JP2014031882A - 継手およびそのフェルール製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない部品点数で、フェルールの端部を管に向けて食い込み駆動する力を効率良く発生させることを可能にする技術を提供する。
【解決手段】管と接続する継手は、第１部材と、第１部材とネジ結合する第２部材と、第１部材の内周面と第２部材の内周面と管の外周面とで形成される収納空間に配置されるフェルールと、を有する。フェルールには、第１端部を含む立ち上がり部と、立ち上がり部よりも第２端部側にある被押圧部と、第１端部および第２端部よりも内径が大きい部分を含み立ち上がり部と被押圧部を接続する中間部とがある。第１部材には、フェルールの第１端部に当接するテーパ形状の内周面である第１テーパ内周面がある。第２部材には、フェルールの被押圧部の少なくとも一部を押圧する押圧部がある。収納空間には、フェルールを収納して立ち上がり部を管の外周面とのなす角を増大させるように立ち上げることができる第１の許容空間がある。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体を通す流体管などの管の接続に用いられる継手に関する。

流体管の接続において、小さい締め付けトルクで高いシール性が得られる継手としてダブルフェルールタイプ継手がある（特許文献１、２参照）。

図１Ａ〜図１Ｃは、一般的なダブルフェルールタイプ継手について説明するための図である。図１Ａを参照すると、ダブルフェルールタイプ継手９０は、継手本体９１、ナット９２、フロントフェルール９３、およびバックフェルール９４で構成されている。

継手本体９１とナット９２はネジ結合される。ネジ結合を締め込むと、図１Ａに示すように、ナット９２がバックフェルール９４を押す（図中のａ点）。ナット９２に押されたバックフェルール９４は、図１Ｂに示すように、フロントフェルール９３の下に入り込みながらフロントフェルール９３を押す（図中のｂ点）。フロントフェルール９３は、バックフェルール９４が下に入り込むことにより後端を上げるように回転して立ち上がりながら、継手本体９１のテーパ面に沿って先端を管９５に食い込ませる（図中のｃ点）。

このとき、図１Ｃに示すように、フロントフェルール９３がｂ点を力点とし、ｄ点を支点として立ち上がることにより、作用点となるｃ点で強い食い込み力が発生し、良好なシール機構が実現される。

このようなダブルフェルールタイプ継手９０によれば高いシール性により流体の漏れを実質的に防止することができる。

その一方で、部品点数の削減によるコストダウンや取り付け作業の容易化を図るために様々なシングルフェールールタイプ継手も提案されている（特許文献３〜５参照）。シングルフェルールタイプ継手は、フェルールが単一の継手であり、継手本体、ナット、およびフェルールで構成されている。ネジ結合の締め込みでナットに押されたフェルールが継手本体のテーパ面に沿って先端を管に食い込ませることにより、シール機構を実現する。継手本体とナットとの間に配置するフェルールを１つにすることで、部品点数が削減され、取り付け作業も簡略化される。

これらシングルフェエルールタイプ継手は、ナットがフェルールを軸方向に押す力から、フェルールの先端を径方向内向きに管に食い込ませる力を得るものである。単一のフェルールの形状を工夫することにより力の方向を軸方向から径方向内向きに変換している。

しかしながら、ダブルフェルールタイプ継手では、バックフェルール９４がフロントフェルール９３の下に入り込むことでフロントフェルール９３がｂ点を力点としｄ点を支点として立ち上がるのと異なり、シングルフェルールタイプ継手では、単一のフェルールの形状によって力の方向を変化させるので、概して管の先端において径方向内向きの力を効率良く発生させることができない。

また、特許文献６にはシングルフェルールタイプ継手の特徴について様々な考察が述べられている。

特表２００３−５２９０３２号公報 特表２００９−５２３９６７号公報 特表２０１０−５０９５４８号公報（図１Ａ〜１Ｄ、４Ａ、４Ｂ、６Ａ〜６Ｃ、７、８、９等） 特表２００７−５０２９４０号公報（図７、７Ａ、８、１３、１３Ａ、１４等） 特表２００９−５２２５２５号公報（図１３、１４） 特開２００５−２４６９６７号公報（段落００１１〜００２１等）

上述のように、ダブルフェルールタイプ継手はフェルールの先端を管に食い込ませる力を効率良く得られる一方で部品点数が多くなっており、逆に、シングルフェルールタイプ継手は部品点数が少なくなっている一方でフェルールの先端を管に食い込ませる力を効率良く得られない。このように、ダブルフェルールタイプ継手とシングルフェルールタイプ継手には一長一短がある。

本発明の目的は、少ない部品点数で、フェルールの端部を管に向けて食い込み駆動する力を効率良く発生させることを可能にする技術を提供することである。

本発明の一つの実施態様に従う継手は、管と接続する継手であって、前記管を受け入れる貫通孔を有する第１部材と、前記管を受け入れる貫通孔を有し、該貫通孔の中心軸を前記第１部材の貫通孔の中心軸と一致させて前記第１部材とネジ結合する第２部材と、前記管を受け入れる第１端部から第２端部まで通ずる貫通孔を有し、前記第１端部と前記第２端部の間に前記第１端部および前記第２端部よりも内径が大きい部分があり、該貫通孔の中心軸を前記第１部材および前記第２部材の中心軸と一致させて、前記第１部材の内周面と前記第２部材の内周面と前記管の外周面とで形成される収納空間に配置されるフェルールと、を有し、前記フェルールには、前記第１端部を含む立ち上がり部と、前記立ち上がり部よりも前記第２端部側にある被押圧部と、前記第１端部および前記第２端部よりも内径が大きい部分を含み前記立ち上がり部と前記被押圧部を接続する中間部とがあり、前記第１部材には、前記フェルールの前記第１端部に当接するテーパ形状の内周面である第１テーパ内周面があり、前記第２部材には、前記フェルールの前記被押圧部の少なくとも一部を押圧する押圧部があり、前記収納空間には、前記フェルールを収納して前記立ち上がり部を前記管の外周面とのなす角を増大させるように立ち上げることができる第１の許容空間がある。

本発明によれば、シングルフェルール構成により少ない部品点数で、フェルールの端部を管に向けて食い込み駆動する力を効率良く発生させることが可能となる。

一般的なダブルフェルールタイプ継手について説明するための図である。 図１Ａと共に一般的なダブルフェルールタイプ継手について説明するための図である。 図１Ａ、Ｂと共に一般的なダブルフェルールタイプ継手について説明するための図である。 本実施形態による継手の断面図である。 継手を管に組み付けるときの各部の動作および作用について説明するための図である。 フェルールが管に向けて食い込み駆動される原理について説明するための図である。 フェルールが管に向けて食い込み駆動される原理について説明するための図である。 フェルールの前方端部が管の外周に向けて食い込み駆動されたときの管に対するフェルールの前方端部の相対的な位置に変化を測定したグラフである。 フェルールを製造する各種加工法について説明するための図である。 フェルールを製造する他の加工法について説明するための図である。 本実施形態による継手の変形例について説明するための図である。 他の変形例による継手について説明するための図である。 更に他の変形例による継手について説明するための図である。 更に他の変形例による継手について説明するための図である。 更に他の変形例による継手について説明するための図である。 更に他の変形例による継手について説明するための図である。 図１４Ａとももに変形例による継手について説明するための図である。

本発明の実施形態の一例を以下に図面を参照して説明する。

図２は、本実施形態による継手の断面図である。図２を参照すると、継手１０は、継手本体１１、ナット１２、およびフェルール１３を有している。継手は流体を通す管と管とを接続する等の目的で、管と接続して使用される。

継手本体１１とナット１２はネジ結合され、締め込んだり、緩めたりすることができる。継手本体１１、ナット１２、およびフェルール１３には、管９５を受け入れる貫通孔がある。継手１０は、継手本体１１の内周面と、ナット１２の内周面と、管９５の外周面で形成される収納空間にフェルール１３を収容するように、ナット１２、フェルール１３、継手本体１１の順番に管９５を受け入れ、継手本体１１とナット１２のネジ結合を締め込むと、管９５に接続される。

フェルール１３は、前方端部（第１端部）１３ａから後方端部（第２端部）１３ｂまでの間に立ち上がり部１３ｃ、中間部１３ｅ、および被押圧部１３ｄを有している。ここでは継手本体１１側を前方とし、ナット１２側を後方としている。

フェルールの前方端部１３ａと後方端部１３ｂの間に前方端部１３ａおよび後方端部１３ｂよりも内径が大きい領域がある。立ち上がり部１３ｃは前方端部１３ａを含み、後方に向けて徐々に内径および外径が増大する領域である。被押圧部１３ｄは後方端部１３ｂを含み、後方に向けて徐々に内径および外径が縮小する領域である。中間部１３ｅは、立ち上がり部１３ｃと被押圧部１３ｄの間の領域であり、最も内径の大きい部分を含んでいる。

継手本体１１には、フェルール１３の前方端部１３ａに当接するテーパ形状の内周面であるテーパ内周面１１ａがある。テーパ内周面１１ａとフェルール１３の立ち上がり部１３ｃの外周面とは中心軸を通る平面上で所体の角度βをなしている。

ナット１２には、フェルール１３の被押圧部１３ｄの少なくとも一部を押圧する押圧部１２ａがある。

押圧部１２ａには、フェルール１３の後方端部１３ｂに当接するテーパ形状の内周面であるテーパ内周面がある。テーパ内周面とフェルール１３の被押圧部１３ｄとは中心軸を通る平面上で所定の角度αをなしている。なお、αおよびβは、フェルール１３の厚さ、中間部１３ｅの長さ、被押圧部１３ｄの形状、ナット１２の押圧部１２ａの形状など様々なパラメータの設定値に応じて適切な値に設定すればよい。

継手本体１１とナット１２がフィンガータイトの状態では、収納空間には、フェルール１３を収納して、更に、中間部１３ｅの外径を増大させ、立ち上がり部１３ｃを管９５の外周面とのなす角を増大させるように（角度βを縮小させるように）、立ち上げることができるだけの許容空間１５がある。フィンガータイトの状態は、継手本体１１とフェルール１３、フェルール１３とナット１２がそれぞれ当接しているがフェルール１１の変形は生じない程度まで継手本体１１とフェルール１３のネジ結合を締め込んだ状態である。

なお、本実施形態では、一例として、許容空間１５として、立ち上がり部１３ｃを管９５の外周面とのなす角を増大させるように立ち上げることができる第１の許容空間１５ａと、立ち上がり部１３ｃを立ち上げるために中間部１３ｅの外径を増大させるための第２の許容空間１５ｂの２つの空間がある例を示している。第１の許容空間１５ａは立ち上がり部１３ｃの外側（図２中の上方）にある空間であり、第２の許容空間１５ｂは中間部１３ｅの外側（図２中の上方）にある空間である。しかしながら、本発明がこの例に限定されることは無い。他の例として、第１の許容空間１５ａはあるが第２の許容空間１５ｂは無く、それでも、第１の許容空間１５ａがあるが故に立ち上がり部１３ｃの立ち上がりが可能な継手であっても良い。

ナット１２、フェルール１３、および継手本体１１の中心軸を一致させ、ナット１２、フェルール１３、継手本体１１の順番に管９５を受け入れ、フィンガータイトの状態から、継手本体１１とナット１２のネジ結合を所定の締め付けトルクで所定の締め付け量だけ締め込むと、フェルール１３の前方端部１３ａが管９５に食い込んでシールをなし、継手１０が管９５と接続される。

本実施形態によれば、フェルール１３の中間部１３ｅに内周の大きい部分があるので、ナット１２に押されたフェルール１３は、継手本体１１に突き当たったまま中間部１３ｅを外側に膨らませ、立ち上がり部１３ｃが立ち上がる。フェルール１３の立ち上がり部１３ｃが立ち上がるとき、その前方端部１３ａの外周が、継手本体１１のテーパ内周面１１ａに当接して進行が制限されるので、管９５に当接する前方端部１３ａの内周部が管９５に食い込むように駆動される力が効率良く発生し、継手１０がシール性の得られる状態で管９５に接続される。

以下、継手１０を管９５に組み付けるときの各部の動作および作用について更に説明する。図３は、継手を管に組み付けるときの各部の動作および作用について説明するための図である。

図３を参照し、継手本体１１とナット１２のネジ結合を締め込むと、軸方向に発生する力Ｆ１によってナット１２の押圧部１２ａがフェルール１３の被押圧部１３ｄを前方に押す。被押圧部１３ｄを押されたフェルール１３は、それに伴って前方の継手本体１１を前方に押す。そして、その反作用として、継手本体１１がフェルール１３を後方に押す。

前方端部１３ａを後方に押され、後方端部１３ｂを前方に押されたフェルール１３は、力Ｆ１から派生した力Ｆ２により中間部１３ｅの内径および外径を増大させ、前方端部１３ａと後方端部１３ｂが接近するように変形する。このときに、立ち上がり部１３ｃは、その外周面の角度が継手本体１１のテーパ内周面１１ａの角度と一致するまで、管９５の外周とのなす角を増大させるように立ち上がる。

立ち上がり部１３ｃが立ち上がることで、前方端部１３ａでは、継手本体１１のテーパ内周面１１ａに当接する外周部がテーパ内周面１１aによって制限され、管９５に当接する内周部が管に食い込むように駆動される。つまり、フェルール１３の前方端部１３ａでは、外周部が支点となり、内周部が作用点となって、テコの原理により強い力でフェルール１３が管９５に向けて食い込み駆動される。

また、変形したフェルール１３には、元の形状に戻ろうとする弾性力がある程度は残るので、フェルール１３と継手本体１１とが押し合い、またフェルール１３とナット１２とが押し合う状態となる。その結果、振動などによる継手１０が管９５から緩んでしまうのを抑制することができる。また、フェルール１３の弾性変形は、フィンガータイトの状態まで戻したときには、弾性力が無くなるので、継手１０を取り外すときに弾性力でナット１２やフェルール１３が飛び出してくることが無い。

続いて、本実施形態においてフェルール１３が管９５に向けて食い込み駆動される原理について説明する。図４、５は、フェルールが管に向けて食い込み駆動される原理について説明するための図である。

本実施形態のフェルール１３は、中心軸を通る断面で見ると、図４に示すように、立ち上がり部１３ｃを模した部材１３ｃ´と、被押圧部１３ｄを模した部材１３ｄ´とを長手方向の一端同士を接続点１３ｅ´で接続し、更に部材１３ｃ´と部材１３ｄ´と中間点において弾性体１３ｆ´で接続した構造体と考えることができる。この構造体は、外力が加わっていない状態では、弾性体１３ｆ´の弾性力によって部材１３ｃ´と部材１３ｄ´とが所定の角度を保っている。

部材１３ｃ´の先端１３ａ´の左側への進行を継手本体１１によって制限し、部材１３ｄ´に図中の左方向に力Ｆ１を加えると、弾性体１３ｆ´を縮め、接続点１３ｅ´を上に押し上げる力Ｆ２が派生する。その結果、部材１３ｃ´の先端１３ａ´では回転運動が発生する。

図５に示す先端１３ｈ´近傍の拡大図を参照すると、部材１３ｃ´全体が管９５および継手本体１１に押し付けられた状態で、部材１３ｃ´の先端１３ａ´では回転運動が発生し、支点１３ｇ´を中心として作用点１３ｈ´が回転し、作用点１３ｈ´が管９５に食い込むように駆動される。

図６は、フェルールの前方端部が管の外周に向けて食い込み駆動されたときの管に対するフェルールの前方端部の相対的な位置に変化を測定したグラフである。図６において、実線で示されている複数のグラフは、フェルール１３の前方端部１３ａが管９５の外周に向けて食い込み駆動されたときの前方端部１３ａの位置の変化をパラメータを変更して複数測定したものである。図６において破線で示されているのは、図１Ａ〜１Ｃに示したダブルフェルールタイプ継手９０におけるフロントフェルール９３の前方端部の位置の変化を示す比較例である。

図６において、横軸が軸方向の相対位置を示し、縦軸が深さ方向の相対変位を示している。横軸および縦軸においてフィンガータイトの状態における相対位置を原点としている。軸方向においては、前方に進むほど負の値が大きくなる。縦軸においては、食い込みが進むほど負の値が大きくなる。

図６を見ると分かるように、フィンガータイトの状態から所定のトルクでネジ結合の締め込みを進めると、最初の段階は、フェルール１３の前方端部１３ａは管９５に対して主に軸方向に進行する。しかし、ある所まで来ると、フェルール１３の前方端部１３ａの内周が管９５の外周に食いつき、立ち上がり部１３ｃが立ち上がって起こるテコの原理により、前方端部１３ａが主に食い込み方向に進む段階に移行する。この移行点が図中のグリップポイントである。前方端部１３ａが主に食い込み方向に進む段階では、軸方向で見ると、前方端部１３ａは逆に後退している。立ち上がり部１３ｃの立ち上がりが終了すると、前方端部１３ａは再び主に前方に進行する段階に移行する。このように、立ち上がり部１３ｃが立ち上がるとき、前方端部１３ａの外周を支点とし、前方端部１３ａの内周を作用点としてテコの原理が働き、ネジ結合が締め込まれる間の少なくとも一部の段階において、前方端部１３ａの内周が、ナット１２がフェルール１３を軸方向に押す力とは軸方向の逆向きに戻りながら、管９５の外周に向けて食い込む現象が起こる。

このようにフェルール１３の前方端部１３ａが食い込み駆動されることにより、強い力でフェルール１３が管９５に食い込み、シール性が発揮される。また、フェルール１３の前方端部１３ａが一旦逆方向に戻りながら食い込み駆動されることにより、フェルール１３と管９５の間が良好にシールされ、高いシール性が発揮される。図６から分かるように、実線で示されたシングルフェルールタイプ継手（本実施形態）が、破線で示されたダブルフェルールタイプ継手とを比べて同程度の深さまでフェルール１３の前方端部１３ａが管９５に食い込んでいる。

なお、本実施形態においては、図２に示したように、継手本体１１とナット１２とのネジ結合がフィンガータイトの状態で、フェルール１３の立ち上がり部１３ｃの外周面は、中心軸を通る断面において、継手本体１１のテーパ内周面１１ａと、所定の角度βをなしている。これにより、本実施形態では、立ち上がり部１３ｃを適切な角度βだけ立ち上げることにより、適切な食い込み量の駆動が得られ、フェルール１３の前方端部１３ａと管９５との間に良好なシールを得ることができるものとなっている。

また、本実施形態では、図２に示したように、ナット１２の押圧部１２ａには、フェルール１３の後方端部１３ｂに当接するテーパ形状の内周面であるテーパ内周面がある。そして、フェルール１３は、被押圧部１３ｄの外周面が、中心軸を通る断面において、ナット１２のテーパ内周面と所定の角度αをなしている。本実施形態では、被押圧部１３ｄが押圧部１２ａに押されたとき、中間部１３ｅが外側に広がるのに伴って、被押圧部１３ｄが押圧部１２ａのテーパ内周面に沿うように立ち上がる。そのときに、フェルール１３の後方端部１３ｂは、管９５を締め込むように駆動される。そして、本実施形態では、被押圧部１３ｄを適切な角度βだけ立ち上げることにより、適切な締め込み量の駆動が得られ、フェルール１３の後方端部１３ｂで管９５を良好に保持することができる。

また、本実施形態では、継手本体１１の内周面と、ナット１２の内周面と、管９５の外周面で構成される収納空間の天井面は、フェルール１３の立ち上がり部１３ｃが角度βだけ立ち上がった状態で、外径が増大した中間部１３ｅと当接するものであってもよい。これは、フィンガータイトの状態においてフェルール１３の中間部１３ｅにある頂部と収納空間の天井面との間隔が所定距離となるように予め設計しておくことで実現することができる。これによれば、立ち上がり部１３ｃが適切な角度βだけ立ち上がり、フェルール１３と管９５との良好ナシールが得られる状態となると、フェルール１３の頂部が収納空間の天井面に当接し、フェルール１３が補強されるので、良好なシール性を維持することができる。なお、収納空間の天井面は、継手本体１１とナット１２のいずれによって構成されていても良い。また、本発明においては、フェルール１３の頂部が収納空間の天井面に当接することは必須ではなく、フェルール１３の頂部が収納空間の天井面い当接しなくても良い。

また、本実施形態のフェルール１３において、前方端部１３ａ、後方端部１３ｂ、立ち上がり部１３ｃ、被押圧部１３ｄ、中間部１３ｅの厚さは特に限定されることは無い。また、立ち上がり部１３ｃ、中間部１３ｅ、被押圧部１３ｄの長さも特に限定されることは無い。

ただし、フェルール１３の前方端部１３ａの厚さが立ち上がり部１３ｃの長さよりも小さいことが好ましい。フェルール１３における立ち上がり部１３ｃの長さが前方端部１３ａの厚さよりも大きければ、立ち上がり部１３ｃが立ち上がることで、その前方端部１３ａでは、テーパ内周面１１ａに外周が当接することによって進行が制限され、管９５に当接する内周部が管９５に食い込むように駆動されるとき、前方端部１３ａの外周を支点とし、内周を作用点として、テコの原理により、内周が管９５に向けて強い力で食い込み駆動されるからである。

また、これとは逆に、フェルール１３の前方端部１３ａの厚さが立ち上がり部１３ｃの長さよりも大きくても良い。その場合、中間部１３ｅの外径を僅かに増大させるだけで、それよりも大きい食い込み量の食い込む駆動をフェルール１３の前方端部１３ａに生じさせることができる。

また、本実施形態においては、図２、３に示したように、フェルール１３の前方端部１３ａの外周がＲ面取りされていても良い。前方端部１３ａの外周がＲ面取りされているので、立ち上がり部１３ｃが立ち上がるとき、継手本体１１に押しつけられた前方端部１３ａの外周が継手本体１１のテーパ内周面１１ａ上を滑り、前方端部１３ａの内周の管９５の上でずれにくく、良好に食い込み駆動することが可能である。

以下、本実施形態による継手１０のフェルール１３の製造方法の例について説明する。

図７は、フェルールを製造する各種加工法について説明するための図である。図７には切削加工を含んだ加工法１〜４が例示されている。

加工法１は切削加工のみでフェルール１３を製作するものである。所定の材料のワークから切削加工によって所望の形状および寸法のフェルール１３を製作する。図中右側の前方端部１３ａを含む立ち上がり部１３ｃの傾斜と、図中左側の後方端部１３ｂを含む被押圧部１３ｄの傾斜の両方を切削加工で形成するので、中間部１３ｅ内周面の切削がやや難易度の高いものとなる。

加工法２は、切削加工とプレス加工でフェルール１３を製作するものである。

まず最初に切削加工を行い、中間部材２２を製作する。前方（図中の右側）の立ち上がり部１３ｃの傾斜は切削加工によって形成する。後方端部１３ｂにおける被押圧部１３ｄの傾斜は切削加工では形成せず、中間部１３ｅから後方端部１３ｂまでの内径および外径を一定としている。

次にプレス加工を行う。所定形状の金型を用いたプレス加工で後方端部１３ｂ近傍をすぼめることにより、被押圧部１３ｄの傾斜を形成する。

この加工法２は、切削加工の段階で製作する中間部材２２は後方端部１３ｂが中間部１３ｅと同じ内径なので、加工法１に比べて切削加工の難易度は低い。

加工法３も切削加工とプレス加工でフェルール１３を製作するものである。

まず最初に切削加工を行い、中間部材２３を製作する。後方の被押圧部１３ｄの傾斜は切削加工によって形成する。前方端部１３ａにおける立ち上がり部１３ｃの傾斜は切削加工では形成せず、中間部１３ｅから前方端部１３ａまでの内径を一定としている。また、中間部１３ｅから前方端部１３ａまでの外径も概ね一定であるが、前方端部１３ａの外周にＲ面取りを施している。

次にプレス加工を行う。所定形状の金型を用いたプレス加工で前方端部１３ａ近傍をすぼめることにより、立ち上がり部１３ｃの傾斜を形成する。

この加工法３は、切削加工の段階で製作する中間部材２３は前方端部１３ａが中間部１３ｅと同じ内径なので、加工法１に比べて切削加工の難易度は低い。

加工法４も切削加工とプレス加工でフェルール１３を製作するものである。

まず最初に切削加工を行い、中間部材２４を製作する。切削加工では、被押圧部１３ｄの傾斜および立ち上がり部１３ｃの傾斜は形成しない。前方端部１３ａから中間部１３ｅを経て後方端部１３ｂまで内径を一定としている。また、前方端部１３ａから後方端部１３ｂまでの外径も概ね一定であるが、前方端部１３ａの外周にＲ面取りを施している。

次にプレス加工を行う。所定形状の金型を用いたプレス加工で前方端部１３ａ近傍をすぼめ、また後方端部１３ｂ近傍をすぼめることにより、立ち上がり部１３ｃの傾斜および被押圧部１３ｄの傾斜を形成する。

この加工法４は、切削加工の段階で製作される中間部材２４は前方端部１３ａから後方端部１３ｂまで同じ内径なので、加工法１に比べて切削加工の難易度は低い。また、この例では、中間部材２４は前方端部１３ａから後方端部１３ｂまで内径および外径が均一なので、市販のパイプ材（長管部材）を切断して切削加工に供することで切削加工の工程を短縮することができる。

図８は、フェルールを製造する他の加工法について説明するための図である。図８にはプレス加工による加工法が例示されている。

図８Ａには、プレス加工に供するワーク３１が示されている。このワーク３１は一例として市販のパイプ材を所定の長さに切断したものである。

図８Ｂでは、金型３２〜３４からなる金型システムにワーク３１をセットした状態が示されている。金型３３はワーク３１が挿入される挿入口から内部方向（図中右方向）に向けて内周面がテーパ形状にすぼまっている部分がある。また、金型３２もワーク３１が挿入される挿入口から内部方向（図中左方向）に向けて内数面がテーパ形状にすぼまっている部分がある。ワーク３１の貫通孔に挿入する金型３４は、同一外径の円柱部分の前方（図中右側）に徐々に外径が減少する先細りの部分がある。

図８Ｃに示すように、ワーク３１の内周に金型３４を挿入しつつ、金型３３と金型３２で前後から挟むようにプレス加工を行い、中間部材３５を製作する。金型３３の内周面のテーパ形状の部分と、金型３４の先細りの部分とによって、フェルール１３の立ち上がり部１３ｃが形成される。また、金型３２の内周面のテーパ形状の部分と、金型３４の同一外径の円柱部分とによって、フェルール１３の被押圧部１３ｄの原型部分が形成される。ただし、この段階では、後方端部１３ｂの原型部分は最終的な後方端部１３ｂの内径よりも大きな内径となっている。

続いて、図８Ｄに示すように、図８Ｃにおける金型３２、３４を金型３６、３７に交換した金型システムによってプレス加工を行う。中間部材３５の貫通孔に挿入される金型３７は、その挿入される部分が最終的な後方端部１３ｂの内径と一致する外径の円柱となっている。また、金型３６における中間部材３５が挿入される挿入口は、最終的なフェルール１３の中間部１３ｅの外径と一致し、その内部方向に向けて内周面がテーパ形状にすぼまっている部分がある。

金型３７の円柱部分をフェルール１３の後方端部１３ｂとなる開口部から挿入すると共に、金型３６の内周面がテーパ形状にすぼまっている部分によって、フェルール１３の外周面の形状を規制することにより、フェルール１３の被押圧部１３ｄが形成される。

図８Ａ〜Ｄの加工法によれば、最初の工程にて、パイプ（管）材料を切断することにより、所定の長さのワーク（短管部材）３１を製作し、その後の工程で、ワーク３１を加工することによりフェルール１３を製作する。そのため、市販されているようなパイプ材量を用いたプレス加工だけでフェルール１３を低コストで製造することができる。

また、この加工法では、図８Ｃの工程において、フェルール１３のシール機構を構成する前方端部１３ａを２つの金型３３、３４で形状を規制するようにして形成し、図８Ｄの工程において、保持機構を構成する後方端部１３ｂの外周面および内周面の形状を２つの金型３６、３７で規制するようにして開口部をすぼめるので、保持機構に比べてシール機構をより高い精度で形成することができる。

また、本実施形態のフェルール１３をバルジ成形を用いて製作することも可能である。
例えば、図７Ｄのプレス加工の代わりにゴムバルジ成形を用いても良い。ゴムに圧力を加えて変形させ、短管部材３１の内部に挿入することにより、フェルール１３の両端部よりも内径の大きな部分を形成することができる。

本実施形態において継手１０および管９５の材質は特に限定されない。一例として、継手１０を構成する継手本体１１、ナット１２、およびフェルール１３と管９５にＳＵＳ３１６ステンレス鋼を用いても良い。また、フェルール１３を管９５よりもやや強度の高いものとしても良い。例えば、管９５として市販されているＳＵＳ３１６を用い、フェルール１３として、ＳＵＳ３１６に強制引き抜き加工を行って強度を挙げた材量を用いることにしても良い。これにより、フェルール１３を管９５に向けて良好に食い込ませることができる。

上述した本発明の実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。

図９は、本実施形態による継手の変形例について説明するための図である。

図９を参照すると、変形例による継手４０は、継手本体４１、ナット４２、およびフェルール１３を有している。

継手本体４１、ナット４２は、図２における継手本体１１、ナット１２にそれぞれ対応する部品であり、以下に説明する部分以外は基本的に継手本体１１、ナット１２と共通する。

継手本体４１とナット４２とは、互いのネジ結合をフィンガータイトの状態から所定の締め込み量だけ締め込むと、互いに当接して進行を制限する当接部４１ａと当接部４２ａをそれぞれ有している。ここでいう所定の締め込み量は、フェルール１３が良好に管９５に食い込み、良好なシール機構と保持機構が実現されるだけの締め込み量である。

本変形例によれば、ネジ結合を所定の締め込み量だけ締め込むと継手本体４１とナット４２とが当接してそれ以上締め込めなくなるので、目印等で締め込み量を確認しながら締め込みを行わなくても、必要以上に締め込んでしまうのを抑制することができる。

なお、継手４０は一旦締め込みを行うと管９５が変形したり等があり、継手４０を再利用するときには初回使用時よりも多い締め込み量が必要となる。本変形例では、継手４０を再利用するとき、収納空間において、フェルール１３の被押圧部１３ｄと、ナット４２の押圧部４２ｂとの間に所定の厚さのスペーサ４３を挟むことで所望の締め込み量の増し締めを可能にしている。スペーサ４３の厚さは、所望の増し締めが可能になるだけの厚さである。これにより、継手４０の再使用時にスペーサ４３を使用することにより、容易に所定量の増し締めが可能となっている。

また、ここでは、所定の厚さの１個のスペーサ４３を使用する例を示したが、本発明がこれに限定されることは無い。複数のスペーサ４３を使用したり、厚さの異なるスペーサ４３を使用したりすることもできる。例えば、２回目の再使用（３回目の使用）時以降には、２個以上のスペーサ４３をフェルール１３の被押圧部１３ｄとナット４２の押圧部４２ｂとの間に挟むことで更なる増し締めを可能にしても良い。あるいは２回目の再使用（３回目の使用）時以降には、１回目の再使用（２回目の使用）時に用いたスペーサ４３よりも厚さが大きいスペーサ４３をフェルール１３の被押圧部１３ｄとナット４２の押圧部４２ｂとの間に挟むことで更なる増し締めを可能にしても良い。

また、本変形例では、再使用時に追加するスペーサ４３を利用する例であるが、本発明がこれに限定されることは無い。他の例として、初回使用時に使用し、再使用時には使用しないスペーサを用いても良い。例えば、図９における継手本体４１の当接部４１ａと、ナット４２の当接部４２ａとの間に、所定の厚さのスペーサを配置することにすればよい。これによれば、継手４０の再使用時にスペーサを除去することにより、容易に所定量の増し締めが可能となる。

図１０は、他の変形例による継手について説明するための図である。

図１０を参照すると、本変形例の継手５０は、継手本体１１、ナット５１、およびフェルール１３を有している。

ナット５１は、図２におけるナット１２に対応する部品であり、以下に説明する部分以外は基本的にナット１２と共通する。

ナット１２は、フェルール１３を押圧する押圧部５２が凹部５３と凸部５４を有している。中心軸から凹部５３の外側に凸部５４があり、凹部５３よりも凸部５４の方が軸方向の前方に位置している。

図１０Ａに示すように、フィンガータイトの状態では凹部５３がフェルール１３の後方端部１３ｂに当接している。この状態から継手本体１１とナット５１のネジ結合を締め込むと、凹部５３がフェルール１３の後方端部１３ｂを押圧し、フェルール１３の中間部１３ｅの全体の内径および外径が増大し始める。しかし、中間部１３ｅの後方側が上方にある凸部５４に当接し、それ以降は中間部１３ｅの後方側の外径の増大が外側にある凸部５４によって規制される。

そのため、中間部１３ｅの全体の外径を増大することができず、押圧部５２から受ける力Ｆ１から派生した径を増大する力Ｆ２が中間部１３ｅの凸部５４よりも前方に集中する。その結果、図１０Ｂに示すように、中間部１３ｅの凸部５４よりも前方の部分の外径が大きく増大するので、フェルール１３の前方端部１３ａに効率良く回転運動が起こり、前方端部１３ａの内周が管９５に向けて食い込み駆動される。

図１１は、更に他の変形例による継手について説明するための図である。

図１１を参照すると、継手６０は、継手本体１１、ナット６１、およびフェルール６２を有している。図２、３等の実施形態のフェルール１３は、被押圧部１３ｄが後方端部１３ｂを含むものであったが、本発明がそれに限定されることは無い。

本変形例では、図１１に示すように、フェルール６２の被押圧部６２ａは後方端部６２ｂを含まず、後方端部６２ｂよりも前方に位置している。被押圧部６２ａと後方端部６２ｂの間は外径および内径が後方端部６２ｂと同一な管状部６２ｃとなっている。

また、本変形例のナット６１は、押圧部６１ａの最小内径が、管９５の外径よりも、フェルール６２の管状部６２ｃが通る分だけ大きくなっている。

本実施例においても、継手本体１１とナット６１のネジ結合を締め込むと、後方端部６２ｂがナット６１の後方に突出したフェルール６２の被押圧部６２ａをナット６１の押圧部６１ａが押圧する。被押圧部６２ａを押圧されたフェルール６２の中間部６２ｄの内径および外径が増大し、前方端部６２ｅにて回転運動が起こり、前方端部６２ｅの内周が管９５に向けて食い込み駆動される。

図１２は、更に他の変形例による継手について説明するための図である。

図１２を参照すると、本変形例の継手７０は、継手本体１１、ナット１２、およびフェルール７１を有している。フェルール７１は、図２におけるフェルール１３に対応する部品であり、以下に説明する部分以外は基本的にフェルール１３と共通する。

本変形例のフェルール７１は中間部７１ａに軸方向の特定位置に径方向に非均一な形状の部分（非均一形状部７１ｂ）がある。図１２の例では、中間部７１ａに含まれる非均一形状部７１ｂが中間部７１ａの他の部分よりも厚さが薄くなっている。

非均一形状部７１ｂは、フェルール７１の軸方向の特定位置において内周面に一周連続して掘られた溝によって実現されている。本変形例のフェルール７１は非均一形状部７１ｂがあるために、図２、３に示したフェルール１３と比べて、中間部ａの内径および外径を増大させるように変形しやすくなっている。そのため、前方端部７１ｃに回転運動を生じさせるための締め付けトルクを小さく抑えることができる。

図１３は、更に他の変形例による継手について説明するための図である。

図１３を参照すると、本変形例の継手８０は、継手本体１１、ナット１２、およびフェルール８１を有している。フェルール８１は、図２におけるフェルール１３に対応する部品であり、以下に説明する部分以外は基本的にフェルール１３と共通する。

本変形例のフェルール８１も中間部８１ａに軸方向の特定位置に非均一形状部８１ｂがある。図１３の例では、非均一形状部８１ｂとして、内周面の内径が他の部分と異なる部分と、外周面の外径が他の部分と異なる部分とがある。具体的に、中心軸を通る断面で見たとき、内周面には窪んだ部分があり、外周面には突出した部分がある。これらはフェルール８１の内周面から軸方向の特定位置に対するパンチ加工によって形成された非均一形状部８１ｂである。

本変形例のフェルール８１は非均一形状部８１ｂがあるために、図２、３に示したフェルール１３と比べて、中間部ａの内径および外径を増大させるように変形しやすくなっている。そのため、前方端部８１ｃに回転運動を生じさせるための締め付けトルクを小さく抑えることができる。

なお、本変形例では、フェルール８１の内周面からパンチを打った例を示したが、本発明がこれに限定されることは無く、外周面からパンチを打って非均一形状部を形成しても良い。

また、ここでは非均一形状部８１ｂをパンチ加工によって形成する例を示したが、本発明がこれに現地されることは無い。他の例として、切削加工によって非均一形状部８１ｂを形成しても良い。

また、本変形例のフェルール８１を一周している非均一形状部８１ｂを一回のパンチ加工で形成する必要はなく、複数回に分けてパンチ加工を行っても良い。

図１４Ａ、Ｂは、更に他の変形例による継手について説明するための図である。

図１４Ａを参照すると、継手１００は、継手本体１０１、ナット１０２、およびフェルール１０３で構成されている。フェルール１０３には、立ち上がり部１０３ａ、中間部１０３ｂ、および被押圧部１０３ｃを有している。なお、図中では中間部１０３ｂと被押圧部１０３ｃの境界が破線によって示されているが、この破線が中間部１０３ｂと被押圧部１０３ｃとを厳密に分ける位置を示すものではない。この破線は、明細書の説明において中間部１０３ｂと被押圧部１０３ｂのそれぞれの機能を説明しやすいようにするために便宜的に引いた線である。

本変形例では、立ち上がり部１０３の左方に第１の許容空間はあるが、中間部１０３ｂの外側に第２の許容空間は無い。また、立ち上がり部１０３ａにおける中間部１０３ｂの近傍に内周面が窪み中間部１０３ｂの他の部分よりも厚さが薄くなっている部分（非均一形状部分）がある。

フィンガータイトの状態から、継手本体１０１とナット１０２のネジ結合を締め込むと、図１４Ｂのように、ナット１０２の押圧部１０２ａがフェルール１０３の被押圧部１０３ｃを軸方向に押す。フェルール１０３の立ち上がり部１０３ａは軸方向に押されて主に厚さの薄い部分が変形して立ち上がる。そのとき中間部１０３ｂの外径はほとんど増大しない。立ち上がり部１０３aが立ち上がることで、フェルール１０３の前方端部１０３ｄで回転運動が起こり、前方端部１０３ｄの外周を支点とし内周を作用点としてテコの原理で内周が管９５の外周面に向けて食い込み駆動される。

このように、フィンガータイトの状態で、フェルール１０３の中間部１０３ｂの外側に第２の許容空間が無くても、立ち上がり部１０３ａの外側に立ち上がり部１０３ａが立ち上がるだけの第１の許容空間１０５ａがあれば、前方端部１０３ｄに回転運動を起こし、テコの原理で内周を管９５の外周面に向けて食い込み駆動することができる。

なお、本変形例では、フェルール１０３の被押圧部１０３ｃとナット１０２の押圧部１０２ａとにおける互いに当接する面が共に中心軸に対して垂直な平坦な面である例を示したが、本発明がこの例に限定されることは無い。他の例として、それらの面が中心軸に対して垂直で無くても良い。また、それらの面が平面で無くても良い。例えば、フェルール１０３の被押圧部１０３ｃに凹部があり、その凹部に対応するナット１０２の押圧部１０２ａの位置に凸部があっても良い。また、フェルール１０３の被押圧部１０３ｃが平坦な面であり、ナット１０２の押圧部１０２ａに凸部があっても良い。

また、本変形例では、フェルール１０３の立ち上がり部１０３ａの厚さが薄い部分を設けることにより、前方端部１０３ｄに回転運動が起こり易くした例を示したが、本発明がこの例に限定されることは無い。第１の許容空間があるので、フェルール１０３の厚さがが均一であっても、ナット１０２によって軸方向に押されれば、立ち上がり部１０３が立ち上がり、前方端部１０３ｄに回転運動が起こる。

また、本変形例では、フェルール１０３の中間部１０３ｂの厚さを立ち上がり部１０３ａと比べて厚くすることにより、ナット１０２によって軸方向に押されたときに中間部１０３ｂの外径が増大するのを防止している。しかしながら、本発明がこの例に限定されることは無い。他の例として、ナット１０２の内周によって構成される天井がフェルール１０３の中間部１０３ｂの外径が増大するのを防止することにしても良い。その場合、天井が円筒内周面を構成するものであっても良く、また、ナット１０２の内周におけるフェルール１０３の中間部１０３ｂに対応する位置に環状の凸部を１本あるいは複数本配設し、それによって中間部１０３ｂの外径が増大するのを防止することにしても良い。

また、図２、３の実施形態において、押圧部１２ａは、中心軸を通る断面において、管９５の外周面と鋭角をなす例を示したが、本発明がこれに限定されることは無い。他の例として、押圧部１２ａが管９５の外周面に対して垂直であっても良い。ナット１２の押圧部１２ａが垂直であれば、フェルール１３の被押圧部１３ｄに軸方向に効率良く力が加わり、またそれに派生するフェルール１３の中間部１３ｅの内径および外径を増大させる力も発生しやすくなる。その結果、フェルール１３の前方端部１３ａにおける回転運動が起こりやすくなる。

また、図２、３の実施形態においては、ナット１２がフェルール１３の被押圧部１３ｄを軸方向に押し、継手本体１１とフェルール１３の前方端部１３ａとが当接し、フェルール１３の立ち上がり部１３ｃが継手本体１１のテーパ内周面１１ａに向けて立ち上がる例を示したが、本発明がこの例に限定されることは無い。他の例として、フェルール１３の立ち上がり部１３ｃと被押圧部１３ｄが逆に配設されていても良い。その場合、ナット１２には、フェルール１３の前方端部１３と当接する、図２では継手本体１１にあるテーパ内周面１１ａと同様のテーパ内周面がある。ナット１２がそのテーパ内周面によって立ち上がり部１３ｃを軸方向に押すと、フェルール１３の被押圧部１３ｄに当接する継手本体１１が相対的に被押圧部１３ｄを押し返す。それによって、フェルール１３が変形し、ナット１２に当接している前方端部に回転運動が起こり、前方端部の外周が支点となり、内周が作用点となってテコの原理によって内周が管９５の外周に向けて食い込み駆動される。

１０…継手、１１…継手本体、１１ａ…テーパ内周面、１２…ナット、１２ａ…押圧部、１３…フェルール、１３ａ´…先端、１３ａ…前方端部、１３ｂ…後方端部、１３ｃ…立ち上がり部、１３ｃ´…部材、１３ｄ…被押圧部、１３ｄ´…部材、１３ｅ…接続点、１３ｅ´…中間部、１３ｆ…弾性体、１３ｇ…支点、１３ｈ…作用点、１３ｈ´…先端、１５…許容空間、１５ａ…第１の許容空間、１５ｂ…第２の許容空間、２…加工法、２２…中間部材、２３…中間部材、２４…中間部材、３１…ワーク、３２…金型、３３…金型、３４…金型、３５…中間部材、３６…金型、３７…金型、４０…継手、４１…継手本体、４１ａ…当接部、４２…ナット、４２ａ…当接部、４２ｂ…押圧部、４３…スペーサ、５０…継手、５１…ナット、５２…押圧部、５３…凹部、５４…凸部、６０…継手、６１…ナット、６１ａ…押圧部、６２…フェルール、６２ａ…被押圧部、６２ｂ…後方端部、６２ｃ…管状部、６２ｄ…中間部、６２ｅ…前方端部、７０…継手、７１…フェルール、７１ａ…中間部、７１ｂ…非均一形状部、７１ｃ…前方端部、８０…継手、８１…フェルール、８１ａ…中間部、８１ｂ…非均一形状部、８１ｃ…前方端部、９０…ダブルフェルールタイプ継手、９１…継手本体、９２…ナット、９３…フロントフェルール、９４…バックフェルール、９５…管、１００…継手、１０１…継手本体、１０２…ナット、１０２ａ…押圧部、１０３…フェルール、１０３ａ…立ち上がり部、１０３ｂ…中間部、１０３ｃ…被押圧部、１０３ｄ…前方端部、１０５ａ…第１の許容空間

Claims (14)

1. 管と接続する継手であって、
   前記管を受け入れる貫通孔を有する第１部材と、
   前記管を受け入れる貫通孔を有し、該貫通孔の中心軸を前記第１部材の貫通孔の中心軸と一致させて前記第１部材とネジ結合する第２部材と、
   前記管を受け入れる第１端部から第２端部まで通ずる貫通孔を有し、前記第１端部と前記第２端部の間に前記第１端部および前記第２端部よりも内径が大きい部分があり、該貫通孔の中心軸を前記第１部材および前記第２部材の中心軸と一致させて、前記第１部材の内周面と前記第２部材の内周面と前記管の外周面とで形成される収納空間に配置されるフェルールと、を有し、
   前記フェルールには、前記第１端部を含む立ち上がり部と、前記立ち上がり部よりも前記第２端部側にある被押圧部と、前記第１端部および前記第２端部よりも内径が大きい部分を含み前記立ち上がり部と前記被押圧部を接続する中間部とがあり、
   前記第１部材には、前記フェルールの前記第１端部に当接するテーパ形状の内周面である第１テーパ内周面があり、
   前記第２部材には、前記フェルールの前記被押圧部の少なくとも一部を押圧する押圧部があり、
   前記収納空間には、前記フェルールを収納して前記立ち上がり部を前記管の外周面とのなす角を増大させるように立ち上げることができる第１の許容空間がある、
   継手。
2. 前記収納空間には、前記フェルールを収納して、更に、前記中間部の外径を増大させ、前記立ち上がり部を前記管の外周面とのなす角を増大させるように立ち上げることができるだけの第２の許容空間がある、請求項１に記載の継手。
3. フィンガータイト状態の後、前記第１部材と前記第２部材のネジ結合を締め込むと、前記第２部材から軸方向に与えられる第１の力と、前記第１の力により派生され、前記中間部を外側に広げるように作用する第２の力とにより、前記フェルールは、前記被押圧部と前記第１端部とが互いに接近して、前記立ち上がり部が立ち上がり、前記第１端部の内周が前記管の外周に向けて食い込み駆動される、請求項１または２に記載の継手。
4. 前記ネジ結合が締め込まれる間の少なくとも一部の段階において、前記第１端部の内周が、前記第１の力の方向に対して軸方向の逆向きに戻りながら、前記管の外周に向けて食い込む、請求項３に記載の継手。
5. 前記第１部材と前記第２部材のネジ結合がフィンガータイトの状態で、前記フェルールの前記立ち上がり部の外周面は、前記中心軸を通る断面において、前記第１テーパ内周面と所定の第１の角度をなす、請求項１〜４のいずれか一項に記載の継手。
6. 前記第１部材または前記第２部材による前記収納空間の天井面は、前記フェルールの前記立ち上がり部が前記第１の角度だけ立ち上がった状態で、外径が増大した前記中間部と当接する、請求項５に記載の継手。
7. 前記フェルールの前記第１端部の厚さは、前記立ち上がり部の長さよりも小さい、請求項１〜６のいずれか一項に記載の継手。
8. 前記フェルールの前記第１端部の外周がＲ面取りされている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の継手。
9. 前記第２部材の前記押圧部には、前記フェルールの第２端部に当接するテーパ形状の内周面である第２テーパ内周面があり、
   前記第１部材と前記第２部材のネジ結合がフィンガータイトの状態で、前記フェルールの前記被押圧部の外周面が、前記中心軸を通る断面において、前記第２テーパ内周面と所定の第２の角度をなす、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の継手。
10. 前記第１部材と前記第２部材とは、前記第１部材と前記第２部材のネジ結合をフィンガータイトの状態から所定量だけ締め込むと、互いに当接して進行を制限する第１当接部と第２当接部をそれぞれ有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の継手。
11. 前記第１当接部と前記第２当接部との間に配置される所定の厚さの第１スペーサを更に有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の継手。
12. 前記収納空間において、前記フェルールの前記被押圧部と前記第２部材の前記押圧部との間に配置される所定の厚さの第２スペーサを更に有する、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の継手。
13. 管と接続する継手に用いるフェルールを製造するためのフェルール製造方法であって、
    長管部材を切断することにより、両端間において外径および内径が均一で所定の長さの短管部材を製作する第１ステップと、
    前記短管部材を加工することにより、前記管を収容することが可能な内径を共に有する第１端部と第２端部の間に前記第１端部および前記第２端部よりも内径が大きい大径部を有する前記フェルールを製作する第２ステップと、を有するフェルール製造方法。
14. 前記第２ステップは、
    前記フェルールにおける前記管とのシール機構を構成する第１端部を、金型によって、外周面および内周面の形状を規制するようにして形成する第３ステップと、
    前記フェルールにおける前記管の保持機構を構成する第２端部を、金型によって、外周面の形状を規制して開口部をすぼめることで形成する第４ステップと、
    を有する、請求項１３に記載のフェルール製造方法。
    

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