JP7024956B2

JP7024956B2 - 分岐継手、分岐施工方法、及び分岐継手の製造方法

Info

Publication number: JP7024956B2
Application number: JP2017130872A
Authority: JP
Inventors: 剛士中村; 徹西潟; 伸一前川; 幸春木下
Original assignee: AWAJI MATERIA CO., LTD.; JFE Pipe Fitting Mfg Co Ltd
Current assignee: AWAJI MATERIA CO., LTD.; JFE Pipe Fitting Mfg Co Ltd
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2037-07-04
Also published as: JP2019015302A

Description

本発明は、分岐継手、及び分岐施工方法に関する。

特許文献１には、配管の流路を分岐させるために配管に対して溶接されるサドル継手が開示されている。また、特許文献２、３には、バーリング加工により、配管の周面に形成した孔の周縁部分を引き延ばして筒状の分岐部を形成する技術が開示されている。

特開２０１５－３６５５８号公報実登３１７３０５０号公報特開２０１５－１２４８６２号公報

特許文献1においては、継手本体となるパイプの円周上に形成した孔の周縁に、別体として用意された分岐用突き出し部材を溶接した分岐継手が開示されている。しかしこの溶接はパイプの曲面上で行われるため漏水等の欠陥が生じやすく、更に溶接時にはパイプの円周上の一部分だけが高温に加熱されるためパイプ本体が曲がるので矯正が必要となるという問題があった。

また特許文献２では、継手本体となるパイプにバーリング加工によって分岐用突き出し部を形成する分岐継手が開示されている。これは複数の分岐部を形成できる利点もあるが、突き出し部の長さと肉厚が十分に確保されないという基本的な問題がある。このため配管施工時に分岐部へのパイプの接合にねじ方式を利用できず、現場での溶接作業が必要となる。この点を改良するために、バーリング加工時に分岐部をパイプ内径側にも突き出させた分岐継手も提示されている（特許文献３）が、煩雑なバーリング加工を要する上に、パイプ内面の突出部が内部を流れる流体の圧力損失を生じさせたり、ごみ等を堆積させたりするおそれがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、配管施工現場において分岐配管を容易に接続できる分岐継手、その分岐継手を用いた分岐施工方法、及びその分岐継手の製造方法を提供することである。

上記課題を解決すべく本出願において開示される発明は種々の側面を有しており、それら側面の代表的なものの概要は以下の通りである。

（１）本発明の一態様の分岐継手は、溶接可能な筒状の被溶接部を両端に有する継手本体と、前記継手本体に一体に形成される分岐部であって、前記継手本体の径方向外側に突出し、内周面に雌ねじが形成される筒状の分岐部と、を有する。

（２）（１）において、前記雌ねじを有する前記分岐部の内周面は、前記分岐部の突出方向に向かうに従い、前記分岐部の内径が大きくなるように傾斜する傾斜面で形成されるとよい。

（３）（１）又は（２）において、前記分岐部の突出方向の先端部の肉厚は、前記継手本体の肉厚以上であるとよい。

（４）（１）～（３）のいずれかにおいて、前記継手本体の中心軸と前記分岐部の中心軸を通る断面における前記分岐部の外周面と前記継手本体の外周面とを繋ぐ曲面の曲率半径は、前記分岐部の外径の０．５倍以下であるとよい。

（５）（１）～（４）のいずれかにおいて、前記分岐部の突出量は、前記分岐部の外径の０．３倍以上であるとよい。

（６）（１）～（５）のいずれかにおいて、前記分岐部の内周面と前記継手本体の内周面を繋ぐ曲面は、前記分岐部の外周面と前記継手本体の外周面とを繋ぐ曲面に沿うとよい。

（７）本発明の一態様の分岐施工方法は、（１）～（６）のいずれかに記載の分岐継手の前記被溶接部を配管の端部に対して突き合わせる工程と、前記端部及び前記被溶接部の外周面に沿って溶接を行い、前記配管に対して前記分岐継手を接続する工程と、分岐配管の外周面に形成される雄ねじを、前記分岐部の内周面に形成される雌ねじに対してねじ込むことにより、前記分岐部に対して前記分岐配管を接続する工程と、を含むとよい。

（８）（７）において前記配管は消火栓配管であるとよい。

上記本発明の（１）～（８）の側面によれば、配管施工現場において分岐配管を容易に接続できる。

本実施形態の分岐継手を示す外観斜視図である。本実施形態の分岐継手の断面図である。本実施形態の分岐部の突出量、外径、肉厚、及び分岐部に接続される分岐配管で使用される頻度の多い呼び径の例を示す図である。本実施形態における分岐施工方法を説明するための工程図である。本実施形態における分岐施工方法を説明するための工程図である。本実施形態における分岐施工方法を説明するための工程図である。

まず、図１、図２を参照して、本実施形態の分岐継手１０の構成について説明する。図１は、本実施形態の分岐継手を示す外観斜視図である。図２は、本実施形態の分岐継手の断面図である。具体的には、図２は、継手本体１１の中心軸と分岐部１２の中心軸を通る断面を示す図である。本実施形態の分岐継手１０は配管の流路を分岐させるための継手である。配管は、例えば、道路脇に設置する消火栓配管等である。本実施形態の分岐継手１０の適用流体の最高使用圧力は２．０ＭＰａ以下程度であるとよい。

分岐継手１０は、消火栓配管等の２本の配管の流路を繋ぐ筒状の継手本体１１と、継手本体１１の径方向の外側に突出する筒状の分岐部１２とを有する。

継手本体１１の両端には、配管に対して溶接される被溶接部１１ａ、１１ｂが形成される。被溶接部１１ａ、１１ｂは、筒状であって、継手本体１１の外側に向かうに従い、径が小さくなるように傾斜する形状となっている。このように開先加工が施された形状となっているため、被溶接部１１ａ、１１ｂが配管に対して突き合わされた際に、外周面に溝が形成され、溶接される領域の面積を確保することができる。なお、開先加工により形成される被溶接部１１ａ、１１ｂの形状は、図２に示すものに限られるものではなく、配管に対して突き合わされた際に溝ができるような形状であれば他の形状であってもよい。例えば、被溶接部１１ａ、１１ｂは配管に対して突き合わされた際に、断面視においてＩ字形状、Ｕ字形状、Ｙ字形状等の溝が形成されるような形状であってもよい。

継手本体１１の周面には分岐孔１１ｃが形成されている。分岐孔１１ｃは、継手本体１１の略中央部に形成されるとよい。分岐部１２は、分岐孔１１ｃの周縁部から継手本体１１の径方向外側に突出するように、継手本体１１と一体に形成される。また、分岐部１２は、筒状であって、その先端が開口している。

また、図２に示すように、分岐部１２の雌ねじが形成されている内周面１２ａは、分岐部１２の突出方向に向かうに従い分岐部１２の内径が広がるように傾斜している。すなわち、分岐部１２の内周面１２ａには、所謂テーパねじが形成される。これにより、耐密性が向上する。なお、分岐部１２の内周面１２ａの構成はこれに限られるものではなく、所謂ストレートねじが形成されてもよい。

後述の塑性加工により分岐部１２を形成する場合、分岐部１２の突出量Ｌ１、外径Ｌ２、及び肉厚Ｌ３は、加工する前の素管の外径や肉厚に依存するが、分岐部１２は、内周面１２ａに雌ねじを形成可能な程度の突出量、外径及び肉厚であるとよい。分岐部１２の突出量Ｌ１は、分岐部１２の外径Ｌ２の０．３倍以上であるとよい。なお、分岐部１２の突出量Ｌ１は、図２に示すように、継手本体１１の外周面から分岐部１２の先端までの長さとする。また、分岐部１２の肉厚Ｌ３は、継手本体１１の肉厚Ｌ５以上の厚さであるとよい。なお、肉厚Ｌ３は、分岐部１２の突出方向の先端部の厚さとする。また、継手本体１１の外周面と分岐部１２の外周面とを繋ぐ曲面の断面視における曲率半径Ｒは、分岐部１２の外径Ｌ２の０．５倍以下であるとよい。このような条件を満たすことにより、内周面に雌ねじを形成するのに好適な分岐部１２となる。また、このような条件を満たすことにより、分岐部１２の内周面と継手本体１１の内周面を繋ぐ曲面を、分岐部１２の外周面と継手本体１１の外周面とを繋ぐ曲面に沿う形状とし、継手本体１１内部に分岐部１２を突出させることなく、分岐部１２の内周面に雌ねじを形成することが可能となる。そのため、分岐継手１０内を流れる流体等の圧力損失が生じたり、ごみ等の堆積が生じたりすることがない。図３において、本実施形態の分岐部の突出量Ｌ１、外径Ｌ２、肉厚Ｌ３、及び分岐部に接続される分岐配管で使用される頻度の多い呼び径の例を示す。なお、図３に示す呼び径は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）に規定される鋼管の外径の寸法である。例えば、図３に示すように、呼び径「１Ｂ」の分岐配管４０（図４Ａ等参照）を分岐部１２に接続する場合、一例として、分岐部１２の突出量Ｌ１は１９ｍｍ、外径Ｌ２は４２ｍｍ、肉厚Ｌ３は７ｍｍとするとよい。いうまでもなくこれらの数値は、一例であって、突出量Ｌ１、外径Ｌ２、肉厚Ｌ３は、図３に記載の数値以上の値であってもよい。

分岐継手１０は、溶接可能な材料からなり、少なくとも被溶接部１１ａ、１１ｂが含有炭素量が０．３％以下の材料からなることが好ましい。分岐継手１０の材料としては、例えば、ＪＩＳに規定されるＳＧＰまたはＳＴＰＧ相当の鋼管を用いるとよい。

分岐部１２は、例えば、継手本体１１と同じ外径Ｌ４を有する筒状の素管を塑性加工することにより形成するとよい。塑性加工としては、例えば、分岐部１２に対応する形状を有する金型に素管を配置し、素管内の内圧を高圧にして、素管の側面を膨らませて分岐部１２を形成する所謂バルジ成形加工を行うとよい。このような塑性加工を行うことにより、継手本体１１と分岐部１２とが一体に構成される分岐継手１０が形成される。また、内圧を制御することにより、所望の突出量Ｌ１、肉厚Ｌ３、及び曲率半径Ｒを有する分岐部１２を形成することができる。なお、バルジ成形後、ボーリング加工等の機械加工を行うことにより、継手本体１１の肉厚を調整する等、仕様に応じた寸法にするとよい。なお、分岐部を有する分岐継手は、鋳造や鍛造によって製造することも可能であるが、鋳造で製造した場合、含有炭素量が多い等の理由により溶接に適さず、また、鍛造で製造した場合、製造コストが増大してしまう。

なお、本実施形態においては、開口を３つ有する三叉の分岐継手について示したが、これに限られるものではなく、分岐継手は被溶接部により構成される２つの開口と、外周面に形成される分岐孔を少なくとも１以上有するものであればよい。

以上説明した本実施形態の分岐継手１０においては、被溶接部１１ａ、１１ｂに対して配管を容易に溶接することができる。被溶接部１１ａ、１１ｂの形状が筒状であり、自動溶接機等を用いた溶接に適切な形状であるためである。また、配管を設置する設置現場においては、自動溶接機等の大型装置を持ち込むことが困難な場合があり、設置現場において分岐部１２に対して接続される分岐配管については簡易な方法で接続可能であることが好ましい。本実施形態の分岐継手１０においては、分岐部１２に対して分岐配管を容易に接続することができる。分岐部１２の内周面に雌ねじが形成されているため、雌ねじに対して分岐配管をねじ込んで接続できるためである。

次に、図２、及び図４Ａ～図４Ｃを参照して、本実施形態における分岐施工方法について説明する。図４Ａ～図４Ｃは、本実施形態における分岐施工方法を説明するための工程図であって、配管、分岐継手、及び分岐配管の断面を示す図である。

まず、２つの配管２０ａ、２０ｂと分岐継手１０を用意する。配管２０ａ、２０ｂは、例えば、道路脇に設置する消火栓配管等であるとよい。配管２０ａ、２０ｂの端部２１ａ、２１ｂは、分岐継手１０に突き合わされた際に、分岐継手１０から離れる方向に向かうにつれて外径が大きくなるように傾斜する傾斜面が形成されるように開先加工されているとよい（図４Ａ参照）。

そして、配管２０ａの流路と、配管２０ｂの流路とを繋ぐように、配管２０ａと配管２０ｂとの間に分岐継手１０を設ける。具体的には、図４Ａに示すように、分岐継手１０の被溶接部１１ａに対して配管２０ａの端部２１ａを突き合わせ、同様に、分岐１０の被溶接部１１ｂに対して配管２０ｂの端部２１ｂを突き合わせる。この際、被溶接部１１ａの傾斜面と端部２１ａの傾斜面とにより、断面視においてＶ字形状の溝が形成される。同様に、被溶接部１１ｂの傾斜面と端部２１ｂの傾斜面とにより、断面視においてＶ字形状の溝が形成される。これら溝は、継手本体１１の全周に連続的に形成されるとよい。

次に、被溶接部１１ａ及び端部２１ａの外周面に沿って溶接を行う。同様に、被溶接部１１ｂ及び端部２１ｂの外周面に沿って溶接を行う。具体的には、継手本体１１の全周に連続的に形成されるＶ字形状の溝に沿うように、アーク溶接棒又は溶接ワイヤーと母材である継手本体１１の被溶接部１１ａ、１１ｂ及び配管２０ａ、２０ｂの端部２１ａ、２１ｂを溶融させる、所謂アーク溶接を行うとよい。これにより、図４Ｂに示すように、分岐継手１０と配管２０ａ、２０ｂとが、溶融しその後固化した溶接部３０ａ、３０ｂを介して接続されることとなる。なお、被溶接部１１ａを端部２１ａに突き合わせて溶接し、その後、被溶接部１１ｂを端部２１ｂに突き合わせて溶接しても構わない。

被溶接部１１ａ、１１ｂ及び端部２１ａ、２１ｂの外周面に沿って溶接を行うことにより、熱応力が周方向において均等に生じるため、周方向の一部に溶接を行う場合と比較して、配管２０ａ、２０ｂが曲がってしまうことを抑制することができる。配管２０ａ、２０ｂが曲がってしまうと、その矯正作業に手間がかかるところ、本実施形態の分岐施工方法を用いた場合、そのような問題は生じない。

分岐継手１０と配管２０ａ、２０ｂとの溶接は、それらの外周面に沿って円を描くように行えばよく、作業が単純であり、熟練の溶接工等の手作業に依らなくても、自動溶接機を用いて行うことが可能である。

分岐継手１０と配管２０ａ、２０ｂとの溶接は工場等の作業場で行うとよい。その後、溶接された分岐継手１０及び配管２０ａ、２０ｂを、配管２０ａ、２０ｂの設置現場（以下、単に設置現場ともいう）へと移動させる。なお、配管２０ａ、２０ｂと分岐継手１０を溶接した状態で、設置現場に持ち運ぶことが困難である場合は、設置現場において、それらを溶接してもよい。

さらに、設置現場において、外周面に雄ねじが形成される分岐配管４０を用意する。分岐配管４０は、分岐継手１０により繋がれた配管２０ａと配管２０ｂの流路Ｆ１から分岐した流路Ｆ２を形成するための配管である。分岐配管４０を接続した状態で、配管２０ａ、２０ｂの設置現場に、配管２０ａ、２０ｂを持ち運ぶことは困難であるところ、分岐配管４０は設置現場で接続することが好ましい。

設置現場において設置された配管２０ａ、２０ｂに溶接される分岐継手１０の分岐部１２に対して、分岐配管４０を接続する。具体的には、図４Ｃに示すように、分岐配管４０の外周面４０ａに形成される雄ねじを、分岐部１２の内周面１２ａに形成される雌ねじに対してねじ込むことにより、分岐部１２に対して分岐配管４０を接続する。なお、分岐部１２に対する分岐配管４０の接続は、配管２０ａ、２０ｂを設置現場において設置した後でもよいし、前でもよい。

以上説明した工程を含む分岐施工方法においては、分岐継手１０と配管２０ａ、２０ｂとを容易に溶接し、かつ、配管２０ａ、２０ｂの設置現場において、分岐配管４０を分岐継手１０に対して、何ら装置等を使用することなく容易に接続することができる。

以上、本発明に係る実施形態について説明したが、この実施形態に示した具体的な構成は一例として示したものであり、本発明の技術的範囲をこれに限定することは意図されていない。当業者は、これら開示された実施形態を適宜変形してもよく、本明細書にて開示される発明の技術的範囲は、そのようになされた変形をも含むものと理解すべきである。

１０分岐継手、１１継手本体、１１ａ,１１ｂ被溶接部、１１ｃ分岐孔、１２分岐部、１２ａ内周面、２０ａ,２０ｂ配管、２１ａ,２１ｂ端部、３０ａ,３０ｂ溶接部、４０分岐配管。

Claims

溶接可能な筒状の被溶接部を両端に有する継手本体と、
前記継手本体に一体に形成される分岐部であって、前記継手本体の径方向外側に突出し、内周面に雌ねじが形成される筒状の分岐部と、
を有し、
前記分岐部の突出方向の先端部の肉厚は、前記継手本体の肉厚以上である分岐継手。
前記雌ねじを有する前記分岐部の内周面は、前記分岐部の突出方向に向かうに従い、前記分岐部の内径が大きくなるように傾斜する傾斜面で形成される請求項１に記載の分岐継手。
前記継手本体の中心軸と前記分岐部の中心軸を通る断面における前記分岐部の外周面と前記継手本体の外周面とを繋ぐ曲面の曲率半径は、前記分岐部の外径の０．５倍以下である請求項１又は２に記載の分岐継手。
前記分岐部の突出量は、前記分岐部の外径の０．３倍以上である請求項１～３のいずれかに記載の分岐継手。
前記分岐部の内周面と前記継手本体の内周面を繋ぐ曲面は、前記分岐部の外周面と前記継手本体の外周面とを繋ぐ曲面に沿う請求項１～４のいずれかに記載の分岐継手。
請求項１～５のいずれかに記載の分岐継手の前記被溶接部を配管の端部に対して突き合わせる工程と、
前記端部及び前記被溶接部の外周面に沿って溶接を行い、前記配管に対して前記分岐継手を接続する工程と、
分岐配管の外周面に形成される雄ねじを、前記分岐部の内周面に形成される雌ねじに対してねじ込むことにより、前記分岐部に対して前記分岐配管を接続する工程と、
を含む分岐施工方法。
前記配管は消火栓配管である請求項６に記載の分岐施工方法。
継手本体と分岐部とを含む分岐継手の製造方法であって、
溶接可能な筒状の被溶接部を両端に有する素管を用意する工程と、
塑性加工により、前記継手本体に径方向外側に突出する前記分岐部を、前記継手本体と一体に形成する工程と、
前記分岐部の内周面に雌螺子を形成する工程と、
を有し、
前記分岐部を形成する工程において、前記分岐部の突出方向の先端部の肉厚が前記継手本体の肉厚以上である前記分岐部を形成する、
分岐継手の製造方法。