JP2011002012A - 管継手部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】主に、樹脂製管継手の熱伸縮による耐疲労破壊強度の向上を図り得るようにする。
【解決手段】短管状の継手本体２と、継手本体２の端部に設けられた複数の接着受口部３とを有すると共に、接着受口部３が、樹脂製管部材４の端部を挿入接着固定可能に構成された管継手部構造であって、接着受口部３は、その内層１２に、樹脂製管部材４と接着接合可能な樹脂材料１４を有する複合受口部１１とされ、複合受口部１１の外層１３と、継手本体２とは、樹脂製管部材４の熱伸縮応力を吸収可能な樹脂材料１８で構成されるようにしている。
【選択図】図１

Description

この発明は、管継手部構造に関するものである。

樹脂配管の接続などには、例えば、図６に示すような樹脂製管継手１が、一般的に用いられている。このような樹脂製管継手１は、ほぼ短管状の継手本体２と、この継手本体２の端部に設けられた接着受口部３（または受口部３）とを有している。そして、樹脂製管継手１の接着受口部３に対して、樹脂製管部材４（図７参照）の端部を挿入接着固定することにより、樹脂製管部材４の接続を容易に行い得るよう構成している。このような樹脂製管継手１には、例えば、図示のようなＬＴ型のもの（接着受口部３を３箇所有するもの）や、特に図示しないＬ型のもの（接着受口部３を２箇所有するもの）など、各種のものが存在している。

そして、通常の樹脂製管継手１は、樹脂製管部材４を接着固定できるようにするために、樹脂製管部材４と同種の樹脂材料からなる単層構造の樹脂材料によって構成されている。

このような樹脂製管部材４や樹脂製管継手１を、例えば、住宅やマンションなどの建築物の排水設備や給水給湯設備などの配管部に用いた場合、内部を流れる流体の温度や、外気温の影響などによって、樹脂製管継手１は樹脂製管部材４と共に熱伸縮を繰返すことになる。

すると、樹脂製管継手１は、熱伸縮による繰返し応力によって、図７に示すように、疲労破壊を起こすおそれがある（疲労破壊部５）。このような樹脂製管継手１の疲労破壊は、図８に示すように、接着受口部３の内部における樹脂製管部材４の先端の位置６の周辺に多く生じる傾向がある。これは、上記位置６が、継手本体２と接着受口部３との境界部分に存在するフランジ部７（拡径部）と、樹脂製管部材４と接着受口部３との（接着剤による）接着部分８との間に挟まれることにより、全体としての肉厚が局所的に急減する形状（肉厚急減形状部）となっているため、応力集中が起こり易いことによるものと考えられる。

このような繰返しの熱伸縮による疲労破壊を防止するために、従来、受口部３の内部にゴムパッキンを備えて、このゴムパッキンにより、樹脂製管部材４を軸線方向へ移動自在に挿通保持しつつ止水可能となるようにした樹脂製管継手１が各種提案されている（例えば、特許文献１ないし特許文献４参照）。

また、このようなゴムパッキンを備えた樹脂製管継手１に対して、樹脂製管部材４の挿入位置を規定可能なストッパ部を備えることにより、受口部３に対する樹脂製管部材４の挿入過剰や挿入不足を起こさずに確実に施工し得るようにすることも行われている。更に、上記したストッパ部を、樹脂製管部材４の伸長時に樹脂製管部材４の先端が乗越可能となるように構成することなども行われている（特許文献３参照）。

特開２００９−２４７６号 特開２００８−１０６８６２号 特開２００６−３１２９６７号 特許第２６０４４４５号

しかしながら、従来の管継手には、以下のような問題があった。

即ち、上記したような、単層構造の樹脂材料として構成された通常の接着接合型の樹脂製管継手１は、構造及び施工が簡単で安価である反面、樹脂製管部材４と同種の樹脂材料のみによって構成されていたため、上記した繰返しの熱伸縮を受ける肉厚急減形状部での疲労破壊を根本的に防止することができないという問題があった。

また、ゴムパッキンやストッパ部などを備えることにより、繰返しの熱伸縮による疲労破壊に耐え得るようにした樹脂製管継手１は、上記した単層構造の樹脂材料からなる接着接合型の樹脂製管継手１と比べて、構造が複雑となり、価格も高価であると共に、ゴムパッキンの経年劣化による止水性低下が生じるという問題があった。

上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、短管状の継手本体と、継手本体の端部に設けられた複数の接着受口部とを有すると共に、該接着受口部が、樹脂製管部材の端部を挿入接着固定可能に構成された管継手部構造において、前記接着受口部は、その内層に、前記樹脂製管部材と接着接合可能な樹脂材料を有する複合受口部とされ、該複合受口部の外層と、前記継手本体とは、前記樹脂製管部材の熱伸縮応力を吸収可能な樹脂材料で構成されていることを特徴としている。

上記において、請求項２に記載された発明は、前記複合受口部の内層と外層とは、アンカー構造部を介して固定されていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、接着受口部を複合受口部としたことにより、接着受口部の内層と外層とにそれぞれ異なる機能を持たせることが可能となる。また、複合受口部は、見掛上、通常の単層構造を有する接着受口部と全く同様の形状に仕上げることができるので、一般的な樹脂製管継手と同じに取扱ったり施工したりすることが可能となる。即ち、特別な取扱いや施工が不要となる。複合受口部は、その内層を構成する樹脂材料によって、樹脂製管部材を接着接合することが可能となる。

また、複合受口部の外層と、継手本体とを構成する樹脂材料によって、樹脂製管部材の熱伸縮応力を吸収することが可能となる。即ち、樹脂製管部材の熱伸縮に追随して、複合受口部や継手本体を伸縮または変形させることができるようになる。これにより、ゴムパッキンやストッパ部などを備えた複雑な構造とすることなく、単純な構成で、繰返しの熱伸縮による疲労破壊を防止することが可能となる。

請求項２の発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。即ち、複合受口部の内層と外層とが、アンカー構造部を介して固定されていることにより、内層と外層との間に、一体的強度を保持することが可能となる。また、内層と外層との間の止水性を確保することも可能となる。

本発明の実施例にかかる管継手部構造の斜視図である。 図１の管継手の複合受口部に樹脂製管部材を接着接合した管継手部構造の部分断面図である。 図２の接着用受口部の内層部材の斜視図である。 接着用受口部の内層部材の変形例の斜視図である。 接着用受口部の内層部材の他の変形例の斜視図である。 従来例にかかる管継手部構造の斜視図である。 図６に生じる疲労破壊の様子を示す斜視図である。 図７の部分断面図である。

本発明は、主に、樹脂製管継手の熱伸縮による耐疲労破壊強度の向上を図り得るようにすることを目的としている。

以下、本発明を具体化した実施例について、図示例と共に説明する。

図１〜図５は、この発明の実施例およびその変形例を示すものである。

＜構成＞まず、構成について説明する。

図１に示すような、樹脂製管継手１は、図２に示すように、樹脂製管部材４の接着接続（接着剤による接着部分８参照）に使用可能なものである。この樹脂製管継手１は、短管状の継手本体２と、継手本体２の端部に設けられた複数の接着受口部３とを有している。そして、樹脂製管継手１の接着受口部３に対して、樹脂製管部材４の端部を挿入接着固定することにより、樹脂製管部材４の接続を容易に行い得るように構成する。

ここで、接着受口部３は、継手本体２に対し、フランジ部７（拡径部）を介して拡径形成される。継手本体２は、その内径が、樹脂製管部材４の内径とほぼ等しくなるように構成される。また、接着受口部３は、全体として、その内径が、樹脂製管部材４の外径とほぼ等しくなるように構成される。

このような樹脂製管継手１には、例えば、図示のようなＬＴ型のもの（接着受口部３を３箇所有するもの）や、特に図示しないＬ型のもの（接着受口部３を２箇所有するもの）など、各種のものが存在している。上記したＬＴ型の樹脂製管継手１は、継手本体２に、直線部分と分岐・合流部分とを有している。また、Ｌ型の樹脂製管継手１は、継手本体２に、屈曲部分を有している。

このような樹脂製管部材４や樹脂製管継手１は、例えば、住宅やマンションなどの建築物の排水設備や給水給湯設備などの配管部などに用いられる。この場合、配管部の内部を流れる流体の温度や、外気温の影響などにより、樹脂製管継手１は樹脂製管部材４と共に熱伸縮を繰返すことになる。この樹脂製管部材４や樹脂製管継手１の熱伸縮は、配管部の上流側に設けられるもの程、大きくなる傾向にある。

そして、以上のような基本的な構成に対し、この実施例のものでは、以下のような構成を備えるようにしている。

（１）接着受口部３は、その内層１２に、樹脂製管部材４と接着接合可能な樹脂材料１４（以下、必要に応じて接着用樹脂材料１４という）を有すると共に、その外層１３に、上記樹脂材料１４とは異なる樹脂材料１５（以下、必要に応じて異種樹脂材料１５という）を有する複合受口部１１とされる。そして、特に、この複合受口部１１の外層１３と、継手本体２とが、樹脂製管部材４の熱伸縮応力を吸収可能な樹脂材料１８（以下、必要に応じて伸縮性樹脂材料１８という）で構成される。

ここで、内層１２を構成する接着用樹脂材料１４は、樹脂製管部材４と同種の樹脂材料を用いるのが好ましい。

例えば、樹脂製管部材４が塩化ビニル樹脂製である場合、接着用樹脂材料１４は、同じく塩化ビニル樹脂製とする。より具体的には、例えば、接着用樹脂材料１４を、塩化ビニル重合体、または、塩化ビニルを主体とする共重合体などによって構成する。

この内層１２を構成する接着用樹脂材料１４は、その内径が、樹脂製管部材４の外径とほぼ等しく、その外径が、外層１３の内径とほぼ等しい短筒状のものとなるように構成する。また、短筒状の内層１２の内方端には、応力低減構造部として、上記したフランジ部７の内面部分を構成する（内向き）フランジ部１６などを設けるようにしても良い。

そして、外層１３を構成する異種樹脂材料１５を、樹脂製管部材４の熱伸縮に追随して伸縮または変形可能な伸縮性樹脂材料１８とする。

ここで、伸縮性樹脂材料１８は、弾性率が低く、引張破断歪が大きい樹脂材料を用いるのが好ましい。このように、弾性率の低い樹脂材料を用いることにより、熱伸縮によって発生する応力を、構造的に低減させることが可能となる。弾性率については、概ね、一般的な単層構造の樹脂材料からなる樹脂製管継手１の１／３程度以下となるようにするのが、有効に機能させる上では好ましい。また、引張破断歪の大きい樹脂材料を用いることにより、変形や変位に対する追随性を構造的に向上させることが可能となる。引張破断歪については、概ね、一般的な単層構造の樹脂材料からなる樹脂製管継手１の２倍以上となるようにするのが、有効に機能させる上では好ましい。

例えば、樹脂製管部材４が塩化ビニル樹脂製である場合、伸縮性樹脂材料１８は、ポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂などとする。より具体的には、例えば、伸縮性樹脂材料１８を、プロピレン重合体、または、プロピレンを主体とする共重合体などで構成する。

そして、伸縮性樹脂材料１８が、樹脂製管部材４の熱伸縮に追随して、有効に伸縮または変形し得るようにするためには、伸縮性樹脂材料１８は、樹脂製管部材４の伸縮量と等しいか、それ以上の伸縮量を有するものとする。樹脂製管部材４の伸縮量は、樹脂製管部材４の長さと、熱膨張（熱収縮）係数との積を基準として求めることができる。

より具体的には、例えば、塩化ビニル樹脂製の場合、樹脂製管部材４の長さを、樹脂製管部材４の規格寸法の１つである４ｍに想定した場合、樹脂製管部材４の伸縮量は、約２０ｍｍとなる。そのため、継手本体２の直線部分の両端に、対向する２箇所の複合受口部１１を有するＴ型やＬＴ型の樹脂製管継手１の場合、２箇所合わせて最大約４０ｍｍの伸縮量を有することが必要となる。よって、伸縮性樹脂材料１８は、引抜試験による破壊時の伸縮量が４０ｍｍ以上となるように構成するのが好ましい。そして、４０ｍｍ以上の伸縮量を得るためには、複合受口部１１の外層１３だけでは伸縮量が不足するので、継手本体２の直線部分の伸縮量も利用し得るようにする。そのために、上記したように、複合受口部１１の外層１３と継手本体２とフランジ部７とを含めた樹脂製管継手１のほぼ全体（但し、内層１２を除く）を伸縮性樹脂材料１８によって構成する。この場合、継手本体２と複合受口部１１との境界となるフランジ部７には、応力集中が生じ難いようにするために、上記とは別の応力低減構造部として、通常のものよりも大きめの（即ち、応力集中を有効に低減できる程度の曲率の）アール部２１（大型アール部）などを形成しておくようにするのが好ましい。このような構成とすることにより、最も熱伸縮の激しい上流側の樹脂製管継手１として採用することなども可能となる。

（２）更に、上記した複合受口部１１の内層１２と外層１３とは、固定部２５を介して固定される。

ここで、固定部２５は、内層１２の外周面と、外層１３の内周面との間を、軸線方向および周方向に対して、固定し得るようにするものである。

また、固定部２５は、内層１２にフランジ部１６を設けた場合には、上記したフランジ部７の内面と、フランジ部１６の外面との間に対して、設けることができる。この場合、固定部２５は、フランジ部７の内面と、フランジ部１６の外面とを、軸線方向および周方向に対して、固定し得るようにするものとなる。

そして、この固定部２５を、上記したアンカー構造部２８とする。このアンカー構造部２８は、例えば、内層１２と外層１３との間に、凹凸形状部２９を設けることによって構成する。凹凸形状部２９は、アンカー構造部２８として有効に機能可能な形状や凹凸量（または突出量）を有するものとされる。

このような、凹凸形状部２９は、例えば、図２に示すように、複合受口部１１の周方向へ延びる環状凹部３２と、この環状凹部３２に隙間なく嵌合可能な環状凸部３３との組合せとすることができる。この環状凹部３２と、環状凸部３３とは、複合受口部１１の軸線方向に対し、最適な間隔を有して複数段に設けることができる。この場合、外層１３に環状凹部３２が設けられ、図３に示すように、内層１２に環状凸部３３が設けられるようにしている。但し、これらは、反対に設けても良い。即ち、外層１３に環状凸部３３を設けて、内層１２に環状凹部３２を設けるようにしても良い。

同様の凹凸形状部２９は、フランジ部７の内面と、フランジ部１６の外面との間に設けることができる。この場合、フランジ部７の内面に環状凸部３３が設けられ、フランジ部１６の外面に環状凹部３２が設けられるようにしている。但し、これらは、反対に設けても良い。即ち、フランジ部７の内面に環状凹部３２が設けられ、フランジ部１６の外面に環状凸部３３が設けられるようにしても良い。なお、凹凸形状部２９の凹凸の向き（突出方向）は、構造上、内層１２と外層１３との間では、半径方向となるのに対し、フランジ部７とフランジ部１６との間では、軸線方向となる。

この場合、環状凸部３３は、環状凹部３２が設けられる部材（内層１２または外層１３、フランジ部１６）の肉厚のほぼ半分程度の突出量を有するものなどとされている。なお、フランジ部７周辺の強度低下を防止し得るようにするために、環状凸部３３または環状凹部３２は、継手本体２と複合受口部１１との境界となるフランジ部７から（強度低下防止に必要な距離だけ）軸線方向に離して設けるようにするのが好ましい（強度低下防止用距離または軸線方向距離３４）。

また、凹凸形状部２９は、例えば、図４に示したものからも分かるように、開口部４１と、この開口部４１に対して隙間なく嵌合可能な嵌合凸部（図示せず）とすることができる。この開口部４１と嵌合凸部とは、複合受口部１１の周方向に対し、最適な間隔を有して複数個設けることができる。この場合、外層１３に嵌合凸部が設けられ、内層１２に開口部４１が設けられるようにしている。但し、開口部４１と嵌合凸部とは、反対に設けても良い。即ち、外層１３に開口部４１を設け、内層１２に嵌合凸部を設けるようにしても良い。また、各開口部４１と嵌合凸部との設置個数や大きさなどは、最適に設定することができる。

この場合、嵌合凸部は、開口部４１が設けられる部材（内層１２または外層１３）の肉厚とほぼ等しい突出量を有するものとされている。また、開口部４１と嵌合凸部とは、複合受口部１１の周方向に対し、９０度の位相を有して４箇所設けられている。各開口部４１と嵌合凸部とは、円形状をしている。但し、各開口部４１と嵌合凸部とは、円形状以外の形状することができる。

また、凹凸形状部２９は、例えば、図５に示したものからも分かるように、嵌合凹部と、この嵌合凹部に隙間なく嵌合可能な嵌合凸部４３とすることができる。この嵌合凹部と嵌合凸部４３とは、複合受口部１１の周方向に対し、最適な間隔を有して複数個設けることができる。この場合、外層１３に嵌合凹部が設けられ、内層１２に嵌合凸部４３が設けられるようにしている。但し、嵌合凹部と嵌合凸部４３とは、反対に設けても良い。即ち、外層１３に嵌合凸部４３を設け、内層１２に嵌合凹部を設けるようにしても良い。また、各嵌合凹部と嵌合凸部４３との設置個数や大きさなどについては、最適に設定することができる。

この場合、嵌合凸部４３は、嵌合凹部が設けられる部材（内層１２または外層１３）の肉厚のほぼ半分程度の突出量を有するものとされている。この嵌合凹部と嵌合凸部４３とは、複合受口部１１の周方向に対し、９０度の位相を有して４箇所設けられている。各嵌合凹部と嵌合凸部４３とは、矩形状をしている。但し、各嵌合凹部と嵌合凸部４３とは、矩形状以外の形状としても良い。

更に、凹凸形状部２９は、特に図示しないが、ネジ孔と、ネジ溝との組合せなどとすることもできる。或いは、凹凸形状部２９は、特に図示しないが、網目状やローレット加工模様などにすることもできる。

更にまた、アンカー構造部２８は、接着と組合せることもできる。この場合、接着は、接着剤を用いるもの（接着剤による接着）や、製造時（成形時）に発生する熱を利用するもの（熱接着）などが利用できる。

（３）樹脂製管継手１の製造について
上記した複合受口部１１の内層１２と、継手本体２および複合受口部１１の外層１３とは、それぞれ射出成形によって成形されるようにする。

この場合において、樹脂製管継手１は、インサート成形によって成形することができる。インサート成形の場合には、予め射出成形された接着用樹脂材料１４による内層１２を金型にセットしてから、金型に伸縮性樹脂材料１８を注入して継手本体２および外層１３を射出成形する。

また、樹脂製管継手１は、二色成形（多色成形）によって成形することができる。二色成形（多色成形）とする場合には、一種類の金型に対し、別々に樹脂を射出可能な複数の射出ノズルを用いて、上記した内層１２と、継手本体２および外層１３とを同時に射出形成する。

或いは、内層１２と、継手本体２および外層１３とを別々に射出成形しておき、後工程で両者を嵌合または強制嵌合するなどにより組合せて固定し、樹脂製管継手１を構成することなども可能である。

なお、樹脂製管継手１を、上記したインサート成形や二色成形（多色成形）で製造する場合には、アンカー構造部２８に対し、熱接着が行われることになる。また、樹脂製管継手１を上記した嵌合または強制嵌合で製造する場合には、アンカー構造部２８に対し、接着剤で接着するようにしても良い。なお、上記したインサート成形の場合には、内層１２に接着剤を塗布して置くことも可能である。

（４）樹脂製管継手１の着色について
上記した内層１２と、継手本体２および外層１３とは、どちらか一方または両方を、非透明または透明のものとすることができる。内層１２と、継手本体２および外層１３との両方を透明とした場合には、樹脂製管継手１の内部の様子を外側から観察し得るものとなる。これにより、透明な樹脂製管継手１によって、樹脂製管部材４の施工状況や配管部の使用状況を確認することが可能となる。また、内層１２と、継手本体２および外層１３との両方を非透明とした場合には、通常の単層構造の樹脂製管継手１と外観上同じように仕上げることが可能となる。また、目的や用途によって、内層１２と、継手本体２および外層１３との一方を非透明とし、他方を透明とすることなども可能となる。

＜作用＞次に、この実施例の作用について説明する。

接着受口部３が複合受口部１１とされた樹脂製管継手１は、上記したように、インサート成形や、二色成形（多色成形）や、内層１２と、外層１３との嵌合または強制嵌合などによって製造される。

そして、この樹脂製管継手１は、例えば、住宅やマンションなどの建築物の排水設備や給水給湯設備などの配管部に用いられる。

即ち、この樹脂製管継手１の接着受口部３に対して、樹脂製管部材４の端部を挿入接着固定することにより、樹脂製管部材４の接続が行われる。この際、樹脂製管部材４の端部は、複合受口部１１の内層１２の接着用樹脂材料１４に対して挿入接着固定される。

この実施例によれば、以下のような作用効果を得ることができる。

（１）接着受口部３を複合受口部１１としたことにより、接着受口部３の内層１２と外層１３とにそれぞれ異なる機能を持たせることが可能となる。また、複合受口部１１は、見掛上、通常の単層構造を有する接着受口部と全く同様の形状に仕上げることができるので、一般的な樹脂製管継手と同じに取扱ったり施工したりすることが可能となる。即ち、特別な取扱いや施工が不要となる。複合受口部１１は、その内層１２を構成する樹脂材料１４（接着用樹脂材料１４）によって、樹脂製管部材４を接着接合することが可能となる。

また、複合受口部１１の外層１３と、継手本体２とを構成する樹脂材料１８（伸縮性樹脂材料１８）によって、樹脂製管部材４の熱伸縮応力を吸収することが可能となる。即ち、樹脂製管部材４の熱伸縮に追随して、複合受口部１１や継手本体２を伸縮または変形させることができるようになる。これにより、ゴムパッキンやストッパ部などを備えた複雑な構造とすることなく、単純な構成で、繰返しの熱伸縮による疲労破壊を防止することが可能となる。

（２）複合受口部１１の内層１２と外層１３とが、アンカー構造部２８を介して固定されていることにより、内層１２と外層１３との間に、一体的強度を保持することが可能となる。また、内層１２と外層１３との間の止水性を確保することも可能となる。

例えば、住宅やマンションなどの建築物の排水設備や給水給湯設備などの配管部に対し、熱伸縮による耐疲労破壊強度の高い樹脂製管継手を提供することができるようになる。

２ 継手本体
３ 接着受口部
４ 樹脂製管部材
１１ 複合受口部
１２ 内層
１３ 外層
１４ 樹脂材料（接着用樹脂材料）
１５ 樹脂材料（伸縮性樹脂材料または異種樹脂材料）
１８ 樹脂材料（伸縮性樹脂材料）
２８ アンカー構造部

Claims (2)

1. 短管状の継手本体と、継手本体の端部に設けられた複数の接着受口部とを有すると共に、該接着受口部が、樹脂製管部材の端部を挿入接着固定可能に構成された管継手部構造において、
   前記接着受口部は、その内層に、前記樹脂製管部材と接着接合可能な樹脂材料を有する複合受口部とされ、
   該複合受口部の外層と、前記継手本体とは、前記樹脂製管部材の熱伸縮応力を吸収可能な樹脂材料で構成されていることを特徴とする管継手部構造。
2. 前記複合受口部の内層と外層とは、アンカー構造部を介して固定されていることを特徴とする請求項１記載の管継手部構造。

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