JP2010266014A - メタルタッチ式クランプ管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】クランプ管継手として、メタルタッチによる接続部の高剛性とＯリングによる高いシール性が得られ、水平配管部でも液溜まりを生じず、洗浄不能な隙間ができず、隙間の滞留液の腐敗による逆汚染を完全に防止し得るものを提供する。
【解決手段】管体１，２の接続端面１１，１２同士を突き合わせ、接合したフランジ部１ａ，２ａの外周にクランプバンド３を締着して接続固定するメタルタッチ式クランプ管継手であって、一方の管体１の接続端部の内周縁部に、管内周面１０側から接続端面１１側にわたって開放した環状溝４が形成され、環状溝４の内側溝縁に環状突縁部５を有し、環状溝４内に外周溝縁の径Φ３よりも大きいリング外径Φ１を有する円形断面のＯリング７が嵌装され、両管体１，２の接続状態において、他方の管体２の接続端面１２の押接によって圧縮されたＯリング７の肉部が環状溝４の管内側に臨む開放部４ａへ膨出し、膨出部７ａの頂端が管内周面１０と同レベル又は僅かに低くなるように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、管体のフランジ部を有する接続端部同士を突き合わせ、接合したフランジ部の外周にクランプバンドを巻装して締め付けることによって両管体を接続固定するメタルタッチ式クランプ管継手に関する。

一般的に、クランプ管継手では、管体のフランジ部を有する接続端部同士をメタルタッチ式では直接に、シールリング式では環状パッキングを介して突き合わせ、接合したフランジ部の外周にクランプバンドを巻装して締め付けるようになっている。

そのシールリング式のクランプ管継手としては、図４（Ａ）で示すように、接続する両管体２１，２２の端面の互いに対向する位置に各々環状凹部２３を設け、環状パッキング４０として全体が偏平リング状で両面に環状凸部４１を有するものを用い、その環状凸部２４ａを両管体２１，２２の環状凹部２３に嵌合することにより、両管体２１，２２の芯出して接合する構造が多用されている（特許文献１の図２）。そして、クランプバンド３は、図４（Ｂ）でも示すように、内周を溝形にした一対の略Ｃ字形のバンド半体３１，３２が一端側で枢軸３３を介して相互に枢着されており、接合した両管体２１，２２のフランジ部２１ａ，２２ａに両バンド半体３１，３２を外嵌させ、一方のバンド半体３１の他端側の突片部３１ａに枢着した締付ボルト３４を、他方のバンド半体３２の他端側の突片部３２ａに貫通して、該締付ボルト３４にナット３５を螺合緊締することにより、両管体２１，２２を接合状態で固定するようになっている。なお、液状食品類、飲料、液状医薬品等に適用する環状パッキング４０として、図示のように、弾性体としてのゴムからなる母材４０ａの表面に、ゴムによる着香防止と耐薬品性付与のためにフッ素系樹脂の被覆層４０ｂを設けたものが規格化されている。

しかしながら、このようなシールリング式のクランプ管継手では、特に水平配管での接続部において、両管体２１，２２の一方に上下方向の負荷が加わった場合に、図５（Ａ）に示すように、環状パッキング４０の弾性変形を伴って両管体２１，２２の軸心ｏが上下にずれて管内に段差を生じるため、下位側の管内底部に液溜まりＰが発生する状態になる。また、同じく水平配管での接続部において、両管体２１，２２が熱膨張した場合でも、図５（Ｂ）に示すように、両側から押圧された環状パッキング４０が圧縮変形して管内側へはみ出すため、やはり管内底部に該環状パッキング４０のはみ出し部分４２を堰として液溜まりＰが発生する状態になる。従って、このような液溜まりＰを生じ得る状況下で加熱スチームによる管内殺菌を行った際、液溜まりＰに凝縮水が溜まることにより、昇温不足で滅菌不良を生じる懸念があると共に、これを回避するために殺菌時間を長くしたりスチーム供給量を増やすことで熱エネルギーコストが増大するという問題があった。

一方、従来のメタルタッチ式のクランプ管継手では、管接合部のシール性が不充分であるため、内圧によって管接合部からの漏液を生じ易いという欠点があった。更に、シールリング式における環状パッキングを金属製としたり（特許文献２）、ノンパッキンで一方の管体端部の環状突起を他方の管体端部のテーパー部に圧着させるもの（特許文献１）が提案されている。しかるに、これら提案手段では、管内周面の段差や凹み、細部の隙間等を生じるため、封止持続性、液溜まり防止、隙間での腐敗防止等で充分な結果が得られないことが推測される。

なお、図６で示すように、メタルタッチ式で接合する両管体５１，５２の一方の接続端面の内周寄りの位置に環状溝５１ａを設け、この環状溝５１ａにＯリング５３を嵌装することにより、メタルタッチの接続端面にＯリング５３によるシール性を負荷した管継手構造も考えられる。しかし、このような管継手構造では、Ｏリング５３によるシール位置ｓが図示のように両管体５１，５２による圧縮部分になり、環状溝５１ａと管内を結ぶ隙間ｇから両側のシール位置ｓまでの空隙部５０に取り扱い液が溜まったままになる上、該空隙部５０まで洗浄が及ばないため、空隙部５０の滞留液の腐敗物が管内に浸出して逆汚染を生じることが危惧される。

特開２００８−３０３８９４号公報 特開２００８−３０３８９５号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて、クランプ管継手として、メタルタッチによる接続部の高剛性とＯリングによる高いシール性が得られ、外力に起因した両側管体の芯ずれによる段差が発生しない上、該Ｏリングの変形による管内へのはみ出しもなく、もって水平配管部でも液溜まりを生じることがなく、且つ洗浄不能な隙間ができず、隙間の滞留液の腐敗による逆汚染を完全に防止し得るものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明は、管体１，２のフランジ部１ａ，２ａを有する接続端面１１，１２同士を突き合わせ、接合したフランジ部１ａ，２ａの外周にクランプバンド３を巻装して締め付けることによって両管体１，２を接続固定するメタルタッチ式クランプ管継手において、一方の管体１の接続端部の内周縁部に、管内周面１０側から接続端面１１側にわたって開放したＯリング嵌装用の環状溝４が形成され、該環状溝４の内側溝縁に内周側を管内周面１０と面一とした環状突縁部５を有し、環状溝４内に、その管軸ｏ方向の深さｄよりも大きい断面円径ｃで、且つ該環状溝４の外周溝縁の径Φ３よりも大きいリング外径Φ１を有する円形断面のＯリング７が嵌装され、両管体１，２の接続状態において、他方の管体２の接続端面１２の押接によって圧縮されたＯリング７の肉部が環状溝４の管内側に臨む開放部４ａへ膨出すると共に、その膨出部７ａの頂端が管内周面１０と同レベル又は僅かに低くなるように設定されていることを特徴としている。

請求項２の発明は、上記請求項１のメタルタッチ式クランプ管継手において、環状溝４の外側溝縁の内周側が接続端面１１側へ縮径する逆テーパー部６ａをなすと共に、環状突縁部５の外周面が接続端面１１側へ縮径するテーパー部６ｂをなし、これら逆テーパー部６ａとテーパー部６ｂとの対向間隔ｗがＯリングの断面円径ｃと略等しく設定されてなる構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項１又は２のメタルタッチ式クランプ管継手において、他方の管体２の接続端面１２の半径方向中間部に環状凹部１３を有すると共に、一方の管体１の接続端面１１の半径方向中間部に環状凹部１３に嵌合する環状凸部１４を有してなる構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３の何れかのメタルタッチ式クランプ管継手において、両管体１，２の管軸ｏが水平方向に沿う構成としている。

請求項５の発明は、上記請求項１〜４の何れかのメタルタッチ式クランプ管継手において、Ｏリング７がゴム弾性を有する母材７０の表面にフッ素系樹脂の被覆層７１を設けたものからなる構成としている。

請求項１の発明に係るメタルタッチ式クランプ管継手では、一方の管体１の接続端部の内周縁部に設けた環状溝４に、その管軸ｏ方向の深さｄよりも大きい径ｃの円形断面を有するＯリング７を嵌装するが、他方の管体２の接続端面１２の押接によって圧縮された該Ｏリング７の肉部が環状溝４の管内側に臨む開放部４ａへ膨出すると共に、その膨出部７ａの頂端が管内周面１０と同レベル又は僅かに低くなるように設定されているから、該Ｏリング７による接続部の高いシール性が得られることに加え、メタルタッチによる接合部の高剛性によって外力に起因した両管体１，２の芯ずれによる段差が発生せず、且つ両管体１，２が熱膨張しても該Ｏリング７の更なる圧縮を生じないため、該Ｏリング７が管内へはみ出すように変形することはない。従って、このクランプ管継手によれば、水平配管部でも液溜まりを生じないから、加熱スチームによる管内殺菌を行った際、液溜まりに凝縮水が溜まって昇温不足による滅菌不良を生じる懸念はなく、効率よく確実に加熱殺菌を行えるから熱エネルギーコストが少なくて済む。

また、Ｏリング７が該環状溝４の外周溝縁の径Φ３よりも大きいリング外径Φ１を有するから、両管体１，２の接続端部同士を突き合わせる前の状態で、環状溝４に嵌装したＯリング７が脱落しにくく、それだけ接続操作が容易になる上、環状突縁部５によって環状溝４の管内側に臨む開放部４ａの幅が狭まり、この狭まった開放部４ａへ圧縮された該Ｏリング７が偏肉して膨出する形になるため、該Ｏリング７による両管体１，２間のシール位置ｓが該開放部４ａの両側縁部近傍になり、もって洗浄不能な隙間ができず、隙間の滞留液の腐敗による逆汚染が防止される。

請求項２の発明によれば、環状溝４の外側溝縁の内周側が接続端面１１側へ縮径する逆テーパー部６ａをなすと共に、環状突縁部５の外周面が接続端面１１側へ縮径するテーパー部６ｂをなし、これら逆テーパー部６ａとテーパー部６ｂとの対向間隔ｗがＯリング７の断面円径ｃと略等しいことから、両管体１，２の接続端部同士を突き合わせる前の状態で環状溝４に嵌装したＯリング７がより脱落しにくく、且つ該環状溝４へのＯリング７の装着操作が容易になる。しかも、逆テーパー部６ａ及びテーパー部６ｂによって両管体１，２の接合前における環状溝４の内面とＯリング７の外面との隙間が減少し、両管体１，２の接合状態では圧縮された該Ｏリング７の偏肉によって前記隙間が極めて少なくなる上、環状溝４の管内側に臨む開放部４ａの両側のシール位置ｓで該Ｏリング７の肉部が溝内面に強く圧接する形になるから、環状溝４とＯリング７との隙間への液浸入が確実に防止され、該隙間の残留液の腐敗による逆汚染は完全に回避される。

請求項３の発明によれば、両管体１，２を接続する際、一方の接続端面の環状凸部１４と、他方の接続端面１２の環状凹部１３とを嵌合するだけで、両管体１，２の軸心を一致させることができる。また、環状凹部１３を有する他方の管体２として、従来より規格化されている環状パッキング用の環状凹部を備えるものをそのまま利用できるという利点がある。

請求項４の発明によれば、両管体１，２の管軸ｏが水平方向に沿う構成であるが、接続部の管内に段差やシールリングのはみ出しを生じないため、加熱スチームによる管内殺菌を行った際、液溜まりに凝縮水が溜まって昇温不足による滅菌不良を生じる懸念はなく、効率よく確実に加熱殺菌を行えて熱エネルギーコストが少なくて済む。

請求項５の発明によれば、Ｏリング７は、ゴム弾性を有する母材７０の表面にフッ素系樹脂の被覆層７１を設けたものからなるため、その母材によるゴム弾性で優れたシール性が得られると共に、被覆層７１によって良好な耐薬品性及び着香防止効果が得られ、また円形断面であるために安価な規格品のＯリングを採用できるという利点がある。

本発明の一実施形態に係るメタルタッチ式クランプ管継手を示し、（Ａ）は管継手全体の半断面側面図、（Ｂ）は（Ａ）の一点鎖線円Ｂ内の拡大図である。 同管継手における両管体と介在させるＯリングを分解状態で示す縦断側面図である。 同管継手の一方の管体における接合端部の内周縁側を拡大して示す縦断側面図である。 従来の一般的なクランプ継手を示し、（Ａ）は管継手全体の半断面側面図、（Ｂ）はクランプバンドの半断面正面図である。 従来の一般的なクランプ継手による液溜まりの発生状況を示し、（Ａ）は上下方向の負荷で両管体の軸心がずれて段差を生じた場合の半断面側面図、（Ｂ）は両管体の熱膨張で圧縮された環状パッキングが管内側へはみ出した場合の半断面側面図である。 通常のＯリング併用メタルタッチ式管継手の接続部を示す縦断面図である。

図１（Ａ）（Ｂ）で示すメタルタッチ式クランプ管継手は、接続すべき管体１，２のフランジ部１ａ，２ａを有する接続端面１１，１２同士を突き合わせ、メタルタッチで接合したフランジ部１ａ，２ａの外周にクランプバンド３を巻装して締め付けることにより、両管体１，２を接続固定しており、両管体１，２の管軸ｏが水平方向に沿う構成としている。なお、クランプバンド３は、既述の従来技術において説明した図４（Ｂ）で示すものと同じであるため、ここでは各部の説明を省略する。

この管継手における一方の管体１は、接続端部の内周縁部に管内周面１０側から接続端面１１側にわたって開放した環状溝４を有し、該環状溝４に断面円形のＯリング７を嵌装するように構成されると共に、接続端面１１の半径方向中間部に環状凸部１４を有している。また、他方の管体２は、その接続端面１２の半径方向中間部に、管体１の環状凸部１４に対応する環状凹部１３を有している。

一方の管体１における環状溝４は、図２及び図３でも示すように、その内側溝縁に設けた環状突縁部５によって管内側に臨む開放部４ａが狭められており、また外側溝縁の内周側が接続端面１１側へ縮径する逆テーパー部６ａをなし、この逆テーパー部６ａによって外側溝縁の径Φ２が外側最大溝径Φ３よりも小さくなっている。更に、該環状溝４の接続端面１１側に臨む溝底の両側のコーナー部４ｂはアール状になっている。そして、環状突縁部５は、内周側が管内面１０と面一であるが、外周側つまり環状溝４の内側側面は接続端面１１側へ縮径するテーパー部６ｂになっている。

Ｏリング７は、ゴム等の弾性体からなる母材７０の表面にフッ素系樹脂の被覆層７１を設けたものであり、規格品として市販されるものを利用できる。そのリング外径Φ１は、管体１の環状溝４の外周溝縁の径Φ３よりも大きく、外側最大溝径Φ２と略等しくなっている。また、該Ｏリング７の断面円径ｃは、環状溝４の管軸ｏ方向の深さｄよりも大きく、且つ該環状溝４の内側側面のテーパー部６ｂと外側側面の逆テーパー部６ａとの対向間隔ｗと略等しくなっている。

しかして、このメタルタッチ式クランプ管継手では、一方の管体１の環状溝４にＯリング７を嵌装した状態で、該管体１の環状凸部１４と他方の管体２の環状凹部１３とが嵌合するように接続端面１１，１２同士を突き合わせ、相互の接合したフランジ部１ａ，１ｂの外周にクランプバンド３を巻装して締め付けることにより、他方の管体２の接続端面１２の押接によって圧縮されたＯリング７の肉部が環状溝４の管内側に臨む開放部４ａへ膨出するが、その膨出部７ａの頂端が管内周面１０と同レベル又は僅かに低くなるように設定されている。

上記構成のメタルタッチ式クランプ管継手にあっては、Ｏリング７による接続部の高いシール性が得られることに加え、接続端面１１，１２同士のメタルタッチで接合部が高剛性になるから、上下方向の外力による負荷が加わっても両管体１，２の芯ずれによる段差が発生せず、また両管体１，２が熱膨張してもＯリング７の更なる圧縮を生じないため、該Ｏリング７が管内へはみ出すように変形することはなく、もって水平配管部でも接続部の管内に液溜まりを生じない。従って、加熱スチームによる管内殺菌を行った際、液溜まりに凝縮水が溜まって昇温不足による滅菌不良を生じる懸念がない上、効率よく確実に加熱殺菌を行えるので熱エネルギーコストが少なくて済む。

また、Ｏリング７が該環状溝４の外周溝縁の径Φ３よりも大きいリング外径Φ１を有することに加え、環状溝４の外側溝縁の内周側が逆テーパー部６ａをなすから、両管体１，２の接続端部同士を突き合わせる前の状態で、環状溝４に嵌装したＯリング７が脱落しにくく、且つ環状溝４の内側側面がテーパー部６ｂをなし、これら逆テーパー部６ａとテーパー部６ｂとの対向間隔ｗがＯリング７の断面円径ｃと略等しいことから、該Ｏリング７自体の環状溝４への嵌装も簡単に行える。更に、一方の管体１の環状凸部１４と他方の管体２の環状凹部１３とを嵌合するだけで、両管体１，２の軸心を一致させることができる。従って、この管継手では両管体１，２の接続操作が非常に容易である。

しかも、管体１の環状溝４では環状突縁部５によって環状溝４の管内側に臨む開放部４ａの幅が狭まり、この狭まった開放部４ａへ圧縮された該Ｏリング７が偏肉して膨出する形になるから、図１（Ｂ）で示すように、該Ｏリング７による両管体１，２間のシール位置ｓが該開放部４ａの両側縁部近傍になる。加えて、逆テーパー部６ａ及びテーパー部６ｂによって両管体１，２の接合前における環状溝４の内面とＯリング７の外面との隙間が減少し、特に実施形態では接続端面１１側に臨む溝底の両側のコーナー部４ｂもアール状であることも相俟って、両管体１，２の接合状態では圧縮された該Ｏリング７の偏肉によって前記隙間が極めて少なくなる上、環状溝４の管内側に臨む開放部４ａの両側のシール位置ｓで該Ｏリング７の肉部が溝内面に強く圧接する形になる。従って、この管継手では、Ｏリング７の嵌装部分に洗浄不能な隙間ができず、且つシール位置ｓより内奥の環状溝４とＯリング７との隙間への液浸入が確実に防止され、該隙間の残留液の腐敗による逆汚染は完全に回避される。

なお、管体１の環状溝４とＯリング７の寸法関係については特に限定されないが、環状溝４の管軸方向の深さｄはＯリング７の断面円径ｃの８０〜９０％の範囲、該環状溝４の管内側に臨む開放幅ｅは管軸方向の深さｄの４５〜６５％の範囲、にそれぞれ設定することが推奨される。すなわち、このような寸法設定により、特に接合部での良好なシール性が確実に得られる上に、環状溝４の管内側に臨む開放部４ａに対し、該Ｏリング７の膨出部７ａが管内面１０ａを越えずに且つ幅方向両側の凹みの少ない適度な膨出状態となるという利点がある。

一方、この実施形態の構成では、環状凹部１３を有する管体２として、従来より規格化されている環状パッキング用の環状凹部を備えるもの、つまり図４の従来構成における管体２１，２２をそのまま利用できる。また、Ｏリング７としても安価な規格品のＯリングを採用できるという利点がある。なお、Ｏリング７は、ゴム弾性を有する母材７０の表面にフッ素系樹脂の被覆層７１を有するから、その母材７０のゴム弾性で優れたシール性が得られると共に、被覆層７１によって良好な耐薬品性及び着香防止効果が得られる。

１ 一方の管体
１ａ フランジ部
１０ 管内周面
１１，１２ 接続端面
１３ 環状凹部
１４ 環状凸部
２ 他方の管体
２ａ フランジ部
３ クランプバンド
４ 環状溝
４ａ 管内側に臨む開放部
５ 環状突縁部
６ａ 逆テーパー部
６ｂ テーパー部
７ Ｏリング
７ａ 膨出部
７０ 母材
７１ 被覆層
ｃ 断面円径
ｄ 管軸方向の深さ
ｅ 開放幅
ｏ 管軸
ｗ 対向間隔
Φ１ リング外径
Φ２ 外側最大溝径
Φ３ 環状溝の外周溝縁の径

Claims (5)

1. 管体のフランジ部を有する接続端部同士を突き合わせ、接合したフランジ部の外周にクランプバンドを巻装して締め付けることによって両管体を接続固定するメタルタッチ式クランプ管継手において、
   一方の管体の接続端部の内周縁部に、管内周面側から接続端面側にわたって開放したＯリング嵌装用の環状溝が形成され、該環状溝の内側溝縁に内周側を管内周面と面一とした環状突縁部を有し、
   前記環状溝内に、その管軸方向の深さよりも大きい断面円径で、且つ該環状溝の外周溝縁の径よりも大きいリング外径を有する円形断面のＯリングが嵌装され、
   両管体の接続状態において、他方の管体の接続端面の押接によって圧縮された前記Ｏリングの肉部が前記環状溝の管内側に臨む開放部へ膨出すると共に、その膨出部の頂端が管内周面１０と同レベル又は僅かに低くなるように設定されていることを特徴とするメタルタッチ式クランプ継手。
2. 前記環状溝の外側溝縁の内周側が接続端面側へ縮径する逆テーパー部をなすと共に、前記環状突縁部の外周面が接続端面側へ縮径するテーパー部をなし、これら逆テーパー部とテーパー部との対向間隔が前記Ｏリングの断面円径と略等しく設定されてなる請求項１又は２に記載のメタルタッチ式クランプ管継手。
3. 前記他方の管体の接続端面の半径方向中間部に環状凹部を有すると共に、前記一方の管体の接続端面の半径方向中間部に前記環状凹部に嵌合する環状凸部を有してなる請求項１に記載のメタルタッチ式クランプ管継手。
4. 両管体の管軸が水平方向に沿う請求項１〜３の何れかに記載のメタルタッチ式クランプ管継手。
5. 前記Ｏリングがゴム弾性を有する母材の表面にフッ素系樹脂の被覆層を設けたものからなる請求項１〜４の何れかに記載のメタルタッチ式クランプ管継手。

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