JP2016205437A - アライメント用配管及びアライメント方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高強度材配管の連結部の位置調整を可能にするとともにその形状を保持する剛性を伴ったアライメント用配管及びアライメント方法を提供する。
【解決手段】アライメント用配管１は、管部１１と波形部１２と連結部１３とを備える金属製である。波形部１２は、小径部１２１と大径部１２２とを交互に複数有し、管部１１の一部に少なくとも１つ配置される。小径部１２１は、半径方向に管部１１の内径と同じ内径かつ管部１１の板厚ｔ１と同じ板厚ｔ２に形成される。大径部１２２は、半径方向に小径部１２１の外径よりも大きい内径かつ小径部１２１の板厚ｔ２と同じまたは大きい板厚ｔ３に形成される。連結部１３は、管部１１の少なくとも片側に取り付けられる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、高強度材で作られたアライメント用配管及びこれを用いたアライメント方法に関する。

配管の継手の位置を合わせるために継手の近傍を少し曲げて微調整することがある。このとき、中心位置を調整するだけでなく距離も調整できるようにベローズが採用されることがある。これらのベローズは、板厚を薄く成形することで可撓性を有する。蛇腹状に形成された波形部に対して配管に接続される口金部は、配管と接続するための剛性を確保するために、ベローズ管部よりも板厚が大きい。通常、波形部と口金部との接合部は、高い密閉性が要求されるので、ろう付けやシール溶接によって接合される。

特許文献１に示すベローズ製品（ベローズ）は、ベローズ（波形部）と金具（口金）とで構成される。ベローズは、チタン製の薄板材料をパイプ状にシーム溶接した後、液圧成形法もしくはロール成形法によって、成形ベローズ（山部）とベローズ谷部とが作られる。このベローズの両端には、配管に接続するための金具（口金）が取り付けられる。

また、特許文献２のベローズは、振動や繰り返し応力がベローズに加わることで口金部とベローズ管部（波形部）との境界部からリークが生じないように、口金部からベローズ管部へ連続した組織となるように一続きの材料で作られる。特許文献２のベローズにおいても、ベローズ管部は液圧成形法やエラストマー成形法によって作られる。

特開２００３−３２６３６７号公報 特開２００６−８３９１３号公報

ところで、航空機や宇宙機器には、軽量、高強度かつ耐食性に優れた高強度材料であるチタン合金が使用され、その配管もまた同じくチタン合金が採用されることが多くなった。このとき、配管の連結部の位置がずれていると、配管も高強度材料であるために、組立作業において連結部の微調整は難しい。その結果、わずかな位置ずれであっても、振動でシール性が保てなくなったり、無理に接続することで応力が加わり破損する原因になったりする可能性がある。このとき、特許文献１や特許文献２に記載されたチタン製成形ベローズを採用することで、接合部の位置合わせも可能になることが期待される。

しかしながら、高圧用の配管の場合、ベローズ管部にも配管としての板厚が必要になるとともに、配管の口径が小さくなるとベローズ管部を成形する際の変形率が大きくなるため、特許文献１や特許文献２のような液圧成形法やエラストマー成形法などによってチタン合金製のベローズ管部を作ることが困難である。特に航空機や宇宙機器に高強度材配管としてチタン合金製の配管を適用する場合、激しい振動が長時間続く中での高い信頼性が配管及びその連結部に要求される。したがって、一般的なベローズのようにベローズ管部が可撓性を有していると、ベローズ管部に振動による疲労が蓄積するとともに、連結部が弛む原因にもなる。

そこで、本発明は、高強度材配管の連結部の位置及び角度を調節可能にするとともにその形状を保持する剛性を伴ったアライメント用配管及びアライメント方法を提供する。

本発明に係る一実施形態のアライメント用配管は、管部と波形部と連結部とを備える。管部は、一定の板厚を有した金属製である。波形部は、小径部と大径部とを交互に複数有し、管部と同じ材料で形成されて管部の一部に少なくとも１つ配置される。小径部は、半径方向に管部の内径と同じかつ管部の板厚と同じ板厚に形成される。大径部は、半径方向に小径部の外径よりも大きい内径かつ小径部の板厚と同じまたは大きい板厚に形成される。連結部は、管部と同じ金属材料で形成されて管部の少なくとも片側の端部に取り付けられる。

このとき、波形部は、小径部と大径部との間に、内面から外面までの最小板厚が小径部及び大径部の半径方向の板厚よりも小さい傾斜部を有する。また、傾斜部は、半径方向に小径部及び大径部と同じ板厚を有する。

または、管部の軸線に沿う方向に、大径部の外面の曲率半径は、大径部の内面の曲率半径と同じである。または、管部の軸線に沿う方向に、小径部の外面の曲率半径は、小径部の内面の曲率半径と同じである。または、管部の軸線に沿う方向に、小径部の外面の曲率半径は、大径部の内面の曲率半径と同じである。

本発明に係る他の実施形態のアライメント用配管は、管部と波形部と連結部とを備える。管部は、一定の板厚を有した金属製である。波形部は、小径部と大径部と傾斜部とをそれぞれ複数含み、管部と同じ金属材料で一続きに形成されて管部の一部に少なくとも１つ配置される。小径部は、半径方向に管部の内径と同じ内径に形成される。大径部は、半径方向に小径部の外径よりも大きい内径に形成される。傾斜部は、内面から外面までの最小板厚が大径部の半径方向の板厚と同じまたは小さく、小径部及び大径部の間を一定の角度でつなぐ。連結部は、管部と同じ金属材料で形成され、管部の少なくとも片側の端部に接合される。

このとき、傾斜部の内面から外面までの最小板厚は、小径部の半径方向の板厚と同じである。または、大径部の半径方向の板厚は、小径部の半径方向の板厚と同じである。または、大径部の半径方向の板厚は、小径部の半径方向の板厚よりも大きい。

また、管部の軸線に沿う方向に、小径部の外面の曲率半径は、大径部の内面の曲率半径と同じである。または、管部の軸線に沿う方向に、大径部の外面の曲率半径は、大径部の内面の曲率半径と同じである。

本発明に係るアライメント方法は、上述のアライメント用配管を用いられることを前提とし、アライメント用配管の連結部の位置及び中心線の角度を計測し、この連結部を連結する対象となる継手部の位置及び中心線の角度を計測し、アライメント用配管の連結部の位置及び中心線を継手部の位置及び中心線に合致する角度に波形部を型曲げする。

このとき、アライメント用配管の連結部の位置が継手部の位置に干渉するまたは不足する場合、アライメント用配管の波形部と連結部との間で切断して適合する長さの新たな連結部を取り付ける。

本発明に係る一実施形態のアライメント用配管によれば、小径部と大径部を複数含む波形部を有し半径方向に小径部と大径部の板厚が管部と同じ板厚に形成されているので、波形部を型曲げすることによって相手側の継手部に対して連結部の位置及び角度を調節することができるとともに、管部と同等の耐圧強度を波形部に得ることができる。

このとき、小径部と大径部との間に最小板厚が小径部及び大径部の半径方向の板厚よりも小さい傾斜部を波形部に含む発明のアライメント用配管によれば、連結部の位置及び角度を調節するために波形部を型曲げする際に、傾斜部が変形しやすく、型曲げの背側すなわち長手方向の外周側となる小径部の外面及び大径部の内面に引張応力が集中することを緩和できる。また、半径方向に傾斜部の板厚が小径部及び大径部の板厚と同じである発明のアライメント用配管によれば、小径部と傾斜部と大径部とのそれぞれにおいて、内圧によって生じる周方向の引張応力の差は、内径によることとなる。つまり傾斜部の強度は、小径部と大径部の間の強度に設定されるので、波形部の耐圧強度を十分に維持することができる。また、大径部の外面と内面の曲率半径が同じである、または、小径部の外面と内面の曲率半径が同じである、または、小径部の外面と大径部の内面の曲率半径が同じである発明のアライメント用配管によれば、小径部、大径部及び傾斜部の板厚を均一に確保することができる。

本発明に係る他の一実施形態のアライメント用配管によれば、傾斜部の最小板厚が大径部の半径方向の板厚と同じまたは小さく形成され、傾斜部が小径部と大径部とを一定の角度でつなぐので、連結部の位置及び角度を調節することができるとともにその形状を維持できる剛性を有する。

傾斜部の最小板厚が小径部の半径方向の板厚と同じである、または、半径方向に大径部の板厚及び小径部の板厚が同じである、または、半径方向に小径部の板厚よりも大径部の板厚の方が大きい発明のアライメント用配管によれば、波形部の耐圧強度が高まる。また、管部の軸線に沿う方向に、小径部の外面の曲率半径が大径部の内面の曲率半径と同じである発明のアライメント用配管によれば、連結部の位置及び角度を調節するために波形部を型曲げする場合に型曲げの背側すなわち長手方向に沿って外周側となる小径部の外面または大径部の内面に引張応力が集中することを防止できる。また、大径部の外面の曲率半径が内面の曲率半径と同じである発明のアライメント用配管によれば、大径部の半径方向の板厚を傾斜部の最小板厚よりも大きくなるとともに、半径方向に大径部の板厚と傾斜部の板厚を同じにすることができる。

本発明に係るアライメント方法は、上述のアライメント用配管を採用することを前提としており、計測された連結部の位置及び中心線の角度と相手側の継手部の位置及び中心線の角度とを基に波形部を型曲げすることで、継手部に連結部を合致させることができる。また、連結部の位置が継手部の位置に干渉するまたは不足する場合に波形部と連結部との間で切断して適合する長さの新たな連結部を取り付ける発明のアライメント用配管によれば、組立と分解を繰り返すことで生じる組立公差による位置ずれが生じても対応が可能であるとともに、メンテナンスによって連結部のシール性を普及させることも容易である。

本発明の第１の実施形態のアライメント用配管の斜視図。 図１のアライメント用配管の端部を拡大した斜視図。 図２のアライメント用配管の波形部の断面図。 図３中のＦ４部を拡大した波形部の断面図。 図２のアライメント用配管の側面図であって、（Ａ）は連結部の位置を調節する前の図、（Ｂ）は連結部の位置を調節した後の図。 本発明の第２の実施形態のアライメント用配管の側面図であって、（Ａ）は連結部の位置を調節する前の図、（Ｂ）は連結部の位置を調節した後の図。 本発明の第３の実施形態のアライメント用配管の一部を切り欠いて波形部の断面を示す斜視図。 図７のアライメント用配管の波形部の一部を拡大した断面図。 本発明の第４の実施形態のアライメント用配管の波形部の断面図。 本発明の第５の実施形態のアライメント用配管の斜視図。 図１０のアライメント用配管の波形部の断面図。 図１１のアライメント用配管の波形部の一部を拡大した断面図。 図１０のアライメント用配管の分解斜視図。 本発明の第６の実施形態のアライメント用配管の斜視図。 図１４のアライメント用配管の波形部をの一部を拡大した断面図。 図１４のアライメント用配管の分解斜視図。

本発明に係る第１の実施形態のアライメント用配管１について、図１から図５を参照して説明する。図１に示すアライメント用配管１は、管部１１と波形部１２と連結部１３をと備え、それぞれが同じ金属材料、本実施形態では高強度金属材料、例えばチタン合金（具体的にはＴｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金）で作られており、航空機や宇宙機器などの燃料系統配管や油圧系統配管などに使用される。アライメント用配管１は、管部１１の一部に少なくとも１つの波形部１２を配置している。管部１１の一部とは、管部１１の一方の端部から他方の端部までの間のどこでもよく、端部に配置されることも含む。具体的には、図１に示すアライメント用配管１は、管部１１の両端部に波形部１２を配置しておりそれぞれのさらに端部に連結部１３が取り付けられている。図１では、連結部１３がそれぞれ取り付けられる相手側の継手部２１，３１と連結された状態で示している。図１において片側の連結部１３は、装置２の一部に設けられた継手部２１に接続されており、反対側の連結部１３は、端部の外周に雄ネジが形成された他の配管３の継手部３１に接続されている。図１に示すアライメント用配管１は、周辺の機器等を迂回するように型曲げされており、その形状は一例であって、接続される間に干渉するものが無ければ直線形状であってもよい。

アライメント用配管１のうち他の配管３の継手部３１に接続された連結部１３及びその近傍に配置される波形部１２を図２に示す。また、波形部１２の全体の断面を図３に、波形部１２の一部を拡大した断面を図４に、それぞれ示す。管部１１は、図４に示すように一定の板厚ｔ１を有しており、図１に示すように型曲げされている。波形部１２は、図３に示すように小径部１２１及び大径部１２２を交互に複数含み、管部１１の一部に少なくとも１つ、本実施形態の場合では図１に示すように管部１１の両端の近傍にそれぞれ１つずつ配置されている。連結部１３は、図２に示すように管部１１の少なくとも片側の端部、本実施形態では、両端にそれぞれ取り付けられている。

図３及び図４に示すように、小径部１２１は、半径方向に管部１１の内径と同じ内径かつ管部１１の板厚ｔ１と同じ板厚ｔ２に形成されている。波形部１２の小径部１２１を管部１１に接続するためにストレート部１２３が設けられている。ストレート部１２３は、管部１１に対して溶接される。溶接方法は、断面形状がＴ字形状又はＩ字形状の溶加材を挟んでＴＩＧ溶接してもよいし、レーザ溶接や電子ビーム溶接であってもよい。大径部１２２は、半径方向に小径部１２１の外径よりも大きい内径、かつ、小径部１２１の板厚ｔ２と同じまたは大きい板厚、本実施形態では小径部１２１と同じ板厚ｔ３に形成されている。

さらに本実施形態において波形部１２は図４に示すように、小径部１２１と大径部１２２との間に傾斜部１２４を有している。傾斜部１２４は、内面１２４Ａから外面１２４Ｂまでの最小板厚ｔ４（ここでは内面１２４Ａまたは外面１２４Ｂに垂直な方向の板厚）が小径部１２１及び大径部１２２の半径方向の板厚ｔ２，ｔ３よりも小さい。さらに傾斜部１２４は、半径方向に見た場合の板厚ｔ５が小径部１２１の板厚ｔ２及び大径部１２２の板厚ｔ３と同じである。傾斜部１２４は、小径部１２１及び大径部１２２の間を一定の角度でつなぐ。小径部１２１と大径部１２２が傾斜部１２４を介して交互に複数配置されるように一続きに形成される。

また、図４に示すように、管部１１の軸線Ｃに沿う方向に、大径部１２２の外面１２２Ｂの曲率半径ｒ２Ｂは、大径部１２２の内面１２２Ａの曲率半径ｒ２Ａと同じであり、小径部１２１の外面１２１Ｂの曲率半径ｒ１Ｂは、小径部１２１の内面１２１Ａの曲率半径ｒ１Ａと同じである。さらに、本実施形態の場合、管部１１の軸線Ｃに沿う方向に、小径部１２１の外面１２１Ｂの曲率半径ｒ１Ｂは、大径部１２２の内面１２２Ａの曲率半径ｒ２Ａと同じである。

波形部１２のこれらの形状及び寸法を実現するために、波形部１２は機械切削加工によって作られる。なお、「同じ内径」、「同じ板厚」または「同じ曲率半径」とは、実寸において±１％の製造公差を許容するものとする。

図５に示すように、連結部１３は、波形部１２のストレート部１２３と同じ内径及び板厚に形成された端管部１３１と、継手部３１に突き合わされるシール面１３２と、シール面１３２に沿って端管部１３１の半径方向に広がるフランジ部１３３と、端管部１３１に外挿され端管部１３１の軸線方向へフランジ部１３３に係合するナット１３４と、を備える。端管部１３１は、管部１１が波形部１２に接合されたのと同じ方法で波形部１２のストレート部１２３に溶接される。

以上のように構成されたアライメント用配管１は、図５に示すように装置２や他の配管３に接続する組立工程において、継手部２１，３１に対して位置ずれ（ミスアライメント）Ｓ１が生じている場合でも、波形部１２を変形させることによって継手部２１，３１の位置及び中心線に対して連結部１３の位置及び中心線を一致させることができる。図５において、（Ａ）は他の配管３の継手部３１の位置及び中心線に対して連結部１３の位置及び中心線がずれている状態を示し、（Ｂ）は波形部１２を修正曲げすることで連結部１３の位置及び中心線を継手部３１の位置及び中心線に調節しアライメント用配管１を継手部３１に接続した状態を示す。図５では継手部３１の中心線に対して連結部１３の中心線が平行にずれている状態を示しているが、角度が合っていない場合にも対応可能であるし、中心線に沿う方向に位置が合っていない場合にも波形部１２を伸ばすあるいは縮める方向に変形させることで対応可能である。

波形部１２の形状を調節するアライメント方法は、次の手順で行われる。まず図１のように管部１１が適宜設計された角度に曲げられた状態のアライメント用配管１の連結部１３の位置及び中心線の角度を３次元的に計測する。このとき、アライメント用配管１に設定される基準点を基に、両方の端部それぞれの連結部１３が計測される。次に、このアライメント用配管１が装着される装置２及び他の配管３の継手部２１，３１の位置及び中心線の角度を３次元的に計測する。それぞれ計測された結果に基づいて、波形部１２をどのように曲げたらよいか計算し、波形部１２が複数ある場合（本実施形態の場合はそれぞれの端部に１つずつあるので）、各々の曲げ角度、変形量が最小となるように振り分けて型曲げする。

なお、継手部３１とこれに対して突き合わされるシール面１３２の形状は、図５に示した形に限定されない。例えば、間にガスケットを介在させてもよいし、継手部３１のシール面をわずかに突出したテーパ面とし、連結部１３のシール面１３２を継手部３１のシール面とわずかに角度の浅い凹んだテーパ面として、ナット１３４を絞め込んで互いに面タッチする結合であってもよい。

また、アライメント用配管１を組み立てる場合、連結部１３の中心線に沿う方向へ許容される変形量以上に位置がずれている場合、波形部１２と連結部１３の溶接部で切断し、端管部１３１の長さが適合する新たな連結部１３を溶接してもよい。許容寸法以上の位置ずれが生じている場合に限らず、例えば、シール面１３２のシール性が確保できなくなった場合にも同様に、既存の連結部１３を切断して新しい連結部１３に交換してもよい。また、製造工程中の試運転や耐圧試験、納品先での現地組立など、組立と分解を繰り返し、組み立てるごとに生じる組立公差によって連結部１３の位置及び角度が継手部２１，３１の位置及び角度に対して異なってしまう場合、管部１１をそのままに利用して連結部１３を交換することで、製造コストを軽減できるとともに、組立作業性も向上する。その場合、連結部１３のみならず波形部１２を交換したり、波形部１２の数を増やしたりしてもよい。

このように、上述のアライメント用配管１は、管部１１の板厚に対して同じ板厚に形成された波形部１２を有している。特に、大径部１２２が小径部１２１、すなわち管部１１と同じ板厚に形成されるので、管部１１に許容される内部圧力の配管としてアライメント用配管１を採用することができる。一般に、液圧成形法やエラストマー成形法によって波形部を作ろうとする場合、大径部の板厚は、管部の板厚に対して塑性変形される過程で減肉してしまう。また塑性変形量が大きく加工硬化に対する時効熱処理などが必要となる。

これに対して、本発明のアライメント用配管１は、機械切削加工により上述のような形状に加工するため、材料に対して余計な熱履歴を与える必要が無く、材料の性能を劣化させることはない。また、小径部１２１、大径部１２２、傾斜部１２４は、機械加工によって作られるので、寸法精度が高く、製品ごとの性能のばらつきが小さくなる。

さらに第１の実施形態のアライメント用配管１において、波形部１２の傾斜部１２４の最小板厚ｔ４は、小径部１２１の半径方向の板厚ｔ２及び大径部１２２の半径方向の板厚ｔ３に対して小さく作られている。したがって、図５（Ａ）に示す波形部１２を図５（Ｂ）に示す波形部１２のように変形させる場合、傾斜部１２４において主に変形される。つまり、小径部１２１の外面１２１Ｂ及び大径部１２２の内面１２２Ａを広げる方向の応力、すなわち引張応力が緩和されるので、長期的な繰り返し振動に対する耐久性が向上する。このとき、小径部１２１の外面１２１Ｂの曲率半径ｒ１Ｂは、大径部１２２の内面１２２Ａの曲率半径ｒ２Ａと同じであるため傾斜部１２４以外に作用する応力も小径部１２１と大径部１２２とに均等に分散される。

以下に、第２から第４の実施形態のアライメント用配管１について説明する。各実施形態において第１の実施形態のアライメント用配管１と同じ機能を有する構成は、同じ符号を付して詳細な説明を第１の実施形態の対応する記載及び図面から参酌することとする。

本発明に係る第２の実施形態のアライメント用配管１について、図６を参照して説明する。第２の実施形態のアライメント用配管１は、それぞれの端部の近傍に２つの波形部１２をそれぞれ有している。図６は、他の配管３の継手部３１に接続される側の端部を示しており、（Ａ）はアライメント用配管１の連結部１３が継手部３１に対して相対的に位置ずれ（ミスアライメント）Ｓ２を生じている状態を示し、（Ｂ）は２つの波形部１２においてそれぞれ必要な角度の修正曲げＱ１，Ｑ２を行ったことで連結部１３の位置及び中心線が継手部３１の位置及び中心線に合致し、継手部３１に連結部１３が接続された状態を示す。

波形部１２は、第１の実施形態で説明したアライメント用配管１の波形部１２と同じ形状である。第２の実施形態では、図６に示すように、波形部１２をアライメント用配管１の端部に２つ備えており、第１の実施形態のアライメント用配管１の場合よりも大きな位置ずれＳ２にも連結部１３の位置及び角度を調節することができる。

本発明に係る第３の実施形態のアライメント用配管１について、図７及び図８を参照して説明する。図７は、アライメント用配管１の波形部１２から連結部１３にかけて一部を切欠き、それぞれの断面を示す。図８は、図７の波形部１２を管部１１の軸線Ｃに沿う面で切った断面の一部を拡大して示す。第３の実施形態のアライメント用配管１は、図７に示すように端部に設けられる連結部１３と管部１１との間に波形部１２を有している。また、図８に示すように、管部１１の半径方向の板厚（ストレート部１２３の半径方向の板厚）ｔ１と小径部１２１の半径方向の板厚ｔ２が同じであり、かつ、傾斜部の内面１２４Ａから外面１２４Ｂまでの最小板厚ｔ４が小径部１２１の半径方向の板厚ｔ２と同じである。さらに、本実施形態では大径部１２２の半径方向の板厚ｔ３が小径部１２１の半径方向の板厚ｔ２と同じである。つまり、波形部１２は、ストレート部１２３から小径部１２１、傾斜部１２４、及び大径部１２２まで、内面から外面に垂直な方向の板厚が全て同じに形成される。また、管部１１の軸線Ｃに沿う方向に、小径部１２１の外面１２１Ｂの曲率半径ｒ１Ｂは、大径部１２２の内面１２２Ａの曲率半径ｒ２Ａと同じに形成される。

このように形成されることによって、第３の実施形態のアライメント用配管１は、第１及び第２の実施形態のアライメント用配管１と同じ機能及び効果を有するとともに、波形部１２は管部１１とほぼ同等の耐圧性能を得ることができる。

本発明に係る第４の実施形態のアライメント用配管１について、図９を参照して説明する。図９は、アライメント用配管１の波形部１２を管部１１の軸線Ｃに沿う面で切った断面の一部を拡大して示す。第４の実施形態のアライメント用配管１では、波形部１２の大径部１２２の半径方向の板厚ｔ３が小径部１２１の半径方向の板厚ｔ２よりも大きく、管部の軸線Ｃに沿う方向に大径部１２２の外面１２２Ｂの曲率半径ｒ２Ｂが大径部１２２の内面１２２Ａの曲率半径ｒ２Ａと同じである。

このように形成されることによって、第４の実施形態のアライメント用配管１の波形部１２は、第１から第３の実施形態のアライメント用配管１と同じ機能及び効果を有するとともに、長手方向及び周方向のいずれにも大径部１２２の強度が増す。

本発明に係る第５の実施形態のアライメント用配管１について、図１０から図１３を参照して説明する。図１０は、アライメント用配管１の波形部１２から連結部１３にかけて一部を切り欠き、それぞれの断面を示す。図１１は、図１０の波形部１２の全体を管部１１の軸線Ｃに沿う面で切った断面図を示し、図１２は、波形部１２のさらに一部を拡大した断面図を示す。また、図１３は、連結部１３と、この連結部１３を接続する相手となる装置２の継手部２１として取り付けられるニップル２２とを軸線Ｃ方向に沿って分解した斜視図である。

本実施形態のアライメント用配管１の波形部１２は、図１１及び図１２に示すように、小径部１２１が管部１１の内径と同じ内径かつ管部１１の板厚ｔ１と同じ板厚ｔ２に形成され、大径部１２２が半径方向に小径部１２１の外径よりも大きい内径、かつ、小径部１２１の板厚ｔ２と同じまたは大きい板厚、本実施形態では小径部１２１と同じ板厚ｔ３に形成されている点において、第１から第４の実施形態と同じである。また、小径部１２１と大径部１２２との間に傾斜部１２４を有し、この傾斜部１２４の内面１２４Ａから外面１２４Ｂまでの最小板厚ｔ４（内面１２４Ａまたは外面１２４Ｂに垂直な方向の板厚）が小径部１２１及び大径部１２２の半径方向の板厚ｔ２、ｔ３よりも小さい。そして、半径方向に見た場合、傾斜部１２４の板厚ｔ５は、小径部１２１の板厚ｔ２及び大径部１２２の板厚ｔ３と同じである。

さらに、第５の実施形態のアライメント用配管１の波形部１２は、丸棒の外周にネジ山を突出させて形成されたように、大径部１２２が一定のピッチで螺旋状に形成されている点が、第１から第４の実施形態の波形部１２と異なっている。波形部１２の両端は、それぞれ大径部１２が徐々に小径部１２１と同じ形状になるよう、すなわち傾斜部１２４の斜面の角度は一定に保たれた状態で大径部１２の半径が小さくなるようストレート部１２３まで遷移し、ストレート部１２３によって、管部１１に接続されている。

軸線Ｃに沿って切断した断面の一部を拡大した図１２に示すように、大径部１２２の外周面となる頂部が平坦に形成され、小径部１２１の外周面となる谷部及びその内周面が丸く形成されている。アライメント用配管１を用いて装置２どうしの間を接続する際に、組立公差による微小誤差を修正するために、波形部１２を冷間で塑性変形させる場合、小径部１２１が変形される。このとき上述のように小径部１２１の外周面及び内周面は丸く形成されているので、応力が均等に分散される。

この第５の実施形態のアライメント用配管１の連結部１３は、図１０及び図１３に示すように、ストレート部１２３と接合された端管部１３１の孔口１３１ａにフレア加工が施され、接続相手となるニップル２２とテーパ面を突き合わせ、ストレート部１２３の外側に装着されたスリーブ１３５を挟んでナット１３４で締め付けて接続する。スリーブ１３５は、孔口１３１ａをフレア加工する前に、ストレート部１２３に溶接された端管部１３１に装着される。端管部１３１を溶接する代わりにストレート部１２３を長く形成し、この端部をフレア加工してもよい。図１０及び図１３においてストレート部１２３と端管部１３１の間及びストレート部１２３と管部１１との間の溶接線は、省略している。

以上のように構成された第５の実施形態のアライメント用配管１に設けられる波形部１２の大径部１２２は螺旋状に形成されているため、機械加工によって切削する際に連続的に加工できるため、製造効率が良い。さらに、波形部１２が螺旋状に形成されているため、加工後の内部洗浄を行った際の洗浄液などが螺旋に沿って排出されやすい。

本発明に係る第６の実施形態のアライメント用配管１について、図１４から図１６を参照して説明する。図１４は、アライメント用配管１の波形部１２から連結部１３に掛けて一部を切り欠き、各部の断面を示す。図１５は、波形部１２の一部を拡大した断面図である。図１６は、連結部１３と、この連結部１３を接続する相手となる装置２の継手部２１として取り付けられるニップル２２とを軸線Ｃ方向に沿って分解した斜視図である。

本実施形態のアライメント用配管１の波形部１２は、図１５に示すように、小径部１２１の内径が管部１１の内径と同じであり、かつ、管部１１の板厚ｔ１と同じ板厚ｔ２に形成されている。また、大径部１２２の内径は、半径方向に小径部１２１の外径よりも大きく、かつ、小径部１２１の板厚ｔ２と同じ板厚ｔ３に形成されている。さらに、傾斜部１２４の内面１２４Ａから外面１２４Ｂまでの最小板厚ｔ４（すなわち、内面１２４Ａまたは外面１２４Ｂに垂直な方向の板厚）は、小径部１２１及び大径部１２２の半径方向の板厚ｔ２、ｔ３と同じに形成されている。

つまり、本実施形態において、波形部１２は、ストレート部１２３から小径部１２１、傾斜部１２４、及び大径部１２２まで、内面から外面に垂直な方向の板厚が全て同じに形成される。これらの点において、第６の実施形態のアライメント用配管１の波形部１２は、第４の実施形態のアライメント用配管１の波形部１２と同じ機能及び効果を有する。

また、第６の実施形態のアライメント用配管１の波形部１２は、第５の実施形態のアライメント用配管１の波形部１２のように、大径部１２２が一定のピッチで螺旋状に形成されている。波形部１２が螺旋状に形成されていることによって、第５の実施形態と同様に、機械加工によって切削する際に連続的に加工できるため、製造効率が良い。また、波形部１２が螺旋状に形成されているため、加工後の内部洗浄を行う際、洗浄液などが螺旋に沿って排出されやすい。

この第６の実施形態のアライメント用配管１の連結部１３は、図１６に示すように、管端部がストレート部１２３の形状そのままであり、ナット１３４に通されたストレート部１２３の端部にシール用のガスケットスリーブ１３６を装着される。接続相手となる差し込み式のニップル２３にストレート部１２３の端部を差し込み、ナット１３４を絞め込むことでガスケットスリーブ１３６を変形させ、密封する。第５の実施形態のようなフレア加工やネジ加工が不要であるので、耐圧条件を満たす限り、アライメント用配管１の板厚を薄くすることができる。

なお、第５及び第６の実施形態において示したこれらの連結部１３は、アライメント用配管１の両方の端部に同じ形式、すなわち第５の実施形態で示したフレア加工を施すものどうし、または、第６の実施形態で示した差し込み式の継手どうしを設けてもよいし、片側に第５の実施形態の連結部１３を配置し、もう片側に第６の実施形態の連結部１３を配置してもよい。

なお、各実施形態におけるアライメント用配管１の連結部１３の形状は、接続される相手側となる他の配管３の継手部３１のように形成され、継手部３１が連結部１３のようにナット１３４を有した形状に作られていてもよい。また、連結部１３の形状は、各実施形態で図示した形状に限らず、既存の様々な継手構造を採用することができる。

以上、本発明のアライメント用配管及びこれを用いたアライメント方法について、いくつかの実施形態を説明した。これらの実施形態は、発明を理解しやすくするために一例を示したに過ぎない、したがって、これらの実施形態に発明を限定することを意図したものではない。本発明は、他の様々な形でも実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更をすることが可能である。また、上述の各実施形態の変形例は、発明の範囲に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に対しそれらの均等の範囲も含む。

１…アライメント用配管、１１…管部、１２…波形部、１２１…小径部、１２２…大径部、１２４…傾斜部、１３…連結部、ｔ１…（管部、ストレート部の半径方向の）板厚、ｔ２…（小径部の半径方向の）板厚、ｔ３…（大径部の半径方向の）板厚、ｔ４…（傾斜部の）最小板厚、ｔ５…（傾斜部の半径方向の）板厚、Ｃ…（管部の）軸線、Ｓ１、Ｓ２…位置ずれ、ｒ１Ａ…（小径部の内面の）曲率半径、ｒ１Ｂ…（小径部の外面の）曲率半径、ｒ２Ａ…（大径部の内面の）曲率半径、ｒ２Ｂ…（大径部の外面の）曲率半径。

Claims (15)

1. 一定の板厚を有した金属製の管部と、
   半径方向に前記管部の内径と同じ内径かつ前記管部の板厚と同じ板厚に形成された小径部、半径方向に前記小径部の外径よりも大きい内径かつ前記小径部の板厚と同じまたは大きい板厚に形成された大径部を前記管部の中心線に沿う方向へ交互に複数含み、前記管部と同じ金属材料で一続きに形成されて前記管部の一部に少なくとも１つ配置された波形部と、
   前記管部と同じ金属材料で形成されて前記管部の少なくとも片側の端部に取り付けられた連結部と、を備える
   ことを特徴とするアライメント用配管。
2. 前記波形部は、前記小径部と前記大径部との間に、内面から外面までの最小板厚が前記小径部及び前記大径部の半径方向の板厚よりも小さい傾斜部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアライメント用配管。
3. 前記傾斜部は、半径方向に前記小径部及び前記大径部と同じ板厚を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載のアライメント用配管。
4. 前記管部の軸線に沿う方向に、前記大径部の外面の曲率半径は、前記大径部の内面の曲率半径と同じである
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアライメント用配管。
5. 前記管部の軸線に沿う方向に、前記小径部の外面の曲率半径は、前記小径部の内面の曲率半径と同じである
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアライメント用配管。
6. 前記管部の軸線に沿う方向に、前記小径部の外面の曲率半径は、前記大径部の内面の曲率半径と同じである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアライメント用配管。
7. 一定の板厚を有した金属製の管部と、
   半径方向に前記管部の内径と同じ内径に形成された小径部、半径方向に前記小径部の外径よりも大きい内径に形成された大径部、内面から外面までの最小板厚が前記大径部の半径方向の板厚と同じまたは小さく前記小径部及び前記大径部の間を一定の角度でつなぐ傾斜部、をそれぞれ複数含み、前記管部と同じ金属材料で一続きに形成されて前記管部の一部に少なくとも１つ配置された波形部と、
   前記管部と同じ金属材料で形成されて前記管部の少なくとも片側の端部に接合された連結部と、を備える
   ことを特徴とするアライメント用配管。
8. 前記傾斜部の内面から外面までの最小板厚は、前記小径部の半径方向の板厚と同じである
   ことを特徴とする請求項７に記載のアライメント用配管。
9. 前記大径部の半径方向の板厚は、前記小径部の半径方向の板厚と同じである
   ことを特徴とする請求項８に記載のアライメント用配管。
10. 前記大径部の半径方向の板厚は、前記小径部の半径方向の板厚よりも大きい
    ことを特徴とする請求項８に記載のアライメント用配管。
11. 前記管部の軸線に沿う方向に、前記小径部の外面の曲率半径は、前記大径部の内面の曲率半径と同じである
    ことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のアライメント用配管。
12. 前記管部の軸線に沿う方向に、前記大径部の外面の曲率半径は、前記大径部の内面の曲率半径と同じである
    ことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載のアライメント用配管。
13. 前記波形部は、前記管部の中心線に沿って大径部が螺旋状に形成されている
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のアライメント用配管。
14. 請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載されたアライメント用配管の連結部の位置及び中心線の角度を計測し、前記連結部を連結する対象となる継手部の位置及び中心線の角度を計測し、前記アライメント用配管の前記連結部の位置及び中心線を前記継手部の位置及び中心線に合致する角度に前記波形部を型曲げする
    ことを特徴とするアライメント方法。
15. 前記アライメント用配管の前記連結部の位置が前記継手部の位置に干渉するまたは不足する場合、前記アライメント用配管の前記波形部と前記連結部との間で切断して適合する長さの新たな連結部を取り付ける
    ことを特徴とする請求項１４に記載のアライメント方法。

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