(57)【要約】【課題】口金具の長さを長くすることなく、従って、製品長さを長くすることなく、外力による曲げや偏心に対して口金具の根元部での局部的な伸張が生じるのを防止可能な可とう継手とその製造方法を提供する。【解決手段】両端部に金属製の口金具１，１を有すると共に、これら口金具１，１間に、内面ゴム層２と補強層３，４，５と外面ゴム層６とを有する可とう部８を備える筒状の可とう継手である。補強層が、口金具１内周側と内面ゴム層２の外周側間に始点および終点を有して長手方向に巻回状に装着されている硬鋼線４を有する可とう継手。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部に金属製の接続端部を有すると共に、これら接続端部間に、内面ゴム層と補強層と外面ゴム層とを有する可とう部を備える筒状の可とう継手であって、前記補強層が、前記接続端部内周側と前記内面ゴム層の外周側間またはより開口端側に始点および終点を有して長手方向に巻回状に装着されている金属製補強具を有することを特徴とする可とう継手。
【請求項２】
前記接続端部の開口端側根元部に、主補強コード層で被覆された鋼製のソリッドリングが装着されていると共に、前記金属製補強具が前記主補強コード層の内周面側に配置されている請求項１の可とう継手。
【請求項３】
前記ソリッドリングが前記接続端部より開口端側に隣接すると共に、前記金属製補強具が、前記ソリッドリングの内周面側に始点および終点を有する請求項２の可とう継手。
【請求項４】
円筒状の内面ゴム層を形成し、その外周面に補強層を形成し、開口側端部に金属製の接続端部を装着すると共に、前記外補強層の周面に外面ゴム層を形成する可とう継手の製造方法において、前記補強層を構成する金属製補強具の始点および終点とを、前記接続端部内周側と前記内面ゴム層の外周側間またはより開口端側に配置して、前記金属製補強具を長手方向に巻回状に装着して構成することを特徴とする可とう継手の製造方法。
【請求項５】
前記接続端部の開口端側根元部に、主補強コード層で被覆された鋼製のソリッドリングを装着すると共に、前記金属製補強具を前記主補強コード層の内周面側に配置する請求項４の可とう継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可とう継手とその製造方法に関し、詳しくは、金属製の接続端部を有すると共に、この接続端部間に、内面ゴム層と補強層と外面ゴム層とを有する可とう部を備える可とう継手とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
主として土中に埋設され上下水道などの流体用の管の継手部分には、不等沈下に対処すべく可とう性を有する継手が採用されている。そのような継手として、フランジ部を有する金属製の接続端部（以下、口金具ということがある）を両端に装着した短尺のゴム製可とう継手が多く用いられる。このゴム製可とう継手は円筒状をしていると共に、その可とう部内には補強のため、両フランジ部間にわたりスパイラル状の硬鋼線や複数個の金属製独立リングが埋設・挿入されている。
【０００３】
例えば、図５に示すような構造をした可とう継手がある。この可とう継手は、長手方向端部側に位置する口金具１どうし（一方のみ表示）の間の可とう部８において、内面ゴム層２の外表面に巻回された主補強コード層３の外周に、スパイラル状の硬鋼線４が巻回されて、耐土圧力や座屈力を高めるようになっている。
硬鋼線４の外周には、更に補助補強コード層５が巻回されており、その外周には外面ゴム層６で被覆された構造をしている。硬鋼線４のピッチ間には、中間ゴム層９が充填されている。尚、図番７は断面略四角形の鋼製ソリッドリングであり、１０は接続固定治具であるボルトの挿通孔である。
【０００４】
しかし、図５に示す可とう継手は、外力により曲げや偏心を受けた場合、口金具１と硬鋼線４の始点４ａ（又は終点）の間（口金具１の根元部）で、局部的な伸張が発生して、可とう部全体で変位を吸収できないという問題がある。更に、繰り返し偏心や曲げを受けた場合には、巻回されている硬鋼線４の端部が補強コード層５、外面ゴム層６を突き破って矢印Ｐの方向に露出してくるおそれがある。
【０００５】
そこで、かかる問題点を解消する可とう継手として、図６に示すように、口金具１の構造をフランジ部１ａの内周面側にニップル部１ｂを溶接して構成した可とう継手が考えられる。この可とう継手は、ニップル部１ｂの端部を拡径状にして、この端部内周面と硬鋼線の始点とを溶接接合して一体化することにより、口金具１の根元部での局部的な伸張が生じるのを防止できるようになっている。
【０００６】
更に又、図７に示すように、口金具１の外周側に硬鋼線４を重ねるように巻回して構成された可とう継手も考えられる。この可とう継手は、図６に示した可とう継手と同様に、口金具１の根元部での局部的な伸張が生じないようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示す可とう継手は、図５に示す可とう継手の欠点をある程度解消し得るものではあるが、口金具の部品点数が増えてコストの上昇をもたらすこと、口金具の長さが長くなるので、製品長さも長くなるという問題がある。もっとも、製品長さを強いて短くしようとすると、硬鋼線４の外周の補強コード層５や外面ゴム層６が成型できず、しかも外径が大きくなっているので、接続用のボルト、ナットなどが取り付け難くなる。
【０００８】
又、図７に示す可とう継手は、図６に示す可とう継手と同様に、口金具の長さが長くなって製品長さも長くなるので、口金具のコストも高くなり、しかも製品の肉厚も厚くなって変形反力が大きくなるという問題がある。製品長さを強いて短くしようとすると、図６の可とう継手の場合と同様な問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みて、殊更口金具の長さを長くすることなく、従って、製品長さを長くすることなく、外力による曲げや偏心に対して口金具の根元部での局部的な伸張が生じるのを防止可能な可とう継手とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は各請求項記載の発明により達成される。すなわち、本発明に係る可とう継手の特徴構成は、両端部に金属製の接続端部を有すると共に、この接続端部間に、内面ゴム層と補強層と外面ゴム層とを有する可とう部を備える筒状の継手であって、前記補強層が、前記接続端部内周側と前記内面ゴム層の外周側間またはより開口端側に始点および終点を有して長手方向に巻回状に装着されている金属製補強具を有することにある。
【００１１】
この構成によれば、長手方向に巻回状に装着されている金属製補強具の始点および終点が、接続端部内周側と内面ゴム層の外周側間またはより開口端側に配置されているため、外力により可とう継手に偏心あるいは曲げ作用が生じたとしても、外力による影響が補強具の始点に直接及び難くなり、従って、接続端部の根元部での局部的な伸張が生じ難くなると共に、補強具の先端が補強層やゴム層を突き破って外部に露出してくるのを確実に阻止できる。その結果、口金具（接続端部）にニップルを溶接するなど、殊更口金具の長さを長くすることなく、従って、製品長さを長くすることなく、外力による曲げや偏心に対して口金具の根元部での局部的な伸張が生じるのを防止可能な可とう継手を提供することができた。尚、巻回状に装着されているとは、螺旋（スパイラル）状の装着されている場合のみならず、複数個の独立のリングを装着している場合を含む。
【００１２】
前記金属製補強具は、スパイラル状または独立リング状のいずれであってもよい。更に、金属製補強具を、厚みに対して幅のあるバンド状に構成すると、可とう継手の内径を大きくできて都合がよい。
【００１３】
前記接続端部の開口端側根元部に、主補強コード層で被覆された鋼製のソリッドリングが装着されていると共に、前記金属製補強具が前記主補強コード層の内周面側に配置されていることが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、管内部を通流する流体による内圧が大きくなり、主補強コード層に大きな引っ張り力が作用する場合にも、外力により偏心が生じた際に主補強コード層が内径を縮小しようとする挙動を抑制することができ、内側断面積の変化を小さくできて都合がよい。
【００１５】
前記ソリッドリングが前記接続端部より開口端側に隣接すると共に、前記金属製補強具が、前記ソリッドリングの内周面側に始点および終点を有するようにしてもよい。
【００１６】
このように構成すると、管内部を通流する流体による内圧が大きくなり、主補強コード層に大きな引っ張り力が作用したとしても、ソリッドリングを変形・座屈させる作用力を抑制できるため、ソリッドリングの大きさを小さくできて都合がよい。
【００１７】
又、本発明に係る可とう継手の製造方法の特徴構成は、円筒状の内面ゴム層を形成し、その外周面に補強層を形成し、開口側端部に金属製の接続端部を装着すると共に、前記外補強層の周面に外面ゴム層を形成する方法において、前記補強層を構成する金属製補強具の始点および終点とを、前記接続端部内周側と前記内面ゴム層の外周側間またはより開口端側に配置して、前記金属製補強具を長手方向に巻回状に装着して構成することにある。
【００１８】
この構成によれば、殊更口金具の長さを長くすることなく、従って、製品長さを長くすることなく、外力による曲げや偏心に対して口金具の根元部での局部的な伸張が生じるのを防止可能な可とう継手の製造方法を提供するができる。
【００１９】
前記接続端部の開口端側根元部に、主補強コード層で被覆された鋼製のソリッドリングを装着すると共に、前記金属製補強具を前記主補強コード層の内周面側に配置することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る可とう継手Ａの半断面構造を示す。この可とう継手Ａは、長手方向端部側に位置し金属製の接続端部である口金具１どうし（図１では一方のみ表示）の間の可とう部８において、内面ゴム層２の外表面に巻回された補助補強コード層５の外周に、金属製補強具の１種であるスパイラル状の硬鋼線４が巻回されていると共に、硬鋼線４の外周には、主補強コード層３が巻回されていて、更にその外周が外面ゴム層６で被覆された構造をしている。これら補助補強コード層５、硬鋼線４、主補強コード層３は、補強層を構成する。硬鋼線４のピッチ間には、中間ゴム層９が充填されている。又、口金具１の開口端側根元部には主補強コード層３で被覆された鋼製のソリッドリング７が装着されていると共に、口金具１の外周側に接続固定部品であるボルトを挿通可能な挿通孔１０が形成されている。
【００２１】
この可とう継手Ａが従来技術のものと相違する点は、硬鋼線４の始点である先端４ａが、口金具１の内周側と内面ゴム層２の外表面側に位置していることと、硬鋼線４が主補強コード層３の内周側に配置されていることにある。より詳細には、硬鋼線４の始点は、口金具１に形成された切欠き箇所に嵌合するように配置されているソリッドリング７を被覆する主補強コード層３の内周面側に位置しており、硬鋼線４の終点（図示略）も、始点と同様の位置（長手方向の対象位置）に配置されている。
【００２２】
この構成により、図６、７に示したように口金具をニップル接続形にすることなく、口金具１と硬鋼線４の先端４ａとの間での局部的な伸張が生じるのを防止でき、口金具をニップルレス構造にできる。つまり、外力により可とう継手に偏心あるいは曲げ作用が生じたとしても、硬鋼線４の先端４ａが口金具１の内周側に位置しているので、外力による影響が硬鋼線４の始点４ａに直接及び難くなり、従って、口金具１の根元部での局部的な伸張が生じ難くなると共に、硬鋼線４の先端４ａが補強コード層３、外面ゴム層６を突き破って外部に露出してくるのを確実に阻止できる。この場合、硬鋼線４の先端４ａは、例えば、口金具１の開口端側より長手方向内側寄りの内周部側に位置していてもよい。要は、外力が負荷されて、外力により可とう継手に偏心あるいは曲げ作用が生じたときに、硬鋼線４の先端４ａが口金具内周側から容易に外れないように位置していればよい。
従って、図２に示すように、ソリッドリング７が口金具１より開口端側に口金具１と隣接して配置される場合には、ソリッドリング７を被覆する主補強コード層３の内周側に硬鋼線４の先端４ａが配置されていてもよい。その結果、継手自体の長さが短いものであっても大きい偏心量を吸収できることになる。
【００２３】
しかも、スパイラル状の硬鋼線４を主補強コード層３の内周面側に位置させているので、管内部を通流する流体による内圧が大きくなり、主補強コード層３に大きな引っ張り力が作用する場合にも、ソリッドリング７を変形・座屈させる作用力を抑制できる。そのため、ソリッドリング７の大きさを小さくできる利点がある。更に、外力により偏心が生じた際に主補強コード層３が内径を縮小しようとする挙動を抑制することもでき、内側断面積の変化を小さくできて都合がよい。つまり、内側断面積の変化が大きくなると、管内部を通流する流体に対する抵抗に変化が生じるため、流体を確実かつ円滑に送り出すためには、圧送ポンプ等の設備を大掛かりにする必要があり、少なくない設備コストを要するという問題が生じるが、本実施形態の可とう継手はそのような問題を生じ難くできる。
【００２４】
次に、本実施形態の可とう継手の製造方法について、その一例を説明する。まず、金属製のマンドレルを用意して、その外周に合成ゴムあるいは天然ゴム等からなるゴム層を巻回して内面ゴム層２を形成し、その外周面に、ナイロン等のポリアミド系樹脂繊維をゴム被覆したすだれ状ゴム被覆繊維補強層からなる補助補強コード層５を巻回する。次いで、硬鋼線４を外嵌すると共に、硬鋼線４のピッチ間を内面ゴム層２と同材質のゴムで充填して、中間ゴム層９を形成し、その外周面に主補強コード層３を巻回する。このゴム被覆繊維補強層は、互いに繊維方向角度の異なる複数層を巻回することが強度を高める上で好ましい。更に、開口側端部を補強すべく、開口側端部より金属製ソリッドリング７を嵌合し、このソリッドリング７を主補強コード層３で包み込むようにして折り返し、更に、予め嵌合していた端部フランジを構成する口金具１を両端部に装着して、口金具１の内周面側に折り返された主補強コード層３の端部を挿入すると共に、内面ゴム層２の端部を折り返して開口端部を形成する。更に、その外周に内面ゴム層のゴムと同材質のゴムを巻回・被覆して外面ゴム層６を形成する。もっとも、中間ゴム層９、外面ゴム層６共に、内面ゴム層２と同材質にする必要は必ずしもなく、異なる材質のもので形成してもよい。そして、加硫後、マンドレルを取り外して可とう継手が形成される。
【００２５】
【実施例】
図１に示す構造をした内径１００ｍｍ、長さ３５０ｍｍの可とう継手（実施例）について、図６に示した従来構造の可とう継手（比較例）と比較して、破壊偏心量を測定した。破壊偏心量の測定は、一端側を固定して他端側を一方向に略一定速度で偏心させたとき、可とう部に亀裂などの損傷が生じるまでの偏心距離を計測して行った。その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】
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表１から分かるように、実施例の可とう継手は、従来の可とう継手の２倍の破壊偏心量を示しており、偏心吸収量が格段に大きく、従って、同一偏心吸収量の可とう継手を達成するのであれば、長さを実質１／２に短くできることになる。
【００２７】
〔別実施の形態〕
（１）別実施形態に係る可とう継手Ｂの半断面図を、図３に示す。この可とう継手Ｂは、口金具１１の端部側内周部の形状が外端部に向けて拡径状に傾斜していて、この拡径箇所に嵌合可能に断面略三角形のソリッドリング１７が配置されている。このように構成すると、内径を大きくできる利点がある。
【００２８】
（２）上記実施形態では、硬鋼線としてスパイラル状のものを用いた例を示したが、補強用の硬鋼線は必ずしもスパイラル状である必要はなく、独立リングとし、独立リング状硬鋼線を可とう部８の長さ方向にわたり、複数個並設・挿入する構成としても、上記実施形態の可とう継手と同様な作用・効果を得られる。
【００２９】
その場合、例えば図４に示すように、硬鋼線に代えてある程度の幅を有するバンド状の補強具１４としてもよい。このように構成しても、図３に示した可とう継手Ｂと同様に、内径を大きくできる。しかも、図４に示す可とう継手Ｃの場合、スパイラル状の硬鋼線を用いた図１〜３のものより、使用可能な可とう継手の形状、大きさに対する自由度が高いという利点がある。
【００３０】
（３）主補強コード層、補助補強コード層を構成する被覆繊維補強層の繊維の材質、サイズ、あるいは被覆繊維補強層の巻回数、巻回ピッチなどは用途、目的などに応じて適宜変更可能である。使用可能な繊維の材質としては、例えば、ナイロン６６、ナイロン６等のポリアミド系繊維、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維、レーヨン、アラミド繊維、ＰＢＯ繊維、スチールコード、ガラス繊維、カーボン繊維などが例示される。これらの繊維材料は、接着性改善のための予備処理をして使用することが好ましい。
【００３１】
（４）本発明において、内面ゴム層、外面ゴム層などを構成するゴム材料としては、ＲＳＳ，ＳＭＲ等の天然ゴム、合成ゴムが使用可能であり、特に好ましいゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ），クロロプレンゴム（ＣＲ），エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ），クロロスルホン化ポリオレフィン（ＣＳＭ）等がある。ゴム材料は単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。これらのゴム材料の内、上水道用の可とう管としては、天然ゴム、ＩＩＲ、ＣＲの使用が特に好ましい。
【００３２】
ゴム材料には、加硫剤、加硫促進剤を添加してもよく、必要に応じて各種添加剤を添加できる。具体的には、カーボンブラック、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等の充填剤あるいは補強剤、アロマ系、ナフテン系、パラフィン系などのプロセス油、ワックス、酸化亜鉛、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛などの加工助剤などがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可とう継手の半断面図
【図２】図１の可とう継手の変形例を示す半断面図
【図３】本発明の別実施形態の可とう継手の半断面図
【図４】本発明の更に別実施形態の可とう継手の半断面図
【図５】従来技術に係る可とう継手の半断面図
【図６】従来技術に係る他の可とう継手の半断面図
【図７】従来技術に係る更に他の可とう継手の半断面図
【符号の説明】
１　　　　　接続端部
２　　　　　内面ゴム層
３，４，５　補強層
６　　　　　外面ゴム層
８　　　　　可とう部
【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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