(57)【要約】【課題】  鉛を含有しない材料による安価な管継手を提供すること。【解決手段】  接続されるべきパイプＰの端部が開口部に差し込まれて固定せしめられる筒状の継手本体１０を備えたソケットＳにおいて、鉛を含有しない銅若しくは銅合金からなると共に、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管を用い、かかる素管を拡管加工及び／又は縮管加工することにより、前記継手本体１０を形成する。【選択図】        図１
2007085400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続されるべきパイプの端部が開口部に差し込まれて固定せしめられる筒状の継手本体を備えた管継手にして、
鉛を含有しない銅若しくは銅合金からなると共に、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管を用い、かかる素管を拡管加工及び／又は縮管加工することによって、前記継手本体が形成されていることを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記継手本体の開口部に、前記パイプの端部を差し込むことのみにより、それら継手本体とパイプとの接続が実現されるワンタッチ継手構造とされている請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
前記継手本体が、その内外面において、軸方向の中央部から開口部に向かって漸次大径となる複数の段部を有し、それら複数の段部の内面側の部分において、収容された各継手構成部品を保持する一方、前記開口部が径方向内側に絞り込まれることによって、それら継手構成部品が、固定せしめられ得るようになっている請求項１又は請求項２に記載の管継手。
【請求項４】
前記継手本体の内面に、スズを主成分とする皮膜が、形成されている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の管継手。
【請求項５】
接続されるべきパイプの端部が開口部に差し込まれて固定せしめられる筒状の継手本体を備えた管継手を製作するに際して、
鉛を含有しない銅若しくは銅合金からなると共に、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管を準備する工程と、
かかる冷間引抜加工素管に対して拡管加工及び／又は縮管加工を施すことにより、内外面において、軸方向の中央部から開口部に向かって漸次大径となる複数の段部を有する継手本体を形成する工程と、
該継手本体内に所定の各継手構成部品を収容し、前記複数の段部の内面側の部分において、それら継手構成部品をそれぞれ保持する一方、前記開口部を径方向内側に絞り込むことによって、それら継手構成部品を固定せしめる工程とを、
含むことを特徴とする管継手の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管継手及びその製作方法に係り、特に、水道配管や温水機器接続用配管等に好適に使用される管継手と、それを有利に製作する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液体や気体等の流体を輸送する配管を、別の配管に接続したり、また目的とする機器に接続したりするために、ソケット、アダプタ、Ｔ’ｓ、９０°エルボ等の名称の管継手が広く用いられてきており、例えば水道配管や温水機器接続用配管の工事に際しては、その配管と他の配管等とを接続するための継手として、差込み挿入のみで接続が可能な、所謂ワンタッチ継手が、多く用いられてきている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
ところで、この種の管継手は、基本的に、筒状の継手本体を有して構成され、その一方の開口部に対して、接続されるべきパイプの端部が差し込まれて固定せしめられる一方、他方の開口部には他の配管や各種機器が接続せしめられるようになっているのであるが、そのような筒状の継手本体は、継手構成部品の収容保持のための内面加工や必要な強度の確保等のために、鋳物から切削加工によって製作されており、そのため、通常、切削性の良好なＢＣ６等の青銅の丸棒（鋳物）の如き材質が用いられてきているが、そのような材質には、切削性を良好とするための合金成分として、鉛（Ｐｂ）が添加、含有せしめられることとなる。
【０００４】
ところで、近年、鉛（Ｐｂ）は、人体や環境に悪影響を及ぼす有害物質とされ、世界的に、その使用が制限される傾向にある。このため、上記した青銅の鋳物からの切削加工によって得られた筒状の継手本体を有する管継手を、前述の如き水道配管や温水機器接続用配管部品として使用した場合にあっては、鉛が水道水や温水中に溶出するようになるところから、その溶出量についての規制は、国内においても、次第に厳しくなってきているのである。そこで、今日、そのような有害な鉛（Ｐｂ）を含まない合金を用いて、安価に、継手を製作する方法の開発が望まれ、また、その製作に適した継手構造の開発が望まれているのである。
【０００５】
一方、従来の切削によって製作される管継手にあっては、その継手本体に、六角部や接続部等の外径が大きくなっている部分があることや、また、強度を確保するために、厚肉にしていること等の理由により、その重量が重いという問題を内在している。そして、この重量が重い管継手を用いた場合に、継手だけの自重により、配管がたわむ等の問題が惹起されるところから、継手としては、できるだけ重量が軽い方が望ましく、また、その取扱性においても望ましいものと言うことが出来る。加えて、継手を削り出しにより製作することにより、歩留りが悪くなり、また、切削屑が多く発生するという問題も内在しているのである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２４０１７７号公報
【特許文献２】特開２００３−４２３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、鉛を含有しない材料による安価な管継手を提供することにあり、また他の課題とするところは、強度を確保しつつ、軽量な管継手を得ることにあり、更には、切削加工することなく、管継手を製作する方法を提供することにもある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、本発明は、かかる課題を解決するために、接続されるべきパイプの端部が開口部に差し込まれて固定せしめられる筒状の継手本体を備えた管継手にして、鉛を含有しない銅若しくは銅合金からなると共に、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管を用い、かかる素管を拡管加工及び／又は縮管加工することによって、前記継手本体が形成されていることを特徴とする管継手を、その要旨とするものである。
【０００９】
なお、かかる本発明に従う管継手は、一般に、前記継手本体の開口部に、前記パイプの端部を差し込むことのみにより、それら継手本体とパイプとの接続が実現されるワンタッチ継手構造とされていることが望ましい。
【００１０】
また、本発明に従う管継手の望ましい態様の一つによれば、前記継手本体が、その内外面において、軸方向の中央部から開口部に向かって漸次大径となる複数の段部を有し、それら複数の段部の内面側の部分において、収容された各継手構成部品を保持する一方、前記開口部が径方向内側に絞り込まれることによって、それら継手構成部品が、固定せしめられ得るようになっている。
【００１１】
さらに、本発明に従う管継手の他の望ましい態様によれば、前記継手本体の内面に、スズを主成分とする皮膜が、形成されている。
【００１２】
そして、本発明にあっては、上述の如き管継手を得るために、接続されるべきパイプの端部が開口部に差し込まれて固定せしめられる筒状の継手本体を備えた管継手を製作するに際して、（ａ）鉛を含有しない銅若しくは銅合金からなると共に、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管を準備する工程と、（ｂ）かかる冷間引抜加工素管に対して拡管加工及び／又は縮管加工を施すことにより、内外面において、軸方向の中央部から開口部に向かって漸次大径となる複数の段部を有する継手本体を形成する工程と、（ｃ）該継手本体内に所定の各継手構成部品を収容し、前記複数の段部の内面側の部分において、それら継手構成部品をそれぞれ保持する一方、前記開口部を径方向内側に絞り込むことによって、それら継手構成部品を固定せしめる工程とを、含むことを特徴とする管継手の製作方法をも、その要旨としている。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明に従う管継手にあっては、その継手本体が、従来の如き切削加工ではなく、拡管加工及び／又は縮管加工によって形成されることとなるところから、その材質として、鉛（Ｐｂ）を実質的に含むことのない、銅若しくは銅合金が用いられ得ることとなったのであり、そして、この鉛を実質的に含まない材質の採用によって、鉛の溶出の問題、ひいては、それによる人体や環境への悪影響をもたらす問題も、悉く解消し得ることとなったのである。
【００１４】
しかも、そのような継手本体が、特定の耐力と肉厚とを有する冷間引抜加工素管を用いて、その拡管加工及び／又は縮管加工によって、形成されることにより、かかる素管自体の耐力に加えて、拡管／縮管による加工硬化に基づき、高強度の継手本体を得ることが出来るという特徴が発揮され、更に、そのような高強度が確保されることにより、薄肉化が可能となって、継手本体における不要な厚肉部をなくすことが出来、以て、その軽量化が有利に実現せしめられ得るのである。
【００１５】
また、本発明にあっては、継手本体が拡管加工及び／又は縮管加工によって形成され、切削加工が採用されるものではないところから、切削屑が発生することもなく、更には、歩留りの向上も効果的に図り得ることとなったのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００１７】
先ず、図１には、本発明に係る管継手の一つである、所謂ソケットと称されるものの一例が、軸方向の断面図の形態において、示されている。そこにおいて、ソケットＳは、図から明らかな如く、その軸方向両側の開口部に、それぞれ同様なワンタッチ継手構造が形成されて、構成されており、液体や気体等の流体の通路となる配管を構成するパイプＰの端部を、単に差し込むことのみによって、よく知られているように、ソケットＳ（具体的には継手本体）に対するパイプＰの接続が、実現され得るようになっている。
【００１８】
ここにおいて、かかるソケットＳは、実質的に鉛を含有していない銅若しくは銅合金からなる特定の素管を拡管加工及び／又は縮管加工して得られた筒状の継手本体１０を有しており、この継手本体１０の軸方向両側の開口部内に、それぞれ、図２に示されるように、Ｏリング１２、保持リング１４、規制リング１６、ガイド筒部材１８及び保持筒部材２０が、継手構成部品として、順次嵌め込まれて、ワンタッチ継手構造が形成されている。なお、特開２００３−４２３６９号公報に詳述されている如く、それら各継手構成部品において、ゴム製のＯリング１２は、差し込まれるパイプＰの外周面に当接せしめられて、継手本体１０とパイプＰとの間を流体密と為すものであり、また、樹脂製とされた保持リング１４は、継手本体１０内において、Ｏリング１２を保持し、更にＳＵＳ等の弾性材料にて形成された規制リング１６は、その規制舌が差し込まれるパイプＰの外周面に係合乃至は食い込むことによって、差し込まれたパイプＰの抜け出しを阻止し得るようになっている。また、樹脂製のガイド筒部材１８は、その差込みによって、規制リング１６の規制舌とパイプＰの外周面との係合を解除せしめ得るようになっており、更に、樹脂製の保持筒部材２０は、保持リング１４、規制リング１６及びガイド筒部材１８を、継手本体１０内において保持し得るようになっている。
【００１９】
そして、このような構造のソケットＳにおいて、継手本体１０が、鉛を実質的に含有していない銅若しくは銅合金を材質としていると共に、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管を用いて、そのような素管を拡管加工及び／又は縮管加工することにより、形成されているのである。
【００２０】
すなわち、ここでは、継手本体１０が、切削加工ではなく、拡管加工及び／又は縮管加工によって形成されるようにしたことにより，鉛を実質的に含有していない純銅や公知の各種の銅合金からなる銅材質の素管を用いることが出来ることとなったのであり、これによって、鉛の溶出、ひいては人体や環境への悪影響の問題の発生を効果的に回避し得るのである。
【００２１】
また、そのような拡管加工及び／又は縮管加工により、継手本体１０を形成するためには、冷間引抜加工によって、耐力が１０〜４０ＭＰａとされ、且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた銅材質素管を用いる必要があり、これによって、高強度・薄肉の継手本体１０が、有利に実現され得ることとなったのである。なお、そのような素管における耐力や肉厚は、従来と同様にして実施される冷間引抜加工による加工度等の調整によって、容易に実現され得ることとなるが、その耐力が１０ＭＰａ未満となったり、肉厚が０．７ｍｍ未満となったりすると、継手強度が充分に確保され得なかったり、或いは継手加工中に座屈する等の問題が惹起され、継手加工が困難となる。また、耐力が４０ＭＰａを超えたり、或いは肉厚が０．２ｍｍを超えるようになると、拡管加工や縮管加工が困難となり、目的とする形状の継手本体１０の形成に不都合を生じるようになる。
【００２２】
ところで、かかる耐力及び肉厚を有する冷間引抜加工素管から、目的とする形状の継手本体１０を形成するに際しては、通常の拡管加工や縮管加工が採用されることとなるが、図２に示される如き形状の継手本体１０は、一般に、多段の段付きパンチを用いたプレス操作によって、有利に製造され、その一例が、図３に示されている。そこにおいて、１０〜４０ＭＰａの耐力を有し、且つ肉厚が０．７〜２．０ｍｍとされた冷間引抜加工素管２２を、目的とする継手本体１０を形成するに必要な長さに切断した後、（ａ）に示される如く、管軸方向の中央部に、縮管加工となる溝入れ加工によって、くびれ部２４が形成される。このくびれ部２４の存在によって、差し込まれるパイプＰの差込み深さを規定して、その接続深さを確保することが可能となる。次いで、この素管２２を、所定の油圧プレス機械にセットし、金型内において、２種類の多段のパンチを用いて、プレス成形（パンチ加工）が行なわれる。即ち、ここでは、（ｂ）に示される如く、目標とする継手本体１０形状の中間形状を有する３段のパンチを用いて、素管２２の両側の開口部をそれぞれパンチ加工（プレス成形）して、拡管せしめ、それぞれ鈍角形状の角部とされた二つの段部２６、２８を有する中間成形品３０を得た後、（ｃ）に示される如く、目的とする継手本体１０形状に対応する３段のパンチを用いて、先のパンチ加工にて得られた中間成形品３０の両側の開口部に対して、パンチ加工（プレス加工）により拡管して、その内外面において、軸方向の中央部から開口部に向かって漸次大径となる複数の段部（ここでは、略直角な二つの角部を与える段部３２、３４）を有する、組付前の形状を有する継手本体１０が、製造される。なお、このように複数回のパンチ加工によって、素管２２を、目的とする段付き形状に成形加工することにより、かかる素管２２の急激な加工を回避して、その座屈変形等の問題の発生を良好に抑制乃至は阻止することが可能となる。
【００２３】
そして、このようにして得られた継手本体１０に対して、図１に示されるソケットＳを得るべく、図２に示されるＯリング１２、抑えリング１４、規制リング１６、ガイド筒部材１８、保持筒部材２０が、その両側の端部開口部から、それぞれ挿入、セットせしめられた後、継手本体１０の開口部端部を、例えば、その外面を、プレス機にセットした専用パンチにて絞る等の手法により、径方向内側に絞り込むように成形することによって、それら継手構成部品（１２、１４、１６、１８、２０）を固定せしめることにより、図１に示される如き最終形状のソケット（管継手）Ｓが完成せしめられるのである。
【００２４】
従って、このようにして得られたソケットＳにあっては、その継手本体１０が、所定の耐力を有する薄肉の冷間引抜加工素管２２を拡管加工及び／又は縮管加工することによって、形成されていることにより、管継手として優れた高強度が確保され得ていることに加えて、従来の管継手に比べて、著しい軽量化も達成されているのであり、以て、継手だけの自重により、配管がたわむ等の問題も、全く回避され得ることとなったのである。
【００２５】
しかも、継手本体１０は、鉛を含まない所定の銅材質の素管２２に対する拡管加工及び／又は縮管加工によって形成されることとなるために、当然のことながら、切削屑が発生するようなこともなく、また、歩留りも高いことに加えて、切削加工というような、複雑且つ面倒な作業が不要となったことにより、その製造コストの低減にも、大きく寄与し得ることとなったのである。
【００２６】
なお、上述の如くして得られるソケットＳの如き管継手は、水道配管や温水機器用配管等の接続に用いられて、その内部に、水道水等の水や温水が流通せしめられることとなるが、そこでは、水に含まれる成分に起因したスケールの形成によって、詰まりが生じたり、水の水素イオン指数（ｐＨ）が低い場合には、そのような水に接触する管継手（部材）を構成する金属元素が水に溶け出してしまう恐れがあり、特に、継手本体１０の材質を銅とした場合においては、銅イオンが水に溶け出して、チューブが腐食したり、ＳｉＯ2 が析出してスケールを形成し、継手内部や配管内を詰まらせる恐れがあるところから、そのような問題の発生を回避すべく、継手本体１０の内面に、スズを主成分とする皮膜、具体的にはスズメッキ皮膜を形成することが望ましい。そのようなスズを主成分とする皮膜は、拡管加工や縮管加工を施して得られた所定形状の継手本体１０の内面に対して形成されることが望ましく、また、その形成方法としては、例えば、継手本体１０を酸洗浄した後、約７０℃の置換型無電解スズメッキ浴槽に６０分程度浸漬する等の手法が、採用されることとなる。
【００２７】
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも、例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。
【００２８】
例えば、上述の実施形態においては、ソケットを例として説明したが、本発明は、それに限られるものでは決してなく、公知の各種の管継手構造、例えば、Ｔ’ｓ、９０°エルボ、アダプタ等にも同様に適用され、特に、そのワンタッチ継手構造のものに、有利に適用されることとなる。
【００２９】
また、本発明に従う継手本体１０の形成に際しては、主として、拡管加工が有利に採用されることとなるが、勿論、縮管加工によって形成することも可能であり、また、それら拡管加工と縮管加工を組み合わせて、順次、実施したり、さらには、それら二つの加工を素管２２の異なる部位に対して同時に実施して、目的とする形状に成形することも、可能である。
【００３０】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において、実施され得るものであり、そして、そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００３１】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことも、また、理解されるべきである。
【００３２】
実施例  １
先ず、管継手の一つである、図１に示される如きソケットＳを得るべく、熱間加工の後に冷間引抜加工を行なって、３１．５ＭＰａの耐力を有し且つ肉厚が１．０ｍｍとされた、外径：１８ｍｍ、内径：１６ｍｍの、Ｐｂ不含の純銅管（ＪＩＳ−Ｈ３３００−Ｃ１２２０；リン脱酸銅）を製造し、それぞれを必要長さに切断して、図３に示される如き、Ｐｂを含有していない銅素管２２を、準備した。
【００３３】
次いで、かかる銅素管２２に対して、その管軸方向の中央部に、縮径加工となる溝入れ加工を施し、くびれ部２４を形成した後、油圧プレス機械にセットし、金型内において、その両端の開口部に対して、それぞれ２回のパンチング（パンチ加工）を行なうことにより、拡管加工して、目的とする形状の継手本体１０を、成形した。なお、パンチングの１回目は、１６．００ｍφ、２０．２４ｍφ、２４．９１ｍφの３段の段付形状とされたパンチを用いて、図３（ｂ）に示される如き中間成形品３０を形成した後、更に、２回目のパンチングにおいては、１６．００ｍφ、２０．８５ｍφ及び２４．８０ｍφの３段の段付形状とされたパンチを用いて、両端の開口部の更なる成形をそれぞれ行なうことにより、図３（ｃ）に示される如き形状の継手本体１０とした。そして、このようなパンチ加工により拡管加工することによって、肉厚が０．９〜１．０５ｍｍの範囲の、略全体に亘って均一な肉厚とされた、重量が３６ｇであり、引張強度が３５９６Ｎである、高強度の薄肉の継手本体１０を得ることが出来た。
【００３４】
その後、かかる継手本体１０を用い、その両端開口部内の段付部に、それぞれ、図２に示される如く、Ｏリング１２、抑えリング１４、規制リング１６、ガイド筒部材１８及び保持筒部材２０を順次収容セットせしめ、更に、継手本体１０の両端開口部の端部を、それぞれ、プレス機にセットした専用パンチにて内側に絞り込み、それら継手構成部品が抜け出さないように固定せしめることによって、図１に示される如き構造のソケットＳを組み立てた。
【００３５】
一方、かかるソケットＳと同様なサイズにおいて、従来からの切削加工により、目的とする形状の継手本体を、従来の青銅鋳物から削り出したところ、得られた継手本体は、その最大厚肉部の肉厚が１．２ｍｍとなり、また重量も５１ｇとなり、引張強度は３２５０Ｎに過ぎないものであった。
【００３６】
比較例  １
冷間引抜加工によって得られた、耐力が４３．０ＭＰａ、肉厚が１．０ｍｍである純銅素管を用いて、実施例１と同様にして、目的とする形状の継手本体を製造したところ、２回目のパンチ加工のときに、素管に割れが入り、有効な継手本体を得ることが出来なかった。
【００３７】
比較例  ２
冷間引抜加工によって得られた、耐力が３０．５ＭＰａ、肉厚が３．０ｍｍの純銅素管を用いて、実施例１と同様なパンチ加工による継手本体の成形を試みたところ、素管の肉厚が厚過ぎるために、１回目のパンチ加工を充分に行なうことが出来なかった。
【００３８】
比較例  ３
冷間引抜加工して得られた、耐力：８．０ＭＰａ、肉厚：１．０ｍｍの純銅素管を用いて、実施例１と同様なパンチ加工により、目的とする形状の継手本体の製作を試みた。その結果、パンチ加工時において、素管の座屈が惹起され、加工を進行せしめることが出来なかった。
【００３９】
比較例  ４
冷間引抜加工により得られた、耐力：３１．５ＭＰａ、肉厚：０．５ｍｍの純銅素管を用い、実施例１と同様にしてパンチ加工を行ない、目的とする形状の継手本体の製作を試みた。その結果、パンチ加工中に、素管の座屈と割れが発生し、加工を進行せしめることが出来なかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る管継手の一つである、ソケットの一例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１に示されるソケットの構成部品を、その組み付け順序に従って配列して示す断面説明図である。
【図３】図２に示される継手本体の製作工程の一例を示す断面説明図であって、（ａ）〜（ｃ）は、それぞれの工程において加工された素管の断面形状を示している。
【符号の説明】
【００４１】
１０  継手本体                          １２  Ｏリング
１４  保持リング（抑えリング）          １６  規制リング
１８  ガイド筒部材                      ２０  保持筒部材
２２  冷間引抜加工素管                  ２４  くびれ部
２６、２８  段部                        ３０  中間成形品
３２、３４  段部
【図１】
2007085400.tif 000003
【図２】
2007085400.tif 000004
【図３】
2007085400.tif 000005