(57)【要約】【課題】雄カップリングの所定形状を変更せずに、雄雌カップリングを係合させて結合を維持するために雄カップリングに形成した嵌合溝の負荷を低減し、流体圧が高圧化した場合でも、カップリングを確実に結合および分離できる配管の継手構造を提供する。【解決手段】雄カップリング１を雌カップリング９の内部に進入させて、嵌合溝６に断面が六角形状のＣ字状の嵌合リング７を嵌合させるとともに、雄カップリングボディ２の拡径した段差部２ａにより雌カップリング９に外挿した内側スリーブボディ１８ｂを雌カップリング９側に移動させてロック用ボール１７を雌カップリング９の外周面に形成したボール溝１６に嵌合させて、雄カップリング１と雌カップリング９とを結合した状態に維持する。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄カップリングの外周面に断面が円弧状の嵌合溝を円周に沿って環状に形成するとともに、該雄カップリングの雌カップリングとの結合端部に対して前記嵌合溝の後方を拡径して段差部を形成し、前記雄カップリングを雌カップリングの内部に進入させて前記嵌合溝に雌カップリングが保持する嵌合体を嵌合させて雄カップリングと雌カップリングとを結合した状態に維持し、雌カップリングの内部に進入させた雄カップリングを後退させて前記嵌合体を嵌合溝から外して雄カップリングと雌カップリングとを分離する配管の継手構造において、前記嵌合体をＣ字状の嵌合リングとし、かつ前記雌カップリングの外周面に形成したボール溝と、前記雌カップリングに外挿して前記ボール溝に嵌合可能なロック用ボールを保持したスリーブとを備えたボールロック機構を設け、前記雄カップリングを雌カップリングの内部に進入させる際に、前記雄カップリングの拡径した段差部により前記スリーブを雌カップリング側に移動させて前記ロック用ボールをボール溝に嵌合させて、前記嵌合溝に嵌合させた嵌合リングとともに雄カップリングと雌カップリングとを結合した状態に維持し、雌カップリングの内部に進入させた雄カップリングを後退させて前記ロック用ボールをボール溝から外すとともに、前記嵌合リングを嵌合溝から外して雄カップリングと雌カップリングとを分離するように構成した配管の継手構造。
【請求項２】
前記嵌合リングの断面を六角形状にするとともに、前記雄カップリングと雌カップリングとが分離している際に、該嵌合リングをその六角断面形状に沿ったテーパ部を有する保持溝により保持するように構成した請求項１に記載の配管の継手構造。
【請求項３】
前記嵌合リングをＣ字状の保持リングと該保持リングに外嵌する複数の分割体とにより構成した請求項１または２に記載の配管の継手構造。
【請求項４】
前記雄カップリングの嵌合溝の形状がＩＳＯ規格７２４１−１に規定されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の配管の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管の継手構造に関し、さらに詳しくは、雄カップリングの所定形状を変更することなく、雄カップリングと雌カップリングとを係合させて互いの結合を維持するために雄カップリングに形成された嵌合溝に対する負荷を低減して、配管の流体圧が高圧化した場合でも、カップリングを確実に結合および分離できるようにした配管の継手構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、配管の継手として一対のカップリングの雄カップリングボディの外周面に嵌合溝を形成し、この嵌合溝にロック用ボールを嵌合させて雄カップリングと雌カップリングとを係合させて結合状態にするボールロック機構を備えた継手構造が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この継手構造の代表例は図７に示すように、雄カップリング１および雌カップリング９は、それぞれ雄カップリングボディ２、雌カップリングボディ１０の内部に弁体３、１１を有し、これら弁体３、１１はそれぞれ雄側スプリング４、雌側スプリング１２によって付勢されて結合端部に向かって移動可能に設けられている。雄カップリング１と雌カップリング９とが結合している状態では、互いの弁体３、１１の先端どうしが当接して雄側スプリング４および雌側スプリング１２が収縮し、弁体３のシールリングＳ１と雄カップリングボディ２の弁座部５、弁体１１のシールリングＳ２と雌カップリングボディ１０の弁座部１３とがそれぞれ離れて流路８、１５が連通している。
【０００４】
雄カップリングボディ２の外周面には、断面円弧状の嵌合溝６が円周に沿って環状に形成され、雄カップリング１の雌カップリング９との結合端部に対して嵌合溝６の後方は拡径されて段差部２ａが形成されている。
【０００５】
雌カップリングボディ１０にはスリーブ１８が外挿され、このスリーブ１８は、雌カップリングボディ１０の外周面とスリーブ１８の内周面との間に介在するスリーブスプリング２０に付勢されて軸方向に移動するように構成されている。スリーブスプリング２０により付勢されてロック位置にあるスリーブ１８は、雌カップリングボディ１０に保持されたロック用ボール１７を雄カップリングボディ２の外周面に形成された嵌合溝６に押付けることにより嵌合させて雄カップリング１と雌カップリング９とを係合させて、これらを互いに結合状態に維持している。このような嵌合体としてロック用ボール１７を用いたボールロック機構では、図８に例示するように、ロック用ボール１７と嵌合溝６とが点接触となり当接面積が極めて小さい。そのため、配管に適正圧力を超えた流体圧が繰り返し作用すると、嵌合溝６に過大な負荷が集中し嵌合溝６のＡ部に欠けが発生して十分な耐久性を確保できない、或いは嵌合溝６が変形して溝縁の隆起によるバリが発生してロック用ボール１７を嵌合溝６から外すことができなくなり、結合した雄カップリング１と雌カップリング９とを分離できなくなるという問題があった。
【０００６】
ここで、例えば、雄カップリング１の嵌合溝６の形状が規格化（ＩＳＯ規格７２４１−１）されている配管継手では、雄カップリング１の外形をほとんど変更することができないため、雄カップリング１は既存の所定形状のままで、配管の流体圧が高圧化した場合でも対応できるように嵌合溝６の耐久性を向上させて、確実にカップリングの結合および分離を可能にする継手構造が求められていた。
【特許文献１】特開２００４−２５１４４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、雄カップリングの所定形状を変更することなく、雄カップリングと雌カップリングとを係合させて互いの結合を維持するために雄カップリングに形成された嵌合溝に対する負荷を低減して、配管の流体圧が高圧化した場合でも、カップリングを確実に結合および分離できるようにした配管の継手構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため本発明の配管の継手構造は、雄カップリングの外周面に断面が円弧状の嵌合溝を円周に沿って環状に形成するとともに、該雄カップリングの雌カップリングとの結合端部に対して前記嵌合溝の後方を拡径して段差部を形成し、前記雄カップリングを雌カップリングの内部に進入させて前記嵌合溝に雌カップリングが保持する嵌合体を嵌合させて雄カップリングと雌カップリングとを結合した状態に維持し、雌カップリングの内部に進入させた雄カップリングを後退させて前記嵌合体を嵌合溝から外して雄カップリングと雌カップリングとを分離する配管の継手構造において、前記嵌合体をＣ字状の嵌合リングとし、かつ前記雌カップリングの外周面に形成したボール溝と、前記雌カップリングに外挿して前記ボール溝に嵌合可能なロック用ボールを保持したスリーブとを備えたボールロック機構を設け、前記雄カップリングを雌カップリングの内部に進入させる際に、前記雄カップリングの拡径した段差部により前記スリーブを雌カップリング側に移動させて前記ロック用ボールをボール溝に嵌合させて、前記嵌合溝に嵌合させた嵌合リングとともに雄カップリングと雌カップリングとを結合した状態に維持し、雌カップリングの内部に進入させた雄カップリングを後退させて前記ロック用ボールをボール溝から外すとともに、前記嵌合リングを嵌合溝から外して雄カップリングと雌カップリングとを分離するように構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配管の継手構造によれば、雄カップリングの外周面に断面が円弧状の嵌合溝を円周に沿って環状に形成するとともに、雄カップリングの雌カップリングとの結合端部に対して嵌合溝の後方を拡径して段差部を形成し、雄カップリングを雌カップリングの内部に進入させて嵌合溝に雌カップリングが保持するＣ字状の嵌合リングを嵌合させるとともに、雌カップリングの外周面に形成したボール溝と、雌カップリングに外挿してボール溝に嵌合可能なロック用ボールを保持したスリーブとを備えたボールロック機構のスリーブを、雄カップリングの拡径した段差部によって雌カップリング側に移動させ、ロック用ボールをボール溝に嵌合させて雄カップリングと雌カップリングとを結合した状態に維持するので、その結合した状態に維持する際の負荷を嵌合リングと嵌合溝およびロック用ボールとボール溝に分散させることができる。さらに、嵌合溝と嵌合リングとは円周方向に連続して当接するので、従来の嵌合溝とロック用ボールとの点接触の場合に比べて当接面積が格段に大きくなり、嵌合溝に対する負荷を低減することができる。
【００１０】
これにより、配管の流体圧が高圧化した場合であっても嵌合溝の欠けや変形が防止されて、雄カップリング１と雌カップリング９との結合状態を安定して維持することができ、雌カップリングの内部に進入させた雄カップリングを後退させてロック用ボールをボール溝から外すとともに、嵌合リングを嵌合溝から外して雄カップリングと雌カップリングとを円滑に分離することができる。このように、雄カップリングには何ら加工を行なうことなく所定形状のままで、カップリングを確実に結合および分離することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の配管の継手構造を図に示した実施形態に基づいて説明する。
図１に例示するように、本発明の配管の継手構造は、結合端部で互いに結合および分離する雄カップリング１と雌カップリング９とを有している。雄カップリング１および雌カップリング９の結合端部の反対側端部には、それぞれ配管が接続される。
【００１２】
雄カップリング１は、雄カップリングボディ２の内部に結合端部に対して進退移動する弁体３を有し、弁体３の外周面と雄カップリングボディ２の内周面との間に流路８が形成されている。この弁体３は、雄側スプリング４により結合端部に向かって付勢され、弁体３の拡径部に設けられたシールリングＳ１が、雄カップリングボディ２の結合端部側に形成された弁座部５に当接して流路８が結合端部側で閉止されている。雄カップリングボディ２の外周面には、断面が円弧状の嵌合溝６が円周に沿って環状に形成されている。また、雄カップリング１の雌カップリング９との結合端部に対して嵌合溝６の後方は拡径されて段差部２ａが形成されている。
【００１３】
雌カップリング９は、雌カップリングボディ１０の内部に結合端部に対して進退移動する弁体１１を有し、弁体１１の外周面と雌カップリングボディ１０の内周面との間に流路１５が形成されている。この弁体１１は、雌側スプリング１２により結合端部に向かって付勢され、弁体１１の拡径部に設けられたシールリングＳ２が、雌カップリングボディ１０の結合端部側に形成された弁座部１３に当接して流路１５が結合端部側で閉止されている。雌カップリングボディ１０の外周面には、断面が円弧状のボール溝１６が形成されている。
【００１４】
雌カップリングボディ１０の結合端部側は筒状に形成され、雄カップリングボディ２の結合端部側が進入するように構成されている。その筒状に形成された雌カップリングボディ１０の内周面にはシールリングＳ３が設けられ、結合端部先端は拡径するようにテーパ部になっている。
【００１５】
雌カップリングボディ１０には、スリーブ１８が外挿して設けられている。このスリーブ１８は外側スリーブボディ１８ａと内側スリーブボディ１８ｂとを組み合わせて構成されて内部にロック用ボール１７を保持している。
【００１６】
内側スリーブボディ１８ｂの先端部は、結合端部方向に雌カップリングボディ１０よりも突出するとともに、半径方向に雌カップリングボディ１０の外周面よりも内周側に突出し、この突出した先端部の段差に形成されたテーパ部と、雌カップリングボディ１０の結合端部先端のテーパ部とにより保持溝１４が形成されている。この保持溝１４には後述する嵌合リング７が保持されている。また、この内側スリーブボディ１８ｂは、雌カップリングボディ１０の外周面と内側スリーブボディ１８ｂの内周面との間に配置されたスリーブスプリング２０ｂによって、結合端部に向かって付勢されている。
【００１７】
外側スリーブボディ１８ａは、内側スリーブボディ１８ｂの外周面と外側スリーブボディ１８ａの内周面の間に配置されたスリーブスプリング２０ａによって、結合端部に向かって付勢され、外側スリーブボディ１８ａと内側スリーブボディ１８ｂとは雌カップリング９の軸方向（流路方向）に相対的に移動可能に構成されている。
【００１８】
図２に例示するように、嵌合リング７はＣ字状で断面が略六角形状となっており、保持リング７ａと分割体７ｂとから構成されている。保持リング７ａは断面が円形状のＣ字状のリングであり、材質は例えば、バネ鋼鋼材、ピアノ線、バネ用ステンレス鋼線等の靭性に優れたものを用いる。
【００１９】
分割体７ｂは断面外形が略六角形状であり、保持リング７ａを嵌合する溝を有している。材質は例えば、Ｓ４５Ｃ等の炭素鋼、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼等であり、表面硬度が高いものが好ましく、所定の表面硬度を得るために必要に応じてこれら材質を調質し、または表面硬化させて用いる。
【００２０】
雄カップリング１と雌カップリング９とを結合する際には、図３に例示するように雄カップリングボディ２の結合端部側を、雌カップリング９の円筒状に形成した結合端部側に進入させる。互いの弁体３、１１の先端が当接した直後の状態では、雄側スプリング４および雌側スプリング１２は収縮しないので、それぞれの流路８、１５は閉止されたままで連通しない。
【００２１】
図４に例示するように、さらに雄カップリング１を進入させ、雄カップリングボディ２の段差部２ａが内側スリーブボディ１８ｂに当接する位置まで移動させると、雄側スプリング４および雌側スプリング１２が収縮して弁体３のシールリングＳ１と雄カップリングボディ２の弁座部５とが離れて流路８が開通し、弁体１１のシールリングＳ２と雌カップリングボディ１０のシールリングＳ２とが離れて流路１５が開通して互いの流路８、１５は連通する。この際に、雌カップリングボディ１０の内部に進入した雄カップリングボディ２の外周面と雌カップリングボディ１０の内周面に設けたシールリングＳ３とが当接してシールされるので、流路８、１５を流通する流体が外部に洩れることはない。
【００２２】
図５に例示するように、さらに雄カップリング１を進入させると、雄カップリングボディ２の段差部２ａが内側スリーブボディ１８ｂを雌カップリング９側に移動させる。これにより、保持溝１４に保持されていた嵌合リング７が内側スリーブボディ１８ｂのテーパ部に押されて内周側にスライドして雄カップリングボディ２の外周面に形成された嵌合溝６に嵌合し、雄カップリングボディ２と雌カップリングボディ１０とに係合する。
【００２３】
この嵌合リング７の嵌合溝６との嵌合とともに、ロック用ボール１７が内側スリーブボディ１８ｂを介して雄カップリングボディ２の段差部２ａに押されて雌カップリング９側に移動し、雌カップリングボディ１０に形成したボール溝１６に嵌り込む。ボール溝１６に嵌合して内周側に移動したロック用ボール１７は、外側スリーブボディ１８ａのボール溝１９から外れ、スリーブスプリング２０ａの付勢力により外側スリーブボディ１８ａはロック位置に移動する。このようにして、雄カップリング１と雌カップリング９との結合状態が、嵌合リング７と嵌合溝６との嵌合およびロック用ボール１７とボール溝１６との嵌合により維持される。
【００２４】
このように本発明では、雄カップリング１に何ら加工を行なうことなく、雌カップリング９に新たなボール溝１６を形成し、そのボール溝１６にスリーブ１８に保持したロック用ボール１７を嵌合させて雄カップリング１と雌カップリング９との結合状態を維持するボールロック機構を設けたので、雄カップリングボディ２の嵌合溝６に集中していた負荷を新たなボール溝１６に分散させて低減することができる。また、嵌合体として用いた断面形状がほぼ六角形の嵌合リング７が、図６に例示するように雄カップリングボディ２に形成された嵌合溝６に円周方向に連続して当接するので、従来のロック用ボール１７との点接触の場合に比べて当接面積が格段に大きくなり、雄カップリング１と雌カップリング９の結合している際の嵌合溝６に対する負荷を低減することができる。
【００２５】
雄カップリング１と雌カップリング９を分離する場合は、結合する場合と反対の手順を行なう。まず、外側スリーブボディ１８ａを雌カップリング９側に移動させて、ボール溝１９の位置とロック用ボール１７の位置とを一致させる。この状態で雄カップリングボディ２を内側スリーブボディ１８ｂとともに雌カップリング９から引き抜くように後退させる。これにより、ロック用ボール１７がボール溝１６から外れ、嵌合リング７は雌カップリングボディ１０の結合端部先端のテーパ部に沿って外周側にスライドして嵌合溝６から外れ、さらに外周側にある保持溝１４に保持される。この状態になって雄カップリング１と雌カップリング９との結合状態が解除され、互いを分離することができる。この分離過程でも結合過程と同様に、流路８、１５を流通する流体が外部に洩れることはない。
【００２６】
嵌合溝６は負荷が低減して欠けや変形が生じないので、雄カップリングボディ２を引抜く際に、嵌合リング７は雌カップリングボディ１０の結合端部先端のテーパ部に沿って円滑に外周側に移動して保持溝１４に保持させることができる。
【００２７】
このように、雌カップリングボディ１０に形成したボール溝１６と嵌合リング７とによって、嵌合溝６に対する負荷を大幅に低減することができるので、適正圧力を超えた流体圧が繰り返し作用するなど配管の流体圧が高圧化した場合であっても、嵌合溝６の欠けや変形等が防止され、雄カップリング１と雌カップリング９とを確実に結合および分離することが可能になる。この構造であれば、配管の流体圧の程度に応じて、雌カップリングボディ１０に形成するボール溝１６、ロック用ボール１７およびスリーブ１８の仕様を決定することにより、嵌合溝６に対する負荷を一定水準以下にすることができる。また、流路８、１５の断面積を変更する必要がないので流通流体の流量が減ることもない。
【００２８】
実施形態では、嵌合リング７を構成する保持リング７ａに３つの分割体７ｂを嵌合しているが、分割体７ｂの数はこれに限定されることはなく複数であればよい。分割体７ｂが高硬度の変形しにくい材質であっても、保持リング７ａに複数の分割体７ｂを嵌合して嵌合リング７を構成することにより、嵌合した分割体７ｂどうしのすき間で保持リング７ａの変形を吸収できるので、嵌合リング７の変形が大きく規制されることがない。
【００２９】
また、嵌合リング７の断面は六角形状でなくてもよいが、保持溝１４を形成する内側スリーブボディ１８ｂの先端部のテーパ部および雌カップリングボディ１０の結合端部先端のテーパ部に沿って円滑に移動できるように、嵌合リング７の断面形状外周側は、これらテーパ部に対応するテーパ状にすることが好ましい。また、嵌合溝６との当接面積を増加させるために、嵌合リング７の断面形状内周側は、嵌合溝６に対応する円弧状にすることが好ましい。嵌合リング７の断面を略六角形状にするとともに、保持溝１４を嵌合リング７の六角断面形状に沿ったテーパ部を有する形状にすることにより、ほぼ好ましい形状にすることができる。
【００３０】
嵌合リング７は保持リング７ａと分割体７ｂの２つの部材で構成せずに、１つの部材をＣ字状に形成して嵌合リング７として用いることもできる。その際も断面は略六角形状とするのがよい。
【００３１】
本発明の配管の継手構造は、種々の制約により雄カップリング１を既存の所定形状から変更することができない配管の継手に適しており、例えば、雄カップリング１に形成する嵌合溝６の寸法が規格化されているＩＳＯ規格７２４１−１(Dimensional requirements, seriesAなど)の配管の継手に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】カップリングを結合する前の本発明の配管の継手構造を例示する半断面側面図である。
【図２】図１の嵌合リングの構造を例示する説明図である。
【図３】カップリングを結合する途中の本発明の配管の継手構造を例示する半断面側面図である。
【図４】図３の次の状態のカップリングを結合する途中の本発明の配管の継手構造を例示する半断面側面図である。
【図５】カップリングを結合した状態の本発明の配管の継手構造を例示する半断面側面図である。
【図６】図５の雄カップリングボディの嵌合溝周辺を拡大して示す断面図である。
【図７】従来の配管の継手構造を例示する半断面側面図である。
【図８】図７の雄カップリングボディの嵌合溝周辺を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  雄カップリング
２  雄カップリングボディ
２ａ  段差部
３  弁体
４  雄側スプリング
５  弁座部
６  嵌合溝
７  嵌合リング  
７ａ  保持リング
７ｂ  分割体
８  流路
９  雌カップリング
１０  雌カップリングボディ
１１  弁体
１２  雌側スプリング
１３  弁座部
１４  保持溝
１５  流路
１６  ボール溝
１７  ロック用ボール
１８  スリーブ
１８ａ  外側スリーブボディ
１８ｂ  内側スリーブボディ
１９  ボール溝
２０、２０ａ、２０ｂ  スリーブスプリング
Ｓ１〜Ｓ３  シールリング
【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】
2008128423.tif 000009
【図８】
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