JP2022118355A - パイプ貫通部のシール構造およびパイプ貫通部のシール方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パイプに熱応力が生じることを防ぎながら、パイプ貫通部をシールするうえで信頼性が高くなるパイプ貫通部のシール構造を提供する。【解決手段】第１のパイプ２１と、第１のパイプ２１の中空部２３に挿入された第２のパイプ２２とを備える。第１のパイプ２１の端部２１ａが挿入された第１の穴２４および第２のパイプ２２が挿入された第２の穴２５からなる段付き穴２６を有する側壁１２（壁）を備える。第１の穴２４と第１のパイプ２１との間が溶接またはろう付けによってシールされる。第２の穴２５と第２のパイプ２２との間が溶接またはろう付けによってシールされている。【選択図】 図１

Description

本発明は、パイプ貫通部を溶接またはろう付けによってシールするパイプ貫通部のシール構造およびパイプ貫通部のシール方法に関する。

液体や気体が充填された金属製の容器の壁にパイプを貫通させて接続する場合は、パイプ貫通部を溶接やろう付けによってシールすることが多い。このパイプ貫通部のシール構造によれば、例えば図４に示すように、パイプ１が容器２の壁３の外面３ａに溶接またはろう付けによって固定される。図４においては、溶接部またはろう付け部を符号４で示す。
この種のシール構造においては、容器２とパイプ１との接続部分が破損すると容器２内の液体や気体が外部に漏洩するおそれがあるため、パイプ貫通部の信頼性を確保することが重要となる。

パイプ貫通部の信頼性を高くするためには、例えば図５に示すように、容器２の内側においてパイプ１を壁３の内面３ｂにろう付けした後に容器２の外側においてパイプ１を壁３の外面３ａに溶接し、漏洩を２重に防止するシール構造を採ることが考えられる。図５においては、ろう付け部を符号５で示し、溶接部を符号６で示す。このシール構造によれば、容器２の内部と外部をそれぞれ接続する事で、一方が破損した場合でも他方の接続部が健全であれば漏洩することはない。
容器２にパイプ１を接続する構造として、図６に示すようにパイプ１と容器２を接着剤７で接着する構造も考えられる。

パイプ１を容器２に接続するにあたって容器２の内側にパイプ１をろう付けして容器２の外側にパイプ１を溶接する構造を採ると、パイプ１にろう付け時と溶接時とでそれぞれ熱が加えられることが原因で問題が生じるおそれがある。すなわち、ろう付けで容器２に固定されたパイプ１に、溶接時に生じた熱応力による負荷が加わってパイプ１が破断するおそれがある。

一方、パイプ１を接着剤７で容器２に接着する場合は、ろう付けや溶接よりも低い温度で接着する事が可能になるから、パイプ１に作用する熱応力による負荷を低減することができる。しかし、接着剤７を使用する構造では、パイプ貫通部をシールするうえで信頼性が溶接やろう付けよりも低くなるという問題がある。また、容器２の内部の充填物の種類によっては接着剤７が使用できない場合があるし、接着剤７は高温になると接着強度が低下するため高温では使用できないという問題もある。

本発明の目的は、パイプに熱応力が生じることを防ぎながら、パイプ貫通部をシールするうえで信頼性が高くなるパイプ貫通部のシール構造およびパイプ貫通部のシール方法を提供することである。

この目的を達成するために本発明に係るパイプ貫通部のシール構造は、第１のパイプと、前記第１のパイプより小径に形成され、一端部が前記第１のパイプの中空部に挿入されて他端部が前記第１のパイプの端部から突出する第２のパイプと、前記第１のパイプの前記端部が挿入された第１の穴および前記第１の穴より穴径が小さく形成されて前記第２のパイプの前記他端部が挿入された第２の穴からなる段付き穴を有する壁とを備え、前記第１の穴と前記第１のパイプとの間が溶接またはろう付けによってシールされ、前記第２の穴と前記第２のパイプとの間が溶接またはろう付けによってシールされているものである。

本発明は、前記パイプ貫通部のシール構造において、前記壁は容器の壁であり、前記第１のパイプは、前記壁から容器外に向けて突出して前記壁に前記溶接によって固定され、前記第２のパイプは、前記壁から容器内に向けて突出して前記壁にろう付けによって固定されていてもよい。

本発明に係るパイプ貫通部のシール方法は、第１の穴と前記第１の穴より穴径が小さい第２の穴とからなる段付き穴を壁に形成するステップと、前記第１の穴に挿入可能な第１のパイプの中空部に前記第１のパイプより小径な第２のパイプを挿入するステップと、前記第１のパイプを前記第１の穴に挿入しかつ前記第２のパイプを前記第２の穴に挿入するステップと、前記第１の穴と前記第１のパイプとの間を溶接またはろう付けによってシールするステップと、前記第２の穴と前記第２のパイプとの間を溶接またはろう付けによってシールするステップとによって実施する方法である。

本発明は、前記パイプ貫通部のシール方法において、前記段付き穴を前記壁に形成するステップは、容器の壁に前記第１の穴が前記容器の外側に位置するように行い、前記第１のパイプの前記中空部に前記第２のパイプを挿入するステップは、前記中空部に前記第２のパイプを圧入して行い、前記第１の穴と前記第１のパイプとの間をシールするステップは溶接によって行い、前記第２の穴と前記第２のパイプとの間をシールするステップはろう付けによって行ってもよい。

本発明においては、溶接やろう付けで第１のパイプと第２のパイプとがそれぞれ壁に固定されているから、漏洩を２重で防止することができる。また、第１のパイプと第２のパイプは、互いに移動できるから、壁の両側で溶接やろう付けが行われるにもかかわらず、これらのパイプに熱応力が生じることはない。
したがって、本発明によれば、パイプに熱応力が生じることを防ぎながら、パイプ貫通部をシールするうえで信頼性が高くなるパイプ貫通部のシール構造およびパイプ貫通部のシール方法を提供することができる。

図１は、本発明に係るパイプ貫通部のシール構造を示す断面図である。 図２は、要部を拡大して示す断面図である。 図３は、本発明に係るパイプ貫通部のシール方法を説明するためのフローチャートである。 図４は、従来のパイプ貫通部のシール構造を示す断面図である。 図５は、従来のパイプ貫通部のシール構造を示す断面図である。 図６は、従来のパイプ貫通部のシール構造を示す断面図である。

以下、本発明に係るパイプ貫通部のシール構造およびパイプ貫通部のシール方法の一実施の形態を図１～図３を参照して詳細に説明する。この実施の形態においては、本発明を容器の壁に適用する場合の一例について説明する。
図１に示す容器１１は、図示していない液体や気体を貯留するための容器で、金属材料によって形成された側壁１２および底壁１３を備えている。この実施の形態においては、側壁１２が本発明でいう「壁」に相当する。この側壁１２には、液体や気体を通すためのパイプ組立体１４が貫通している。側壁１２におけるパイプ組立体１４が貫通するパイプ貫通部１５は、本発明に係るシール構造１６によってシールされている。

パイプ組立体１４は、外径が相対的に大きい金属製の第１のパイプ２１と、第１のパイプ２１より小径に形成された金属製の第２のパイプ２２とによって構成されている。第２のパイプ２２の一端部２２ａは第１のパイプ２１の中空部２３に挿入されている。この実施の形態においては、第２のパイプ２２が第１のパイプ２１の中空部２３に圧入されている。第２のパイプ２２の他端部２２ｂは、第１のパイプ２１の端部２１ａから突出している。

容器１１の側壁１２には、図２に示すように、側壁１２の外面１２ａに開口する第１の穴２４と、側壁１２の内面１２ｂに開口する第２の穴２５とからなる段付き穴２６が形成されている。第１の穴２４には、第１のパイプ２１の端部２１ａが挿入されている。第２の穴２５は、第１の穴２４より穴径が小さく形成されて第２のパイプ２２の他端部２２ｂが挿入されている。

この実施の形態においては、第１の穴２４と第１のパイプ２１との間が溶接によってシールされている。この溶接部を図２中に符号３１で示す。この溶接は、第１のパイプ２１の周囲の全域にわたって行われている。このため、第１のパイプ２１は、側壁１２から容器外に向けて突出した状態で側壁１２に溶接によって固定されている。
また、第２の穴２５と第２のパイプ２２との間は、ろう付けによってシールされている。このろう付け部を図２中に符号３２で示す。このろう付けは、第２のパイプ２２の周囲の全域にわたって行われている。このため、第２のパイプ２２は、側壁１２から容器内に向けて突出して側壁１２にろう付けによって固定されている。

ここで、このシール構造１６によってパイプ貫通部１５をシールするシール方法を図３を参照して説明する。
このシール方法を実施するためには、先ず、容器１１の側壁１２に第１の穴２４と第２の穴２５とからなる段付き穴２６を形成する（ステップＳ１）。なお、この段付き穴２６は、容器１１を製造する過程で第１の穴２４が容器１１の外側に位置するように機械加工によって形成することができる。

次に、パイプ組立体１４を形成する（ステップＳ２）。パイプ組立体１４は、第１のパイプ２１に第２のパイプ２２を圧入することにより形成することができる。その後、このパイプ組立体１４の第２のパイプ２２を段付き穴２６に容器１１の外側から挿入して容器１１の内側に突出させ、第１のパイプ２１を第１の穴２４に挿入する（ステップＳ３）。このようにパイプ組立体１４を段付き穴２６に挿入した状態で第２のパイプ２２を側壁１２の内面１２ｂにろう付けする（ステップＳ４）。このろう付け工程が終了することにより、第２のパイプ２２と第２の穴２５との間がシールされ、パイプ組立体１４が容器１１に固定される。

ろう付け終了後、第１のパイプ２１を側壁１２の外面１２ａに溶接する（ステップＳ５）。この溶接工程が終了することにより、第１のパイプ２１と第１の穴２４との間がシールされ、パイプ組立体１４が側壁１２の両側で固定される。第１のパイプ２１を側壁１２に溶接する工程で第１のパイプ２１に容器１１の外側あるいは容器１１の内側に押すような応力が生じた場合は、第１のパイプ２１が第２のパイプ２２に対して圧入部で滑って移動する。なお、ステップＳ４とステップＳ５とを実施する順序は、上記の逆とすることができる。すなわち、第１のパイプ２１を側壁１２に溶接した後に第２のパイプ２２を側壁１２にろう付けすることができる。

このように構成されたパイプ貫通部のシール構造およびシール方法においては、溶接やろう付けで第１のパイプ２１と第２のパイプ２２とがそれぞれ側壁１２に固定されているから、漏洩を２重で防止することができる。また、第１のパイプ２１と第２のパイプ２２は、一方に対して他方が滑ることにより互いに移動可能であるから、側壁１２の両側で溶接やろう付けが行われるにもかかわらず、これらの第１および第２のパイプ２１，２２に熱応力が生じることはない。

したがって、この実施の形態によれば、第１および第２のパイプ２１，２２に熱応力が生じることを防ぎながら、パイプ貫通部１５をシールするうえで信頼性が高くなるパイプ貫通部のシール構造およびパイプ貫通部のシール方法を提供することができる。
この実施の形態においては、第２のパイプ２２が第１のパイプ２１の中空部２３に圧入されているから、パイプ組立体１４を容器１１に組み付ける過程で第２のパイプ２２が第１のパイプ２１から脱落することがない。なお、第１のパイプ２１と第２のパイプ２２との圧入部が仮に外れたとしても、段付き穴２６の両端の開口が溶接部３１とろう付け部３２とによって塞がれているから、容器１１内の液体や気体がパイプ貫通部１５を通って容器１１の外に漏洩することはない。

この実施の形態においては、第２のパイプ２２が容器１１の内側に配置される例を示したが、本発明は、このような限定にとらわれることはなく、第１のパイプ２１が容器１１の内側に位置するように構成することができる。この実施の形態に示すように相対的に細い第２のパイプ２２が側壁１２の内面１２ｂにろう付けされる構成を採ることにより、容器１１の中の狭いスペースでろう付けを行うにもかかわらず、ろう付けを確実に行うことができる。

上述した実施の形態においては、容器１１の側壁１２のパイプ貫通部１５に本発明のシール構造１６を適用する例を示したが、本発明は、液体や気体が流れる流路の壁や、流路内の隔壁にパイプが貫通する部分にも適用することができる。
また、上述した実施の形態においては、側壁１２の外面１２ａに溶接が施されるとともに側壁１２の内面１２ｂにろう付けが施される例を示したが、本発明は、このような限定にとらわれることはない。すなわち、側壁１２の外面１２ａにろう付けが施されるとともに、側壁１２の内面１２ｂに溶接が施される構成を採ることができるし、側壁１２の外面１２ａと内面１２ｂとにろう付けが施されたり、側壁１２の外面１２ａ内面１２ｂとに溶接が施される構成を採ることができる。

１１…容器、１２…側壁（壁）、１５…パイプ貫通部、１６…シール構造、２１…第１のパイプ、２２…第２のパイプ、２３…中空部、２４…第１の穴、２５…第２の穴、２６…段付き穴、３１…溶接部、３２…ろう付け部。

Claims (4)

1. 第１のパイプと、
   前記第１のパイプより小径に形成され、一端部が前記第１のパイプの中空部に挿入されて他端部が前記第１のパイプの端部から突出する第２のパイプと、
   前記第１のパイプの前記端部が挿入された第１の穴および前記第１の穴より穴径が小さく形成されて前記第２のパイプの前記他端部が挿入された第２の穴からなる段付き穴を有する壁とを備え、
   前記第１の穴と前記第１のパイプとの間が溶接またはろう付けによってシールされ、
   前記第２の穴と前記第２のパイプとの間が溶接またはろう付けによってシールされていることを特徴とするパイプ貫通部のシール構造。
2. 請求項１記載のパイプ貫通部のシール構造において、
   前記壁は容器の壁であり、
   前記第１のパイプは、前記壁から容器外に向けて突出して前記壁に前記溶接によって固定され、
   前記第２のパイプは、前記壁から容器内に向けて突出して前記壁にろう付けによって固定されていることを特徴とするパイプ貫通部のシール構造。
3. 第１の穴と前記第１の穴より穴径が小さい第２の穴とからなる段付き穴を壁に形成するステップと、
   前記第１の穴に挿入可能な第１のパイプの中空部に前記第１のパイプより小径な第２のパイプを挿入するステップと、
   前記第１のパイプを前記第１の穴に挿入しかつ前記第２のパイプを前記第２の穴に挿入するステップと、
   前記第１の穴と前記第１のパイプとの間を溶接またはろう付けによってシールするステップと、
   前記第２の穴と前記第２のパイプとの間を溶接またはろう付けによってシールするステップとによって実施することを特徴とするパイプ貫通部のシール方法。
4. 請求項３記載のパイプ貫通部のシール方法において、
   前記段付き穴を前記壁に形成するステップは、容器の壁に前記第１の穴が前記容器の外側に位置するように行い、
   前記第１のパイプの前記中空部に前記第２のパイプを挿入するステップは、前記中空部に前記第２のパイプを圧入して行い、
   前記第１の穴と前記第１のパイプとの間をシールするステップは溶接によって行い、
   前記第２の穴と前記第２のパイプとの間をシールするステップはろう付けによって行うことを特徴とするパイプ貫通部のシール方法。

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