ側に引き寄せられてリング部１９は垂直となり、図６における距離Ａは零となり、保持爪２０は約４５度の角度でパイプ外周に接する。次いで、図４（ｂ）において、パイプ１３を抜け止め規制しているロックリング１５，１６の保持爪２０が徐々に起立し、やがて、ロックリング１５の保持爪２０が、最も起立してしまった場合でも、保持爪２０のパイプ１３への食い込み量はパイプ１３の肉厚断面積の３５〜５０％であり、パイプ１３は、その肉厚が半分以上確保されているので、パイプ１３がみだりに破断されるおそれがない。このとき、保持爪２０の凹部２０ｂを深く形成してパイプ１３に全く食い込まない部分とし、保持爪２０全体がパイプ１３に食い込むことのないようにしているので、パイプ１３の初期肉厚を部分的に確保でき、パイプ１３の破断をより一層抑えることができる。
【００４５】
保持爪２０の起立過程においては、各保持爪２０の側部２０ｄが接触し、互いに起立を規制し合うロックリング１５，１６を用いることにより、保持爪２０全体の起立が抑制された状態で傾斜角度を保持することができ、保持爪２０がそれ以上起立するのを防いでパイプ１３の保持力を維持することができ、パイプの破断を確実に防ぐことができる。
更に、パイプ食い込み部２０ｃを保持爪２０の両側に形成しているので、スリット２０ａの狭まりに即座に追従させて保持爪２０の起立の初期段階から起立抑制を行うことができ、保持爪２０の完全な起立を更に防ぐことができる。また、側部２０ｄの面積を大きくとることができ、絞り曲げ加工により、この面積を増加させてスリット２０ａをより狭く形成することができ、保持爪２０が起立するときの側部２０ｄの接触を起立当初から確実に行うことができる。
【００４６】
なお、本実施形態のように、各保持爪２０におけるパイプ食い込み部２０ｃを側部２０ｄに沿って細く形成することにより、パイプ１３への食い込み性を確保しつつ、保持爪２０の接触によってスリット２０ａを介して隣り合うパイプ食い込み部２０ｃが一体となってパイプ１３の保持を行うことができ、パイプの保持力を十分確保することができる。更に、ロックリングの保持爪２０が、継手本体１０内と一体又は別体に設けた角度規制部２８に当接するため、パイプ１３への保持爪２０の食い込み防止力を高め、確実にパイプ１３の破断を防ぐことができる。
【００４７】
ロックリング１５，１６は、パイプ１３と共に回転可能であるため、図１１（ａ）に示すように、通常の状態の場合はロックリングに支障を与えないが、従来構造では、図１１（ｂ）に示すように、パイプが曲がった場合、ロックリングは偏変形を生じ、ロックリングに加わる力が位置により異なる問題点がある。しかし、本例によると、角度規制部２８を設けているので、図１１（ｃ）に示すようにロックリング１５，１６が局部的に変わることがなく確実に抜け止め防止ができる。
【００４８】
なお、手前のロックリング１５は、パイプ１３の引き抜き力の一部を確実に受けるため、奥のロックリング１６に加わる力を低減でき、保持爪２０の変形量が抑えられ、パイプ１３への食い込み角度が浅く、ばね力が維持され、パイプ１３を把持する力が大となる。
また、パイプ１３の移動量も抑制されるので、シールリング１７等とのシール性への影響がない。
【実施例１】
【００４９】
本発明における管継手の実施の一例を具体的に説明する。
本例における継手サイズは１３Ａを用いており、ロックリングの保持爪の初期屈曲角は、４５度である。
【００５０】
図９に示したグラフは、架橋ポリエチレン管（ＰＥＸ管）におけるパイプのストロークと引張力との関係を示した例であり、また、図１０に示したグラフは、ポリブテン管（ＰＢ管）におけるパイプのストロークと引張力との関係を示した例である。両図において、実線は、パイプ引き抜き力負荷時、パイプは伸び、かつロックリング食い込み部でのパイプ破断なしを示し、これを二重丸で示した。破線は、パイプ引き抜き力負荷時、パイプは伸びるが、ロックリング食い込み部でパイプが破断したことを示し、これを丸印で示した。鎖線は、パイプ引き抜き力負荷時、パイプは伸びなかったが、パイプ材料の降伏点に達する強度を有した上で、ロックリング食い込み部でパイプが破断したことを示し、これを△印で示した。 また、パイプ材料の降伏点に達することなく、ロックリング食い込み部でパイプが破断したものは、表において×印で示した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１は、継手サイズは１３Ａ（パイプ１３Ａの断面積約９８平方ミリメートル）を用いており、ロックリングの保持爪の初期屈曲角は、４５度である。この例は、角度規制部はなく、パイプの材質は、結果（１）は架橋ポリエチレン管であり、結果（２）はポリブテン管である。この実験結果からすると、パイプ１３への保持爪２０の食い込み量が３０％を下回ると、パイプ１３の把持力が低下し、ロックリングからパイプが抜けてしまう。一方、パイプ１３への保持爪２０の食い込み量が５５％を上回ると、パイプが伸びることなく破断してしまう。従って、ロックリング１５，１６の保持爪２０をリング部１９と同一の水平方向に起立させた際の保持爪２０のパイプ食い込み量は、パイプ１３の肉厚断面積の３５〜５０％が好ましく、とりわけ４０〜５０％が最適である。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２は、継手サイズ１３Ａにて角度規制部２８の角度規制値を０度から３０度まで７種類に分けて試験を実施すると共に、スペーサリング２１の厚みを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．５ｍｍの４種類に分けて行った。その結果、同表から明らかなように、スペーサリング２１の厚みに対する角度規制部２８は、スペーサ厚を１．０〜１．５ｍｍにしたときに、１０〜１５度の角度に設けた場合が良好なパイプ１３の引張性能を得ることができた。また、継手サイズ１６Ａ、２０Ａ等の試験では、角度規制値を５〜１０度とした場合も良好な結果を得たことから、角度規制部２８の規制値は、０度よりも大きく、パイプ挿入口２９側に装着したロックリング１５の保持爪２０の初期屈折角よりも小さければより効果を発揮する。
【００５５】
【表３】
【００５６】
表３は、同じく継手サイズ１３Ａにて角度規制値３０度において、離間距離Ａを０．２から１．２まで変えてパイプの引張性能と挿入性の試験を行った。引張性能では０．２〜０．６ｍｍが好ましく、挿入性では、０．２ｍｍを除いて良好な結果を得た。総合的には０．４〜０．６が好ましいと考える。なお、表３における挿入性は、継手にパイプを挿入できなかったものを×印で示し、一方、無理な力を加えることなくパイプを挿入できたものを二重丸で示した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明における管継手の一例を示した斜視図である。
【図２】図１の管継手を分離して示した分離斜視図である。
【図３】図１の管継手を示した部分断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明におけるパイプの引抜き力とロックリングの変形量を示した説明図である。
【図５】本発明におけるロックリングの保持爪が完全に起立した場合のパイプへの食い込み量を示した部分説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明における管継手のパイプ挿入工程を示した説明図である。
【図７】図６（ａ）の部分拡大図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロックリングの状態説明図である。（ａ）は、ロックリングを平面状に加工成形した状態である。（ｂ）は、曲げ加工によって保持爪を屈曲させた状態である。（ｃ）は、スリット巾が零になった状態である。
【図９】架橋ポリエチレン管（ＰＥＸ管）の管継手におけるパイプの引張試験データの比較例を示したグラフである。
【図１０】ポリブテン管（ＰＢ管）の管継手におけるパイプの引張試験データの比較例を示したグラフである。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、パイプとロックリングとの関係を説明するための説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来例におけるパイプの引抜き力とロックリングの変形量を示した説明図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、従来例における管継手のパイプ挿入状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 継手本体
１１ 継手部材
１２ 蓋部材
１３ パイプ
１５，１６ ロックリング
１７，１８ シールリング
１９ リング部
２０ 保持爪
２０ｂ 凹部
２０ｃ 食い込み部
２１ スペーサリング
２２ 装着部
２３ 装着面
２４ 離間部
２８ 角度規制部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水、給湯、冷暖房システム或は消火設備等に広く用いられる樹脂パイプをワンタッチで接続することができる管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
この樹脂パイプは、建物内の給水、給湯或は冷暖房配管や戸建住宅の床暖房などに広く応用されており、そして、この樹脂パイプを接続するための管継手は、パイプとの接続作業が簡便である一方、パイプの抜け止め機能が確実であり、しかも漏水の心配がないことが必須条件である。
【０００３】
従来、図１２（ａ）に示すように、継手本体１内に押圧体２を螺合して位置決め固定された一対のロックリング３ａ、３ｂの間に０．３〜１．０ｍｍのスペーサ４を介装して樹脂パイプ５を抜け止めするようにした継手がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、パイプの差込方向前方側に向く複数の爪の先端近傍に突部を設けたものがある（例えば、特許文献２参照。）。また、ロックリングに設けた規制片の両端にパイプに食い込む深さに対応するように切欠き部を形成したものがあり（例えば、特許文献３参照。）、更に、パイプに食い込む内端縁と食い込みを制限する部分に面取りをしたロックリングがある（例えば、特許文献４参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特許第３１６５１０９号公報
【特許文献２】特許第２６８５１０５号公報
【特許文献３】特許第２９４５６５３号公報
【特許文献４】特許第２９２０１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された発明は、一対のロックリング３ａ、３ｂが押圧体２の先端部により継手本体１内の受け面１ａ上に軸方向及び周方向に移動不能に位置決め固定されているため、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、パイプ５を挿入する際に、ロックリング３ａ，３ｂの爪６ａ，６ｂのみが変形するので、爪の弾性力に抗してパイプを挿入しなければならず、挿入力が大きくなりパイプ挿入作業が困難であった。その上、挿入したパイプ５が回転したときに、パイプ５の外周に周方向の傷が付き、その部分よりパイプ５が切断されてしまう場合があった。
【０００７】
特に、樹脂パイプ５は伸びの影響があるため、パイプ挿入口側にあるロックリング３ｂと奥側にあるロックリング３ａとでは変形の仕方が異なり、図１２（ｂ）に示すように、挿入口側の方がパイプ５の伸びが大きいため、その伸びに追随するロックリング３ｂの変形量は必然的に大きくなる。その結果、図１２（ｃ）に示すように、常に挿入口側のロックリング３ｂのパイプ５への食い込み量が過多となって、その部位からパイプ５が切断されるおそれがあった。この場合、ロックリングの枚数を増やせば個々の変形量が減ってこの点が解消されたとしても却ってパイプの挿入が極めて困難となる。
【０００８】
また、特許文献２と特許文献３に記載された発明は、いずれもパイプへの食い込みをロックリングの形状によって制限しようとするものであるが、実際には金属の薄板状のロックリングが、軟質状の樹脂パイプに食い込むのを阻止する効果にはばらつきがあり、制限部位ごと食い込んでしまうため、結果的にパイプが切断するおそれがある。このうち、特許文献３の発明では、各爪間にスリットを形成することにより、パイプ挿入時における各爪の拡がりを許容してパイプの挿入を円滑に行おうとするものであるが、実際にはスリットだけでは不十分な場合があり、爪を強制的に押し拡げるために強い力でパイプを継手に挿入しなければならない場合があった。
【０００９】
更に、特許文献４に記載されている発明は、樹脂パイプに食い込む内端縁への面取りは、パイプ挿入時の傷付きに対して効果はあるが、食い込みを制限する部位に面取りをしても前記の例と同様にその効果にはばらつきがあるため、結果的に樹脂パイプに食い込んでパイプを切断するおそれがあった。
【００１０】
本発明は、従来のワンタッチ管継手が有する問題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、ロックリングと挿入したパイプとが共回り可能にしてパイプの捩れに追随するようにし、しかも、挿入パイプをワンタッチで簡単に挿入することができ、一方、挿入されたパイプは、引き抜き阻止力が確実に発揮されて、極めて安定した状態で接続され、しかも漏水の心配もない管継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筒状の継手部材と蓋部材で継手本体を構成し、この継手本体内にシールリングと挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリングを挿入パイプと共回り可能に配置した管継手である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させた管継手であり、請求項３に係る発明は、ロックリングのリング部内周に傾斜状に保持爪を突出形成し、このロックリングのリング部と継手本体内の装着部位との間に離間部を設けた管継手である。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させると共に、リング部内周に傾斜状に突出形成した保持爪をリング部に対して更に傾斜させることによりパイプの挿入が容易で、且つ、パイプの引抜阻止力を得るようにした管継手である。
【発明の効果】
【００１４】
以上のことから明らかなように、請求項１に係る発明によると、継手本体内にシールリングと挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリングを挿入パイプと共回り可能に設けたので、挿入パイプの捩れに確実に追随することができ、挿入されたパイプは、引き抜き阻止力が確実に発揮されて、極めて安定した状態で確実に接続され、しかも漏水の心配もない管継手を得ることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によると、ロックリングと挿入パイプの共回りを行い易くしてパイプの捩れを一層防止すると共に、保持爪を設けない場合でも確実にパイプを保持し、パイプが切断するおそれがない。
【００１６】
請求項３に係る発明によると、ロックリングは、リング部内周に突出形成した保持爪を設け、このリング部に対向する継手本体の装着面とリング部との間に離間部を設けたので、ロックリングを回転可能として、挿入パイプの捩れに確実に追随することができると共に、管継手へのパイプの挿入が、容易に行なわれ、一方、挿入されたパイプは確実に引き抜き阻止され、安定した接続状態が保持される。
【００１７】
請求項４に係る発明によると、容易にパイプを管継手に挿入することができると共に、パイプ引き抜き時には、ロックリング全体が座面の傾斜角だけ起立し、ロックリングの保持爪が屈曲角によりパイプを保持するので、パイプを破断することなく確実に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明における管継手に樹脂パイプを接続する際の実施形態の一例を図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は、本発明における管継手の一例を示した斜視図で、図２は同上の分離斜視図であり、図３は管継手に樹脂パイプを接続した状態を示す部分断面図である。図中１０は、黄銅または青銅等の金属製の継手本体であり、本例における継手本体１０は、筒状の継手部材１１の雄螺子１１ａと筒状の蓋部材（ナット又はキャップ）１２の雌螺子１２ａを螺合して構成しており、継手部材１１の端部には、図示しないヘッダーや接続部材或は配管と連結するおねじ部１１ｂ（又はめねじ或はその他の接続部）を設けている。この蓋部材１２は、上記のキャップ構造には限らずおねじを有するブッシュであってもよく、この場合は、継手部材にブッシュをねじ込んで継手本体を構成する。この蓋部材１２には、外周面に確認窓２７を形成している。
【００２０】
継手本体１０に接続するための樹脂パイプ１３は、架橋ポリエチレン又はポリブテン等の樹脂素材により成形されたパイプであり、このパイプ１３を継手本体１０に接続する場合は、樹脂パイプ１３の先端挿入部分に青黄銅等の金属製のコアリング１４を嵌着して、後述するロックリング１５，１６の食い込み量とシールリング１７又は１８のシール性を保持するようにしている。このコアリング１４の先端部には鍔部１４ａを形成しており、樹脂パイプ１３の端部を保護すると共に継手本体１へのパイプ１３の挿入が円滑に行えるようにテーパ面１４ｂを形成している。なお、パイプ１３は、樹脂製の他、銅製であってもよい。
【００２１】
図２において、ステンレス鋼等で形成したロックリング１５，１６は、リング部１９が継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜５度傾斜させるものとし、本例においては、図７に示すように約５度、環状スペーサ２６側に傾斜するよう、屈曲形成されている。リング部１９を傾斜させることにより、このリング部１９と接触する継手本体１０等の部品との接触面積が少なくなり、摩擦抵抗が小さくなることから、ロックリング１５，１６が回転し易くなる。従って、継手部材１１と蓋部材１２で構成した継手本体１０内において、挿入パイプ１３とロックリング１５，１６とは共回り可能に設けられている。
【００２２】
リング部の傾斜角は、３度よりも小さい角度では、継手本体１０に接続されたパイプ１３内に流体圧が加わった際、パイプ１３に引き抜き力が加わり、その力によりロックリング１５，１６のリング部１９が継手本体１０等の部品に押し付けられ、継手本体１０等の部品との接触面積が大きくなり、摩擦抵抗が上昇することから、ロックリング１５，１６の回転が行いにくい。一方、７度よりも大きい角度では、後述する保持爪２０がパイプ１３に接触する角度が浅くなり、パイプ１３に引き抜き力が加わった際、確実にこのパイプ１３を保持できないおそれがある。仮に、これを解消するために保持爪２０を長くした場合には、起立に伴うパイプ１３への食い込み深さが深くなり、パイプ１３が切れやすくなるおそれがある。従って、リング部の傾斜角は３〜７度の範囲であればよいが、ロックリング１５，１６の回転性を確実に得るには、上記のように５〜７度がより望ましい。
【００２３】
保持爪２０は、図７に示すようにリング部１９の内周に、リング部１９より更に所定の傾斜角度（本例におけるロックリングの初期屈曲角度は４５度）を有して突出形成するように設けてパイプ挿入が容易になるようにし、且つ、パイプの引抜阻止力を得るようにし、パイプ引抜時には、この保持爪２０がパイプ１３の外周面に食い込んでパイプの抜け止めを規制するようにしている。各保持爪２０は、図５に示すようにスリット２０ａと中央位置に凹部２０ｂを形成し、この凹部２０ｂを形成することによって、保持爪２０が起立しても保持爪２０全体がパイプに食い込むことのないようにしている。また、この凹部２０ｂを形成することにより、パイプ食い込み部２０ｃを保持爪２０の両側に沿って２ヶ所に形成している。このように、本例におけるロックリング１５，１６には、ロックリングの形状によってパイプ１３への食い込みを制限しようとする部分がない。
【００２４】
食い込み部２０ｃは、各保持爪２０先端の３ヶ所以上に設けるようにしてもよく、このように複数箇所に食い込み部２０ｃを設ける場合には、食い込み部２０ｃが細く形成されることにより、保持爪２０とパイプ１３との接触面圧が高くなり、ポリエチレン管のように比較的硬質のパイプはもちろん、ポリブテン管のように比較的軟質のパイプ１３への食い込みが容易となる。また、保持爪２０がパイプ１３を保持する際のポイントが増加するため、確実にパイプ１３を保持できる。
なお、食い込み部２０ｃ先端を小半径のアール形状とすれば、継手本体１０へのパイプ１３の挿入時に、パイプ１３外周を傷つけるおそれがない。
【００２５】
パイプ１３の挿入時には、挿入するに伴って各保持爪２０がスリット２０ａにより拡がってその傾斜角度が大となり、リング部１９の傾斜や後述する離間部２４ともあいまって、パイプに対するロックリングの傾斜角度が更に大となり、継手本体１０へのパイプ１３の挿入を円滑に行うことができる。
一方、パイプ挿入後、このパイプ１３に引き抜き力が加わった際には、後述するようにロックリング成形時に保持爪２０がやや押し広げられているため、各保持爪２０が起立してその傾斜角度が浅くなる過程において、隣り合う保持爪２０の側部２０ｄが接触する。パイプ１３の引き抜き力により更に保持爪２０が起立しようとしても、両保持爪２０間のスリット２０ａが狭まることにより保持爪２０は互いに規制し合い、起立が抑制される。従って、保持爪２０は、２つの食い込み部２０ｃ、２０ｃが略一体となってパイプ１３への接触角の急激な低下を生ずることなく、パイプを保持することができる。このように、各保持爪２０の起立過程においては、各保持爪２０の側部２０ｄが互いに接触するようにし、保持爪２０の傾斜角度を保持して十分なパイプ保持力を有する管継手を得るようにした。
なお、保持爪２０の側部２０ｄと食い込み部２０ｃの側部位とを共用することにより、側部２０ｄを長く確保することができるので、ロックリングの成形時、側部２０ｄや食い込み部２０ｃを精度良く形成することができる。
【００２６】
この側部２０ｄは、より好ましくは、パイプ１３に引き抜き力が加わった際、保持爪２０が起立してパイプ食い込み部２０ｃがパイプ１３に食い込んだ後に各保持爪２０が互いに接触するよう、図５に示すように保持爪２０のパイプ食い込み部２０ｃ先端からややリング部よりの位置からリング部１９に向かって形成するのが好ましい。
更に、食い込み部２０ｃを保持爪２０の両側に形成することによって、保持爪２０の側部２０ｄにおいては面積が大きくなることから、保持爪が絞り曲げ加工時に割合が大きくなり、結果としてスリット２０ａをより狭く形成することができる。
【００２７】
図５において、ロックリング１５，１６の保持爪２０をリング部１９と同一の水平方向に起立させた際の保持爪２０のパイプ食い込み量は、パイプ１３の肉厚断面積の３５〜５０％としており、過剰なパイプ引き抜き力が加わった場合でもパイプ１３を破断しにくくしている。
【００２８】
ここで、ロックリングを成形する場合を説明する。図８（ａ）は、ロックリングを平面状に加工成形した状態である。また、図８（ｂ）においては、曲げ加工によって保持爪を屈曲させた状態である。実線部分は保持爪を絞り曲げ加工により屈曲させた場合の形状を示したものであり、この絞り曲げ加工によって保持爪をやや押し広げられた形状として約４５度に傾斜成形している。具体的には、プレス機を用いて絞りを加えることにより保持爪は伸ばされ、円周方向に広がった形状となり、これに伴い、スリット巾もやや狭いものになる。従って、パイプ１３に引き抜き力が加わった際、保持爪２０が完全に起立する前にスリット巾が図８（ｃ）に示すように零になり、各保持爪側面２０ｄが接触する。この状態から保持爪２０が更に起立しようとしても、互いの保持爪２０が干渉して起立を防げるので屈曲角度が維持され、パイプ１３の抜けを防ぐことができる。このときの角度αは１０〜２０度で保持するような加工を施すのがよいが、より好ましくは、１２〜２０度で保持するように加工するのがよい。
【００２９】
図８（ｂ）の破線部分は、保持爪を通常の曲げ加工によって単に屈曲させた場合の形状を示したものであり、この場合には、保持爪の屈曲によってスリット巾は広がるが、パイプに引き抜き力が加わって保持爪が起立する際、スリット巾が無くなるのは、保持爪が完全に起立して保持爪の屈曲角が無くなったときであり、望ましくない。なお、図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）において、それぞれＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線で切断したときの断面図を左側に示した。
【００３０】
このロックリング１５，１６を使用することにより、パイプ１３がポリエチレン管、ポリブテン管の何れの場合でも保持することができる。一般にポリエチレン管は比較的硬質で金属製ロックリングの爪が食い込みやすい材質である一方、ポリブテン管は比較的軟質で弾性があり、パイプとの接触面圧が低い爪ではパイプ外面から逃げてしまい爪が食い込みにくい材質であるが、従来の技術に示した各爪の先端中央に半径の大きい円弧状の突部を有する形状のロックリングのように、管に対する爪の接触面圧が低くなり、ポリブテン管への食い込みが不十分となったり、管に引き抜き力が加わった際に管が継手から抜けてしまったりするおそれがなく、確実に保持できる。
このように、ポリブテン管専用としてあらたに別のロックリングを設ける必要がなく、ポリエチレン管とポリブテン管に共用できるロックリングであり、部品が増えて管理工数が増えたり、コストアップとなったりすることがない。また、管継手本体の組み立て時に、誤って異種管用のロックリングを組み込んでしまうおそれもない。
【００３１】
この複数のロックリング１５，１６（本例では２個）は、リング部１９同士間に金属や樹脂等で形成したスペーサリング２１を介在させて、継手本体内の装着部２２に装着している。本例において、このスペーサリング２１の厚みは、０．７〜１．５ｍｍが好ましく、スペーサリング２１の厚さが０．５ｍｍ以下では、各ロックリング１５，１６が略同じ挙動となり、全ての爪が一度に起立してパイプが破断に至るため望ましくない。後述する実施例においては、角度規制部２８と組み合わせることにより、スペーサリング厚２１が１．０〜１．５ｍｍにおいて好ましい結果を得た。
【００３２】
本例における装着部２２は、蓋部材１２の内周側に設けた段部１２ｂと蓋部材１２に嵌合した耐圧強度、耐冷熱性、耐加水分解性、耐塩素性を有する透明又は半透明状透視筒２５の端部に設けた環状スペーサ２６との間である。この装着部２２の少なくとも装着面２３とリング部１９との間に離間部２４を設け、図６（ａ）において、装着部２２の継手本体軸方向におけるロックリング１５と段部１２ｂとの離間距離Ａを０．１〜０．８ｍｍとしている。これによりロックリング１５は、離間距離Ａ分だけ傾斜可能となり、パイプ挿入が円滑に行われる。また、離間距離Ａがあることにより、ロックリング１５，１６は継手本体内で回転可能となる。従って、継手部材１１と蓋部材１２で構成した継手本体１０内において、挿入パイプ１３とロックリング１５，１６とは共回り可能に設けられている。なお、離間距離Ａを０．８ｍｍよりも大とすると、パイプ１３に引き抜き力が加わった際に、リング部１９の外周側が継手部材１１の方向に傾斜してしまい、パイプ１３に対する保持爪２０の接触角が浅くなってしまうことから、十分なパイプの保持を行うことができないおそれがある。
【００３３】
なお、離間部２４を設けずに、ロックリングのリング部１９のみを傾斜させてパイプ１３の共回りを防止することもでき、この場合、リング部１９を適宜の角度傾斜させることによりリング部と接触する継手本体１０等の部品との接触面積が少なくなり、摩擦抵抗が小さくなることからロックリングが回転しやすくなる。
【００３４】
角度規制部２８は、継手本体１０と一体に又は別体に設け、ロックリング１５の変形角度を規制している。本例においては、図４において、蓋部材１２に一体に設けた角度規制部２８を一体に設けている。この角度規制部２８は、継手本体１０内に一体に又は別体に設ければよく、上記の例には限定されない。角度規制部２８の傾斜角度は、パイプ１３に引抜力が働いた場合、パイプ挿入口側に装着したロックリング１５の変形量が、奥側にあるロックリング１６の変形量を下回ることにより、これら２個のロックリングが当接してしまうことのないよう、ロックリング１５の保持爪２０の傾斜角度以下に設定している。本例は、ロックリング１５の保持爪２０の初期屈曲角４５度に対し、角度規制部２８は０度よりも大きく４０度以下の角度の範囲で、継手の呼び径等に対応して任意に設定される。また、角度規制部２８は、継手の呼び径が大きくなる程、その角度を小さくすることにより、パイプを破断することなく、ロックリングによってパイプを保持することができる。
【００３５】
透視筒２５は、パイプ１３の外周面と継手本体１０の内周面との間に配置しているが、継手本体１０を構成する蓋部材１２のめねじ１２ａの端部と、継手本体１０のおねじ基部とを当接させ、蓋部材１２が必要以上にねじ込めないようにして透視筒２５に蓋部材１２による締付力が加わらないようにしている。
蓋部材１２には段部１２ｃを設け、ここに環状スペーサ２６を係止することにより、ロックリング装着部を確実に確保している。
【００３６】
次に、上記の実施形態における作用を説明する。
図２、図３において、継手部材１１の係合面１１ｃの角部にシールリング１８を装着し、透視筒２５を継手部材１１内に挿入すると、透視筒２５の係合部２５ａが継手部材１１の係合面１１ｃに係合され、シールリング１８が装着段部２５ｂに装着されて接液部分の透視筒２５と継手部材１１とが密封シールされる。
次に、透視筒２５の後端部に形成した装着部２５ｃにシールリング１７を装着する。
【００３７】
一方、蓋部材１２の装着部２２には、２個のロックリング１５，１６をスペーサリング２１を介して装着しておき、更に、ロックリング１６とシールリング１７との間に環状スペーサ２６を介挿し、蓋部材１２のめねじ１２ａを継手部材１１のおねじ１１ａに螺合して継手本体１０を構成している。
【００３８】
この継手本体１０に樹脂パイプ１３を接続する場合は、パイプ１３の先端よりコアリング１４を嵌着し、しかも、コアリング１４の鍔部１４ａがパイプ１３の端面に位置した状態に嵌着する。この樹脂パイプ１３を蓋部材１２のパイプ挿入口２９より挿入すると、図６（ａ）に示す初期状態において、ロックリング１５は、段部１２ｂに対し距離Ａだけ離間した状態で、かつ、リング部１９が約５度の角度で傾斜した状態で配置されていると共に、ロックリング１５の保持爪２０はリング部１９に対して約４５度の角度を有しているので、保持爪２０は合計で約５０度の角度でパイプ外周に接する。この構造は、ロックリング１６も同様である。次いで、同図（ｂ）に示すように、ロックリング１５は、距離Ａの範囲内で更に傾斜状態になる。同図（ｃ）において、ロックリング１６も傾きながらパイプは容易に挿入される。このように容易に挿入されるので、ロックリング１５，１６は、同様な角度を呈するので、両者は重なることなく、パイプの挿入が容易に行われる。この場合、ロックリング１５，１６は周方向に回転可能であり、パイプの捩れ等に追随可能に設けられている。
【００３９】
ロックリング１５，１６のリング部１９の座面は、３〜７度の傾斜角としているので接触面積が少なくなり、パイプ１３とロックリング１５，１６の共回りが行なわれやすい状態でパイプ１３を強固に保持することができる。更には、離間距離Ａがない場合でも、リング部１９は段部１２ｂとスペーサリング２１との接触部分が減って、ロックリング１５，１６が回転可能となり、パイプのねじれ等に追随できる。更に、上述のように離間距離Ａを設けることで、ロックリング１５はより回転しやすくなるほか、傾斜度合が増してパイプ挿入が容易となる機能を発揮することができる。
【００４０】
次いで、図３に示すように、パイプ１３を透視筒２５の内周面に設けたパイプ当接面２５ｄに当接するまで挿入すると、パイプ１３の外周面にロックリング１５，１６が食い込み、抜け止めされると共に、パイプ１３の外周面と透視筒２５の内周面とがシールリング１７により確実に密封シールされる。
このとき、ロックリング１５，１６の保持爪２０は、その中央部に凹部２０ｂを深く形成しているので、両端部の食い込み部２０ｃからパイプ１３に食い込む。
【００４１】
ロックリングを用いた管継手では、パイプに引き抜き力が加わり保持爪が起立するに従って、食い込み部分がパイプに食い込む面積が次第に増加していくが、本例においては、食い込み部２０ｃを厚さ一定の板状で且つ角度の浅い台形状に形成することにより、食い込み増加量を抑え、保持爪２０とパイプ１３との接触面圧が高い状態を継続することができ、パイプ１３への食い込みを容易にすることができる。従って、食い込み面積が急激に増加して保持爪２０の起立と共にパイプ１３との接触面圧が低下して、食い込みにくくなるような現象を抑えられる。
【００４２】
なお、本例は、蓋部材１２のパイプ挿入口２９に、蓋部材１２とパイプ１３の外周との間を密封シールするシール部材を設けない構造、すなわちパイプ１３は継手本体１０に挿入されるとまずロックリング１５に接触する構造である。よって、パイプ挿入作業者がこの接触感覚をもってパイプ１３がロックリング１５に達するまで挿入が行なわれたかを確認することができ、パイプ挿入時にまずシール部材と接触する構造の継手に比べて誤認のない確実なパイプ挿入を行うことができる。
【００４３】
継手本体１０に挿入した樹脂パイプ１３は、継手本体１０の蓋部材１２の外周面に形成した確認窓２７より透明又は半透明状の透視筒２５を介して外部より、目視することができる。確認窓２７により継手本体１０への樹脂パイプ１３の装着確認を終えた後、パイプ１３に冷水又は温水等の流体を流すと、流体は透視筒２５とパイプ１３外周の隙間、及び透視筒２５と継手部材１１の隙間にそれぞれ進入するが、いずれもシールリング１７，１８によりシールされているので、流体が蓋部材１２に設けられた確認窓２７から管継手外部に漏れることはない。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、パイプ１３に矢印方向に引抜力が働くと、ロックリング１５，１６は、段部１２ｂ側に引き寄せられてリング部１９は垂直となり、図６における距離Ａは零となり、保持爪２０は約４５度の角度でパイプ外周に接する。次いで、図４（ｂ）において、パイプ１３を抜け止め規制しているロックリング１５，１６の保持爪２０が徐々に起立し、やがて、ロックリング１５の保持爪２０が、最も起立してしまった場合でも、保持爪２０のパイプ１３への食い込み量はパイプ１３の肉厚断面積の３５〜５０％であり、パイプ１３は、その肉厚が半分以上確保されているので、パイプ１３がみだりに破断されるおそれがない。このとき、保持爪２０の凹部２０ｂを深く形成してパイプ１３に全く食い込まない部分とし、保持爪２０全体がパイプ１３に食い込むことのないようにしているので、パイプ１３の初期肉厚を部分的に確保でき、パイプ１３の破断をより一層抑えることができる。
【００４５】
保持爪２０の起立過程においては、各保持爪２０の側部２０ｄが接触し、互いに起立を規制し合うロックリング１５，１６を用いることにより、保持爪２０全体の起立が抑制された状態で傾斜角度を保持することができ、保持爪２０がそれ以上起立するのを防いでパイプ１３の保持力を維持することができ、パイプの破断を確実に防ぐことができる。
更に、パイプ食い込み部２０ｃを保持爪２０の両側に形成しているので、スリット２０ａの狭まりに即座に追従させて保持爪２０の起立の初期段階から起立抑制を行うことができ、保持爪２０の完全な起立を更に防ぐことができる。また、側部２０ｄの面積を大きくとることができ、絞り曲げ加工により、この面積を増加させてスリット２０ａをより狭く形成することができ、保持爪２０が起立するときの側部２０ｄの接触を起立当初から確実に行うことができる。
【００４６】
なお、本実施形態のように、各保持爪２０におけるパイプ食い込み部２０ｃを側部２０ｄに沿って細く形成することにより、パイプ１３への食い込み性を確保しつつ、保持爪２０の接触によってスリット２０ａを介して隣り合うパイプ食い込み部２０ｃが一体となってパイプ１３の保持を行うことができ、パイプの保持力を十分確保することができる。更に、ロックリングの保持爪２０が、継手本体１０内と一体又は別体に設けた角度規制部２８に当接するため、パイプ１３への保持爪２０の食い込み防止力を高め、確実にパイプ１３の破断を防ぐことができる。
【００４７】
ロックリング１５，１６は、パイプ１３と共に回転可能であるため、図１１（ａ）に示すように、通常の状態の場合はロックリングに支障を与えないが、従来構造では、図１１（ｂ）に示すように、パイプが曲がった場合、ロックリングは偏変形を生じ、ロックリングに加わる力が位置により異なる問題点がある。しかし、本例によると、角度規制部２８を設けているので、図１１（ｃ）に示すようにロックリング１５，１６が局部的に変わることがなく確実に抜け止め防止ができる。
【００４８】
なお、手前のロックリング１５は、パイプ１３の引き抜き力の一部を確実に受けるため、奥のロックリング１６に加わる力を低減でき、保持爪２０の変形量が抑えられ、パイプ１３への食い込み角度が浅く、ばね力が維持され、パイプ１３を把持する力が大となる。
また、パイプ１３の移動量も抑制されるので、シールリング１７等とのシール性への影響がない。
【実施例１】
【００４９】
本発明における管継手の実施の一例を具体的に説明する。
本例における継手サイズは１３Ａを用いており、ロックリングの保持爪の初期屈曲角は、４５度である。
【００５０】
図９に示したグラフは、架橋ポリエチレン管（ＰＥＸ管）におけるパイプのストロークと引張力との関係を示した例であり、また、図１０に示したグラフは、ポリブテン管（ＰＢ管）におけるパイプのストロークと引張力との関係を示した例である。両図において、実線は、パイプ引き抜き力負荷時、パイプは伸び、かつロックリング食い込み部でのパイプ破断なしを示し、これを二重丸で示した。破線は、パイプ引き抜き力負荷時、パイプは伸びるが、ロックリング食い込み部でパイプが破断したことを示し、これを丸印で示した。鎖線は、パイプ引き抜き力負荷時、パイプは伸びなかったが、パイプ材料の降伏点に達する強度を有した上で、ロックリング食い込み部でパイプが破断したことを示し、これを△印で示した。 また、パイプ材料の降伏点に達することなく、ロックリング食い込み部でパイプが破断したものは、表において×印で示した。
【００５１】
【表１】
【００５２】
表１は、継手サイズは１３Ａ（パイプ１３Ａの断面積約９８平方ミリメートル）を用いており、ロックリングの保持爪の初期屈曲角は、４５度である。この例は、角度規制部はなく、パイプの材質は、結果（１）は架橋ポリエチレン管であり、結果（２）はポリブテン管である。この実験結果からすると、パイプ１３への保持爪２０の食い込み量が３０％を下回ると、パイプ１３の把持力が低下し、ロックリングからパイプが抜けてしまう。一方、パイプ１３への保持爪２０の食い込み量が５５％を上回ると、パイプが伸びることなく破断してしまう。従って、ロックリング１５，１６の保持爪２０をリング部１９と同一の水平方向に起立させた際の保持爪２０のパイプ食い込み量は、パイプ１３の肉厚断面積の３５〜５０％が好ましく、とりわけ４０〜５０％が最適である。
【００５３】
【表２】
【００５４】
表２は、継手サイズ１３Ａにて角度規制部２８の角度規制値を０度から３０度まで７種類に分けて試験を実施すると共に、スペーサリング２１の厚みを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍ、１．５ｍｍの４種類に分けて行った。その結果、同表から明らかなように、スペーサリング２１の厚みに対する角度規制部２８は、スペーサ厚を１．０〜１．５ｍｍにしたときに、１０〜１５度の角度に設けた場合が良好なパイプ１３の引張性能を得ることができた。また、継手サイズ１６Ａ、２０Ａ等の試験では、角度規制値を５〜１０度とした場合も良好な結果を得たことから、角度規制部２８の規制値は、０度よりも大きく、パイプ挿入口２９側に装着したロックリング１５の保持爪２０の初期屈折角よりも小さければより効果を発揮する。
【００５５】
【表３】
【００５６】
表３は、同じく継手サイズ１３Ａにて角度規制値３０度において、離間距離Ａを０．２から１．２まで変えてパイプの引張性能と挿入性の試験を行った。引張性能では０．２〜０．６ｍｍが好ましく、挿入性では、０．２ｍｍを除いて良好な結果を得た。総合的には０．４〜０．６が好ましいと考える。なお、表３における挿入性は、継手にパイプを挿入できなかったものを×印で示し、一方、無理な力を加えることなくパイプを挿入できたものを二重丸で示した。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明における管継手の一例を示した斜視図である。
【図２】図１の管継手を分離して示した分離斜視図である。
【図３】図１の管継手を示した部分断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明におけるパイプの引抜き力とロックリングの変形量を示した説明図である。
【図５】本発明におけるロックリングの保持爪が完全に起立した場合のパイプへの食い込み量を示した部分説明図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明における管継手のパイプ挿入工程を示した説明図である。
【図７】図６（ａ）の部分拡大図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ロックリングの状態説明図である。（ａ）は、ロックリングを平面状に加工成形した状態である。（ｂ）は、曲げ加工によって保持爪を屈曲させた状態である。（ｃ）は、スリット巾が零になった状態である。
【図９】架橋ポリエチレン管（ＰＥＸ管）の管継手におけるパイプの引張試験データの比較例を示したグラフである。
【図１０】ポリブテン管（ＰＢ管）の管継手におけるパイプの引張試験データの比較例を示したグラフである。
【図１１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、パイプとロックリングとの関係を説明するための説明図である。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、従来例におけるパイプの引抜き力とロックリングの変形量を示した説明図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、従来例における管継手のパイプ挿入状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 継手本体
１１ 継手部材
１２ 蓋部材
１３ パイプ
１５，１６ ロックリング
１７，１８ シールリング
１９ リング部
２０ 保持爪
２０ｂ 凹部
２０ｃ 食い込み部
２１ スペーサリング
２２ 装着部
２３ 装着面
２４ 離間部
２８ 角度規制部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の継手部材と蓋部材で継手本体を構成し、この継手本体内にシールリングと挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリングを挿入パイプと共回り可能に配置したことを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させた請求項１記載の管継手。
【請求項３】
前記ロックリングのリング部内周に傾斜状に保持爪を突出形成し、このロックリングのリング部と継手本体内の装着部位との間に離間部を設けた請求項１又は２に記載の管継手。
【請求項４】
前記ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させると共に、リング部内周に傾斜状に突出形成した保持爪をリング部に対して更に傾斜させることによりパイプの挿入が容易で、且つ、パイプの引抜阻止力を得るようにした請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の管継手。
【請求項１】
筒状の継手部材と蓋部材で継手本体を構成し、この継手本体内にシールリングと挿入パイプ抜け止め用のロックリングを装着し、このロックリングを挿入パイプと共回り可能に配置したことを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させた請求項１記載の管継手。
【請求項３】
前記ロックリングのリング部内周に傾斜状に保持爪を突出形成し、このロックリングのリング部と継手本体内の装着部位との間に離間部を設けた請求項１又は２に記載の管継手。
【請求項４】
前記ロックリングのリング部を継手本体の中心軸の直交方向に対して３〜７度傾斜させると共に、リング部内周に傾斜状に突出形成した保持爪をリング部に対して更に傾斜させることによりパイプの挿入が容易で、且つ、パイプの引抜阻止力を得るようにした請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の管継手。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−２００７６（Ｐ２００８−２００７６Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６３７９８（Ｐ２００７−２６３７９８）
【出願日】平成１９年１０月９日（２００７．１０．９）
【分割の表示】特願２００３−３６２８２（Ｐ２００３−３６２８２）の分割
【原出願日】平成１５年２月１４日（２００３．２．１４）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月９日（２００７．１０．９）
【分割の表示】特願２００３−３６２８２（Ｐ２００３−３６２８２）の分割
【原出願日】平成１５年２月１４日（２００３．２．１４）
【出願人】（３９０００２３８１）株式会社キッツ (223)
【Ｆターム（参考）】
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