(57)【要約】【課題】別個の機能部品を用いずに異径管を直交結合できる管継手を提供する。【解決手段】主管と、該主管より径小な副管を結合可能な管継手において、主管の側面適所にソケット開口を形成し、かつ該ソケット開口に差込み可能なプラグ体を副管に形成し、かつ前記主管と副管の適所に該ソケット開口と該プラグ体を共通軸止可能な貫通孔を設けた。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主管と、該主管より径小な副管を結合可能な管継手において、前記主管の側面適所にソケット開口を設け、かつ該ソケット開口に差込可能なプラグ体を前記副管に設け、しかも前記主管と前記副管の適所に共通軸止可能な貫通孔を設けたことを特徴とする管継手。
【請求項２】
前記ソケット開口が、前記プラグ体の差込方向と同形同大な円形開口である請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
前記ソケット開口が、円弧形開口を「こ」字形に対向して備え、かつ前記プラグ体が、該円弧形開口と同形同大な端面を有する一対の差込片を備えたものである請求項１に記載の管継手。
【請求項４】
前記円弧形開口の円弧中心角θが、６０≦θ≦１６６度である請求項３に記載の管継手。
【請求項５】
前記主管と副管が異種材料である請求項１，２，３，４に記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、異径管を結合可能な管継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来、異径管を結合可能な管継手としては、図８，９に示すようなＴ型継手１００が知られている。
Ｔ型継手１００は、管の結合を目的として別個に構成された機能部品であり、主管１を挿通保持する主管保持部Ａと主管１より径小な副管２の端部を収納保持する副管保持部Ｂとを備えている。そして、主管保持部Ａを主管１に固定するとともに、副管保持部Ｂを副管２に固定することで異径管の結合を実現できるようになっている。【０００３】ここで、主管１と主管保持部Ａ、および副管保持部Ｂと副管２を固定する手段としては、溶接、ねじ止め、リベット止め、接着などが適宜用いられる。たとえば、主管１と主管保持部Ａが鉄またはステンレス製であれば溶接、ねじ止め、リベット止めなどが好適に用いられる。主管１と主管保持部Ａがプラスチック製であれば接着剤による接着やリベット止めなどが好適に用いられる。さらに、主管保持部Ａにメネジを形成し、主管１の端部にオネジを形成してねじ込む方式も知られている。副管２と副管保持部Ｂの固定手段についても同様である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】従来のＴ型継手１００は、管とは別個の機能部品が必要な上、デザイン上の外観が著しく悪くなるという問題点があった。【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、別個の部品を使わずに異径管を結合できる管継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、主管と、該主管より径小な副管を結合可能な管継手において、前記主管の側面適所にソケット開口を設け、かつ該ソケット開口に差込可能なプラグ体を前記副管に設け、しかも前記主管と前記副管の適所に軸止手段を共通挿通できる貫通孔を設けたことに特徴を有する。【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の管継手において、前記ソケット開口が、前記プラグ体の差込方向の端面と同形同大であることに特徴を有している。【０００８】請求項３の発明は、請求項１に記載の管継手において、前記ソケット開口が、前記副管の差込方向から見て「こ」字形の円弧形開口を備え、かつ前記プラグ体が、該円弧形開口に対応する一対の差込片を「コ」字形に有するものであることに特徴を有する。【０００９】請求項４の発明は、請求項３に記載の管継手において、前記円弧形開口の円弧中心角θが、
６０≦θ≦１６６度
なる範囲内にあることに特徴を有する。【００１０】請求項５の発明は、請求項１，２，３，４に記載の管継手において、前記主管と副管が異種材料であることに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１１】［請求項１の発明］
請求項１の管継手によれば、主管１のソケット開口１１に副管２のプラグ体２１を挿入したのち、貫通孔１２，２２にブラインドリベットやボルトなどの軸止手段を共通挿通して、別個の機能部品を用いることなく、主管１と副管２を結合できる。【００１２】［請求項２の発明］
請求項２に記載の管継手によれば、単純形状のソケット開口１１を有する主管１と単純形状の副管２によって簡潔な継手を構成できる。【００１３】［請求項３の発明］
請求項３に記載の管継手によれば、「こ」字形のソケット開口１１と、プラグ体２１の一対の差込片２１ａが相補的に支え合う「組み木」構造を実現して、安定性のある管継手を構成できる。【００１４】［請求項４の発明］
請求項４に記載の管継手によれば、前記円弧形開口の中心角θが、６０≦θ≦１６６度であるから、主管１と副管２の「仮想的交差稜線」が一方に偏ることがなく、外観に優れた管継手を構成できる。【００１５】［請求項５の発明］
請求項５に記載の管継手によれば、前記主管１と副管２が異種材料であっても、別個部品を用いずに継手を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の請求項１に係る第１実施形態の継手の原理を示す斜視図。（ａ）は結合前の斜視図  （ｂ）は結合後の斜視図
【００１７】
【図２】請求項１に係る第１実施形態において、ソケット開口１１が円形で、副管２の先端部が単純切断面である実施例１。（ａ）は結合状態において、主管１の中心軸Ｘ方向から主管１の内部を見た断面図。（ｂ）は結合状態において、副管２の中心軸Ｙ方向から副管２の内部を見た断面図。
【００１８】
【図３】請求項１に係る継手において、副管２の先端部が主管１の内面に密接する形状である実施例２である。（ａ）は結合前の斜視図。（ｂ）は結合後の断面図。
【００１９】
【図４】請求項３に係る第２実施形態の継手において、ソケット開口１１が円弧形開口を「こ」字形に配置した実施例３である。（ａ）は結合前の斜視図  （ｂ）は結合後の断面図
【００２０】
【図５】実施例３のソケット開口１１の加工図面。（ａ）はソケット開口１１の円弧中心角θを示す正面図  （ｂ）はソケット開口１１の断面図
【００２１】
【図６】実施例３のプラグ体２１の加工図面。（ａ）はプラグ体２１の「コ」字形差込片をＸ方向から見た正面図  （ｂ）はプラグ体２１の「コ」字形差込片をＹ方向から見た側面図  （ｃ）はプラグ体２１の「コ」字形差込片をＺ方向から見た上面図
【００２２】
【図７】主管１と副管２が斜交結合である場合の斜視図。
【００２３】
【図８】従来のＴ型管継手の構成部品を示す斜視図。
【００２４】
【図９】従来のＴ型管継手で結合された主管と副管の外観図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】（第１実施形態）
以下、請求項１の発明に係るパイプ継手の第１実施形態を図面の実施例１に基づいて説明する。
【００２６】図１（ａ）において、主管１は、副管２よりも径大な管であり、その中心軸が互いに直交する方向に配置されている。
主管１の直径Ｄと副管２の直径ｄは、
ｄ＜Ｄ
なる関係にある。
【００２７】主管１には肉厚があるため、厳密にいえば、ｄ＜（主管１の内径）となるが、発明の本質に違いは生じないから肉厚＝０として説明を行う。実施例１では、Ｄ＝１９．０ｍｍ、ｄ＝１６．０ｍｍである。
【００２８】主管１の側面には、主管１の中心軸に対して直交方向から見ると円形のソケット開口１１が形成されている。該ソケット開口１１の直径は、副管２の直径ｄよりわずかに大きい（ｄ＋ε）になっている。εはクリアランスである。これにより、副管２の端部に形成されたプラグ体２１をソケット開口１１に差込みできるようになっている。
【００２９】１２は主管１に形成された貫通孔であり、２２は副管２に形成された貫通孔である。
該貫通孔１２，２２は、それぞれ主管１と副管２の中心軸と直交する方向に穿孔されている。すなわち、貫通孔１２，２２の中心軸Ｚが一致する位置まで副管２をソケット開口１１に挿入させれば、ボルトやリベットなどの軸止手段を挿通して、主管１と副管２を共通軸止できるようになっている。
【００３０】ここで、貫通孔１２と貫通孔２２の中心軸Ｚが一致する位置は、図２（ａ）のように、プラグ体２１の先端２１ｃが主管１の内面１ａに当接する位置であることが望ましい。これは、先端部２１ａと内面１ａが当接することにより、主管１と副管２の一体性が向上し、外力に対する継手の安定性が向上するためである。
【００３１】ただし、プラグ体２１の先端２１ａが主管１の内面１ａに当接することは、安定性向上のためであって、共通軸止の必須条件ではない。副管２をソケット開口１１にある程度差し込んだ状態で貫通孔２１，２２の中心軸を合わせれば、主管１と副管２の相対位置に関わらず共通軸止は可能であり、継手を構成できる。
【００３２】図３は、請求項１の継手において、副管２の先端部２１ａが主管１の内面１ａに密接する形状になっている実施例２である。図において、副管２の先端部２１ａの輪郭面は、主管１の内面１ａと一致する曲面になっている。すなわち、主管１の中心軸Ｘ方向から見ると直径Ｄの円であり、副管２の中心軸Ｙ方向から見ると直径ｄの円であるような３次元曲線で囲繞された曲面で構成されている。
【００３３】該先端部２１ａは、主管１の内面１ａと密接しているから、副管２に加わる外力は、密接面を介して主管１に伝達されることとなる。このため、実施例２は、前述の実施例１よりも主管１と副管２の一体化が増し、継手として優れた安定性を実現できるようになっている。
【００３４】（第２実施形態）
次に、請求項３に記載に係る継手において、ソケット開口１１が、円弧形開口１１ａを「こ」字形に対向する第２実施形態について、図４、５、６の実施例３により説明する。
【００３５】図４において、主管１に形成されたソケット開口１１は、副管２の中心軸Ｙ方向（＝差込方向）から見て円弧形開口１１ａを対向させた「こ」字形になっている。一方、副管２に形成されたプラグ体２１は、該円弧形開口１１ａと同形同大な端面を有する差込片２１ａ，２１ａを「コ」字形に備えてなり、ソケット開口１１に差込みできるようになっている。
【００３６】２１ｂは麓縁である。該麓縁２１ｂは、ソケット開口１１に対して非差込の領域であって、主管１の外面（＝円筒面）と密接する形状を有している。該麓縁２１ｂは、副管２の差込片２１，２１と連続的につながるように構成されている。該麓縁２１ｂは、径大な円筒である主管１と径小な円筒である副管２を３次元仮想空間において立体交差させる時に現れる「交差稜線」にほかならない。
【００３７】この交差稜線は、数学的には正弦関数の写像として表現されるが、工業的には、レーザ加工機のレーザ光線で副管２に主管１の外径形状を描いて切断する加工軌跡により実践的に得ることができる。すなわち、所定のプログラムに従ってＣＮＣ（コンピュータ数値制御）レーザ加工機で線切断すれば、プラグ体２１と麓縁２１ｂの輪郭加工は容易に実現できる。
【００３８】以下、この実施例３について、主管１が外径＝１９．０、内径＝１７．０の鋼管、副管２が外径＝１６．０、内径＝１３．０のステンレス管である加工図面に基づいてさらに詳しく説明する。
【００３９】図５は、主管１の側面に形成されたソケット開口１１の加工図面である。
図において、ソケット開口１１は、外側円弧の直径＝１６．１であり、内側円弧の直径＝１２．９であり、円弧径開口の両端までの開き角θ１は、θ１＝１１０．２度となるように加工されている。
【００４０】一方、図６は副管２の端部に形成されたブラグ体２１の加工図面である。
図において、プラグ体２１は、外側円弧の外径＝１６．０、内側円弧の直径＝１３．０であり、円弧の両端までの開き角θ２＝１１０度であり、ソケット開口１１より一回り小さくなっている。
【００４１】このように、構成されたソケット開口１１にプラグ体２１を差し込むと互いが相補的に支え合う「組み木構造」を構成することができる。貫通孔１２，２２は、直径＝２．５のストレート孔であり、直径＝２．４のブラインドリベットを挿通してかしめ締結することができる。
【００４２】ここでソケット開口１１とプラグ体２１の大きさは、継手の強度と外観に与える影響を考察して適正値が判断される。それには、ソケット開口１１の円弧開口角θ１とプラグ体２１の差込片２１の円弧角θ２について考察すればよい。ただし、クリアランスの差は無視してよいからθ１≒θ２であり、どちらか一方の考察により推定可能である。
【００４３】まず、プラグ体２１の差込片２１は貫通孔２２より大きな幅が必要である。
これから、工業的な最少規格であるブラインドリベット（直径＝２．４ｍｍ）を使用する時、差込片２１の幅は３．０ｍｍ以上であることが望ましいと分かる。
【００４４】これを、実施例３の副管２に係る数値から近似によって当てはめると、およそθ２≒１１．０度となる。すなわち、副管２として直径＝１６．０ｍｍの管を使用し、差込片２１に２．４φ以上の貫通孔２２を形成するために、円弧角θ２は、
１１．０度≦θ２（θ１）
であることが必要である。
【００４５】一方、ソケット開口１１は、円弧角θ１が１８０度に近づけば中央のブリッジ１１ｂが細くなって主管１の強度が低下するから、その下限値を２ｍｍとすれば、円弧角θ１の角度は、θ１≒１６６度  となる。
【００４６】このような考察から貫通孔２２に対して実用的な強度を実現するには、
１１度≦θ１（θ２）≦１６６度
なる制限を満たす必要のあることが分かる。
しかしながら、差込片２１は、貫通孔２２に対する強度だけでなく、主管１と副管２の強度バランスも重要である。つまり、継手にかかる力の配分が１：３以上に偏らないようにするために、１８０度の１／３以上、すなわち６０度以上の円弧角を有することが望ましい。
【００４７】こうした考察により、θ１（≒θ２）は、６０≦θ１（θ２）≦１６６度なる範囲で適宜選択されることが望ましいといえる。
ただし、主管１と副管２の材質、継手に対する要求強度などによっては、この考察の範囲外の数値で本発明を実施してもよいことはもちろんである。たとえば、主管１＝５ｍｍφ、副管２＝３ｍｍφ、共通軸止手段のリベット＝１ｍｍφ、貫通孔１２，２２＝１．２ｍｍφのストレート孔、差込片２１の幅＝１．５ｍｍであるような組み合わせの構成も可能である。
【００４８】（管の材質）
本発明の管継手が適用される対象は、管の材質を問わない。
主管１と副管２は、金属やプラスチックなど、いずれの材質でもよい。
詳しくいうと、金属管の材質としては、鋼、ステンレス、アルミ、真鍮、銅、鉛、亜鉛、錫、チタン、その他合金などのいずれでもよい。
【００４９】プラスチック管の材質としては、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＭＣナイロンパイプ、ポリエチレン、ポリアセタール、フッ素樹脂、ウレタン、などいずれでもよい。
また、エンジニアリングプラスチック管の材質としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ‐ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、その他ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート（ＧＦ‐ＰＥＴ）、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＰＥ）、シンジオタクチックポリスチレン（ＳＰＳ）などのいずれであってもよい。
【００５０】また、主管１と副管２を構成する材料は、セラミック、コンクリート、木などであってもよい。
【００５１】さらに、主管１と副管２は、互いに異なる材料で作られた管であってもよい。たとえば、主管１がステンレスパイプで、副管２が塩化ビニルパイプという組み合わせであっても、貫通孔１２，２２を共通軸支することで、本発明の継手が実現される。
【００５２】（管の大きさ）
本発明の管継手の対象となる主管１と副管２は、工業的に利用可能な円管であればよく、その大きさは問わない。
【００５３】すなわち、管材料がステンレスの場合は、５．０ｍｍ≦Ｄ≦１１４．３ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００５４】管材料が鉄の場合は、１０．５ｍｍ≦Ｄ≦３１８．５ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００５５】管材料がＶＰ（塩ビ厚肉）の場合は、１８ｍｍ≦Ｄ≦３１８ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００５６】管材料がＶＵ（塩ビ薄肉）の場合は、４８ｍｍ≦Ｄ≦８３５ｍｍ  の範囲のものに好適に適用することができる。
【００５７】管材料が硬質ポリ塩化ビニルの場合は、１８ｍｍ≦Ｄ≦１６５ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００５８】管材料が硬質ポリ塩化ビニルの場合は、１０．５ｍｍ≦Ｄ≦５０８ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００５９】管材料が銅の場合は、３．０ｍｍ≦Ｄ≦１５２ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００６０】材料が真鍮の場合は、１．６ｍｍ≦Ｄ≦２００ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００６１】管材料がアルミの場合は、３．０ｍｍ≦Ｄ≦３２０ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００６２】管材料がセラミックの場合は、１００ｍｍ≦Ｄ≦３００ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００６３】管材料がフッ素樹脂の場合は、１０ｍｍ≦Ｄ≦１，４２０ｍｍ  の範囲の管に好適に適用することができる。
【００６４】（ソケット開口１１とプラグ体２１の加工手段）
次に、本発明の継手の主要部の加工法について述べる。
【００６５】ソケット開口１１、プラグ体２１、および貫通孔１２，２２の輪郭形状を形成するには、精密制御が可能なレーザ加工機が最も好適である。レーザ加工機は、高エネルギーのレーザ光線を対象物に照射して溶融させ、線状切断する装置である。工業的には、ＹＡＧレーザ、ＣＯ２レーザ、ルビーレーザ、ガラスレーザ、ＹＡＧレーザ、Ａｒレーザ、エキシマレーザなどが実用化されている。
【００６６】鋼管のレーザ加工においては、管の変形に精密対応して輪郭加工できる装置がすでに実用化されている。本発明は、そうした管専用のレーザ加工機を用いることを前提にしている。
【００６７】また、請求項５の発明の継手において、主管１と副管２の材質が異なるものであってもよい。すなわち、主管１が金属製で、副管２がプラスチック製であっても管継手を構成することができる。これにより工業的な応用範囲が非常に広くなる。
【００６８】なお、主管１や副管２がセラミック管やコンクリート管などの場合は、ソケット開口１１やプラグ体２１の輪郭形成加工にウォータージェット加工機を用いてもよい。さらに、管の材質や要求する輪郭形状の精度に応じて、糸鋸、ドリル、グラインダなどの加工装置を適宜用いてもよいことはもちろんである。
【００６９】（軸止手段）
前述したリベット以外の軸止手段として、貫通孔１２，２２を挿通するボルトとナットの組み合わせを用いてもよい。
【００７０】さらに他の軸止手段として、貫通孔１２をストレート孔に構成するとともに、貫通孔２２をネジ孔に構成して、両者をボルトでネジ止めしてもよい。
【００７１】（レーザ加工機の特性について）
主管１の円弧形開口１１と副管２の差込片２１は、それぞれ高出力レーザ光を使った線状切断手段により形成されたものであるが、その切断面は、常に管の中心軸と一致する切断線により構成することができる。すなわち、管の中心軸と常に直交するレーザ光に対して、管を、軸回りに回転させるか前後進することにより、ソケット開口１１やプラグ体２１の輪郭を形成できる。この場合、ソケット開口１１とプラグ体２１の輪郭面は、常に各管の中心軸と直交する直線の集合で形成されることになる。
【００７２】近年、管の送りと回転だけでなく、レーザ光を管の送り方向と直交する方向へ移動できる装置や、管の中心軸に対する照射角を可変にできる装置などが出現している。これらの装置を利用すれば、上述したソケット開口１１やプラグ体２１の輪郭をより精密に加工することができる。
【符号の説明】
【００７３】１      主管
２      副管
１１    ソケット開口
１１ａ  円弧形穴
１１ｂ  ブリッジ
１２，２２  貫通孔
２１    プラグ体
２１ａ  プラグ体の差込片
２１ｂ  プラグ体の麓部
２１ｃ  プラグ体の先端部
１００  従来のＴ型継手
Ａ      主管保持部
Ｂ      副管保持部
Ｘ      主管１の中心軸
Ｙ      副管２の中心軸
Ｚ      貫通孔１２，２２の共通軸
【図１】
2016161129.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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