配管構造及び配管システム

【課題】漏水を未然に防止する効果の高い配管構造と、この配管構造を備えた配管システムを得る。
【解決手段】継手部材２８には縮径部４１が構成され、縮径部４１よりも上流側で、保持部材５０及び保持棒６０によって縮径部４１の内径Ｄ４よりも大きい直径Ｄ３を有する弁部材６２が保持されている。保持棒６０はパイプ部材２４、２６と同材質とされ、その本体部６０Ｈは、パイプ部材２４、２６の肉厚Ｔ１よりも小さい直径Ｄ１とされている。パイプ部材２４、２６の劣化による漏水が発生する前に、本体部６０Ｈが劣化により破断され、下流側に移動した弁部材６２が縮径部４２に接触して流路１８が閉塞される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管構造と、この配管構造を備えた配管システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製の配管部材（パイプ）は、施工性等に優れているため広く用いられているが、このような樹脂製の配管部材が劣化した場合に、漏水を抑制することが望まれる。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、配管継手部のカバー体の小孔を介して流出した液体を色で表示する表示手段を設け、この表示手段の色を目視することで継目部からの漏水を発見できるようにした配管継手部の漏水発見装置が記載されている。また、特許文献２には、管継手の弾性層にＩＣチップ及びアンテナを備え、接水時に電波の発信機能を停止する等によって、漏水の発生を事前に検知できるようにした漏水検知型継手が記載されている。特許文献３には、漏水を一時的に貯水し、漏水検知装置が漏水を検知した時に遮断弁を作動させて水の流れを遮断する漏水自動検知システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８３８４９号公報
【特許文献２】特開２００７−２１８８３９号公報
【特許文献３】特開平７−２６００９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構造では、継目部からの漏水が発生した後に、これを発見できるようにしたものであり、漏水を防止するものではない。特許文献２の構造では、ＩＣチップ及びアンテナを有しており、これらの動作の安定性への依存度が高いため、より確実に漏水を防止することが望まれる。特許文献３の構造においても、漏水が発生した後に遮断弁を作動させる構造であり、漏水を防止するものではない。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、漏水を未然に防止する効果の高い配管構造と、この配管構造を備えた配管システムを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明では、流体の流路を構成し少なくとも一部が樹脂製とされた流路部材と、前記流路部材の内部において前記流路を局所的に縮径した縮径部と、前記流路部材の内部において前記縮径部よりも上流側に設けられ、下流側に移動すると前記縮径部に接触して流路を閉塞する弁部材と、少なくとも一部が前記流路部材と同材質の樹脂で形成され流路部材の内部で前記弁部材を前記縮径部よりも上流側で保持すると共に、流路部材の樹脂部分の劣化による漏水よりも前に劣化して弁部材の保持を解除する保持部材と、を有する。
【０００８】
この配管構造では、通常状態では、弁部材が保持部材によって、縮径部よりも上流側で保持されている。したがって、弁部材が縮径部に接触して流路を閉塞することはない。
【０００９】
保持部材の少なくとも一部は、流路部材の少なくとも一部を構成する樹脂と同材質の樹脂で構成されている。したがって、流路部材の樹脂部分と同じように、保持部材の樹脂部分が劣化する。そして、保持部材は、流路部材の樹脂部分の劣化による漏水よりも前に劣化して破断し、弁部材の保持を解除する。保持解除された弁部材は、そのまま下流側へと移動し、縮径部に接触して流路を閉塞する。この段階では、流路部材の樹脂部分の劣化による漏水は発生していない。すなわち、漏水の発生よりも前に、流路が閉塞されるため、漏水を防止することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記保持部材が、棒状に形成された前記樹脂製の棒状部を備え、前記棒状部の長手方向と直交する方向の断面において最も長さの長い部分が、前記流路部材の樹脂部分の肉厚の最も薄い部分よりも短くされている。
【００１１】
このように、棒状部の断面積の上限を決めておくことで、流路部材の樹脂部分の劣化による漏水よりも前に、保持部材による弁部材の保持を確実に解除させて流路を閉塞することが可能になる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記保持部材の棒状部の長手方向と直交する方向の断面積をＳ１、外周部分の表面積をＳ２としたとき、棒状部の形状係数Ｋ＝Ｓ１／Ｓ２が、前記流路部材の樹脂部分の劣化による想定寿命に応じて一意に決められている。
【００１３】
すなわち、棒状部は、その断面積Ｓ１に比例して形状係数Ｋが高くなる。また、棒状部の形状係数Ｋは、外周部分の表面積Ｓ２に反比例する。すなわち、断面積Ｓ１を小さくすれば、それにあわせて表面積Ｓ２も小さくすることで、棒状部の劣化対する強度（耐性）を同一にすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記流路部材が、前記樹脂製の複数のパイプ部材と、前記パイプ部材の端部に設けられパイプ部材どうしを接続する継手部材と、を備え、前記縮径部、前記弁部材及び前記保持部材が前記継手部材に備えられている。
【００１５】
したがって、継手部材を用いて、複数のパイプ部材を接続することができる。縮径部、弁部材及び保持部材は継手部材に備えられているため、これらは、パイプ部材の長手方向端部に位置することになる。したがって、縮径部、弁部材及び保持部材をパイプ部材の長手方向中間部に設けた構造と比較して、製造や施工が容易になる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、前記樹脂がポリブテン又は架橋ポリエチレンである。
【００１７】
流路部材の樹脂部分をポリブテン又は架橋ポリエチレンとすることで、施工性及び耐久性にすぐれた流路部材となる。そして、保持部材の樹脂部分もポリブテンなので、流路部材の樹脂部分と同程度に劣化が進行する。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の配管構造と、前記配管構造の上流側及び下流側にそれぞれ備えられた配管部材と、を備えている。
【００１９】
すなわち、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の配管構造に対し、その上流側及び下流側に配管部材が供えられることで、全体としての配管システムが構成される。請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の配管構造を備えているので、配管システムにおいて漏水の発生よりも前に流路が閉塞され、漏水を防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は上記構成としたので、漏水を未然に防止する効果の高い配管構造と、この配管構造を備えた配管システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の配管構造を備えた配管システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態の配管構造を継手部材の近傍で拡大して示す斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態の配管構造を継手部材の近傍で拡大して示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態の配管構造を流路を閉塞していない状態で、継手部材の近傍で拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態の配管構造を流路を閉塞した状態で、継手部材の近傍で拡大して示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態の配管構造における保持部材の直径とパイプ部材の肉厚との関係を示す断面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）はいずれも、本発明の第１実施形態の配管構造に適用可能な保持部材の変形例の断面形状を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態の配管構造に適用可能な保持部材の変形例の断面形状を示す断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の配管構造を継手部材の近傍で拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態の配管構造を弁部材の近傍で部分的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２〜図５には、本発明の第１実施形態の配管構造２２が示されている。また、図１には、配管構造２２を備えた配管システム１２が示されている。この配管構造２２では、２本のパイプ部材２４、２６が継手部材２８によって接続されており、パイプ部材２４、２６及び継手部材２８の内部に流体の流路１８が構成されている。図面において、この流れを矢印Ｆ１で示す。また、単に「上流」及び「下流」というときは、この流れの方向における上流及び下流をいうものとする。
【００２３】
図１に示す配管システム１２では、一例として、上流側の水道メーター１４から、下流側の水栓１６に至る流体（たとえば水）の流路１８（図４参照）を、配管部材２０により構成しており、流路１８の途中に、本実施形態に係る配管構造２２が配設されている。したがって、配管構造２２の上流側及び下流側にそれぞれ配管部材２０が備えられ、全体として配管システム１２が構成されている。なお、配管構造２２の前後では、パイプ部材２４、２６が配管部材２０を兼ねている。
【００２４】
パイプ部材２４、２６はいずれも同一材料の樹脂製とされており、同一の内径及び外径を有している。本実施形態では特に、パイプ部材２４、２６をポリブテン（ＰＢ）又は架橋ポリエチレン（ＰＦＸ）で構成しており、配管構造２２として、他の材料を用いた場合と比較して高い施工性及び耐久性を得ている。
【００２５】
継手部材２８は、２つの継手構成体（上流側継手構成体３０及び下流側継手構成体３２によって構成されている。上流側継手構成体３０は、上流側のパイプ部材２４の下流端に取り付けられ、下流側継手構成体３２は、下流側のパイプ部材２６の上流端に取り付けられるようになっている。そして、上流側継手構成体３０と下流側継手構成体３２とを接続して一体化する（継手部材２８を構成する）ことで、２本のパイプ部材２４、２６が接続される。なお、上流側継手構成体３０と下流側継手構成体３２とを接続する構造は特に限定されず、ワンタッチ継手（上流側継手構成体３０と下流側継手構成体３２を互いに開口部分に当てて押し込むだけで接続される構造）や、ねじ込み式のもの等を採用できるが、ワンタッチ継手とすれが、施工性に優れる。いずれの構成においても、上流側継手構成体３０と下流側継手構成体３２とを接続した状態で、図示しないロック手段により、不用意に外れないようにロックされる。
【００２６】
上流側継手構成体３０の上流側端部には、パイプ部材２４への接続用とされる小径部３３が形成されており、上流側継手構成体３０は、この小径部３３の下流側端部に設けられた円板部３４、さらに、この円板部３４の外周から下流側へ連続する円筒状の大径部３６を有している。これに対し、下流側継手構成体３２の下流側端部には、パイプ部材２６への接続用とされる円筒状の小径部３８と、上流側端部において小径部３８よりも大径とされる円筒状の大径部４２とを有し、さらに、小径部３８と大径部４２とが略円錐台状のテーパー部４０によって連続した形状とされている。下流側継手構成体３２の大径部４２は、上流側継手構成体３０の大径部３６と略同様の内径及び外径を有している。また、小径部３８では、大径部４２と比較して流路１８が局所的に縮径されており、本発明に係る縮径部４１となっている。
【００２７】
大径部３６、４２の対向部分には、接合時に嵌合する嵌合環状部４４、４６が形成されている。本実施形態では、大径部３６の嵌合環状部４４の内側に、大径部４２の嵌合環状部４６が入り込んで嵌合されるようになっており、嵌合状態でこれらの間を閉塞するリング状のガスケット４８が取り付けられている。
【００２８】
嵌合環状部４４、４６の間には、保持部材５０が配置されている。保持部材５０は、嵌合環状部４４、４６の間に挟持されて保持される環状の大リング部５２と、この大リング部５２と同心で配置された小リング部５４、さらに径方向に沿って配置され大リング部５２と小リング部５４とを接続する複数本（図２及び図３では３本）接続部５６で構成されている。保持部材５０は、パイプ部材２４、２６を構成する材料よりも、流体に晒された場合に劣化しづらい材料（たとえば金属が挙げられるが、樹脂であってもよい）により形成されている。
【００２９】
小リング部５４の中央には挿通孔５８が形成されており、この挿通孔５８には、パイプ部材２４、２６と同材質（本実施形態ではポリブテン）で円柱の棒状に形成された保持棒６０の本体部６０Ｈが挿通されている。保持棒６０の上流側端部は挿通孔５８よりも大径に形成された抜け止め部６０Ｄとされており、保持棒６０が挿通孔５８から下流側に抜け出ないようになっている。
【００３０】
保持棒６０の本体部６０Ｈにおける下流側端部には、弁部材６２がねじ込み、あるいは圧入等により取り付けられている。弁部材６２は、下流側に向かって先細りとなる円錐状に形成されており、底面（上流側の端面）の直径Ｄ３は、縮径部４１の内径Ｄ４よりも大きくされている。
【００３１】
図６に詳細に示すように、保持棒６０をその長手方向と直交する方向の断面で見たときの直径Ｄ１は、パイプ部材２４、２６を構成している樹脂の最も薄い部分の肉厚Ｔ１よりも短くされている。パイプ部材２４、２６と保持棒６０とは同じ材質で構成されているので、流路１８内を流れる流体が接触して劣化する場合には、同程度に劣化が進行するが、パイプ部材２４、２６が劣化によって穿孔されたり破断されたりするよりも前に、保持棒６０が破断されるようになっている。これは、パイプ部材２４、２６は、その内周面側からのみ劣化するのに対し、保持棒６０は全周から劣化するためである。
【００３２】
また、保持棒６０において、上記と同様の断面で見たときの断面積Ｓ１は、保持棒６０が劣化により破断される場合の耐性と比例している（断面積Ｓ１が大きくなるほど、保持棒６０は破断され難くなる）。さらに、実質的に弁部材６２を保持している部分（劣化によって破断される可能性がある部分）である本体部６０Ｈの表面積Ｓ２は、保持棒６０が劣化により破断される場合の耐性と反比例している（表面積Ｓ２が大きくなるほど、保持棒６０は流体に晒されて劣化する面積も広くなり、破断され易くなる）。ここで、形状係数Ｋとして、Ｋ＝Ｓ１／Ｓ２を導入し、この形状係数Ｋを決めることで、保持棒６０の形状が、破断に対する所望の耐性を持ったものとして決定できる。
【００３３】
そして、通常状態、すなわち保持棒６０が破断されていない状態では、弁部材６２が縮径部４１よりも上流側において、縮径部４１から離間した位置に保持されているが、保持棒６０が破断されて弁部材６２の保持が解除されると、弁部材６２は下流側へ移動し、縮径部４１に接触して流路１８を閉塞するようになっている。なお、このように弁部材６２が下流側へ移動するとき、テーパー部４０は、弁部材を縮径部４１へと案内する作用を奏する。
【００３４】
次に、本実施形態の配管構造２２の作用を説明する。
【００３５】
通常状態では、図４に示すように、保持棒６０は破断されておらず、弁部材６２は保持棒６０及び保持部材５０によって、縮径部４１よりも上流側で保持されている。弁部材６２は縮径部４１に接触しておらず、流路１８を閉塞していないので、矢印Ｆ１で示すように、流路１８内を流体が流れる。
【００３６】
流路１８内を流れる流体によってパイプ部材２４、２６は徐々に劣化する。すなわち、パイプ部材２４、２６を構成する樹脂材料には、たとえば老化防止剤が含まれているが、使用環境（流体の温度、塩素濃度、使用時間等）に依存して老化防止剤が消費され、分子量も徐々に低下していく。流路１８内を流れる流体が水である場合を想定すると、この場合には、パイプ部材２４、２６の樹脂材料の中に含まれる老化防止剤が熱や塩素等より消費される。そして、老化防止剤が枯渇した後で分子量が低下し、分子の結合が切れて物性が低下する。
【００３７】
本実施形態では、保持棒６０は、パイプ部材２４、２６と同じ材質で形成されているので、パイプ部材２４、２６と同程度に保持棒６０の劣化も進行する。ここで、図６に示したように、保持棒６０の断面の直径Ｄ１は、パイプ部材２４、２６の最薄部分の肉厚Ｔ１よりも短くされており、パイプ部材２４、２６が劣化によって穿孔されたり破断されたりするよりも前に、保持棒６０が破断される。そして、保持棒６０の破断により弁部材６２の保持が解除されると、弁部材６２は下流側へ移動し、縮径部４１に接触して流路１８を閉塞する。すなわち、パイプ部材２４、２６の劣化による漏水が発生する前に、流路１８が閉塞され、パイプ部材２４、２６からの漏水を防止できる。
【００３８】
そして、配管システム１２の使用者（配管システム１２により流体の共有を受けている者）は、水栓１６等から流体が流出しなくなるので、パイプ部材２４、２６の寿命が近づいていることを知ることが可能である。
【００３９】
しかも、本実施形態では、形状係数Ｋ＝Ｓ１／Ｓ２を用いて、保持棒６０の破断に対する耐性からその形状を決定している。すなわち、断面積Ｓ１を小さくすれば、それにあわせて表面積Ｓ２も小さくすることで、形状係数Ｋを一定に維持し、棒状部の劣化対する強度（耐性）を同一にすることができる。
【００４０】
なお、上記の例では、本発明に係る保持部材の樹脂部分として、円柱状の本体部６０Ｈを有する保持棒６０、すなわち、図６にも示したように断面が円形のものを挙げているが、保持棒６０の本体部６０Ｈの断面形状は円形に限定されない。たとえば、図７（Ａ）に示す正方形状、図７（Ｂ）に示す長方形状、図７（Ｃ）に示す三角形状、図７（Ｄ）に示す断面形状等であってもよい。これらの断面において、最も長さの長い部分の長さＬ２を、パイプ部材２４、２６の最薄部分の肉厚Ｔ１よりも短くしておくと、パイプ部材２４、２６の穿孔や破断の前に保持棒６０が破断されるための十分条件を満たすことになる。また、断面積が小さく、実質的に糸状とみなせるような形状のものであっても、パイプ部材２４、２６よりも前の段階で劣化による破断が生じるように構成されていれば、本発明に係る保持手段の樹脂部分となりうる。
【００４１】
また、図８に示す変形例のように、保持棒６０の本体部６０Ｈに切れ込み６０Ｃを入れて局所的に細くすることで、保持棒６０の耐性を低下させたものを用いてもよい。この構成では、保持棒６０の本体部６０Ｈの破断に対する耐性が、切れ込み６０Ｃが形成された箇所の断面積に依存すると考えられるため、切れ込み６０Ｃ以外の箇所においては、保持棒６０（特に本体部６０Ｈ）の形状の自由度が高くなる。
【００４２】
さらに、図９に示す第２実施形態の構造としてもよい。この第２実施形態では、第１実施形態の保持部材５０に代えて、パイプ部材２４、２６と同材質の保持部材７０が用いられ、その中心部分に、球形の弁部材７２が保持されている。弁部材７２の直径Ｄ５は、縮径部４１の内径Ｄ４よりも大きくされている。
【００４３】
図１０にも詳細に示すように、保持部材７０は、第１実施形態の大リング部５２と略同様に環状に形成された大リング部７４を有しており、この大リング部７４からは、円柱状に形成された複数本（本実施形態では３本）の保持棒７６が径方向内側に延出されている。これに対し、弁部材７２には、保持棒７６のそれぞれに対応した位置に挿入孔７２Ｈが形成されている。保持棒７６のそれぞれの先端は、部分的に弁部材７２の挿入孔７２Ｈに挿入されており、これによって、弁部材７２が縮径部４１よりも上流側の所定位置で保持されている。保持棒７６は、第１実施形態の保持棒６０と同様に、その長手方向と直交する断面での直径Ｄ２が、パイプ部材２４、２６を構成している樹脂の最薄部分の肉厚Ｔ１よりも短くされている。なお、第２実施形態において、これ以外は第１実施形態と同様の構成とされているので、同一の構成要素、部材等については第１実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００４４】
このような構成とされた第２実施形態においても、パイプ部材２４、２６が劣化によって穿孔されたり破断されたりするよりも前に、保持棒７６が破断され、弁部材７２の保持が解除される。これにより、図９に二点鎖線で示すように、弁部材６２は下流側へ移動して縮径部４１に接触し、流路１８を閉塞する。
【００４５】
また、上記では、本発明の配管構造が継手部材２８の内部に構成されたものを挙げているが、本発明の配管構造としては、要するに配管システム１２のいずれかの箇所に設けられていればよく、たとえば、パイプ部材２４、２６の内部に設けてもよい。実際の配管システム１２では、住宅内等において、途中の分岐部から配管が複数の系統に分岐されることがある。この場合には、分岐部よりも上流側（住宅への配管の入口部分）に１箇所設けてもよいし、分岐部よりも下流側で系統毎に設けてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１２配管システム
１４水道メーター
１６水栓
１８流路
２０配管部材
２２配管構造
２４パイプ部材（流路部材）
２６パイプ部材（流路部材）
２８継手部材（流路部材）
４１縮径部
５０保持部材
６０保持棒
６０Ｈ本体部
６２弁部材
７０保持部材
７２弁部材
７６保持棒

【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流路を構成し少なくとも一部が樹脂製とされた流路部材と、
前記流路部材の内部において前記流路を局所的に縮径した縮径部と、
前記流路部材の内部において前記縮径部よりも上流側に設けられ、下流側に移動すると前記縮径部に接触して流路を閉塞する弁部材と、
少なくとも一部が前記流路部材と同材質の樹脂で形成され流路部材の内部で前記弁部材を前記縮径部よりも上流側で保持すると共に、流路部材の樹脂部分の劣化による漏水よりも前に劣化して弁部材の保持を解除する保持部材と、
を有する配管構造。
【請求項２】
前記保持部材が、棒状に形成された前記樹脂製の棒状部を備え、
前記棒状部の長手方向と直交する方向の断面において最も長さの長い部分が、前記流路部材の樹脂部分の肉厚の最も薄い部分よりも短くされている請求項１に記載の配管構造。
【請求項３】
前記保持部材の棒状部の長手方向と直交する方向の断面積をＳ１、外周部分の表面積をＳ２としたとき、棒状部の形状係数Ｋ＝Ｓ１／Ｓ２が、前記流路部材の樹脂部分の劣化による想定寿命に応じて一意に決められている請求項２に記載の配管構造。
【請求項４】
前記流路部材が、
前記樹脂製の複数のパイプ部材と、
前記パイプ部材の端部に設けられパイプ部材どうしを接続する継手部材と、
を備え、
前記縮径部、前記弁部材及び前記保持部材が前記継手部材に備えられている請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の配管構造。
【請求項５】
前記樹脂がポリブテン又は架橋ポリエチレンである請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の配管構造。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の配管構造と、
前記配管構造の上流側及び下流側にそれぞれ備えられた配管部材と、
を備えた配管システム。

【図１】