(57)【要約】【課題】この発明は、ポリエチレン樹脂管と異種の管とのフランジ締結における流体の漏れだし易い欠陥を解消し、フランジ締結が多少緩んでも流体が漏れだすことのないフランジ付きポリエチレン樹脂短管を提供する。【解決手段】端部にフランジが一体に設けられたフランジ付きポリエチレン樹脂短管であって、フランジ端面にはシールリング装着溝が設けられ、フランジのシールリング装着溝底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法ｔ２  ≧フランジ外径Ｄ１  ／１１となされ、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端部にフランジが一体に設けられたフランジ付きポリエチレン樹脂短管であって、フランジ端面にはシールリング装着溝が設けられ、フランジのシールリング装着溝底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法ｔ２  ≧フランジ外径Ｄ１  ／１１となされ、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されていることを特徴とするフランジ付きポリエチレン樹脂短管。
【請求項２】
面取りが半径０．１〜２ｍｍの円弧面である請求項１記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ポリエチレン樹脂管をフランジ接合する際に使用するフランジ付きポリエチレン樹脂短管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水道配管またはガス配管、特に、宅地内配管においては、ポリエチレン樹脂管が使用されることが多くなっている。これは、地震等の地殻変動が生じた場合にも、ポリエチレン樹脂管の有する伸張性と靱性により破損し難く、二次災害を防止できることが実証されてきたことによる。
一方、比較的大口径の公道下に埋設される水道配管またはガス配管は、鋳鉄管、鋼管、硬質塩化ビニル管などの合成樹脂管等が使用されている。
したがって、宅地内水道配管またはガス配管としてポリエチレン樹脂管を使用する場合には、鋳鉄管、硬質塩化ビニル管などの異種の管との接合が必要となる。
【０００３】
このような場合、従来は、ポリエチレン樹脂管の端部にフランジ付きポリエチレン樹脂短管を接合し、このフランジを利用して異種の管側に設けられているフランジとフランジ接合することが行われている。その一例を図４に示す。図４に示す例では、ポリエチレン樹脂管ａの端部に電気融着継手（ソケット）ｂによりフランジｃ１  付きポリエチレン樹脂短管ｃが取り付けられ、一方、鋳鉄管ｄ側に設けられたフランジｄ１  とフランジｃ１  との間に板パッキングｅを挟持して、フランジｄ１  とフランジｃ１  の背面側の金属フランジｃ２  をボルトとナットの締めつけにより締結されている例を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のフランジ締結による接合においては、管路の振動や熱膨張、熱収縮により、ボルトとナットによる締めつけが緩み、ごく僅かな緩みであっても水またはガスが漏れだすことがある。特に、流体の圧力が高く、管路が曲がっている場合には、フランジ間の締結が緩み易く、流体の圧力が高いことと相俟って、流体が漏れだし易いという欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明者は、フランジ接合におけるシール手段として常用されているフランジ端面にシールリング装着溝を設け、この溝にＯリングを装着することを考えて実施した。
ところが、内水圧が長時間かかると、シールリング装着溝の底部内周角部にクラックが発生して、フランジの締めつけが緩んで漏れにつながる欠陥が発生した。
また、振動や熱膨張によりフランジの締結に緩みが生じると、溝内に装着されているＯリングが内水圧で外方に押し出される。すると、Ｏリングはシールリング装着溝のフランジ端面外周角部で周方向に切断され、シール機能が無くなり、漏れが発生するという欠陥が見つかった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ポリエチレン樹脂管と異種の管とのフランジ締結における流体の漏れだし易い欠陥を解消し、フランジ締結が多少緩んでも流体が漏れだすことのないフランジ付きポリエチレン樹脂短管を提供することを目的とする。
【０００７】
請求項１記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、端部にフランジが一体に設けられたフランジ付きポリエチレン樹脂短管であって、フランジ端面にはシールリング装着溝が設けられ、フランジのシールリング装着溝底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法ｔ２  ≧フランジ外径Ｄ１  ／１１となされ、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されていることを特徴とする。
また、請求項２記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、請求項１記載のフランジ付きポリエチレン樹脂短管において、面取りが半径０．１〜２ｍｍの円弧面であることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、フランジのシールリング装着溝底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法ｔ２  ≧フランジ外径Ｄ１  ／１１となされている。
これは、ポリエチレン管の外径Ｄと肉厚ｔとの関係Ｄ／ｔをＳＤＲ（ＳｔａｎｄａｒｄＤｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）と称し、配水用ポリエチレン管の肉厚は、最大使用圧力時における５０年クリープ強度に対して安全率２となるようにＮａｄａｙの式により設計され、ＳＤＲ＝Ｄ／ｔ＝１１とすることが、配水用ポリエチレン管協会で提案され、これに基づいて配水用ポリエチレン管の基本寸法が規格化されている。尚、Ｎａｄａｙの式を適用するに当たり、最大使用圧力は、最大使用水圧を静水圧０．７５＋水撃圧０．２５＝１．０ＭＰａ  とし、５０年クリープ強さを１００ＭＰａ  として計算されている。
【０００９】
本発明では、このＳＤＲ＝Ｄ／ｔ＝１１に基づいて、シールリング装着溝を設けた場合のフランジ寸法を決定することにより、フランジの５０年クリープに、安全率２で耐えるものとしたものである。
【００１０】
また、本発明では、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りが施されている。
この面取りは、円弧面であっても平面状のコーナー面であってもよいが、半径０．１〜２ｍｍの円弧面であるのが好ましい。シールリング装着溝の底部内周角部にクラックが発生するのを防止できると共に、シールリングの切断を防止できるからである。
面取り量が０．１ｍｍより小さいと、面取り面の効果が発揮されず、クラックが発生したり、シールリングが切断されるからであり、２ｍｍより大きくなると、管内の流体圧力が高まった時にシールリングが面取り部に押し込まれてしまい、流体圧力が強弱変化するとシール性が悪化し、漏れを生じるので好ましくない。
【００１１】
この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、フランジ端面にシールリング装着溝が設けられているが、フランジのシールリング装着溝底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１とし、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法ｔ２  ≧フランジ外径Ｄ１  ／１１としたことにより、フランジの強度が保持され、また、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りを施したことにより、クラックの発生およびシールリングの切断を防止して、ポリエチレン樹脂管と異種の管との漏れのない接合を可能にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
図１はこの発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の使用状態の一実施例を一部断面図で示す正面図、図２はフランジ付きポリエチレン樹脂短管の一部を拡大して示す断面図、図３はフランジのシールリング装着溝を拡大して示す断面図である。
図で、１はフランジ付きポリエチレン樹脂短管である。この短管１は、ポリエチレン樹脂短管１１とその一端部に一体に設けられたフランジ１２とからなり、フランジ１２の端面にはシールリング装着溝１３が設けられ、この装着溝１３にはシールリング１４が装着されている。１５は締結フランジで、フランジ１２を異種の管のフランジに締結するための金属フランジで、樹脂短管１１に対して自由に移動可能に嵌め合わされている。
【００１３】
そして、フランジ１２の寸法とフランジ１２に設けられるシールリング装着溝１３の形状について、図２、図３で詳細に説明する。
フランジ１２のシールリング装着溝１３底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１となされ、フランジ１２外周とシールリング装着溝１３外周との寸法ｔ２  ≧フランジ１２外径Ｄ１  ／１１となされている。
また、フランジ１２のシールリング装着溝１３は環状の断面矩形の溝となされているが、シールリング装着溝１３のフランジ１２端面外周角部１３ａとシールリング装着溝１３の底部内周角部１３ｂとに円弧面からなる面取り面が設けられている。
【００１４】
このシールリング装着溝１３には、シールリング１４が装着される。
シールリング１４は通常の配水管やガス配管で使用されるＯリングと同様の材質からなるものでよく、例えば、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）等であり、硬さはＪＩＳ  Ｋ６３０１で規定されるスプリング硬さで５０〜９０である。
また、シールリング１４の断面形状は、円形、楕円形、外周面が円形の矩形、外周面の環状周方向に突条を有するものなどであり、その高さは、装着溝１３の深さの１．５〜２倍程度である。１．５倍より小さいとシールリング１４の圧縮率が少なくシール性に劣る。また２倍より大きくなると、圧縮率が大きくなりすぎてシールリングに永久歪みが生じてシール性が劣ることとなる。
【００１５】
そして、このフランジ付きポリエチレン樹脂短管１は、ポリエチレン樹脂管２の端部に、電気融着継手（ソケット）３により接合され、ポリエチレン樹脂管２の端部に形成されたフランジ１２により、鋳鉄管や硬質塩化ビニル樹脂管等の異種の管４と接続される。
異種の管４には、フランジ４１が設けられ、このフランジ４１にフランジ１２の端面が突き合わされ、締結フランジ１５とフランジ４１とがフランジの周方向の複数箇所でボルトとナットで締結されて接続される。フランジ４１とフランジ１２とが同芯状に接続させるためには、突き合わされるフランジ面に凹凸の嵌合面を設けておくとよい。
【００１６】
【実施例・比較例】
本発明を実施例および比較例をもってさらに詳しく説明する。
（実施例１）
呼び径７５ｍｍの高密度ポリエチレン製のフランジ付きポリエチレン樹脂短管１を射出成形により作成した。このフランジ付きポリエチレン樹脂短管１の寸法は、短管外径Ｄ＝９０．３ｍｍ、短管肉厚ｔ＝８．８ｍｍ、フランジ１２のシールリング装着溝１３底面の厚さｔ１  ＝１２ｍｍ、フランジ１２外周とシールリング装着溝１３外周との寸法ｔ２  ＝１８ｍｍ、フランジ１２外径Ｄ１  ＝１２６ｍｍ、シールリング装着溝１３は、幅＝１０ｍｍ、深さ＝５ｍｍであり、シールリング装着溝１３のフランジ１２端面外周角部１３ａとシールリング装着溝１３の底部内周角部１３ｂとに半径０．５ｍｍの円弧面からなる面取り面が設けられている。  また、シールリング装着溝１３に装着されるシールリング１４としては、スチレンブタジエンゴム製の硬さ５５のものであり、幅８ｍｍ、外周面が半径４ｍｍの円筒面である高さ８ｍｍの矩形断面のものを使用した。
【００１７】
そして、このフランジ付きポリエチレン樹脂短管１を、図１に示すようにポリエチレン管２の端部に電気融着継手（ソケット）３により接続し、鋳鉄管４とフランジ４１と締結フランジ１５をボルトとナットで締結した管路を作り、耐水圧試験を行った。
耐水圧試験としては、ボルトで十分に締めつけた場合の漏水水圧を試験する耐水圧試験、ボルト締めつけトルクを２５％にした場合に漏水水圧を試験する過少締め耐水圧試験、水圧２．５ＭＰａをかけた状態で、何度までの曲げに止水性能が維持できるかを試験する曲げ耐水圧試験を行った。
【００１８】
耐水圧試験を行った結果は、耐水圧試験および過少締め耐水圧試験では、５ＭＰａまで内水圧を掛けたが漏水は見られなかった。また、曲げ耐水圧試験では３０度まで曲げたが漏水は見られなかった。
このように、本発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管においては、水圧が高くなっても、ボルト締結が弱くても、曲げ荷重が掛かっても漏水がないことから、通常の条件下での配水管およびガス配管としての使用においては、全く問題なく使用可能であることが分かった。
【００１９】
（比較例１）
実施例１のフランジ付きポリエチレン樹脂短管１において、フランジ１２にシールリング装着溝１３が設けられていないこと、フランジ１２の外径が１２６ｍｍであること、シールパッキングが外径１３０ｍｍ、内径７８ｍｍ、厚さ３ｍｍの平板状のものを使用したこと以外は、実施例１と同様に管路を作り、耐水圧試験を行った。
耐水圧試験を行った結果は、耐水圧試験では３ＭＰａ、過少締め耐水圧試験では１ＭＰａで漏水が見られた。また、曲げ耐水圧試験では１２度まで曲げたとき漏水が見られた。
【００２０】
【発明の効果】
この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管は、フランジ端面にシールリング装着溝が設けられているが、フランジのシールリング装着溝底面の厚さｔ１  ≧樹脂短管外径Ｄ／１１とし、フランジ外周とシールリング装着溝外周との寸法ｔ２  ≧フランジ外径Ｄ１  ／１１としたことにより、フランジの強度が保持され、また、シールリング装着溝のフランジ端面外周角部とシールリング装着溝の底部内周角部とに面取りを施したことにより、クラックの発生およびシールリングの切断を防止して、ポリエチレン樹脂管と異種の管との漏れのない接合を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の使用状態の一実施例を一部断面で示す正面図である。
【図２】この発明のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のシールリング装着溝を拡大して示す断面図である。
【図４】従来のフランジ付きポリエチレン樹脂短管の使用例を一部断面で示す正面図である。
【符号の説明】
１      フランジ付きポリエチレン樹脂短管
１１    ポリエチレン樹脂短管
１２    フランジ
１３    シールリング装着溝
１３ａ  シールリング装着溝１３のフランジ１２端面外周角部
１３ｂ  シールリング装着溝１３の底部内周角部
１４    シールリング
１５    締結フランジ
ｔ１      シールリング装着溝１３底面の厚さ
ｔ２      フランジ１２外周とシールリング装着溝１３外周との寸法
Ｄ      ポリエチレン樹脂短管の外径
Ｄ１      フランジ１２の外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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