JPH08303661A - 管継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 硬度の異なる配管どうしを、溶接構造を用い
ることなしに確実にシールして接合するとともに、その
接合部分を広範囲の温度条件のもとで支障なく使用でき
るようにする。 【構成】 配管２１、３１どうしを互いにフランジ接続
させる金属製の一対のフランジ２４、３４のうち、一方
のフランジ３４を他方のフランジ２４よりも軟質の材料
にて構成する。他方のフランジ２４の端面２８に、これ
ら一対のフランジ２４、３４どうしを互いに締結したと
きに一方のフランジ３４の端面３８に食い込んでこれら
端面２８、３８どうしをシール性を保って接合させる環
状の突起２９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空配管などにおいて
使用される管継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空断熱容器に接続された真空配管や、
真空チャンバーへの真空配管などにおいては、アルミニ
ウム系の金属や銅系の金属などの軟質金属からなる配管
部分と、オーステナイト系ステンレス鋼や炭素鋼などの
硬質金属からなる配管部分とが同時に使用されることが
ある。すなわち、この種の軟質金属は非磁性体であり、
超電導装置における真空配管などの磁性をもつと困るよ
うな用途に使用されている。また炭素鋼は磁性体であ
り、オーステナイト系ステンレス鋼の代表鋼種であるＪ
ＩＳのＳＵＳ３０４は塑性加工を行うと磁性を有するよ
うになるため、いずれも上記の用途には適さないが、溶
接性にすぐれており、一般的な真空配管のための材料と
して広く使用されている。そして、このような軟質金属
からなる配管部分と硬質金属からなる配管部分とが互い
に接合される接合箇所が存在し、このような異種金属で
構成された配管部分どうしの接合箇所においても、特に
そのシール性について高い信頼性を備えていることが必
要である。

【０００３】従来において、このような接合箇所には、
たとえば図５に示されるような継手構造が採用されてい
る。この図５において、１は硬質金属にて形成された真
空配管であり、たとえばＪＩＳのＳＵＳ３０４材などの
オーステナイト系ステンレス鋼材により構成されて、そ
の管体の端部には受口２が形成されている。３は軟質金
属にて形成された真空配管であり、たとえばアルミニウ
ム材にて構成され、その先端には配管１の受口２内に挿
入される挿口４が形成されている。受口２の奥側におけ
るこの受口２の内周面と挿口４の外周面との間には、環
状のゴム製のＯリング５が設置されている。

【０００４】受口２の開口端の近傍の外周には外ねじ６
が形成されており、この外ねじ６に対応する内ねじ７を
有したキャップ８が配管３の側から受口２にねじ合わさ
れる。このとき、このキャップ８に形成された内フラン
ジ９が、環状の押さえ金具10と受口２の奥端面11との間
でＯリング５を圧縮することで、このＯリング５によっ
て受口２と挿口４との間がシールされるように構成され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
Ｏリング５でシールするものでは、ゴムを使用するため
に使用可能な温度範囲が狭く、たとえば−50℃〜150 ℃
程度の温度範囲にしか適用できない。このため、広範囲
の温度条件のもとで使用しようとすると、ガスの透過や
リークの発生が起こりやすいという問題点がある。この
問題点を解決するためには、配管どうしを溶接できれば
簡単であるが、一般にアルミニウム系の金属や銅系の金
属と、炭素鋼やオーステナイト系ステンレス鋼との溶接
は困難であるという問題点がある。

【０００６】そこで本発明はこのような問題点を解決
し、硬度の異なる異種金属で構成された配管どうしを、
溶接構造を用いることなしに確実にシールして接合する
とともに、その接合部分を広範囲の温度条件のもとで支
障なく使用できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、配管どうしを互いにフランジ接続させる金属
製の第１および第２のフランジのうち、第１のフランジ
を第２のフランジよりも軟質の材料にて構成し、第２の
フランジの端面に、これら第１および第２のフランジど
うしを互いに締結したときに第１のフランジの端面に食
い込んでこれら端面どうしをシール性を保って接合させ
る環状の突起を形成したものである。

【０００８】

【作用】このような構成において、軟質の金属材料から
なる配管に対応した第１のフランジと、それよりも硬質
の金属材料からなる配管に対応した第２のフランジとを
互いに締結させると、第２のフランジの端面に形成され
た環状突起が第１のフランジの端面に食い込み、これに
よって軟質の第１のフランジの端面における食い込み部
分に塑性流動が生じ、それによって両フランジどうしが
溶接構造を用いることなしに良好なシール性を保った状
態で接合されることになる。この接合部は、金属材料に
て構成されているため、比較的広い温度範囲での使用が
可能である。

【０００９】

【実施例】図１および図２において、21は硬質金属にて
形成された真空配管であり、この例ではＪＩＳのＳＵＳ
３０４材にて形成されている。この真空配管21には、同
じくＪＩＳのＳＵＳ３０４材にて形成されたフランジ部
材22が溶接されている。23はその溶接部である。フラン
ジ部材22は、フランジ24と、配管21と同径の管部25とが
一体に形成された構成となっており、フランジ24には締
結用のボルト孔26が周方向の複数位置に形成されてい
る。フランジ24におけるボルト孔26よりも内周側の部分
には円形の凹部27によって端面28が形成されており、こ
の端面28には管軸方向の突起29が環状に形成されてい
る。この突起29は、鋸歯形や山形の断面形状を呈するよ
うに形成されて、先端の尖り部とその裾側のテーパ部と
を有した形状とされている。

【００１０】31は配管21よりも軟質の金属にて形成され
た別の真空配管であり、この例ではアルミニウム材にて
形成されている。この真空配管31にも、真空配管21の場
合と同様のフランジ部材32が溶接部33によって溶接され
ており、このフランジ部材32は配管31と同じアルミニウ
ム材にて形成されている。また同様に、フランジ部材32
は、管部35と、フランジ部材22のフランジ24およびボル
ト孔26にそれぞれ対応したフランジ34およびボルト孔36
とを有している。フランジ34におけるボルト孔36よりも
内周側の部分には円形の突部37によって端面38が形成さ
れている。この突部37は、フランジ部材22、32のフラン
ジ24、34どうしを互いに接合するときに凹部27の中には
まり込み可能に構成されている。

【００１１】フランジ部材32の管部35には、環状板にて
構成された座板41が外ばめされている。この座板41は、
フランジ部材21と同様の硬質金属すなわちこの例ではＪ
ＩＳのＳＵＳ３０４材にて形成されており、かつボルト
孔26、36に対応した周方向に複数のボルト孔42が貫通状
態で形成されている。

【００１２】このような構成により配管21、31と一体化
されたフランジ部材22、32のフランジ24、34どうしを互
いに接合する際には、図２に示すように、フランジ部材
22と、座板41を外ばめしたフランジ部材32との端面28、
38どうしを接近させる。そして、フランジ部材22の凹部
27にフランジ部材32の突部37をはめ込むようにして、図
１に示すようにボルト孔26、36、42にわたってボルト45
を通し、このボルト45にナット46をねじ合わせること
で、フランジ部材22、32どうしを互いに締結させるとと
もに座板41を共締めさせる。

【００１３】すると、図示のように硬質のＳＵＳ３０４
材にて形成されたフランジ部材22の突起29が軟質のアル
ミニウム材にて形成されたフランジ部材32の端面38に当
たって食い込み、この端面38の材料に塑性流動が生じ
て、これら突起29と端面38とが良好なシール性を保った
状態でフランジ部材22、32のフランジ24、34どうしが接
合されることになる。

【００１４】また、硬質のＳＵＳ３０４材にて形成され
た座板41を、軟質のアルミニウム材にて形成されたフラ
ンジ部材32のフランジ34と共締めして、このフランジ34
の背面に接触させるため、ボルト45による締結の際にこ
のフランジ34の背面が局所的に変形することが防止され
る。

【００１５】このように軟質の金属材料からなるフラン
ジ部材32の端面38に硬質の金属材料からなるフランジ部
材22の突起29が食い込むことによりシール機能を達成さ
せているため、従来のゴム製のＯリングを用いてシール
を行うものに比べ広い温度範囲での使用が可能になる。
たとえば、上記の例のように、軟質の金属材料としてア
ルミニウム材を用いるとともに、硬質の金属材料として
ＪＩＳのＳＵＳ３０４材を用いれば、−196 ℃〜450 ℃
の温度範囲で使用することができる。

【００１６】また、このような突起29の食い込みによっ
てシール機能を達成させるものであるため、溶接の困難
な異種の金属材料を用いても所要のシール機能を達成さ
せることができる。

【００１７】図３は、本発明の管継手を真空断熱容器51
に使用した例を示すものである。この真空断熱容器51
は、アルミニウム材にて形成された外容器52とＳＵＳ３
０４材にて形成された内容器53との間に真空断熱層54が
形成されたものである。そして、この容器51にはこの容
器51の内部空間に連通する配管55が接続されており、こ
の配管55は、ＳＵＳ３０４材にて形成された内管56と、
この内管56の周囲の外管57との間に、真空断熱層54に連
続する真空断熱層58が形成された構成となっている。

【００１８】外管57は、外容器52と一体のアルミニウム
製の管部59と、配管55の先端側のＳＵＳ３０４材製の管
部60とが、本発明にもとづく管継手61によって互いに接
合された構成となっている。これによって、配管55の先
端側では内管56と外管57とがともにＳＵＳ３０４材で構
成されることになり、このためステンレス鋼や炭素鋼か
らなる他の配管に容易に溶接可能となる。なお、配管55
の先端では、内管56と外管57とがＳＵＳ３０４材製の環
状のメンブレン62にて接合されている。

【００１９】図４は、本発明の管継手を真空チャンバー
64に使用した例を示すものである。この真空チャンバー
64はアルミニウム材にて構成されており、そのアルミニ
ウム製の排気口65と、ＳＵＳ３０４材で構成されて真空
ポンプに導かれる真空排気管66とが、本発明にもとづく
管継手61によって互いに接合されている。

【００２０】本発明の管継手は、このほかにも、軟質金
属からなる配管と硬質金属からなる配管とをシールを保
って接続する用途に好適に利用することができる。また
軟質金属としては、上述のアルミニウム系の材料のほか
に、銅系の材料などが好適に使用される。硬質金属とし
ては、上述のＳＵＳ３０４材や、ＪＩＳのＳＵＳ３１６
材などのオーステナイト系ステンレス鋼、あるいは炭素
鋼などが好適に使用される。そして、これら各種の軟質
金属と硬質金属とを適宜に組み合わせて管継手を構成す
ることができる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、金属
製の第１および第２のフランジの締結時に、第２のフラ
ンジの端面に形成した環状の突起を、この第２のフラン
ジよりも軟質の第１のフランジの端面に食い込ませて、
これらフランジどうしをシール性を保って接合させるよ
うにしたため、これらフランジどうしを溶接構造を用い
ることなしに良好なシール性を保った状態で接合させる
ことができるとともに、この接合部はゴムなどを含まな
い金属材料にて構成されることになるため、比較的広い
温度範囲での使用を可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の管継手の断面図である。

【図２】同管継手の接合前の状態を示す断面図である。

【図３】同管継手を真空断熱容器に適用した例を示す断
面図である。

【図４】同管継手を真空チャンバーに適用した例を示す
断面図である。

【図５】従来の管継手の断面図である。

【符号の説明】

21 真空配管 22 フランジ部材 24 フランジ 28 端面 29 突起 31 真空配管 32 フランジ部材 34 フランジ 38 端面 41 座板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配管どうしを互いにフランジ接続させる
   金属製の第１および第２のフランジのうち、第１のフラ
   ンジを第２のフランジよりも軟質の材料にて構成し、第
   ２のフランジの端面に、これら第１および第２のフラン
   ジどうしを互いに締結したときに第１のフランジの端面
   に食い込んでこれら端面どうしをシール性を保って接合
   させる環状の突起を形成したことを特徴とする管継手。
2. 【請求項２】 第１のフランジが形成された配管の部分
   に外ばめされる環状板にて構成されるとともに、第１お
   よび第２のフランジどうしを互いに締結するときに第１
   のフランジに共締めされるように構成され、かつ第１の
   フランジよりも硬質の材料にて形成された座板を有する
   ことを特徴とする請求項１記載の管継手。
3. 【請求項３】 第１のフランジがアルミニウム系または
   銅系の材料にて形成されるとともに、第２のフランジが
   オーステナイト系ステンレス鋼や炭素鋼などの鋼材にて
   形成されていることを特徴とする請求項１または２記載
   の管継手。