JP2005163862A - 配管接続構造およびそれに用いる角度調節管 - Google Patents

配管接続構造およびそれに用いる角度調節管 Download PDF

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Abstract

【課題】 構成簡易性および経済性を兼ね備え、大梁を墨出しの基準線とする施工工事がしやすく、間仕切り壁を貫通して通す工事も容易な、微小角度で配管同士を接続する配管接続構造を提供する。
【解決手段】 所定の角度2θを呈するように、かつ、端部同士の間に所定の間隔をあけて配置された2本の直管11、12と、それらの直管の端部の間に介在される角度調節管13とからなる配管接続構造10。角度調節管13は、直管からなる中央部25と、その中央部の両端から傾斜して連続している左右の連結部26とを備えている。連結部26の端部と前記2本の直管11、12の端部とが、溶接継ぎ手によって接続されている。
【選択図】 図1

Description

本発明は配管接続構造およびそれに用いる角度調節管に関する。さらに詳しくは、大きい曲率半径の円弧状の配管を、多数の直管を多角形状に連結することにより近似的に形成するときに用いる配管接続構造およびそれに用いる角度調節管に関する。
運動競技場の観客席など、外周に長い円弧ないし曲線を持つ建物の場合、その円弧ないし曲線方向に複数本の柱が配列されており、それらの円弧ないし曲線の接線に対して略直角方向(以下、法線方向という)に複数本の柱が並べられて通り芯となっている。そして円弧ないし曲線状に配列される柱同士は大梁で連結され、いわば円弧ないし曲線における弦の方向に設置されている(以下、その方向を接線方向という)。なお、法線方向に配列される柱同士も、大梁で連結されており、接線方向の大梁と法線方向の大梁とで、多数の台形状の枠が網目状に連結された構造が形成され、それらで屋根を支えている。
建物の外周に沿って設置される室の空調用冷温水配管、冷却水配管、上水配管などを天井に敷設する場合、配管位置の墨出しには接線方向の通り芯からの距離で位置決めし、配管位置の墨出しをする。すなわち、建築の基準墨である接線方向の通り芯に平行に直管の設置位置を決める。よって、建築外周円弧の法線方向の通り芯(大梁)とクロスする管の延長線上部分での配管接続が必要である。
このように、建築外周円弧に沿って設置される室部分に配管を敷設する際には、従来次のような技術などを使っていた。
特開平7−145887号公報
特許文献1には、従来技術として、図8に示すような、直管101、102の端部同士をフレキシブル継ぎ手103で接続する配管接続構造が記載されている。この技術では、フレキシブル継ぎ手(可撓管)103の両端部に溶接したフランジ103a、103bと、直管のフランジ101a、102aを突き合わせてボルトによって締結し、所定の微小角度になるように強制的にフレキシブル継ぎ手103の可撓部を曲げることによって、直管101、102同士を微小の曲がり角度で締結することができる。
施工に当たっては、建築の基準墨出し線から距離を追って墨出しし、配管用インサート金物などの吊り金物を用い、先に直管を本設吊り込みしてから、接続個所のフレキシブル継ぎ手103により、角度や接続位置、フランジの面間距離を現場合わせにより接続する。そのため、直管の芯出しおよび接続には手間をかけなくてよく、施工性もよい。
また、特許文献1には、従来技術として、図9に示すような、中央で微小な角度で屈曲したベント管104を用いて直管101、102同士を連結する配管接続構造も記載されている。ベント管104の両端にはフランジ104a、104bが設けられ、それらのフランジ104a、104bを直管のフランジ101a、101bと連結している。
他方、特許文献1が新たに提案している技術は、図10に示すように、楔形のスペーサ105を用い、一方の直管101のフランジ101a、パッキン106、スペーサ105、他のパッキン106、他方の直管のフランジ102aの順に重ね、それらを締め付けボルト107で連結する構造である。この構造によれば、前記従来技術のような中間にパイプを介在させる必要がなく。フランジの個数を減少させることができるとしている。
図8のフレキシブル継ぎ手103を用いる方法は、特許文献1にも記載されているように、施工性はよいが、所定の曲げ角度になるように弾力的に曲げているため、直管101、102に反力が加わる問題がある。そのため、直管の支持・固定方法を強固にする必要があり、その分だけ作業工数が増大し、材料コストも増大する。また、フレキシブル継ぎ手自体も非常に高価である。また、継ぎ手に伸縮などが加わるので、支持固定の状況如何ではフレキシブル継ぎ手103のベローズ部とフランジの接続部など、一部に応力集中し、継ぎ手が破損するおそれがある。
また図9のベント管104を用いる方法は、弾性変形もなく、比較的安価に製造できるので、前述のフレキシブル継ぎ手のような問題はない。しかし中央部で折れ曲がっているので取り扱いが不便であり、しかも大梁(図2の符号14参照)あるいはその下方の間仕切り壁(図14の符号15)に貫通孔(図14の符号16)を設けて通す場合は、作業が困難である。とくに配管に断熱材(図1bの符号34)を装着する作業は困難性が一層増大する。また、法線方向の基準となる大梁106の位置に曲折部分104cが来るため、芯出しの施工性も低い。
さらに図10の楔形のスペーサ105を挟んで直管101、102のフランジ同士を連結する方法は、大梁や間仕切り壁の部分にフランジが来るので、図9のベント管を用いる場合と同様の問題があり、実際には採用できる場合が限られる。
本発明は前記フレキシブル継ぎ手の施工性のよさと、ベント管の簡便性および経済性を兼ね備え、しかも大梁の位置を墨出しの基準線とする施工工事がしやすく、大梁や壁を貫通させる工事も容易な、微小角度で配管同士を接続する配管接続構造およびそれに用いる角度調節管を提供することを技術課題としている。
本発明の配管接続構造(請求項1)は2本の配管を微小な所定の角度で接続する配管接続構造であって、前記所定の角度を呈するように、かつ、端部同士の間に所定の間隔をあけて配置された2本の配管と、それらの配管の端部の間に介在される角度調節管とからなり、その角度調節管が、直管からなる中央部と、その中央部の両端から、左右の角度を合わせると前記所定の角度となる角度で連続している左右の連結部とを備えており、前記角度調節管の連結部の端部と前記2本の配管の端部とが、液密状ないし気密状に継ぎ手によって接続されていることを特徴としている。
このような配管接続構造においては、前記左右の連結部のうち、一方の連結部の角度が0度で、中央部の延長部となっており、他方の連結部の中央部に対する角度が前記所定の角度であるものでもよい(請求項2)。また、左右の連結部がそれぞれ前記中央部に対し、同じ側に傾斜して連続していてもよい(請求項3)。その場合は、前記左右の連結部が、前記所定の角度の1/5〜4/5の角度で中央部に連続しているものが好ましい。前記連結部のうち中央部に対して傾斜している連結部は曲げ加工によって構成することもでき(請求項4)、中央部に対して溶接により接続するようにしてもよい(請求項5)。さらに前記連結部の端部と2本の配管の端部とが、溶接継ぎ手によって接続されているものが一層好ましい(請求項6)。ただし前記連結部の端部と2本の配管の端部とは、フランジ継ぎ手によって接続されていてもよく(請求項7)、ソケット継ぎ手によって接続されていてもよい(請求項8)。
本発明の角度調節管(請求項9)は、2本の配管同士を所定の微小な角度で接続するための角度調節管であって、直管からなる中央部と、その中央部の両端から、左右の角度を合わせると前記所定の角度となる角度で連続している左右の連結部とを備えていることを特徴としている。
本発明の配管接続構造(請求項1)を用いて天井に配管工事をする場合、天井に記した基準墨出し線に基づいて2本の直管を吊り金具によって吊っておき、それらの端部の間に角度調節管を接続する。その場合、連結部と左右の直管とは直線同士で芯合わせすればよいので、誤差が生じにくい。また、角度調節管の連結部は、中央部の端部の延長か、それから短く延びているだけであるので、中央部の中心軸から、横方向にあまり突出していない。そのため、大梁や壁に形成した貫通孔に容易に通すことができる。とくに配管全体に断熱材を装着する場合でも、貫通孔に通してから装着することができる。
このような配管接続構造において、前記左右の連結部のうち、一方の連結部の角度が0度で、中央部の延長部となっており、他方の連結部の中央部に対する角度が前記所定の角度である場合(請求項2)は、曲線状に柱が並んでいる部位と、直線上に柱が並んでいる部位との境界部に配置する場合に都合がよい。また、まっすぐな連結部の側から貫通孔に挿入すると、挿入が容易である。
また、前記左右の連結部が、それぞれ前記中央部に対し、同じ側に傾斜して連続している角度調節管を用いる場合(請求項3)は、円弧状ないし曲線状に柱が並んでいる場合に、左右の配管を接続する場合に都合がよい。なお、一般的には法線方向の基準線は等角度で並んでいないので、基準線とその両側に配置される配管とがなす角度は左右で異なる。すなわち隣接する基準線間の角度が小さい場合は基準線と配管の角度が90度に近くなり、基準線間の角度が大きい場合は基準線と配管の角度が小さくなる。そのため、基準線と中央部とを直交させようとすると、連結部と中央部のなす角度は左右で異なることになる。なお、基準線が等間隔(等角度)で並んでいる場合は、基準線と配管のなす角度が左右で等角度になる。その場合は、前記連結部が左右で等角度の角度調節管を用いて基準線と中央部とを直角に配置すればよい。
前記連結部のうち中央部に対して傾斜している連結部が曲げ加工により構成されている角度調節管(請求項4)は、製造が容易である。
また、傾斜している連結部を中央部に対して溶接により接続する場合(請求項5)は、傾斜角度が正確になる。
前記連結部の端部と2本の配管の端部とが、溶接継ぎ手によって接続されている場合(請求項6)は、フランジ加工の手間が減り、フランジ加工の誤差とも無縁になる。さらに材料、加工、施工のいずれのコストも一層低下する。さらにフランジ接続の場合のパッキンが不要になり、長期間の使用後のパッキンの劣化による漏れの問題がない。また、直管の長さや角度調節管の加工に誤差があっても、管端を削るなどの微小加工ができることから、現場合わせが容易である。さらに角度調節管の方で調整ができるので、あらかじめ配置した直管については、ほとんど調節が不要である。これにより直管の配管の芯出しが容易にでき、溶接品質を高く維持できる。また、結果として、建築の基準墨からの配管墨出し位置に直管を忠実に吊れるので、建築の接線方向(弦の方向)に合わせている梁(大梁と平行な梁)に沿って吊ることができ、吊り金物の設置も一層容易である。また、配管から取り出すタッピング位置の誤差も少なくなり、その後の機器接続の枝配管の墨出しも容易で、工期短縮が図れる。
前記連結部の端部と2本の配管の端部とをフランジ継ぎ手によって接続する場合(請求項7)は、溶接継ぎ手を採用することができない場合、たとえば直管などが合成樹脂製の場合や、鋼管の内面に合成樹脂製のライニングや保護パイプを設置する場合でも、本発明を適用することができ、前述の基本的な効果を得ることができる。ソケット継ぎ手によって接続されている場合(請求項8)についても同様である。
本発明の角度調節管(請求項9)は、前述の本発明の配管接続構造に用いることができ、それによりその構造の作用効果を得ることができる。
つぎに図面を参照しながら本発明の配管接続構造および角度調節管の実施の形態を説明する。図1aおよび図1bはそれぞれ本発明の配管接続構造の一実施形態を示す組立前の平面図および組立後の平面図、図2はその配管接続構造の組立途中の斜視図、図3aは図1の配管接続構造に用いる角度調節管の平面図、図3bおよび図3cはそれぞれその角度調節管の製造法の一実施形態を示す概略工程図、図4は図1の配管接続構造を用いた建物の円弧状配管の一実施形態を示す平面図、図5は図1の配管接続構造を用いた建物の円弧状配管の他の実施形態を示す平面図、図6および図7はそれぞれ本発明の配管接続構造の他の実施形態を示す平面図である。
図1aおよび図1bに示す配管接続構造10は、円弧Rに内接する多角形の辺Hに沿って配列される左右の直管11、12と、その間を接続するための角度調節管13とからなる。さらにこの実施形態では、左右の直管11、12の間に、円弧の法線方向に延びる大梁14が設けられ、その大梁14あるいはその下部に設けられる間仕切り壁(図2の符号15参照)に配管を通すための貫通孔16が形成されている。図2に示すように、大梁14と他の大梁との間には、前記多角形の辺Hに沿って小梁17、17が設けられている。大梁14と小梁17とは直角より微小な角度θだけ小さい角度で交差している。小梁17の中心線同士は、その微小な角度の2倍の角度2θで交差することになる。そして左右の直管11、12同士も2θの角度で交差することになる。
図2に示すように、それぞれの直管11、12は、小梁17に取り付けた吊り金具18によって吊られている。吊り金具18は、この実施形態では、L字状のブラケット19と、それらのブラケットに吊られたロッド20と、直管11、12の周囲を締め付けて前記ロッド20の下端に支持される環状の金具21とからなる。ロッド20はナット22により上下調節自在にブラケット19に吊られており、環状の金具21はナット23によって上下調節自在にロッド20に吊られている。
前記直管11、12は溶接が可能な材料、とくに鋼管を所定の寸法に切断することによって製造される。切断端はその軸心に直角にされており、端部の外周の稜線に沿って溶接のための開先が形成されている。左右の直管11、12同士は同径である。フランジやネジは設けない。
図3aに示すように、角度調節管13は、左右の直管11、12と同径の直管からなる中央部25と、その中央部の両端から斜めに延びる連結部(傾斜部)26とから構成されている。連結部26も左右の直管11、12と同径の鋼管から構成されている。中央部25と連結部26とは中心軸同士が微小な角度θを呈するように連続している。この微小な角度θは図2の大梁14と小梁17との角度の余角と同一である。このような角度調節管13は、たとえば工場などであらかじめ製造しておくことができ、そのほうが精度よく製造できる。
前記角度調節管13を製造するには、たとえば図3bに示すように、まず、まっすぐな鋼管を所定の長さL1に切断し、その両端面が中心線に対して所定の角度θの余角(90°−θ)を呈するように、すなわち軸線に直角の端面に対して角度θとなるように切削する。それにより中央部25が得られる。ついで同じ寸法の鋼管を所定の短いTで切断した短管26aを2個準備する。なお中央部の長さL1は、たとえば400〜600mm程度であり、短管26aの長さは200〜300mm程度である。そしてその短管26aを中央部25の両端の傾斜面に突き合わせ溶接で接続し、連結部26とする。それにより全長Lの角度調節管13が得られる。連結部26の自由端には、溶接のための開先を形成しておく。
なお、図3cに示すように、中央部25の製造のとき、前記軸心に直角の面に対して所定の角度θの1/2の角度(θ/2)を呈するように切削し、短管26aの接続すべき端面も軸心に直角の面に対して所定の角度θの1/2の角度を呈するように切削し、両者を突き合わせ溶接するようにしてもよい。このようにすると切削工数は増えるが、面同士が一致するので、溶接が容易である。また、ほぼ全長に等しい鋼管の両端近辺を、それぞれ所定の角度θの余角の1/2となるように帯鋸盤などで切断し、切断した端面を平滑にして開先を形成し、切断した短い鋼管を軸心周りに180°回転させて溶接すれば、同様の角度調節管13が得られる。いずれの場合も、工場内で製造する場合は、分度器を組み込んだ角度ゲージを用いたり、溶接治具を用いたりすることにより、正確な寸法で製造することができる。
前記所定の角度θは前述したように図2の大梁14と小梁17のなす角度の余角であるが、通常は3〜8°程度である。図4に示すように、配管を複数の同心状の円弧R1、R2・・・の接線方向に設ける場合は、接線方向の梁は平行なので、所定の角度θは外周でも内周でも同じである。なお、前記実施形態では、左右の連結部26と中央部25とを溶接で接続して連続させているが、曲げ加工により形成することもできる。たとえば溶接できない材料の場合は、曲げ加工により構成するか、後述するフランジ接続やソケット接続などを採用してもよい。ただし前述のように溶接により形成する方が精度が高いので、溶接が可能な材料の場合は溶接により連続させる方が好ましい。また前記実施形態では左右の連結部26の角度を等しくしているが、隣接する法線方向の梁の間の角度が左右で異なる場合には、左右の連結部26の角度が異なる。さらに長円形の競技場などのように、円弧状の外周壁から直線状の外周壁に移行する部位などでは、片方の連結部26の角度が0゜になる。その場合は実際には中央部25を長くして、その中央部の延長部で連結部を構成することができる。
上記のようにして製造される直管16、17および角度調節管13を、図4に示すような円弧状の外壁30を有する建物31に組み付けるには、まず、図1aのように左右の直管11、12を吊り金具18によって小梁17に吊り下げる。そのとき、図4のように円弧の法線方向に配列される柱32の基準線I、すなわち法線方向の通り芯と、円弧Rとの交点P同士を連結する弦Qに沿って左右端近辺の2カ所に吊り金具18を設け、それらに直管11、12を吊り下げる。ついで図1の矢印Sに示すように、角度調節管13を左右の直管の間に配置する。そのとき、大梁14に貫通孔がある場合、あるいは大梁の下方の間仕切り壁15に貫通孔16がある場合は、その貫通孔16に角度調節管13の中央部25を通して配置する。その場合、角度調節管13は図3からわかるように、ほぼ直管に近い形状であるので、通しやすい。なお、先に角度調節管13を貫通孔16に通しておき、その後、左右の直管11、12を配置することもできる。また、一方の直管11を設置し、角度調節管13を接合し、さらに他方の直管12を接合するというように、一方から他方に向かって順に配管を延設していくこともできる。
ついで図2に示すように、直管11、12の端部と角度調節管13の連結部26の端部とを突き合わせ溶接する。このような突き合わせ溶接では、直管11、12と連結部26とは同心状に配列されており、しかも間仕切り壁15から離れているので、溶接作業が容易である。なお、溶接作業に際しては、あらかじめ数カ所を点溶接し、全体の寸法や角度を微調節した後、全周を溶接していく。それにより、図1bに示すように、左右の直管11、12同士が角度調節管13で連結された配管接続構造10が得られる。
なお、冷温水用配管の場合は、通常は配管接続作業が完了した後に、図1bの想像線で示すように、その配管の外周に断熱材34を設ける。
断熱材34は通常は、片側でつながった二つ割りのパイプ状の形態を有し、発泡樹脂などで製造される。そして二つ割りの半体同士の間に配管を挟み込み、外周をテープなどで締結することにより設ける。その場合、間仕切り壁15の貫通孔16には、角度調節管13の中央部25が対応するので、貫通孔16の内部での断熱材34の設置工事が容易である。さらに前記角度調節管13では、中央部25と連結部26とがそれぞれ直管で構成されているので、曲管に装着する場合に比して、断熱材34の装着が容易である。ただしシート状の断熱材を巻き付けてテープで止めたり、テープ状の断熱材を巻き付けていくことも可能であり、その場合も断熱材の装着が容易である。
図5は上記のようにして設置された円弧状の配管を用いた空調用配管を示している。図5の符号35aは冷水の往配管で、符号35bは冷水の還配管であり、一対で冷水の往還用の配管35としている。そしてそれぞれの配管から一対ずつ枝配管36が分岐されており、各室の空調機37に接続されている。さらにもっとも内側の円弧には、冷水熱源を冷却するための冷却水往配管37aおよび還配管37bが設置されている。
前記実施形態では左右の直管11、12および角度調節管13として鋼管を用い、それらの接続に溶接継ぎ手を採用している。しかし溶接継ぎ手に代えて、図6に示す配管接続構造41のように、フランジ継ぎ手42を採用することもできる。このものは、直管11、12の端部にフランジ43、44をあらかじめ設けておき、さらに角度調節管13の連結部26の端部にも対応するフランジ45を設けておく。そして両者の間にシール用のガスケット46を挟み、ボルト47で締結する。あるいはボルトとナットで締結する。直管11、12や角度調節管13が鋼管の場合は、フランジ43、44、45は溶接フランジが用いられる。ただしフランジ継ぎ手42を用いる場合は、溶接すべき個所、すなわち溶接リングの巻き数ないし巻き長さが増大し、しかもガスケット46から漏水するおそれがあるので、図1のフランジを用いない突き合わせ溶接による連結が好ましい。
このような直管11、12と角度調節管13との接続をフランジ継ぎ手とする構造は、むしろ、直管11、12として溶接ができない、ないしは溶接しにくい合成樹脂パイプあるいは合成樹脂製のライナーを有する鋼管などを円弧状に配管する場合に採用する。それにより配管材料に制限されないで本発明の配管接続構造を実施することができる。
図7に示す配管接続構造48は、前記フランジ継ぎ手42に代えて、ソケット継ぎ手49を採用する場合を示している。溶接することが可能な配管材料の場合は、溶接ソケット50を採用するが、溶接できない場合はたとえばネジソケットを採用する。
前記実施形態では、片方の連結部の角度が0゜の場合を除き、いずれの場合も、角度調節管13の中央部25と連結部26の角度は直管11、12同士の角度より小さいので、配管全体として、内部を通る流体のベント抵抗が少なく、水頭損失も少ない。さらに角度調節管13は全体形状がほぼ直管に近く、大梁14の下部の間仕切り壁15の貫通孔16に通す作業や断熱材を装着する作業が容易である。また、中央部の内部に重心がくるので、自軸回りに回転させる作業など、各種の取り扱い作業が楽である。
図1aおよび図1bはそれぞれ本発明の配管接続構造の一実施形態を示す組立前の平面図および組立後の平面図である。 図1の配管接続構造の組立途中の斜視図である。 図3aは図1の配管接続構造に用いる角度調節管の平面図、図3bおよび図3cはそれぞれその角度調節管の製造法の一実施形態を示す概略工程図である。 図1の配管接続構造を用いた建物の円弧状配管の一実施形態を示す平面図である。 図1の配管接続構造を用いた建物の円弧状配管の他の実施形態を示す平面図である。 本発明の配管接続構造の他の実施形態を示す平面図である。 本発明の配管接続構造のさらに他の実施形態を示す平面図である。 従来の配管接続構造の一例を示す斜視図である。 従来の配管接続構造の他の例を示す斜視図である。 従来の配管接続構造のさらに他の例を示す平面図である。
符号の説明
R 円弧
10 配管接続構造
11、12 直管
13 角度調節管
14 大梁
15 間仕切り壁
16 貫通孔
17 小梁
θ 微小な角度
18 吊り具
19 ブラケット
20 ロッド
21 環状の金具
22、23 ナット
25 中央部
26 連結部
26a 短管
L1 中央部の長さ
T 連結部の長さ
L 全長
30 外壁
32 柱
I 基準線
P 交点
Q 弦
S 矢印
34 断熱材
41 配管接続構造
42 フランジ継ぎ手
43、44、45 フランジ
46 ガスケット
47 ボルト
48 配管接続構造
49 ソケット継ぎ手
50 溶接ソケット

Claims (9)

  1. 2本の配管を微小な所定の角度で接続する配管接続構造であって、
    前記所定の角度を呈するように、かつ、端部同士の間に所定の間隔をあけて配置された2本の配管と、
    それらの配管の端部の間に介在される角度調節管とからなり、
    その角度調節管が、直管からなる中央部と、その中央部の両端から、左右の角度を合わせると前記所定の角度となる角度で連続している左右の連結部とを備えており、
    前記角度調節管の連結部の端部と前記2本の配管の端部とが、液密状ないし気密状に継ぎ手によって接続されている、
    配管接続構造。
  2. 前記左右の連結部のうち、一方の連結部の角度が0度で、中央部の延長部となっており、他方の連結部の中央部に対する角度が前記所定の角度である請求項1記載の配管連結構造。
  3. 前記左右の連結部が、それぞれ前記中央部に対し、同じ側に傾斜して連続している請求項1記載の配管接続構造。
  4. 前記連結部のうち中央部に対して傾斜している連結部が曲げ加工により構成されている請求項1記載の配管接続構造。
  5. 前記連結部のうち中央部に対して傾斜している連結部が、中央部に対して溶接により接続している請求項1記載の配管接続構造。
  6. 前記連結部の端部と2本の配管の端部とが、溶接継ぎ手によって接続されている請求項1記載の配管接続構造。
  7. 前記連結部の端部と2本の配管の端部とが、フランジ継ぎ手によって接続されている請求項1記載の配管接続構造。
  8. 前記連結部の端部と2本の配管の端部とが、ソケット継ぎ手によって接続されている請求項1記載の配管接続構造。
  9. 2本の配管同士を所定の微小な角度で接続するための角度調節管であって、直管からなる中央部と、その中央部の両端から、左右の角度を合わせると前記所定の角度となる角度で連続している左右の連結部とを備えている角度調節管。
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