(57)【要約】【課題】隙間腐食の発生を抑制する配管接続構造を提供する。【解決手段】雄側金属管４の端部に雄側環状突起５が形成され、雄側環状突起５より軸方向内側に間隔をあけてリング６が組付けられ、リング６の更に軸方向内側に可動円盤７が組付けられ、リング６と雄側環状突起５の間のリング６側にシール材９が嵌挿された雄側管体１と、雌側金属管１１の端部に雄側環状突起５が嵌合する大きさの大径部１２が形成され、大径部１２の端部に雌側環状突起１３が形成された雌側管体２と、可動円盤７と雌側環状突起１３を固定する接続部材３とを備え、雌側管体２に雄側管体１が嵌合されたとき、雄側金属管４の外周面，雄側環状突起５，大径部１２の内周面，及びシール材９に囲まれた隙間空間１４が形成され、隙間空間１４に連通する貫通孔１０が、雄側金属管４に設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄側金属管の端部に外径を大きくした雄側環状突起が形成され、前記雄側環状突起より前記雄側金属管の軸方向内側に間隔をあけて、前記雄側金属管の外周に嵌合するリングが組付けられ、前記リングより更に前記軸方向内側に可動円盤が組付けられ、前記リングと前記雄側環状突起の間の前記リング側にシール材が嵌挿された雄側管体と、
雌側金属管の端部に前記雄側環状突起が嵌合する大きさに拡管した大径部が形成され、更に前記大径部の端部を外側に屈曲させて雌側環状突起が形成された雌側管体と、
前記雌側管体に前記雄側管体が嵌合された状態で前記可動円盤と前記雌側環状突起を固定する接続部材とを備え、
前記雌側管体に前記雄側管体が嵌合されたとき、前記雄側金属管の外周面，前記雄側環状突起，前記大径部の内周面，及び前記シール材に囲まれた隙間空間が形成され、前記隙間空間に連通する貫通孔が、前記雄側金属管に設けられていることを特徴とする配管継手構造。
【請求項２】
請求項１記載の配管継手構造において、
前記貫通孔は、孔径の異なる複数個の孔で構成され、前記雄側金属管の周方向に間隔をあけて設けられていることを特徴とする配管継手構造。
【請求項３】
請求項１記載の配管継手構造において、
前記貫通孔は、前記雄側金属管の内径側と外径側で孔径を異ならせ、前記雄側金属管の厚み方向に勾配を持たせていることを特徴とする配管継手構造。
【請求項４】
請求項１記載の配管継手構造において、
前記雄側金属管の前記シール材が嵌挿される部位より前記雄側環状突起の側に、前記シール材が嵌挿される部位の外径より大きく前記雄側環状突起の外径より小さい外径の段差部が形成され、前記段差部に前記貫通孔が設けられていることを特徴とする配管継手構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配管継手構造において、
前記雄側金属管または前記雌側金属管のうち、少なくとも一方がステンレス鋼材で構成されていることを特徴とする配管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、流体シールを必要とする配管の接続構造に関するものであり、特にステンレス配管の接続に適した配管継手構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、給湯機などで流体シールを必要とする配管継手構造として、雄側構造体を雌側構造体に嵌合させて接続する、図７のような継手構造が知られている。
図に示すように、銅，アルミ，ステンレス鋼等からなる金属パイプ２１の端部を塑性変形させて外フランジ部２２を形成し、この外フランジ部２２の軸方向内側にリング体２３を設け、外フランジ部２２とリング体２３の間にＯリング２４を嵌着した雄側構造体２５と、金属パイプ２６の端部を外フランジ部２２が挿入可能な大径短円筒部２７に形成し、更にその先端にカール状フランジ部２８を形成した雌側構造体２９と、図示しない接続部材とで構成されている。雌側構造体２９に雄側構造体２５を嵌め込み接続部材で固定することにより、Ｏリング２４が雄側構造体２５の外周面と雌側構造体２９の内周面で適正量圧縮されて流体シールを実現するようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６７８６号公報（第３頁、図１−４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような従来の配管継手構造では、接続状態において、雄側構造体２５の端部の外フランジ部２２，金属パイプ２１の外周面，Ｏリング２４，及び大径短円筒部２７の内周面に囲まれたわずかな空間が形成される。この空間にも配管内部を流れる流体は侵入する。しかし、この空間内に侵入した流体は、流体の主流部から隔離されて淀みが形成され易い。雄側構造体２５または雌側構造体２９を構成する配管の材質がステンレス鋼の場合は、流体中に含まれる塩化物イオンによるステンレス鋼の耐食性皮膜の破壊に加え、空間に生じた淀みと配管を流れる流体の主流部における溶存酸素の濃度差に起因した腐食電池が形成され、空間部の配管材に隙間腐食が発生するという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、特にステンレス配管を用いた配管接続構造において、隙間腐食の発生を抑制する配管接続構造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】
【０００６】
この発明に係る配管接続構造は、雄側金属管の端部に外径を大きくした雄側環状突起が形成され、雄側環状突起より雄側金属管の軸方向内側に間隔をあけて、雄側金属管の外周に嵌合するリングが組付けられ、リングより更に軸方向内側に可動円盤が組付けられ、リングと雄側環状突起の間のリング側にシール材が嵌挿された雄側管体と、雌側金属管の端部に雄側環状突起が嵌合する大きさに拡管した大径部が形成され、更に大径部の端部を外側に屈曲させて雌側環状突起が形成された雌側管体と、雌側管体に雄側管体が嵌合された状態で可動円盤と雌側環状突起を固定する接続部材とを備え、雌側管体に雄側管体が嵌合されたとき、雄側金属管の外周面，雄側環状突起，大径部の内周面，及びシール材に囲まれた隙間空間が形成され、隙間空間に連通する貫通孔が、雄側金属管に設けられているものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の配管接続構造によれば、雌側管体に雄側管体が嵌合されたとき、雄側金属管の外周面，雄側環状突起，大径部の内周面，及びシール材に囲まれた隙間空間が形成され、隙間空間に連通する貫通孔が、雄側金属管に設けられているので、配管内部の流体の流れの主流部と隙間空間との間に還流が発生し、隙間空間における流体の淀みを緩和できるため、隙間空間と主流部における溶存酸素濃度差を解消できる。これにより、隙間空間において隙間腐食が発生するのを抑制できるため、配管継手部の流体シールの信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による配管継手構造を示す斜視図である。
【図２】図１の配管継手構造を上方から見た平面図である。
【図３】図２をＡ−Ａから見た断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２による配管継手構造の雄側管体部を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による配管継手構造の雄側管体部の他の例を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３による配管継手構造の雄側管体部を示す断面図である。
【図７】従来の配管継手構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の配管継手構造を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１による配管継手構造を示す斜視図であり、接続前の端部が見える状態を示している。図２は、図１の配管継手構造が接続された状態を上方から見た平面図であり、図３は、図２をＡ−Ａに見た断面図である。
【００１０】
図１に示すように、本願の配管継手構造は、主要な構成物として、雄側管体１と雌側管体２と接続部材３とで構成されている。以下、各構成物の詳細を説明する。
雄側管体１は、雄側金属管４の端部に、雄側金属管４の外径より大きく外側に円弧状に屈曲させた雄側環状突起５が塑性加工により形成されている。そして、雄側環状突起５から雄側金属管４の軸方向内側に一定の間隔をあけて、雄側金属管４の本体部の外径に嵌合する内径で、雄側環状突起５の外径よりも小さい外径のリング６が組付けられている。更に、リング６よりも雄側金属管４の軸方向内側に、可動円盤７が組付けられている。可動円盤７は、内径が雄側金属管４の外径に嵌合する大きさで、外径は雄側環状突起５よりも大きく、後述する雌側管体２の雌側環状突起１３の外径とほぼ同じとしている。
【００１１】
また、雄側環状突起５とリング６との間において、リング６に近接した部位の雄側金属管４の外径側に、シール材嵌挿溝８（図３参照）が形成されており、この部位にシール材９が挿入されるようになっている。シール材９としては、Ｏリング等が用いられる。
そして、本願の特徴部として、図３に示すように、シール材９の嵌挿部位より雄側環状突起５の側において、雄側金属管４に貫通孔１０が設けられている。実施の形態１の場合は、同じ大きさの貫通孔１０を周方向に４か所設けているが、個数は１個以上あればよい。この貫通孔１０により、配管内部を流れる流体が、雄側金属管４の内外を出入り可能になっているが、貫通孔１０の作用については後述する。
【００１２】
次に、雌側管体２について説明する。
雌側管体２は、雌側金属管１１の端部に、雄側環状突起５の外径より大きい内径に拡管された大径部１２が塑性加工により形成され、更にその先端側は外側に折り返すように曲
げられて、先に説明した雄側管体１の可動円盤７の外径と同程度の外径を有する雌側環状突起１３が、塑性加工により形成されている。
【００１３】
次に、接続部材３について説明する。
接続部材３は、組み立て時において、雌側管体２に雄側管体１を嵌挿し、図２のように、雄側管体１の可動円盤７と雌側管体２の雌側環状突起１３を突合せた状態で突合せ部に装着し、可動円盤７と雌側環状突起１３を固定するためのものであり、後から装着可能なように弾性部材からなり、可動円盤７と雌側環状突起１３の合計厚さとほぼ同じ幅のスリット３ａが形成されている。装着した状態では、可動円盤７と雌側環状突起１３の外径側の一部がスリット３ａから露出するようになっている。
【００１４】
次に、配管継手構造の組立について説明する。
図１の斜視図のように、雄側管体１のシール材嵌挿溝８にシール材９を嵌挿した状態で、雌側管体２に雄側管体１を嵌め込み、雌側管体２の雌側環状突起１３に雄側管体１の可動円盤７を当接させ、接続部材３を差し込むと、図２のような状態になる。これにより、シール材９が雄側管体１の雄側金属管４の外周面と雌側管体２の大径部１２の内周面とで圧縮され、その圧縮反力により内部の流体が漏れないようにシールされている。シール材９の圧縮率は、シール材９の線径の８〜３０％の間で使用するのが望ましい。雄側管体１の雄側環状突起５及びリング６は、シール材９が雄側金属管４から脱離するのを防止すると共に、雄側管体１を雌側管体２に嵌挿する際のガイドとしての役割を果たしている。
【００１５】
配管内部を流れる流体の圧力は変動し、雄側管体１及び雌側管体２の接続部には両管体に対して引き抜き力が作用する。このため、流体の圧力変動等があっても、両管体１，２の軸方向の位置関係を一定の範囲に保ち嵌挿状態を維持できるように、接続部材３で固定されている。接続部材３には、先に説明したように、スリット３ａが設けられているので、両管体１，２の接続状態において、スリット３ａで可動円盤７と雌側環状突起１３の外径側の一部（図の場合は４か所）を挟み組むことで、両管体１，２の軸方向の位置関係を一定の範囲に拘束し、流体シールが破壊されたり両管体１，２が抜け落ちたりするのを防止している。
【００１６】
次に、貫通孔１０の作用について説明する。
図３のように、本願のような配管継手構造では、雄側管体１の雄側金属管４の外周面と、雄側管体１の雄側環状突起５と、雌側管体２の大径部１２の内周面と、シール材９とで囲まれた空間１４（以下、隙間空間１４と呼ぶ）が形成されている。もし、貫通孔１０がない場合は、この隙間空間１４に内部流体が侵入した場合に滞留してしまう。課題の項で説明したように、雄側管体１または雌側管体２を構成する配管の材質がステンレス鋼の場合、流体中に含まれる塩化物イオンによるステンレス鋼の耐食性皮膜の破壊に加え、空間に生じた淀みと配管を流れる流体の主流部における溶存酸素の濃度差に起因した腐食電池が形成され、空間部の配管材に隙間腐食が発生する。
【００１７】
本願の配管継手構造では、貫通孔１０を設けたことにより、隙間空間１４が、配管内部空間と連通しているので、隙間空間１４に侵入した流体は、貫通孔１０を通じて出入りすることで流体の還流が発生し、隙間空間１４内における流体の淀みを緩和できるため、両空間における溶存酸素濃度差を解消できる。その結果、隙間空間１４における隙間腐食の発生を抑制することが可能となり、配管接続部の流体シールの信頼性が向上する。
【００１８】
貫通孔１０の加工は、雄側金属管４に雄側環状突起５を塑性加工した後で、ドリル等により形成しても良いし、塑性加工する前に形成しておいても良い。また、金属薄板を溶接して金属素管を製作する場合では、予めプレス加工等により形成しておいても良い。
なお、雄側管体１及び雌側管体２の材料としては、両方ともステンレス鋼材とする場合の他に、少なくともどちらか一方をステンレス鋼材とし他方の材料は銅や樹脂で構成しても良く、その場合でも、上記の効果を得ることができる。
また、上述した貫通孔１０の加工方法および配管材料に関しては、実施の形態２以降でも同様に適用される。
【００１９】
以上のように、実施の形態１の配管接続構造によれば、雄側金属管の端部に外径を大きくした雄側環状突起が形成され、雄側環状突起より雄側金属管の軸方向内側に間隔をあけて、雄側金属管の外周に嵌合するリングが組付けられ、リングより更に軸方向内側に可動円盤が組付けられ、リングと雄側環状突起の間のリング側にシール材が嵌挿された雄側管体と、雌側金属管の端部に雄側環状突起が嵌合する大きさに拡管した大径部が形成され、更に大径部の端部を外側に屈曲させて雌側環状突起が形成された雌側管体と、雌側管体に雄側管体が嵌合された状態で可動円盤と雌側環状突起を固定する接続部材とを備え、雌側管体に雄側管体が嵌合されたとき、雄側金属管の外周面，雄側環状突起，大径部の内周面，及びシール材に囲まれた隙間空間が形成され、隙間空間に連通する貫通孔が、雄側金属管に設けられているので、配管内部の流体の流れの主流部と隙間空間との間に還流が発生し、隙間空間における流体の淀みを緩和できるため、隙間空間と主流部における溶存酸素濃度差を解消できる。これにより、隙間空間において隙間腐食が発生するのを抑制できるため、配管継手部の流体シールの信頼性が向上する。
【００２０】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２による配管継手構造の、雄側管体１を示す断面図である。雌側管体２、接続部材３、および全体の組立構成は、基本的に実施の形態１の図１〜図３と同等なので、図示及び説明は省略する。また、図３の断面図の雄側管体１と同等部分は同一符号で示し、詳細な説明は省略する。相違部分は、隙間空間１４へ連通する貫通孔の形状である。
【００２１】
図４に示しように、図の紙面に垂直方向に形成された貫通孔１０ａに対し、上下方向の貫通孔１０ｂをそれより大径とすることで、周方向の位置によって貫通孔の断面積を変えている。すなわち、断面積の異なる２個以上の貫通孔で構成されているのを特徴としている。図では４個の場合を示しているが、２個以上あれば良い。
貫通孔１０ａ、１０ｂを設けることにより、雄側金属管４の内部と隙間空間１４とが連通してその間に流体の還流が発生し、隙間空間１４（図３参照）における流体の淀みを緩和できるので、両空間における溶存酸素濃度差を解消できる。これにより、隙間空間１４における隙間腐食の発生を抑制できるのは、実施の形態１と同様である。
更に、複数の貫通孔１０ａ，１０ｂでその孔径を変えて断面積を変えたことにより、貫通孔１０ａ，１０ｂごとの圧力損失差が生じるため、雄側金属管４の内部と隙間空間１４との間における還流の発生を促進することができる。
【００２２】
次に、実施の形態２の配管接続構造の変形例について説明する。
図５は、雄側管体１の他の例を示す断面図である。図４と同様に、雄側管体１以外は、実施の形態１の図１〜図３と同等である。図５に示す雄側管体１の貫通孔１０ｃは、雄側金属管４の厚み方向に勾配を持たせたものである。すなわち、雄側金属管４の内径側と外径側とで貫通孔１０ｃの孔径を変えて、厚さ方向に勾配を持たせている。図５の場合は、内径側を小さくし外径側を大きくして勾配を持たせているが、逆にしてもよい。また、個数は、図５では４個の場合を示しているが、１個以上あれば良い。
貫通孔１０ｃの孔径を雄側金属管４の厚さ方向に勾配を持たせたことにより、雄側金属管４の内部を流れる流体が貫通孔１０ｃを通過する際に圧力損失差が生じるため、雄側金属管４の内部側と隙間空間１４の間における還流の発生を促進できる。
【００２３】
以上のように、実施の形態２の配管接続構造によれば、実施の形態１と同様の配管接続構造において、貫通孔は、孔径の異なる複数個の孔で構成され、雄側金属管の周方向に間隔をあけて設けられているので、孔径が異なることで複数の貫通孔の流路抵抗が異なるため、圧力損失差が生じ、隙間空間と配管本体内との還流の発生が促進され、溶存酸素濃度差を解消できる効果が大きくなる。
【００２４】
また、貫通孔は、雄側金属管の内径側と外径側で孔径を異ならせ、雄側金属管の厚み方向に勾配を持たせているので、上記と同様に、隙間空間と配管本体内との還流の発生が促進され、溶存酸素濃度差を解消できる効果が大きくなる。
【００２５】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３による配管継手構造の、雄側管体１を示す断面図である。雌側管体２、接続部材３、および全体の組立構成は、基本的に実施の形態１の図１〜図３と同等である。相違点は雄側管体１の貫通孔を設ける部分なので、相違点を中心に説明する。
【００２６】
雄側管体１の雄側金属管４の先端部に形成した雄側環状突起５とシール材９が嵌挿される部位との間に、シール材９が嵌挿される部位の外径より大きく、雄側環状突起５の外径より小さい径の段差部１５を設け、この段差部１５に貫通孔１０ｄを設けたものである。貫通孔１０ｄは、複数の同径の孔としているが、１個以上あればよく、また、実施の形態２のようなものでも良い。
本実施の形態の場合は、段差部１５の外周面と雄側環状突起５と雌側管体２の大径部１２の内周面とシール材９とに囲まれた空間が隙間空間１４となる。
貫通孔１０ｄによる流体の淀み緩和効果は、実施の形態１及び２と同様である。
【００２７】
本実施の形態では、段差部１５を設けたことにより、シール材９の移動が抑制され、貫通孔１０を塞いでしまう事態を回避できる。このため、雄側管体１と雌側管体２の配管接続時の作業性も良くなる。
実施の形態１及び２の場合でも、シール材嵌挿溝８の外径を雄側金属管４の外径より小さくすることでシール材９の移動を抑制できるが、段差部１５を設けるほうがより確実に移動を抑制できる。
【００２８】
以上のように、実施の形態２の配管接続構造によれば、雄側金属管のシール材が嵌挿される部位より雄側環状突起の側に、雄側金属管の外径より大きく雄側環状突起の外径より小さい寸法の段差部を有し、段差部に貫通孔が設けられているので、雄側管体と雌側管体の配管接続時に、シール材が軸方向に移動するのを抑制して貫通孔を塞ぐのを防止できる。また、両管体の接続作業が容易となる。
【００２９】
また、実施の形態１から３の配管接続構造において、雄側金属管または雌側金属管のうち、少なくとも一方をステンレス鋼材で構成したので、ステンレス鋼材を使用する配管の接続部で問題となる隙間腐食の発生を効果的に抑制でき、配管継手部の流体シールの信頼性が向上する。
【００３０】
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１  雄側管体、２  雌側管体、３  接続部材、３ａ  スリット、４  雄側金属管、
５  雄側環状突起、６  リング、７  可動円盤、８  シール材嵌挿溝、９  シール材、
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  貫通孔、１１  雌側金属管、１２  大径部、
１３  雌側環状突起、１４  隙間空間、１５  段差部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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