JP2004084924A - 可撓継手 - Google Patents
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Abstract
【課題】継手の端部近傍での可撓性と剛性のバランスを取り、変形の特異点となりやすい場所に適切な物性を付与する可撓継手を提供する。
【解決手段】中空であって略円筒形状の可撓継手200はフランジ230と、ホース部214と、フランジ230の内周面に当接するホース部214が延長された先にあるリング(補強リング)240とを有する。ホース部214がリング240手前までコイル形状の補強材222により可撓性を持ちつつ補強される。ホース部214からリング240へと補強用の強靭性繊維224が配置される。リング240とコイル形状の補強材222とを強靭性繊維224が包囲する形で重なり合う。強靭性繊維224で包囲されたコイル形状の補強材222はフランジ230近傍以外の区間において硬質弾性材225により外包される。
【選択図】 図7
【解決手段】中空であって略円筒形状の可撓継手200はフランジ230と、ホース部214と、フランジ230の内周面に当接するホース部214が延長された先にあるリング(補強リング)240とを有する。ホース部214がリング240手前までコイル形状の補強材222により可撓性を持ちつつ補強される。ホース部214からリング240へと補強用の強靭性繊維224が配置される。リング240とコイル形状の補強材222とを強靭性繊維224が包囲する形で重なり合う。強靭性繊維224で包囲されたコイル形状の補強材222はフランジ230近傍以外の区間において硬質弾性材225により外包される。
【選択図】 図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性の通水管路、特に住宅の排水管継手及び排水管に関し、曲げや伸縮特性に優れたコイル補強可撓管継手及び可撓管に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の可撓継手としては、ゴム或いは熱可塑性エラストマーを主体とした内面層と外面層の間に編状、或いは螺旋状にステンレス鋼線が巻き付けられた所謂鋼線補強ホースを備えたものがあるが、これでは、撓曲状態で継手の管路が閉塞される恐れがある。そこで、撓曲状態での管路の閉塞を防止目的で、撓曲自在なホースの内部から補強しホースの管路を確保するコイルバネを備えている可撓継手が考えられた(例えば、特許文献1)。この可撓継手では、可撓性を担保しつつ、撓曲状態での管路の閉塞を防止できるが、コイルバネが配置されない端部近傍では、そのコイルバネの補強が十分でないおそれがある。
【0003】
また、内外ゴム層からなる円筒状胴壁の断面中央部に鋼製コイル状補強線材が配置され、このコイル状補強線材の内側および外側にゴム被覆繊維補強層が設けられた鋼製コイル補強可撓管が開示されている(例えば、特許文献2)。このような鋼製コイル補強可撓管では、地中に埋められた時に、地震等による地盤のずれに自在に変形する可撓性が得られるが、全体として剛性が高く、管の設置の際に曲げる必要があるときは、作業性が必ずしも良くない。また、端部近傍にまでコイルが配置されない場合は、端部の剛性が低くなり、端部剛性を高めるための補強として金属製のフランジにコイルを溶接する構造をとった場合は、この近傍での可撓性が特に低くなるおそれがある。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−324881号公報
【特許文献2】
特開平10−132155号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来からのコイル補強ホース又は管においては、その可撓性と管路閉塞に対する剛性のバランスが、ホース又は管の端部近傍以外のところで取られている。しかし、補強用のコイルが配置されない端部近傍においては、両者のバランスが必ずしもうまくとれるとは限らない。また、端部は、接続される相手との関係で拘束されやすく、曲げその他の変形の特異点になりやすいという特徴がある。そこで、このようなホース又は管形状をした継手の端部近傍での可撓性と剛性のバランスを取り、変形の特異点となりやすい場所に適切な物性を付与することを課題とする。
【0006】
【発明を解決するための手段】
以上の課題に鑑み、補強材であるコイルの特徴と、継手本体の材料の特徴を、それぞれ単独で評価し、また、組み合わせた場合で評価すると、コイルは、剛性が高く管路を閉塞するようにはつぶれにくいが、コイルを構成する各リングが相互にずれることにより撓み、また、各リングとその隣合うリングとの間の間隔がリングの周方向において異なることにより曲げ変形が生じることがわかった。また、継手本体の主な材料であるエラストマー等の高分子材料は、方向性が特になく柔軟に変形できることがわかり、これをコイルと組み合わせると、コイルの変形方向には柔軟に変形するが、それ以外ではコイルの剛性により形状を保持しやすいことがわかった。しかしながら、コイルの補強が無くなり継手本体の材料だけになった端部近傍においては、剛性(又は強度)の非連続部位となりやすく、また、使用に際してこの部分が応力又は変位の特異点となりやすい部位でもあるので、この部位から継手の破断やクラックが発生するおそれがある。
【0007】
そこで、本発明では、コイルの補強が無くなる継手本体の材料だけになった端部近傍に、コイルとは異なる特性を持った補強材を、その一部分をコイルとオーバーラップさせながら配置しつつ、継手端部へと配置することを特徴とする。かかる補強材の特性は、コイルのように所定の方向に著しく高い剛性を持つものではなく、剛性に方向性が比較的少なく、継手本体材料よりも高い剛性を有するが、低い伸縮性を有するものである。このような材料としては、例えば、強靭性繊維からなる繊維体又は繊維コード等が例としてあげられる。
【0008】
以上のような構造を有するため、剛性又は強度の非連続点が緩和され、変形が集中することが防止できると共に、端部特性にも見合った材料を選べば、継手全体として、その機械的特性が最適化できうる。
【0009】
より具体的には、本発明は次のような継手及び端部構造を提供する。
【0010】
(1)少なくとも1端にジョイント口を有すると共に、このジョイント口に接続部を介して接続されるホース部を有し、前記ジョイント口及びホース部の中空部が相互につながった略円筒形の中空形状となっている可撓継手の端部構造であって、前記ホース部がその肉厚内にコイル形状の補強部材を含み、前記ホース部の少なくとも一部分からその肉厚内において接続部を通り前記ジョイント口の少なくとも一部分へと強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強部材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が相互に重なり合っていることを特徴とする可撓継手の端部構造。
【0011】
(2)前記強靭性繊維が、織られてできた強靭性コードを構成することを特徴とする上記(1)に記載の端部構造。
【0012】
(3)前記コイル形状の補強材は、ホース部を構成するインナー材とアウター材の間に配置され、前記強靭性繊維の少なくとも一部が、前記コイル形状の補強材とともに、前記インナー材とアウター材の間に配置されていることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の可撓継手の端部構造。
【0013】
(4)ジョイント口と、ホース部と、前記ジョイント口とホース部を接続する接続部と、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部がコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部を通り前記ジョイント口へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が重なり合っていることを特徴とする可撓継手。
【0014】
(5)前記強靭性繊維が、織られてできた強靭性コードを構成することを特徴とする上記(4)に記載の可撓継手。
【0015】
(6)前記コイル形状の補強材は、ホース部を構成するインナー材とアウター材の間に配置され、前記強靭性繊維の少なくとも一部が、前記コイル形状の補強材とともに、前記インナー材とアウター材の間に配置されていることを特徴とする上記(4)又は(5)に記載の可撓継手。
【0016】
(7)フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が重なり合っていることを特徴とする可撓継手。
【0017】
(8)フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、前記接続部において前記フランジの前記ホース部に面しない反ホース部側にその直径が実質的に前記フランジの内周直径以上の大きさを有するように備えられたリングと、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記リング及び前記コイル形状の補強材はそれらの内周側から前記リングの反ホース部側へと折り返されて、それらの外周側へと前記リング及び前記コイル形状の補強材を包み込むように前記ホース部の中心軸方向に略円筒形状で延びる前記強靭性繊維で包囲され、前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降のホース部は前記硬質弾性材が配置されることを特徴とする可撓継手。
【0018】
(9)フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、前記接続部において前記フランジの前記ホース部に面しない反ホース部側にその直径が実質的に前記フランジの内周直径以上の大きさを有するように備えられたリングと、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記リング及び前記コイル形状の補強材はそれらの内周側から前記リングの反ホース部側へと折り返されて、それらの外周側へと前記リング及び前記コイル形状の補強材を包み込むように前記ホース部の中心軸方向に略円筒形状で延びる前記強靭性繊維で包囲され、前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降は前記硬質弾性材が配置され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間までホース部はホース部の外周直径より小さい外周直径を有する第1の環状台形凹部と第2の環状台形凹部が形成されることを特徴とする可撓継手。
【0019】
(10)前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降は前記硬質弾性材が断続的に適正配置されることを特徴とする(9)記載の可撓継手。
【0020】
本発明にかかる可撓継手は、排水ジョイントとも呼ばれる排水継手を含む。排水継手は、一般住宅や商業施設において、排水用の管、ダクト、ホース、その他の排水を流すための流路として用いられるものと排水が流れるような接続をすることができる継手のことをいってよい。ここでは排水のみを表現しているが、本発明の継手は、排水のみならず、給水にも適用でき、水以外の流体に対しても適用できるため、可撓継手は、給水継手やその他の流体を流す流路の継手を含むことができる。
【0021】
ここで、ジョイント口とは、本発明にかかる継手が接続する相手と接続する部材であって、例えば、フランジ形状、ナット形状、テーパー形状、その他のあらゆる種類の形態を有する部材でよく、中を流れる流体が漏れないようにシール構造を有していてよく、バルブを併せ持つことを妨げるものではない。継手と同一の径を有する管と接続をする場合は、ジョイント口の径を大きく若しくは小さくすることが一般的であり、接続部において継手の径と合わせるべく、緩やかに及び/又は段階的に及び/又はフランジを立てるように径の大きさが調整されてよい。
【0022】
また、ホース部とは、本発明でいう継手の主要部であり、継手の軸方向に延び、継手本体の材料とコイル形状の補強材とから構成されている。継手本体の材料は、例えばエラストマーのような有機系の材料が通常用いられ、可撓性を有し、伸縮や曲げ等の変形が可能である。一方、コイル形状の補強材は、例えば、バネ鋼等の金属や、エンジニアリング・プラスティックのような有機材料、スティール繊維、カーボン繊維、ガラス繊維その他の繊維を含む複合材料等を含んでよく、上述の継手本体の材料よりも高い剛性を有することが好ましい。ホース部とジョイント口は、間にある接続部を介してつながれているが、各部材の基材が連続的に用いられることが好ましい。即ち、継手本体の材料が連続的に接続部、ジョイント口へと用いられ、それぞれの部位に即して適宜補強材として、コイル形状の補強材や、強靭性繊維から成る部材と複合化してよい。
【0023】
また、中空部は、上記ジョイント口、接続部、ホース部に相互につながって共通して形成され、この中空部を排水等の流体を流すことができる。この中空部は、一般に略円筒形をしている上記ジョイント口、接続部、ホース部の中心軸に沿って中心軸近傍若しくは中心軸を外れて延びていてよいが、その断面形状は円であると矩形であるとを問わず、いかなる形状であってもよい。
【0024】
コイル形状の補強材のコイル形状は、1本若しくはそれ以上の線材がコイルのように略円形を次から次へと描きつつ、軸方向に進んで行くような形状を含んでよい。また、線材等をリング形状に成形し、複数のリングを略同軸上に並べ、前後のリングに何らかの機械的関係を持たせたものをも含むことができる。
【0025】
強靭性の繊維とは、靭性の高い繊維であってよく、スティール繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリエステルやアラミド繊維等の有機繊維、その他の繊維を含んでよい。また、強靭性コードとは、例えば、タイヤコードのようなもので、ジョイント口等の変形に対する補強材として機能する。一般に、タイヤコードは、コードという撚った繊維等を並べて形作る場合もあるが、ここでは、強靭な繊維を織って作られた布のようなものを含んでよい。このように強靭性コードは、一般にエラストマーに比べれば伸縮性が低く、変形はし難いが、無理に変形させた場合でも脆性的折れる等の破壊に至ることが少ない。繊維自体やそれらの並べ方や織り方により物理特性を制御することが可能である。
【0026】
ホース部を構成するインナー材とアウター材とは、例えば、ホース部がその断面形状において略円形であるとき、内側を形成するのがインナー材であり、外側を形成するのがアウター材である。これらインナー若しくはアウター材は、一般には、天然ゴムや合成ゴムで、或いは、SBR系ゴム、CR系ゴム、EPDM系ゴム、NBRゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等で、又は、これらを含む広い概念であるエラストマー(ゴム弾性を示す高分子)で構成されてよい。また、両材が同一の材料で構成されても、異なる材料で構成されてもよい。このホース部は、これらインナー材とアウター材の間に位置するコイル形状の補強材を含むようにしてよい。このようにすると、補強材とホース部の主要部材とのマッチングがよく、補強材の機能を十分に発揮することができる。
【0027】
接続部近傍のホース部は、上記インナー材、アウター材、コイル形状の補強材、そして、強靭性繊維(若しくは、強靭性コード。以下両者をまとめて、「強靭性繊維体」という。)から構成される。これらの材料若しくは部材の組み合わせは、その特性を十分生かすように実験や計算等により適宜選択して行われるが、1つの例として、以下のような組み合わせがある。即ち、インナー材とアウター材の間に円筒形に形成した強靭性繊維体をコイル形状の補強材と重ねるように配置し(若しくは、コイル形状の補強材を円筒形に形成した強靭性繊維体と重ねるように配置し)、インナー材とアウター材のキュアにより一体的に結合させてよい。
【0028】
このようにホース部において、ジョイント口へとつながる接続部の近傍では、インナー材、コイル形状の補強材、強靭性繊維体、そして、アウター材とで複合材を形成し、他のホース部の部分に比べやや高い剛性を有するが、補強材が配置されない補強材端部以降においては、インナー材、強靭性繊維体、そして、アウター材とで複合材を形成する。このとき、補強材がなくなることにより剛性が落ちるが、強靭性繊維体がインナー及びアウター材とあいまって、その強度を維持するため、ホース部と接続部との境界又は接続部とジョイント口との境界で著しく強度が低下すること(強度の非連続性)を防止することができる。また、強靭性繊維体が補強材の端部を越えて軸方向に延びているため、複合材強度の非連続性を緩和し、この境界に応力が集中することを回避することができる。更に、強靭性繊維体は、ジョイント口の少なくとも一部にまで延びてよく、ジョイント口の機械的強度を向上させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しつつ、より詳しく説明する。
【0030】
図1に本発明の第1の実施例である可撓継手10の上半分断面図、下半分正面図を複合した図面において示す。可撓継手10は、その両端にジョイント口12(図中LD部)を有し、その本体の長手方向の中ほどにホース部14(図中L部)を有し、これらジョイント口12とホース部14の間に接続部16(図中Lj部)が位置している。ジョイント口12の外径DOは、この継手において最も大きな径であり、内径Diは、次に大きな径である。ホース部14の内径dは、その次に小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d乃至内径Diの中空部26、27がこの継手10に形成されることになる。この中空部26、27は、排水や水等の流体を流すことができるように相互につながっている。接続部16では、ジョイント口12とホース部14の径の違いを調整すべく、内側においてフランジ状23に、外側においてテーパー状25になっている。中側のフランジ状23は、円環端面を有しているため、相手接続部材の先端端面と面接触で付き合うことができる。
【0031】
ホース部14は、インナー材18とアウター材20に挟まれたコイル形状の補強材22から主に構成されている。本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。このホース部14の接続部16近傍には、オーバーラップ部15が配置され、インナー材18、コイル形状の補強材22、強靭性繊維体24、そして、アウター材20が一体的に複合化されている。図にあるように、本実施例では、強靭性繊維体24がコイル形状の補強材22の外側に配置されているが、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられ、より好ましい。特に、ジョイント口12の径DOが大きいため、強靭性繊維体24とコイル形状の補強材22がクロス(又は交差)するように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0032】
図2は、図1の継手の一部の斜視図である。ジョイント口12が円形に開口し、接続される相手側のパイプ等を受けることができるようになっている。ホース部14の断面にはインナー材18とアウター材20の間に配置されたコイル形状の補強材22の破断面が見えている。ホース部14の中心には中空部27が開口している。
【0033】
本実施例では、例として、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性体には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。
【0034】
図3は、第1の実施例では接続部16の外形25’がテーパー状であったが、そうではなくフランジ状に立てた第2の実施例について、その接続部16及びその近傍の部分断面を拡大して示している。第1の実施例と比較して接続部16の外形25’が、ストンと1段でその径が縮小されてことを除き、残りは同じである。上述のように、ジョイント口12(図中LD部)では、アウター材20とインナー材18の間に、強靭性繊維体24が配置されており、ジョイント口12の変形、接続時の接続バンド等による締め付けや、外力による曲げ等の種々の変形に対抗するようになっている。この強靭性繊維体24は、ジョイント口12から連続的に接続部16を経由してオーバーラップ部15へと延びている。接続部16では、強靭性繊維体24がなだらかに小径であるホース部14の強靭性繊維体24の所定の位置に変位している。オーバーラップ部15では、強靭性繊維体24がコイル形状の補強材22の内側に配置され、あいまってオーバーラップ部の変形に対する補強を行っている。強靭性繊維体24をコイル形状の補強材22の内側(内周側)に配置することも可能であるが、外側の方がより好ましい。
【0035】
また、以上では、インナー材及びアウター材が、ジョイント口12とホース部14とのどちらでも、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。例えば、ジョイント口12は、変形抵抗のより高いものが望ましいため、ショア硬度HS60前後のゴムを用い、ホース部14には伸び、縮み、曲げ、偏心等の変形を比較的容易にするため、ショア硬度HS20前後のゴムを用いてもよい。このとき、強靭性繊維体24は、かかる材料変化に伴う物性の急激な変化を緩和する役割を果たすことができる。また、この図では、左端にジョイント口12(図中LD部)があり、他端は特に示していない。他端も同様にジョイント口12を持つこともできるが、持っていなくともよい。即ち、他端は単なる開口端であってよく、また、閉塞端であってもよい。更に、ホース部14(図中L部)の途中で2以上の管状部材に分岐し、それぞれにジョイント口を持ってもよく、また、持っていなくてもよい。
【0036】
図4は、第1の実施例である可撓継手10が実際に使用されている状態を示している。ジョイント口12には、接続される管50が挿入されており、ジョイント口12の外周には、締め付け用のベルト42が2本配置され、ジョイント口12に挿入された管50の外周面とジョイント口12の内周面とを押付け、シールを行うと共に、管50との機械的接合を確実なものにしている。ジョイント口12から接続部16を経由して延びるホース部14は、オーバーラップ部15では、強靭性繊維体24が敷設されているため、延びや曲げ等の変形がし難いが、そのオーバーラップ部を過ぎたところから、曲げ変形が比較的容易になり、図示するように、周りの環境に合わせて変形している。
【0037】
図5に本発明の第3の実施例である可撓継手100の断面図を示す。図6は、継手100の端に近いA部(図5)の拡大図である。可撓継手100は、ホース部114(図中L’部)と、そのホース部114の両端にホース部114の部材の一部を巻き込むようにしてホース部114よりやや大きめの径でそれぞれ配置されるリング(補強リング)140と、止め具のようにして該リング140がフランジ130(図中L’D部)の抜け止めとなるべくフランジ130の端面側(反ホース部側)の内周に面する角部にある円環状のL字状凹部(又は段差部)134近傍に該リング140を配置したフランジ130(図中L’D部)と、から構成される。フランジ130は、また、その内周面を少しホース部114の外周に食い込ませており、内側(ホース部側)にもフランジ130が移動しないようにされている。可撓継手100のフランジ130のフランジ面を接続相手にボルト等の締結部材で固定するための小穴132がフランジ130に設けられている。可撓継手100の軸を中心としてホース部114の外周よりも外側であって、同一円周上に放射状に小穴132は、複数個開いている。上記リング140は、折り返される強靭性繊維体124により包まれ、更にその周りをホース部114の主構成部材である内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)118と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)120とにより包まれている。従って、最端部には、かかる合成ゴムがフランジ面より盛り上がって外側に張り出した端部119が形成されており、相手フランジ面とのシール材としても機能することができる。ホース部114の内側のインナー材(合成ゴム)118と外側のアウター材(合成ゴム)120の間には、上述の強靭性繊維体124が全面的に張り巡らされており、ホース部114全域及びフランジ130やリング140との継ぎ目をも補強している。ホース部114に強靭性繊維体124が配置されている区域内であって、両端のフランジ130の間に、コイル形状の補強材122が配置されている。強靭性繊維体124の少し内側(ホース部114の軸側)には、コイル形状の補強材122がホース部114の骨組みのように同心円が連なるホース状にホース部114の軸方向に延びている。
【0038】
フランジ130の外径D’Oは、この継手において最も大きな径である。ホース部114の外径d’o及び内径d’iは、それより小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d’iの中空部127が、排水や水等の流体を流すことができるように、この可撓継手100に形成されることになる。ホース部114は、上述のようにインナー材118とアウター材120に挟まれたコイル形状の補強材122とそのすぐ外側にある強靭性繊維体124から主に構成されている。本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。このホース部114の両端のフランジ130に至る継ぎ目手前まで、コイル形状の補強材122が配置されているが、その先には配置されていない。一方、強靭性繊維体124は、その先もインナー材118とアウター材120に挟まれて一体的に複合化されてフランジ130を超えて配置されている。図にあるように、この第3の実施例でも、第1の実施例と同様、強靭性繊維体124がコイル形状の補強材122の外側に配置されており、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられ、より好ましい。特に、継ぎ目近傍では、強靭性繊維体124は補強材122が途切れても、連続的に延びるように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0039】
この第3の実施例においても、第1の実施例と同様に、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性繊維体には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。更に第1の実施例と同様、インナー材118及びアウター材120は、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。
【0040】
図7に本発明の第4の実施例である可撓継手200の断面図を示す。図8は、可撓継手200の端に近いB部(図7)の拡大図である。
【0041】
可撓継手200は、ホース部214(図中L’+L’15部)と、リング(補強リング)240と、フランジ230(図中L’D部)と、から構成される。リング(補強リング)240は、ホース部214の両端に内包される。リング240は、ホース部214の外径(d’o)よりやや大きめの外径(d’j)を有しており、ホース部214の両端にホース部214の部材の一部を巻き込むようにしてそれぞれのリング240は相反配置される。
【0042】
フランジ230(図中L’D部)の端面側(反ホース部側)の内周に面する角部にある円環状のL字状凹部(又は段差部)234近傍にリング240が配置される。ホース部214の両端にそれぞれ内包されるリング240は、フランジ230の抜け止めとなるべくホース部214の止め具のようにして機能する。
【0043】
フランジ230は、また、その内周面を少しホース部214の外周に食い込ませており、内側(ホース部側)にもフランジ230が移動しないようにされている。可撓継手200のフランジ230のフランジ面には、可撓継手200の接続相手とボルト等の締結部材で固定するための小穴232が設けられている。可撓継手200の軸を中心としてホース部214の外周よりも外側であって、同一円周上に放射状に小穴232は複数個開いている。
【0044】
リング240は、折り返される強靭性繊維体224により包まれ、更にその周りをホース部214の主構成部材である内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)218と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)220とにより包まれている。従って、最端部には、かかる合成ゴムがフランジ面より盛り上がって外側に張り出した端部219が形成されており、可撓継手200の接続相手のフランジ面とのシール材としても機能することができる。
【0045】
ホース部214の内側のインナー材(合成ゴム)218と外側のアウター材(合成ゴム)220の間には、上述の強靭性繊維体224が全面的に張り巡らされており、ホース部214全域及びフランジ230やリング240との継ぎ目をも補強している。ホース部214に強靭性繊維体224が配置されている区域内であって、両端のフランジ230の間に、コイル形状の補強材222が配置されている。
【0046】
ホース部214を実体構成する胴部には、コイル形状の補強材222がホース部214の骨組みとなるように、概ね同心円が連なる螺旋状にホース部214の軸方向に延出している。リング240とコイル形状の補強材222は強靭性繊維体224で一体に包囲される。強靭性繊維体224は接続部を含むホース部214に全面的に張り巡らされている。
【0047】
螺旋状に形成されるコイル形状の補強材222の線間には、内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)218と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)220が混合する中間材で充填される。
【0048】
コイル形状の補強材222を内包する強靭性繊維体224は、強靭性繊維がクロス(又は交差)するようにすだれ織り状に形成されたタイヤコードで包囲している。強靭性繊維体224の外周は、硬質ゴムで形成された硬質弾性材225が包囲している。硬質弾性材225は、前記接続部から延長するホース部214の曲げ変形容易区間(L’15)以降に配置される。したがって、図7におけるホース部214のL’部の中央部は外周から順番に、アウター材(合成ゴム)220、硬質弾性材225、強靭性繊維体224、コイル形状の補強材222(あるいは前述の中間材)、強靭性繊維体224、インナー材(合成ゴム)218で積層される。
【0049】
図9は、コイル形状の補強材222を包囲する強靭性繊維体224の状態変化図である。図9の(a)は強靭性繊維体224をホース部214の軸心方向に伸ばす前の状態図、図9の(a)は強靭性繊維体224がホース部214の軸心方向に伸びた後の状態図である。
【0050】
図9の(a)における強靭性繊維体224をホース部214の軸心方向に伸ばす前の状態では、強靭性繊維体224が織りなす強靭性繊維の交差角度であるホース部214の軸心方向の対頂角度はαの鋭角で交差している。図9の(b)における強靭性繊維体224を伸ばした後の状態では、強靭性繊維はαの鋭角より更に小さいβの対頂角度で交差する。前述のαの対頂角度(交差角度)は10度〜80度が実行可能とされ、αの交差角度が大きい方が可撓継手にとって伸び性能に優れるとされている。実施製品では交差角度αは25度から75度の範囲で、要求される性能によって適用する交差角度αを異ならせている。
【0051】
図7に戻り、説明を続ける。フランジ230の外径D’Oは、この継手において最も大きな径である。ホース部214の外径d’o及び内径d’iは、それより小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d’iの中空部227が、排水や水等の流体を流すことができるように、可撓継手200に形成されることになる。
【0052】
ホース部214は、上述のようにインナー材218とアウター材220に挟まれたコイル形状の補強材222と、コイル形状の補強材222を覆う強靭性繊維体224と、強靭性繊維体224の外側でありアウター材220に含まれる硬質弾性材225から主に構成されている。
【0053】
本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。ホース部214の両端のフランジ230に至る継ぎ目手前まで、コイル形状の補強材222が配置されているが、その先には配置されていない。一方、強靭性繊維体224は、その先もインナー材218とアウター材220に挟まれて一体的に複合化されてフランジ230を超えて配置されている。
【0054】
図7に示されるように、この第4の実施例は、強靭性繊維体224がコイル形状の補強材222を包むように配置されており、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられる。特に、継ぎ目近傍では、コイル形状の補強材222と強靭性繊維体224が連続的に延びるように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0055】
一方、図9において、強靭性繊維体224が織りなす強靭性繊維の交差角度αは10度から80度の範囲を有し、実験値などで適正交差角度を求め、可撓継手200の伸縮性能を担保した。なお、コイル形状の補強材222におけるばね常数(荷重/変位量、例えば、100g〜1000g/10cm)を変えても、可撓継手200の伸縮性能には影響しないことが実験で判明した。
【0056】
第4の実施例においても、第1の実施例と同様に、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性繊維体224には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。また、強靭性繊維体は可撓継手の使用目的に対応して素材を変えてもよい。更に第1の実施例と同様、インナー材218及びアウター材220は、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。
【0057】
図10に本発明の第5の実施例である可撓継手300の断面図を示す。図11は、可撓継手300の端に近いC部(図10)の拡大図である。
【0058】
可撓継手300は、ホース部314(図中L’+L’15部)と、リング(補強リング)340と、フランジ330(図中L’D部)と、から構成される。リング(補強リング)340は、ホース部314の両端にそれぞれ内包される。リング340は、ホース部314の外径(d’o)よりやや大きめの外径(d’j)を有しており、ホース部314の両端にホース部314の部材の一部を巻き込むようにしてそれぞれのリング340は相反配置される。
【0059】
フランジ330(図中L’D部)の端面側(反ホース部側)の内周に面する角部にある円環状のL字状凹部(又は段差部)334近傍にリング340が配置される。ホース部314の両端にそれぞれ内包されるリング340は、フランジ330の抜け止めとなるべくホース部314の止め具のようにして機能する。
【0060】
フランジ330は、また、その内周面を少しホース部314の外周に食い込ませており、内側(ホース部側)にもフランジ330が移動しないようにされている。可撓継手300のフランジ330のフランジ面には、可撓継手300の接続相手とボルト等の締結部材で固定するための小穴332が設けられている。可撓継手300の軸を中心としてホース部314の外周よりも外側であって、同一円周上に放射状に小穴332は複数個開いている。
【0061】
リング340は、折り返される強靭性繊維体324により包まれ、更にその周りをホース部314の主構成部材である内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)318と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)320とにより包まれている。従って、最端部には、かかる合成ゴムがフランジ面より盛り上がって外側に張り出した端部319が形成されており、可撓継手300の接続相手のフランジ面とのシール材としても機能することができる。
【0062】
ホース部314の内側のインナー材(合成ゴム)318と外側のアウター材(合成ゴム)320の間には、上述の強靭性繊維体324が全面的に張り巡らされており、ホース部314全域及びフランジ330やリング340との継ぎ目をも補強している。ホース部314に強靭性繊維体324が配置されている区域内であって、両端のフランジ330の間に、コイル形状の補強材322が配置されている。
【0063】
ホース部314を実体構成する胴部には、コイル形状の補強材322がホース部314の骨組みとなるように、概ね同心円が連なる螺旋状にホース部314の軸方向に延出している。リング340とコイル形状の補強材322は強靭性繊維体324で一体に包囲される。強靭性繊維体324は接続部を含むホース部314に全面的に張り巡らされている。
【0064】
螺旋状に形成されるコイル形状の補強材322の線間には、内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)318と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)320が混合する中間材で充填される。
【0065】
コイル形状の補強材322を内包する強靭性繊維体324は、強靭性繊維がクロス(又は交差)するようにすだれ織り状に形成されたタイヤコードで包囲している。強靭性繊維体324の外周は、硬質ゴムで形成された硬質弾性材325が包囲している。硬質弾性材325は、前記接続部から延長するホース部314の曲げ変形容易区間(L’15)以降に配置される。したがって、図10におけるホース部314のL’部は外周から順番に、アウター材(合成ゴム)320、硬質弾性材325、強靭性繊維体324、コイル形状の補強材322(あるいは前述の中間材)、強靭性繊維体324、インナー材(合成ゴム)318で積層される。
【0066】
一方、ホース部314を実体構成する胴部であって、ホース部314の曲げ変形容易区間(L’15)には、アウター材(合成ゴム)320を損なわない程度にホース部314の外周直径より小さい外周直径を有する第1の環状台形凹部316と第2の環状台形凹部317が形成される。そして、第1の環状台形凹部316の底面と、第2の環状台形凹部317の底面と、ホース部314の外周とは、なだらかな円錐曲面で連続している。可撓継手300の軸心と直交する二等分線に対して、前記第1の環状台形凹部316の断面と第2の環状台形凹部317の断面は、線対称に形成される。
【0067】
図10において、フランジ330の外径D’Oは、この継手において最も大きな径である。ホース部314の外径d’o及び内径d’iは、それより小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d’iの中空部327が、排水や水等の流体を流すことができるように、可撓継手300に形成されることになる。
【0068】
ホース部314は、上述のようにインナー材318とアウター材320に挟まれたコイル形状の補強材322と、コイル形状の補強材322を覆う強靭性繊維体324と、強靭性繊維体324の外側でありアウター材320に含まれる硬質弾性材325から主に構成されている。
【0069】
本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。ホース部314の両端のフランジ330に至る継ぎ目手前まで、コイル形状の補強材322が配置されているが、その先には配置されていない。一方、強靭性繊維体324は、その先もインナー材318とアウター材320に挟まれて一体的に複合化されてフランジ330を超えて配置されている。
【0070】
図10に示されるように、この第5の実施例は、強靭性繊維体324がコイル形状の補強材322を覆うように配置されており、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられる。特に、継ぎ目近傍では、コイル形状の補強材322と強靭性繊維体324が連続的に延びるように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0071】
一方、図10において、前記第1の環状台形凹部316と第2の環状台形凹部317ではさまれた区間におけるホース部314の外径は、硬質弾性材325が存在する区間におけるホース部314の外径d’oと同じである。こうした、第1の環状台形凹部316と第2の環状台形凹部317ではさまれた前記区間と、硬質弾性材325が存在する区間をホース部314に設けることにより、可撓継手300を土中に埋設したときの外圧、あるいは可撓継手300内に流体を流したときにホース部314に加わる内圧に耐えられるようになるのである。
【0072】
第5の実施例においても、第1の実施例と同様に、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性繊維体324には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。また、強靭性繊維体324は可撓継手の使用目的に対応して素材を変えてもよい。更に第1の実施例と同様、インナー材318及びアウター材320は、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。
【0073】
図12に本発明の第6の実施例である可撓継手400の断面図を示す。
【0074】
図12において、符号414はホース部、符号425は短幅の硬質弾性材であり、その他の符号は図10と共通する部材・部位に共通の符号を付した。また、図12のC部を部分的に拡大した図において付される符号は図11と共通する部材・部位に共通の符号を付した。図12の説明において、図10と図11で使用された同一の符号の部材・部位は、その構成・機能・作用を同一とするので、特に必要としない限り説明を以下では割愛する。
【0075】
コイル形状の補強材322を内包する強靭性繊維体324の外周は、硬質ゴムで形成された短幅の硬質弾性材425が包囲している。
【0076】
短幅の硬質弾性材425は、ホース部314の継ぎ目近傍以外の区間(図中L’部)にのみ軸方向に対して断続的にあるいは分散させて存在させる。ここで、硬質弾性材425を「短幅」としたのは、図10における硬質弾性材325がホース部314の継ぎ目近傍以外の区間(図中L’部)に亘り存在していたのに対し、前述の同区間に短幅の硬質弾性材425を断続配置あるいは分散配置しているからである。
【0077】
また、断続配置あるいは分散配置される複数の短幅の硬質弾性材425の幅は、各々が同一の場合もあれば、短幅の硬質弾性材425を調和的に配置するために各々が異なる場合もある。
【0078】
当然のことであるが、図12におけるホース部414のL’部は外周から順番に、アウター材(合成ゴム)320、短幅の硬質弾性材425、強靭性繊維体324、コイル形状の補強材322(あるいは前述の中間材)、強靭性繊維体324、インナー材(合成ゴム)318で積層される個所と、前記積層で短幅の硬質弾性材425を含まない個所がある。
【0079】
強靭性繊維体324には、例えば、ポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いる。アウター材(合成ゴム)320は、例えば、EPDMゴムのコンパウンドを用いる。EPDMゴムはタイヤコードに比較して、剛性は弱いが延性に優れている。そして、前記のような短幅の硬質弾性材425をホース部414に適正配置することにより、一定の内外圧に耐えられる性能を担保しつつ、伸縮性能に優れた可撓継手も可能となるのである。
【0080】
【発明の効果】
以上のように、本発明の継手又は端部構造では、継手の可撓性を担保しつつ、撓曲の際に継手内部の中空部分が閉鎖されないように剛性を保つことができるという優れた効果を発揮するだけでなく、継手の端にあるジョイント口近傍で、強度の非連続性を緩和し、応力集中を防止することにより、継手の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図2】図1の可撓継手を端部開口から見た斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかる可撓継手の接続部の断面を拡大して示した図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態にかかる可撓継手が継手として使用されている様子を示す図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図6】図5のA部を部分的に拡大した図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図8】図7のB部を部分的に拡大した図である。
【図9】図7におけるコイル形状の補強材を包囲する強靭性繊維体の状態変化図である。
【図10】本発明の第5の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図11】図10のC部を部分的に拡大した図である。
【図12】本発明の第6の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【符号の説明】
10、100、200、300 可撓継手
12 ジョイント口
14、114、214、314 ホース部
16 接続部
18、118、218、318 インナー材
20、120、220、320アウター材
22、122、222、322 コイル形状の補強材
24、124、224、324 強靭性繊維体
26、27、127、227、327 中空部
42 ベルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性の通水管路、特に住宅の排水管継手及び排水管に関し、曲げや伸縮特性に優れたコイル補強可撓管継手及び可撓管に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の可撓継手としては、ゴム或いは熱可塑性エラストマーを主体とした内面層と外面層の間に編状、或いは螺旋状にステンレス鋼線が巻き付けられた所謂鋼線補強ホースを備えたものがあるが、これでは、撓曲状態で継手の管路が閉塞される恐れがある。そこで、撓曲状態での管路の閉塞を防止目的で、撓曲自在なホースの内部から補強しホースの管路を確保するコイルバネを備えている可撓継手が考えられた(例えば、特許文献1)。この可撓継手では、可撓性を担保しつつ、撓曲状態での管路の閉塞を防止できるが、コイルバネが配置されない端部近傍では、そのコイルバネの補強が十分でないおそれがある。
【0003】
また、内外ゴム層からなる円筒状胴壁の断面中央部に鋼製コイル状補強線材が配置され、このコイル状補強線材の内側および外側にゴム被覆繊維補強層が設けられた鋼製コイル補強可撓管が開示されている(例えば、特許文献2)。このような鋼製コイル補強可撓管では、地中に埋められた時に、地震等による地盤のずれに自在に変形する可撓性が得られるが、全体として剛性が高く、管の設置の際に曲げる必要があるときは、作業性が必ずしも良くない。また、端部近傍にまでコイルが配置されない場合は、端部の剛性が低くなり、端部剛性を高めるための補強として金属製のフランジにコイルを溶接する構造をとった場合は、この近傍での可撓性が特に低くなるおそれがある。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−324881号公報
【特許文献2】
特開平10−132155号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来からのコイル補強ホース又は管においては、その可撓性と管路閉塞に対する剛性のバランスが、ホース又は管の端部近傍以外のところで取られている。しかし、補強用のコイルが配置されない端部近傍においては、両者のバランスが必ずしもうまくとれるとは限らない。また、端部は、接続される相手との関係で拘束されやすく、曲げその他の変形の特異点になりやすいという特徴がある。そこで、このようなホース又は管形状をした継手の端部近傍での可撓性と剛性のバランスを取り、変形の特異点となりやすい場所に適切な物性を付与することを課題とする。
【0006】
【発明を解決するための手段】
以上の課題に鑑み、補強材であるコイルの特徴と、継手本体の材料の特徴を、それぞれ単独で評価し、また、組み合わせた場合で評価すると、コイルは、剛性が高く管路を閉塞するようにはつぶれにくいが、コイルを構成する各リングが相互にずれることにより撓み、また、各リングとその隣合うリングとの間の間隔がリングの周方向において異なることにより曲げ変形が生じることがわかった。また、継手本体の主な材料であるエラストマー等の高分子材料は、方向性が特になく柔軟に変形できることがわかり、これをコイルと組み合わせると、コイルの変形方向には柔軟に変形するが、それ以外ではコイルの剛性により形状を保持しやすいことがわかった。しかしながら、コイルの補強が無くなり継手本体の材料だけになった端部近傍においては、剛性(又は強度)の非連続部位となりやすく、また、使用に際してこの部分が応力又は変位の特異点となりやすい部位でもあるので、この部位から継手の破断やクラックが発生するおそれがある。
【0007】
そこで、本発明では、コイルの補強が無くなる継手本体の材料だけになった端部近傍に、コイルとは異なる特性を持った補強材を、その一部分をコイルとオーバーラップさせながら配置しつつ、継手端部へと配置することを特徴とする。かかる補強材の特性は、コイルのように所定の方向に著しく高い剛性を持つものではなく、剛性に方向性が比較的少なく、継手本体材料よりも高い剛性を有するが、低い伸縮性を有するものである。このような材料としては、例えば、強靭性繊維からなる繊維体又は繊維コード等が例としてあげられる。
【0008】
以上のような構造を有するため、剛性又は強度の非連続点が緩和され、変形が集中することが防止できると共に、端部特性にも見合った材料を選べば、継手全体として、その機械的特性が最適化できうる。
【0009】
より具体的には、本発明は次のような継手及び端部構造を提供する。
【0010】
(1)少なくとも1端にジョイント口を有すると共に、このジョイント口に接続部を介して接続されるホース部を有し、前記ジョイント口及びホース部の中空部が相互につながった略円筒形の中空形状となっている可撓継手の端部構造であって、前記ホース部がその肉厚内にコイル形状の補強部材を含み、前記ホース部の少なくとも一部分からその肉厚内において接続部を通り前記ジョイント口の少なくとも一部分へと強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強部材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が相互に重なり合っていることを特徴とする可撓継手の端部構造。
【0011】
(2)前記強靭性繊維が、織られてできた強靭性コードを構成することを特徴とする上記(1)に記載の端部構造。
【0012】
(3)前記コイル形状の補強材は、ホース部を構成するインナー材とアウター材の間に配置され、前記強靭性繊維の少なくとも一部が、前記コイル形状の補強材とともに、前記インナー材とアウター材の間に配置されていることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の可撓継手の端部構造。
【0013】
(4)ジョイント口と、ホース部と、前記ジョイント口とホース部を接続する接続部と、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部がコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部を通り前記ジョイント口へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が重なり合っていることを特徴とする可撓継手。
【0014】
(5)前記強靭性繊維が、織られてできた強靭性コードを構成することを特徴とする上記(4)に記載の可撓継手。
【0015】
(6)前記コイル形状の補強材は、ホース部を構成するインナー材とアウター材の間に配置され、前記強靭性繊維の少なくとも一部が、前記コイル形状の補強材とともに、前記インナー材とアウター材の間に配置されていることを特徴とする上記(4)又は(5)に記載の可撓継手。
【0016】
(7)フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が重なり合っていることを特徴とする可撓継手。
【0017】
(8)フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、前記接続部において前記フランジの前記ホース部に面しない反ホース部側にその直径が実質的に前記フランジの内周直径以上の大きさを有するように備えられたリングと、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記リング及び前記コイル形状の補強材はそれらの内周側から前記リングの反ホース部側へと折り返されて、それらの外周側へと前記リング及び前記コイル形状の補強材を包み込むように前記ホース部の中心軸方向に略円筒形状で延びる前記強靭性繊維で包囲され、前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降のホース部は前記硬質弾性材が配置されることを特徴とする可撓継手。
【0018】
(9)フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、前記接続部において前記フランジの前記ホース部に面しない反ホース部側にその直径が実質的に前記フランジの内周直径以上の大きさを有するように備えられたリングと、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記リング及び前記コイル形状の補強材はそれらの内周側から前記リングの反ホース部側へと折り返されて、それらの外周側へと前記リング及び前記コイル形状の補強材を包み込むように前記ホース部の中心軸方向に略円筒形状で延びる前記強靭性繊維で包囲され、前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降は前記硬質弾性材が配置され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間までホース部はホース部の外周直径より小さい外周直径を有する第1の環状台形凹部と第2の環状台形凹部が形成されることを特徴とする可撓継手。
【0019】
(10)前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降は前記硬質弾性材が断続的に適正配置されることを特徴とする(9)記載の可撓継手。
【0020】
本発明にかかる可撓継手は、排水ジョイントとも呼ばれる排水継手を含む。排水継手は、一般住宅や商業施設において、排水用の管、ダクト、ホース、その他の排水を流すための流路として用いられるものと排水が流れるような接続をすることができる継手のことをいってよい。ここでは排水のみを表現しているが、本発明の継手は、排水のみならず、給水にも適用でき、水以外の流体に対しても適用できるため、可撓継手は、給水継手やその他の流体を流す流路の継手を含むことができる。
【0021】
ここで、ジョイント口とは、本発明にかかる継手が接続する相手と接続する部材であって、例えば、フランジ形状、ナット形状、テーパー形状、その他のあらゆる種類の形態を有する部材でよく、中を流れる流体が漏れないようにシール構造を有していてよく、バルブを併せ持つことを妨げるものではない。継手と同一の径を有する管と接続をする場合は、ジョイント口の径を大きく若しくは小さくすることが一般的であり、接続部において継手の径と合わせるべく、緩やかに及び/又は段階的に及び/又はフランジを立てるように径の大きさが調整されてよい。
【0022】
また、ホース部とは、本発明でいう継手の主要部であり、継手の軸方向に延び、継手本体の材料とコイル形状の補強材とから構成されている。継手本体の材料は、例えばエラストマーのような有機系の材料が通常用いられ、可撓性を有し、伸縮や曲げ等の変形が可能である。一方、コイル形状の補強材は、例えば、バネ鋼等の金属や、エンジニアリング・プラスティックのような有機材料、スティール繊維、カーボン繊維、ガラス繊維その他の繊維を含む複合材料等を含んでよく、上述の継手本体の材料よりも高い剛性を有することが好ましい。ホース部とジョイント口は、間にある接続部を介してつながれているが、各部材の基材が連続的に用いられることが好ましい。即ち、継手本体の材料が連続的に接続部、ジョイント口へと用いられ、それぞれの部位に即して適宜補強材として、コイル形状の補強材や、強靭性繊維から成る部材と複合化してよい。
【0023】
また、中空部は、上記ジョイント口、接続部、ホース部に相互につながって共通して形成され、この中空部を排水等の流体を流すことができる。この中空部は、一般に略円筒形をしている上記ジョイント口、接続部、ホース部の中心軸に沿って中心軸近傍若しくは中心軸を外れて延びていてよいが、その断面形状は円であると矩形であるとを問わず、いかなる形状であってもよい。
【0024】
コイル形状の補強材のコイル形状は、1本若しくはそれ以上の線材がコイルのように略円形を次から次へと描きつつ、軸方向に進んで行くような形状を含んでよい。また、線材等をリング形状に成形し、複数のリングを略同軸上に並べ、前後のリングに何らかの機械的関係を持たせたものをも含むことができる。
【0025】
強靭性の繊維とは、靭性の高い繊維であってよく、スティール繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、ポリエステルやアラミド繊維等の有機繊維、その他の繊維を含んでよい。また、強靭性コードとは、例えば、タイヤコードのようなもので、ジョイント口等の変形に対する補強材として機能する。一般に、タイヤコードは、コードという撚った繊維等を並べて形作る場合もあるが、ここでは、強靭な繊維を織って作られた布のようなものを含んでよい。このように強靭性コードは、一般にエラストマーに比べれば伸縮性が低く、変形はし難いが、無理に変形させた場合でも脆性的折れる等の破壊に至ることが少ない。繊維自体やそれらの並べ方や織り方により物理特性を制御することが可能である。
【0026】
ホース部を構成するインナー材とアウター材とは、例えば、ホース部がその断面形状において略円形であるとき、内側を形成するのがインナー材であり、外側を形成するのがアウター材である。これらインナー若しくはアウター材は、一般には、天然ゴムや合成ゴムで、或いは、SBR系ゴム、CR系ゴム、EPDM系ゴム、NBRゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム等で、又は、これらを含む広い概念であるエラストマー(ゴム弾性を示す高分子)で構成されてよい。また、両材が同一の材料で構成されても、異なる材料で構成されてもよい。このホース部は、これらインナー材とアウター材の間に位置するコイル形状の補強材を含むようにしてよい。このようにすると、補強材とホース部の主要部材とのマッチングがよく、補強材の機能を十分に発揮することができる。
【0027】
接続部近傍のホース部は、上記インナー材、アウター材、コイル形状の補強材、そして、強靭性繊維(若しくは、強靭性コード。以下両者をまとめて、「強靭性繊維体」という。)から構成される。これらの材料若しくは部材の組み合わせは、その特性を十分生かすように実験や計算等により適宜選択して行われるが、1つの例として、以下のような組み合わせがある。即ち、インナー材とアウター材の間に円筒形に形成した強靭性繊維体をコイル形状の補強材と重ねるように配置し(若しくは、コイル形状の補強材を円筒形に形成した強靭性繊維体と重ねるように配置し)、インナー材とアウター材のキュアにより一体的に結合させてよい。
【0028】
このようにホース部において、ジョイント口へとつながる接続部の近傍では、インナー材、コイル形状の補強材、強靭性繊維体、そして、アウター材とで複合材を形成し、他のホース部の部分に比べやや高い剛性を有するが、補強材が配置されない補強材端部以降においては、インナー材、強靭性繊維体、そして、アウター材とで複合材を形成する。このとき、補強材がなくなることにより剛性が落ちるが、強靭性繊維体がインナー及びアウター材とあいまって、その強度を維持するため、ホース部と接続部との境界又は接続部とジョイント口との境界で著しく強度が低下すること(強度の非連続性)を防止することができる。また、強靭性繊維体が補強材の端部を越えて軸方向に延びているため、複合材強度の非連続性を緩和し、この境界に応力が集中することを回避することができる。更に、強靭性繊維体は、ジョイント口の少なくとも一部にまで延びてよく、ジョイント口の機械的強度を向上させることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しつつ、より詳しく説明する。
【0030】
図1に本発明の第1の実施例である可撓継手10の上半分断面図、下半分正面図を複合した図面において示す。可撓継手10は、その両端にジョイント口12(図中LD部)を有し、その本体の長手方向の中ほどにホース部14(図中L部)を有し、これらジョイント口12とホース部14の間に接続部16(図中Lj部)が位置している。ジョイント口12の外径DOは、この継手において最も大きな径であり、内径Diは、次に大きな径である。ホース部14の内径dは、その次に小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d乃至内径Diの中空部26、27がこの継手10に形成されることになる。この中空部26、27は、排水や水等の流体を流すことができるように相互につながっている。接続部16では、ジョイント口12とホース部14の径の違いを調整すべく、内側においてフランジ状23に、外側においてテーパー状25になっている。中側のフランジ状23は、円環端面を有しているため、相手接続部材の先端端面と面接触で付き合うことができる。
【0031】
ホース部14は、インナー材18とアウター材20に挟まれたコイル形状の補強材22から主に構成されている。本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。このホース部14の接続部16近傍には、オーバーラップ部15が配置され、インナー材18、コイル形状の補強材22、強靭性繊維体24、そして、アウター材20が一体的に複合化されている。図にあるように、本実施例では、強靭性繊維体24がコイル形状の補強材22の外側に配置されているが、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられ、より好ましい。特に、ジョイント口12の径DOが大きいため、強靭性繊維体24とコイル形状の補強材22がクロス(又は交差)するように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0032】
図2は、図1の継手の一部の斜視図である。ジョイント口12が円形に開口し、接続される相手側のパイプ等を受けることができるようになっている。ホース部14の断面にはインナー材18とアウター材20の間に配置されたコイル形状の補強材22の破断面が見えている。ホース部14の中心には中空部27が開口している。
【0033】
本実施例では、例として、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性体には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。
【0034】
図3は、第1の実施例では接続部16の外形25’がテーパー状であったが、そうではなくフランジ状に立てた第2の実施例について、その接続部16及びその近傍の部分断面を拡大して示している。第1の実施例と比較して接続部16の外形25’が、ストンと1段でその径が縮小されてことを除き、残りは同じである。上述のように、ジョイント口12(図中LD部)では、アウター材20とインナー材18の間に、強靭性繊維体24が配置されており、ジョイント口12の変形、接続時の接続バンド等による締め付けや、外力による曲げ等の種々の変形に対抗するようになっている。この強靭性繊維体24は、ジョイント口12から連続的に接続部16を経由してオーバーラップ部15へと延びている。接続部16では、強靭性繊維体24がなだらかに小径であるホース部14の強靭性繊維体24の所定の位置に変位している。オーバーラップ部15では、強靭性繊維体24がコイル形状の補強材22の内側に配置され、あいまってオーバーラップ部の変形に対する補強を行っている。強靭性繊維体24をコイル形状の補強材22の内側(内周側)に配置することも可能であるが、外側の方がより好ましい。
【0035】
また、以上では、インナー材及びアウター材が、ジョイント口12とホース部14とのどちらでも、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。例えば、ジョイント口12は、変形抵抗のより高いものが望ましいため、ショア硬度HS60前後のゴムを用い、ホース部14には伸び、縮み、曲げ、偏心等の変形を比較的容易にするため、ショア硬度HS20前後のゴムを用いてもよい。このとき、強靭性繊維体24は、かかる材料変化に伴う物性の急激な変化を緩和する役割を果たすことができる。また、この図では、左端にジョイント口12(図中LD部)があり、他端は特に示していない。他端も同様にジョイント口12を持つこともできるが、持っていなくともよい。即ち、他端は単なる開口端であってよく、また、閉塞端であってもよい。更に、ホース部14(図中L部)の途中で2以上の管状部材に分岐し、それぞれにジョイント口を持ってもよく、また、持っていなくてもよい。
【0036】
図4は、第1の実施例である可撓継手10が実際に使用されている状態を示している。ジョイント口12には、接続される管50が挿入されており、ジョイント口12の外周には、締め付け用のベルト42が2本配置され、ジョイント口12に挿入された管50の外周面とジョイント口12の内周面とを押付け、シールを行うと共に、管50との機械的接合を確実なものにしている。ジョイント口12から接続部16を経由して延びるホース部14は、オーバーラップ部15では、強靭性繊維体24が敷設されているため、延びや曲げ等の変形がし難いが、そのオーバーラップ部を過ぎたところから、曲げ変形が比較的容易になり、図示するように、周りの環境に合わせて変形している。
【0037】
図5に本発明の第3の実施例である可撓継手100の断面図を示す。図6は、継手100の端に近いA部(図5)の拡大図である。可撓継手100は、ホース部114(図中L’部)と、そのホース部114の両端にホース部114の部材の一部を巻き込むようにしてホース部114よりやや大きめの径でそれぞれ配置されるリング(補強リング)140と、止め具のようにして該リング140がフランジ130(図中L’D部)の抜け止めとなるべくフランジ130の端面側(反ホース部側)の内周に面する角部にある円環状のL字状凹部(又は段差部)134近傍に該リング140を配置したフランジ130(図中L’D部)と、から構成される。フランジ130は、また、その内周面を少しホース部114の外周に食い込ませており、内側(ホース部側)にもフランジ130が移動しないようにされている。可撓継手100のフランジ130のフランジ面を接続相手にボルト等の締結部材で固定するための小穴132がフランジ130に設けられている。可撓継手100の軸を中心としてホース部114の外周よりも外側であって、同一円周上に放射状に小穴132は、複数個開いている。上記リング140は、折り返される強靭性繊維体124により包まれ、更にその周りをホース部114の主構成部材である内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)118と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)120とにより包まれている。従って、最端部には、かかる合成ゴムがフランジ面より盛り上がって外側に張り出した端部119が形成されており、相手フランジ面とのシール材としても機能することができる。ホース部114の内側のインナー材(合成ゴム)118と外側のアウター材(合成ゴム)120の間には、上述の強靭性繊維体124が全面的に張り巡らされており、ホース部114全域及びフランジ130やリング140との継ぎ目をも補強している。ホース部114に強靭性繊維体124が配置されている区域内であって、両端のフランジ130の間に、コイル形状の補強材122が配置されている。強靭性繊維体124の少し内側(ホース部114の軸側)には、コイル形状の補強材122がホース部114の骨組みのように同心円が連なるホース状にホース部114の軸方向に延びている。
【0038】
フランジ130の外径D’Oは、この継手において最も大きな径である。ホース部114の外径d’o及び内径d’iは、それより小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d’iの中空部127が、排水や水等の流体を流すことができるように、この可撓継手100に形成されることになる。ホース部114は、上述のようにインナー材118とアウター材120に挟まれたコイル形状の補強材122とそのすぐ外側にある強靭性繊維体124から主に構成されている。本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。このホース部114の両端のフランジ130に至る継ぎ目手前まで、コイル形状の補強材122が配置されているが、その先には配置されていない。一方、強靭性繊維体124は、その先もインナー材118とアウター材120に挟まれて一体的に複合化されてフランジ130を超えて配置されている。図にあるように、この第3の実施例でも、第1の実施例と同様、強靭性繊維体124がコイル形状の補強材122の外側に配置されており、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられ、より好ましい。特に、継ぎ目近傍では、強靭性繊維体124は補強材122が途切れても、連続的に延びるように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0039】
この第3の実施例においても、第1の実施例と同様に、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性繊維体には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。更に第1の実施例と同様、インナー材118及びアウター材120は、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。
【0040】
図7に本発明の第4の実施例である可撓継手200の断面図を示す。図8は、可撓継手200の端に近いB部(図7)の拡大図である。
【0041】
可撓継手200は、ホース部214(図中L’+L’15部)と、リング(補強リング)240と、フランジ230(図中L’D部)と、から構成される。リング(補強リング)240は、ホース部214の両端に内包される。リング240は、ホース部214の外径(d’o)よりやや大きめの外径(d’j)を有しており、ホース部214の両端にホース部214の部材の一部を巻き込むようにしてそれぞれのリング240は相反配置される。
【0042】
フランジ230(図中L’D部)の端面側(反ホース部側)の内周に面する角部にある円環状のL字状凹部(又は段差部)234近傍にリング240が配置される。ホース部214の両端にそれぞれ内包されるリング240は、フランジ230の抜け止めとなるべくホース部214の止め具のようにして機能する。
【0043】
フランジ230は、また、その内周面を少しホース部214の外周に食い込ませており、内側(ホース部側)にもフランジ230が移動しないようにされている。可撓継手200のフランジ230のフランジ面には、可撓継手200の接続相手とボルト等の締結部材で固定するための小穴232が設けられている。可撓継手200の軸を中心としてホース部214の外周よりも外側であって、同一円周上に放射状に小穴232は複数個開いている。
【0044】
リング240は、折り返される強靭性繊維体224により包まれ、更にその周りをホース部214の主構成部材である内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)218と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)220とにより包まれている。従って、最端部には、かかる合成ゴムがフランジ面より盛り上がって外側に張り出した端部219が形成されており、可撓継手200の接続相手のフランジ面とのシール材としても機能することができる。
【0045】
ホース部214の内側のインナー材(合成ゴム)218と外側のアウター材(合成ゴム)220の間には、上述の強靭性繊維体224が全面的に張り巡らされており、ホース部214全域及びフランジ230やリング240との継ぎ目をも補強している。ホース部214に強靭性繊維体224が配置されている区域内であって、両端のフランジ230の間に、コイル形状の補強材222が配置されている。
【0046】
ホース部214を実体構成する胴部には、コイル形状の補強材222がホース部214の骨組みとなるように、概ね同心円が連なる螺旋状にホース部214の軸方向に延出している。リング240とコイル形状の補強材222は強靭性繊維体224で一体に包囲される。強靭性繊維体224は接続部を含むホース部214に全面的に張り巡らされている。
【0047】
螺旋状に形成されるコイル形状の補強材222の線間には、内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)218と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)220が混合する中間材で充填される。
【0048】
コイル形状の補強材222を内包する強靭性繊維体224は、強靭性繊維がクロス(又は交差)するようにすだれ織り状に形成されたタイヤコードで包囲している。強靭性繊維体224の外周は、硬質ゴムで形成された硬質弾性材225が包囲している。硬質弾性材225は、前記接続部から延長するホース部214の曲げ変形容易区間(L’15)以降に配置される。したがって、図7におけるホース部214のL’部の中央部は外周から順番に、アウター材(合成ゴム)220、硬質弾性材225、強靭性繊維体224、コイル形状の補強材222(あるいは前述の中間材)、強靭性繊維体224、インナー材(合成ゴム)218で積層される。
【0049】
図9は、コイル形状の補強材222を包囲する強靭性繊維体224の状態変化図である。図9の(a)は強靭性繊維体224をホース部214の軸心方向に伸ばす前の状態図、図9の(a)は強靭性繊維体224がホース部214の軸心方向に伸びた後の状態図である。
【0050】
図9の(a)における強靭性繊維体224をホース部214の軸心方向に伸ばす前の状態では、強靭性繊維体224が織りなす強靭性繊維の交差角度であるホース部214の軸心方向の対頂角度はαの鋭角で交差している。図9の(b)における強靭性繊維体224を伸ばした後の状態では、強靭性繊維はαの鋭角より更に小さいβの対頂角度で交差する。前述のαの対頂角度(交差角度)は10度〜80度が実行可能とされ、αの交差角度が大きい方が可撓継手にとって伸び性能に優れるとされている。実施製品では交差角度αは25度から75度の範囲で、要求される性能によって適用する交差角度αを異ならせている。
【0051】
図7に戻り、説明を続ける。フランジ230の外径D’Oは、この継手において最も大きな径である。ホース部214の外径d’o及び内径d’iは、それより小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d’iの中空部227が、排水や水等の流体を流すことができるように、可撓継手200に形成されることになる。
【0052】
ホース部214は、上述のようにインナー材218とアウター材220に挟まれたコイル形状の補強材222と、コイル形状の補強材222を覆う強靭性繊維体224と、強靭性繊維体224の外側でありアウター材220に含まれる硬質弾性材225から主に構成されている。
【0053】
本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。ホース部214の両端のフランジ230に至る継ぎ目手前まで、コイル形状の補強材222が配置されているが、その先には配置されていない。一方、強靭性繊維体224は、その先もインナー材218とアウター材220に挟まれて一体的に複合化されてフランジ230を超えて配置されている。
【0054】
図7に示されるように、この第4の実施例は、強靭性繊維体224がコイル形状の補強材222を包むように配置されており、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられる。特に、継ぎ目近傍では、コイル形状の補強材222と強靭性繊維体224が連続的に延びるように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0055】
一方、図9において、強靭性繊維体224が織りなす強靭性繊維の交差角度αは10度から80度の範囲を有し、実験値などで適正交差角度を求め、可撓継手200の伸縮性能を担保した。なお、コイル形状の補強材222におけるばね常数(荷重/変位量、例えば、100g〜1000g/10cm)を変えても、可撓継手200の伸縮性能には影響しないことが実験で判明した。
【0056】
第4の実施例においても、第1の実施例と同様に、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性繊維体224には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。また、強靭性繊維体は可撓継手の使用目的に対応して素材を変えてもよい。更に第1の実施例と同様、インナー材218及びアウター材220は、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。
【0057】
図10に本発明の第5の実施例である可撓継手300の断面図を示す。図11は、可撓継手300の端に近いC部(図10)の拡大図である。
【0058】
可撓継手300は、ホース部314(図中L’+L’15部)と、リング(補強リング)340と、フランジ330(図中L’D部)と、から構成される。リング(補強リング)340は、ホース部314の両端にそれぞれ内包される。リング340は、ホース部314の外径(d’o)よりやや大きめの外径(d’j)を有しており、ホース部314の両端にホース部314の部材の一部を巻き込むようにしてそれぞれのリング340は相反配置される。
【0059】
フランジ330(図中L’D部)の端面側(反ホース部側)の内周に面する角部にある円環状のL字状凹部(又は段差部)334近傍にリング340が配置される。ホース部314の両端にそれぞれ内包されるリング340は、フランジ330の抜け止めとなるべくホース部314の止め具のようにして機能する。
【0060】
フランジ330は、また、その内周面を少しホース部314の外周に食い込ませており、内側(ホース部側)にもフランジ330が移動しないようにされている。可撓継手300のフランジ330のフランジ面には、可撓継手300の接続相手とボルト等の締結部材で固定するための小穴332が設けられている。可撓継手300の軸を中心としてホース部314の外周よりも外側であって、同一円周上に放射状に小穴332は複数個開いている。
【0061】
リング340は、折り返される強靭性繊維体324により包まれ、更にその周りをホース部314の主構成部材である内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)318と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)320とにより包まれている。従って、最端部には、かかる合成ゴムがフランジ面より盛り上がって外側に張り出した端部319が形成されており、可撓継手300の接続相手のフランジ面とのシール材としても機能することができる。
【0062】
ホース部314の内側のインナー材(合成ゴム)318と外側のアウター材(合成ゴム)320の間には、上述の強靭性繊維体324が全面的に張り巡らされており、ホース部314全域及びフランジ330やリング340との継ぎ目をも補強している。ホース部314に強靭性繊維体324が配置されている区域内であって、両端のフランジ330の間に、コイル形状の補強材322が配置されている。
【0063】
ホース部314を実体構成する胴部には、コイル形状の補強材322がホース部314の骨組みとなるように、概ね同心円が連なる螺旋状にホース部314の軸方向に延出している。リング340とコイル形状の補強材322は強靭性繊維体324で一体に包囲される。強靭性繊維体324は接続部を含むホース部314に全面的に張り巡らされている。
【0064】
螺旋状に形成されるコイル形状の補強材322の線間には、内周側に配置されるインナー材(合成ゴム)318と外周側に配置されるアウター材(合成ゴム)320が混合する中間材で充填される。
【0065】
コイル形状の補強材322を内包する強靭性繊維体324は、強靭性繊維がクロス(又は交差)するようにすだれ織り状に形成されたタイヤコードで包囲している。強靭性繊維体324の外周は、硬質ゴムで形成された硬質弾性材325が包囲している。硬質弾性材325は、前記接続部から延長するホース部314の曲げ変形容易区間(L’15)以降に配置される。したがって、図10におけるホース部314のL’部は外周から順番に、アウター材(合成ゴム)320、硬質弾性材325、強靭性繊維体324、コイル形状の補強材322(あるいは前述の中間材)、強靭性繊維体324、インナー材(合成ゴム)318で積層される。
【0066】
一方、ホース部314を実体構成する胴部であって、ホース部314の曲げ変形容易区間(L’15)には、アウター材(合成ゴム)320を損なわない程度にホース部314の外周直径より小さい外周直径を有する第1の環状台形凹部316と第2の環状台形凹部317が形成される。そして、第1の環状台形凹部316の底面と、第2の環状台形凹部317の底面と、ホース部314の外周とは、なだらかな円錐曲面で連続している。可撓継手300の軸心と直交する二等分線に対して、前記第1の環状台形凹部316の断面と第2の環状台形凹部317の断面は、線対称に形成される。
【0067】
図10において、フランジ330の外径D’Oは、この継手において最も大きな径である。ホース部314の外径d’o及び内径d’iは、それより小さい径であり、このようにまっすぐに延びた状態では、この内径d’iの中空部327が、排水や水等の流体を流すことができるように、可撓継手300に形成されることになる。
【0068】
ホース部314は、上述のようにインナー材318とアウター材320に挟まれたコイル形状の補強材322と、コイル形状の補強材322を覆う強靭性繊維体324と、強靭性繊維体324の外側でありアウター材320に含まれる硬質弾性材325から主に構成されている。
【0069】
本実施例においては、インナー材とアウター材のキュアによってこれらの部材が一体的に結合されている。ホース部314の両端のフランジ330に至る継ぎ目手前まで、コイル形状の補強材322が配置されているが、その先には配置されていない。一方、強靭性繊維体324は、その先もインナー材318とアウター材320に挟まれて一体的に複合化されてフランジ330を超えて配置されている。
【0070】
図10に示されるように、この第5の実施例は、強靭性繊維体324がコイル形状の補強材322を覆うように配置されており、全体として強度のバランスがとりやすいと考えられる。特に、継ぎ目近傍では、コイル形状の補強材322と強靭性繊維体324が連続的に延びるように配置され、強度の非連続性を緩和しやすいと考えられる。
【0071】
一方、図10において、前記第1の環状台形凹部316と第2の環状台形凹部317ではさまれた区間におけるホース部314の外径は、硬質弾性材325が存在する区間におけるホース部314の外径d’oと同じである。こうした、第1の環状台形凹部316と第2の環状台形凹部317ではさまれた前記区間と、硬質弾性材325が存在する区間をホース部314に設けることにより、可撓継手300を土中に埋設したときの外圧、あるいは可撓継手300内に流体を流したときにホース部314に加わる内圧に耐えられるようになるのである。
【0072】
第5の実施例においても、第1の実施例と同様に、インナー材及びアウター材には、EPDMゴムのコンパウンドを用い、コイル形状の補強材には、JIS規格にあるバネ鋼を用い、強靭性繊維体324には、一般に市販されているポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いた。また、強靭性繊維体324は可撓継手の使用目的に対応して素材を変えてもよい。更に第1の実施例と同様、インナー材318及びアウター材320は、それぞれ同じ材料を用いることとしているが、物性の適正化を図るために、材料を変えることも可能である。
【0073】
図12に本発明の第6の実施例である可撓継手400の断面図を示す。
【0074】
図12において、符号414はホース部、符号425は短幅の硬質弾性材であり、その他の符号は図10と共通する部材・部位に共通の符号を付した。また、図12のC部を部分的に拡大した図において付される符号は図11と共通する部材・部位に共通の符号を付した。図12の説明において、図10と図11で使用された同一の符号の部材・部位は、その構成・機能・作用を同一とするので、特に必要としない限り説明を以下では割愛する。
【0075】
コイル形状の補強材322を内包する強靭性繊維体324の外周は、硬質ゴムで形成された短幅の硬質弾性材425が包囲している。
【0076】
短幅の硬質弾性材425は、ホース部314の継ぎ目近傍以外の区間(図中L’部)にのみ軸方向に対して断続的にあるいは分散させて存在させる。ここで、硬質弾性材425を「短幅」としたのは、図10における硬質弾性材325がホース部314の継ぎ目近傍以外の区間(図中L’部)に亘り存在していたのに対し、前述の同区間に短幅の硬質弾性材425を断続配置あるいは分散配置しているからである。
【0077】
また、断続配置あるいは分散配置される複数の短幅の硬質弾性材425の幅は、各々が同一の場合もあれば、短幅の硬質弾性材425を調和的に配置するために各々が異なる場合もある。
【0078】
当然のことであるが、図12におけるホース部414のL’部は外周から順番に、アウター材(合成ゴム)320、短幅の硬質弾性材425、強靭性繊維体324、コイル形状の補強材322(あるいは前述の中間材)、強靭性繊維体324、インナー材(合成ゴム)318で積層される個所と、前記積層で短幅の硬質弾性材425を含まない個所がある。
【0079】
強靭性繊維体324には、例えば、ポリエステル繊維を織って作られるスダレ織りのタイヤコードを用いる。アウター材(合成ゴム)320は、例えば、EPDMゴムのコンパウンドを用いる。EPDMゴムはタイヤコードに比較して、剛性は弱いが延性に優れている。そして、前記のような短幅の硬質弾性材425をホース部414に適正配置することにより、一定の内外圧に耐えられる性能を担保しつつ、伸縮性能に優れた可撓継手も可能となるのである。
【0080】
【発明の効果】
以上のように、本発明の継手又は端部構造では、継手の可撓性を担保しつつ、撓曲の際に継手内部の中空部分が閉鎖されないように剛性を保つことができるという優れた効果を発揮するだけでなく、継手の端にあるジョイント口近傍で、強度の非連続性を緩和し、応力集中を防止することにより、継手の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態にかかる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図2】図1の可撓継手を端部開口から見た斜視図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態にかかる可撓継手の接続部の断面を拡大して示した図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態にかかる可撓継手が継手として使用されている様子を示す図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図6】図5のA部を部分的に拡大した図である。
【図7】本発明の第4の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図8】図7のB部を部分的に拡大した図である。
【図9】図7におけるコイル形状の補強材を包囲する強靭性繊維体の状態変化図である。
【図10】本発明の第5の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【図11】図10のC部を部分的に拡大した図である。
【図12】本発明の第6の実施の形態にかかわる可撓継手の一部断面を示した正面図である。
【符号の説明】
10、100、200、300 可撓継手
12 ジョイント口
14、114、214、314 ホース部
16 接続部
18、118、218、318 インナー材
20、120、220、320アウター材
22、122、222、322 コイル形状の補強材
24、124、224、324 強靭性繊維体
26、27、127、227、327 中空部
42 ベルト
Claims (10)
- 少なくとも1端にジョイント口を有すると共に、このジョイント口に接続部を介して接続されるホース部を有し、前記ジョイント口及びホース部の中空部が相互につながった略円筒形の中空形状となっている可撓継手の端部構造であって、前記ホース部がその肉厚内にコイル形状の補強部材を含み、前記ホース部の少なくとも一部分からその肉厚内において前記接続部を通って前記ジョイント口の少なくとも一部分へと強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強部材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が相互に重なり合っていることを特徴とする可撓継手の端部構造。
- 前記強靭性繊維が、織られてできた強靭性コードを構成していることを特徴とする請求項1に記載の端部構造。
- 前記コイル形状の補強材は、ホース部を構成するインナー材とアウター材の間に配置され、前記強靭性繊維の少なくとも一部が、前記コイル形状の補強材とともに、前記インナー材とアウター材の間に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の可撓継手の端部構造。
- ジョイント口と、ホース部と、前記ジョイント口とホース部を接続する接続部と、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部がコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部を通り前記ジョイント口へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が重なり合っていることを特徴とする可撓継手。
- 前記強靭性繊維が、織られてできた強靭性コードを構成することを特徴とする請求項4に記載の可撓継手。
- 前記コイル形状の補強材は、ホース部を構成するインナー材とアウター材の間に配置され、前記強靭性繊維の少なくとも一部が、前記コイル形状の補強材とともに、前記インナー材とアウター材の間に配置されていることを特徴とする請求項4又は5に記載の可撓継手。
- フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記コイル形状の補強材と前記強靭性繊維の少なくとも一部分が重なり合っていることを特徴とする可撓継手。
- フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、前記接続部において前記フランジの前記ホース部に面しない反ホース部側にその直径が実質的に前記フランジの内周直径以上の大きさを有するように備えられたリングと、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記リング及び前記コイル形状の補強材はそれらの内周側から前記リングの反ホース部側へと折り返されて、それらの外周側へと前記リング及び前記コイル形状の補強材を包み込むように前記ホース部の中心軸方向に略円筒形状で延びる前記強靭性繊維で包囲され、前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降のホース部は前記硬質弾性材が配置されることを特徴とする可撓継手。
- フランジと、ホース部と、前記フランジの内周面に当接する前記ホース部が前記フランジに向って延長されて形成される接続部と、前記接続部において前記フランジの前記ホース部に面しない反ホース部側にその直径が実質的に前記フランジの内周直径以上の大きさを有するように備えられたリングと、を有する中空であって略円筒形状の可撓継手において、前記ホース部が前記接続部手前までコイル形状の補強材により可撓性を持ちつつ補強され、前記ホース部から前記接続部へと補強用の強靭性繊維が配置され、前記リング及び前記コイル形状の補強材はそれらの内周側から前記リングの反ホース部側へと折り返されて、それらの外周側へと前記リング及び前記コイル形状の補強材を包み込むように前記ホース部の中心軸方向に略円筒形状で延びる前記強靭性繊維で包囲され、前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降は前記硬質弾性材が配置され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間までホース部はホース部の外周直径より小さい外周直径を有する第1の環状台形凹部と第2の環状台形凹部が形成されることを特徴とする可撓継手。
- 前記強靭性繊維で包囲されたコイル形状の補強材の外周は硬質弾性材で包囲され、前記接続部から延長する前記ホース部の曲げ変形容易区間以降は前記硬質弾性材が断続的に適正配置されることを特徴とする請求項9記載の可撓継手。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007032728A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Kurashiki Kako Co Ltd | 可撓継手及びその設計方法 |
| JP2008523338A (ja) * | 2004-12-13 | 2008-07-03 | プッツマイスター コンクレーテ プンプス ゲーエムベーハー | 高粘度物質の放出のためのエンドホース |
| JP2009036225A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sankei Giken:Kk | 管継手 |
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005264801A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | ゴムチューブ |
| JP2008523338A (ja) * | 2004-12-13 | 2008-07-03 | プッツマイスター コンクレーテ プンプス ゲーエムベーハー | 高粘度物質の放出のためのエンドホース |
| JP2007032728A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Kurashiki Kako Co Ltd | 可撓継手及びその設計方法 |
| JP2009036225A (ja) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Sankei Giken:Kk | 管継手 |
| JP2009052623A (ja) * | 2007-08-24 | 2009-03-12 | Sankei Giken:Kk | 管継手 |
| KR101442142B1 (ko) * | 2013-05-24 | 2014-09-22 | 이종태 | 압력관용 고강도 이음관 |
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