JP2017180636A - 継手付き金属フレキシブルチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的大きな変位を伴う振動が加わった場合であっても、金属フレキシブルチューブに亀裂を生じることなく、内部の流体を漏らすことなく流すことが可能な継手付き金属フレキシブルチューブを提供すること。【解決手段】 継手付き金属フレキシブルチューブ１は、山部と谷部が連続する波付け部２３を有する金属フレキシブルチューブ２と、金属フレキシブルチューブの端部に設けられた継手部３とを備え、 継手部３に固定され、屈曲することなく撓むことが可能なカバー部材４をさらに有し、 カバー部材４は、継手部側の端部を含む波付け部２３の少なくとも一部に外嵌されている。【選択図】 図１

Description

この発明は、ガス、水その他の流体の輸送に用いられる継手付き金属フレキシブルチューブに関する。

従来から、都市ガス、天然ガスなどの屋内配管には金属フレキシブルチューブが使用されている。金属フレキシブルチューブは、例えば薄肉のステンレス鋼を材料とした、中心軸線方向に山部と谷部が連続する蛇腹形状に形成された管であり、可撓性を備えており管自体を自由に曲げて配管することができるので、鋼管による配管に対して管の接続箇所が少なくて済み施工性が良く、ガスの屋内配管材として広く使用されている。

金属フレキシブルチューブの両端にガス機器やガス栓と接続することができる継手を付した継手付き金属フレキシブルチューブが知られている。継手付き金属フレキシブルチューブは、金属フレキシブルチューブをスペースに応じて所望の形状に変形させた後、あらかじめチューブの両端に備える継手を、それぞれガス機器およびガス栓に締結することで、ガス機器とガス栓を接続することができる。このように、継手付き金属フレキシブルチューブは施工性が優れているので、例えばガス湯沸かし器などの固定形ガス燃焼機器とガス栓との接続に適しており広く使用されている。継手付き金属フレキシブルチューブは、日本工業規格 ＪＩＳ Ｓ ２１４５（非特許文献１）にその規格が定められている。

仮に、上記の継手付き金属フレキシブルチューブを、例えば卓上ガスコンロやガスヒーターなどの移動形ガス燃焼機器とガス栓との接続に使用した場合には、移動の度にガス栓と機器側の接続口の間隔が変化するために、金属フレキシブルチューブが繰り返し変形することになる。金属フレキシブルチューブは、弾性変形域を超えた変形が繰り返し加えられると金属疲労による亀裂が生じてガス漏れが起こるおそれがある。そのため、移動型ガス燃焼機器とガス栓との接続には、内面ゴム層及び外面層をもち、かつ鋼線などの補強層を備えるガス用強化ゴムホースなどの使用が推奨されている。ガス用強化ゴムホースは、優れた変形性と強度を併せ持つが、ゴム製のチューブは高温に対しては金属製のチューブよりも劣るので、例えば火災によって高温にさらされた場合にはチューブが損傷してガス漏れが生じるおそれがある。よって、繰り返し変形に強くかつ耐高温性に優れたフレキシブルチューブが望まれている。

特許文献１には、配管途中において伸縮吸収性を要するような箇所、例えば冷凍回路の一部として構成され、架台に載置された圧縮機と他の機器との連結に使用されるフレキシブル管が記載されている。図３に示すように、このフレキシブル管１３は、接続配管４と、接続部５でろう付けされた蛇腹部２と、蛇腹部２の外周を被覆・保護するように金属製等の網目筒状の保護カバー体３ａと、保護カバー体３ａをかしめるリング体６とを備えている。また、保護カバー体３ａの網目を、蛇腹管２の端部の箇所で密に設け、蛇腹管２の中央部で粗く設けることで、変形に伴って蛇腹管２に生じる応力を分散させて蛇腹管２の亀裂を生じにくくすることが記載されている。

特開２００２−２５０４８４号公報

経済産業省日本工業標準調査会編、「日本工業規格 ＪＩＳ Ｓ ２１４５ ガス用金属フレキシブルホース」、財団法人日本規格協会、平成３年６月１５日

近年、消費者のさまざまなニーズに応えるために多種多様なガス器具が開発され、製品化されている。その中には、例えば、ガスファンヒータ、ガス衣類乾燥機、コジェネレーションシステムなど、のように、従来のガス機器にはなかった回転駆動部を有し、運転の際に機械的な振動が発生するものも少なくない。

しかし、非特許文献１に規定されているガス用金属フレキシブルホースは、設置後移動しない従来のガス機器とガス栓との接続に使用することを想定しており、規格の制定にあたり、その性能として耐振動性を必要とする根拠が認められなかった。このため、この規格において、耐振動性や、塑性変形を伴うような比較的大きな変位に対する耐変形性に関する仕様及び試験方法等については何も規定されていない。

一方、特許文献１に記載のフレキシブル管のような、金属製等の網目筒状の保護カバー体を設ける構造は、保護カバー体はそれ自身が筒形状を維持する強い強度を持たないので、フレキシブル管に比較的大きな曲げ変位が加わった場合には、蛇腹管に生じる応力を分散させる効果を十分に得られず、蛇腹管と共に保護カバー体も屈曲を伴って変形するおそれがある。このようになると、蛇腹管の端部に亀裂を生じ、内部の流体が漏れ出すおそれがある。

また、網目筒状の保護カバー体は、ステンレス鋼等の細線が網目状に形成されており、網目のサイズに差を設けたり、蛇腹管の外周に全長にわたって設ける場合にはコストアップの要因となり、製品の価格も高価なものになる。

本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、比較的大きな変位を伴う振動が加わった場合であっても、金属フレキシブルチューブに亀裂を生じることなく、内部の流体を漏らすことなく流すことが可能な継手付き金属フレキシブルチューブを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の継手付き金属フレキシブルチューブは、山部と谷部が連続する波付け部を有する金属フレキシブルチューブと、前記金属フレキシブルチューブの端部に設けられた継手部と、を備える継手付き金属フレキシブルチューブにおいて、 屈曲することなく撓むことが可能なカバー部材をさらに備え、 前記カバー部材は、前記継手部側の端部を含む前記波付け部の少なくとも一部に外嵌されていることを特徴とするものである。この形態の継手付き金属フレキシブルチューブによれば、波付け部は、前記継手部側の端部を含む少なくとも一部に、屈曲することなく撓むことが可能なカバー部材が外嵌されているので、金属フレキシブルチューブを曲げようとする力が加わったときに、波付け部の継手部側の端部における変位が抑制される。カバー部材が装着されていない状態で、金属フレキシブル管に曲げが加えられた場合、波付け部の継手部側の端部に最も大きな曲げ応力が生じて過度に変形を生じやすい。カバー部材によって波付け部の継手部側の端部を重点的に補強することで、波付け部の継手部側の端部に集中していた応力を他の部分に分散させ、変形に伴う亀裂発生のリスクが軽減される。このリスクは、前記カバー部材は、前記継手部側の端部が前記継手部に固定されていることで、より軽減される。なお、本明細書において、波付け部の「継手部側の端部」とは、厳格に波付け部の末端の箇所を意味するのではなく、継手部側の数山を含む部分を意味する。

本発明の継手付き金属フレキシブルチューブにおいて、 前記カバー部材は、コイルばねであってもよい。この形態の継手付き金属フレキシブルチューブによれば、比較的大きな曲げ力が加わった場合にも、コイルばねは局所的に屈曲することなく変形するので、金属フレキシブルチューブもコイルばねの変形にならって変形する。その結果、波付け部の継手部側の端部に加わる応力が分散するので、波付け部の継手部側の端部における亀裂発生のリスクが軽減される。

本発明の継手付き金属フレキシブルチューブにおいて、 前記コイルばねにおける巻線のピッチは、前記継手部から遠ざかるにつれて狭く設けられていてもよい。この形態の継手付き金属フレキシブルチューブによれば、コイルばねは、継手部側の部分で曲がりにくく、継手部から遠ざかるにつれて曲がりやすくなる。言い換えれば、継手部側の部分で金属フレキシブルチューブの補強効果が高くなる。その結果、継手部から遠ざかる方向の波付部に応力を分散させる効果が大きくなり、波付け部の継手部側の端部における応力が緩和され、波付け部の継手部側の端部における亀裂発生のリスクがより軽減される。

本発明の継手付き金属フレキシブルチューブにおいて、 前記カバー部材は、合成樹脂製の筒状体であってもよい。この形態の継手付き金属フレキシブルチューブによれば、カバー部材が合成樹脂製の筒状体であるので、構造が単純である。波付け部の継手部側の端部の補強および応力の緩和を、低コストで実現することができる。

第１の実施の形態の継手付き金属フレキシブルチューブの片側の端部を示す半裁断面図である。 第２の実施の形態の継手付き金属フレキシブルチューブの片側の端部を示す半裁断面図である。 従来技術を示す断面図である。

本発明の実施の形態を、図を参照しつつ詳細に説明する。なお、ここに記載する実施の形態はあくまで例示に過ぎず、本発明の実施の形態はここに記載された形態に限定されない。

（第１の実施の形態）

図１は、本発明の一実施の形態の継手付き金属フレキシブルチューブの片側の端部を示す半裁断面図である。もう一方の端部の構造は同一の構造であるので、図示及び説明を省略する。

図１に示す継手付き金属フレキシブルチューブ１は、金属フレキシブルチューブ２と、金属フレキシブルチューブ２の両端に設けられた継手部３と、カバー部材４とを備えている。継手付き金属フレキシブルチューブ１は、ガス栓と例えばガスコンロなどのガス機器とを連結するために、いずれか一方の継手部３をガス栓、もう一方の継手部３をガス機器に接続して使用される。

次に、継手付き金属フレキシブルチューブ１を構成する各部材の詳細を、順に説明する。金属フレキシブルチューブ２は、山部２１と谷部２２が連続して形成された波付け部２３と、波付け部２３から両端に向かって伸びるストレート部２４と、ストレート部２４の先端に形成され端部に向かって拡径するフレア部２５とを有する。金属フレキシブルチューブ２は、薄肉の金属材料で形成されている。薄肉の金属材料としては、例えば、肉厚が０．２５ｍｍから０．３０ｍｍのステンレス鋼を使用することができる。

継手部３は、図示しないガス機器又はガス栓（以下、これらを総称して「連結対象」と呼ぶ。）のめねじ部と接続される継手本体３１と、継手本体３１に金属フレキシブルチューブ２を固定するために使用されるナット３２とを備えている。

継手本体３１は、一方の端部に連結対象のめねじ部（図示せず）に螺合されるおねじ部３１１が形成され、外周部にはスパナなどの締結用の工具をひっかけるために多角形（本実施の形態では六角形）に形成された工具掛け部３１２、他方の端部外周にはおねじ部３１３が形成されている。おねじ部３１３からさらに端部には、先端に向かって先細となるように本体テーパ部３１４が形成されている。

ナット３２は、一方の端部内周におねじ部３１３に螺合されるめねじ部３２１が形成され、めねじ部３２１の奥には奥に向かって縮径するようにナットテーパ部３２２が形成されている。ナット３２の他方の端部内周は金属フレキシブルチューブ２のストレート部２４が通るように設けられたナットストレート部３２３を有し、ナットストレート部３２３には、水密用のＯリング５が装着されるＯリング溝３２４が形成されている。ナット３２の外周部には、スパナなどの締結用の工具をひっかけるために多角形（本実施の形態では六角形）に形成された工具掛け部３２５と、工具掛け部３２５と隣接して工具掛け部３２５より小径の段部３２６が形成されている。段部３２６の外径は、金属フレキシブルチューブ２の最大外径（波付け部２３の山部２１の外径）よりも大径で、かつ、後述するカバー部材４の内径よりも大径である。継手本体３１とナット３２は、継手付き金属フレキシブルチューブ１を連結対象に接続する前の段階では、フレア部２５が継手本体３１に対して回転可能な程度に緩く締め付けられている。継手付き金属フレキシブルチューブ１を連結対象に接続するときは、先ず連結対象に継手本体３１を接続して継手本体３１の位置を固定し、次いで継手本体３１とナット３２とを締め付ける。フレア部２５が本体テーパ部３１４とナットテーパ部３２２との間で挟み付けられることにより、金属フレキシブルチューブ２と継手部３とはメタルシール接続される。継手本体３１とナット３２は、例えば日本工業規格に定める快削黄銅鋼Ｃ３６０４等を使用することができる。

カバー部材４は、線状のばね材がコイル状に巻かれたコイルばねで構成されている。カバー部材４の一方の端部は、ナット３２に形成された段部３２６に装着されて固定されている。ナット３２に装着する前のカバー部材４は、内径が段部３２６の外径より小径である。カバー部材４はコイルばねで構成されており弾性的に内径を拡げることが可能であるので、継手部側の端部の内径を弾性的に拡げて段部３２６に外嵌されている。カバー部材４は端部において、その弾性により内径に向かって付勢されており段部３２６に強固に密着しているので、段部３２６から容易に外れることなく固定されている。本実施の形態における、カバー部材４のナット３２への固定は、以上の手段によって行われているが、カバー部材はナット部材から容易に外れることがないようにしっかりと固定されておればよく、様々な固定手段により固定することもできる。例えば、バンドなどの他の固定用の部材を使用したり、溶接によって固定してもよい。

他方、カバー部材４のナット３２の側と逆側は、金属フレキシブルチューブ２の波付け部２３の継手部側の端部を含む部分に外嵌するように設けられている。カバー部材４は、コイルばねで形成されており弾性を有しているので、カバー部材４に曲げが加わったとしても、長手方向（軸線方向）の一部に屈曲することなく撓むことが可能である。金属フレキシブルチューブ２に曲げが加わったときに屈曲が生じやすい、波付け部２３の継手部側の端部に、端部がナット３２に固定されたカバー部材４を外嵌することで、曲げが加わった際の波付け部２３の継手部側の端部における応力が緩和される。ひいては、金属フレキシブルチューブ２の波付け部２３の継手部側の端部における亀裂などの損傷に伴う、内部の流体の漏出のリスクを低減できる。

さらに、カバー部材４（コイルばね）の巻線のピッチＰは、ナット側の端部から金属フレキシブルチューブに向かう方向（図における矢印Ａの方向）にいくにつれて狭くなるように設けられている。このように、ピッチＰをナット側の端部側を広くし、矢印Ａ方向にいくにつれて狭くすることにより、カバー部材４の各部位における変形のしやすさに差を設けることができる。より具体的には、カバー部材４は、継手部から遠ざかるにつれて、曲げようとする力が加わった場合に変形しやすくなる。一方、継手部付近では、曲げようとする力に対して抵抗力が強く変形しにくい。すなわち、カバー部材４は、継手部側の端部付近で金属フレキシブルチューブの変形を抑制する効果が高い。したがって、カバー部材４は、特に波付け部２３の継手部側の端部を補強し、継手部３から遠ざかる方向の波付け部２３に応力を分散させることによって、波付け部２３の屈曲を防止できる。

継手付き金属フレキシブルチューブ１は、ガス機器の接続に使用されるときには、金属フレキシブルチューブ２と、ナット３２と、カバー部材４は予め組立てられている。以下に、これらの部材の組立て手順を説明する。

（継手付き金属フレキシブルチューブの組立手順）
（１）ナットとカバー部材の組立
ナット３１とカバー部材４を準備し、ナット３１の段部３２６にカバー部材４の端部を外嵌して固定する。
（２）ナットへの金属フレキシブルチューブの挿入

カバー部材４が装着され固定されたナット３２と、ストレート部２４の端部にフレア部２５が形成される前の状態の金属フレキシブルチューブ２と、水密Ｏリング５とを準備する。ナット３２のＯリング溝３２４にＯリングを装着する。次いで、ストレート部２４が水密Ｏリング５とナットストレート部３２３を通過するまで、金属フレキシブルチューブ２をカバー部材４の端部から挿入する。
（３）ナットと金属フレキシブルチューブの組立

ナット３２に挿入された金属フレキシブルチューブ２のストレート部２４端部を、拡径工具によってテーパ状に拡径してフレア部２５を形成する。フレア部２５を形成することにより、ナット３２は金属フレキシブルチューブ２の端部から脱落しないように組立られる。

（第２の実施の形態）
図２は、本発明の他の実施の形態の継手付き金属フレキシブルチューブの片側の端部を示す半裁断面図である。もう一方の端部の構造は同一の構造であるので、図示及び説明を省略する。また、第１の実施の形態の継手付き金属フレキシブルチューブと形態が異なるカバー部材を除く部分については、図１に示す継手付き金属フレキシブルチューブと同一構造であるので同一の参照符号を付して説明を省略する。

継手付き金属フレキシブルチューブ１ａでは、カバー部材４ａは、合成樹脂製（例えばポリエチレン製）の筒状の部材である。カバー部材４ａは、カバー部材４ａに対して所定の曲げが加わった場合にも屈曲変形をしない肉厚を有する。カバー部材４ａの一方の端部は、ナット３２に形成された段部３２６に装着されて固定されている。ナット３２に装着する前のカバー部材４ａは、内径が段部３２６の外径より若干（例えば外径で１．０ｍｍ程度）小径である。カバー部材４ａは、内径を拡径させて段部３２６に圧入されて固定されている。カバー部材４は段部３２６に対して所謂しまり嵌めのような状態であるので、段部３２６から容易に外れることなく段部３２６に固定されている。本実施の形態における、カバー部材４ａのナット３２への固定は、以上の手段によって行われているが、他の固定手段であってもよい。例えば、カバー部材４ａと段部３２６に互いに引っ掛かる凹凸を設け、その凹凸を引っ掛けて固定させることもできる。

他方、カバー部材４ａのナット３２の側と逆側は、金属フレキシブルチューブ２の波付け部２３の継手部側の端部を含む部分に外嵌するように設けられている。カバー部材４ａは、カバー部材４ａに対して所定の曲げが加わった場合にも屈曲変形をしない肉厚に設けられているので、カバー部材４ａに曲げが加わったとしても、長手方向（軸線方向）の一部に屈曲することなく撓むことが可能である。金属フレキシブルチューブ２に曲げが加わったときに屈曲が生じやすい、波付け部２３の継手部側の端部に、端部がナット３２に固定されたカバー部材４ａを外嵌することで、曲げが加わった際の波付け部２３の継手部側の端部における応力が緩和される。ひいては、金属フレキシブルチューブ２の波付け部２３の継手部側の端部における亀裂などの損傷に伴う、内部の流体の漏出のリスクを低減できる。また、カバー部材４ａは、補強したい箇所の肉厚を厚く設けることで容易に補強効果を高めることができる。また、合成樹脂製のカバー部材４ａは、押し出し成形や射出成形などの成形手段により安価に製造できるので、継手付き金属フレキシブルの補強および応力の緩和を低コストで実現することができる。

１、１ａ：継手付き金属フレキシブルチューブ
２：金属フレキシブルチューブ、２１：山部、２２：谷部、２３:波付き部
２４：ストレート部、２５：フレア部
３：継手部
３１：継手本体、３１１：おねじ部、３１２：工具掛け部、３１３：おねじ部、３１４：本体テーパ部
３２：ナット、３２１：めねじ部、３２２：ナットテーパ部、３２３：ナットストレート部、３２４：Ｏリング溝、３２５：工具掛け部、３２６：段部
４、４ａ：カバー部材
５：Ｏリング

Claims (5)

1. 山部と谷部が連続する波付け部を有する金属フレキシブルチューブと、前記金属フレキシブルチューブの端部に設けられた継手部と、を備える継手付き金属フレキシブルチューブにおいて、
   屈曲することなく撓むことが可能なカバー部材をさらに備え、
   前記カバー部材は、前記継手部側の端部を含む前記波付け部の少なくとも一部に外嵌されていることを特徴とする継手付き金属フレキシブルチューブ。
2. 前記カバー部材は、前記継手部側の端部が前記継手部に固定されている請求項1に記載の継手付き金属フレキシブルチューブ。
3. 前記カバー部材は、コイルばねである請求項１又は請求項２に記載の継手付き金属フレキシブルチューブ。
4. 前記コイルばねにおける巻線のピッチは、前記継手部側から遠ざかるにつれて狭く設けられている請求項３に記載の継手付き金属フレキシブルチューブ。
5. 前記カバー部材は、合成樹脂製の筒状体である請求項１又は請求項２に記載の継手付き金属フレキシブルチューブ。

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