WO2021240867A1

WO2021240867A1 - 継手構造およびその製造方法

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Publication number: WO2021240867A1
Application number: PCT/JP2021/001792
Authority: WO
Inventors: 信二深谷; 達也村川; 賢佐藤
Original assignee: イハラサイエンス株式会社
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-01-20
Publication date: 2021-12-02
Also published as: JP2021188683A

Abstract

長期間使用しても損傷を生じにくい継手構造を提供する。金属製の中空の管部材（１）を他の部材（２）に接続する継手構造（１０）は、管部材（１）と、管部材（１）の一端部側の外周に嵌め込まれているスリーブ（６）と、スリーブ（６）を介して管部材（１）の一端部側を他の部材（２）に固定する固定機構と、を有している。管部材（１）の一端部側が拡径部（１ｂ）であり、拡径部（１ｂ）は、管部材（１）の主要部（１ａ）よりも大きい一定の外径を有し管部材（１）の長手方向に平行に延び、拡径部（１ｂ）の先端に拡径部（１ｂ）よりも大径のフレア加工部（１ｃ）が設けられている。スリーブ（６）は、少なくとも一端部側と反対側の端部（６ｂ）において、管部材（１）の拡径部（１ｂ）の外周面に弾性力を加えるように管部材（１）の拡径部（１ｂ）の外周面に接している。

Description

継手構造およびその製造方法

　本発明は継手構造およびその製造方法に関する。

　流体を流通させる配管設備において、中空の管部材同士を接続するための継手構造が用いられている。一例として、特許文献１にはいわゆるフレア継手構造が開示されている。このフレア継手構造では、管部材の先端部に大径のフランジ状のフレア加工部が設けられ、そのフレア加工部が継手本体の端縁部に突き当てられた状態で、管部材のフレア加工部に係合するナットが継手本体にねじ込まれることによって管部材と継手本体とが接合され、それぞれの中空部が連通している。フレア加工部の、管部材の中心軸に対する角度は、３７度、４２度、４５度、９０度等である。このフレア加工部によって、管部材と継手本体との接続の信頼性が良好である。このようなフレア継手構造において、管部材の外周に円筒状のスリーブが嵌め込まれて、スリーブとナットとが係合している構成もある。

特開２００８－３０９２９５号公報

　フレア継手構造の使用中に、管部材の中心軸に対して垂直方向または斜め方向への曲げ力が加わると、管部材に疲労破壊が生じることがある。特に、フレア加工部の根元部分に亀裂等の損傷が生じ易い。

　そこで、本発明の目的は、長期間使用しても損傷を生じにくい継手構造とその製造方法を提供することにある。

　本発明の金属製の中空の管部材を他の部材に接続する継手構造は、管部材と、管部材の一端部側の外周に嵌め込まれているスリーブと、スリーブを介して管部材の一端部側を他の部材に固定する固定機構と、を有し、管部材の一端部側が拡径部であり、拡径部は、管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し管部材の長手方向に平行に延び、拡径部の先端に拡径部よりも大径のフレア加工部が設けられており、スリーブは、少なくとも一端部側と反対側の端部において、管部材の拡径部の外周面に弾性力を加えるように管部材の拡径部の外周面に接していることを特徴とする。

　本発明の金属製の中空の管部材を他の部材に接続する継手構造の製造方法は、管部材の一端部側の外周にスリーブを嵌め込む工程と、管部材の一端部側に、管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し管部材の長手方向に平行に延びる拡径部を設ける工程と、管部材の拡径部の先端に拡径部よりも大径のフレア加工部を設ける工程と、スリーブを介して管部材の一端部側を他の部材に固定する工程と、を含み、スリーブを、少なくとも一端部側と反対側の端部において、管部材の拡径部の外周面に弾性力を加えるように管部材の拡径部の外周面に接した状態に保持することを特徴とする。

　本発明によると、長期間使用しても損傷を生じにくい継手構造を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の継手構造の接続状態を示す一部切欠正面図である。図１に示す継手構造の要部拡大図である。図１に示す継手構造の接続解除状態を示す一部切欠正面図である。継手構造の管部材の応力振幅を測定するための試験方法を示す説明図である。本発明の継手構造の製造方法の一部の工程を示す要部断面図である。本発明の継手構造の製造方法の一部の工程を示す要部断面図である。図５Ａに示す工程の要部の拡大断面図である。図５Ｂに示す工程の要部の拡大断面図である。本発明の継手構造の製造方法の変形例の一部の工程を示す要部断面図である。本発明の継手構造の製造方法の変形例の一部の工程を示す要部断面図である。本発明の継手構造の製造方法の変形例の一部の工程を示す要部断面図である。本発明の第２の実施形態の継手構造の、拡径部形成前の要部の拡大断面図である。図８Ａに示す継手構造の、拡径部形成後の要部の拡大断面図である。本発明の第２の実施形態の変形例の継手構造の、拡径部形成前の要部の拡大断面図である。図９Ａに示す継手構造の、拡径部形成後の要部の拡大断面図である。本発明の第３の実施形態の継手構造の、拡径部形成前の要部の拡大断面図である。図１０Ａに示す継手構造の、拡径部形成後の要部の拡大断面図である。図９Ａに示す継手構造の、スリーブを管部材に密着させる他の方法を示す要部の拡大断面図である。本発明の継手構造の他の構成例の接続状態を示す一部切欠正面図である。本発明の継手構造の他の構成例の接続状態を示す一部切欠正面図である。本発明の継手構造の他の構成例の接続状態を示す一部切欠正面図である。本発明の継手構造の他の構成例の接続状態を示す一部切欠正面図である。本発明の継手構造を含む配管設備の一例を示す模式図である。本発明の継手構造のさらに他の構成例の接続状態を示す一部切欠正面図である。図１４Ａに示す継手構造の接続状態を示す側面図である。本発明の継手構造のさらに他の構成例の接続状態を示す一部切欠正面図である。図１５Ａに示す継手構造の接続状態を示す側面図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
　図１は本発明の第１の実施形態の継手構造１０の接続状態を示し、図２はその要部拡大図を示し、図３はその接続解除状態を示している。この継手構造１０は、中空の管部材１を他の部材に接続して、両者の間での流体の流通を可能にするものである。中空の管部材１が接続される部材（他の部材）は、管部材１と同様な管部材（他の管部材２）であってもよく、また、油圧または空圧のマニホールドや、流量制御弁や、圧力制御弁等の流体制御機器であってもよい。継手構造１０は、管部材１と、中空の継手本体３と、継手本体３と管部材１との間に配置されるシール部材４と、継手本体３の一端部と管部材１の一端部とにまたがって配置されているナット５と、管部材１の外周に嵌め込まれているスリーブ６と、を含む。本実施形態では、継手本体３とシール部材４とナット５とが、管部材１を他の部材（例えば他の管部材２）に固定する固定機構の一部を構成している。

　管部材１は、一定の外径を有する主要部１ａと、主要部１ａの一端部側、すなわち継手本体３に面する側に設けられている拡径部１ｂと、拡径部１ｂの先端に設けられているさらに大径のフランジ状のフレア加工部１ｃと、を含む。管部材１の外周に嵌め込まれているスリーブ６の、一端部側（フレア加工部１ｃ側）の先端には、フレア加工部１ｃと同程度の大径の係合部６ａが設けられている。スリーブ６の、一端部側と反対側（フレア加工部１ｃ側の反対側、すなわち係合部６ａの反対側）の端部６ｂは、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように、管部材１の拡径部１ｂの外周面に接している。このように、スリーブ６は、係合部６ａと反対側の端部６ｂ（単に「反対側の端部」と称することもある）において管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えた状態で管部材１に固定されている。スリーブ６の係合部６ａはフレア加工部１ｃと並んで位置し、後述するナット５の被係合部５ａと係合する。

　継手本体３は、一端部、すなわち管部材１に面する端部に雄ねじ部３ａが形成され、他端部、すなわち他の管部材２に面する端部にも雄ねじ部３ｂが形成されている。そして、雄ねじ部３ａと雄ねじ部３ｂの間に、外形が大きな六角形である被把持部３ｃが形成されている。この被把持部３ｃはスパナ等の工具で把持するのに適している。継手本体３の雄ねじ部３ａの端面（管部材１に面する端面）に環状の溝３ｄが形成されており、この溝３ｄ内に、シール部材であるＯリング４が収容されている。管部材１と継手本体３とが互いに突き当てられると、Ｏリング４は、フレア加工部１ｃの端面と雄ねじ部３ａの端面とに挟まれる。

　ナット５は、フレア加工部１ｃおよび係合部６ａの外径よりも小さい内径を有する被係合部５ａと、フレア加工部１ｃおよび係合部６ａの外径よりも大きい内径を有する雌ねじ部５ｂとを有している。ナット５には管部材１が挿通されて、被係合部５ａが管部材１の継手本体３に面する部分と反対側から（図面右方から）係合部６ａに係合して、ナット５が継手本体３側に向かって管部材１から離れることを防いでいる。また、ナット５の雌ねじ部５ｂには、管部材１に対向する継手本体３の雄ねじ部３ａをねじ込むことが可能である。

　雄ねじ部３ａが雌ねじ部５ｂにねじ込まれていない状態（螺合が解除された状態）で、管部材１は継手本体３に対して、管部材１から継手本体３へと向かう流体の流れの方向（方向Ａ）と直交する方向（方向Ｂ）に相対的に移動可能である。その相対的な移動により、フレア加工部１ｃの端面が、雄ねじ部３ａの端面に対して相対的に方向Ｂにスライドする。具体的には、管部材１の少なくとも一端部を方向Ｂに変位させるための機構が設けられていてもよいが、特別な機構を用いることなく、管部材１が方向Ｂに僅かにスライドできる程度の遊びをもって固定されていてもよい。フレア加工部１ｃの端面と雄ねじ部３ａの端面はいずれも、方向Ａに対して垂直な面（方向Ｂに対して平行な面）である。そして、フレア加工部１ｃの端面は、管部材１の継手本体３に対する相対的な移動において雄ねじ部３ａの端面に干渉しない平坦な面である。雄ねじ部３ａの端面は、凸状の部分がなく、前述したＯリング４を収容するための溝３ｄ以外には凹凸がない面である。

　以上のような構成の本発明の継手構造１０を組み立てる際には、まず、管部材１をナット５に挿通して、被係合部５ａを、管部材１の継手本体３に面する部分と反対側から（図面右方から）スリーブ６の係合部６ａに係合させる。この管部材１には、予め、スリーブ６が取り付けられた状態でフレア加工部１ｃが形成されている。大径のフレア加工部１ｃは、管部材１をしごくフレア加工によって管部材１と一体的に形成すると、フランジ状の別部材を管部材１に溶接等の方法で取り付ける場合に比べて低コストである。

　継手本体３の雄ねじ部３ｂを、他の管部材２の図示しない雌ねじ部にねじ込んで固定する。そして、継手本体３の雄ねじ部３ａの端面の溝３ｄ内に、シール部材であるＯリング４を収容する。それから、ナット５の雌ねじ部５ｂに、継手本体３の雄ねじ部３ａをねじ込む。こうして、ナット５の被係合部５ａが、管部材１に固定されたスリーブ６の係合部６ａに係合し、かつ、ナット５の雌ねじ部５ｂに、他の管部材２に固定された継手本体３の雄ねじ部３ａがねじ込まれることによって、管部材１と他の管部材２が継手本体３を介して接続される。溝３ｄに収容されたＯリング４が、継手本体３の雄ねじ部３ａの端面と管部材１のフレア加工部１ｃの端面との間に挟まれて圧縮した状態で保持されるので、接続部分のシール性が良好である。

　管部材１と他の管部材２との接続を解除する場合には、ナット５を回転させて、継手本体３の雄ねじ部３ａと雌ねじ部５ｂとの螺合を解除し、雄ねじ部３ａを雌ねじ部５ｂから脱出させる。そして、ナット５を、管部材１の継手本体３に面する部分と反対側に（図面右方に）後退させる。そうすると、雄ねじ部３ａの端面とフレア加工部１ｃの端面は、互いに当接しているが固定されてはいない状態になる。そこで、管部材１を方向Ｂにスライドさせることにより、雄ねじ部３ａの端面とフレア加工部１ｃの端面とが互いに突き当たらず両者の中空部同士が連通しない状態にする。こうして、管部材１と継手本体３との接続を解除し、それによって、管部材１と他の管部材２との接続を解除する。ナット５を回転させる際には、スパナ等の工具で継手本体３の被把持部３ｃを把持することによって、継手本体３を同時に回転させることなくナット５のみを回転させて緩めることができる。このように、被把持部３ｃが存在することによって、継手本体３を回転しないように保持することが容易にできる。

　管部材１をその長手方向（方向Ａ）に後退させることによって、管部材１とナット５および他の管部材２との接続を解除することも可能である。しかし、管部材１を長手方向（方向Ａ）に後退させるためには、配管設備に余分なスペースを開けておく必要があり、スペース効率の悪化および配管設備の大型化を招く。また、管部材１と他の配管部品との接続を阻害するおそれがあるため、管部材１を長手方向（方向Ａ）に後退させることが困難な場合がある。それに対し、本実施形態では、管部材１が、その長手方向（方向Ａ）に直交する方向（方向Ｂ）にスライド可能である。従って、管部材１と他の管部材２との接続を解除する際に管部材１をその長手方向（方向Ａ）に後退させる必要がなく、配管設備のスペース効率の悪化および大型化を招くおそれや、管部材１と他の配管部品との接続を阻害するおそれをなくすことができる。そして、容易に管部材１と他の管部材２との接続を解除することができる。このことは、乗物内における配管設備などのように余分なスペースが存在しない場合に特に有効である。

　本実施形態では、前述した構成の継手構造１０において、スリーブ６は、少なくとも係合部６ａと反対側の端部６ｂにおいて、管部材１の拡径部１ｂの外周面に接して管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えている。この点について説明する。継手構造１０の管部材１に、接続状態で、長手方向と交差する方向（例えば方向Ｂ）に曲げモーメントが加わると、特にフレア加工部１ｃの根元部分の一部に引っ張り力が生じる。その根元部分の引っ張り力が作用する位置と対向する位置には圧縮力が加わる。このように、管部材１が弾性的に曲がる変形を繰り返すと、一部に引っ張り力が作用し、それと対向する位置に圧縮力が作用する状態と、一部に圧縮力が作用し、対向する位置に引っ張り力が作用する状態とが交互に生じる。その結果、フレア加工部１ｃの根元部分にクラック等の損傷が生じる可能性がある。そこで、本実施形態の継手構造１０では、スリーブ６が、少なくとも係合部６ａと反対側の端部６ｂにおいて、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加える構成である。管部材１からスリーブ６に対しては、スリーブ６からの弾性力に対する反力が加わる。それにより、管部材１に曲げモーメントが加わっても、スリーブ６からの弾性力および管部材１からの反力が、管部材１に加わる曲げモーメントによる振動を抑える。従って、管部材１に引っ張り力と圧縮力とが交互に繰り返して生じることが抑えられる。また、管部材１に引っ張り力と圧縮力とが生じたとしても、それらの力は軽減される。その結果、管部材１の損傷を抑えることができる。なお、スリーブ６の係合部６ａ（フレア加工部１ｃ側の端部）も管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加える構成であってもよい。スリーブ６の係合部６ａとその反対側の端部６ｂとの間の部分（中間部６ｃ）は、管部材１の拡径部１ｂの外周面に加える弾性力が徐々に増大するような構成であってもよい。

　さらに、本実施形態では、管部材１の一端部側に拡径部１ｂが設けられている。管部材１に曲げモーメントが作用すると、大径のフレア加工部１ｃの根元部分に引っ張り力および圧縮力が作用するのと同様に、小径の主要部１ａと主要部１ａよりも大径の拡径部１ｂとの境界部分（段差部）にも引っ張り力および圧縮力が作用する。すなわち、本実施形態では、曲げモーメントが加わった時の応力が、拡径部１ｂと主要部１ａとの境界部分（段差部）にも分散するため、フレア加工部１ｃの根元部分への応力集中を緩和でき損傷を抑えることができる。

　詳述しないが、図４に示すようにナット５をねじ込んだ継手本体３を固定した状態で、管部材１の長手方向（方向Ａ）に直交する方向（方向Ｂ）に曲げモーメントを加えて、管部材１の各部分の応力振幅を測定したところ、応力振幅が全体的に小さく、特に、フレア加工部１ｃの根元部分における局部的に著しく大きな応力振幅の発生が抑えられた。なお、応力振幅とは、応力範囲（最大応力と最小応力の差）を２で割った値である。このことから、図１～４に示すように、スリーブ６の係合部６ａと反対側の端部６ｂが、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように、管部材１の拡径部１ｂの外周面に接している構成によると、管部材１が、長手方向と交差する方向に加わる曲げモーメントによる応力に起因して損傷することが抑えられることが判る。

　本発明において、スリーブ６の、フレア加工部１ｃ側の反対側であって係合部６ａの反対側の端部６ｂが、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように、管部材１の拡径部１ｂの外周面に接する構成を実現するための、継手構造１０の製造方法の一例の概略について、図５Ａ～７Ｃを参照して説明する。まず、図５Ａに示すように、管部材１を挿入する孔部８ａとその外側にスリーブ６を配置可能な凹部８ｂとが形成された保持具８に、径が一定の一般的な管部材１と、スリーブ６とを挿入する。図６Ａに拡大して示すように、この段階のスリーブ６は内径が一定ではなく、係合部６ａは内径が大きく管部材１の外周面に接しておらず、係合部６ａの反対側の端部６ｂは内径が小さく管部材１の外周面に接している。その状態で、図５Ｂに示すように、２段形状の突起部１１を有する押圧治具９を、保持具の孔部８ａ内に進入させる。具体的には、押圧治具９の２段形状の突起部１１を、孔部８ａと中心合わせした状態で、孔部８ａ内へ進入させる。突起部１１の小径の先端部１１ａの外径は加工前の管部材１の内径とほぼ同じ大きさであり、突起部１１の大径の後端部１１ｂの外形は、加工前の管部材１の内径よりも大きい。従って、管部材１の、突起部１１が押し込まれてその後端部１１ｂと接した部分は径が広げられて、拡径部１ｂが形成される。図６Ｂに拡大して示すように、管部材１が内側から拡径されることによって、スリーブ６の内周面は管部材１の外周面に密着する。さらに、突起部１１を孔部８ａ内に進入させていくと、押圧治具９の平面部９ａが管部材１の端面に当接して押し曲げ、管部材１の長手方向に実質的に直交するフランジ状のフレア加工部１ｃが形成される。このようにして、管部材１およびスリーブ６の組立体が非常に容易に形成できる。

　押圧治具９の突起部１１の後端部１１ｂによって管部材１を内側から拡径するとともにスリーブ６の内周面を管部材１の外周面に密着させる際に、スリーブ６の係合部６ａは内径が大きいため、突起部１１の後端部１１ｂによって拡径されることはないか、または拡径される量が小さい。一方、スリーブ６の係合部６ａの反対側の端部６ｂは内径が小さいため、突起部１１の後端部１１ｂによって拡径される量が大きい。その結果、大幅に拡径された端部６ｂが、管部材１の外周面に対して弾性力を加えた状態で保持される。こうして、前述したように、スリーブ６の、フレア加工部１ｃ側の反対側、すなわち係合部６ａの反対側の端部６ｂが、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。それにより、前述したように、スリーブ６が管部材１に加える弾性力とその反力とによって、管部材１に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材１の損傷を抑えることができる。

　図７Ａ～７Ｃは、この継手構造１０の製造方法の変形例を示している。図７Ａ～７Ｃに示す方法では、２つの押圧治具１２，１３を用い、第１の押圧治具１２の突起部１４は、加工前の管部材１の内径より大径の大径部１４ａを有し、第２の押圧治具１３の突起部１５はテーパ状である。この例では、図７Ａに示すように、径が一定の一般的な管部材１とスリーブ６とを保持具８の孔部８ａ内に挿入し、第１の押圧治具１２の突起部１４を、孔部８ａと中心合わせした状態で孔部８ａ内へ進入させる。それにより、図７Ｂに示すように、管部材１の、大径部１４ａと当接した部分が順次拡張されて拡径部１ｂが形成される。次に、図７Ｃに示すように、第２の押圧治具１３の突起部１５を孔部８ａ内に進入させると、第２の押圧治具１３の平面部１３ａが管部材１の端面に当接して押し曲げ、フランジ状のフレア加工部１ｃが形成される。このようにして、管部材１およびスリーブ６の組立体が形成される。

　図７Ａ～７Ｃに示す方法でも、第１の押圧治具１２を孔部８ａ内に挿入する前の段階では、図６Ａに拡大して示す構成と同様に、スリーブ６の係合部６ａは内径が大きく管部材１の外周面に接しておらず、係合部６ａの反対側の端部６ｂは内径が小さく管部材１の外周面に接している。第１の押圧治具１２の突起部１４によって管部材１を内側から拡径してスリーブ６の内周面を管部材１の外周面に密着させる際に、スリーブ６の係合部６ａは内径が大きいため拡径されることはないか、または拡径される量が小さい。図６Ｂに拡大して示す構成と同様に、スリーブ６の係合部６ａの反対側の端部６ｂは内径が小さいため大幅に拡径される。その結果、大幅に拡径された端部６ｂが、管部材１の外周面に対して弾性力を加えた状態で保持される。こうして、スリーブ６の、フレア加工部１ｃ側の反対側、すなわち係合部６ａの反対側の端部６ｂが、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。その結果、スリーブ６が管部材１に加える弾性力とその反力とによって、管部材１に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材１の損傷を抑えることができる。

　以上説明したように管部材１をしごいて大径のフランジ状に加工するフレア加工を行うと、細い管部材１が僅かに潰れて流体の流通の抵抗となるおそれをなくすことができる。凹部８ｂ内に挿入されたスリーブ６は、大径のフレア加工部１ｃの背面側（図面右側）に位置しており、フレア加工における押さえ治具として作用する。このスリーブ６が存在することによって、フレア加工を安全かつ容易に行うことが可能になる。この構成によると、継手構造１０のシール性の向上のために必要な管部材１の一端部の大径のフレア加工部１ｃの形成を安全かつ容易に行うことができ、しかも、溶接や接着等を行う場合に比べて低コストで容易にスリーブ６を固定できるという効果が得られる。

　次に、本発明の第２の実施形態について図８Ａ～８Ｂを参照して説明する。第１の実施形態と同様の構成および方法については、同じ符号を用いて表し、説明を省略する場合がある。図８Ａ～８Ｂに示す本実施形態の継手構造１０では、スリーブ６のフレア加工部１ｃ側の反対側であって係合部６ａの反対側の端部６ｂが、他の部分に比べて肉厚になっている。このスリーブ６を含む継手構造１０を組み立てる際には、図８Ａに示すように、スリーブ６の端部６ｂおよび中間部６ｃが、径が一定である管部材１の外周面に接している状態から、図８Ｂに示すように、押圧治具等を用いて管部材１を内側から拡径する際に、スリーブ６の肉厚の端部６ｂが管部材１の外周面に対して大きな弾性力を加えた状態で保持される。こうして、スリーブ６の、フレア加工部１ｃ側の反対側、すなわち係合部６ａの反対側の端部６ｂが、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。その結果、スリーブ６が管部材１に加える弾性力とその反力とによって、管部材１に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材１の損傷を抑えることができる。なお、スリーブ６の係合部６ａは管部材１の外周面に接していないため弾性力を加えることはない。スリーブ６の中間部６ｃは、端部６ｂに比べると肉薄であるため弾性力が小さい。

　図９Ａ～９Ｂには、本実施形態の変形例の継手構造１０が示されている。図８Ａ～８Ｂに示す構成では、スリーブ６の係合部６ａと反対側の端部６ｂが、外向き凸部が設けられることによって肉厚になっている。これに対し、図９Ａ～９Ｂに示す変形例では、スリーブ６の係合部６ａと反対側の端部６ｂが、内向き凸部が設けられることによって肉厚になっている。この構成においても、図９Ａに示すように、スリーブ６の端部６ｂおよび中間部６ｃが、径が一定である管部材１の外周面に接している状態から、図９Ｂに示すように、押圧治具等を用いて管部材１を内側から拡径する際に、スリーブ６の肉厚の端部６ｂの内向き凸部が、管部材１の外周面に対して大きな弾性力を加えた状態で保持される。この変形例でも、前述したのと同様な効果が得られる。なお、本変形例では、スリーブ６の係合部６ａと中間部６ｃは、管部材１の外周面に接していないため弾性力を加えることはない。特に、スリーブ６の中間部６ｃが管部材１の外周面に接していないため、端部６ｂの内向き凸部が管部材１の外周面により大きな弾性力を加え、大きな効果を得ることができる。

　次に、本発明の第３の実施形態について図１０Ａ～１０Ｂを参照して説明する。第１～２の実施形態と同様の構成および方法については、同じ符号を用いて表し、説明を省略する場合がある。図１０Ａ～１０Ｂに示す本実施形態の継手構造１０では、スリーブ６のフレア加工部１ｃ側の反対側であって係合部６ａの反対側の端部６ｂが、他の部分に比べて降伏点が大きい。このスリーブ６を含む継手構造１０を組み立てる際には、図１０Ａに示すように、スリーブ６の端部６ｂおよび中間部６ｃが、径が一定である管部材１の外周面に接している状態から、図１０Ｂに示すように、押圧治具等を用いて管部材１を内側から拡径する際に、スリーブ６の降伏点の大きい端部６ｂが、管部材１の外周面に対して大きな弾性力を加えた状態で保持される。こうして、スリーブ６の、フレア加工部１ｃ側の反対側、すなわち係合部６ａの反対側の端部６ｂが、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加えるように接している構成が実現できる。その結果、スリーブ６が管部材１に加える弾性力とその反力とによって、管部材１に加わる曲げモーメントに起因する振動を抑え、管部材１の損傷を抑えることができる。なお、スリーブ６の係合部６ａは管部材１の外周面に接していないため弾性力を加えることはない。スリーブの中間部６ｃは、端部６ｂに比べると、降伏点が小さいため弾性力が小さい。なお、スリーブ６の端部６ｂの降伏点を、係合部６ａや中間部６ｃに比べて大きくすることは、高周波焼き入れや浸炭焼き入れを行うことや、降伏点の異なる異種材料を結合することなどによって可能である。

　なお、前述した図５Ａ～１０Ｂに関する説明では、押圧治具等を用いて管部材１を内側から拡径して拡径部１ｂを形成するとともに、スリーブ６の内周面を管部材１の外周面に密着させているが、そのような方法に限定されない。例えば、図１１に示すように、既に拡径部１ｂが形成された管部材１の外周にスリーブ６を配置した後に、スリーブ６の外周面から内側に向かって押す押圧治具２１によってスリーブ６を絞って、スリーブ６の内周面を管部材１の外周面に密着させてもよい。また、図示しないが、焼きばめや冷やしばめによってスリーブ６を絞って、スリーブ６の内周面を管部材１の外周面に密着させてもよい。図１１に示す例では、第２の実施形態の変形例の内向き凸部を有するスリーブ６を含む継手構造１０（図９Ａ～９Ｂ参照）を例にとって説明したが、他の構成の継手構造１０において、図１１に示す例と同様に、スリーブ６を絞ってスリーブ６の内周面を管部材１の外周面に密着させてもよい。

　次に、本発明の継手構造の、特にフレア加工部１ｃや継手本体３等の様々な変形例を説明する。図１２Ａに示す構成では、継手本体３の、管部材１に接する側の端面が斜面３ｅであり、管部材１のフレア加工部１ｃが、継手本体３の斜面３ｅに密着するように斜めになった形状である。図１２Ｂに示す構成では、図１２Ａに示す構成と同様に、継手本体３の、管部材１に接する側の端面が斜面３ｅであり、管部材１のフレア加工部１ｃが、継手本体３の斜面３ｅに密着するように斜めになった形状である。ただし、フレア加工部１ｃは、図１２Ａに示す構成では二重に折り曲げられた２層構造であり、図１２Ｂに示す構成では折り曲げられていない単層構造である。

　図１２Ｃに示す構成では、図１に示す構成と同様に、フレア加工部１ｃが管部材１の長手方向に実質的に直角に延びているが、このフレア加工部１ｃは折り曲げられておらず単層構造である。そして、この単層に、フレア加工部１ｃに密着するように例えば弾性部材からなるガスケット２２が配置されている。この構成によると、管部材１のフレア加工部１ｃと継手本体の端面とがガスケット２２を介して当接する。ガスケット２２の材料を適切に選択することによって良好なシール性が得られる。図１２Ｄに示す構成では、図１に示す構成と同様な管部材１およびスリーブ６が、左右対称に配置されて、ガスケット２２を介して突き合わせられている。図１２Ｃ，１２Ｄに示す構成では、ガスケット２２の材料を適切に選択することによって良好なシール性が得られる。

　図１３には、本発明の継手構造１０を採用した配管設備を模式的に示している。この配管設備では、マニホールド１６とポンプ１７が、配管１８やバルブ１９やエルボ２０等を介して接続されている。そして、マニホールド１６とバルブ１９との間に、本発明の継手構造１０が設けられている。具体的には、マニホールド１６とバルブ１９の間に位置する管部材１と、マニホールド１６に接続された他の管部材２とが、前述した構成の継手構造１０によって接続されている。同様に、マニホールド１６とバルブ１９の間に位置する管部材１と、バルブ１９に接続された他の管部材２とが、前述した構成の継手構造１０によって接続されている。バルブ１９とポンプ１７との間は、ストレートな配管１８と、方向転換点に位置するエルボ２０とによって接続されている。

　この配管設備において、例えば、交換や保守のためにバルブ１９を取り外す必要が生じた場合には、前述したように、バルブ１９に接続された他の管部材２に接続されている継手構造１０のナット５を緩めて螺合を解除し、ナット５を後退させる。そして、管部材１を、管部材１から継手本体３へと向かう流体の流れの方向（方向Ａ）と直交する方向（方向Ｂ）にスライドさせる。それによって管部材１と継手本体３との接続を解除し、すなわち、管部材１と、バルブ１９に接続されている他の管部材２との接続を解除する。そこで、他の管部材２からバルブ１９を取り外す。実際の取り外し方法としては、管部材１との接続が解除されて一端がフリーになった他の管部材２を取り外してバルブ１９を露出させてから、バルブ１９を配管１８から取り外すことが考えられる。また、その他のいかなる方法でバルブ１９を取り外しても構わない。いずれの場合であっても、本発明の継手構造１０によって容易に管部材１と他の管部材２との接続を解除できることにより、バルブ１９の取り外しが容易になる。そして、配管設備が複雑であっても、また、配管設備の周囲に空きスペースがほとんどなくても、管部材１と他の管部材２との接続解除が容易に行える。

　以上の説明は、管部材１を継手本体３に対して方向Ｂにスライドさせる構成に関するものであるが、継手本体３を管部材１に対して方向Ｂにスライドさせる構成であってもよい。また、管部材１と継手本体３のいずれもが方向Ｂにスライド可能な構成であれば、その配管設備のレイアウト等に応じて、管部材１と継手本体３のうち、方向Ｂに十分なスペースが存在する方をスライドさせればよい。すなわち、本発明では、管部材１が継手本体３に対して相対的に方向Ｂにスライド可能であることが重要である。この相対的なスライドの移動量は小さくてよく、フレア加工部１ｃの端面と雄ねじ部３ａの端面が対向しない程度にずらせればよい。

　前述した実施形態では、継手本体３の他端部に雄ねじ部３ｂが形成されており、他の管部材２にねじ込まれる構成である。しかし、このような構成に限定されるわけではない。継手本体３の他端部に雌ねじ部またはその他の接続機構が設けられていて、他の管部材２と接続される構成であってもよい。また、継手本体の他端部は単なる突起部等であってもよく、その場合には、他の管部材２に設けられている接続機構か、または、継手本体３および他の管部材２とは別に用意されている接続機構によって、継手本体３と他の管部材２とが接続されてもよい。そして、他の管部材２は、マニホールド等の部品に直接形成された部材であってもよい。その場合、管状になっていない単なる開口部等であってもよい。

　シール部材は、前述したＯリング４に限られず、金属製のガスケット等であってもよい。管部材１やスリーブ６や継手本体３は、アルミニウムやステンレスなどの金属から形成することができる。一般的には、管部材１がアルミニウムからなり、スリーブ６がステンレスからなる構成が考えられる。

　前述した各実施形態では、管部材１を他の部材（例えば他の管部材２）に固定する固定機構として、継手本体３やナット５等が用いられているが、このような構成に限定されない。例えば、図１４Ａ～１４Ｂに示す構成では、固定機構として、クランプリング２３と締結ボルト２４と締結ナット２５とが用いられている。クランプリング２３は、複数（本実施形態では３つ）のセグメント２３ａ～２３ｃが１列に連結された構成である。隣り合うセグメント同士は軸２６を中心として相対的に揺動可能にそれぞれ連結されている。各軸２６は、互いに平行であり、各セグメント２３ａ～２３ｃの開閉動作方向に対し垂直な軸である。具体的には、中央のセグメント２３ｂが、一端のセグメント２３ａおよび他端のセグメント２３ｃと、軸２６を中心として相対的に揺動可能にそれぞれ連結されている。従って、一端のセグメント２３ａと他端のセグメント２３ｃとが近接するように揺動させると、図１４Ｂに示すようにリング形状を構成することができる。各セグメント２３ａ～２３ｃの内周には、ガスケット２２を介して互いに対向する２つのスリーブ６の係合部６ａに係合してそれらを収容する溝２７が設けられている。

　クランプリング２３の各セグメント２３ａ～２３ｃが、図１４Ａに示すようにガスケット２２を介して互いに対向する２つのスリーブ６の係合部６ａを収容して、図１４Ｂに示すようにリング形状を構成する。その状態で、締結ボルト２４が、クランプリング２３の一端のセグメント２３ａと他端のセグメント２３ｃとに設けられた孔部（図示せず）を貫通し、締結ナット２５にねじ込まれている。こうして、スリーブ６が取り付けられた２つの管部材１がガスケット２２を介して接続された状態に保持される。

　図１５Ａ～１５Ｂに示す構成では、管部材１を、他の部材である配管部材２８に固定する固定機構として、円板状の押さえ板２９と固定ボルト３０とが用いられている。押さえ板２９には、スリーブ６の係合部６ａに係合して、スリーブ６の係合部６ａと管部材１のフレア加工部１ｃとを、ガスケット２２を介して配管部材２８に押しつける切り欠き部３１が設けられている。そして、スリーブ６の係合部６ａと管部材１のフレア加工部１ｃとを、ガスケット２２を介して配管部材２８に押しつけた状態で、固定ボルト３０が、押さえ板２９に設けられた孔部３２を貫通し、配管部材２８のねじ穴３３にねじ込まれている。こうして、スリーブ６が取り付けられた管部材１がガスケット２２を介して配管部材２８に接続される。

　図１４Ａ～１５Ｂに示す構成でも、前述した各実施形態と同様に、スリーブ６が、少なくとも係合部６ａと反対側の端部６ｂにおいて、管部材１の拡径部１ｂの外周面に弾性力を加える。このスリーブ６からの弾性力と管部材１からの反力とによって、管部材１に加わる曲げモーメントによる振動が抑えられ、管部材１の損傷を抑えることができる。

１　　　　管部材
１ａ　　　主要部
１ｂ　　　拡径部
１ｃ　　　フレア加工部
２　　　　他の管部材
３　　　　継手本体
３ａ，３ｂ　　　雄ねじ部
３ｃ　　　被把持部
３ｄ　　　溝
３ｅ　　　斜面
４　　　　シール部材（Ｏリング）
５　　　　ナット
５ａ　　　被係合部
５ｂ　　　雌ねじ部
６　　　　スリーブ
６ａ　　　係合部
６ｂ　　　反対側の端部
６ｃ　　　中間部
８　　　　保持具
８ａ　　　孔部
８ｂ　　　凹部
９，１２，１３　　　押圧治具
９ａ，１３ａ　　　　平面部
１０　　　継手構造
１１，１４，１５　　突起部
１１ａ　　先端部
１１ｂ　　後端部
１４ａ　　大径部
１６　　　マニホールド
１７　　　ポンプ
１８　　　配管
１９　　　バルブ
２０　　　エルボ
２１　　　押圧治具
２２　　　ガスケット
２３　　　クランプリング
２３ａ～２３ｃ　　　セグメント
２４　　　締結ボルト
２５　　　締結ナット
２６　　　軸
２７　　　溝
２８　　　配管部材
２９　　　押さえ板
３０　　　固定ボルト
３１　　　切り欠き部
３２　　　孔部
３３　　　ねじ穴

Claims

　金属製の中空の管部材を他の部材に接続する継手構造であって、
　前記管部材と、前記管部材の一端部側の外周に嵌め込まれているスリーブと、前記スリーブを介して前記管部材の前記一端部側を前記他の部材に固定する固定機構と、を有し、
　前記管部材の一端部側が拡径部であり、前記拡径部は、前記管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し前記管部材の長手方向に平行に延び、
　前記拡径部の先端に前記拡径部よりも大径のフレア加工部が設けられており、
　前記スリーブは、少なくとも前記一端部側と反対側の端部において、前記管部材の前記拡径部の外周面に弾性力を加えるように前記管部材の前記拡径部の外周面に接していることを特徴とする、継手構造。
　前記固定機構は、中空の継手本体と、前記継手本体の一端部と前記管部材の前記一端部とにまたがって配置されているナットと、を含み、
　前記ナットは、前記スリーブに係合するとともに前記継手本体に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の継手構造。
　前記固定機構はクランプリングと締結ボルトとを含み、
　前記クランプリングは、前記スリーブの一部を収容して前記他の部材に固定するリング形状を構成し、前記締結ボルトは前記クランプリングの前記リング形状を保持することを特徴とする、請求項１に記載の継手構造。
　前記固定機構は、押さえ板と、固定ボルトと、を含み、
　前記押さえ板は、前記スリーブを介して前記管部材を前記他の部材に押しつけ、前記固定ボルトは、前記スリーブを介して前記管部材を前記他の部材に押しつけている前記押さえ板を前記他の部材に固定することを特徴とする、請求項１に記載の継手構造。
　前記スリーブの前記反対側の端部は、他の部分よりも肉厚であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の継手構造。
　前記スリーブの前記反対側の端部には、外向き凸部が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の継手構造。
　前記スリーブの前記反対側の端部には、内向き凸部が設けられていることを特徴とする、請求項５に記載の継手構造。
　前記スリーブの前記反対側の端部は、他の部分よりも降伏点が大きいことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の継手構造。
　前記スリーブの前記一端部と前記反対側の端部との間の部分が、前記管部材の前記拡径部の外周面に接している、請求項１から８のいずれか１項に記載の継手構造。
　前記スリーブの前記一端部と前記反対側の端部との間の少なくとも一部が、前記管部材の前記拡径部の外周面に対して非接触の位置にある、請求項１から８のいずれか１項に記載の継手構造。
　金属製の中空の管部材を他の部材に接続する継手構造の製造方法であって、
　前記管部材の一端部側の外周にスリーブを嵌め込む工程と、
　前記管部材の一端部側に、前記管部材の主要部よりも大きい一定の外径を有し前記管部材の長手方向に平行に延びる拡径部を設ける工程と、
　前記管部材の前記拡径部の先端に前記拡径部よりも大径のフレア加工部を設ける工程と、
　前記スリーブを介して前記管部材の前記一端部側を前記他の部材に固定する工程と、を含み、
　前記スリーブを、少なくとも前記一端部側と反対側の端部において、前記管部材の前記拡径部の外周面に弾性力を加えるように前記管部材の前記拡径部の外周面に接した状態に保持することを特徴とする、継手構造の製造方法。
　前記管部材の一端部側の外周に前記スリーブを嵌め込む工程では、前記スリーブの前記一端部と前記反対側の端部は前記管部材の前記拡径部の外周面に接しており、前記一端部と、前記一端部側と前記反対側の端部との間の中間部とは、前記管部材の前記拡径部の外周面に非接触の位置にあり、
　前記管部材の一端部側の外周に前記スリーブを嵌め込む工程の後に、前記拡径部を設ける工程として、前記管部材の前記一端部側を拡径すると同時に前記スリーブの前記反対側の端部と前記中間部とを拡径させる、請求項１１に記載の継手構造の製造方法。
　前記スリーブの前記中間部を前記管部材の前記拡径部の外周面に接触させる、請求項１２に記載の継手構造の製造方法。
　前記スリーブの前記反対側の端部は、他の部分よりも肉厚であることを特徴とする、請求項１１に記載の継手構造の製造方法。
　前記スリーブの前記反対側の端部には、外向き凸部が設けられていることを特徴とする、請求項１４に記載の継手構造の製造方法。
　前記スリーブの前記反対側の端部には、内向き凸部が設けられていることを特徴とする、請求項１４に記載の継手構造の製造方法。
　前記スリーブの前記反対側の端部は、他の部分よりも降伏点が大きいことを特徴とする、請求項１１に記載の継手構造の製造方法。