(57)【要約】【課題】  腐食性流体が流れる配管において、隙間腐食を軽減することができる低コストな耐食性配管を提供する。【解決手段】  円筒状で、端部にフランジ継手３を備える第一配管１と、円筒状で端部にフランジ継手９と、配管内に端板１２によって固定された副配管１１と、を備える第二配管７は、パッキン５を介して、連結具１３で連結されている。端板１２の側面の周囲方向に切欠き１５を加工することで、パッキン５にエッジ１９および２１からのエッジ面圧作用が働き、フランジ継手９および３の間に生じる隙間形成を防ぐ。これにより、隙間腐食を軽減させ、低コストで配管の腐食を遅延させることができる。【選択図】図１
2014005925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流れる管本体と、
前記管本体の先端部の周囲に設けられ、前記管本体の径方向の外側に向けて張り出す継手と、
前記管本体の前記先端部における前記継手より径方向の内側に設けられる端板と、を備え、
前記継手には、相手側配管と接続される際にパッキンが接触するシール面が形成され、
前記端板の先端面には、少なくとも前記シール面との境界領域に、前記シール面より後退するエッジ形成用窪みが円周方向に沿って設けられている、
ことを特徴とする配管。
【請求項２】
前記エッジ形成用窪みは、
前記境界領域に形成され、円周方向に連続する切欠きからなる、
請求項１に記載の配管。
【請求項３】
前記エッジ形成用窪みは、
前記端板の先端面の全域を前記シール面より後退している、
請求項１に記載の配管。
【請求項４】
請求項１から３に記載されたいずれかの配管と相手側配管とが接続された配管接続体であって、
前記相手側配管は、
内部を前記流体が流れる相手側管本体と、
前記相手側管本体の先端部の周囲に設けられ、前記相手側管本体の径方向の外側に向けて張り出す相手側継手と、を備え、
前記配管の継手と、前記相手側配管の前記相手側継手と、の間にリング状の前記パッキンを介在させて接続されていることを特徴とする配管接続体。
【請求項５】
前記パッキンは、その内周端が、前記切欠きにより前記端板に形成される径方向面及び前記相手側配管の内周面から突出するように設けられ、
前記径方向面に前記パッキンが押し付けられる、
請求項４に記載の配管接続体。
【請求項６】
前記切欠きにより前記端板に形成される径方向面が、前記相手側配管の内周面と面一に形成される、
請求項４に記載の配管接続体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッキンとの間の隙間腐食を軽減できる配管に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、金属製の配管同士を接続する場合、流体が漏れないようにするために接続部にパッキンが挟み込まれている。しかし、配管を流れる流体の種類によっては、配管自体が腐食する、あるいは、パッキンが劣化するために、接続部から液漏れが生じることがある。したがって、この液漏れを防止するために、種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１は、配管接続部にカーボン膜を形成し、機密性と、耐食性向上させた例が記載されている。また、特許文献２は、配管を構成する金属よりもイオン化傾向の高い金属をパッキンに設けることで、イオン化傾向の高い金属部を優先的に腐食させ、配管自体の腐食を遅延させることが記載されている。そして、特許文献３には、配管の両接合部の形状を凹表面にすることにより、配管接続時に接続部のシール性能を向上させ、液漏れを防ぐことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−５７９８９号公報
【特許文献２】特開平７−２６００６２号公報
【特許文献３】特開平１１−８２７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように液漏れ防止のために種々の方策が提案されているが、接続部の形状によっては、接続部の特定の部位が他の部分に比べて腐食が異常に進行するという問題が確認された。ここでいう特定の部位とは、詳しくは後述するが、パッキンが接している接続部のシール面である（図４）。
この問題を防止するために、２つの手段が想定される。１つ目は、当該部分を含む配管を耐食性の高いステンレス鋼で作製することである。２つ目は、当該部分に耐食性の表面処理を施すことである。しかし、どちらの手段を適用した場合でも、コストが極めて高くなる。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、コストの上昇を伴うことなく耐食性を向上できる配管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】
【０００５】
本発明者等は、上述した特定の部位の腐食の進行の原因を探ったところ、パッキンとシール面との間には隙間が生じていないものと認識していたが、パッキンにエッジ面圧が作用しないためと解される微小な隙間が現実には空いていた。この原因は後述するが、この隙間に配管内を流れる流体が浸入し滞留することにより、配管の他の部分よりも優先的にシール面の腐食が進行する腐食隙間が生じていることが確認された。
そこでなされた本願発明の配管は、内部を流体が流れる管本体と、管本体の先端部の周囲に設けられ、管本体の径方向の外側に向けて張り出す継手と、管本体の先端部における継手より径方向の内側に設けられる端板と、を備え、継手には、相手側配管と接続される際にパッキンが接触するシール面が形成され、端板の先端面には、少なくともシール面との境界領域に、シール面より後退するエッジ形成用窪みが円周方向に沿って設けられている、ことを特徴とする。
本発明によると、端板を備える配管であっても、エッジ形成用窪みを設けることにより、パッキンにエッジ面圧を作用させることができるので、隙間腐食を軽減できる。
【０００６】
本発明のエッジ形成用窪みとしては、種々の形態を採用できるが、境界領域に形成され、円周方向に連続する切欠きとすることができる。切欠きであれば、切削加工により低コストで形成できる。ただし、本発明は切欠きに限るものでなく、端板の先端面の全域をシール面より後退するエッジ形成用窪みとすることができる。
【０００７】
以上説明した配管は、配管単体として特定されたものであるが、相手側配管との接続体として使用に供される。この相手側配管は、内部を流体が流れる相手側管本体と、相手側管本体の先端部の周囲に設けられ、相手側管本体の径方向の外側に向けて張り出す相手側継手と、を備え、本発明による配管の継手と、相手側配管の相手側継手と、の間にパッキンを介在させて接続されることで配管接続体が構成される。
【０００８】
本発明の配管接続体において、パッキンは、その内周端が、切欠きにより端板に形成される径方向面及び相手側配管の内周面から突出するように設けることができる。この場合、径方向面にパッキンが押し付けられることが、隙間腐食を軽減する上で好ましい。
また、本発明の配管接続体において、切欠きにより端板に形成される径方向面が、相手側配管の内周面と面一に形成されることが、隙間腐食を軽減する上で好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、コストの上昇を伴うことなく隙間腐食を軽減できる配管を提供できる。したがって、配管を交換する頻度を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態における配管接続部を示し、（ａ）は配管接続前における配管接続部位の断面図、（ｂ）は配管接続後における接続部位の断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大断面図であり、（ｄ）は切欠きの変形例を示す部分拡大断面図である。
【図２】本実施形態における変形例を示す断面図である。
【図３】変形例による配管接続部を示し、（ａ）は配管接続前における配管接続部の断面図、（ｂ）は配管接続後における接続部の断面図、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大側面図である。
【図４】比較例を示し、（ａ）は接続前の配管、（ｂ）は接続後の配管、（ｃ）は（ｂ）の部分拡大側面図、（ｄ）は（ｃ）の隙間腐食を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本願発明による実施形態を説明する前に、図４を用いて、隙間腐食について説明する。
図４（ａ）は、接続される二つの配管のうち、一方が先端まで同じ径の流路が形成されている一般的な形態の第一配管１と、他方が先端にフランジ継手９のシール面９ａと同一平面上に延長される部分（端板１２）を備える第二配管７と、が接続される例を示している。第一配管１と、第二配管７と、はリング状のパッキン５を介して連結具１３によって接続される（図４（ｂ））。なお、本願発明において、第一配管１及び第二配管７において先端とは、互いに接続される側をいうものとする。
第一配管１は、管本体２と、第二配管７との接続に供されるフランジ継手３を備える。フランジ継手３は、管本体２の先端部の周囲に設けられ、管本体２の径方向の外側に向けて張出している。フランジ継手３は、パッキン５が接触、保持されるシール面３ａを備えている。なお、第一配管１は、内部を流れる流体の腐食性に応じた材料により作製されるが、典型的にはステンレス鋼から構成される。第二配管７も同様である。
第二配管７は、管本体８と、第一配管１との接続に供されるフランジ継手９を備える。フランジ継手９は、管本体８の先端部の周囲に設けられ、管本体８の径方向の外側に向けて張出している。パッキン５が接触、保持されるシール面９ａを備える。第二配管７は、副配管１１を先端側で保持する端板１２が先端に設けられている。シール面９ａと端板１２の先端面１２ａとは、同一平面上におかれる。
以上の第一配管１と第二配管７は、互いの先端同士を対向させて、フランジ継手３とフランジ継手９とを位置合わせをし、連結具１３により接続される。
【００１２】
図４（ｃ）に示すように、パッキン５は、その内周端が第一配管１の内周面から例えば１ｍｍ程度突出するように設けられている。このシール構造によるパッキン５は、フランジ継手３に臨む第一の面５ａ側が、第一配管１のフランジ継手３のエッジ１９からエッジ面圧を受ける。これに対して、フランジ継手９にはエッジ部がないため、パッキン５の第二の面５ｂ側にエッジ面圧を作用させることができない。つまり、シール面９ａが先端面１２ａと面一となっている第二配管７では、パッキン５の片側の面しかエッジ面圧を受けることができない。このようにパッキン５が片側しか面圧を受けないと、第一配管１の内周面から突出している部分は、第一配管１側（図中の右側）に傾斜してしまう。その結果、フランジ継手９のシール面９ａとパッキン５の第二の面５ｂとの間に微小な隙間が生じる。
【００１３】
この微小な隙間には、第一配管１、第二配管７内の流路を流れる流体、例えば腐食性の液体が浸入してしまい、そこに滞留する。そうすると、隙間内の液体と、常に流動している隙間外の液体との間に酸素濃度の差異が生じることで、局部的に酸素濃淡電池が形成される。そうすると、ステンレス鋼を用いて第二配管７を作製していても、不動態皮膜が破れると隙間腐食が加速度的に進行する（図４（ｄ））。
【００１４】
以上を前提に、添付図面に示す本発明の実施の形態を以下説明する。なお、図４に示した配管（比較例）と基本的には同様の構成を備えているので、以下では、これまでに説明していない事項、及び相違点を中心にして説明する。なお、比較例と同じ構成要素には、図４と同じ符号を付している。
図１(ｂ)に示す第一の実施形態における配管構造は、第一配管１と、第二配管７と、がパッキン５を介し、連結具１３によって接続されている。
第一配管１は、比較例と同じ構成を備えている。第二配管７も、基本的な構成は比較例と同じであるが、管本体８の内部に複数の副配管１１が設けられており、この副配管１１は先端側が端板１２によって固定されている。第一配管１を流れてきた流体は、第二配管７に達すると、副配管１１を通って第二配管７を流れる。
【００１５】
パッキン５は、配管内を流動する流体が接続部から漏れないようにするためのものであり、一般的にゴム材料が使用される。具体的な例としては、フッ素ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴムが該当する。ただし、本発明に使用されるパッキンはこれらに限られるものではないことは言うまでもない。また、本発明においてパッキンとは、フランジ継手３とフランジ継手９の間をシールする部材を広く包含する意味で用いている。
連結具１３は、配管を連結する際に、配管を固定するものである。連結具１３をフランジ継手３、フランジ継手９の周囲を覆い、例えばボルト−ナットで締めることによって配管同士が固定接続される。この際、ボルトの締め付け度合いによって、パッキン５の伸長の度合いを調整することでパッキン５の内周部が第一配管１の内周面２ａから突出する量を調整できる。
【００１６】
第一の実施形態における端板１２には、先端面１２ａに切欠き１５が円周状に沿って連続的に形成されている。この切欠き１５は、先端面１２ａの最外周であって、フランジ継手９と端板１２の径方向の境界に設けられている。切欠き１５は、径方向面１５ａと軸方向面１５ｂとを備えるが、径方向面１５ａは第一配管１（管本体２）の内周面２ａと面一に形成されている。切欠き１５は、例えばフライス盤を用いて低コストで形成することができる。ただし、切欠き１５の形成方法は、フライス盤切削に限るものでない。
【００１７】
本実施形態では、パッキン５の内周部が、第一配管１の内周面２ａから突出するように調節されている。そして、端板１２の先端面１２ａに切欠き１５を設けているために、パッキン５は、以下説明するように、パッキン５の表裏両面が確実にエッジ面圧を受けることができる。つまり、接続後のパッキン５の第一の面５ａ側は、フランジ継手３のエッジ１９から、エッジ面圧を受ける。一方、パッキン５の第二の面５ｂ側は、切欠き１５を設けることによって形成されたフランジ継手９のエッジ２１から、エッジ面圧を受ける（図１（ｃ））。このように、パッキン５が表裏両面からエッジ面圧作用を受けると、図４（ｃ）に示したような流体が浸入する微小隙間を排除できるので、隙間腐食を軽減することができる。
【００１８】
以上説明した切欠き１５は本発明の一例であり、例えば図１（ｄ）に示すように、径方向面１５ａを配管の軸線方向に対して傾斜させることもできる。図２に示すように、端板１２の先端側の全域をフランジ継手９のシール面９ａより後退させた先端面１２ｂとしてもよい。
いずれの場合も、パッキン５の表裏両面は、エッジ１９およびエッジ２３からエッジ面圧を受けることができる。図１（ｄ）の場合には、径方向面１５ａの傾斜角度を調整することにより、エッジ２３がパッキン５の変形に倣った形態をなすことで、径方向面１５ａにパッキン５の第二の面５ａを押し付けることができるので、隙間腐食の発生がさらに軽減できる。
ここで、配管に接続される装置を停止した後には、配管内を流れていた腐食性液体が残存するのを避けるために、配管内を乾燥する作業をすることがある。この場合、図１（ｃ）に示した切欠き１５のように間隔の狭い窪みには腐食性液体が入り込み、乾燥のみでは除去しきれないために格別な除去作業が必要になる。しかし、図２に示した構造の場合、腐食性液体が入り込む狭い隙間は存在しないため、格別な除去作業をすることなく、乾燥のみで足りる。なお、図２に示す構造において、径方向面１５ａを先端面１２ｂに向けて昇る傾斜面に加工し、あるいは、円弧状に加工することにより、当該部分に残存する腐食性液体をより低減できる。切欠き１５の場合も同様である。
【００１９】
以上説明したように、第二配管７のように端板１２を備えていても、その前端側に切欠き１５を設けるなどしてエッジ２３を形成することで、パッキン５にエッジ面圧を作用させれば、コストの上昇を最低限に抑えながら、隙間腐食を軽減することができる。
なお、比較例と本実施形態とで隙間腐食の発生率を比較したところ、比較例による腐食発生率は９０％であったのに対して、本実施形態による腐食発生率は１０％であり、本発明の効果が実証されている。ただし、隙間腐食は少なからずとも生じるので、長期にわたる使用を続けると、当該腐食を無視できなくなる。そのために好ましい実施形態を以下説明する。
【００２０】
図１、図２に示した実施形態は、端板１２を一体で形成した例を示しているが、図３に示す例では、隙間腐食が生じる領域のみを交換できるようにしている。
具体的には、フランジ継手９のシール面９ａに交換部材１８を設置する。交換部材１８は、フランジ継手９を構成する材料と同質のものとし、母体となるフランジ継手９との境界部には隙間が生じないように施工する。そして、交換部材１８に隙間腐食が生じたら、そこの部分だけを交換すれば、フランジ継手９を全体として交換するのに比べて、メンテナンス費用を最少化できる。
なお、フランジ継手３のシール面３ａについても同様に交換部材１７を設置してもよい。
また、交換部材１７および１８の断面の形態は、図３に示す台形型に限られず、長方形型や円形型も含む。
【００２１】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
例えば、本実施形態における端板１２が副配管１１を保持するものであるが、副配管１１の保持以外の目的で設けられる端板を備える配管に広く適用できる。
また、以上説明した実施形態では、切欠き１５の径方向面１５ａと第一配管１（管本体２）の内周面２ａとが面一に形成されているが、これに限らず、径方向面１５ａと内周面２ａに段差が設けられていてもよい。ただし、パッキン５の表裏両面に均等なエッジ面圧を作用させるためには、径方向面１５ａと内周面２ａを面一にするのが好ましい。
【符号の説明】
【００２２】
１      第一配管
２      管本体
２ａ    内周面
３      フランジ継手
３ａ    シール面
５      パッキン
５ａ    第一の面
５ｂ    第二の面
７      第二配管
８      管本体
９      フランジ継手
９ａ    シール面
１１    副配管
１２    端板
１２ａ  先端面
１２ｂ  先端面
１３    連結具
１５    切欠き
１５ａ  径方向面
１５ｂ  軸方向面
１７    交換部材（第一配管側）
１８    交換部材（第二配管側）
１９、２１、２３  エッジ
【図１】
2014005925.tif 000003
【図２】
2014005925.tif 000004
【図３】
2014005925.tif 000005
【図４】
2014005925.tif 000006