JP2022191598A

JP2022191598A - 金属製管継手及び配管構造

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Publication number: JP2022191598A
Application number: JP2021099909A
Authority: JP
Inventors: 和仁田子; Kazuhito Tago; 昌弘和氣; Masahiro Wake; 祥浩山内; Yoshihiro Yamauchi
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2022-12-28

Abstract

【課題】施工が容易で、応力集中箇所をなくすことができる金属製管継手及び配管構造を提供する。【解決手段】金属製管継手１は、Ｌ字状の内部流路が形成された本体管部１１と、本体管部１１の一端側に設けられ、金属配管が挿入される受け口部１３と、本体管部１１の他端側の外周面が他端側の端面に向けてテーパ状に形成されてなるテーパ面１５と、本体管部１１の他端側の端面に突出して設けられ、金属製のエルボ型管継手２の一端側に設けられた受け口部２２に挿入される差込管部１６と、本体管部１１の他端側に差込管部１６の基端部分の外周面に沿って設けられ、本体管部１１の他端側の端面よりも該端面と垂直方向に所定長さ突出し、エルボ型管継手２の一端側の端面と当接する位置決め部１７と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、金属製管継手及びこれを備えた配管構造に関する。

従来、金属配管をクランク状に敷設する場合、例えば２つの金属製のエルボ型の管継手が用いられる。

図３は、従来のエルボ型管継手を用いた配管構造の一例を示す図である。この配管構造では、２つの金属製のエルボ型管継手２と短管１０とを用いて第１，第２の２つの金属配管３，４を接続している。ここでは、例えば、小さな段差がある場所に２つの金属配管３，４を沿わせて配置する場合等を想定し、２つの金属配管３，４の中心間距離Ｌ２ができるだけ短くなるように短い短管１０を用いている。

各エルボ型管継手２は、内部を流れる流体が９０度向きを変えるようにＬ字状の内部流路２ａを有する本体管部２１を備え、この本体管部２１の両端側に受け口部２２，２３を備えている。

一方のエルボ型管継手２は、その受け口部２３に第１の金属配管３の一端が挿入され、本体管部２１の端面２５と第１の金属配管３とが溶接接合されて溶接部６が形成されている。また、他方の受け口部２２に短管１０の一端が挿入され、本体管部２１の端面２４と短管１０とが溶接接合されて溶接部９が形成されている。

同様に、他方のエルボ型管継手２は、その受け口部２３に第２の金属配管４の一端が挿入され、本体管部２１の端面２５と第２の金属配管４とが溶接接合されて溶接部７が形成されている。また、他方の受け口部２２に短管１０の他端が挿入され、本体管部２１の端面２４と短管１０とが溶接接合されて溶接部８が形成されている。

上述のように溶接接合を行う場合には、各エルボ型管継手２と短管１０とは、各エルボ型管継手２の受け口部２２の底面２２ａと短管１０との間に隙間ができるようにして固定される。上記の隙間がない状態で固定されると、溶接後に、溶接部８、９の収縮によって、短管１０が各エルボ型管継手２の受け口部２２の底面２２ａと突き当たった状態となり過大な内部応力が発生する懸念があるからである。同様の理由から、各エルボ型管継手２と金属配管３，４とは、各エルボ型管継手２の受け口部２３の底面２３ａと金属配管３，４との間に隙間ができるようにして固定される。

特許文献１には、硬質ポリ塩化ビニルからなる管継手同士を接合することが記載されている。このような硬質ポリ塩化ビニルからなる管継手同士の接合には、溶接接合は用いられない。

特開平１１－３２５３６６号公報

上記従来の配管構造のように、２つの金属配管３，４がこれらの中心間距離Ｌ２が短くなるように配置される場合には、短管１０と金属配管３との溶接部９と、短管１０と金属配管４との溶接部８とが接近し、溶接部８，９の形成部分は凹形状の切欠きとなり、応力集中の可能性が高く強度的に不利となる。また、短管１０と各エルボ型管継手２とを固定する際には、短管１０を、エルボ型管継手２の受け口部２２の底面２２ａとの間に所定の隙間ができるように位置決めして仮付け溶接し、その後、本溶接を行うことになる。このように短い短管１０を２つのエルボ型管継手２に取り付けるのは容易ではない。つまり、施工が容易ではない。また、図３のように２つの溶接部８，９が接近すると、各溶接時の熱影響によって母材（短管１０）に生じる２つの熱影響部が近接あるいは干渉して、母材の金属組成及び機械的性質に悪影響を及ぼし、低温じん性の劣化や応力腐食割れの原因となる。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、施工が容易で、応力集中箇所をなくすことができる金属製管継手及び配管構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のある態様に係る金属製管継手は、Ｌ字状の内部流路が形成された本体管部と、前記本体管部の一端側に設けられ、金属配管が挿入される受け口部と、前記本体管部の他端側の外周面が前記他端側の端面に向けてテーパ状に形成されてなるテーパ面と、前記本体管部の前記他端側の端面に突出して設けられ、金属製の他の管継手の一端側に設けられた受け口部に挿入される差込管部と、前記本体管部の前記他端側に前記差込管部の基端部分の外周面に沿って設けられ、前記本体管部の前記他端側の端面よりも該端面と垂直方向に所定長さ突出し、前記他の管継手の前記一端側の端面と当接する位置決め部と、を備えている。

また、本発明のある態様に係る配管構造は、上記の金属製管継手と、前記金属製管継手の受け口部に挿入されて溶接接合された第１の金属配管と、両端側に受け口部が設けられ、一端側の前記受け口部に前記金属製管継手の差込管部が挿入されるとともに、前記一端側の端面が前記金属製管継手の位置決め部と当接した金属製の他の管継手と、前記他の管継手の他端側の前記受け口部に挿入されて溶接接合された第２の金属配管と、前記金属製管継手の他端側のテーパ面及び前記差込管部の基端部分と前記他の管継手の前記一端側の端面とを壁面に有するリング状の凹部に溶接金属が埋設されてなる溶接部と、を備えている。

本発明は、以上に説明した構成を有し、施工が容易で、応力集中箇所をなくすことができる金属製管継手及び配管構造を提供することができるという効果を奏する。

図１（Ａ）は、本実施形態の一例の配管構造を示す正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の配管構造に備えられている金属製管継手を上方から見た図である。図２（Ａ）は、本実施形態の他の例の配管構造を示す正面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の配管構造に備えられている金属製管継手を上方から見た図である。図３は、従来のエルボ型管継手を用いた配管構造の一例を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、図面は理解しやすくするために、それぞれの構成要素を模式的に示したもので、形状及び寸法比等については正確な表示ではない場合がある。また、本発明は、以下の実施形態に限定されない。

（実施形態）
図１（Ａ）は、本実施形態の一例の配管構造を示す正面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の配管構造に備えられている本実施形態の一例の金属製管継手を上方から見た図である。

本実施形態の一例の配管構造１００は、図１（Ａ）に示すように、本実施形態の金属製管継手１と、周知の金属製のエルボ型管継手（他の管継手）２と、第１の金属配管３と、第２の金属配管４と、溶接部５と、を備えている。金属製管継手１及びエルボ型管継手２は、炭素鋼またはステンレス鋼などの金属で形成されている。

金属製管継手１は、本体管部１１と、本体管部１１の一端側に設けられた受け口部１３と、本体管部１１の他端側にテーパ状に形成されたテーパ面１５と、本体管部１１の他端側に突出して設けられた差込管部１６と、差込管部１６の基端部分の外周面に沿うように設けられた３個の位置決め部１７と、を備えている。

本体管部１１は、内部を流れる流体が９０度向きを変えるようにＬ字状の内部流路１ａが形成されている。よって、本体管部１１の一端側の端面１２の中心線と、本体管部１１の他端側の端面１４の中心線とが直交する。すなわち、受け口部１３の中心線と差込管部１６の中心線とが直交する。

テーパ面１５は、本体管部１１の他端側の外周面が他端側の端面１４に向けてテーパ状（先細り形状）に形成されてなる。差込管部１６は、本体管部１１の他端側の端面１４に突出して設けられており、エルボ型管継手２の一端側に設けられた受け口部２２に挿入される。位置決め部１７は、本体管部１１の他端側の端面１４よりも該端面１４と垂直方向に所定長さ突出するように形成されている。本例では、位置決め部１７は、テーパ面１５に形成されている。なお、位置決め部１７は、差込管部１６の基端部分との間に隙間を有するように形成されていてもよいし、差込管部１６の基端部分と一体化されて形成されていてもよい。

また、エルボ型管継手２は、内部を流れる流体が９０度向きを変えるようにＬ字状の内部流路２ａを有する本体管部２１を備え、この本体管部２１の両端側に受け口部２２，２３を備えた周知の構成である。

この配管構造１００では、金属製管継手１の一端側において、受け口部１３に第１の金属配管３の一端が挿入され、金属製管継手１の一端側の端面１２と第１の金属配管３とが溶接接合され、溶接金属からなる溶接部６が形成されている。

また、金属製管継手１の他端側では、エルボ型管継手２の一端側の端面２４（受け口部２２の周囲の端面２４）が金属製管継手１の位置決め部１７と当接した状態となるようにして、金属製管継手１の差込管部１６が、エルボ型管継手２の一端側の受け口部２２に挿入される。そして、金属製管継手１の他端側のテーパ面１５及び差込管部１６の基端部分とエルボ型管継手２の一端側の受け口部２２の周囲の端面２４とを壁面に有するリング状の凹部１９を溶接することにより、この凹部１９に溶接金属が埋設されてなる溶接部５が形成されている。

また、エルボ型管継手２の他端側において、受け口部２３に第２の金属配管４の一端が挿入され、本体管部２１の他端側の端面２５と第２の金属配管４とが溶接接合され、溶接金属からなる溶接部７が形成されている。

なお、上記では、２つの金属配管３，４の中心線が平行となるように、２つの管継手１，２が接合されているが、２つの管継手１，２の受け口部１３，２３の相対的な向きを変えることで、２つの金属配管３，４の中心線がねじれの位置となるように金属配管３，４を配置することもできる。また、金属配管３，４を含む配管構造１００がＵ字状となるようにすることもできる。

本実施形態では、金属製管継手１にエルボ型管継手２の一端側の受け口部２２に挿入して接続される差込管部１６を設けているので、２つの管継手１，２の接続に、従来の短管１０（図３参照）が不要である。よって、第１と第２の金属配管３，４の中心間距離Ｌ１をより短くでき、例えば、小さな段差がある場所に２つの金属配管３，４を沿わせて配置する場合等に有利である。また、図３のように２つの溶接部８，９が接近することにより、２つの熱影響部が近接あるいは干渉して生じる母材（短管１０）の劣化という問題もない。

また、本実施形態では、２つの管継手１，２を接続する際、凹部１９に溶接金属が埋設されてなる溶接部５を形成することにより、応力集中箇所をなくすことができる。

また、差込管部１６の近傍にテーパ面１５を設けているので、溶接する凹部１９をレ形開先形状とすることができ、溶接が容易になる。また、位置決め部１７が本体管部１１の端面１４よりも突出しているため、その突出分だけ開先の先端が差込管部１６の基端部分となり、強固に溶接することができる。

また、本実施形態では、本体管部１１の端面１４よりも突出した位置決め部１７を設けているため、エルボ型管継手２の端面２４と位置決め部１７とを当接させることにより、金属製管継手１とエルボ型管継手２との位置決めを容易に行うことができ、この状態で溶接接合することができ、施工が容易になる。また、上記位置決めを行ったときには、差込管部１６の先端とエルボ型管継手２の受け口部２２の底面２２ａとの間に隙間ができるようにしているので、差込管部１６の先端が受け口部２２の底面２２ａに突き当たった状態となることによる過大な内部応力が発生することもない。

（変形例）
図２（Ａ）は、本実施形態の他の例の配管構造を示す正面図であり、図２（Ｂ）は、図１（Ａ）の配管構造に備えられている本実施形態の他の例の金属製管継手を上方から見た図である。

この配管構造１０１は、前述の配管構造１０１とは、金属製管継手１のテーパ面１５の形成領域が若干異なる。すなわち、金属製管継手１の差込管部１６の周囲に平坦な端面１４からなる平坦面１８を残して、テーパ面１５を設けている。そして、平坦面１８に位置決め部１７を設けている。他の構成は、前述の配管構造１００と同様であり、その説明を省略する。この配管構造１０１の場合も、前述の配管構造１００と同様の効果が得られる。

なお、上記実施形態では、位置決め部１７が３個設けられているが、１個以上設けられていればよい。３個以上設けることにより、金属製管継手１の差込管部１６とエルボ型管継手２の受け口部２２との間にがたつきがあっても、全ての位置決め部１７をエルボ型管継手２の端面２４と当接させることにより、金属製管継手１とエルボ型管継手２との位置決めを良好に行うことができる。また、位置決め部１７は、例えば、図１（Ｂ）の二点鎖線１７ａで示すように、差込管部１６の外周面に沿った円弧状に設けられてあってもよい。

また、上記では、図１（Ａ）、図２（Ａ）に示す図をそれぞれ配管構造１００，１０１を示す正面図として説明したが、平面図としてもよいし、斜め下方あるいは斜め上方などから見た図としてもよく、２つの金属配管３，４の配置に応じて２つの管継手１，２が適宜配置される。

また、本実施形態では、金属製管継手１と接続する他の管継手として、エルボ型管継手２を例示したが、チーズ型管継手等であってもよい。

（まとめ）
本発明のある態様に係る金属製管継手は、Ｌ字状の内部流路が形成された本体管部と、前記本体管部の一端側に設けられ、金属配管が挿入される受け口部と、前記本体管部の他端側の外周面が前記他端側の端面に向けてテーパ状に形成されてなるテーパ面と、前記本体管部の前記他端側の端面に突出して設けられ、金属製の他の管継手の一端側に設けられた受け口部に挿入される差込管部と、前記本体管部の前記他端側に前記差込管部の基端部分の外周面に沿って設けられ、前記本体管部の前記他端側の端面よりも該端面と垂直方向に所定長さ突出し、前記他の管継手の前記一端側の端面と当接する位置決め部と、を備えている。

前記位置決め部は、前記差込管部の基端部分の周囲に間隔をあけて３個以上設けられていてもよい。

上記構成によれば、金属製管継手に他の管継手の一端側の受け口部に挿入して接続される差込管部を設けているので、２つの管継手の接続に、従来の短管１０（図３参照）が不要である。よって、第１と第２の金属配管の中心間距離をより短くでき、例えば、小さな段差がある場所に２つの金属配管を沿わせて配置する場合等に有利である。

また、金属製管継手と他の管継手とを接続する際、凹部に溶接金属が埋設されてなる溶接部を形成することにより、応力集中箇所をなくすことができる。

また、差込管部の近傍にテーパ面を設けているので、溶接する凹部をレ形開先形状とすることができ、溶接が容易になる。また、金属製管継手にその本体管部の他端側の端面よりも突出した位置決め部を設けているため、他の管継手の一端側の端面と位置決め部とを当接させることにより、金属製管継手と他の管継手との位置決めを容易に行うことができ、この状態で溶接接合することができ、施工が容易になる。また、位置決め部が本体管部の他端側の端面よりも突出しているため、その突出分だけ開先の先端が差込管部の基端部分となり、強固に溶接することができる。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明は、施工が容易で、応力集中箇所をなくすことができる金属製管継手及び配管構造等として有用である。

１金属製管継手
２エルボ型管継手
３第１の金属配管
４第２の金属配管
５溶接部
１１金属製管継手の本体管部
１３金属製管継手の受け口部
１５金属製管継手のテーパ面
１６金属製管継手の差込管部
１７金属製管継手の位置決め部
１９凹部
２２，２３エルボ型管継手の受け口部
１００，１０１配管構造

Claims

Ｌ字状の内部流路が形成された本体管部と、
前記本体管部の一端側に設けられ、金属配管が挿入される受け口部と、
前記本体管部の他端側の外周面が前記他端側の端面に向けてテーパ状に形成されてなるテーパ面と、
前記本体管部の前記他端側の端面に突出して設けられ、金属製の他の管継手の一端側に設けられた受け口部に挿入される差込管部と、
前記本体管部の前記他端側に前記差込管部の基端部分の外周面に沿って設けられ、前記本体管部の前記他端側の端面よりも該端面と垂直方向に所定長さ突出し、前記他の管継手の前記一端側の端面と当接する位置決め部と、
を備えた金属製管継手。
前記位置決め部は、前記差込管部の基端部分の周囲に間隔をあけて３個以上設けられた、
請求項１に記載の金属製管継手。
請求項１または２に記載の金属製管継手と、
前記金属製管継手の受け口部に挿入されて溶接接合された第１の金属配管と、
両端側に受け口部が設けられ、一端側の前記受け口部に前記金属製管継手の差込管部が挿入されるとともに、前記一端側の端面が前記金属製管継手の位置決め部と当接した金属製の他の管継手と、
前記他の管継手の他端側の前記受け口部に挿入されて溶接接合された第２の金属配管と、
前記金属製管継手の他端側のテーパ面及び前記差込管部の基端部分と前記他の管継手の前記一端側の端面とを壁面に有するリング状の凹部に溶接金属が埋設されてなる溶接部と、
を備えた配管構造。