(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短管の端部周囲に膨出状に設けられた球面部を備える挿口と、この挿口の球面部に外嵌合されてその球面部の全体を収容する受口とを備え、挿口の球面部と受口との間に、球面部に摺動自在に密接して球面部と受口との相互間に隙間を形成する環状スペーサと、球面部に摺動自在に密接して上記隙間を気密にシールするゴム製のシールリングと、球面部に摺動自在に当接するように上記隙間に保持された熱膨張性黒鉛を含むゴム製の耐火リングと、が介在され、上記シールリングおよび耐火リングのうちの少なくとも一方のリングと上記環状スペーサとの共働により、上記球面部と受口とがその球面部の中心回りで相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に保持し合っており、
上記シールリングが、上記球面部の中心を通りかつ上記短管の軸線に直交する仮想平面上に配備され、そのシールリングの両側に上記環状スペーサと上記耐火リングとが振り分けて配備されており、
上記受口が、上記球面部の外周直径よりも径大な円筒状の第１内周面と上記短管の軸方向奥側で上記第１内周面に隣接する箇所に第１段付面を介して設けられてその第１内周面よりも径小な円筒状の第２内周面とこの第２内周面の上記軸方向奥側の端部に設けられた第２段付面とねじ部とを備える受口本体と、この受口本体のねじ部にねじ合わされたねじ部および筒状の内向き突出部を備える押輪と、からなり、
上記シールリングが上記第１内周面と上記球面部との間において上記第１段付面と上記内向き突出部とにより挾圧されており、上記環状スペーサが上記内向き突出部の内周面と上記球面部との間に介在され、上記耐火リングが上記第２内周面と上記第２段付面と上記球面部との間に介在されていることを特徴とするガス用自在継手。
【請求項２】
受口に対し短管が球面部の中心回りに揺動されたときに、短管の管壁外周面に面接触して短管の揺動の最大角度を規制するテーパ状の当り面が当該受口と同心状にその受口に設けられている請求項１に記載のガス用自在継手。
【請求項３】
２つの管を気密状態で伸縮可能にかつ相対回転自在に連結してなる伸縮機構を有し、この伸縮機構により連結された２つの管のうちの一方の管が受口に連結されている請求項１又は請求項２に記載のガス用自在継手。
【請求項４】
受口に連結された一方の管の端部に設けられた伸縮機構のハウジングと、そのハウジングを通して上記一方の管に内嵌合された他方の管との間に、熱膨張性黒鉛を含むゴム製の耐火リングが介在されている請求項３に記載のガス用自在継手。
【請求項５】
２つの管の端部に各別に受口が設けられていると共に、それらの管に各別の伸縮機構を介して他の管が伸縮可能にかつ相対回転自在に連結されており、各別の伸縮機構のハウジングとそのハウジングを通して上記２つの管に内嵌合された上記他の管との間のそれぞれに、熱膨張性黒鉛を含むゴム製の耐火リングが介在されている請求項１又は請求項２に記載のガス用自在継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス用自在継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭５７−１７３６８３号公報に水用自在継手についての記載がある。このものは、球面部を備える挿口と、この挿口の球面部に外嵌合されてその球面部の半周より少し広い部分を収容する受口とを備えており、受口の球面状の内周面と挿口の球面部とを球面接触させることによって受口と挿口とが相対的に全方位揺動自在に連結され、また、受口と挿口との間に介在されたＯリングなどのゴム製のシールリングによってその球面接触箇所に不可避的に生じる隙間が水密にシールされるようになっている。そして、受口と挿口との揺動の最大角度が、挿口の球面部に設けられた突起と受口の端面との衝突によって規制されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水用自在継手と本発明の対象であるガス用自在継手とでは、要求されるシール性能において大きく相違する。すなわち、可燃性ガスが使用対象であるガス用自在継手ではガス漏洩により爆発や火災の誘発が予想されるのに対し、水用自在継手ではそのような事態は予想されない。そのため、上述した従来の水用自在継手の構造をガス用自在継手にそのまま転用することは、ガス用自在継手に要求されるシール性能である気密性能を満たす上で問題がある。
【０００４】
そこで、本願発明者は鋭意研究を重ねて本発明を完成させた。すなわち、本発明は、周囲で火災が発生して当該ガス用自在継手が加熱されたような場合にも気密性が失われにくいという気密性についての耐火性能を持つガス用自在継手を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、個々の部品の製作が容易であり、しかも部品同士の組立性に優れたガス用自在継手を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガス用自在継手は、短管の端部周囲に膨出状に設けられた球面部を備える挿口と、この挿口の球面部に外嵌合されてその球面部の全体を収容する受口とを備え、挿口の球面部と受口との間に、球面部に摺動自在に密接して球面部と受口との相互間に隙間を形成する環状スペーサと、球面部に摺動自在に密接して上記隙間を気密にシールするゴム製のシールリングと、球面部に摺動自在に当接するように上記隙間に保持された熱膨張性黒鉛を含むゴム製の耐火リングと、が介在され、上記シールリングおよび耐火リングのうちの少なくとも一方のリングと上記環状スペーサとの共働により、上記球面部と受口とがその球面部の中心回りで相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に保持し合っている、というものである。
【０００７】
ここで、「シールリングおよび耐火リングのうちの少なくとも一方のリングと環状スペーサとの共働により、球面部と受口とがその球面部の中心回りで相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に受口に保持し合っている」という文言の意味は、球面部と受口とがその球面部の中心回りで相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に保持し合うのに役立っている部材が、シールリングと環状スペーサとの二者である場合と、耐火リングと環状スペーサとの二者である場合と、シールリングおよび耐火リングと環状スペーサとの三者である場合とを含む意味である。
【０００８】
このように構成されたガス用自在継手において、挿口と受口との間の相対的な揺動や捩れは、シールリングおよび耐火リングのうちの少なくとも一方のリングと環状スペーサとの共働により、上記球面部がその中心回りで相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に上記受口に保持されていることにより確保される。また、通常時の気密性は、シールリングが球面部に摺動自在に密接していることや、ゴム製の耐火リングが球面部に摺動自在に当接していること、などによって確保される。
【０００９】
他方、周囲で発生した火災などにより当該ガス用伸縮継手が加熱された影響でゴム製のシールリングによる気密性が失われたような場合には、耐火リングが気密性を継続することに役立つ。すなわち、耐火リングに熱膨張黒鉛を含むゴム製のものが用いられているから、この耐火リングが加熱されると、それに含まれる熱膨張黒鉛の膨張により球面部や受口に対する耐火リングの当接力が増大して気密性が継続される。その上、球面部と受口との相互間に隙間を形成するという環状スペーサの機能が失われたときでも、上記のようにして膨張した耐火リングが球面部と受口との相互間に隙間を確保することに役立つようになるので、挿口と受口との相対的揺動作用や相対的捩れ作用が継続して維持される。
【００１０】
本発明において、シールリングが、球面部の中心を通りかつ短管の軸線に直交する仮想平面上に配備され、そのシールリングの両側に環状スペーサと耐火リングとが振り分けて配備されていると、通常時のシールリングによる気密性が確実に発揮される。
【００１１】
また、受口が、球面部の外周直径よりも径大な円筒状の第１内周面と短管の軸方向奥側で上記第１内周面に隣接する箇所に第１段付面を介して設けられてその第１内周面よりも径小な円筒状の第２内周面とこの第２内周面の上記軸方向奥側の端部に設けられた第２段付面とねじ部とを備える受口本体と、この受口本体のねじ部にねじ合わされたねじ部および筒状の内向き突出部を備える押輪と、からなり、シールリングが第１内周面と球面部との間において上記第１段付面と内向き突出部とにより挾圧されており、環状スペーサが内向き突出部の内周面と球面部との間に介在され、耐火リングが第２内周面と第２段付面と球面部との間に介在されている、という構成を採用することができる。
【００１２】
このように構成されたガス用自在継手では、受口の内周面を球面に加工する必要がないので、受口の製作を容易に高精度に行うことができる。また、この構成において、第１段付面や第２段付面のそれぞれの内端縁を球面部に接触しない範囲でできるだけ近接させておけば、第２内周面と第２段付面と球面部との間に介在されている耐火リングに含まれる熱膨張黒鉛が加熱されて膨張したときに、その耐火リングが第２内周面と第２段付面と球面部とによって囲まれる空間の外にはみ出さなくなるため、球面部や受口に対する耐火リングの当接力が上述したものよりもさらに増大して気密信頼性がさらに向上するのみならず、耐火リングが球面部と受口との相互間に隙間を確保するという作用の信頼性も向上する。
【００１３】
本発明においては、受口に対し短管が球面部の中心回りに揺動されたときに、短管の管壁外周面に面接触して短管の揺動の最大角度を規制するテーパ状の当り面が当該受口と同心状にその受口に設けられている、という構成を採用することが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、冒頭で説明した従来の水用自在継手のように球面部に突起を形成するというような煩わしい製作工程を行わずに済む。
【００１５】
本発明においては、２つの管を気密状態で伸縮可能にかつ相対回転自在に連結してなる伸縮機構を有し、この伸縮機構により連結された２つの管のうちの一方の管が受口に連結されている、という構成を採用することができる。
【００１６】
この構成によれば、挿口と受口とが相対的に揺動できる作用や相対的に捩れる機能に加えて、伸縮機能が付与される。この場合、受口に連結された一方の管の端部に設けられた伸縮機構のハウジングと、そのハウジングを通して上記一方の管に内嵌合された他方の管との間に、熱膨張性黒鉛を含むゴム製の耐火リングが介在されている、という構成を採用することが望ましく、このように構成すると、伸縮機構に耐火性が付与される。
【００１７】
また、２つの管の端部に各別に受口が設けられていると共に、それらの管に各別の伸縮機構を介して他の管が伸縮可能にかつ相対回転自在に連結されており、各別の伸縮機構のハウジングとそのハウジングを通して上記２つの管に内嵌合された上記他の管との間のそれぞれに、熱膨張性黒鉛を含むゴム製の耐火リングが介在されている、という構成を採用することにより、挿口と受口とが相対的に揺動できる機能や相対的に捩じれる機能、伸縮機能などがいっそう顕著に発揮される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態を示すガス用自在継手を一部省略して示した部分破断側面図、図２は作用説明図、図３は図１の要部を拡大した部分断面図、図４は図１の他の要部を拡大した部分断面図であり、このガス用自在継手は、挿口１と受口２と伸縮機構５とを備えている。
【００１９】
図１および図３のように、挿口１は、短管１１の端部周囲に膨出状に設けられた球面部１２を備えている。この実施形態において、球面部１２は、球体に所定内径の貫通孔１３を形成したものを短管１１の端部に嵌め込んでその短管１１に溶接することにより形成されており、球面部１２の表面は滑らかな球面になっている。Ｗは溶接箇所を示す。
【００２０】
受口２は、受口本体３と押輪４とからなる。図３のように、受口本体３は、円筒状の第１内周面３１と、上記短管１１の軸方向奥側で第１内周面３１に隣接する箇所に第１段付面３２を介して設けられた円筒状の第２内周面３３と、この第２内周面３３の上記軸方向奥側の端部に設けられた第２段付面３４と、を備えており、第１内周面３１は上記球面部１２の外周直径よりも径大であり、第２内周面３３は第１内周面３１よりも径小であり、さらに、第１段付面３２の内周縁と第２内周面３４との間の箇所イや、第２段付面３４に隣接する箇所ロでは、受口２の内面が上記球面部１２の表面に沿うように傾斜した傾斜方向でフラットなテーパ面３５，３６になっている。また、受口本体３の先端部内周面に、上記第１内周面３１に隣接して雌ねじ３５が設けられている一方、受口本体３の後端部はスリーブ３８として形成されており、このスリーブ３８に雌ねじ３９と環状溝４１と環状凸部４２とが設けられている。この受口本体３は鋼材で製作されている。
【００２１】
受口本体３は、挿口１の球面部１２に外嵌合されていて、第１内周面３１と第１段付面３２と球面部１２とで囲まれる空間にニトリルゴム（ＮＢＲ）などのゴムで作られたＯリングでなるシールリング４３が介在され、第２内周面３３と第２段付面３４と球面部１２とで囲まれる空間に耐火リング７が介在されている。ここで、耐火リング７には、加熱されると体積を膨張させるという性質を備えた熱膨張黒鉛を含むクロロプレンゴム（ＣＲ）で作られたものが用いられている。
【００２２】
押輪４は、筒状の内向き突出部４５を備えており、この内向き突出部４５の外周面に形成された雄ねじ４６が受口本体３の上記雌ねじ３７にねじ合わされている。そして、受口本体３に内嵌合された上記内向き突出部４５がその端面で上記シールリング６を第１段付面３２と共働して挾圧しており、この挾圧によってシールリング６が径方向内方に張り出そうとして球面部１２に摺動自在に密接している。また、上記内向き突出部４５の内周面４７と球面部１２との間に耐磨耗性に富むＭＣナイロンで作られた環状スペーサ８が球面部１２に対して摺動自在な密接状態で介在されている。
【００２３】
図１に説明的に示したように、上記シールリング６は、球面部１２の中心Ｐを通りかつ短管１１の軸線Ｌに直交する仮想平面Ｓ−Ｓ上に配備されている。したがって、シールリング６は、球面部１２の最も径大な箇所に摺動自在に密接している。また、そのシールリング６の両側に環状スペーサ８と耐火リング７とが振り分けて配備されている。
【００２４】
上記した環状スペーサ８は、球面部１２と受口２との相互間に所定の隙間δ（図３参照）を形成する役割を担っており、シールリング６や耐火リング７はその隙間δを気密にシールする役割を主に担っている。また、上記シールリング６と耐火リング７と環状スペーサ８とは、それらが共働して上記球面部１２と受口２とをその球面部１２の中心Ｐ回りで上記隙間δを保ったまま相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に保持し合うことに役立っている。そして、上記テーパ面３５，３６は球面部１２に接触しない範囲でその球面部１２に近接している。なお、シールリング６が柔軟で硬度の低い材質で作られている場合には、環状スペーサ８と耐火リング７との二者が球面部１２と受口２との相互保持に実質的に寄与していると考えられ、また、耐火リング７に含まれる熱膨張黒鉛が未膨張のときのその耐火リングの球面部１２に対する当接力がそれほど大きくないときには、シールリングと環状スペーサとの二者が球面部１２と受口２との相互保持に実質的に寄与していると考えられる。したがって、このガス用自在継手においては、シールリング６および耐火リング７のうちの少なくとも一方のリングと環状スペーサ８との共働により、上記球面部１２と受口２とがその球面部１２の中心Ｐ回りで相対的に全方位揺動自在にかつ相対回転自在に保持し合っていればよい。
【００２５】
さらに、上記押輪４には、受口２と同心状にテーパ状の当り面４８が備わっており、この当り面４８に上記短管１１の管壁外周面が当たって面接触することにより、その短管１１の揺動の最大角度θが規制されるようになっている。この実施形態では上記最大角度θを１５度の触れ角に定めてある。
【００２６】
図１や図４のように、伸縮機構５は円筒状のハウジング５１を有する。このハウジング５１の内周面には、径大な２つの環状凹所５２，５２と、それらの環状凹所５２，５２の両側の径小な２つの環状凹所５３，５３と、径大な２つの環状凹所５２，５２の中間部の１つの径小な環状凹所５４と、端面に近い箇所の径小な環状凹所５５とが形成されている。そして、そのうちの径大な環状凹所５２，５２にＮＢＲなどのゴムで作られたＯリングでなるシールリング５６，５６が保持され、径小な２つの環状凹所５３，５３にＭＣナイロンで作られたスペーサとしての役割を担うスライドリング５７，５７が保持され、１つの径小な環状凹所５４に耐火リング５８が保持され、他の１つの環状凹所５５にフェルト材で作られたリング状のダストシール５９が保持されている。
【００２７】
この伸縮機構５において、上記ハウジング５の基部には鋼管９１が溶接で同心状に接合されている。そして、図１や図３のように、この鋼管９１の端部に形成された雄ねじ９２が上記受口本体３のスリーブ３８の雌ねじ３９にねじ合わされ、かつその鋼管９１の端面９３が上記受口本体３の環状凸部４２に突き当てられている。また、鋼管９１のが外周面の端部には平滑面９４が形成されており、この平滑面９４に上記スリーブ３８の環状溝４１に保持されたシールリング４９が密接してその箇所の気密性を保持している。
【００２８】
これに対し、図１や図４のように、ステンレス管で作られた他の管９５が上記ハウジング５１を挿通して上記鋼管９１に内嵌合されている。この管９５は先端近傍箇所に形成された環状溝９６にステンレス製の抜止めリング９７を保持している。また、この管９５には、上記したシールリング５６，５６、スライドリング５７，５７、耐火リング５８およびダストシール５９が摺動自在に密着または当接している。したがって、伸縮機構５を介して連結された上記鋼管９１と他の管９５とは、他の管９５が鋼管９１に対して出退することにより伸縮し、また、双方の管９１，９５が相対回転自在である。なお、抜止めリング９７は、他の管９５が鋼管９１に対して引抜き方向に移動してハウジング５１の凸部９８に当たることによってその管９５を抜止めする。
【００２９】
図１で判るように、図例のガス用自在継手では、その軸方向の中央部（一転鎖線Ｃで示した位置）の左右の構造を対称にしてある。すなわち、上記した他の管９５の両端部のそれぞれが各別の伸縮機構５，５を介してそれらの伸縮機構５，５のハウジング５１，５１に各別に接合された２つの鋼管９１，９１に伸縮可能にかつ相対回転自在に連結されている。また、それぞれの鋼管９１，９１の端部に各別に受口２，２が設けられている。そして、受口２，２のそれぞれには、図１や図３について上述した構造で挿口１が組み付けられている。
【００３０】
以上のように構成されたガス用自在継手において、受口２と挿口１の球面部１２との嵌合箇所では、環状スペーサ８やシールリング６または耐火リング７が隙間δ（図３参照）を保持し、しかもその隙間δの気密性がシールリング６や耐火リング７によって保持される。この隙間δやその隙間δの気密性は、球面部１２がその中心Ｐの回りに回転した場合でも保たれる。そのため、短管１１は、受口２に対して相対的に全方位揺動可能であり、また、鋼管９１や受口２に対して球面部１２の中心Ｐを通る軸線の回りで相対回転自在である。したがって、このガス用自在継手を採用したガス管路に、地震や風圧に起因する揺れや捩れの作用が加わったとしても、短管１１と受口２とが相対的に揺動したり回転したりすることによってその揺れや捩れが吸収される。また、図２のように揺動した短管１１が押輪４の当り面４８に当たることによって短管１１の最大揺れ幅が規制されるので、短管１１がそれよりも大きく揺れて球面部１２から耐火リング７などが外れるおそれはない。
【００３１】
また、このガス用自在継手を採用したガス管路に、地震や風圧に起因する伸縮方向の力が加わったとしても、その力は、伸縮機構５で連結された鋼管９１に他の管９５が出退することによって吸収される。鋼管９１と他の管９５は、伸縮機構５を介して相対的に回転自在になっているから、捩れの作用も伸縮機構５によって吸収される。
【００３２】
ところで、周囲で発生した火災などにより当該ガス用自在継手が加熱された影響でゴム製のシールリング６による気密性が失われたような場合には、耐火リング７が気密性を継続することに役立つ。すなわち、耐火リング７に熱膨張黒鉛を含むゴム製のものが用いられているから、この耐火リング７が加熱されると、それに含まれる熱膨張黒鉛の膨張により球面部１２や受口本体３に対する耐火リング７の当接力が増大して気密性が継続される。この場合、耐火リング７の熱膨張黒鉛は、第２内周面３３と第２段付面３４と球面部１２とによって囲まれる空間の中で膨張するので、気密信頼性や隙間δを確保するという作用についての信頼性も高いものとなる。また、球面部１２と受口２との相互間に隙間δを形成するという環状スペーサ８の機能が失われたときでも、上記のように膨張した耐火リング７が球面部１２と受口２との相互間に隙間δを確保することに役立つようになるので、挿口１と受口２とによる揺動吸収作用や捩れ吸収作用が継続して維持される。
【００３３】
伸縮機構５に用いられている耐火リング５８についても、上記した耐火リング７と同じ作用が発揮される。
【００３４】
この実施形態のガス用自在継手においては、挿口１と受口２との共働による揺動吸収作用や回転吸収作用を発揮する箇所が２箇所にあり、また、伸縮機構５による伸縮吸収作用や回転吸収作用を発揮する箇所が２箇所にあるので、それらの作用が十分に発揮される。したがって、たとえば高層ビルに施工された管路のように、揺れ幅や伸縮幅が３０ｃｍ程度に達することが予想されるような管路に好適に採用することができる。
【００３５】
また、受口本体３と球面部１２とを球面接触させたものではないので、受口本体３に球面加工を施す必要がなく、しかも第１内周面３１や第２内周面３３を円筒状に加工するだけでよいので、受口本体３を容易にかつ高精度に製作することが可能になるという利点がある。
【００３６】
図５は変形例による球面部１２を採用したものを示している。同図の球面部１２は短管１１の端部を球状に膨出させて球面部１２としたものである。他の構成は、図３で説明したところと同様であるので、相応する部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のガス用自在継手は、挿口と受口との間の相対的な揺動機能や捩れ機能を具備するので、管路の揺動や捩れを吸収しなければならないというガス用自在継手に要求される基本機能が満足される。
【００３８】
そして、ガス用自在継手に要求される通常時の気密性がシールリングや耐火リングによって確保される。
【００３９】
他方、周囲で発生した火災などにより当該ガス用伸縮継手が加熱された影響でゴム性のシールリングによる気密性が失われたような場合には、耐火リングに含まれる熱膨張黒鉛が膨張して気密性が継続されるので、当該ガス用自在継手に要求される火災発生時の気密性も確保される。また、周囲で発生した火災などにより環状スペーサの機能が失われたときでも、上記のようにして膨張した耐火リングが球面部と受口との相互間に隙間を確保することに役立つようになるので、挿口と受口との相対的揺動作用や相対的捩れ作用が継続して維持される。
【００４０】
請求項１に係る発明のガス用自在継手によれば、上記した効果の他に、受口を容易かつ高精度に製作できるようになるという効果がある。
【００４１】
請求項２に係る発明によれば、従来の水用自在継手のように球面部に揺動角度を規制するための突起を形成するというような煩わしい製作工程が不要になるという効果がある。
【００４２】
請求項３に係る発明によれば、ガス用自在継手に、それに要求される上述の基本機能に加えて伸縮機能が付与されるので、地震対策として、あるいは高層ビルの風圧などによる揺れ対策として有益なガス用自在継手を提供できるようになる。また、請求項４に係る発明によれば、さらに伸縮機構の耐火性も確保される。この効果は、請求項５に係る発明によっていっそう顕著に発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態を示すガス用自在継手を一部省略して示した部分破断側面図である。
【図２】  揺動吸収作用の説明図である。
【図３】  図１の要部を拡大した部分断面図である。
【図４】  図１の他の要部を拡大した部分断面図である。
【図５】  変形例による球面部を採用したガス用自在継手の要部を拡大した部分断面図である。
【符号の説明】
１  挿口
２  受口
３  受口本体
４  押輪
５  伸縮機構
６  シールリング
７  耐火リング
８  環状スペーサ
１１  短管
１２  球面部
３１  第１内周面
３２  第１段付面
３３  第２内周面
３４  第２段付面
３７  ねじ部
４５  内向き突出部
４６  ねじ部
４８  当り面
５１  ハウジング
５８  耐火リング
９１  鋼管（一方の管）
９５  他の管
Ｌ  短管の軸線
Ｓ  仮想平面
【図１】
0003840281.tif 000002
【図２】
0003840281.tif 000003
【図３】
0003840281.tif 000004
【図４】
0003840281.tif 000005
【図５】
0003840281.tif 000006