JP2020034059A - ティーズ型の管継手及びエルボ型の管継手 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製のティーズ型及びエルボ型の管継手に係り、特に、流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、流体の流通孔が切削加工により形成されていることにより、小径の配管を接続する金属製のティーズ型又はエルボ型の管継手の製作を簡単に行うようにした技術である。【解決手段】ティーズ型の管継手１は、分岐部３の端部３１から直線部２までの分岐部３の寸法３２と、直線部２の各端部２２、２３から前記分岐部３までの第一直線部２４の寸法２４ａ及び第二直線部２５の寸法２５ａが略同じに形成されるとともに、前記分岐部３、前記第一直線部２４及び前記第二直線部２５における流体の流通方向４に直交する各断面外形が矩形状に形成され、第一接続口２２ａ、第二接続口２３ａ及び第三接続口３１ａをそれぞれ連通する流体の流通孔４１が切削加工により形成されたものである【選択図】図１

Description

本発明は、金属製のティーズ型及びエルボ型の管継手に係り、特に、流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、流体の流通孔が切削加工により形成されていることにより、小径の配管を接続する金属製のティーズ型又はエルボ型の管継手の製作を簡単に行うようにした技術である。

従来、冷凍装置、空調装置、自然冷媒ヒートポンプ給湯機、水素燃料電池などに用いられる金属製のティーズ型及びエルボ型の管継手については、接続する配管径が６．３５ｍｍ以上のものが、例えば以下の方法により製作されて販売されております。
すなわち、従来、金属製のティーズ型の管継手の製作は、バルジ成形（ハイドロフォーミング）が汎用されております（例えば、特許文献１参照）。

従来、金属製のティーズ型の管継手におけるバルジ成形は、製品の形状に彫った上下分割金型にパイプをセットし、左右のピストンが前進しパイプの両端を密封し高い液圧（水圧）をパイプ内部に作用させることで、分岐部を膨出させます。
また、従来、金属製のエルボ型の管継手の製作は、パイプベンダー（パイプ曲げ加工装置）が汎用されております（例えば、特許文献２参照）。

従来、金属製のエルボ型の管継手におけるパイプベンダーによる成形加工は、素材のパイプ内に両端から一対の棒状心金を挿入した状態のパイプを、パイプ挿入溝が形成された回動・揺動自在の受け部材におけるパイプ挿入溝に挿入する。
そして、パイプ直径の円弧状の成形溝が形成されたＶ字形状の押圧部を備えた成形型をロッド伸張作動により、パイプ挿入溝に挿入されたパイプを押圧してパイプの曲げ加工を行ってエルボ型の管継手を形成するのである。

特開昭62−292223号公報 特許第3444973号公報

特許文献１記載された従来の金属製のティーズ型の管継手におけるバルジ成形は、液圧により分岐部を膨出させて成形するため、分岐部の内径が小さくなるほど液圧を高圧にする必要があり、実用的な設備としては、分岐部の内径が６．３５ｍｍ以上であった。
そして、分岐部の内径が小径の金属製のティーズ型の管継手をバルジ成形により製作するには、設備が非常に高価となるとともに、寸法精度や平滑性が悪くなることが予測されるという課題があった。

また、特許文献２に記載された従来の金属製のエルボ型の管継手におけるパイプベンダーによる成形は、素材のパイプ内に両端から一対の棒状心金を挿入して曲げ加工を行う必要から、接続される配管の直径が小さくなると、棒状心金の直径が小さくなるため強度的に曲げ加工が困難となる課題があった。
なお、従来の金属製の小径のエルボ型の管継手におけるパイプベンダーによる成形であっても、エルボの９０°の曲り半径がパイプ径に対して大きく、かつ、エルボの全長が長い場合には、成形可能であるが、エルボ型の管継手を使用する製品への組込みに制約を受けるという課題があった。

本発明は、このような従来の金属製のティーズ型又はエルボ型の管継手が有していた課題を解決しようとするものであり、流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、流体の流通孔が切削加工により形成されていることにより、小径の配管を接続する金属製のティーズ型又はエルボ型の管継手の製作を簡単に行うようにすることを目的としている。

請求項１に係る本発明のティーズ型の管継手は、直線部と前記直線部の中央から直交して分岐する分岐部とが備えられ、前記直線部の両端部に第一接続口と第二接続口及び前記分岐部の端部に第三接続口がそれぞれ形成されて、流体が流通する金属製のティーズ型の管継手において、
前記管継手は、前記分岐部の端部から前記直線部までの分岐部の寸法と、前記直線部の各端部から前記分岐部までの第一直線部の寸法及び第二直線部の寸法が略同じに形成されるとともに、前記分岐部、前記第一直線部及び前記第二直線部における流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、
前記第一接続口、前記第二接続口及び前記第三接続口をそれぞれ連通する流体の流通孔が切削加工により形成されたものである。

請求項２に係る本発明のティーズ型の管継手は、請求項１に係る本発明のティーズ型の管継手の構成に加え、前記第三接続口に接続される金属製の配管の外径が、６ｍｍ未満のものである。

請求項３に係る本発明のエルボ型の管継手は、直交部と前記直交部からそれぞれ延びる第三直線部及び第四直線部が備えられ、前記第三直線部の端部に第四接続口及び前記第四直線部の端部に第五接続口がそれぞれ形成されて、流体が流通する金属製のエルボ型の管継手において、
前記管継手は、前記第三直線部の直線方向の寸法と前記第四直線部の直線方向の寸法とが略同じに形成されるとともに、前記第三直線部及び前記第四直線部における流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、
前記第四接続口及び前記第五接続口をそれぞれ連通する流体の流通孔が切削加工により形成されたものである。

請求項４に係る本発明のエルボ型の管継手は、請求項３に係る本発明のエルボ型の管継手の構成に加え、前記第四接続口及び前記第五接続口にそれぞれ接続される金属製の配管の外径が、６ｍｍ未満のものである。

請求項５に係る本発明のティーズ型又はエルボ型の管継手は、請求項１若しくは２に係るティーズ型の管継手の構成に加え又は請求項３若しくは４に係るエルボ型の管継手の構成に加え、素材を板条体としたものである。

請求項１に係る本発明のティーズ型の管継手は、分岐部の端部から直線部までの分岐部の寸法と、前記直線部の各端部から前記分岐部までの第一直線部の寸法及び第二直線部の寸法が略同じに形成されるとともに、前記分岐部、前記第一直線部及び前記第二直線部における流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、第一接続口、第二接続口及び第三接続口をそれぞれ連通する流体の流通孔が切削加工により形成されたものであるから、分岐部の端部に形成される第三接続口が小径であっても、設備的に困難なバルジ成形によることなく、金属板からの切断と流通孔の切削加工を汎用設備で簡単に精度よく製作することができるのである。

請求項２に係る本発明のティーズ型の管継手は、請求項１に係る本発明のティーズ型の管継手の効果に加え、第三接続口に接続される金属製の配管の外径が、６ｍｍ未満のものであるから、６ｍｍ未満の配管が接続される第三接続口を汎用設備で簡単に精度よく製作することができるのである。

請求項３に係る本発明のエルボ型の管継手は、第三直線部の直線方向の寸法と第四直線部の直線方向の寸法とが略同じに形成されるとともに、前記第三直線部及び前記第四直線部における流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、前記第四接続口及び前記第五接続口をそれぞれ連通する流体の流通孔が切削加工により形成されたものであるから、第四接続口及び第五接続口に接続される配管が小径であっても、心金の強度不足により成形加工困難なパイプベンダーを使用することなく、金属板からの切断と流通孔の切削加工を汎用設備で簡単に精度よく製作することができるのである。

請求項４に係る本発明のエルボ型の管継手は、請求項３に係る本発明のエルボ型の管継手の効果に加え、第四接続口及び第五接続口に接続される金属製の配管の外径が、６ｍｍ未満のものでありながら、６ｍｍ未満の配管が接続される第四接続口及び第五接続口を備えたエルボ型の管継手を汎用設備で簡単に精度よく製作することができるのである。

請求項５に係る本発明のティーズ型の管継手又はエルボ型の管継手は、請求項１若しくは２に係るティーズ型の管継手の効果又は請求項３若しくは４に係るエルボ型の管継手の効果に加え、素材を板条体としているから、多品種少量品の管継手であっても素材の入手が容易で安価である。

本発明の第一の実施の形態に係るティーズ型の管継手を示す図で、（ａ）は斜視図及び（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第二の実施の形態に係るティーズ型の管継手を示す斜視図である。 本発明の第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手を示す図で、（ａ）は斜視図及び（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第一の実施の形態〜第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手における素材の板条体からの板取を示す説明図である。 本発明の第四の実施の形態に係るエルボ型の管継手を示す図で、（ａ）は斜視図及び（ｂ）は縦断面図である。 本発明の第五の実施の形態に係るエルボ型の管継手を示す斜視図である。 本発明の第四の実施の形態及び第五の実施の形態に係るエルボ型の管継手における素材の板条体からの板取を示す説明図である。 本発明の第一の実施の形態〜第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手と、本発明の第四及び第五の実施の形態に係るエルボ型の管継手との両型の管継手における素材の板条体からの板取を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を添付した図面により詳細に説明する。
図１〜図８は、本発明の実施の形態に係るティーズ型の管継手及びエルボ型の管継手を示す図面であり、図１〜図３は第一の実施の形態〜第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手を示す図面、図４は第一の実施の形態〜第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手における素材の板条体からの板取を示す説明図、図５及び図６は第四の実施の形態及び第５の実施の形態に係るエルボ型の管継手を示す図面であり、図７は第四の実施の形態及び第五の実施の形態に係るエルボ型の管継手における素材の板条体からの板取を示す説明図及び図８は第一の実施の形態〜第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手と、第四の実施の形態及び第五の実施の形態に係るエルボ型の管継手との両型の管継手における素材の板条体からの板取を示す説明図である。

本発明の第一の実施の形態に係るティーズ型の管継手について図１及び図４に基づき説明する。
図１において、１は素材をステンレスとしたティーズ型の管継手であり、直線部２と直線部２の中央２１から直交して分岐する分岐部３とが備えられている。

ティーズ型の管継手１は、直線部２の両端部２２、２３に内径５ｍｍの第一接続口２２ａと第二接続口２３ａが形成され、分岐部３の端部３１に内径５ｍｍの第三接続口３１ａが形成されて、内部を流体が流通するようにされている。
また、ティーズ型の管継手１は、分岐部３の端部３１から直線部２までの分岐部３の寸法３２と、直線部２の各端部２２、２３から分岐部３までの第一直線部２４の寸法２４ａ及び第二直線部２５の寸法２５ａが７ｍｍで同じに形成されている。

ティーズ型の管継手１は、素材１００を図４に示すステンレス製の板条体１０１からレーザー切断により歩留まりよく形成しており、板条体１０１の寸法は幅ｗが２１ｍｍ、長さが２０００ｍｍ、厚みｔ（図１（ａ）参照）が７ｍｍの市販品である。
そして、分岐部３、第一直線部２４及び第二直線部２５における流体の流通方向４に直交する各断面外形が正方形状に形成されている。

さらに、第一接続口２２ａ、第二接続口２３ａ及び第三接続口３１ａをそれぞれ連通する流体の流通孔４１が切削加工により形成されている。
流体の流通孔４１の切削加工は、図示していないが、汎用の卓上ボール盤に専用冶具を取り付けて、段付きドリル又は段付きエンドミルにより行うようにしている。

そして、第一接続口２２ａ、第二接続口２３ａ及び第三接続口３１ａに、それぞれ厚みが０．８ｍｍで外径が５ｍｍのステンレス製の配管５が溶接により接続されるのである。
なお、第一接続口２２ａ、第二接続口２３ａ及び第三接続口３１ａに、配管５を溶接する際に、各接続口２２ａ、２３ａ、３１ａが形成されている各端部２２、２３、３１の正方形状の各角部が溶融し易いために、その防止に研削による丸みを各角部に形成してもよいのである。

以上の第一の実施の形態に係るティーズ型の管継手１は、分岐部３の端部３１に形成される第三接続口３１ａに接続される配管５が５ｍｍという小径であっても、設備的に困難なバルジ成形によることなく、ステンレス製の板条体１０１からの切断と流通孔４１の切削加工を汎用設備で簡単に精度よく行って、ティーズ型の管継手１を製作することができるのである。
また、素材１００を板条体１０１としているから、多品種少量品のティーズ型の管継手１であっても素材１００の入手が容易で安価である。

次に、本発明の第二の実施の形態に係るティーズ型の管継手について、図２の斜視図に基づいて説明するとともに、図１（ａ）、（ｂ）に示す第一の実施の形態と同様な構成については、一部の図示（縦断面図）を省略するとともに、同一の符号を付した斜視図を図示して説明を簡略又は省略する。
第二の実施の形態は、第一の実施の形態における素材１００としている板条体１０１の厚みｔを第一の実施の形態の７ｍｍから８ｍｍに１ｍｍ厚くした構成が異なるのみで、他の構成は第一の実施の形態と同じである。

なお、第二の実施の形態で板条体１０１の厚みｔを７ｍｍから８ｍｍに変更したのは、市販品のステンレスの板条体１０１の在庫の有無の関係からである。
第一の実施の形態では、分岐部３、第一直線部２４及び第二直線部２５における流体の流通方向に直交する各断面外形が正方形状に形成されているが、第二の実施の形態では各断面外形が長方形状に形成されているのである。

次に、本発明の第三の実施の形態に係るティーズ型の管継手について、図３（ａ）、（ｂ）に基づいて説明するとともに、図１（ａ）、（ｂ）に示す第一の実施の形態と同様な構成については、同一の符号を付して説明を簡略又は省略する。
第三の実施の形態は、第一の実施の形態における第一接続口２２ａ及び第二接続口２３ａに接続される配管５の外径を５ｍｍから６．３５ｍｍに大きくしたものである。

そして、接続される配管５の外径が大きくなると、ティーズ型の管継手１は内部を流通する流体の圧力に対する強度を確保するために、板条体１０１の厚みｔを第一実施の形態における７ｍｍから８．５ｍｍに厚くしている。
第一の実施の形態及び第二の実施の形態におけるティーズ型の管継手１の全高及び全幅が２１ｍｍであるのに対し、第三の実施の形態では全高及び全幅を２５．５ｍｍとしている。

また、第三の実施の形態では、板条体１０１からの素材１００の板取は、第一の実施の形態と同様に、図４に示すように、歩留まりよく行うようにしている。
なお、図４については、第一の実施の形態と第二の実施の形態とは、同一に図示されるが、第三の実施の形態では縮尺を厚みｔの変化分８．５／７だけ変えている。

次に、本発明の第四の実施の形態に係るエルボ型の管継手１１について、図５及び図７に基づき説明する。
図５において、１１は素材をステンレスとしたエルボ型の管継手であり、直交部６と直交部６からそれぞれ延びる第三直線部７及び第四直線部８が備えられている。

エルボ型の管継手１１は、第三直線部７の端部７１に第四接続口７１ａ及び第四直線部８の端部８１に第五接続口８１ａがそれぞれ形成されて、内部を流体が流通するようにされている。
また、エルボ型の管継手１１は、第三直線部７の直線方向の寸法７２と第四直線部８の直線方向の寸法８２が７ｍｍで同じに形成されている。

エルボ型の管継手１１は、素材１０２を図７に示すステンレス製の板条体１０３からレーザー切断により歩留まりよく形成しており、板条体１０３の寸法は幅ｗが２１ｍｍ、長さが２０００ｍｍ、厚みｔ（図５（ａ）参照）が７ｍｍの市販品である。
そして、第三直線部７及び第四直線部８における流体の流通方向９に直交する各断面外形が正方形状に形成されている。

さらに、第四接続口７１ａ及び第五接続口８１ａをそれぞれ連通する流体の流通孔９１が切削加工により形成されている。
流体の流通孔９１の切削加工は、図示していないが、第一の実施の形態と同様に、汎用の卓上ボール盤に専用冶具を取り付けて、段付きドリル又は段付きエンドミルにより行うようにしている。

そして、第四接続口７１ａ及び第五接続口８１ａに、それぞれ厚みが０．８ｍｍで外径が５ｍｍのステンレス製の配管５が溶接により接続されるのである。
なお、第四接続口７１ａ及び第五接続口８１ａに、配管５を溶接する際に、各接続口７１ａ、８１ａが形成されている各端部７１、８１の正方形状の各角部が溶融し易いために、その防止に研削による丸みを各角部に形成してもよいのである。

以上の第四の実施の形態に係るエルボ型の管継手１１は、第四接続口７１ａ及び第五接続口８１ａに接続される配管が５ｍｍという小径であっても、心金の強度不足により加工困難なパイプベンダーを使用することなく、板条体１０３からの切断と流通孔９１の切削加工を汎用設備で簡単に精度よく行って、エルボ型の管継手１１を製作することができるのである。
また、素材１０２を板条体１０３としているから、多品種少量品のエルボ型の管継手１１であっても素材１０２の入手が容易で安価である。

次に、本発明の第五の実施の形態に係るエルボ型の管継手について、図６の斜視図に基づいて説明するとともに、図５（ａ）、（ｂ）に示す第四の実施の形態と同様な構成については、一部の図示（縦断面図）を省略するとともに、同一の符号を付した斜視図を図示して説明を簡略又は省略する。
第五の実施の形態は、第四の実施の形態における素材１０２としている板条体１０３の厚みｔを第四の実施の形態の７ｍｍから８ｍｍに１ｍｍ厚くした構成が異なるのみで、他の構成は第四の実施の形態と同じである。

なお、第五の実施の形態で板条体１０３の厚みｔを７ｍｍから８ｍｍに変更したのは、市販品のステンレスの板条体１０３の在庫の有無の関係からである。
第四の実施の形態では、第三直線部７及び第四直線部８における流体の流通方向９に直交する各断面外形が正方形状に形成されているが、第五の実施の形態では各断面外形が長方形状に形成されるのである。

次に、以上の実施の形態におけるティーズ型の管継手１及びエルボ型の管継手１１の両素材１００、１０２の両板条体１０１、１０３からの板取を、一緒に行うようにした図８に示す説明図に基づき説明する。
図８において、板条体１０４には、第一の実施の形態及び第二の実施の形態におけるティーズ型の管継手１の素材１００と、第四の実施の形態及び第五の実施の形態におけるエルボ型の管継手１１の素材１０２とが、一緒に配置してレーザー切断により歩留まりよく形成するのである。

このように、図８に示す両継手１、１１の両素材１００、１０２を１枚の板条体１０４から一緒に板取すれば、多品種少量品の継手１、１１を一層安価に製作することができるのである。
なお、第三の実施の形態におけるティーズ型の管継手１については、第四の実施の形態及び第五の実施の形態におけるエルボ型の管継手１１とは、全高が異なるため、歩留まりよく一緒に配置することはできないのである。

次に、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
以上の第一の実施の形態〜第三の実施の形態におけるティーズ型の管継手１では、分岐部の端部３１に形成された第三接続口３１ａに接続される配管５の外径を５ｍｍとしたが、６ｍｍ未満でもよく、バルジ成形が実用的に難しい小径であればよいのである。

また、以上の第四の実施の形態及び第五の実施の形態におけるエルボ型の管継手１１では、第四接続口７１ａ及び第五接続口８１ａに接続される配管５の外径を５ｍｍとしたが、６ｍｍ未満でもよく、パイプベンダーによる成形が実用的に難しい小径であればよいのである。
以上の各実施の形態では、ステンレスの板条体１０１、１０３、１０４から素材１００、１０２を形成したが、ステンレスに替えて銅、アルミニューム、鋼、これらの合金などの金属でもよく、板条体に替えて各種形状の金属板でもよいのである。

以上の各実施の形態では、素材１００、１０２を板条体１０１、１０３、１０４からレーザー切断により形成したが、ブランキングプレスにより形成してもよいのである。

１ ティーズ型の管継手
１１ エルボ型の管継手
１００、１０２ 素材
１０１、１０３、１０４ 板条体
２ 直線部
２１ 直線部の中央
２２、２３ 直線部の端部
２２ａ 第一接続口
２３ａ 第二接続口
２４ 第一直線部
２４ａ 第一直線部寸法
２５ 第二直線部
２５ａ 第二直線部寸法
３ 分岐部
３１ 分岐部の端部
３１ａ 第三接続口
３２ 分岐部寸法
４ 流体の流通方向
４１ 流体の流通孔
５ 配管
６ 直交部
７ 第三直線部
７１ 第三直線部の端部
７１ａ 第四接続口
７２ 第三直線部の直線方向の寸法
８ 第四直線部
８１ 第四直線部の端部
８１ａ 第五接続口
８２ 第四直線部の直線方向の寸法
９ 流体の流通方向
９１ 流体の流通孔

Claims (5)

1. 直線部と前記直線部の中央から直交して分岐する分岐部とが備えられ、前記直線部の両端部に第一接続口と第二接続口及び前記分岐部の端部に第三接続口がそれぞれ形成されて、流体が流通する金属製のティーズ型の管継手において、
   前記管継手は、前記分岐部の端部から前記直線部までの分岐部の寸法と、前記直線部の各端部から前記分岐部までの第一直線部の寸法及び第二直線部の寸法が略同じに形成されるとともに、前記分岐部、前記第一直線部及び前記第二直線部における流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、
   前記第一接続口、前記第二接続口及び前記第三接続口をそれぞれ連通する流体の流通孔が切削加工により形成されていることを特徴とするティーズ型の管継手。
2. 前記第三接続口に接続される金属製の配管の外径は、６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載のティーズ型の管継手。
3. 直交部と前記直交部からそれぞれ延びる第三直線部及び第四直線部が備えられ、前記第三直線部の端部に第四接続口及び前記第四直線部の端部に第五接続口がそれぞれ形成されて、流体が流通する金属製のエルボ型の管継手において、
   前記管継手は、前記第三直線部の直線方向の寸法と前記第四直線部の直線方向の寸法とが略同じに形成されるとともに、前記第三直線部及び前記第四直線部における流体の流通方向に直交する各断面外形が矩形状に形成され、
   前記第四接続口及び前記第五接続口をそれぞれ連通する流体の流通孔が切削加工により形成されていることを特徴とするエルボ型の管継手。
4. 前記第四接続口及び前記第五接続口にそれぞれ接続される金属製の配管の外径は、６ｍｍ未満であることを特徴とする請求項３に記載のエルボ型の管継手。
5. 前記管継手は、素材を板条体としていることを特徴とする請求項１若しくは２に記載のティーズ型の管継手又は請求項３若しくは４に記載のエルボ型の管継手。

Images