(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１筒状体に、第２筒状体の一端側を一定範囲内で筒軸芯方向に相対移動自在に密封状態で挿入接続するとともに、前記第２筒状体の他端側に、第３筒状体を相対揺動自在に密封状態で外嵌接続してある管継手構造であって、
前記第２筒状体の外周面に、前記第１筒状体の端部の第３筒状体側への最大移動位置を前記第３筒状体の端部の揺動領域外に接当規制するストッパー部を突出形成し、前記第２筒状体と第３筒状体とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、第３筒状体の端部がストッパー部の外周面に接当するように構成してある管継手構造。
【請求項２】
前記第２筒状体と第３筒状体とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、前記第３筒状体の端部と前記ストッパー部の外周面とが筒軸芯方向に沿って接当するように構成されている請求項１記載の管継手構造。
【請求項３】
前記第２筒状体の他端側に形成された球状筒部に、この球状筒部の外周面に沿って相対摺接揺動自在な部分球状筒部を備えた第３筒状体が筒軸芯方向の一方から外嵌されているとともに、前記第２筒状体の球状筒部の外周面と前記第３筒状体の部分球状筒部の内周面との間に形成される間隙に、前記第２筒状体の球状筒部の外周面に摺接する摺接案内部材が、筒軸芯方向の他方から嵌め込まれていて、前記第２筒状体と第３筒状体とが相対摺接揺動自在に抜止め連結されている請求項１又は２記載の管継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設された水道管等の流体輸送管の配管系に、地震や不同沈下等に起因する筒軸芯方向の圧縮力や引張力、或いは、筒軸芯に対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力が作用したとき、この外力を管接続部において極力吸収して、配管系の脆弱部での破損を抑制することができるように、第１筒状体に、第２筒状体の一端側を一定範囲内で筒軸芯方向に相対移動自在に密封状態で挿入接続するとともに、前記第２筒状体の他端側に、第３筒状体を相対揺動自在に密封状態で外嵌接続してある管継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の管継手構造として、従来では、図５に示すように、前記第２筒状体５２の他端側に形成された球状筒部５２Ａに、第３筒状体５３の一端側に形成した部分球状筒部５３Ａと、該部分球状筒部５３Ａの外周面に突設した連結フランジ５３Ｂにボルト５５・ナット５６を介して固定連結可能な連結フランジ５４Ｂを備えた連結筒５４の部分球状筒部５４Ａとを、筒軸芯方向の両側方から外嵌するとともに、この第３筒状体５３側の連結フランジ５３Ｂと連結筒５４の連結フランジ５４Ｂとをボルト５５・ナット５６にて締結して、前記第２筒状体５２と第３筒状体５３とを球状筒部５２Ａの外周面に沿って相対摺接揺動自在に抜止め連結し、更に、前記第２筒状体５２の直線状筒部５２Ｂの外周面で、かつ、前記連結筒５４の端部５４ａの揺動領域から第１筒状体５１側に離間した中間部位には、前記第１筒状体５１の第３筒状体５３側への最大移動位置を該第１筒状体５１の端部５１ａとの接当によって規制するストッパー部５７を突出形成したものが提案されている（例えば、実開昭５７−７１８８３号公報参照）。
【発明が解決しようとする課題】
従来の管継手構造では、地震や不同沈下等に起因する圧縮方向の外力が作用して、前記第１筒状体５１が第３筒状体５３側への最大限に収縮移動しても、その第１筒状体５１の端部５１ａの最大移動位置が、前記ストッパー部５７によって前記連結筒５４の端部５４ａの揺動領域から外れた位置に接当規制されるから、前記第２筒状体５２の直線状筒部５２Ｂの外径に比して、シール材等の密封構造の存在によって外径が大きくなっている第１筒状体５１の端部５１ａが、前記連結筒５４の端部５４ａと第２筒状体５２の直線状筒部５２Ｂの外周面との間に入り込むことがなく、このような第１筒状体５１の端部５１ａの入り込みに起因する第２筒状体５２と第３筒状体５３との屈曲揺動範囲の減少を抑制することができる。
しかしながら、前記ストッパー部５７が前記連結筒５４の端部５４ａの揺動領域から第１筒状体５１側に大きく離間した第２筒状体５２の直線状筒部５２Ｂの筒軸芯方向中間位置に設けられているため、該第２筒状体５２の全長が長くなり、管継手構造の大型化、重量化を招来し易い。
しかも、前記第２筒状体５２と第３筒状体５３とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、前記連結筒５４の端部５４ａが第２筒状体５２の直線状筒部５２Ｂの外周面に強圧されるため、この部位での応力集中によって第２筒状体５２に割れ等の破損を招来する可能性がある。
【０００３】
本発明は、上記の実情に鑑みて為されたものであって、その主たる課題は、前記ストッパー部の外径を第２筒状体の端部の外径よりも小さくすることができる点に着目して、該ストッパー部の形成位置を工夫することにより、第２筒状体と第３筒状体との相対揺動範囲を極力大きくとりながらも、これら両筒状体が最大限に屈曲された場合の破損を抑制することができ、しかも、管継手構造の小型化と軽量化をも同時に達成することのできる管継手構造を提供する点にある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１による管継手構造の特徴構成は、冒記の構成において、前記第２筒状体の外周面に、前記第１筒状体の端部の第３筒状体側への最大移動位置を前記第３筒状体の端部の揺動領域外に接当規制するストッパー部を突出形成し、前記第２筒状体と第３筒状体とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、第３筒状体の端部がストッパー部の外周面に接当するように構成した点にある。
上記特徴構成によれば、地震や不同沈下等に起因する圧縮方向の外力が作用して、前記第１筒状体の端部が第３筒状体側へ最大限に収縮移動しても、その第１筒状体の端部の最大移動位置が、前記ストッパー部によって前記第３筒状体の端部の揺動領域から外れた位置に接当規制されるから、前記第２筒状体の端部の外径に比して、シール材等の密封構造の存在によって外径が大きくなっている第１筒状体の端部が、前記第３筒状体の端部内周面と第２筒状体の外周面との間に入り込むことがない。
しかも、地震や不同沈下等に起因する剪断力や曲げモーメント等の外力が作用して、前記第２筒状体と第３筒状体とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、この第３筒状体の端部が、第２筒状体の外周面に突出形成された機械的強度の大きいなストッパー部の外周面に接当するから、このストッパー部で外力を確実に受け止めることができる。更に、前記第１筒状体と第２筒状体との相対移動範囲を従来と同一の移動範囲に構成しながらも、前記ストッパー部が第３筒状体の端部に近接する分だけ、第２筒状体の全長を短く構成することができる。
それでいて、前記ストッパー部の外径は、シール材等の密封構造が付加される第１筒状体の端部の外径よりも小さく構成することができるから、第１筒状体の端部が、前記第３筒状体の端部と第２筒状体の外周面との間に入り込む場合に比して、第２筒状体と第３筒状体との相対揺動範囲を大きくすることができる。
従って、前記ストッパー部の形成位置を前述の如く工夫することにより、第２筒状体と第３筒状体との相対揺動範囲を極力大きくとりながらも、これら両筒状体が最大限に屈曲された場合の破損を抑制することができ、しかも、管継手構造の小型化と軽量化をも同時に達成することができる。
【０００５】
本発明の請求項２による管継手構造の特徴構成は、前記第２筒状体と第３筒状体とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、第３筒状体の端部と前記ストッパー部の外周面とが筒軸芯方向に沿って接当するように構成されている点にある。
上記特徴構成によれば、前記第２筒状体と第３筒状体とが最大屈曲角度まで相対揺動して、第３筒状体の端部がストッパー部の外周面に圧接されたとき、その圧接力を筒軸芯方向で分散支持することができるから、管継手構造の耐久性能の向上を図ることができる。
【０００６】
本発明の請求項３による管継手構造の特徴構成は、前記第２筒状体の他端側に形成された球状筒部に、この球状筒部の外周面に沿って相対摺接揺動自在な部分球状筒部を備えた第３筒状体が筒軸芯方向の一方から外嵌されているとともに、前記第２筒状体の球状筒部の外周面と前記第３筒状体の部分球状筒部の内周面との間に形成される間隙に、前記第２筒状体の球状筒部の外周面に摺接する摺接案内部材が筒軸芯方向の他方から嵌め込まれていて、前記第２筒状体と第３筒状体とが相対摺接揺動自在に抜止め連結されている点にある。
上記特徴構成によれば、前記第２筒状体と第３筒状体とを相対摺接揺動自在に抜止め連結するにあたって、前記摺接案内部材を、前記第２筒状体の球状筒部の外周面と前記第３筒状体の部分球状筒部の内周面との間に形成される間隙内に筒軸芯方向から嵌め込むが故に、従来の管継手構造のように連結フランジやボルト・ナット等の連結構成部材が径方向外方に突出することがなく、管継手構造のコンパクト化と外面形状の簡素化とを図ることができる。
しかも、このような抜止め連結手段を採用することによって、前記第３筒状体の端部の内周面と第２筒状体の外周面との間に形成される間隙の開口径が、第１筒状体の端部の外径よりも大きくなる場合があるが、この場合でも、前記ストッパー部によって第１筒状体の端部の入り込みを阻止することができ、前記請求項１で記載した効果を確実に発揮させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１、図２に示す流体輸送用（例えば、水道用）の管継手構造は、第１筒状体Ａとしての鋳鉄製の直管状の第１継手管１の両端側の各々に、第２筒状体Ｂとしての鋳鉄製の第２継手管２の一端側を一定範囲内で筒軸芯Ｘ方向（管軸芯方向）に相対移動自在に密封状態で挿入接続するとともに、前記各第２継手管２の他端側の各々に、第３筒状体Ｃとしての鋳鉄製の第３継手管３を相対揺動自在に密封状態で外嵌接続して、これら第１継手管１と両第２継手管２と両第３継手管３とを連通接続してある。
【０００８】
図１〜図３に示すように、前記両第２継手管２の直管部２Ｂの外周面のうち、第１継手管１内に挿入された部位の各々には、前記第１継手管１の内周面の筒軸芯Ｘ方向中間部に形成された環状の規制溝４よりも筒軸芯Ｘ方向長さの小なる環状の取付け溝５を形成し、これら各取付け溝５に、前記規制溝４の筒軸芯Ｘ方向の端面４ａとの面接当によって、前記第２継手管２の一端側からの第１継手管１の抜け出しを規制する拡径変形可能なステンレス鋼製のＣの字状の係止部材６を着脱自在に嵌着して、前記第１継手管１に、第２継手管２の一端側の抜け出しを阻止する状態で相対移動自在に挿入接続してある。
また、前記第２継手管２の直管部２Ｂの外周面と前記規制溝４の内周面４ｂとの筒径方向（直径方向）での対向間隔を、前記係止部材６の挿抜を許容する間隔に構成してある。換言すれば、前記第２継手管２の直管部２Ｂの外周面と前記規制溝４の内周面４ｂとの対向面間に、前記係止部材６の挿抜を許容する環状空間を形成してある。
更に、図３に示すように、地震や不同沈下等に起因する引き抜き方向の外力（引張力）が管継手構造に作用して、前記第１継手管１の開口端部側（第２継手管２の挿入側）に位置する規制溝４の各端面４ａに対して、前記両第２継手管２の取付け溝５に嵌着された係止部材６の各々が筒軸芯Ｘ方向から面接当したとき、該係止部材６の取付け溝５からの筒径方向外方への抜け出し移動を接当阻止する拡径規制部７を設けてある。
【０００９】
図３に示すように、前記両拡径規制部７の各々は、前記規制溝４の一端面４ａに接当した係止部材６の外周面６ａに近接する状態で規制溝４の内周面４ｂの一端側に形成された拡径規制面７ａから構成されているとともに、前記係止部材６の外周面６ａ及び拡径規制面７ａの各々が筒軸芯Ｘと平行又はほぼ平行に構成されている。
また、前記係止部材６の筒軸芯Ｘ方向両側の端面６ｃ、及び、前記規制溝４の筒軸芯Ｘ方向の両端面４ａの各々は、筒軸芯Ｘに対して直交又はほぼ直交する方向に沿う偏平面に構成されているとともに、前記規制溝４の内周面４ｂのうち、前記両拡径規制面７ａにそれぞれ連続する境界面部分４ｃがテーパー面に形成されている。
【００１０】
図１〜図４に示すように、前記両第２継手管２の他端側に形成された部分球面状の外周面２ａを備えた球状筒部としての球状管部２Ａに、この球状管部２Ａの外周面に沿って相対摺接揺動自在な部分球面状の内周面３ｂ、及び、円周面状の内周面３ｃとを備えた部分球状筒部としての部分球状管部３Ａを備えた第３継手管３を筒軸芯Ｘ方向の第２継手管２の他端側外方から外嵌するとともに、前記第２継手管２の球状管部２Ａの外周面２ａと、前記第３継手管３の部分球状管部３Ａの円周面状の内周面３ｃとの間に形成される間隙に、前記第２継手管２の球状管部２Ａの外周面２ａに摺接する第２継手管２の球状管部２Ａの外周面２ａに摺接する球面状の摺接面１３ａと、第３継手管３の部分球状管部３Ａの円周面状の内周面３ｃに摺接する円周面状の摺接面１３ｂとを備えた鋳鉄製の摺接案内部材１３を、筒軸芯Ｘ方向の第１継手管１側から嵌め込み、更に、前記第３継手管３の部分球状管部３Ａの円周面状の内周面３ｃに形成してある保持溝３ｄに、前記摺接案内部材１３の抜け出し移動を接当阻止する縮径変形可能なステンレス鋼製のＣの字状の抜け止め部材１４を着脱自在に嵌着して、摺接案内部材１３の前記間隙からの抜け出し移動を阻止することにより、前記第２継手管２と第３継手管３とを相対摺接揺動自在に抜止め連結してある。
【００１１】
更に、図２，図４に示すように、前記両第２継手管２の直管部２Ｂの外周面の各々には、地震や不同沈下等に起因する圧縮方向の外力が管継手構造に作用したとき、第１継手管１の端部１ａに筒軸芯Ｘ方向から面接当して、当該第１継手管１の端部１ａの第３継手管３側への最大移動位置を第３継手管３の第１継手管１側の端部３ａの揺動領域外に接当規制するストッパー部８を一体的に突出形成してあり、前記規制溝４の端面４ａと係止部材６との面接当、並びに、前記第１継手管１の端部１ａとストッパー部８との面接当によって、第１継手管１と一方の第２継手管２との筒軸芯Ｘ方向での相対移動範囲が一定範囲内となるように規制してある。
前記ストッパー部８は、前記第２継手管２の直管部２Ｂの外周面に、それの円周方向に沿って一体的に突出形成してある環状の突条から構成されているとともに、このストッパー部８の外周面の外径を、前記第１継手管１の端部１ａの最大外径よりも小に構成してある。
【００１２】
図２，図４に示すように、前記地震や不同沈下等に起因する筒軸芯Ｘに対して交差する方向の剪断力や曲げモーメント等の外力が管継手構造に作用したときには、前記第２継手管２の球状管部２Ａの外周面２ａと第３継手管３の部分球状管部３Ａの球面状の内周面３ｂとの球面に沿う相対摺動と、この第２継手管２の球状管部２Ａの外周面２ａと摺接案内部材１３の球面状の摺接面１３ａとの球面に沿う相対摺動とによって、第２継手管２と第３継手管３とが相対摺接揺動して屈曲し、管継手構造の破損を抑制することができる。
更に、前記第２継手管２と第３継手管３とが球面に沿って最大屈曲角度にまで相対摺接揺動したとき、第１継手管１と第３継手管３とが相互に干渉しない状態で、前記第３継手管３の端部３ａの開口内周縁角部分３ｅが前記ストッパー部８の外周面に接当するように構成してある。詳しくは、図４に示すように、前記第２継手管２と第３継手管３とが球面に沿って最大屈曲角度にまで相対摺接揺動したとき、第１継手管１の端部１ａと第３継手管３と端部３ａとが接当することなく、前記開口内周縁角部分３ｅとストッパー部８の外周面とが筒軸芯Ｘ方向に沿って接当するように構成してある。
つまり、前記ストッパー部８は第２継手管２の直管部２Ｂの外周面のうち、第３継手管３の端部３ａの開口内周縁角部分３ｅの揺動軌跡と交差する位置に形成されていて、前記第２継手管２と第３継手管３とが最大屈曲角度にまで相対摺接揺動した状態で、前記開口内周縁角部分３ｅが、ストッパー部８の外周面に筒軸芯Ｘ方向に沿うテーパー面に形成してある。
【００１３】
尚、図１〜図４に示すように、前記第１継手管１の内周面の筒軸芯Ｘ方向の両端部近くの各々には、第２継手管２の直管部２Ｂの外周面との間を密封する密封構造の一例である合成ゴム製（例えば、スチレンブタジエンゴム）の第１弾性シール材９を保持する環状のシール保持溝１０を形成するとともに、前記各第３継手管３の部分球状管部３Ａの両内周面３ｂ，３ｃ間の各々には、第２継手管２の球状管部２Ａの外周面２ａとの間を密封する密封構造の一例である合成ゴム製（例えば、スチレンブタジエンゴム）の第２弾性シール材１１を保持する環状のシール保持溝１２を形成し、更に、前記両第３継手管３の直管部３Ｂの端部の各々には、流体輸送管（例えば水道管）や仕切り弁装置等の他の流体配管装置類Ｐをボルト・ナットにて固定連結するための複数の連結用貫通孔３ｆを同芯円状に備えた連結フランジ３Ｃを一体形成してある。
【００１４】
従って、このように構成された管継手構造では、地震や不同沈下等に起因する圧縮方向の外力が作用して、前記第１継手管１の端部１ａが第３継手管３側へ最大限に収縮移動しても、その第１継手管１の端部１ａの最大移動位置が、前記ストッパー部８によって前記第３継手管３の端部３ａの揺動領域から外れた位置に接当規制されるから、前記第２継手管２の端部の外径に比して、密封構造の一例である第１弾性シール材９の存在によって外径が大きくなっている第１継手管１の端部１ａが、前記第３継手管３の端部３ａ内周面と第２継手管２の外周面との間に入り込むことがない。
しかも、地震や不同沈下等に起因する剪断力や曲げモーメント等の外力が作用して、前記第２継手管２と第３継手管３とが最大屈曲角度まで相対揺動したとき、この第３継手管３の端部３ａの開口内周縁角部分３ｅが、第２継手管２の外周面に突出形成された機械的強度の大きいなストッパー部８の外周面に筒軸芯Ｘ方向に沿って接当するから、換言すれば、前記第３継手管３の端部３ａの開口内周縁角部分３ｅが、第２継手管２の直管部２Ｂの外周面のうち、管壁の肉厚が最も厚いストッパー部８の外周面に筒軸芯Ｘ方向に沿って接当するから、このストッパー部８で、前記外力を第３継手管３の端部３ａからの圧接力として確実に受け止めて分散支持することができる。
【００１５】
〔その他の実施形態〕
▲１▼  上述の第１実施形態では、前記ストッパー部８を第２筒状体Ｂの外周面に一体的に突出形成したが、第２筒状体Ｂと別体形成されたストッパー部８を、該第２筒状体Ｂの外周面の所定位置に固着してもよい。尚、この場合、ストッパー部８の材質は、鋳鉄に限定されるものではなく、ステンレス鋼や硬質合成樹脂、或いは、合成ゴムであってもよい。
▲２▼  上述の第１実施形態では、前記ストッパー部８を環状の突条から構成したが、この形状に限定されるものではなく、例えば、第２筒状体Ｂの円周方向に沿って断続的に形成してある突起群から構成してもよい。
▲３▼  上述の第１実施形態では、一つの第１筒状体Ａと二つの第２筒状体Ｂ及び二つの第３筒状体Ｃとの五つの筒状体の組合せからなる管継手構造について説明したが、他端側に他の筒状体に対して一体的に連通接続可能な連結部を備えた第１筒状体Ａと一つの第２筒状体Ｂ及び一つの第３筒状体Ｃとの三つの筒状体の組合せからなる管継手構造にも、本発明の技術を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の管継手構造の第１実施形態を示す全体の縦断面図
【図２】圧縮方向の外力と筒軸芯に対して交差する方向の外力とを受けたときの全体の縦断面図
【図３】引き抜き方向の外力を受けたときの要部の拡大断面図
【図４】圧縮方向の外力と筒軸芯に対して交差する方向の外力とを受けたときの要部の拡大断面図
【図５】従来の管継手構造を示す縦断面図
【符号の説明】
Ａ    第１筒状体（第１継手管）
Ｂ    第２筒状体（第２継手管）
Ｃ    第３筒状体（第３継手管）
Ｘ    筒軸芯
１ａ  端面
２Ａ  球状筒部
２ａ  外周面
３Ａ  部分球状筒部
３ａ  端部
３ｃ  内周面
８    ストッパー部
１３  摺接案内部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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