(57)【要約】【課題】挿口を受口に挿入する際に要する最大挿入力を低減することができ、水密性を向上させることが可能なシール材を提供する。【解決手段】第１の凸部１９がバルブ部１８の外周部に形成され、第２の凸部２０がバルブ部１８の受口奥端部に形成され、ヒール部１７の内周から第２の凸部２０の内周に向って縮径するテーパー部２８が形成され、第３の凸部２１がテーパー部２８に形成されて径方向内側へ突出し、第３の凸部２１の内径は挿口の外径よりも小さく且つ第２の凸部２０の内径よりも大きく、テーパー部２８の傾斜方向Ｇとは反対の傾斜方向における第１の凸部１９から第３の凸部２１までの第１の寸法Ｂが径方向Ａにおける第１の凸部１９から第２の凸部２０までの第２の寸法Ｃよりも小さく形成され、第１の凸部１９と第３の凸部２１との間が径方向Ａに圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性が保たれる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入する管継手に用いられる弾性材製の環状のシール材であって、
受口内に形成された嵌め込み部に嵌め込まれるヒール部と、受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれるバルブ部とを有し、
バルブ部は第１〜第３の凸部を有し、
第１の凸部はバルブ部の外周部に形成されて径方向外側へ突出し、
第２の凸部はバルブ部の受口奥端部に形成され、
ヒール部の内周から第２の凸部の内周に向って縮径するテーパー部が形成され、
第３の凸部は、テーパー部に形成されて径方向内側へ突出するとともに、管軸方向においてヒール部と第２の凸部との間に位置し、
第３の凸部の内径は挿口の外径よりも小さく且つ第２の凸部の内径よりも大きく、
テーパー部の傾斜方向とは反対の傾斜方向における第１の凸部から第３の凸部までの第１の寸法が、径方向における第１の凸部の外周から第２の凸部の内周までの第２の寸法よりも小さく形成され、
受口の内周面と受口に挿入された挿口の外周面との間でバルブ部が挟まれた場合、第２の凸部が拡径し、第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性を保つことを特徴とするシール材。
【請求項２】
ヒール部と第１の凸部との間およびヒール部と第３の凸部との間にそれぞれ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のシール材。
【請求項３】
上記請求項１又は請求項２に記載のシール材を備えた管継手であって、
シール材のヒール部が受口内の嵌め込み部に嵌め込まれ、
受口に挿口が挿入され、
シール材のバルブ部が受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれていることを特徴とする管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受口に挿口を挿入する管継手に用いられるシール材およびこのシール材を用いた管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシール材としては、図９に示すように、スリップオンタイプの離脱防止管継手７１に用いられるものがある。この管継手７１は、互いに接続される一方の管７２の端部に形成された受口７３に、他方の管７４の端部に形成された挿口７５が挿入されている。
【０００３】
受口７３の内周に形成されたシール材配置凹部７６に、ゴム製で環状のシール材７７が配置され、このシール材配置凹部７６の奥側に、ロックリング溝７８が形成されている。このロックリング溝７８には、ロックリング７９が装着されているとともに、ロックリング７９の外周とロックリング溝７８の底面との間には、ロックリング７９を心出するための弾性部材８０が配置されている。また、挿口７５の先端部外周には、ロックリング７９に受口奥側から係合可能な突部８１が形成されている。
【０００４】
図９，図１０に示すように、シール材７７は、シール材配置凹部７６の周面８４に形成された嵌め込み溝８２内に嵌入係合するヒール部８３と、上記周面８４と挿口７５の外周面との間で圧縮されてシール面圧を生ずるバルブ部８５とを備えている。
【０００５】
バルブ部８５は第１〜第３の凸部８６〜８８を有している。第１の凸部８６はバルブ部８５の外周部に形成されて径方向Ａの外側へ突出している。また、第２の凸部８７はバルブ部８５の受口奥端部に形成されている。
【０００６】
さらに、第３の凸部８８はバルブ部８５の内周部に形成されて径方向Ａの内側へ突出しており、第３の凸部８８の内径は挿口７５の外径よりも小さく設定されている。また、ヒール部８３の内周から第３の凸部８８に向って次第に縮径するテーパー部８９が形成されている。
【０００７】
以上のような構成によると、図９に示すように、ヒール部８３を嵌め込み溝８２内に嵌め込んで、挿口７５を受口７３に挿入することにより、第３の凸部８８が拡径されると共に、バルブ部８５が受口７３の内周面と挿口７５の外周面との間に挟まれる。この際、第１の凸部８６と第３の凸部８８との間が径方向Ａに圧縮される。
【０００８】
尚、上記のようなシール材７７を用いた管継手７１は例えば下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４８３６８７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記の従来形式では、管７２，７４同士を接合する際、第１の凸部８６と第３の凸部８８との間が径方向Ａに圧縮されるのであるが、図１０に示すように、径方向Ａにおける第１の凸部８６の外周から第３の凸部８８の内周までの第１の寸法Ｂが、径方向Ａにおける第１の凸部８６の外周から第２の凸部８７の内周までの第２の寸法Ｃよりも大きく形成されているため、バルブ部８５を径方向Ａに圧縮するのに要する圧縮力が増大するといった問題があり、このように圧縮力が増大すると、挿口７５を受口７３に挿入する際に要する最大挿入力が増大するといった問題が生じる。
【００１１】
本発明は、挿口を受口に挿入する際に要する最大挿入力を低減することができ、受口と挿口との間の水密性を向上させることが可能なシール材および管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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本第１発明は、互いに接続される一方の管の端部に形成された受口に、他方の管の端部に形成された挿口を挿入する管継手に用いられる弾性材製の環状のシール材であって、
受口内に形成された嵌め込み部に嵌め込まれるヒール部と、受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれるバルブ部とを有し、
バルブ部は第１〜第３の凸部を有し、
第１の凸部はバルブ部の外周部に形成されて径方向外側へ突出し、
第２の凸部はバルブ部の受口奥端部に形成され、
ヒール部の内周から第２の凸部の内周に向って縮径するテーパー部が形成され、
第３の凸部は、テーパー部に形成されて径方向内側へ突出するとともに、管軸方向においてヒール部と第２の凸部との間に位置し、
第３の凸部の内径は挿口の外径よりも小さく且つ第２の凸部の内径よりも大きく、
テーパー部の傾斜方向とは反対の傾斜方向における第１の凸部から第３の凸部までの第１の寸法が、径方向における第１の凸部の外周から第２の凸部の内周までの第２の寸法よりも小さく形成され、
受口の内周面と受口に挿入された挿口の外周面との間でバルブ部が挟まれた場合、第２の凸部が拡径し、第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性を保つものである。
【００１３】
これによると、シール材のヒール部を受口内の嵌め込み部に嵌め込み、挿口を受口に挿入する。この際、挿口の先端部がシール材の第３の凸部に当接して第３の凸部を受口奥方向へ押し込むことで、第２の凸部が拡径されるとともに第３の凸部が受口奥方向へ引き込まれ、これにより、管軸方向における引張力がバルブ部に生じ、バルブ部が受口奥方向へ引き伸ばされるため、第１の寸法が縮小され、径方向におけるバルブ部の圧縮代が減少する。
【００１４】
その後、挿口の先端部は第３の凸部を通過しながらシール材のバルブ部を圧縮し、このとき、第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮される。ここで、シール材は第１の凸部から第３の凸部までの第１の寸法が第１の凸部の外周から第２の凸部の内周までの第２の寸法よりも小さいため、径方向におけるバルブ部の圧縮代が減少し、これにより、最大挿入力が低減される。
【００１５】
また、受口の内周面と挿口の外周面との間で第１の凸部と第３の凸部との間が径方向に圧縮されることで、受口と挿口との間の水密性が保持されるため、受口と挿口との間の水密性を向上させることができる。
【００１６】
本第２発明におけるシール材は、ヒール部と第１の凸部との間およびヒール部と第３の凸部との間にそれぞれ凹部が形成されているものである。
これによると、挿口を受口に挿入し、挿口の先端部で第３の凸部を受口奥方向へ押し込んだ際にバルブ部に生じる引張力が低減され、第２の凸部が容易に拡径される。これにより、挿口の先端部に形成された突部が容易にバルブ部を受口奥方向へ通過可能となるので、接合時の挿入力を低減することができる。
【００１７】
本第３発明は、上記第１発明又は第２発明に記載のシール材を備えた管継手であって、
シール材のヒール部が受口内の嵌め込み部に嵌め込まれ、
受口に挿口が挿入され、
シール材のバルブ部が受口の内周面と挿口の外周面との間に挟まれているものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように本発明によると、挿口を受口に挿入する際に要する最大挿入力を低減することができるとともに、受口と挿口との間の水密性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態におけるシール材を備えた管継手の構造を示す断面図である。
【図２】同、管継手に備えられるシール材単体の非装着時における横断面構造を示す図である。
【図３】同、管継手を用いて管同士を接合する様子を示す断面図である。
【図４】同、管継手における受口に対する挿口の挿入量と挿入力との関係を示すグラフである。
【図５】同、管継手によって管同士を接合した状態で圧縮変形されたシール材の拡大断面図である。
【図６】同、管継手の受口と挿口との隙間が最小になった場合の管同士を接合する様子を示した断面図である。
【図７】同、管継手の受口と挿口との隙間が最大になった場合の管同士を接合する様子を示した断面図である。
【図８】同、地震等の外力によって挿口が受口に対して傾斜した場合の管継手の一部拡大断面図である。
【図９】従来のシール材を備えた管継手の構造を示す断面図である。
【図１０】同、管継手に備えられるシール材単体の非装着時における横断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１に示すように、１はプッシュオンタイプの離脱防止管継手であり、互いに接続される一方の管２の端部に形成された受口３に、他方の管４の端部に形成された挿口５が挿入されている。
【００２１】
受口３の内周面には、シール材配置凹部６と、シール材配置凹部６よりも奥側に位置するロックリング溝７とがそれぞれ全周にわたり形成されている。ロックリング溝７には、周方向一つ割りのロックリング８が装着されているとともに、ロックリング８の外周とロックリング溝７の底面との間には、ロックリング８を固定するためのゴム輪などの弾性付勢手段９が配置されている。また、ロックリング溝７から奥側に距離をおいた受口３の内部には、径方向Ａの奥端面１１が形成されている。さらに、挿口５は、その先端部外周に、ロックリング８に受口奥側から係合可能な突部１２を全周にわたり有している。
【００２２】
シール材配置凹部６の周面には嵌め込み溝１４（嵌め込み部の一例）が全周にわたり形成されている。受口３と挿口５との間はゴム（弾性材の一例）製で環状のシール材１６によって全周にわたりシールされている。シール材１６は以下のように構成されている。
【００２３】
図２は、管継手１に装着されていない状態のシール材１６単体の横断面構造を示している。シール材１６は、嵌め込み溝１４に嵌め込まれるヒール部１７と、受口３の内周面（シール材配置凹部６の周面）と挿口５の外周面との間に挟まれるバルブ部１８とを有している。ヒール部１７は横断面形状（周方向に対して垂直な断面の形状）が方形をした環状の部材である。
【００２４】
バルブ部１８は、環状の部材であり、第１〜第３のバルブ１９〜２１（第１〜第３の凸部の一例）と、第１〜第４の凹部２３〜２６とを有している。このうち、第１のバルブ１９は、円弧形状を有しており、バルブ部１８の外周部に全周にわたり形成され、径方向Ａの外側へ突出している。
【００２５】
第２のバルブ２０は、円弧形状を有しており、バルブ部１８の受口奥端部に全周にわたり形成され、管中心部に向って斜めに突出している。また、バルブ部１８には、ヒール部１７の内周から第２のバルブ２０の内周に向って次第に縮径するテーパー部２８が全周にわたり形成されている。
【００２６】
第３のバルブ２１は、円弧形状を有しており、テーパー部２８に全周にわたり形成されて径方向Ａの内側へ突出するとともに、管軸方向Ｄにおいてヒール部１７と第２のバルブ２０との間に位置している。また、第３のバルブ２１の内径Ｅ１は、挿口５の外径Ｅ２よりも小さく、且つ、第２のバルブ２０の内径Ｅ３よりも大きい。
【００２７】
テーパー部２８の傾斜方向Ｇとは反対の傾斜方向（すなわち受口３の手前側ほど管中心部に向って傾斜する方向）における第１のバルブ１９から第３のバルブ２１までの第１の寸法Ｂは、径方向Ａにおける第１のバルブ１９の外周から第２のバルブ２０の内周までの第２の寸法Ｃよりも小さい。
【００２８】
第１〜第４の凹部２３〜２６はそれぞれ、円弧形状であり、バルブ部１８に全周にわたり形成されている。このうち、第１の凹部２３はヒール部１７と第１のバルブ１９との間、第２の凹部２４は第１のバルブ１９と第２のバルブ２０との間、第３の凹部２５は第２のバルブ２０と第３のバルブ２１との間、第４の凹部２６は第３のバルブ２１とヒール部１７との間にそれぞれ形成されている。
【００２９】
以下、上記構成における作用を説明する。
先ず、両方の管２，４の接合する手順を、図３を参照しながら説明する。
（１）ロックリング溝７にロックリング８と弾性付勢手段９とを嵌め込み、図３（ａ）に示すように、嵌め込み溝１４にシール材１６のヒール部１７を嵌め込んで、ロックリング８と弾性付勢手段９とシール材１６とを受口３の内部に取り付ける。
【００３０】
（２）挿口５を受口３に挿入する。この際、図３（ｂ）に示すように、挿口５の先端部がシール材１６の第３のバルブ２１に当接して第３のバルブ２１を受口奥方向Ｊへ押し込むことで、第２のバルブ２０が拡径されるとともに第３のバルブ２１が受口奥方向Ｊへ引き込まれる。これにより、管軸方向Ｄにおける引張力がバルブ部１８に生じ、バルブ部１８が受口奥方向Ｊへ引き伸ばされるため、第１の寸法Ｂ（図２参照）が縮小され、径方向Ａにおけるバルブ部１８の圧縮代が減少する。
【００３１】
尚、第１および第４の凹部２３，２６を形成することにより、上記のように挿口５の先端部で第３のバルブ２１を受口奥方向Ｊへ押し込んだ際にバルブ部１８に生じる引張力が低減され、第２のバルブ２０が容易に拡径される。これにより、挿口５の突部１２が容易にバルブ部１８を受口奥方向Ｊへ通過可能となるので、接合時の挿入力を低減することができる。
【００３２】
（３）その後、図３（ｃ）に示すように、挿口５の突部１２が、第３のバルブ２１の内側を通過しながら、径方向Ａにおいてバルブ部１８を圧縮する。この際、第１〜第３のバルブ１９〜２１の位置関係は第３のバルブ２１を径方向Ａの内側における頂点とした三角形に近い関係となり、第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方向Ａに圧縮される。
【００３３】
ここで、挿口５を受口３に挿入する以前のシール材１６が圧縮変形していない状態では、図２に示すように、第１の寸法Ｂが第２の寸法Ｃよりも小さいため、挿口５を受口３に挿入してシール材１６のバルブ部１８が圧縮変形した際、バルブ部１８の圧縮代が減少する。
【００３４】
（４）図３（ｄ）に示すように、挿口５の突部１２が第３のバルブ２１の内側を通過した後においても、第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方向Ａに圧縮されるため、上記接合手順（３）のときと同様に、バルブ部１８の圧縮代が減少し、これにより、最大挿入力が低減される。
【００３５】
（５）その後、図１に示すように、挿口５の突部１２がロックリング８の内側を受口奥側へ通過することにより、両方の管２，４が接合される。
このようにして両方の管２，４が接合された状態では、受口３の内周面（シール材配置凹部６の周面）と挿口５の外周面との間で第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方向Ａに圧縮されることで、受口３と挿口５との間の水密性が保持されるため、受口３と挿口５との間の水密性を向上させることができる。
【００３６】
また、図１に示すように、接合された管２，４内に水圧（流体圧）が負荷されると、シール材１６を受口３の内部から外部へ押し出そうとする押出力Ｆ１が第２のバルブ２０に作用するが、この際、第３のバルブ２１が挿口５の外周面に圧接しているため、第３のバルブ２１によって第２のバルブ２０の押し出しが防止される。このようにして第２のバルブ２０の押し出しが防止されると、セルフシール作用によって押出力Ｆ１に比例する押付力Ｆ２がバルブ部１８の径方向Ａに発生するため、水密性がさらに向上する。
【００３７】
また、図４は、受口３に対する挿口５の挿入量と挿入力との関係を示すグラフである。このうち、実線で示した第１のグラフＭ１は、本第１の実施の形態に該当するものであり、挿入力が最大となる２つのピークＰ１，Ｐ２を有している。このうち、第１番目の挿入力のピークＰ１は、図３（ｂ）に示した上記接合手順（２）において、挿口５の先端部が第３のバルブ２１を受口奥方向Ｊへ押し込むことにより、バルブ部１８が受口奥方向Ｊへ引き伸ばされることで発生する。その後、第２番目の挿入力のピークＰ２は、図３（ｃ）に示した上記接合手順（３）において、挿口５の突部１２が第３のバルブ２１の内側を通過することにより、バルブ部１８が径方向Ａにおいて圧縮されることで発生する。
【００３８】
このように、本第１の実施の形態では、挿口５を受口３に挿入する際、バルブ部１８が主に受口奥方向Ｊへ引き伸ばされる現象と、バルブ部１８が主に径方向Ａにおいて圧縮される現象とが、挿入量に応じて時間的に僅かにずれて発生するため、受口３に対する挿口５の挿入力が２つのピークＰ１，Ｐ２に分散されて低減される。
【００３９】
これに対して、点線で示した第２のグラフＭ２は、図９，図１０に示した従来のものであり、１つのピークＰを有している。これによると、挿口７５を受口７３に挿入する際、バルブ部８５が主に受口奥方向へ引き伸ばされる現象と、バルブ部８５が主に径方向Ａにおいて圧縮される現象とが、挿入量に応じてほぼ同時に発生する。このため、受口３に対する挿口５の挿入力が分散されずに１つのピークＰに集中して増大してしまう。
【００４０】
尚、上記の説明は、図５に示すように、受口３の内周と挿口５の外周との隙間Ｓが標準の場合（すなわち隙間Ｓが規定寸法の場合）を示しており、この場合、第３のバルブ２１の位置が第１のバルブ１９の位置に対して挿入方向Ｈ側へほとんどずれることはなく、したがって、管軸方向Ｄにおける第１のバルブ１９の位置と第３のバルブ２１の位置とのずれ量３０は僅かである。
【００４１】
これに対して、受口３の内径寸法がその製作公差の最小側となり、挿口５の外径寸法がその製作公差の最大側となった場合は、図６に示すように、上記隙間Ｓが最小になる。このように隙間Ｓが最小の場合、第３のバルブ２１と挿口５の先端部との掛り代が増大するため、図３および図５に示した隙間Ｓが標準の場合に比べて、第３のバルブ２１は受口３のより奥方まで引き込まれる。これにより、隙間Ｓが標準の場合に比べて、第１の寸法Ｂ（図２参照）がさらに縮小され、径方向Ａにおけるバルブ部１８の圧縮代が減少する。
【００４２】
また、管２，４の接合時において、第１のバルブ１９と第３のバルブ２１との間が径方向Ａに圧縮されるため、バルブ部１８の圧縮代が減少し、最大挿入力が低減されるといった効果が得られる。
【００４３】
さらに、図６（ｂ）で示すように、隙間Ｓが最小の場合、第３のバルブ２１は受口３のより奥方まで引き込まれるため、第３のバルブ２１の位置が第１のバルブ１９の位置に対して挿入方向Ｈ側へずれて、管軸方向Ｄにおける第１のバルブ１９の位置と３のバルブ２１の位置とのずれ量３０は隙間Ｓが標準の場合のずれ量３０よりも大きくなる。このとき、径方向Ａにおけるバルブ部１８の圧縮代が小さくなるため、図９および図１０で示した従来のものに比べて、隙間Ｓが最小の場合における挿入力は大幅に低減される。
【００４４】
また、受口３の内径寸法がその製作公差の最大側となり、挿口５の外径寸法がその製作公差の最小側となった場合は、図７に示すように、上記隙間Ｓが最大になる。このように隙間Ｓが最大になった場合は、管２，４の接合時において、第２のバルブ２０が挿口５によって拡径されるのであるが、このときの第２のバルブ２０の拡径量は隙間Ｓが標準の場合の拡径量よりも小さくなり、図７（ｂ）に示すように、第１のバルブ１９が受口３の内周面に当接するとともに、第２のバルブ２０と第３のバルブ２１とが挿口５の外周面に当接した状態で、第１のバルブ１９と第２および第３のバルブ２０，２１との間が径方向Ａに圧縮され、これにより、受口３と挿口５との間の水密性を確保することができる。
【００４５】
また、地震等において外力が管継手１や管２，４に作用し、このような外力により、管継手１が屈曲したり或は管２，４が扁平に変形することがある。例えば、図８に示すように、挿口５が受口３に対して傾斜した場合であっても、第１のバルブ１９が受口３の内周面に当接するとともに、第３のバルブ２１が挿口５の外周面に当接する。この状態で、管２，４内に水圧が負荷されると、押出力Ｆ１が第２のバルブ２０に作用してバルブ部１８が変形し、セルフシール作用によって押出力Ｆ１に比例する押付力Ｆ２がバルブ部１８の径方向Ａに発生するため、水密性が向上する。
【００４６】
尚、図８に示すように、挿口５が受口３に対して傾斜し、受口３の内周と挿口５の外周との隙間Ｓが受口３の奥側よりも開口端部側において拡大した場合であっても、第３のバルブ２１が径方向内向きの押付力Ｆ２によって挿口５の外周面に確実に押し付けられるため、第３のバルブ２１と挿口５の外周面との水密性が不足するのを防止することができる。
【００４７】
また、通常、管２，４の口径が大きくなると、挿口５の剛性が低下し、管２，４が扁平に変形し易くなる。このため、地震以外の外力により大口径の管２，４が扁平に変形した場合であっても、上記地震の場合と同様に、セルフシール作用によって押出力Ｆ１に比例する押付力Ｆ２がバルブ部１８の径方向Ａに発生するため、水密性が向上する。
【符号の説明】
【００４８】
１      管継手
２      一方の管
３      受口
４      他方の管
５      挿口
１４    嵌め込み溝（嵌め込み部）
１６    シール材
１７    ヒール部
１８    バルブ部
１９〜２１    第１〜第３のバルブ（第１〜第３の凸部）
２３，２６    第１，第４の凹部
２８    テーパー部
Ａ      径方向
Ｂ      第１の寸法
Ｃ      第２の寸法
Ｄ      管軸方向
Ｅ１    第３のバルブの内径
Ｅ２    挿口の外径
Ｅ３    第２のバルブの内径
【図１】
2014005869.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2014005869.tif 000006
【図５】
2014005869.tif 000007
【図６】
2014005869.tif 000008
【図７】
2014005869.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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