(57)【要約】【課題】ホースと口金具用樹脂製ニップルとを締め具により加締めることなく接続する方法であって、ホースやニップル自体が変形してシール性を損なうことがない接続方法を提供する。また、その接続方法に使用する口金具用ニップル及びその接続方法によりホースと口金具用ニップルが接続されたホース口金具接続構造を提供する。【解決手段】ニップルの外周面に少なくとも１個の環状体を、環状体の内周が前記ニップルの外周に接触するように配設し、ニップルをホースに環状体の外周とホース内周が接触するように挿入した後、環状体を加熱させることでニップルとホースとを溶着して一体化する接続方法を用いることで解決する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー製の内管層チューブを有するホースと、該ホースの端部内側に挿入される熱可塑性樹脂製の略円筒状の口金具用ニップルとを接続する方法であって、前記ニップルがその外周面に少なくとも１個の環状体を、該環状体の内周が前記ニップルの外周に接触するように有し、前記ニップルを前記ホースに該環状体の外周とホース内周が接触するように挿入した後、該環状体を加熱させることで前記ニップルと前記ホースとを溶着して一体化することを特徴とする接続方法。
【請求項２】
請求項１に記載の接続方法に用いる前記環状体を有する口金具用ニップル。
【請求項３】
前記環状体の材料が金属である請求項３に記載の口金具用ニップル。
【請求項４】
前記環状体の材料が金属を含む樹脂又はエラストマーである請求項３に記載の口金具用ニップル。
【請求項５】
請求項１に記載の接続方法であって、請求項２〜４いずれか１項に記載の口金具用ニップルを用いて、電磁波加熱により前記環状体を加熱することにより前記溶着を行うことを特徴とする接続方法。
【請求項６】
熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー製の内管層チューブを有するホースと、前記ホースの端部内側に挿入される熱可塑性樹脂製の略円筒状の口金具用ニップルとを含むホース口金具接続構造であって、請求項１または６に記載の接続方法により、前記ホースと前記ニップルが接続されていることを特徴とするホース口金具接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホース、ホース口金具に用いられる樹脂製ニップル及びホース口金具接続構造に関し、例えば、台所の流し台または洗面台の水栓金具やトイレ貯水タンク、その他給水・給湯用のホースと、ホースに挿入されて使用される口金具用樹脂製ニップルとの接続方法、その接続方法に使用するニップル、及びその接続方法を使用したホースと口金具との接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、家屋内の上水道の配管には可とう性ホースが使用され、可とう性ホースを接続する口金具に用いられるニップルは金属製および樹脂製のものが使用されている。金属製ニップルは、真鍮製またはステンレス製の棒材から切削加工により作製される。これをホースに挿入し、ステンレス製等の金属製スリーブによりホースの外周面側から加締めることによってホースと接続させている。これらの金属製ニップルは水道水による腐食に比較的耐性がある材質であること、加締めに対する強度が十分に有する点で優位である。
【０００３】
一方、樹脂製ニップルは生産性が高いという点で優位である。しかしながら、樹脂製ニップルは強度の面では金属製に比較すると必ずしも十分とは言えない。金属製の場合と同様に樹脂製ニップルをホースに挿入し、金属製の筒状のスリーブ等の締め具によりホース外周面側から加締めるが、その際に、樹脂の材質によっては強度不足のために変形または割れが生じることがある。
【０００４】
このような問題に対して、樹脂配管の接続端部に金属製の筒状体を埋設して、加締めに対する樹脂配管の強度を確保する樹脂配管の接続端部構造が知られている（特許文献１）。
【０００５】
また、ニップルの変形等を避けるため、締め具により加締めることなく、ホースと継ぎ手とを高周波溶着（特許文献２）やスピン溶着（回転溶着、摩擦溶融接合）（特許文献３）により接続する方法も知られている。この場合、ホースに応力が掛からないため、長期に亘る安定した抜け止めと水漏れ防止の効果を得ることができる。しかしながら、これらの方法はホースやニップル自体が熱により変形することがあり、シール性を損なう場合がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３４１２９号公報
【特許文献２】特開平７−１９８０８１号公報
【特許文献３】特開２００４−１００７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題点を考慮し、締め具により加締めることなくホースと口金具用樹脂製ニップルとを接続する方法であって、ホースやニップル自体が変形してシール性を損なうことがない接続方法を提供することを目的とする。また、その接続方法に使用する口金具用ニップル及びその接続方法によりホースと口金具用ニップルが接続されたホース口金具接続構造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】
【０００８】
上記目的は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー製の内管層チューブを有するホースと、該ホースの端部内側に挿入される熱可塑性樹脂製の略円筒状の口金具用ニップルとを接続する方法であって、前記ニップルがその外周面に少なくとも１個の環状体を、環状体の内周が前記ニップルの外周に接触するように有し、前記ニップルを前記ホースに環状体の外周とホース内周が接触するように挿入した後、環状体を加熱させることで前記ニップルと前記ホースとを溶着して一体化することを特徴とする接続方法により達成される。
【０００９】
このように、前記環状体を加熱させることにより、前記ニップルの外周面と前記ホース内周面の接合面のみを加熱溶融させ、前記ニップルと前記ホースを変形させることなく溶着一体化することができ、シール性に優れた接続とすることができる。
【００１０】
また、上記目的は本発明の接続方法に用いる前記環状体を有する口金具用ニップルにより達成される。
【００１１】
このように、予め前記環状体を有する口金具用ニップルを用意することにより、必要な時に適宜、本発明の接続方法を実施することができる。
【００１２】
本発明に係る口金具用ニップルの好ましい態様は以下の通りである。
（１）前記環状体の材料が金属である。
（２）前記環状体の材料が金属を含む樹脂又はエラストマーである。
【００１３】
さらに、本発明に係る接続方法は、上記の本発明に係る口金具用ニップルを用いて、「電磁波加熱」（電波を利用して物質を加熱することを称し、「高周波誘導加熱」（１ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ程度の周波数の電波で金属等の導電体を加熱するものを称す）及び「誘電加熱」（１ＭＨｚ以上の周波数の電波で誘電体（絶縁体）を加熱することを称す）を含む。）により前記環状体を加熱することにより、前記溶着を行うことが好ましい。
【００１４】
また、上記目的は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー製の内管層チューブを有するホースと、前記ホースの端部内側に挿入される熱可塑性樹脂製の略円筒状の口金具用ニップルとを含むホース口金具接続構造であって、本発明の接続方法により、前記ホースと前記ニップルが接続されることを特徴とするホース口金具接続構造によって達成することができる。
【００１５】
このように、本発明の接続方法により、前記ニップルの外周面と前記ホース内周面の接合面のみを加熱溶融させ、前記ニップルと前記ホースが変形されることなく溶着一体化されることで、シール性に優れたホース口金具接続構造とすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、締め具により加締めず、ホースに応力を掛けないでホースと口金具ニップルとを変形することなく接続できるため、長期に亘って、シール性に優れたホース口金具接続構造とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るホースと口金具用ニップルの接続方法、口金具用ニップル及びホース口金具接続構造について図面を参照して説明する。
【００１８】
本発明の接続方法に用いられる口金具用ニップルを含むホース口金具の構造の代表的な１例を図１に示す。図１に示すホース口金具２２に備えられているニップル２４は端部に先細り部２６を有し、先細り部２６と反対側の端部は拡径されると共に、外周にフランジが形成された拡径部２８を有している。フランジにはナット３０が掛けられている。図示のように先細り部２６と拡径部２８の間の外周面には、ほぼ等間隔に金属製の環状体４０、４２、４４が配設され接合一体化している。環状体４０、４２、４４の外径Ｄ４はニップル２４の外径Ｄ２に対して、Ｄ４＞Ｄ２の関係となっている。ニップル２４をホースに挿入した際に、環状体４０、４２、４４がホースに密着する外径とするためである。後述のように、ニップル２４をホースに挿入した後、環状体４０、４２、４４を加熱し、ニップル２４とホースの接合面のみが溶融し、ニップル２４とホースが溶着一体化する。
【００１９】
図２は本発明の口金具用ニップルを含むホース口金具の別の代表例を示す。図２のホース口金具２２の基本構成は、図１と同様である。しかしながら、図１と異なり、図２のニップル２４は、先細り部２６と拡径部２８の間の外周面のほぼ全域に亘って金属粉末を混合した熱可塑性樹脂製の環状体４０が配設され、接合一体化している。ニップル２４をホースに挿入した際、ホースと重なり合う部分のほぼ全域に環状体４０を密着させるためである。後述のように、ニップル２４をホースに挿入した後、環状体４０を加熱し、ニップル２４とホースの接合面のみが溶融し、ニップル２４とホースが溶着一体化する。
【００２０】
図３は図１に示したニップル２４を用いた、本発明の口金具用ニップルとホースを接続する方法の代表的な１例を示す。図示のように、ニップル２４はホース１４の内径Ｄ３よりも大きい外径Ｄ１を有している。従って、ニップル２４をホース１４に挿入した状態で、金属製の環状体４０、４２，４４はホース内周面に密着している。そして、重なり部３４において、固定帯２０によりニップル２４とホース１４の密着状態を固定している。この状態で、加熱コイル５０に高周波発振器（図示していない）により高周波電流を流す。その結果、金属製の環状体４０、４２、４４が高周波誘導加熱によって加熱され、各環状体が接触しているニップル２４の外周面とホース１４の内周面が溶融する。所定時間経過後、高周波電流の通電を停止し、放冷した後、固定帯２０を取り外す。以上の方法により、ニップル２４とホース１４が溶着一体化する。なお、固定帯２０は取り外さずに、そのままにしても、ホース口金具接続構造の機能上、何ら問題はない。
【００２１】
図４は図３に示した口金具用ニップルとホースの接続方法により接続された本発明の代表的なホース口金具接続構造を示す。図示のように、ホース口金具接続構造１２は、可とう性のホース１４と本発明に係る口金具ニップル２４を有するホース口金具２２で構成されている。ニップル２４とホース１４は重なり部３４において、環状体４０、４２、４４と接触している部分で本発明の接続方法により、溶着一体化している。ニップル２４の外周面及びホース１４の内周面の接合部３６以外の部分は溶融していないため、ニップル２４及びホース１４は大きな変形はしていない。上述の通り、先細り部２６と反対側の端部は拡径されると共に、外周にフランジが形成された拡径部２８とされている。フランジにはナット３０等が掛けられて、他の配管等への接続に供されることとなる。
【００２２】
図５に本発明のホース口金具接続構造１２に用いられる代表的なホース１４の構造の１例を示す。内管層チューブ１、その外周を覆う補強層２、その外周を覆う外被層３から構成されている。内管層チューブ１は弾性を有しており、単層構造であっても、内層と外層の複層構造であってもよい。補強層２はポリエステル繊維等の繊維を編組み又はスパイラル巻きした単層構造である。
【００２３】
本発明において樹脂製のニップル２４の材料は本発明の接続方法に用いることができる熱可塑性を有し、必要とする品質に応じた強度及び安全性を備えていれば、いかなるものでも良く、例えばポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などが使用でき、上記樹脂にガラス繊維補強されていても良い。図３に示したように、ニップル２４の外周面自身をホース１４と溶着一体化させる場合は、ホース１４の材質との相性を考慮して材料を選択するのが好ましい。一般に同一の材料を含むと一体化し易い。ニップル２４の形状はどのようなものでも良いが、ホース１４の内周面への接触面積を広くとるため、図１または図２に示したような凹凸の少ない平滑な外周表面が好ましい。
【００２４】
本発明に係る環状体の表面は平滑であっても、凹凸があっても良い。環状体の幅及び本数は、環状体の材料、環状体の加熱方法やニップル２４の材料、形状等に応じて設定することができる。図１に示したように、環状体の材料が金属で、図３に示した加熱方法を用いる場合は、環状体自身は溶融しないため、環状体の幅を小さくし、本数を２〜５本とすることで、溶着面積を大きくするのが好ましい。また、図２に示したように、環状体の材料が金属の粉末を混合した熱可塑性樹脂で、図３と同様に高周波誘導加熱により環状体を加熱する場合は、環状体自身も溶融し、溶着に寄与するので、溶着面積を大きくするため、ニップル２４のホース１４と重なり部３４の広範囲に配設するのが好ましい。後述するように環状体のみがホース１４と溶着する加熱方法の場合も同様に、重なり部３４の広範囲に環状体を配設する。
【００２５】
環状体はニップル２４の外周面に接触して配設されていれば良く、接合していても、接合していなくても良い。好ましくは、ニップル２４をホース１４に挿入した際に、設定した溶着部位がずれないように、ニップル２４に接合した方が良い。また、後述するように環状体の材料や環状体の加熱方法によっては、環状体のみがホース１４と溶着する場合もあり、この場合、環状体はニップル２４と予め接合一体化されている必要がある。
【００２６】
環状体の材料は、ニップル２４をホース１４に挿入した後、例えば、電磁波加熱（高周波誘導加熱、誘電加熱）、振動溶着、超音波溶着等により加熱することができ、ニップル２４とホース１４を溶着一体化することができる材料であれば、いかなる種類でも良い。例えば、高周波誘導加熱により環状体を加熱する場合は、ステンレス、真鍮、鉄鋼、ニッケル等の金属、並びにこれらの金属（金属粉末、金属片、金属繊維等）を混合した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー等の導電体を含む材料を用いることができる。また、誘電加熱により環状体を加熱する場合は、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン等のいわゆる高周波溶着（誘電加熱により熱可塑性樹脂を溶着する方法を称す）が可能な誘電体である熱可塑性樹脂を用いることができる。この場合は、環状体のみがホース１４の内周面と溶着する。良好に溶着するためには、ホース１４の内周面にも同種の材料を使用する必要がある。
【００２７】
振動溶着、超音波溶着により環状体を加熱する場合は、ポリブテン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂が使用できる。この場合は、ホース１４の内周面も環状体の材料と同程度の溶融温度である必要がある。
【００２８】
環状体の材料は、特に、ニップル２４の材量とホース１４の材料に制約が少ない点で、高周波誘導加熱により環状体を加熱することができる、金属、並びに金属を含む熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーが好ましい。特に、用いる金属はニップルの保管時や接続後の錆や腐食性の低い点で、ステンレス又は真鍮が好ましい。
【００２９】
本発明の口金具用ニップルの製造方法としては、例えば、環状体をニップル２４の射出成形用金型の表面に予め配置し、型締めし、加熱融解したニップル２４の成形材料を金型に射出注入し、保圧後、冷却固化し、型開きし、ニップル２４と環状体とを一体成形することにより本発明の口金具用ニップルを製造することができる。環状体の材料が接合し難い金属等の場合は有機系皮膜処理等の表面処理を行っても良い。
【００３０】
また、環状体の材料が、熱可塑性樹脂や図２に示したような金属を混合した熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマーである場合、ニップル２４との２色成形により、ニップル２４と環状体とを一体成型することで、本発明の口金具用ニップルを製造することができる。即ち、環状体射出成形用の一次成形用金型を型締めし、加熱融解した環状体の成形材料を一次成形用金型に射出注入し、冷却固化し、型開きし、次いで一次成形品部を取り込んだニップル２４射出成形用の二次成形用金型を型締めし、加熱融解したニップル２４の成形材料を二次成形用金型に射出注入し、冷却固化し、型開きする成形方法である。２色成形の方式は本発明の口金具用ニップルが製造できればいずれでも良い。
【００３１】
本発明の接続方法は、ニップル２４をホース１４に挿入した後に、環状体を加熱し、ニップル２４とホース１４を溶着一体化することができることができれば、環状体の加熱方法はいかなる加熱方法を用いることができる。例えば、上述したように、環状体、ニップル２４、ホース１４の材料に応じて電磁波加熱（高周波誘導加熱、誘電加熱）、振動溶着、超音波溶着等が使用できる。特に、溶着樹脂量が多く、強固な接続とすることができる点で、金属等の環状体を用いる高周波誘導加熱、及び環状体とホース１４の内周面の材料にポリ塩化ビニル等の誘電体を用いる誘電加熱を含む電磁波加熱が好ましく、特にホース１４の材料の制約が少ない高周波誘導加熱が好ましい。
【００３２】
例えば、高周波誘導加熱の場合は、図３に示したような加熱コイルを備えた高周波発生装置であれば、どのような装置でも使用できる。周波数は一般的に１ｋＨｚ〜５００ｋＨｚで、環状体、ニップル２４、ホース１４の材料の溶融温度に応じて適宜設定することができる。固定帯２０は必要に応じて使用し、導電体でなく、高周波誘導加熱の妨害にならない材料であれば良く、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂製、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂製が好ましい。また、誘電加熱の場合は、例えば、環状体の材料に上記の誘電体を用いて、ニップル２４をホース１４に挿入した後、固定帯２０でニップル２４とホース１４の密着状態を固定し、２枚の平行板電極間に配置し、高周波発振機により高周波を照射する。高周波の周波数は一般的に１ＭＨｚ〜３００ＭＨｚで環状体及びホース１４の材料に応じて適宜設定することができる。使用する装置は本発明の方法に使用できる装置であればいかなるものでも良い。
【００３３】
図４で説明したように、本発明に係るホース口金具接続構造１２は、少なくとも本発明に係る口金具用ニップル２４を有するホース口金具２２と、ニップル２４が挿入された可とう性ホース１４とを本発明による接続方法により接続したものであれば良く、その材料等は、目的に応じて適宜選択することができる。また、ナット３０は金属製であっても、樹脂製であっても良い。
【００３４】
ホース１４は本発明の目的を達成するものであればれいかなるものでも良い。給水等に使用する際の圧力に対する強度を確保するため、図５に示したように内管層チューブ１と、その外周を覆う補強層２を含んで構成されていることが好ましい。
【００３５】
内管層チューブ１は、熱可塑性樹脂又は熱可塑性エラストマー製であり、本発明の目的を達成するものであれば、いかなる材質及び構造でも良いが、上述のように、接続方法、環状体及びニップル１４の材料に応じて内周面の材料を適宜選択する必要がある。例えば、高周波誘導加熱を用いる場合は、ポリブテン樹脂、ポリエチレン樹脂、架橋ポリエチレン樹脂が好ましく、誘電加熱を用いる場合は環状体の材料と同一のポリ塩化ビニル、ポリウレタンが好ましい。また、振動溶着、超音波溶着の場合環状体の材料と同程度の溶解温度を有するポリブテン樹脂等の熱可塑性樹脂が好ましい。
【００３６】
内管層チューブは単層構造としても、それらの樹脂を内層として、その外周をポリオレフィン系エラストマーの外層で覆った構造の複層構造としても良い。特に、給水又は給湯用など水道水と接する場合は、塩素対策として、接液部である最内面はポリブテン樹脂、ポリエチレン樹脂、又は架橋ポリエチレン樹脂の少なくとも１種を含んで構成されていることが好ましい。また、内管層チューブを単層構造とした場合に、硬くなり、曲がりにくくなることを考慮すると、内管層チューブを複層構造とし、前記樹脂を内層として、その外周を熱可塑性エラストマーの外層で覆った構造としても良い。熱可塑性エラストマーは、いかなるものでも良く、必要とする品質に応じて選択できる。例えばポリオレフィン系エラストマーを用いることができる。
【００３７】
図５に示す補強層２は本発明の目的を達成するものであれば、いかなる繊維でも、いかなる構造でも良く、ホース１４の必要とする品質に応じて選択することができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維等のポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維などの合成繊維又はコットン繊維などの植物性繊維でも良く、これらを単独で使用しても複数種を併用しても良い。繊維の太さは５０デニール〜２５００デニールとすることが好ましく、構造は編組み又はスパイラル巻きして編組み層又は互いに対をなす方向に巻き付けられたスパイラル層として形成される構造が好ましい。
【００３８】
さらに、ホース１４は図５に示したように、必要に応じて補強層２の外周を覆う外被層３を含んで構成することができる。外被層は本発明の目的を達成するものであれば、いかなる樹脂でも良く、ホース１４の必要とする柔軟性等の品質に応じて選択することができる。ポリウレタン、ポリプロピレンが好ましく、特にポリプロピレンが加工性の点から好ましい。さらに、前記ホースに、より柔軟性を求める場合はポリプロピレンとスチレン−ビニル−イソプレントリブロック共重合体のビニル−イソプレン相の水素添加物（以下、水素添加スチレンブタジエンラバーと略記する）を混合したスチレン系熱可塑性エラストマー組成物を前記樹脂材料としても良い。水素添加スチレンブタジエンラバーを混合する割合は、総樹脂量に対して４０質量％〜８０質量％が好ましい。
【００３９】
なお、本発明は上記の実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の口金具用ニップルを有するホース口金具の実施形態の一例を示す一部を断面とした側面図である。
【図２】本発明の口金具用ニップルを有するホース口金具の実施形態の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の口金具用ニップルとホースを接続する方法の実施形態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の口金具用ニップルとホースの接続方法により接続されたホース口金具接続構造の実施形態の一例を示す断面図である。
【図５】本発明のホース口金具接続構造の構成に含まれるホースの一例を示す一部断面斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    内管層チューブ
２    補強層
３    外被層
１２  ホース口金具接続構造
１４  ホース
２０  固定帯
２２  ホース口金具
２４  ニップル
２６  先細り部
２８  拡径部
３０  ナット
３４  重なり部
３６  接合部
４０  環状体
４２  環状体
４４  環状体
５０  加熱コイル
【図１】
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【図２】
2009204144.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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