JP2020139619A - 管接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化とコスト削減を図ることできることに加え、配管の組み立てを容易に行うことができる管接続構造を提供する。【解決手段】 第１の管１０は先端部に屈曲隆起部１１を有している。第２の管２０は先端部を外方に折り曲げてなるフランジ部２１を有している。ユニオン４０は、第１の管１０の先端部から屈曲隆起部１１を跨いで、フランジ部２１の端面に至る領域に装着される。ナット５０は、第２の管２０の外周面に嵌め込まれユニオン４０と締結されるようになっている。シールリング部材３０は、ユニオン４０、屈曲隆起部１１、及びフランジ部２１とで囲まれた隙間に嵌入されている。第１の管１０の屈曲隆起部１１を除く部分の内周面と第２の管２０のフランジ部２１を除いた部分の内周面は面一なっている。【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気や空気などの気体、水や油などの流体、粉体、粒体を流通させる管の接続構造に関する。

従来から、管（パイプ）を接続、配管する場合には継手部が必要とされている。継手部を形成する方式として、鋳造品の継手管に螺子切り加工等を施して接続管を接続する方式、継手管に接続管を溶接する方式等が知られている。

特許文献１には、管加工を複雑にすることなく、簡単に製造でき、かつシール性を向上させることを目的として、ユニオンに固着された第１の管の内周部に環状のシール部材を嵌め込むと共に、このシール部材を第１の管の内周部に保持するように該内周部に環状のシール部材ストッパを圧入し、このシール部材ストッパ及びシール部材の内周部に第１の管に接続されるべき第２の管を挿入し、この第２の管の外周部に嵌め込まれたナットと前記ユニオンとを締結することにより第１及び第２の管を接続するようにした管接続構造が記載されている。

特開平５−４４８７５号公報

しかしながら、鋳造品の継手管を用いる方式は、重量が大きい、加工工程が多い、品質管理のための検査項目が多い等の問題があった。また、溶接を用いる方式は、熟練技術が必要であり、施工時間が長くなるという問題があった。
また、特許文献１に記載された管接続構造は、第１及び第２の管の内周面の間に段差があるので、管内を流通する流体等が段差による配管抵抗を受けるという問題があった。

上述の課題に鑑み、本発明による管接続構造は、先端部に屈曲隆起部（１１）を有する第１の管（１０）と、先端部を外方に折り曲げてなるフランジ部（２１）を有する第２の管（２０）と、第１の管（１０）又は第２の管（２０）に装着されたユニオン（４０）と、前記ユニオン（４０）と締結されるナット（５０）と、前記ユニオン（４０）、前記屈曲隆起部（１１）及び前記フランジ部（２１）とで囲まれた隙間に嵌入されたシールリング部材（３１）と、を備え、前記第１の管（１０）の前記屈曲隆起部（１１）を除く部分の内周面と前記第２の管（２０）の前記フランジ部（２１）を除いた部分の内周面とが面一になっていることを特徴とする。

本発明の管接続構造によれば、通常の配管材（パイプ材）に直接、機械加工を施すことで組み立てることができるので、軽量化とコスト削減を図ることできることに加え、熟練技術を必要とすることなく配管の組み立てを容易に行うことができる。

また、本発明の管接続構造によれば、配管の内部段差がないので、配管抵抗を無くすことができる。さらに、本発明の管接続構造によれば、管接続の位置決め精度が高く、強固な管接続を得ることができる。

本発明の第１の実施形態における管接続構造の平面図である。 図１のＡ−Ａ線（管中心軸を通る線）における断面図である。 本発明の第２の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第３の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第４の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第５の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第６の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第７の実施形態における管接続構造の断面図である。 本発明の第８の実施形態における管接続構造の断面図である。 ユニオンとナットの締結における終点検知を示す断面図である。 ユニオンとナットの締結における終点検知を示す断面図である。 ユニオンとナットの締結が緩むのを防止するための構成を示す断面図である。 本発明の実施形態における管接続構造１００Ａ〜１００Ｈを利用した配管施工例を示す図である。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態における管接続構造１００Ａを図１及び図２に基づいて説明する。この管接続構造１００Ａは、第１の管１０（例えば、継手管）と第２の管２０（例えば、接続管）を接続するものである。第１の管１０と第２の管２０は同じ管材から切り出されたもので、加工前は同じ内径及び外径を有している。

第１の管１０は先端部に、第１の管１０を外方に屈曲して隆起または膨出した屈曲隆起部１１と、この屈曲隆起部１１の端から管軸方向に延び出でた延出部１２を有している。第２の管２０は先端部を外方に断面略Ｌ字形に折り曲げてなるリング状のフランジ部２１を有している。図２ではフランジ部２１は第２の管２０の管軸方向に対して垂直に折り曲がっているが、垂直に対して傾斜していてもよい。

屈曲隆起部１１は、第１の管１０の先端部を拡径して形成されるもので、配管作業現場で一般的な拡径治具を用いて容易に加工することができる。屈曲隆起部１１は、図２では円弧断面形状をなしているが、これに限らず、三角や四角等の角がある断面形状、丸みを帯びた断面形状、また後述するように、これらを潰した形状をなしていてもよい。

第１の管１０の先端部である、延出部１２はフランジ部２１に向かって延びている。この場合、延出部１２の先端面はフランジ部２１の下端部に当接するように構成することにより、管接続における第１及び第２の管１０，２０の位置決め精度を高めることができる。

第１の管１０の内周面と第２の管２０の内周面は、屈曲隆起部１１とフランジ部２１を除いて面一に、つまり段差がなくフラットになっているので、配管抵抗を無くすことができる。

連結部材である筒状のユニオン４０は、第１の管１０の先端部から屈曲隆起部１１を跨いで、フランジ部２１の端面に至る領域に装着されている。この場合、屈曲隆起部１１の頂上部とフランジ部２１の端面は面一になっていることが好ましいが、それには限定されない。

ユニオン４０の外周面にはナット５０との螺子合のために螺子部が刻設されている。ユニオン４０は、上記領域に当接または固着されてもよいが、現場作業等の状況により若干の隙間が生じても構わない。

一方、ナット５０は、第２の管２０の外周面に嵌め込まれ螺子込みによりユニオン４０と締結されるようになっている。ユニオン４０とナット５０は螺子込みにより、管軸方向で見てフランジ部２１の端面付近で当接することが好ましい。この場合、ナット５０の内周面の一部（フランジ部２１側の内周面）は第２の管１０のフランジ部２１の一方の主面（第２の管２０の本体側の主面）に当接するように構成すれば、管接続における位置決め精度が高まり、強固な管接続を得ることができる。これに加えて、前述のように、第１の管１０の延出部１２がフランジ部２１の反対側の主面に当接するように構成すれば、さらに管接続における位置決め精度が高まり、強固な管接続を得ることができる。

そして、管接続構造１００Ａの高気密性及び高接着性等を確保するために、シールリング部材３０が、ユニオン４０、屈曲隆起部１１、延出部１２、及びフランジ部２１とで囲まれた隙間に嵌入されている。シールリング部材３０は、例えば、ゴム等の弾力性があるパッキン材、Ｏリング、またはコーキング材、接着剤等、シリコーン系等の液状またはゲル状のシーリング材で構成される。

上述の配管接続構造１００Ａによれば、鋳造品を用いることなく、通常の管材（パイプ材）に直接、機械加工を施すことで組み立てることができるので、軽量化とコスト削減を図ることできることに加え、熟練技術を必要とすることなく配管の組み立てを容易に行うことができる。また、内部段差がないので、配管抵抗を無くことができる。さらに、管接続の位置決め精度が高く、強固な管接続を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態における管接続構造１００Ｂは、図３に示すように、第１の実施形態における管接続構造１００Ａと比較すると、屈曲隆起部１１を管軸方向に潰した形状、つまり屈曲隆起部１１の対向する内周面の間隔が狭るか、互いに接触した形状をなしている点で異なっている。このような屈曲隆起部１１の変形形態は、本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３の実施形態における管接続構造１００Ｃは、図４に示すように、第１の実施形態における管接続構造１００Ａと比較すると、第１の管１０の屈曲隆起部１１から延び出でた延出部１２を除去した点で異なる。

屈曲隆起部１１とフランジ部２１は、互いに対向している。この場合、屈曲隆起部１１の端部はフランジ部２１の下端部に当接するよう構成することにより、管接続における位置決め精度を高めることができるが、現場作業等の状況により若干の隙間が生じても構わない。このような変形形態は、本発明の他のすべての実施形態にも適用することができる。

＜第４実施形態＞
本発明の第４の実施形態における管接続構造１００Ｄは、図５に示すように、第１の実施形態における管接続構造１００Ａと比較すると、第１の管１０と第２の管２０とを反対に配置したものである。この場合、第１の管１０が接続管、第２の管２０が継手管になっている。ユニオン４０は、第２の管２０の先端部からフランジ部２１を跨いで、屈曲隆起部１１の外周面に至る領域に装着されている。

この場合、屈曲隆起部１１の頂上部とフランジ部２１の端面は面一になっていることが好ましいが、それには限定されない。ユニオン４０は、上記領域に当接または固着されてもよいが、現場作業等の状況により若干の隙間が生じても構わない。

＜第５実施形態＞
本発明の第５の実施形態における管接続構造１００Ｅは、図６に示すように、第４の実施形態における管接続構造１００Ｄと比較すると、第２の管２０には先端部を拡径してなるソケット部２２が設けられ、このソケット部２２の先端部に屈曲隆起部２１が設けられ、第１の管１０はソケット部２２に挿入されている点で異なっている。この場合、第１の管１０の屈曲隆起部１１を除く部分の内周面と第２の管２０のソケット部２２を除く部分の内周面とが面一になっている。

この場合、フランジ部２１の下端部を屈曲隆起部１１の下端部に当接させるか、または第１の管１０の先端部である延出部１２の先端面をソケット部２２の内奥部の壁部に当接させるか、いずれか又は両方の構成をとることにより、管接続における位置決め精度を高めることができる。

ソケット部２２は延出部１２の外周面に乗り上げる形で重畳している。この場合、ソケット部２２の内周面は延出部１２の外周面と固着していることが、高気密性及び高接着性等を確保する上で好ましいが、現場作業等の状況により若干の隙間が生じても構わない。

＜第６実施形態＞
本発明の第６の実施形態における管接続構造１００Ｆは、図７に示すように、第５の実施形態における管接続構造１００Ｅと比較すると、フランジ部２１は延出部１２の外周面に乗り上げているが、屈曲隆起部１１からは離間している点で異なっている。管接続構造１００Ｆの高気密性及び高接着性等を確保するために、シールリング部材３０は、ユニオン４０、屈曲隆起部１１、延出部１２、及びフランジ部２１とで囲まれた隙間に嵌入されている。

＜第７実施形態＞
本発明の第７の実施形態における管接続構造１００Ｇは、図８に示すように、第６の実施形態における管接続構造１００Ｆと比較すると、ユニオン４０／ナット５０の締結における位置決めを行うストッパ部材３１が設けられた点で異なっている。ストッパ部材３１はユニオン４０、屈曲隆起部１１及びフランジ部２１とで囲まれた隙間にシールリング部材３０に隣接して嵌入され、好ましくはフランジ部２１の主面に当接されている。このストッパ部材３１は、シールリング部材３０より硬い材料、例えば金属や硬質プラスチック等で構成され、シールリング部材３０のストッパとしても機能する。このストッパ部材３１は本発明の他のすべての実施形態に適用することができる。

＜第８実施形態＞
本発明の第８の実施形態における管接続構造１００Ｈは、図９に示すように、第７の実施形態における管接続構造１００Ｆと比較すると、ストッパ部材３１は屈曲隆起部１１の下端部に当接している点で異なっている。これにより、管接続における位置決め機能をさらに高めることができる。

以上説明した本発明の各実施形態において、ユニオン４０とナット５０は螺子締めにより締結されるが、ユニオン４０とナット５０は螺子以外の機構（例えば、ロック機構）により締結されてもよい。

＜ユニオン／ナットの締結における終点検知＞
次に、上述の第１乃至第６の実施形態において、ユニオン４０／ナット５０の螺子締め作業を適切に行うための手段を説明する。

先ず、第１の手段は、ユニオン４０とナット５０は、それぞれの軸方向のユニオン４０の端面４１とナット５０の端面５１が面一になるように締結することである。すなわち、前述のように第１の管１０に装着されたユニオン４０の外周にナット５０を螺子込んでいき、端面４１，５１が面一になったと視認された時点で、螺子込み作業を終了する。この場合、端面４１，５１は平坦面を有している。

次に、第２の手段を図１０、図１１に基づいて説明する。図１０、図１１は、ユニオン４０と、このユニオン４０に螺子込まれるナット５０の螺子込み方向端部付近における拡大断面図である。

ユニオン４０の端部には、ユニオン４０とナット５０の締結の終点を検知するための終点検知マーク４２が設けられている。この例では、終点検知マーク４２はユニオン４０の表面に形成された溝部である。この場合、ユニオン４０の外周面、ナット５０の内周面には、それぞれ、螺子合のために螺子部４３（例えば雄螺子部）、螺子部５２（例えば、雌螺子部）が刻設されている。

終点検知マーク４２は作業者の視認を容易にするために、ユニオン４０の螺子部４３に隣接する領域に、ユニオン４０の外周面に沿ってリング状の溝部として形成することが好ましい。また、ナット５０の螺子部５２に隣接する内周面は、ユニオン４０の螺子部４３との干渉を避けるために螺子部４３との間に隙間を有しており、終点検知位置において終点検知マーク４２をカバーするように構成されている。

先ず、図１０（ａ）に示すように、ユニオン４０の外周にナット５０を矢印方向に螺子込んでいく。この時は、終点検知マーク４２はナット５０から外部に露出しており、作業者かこれを視認することができる。そして、図１０（ｂ）に示すように、ナット５０をさらに螺子込んでいき、ナット５０が終点検知マーク４２を覆うと、作業者はこれを視認することができなくなるので、その時点で螺子込み作業を終了する。

また、図１１に示すように、終点検知マーク４２の視認性を向上させるために、終点検知マーク４２である溝部の中に、ユニオン４０の本体とは異なる色を持ったマーキング材４４を埋設してもよい。マーキング材４４は例えば樹脂、プラスチック、金属等で構成することができる。なお、溝部の断面形状は、図１０及び図１１に示したように三角形状に限らずＵ字形状、四角形状等の様々な形状とすることができる。

なお、上述した第１及び第２の手段は、ユニオン４０／ナット５０の螺子締め作業における終点検知に限らず、螺子締め後のユニオン４０／ナット５０の緩み検知にも用いることができる。すなわち、ユニオン４０の端面４１とナット５０の端面５１が面一になっていなければ、ユニオン４０／ナット５０の締結が緩んだことを検知することができる。また、終点検知マーク４２が視認されれば、ユニオン４０／ナット５０の締結が緩んだことを検知することができる。

また、図１２に示すように、ユニオン４０／ナット５０の締結が緩むのを防止するために、緩み防止ピン６０を挿通するための挿通穴５３をナット５０に設けてもよい。緩み防止ピン６０は終点検知状態で挿通穴５３に挿入され、緩み防止ピン６０の先端はユニオン４０側に設けられた終点検知マーク４２である溝部に嵌合され、これにより緩み防止ピン６０は係止される。この場合、挿通穴５３は図１１（ｂ）のナット５０の螺子締めの終点検知状態における終点検知マーク４２に対応する位置に設けられる。

＜配管施工例＞
次に、上述の第１乃至第８の実施形態における管接続構造１００Ａ〜１００Ｆを利用した配管施工例について図１３に基づいて説明する。

第１の管１０を継手管とする場合、その種類としてストレート形（直管形）継手管１０Ｓ、Ｌ字形に屈曲したＬ字形継手管１０Ｌ、Ｔ字形に分岐したＴ字形継手管１０Ｔ等がある。これらの継手管１０Ｓ，１０Ｌ，１０Ｔにはストレート形の第２の管２０（接続管）が、上述の管接続構造１００Ａ〜１００Ｃにより接続される。

この場合、ストレート形の第２の管２０は予め、複数の特定の長さ、例えば、１ｍ、０，９ｍ、０．８ｍ、０．７ｍ、０．６ｍ、０．５ｍ、０．４ｍ、０．３ｍ、０．２ｍのものを準備しておくことにより、現場配管作業が著しく軽減されることに加え、作業者の経験や熟練等が必要なく、配管の組み立てを容易に行うことができる。逆に、第１の管１０を接続管、第２の管２０を継手管とすることができ、この場合は、上述の管接続構造１００Ｄ〜１００Ｈにより接続される。

１０ 第１の管
１１ 屈曲隆起部
１２ 延出部
２０ 第２の管
２１ フランジ部
２２ ソケット部
３０ シールリング部材
３１ ストッパ部材
４０ ユニオン
４１ ユニオンの端面
４２ 終点検知マーク
４３ ユニオンの螺子部
４４ マーキング材
５０ ナット
５１ ナットの端面
５２ ナットの螺子部
５３ 挿通穴
６０ 緩み防止ピン
１００Ａ〜１００Ｈ 管接続構造

Claims (11)

1. 先端部に屈曲隆起部（１１）を有する第１の管（１０）と、
   先端部を外方に折り曲げてなるフランジ部（２１）を有する第２の管（２０）と、
   第１の管（１０）又は第２の管（２０）に装着されたユニオン（４０）と、
   前記ユニオン（４０）と締結されるナット（５０）と、
   前記ユニオン（４０）、前記屈曲隆起部（１１）及び前記フランジ部（２１）とで囲まれた隙間に嵌入されたシールリング部材（３０）と、を備え、
   前記第１の管（１０）の前記屈曲隆起部（１１）を除く部分の内周面と前記第２の管（２０）の前記フランジ部（２１）を除いた部分の内周面とが面一になっていることを特徴とする管接続構造。
2. 前記第１の管（１０）の先端部は前記フランジ部（２１）に当接していることを特徴とする請求項１に記載の管接続構造。
3. 先端部に屈曲隆起部（１１）を有する第１の管（１０）と、
   先端部を拡径してなるソケット部（２２）と、このソケット部（２２）の先端部を折り曲げてなるフランジ部（２１）を有する第２の管（２０）と、
   第１の管（１０）又は第２の管（２０）に装着されたユニオン（４０）と、
   前記ユニオン（４０）と締結されるナット（５０）と、
   前記ユニオン（４０）、前記屈曲隆起部（１１）及び前記フランジ部（２１）とで囲まれた隙間に嵌入されたシールリング部材（３０）と、を備え、
   前記第１の管（１０）は前記ソケット部（２２）に挿入され、前記第１の管（１０）の前記屈曲隆起部（１１）を除く部分の内周面と前記第２の管（２０）のソケット部（２２）を除いた部分の内周面とが面一になっていることを特徴とする管接続構造。
4. 前記フランジ部（２１）は前記屈曲隆起部（１１）に当接していることを特徴とする請求項３に記載の管接続構造。
5. 前記第１の管（１０）の先端部は前記ソケット部（２２）の内奥部の壁部に当接していることを特徴とする請求項３又は４に記載の管接続構造。
6. 前記ユニオン（４０）、前記屈曲隆起部（１１）及び前記フランジ部（２１）とで囲まれた隙間に前記シールリング部材（３０）に隣接して前記シールリング部材（３０）より硬い材料からなるストッパ部材（３１）が嵌入されたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の管接続構造。
7. 前記ストッパ部材（３１）は前記屈曲隆起部（１１）に当接していることを特徴とする請求項６に記載の管接続構造。
8. 前記ユニオン（４０）と前記ナット（５０）は、それぞれの軸方向の端面（４１，５１）が面一になるように締結されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の管接続構造。
9. 前記ユニオン（４０）は、前記ユニオン（４０）と前記ナット（５０）の締結の終点を検知するための終点検知マーク（４２）を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の管接続構造。
10. 前記終点検知マーク（４２）は前記ユニオン（４０）の表面に形成された溝部であることを特徴とする請求項９に記載の管接続構造。
11. 前記ナット（５０）は、終点検知状態において前記溝部に嵌合される緩み防止ピン（６０）を挿通するための挿通穴（５３）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の管接続構造。

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