JP6436324B1 - 管継手及び管接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】管継手の軽量化、並びに材料の節減を図る。
【解決手段】管継手１００は、第１の継手部材１１０と第２の継手部材１２０とを組み合わせて構成される。第１の継手部材１１０は、管１，２を螺入する締結部１１１と、締結部１１１の周囲に設けられたフランジ部１１２と、フランジ部１１２の周端に立設された第１の筒部１１３を備えて構成され、フランジ部１１２に複数の第１のボルト貫通孔１１４が設けられている。第２の継手部材１２０は、管１，２を挿通する中心開口部１２１と、複数の第２のボルト貫通孔１２２とを有し、第１の筒部１１３の上端開口部を覆うドーナツ形の蓋部１２３と、この蓋部１２３の周端に立設されて第１の筒部１１３に嵌合する第２の筒部１２４と、を備える。第１の継手部材１１０及び第２の継手部材１２０に囲まれた空洞部１３０が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、２本の管を締結する管継手及び管接続構造に関し、特に、軽量化と材料の節減を可能にした構造の管継手及び管接続構造に関する。

一般に、ねじ込み式のフランジ形管継手は、管端との締結部にフランジを設け、フランジの貫通孔に挿通したボルトとナットで締め付ける構造の管継手であり、一般に管径が大きい場合や管内の圧力が高い場合に使用される。

特許文献１には、鋼管の管端を螺入して締着する締結部と、ボルトを挿通する貫通孔が複数配設された鍔に該当するフランジ部 が一体であって、締結部の中心開口部の内面 にテーパ雌ネジ部を有し、このテーパ雌ネジ部に接続すべき管の端部に刻設されたテーパ雄ネジ部が螺入されるようになっている管継手が記載されている。

特開平９−６０７７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の管継手は、フランジ部本体が肉厚のドーナツ形板状体で構成されていたので、軽量化、並びに材料の節減を図ることが困難であるという問題があった。

上述の課題に鑑み、請求項１に係る発明は、第１の継手部材（１１０）と複数の第２の継手部材（１２０Ａ）とを組み合わせてなる管継手（１００Ａ）であって、
前記第１の継手部材（１１０）は、管（１，２）を螺入する筒形の締結部（１１１）と、前記締結部（１１１）の周囲に設けられ複数の第１のボルト貫通孔（１１４）と有するドーナツ形のフランジ部（１１２）と、前記フランジ部（１１２）の周端に立設された第１の筒部（１１３）と、を備え、
前記複数の第２の継手部材（１２０Ａ）は、第２のボルト貫通孔（１２６）を有する第２の筒部（１２７）を備え、前記フランジ部（１１２）上であって前記第１のボルト貫通孔（１１４）に対応する位置に互いに離れて個別に配設され、前記第１継手部材（１１０）及び複数の第２の継手部材（１２０Ａ）に囲まれた空洞部（１３０Ａ）を有することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、第１の継手部材（１１０）と複数の第２の継手部材（１
２０Ａ）を組み合わせて１つの管継手を構成し、複数の第２の継手部材（１２０Ａ）は、
フランジ部（１１２）上で互いに離れて個別に配設されていることから、請求項１に係る発明に比して、さらに軽量化、並びに材料の節減を図ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明における管継手（１００Ａ）を用いて構成した管接続構造であり、２本の管（１，２）の管端に同型の一対の管継手（１００Ａ），
（１００Ａ）がそれぞれ締結され、一対の管継手（１００Ａ），（１００Ａ）がボルト（３）とナット（４）により締め付けられてなるものである。

本発明の管継手及び管接続構造によれば、２つの継手部材を組み合わせ、これらの継手部材によって囲まれた空洞部を設けたので、軽量化、並びに材料の節減を図ることができる。

また、２つの継手部材はプレス加工により容易に製作することができ、しかも従来の管継手のように鋳造等により製作する場合に比べて、寸法精度の向上を図ることができる。さらに、２つの継手部材を組み合わせることで、空洞部を設けながらも、管継手の剛性を高めることができる。

本発明の第１の実施形態における管継手及び管接続構造の平面図及び正面図である。 図１（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。 本発明の第１の実施形態における管継手の分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態における管継手及び管接続構造の平面図及び正面図である。 本発明の第２の実施形態における管継手の分解斜視図である。 フランジが設けられた管の接続構造における平面図及び正面図である。 図６（ａ）のＺ−Ｚ線における断面図である。 ストッパー部が設けられた管継手及び管接続構造の平面図及び正面図である。 図８（ａ）のＹ−Ｙ線における断面図である。 フランジが設けられた管の接続構造（パッキン材無し）の断面図である。 フランジが設けられた管の接続構造（パッキン材有り）の断面図である。

＜第１の実施形態＞
次に、本発明の第１の実施形態における管継手１００と及び管接続構造を図１乃至図３に基づいて説明する。図１（ａ）は管継手１００の平面図、図１（ｂ）はその正面図であり、いずれも一対の管継手１００，１００にて２本の管１，２を締結した状態を示したものである。図２は、図１（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。図３は、１つの管継手１００の分解斜視図である。なお、図３において、図を見やすくするために手前のナット４の図示は省略してある。

図１に示すように、２本の管１，２の管端に同型の一対の管継手１００，１００がそれぞれ締結されて管接続構造が形成されている。一対の管継手１００，１００は、複数の貫通孔に挿通されたボルト３とナット４により締め付けられる。管１，２は、例えば、蒸気や空気などの気体、水や油などの流体、粉体、粒体を輸送する配管として使用される。

管継手１００の構造を図２及び図３に基づいて説明する。管継手１００は、第１の継手部材１１０と第２の継手部材１２０とを組み合わせて構成されたものである。第１の継手部材１１０は、管１，２を螺入する筒形の締結部１１１と、締結部１１１の周囲に張り出して設けられたドーナツ形のフランジ部１１２と、フランジ部１１２の周端に立設され、第２の継手部材１２０との嵌合部を構成する第１の筒部１１３を備えて構成され、フランジ部１１２の周方向に沿って等間隔に複数の、例えば４個の第１のボルト貫通孔１１４が設けられている。

また、筒形の締結部１１１の中心開口部の内面 にテーパ雌ネジ部を有し、このテーパ雌ネジ部に接続すべき管１，２の端部に刻設されたテーパ雄ネジ部が螺入されるようになっている。この場合、フランジ部１１２の内面側に設けられて第１のボルト貫通孔１１４に連通し、ボルト３を案内するボルト案内筒部１１５を備えることが好ましい。

一方、第２の継手部材１２０は、管１，２を挿通する中心開口部１２１と、複数の第１のボルト貫通孔１１４にそれぞれ対応した複数の第２のボルト貫通孔１２２とを有し、第１の筒部１１３の上端開口部を覆うドーナツ形の蓋部１２３と、この蓋部１２３の周端に立設されて第１の筒部１１３の内面に嵌合する第２の筒部１２４と、を備える。

図２において、上述のボルト案内筒部１１５の上端面は、ドーナツ形の蓋部１２３の内面より低く位置しているが、蓋部１２３の内面に接触させるか、蓋部１２３の第１のボルト貫通孔１１４を介して蓋部１２３を貫通していてもよい。このように構成することで、ボルト３の位置合わせを精度良く行うことができることに加え、管継手１００の剛性、強度を高めることができる。

そして、管継手１００の内部には、第１の継手部材１１０及び第２の継手部材１２０に囲まれた空洞部１３０が形成されている。継手部材１１０と第２の継手部材１２０とは、第１の筒部１１３，第２の筒部１２４との嵌合部で嵌め合わされている。この場合、第２の継手部材１２０を構成する蓋部１２３中心開口部１２１の周端に立設され、締結部１１１の外面に嵌合する第３の筒部１２５を設けることにより、より強固に第１の継手部材１１０と第２の継手部材１２０とを嵌め合わせることができる。

上述のように、第１及び第２の継手部材１１０，１２０は、要するに有底筒体に管１，２の管端を挿通する中心開口部、ボルト貫通孔を設けたものである。管継手１００は、第１及び第２の継手部材１１０，１２０を嵌め合わせて構成されたものである。そして、管継手１００の内部には空洞部１３０を設けたので、その軽量化、並びに材料の節減を図ることができる。

また、第１及び第２の継手部材１１０，１２０は、有底筒状体に中心開口部、ボルト貫通孔を設けたものであることから、プレス加工により容易に製作することができ、しかも従来の管継手のように鋳造等により製作する場合に比べて、寸法精度の向上を図ることができる。さらに、第１及び第２の継手部材１１０，１２０を嵌め合わせることで、空洞部１３０を設けながらも、剛性を高めることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態における管継手１００Ａ及び管接続構造を図４及び図５に基づいて説明する。図４（ａ）は管継手１００Ａの平面図、図４（ｂ）はその正面図であり、いずれも一対の管継手１００Ａ，１００Ａにて２本の管１，２を締結した状態を示したものである。図５は、１つの管継手１００Ａの分解斜視図である。図４（ａ）のＹ−Ｙ線における断面図は、第１の実施形態における図２と同様になっている。なお、図５において、図を見やすくするために、手前のナット４及び第２の継手部材１２０Ａの図示は省略してある。

管継手１００Ａは、第１の継手部材１１０と複数の第２の継手部材１２０Ａとを組み合わせて構成されたものである。第１の実施形態の管継手１００と異なる点は、第１の継手部材１１０に設けられた複数の第１のボルト貫通孔１１４に対応して、筒形をなした複数の第２の継手部材１２０Ａを互いに離れて個別に設けたことである。複数の第２の継手部材１２０Ａは、第２のボルト貫通孔１２６を有する第２の筒部１２７を備えており、フランジ部１１２の上であって第１のボルト貫通孔１１４に対応する位置に互いに離れて個別に配設されている。

第２の筒部１２７は、厳密に言えば、有底筒体の底面の中央に第２のボルト貫通孔１２６が開口されたものであり、該底面をフランジ部１１２のフランジ面の上に配置して、第１のボルト貫通孔１１４及びボルト案内筒１１５に被せたものである。そして、管継手１００Ａは、第１の継手部材１１０及び複数の第２の継手部材１２０Ａに囲まれた空洞部１３０Ａを有している。

図２において、上述のボルト案内筒部１１５の上端面は、第２の筒部１２７の内面より低く位置しているが、第２の筒部１２７の内面に接触させるか、第２の筒部１２７の第２のボルト貫通孔１２６を介して第２の筒部１２７を貫通していてもよい。このように構成することで、ボルト３の位置合わせを精度良く行うことができることに加え、管継手１００Ａの剛性、強度を高めることができる。

このように、本実施形態によれば、第１の継手部材１１０と複数の第２の継手部材１２０Ａを組み合わせて１つの管継手１００Ａを構成し、筒形をなした複数の第２の継手部材１２０Ａをフランジ部１１２の上で互いに離れて個別に配設していることから、複数の第２の継手部材１２０Ａの総重量を第１の実施形態における第２の継手部材１２０の重量よりも小さくすることが可能になり、さらに軽量化、並びに材料の節減を図ることができる。

また、第１継手部材１１０及び複数の第２の継手部材１２０Ａは、有底筒状体に中心開口部、ボルト貫通孔を設けたものであることから、プレス加工により容易に製作することができ、しかも従来の管継手のように鋳造等により製作する場合に比べて、寸法精度の向上を図ることができる。さらに、第１及び複数の第２の継手部材１１０，１２０Ａを嵌め合わせることで、空洞部１３０Ａを設けながらも、剛性を高めることができる。

＜フランジが設けられた管の接続構造について＞
第１及び第２の実施形態においては、管継手１００，１００Ａは、管端にフランジが設けられていない管１，２を締結しているが、これに限られない。例えば、管継手１００，１００Ａは、図６及び図７に示すように、管端にフランジ５，６が設けられた管１Ａ，２Ａの締結にも使用することができる。

図６（ａ）は、この場合の管継手１００及び管接続構造の平面図、図６（ｂ）はその正面図であり、いずれも第１の実施形態における、一対の管継手１００，１００にて２本の管１Ａ，２Ａを締結した状態を示したものである。図７は図６（ａ）のＺ−Ｚ線における断面図である。２本の管１Ａ，２Ａの管端は、フランジ５，６が相対するように接合されている。

そして、一対の管継手１００，１００は、フランジ５，６を挟持するようにボルト３とナット４により締め付けられる。フランジ５，６を締め付けることで２本の管１Ａ，２Ａは締結されるので、第１の継手部材１１０の締結部１１１のテーパ雌ネジ部、管１，２の端部のテーパ雄ネジ部は不要である。

また、この管接続構造において、第１の実施形態における管継手１００に代えて、第２の実施形態における管継手１００Ａも同様に使用することができる。

＜管継手の変形等防止構造について＞
上述のように、第１及び第２の実施形態において、２本の管１，２の管端に同型の一対の管継手がそれぞれ締結され、一対の管継手が複数の貫通孔に挿通されたボルト３とナット４により締め付けられる構造となっている。この場合、現場作業において一対の管継手の締め付けが強すぎると、管継手は空洞部１３０，１３０Ａを有しているが故に、管継手本体の変形による接続不良が発生するおそれがある。また、管１，２の接合部からの流体漏れを防止するために、一対の管継手の間に環状のパッキン材１４０を挟んで締め付けを行う場合が多いが、この締め付けが強すぎるとパッキン材１４０が過度に圧縮されパッキン材１４０の切れ等の破損が発生するおそれもある。

そこで、これらの問題を解決するための構成を以下に説明する。先ず、図８及び図９に示すように、第１の実施形態の管継手１００において、管継手１００，１００の間であって、第１及び第２のボルト貫通孔１１４，１２２の内側に環状のパッキン材１４０を挟み、ボルト３とナット４で管継手１００，１００を締め付ける構造としている。

この場合、一対の管継手１００，１００のそれぞれについて、第１の継手部材１１０のフランジ部１１２の外面に、ボルト３とナット４による管継手本体の締め付けを止めるための突起状のストッパー部１１６，１１６が互いに対向する位置に設けられている。

ストッパー部１１６，１１６の形状は、図８（ｂ）の正面図及び図９の断面図で見ると突起状をなしているが、図８（ａ）の平面図で見ると、フランジ部１１２の周端に沿った環状をなしている。ストッパー部１１６，１１６は、パッキン材１４０の外側に配置されていれば良いもので、その平面形状は環状には限られないが、環状とすることにより、締め付けによる圧力を周方向に均等に分散することができる。

ボルト締め付け時には、管継手１００，１００の間のパッキン材１４０が無い領域には隙間が生じるが、一対のストッパー部１１６，１１６の先端部が当接することで締め付けが止まり、過度な締め付けが防止されようになっており、これにより、管継手１００，１００の変形や、パッキン材１４０の破損を抑制することができる。

また、管継手１００の中に補強用筒部１１７を設けることで、管継手１００の変形を防止する構造とすることもできる。この補強用筒部１１７にはボルト案内筒部１１５が挿通され、補強用筒部１１７の上端面は蓋部１２３の内面に接触し、その下端面はフランジ部１１２の内面に接触している。こうした管継手の変形等防止構造は、第２の実施形態の管継手１００Ａにも採用することができる。

また、管継手の変形等防止構造は、管端にフランジ５，６が設けられた管１Ａ，２Ａの締結にも同様に採用することができる。すなわち、管端にフランジ５，６が設けられた管１Ａ，２Ａを締結する管継手において、ストッパー部１１６、補強用筒部１１７を設けたものである。図１０にパッキン材１４０を挟まない構造、図１１にパッキン材１４０をフランジ５，６の間に挟んだ構造を示してある。図１０、図１１は図６（ａ）のＺ−Ｚ線における断面図に対応している。

図１０の構造においては、フランジ５，６の厚みに対応した隙間が管継手１００，１００の間に生じるが、この隙間にストッパー部１１６，１１６が配置される。そして、ストッパー部１１６，１１６はボルト締め付け時に当接するようになっている。一方、図１１の構造においては、パッキン材１４０が挟まれているので、図１０の構造に比して管継手１００，１００の間の隙間が広がっており、その分、ストッパー部１１６，１１６が高く形成されている。

なお、ストッパー部１１６は、相対する管継手１００，１００（１００Ａ，１００Ａ）の一方にだけ設けてもよい。また、上述の各実施形態において、管１，２，１Ａ，２Ａは、その材質として、鋼（鉄）、非鉄金属、樹脂等からなる各種の管を含むものとする。また、管継手１００，１００Ａの材質として、鋼（鉄）、非鉄金属、樹脂等を含むものとする。

１，２ 管
３ ボルト
４ ナット
１００，１００Ａ 管継手
１１０ 第１の継手部材
１１１ 締結部
１１２ フランジ部
１１３ 第１の筒部
１１４ ボルト貫通孔
１１５ ボルト案内筒部
１１６ ストッパー部
１１７ 補強用筒部
１２０，１２０Ａ 第２の継手部材
１２１ 中心開口部
１２２ 第２のボルト貫通孔
１２３ ドーナツ形の蓋部
１２４ 第２の筒部
１２５ 第３の筒部
１２６ 第２のボルト貫通孔
１２７ 第２の筒部
１３０，１３０Ａ 空洞部
１４０ パッキン材

Claims (5)

1. 第１の継手部材（１１０）と複数の第２の継手部材（１２０Ａ）とを組み合わせてなる管継手（１００Ａ）であって、
   前記第１の継手部材（１１０）は、
   管（１，２）を螺入する筒形の締結部（１１１）と、
   前記締結部（１１１）の周囲に設けられ複数の第１のボルト貫通孔（１１４）を有するドーナツ形のフランジ部（１１２）と、
   前記フランジ部（１１２）の周端に立設された第１の筒部（１１３）と、を備え、
   前記複数の第２の継手部材（１２０Ａ）は、
   第２のボルト貫通孔（１２６）を有する第２の筒部（１２７）を備え、
   前記フランジ部（１１２）上であって前記第１のボルト貫通孔（１１４）に対応する位置に互いに離れて個別に配設され、前記第１継手部材（１１０）及び複数の第２の継手部材（１２０Ａ）に囲まれた空洞部（１３０Ａ）を有することを特徴とする管継手。
2. 前記フランジ部（１１２）の内面側に設けられて、前記第１のボルト貫通孔（１１４）
   に連通したボルト案内筒部（１１５）を備えることを特徴とする請求項１に記載の管継手。
3. 前記ボルト案内筒部（１１５）が挿通され、上端面が前記第２の筒部（１２７）の内面に接触し、下端面が前記フランジ部（１１２）の内面に接触してなる補強用筒部（１１７）を備えることを特徴とする請求項２に記載の管継手。
4. ２本の管（１，２）の管端に同型の一対の管継手（１００Ａ，１００Ａ）がそれぞれ締結され、一対の管継手（１００Ａ，１００Ａ）がボルト（３）とナット（４）により締め付けられてなる管接続構造において、
   前記管継手（１００Ａ）は、第１の継手部材（１１０）と複数の第２の継手部材（１２０Ａ）とを組み合わせてなる管継手であって、
   前記第１の継手部材（１１０）は、
   管（１，２）を螺入する筒形の締結部（１１１）と、
   前記締結部（１１１）の周囲に設けられ複数の第１のボルト貫通孔（１１４）を有する ドーナツ形のフランジ部（１１２）と、
   前記フランジ部（１１２）の周端に立設された第１の筒部（１１３）と、を備え、
   前記複数の第２の継手部材（１２０Ａ）は、
   第２のボルト貫通孔（１２６）を有する第２の筒部（１２７）を備え、
   前記フランジ部（１１２）上であって前記第１のボルト貫通孔（１１４）に対応する位置に互いに離れて個別に配設され、前記第１継手部材（１１０）及び複数の第２の継手部材（１２０Ａ）に囲まれた空洞部（１３０Ａ）を有することを特徴とする管接続構造。
5. 前記フランジ部（１１２）の外面に、ボルト（３）とナット（４）による管継手本体の締め付け時に締め付けを止めるための突起状のストッパー部（１１６）を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の管接続構造。

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