(57)【要約】【課題】テーパねじ継手の締め込みのための作業時間を短縮する。【解決手段】雌側管状部材、雄側管状部材および環状シール部材を備えるテーパねじ継手が提供される。雌側管状部材は、雌側管状部材の開口端を起点として内周面に沿って形成される雌ねじと、雌ねじの終点に隣接して内周面に形成される内径オフセット部と、内径オフセット部の雌ねじとは反対側に隣接して内周面に形成されるノーズ受容部と、ノーズ受容部の途中に形成され、環状シール部材が少なくとも部分的に収容される溝部とを含む。雄側管状部材は、外周面に沿って形成され雌ねじに螺合可能な雄ねじと、雄ねじの終点と雄側管状部材の開口端との間に形成され、ノーズ受容部に少なくとも部分的に嵌合可能なノーズ部とを含む。【選択図】図１
2020085001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌側管状部材、雄側管状部材および環状シール部材を備えるテーパねじ継手であって、
前記雌側管状部材は、
前記雌側管状部材の開口端を起点として内周面に沿って形成される雌ねじと、
前記雌ねじの終点に隣接して前記内周面に形成される内径オフセット部と、
前記内径オフセット部の前記雌ねじとは反対側に隣接して前記内周面に形成されるノーズ受容部と、
前記ノーズ受容部の途中に形成され、前記環状シール部材が少なくとも部分的に収容される溝部と
を含み、
前記雄側管状部材は、
外周面に沿って形成され前記雌ねじに螺合可能な雄ねじと、
前記雄ねじの終点と前記雄側管状部材の開口端との間に形成され、前記ノーズ受容部に少なくとも部分的に嵌合可能なノーズ部と
を含むテーパねじ継手。
【請求項２】
前記内径オフセット部の管軸方向の長さＬ１と前記雌ねじのリード長さＬとが以下の式（ｉ）の関係にある、請求項１に記載のテーパねじ継手。
Ｌ１≧Ｌ  ・・・（ｉ）
【請求項３】
前記雌ねじの終点から前記溝部の前記雌ねじ側の端縁までの管軸方向の距離Ｌ２（ｍｍ）と、前記ノーズ部の管厚ｔ、前記ノーズ部の外径Ｄおよび前記雌ねじのリード長さＬとが、Ｌ≦２０（ｍｍ）の場合に以下の式（ii）〜（iv）の関係にある、請求項１または請求項２に記載のテーパねじ継手。
Ｌ２≧α１×ｔ／Ｄ＋α２・・・（ii）
α１＝−４．５×Ｌ−１００・・・（iii）
α２＝０．３５×Ｌ＋６．５・・・（iv）
【請求項４】
前記雌ねじおよび前記雌ねじが多条ねじである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のテーパねじ継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テーパねじ継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管を接続する継手には様々な種類がある。例えば、特許文献１には、配管の内周面に形成されたねじ部に螺合するねじ部が両側に形成された軸管と、軸管の中間ねじ部に螺合されるシール兼締め付け用の１対のナットとを含むねじ込み式管継手が記載されている。特許文献２には、ナットに対して一体的に設けられたスリーブをナットのねじ込みによってナットから切断されるように構成するとともに、スリーブがナットから分離するタイミングを安定させてスリーブの食い込み部におけるシール性を確保するようにした管継手が記載されている。また、特許文献３には、１対の管状接続部材の接続端部面をガスケットを介してねじ部材の締め付けによりシールして接続するにあたり、接続端部面に狭小平面シール部を形成し、狭小平面シール部の外径側に沿って鈍角テーパ面を形成することでシール性を向上させた配管継手が記載されている。
【０００３】
一方、ナットなどの追加の部材を必要としない単純な構成の配管継手として、一方の配管の内周面に形成されたねじ部と、他方の配管の外周面に形成されたねじ部とを螺合させる管用ねじ継手も知られている。例えば、非特許文献１には、ねじ継手を構成する管用テーパねじの規格が記載されている。テーパねじは、基準位置まで締め込むことによってシール部材を用いなくても水漏れを防ぐことができ、また基準位置を超えて増し締めをすることによって水密性を向上させるとともに配管の軸回りの回転角度を調整することもできる点で有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１５００７２号公報
【特許文献２】特許第３９０１２０７号公報
【特許文献３】特開２０１６−１４４６８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ＪＩＳ  Ｂ０２０３「管用テーパねじ」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者らは、テーパねじ継手の、単純な構成であり、シール性に優れ、また回転角度の調整が可能であるという利点を維持しつつ、施工性を向上させるための検討を実施した。具体的には、上記の非特許文献１に記載されたテーパねじを用いたねじ継手では、ねじ部が長く、従って基準位置まで締め込むための回転数が多いため、締め込みのための作業時間が長くなる。この作業時間を短縮することができれば、ねじ継手を含む配管の施工性を向上させることができる。
【０００７】
そこで、本発明は、締め込みのための作業時間を短縮することが可能な、新規かつ改良されたテーパねじ継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある観点によれば、雌側管状部材、雄側管状部材および環状シール部材を備えるテーパねじ継手が提供される。雌側管状部材は、雌側管状部材の開口端を起点として内周面に沿って形成される雌ねじと、雌ねじの終点に隣接して内周面に形成される内径オフセット部と、内径オフセット部の雌ねじとは反対側に隣接して内周面に形成されるノーズ受容部と、ノーズ受容部の途中に形成され、環状シール部材が少なくとも部分的に収容される溝部とを含む。雄側管状部材は、外周面に沿って形成され雌ねじに螺合可能な雄ねじと、雄ねじの終点と雄側管状部材の開口端との間に形成され、ノーズ受容部に少なくとも部分的に嵌合可能なノーズ部とを含む。
上記の構成によれば、雌ねじと雄ねじとの間の螺合によるシール性に加えて、環状シール部材によるシール性も発揮されるため、例えば雌ねじおよび雄ねじの有効長さを短くしたりすることによって、締め込みに必要な回転数を少なくし、作業時間を短縮することができる。
【０００９】
上記のテーパねじ継手において、内径オフセット部の管軸方向の長さＬ１と雌ねじのリード長さＬとが以下の式（ｉ）の関係にあってもよい。
Ｌ１≧Ｌ  ・・・（ｉ）
これによって、雌ねじと雄ねじとの間での少なくとも１回転分の増し締めを円滑に行うことができる。
【００１０】
上記のテーパねじ継手において、雌ねじの終点から溝部の雌ねじ側の端縁までの管軸方向の距離Ｌ２（ｍｍ）と、ノーズ部の管厚ｔ、ノーズ部の外径Ｄおよび雌ねじのリード長さＬとが、Ｌ≦２０（ｍｍ）の場合に以下の式（ii）〜（iv）の関係にあってもよい。
Ｌ２≧α１×ｔ／Ｄ＋α２・・・（ii）
α１＝−４．５×Ｌ−１００・・・（iii）
α２＝０．３５×Ｌ＋６．５・・・（iv）
これによって、ノーズ部の縮径が環状シール部材のシール性に実質的な影響を及ぼすことを防止し、テーパねじ継手のシール性を向上させることができる。
【００１１】
上記のテーパねじ継手において、雌ねじおよび雌ねじが多条ねじであってもよい。
これによって、連結の構造的な安定性を維持しながら締め込みに必要な回転数を少なくすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上で説明したように、本発明によれば、テーパねじ継手の締め込みのための作業時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るテーパねじ継手の断面図である。
【図２】図１に示されたテーパねじ継手における溝部の配置例について説明するための図である。
【図３】増し締めによるノーズ部の縮径量の例を示すグラフである。
【図４】図３と同様の解析を他のリード長さの例についても実施した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るテーパねじ継手の断面図である。図１に示されるように、テーパねじ継手１は、雌側配管２、雄側配管３およびＯリング４を含む。雌側配管２は、開口端２ｅを起点として内周面に沿って形成されるテーパ雌ねじ５と、テーパ雌ねじ５の終点に隣接して内周面に形成される内径オフセット部６と、内径オフセット部６のテーパ雌ねじ５とは反対側に隣接して内周面に形成されるノーズ受容部７と、ノーズ受容部７の途中に形成される溝部８とを含む。雌側配管２の周方向に延びる溝部８には、Ｏリング４が少なくとも部分的に収容される。一方、雄側配管３は、外周面に沿って形成され雌側配管２のテーパ雌ねじ５に螺合可能なテーパ雄ねじ９と、テーパ雄ねじ９の終点と開口端３ｅとの間に形成されるノーズ部１０とを含む。ノーズ部１０の外径は、雌側配管２のノーズ受容部７の内径に対応している。従って、テーパ雄ねじ９がテーパ雌ねじ５に螺合し、雌側配管２と雄側配管３とが連結された場合に、ノーズ部１０は雌側配管２のノーズ受容部７に少なくとも部分的に嵌合する。Ｏリング４は、環状シール部材の例であり、ゴムのような弾性材料で形成される。上述のように雌側配管２のノーズ受容部７には雄側配管３のノーズ部１０が嵌合するため、Ｏリング４が溝部８とノーズ部１０との間に形成される空間を塞ぐことによって雌側配管２と雄側配管３との間のシール性が発揮される。
【００１６】
ここで、雌側配管２の内周面に形成される内径オフセット部６は、管軸Ａ方向の長さＬ１の区間に形成されている。図示された例において、内径オフセット部６は、ノーズ受容部７に比べて雌側配管２の内径が例えばテーパ雌ねじ５のねじ山５ｔの高さｈだけオフセットした部分である。これによって、テーパ雌ねじ５とテーパ雄ねじ９との間で基準位置を超えて増し締めを行った場合、テーパ雄ねじ９のねじ山９ｔが雌側配管２の内周面に干渉することなく内径オフセット部６に収容される。従って、本実施形態では、テーパ雌ねじ５およびテーパ雄ねじ９による増し締めを円滑に行うことができる。基準位置まで締め込まれた状態でテーパ雄ねじ９の終端とテーパ雌ねじ５の終端とがほぼ一致するとみなすと、内径オフセット部６の長さＬ１をテーパ雌ねじ５のリード長さＬに対してＬ１≧Ｌとなるように設定することによって、少なくとも１回転分の増し締めを円滑に行うことができ、雌側配管２または雄側配管３の管軸Ａ回りの回転角度の調整範囲を十分に確保することができる。なお、通常の場合、回転角度は１回転分の範囲で調整できれば十分であるため、内径オフセット部６の長さＬ１はリード長さＬに対してＬ≦Ｌ１≦１．５Ｌ程度が合理的である。
【００１７】
以上で説明したような本実施形態に係るテーパねじ継手１では、テーパ雌ねじ５とテーパ雄ねじ９との間の螺合によるシール性に加えて、Ｏリング４によるシール性も発揮されるため、例えばテーパ雌ねじ５およびテーパ雄ねじ９の有効長さＬＥを従来の場合よりも短くすることができる。これによって、テーパ雌ねじ５およびテーパ雄ねじ９を基準位置まで締め込むための回転数が少なくなるため、締め込みのための作業時間を短縮することができる。あるいは、テーパ雌ねじ５およびテーパ雄ねじ９を２条以上の多条ねじにすることによって、連結の構造的な安定性を維持しながら締め込みに必要な回転数を少なくし、作業時間を短縮することができる。
【００１８】
本実施形態に係るテーパねじ継手は、例えば直径が１５０ｍｍ以下の比較的小径の鋼管、具体的には建造物の防災配管に利用することができる。防災配管は、ガス、水道、空調などの建造物の他の配管を避けて配置されるため、Ｌ字形などの曲折部が多く、管軸回りの回転角度の調整が多用される。また、防災配管は、他の配管の施工後に施工されるため、他の配管の施工遅れの影響を受けやすく、従って作業時間の短縮による利点が大きい。
【００１９】
なお、上記の例では雌側配管２がテーパ雌ねじ５を有し、雄側配管３がテーパ雄ねじ９を有するものとして説明したが、ＪＩＳ  Ｂ０２０３「管用テーパねじ」にも記載されているように、雌ねじについてはテーパ雌ねじに代えて平行雌ねじを用いることも可能である。また、上記の例ではテーパねじ継手１を構成する雌側管状部材および雄側管状部材として雌側配管２および雄側配管３を例示したが、配管そのものではない雌側管状部材および雄側管状部材でテーパねじ継手を構成してもよい。この場合、雌側管状部材および雄側管状部材はそれぞれ溶接などによって配管に接合される。
【００２０】
図２は、図１に示されたテーパねじ継手における溝部の配置例について説明するための図である。図２に示されるように、テーパ雌ねじ５とテーパ雄ねじ９との間で増し締めを行った場合、ノーズ部１０のテーパ雄ねじ９に隣接する部分が内向きに押されることによって、ノーズ部１０の一部に縮径が発生する。このような縮径が雌側配管２の溝部８に対向する部分のノーズ部１０で発生すると、Ｏリング４とノーズ部１０との間に隙間が生じたり、Ｏリング４がノーズ部１０に接触していても十分につぶされていないために圧力に弱かったりして、シール性が低下する可能性がある。それゆえ、テーパねじ継手１のシール性を向上させるためには、ノーズ部１０の縮径がＯリング４のシール性に実質的な影響を及ぼさないように溝部８の位置を決定することが好ましい。
【００２１】
図３は、増し締めによるノーズ部の縮径量の例を示すグラフである。図３のグラフでは、横軸にテーパ雄ねじ９の終端からの距離ＬＮ（ｍｍ）が、縦軸に縮径量ｄ（ｍｍ）、すなわちノーズ部１０の径変化量が示されている。なお、距離ＬＮおよび縮径量ｄについては図２にも示されている。リード長さＬが４．６１８ｍｍのテーパねじ継手１について、テーパ雌ねじ５とテーパ雄ねじ９とが基準位置まで締め込まれた状態を表す有限要素法の構造解析モデルを作成し、このモデル上で管軸Ａ回りに１回転分の増し締めを行った場合のシミュレーションを実施した。シミュレーションは、ノーズ部１０の管厚ｔと、設計上の外径Ｄとの比ｔ／Ｄごとに、具体的にはｔ／Ｄ＝０．０１６，０．０２５，０．０３２，０．０５の４通りについて実施した。図３に示されるように、いずれの場合においても縮径量ｄはＬＮ＝０に近い領域、すなわちテーパ雄ねじ９の終端に近い部分で最も大きく、そこからノーズ部１０の先端、すなわち開口端３ｅの向かうにつれて次第に小さくなり、最終的には縮径状態は解消されてほぼ元の径に戻る。
【００２２】
ここで、ＪＩＳ  Ｂ２４０１−２「Ｏリング−第２部：ハウジングの形状・寸法」によれば、Ｏリング４が収納されるハウジング、すなわち溝部８で許容される製造公差は、Ｏリング４の外径が１０ｍｍ以下の場合に最も小さく、±０．０５ｍｍである。そこで、上記の例において許容される縮径量ｄを０．０５ｍｍとし、比ｔ／Ｄのそれぞれの値について、縮径量ｄが０．０５ｍｍになる距離ＬＮを特定した。
【００２３】
図４は、図３と同様の解析を他のリード長さの例についても実施した結果を示すグラフである。図４のグラフでは、横軸が比ｔ／Ｄ、縦軸が距離ＬＮ（ｍｍ）であり、図３のグラフに示したリード長さＬが４．６１８ｍｍの例の他に、Ｌ＝６．９２７ｍｍ，９．２３６ｍｍ，２０ｍｍの３つの例について、同様にｔ／Ｄ＝０．０１６，０．０２５，０．０３２，０．０５の４通りについて、有限要素法の構造解析モデルを用いてノーズ部１０の縮径量ｄが０．０５ｍｍになる距離ＬＮを特定した結果が示されている。結果をリード長さＬの値ごとに整理すると、図４のグラフに示されるような４つの近似直線を得ることができる。これらの近似直線は、係数α１，α２を用いてＬＮ＝α１×ｔ／Ｄ＋α２と表すことができる。
【００２４】
さらに、４つの近似直線における係数α１，α２の値とリード長さＬとの関係から、Ｌ≦２０ｍｍの場合について以下のようにリード長さＬと係数α１，α２との関係を特定することができる。
α１＝−４．５×Ｌ−１００
α２＝０．３５×Ｌ＋６．５
【００２５】
以上のような検討の結果によれば、テーパねじ継手１では、雌側配管２に形成される溝部８のテーパ雌ねじ５側の端縁が、雌側配管２に連結された雄側配管３のノーズ部１０の縮径量ｄが０．０５ｍｍになる位置よりも開口端３ｅ側にあれば、溝部８の部分でのノーズ部１０の縮径量ｄが０．０５ｍｍ以下になるため、Ｏリング４が十分なシール性を発揮することができる。基準位置まで締め込まれた状態でテーパ雄ねじ９の終端とテーパ雌ねじ５の終端とがほぼ一致するとみなすと、Ｌ≦２０（ｍｍ）の場合、テーパ雌ねじ５の終点から溝部８のテーパ雌ねじ５側の端縁までの管軸Ａ方向の距離Ｌ２（ｍｍ）を以下の条件を満たすように設定すれば、ノーズ部１０の縮径がＯリング４のシール性に実質的な影響を及ぼさないと考えられる。
Ｌ２≧α１×ｔ／Ｄ＋α２
α１＝−４．５×Ｌ−１００
α２＝０．３５×Ｌ＋６．５
【００２６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００２７】
１…テーパねじ継手、２…雌側配管、２ｅ…開口端、３…雄側配管、３ｅ…開口端、４…Ｏリング、５…テーパ雌ねじ、６…内径オフセット部、７…ノーズ受容部、８…溝部、９…テーパ雄ねじ、１０…ノーズ部。
【図１】
2020085001.tif 000003
【図２】
2020085001.tif 000004
【図３】
2020085001.tif 000005
【図４】
2020085001.tif 000006