(57)【要約】【課題】  液漏れが生じにくい樹脂製配管用のフランジ構造を提供する。【解決手段】  互いに対向する２つの樹脂製の管フランジ継手１０、２０同士が複数のボルトＢ及びそれらに螺合する複数のナットＮで締結された樹脂製配管用フランジ構造であって、該対向する２つの管フランジ継手１０、２０において、そのフランジ面１０ａ、２０ａとは反対側の環状部１０ｂ、２０ｂの少なくとも一方に、複数のボルト挿通孔を有する環状の座金１１が該管フランジ継手１０、２０に同心軸状に設けられているか、あるいは好適には２枚の環状の座金１１Ａ、１１Ｂが２枚重ねで設けられており、後者の場合は２枚の座金は該同心軸Ｏを通る互いに交差する２つの面でそれぞれ２分割されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する２つの樹脂製の管フランジ継手同士が複数のボルト及びそれらに螺合する複数のナットで締結された樹脂製配管用フランジ構造であって、該対向する２つの管フランジ継手の少なくとも一方において、そのフランジ面とは反対側の環状部に、複数のボルト挿通孔を有する環状の座金が該管フランジ継手に同心軸状に設けられていることを特徴とする樹脂製配管用フランジ構造。
【請求項２】
前記管フランジ継手に対して前記環状の座金が２枚重ね合せて設けられており、これら２枚の座金は前記同心軸を通る互いに交差する２つの面でそれぞれ２分割されていることを特徴とする、請求項１に記載の樹脂製配管用フランジ構造。
【請求項３】
前記交差が直交であることを特徴とする、請求項２に記載の樹脂製配管用フランジ構造。
【請求項４】
前記樹脂がポリプロピレンであることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の樹脂製配管用フランジ構造。
【請求項５】
前記対向する２つの管フランジ継手のうちの一方がルーズフランジであることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の樹脂製配管用フランジ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液漏れの発生を抑えることが可能な樹脂製配管用のフランジ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレンなどの樹脂製配管は、軽量で耐薬品性に優れているため、様々なプラントにおいてプロセス液や廃液等の送液に多用されている。この樹脂製配管の管フランジ継手同士の結合では、一般的には相対向するフランジ面の間隙（以下、これを面間とも称する）にガスケットを挟み込んだ後、両方の管フランジ継手の複数のボルト挿通孔の各々にボルトを挿通してナットで締め付けることが行われている。
【０００３】
その際、挟み込んだガスケットが片締めされることがないように、特許文献１に記載されているように、ガスケットの厚みを考慮した上で、これら管フランジ継手の面間をノギスにより計測しながら、これら複数のボルト・ナットをバランスよく均等に締め付けて固定することが行われる。これにより、当該ガスケットを両面から均一な面圧で密着させることができるので、内部の流体が面間から液漏れするのを防ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５４８７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、樹脂製配管の管フランジ継手同士の結合では、ガスケットをその周方向に均等に締め付けることが必要になるが、この作業は作業者によるばらつきが大きく、強く締めすぎてフランジを変形させてしまい、液漏れが生じることがあった。特に、内部流体の温度が常温と６０℃程度の高温との間で昇降温を繰り返す薬液の場合は、例えばポリプロピレン製の配管では熱による膨張収縮が繰り返される結果、配管同士が接続される樹脂製のフランジ部において内部流体の液漏れが生じることがあった。この液漏れ量が多い場合は、プラントの操業を停止して補修等の作業を行う必要があるため、生産性に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【０００６】
また、樹脂製の配管系において、フランジ面同士を適切な距離で対向させる調整を行うことが難しい箇所では、一方の管フランジ継手にルーズフランジを使用することがある。この場合は、対向する両管フランジ継手のフランジ面の外縁部同士が離間することになるため、フランジ面のほぼ全面に荷重をかけて結合させる一般的なフランジ構造に比べてフランジ面の該外縁部に負荷がかかりやすく、ボルトの締付力によってはフランジ面が大きく撓んでガスケットを均等に圧縮できなくなることがあった。その結果、ガスケットが早期に劣化したり、配管のミスアライメント等が生じやすくなったりし、それらの要因でフランジ結合部に液漏れが発生することがあった。本発明は樹脂製配管系が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、液漏れが生じにくい樹脂製配管用のフランジ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る樹脂製配管用のフランジ構造は、互いに対向する２つの樹脂製の管フランジ継手同士が複数のボルト及びそれらに螺合する複数のナットで締結された樹脂製配管用フランジ構造であって、該対向する２つの管フランジ継手の少なくとも一方において、そのフランジ面とは反対側の環状部に、複数のボルト挿通孔を有する環状の座金が該管フランジ継手に同心軸状に設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、変形しやすい樹脂製の管フランジ継手であってもフランジ面を撓ませることなく確実に締め付けることができる。これにより、例えば熱による収縮膨張が繰り返されるような配管系においても、液漏れの発生を抑えることができる。また、作業者の締め付け方の個人差による液漏れの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の樹脂製配管用フランジ構造の一実施形態の部分断面正面図である。
【図２】本発明の樹脂製配管用フランジ構造の他の実施形態の部分断面正面図である。
【図３】本発明の樹脂製配管用フランジ構造に用いる２対の環状の座金の一具体例の平面図である。
【図４】管フランジ継手に図３の２対の環状の座金を取り付ける場合を示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明に係る樹脂製配管用のフランジ構造の実施形態について説明する。この本発明の実施形態のフランジ構造は、樹脂製の配管同士を接続する２つの互いに対向する樹脂製の管フランジ継手からなり、これらは周方向に等間隔に設けられた複数のボルト挿通孔に挿通された複数のボルト及びそれらに螺合する複数のナットによって締結されている。そして、これら対向する２つの管フランジ継手の少なくとも一方において、そのフランジ面（フランジシール面又はガスケット面とも称する）とは反対側の環状部に該複数のボルト挿通用の貫通孔を有する環状の座金が該管フランジ継手に同心軸状に設けられている。
【００１１】
この樹脂製の配管内に例えば液温７０℃程度の硫酸等の腐食性流体が流れる場合は、施工基準等に基づいて配管材に塩ビを用いる部位では管フランジ継手に耐熱塩ビを使用するのが好ましい。この場合、より信頼性を高めるため、配管にＦＲＰライニングを施してもよい。あるいは、設備コストを抑えるため、配管及び管フランジ継手の材質にポリプロピレンを使用してもよい。
【００１２】
本発明の実施形態のフランジ構造が対象とする管フランジ継手のタイプについては特に限定はなく、例えば差込み溶接式フランジ、ソケット溶接式フランジ、突合せ溶接式フランジ、ねじ込み式フランジ、ルーズフランジなどに用いることができる。これらの中では、対向する２つの管フランジ継手のうちの一方において、端部にスタブエンドと称するつば状の配管継手を設け、このつば状部分にひっかけることで配管の軸方向及び周方向に移動自在なルーズフランジを採用した場合に本発明の効果をより顕著に発揮させることができる。
【００１３】
すなわち、ルーズフランジにおいては、フランジ面よりも該スタブエンドのつば状部分が相手側の管フランジ継手に対向する方向に突出しているので、ボルト挿通孔が設けられている周縁部は、当該相手側の管フランジ継手のフランジ面に当接させることができない。よって、これら２つの管フランジ継手間のボルト・ナット締結部分は離間しており、両フランジ面を全面に亘って当接させる構造の管フランジ継手に比べてフランジ面が変形しやすく、ボルト・ナットを許容のトルクを超えて締め付けると、該フランジ面に大きな撓みが生じる。
【００１４】
管フランジ継手において、このフランジ面はガスケットが当接するフランジシール面であるため、上記のようにこの部分に撓みが生じると、当該ガスケットを全面に亘って均等に圧縮するのが困難になる。その結果、ガスケットが早期に劣化したり、配管のミスアライメント等が生じたりし、それらを要因とする液漏れが発生しやすくなる。なお、上記のフランジ面の撓みの問題は、上記ルーズフランジだけの問題ではなく、平面座（レイズドフェイス）などのように締結時にフランジの周縁部が離間するものであれば同様の問題が生じうる。
【００１５】
そこで、本発明の実施形態のフランジ構造は、図１に示すように、対向する２つの管フランジ継手１０、２０において、そのフランジ面１０ａ、２０ａとは反対側の環状部１０ｂ、２０ｂの少なくとも一方に、複数のボルトＢ挿通用の貫通孔を有する環状の座金１１が該管フランジ継手１０、２０に同心軸上に設けられている。これにより、これら複数のボルトＢ及びこれらに螺合する複数のナットＮで管フランジ継手１０、２０を締結する際、これらフランジ面１０ａ、２０ａが撓むのを抑えることができ、よってフランジ結合部からの液漏れの問題が生じにくくなる。
【００１６】
本発明の実施形態のフランジ構造においては、上記環状の座金を既設の配管系の管フランジ継手にも容易に組み込むことができるように、その中心軸を通る面で２分割された１対の分割片で構成してもよい。この場合、２対の分割片を重ね合せて設けるのが好ましい。例えば、図２に示す本発明の他の実施形態のように、一方の管フランジ継手に２対の環状の座金１１Ａ、１１Ｂを重ね合せて設けると共に、他方の管フランジ継手にも環状の座金１１Ａ、１１Ｂを重ね合せて設けてもよいし、どちらか一方の管フランジ継手のみに２対の環状の座金１１Ａ、１１Ｂを重ね合せて設けてもよい。
【００１７】
更に、これら座金１１Ａ、１１Ｂを２枚重ね合せて管フランジ継手に設ける際、該管フランジ継手の軸方向から見て上記分割面が一致しないのが好ましい。すなわち、座金１１Ａ、１１Ｂは管フランジ継手の同心軸Ｏを通る互いに交差する２つの面でそれぞれ２分割されているようにセットするのが好ましい。この場合、上記の２つの面が交差する角度には特に限定はなく、各管フランジ継手に設けられているボルト挿通孔の個数や、管フランジ継手の呼び径等を考慮して適宜定められるが、一般的には図３に示すように直角に交差させることが好ましい。
【００１８】
上記のように、分割片からなる環状の座金を用いる場合、２対の分割片からなる環状の座金をそれらの分割面が一致しないように重ね合せて使用する理由は、それらの分割面がフランジ面の周方向において一致すると、両管フランジ継手同士を周方向に均一に締め付けにくくなり、片締めによる液漏れが発生しやすくなるからである。
【００１９】
本発明の実施形態のフランジ構造が対象とする管フランジ継手は、呼び径が２５Ａ以上８０Ａ以下であるのが好ましい。この呼び径が２５Ａ未満あるいは８０Ａを超える場合は、配管のアライメントの調整が難しくなるのでかえって液漏れが生じるおそれがある。また、本発明のフランジ構造で用いる環状の座金の材質は、配管系内において腐食性の薬液を取り扱う場合が多いので、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのステンレス系鋼板を打ち抜いたものを用いるのが好ましい。また、該環状の座金の厚みには特に限定がないが、２ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。この厚みが２ｍｍ未満では容易に変形して本発明の効果を良好に奏さなくなるおそれがあり、逆に５ｍｍを超えると強度が必要以上に高くなるので不経済になる。
【００２０】
本発明の実施形態のフランジ構造においては、両管フランジ継手をボルト、ナットで締め付ける時の締付トルクが１０Ｎ・ｍ以下であるのが好ましい。この締付トルクが１０Ｎ・ｍを超えると、上記環状の座金を設けてもフランジが変形して液漏れが生ずるおそれがある。
【００２１】
このように、本発明の樹脂製配管フランジ機構を用いることで、フランジ面を変形させることなく周方向に均等にフランジを締め付けることが可能になり、よって熱による膨張収縮を繰り返すフランジ結合部であっても、液漏れを生じにくくすることができる。特に、通液温度が昇降温を繰り返す配管系にポリプロピレン製のルーズフランジを用いる場合、配管のミスアライメントやガスケットの早期劣化が生じやすいが、その場合であっても短時間で座金を取り付けることができ、以降は液漏れを止めることができる。次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実施例等に限定されるものではない。
【実施例】
【００２２】
＜実施例＞
配管内を流れる薬液の温度が３０〜６５℃の間で周期的に変化する既設の湿式化学反応プラントの配管系のうち、１か所の管フランジ継手同士の結合部に、図３に示すような各々中心軸を通る面で２分割されたステンレス製の環状の座金を、２枚重ねて設けてその効果を評価した。この互いに対向する２つの管フランジ継手は、上側がポリプロピレン製の呼び径５０Ａからなり、下側はポリエチレン製の呼び径５０Ａのルーズフランジが使用されていた。
【００２３】
上記の座金の取り付けの際は、先ず既に締結されているボルト、ナットを外した後、図４に示すように、上側の管フランジ継手１０のフランジ面１０ａとは反対側の環状部１０ｂに上記２分割された２対の環状の座金（外径１５５ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚み３ｍｍ、ボルト径１９ｍｍ）１１Ａ、１１Ｂを、該管フランジ継手１０の中心軸Ｏ方向から見て各々の分割面が直交するように組み込んだ。なお、下側の管フランジ継手２０には上記環状の座金は組み込まなかった。その後、これら管フランジ継手１０、２０のフランジ面間のアライメントがフランジの周方向に均一になるようにノギスで調整しながらボルト・ナットの締め込みを行った。
【００２４】
このように、一般的な工具であるレンチでボルト・ナットを取り外してガスケットを交換すると共に環状の座金を２枚重ね合せて取り付けた後、ボルトを挿通してノギスで面間のアライメントを調整しながらレンチで所定のトルクで締め付けるだけの単純な作業であるため、作業時間は約２０分であった。その後、配管系に薬液（６０℃の硫酸）を通液し、管フランジ継手の結合部からの液漏れの有無を確認したところ、液漏れは認められなかった。このように２分割された環状の座金を２枚重ね合せて取り付けることで、アライメント調整のみにより液漏れを止めることができた。
【００２５】
＜比較例＞
上記実施例の２分割された環状の座金を用いない以外は上記実施例と同様の管フランジ継手の結合部が６０か所存在する既設の湿式化学反応プラントの配管系に対して薬液を通液したところ、周期的な熱膨張・熱収縮により該６０か所のフランジ結合部の内、２０か所から薬液の液漏れが発生した。
【符号の説明】
【００２６】
Ｂ      ボルト
Ｎ      ナット
１０、２０      管フランジ継手
１０ａ、２０ａ    ガスケット面
１０ｂ、２０ｂ    環状部
１１、１１Ａ、１１Ｂ    座金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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