(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホースやパイプの管類相互または管類と他の機器とを結合する結合金具において、
内部に流体通路を形成した結合金具本体と、
前記結合金具本体の端部に設けられたストッパ壁部と、
前記結合金具本体の端部に設けられ、結合相手の結合金具との結合状態において、前記結合金具本体の前端部分に形成されているシールリング部と、前記結合相手の結合金具における結合金具本体の前端部分に形成されているシールリング部との間を閉塞するシール部材と、
前記結合金具本体の外側に配置され、前記シール部材を設置した前記端部に前記結合相手の結合金具における結合部に係合するための結合部を有した結合部本体と、
前記結合部本体に設けられ、前記シール部材が位置する前方から前記ストッパ壁部に突き当たる突部と、
前記結合部本体に設けられ、前記ストッパ壁部の後方に位置したばね受け部材による受け部と、
前記結合金具本体の外側において前記ストッパ壁部と前記受け部との間に軸方向に圧縮されて配置され、前記結合部本体の前記結合部を前記結合相手の結合金具における前記結合部に係合させた状態において、前記シール部材により前記双方のシールリング部の相互間を閉塞するように、前記結合部本体を前記結合金具本体に対し軸方向の後方へ向けて付勢する収縮部材と、
を備え、
前記流体通路内の流体の圧力が異常に上昇したときに前記収縮部材を収縮させて前記結合金具本体を前記結合部本体に対して軸方向へ後退させることで、前記双方のシールリング部の相互間において、前記シール部材の閉鎖状態を開放状態とし、前記流体通路内の圧力流体を外へ放出するリーク路を形成することを特徴とする結合金具。
【請求項２】
前記収縮部材は、圧縮されるときに弾性反発力を発生する弾性部材であることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項３】
前記収縮部材は、圧縮されるときに弾性反発力を発生するコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項４】
前記収縮部材は、圧縮されるときに弾性反発力を発生する皿ばねであることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項５】
前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら塑性変形する部材であることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項６】
前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら圧縮破壊して変形する部材であることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項７】
前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら変形する中空部材であることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項８】
前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら変形する中実の部材であることを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【請求項９】
前記結合金具は、両端部に結合相手の結合金具の結合部に結合可能な結合部を設け、内部に流体通路を形成した結合金具本体と、前記結合金具本体の端部に前記ストッパ壁部と前記シール部材と、前記結合金具本体の外側に前記結合部を有した結合部本体と、前記結合部本体に前記突部と前記受け部と、前記結合金具本体の外側に前記収縮部材と、を備え、
前記管類相互または管類と他の機器の間に媒介金具として組み込んだ前記結合金具が、前記流体通路内の流体の圧力が異常に上昇したときに、前記流体通路内の圧力流体を外へ放出するリーク路を形成することを特徴とする請求項１に記載の結合金具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ホース類相互またはポンプ等の機器とホース類を接続する結合金具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、日本工業規格（以下、JISと呼ぶ）のＢ 8210-2009「蒸気用及びガス用ばね安全弁」に代表されるように、蒸気やガスのラインにおいて移送流体の圧力が異常に高くなったときに器具や結合金具やホース等を破壊から守るために安全弁が使用されてきた。
【０００３】
しかし、この種の蒸気用及びガス用安全弁は、石油コンビナートの石油貯蔵タンクに火災が発生したときに使用する、泡消火液による大容量泡放水システム等への使用を想定したものでない。
【０００４】
ところで、石油コンビナートでは、大型な石油貯蔵タンクが数十基装備されていることが多い。石油貯蔵タンクの大きさの一例を述べると、そのタンクの直径が８３ｍ、高さが２４ｍ、容量が１２万キロリットルである。このように大型な石油貯蔵タンクにおいて火災が発生した場合、従来の消防ポンプ、消防ホース等を含む消防設備では十分に対応できなかった。既存の消防設備では、放水量が最大２，０００（Ｌ／min）程度であり、大型な石油貯蔵タンクの火災に到底対応できない。また、大規模な石油コンビナートの火災には１０，０００〜３０，０００（Ｌ／min）の大容量泡放水システムが必要であるといわれている。
【０００５】
このように大規模な石油コンビナートの火災を想定した場合、大容量泡放水が要求されることは当然のことながら、水源から石油貯蔵タンクまでの距離が何ｋｍもの遠距離になることもあり、その長距離を送水ホースによって大容量の水を移送することになる。  
しかし、大容量の水を遠距離送水すると、当然のことながら送水ホースの圧力損失が極めて大きい。
【０００６】
そこで、移送中の圧力損失をできるだけ少なくするために送水ホースの大口径化、結合金具の大口径化（呼称３００、呼称２００）が要求される。さらには、送水ホースによる送水経路の途中に送水ポンプ、加圧ポンプを設置し、所定の圧力に再加圧しながら末端の放水砲まで導く。
【０００７】
図１１は大容量泡放射システムの一例を示している。同図１１中、符号１１は海や湖等の水源を示し、符号１２は陸地を示す。符号１３は水源１１から数ｋｍ離れたところにある石油コンビナートの火災現場である石油貯蔵タンクを示す。水源１１には水中ポンプ１４が設置され、この水中ポンプ１４は陸地１２に設置された発動発電機１５によって駆動される。陸地１２には送水ポンプ１６が設置されている。水中ポンプ１４の吐出口１７と送水ポンプ１６の吸込み口１８とは複数の送水ホース１９によって接続されている。複数の送水ホース１９を使用するために水中ポンプ１４には例えば４個の吐出口１７が設けられている。また、送水ポンプ１６には例えば４個の吸込み口１８が設けられている。これら吐出口１７と吸込み口１８は、例えば口径が６インチであり、長さが１０ｍの４本と長さ調整用３ｍの４本の送水ホース１９によって接続されている。送水ポンプ１６は送水経路２１を介して火災現場の石油貯蔵タンク１３に近く、かつ送水ポンプ１６とは遠く離れた陸地１２のところに設置された加圧ポンプ２０に接続されている。
【０００８】
次に、送水ポンプ１６と加圧ポンプ２０とを接続する送水経路２１について説明する。送水ポンプ１６には複数例えば４個の吐出口２２が設けられ、加圧ポンプ２０には同じく複数例えば４個の吸込み口２３が設けられている。送水ポンプ１６の各吐出口２２には例えば口径が６インチで、長さが５０ｍの４本の送水ホース２４の一端が接続され、これら送水ホース２４の他端は第１のマニホルド２５の吸込み側に接続されている。第１のマニホルド２５は吐出側の口径が８インチであり、この第１のマニホルド２５は長さが１０００ｍの２本の送水ホース２６の一端に接続される。送水ホース２６の他端は第２のマニホルド２７に接続されている。第２のマニホルド２７の吸込み側は口径が６インチであり、第２のマニホルド２７の吐出側には長さが１０ｍの４本の送水ホース２８の一端が接続され、これらの送水ホース２８の他端は加圧ポンプ２０の吸込み口２３に接続されている。
【０００９】
また、図１１中、符号２９は、火災中の石油貯蔵タンク１３の消火に使用する泡消火薬剤（原液）を収容したタンク３０を搭載した原液輸送車であり、この原液輸送車２９のタンク３０には口径が３インチで長さが１０ｍの２本のゴム吸管３１の一端が接続され、そのゴム吸管３１の他端は原液ポンプ３２の吸込み口３３に接続されている。原液ポンプ３２の吐出口３４は口径が２．５インチで長さが１０ｍの２本の布ホース３５の一端が接続され、これら布ホース３５の他端は混合器３６を介して前記加圧ポンプ２０の原液吸込み口３７に接続されている。混合器３６において、前記水源１１から吸い上げた水と例えば希釈倍率１％で使用する泡消火薬剤（原液）を混合して泡消火液を生成する。
【００１０】
また、加圧ポンプ２０には複数例えば４個の吐出口３８が設けられている。泡放水砲３９のマニホルド４０には複数例えば４個の接続継手（結合金具）４１が設けられている。加圧ポンプ２０の各吐出口３８と泡放水砲３９のマニホルド４０の吸込み側の各接続継手（結合金具）４１との間は例えば長さが２０ｍの４本の送水ホース４２によって接続される。そして、泡放水砲３９から大容量泡を火災現場（石油貯蔵タンク）１３に向って放水して消火する。
【００１１】
各送水ホース２４，２８，４２等はそれらの両端部にそれぞれ接続継手（結合金具）４３を設けてこれらの接続継手４３を介してポンプ類と着脱可能に接続される。また、消火活動の状況に応じて送水ホース２４，２８，４２の本数を増減できるようになっている。送水ポンプ１６及び加圧ポンプ２０の吐出口２２，３８にはバルブ４４を介して接続継手（結合金具）４３が設けられている。
【００１２】
ところで、前述の大容量泡放水システムによる消火作業では該システムの作動状態を監視する体制が取られている。何らかの原因によって接続継手４３と送水ホース２４，４２との接続部から水漏れが生じたり、接続継手４３自体が破損して水漏れが生じたりする事故があった場合、例えば、泡放水砲３９に最も近いマニホルド４０の接続継手４１に接続されている４個の接続継手４３のうち、１個が破損して水漏れが発生した場合には、放水砲３９を操作していた作業者が指揮官へ状況を報告し、指揮官が無線等によって加圧ポンプ２０を監視している作業者へ、ポンプ回転を落としてから停止すると共に送水ポンプ１６と水中ポンプ１４が停止してから水漏れしている送水ホース４２を含む４本のホースに接続されている４個のバルブ４４を閉じるよう指示する。直ちに送水ポンプ１６を監視している作業者へポンプ回転を落としてから停止するよう指示するとともに、水中ポンプ１４を監視している作業者へも送水ポンプ１６が停止したら水中ポンプ１４のポンプ回転を落としてから停止するように指示する。この場合、指示を受けた加圧ポンプ２０を監視している作業者が、送水ポンプ１６と水中ポンプ１４が停止してから水漏れしている送水ホース４２を含む４本のホースに接続されている４個のバルブ４４を閉じれば特に問題は生じないが、慌てて送水ポンプ１６と水中ポンプ１４が回転しているうちに４個のバルブ４４を直ちに閉じると、送水ホース２８，２６，２４等に送水ポンプ１６等の定格圧力（静圧）ではない動圧による高圧なウォーターハンマーが加わり、送水ホース２８，２６，２４等が破損することがあり、また、これらのホースに取り付けていた結合金具４３を破損させたりする虞がある。
【００１３】
これら操作の不手際によって送水ホース２４，２６，２８，４２等は前述のような高圧が加わることを想定して実際にはある程度耐圧力を高くしている。しかし、耐圧力が高い送水ホース２４，２６，２８，４２は高価になるとともに送水ホース自体が重くて硬くなり、送水ホースの取扱い操作を難しくするという問題を招く。
【００１４】
また、この種の大容量泡放水システムにあってはその送水ラインが数十本のホースを接続して構成される。そして、安全弁が流体の圧力が高いポンプの近くに位置するマニホルド等に取り付けられている。吐出口や吸込み口等のバルブを急激に閉めたときなどにウォーターハンマーが発生し、バルブの水源側圧力が送水時の２〜３倍程度に上昇することがある。しかも、送水ラインの途中での圧力低下を解消するために送水ラインの途中に複数のポンプを組み込んでいる場合にあっては各ポンプ間の連携不足等によってもウォーターハンマーが発生し易い。バルブも送水ラインの色々な所に多数取り付けられている。したがって、送水ライン上のいたるところでウォーターハンマーが発生する虞がある。
【００１５】
以上のように、送水ラインに異常な高圧力が発生したときに放水器具や結合金具またはホース等を破壊から守り、人身事故を回避するために安全機構付きの結合金具が提案されている（日本特許第4834423号公報）。この安全機構付き結合金具（接続継手）５０の例を図１２に示す。これは結合金具５０の本体に安全弁（圧力弁）を取り付けるようにしたものである。つまり、結合金具５０の筒状の結合金具本体５１の途中に側方へ突き出す分岐管５２を設け、この分岐管５２に後述する安全弁８０を取り付ける構造であるので、分岐管５２及び安全弁８０は結合金具本体５１の軸方向に対して直角な側方へ突き出す部分に組み込むので安全機構付きの結合金具全体がＴ字状形に嵩む構造になる。
【００１６】
また、図１２に示すように、結合金具本体５１の両端には同一の構造の結合部金具５７ａ，５７ｂを組み込み、これらの結合部金具５７ａ，５７ｂはそれぞれ筒本体５８を備える構造である。各筒本体５８はいずれも円筒形をなしており、その外方端部にはゴムパッキン等のシール部材５９が取り付けられている。これらの結合金具５７ａ，５７ｂは同一構造の他の結合金具５０のものと軸方向において互いに嵌合して結合されるようになる。そして、これらの結合金具相互が結合したとき、シール部材５９が互いに衝合され、外部に対してのシール性を維持しながら各筒本体５８内に形成された流体通路７８を互いに連通させるようになる。
【００１７】
各結合部金具５７ａ，５７ｂには筒本体５８に被嵌された結合環６１が設けられ、この結合環６１の外方端部には複数例えば９個の嵌合凸部７０が一体に突設されている。これらの嵌合凸部７０は周方向に等間隔に配列され、シール部材５９より軸方向外側に突き出している。これらの嵌合凸部７０の間の領域は嵌合凹部７１となる。これらの結合部金具５７ａ，５７ｂが軸方向に衝合された場合、一方の結合金具５７ａの嵌合凸部７０が他方の結合金具５７ｂの嵌合凹部７１内に嵌り込み、また、他方の結合金具５７ｂの嵌合凸部７０が一方の結合金具６７ａの嵌合凹部７１内に嵌合し、互いに雄雌のない相補形に嵌合する。
【００１８】
また、嵌合凸部７０の一方の側面７０ａには段形鉤状の係止鉤部７２がそれぞれ形成されており、これらの係止鉤部７２は互いに相手側の嵌合凸部７０の係止鉤部７２と周方向において互いに係合する。
【００１９】
また、これらの嵌合凸部７０の係止鉤部７２を設けた側面とは反対側に位置する側面にはそれぞれ付勢機構７３が設けられている。これらの付勢機構７３は鋼球７４と、この鋼球７４を突出方向に付勢するスプリング（図示せず）とから構成されている。したがって、嵌合凸部７０が相手側の嵌合凹部７１内に嵌合されると、鋼球７４が互いに当接して互いに押圧して付勢し合い、これら嵌合凸部７０の他方の側面を互いに離反するように付勢する。この結果、これら嵌合凸部７０における係止鉤部７２を設けた側面が互いに近接するように付勢されるために各係止鉤部７２は互いに係合する。
【００２０】
前記分岐管５２の先端部には、分岐管５２の管内圧力が設定圧を超えたとき、内部流体を外部に放出させる安全弁機構としての安全弁（圧力弁）８０が設けられている。この安全弁８０の弁本体８１は結合金具８２を介して分岐管５２の先端に着脱自在に取り付けられる。弁本体８１には内方へ突き出す弁座８４の部材と弁体８６が設けられ、この弁体８６は結合金具５０内に形成される流体通路７８の圧力が異常な高圧になったときに開き、流体通路７８を外部に対し開放する。
【００２１】
弁体８６には上方に突出する弁棒８７が設けられ、この弁棒８７は弁本体８１の頂部に形成した雌ねじ部８８に螺合した調節ねじ部材８９の貫通孔９０を貫通しており、その調節ねじ部材８９に対して軸方向へ進退自在に支持されている。調節ねじ部材８９の下面と弁体８６の上面との間には弁棒８７に巻装されたコイルばね９１が圧縮状態で介在し、そのコイルばね９１の付勢力は調節ねじ部材８９を回してこれの上下動位置を定めることで弁体８６が開放するときの設定圧を調節できる。弁本体８１の周壁には外部に通じる逃げ孔９２が設けられ、これを通じて流体通路７８と外部とが連通可能である。
【００２２】
そして、流体通路７８の泡消火液等の液圧が設定値を超えたとき、コイルばね９１の付勢力に抗して弁体８６が押し上げられ、弁座８４から離れることにより、流体通路８５を流通する泡消火液等の一部が逃し孔９２を介して外部に放出し、流体通路７８を流通する液圧を低下させる。したがって、他の消防ホースや結合金具等に設定値を超える大きな液圧が加わることがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特許第４８３４４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
上述した安全機構付き結合金具では結合金具本体の部分と安全弁の部分とが略Ｔ字状に分離して配置される形となり、特に安全弁の部分は結合金具本体とは別個の嵩張る機構部として結合金具本体の側方に突き出すように配置されるので結合金具全体が大きくなって嵩む。また、外観形状がＴ字形状になっているので設置する際の向きも上下に特定される。したがって、この安全機構付き結合金具を送水ライン上のいたるところに簡便に取り付けることが難しいものであった。しかも、結合金具本体に安全弁の部分が別個の機構部として取り付けられる複雑な構造になる結果、製造コストも高くなるという欠点があった。
【００２５】
一方、この種の接続金具が使用中に破壊し、接続金具同士の結合が離脱すると、重い接続金具類が勢い良く飛ぶことになり危険である。このような事態はホースが破断して流体が流出する事態よりも遥かに重大である。
【００２６】
このようなことから、安全機能を備えた簡便かつコンパクトであって利用し易い構造の結合金具の出現が求められていた。また、この種の結合金具としては、その流体通路を確保して圧力損失を少なくする要望が強く、このため、結合金具に接続されるホースや配管の内径と略同じ流体通路７８を確保するように結合金具の本体を構成することが望まれる。
【００２７】
そこで、発明者は、結合金具として、この結合金具に接続されるホースや配管等の内径と略同じ流体通路を確保し、かつ圧力損失を少なくできるように結合金具を構成し、しかも、結合金具の強度等も考慮しながら安全弁組込み型の結合金具を提案する。
【００２８】
また、上述した大容量泡放水システム等で大口径の結合金具を使用した場合、移送流体が異常で高圧な状態になった場合に結合金具が破壊する等して結合が外れると、重たい結合金具が勢いよく飛び、その結合金具が人に当ると重大な人身事故になる虞があることから、例え異常事態が発生し、移送流体の圧力が使用圧や試験圧力を超えて上昇しても結合金具が使用中に外れることを回避すること、つまり、結合金具の安全弁機能が確実に作動して、結合状態を維持しながら流体をリークさせて圧力の低減化を図ることが必要である。また、流体噴出口等から噴出する流体によって異常事態を作業者等に警告することも必要がある。
【００２９】
そして、本発明は、使用中、何らかの原因によって結合金具やホース等に高圧力が加わっても結合金具における結合状態を維持しながら、結合金具自体のシール部にリーク路を必要量開放して圧力の低減化を図り、結合金具自身とシステム全体の安全性を高めることを目的とする。また、本発明は、リーク路から放出する流体により異常事態の発生を作業者等に警告することができる結合金具を提供することを目的とする。さらに、本発明では、結合金具が極力軽量コンパクトであり、シンプルな構造によって従来金具と大差ない価格の安全弁機能を有する本結合金具を提供できるようにすることを目的とする。また、従来の結合金具を本結合金具に置き換えることも容易に出来る程の軽量化や簡略化またはコンパクト化が達成でき、また、安価に結合金具を提供できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の結合金具は、ホースやパイプの管類相互または管類と他の機器とを結合する結合金具において、内部に流体通路を形成した結合金具本体と、
前記結合金具本体の端部に設けられたストッパ壁部と、
前記結合金具本体の端部に設けられ、結合相手の結合金具との結合状態において、前記結合金具本体の前端部分に形成されているシールリング部と、前記結合相手の結合金具における結合金具本体の前端部分に形成されているシールリング部との間を閉塞するシール部材と、
前記結合金具本体の外側に配置され、前記シール部材を設置した前記端部に前記結合相手の結合金具における結合部に係合するための結合部を有した結合部本体と、
前記結合部本体に設けられ、前記シール部材が位置する前方から前記ストッパ壁部に突き当たる突部と、
前記結合部本体に設けられ、前記ストッパ壁部の後方に位置したばね受け部材による受け部と、
前記結合金具本体の外側において前記ストッパ壁部と前記受け部との間に軸方向に圧縮されて配置され、前記結合部本体の前記結合部を前記結合相手の結合金具における前記結合部に係合させた状態において、前記シール部材により前記双方のシールリング部の相互間を閉塞するように、前記結合部本体を前記結合金具本体に対し軸方向の後方へ向けて付勢する収縮部材と、
を備え、前記流体通路内の流体の圧力が異常に上昇したときに前記収縮部材を収縮させて前記結合金具本体を前記結合部本体に対して軸方向へ後退させることで、前記双方のシールリング部の相互間において、前記シール部材の閉鎖状態を開放状態とし、前記流体通路内の圧力流体を外へ放出するリーク路を形成することを特徴とする。
【００３１】
本発明の結合金具は、前記収縮部材は、圧縮されるときに弾性反発力を発生する弾性部材であることを特徴とする。
【００３２】
本発明の結合金具は、前記収縮部材は、圧縮されるときに弾性反発力を発生するコイルばねであることを特徴とする。
【００３３】
本発明の結合金具は、前記収縮部材は、圧縮されるときに弾性反発力を発生する皿ばねであることを特徴とする。
【００３４】
本発明の結合金具は、前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら塑性変形する部材であることを特徴とする。
【００３５】
本発明の結合金具は、前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら変形する中空部材であることを特徴とする。
【００３６】
本発明の結合金具は、前記収縮部材は、圧縮されるときに反発力を発生しながら変形する中実の部材であることを特徴とする。
【００３７】
本発明の結合金具は、両端部に結合相手の結合金具の結合部に結合可能な結合部を設け、内部に流体通路を形成した結合金具本体と、前記結合金具本体の端部に前記ストッパ壁部と前記シール部材と、前記結合金具本体の外側に前記結合部を有した結合部本体と、前記結合部本体に前記突部と前記受け部と、前記結合金具本体の外側に前記収縮部材と、を備え、前記管類相互または管類と他の機器の間に媒介金具として組み込んだ前記結合金具が、前記流体通路内の流体の圧力が異常に上昇したときに、前記流体通路内の圧力流体を外へ放出するリーク路を形成することを特徴とする。
【００３８】
本発明では安全性を最優先し、異常圧で安全弁が作動した場合には安全弁が元の状態に戻らなくてもよいとの条件でも可能と考える。また、本発明の各請求項に係る結合金具の使用流体としては水または海水等の液体を主に想定し、また、本発明の結合金具はホース等による一つの圧送システムに用いられる全ての結合金具、または主要な結合金具に使用することを想定することができる。また、大容量泡放水システムに結合金具を使用する場合、例えば、本結合金具が最低でも１０組以上（４本繋ぎのホースを並列に２列使用の場合で結合金具１０組）使用されることを想定した。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、使用中、何らかの原因によって結合金具やホース等に異常な高圧力が加わっても結合金具における結合状態を維持しながら、結合金具自体のシール部にリーク路を必要量開放して圧力の低減化を図り、結合金具の安全性を高める。
【００４０】
また、流体の圧力が異常に上昇したときに結合相手のシール部材から離反するシール部材と結合相手のシール部材との間に形成されるリーク路から流体を外へ噴出させる流体噴出口を前記結合部本体に設けたものではそのリーク路から放出する流体を流体噴出口から噴出させることにより異常な事態を顕在化させ、作業者等に警告ができる。
【００４１】
本発明は、使用中、何らかの原因によって結合金具やホース等に高圧力が加わっても結合金具における結合状態を維持しながら、結合金具自体のシール部にリーク路を必要量開放して圧力の低減化を図り、結合金具自身とシステム全体の安全性を高める。
【００４２】
本発明は、リーク路から放出する流体により異常事態の発生を作業者等に警告することができる結合金具を提供する。
【００４３】
本発明は、結合金具が極力軽量コンパクトであり、シンプルな構造によって従来金具と大差ない価格の安全弁機能を有する本結合金具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態における一対の結合金具をその一部を断面して示す側面図である。
【図２】同じくその実施形態の結合金具における結合部の構成を示す説明図である。
【図３】同じくその実施形態における一対の結合金具を結合するときの結合部の状況を示す説明図である。
【図４】同じくその実施形態の結合金具においてその安全機能が作動したときの結合部とシール部との状態を示す説明図である。
【図５Ａ】同じくその実施形態において一対の結合金具を結合した場合でのシール部材付近を示す断面図である。
【図５Ｂ】同じくその実施形態において一対の結合金具を連結して流体移送中のシール部材付近を示す断面図である。
【図５Ｃ】同じくその実施形態において一対の結合金具を連結した使用時に異常で過大な圧力流体を放出する際のシール部材付近を示す断面図である。
【図５Ｄ】同じくその実施形態において一対の結合金具を連結した使用時の異常で過大な圧力流体を放出した後のシール部材やシールリング部を示す断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態における一対の結合金具をその一部を断面して示す側面図である。
【図７】他の実施形態における結合金具の弾性部材として使用した皿ばねの縦断面図である。
【図８】他の実施形態における結合金具の弾性部材として使用する複数の皿ばねを組み合わせるパターンの例を示す縦断面図である。
【図９】本発明の更に他の実施形態における一対の結合金具をその一部を断面して示す側面図である。
【図１０】図９に示した実施形態の変形例における一対の結合金具をその一部を断面して示す側面図である。
【図１１】従来の大容量泡放水システムの概略的構成を示す説明図である。
【図１２】安全弁機構付き結合金具の一部を断面して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図１乃至図５は、本発明の一実施形態の結合金具を説明するための図面である。図１は例えば大容量泡放水システムにおけるホースや管類を接続する接続継手として使用する一対の結合金具を一部断面して示す側面図であり、図２はその一対の結合金具の結合部が結合した状態を示す説明図である。
【００４６】
一対の結合金具１００は互いに前後反転した同一の構造であり、後述する結合部１１０を雌雄の区別のない同一の構造のものとしている。各結合金具１００はそれぞれ略円筒状の管状部材からなる結合金具本体１０１を備える。この結合金具本体１０１は例えばアルミニウム合金やチタン合金等の金属材料で鍛造や引抜または押出等によってそれの概略な形状に作り、この物を切削加工等によって最終的な形状に仕上げ加工することで一体に作られている。通常の鋳物等の鋳造品は一般に伸びが小さく靱性が乏しいので不適な場合が多いので、本実施形態での結合金具本体１０１では通常の鋳物等の鋳造品を使用しなかった。ここでの結合金具本体１０１は一体に作られている。
【００４７】
図１に示すように結合金具本体１０１はその管状部内空間を該結合金具本体１０１の中心軸Ｏに沿う流体通路１０２としている。結合金具本体１０１の軸方向の一端部（結合部１１０の位置を前方としたときの後方側に位置する端部）の外周面には凹凸が形成されており、この部分はホース類を取り付けるための装着部１０３となっている。この装着部１０３に対してホース類を取り付ける場合にはそのホース類１０４を装着部１０３に被嵌した上で該ホース類を図示しないバインディング等で締め付けて装着部１０３にホース類１０４を固定的に取り付ける。
【００４８】
また、結合金具本体１０１の他端部つまり結合する相手の結合部１１０に向き合う前方側に位置する端部の外周にはいわゆる結合環としての略円筒状の結合部本体１０５が結合金具本体１０１に被嵌する状態で取り付けられている。この結合部本体１０５の材料にも前記結合金具本体１０１の材質と同様、例えばアルミニウム合金等の金属材料が用いられる。結合部本体１０５は後述する結合部１１０の部分を含めて、例えばアルミニウム合金やチタン合金等の金属材料で鍛造や引抜または押出等によって概略形状に作り、この物を切削加工等によって仕上げ加工することで作られている。ここでの結合部本体１０５は一体に作られている。
【００４９】
なお、通常の鋳物等の鋳造品は一般に伸びが小さく靱性が乏しいので不適な場合が多いので上述した結合金具本体１０１の場合と同様、この結合部本体１０５にあっても、通常の鋳物等の鋳造品を使用しなかった。また、本実施形態での結合金具本体１０１及び結合部本体１０５の材料は、JIS Ｈ 4140-1988「アルミニウム又はアルミニウム合金鍛造品」のＡ５０５６ＴＥを使用しており、その実測値は引張強さ３２１Ｎ／mm2、伸び２２％である。
【００５０】
ここでの結合金具１００はその安全弁駆動機構部を結合金具本体１０１の内側領域に配置せずにその結合金具本体１０１の外側（外周側）領域に近接して極力密に配置する形態としてその結合金具本体１０１内に流体通路１０２を大きく確保できるようにした。また、本実施形態ではその安全弁駆動機構部の駆動手段を圧縮により収縮する部材を採用し、特にその収縮部材をコイルばねとしている。
【００５１】
そこで、図１に示すように結合金具本体１０１の軸方向先端部分の外周部に立ち上がり形成したストッパ壁部１０６を設け、このストッパ壁部１０６により結合金具本体１０１の外周に巻回して配置した収縮部材としてのコイルばね１０７の先端を受け止めるようにしている。一方、結合部本体１０５の先端部１０８は比較的肉厚に形成されて内方へ突き出しており、この先端部１０８の部分には後述する結合部１１０を形成する。
【００５２】
また、先端部１０８はストッパ壁部１０６に突き当たる突部となる。そして先端部１０８の後背壁面が前記ストッパ壁部１０６の前壁面に当たり結合部本体１０５の後方への終端位置が決まる。結合部本体１０５の後端部には、環状の受け部材１０９がねじ込み取着され、このばね受け部材１０９にはコイルばね１０７の後端が突き当てられるようになっている。
【００５３】
本発明に係る説明において、結合金具本体等の用語において、金具という語句を含めた名称を用いているが、その金具という語句は、その材料を金属に特定することを意味しない。本発明に係る説明において、金具の語句は機能的意味において使用しており、金属以外の材料であっても、強度等の特性において使用可能であれば、金属以外の材料、例えば繊維補強樹脂等の複合材等も含む。
【００５４】
結合部本体１０５は結合金具本体１０１の外周に被嵌して装着され、コイルばね１０７はその結合金具本体１０１の外周面と結合部本体１０５の内周面との間に形成される空間において結合金具本体１０１に対し同軸的に配置される。コイルばね１０７は結合金具本体１０１のストッパ壁部（ストッパ部）１０６と結合部本体１０５の受け部材１０９との間に圧縮された状態で装着され、結合部本体１０５を結合金具本体１０１に対し軸方向の後方へ向けて付勢する。結合部本体１０５は結合金具本体１０１に対し軸方向に後退させる向きに付勢されているので、一対の結合金具１００を結合させない状態では図１で示す後退位置にある。また、結合部本体１０５はコイルばね１０７の付勢力に抗して結合金具本体１０１に対して先端部１０８がストッパ壁部１０６に当たる図１で示す待機位置から結合位置に向かっての前方への移動が可能である。
【００５５】
このように安全弁組込み型の結合金具１００は図１で示すようにその安全弁駆動機構部を結合金具本体１０１の内側領域ではなくその結合金具本体１０１の外側（外周側）領域に配置した形態であるから結合金具本体１０１内に流体通路１０２を大きく確保できる。
【００５６】
ここでの実施形態ではその結合金具本体１０１の軸方向一端側のみに結合環としての結合部本体１０５を設け、結合金具本体１０１の軸方向の他端側部分を、ホース類を取り付ける取付け部１０３としているが、結合金具本体１０１の両端に結合部本体１０５を設けるようにしてもよい。結合金具本体１０１の軸方向の他端側部分を、ホース類を取り付けるための取付け部１０３の代わりに他の結合金具の結合部に結合可能な結合部を設ける装着部１０３とする。このように結合金具１００の両端に結合する部分を設けると、この結合金具１００を媒介金具として使用できるので、既に運用されている大容量泡放水システム等の既存システムに対しても、管類相互または管類と他の機器との間に媒介金具として組み込むことが可能になる。よって、既存システムに対しても、後から簡単に組み込むだけで安全弁機能を付与出来ると云う効果を得ることが出来る。
【００５７】
また、結合金具本体１０１の先端部のリング領域部分にはシール部材１３３を配置した。ここでは弁体となる結合金具本体１０１の先端リング領域部分やシール部材１３３の弁部としての部分の径を大きく形成できるので流体通路１０２の径を大きく確保できる。したがって本形態によれば送液流量を確保できるとともに同時に送液する際の圧力損失を低減できる。
【００５８】
前記一対の結合部本体１０５はいずれもその先端部１０８に結合部１１０が形成される。結合部１１０は雌雄の区別のない同一構造になっており、互いに相補形の構造になっている。また、結合部１１０はそれぞれの結合部本体１０５と一体に形成されているが、両者を別部材でそれぞれ構成して両者を連結するように構成した構造でもよい。
【００５９】
前記結合部１１０は図１に示すように先端部１０８の前端部分にその周方向へ等間隔で複数例えば１２個の嵌合突部１１１を一体に突設し、それらの嵌合突部１１１の間をそれぞれ嵌合凹部１１２としている。嵌合突部１１１と嵌合凹部１１２の組が３０°の範囲に設けられ、全周にわたり１２組のものが配置される。
【００６０】
そして、一対の結合金具１００を互いに軸方向において衝合させた場合、図２に示すように一方の結合部本体１０５の嵌合突部１１１が結合相手の結合部本体１０５における嵌合凹部１１２内に嵌合し、結合相手の結合部本体１０５の嵌合突部１１１が結合部本体１０５の嵌合凹部１１２内に嵌合して互いに相補的に嵌合するようになる。ただし、嵌合凹部１１２の周方向の幅は同じ位置での嵌合突部１１１の幅よりもやや広く形成される。したがって、これら嵌合突部１１１は相手の嵌合凹部１１２内において図２に示す所定の量（Ｇ２）だけ周方向への回動が可能である。
【００６１】
図２に示されるように、嵌合突部１１１の周方向の一方側に位置する側面１１１ａは結合部本体１０５の軸方向に略平行な面として形成される。嵌合突部１１１の前記周方向の他方側に位置する側面１１１ｂは結合部本体１０５の軸方向に対して嵌合突部１１１の先が狭くなるように傾斜している。各嵌合突部１１１はその先端側ほど周方向の幅が狭くなる勾配を片側面に形成する。したがって嵌合凹部１１２はこれに嵌合する嵌合突部１１１の形状に合わせてその奥部に行くに従って周方向の幅が狭くなる。
【００６２】
図２に示すように、嵌合突部１１１と結合相手の嵌合凹部１１２が互いに嵌り合う状態において、前記嵌合突部１１１の先端面と嵌合凹部１１２の奥壁面との間には間隙Ｇ１が形成される。したがって、後述する如く、係止鉤部１１３をオーバーハング状に傾斜させても、それら係止鉤部１１３同士を係脱させ易い。前述したように前記嵌合突部１１１の背面と嵌合凹部１１２の背面との間にも間隙Ｇ２が形成されているため、後述する係止鉤部１１３が互いに噛み合う状態と、その係合を外せる後退位置との距離が確保できる。また、嵌合突部１１１と嵌合凹部１１２とは係止鉤部１１３が互いに係合する位置以上に軸方向へ進入させることと軸まわりの回転が可能である。したがって、係止鉤部１１３相互の係合及び離脱の操作が可能となる。
【００６３】
図２に示すように、各嵌合突部１１１の一方（結合部本体１０５の軸方向と略平行に形成されている方）の側面１１１ａには段形鉤状の係止鉤部１１３が形成されている。これらの係止鉤部１１３は嵌合突部１１１が相手側の嵌合凹部１１２内に奥まで嵌合させて結合部本体１０５を互いに周方向へ回動させたときに係脱できる。つまり、一対の係止鉤部１１３を近接させることで対応する係止鉤部１１３同士が互いに周方向において噛み合って図２に示す状態で係止する。そして軸方向において互いに引き離される向きに外れないように結合部１１０同士が結合する。
【００６４】
また、図２に示す如く、前記係止鉤部１１３の係止面１１３aは結合部本体１０５の周方向に対して所定の角度だけオーバーハング状に傾斜しており、係止面１１３aを傾斜させることで、一対の係止鉤部１１３同士が係合した状態での噛み合いの係合力が高まる。
【００６５】
送水使用時、結合した一対の結合金具１００における各結合金具本体１０１には移送水の水圧等により互いに引き離される向きの軸方向の荷重が加わる。この軸方向の引張り荷重は結合金具本体１０１から結合部本体１０５に伝わり、更に互いに係止し合う結合部本体１０５の係止鉤部１１３相互に伝わる。上述したように係止面１１３aが所定の角度だけオーバーハング状に傾斜させているので互いに係止し合う係止鉤部１１３に互いに深く係止し合う向きの周方向への回転力を発生させる。この回転力によって係止鉤部１１３相互はより一層強く係合するとともに結合した一対の結合部本体１０５の抜けや外れ等を防止する。
【００６６】
図２に示すように、各係止鉤部１１３の根元部には応力集中を防止するための丸みのある切欠き孔（湾曲部）１１５が形成され、この切欠き孔１１５の開口領域は後述する流体噴出機能を奏する流体噴出口１１６となる。嵌合突部１１１の先端角部も円弧状に形成され、この円弧状の部分は嵌合凹部１１２と嵌合する際のガイド部１１７となる。嵌合凹部１１２の根元部分も同様に円弧状の丸み１１８が形成されている。これらのガイド部１１７及び丸み１１８は嵌合突部１１１と嵌合凹部１１２が嵌合する際に互いに当接して嵌合する際に嵌合突部１１１と嵌合凹部１１２の噛み合わせをガイドする機能を発揮する。ガイド部１１７及び丸み１１８を形成したので各係止鉤部１１３の根元部における応力集中を防ぎ、係止鉤部１１３を含む嵌合突部１１１や嵌合凹部１１２を備える結合部１１０の強度を高める。
【００６７】
嵌合突部１１１の他方の傾斜した側面１１１ｂの部位には付勢機構１２０が設けられている。この付勢機構１２０は図２に示すように円筒形のケース部材１２４内に突没自在に収容された付勢部材たとえば鋼球１２５と、この鋼球１２５に突き出す方向の付勢力を与えるためのスプリング１２６とを備えてなり、いわゆるボールプランジャーを構成している。また、鋼球１２５の一部は側面１１１ｂから突き出すように配置される。したがって、図３（ａ）に示すように嵌合突部１１１が相手側の嵌合凹部１１２内に嵌め込む際には鋼球１２５が互いに当接して押圧し合い、嵌合突部１１１同士が互いに離反する向きに付勢される。その結果、嵌合突部１１１の一方の側面１１１ａ同士を互いに近接さる向きに嵌合突部１１１をそれぞれ付勢し、この付勢力で各係止鉤部１１３を図３（ｂ）に示すように係合させる状態に維持する。また、付勢機構１２０は嵌合突部１１１をそれぞれ反発する向きに付勢しているので、結合金具１００同士を結合させる際に係止鉤部１１３を係合する状態まで誘導する作用も同時に発揮する。そして、付勢機構１２０による付勢力は係止鉤部１１３同士が係合した後もその係止鉤部１１３同士をその係合状態に維持する。
【００６８】
一方、図１に示すように、前記結合金具本体１０１の前端部分に形成されているシールリング部１３１にはシール部材用嵌込み溝１３２が形成されている。シール部材用嵌込み溝１３２は結合金具本体１０１の軸方向の前方へ向いて開口しており、また、シール部材用嵌込み溝１３２は結合金具本体１０１の軸に対して同心状に配置されている。本実施形態では結合金具本体１０１とシールリング部１３１とが一体に形成される。しかし、結合金具本体１０１に別部材のシール部材用取付け部材を取り付け、この別部材の取付け部材に前記シール部材用嵌込み溝１３２を形成する構成でもよい。
【００６９】
前記シール部材用嵌込み溝１３２には弾性材料からなる環状のシール部材１３３が取り付けられている。ここでのシール部材１３３はリップシールタイプのものである。シール部材１３３の一部である基部１３３aを嵌込み溝１３２に差し込んでシール部材１３３を取り付ける。また、シール部材１３３は図５Ｄに示されるように基部１３３aから前方へ伸びて内方へ向けて屈曲したリップ状先端部１３３ｂを有する。シール部材１３３はそのリップ状先端部１３３ｂの前方に向く面を結合相手の結合金具のリップ状先端部１３３ｂに向き合う接触面（衝合面）１３３ｃとしている。
【００７０】
図５Ｄに示されるようにリップ状先端部１３３ｂの接触面１３３ｃは径方向の内側がより前方へ突き出すように傾斜したテーパ状に形成されているので結合金具１００を結合させる前のフリーな状態では接触面１３３ｃの内方側がより前方へ突き出すように傾斜したテーパ状にある。図５Ａに示す一対の結合金具１００を結合した状態では接触面１３３ｂの先端付近のみが衝合し、その最先端付近（径方向の内側）が一番強く互いに押し当たる。図５Ａに示すところのリップ状先端部１３３ｂの状態が一対の結合金具１００の組み付け位置であり、結合金具を結合して流体移送前の状態である。
【００７１】
また、流体移送時にはリップ状先端部１３３ｂにその内側から流体の圧力（例えば1.3MPa）が加わるので、リップ状先端部１３３ｂは図５Ｂに示す如く外向きに押されて弾性的に変形し、流体圧力に応じて接触面１３３ｃ同士を強く全面的に衝合させる状態となってシール性を高めている。つまり、リップ状先端部１３３ｂが閉止状態にあるときにそのリップ状先端部１３３ｂの頂部付近（径方向の内側）の接触面１３３ｃが一番強い面圧で互いに接触し合い、リップ状先端部１３３ｂの間から外へ流れ出る流体の漏れを防止する。
【００７２】
また、図５Ａに示すように、嵌込み溝１３２の開口縁において、リップ状先端部１３３ｂが内側へ向けて屈曲する部分に対応した内側領域部分が結合金具本体の外周領域部分に比べて後退している。これによって、リップ状先端部１３３ｂが内側へ屈曲するための空間領域を確保し、更に嵌込み溝１３２の開口縁の外側領域部分でリップ状先端部１３３ａの腰部を受け止める受止め部１３２ｃを形成する。
【００７３】
また、嵌込み溝１３２の開口端周縁にはその開口部中央に向けて突き出す突部１３２ｄが形成されている。この突部１３２ｄは嵌込み溝１３２に嵌め込んだシール部材１３３の基部１３３aが抜け出ないように阻止する。突部１３２ｄは嵌込み溝１３２の開口周縁に部分的に設けても開口周縁の全周にわたり環状に形成してもよい。
【００７４】
ところで、一方の結合金具１００のシール部材１３３は結合相手の他方の結合金具１００のシール部材１３３を弁体とみれば弁座となり、他方のシール部材１３３を弁座と見れば弁体となる関係にある。つまり、各シール部材１３３は互いに安全弁の弁体と弁座の相補な関係にある。各シール部材１３３は同一形状であって、これらのシール部材１３３を互いに突き合わせる安全弁の弁１３４となる。また、シールリング部１３１とシール部材１３３が一体的になってそれら両者が弁体または弁座になるという関係と見做すこともできる。各シール部材１３３は一対の結合金具１００が互いに結合するときのシール部でもある。
【００７５】
また、図２に示される如く、一対のシール部材１３３を前記結合部１１０との関係で見ると、それらシール部材１３３の接触面（シール面）１３３ｃ同士が突き当る衝合位置は嵌合突部１１１及び嵌合凹部１１２の途中である嵌合部位の中間に位置する。この位置は係止鉤部１１３の係止面１３３ａの係止領域の中央でもある。つまり、互いに係合した一対の係止鉤部１１３の中央部と互いに接触するシール部材１３３の接触面１３３ｃの衝合面とが一致する。また、一対の係止鉤部１１３の係合した部分は一対の係止鉤部１１３の切欠き孔（湾曲部）１１５によって形成する一対の流体噴出口１１６の中間に位置する。更に各シール部材１３３の接触面１３３ｃが衝合する面が嵌合突部１１１の背面と嵌合凹部１１２の背面との間に形成される間隙Ｇ２を横切る。
【００７６】
この間隙Ｇ２には付勢機構１２０の鋼球１２５が位置するが、移送する流体の圧力が異常で過大な高圧になり、リーク路１３８から圧力流体が外へ放出されるときに鋼球１２５は放出される流体の勢い（主に動圧）によってスプリング１２６の付勢力に抗してケース部材１２４内に押し込まれるため、間隙Ｇ２の部分に流体噴出口の有効領域を確保できる。この様に間隙Ｇ２の部分にも比較的大きな流体噴出口を出現させることが可能である（図４参照）。
【００７７】
一方、移送する流体の圧力が異常で過大な高圧になり、結合金具本体１０１に軸方向の引張り力が加わった際には結合部本体１０５にもコイルばね１０７を介してその引張り力が加わり、前述したコイルばね１０７を軸方向へ通常以上の所定量圧縮し、結合金具本体１０１のシールリング部１３１の間にリーク路１３８を形成する。つまり、コイルばね１０７は通常以上の過大な引張り力が結合金具本体１０１に加わったときに顕著に圧縮（収縮）され、結合部本体１０５に対して結合金具本体１０１を後退させる変形部材となる。結合した結合部本体１０５の間の距離は維持されながら一対の結合金具本体１０１の間が離れる結果、シールリング部１３１の間にリーク路１３８を形成する。
【００７８】
次に、結合金具１００を使用したときの作用について説明する。まず、一対の結合金具１００を結合する。図１に示すように各結合金具１００の結合部１０５同士を同軸上で向き合わせて嵌合突部１１１を係合相手の嵌合凹部１１２に差し込むようにする。すると、図３（a）に示すように嵌合突部１１１と嵌合凹部１１２が互いに噛み合い、同時に付勢機構１２０の鋼球１２５が互いに突き当たって押し合って各嵌合突部１１１を周方向の反対向きに付勢する。このため、結合金具１００を周方向へ回転させる操作を積極的に行うまでもなく、係止鉤部１１３同士が互いに係合する図３（ｂ）に示す位置に誘導される。
【００７９】
なお、結合金具１００が特に大型の場合には操作者がその結合金具１００を周方向に回転操作させて係止鉤部１１３同士が係合する動きを補助することが好ましい。
【００８０】
図２に示す如く、一対の結合金具１００を結合した状態では一対の結合金具１００の各々のシール部材１３３が互いに当接している。具体的には図５Ａに示すように各シール部材１３３のリップ状先端部１３３ｂにおける頂部が互いに当接して押し合う状態にある。そして流体を移送する通常時の内部圧力（流体圧力）の範囲では図５Ｂに示すように各リップ状先端部１３３ｂが内側からその圧力によって外向きに押される。このため、シール用接触面１３３ｃが全面的に当接してシール部材１３３の間をより強く閉塞するシール状態となる。
【００８１】
前述した如く、送水ラインの途中に設けたバルブ操作やポンプ間の連携不足等の種々の原因によって送水ライン中にウォーターハンマー等が発生する場合がある。送水ライン中に異常で過大な圧力が発生すると、その異常で過大な圧力を受けて結合金具１００はその安全弁機能を作動させる。結合金具の使用圧（常用最大使用圧力のことであり、これは通常金具に表示されている。以下、本説明は省略する。）と、本発明で想定する異常で過大な圧力値との関係はその結合金具を使用するシステムに応じて相違する。例えば、大容量泡放水システムにおけるホースや管類を接続する接続継手として使用する場合、一般的に流体移送時の流体通路１０２内の使用圧（流体圧力）は１．０〜１．６ＭPa程度であり、試験圧力は１．５〜２．４ＭPa程度である。
【００８２】
なお、一般的に試験圧力は使用圧の１．５倍〜２倍程度であり、本発明で想定する異常で過大な圧力値は使用圧の３倍〜４倍程度（試験圧力の２倍程度）を想定している。
【００８３】
本発明の結合金具は、大容量泡放水システムにおけるホースや管類を接続する接続継手として使用しており、呼称３００mm結合金具の使用圧は１．３ＭPaであり、試験圧力は使用圧の１．５倍強（２．０ＭPa）である。本ホース体の破断圧力は使用圧の２．５倍弱（３．０ＭＰａ）であり、本結合金具の安全弁機能における異常で過大な圧力値については使用圧の３．０倍程度（３．９ＭＰａ）で設定した。ホースの破断圧力に対して０．９ＭＰａもの大きな余裕を設けた理由は、結合金具が破壊して金具が飛ぶという最悪の事態が迫っていないのに、安全弁機能が作動して本金具の変形部１３５または１４０が塑性変形してしまう事態を避けるためである。
【００８４】
次に、結合金具１００の安全弁機能部１３４の具体的な作動について説明する。一対の結合金具１００を接続したときのシール部材１３３は図５Ａに示す状態にある。また、流体移送時は図５Ｂに示す状態にある。接触面１３３ｃの内方先端付近が一番強く、その接触面１３３ｃの略全体が押し当たる。そして移送流体の圧力に応じてシール部材１３３の間の押し当て力が相応に高まる。
【００８５】
ここで、何らかの原因で流体通路１０２内の圧力（流体圧力）値が極端に高まり、一定以上の異常で過大な圧力になると、その圧力に応じて一対の結合金具１００には引き離す引張力が強くなる。この軸方向の引張力は結合金具本体１０１からコイルばね１０７を介して結合部本体１０５及び結合部１１０まで伝わる。この結果、コイルばね１０７が圧縮変形し、結合金具本体１０１は他方の結合金具本体１０１から軸方向に離れる。一方、シール部材１３３を保持した結合金具本体１０１の方は結合部１１０が連結状態にあるので実質的に移動しない。したがって、結合金具本体１０１の前端部に位置するシール部材１３３は結合部１１０に対して相対的に後退し、図２に示すシール状態から図４に示すリーク路１３８を形成する開放状態に変わる。つまり、シール部材１３３はいずれも結合部１１０に対して相対的に後退する。見方を変えると、結合部１１０の係止部分はそのシール部材１３３に対して相対的に前進したことになる。このときのシール部材１３３の後退量Ｒはコイルばね１０７の軸方向への圧縮変形量に対応する（図１参照）。そして、一対の結合金具本体１０１の各シール部材１３３が互いに離反してその間に生じる間隙によってリーク路１３８を形成する。一対の結合金具１００は同じ構造の形態であるのでそれぞれの後退量Ｒは一致し、一対の結合金具１００におけるシール部材１３３が相対的に離間した距離Ｌはそれぞれの後退量Ｒの和となる。
【００８６】
以上の如く、異常で過大な流体圧力が発生したときにシール部材１３３の間には２Ｒの幅（Ｌ）のリーク路１３８が出現し、このリーク路１３８は結合金具本体１０１の流体通路１０２に連通する。そして流体通路１０２内の異常で過大な高圧流体はそのリーク路１３８から後述する流体放出路を通じて結合金具１００の外へ放出される。
【００８７】
この際、各シール部材１３３のリップ状先端部１３３ｂはリーク路１３８を経て放出される水流の勢いで捲れ、図５Ｃに示す形になることが多い。この場合もリップ状先端部１３３ｂの間に形成される隙間によってリーク路１３８を形成し続け、異常で過大な高圧流体が残存する限り、その高圧流体を結合金具１００の外へ放出する。高圧流体がリーク路１３８を通じて結合金具１００の外へ流出すると、流体通路１０２内の流体圧が急激に低下する。そして異常で過大な圧力が速やかに使用圧以下に低下し、異常で過大な圧力が解消され、流体通路１０２内の流体圧がそれ以上に高まることがない。
【００８８】
上述したように、流体通路１０２内の流体圧が異常で過大な圧力になると、安全弁機能部１３４が開き、流体通路１０２の高圧流体がリーク路１３８を通じて外へ流出し、流体通路１０２内での流体圧力を低下させる。このため、結合部１１０等が破損したり損傷したりすることがなく、一対の結合金具１００は結合状態を維持することができる。
【００８９】
しかして、前記変形部１３５は流体通路１０２内の流体が異常で過大な高圧状態になったときに前記結合部１１０による結合相手との結合を維持している段階でコイルばね１０７が優先的に変形して各シール部材１３３の間にリーク路１３８を形成する。このため、安全弁機能部が安全弁（圧力弁）としての機能を発揮し、結合部１１０等の結合状態の破断による金具離脱の危険を未然に防止することができる。
【００９０】
ところで、本形態では図４に示すようにリーク路１３８から流体通路１０２内の異常な高圧の流体が外へ流出するとき、相対した２つのシール部材１３３の先端（弁体・弁座面）の離反距離は１つのシール部材１３３についてのリフト量の２倍となる。そこで、本形態では結合部本体１０５内のコイルばね１０７の圧縮変形の特性を、前記シール部材１３３の弁体・弁座（シール面）が相手側のシール部材１３３の弁体・弁座（シール面）から離反する全リフト量が、該結合金具１００の流体流路１０２の最少内径の１／１００以上となるまで結合部１１０の結合が破断せずにコイルばね１０７が軸方向へ圧縮変形するように設定した。これは弁体・弁座面でのリーク路１３８の流路面積（カーテン面積）が、この結合金具１００に接続するホースや配管類の流路面積の４％以上と云うことを意味する。
【００９１】
一方、JIS Ｂ 8210-2009に規定される「揚程式安全弁」ではリフトが１／４０以上であることが規定されており、このリフトが１／４０と云うのは弁座流路面積（カーテン面積）がここでの結合金具１００に接続するホースや配管類の流路面積（弁座部面積）の１０％以上であることを意味する。よって、単独での警報用安全弁の放出面積は前述したJIS揚程式安全弁の２／５ということになる。このリーク路１３８の流路面積（カーテン面積）だけを考えれば、本形態での警報用安全弁が３組作動すれば、JIS揚程式安全弁以上の放出面積を確保できる。本形態ではいずれのシール部材１３３（弁部材）も移動するので片方のシール部材１３３での弁部材のリフト量は０．５／１００ということになり、２つ合わせて１／１００のリフト量を確保する。
【００９２】
ここでは、リップシールタイプのシール部材（パッキンリング）同士を互いに突き合わせてシールする形式としたが、このリップシールタイプのシール部材は流体圧力が非常に低いときは内圧によるシール部材（パッキンリング）同士の押し付け力があまり期待できないので金具結合時のパッキン位置を「シール部材同士が弁体・弁座口の径の０．７〜１／１００程度で互いに押し付け合う位置」（呼称１５０〜４００mm金具の場合）で設計する。よって、安全弁機能部１３４のリフトが１／１００以上になると、シール部材１３３同士が互いに押し付け合っておらず、この状態で、異常で過大な高圧流体による内圧が加わった状態では各シール部材１３３がこの位置で図５Ｃに示すように実際に有効な隙間が流体通路１０２の最小内径の０．５／１００以上（つまり流体がシール部から実際に放出されるカーテン面積が流体通路１０２の最小面積の２％以上）となる。
【００９３】
図５Ｃに示す、内圧によるシール部材１３３の反転現象は、各シール部材１３３同士の押し付けがなくなって隙間ができるまで発生しないのではなく、試験圧力を超えるような高圧の場合には金具結合時の各シール部材１３３が押し付け位置（弁座口の径の０．７〜１／１００程度）の半分程度になると反転する。ここでの各シール部材１３３の押し付け位置とは各シール部材が変形しない接触位置を越えて互いに変形した位置を意味する。
【００９４】
本形態では、流体圧力が異常に上昇してコイルばね１０７が軸方向へ圧縮変形してシール部材１３３が軸方向にリフトし、シール部材１３３によるシール部分から流体が結合金具の外へ放出される。このとき、本結合金具の外へ放出されるリーク路１３８の面積を、本結合金具の流路通路１０２の最小面積の１％以上とすることができる。
【００９５】
普通の安全弁を使用する場合、一般的には、一つの安全弁で異常圧力を放出するようにするが、上述した大容量泡放水システムの場合のような大掛かりなシステムでは結合金具は最低でも１０組の結合金具を用いるので、その場合はそれら全部の結合金具を安全弁機能付き結合金具とし、それらが圧力を放出する安全弁機能を発揮するようにする。このようにすれば、前記JIS Ｂ 8210揚程式安全弁の「弁体が開いた時の流路面積の中で弁座流路面積（カーテン面積）が最小となり、安全弁のリフトが１／４０以上」という「実際の放出面積が弁座面積の１０％以上」という意味の要求を満たす。この場合の警報用安全弁機能付き結合金具の個々に対する要求はその１／１０とした（本結合金具１０組合計で前記JIS揚程式安全弁の要求と同じになる。）。なお、JISでは警報用安全弁に対する放水量の定めがない。
【００９６】
本形態でのコイルばね１０７は、ばね受け部材１０９をねじ込むことによって、安全弁機能を作動させる圧力として設定した圧力（本発明で想定する異常で過大な圧力に対する安全を考えて設定した圧力）に対応した軸荷重を加えて圧縮してあるので、本設定圧力を超えるまでは収縮しない。そして設定した高い異常で過剰な圧力を超えるまではシール部材同士が突き当たり圧力流体の漏れを阻止している。設定した高い異常で過剰な圧力になると、そのコイルばね１０７は収縮変形が始まる（収縮部材は一旦変形すると、その後は弾性的に元に戻らないものでもよい。）。
【００９７】
流体通路１０２内における流体圧が異常で過剰な高圧になったときに図４に示すようにシール部材１３３の間が開き、リーク路１３８を形成する。このリーク路１３８の領域に係止鉤部１１３の切欠き孔１１５によって形成される流体噴出口１１６の部分が位置する。つまり、リーク路１３８の領域の一部と流体噴出口１１６の領域の一部が重なり合うため、リーク路１３８から流出する高圧流体はそのリーク路１３８から流体噴出口１１６を直線的に経て外まで勢いよく放出される。したがって、流体噴出口１１６を経て直線的に外へ流出する流体はその噴出途中で余計な抵抗を極力受けることなく結合金具の外へ噴出する。高くまたは遠くまで勢いよく飛ぶようにリーク流体を放出させることができるので放出する流体により異常事態を明確に顕在化する。よって、異常事態の識別力が高まり、これを見ての監視者や操作者等による異常事態の把握が容易になる。
【００９８】
また、係止鉤部１１３を設けた場所以外の結合部における隙間からも流体が放出する。特に嵌合突部１１１の側面で付勢機構１２０の鋼球１２５を配置した間隙Ｇ２の部分では比較的大きく開口しており、この間隙Ｇ２の開口領域にリーク路１３８が位置するので、この領域（流体噴出口）からも流体を噴き出すように放出させることができる。また、鋼球１２５は流体が噴出する際、高圧流体の放出流の勢いで図４に示す状態まで沈み込むので鋼球１２５は高圧流体の放出を大きく阻害せず、その部分に大きな流体噴出口を形成できる。
【００９９】
また、本実施形態での結合金具では、本呼称径３００mmの結合金具でその円周１２方向に切欠き孔１１５を設けているので、鋼球１２５のある部分を合わせて２４方向という様に略全周方向に噴出流が発生する。したがって、結合金具の設置向きに拘わらず、いずれかのリーク噴出流を観察できるようになるのでその異常事態を認識し易い。最も流体噴出口１１６が円周方向に均等割りで３ヶ所あれば必ず１か所は上方３０°以上の角度となるので十分に異常事態の顕在化に寄与できる。より好ましくは円周方向に均等割りで６か所以上あればよく、この場合には上方６０°以上の角度となる。
【０１００】
以上の如く、各流体噴出口１１６を、流体が放射する噴出ノズルとしているので、その噴出流体を把握することが容易になり、異常事態の監視が容易であり、異常事態を知らせる監視及び警報機能を有効かつ顕著に発揮させることができる。更に、流体噴出口１１６から放射する噴出流体を遠くからでも直ちに気が付くことができる放出能力を付与できることから特に大がかりなシステム、例えば大容量泡放射システムで使用する場合に好適する。
【０１０１】
また、本形態での流体噴出口１１６は係止鉤部１１３の部分への応力集中を防止するために形成した切欠き孔１１５を利用しているので流体噴出口１１６を別に設ける場合に比べて構成の簡略化が図れる。流体噴出口１１６をリーク路１３８に対応して別の位置に設けるようにしてもよい。
【０１０２】
また、コイルばね１０７は設定した高い異常な圧力を超えるまでは収縮せず、通常はシール部材１３３同士を突き合せて流体の流出を阻止している。しかし、設定圧力を超えると、コイルばね１０７はリーク路１３８を形成するまで収縮する。そして、コイルばね１０７がリーク路１３８を形成するまで収縮すると、その後は元に戻っても戻らなくてもよい。元に戻らない場合は本収縮部材または本結合金具自体を交換する必要が生じる。この異常事態が実際に生じて作動する頻度は非常に稀であり、結合状態の破壊や損傷を防止できるので人命に係わる事故等の重大な事態を回避できることを考えれば、本収縮部材または本結合金具１００自体を交換または破棄することでもやむを得ない。
【０１０３】
本形態では、安全弁の弁体および弁座等を別体の構造として結合金具に組み込む必要がない。しかも、本形態では、結合金具１００の構成要素である結合部及びシール部を基本的に変更することなく、結合部を形成する結合金具本体１０１と結合部本体１０５の間に収縮部材を組み込むだけで、安全弁機能を備えた結合金具とすることができる。
【０１０４】
本形態では正常時に弁体のシール部材を押し付けて流体をシールする一方、移送流体が異常で過剰な高い圧力となったとき、結合部本体が破断せずにコイルばね１０７が軸方向に収縮することによってそれまで押し付けられていた弁体（弁座面）としているシール部材が相手の弁座面（弁体）としているシール部材またはシール部から離れて流体を外へ放出させるリーク路を形成するように構成して安全弁として機能させるようにしたので流体通路内の異常で過大な圧力の流体を放出する構成とするための特別かつ複雑な弁体装置をわざわざ別部材として結合金具に組み込む必要がなく、構成の簡略化が図れる。
【０１０５】
尚、一対の結合金具の一方を大容量泡放射システムにおいてのマニホルドに設けた結合金具とし、その一対の結合金具で安全機構付き結合金具としてもよい。マニホルドに設けた結合金具にはコイルばね１０７を含む安全機構部を設けず、他方の結合金具１００の方のみにコイルばね１０７を含む安全機構部を設けて前述した形態の場合と同様にリーク機能や警報機能を発揮させるように構成してもよい。この場合は流体通路１０２内の流体圧が一定以上の異常で過剰な高圧になると、大容量泡放射システムのマニホルドに設けた方の結合金具１００ではシール部材１３３が軸方向へ移動しないが、他方の結合金具１００の変形部１３５が変形し、この方のシール部材１３３のみが軸方向に移動してリーク路１３８を形成する。この場合、一方のシール部材１３３のみが後退するので各シール部材１３３相互の離反量はその一方のシール部材１３３の後退量Ｒであり、この一方のシール部材１３３の後退量Ｒに相応したリーク路１３８を形成する。したがって、リーク路１３８の幅は前述した実施形態の場合の略半分になる。
【０１０６】
通常、結合金具の場合おいては出荷検査等で一時的に試験圧力（使用圧の１．５〜２．０倍）を受けた後、使用圧（常用最高使用圧力）以内で使用される。この範囲ではコイルばね１０７は圧縮（収縮）されず、通常以上の過大な引張り力が結合金具本体１０１に加わったときに圧縮（収縮）される。また、安全弁機能を備えた結合金具１００の場合、試験圧を超える異常で過大な高圧（使用圧の３〜４倍以上）を想定して、安全弁機能が作動する圧力を任意に設定することが可能である。
【０１０７】
図６乃至図８に基づいて、本発明の他の実施形態の結合金具における収縮部材を説明する。この実施形態では前述した実施形態のコイルばね１０７に代わりに圧縮されるときに反発力を発生しながら変形する皿ばね１５０を収縮部材として使用したものである。ここでの皿ばね１５０は図７に示すように中心に孔１５１を開けた板１５２を円錐状に形成してなり、その円錐高さを低くする向きに撓ませることでばね作用が得られる。そして図８（Ａ）に示すように複数の皿ばね１５０を同じ向きに一列に重ね合わせた並列重ねの２組の皿ばね群１５３，１５４を逆向きに直列に重ねてなる。この場合は、図７の皿ばね１５０（１個）に比べて荷重が３倍で撓み量が２倍になる。また、図８（Ｂ）に示すように皿ばね１５０を互い違いに逆向きに重ね合わせた複数の皿ばね群１５５を直列に重ねたものでもよい。この場合は、図７の皿ばね１５０（１個）に比べて荷重が同じで撓み量が６倍になる。（Ａ）や（Ｂ）の例のように、複数の皿ばねの組み上げ形式を変えることで皿ばね全体としてのばね定数を変えることができるが、上述した機能を発揮する上で適する組み合わせを選択する。
【０１０８】
図９は本発明の更に他の実施形態の結合金具を説明するための図面である。この実施形態では前述した実施形態のコイルばね１０７または皿ばね１５０に代わりに圧縮されるときに反発力を発生しながら変形する中空の部材としてチューブ部材１６０を収縮部材として使用したものである。チューブ部材１６０はその中空な素材を円形に曲げてシームレス状態に繋いでも、中空な部材を円形に曲げてその部材の両端をシームレス状態に繋がずＣ型リング状に形成してもよい。なお、曲げ加工できない材料の場合は金型等を使用した成型加工を行う。この場合の材料にはばね鋼材やステンレス鋼等の金属やＣＦＲＰやＡＦＲＰ等の繊維強化プラスチック等々を用いることが考えられる。
【０１０９】
図１０は本発明の更に他の実施形態の結合金具を説明するための図面である。この実施形態では前述した実施形態のチューブ部材１６０に代わり圧縮されるときに反発力を発生しながら変形または圧縮破壊する中実（無垢）の部材１７０を収縮部材として使用したものである。中実部材を円形に曲げてシームレス状態に繋いでも中実部材を円形に曲げて両端をシームレス状態に繋がずＣ型リング状に形成してもよい。なお、曲げ加工できない材料の場合は金型等を使用した成型加工を行う。また、この材料には錫やアルミニュウム等の金属やＰＭＭＡやＰＳ等の樹脂等々の材料を用いることができる。
【０１１０】
本発明での収縮部材は弾性的に収縮するものに限らず、圧縮されるときに反発力を発生しながら塑性変形する部材、または反発力を発生しながら圧縮破壊（崩壊）する部材であってもよい。もちろん、その材料には金属や樹脂等の種々の材料を用いることが考えられる。
【０１１１】
本発明では、結合金具本体内の流体の圧力が異常に上昇したときに係合部同士が係止した状態で流体が使用圧力の３倍に高まり結合金具本体を互いに引き離す方向への軸荷重が加わったときにその荷重で流体放出路に通じるリーク路を形成するようにしてもよい。更には係止部が係止した状態で流体が結合金具の試験圧力に高まり結合金具本体を互いに引き離す方向への軸荷重が加わったときにその荷重で流体放出路に通じるリーク路を形成するようにしてもよい。
【０１１２】
また、前述した各形態ではオスメスのない一対の同一構造の結合部を用いたツインスター金具の形態であったが、本発明の結合金具はその結合部や金具形式に依存せず、例えば日本のねじ式金具（平成２５年３月２７日総務省令第２３号）やドイツ規格のストルツ式金具（DIN14300 A-Druckkupplung）等の機種にも適用が可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１００…結合金具
１０１…結合金具本体
１０２…流体通路
１０３…装着部
１０５…結合部本体
１０６…ストッパ壁部
１０７…コイルばね
１０９…ばね受け部材
１１０…結合部
１１６…流体噴出口
１３８…リーク路
【図１】
0006719876.tif 000002
【図２】
0006719876.tif 000003
【図３】
0006719876.tif 000004
【図４】
0006719876.tif 000005
【図５Ａ】
0006719876.tif 000006
【図５Ｂ】
0006719876.tif 000007
【図５Ｃ】
0006719876.tif 000008
【図５Ｄ】
0006719876.tif 000009
【図６】
0006719876.tif 000010
【図７】
0006719876.tif 000011
【図８】
0006719876.tif 000012
【図９】
0006719876.tif 000013
【図１０】
0006719876.tif 000014
【図１１】
0006719876.tif 000015
【図１２】
0006719876.tif 000016