(57)【要約】  溶接をせずに金属管同士を接続する方法。この方法では、第１の管（１）の先端部分の外周面に、その先端に向けて先細りとなる第１円錐状面（１０）と、該第１円錐面の後側の第１環状凹面（１８）とを形成し、第２の管（２）の先端部分の内周面に、その先端から後方に向けて先細りとなる第２円錐状面（２６）と、該第２円錐状面に連接する第２環状凹面（２８）とを形成し、第１の管の先端部分を第２の管の先端部分内に挿入し、第１円錐状面（１０）を第２円錐状面（２６）に摺動させながら該第１の管をその軸線方向で押圧して第２の管内に圧入し、上記第１円錐状面（１０）が第２円錐状面（２６）を超えて第２環状凹面（２８）に嵌合するようにすることにより、第１及び第２の管の間に密封係合部分を形成して該第１及び第２の管とを結合する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属又は硬質合成樹脂から形成された第１の管であって、その外周面に形成された第１の環状係止用凹凸を有する外周面輪郭形状を有する第１の管を用意し、
金属又は硬質合成樹脂から形成された第２の管であって、その内周面に形成された第２の環状係止用凹凸を有する内周面輪郭形状を有する第２の管を用意し、
第１の管を第２の管内に圧入し、第１の環状係止用凹凸が第２の環状係止用凹凸と係合してそれらの間に環状の密封係合部分が形成されるようにして該第１の管と第２の管とを結合する管の結合方法。
【請求項２】
第１の管の外周面輪郭形状が、当該第１の管の先端方向に向けて先細りとなる第１円錐状面と、該第１円錐状面の後側に設けられた第１環状凹面とを有し、
第２の管の内周面輪郭形状が、当該第２の管の後方に向けて先細りとなる第２円錐状面と、該第２円錐状面の後側に設けられた第２環状凹面とを有し、
該第１の管をその先端部分から該第２の管内に、該第２の管の先端から挿入し、該第１円錐状面を該第２円錐状面に摺動させながら該第１の管を該第２の管内に圧入し、該第１円錐状面が該第２円錐状面を超えて該第２環状凹面に嵌合するようにすることにより、該外周面と内周面との間に該密封係合部分が形成されて該第１の管と該第２の管との結合がなされるようにした請求項１に記載の管の結合方法。
【請求項３】
該第１円錐状面が、該第１の管の外周面の先端から後方に延び、
該第２円錐状面が、該第２の管の内周面の先端から後方に延びるようにした請求項２に記載の管の結合方法。
【請求項４】
該外周面輪郭形状が、該第１円錐状面と、該第１円錐状面の後端の最大直径部分に続き該最大直径と略同一直径で後方に延びる同一径部分とを有し、該第１環状凹面を、該同一径部分の後端に連接して形成するようにし、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第２円錐状面及び第２環状凹部を有する請求項２に記載の管の結合方法。
【請求項５】
該外周面輪郭形状が、該第１円錐状面の後側に、小径の先端から大径の後端に向けて傾斜する少なくとも１つの追加の円錐状面を有し、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第２円錐状面、第２環状凹部、追加の円錐状面を有する請求項４に記載の管の結合方法。
【請求項６】
該金属がステンレス鋼とされ、該硬質合成樹脂が架橋ポリエチレンとされている請求項１乃至５のいずれかに記載の管の結合方法。
【請求項７】
金属又は硬質合成樹脂から形成された第１の管であって、その外周面に形成された第１の環状係止用凹凸を有する外周面輪郭形状を有する第１の管と、
金属又は硬質合成樹脂から形成された第２の管であって、その内周面に形成された第２の環状係止用凹凸を有する内周面輪郭形状を有する第２の管と、
からなり、
第１の管をその先端から第２の管内に、該第２の管の先端から圧入して第１の環状係止用凹凸と第２の環状係止用凹凸との間に形成された環状の密封係合部分を有し、該第１の管と第２の管との結合がなされている管の結合構造。
【請求項８】
第１の管の外周面輪郭形状が、当該第１の管の先端方向に向けて先細りとなる第１円錐状面と、該第１円錐状面の後側に設けられた第１環状凹面とを有し、該第１円錐状面と該第１環状凹面とが該第１の管の該係止用凹凸面を構成し、
第２の管の内周面輪郭形状が、当該第２の管の後方に向けて先細りとなる第２円錐状面と、該第２円錐状面に連接する第２環状凹面とを有し、該第２円錐状面と該第２環状凹面とが該第２の管の該係止用凹凸面を構成し、
第１の管を、その先端部分から第２の管内に、該第２の管の先端から挿入し、第１円錐状面を第２円錐状面と摺動させながら該第１の管をその軸線方向で押圧して第２の管内に圧入し、該第１円錐状面が第２円錐状面を超えて第２環状凹面に嵌合するようにすることにより形成された該環状の密封係合部分を有し、該第１の管と第２の管との結合がされている請求項７に記載の管の結合構造。
【請求項９】
該外周面輪郭形状が、該第１円錐状面と、該第１円錐状面の後端の最大直径部分に続き該最大直径と略同一直径で後方に延びる同一径部分とを有し、該第１環状凹面が、該同一径部分の後端に連接して形成され、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第２円錐状面及び第２環状凹部を有する請求項８に記載の管の結合方法。
【請求項１０】
該外周面輪郭形状が、該第１円錐状面の後側に、小径の先端から大径の後端に向けて傾斜する少なくとも１つの追加の円錐状面を有し、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の該第２円錐状面、該第２環状凹部、及び、追加の円錐状面を有する請求項８に記載の管の結合方法。
【請求項１１】
該第１の円錐状面が、該第１の管の外周面の先端から後方に延び、
該第２の円錐状面が、該第２の管の内周面の先端から後方に延びるようにされたことを特徴とする請求項８に記載の管の結合構造。
【請求項１２】
該第２の管が、軸線方向長さが短い管状部と、該管状部の後端の外周に設けられた環状のフランジ部とを有するフランジ付き管とされている請求項７乃至１１のいずれかに記載の管の結合構造。
【請求項１３】
該第１の管の該外周面輪郭形状が、先端から後方に延びる同一径の筒状部分を有し、該第１の円錐状面が該筒状部分の後端に連接されており、
該第２の管が、軸線方向長さが短い管状部分と、該環状部の後端の外周に設けられたフランジ部分とを有するフランジ付き管とされ、該内周輪郭形状がその先端から、該第１の管の外周面輪郭形状の該筒状部分に対応する筒状部分を有し、該第１の該筒状部分が該第１の管の該筒状部分に圧入されるようになされ、
該第１の管の先端面が該第２の管の内周の後端面と実質的に一致するようにされた請求項８乃至１１のいずれかに記載の管の結合構造。
【請求項１４】
該第２の管の先端部分の外周面が、該第１の管の先端部分よりも厚肉とされ、その外周面が該第１の管の先端部分の外周面よりも大径とされ、結合された該第１及び第２の管に流体が通されたときに、該流体圧により該第１の管の先端部分の外周面が該第２の管の先端部分の内周面に押圧されるようにした請求項７乃至１１のいずれかに記載の管の結合構造。
【請求項１５】
該第２の管の該第２円錐状面と該第２環状凹面とが該第２の管の先端部分において設けられており、
該第２の管の後端部分における該内周面が、当該第２の管の前方に向けて先細りとなる第３円錐状面と、該第３円錐状面の前側に設けられた第３環状凹面とを有し、
当該結合構造が更に、第３の管を有し、その外周面輪郭形状が、当該第３の管の先端方向に向けて先細りとなる第４円錐状面と、該第４円錐状面の後側に設けられた第４環状凹面とを有し、
該第３の管を、その先端部分から第２の管内に、該第２の管の後端から挿入し、第４円錐状面を第３円錐状面と摺動させながら該第３の管をその軸線方向で押圧して第２の管内に圧入し、該第４円錐状面が第３円錐状面を超えて第３環状凹面に嵌合するようにすることにより形成された該管状の密封係合部分を有し、該第２の管と該第１の管との結合の他に、該第２の管と第３の管との結合がされている請求項８に記載の管の結合構造。
【請求項１６】
該第２の管の内周面の該凹凸面の設けられている部分に対応する該第２の管の外周面の周囲に圧力嵌めされた補強管を有する請求項７乃至１１、１５のいずれかに記載の管の結合構造。
【請求項１７】
該第１及び第２の管が、その外周面の周囲に相互に対向するように設けられたフランジを有し、該フランジが結合具によって相互に結合されている請求項７乃至１１のいずれかに記載の管の結合構造。
【請求項１８】
筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分からなるフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するフランジ部材、及び、
該フランジ部材の内周面の該円錐状面に密着係合された円錐状部分、該円錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部材の該筒状面に密着係合された筒状係合部分、及び、該筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分を有する管状部材、
を有する第１のフランジ付き管と；
筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分からなるフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するするとともに、当該フランジ部分の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面とを有し、該突出面の前端縁から当該フランジ部材の該円錐状面が後方に延びるようになされているフランジ部材、及び、
該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分、該筒状係合部分の前端から該フランジ部材の内周面の該円錐状面に沿って円錐形状に延び円形の前端縁に至る円錐状部分、及び、該筒状係合部分の後端から該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分を有する管状部材、
を有する第２のフランジ付き管；
を有し、
該第２のフランジ付き管を、そのフランジ部材の該円錐状面の該フランジ前端面よりも前方に延出した部分が、該第１のフランジ付き管の円錐状部分内に入り、該第２のフランジ付き管の該前端縁の全体が該円錐状部分の内面に密封係合するようにされた第１及び第２フランジ付き管を備える管の結合構造。
【請求項１９】
該第１及び第２のフランジ付き管の管状部材における円錐状部分の傾斜角度が、当該フランジ付き管の長手軸線に対して４５±８°とされている請求項１８に記載の管の結合構造。
【請求項２０】
筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分からなるフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するフランジ部材と、
該フランジ部材の内周面の該円錐状面に密着係合された円錐状部分、該円錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分、及び、該筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体を有する管状部材と、
を有するフランジ付き管。
【請求項２１】
該フランジ部材の内周面の筒状面が係止用凹凸を有し、
該管状部材の外周面の前端部分が、該係止用凹凸に対応する係止用対応凹凸を有し、
該管状部材の係止用対応凹凸が該フランジ部材の係止用凹凸にスナップ嵌めされている請求項２０に記載のフランジ付き管。
【請求項２２】
該フランジ部材の内周面の筒状面が、当該フランジ部材の後端から前方に当該フランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部分と、該大径部分に続き半径方向内側に延びる環状面と、該環状面の内周縁から該円錐状面まで延びる同長手軸線方向で延びる小径部分とを有し、
該管状部材の筒状係合部分の外周面が、その前端から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の小径部分に密着係合された小径部分と、該小径部分に続き半径方向外側に延び、該フランジ部材の環状部分に当接された環状面と、該環状面から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の大径部分に密着係合された大径部分とを有する請求項２０に記載のフランジ付き管。
【請求項２３】
該フランジ部材が当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面と、該フランジ前端面よりも前方に延出するようにした該円錐状面と、該円錐状面の前端環状縁から該フランジ前端面に軸線方向で延びる環状面を有し、
該管状部材の前端部分が該フランジ部材の円錐状面に密着係合すると共に、該円錐状面の前端縁から折り返されて該環状面を覆うようにされた環状部分を有する請求項２０乃至２２のいずれかに記載のフランジ付き管。
【請求項２４】
該管状部材の該円錐状部分の傾斜角度が、当該フランジ付き管の軸線に対して４５±８°とされている請求項２０乃至２２のいずれかに記載のフランジ付き管。
【請求項２５】
筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状のフランジ部分を有するフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面が、当該フランジ部材の前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するフランジ部材と、管状部材とを用意する工程と、
該管状部材の前端部分を該フランジ部材に圧入して、その前端が該フランジ部材の前端より前方に延びる状態とし、該管状部材の前端部分の外周面を該フランジ部材の該筒状面に密着係合する工程と、
該フランジ部材の円錐状面に対応する円錐状外周面を有するマンドレルを、該フランジ部材に嵌合した該管状部材の前端部分に圧入し、該前端部分を該フランジ部材の円錐状面に押圧密着するように広げる工程と、
を有する、該フランジ部材と該管状部材とを一体化したフランジ付き管を形成する方法。
【請求項２６】
該フランジ部材を用意する工程において、該フランジ部材の内周面の筒状面に係止用凹凸を備えるフランジ部材を用意し、
該管状部材を用意する工程において、該管状部材の外周面の前端部分に該係止用凹凸に対応する係止用対応凹凸を備える管状部材を用意し、
該管状部材の前端部分を該フランジ部材に嵌合するときに、該管状部材の前端を該フランジ部材に挿入し、該管状部材の係止用対応凹凸を該フランジ部材の係止用凹凸にスナップ嵌めするようにした請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
該フランジ部材を用意する工程において、該フランジ部材の内周面の筒状面に当該フランジ部材の後端から前方に当該フランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部分と、該大径部分に続き半径方向内側に延びる環状面と、該環状面の内周縁から該円錐状面まで同長手軸線方向で延びる小径部分とを有するフランジ部材を用意し、
該管状部材を用意する工程において、該管状部材の外周面に、その前端から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の小径部分と略同じ径の小径部分と、該小径部分に続き半径方向外側に延びる環状面と、該環状面から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の大径部分と略同じ径の大径部分とを有する管状部材を用意し、
該管状位部材の前端を該フランジ部材に嵌合するときに、該管状部材の前端部分を、該フランジ部材の後端側から挿入して該管状部材の環状部分が該フランジ部材の環状部分に当接する状態とし、
この状態で、マンドレルを筒状部材の先端から圧入するようにした請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
該フランジ部材を用意する工程において、当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面とを有し、該突出面の前端縁から当該フランジ部材の円錐状面が後方に延びるようになされているフランジ部材を用意し、
該管状部材をマンドレルで広げる工程において、該管状部材の前端部分が該フランジ部材の円錐状面に沿って広げられると共に、該円錐状面の前端縁から折り返されて該環状面を覆うようにするようにした請求項２５乃至２７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管の結合方法及び結合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属管を結合する場合、管の端部同士を突合せて溶接したり、結合する管の端部にフランジを取付けて、フランジ同士を突き合わせて固定したりする方法などが用いられている。（特開２００５−２４０８７３号；特開平７−１５１２７５号参照）【０００３】
食品、薬品、化粧品あるいは化学品などのプラントでは、衛生面などから、一般的にステンレス鋼管が用いられる。ステンレス鋼管を突合せ溶接する場合、溶接時に管内部を脱酸素雰囲気とすることが必要であり、アルゴンガスを注入して圧力を調整しながら溶接するという高度の技術が要求される。また、ステンレス鋼管は通常、ステンレス鋼板を丸めて形成されるので、その断面は真円ではない。このため、突合せ溶接を行うためには、結合する管の端部を相互に付き合わせた状態に保持しなければならず、そのための装置、技術を必要とする。従って、ステンレス鋼管の溶接作業にはコストがかかるだけでなくかなりの時間を必要とする。このため、プラントの配管を増設しようとする場合には、長時間にわたりプラントの稼動を停止しなければならない。更に、このようにして溶接により結合したステンレス鋼管では、高温に晒された溶接箇所のステンレス材に変態を生じ、劣化が急速に進み、孔食が生じやすくなる。【０００４】
一方、フランジを用いた結合方法では、フランジ面間からの流体の漏出を防ぐために、ゴムパッキンなどを間に挟むのが一般的であるが、ゴムパッキンの劣化による異物混入という食品、薬品などのプラントにおいては重大となる問題を引き起こす虞がある。本出願人は、このような問題を解消するためにゴムパッキンを用いないでメタルシールによりフランジ面間の密封を図ったり、メタルシートを用いずにフランジを直接つき合わせて密封を図ったりするようにした発明を行い特許出願（例えば、ＷＯ２００４／１０９１７４号）している。このような方法では、対向するフランジ面がなるべく平行になるようにすることが必要となる。しかし、プラントの配管における管同士の結合は、その多くがつき合わせ溶接により行うのが普通である。このため、突合せ溶接によって結合され長くされた管には歪み、ねじりなどが生じ、当該長くされた管の端部に設けたフランジ同士の結合を行おうとしても、対向するフランジ面が平行にはならないのが普通であり、フランジ面が大きく平行でない状態になるような場合には、歪やねじりを吸収することができるゴムパッキンを用いなければならないことがある。【０００５】
また、管の端部にフランジを形成する場合には、管とは別に用意したフランジ部材を管端部に嵌合して溶接するのが一般的であり、この場合も熱による管の変形や劣化が生じやすい。【０００６】
更に、近年は液体水素を燃料とする自動車の実用化がされてきており、極低温であり且つ６０〜７０ＭＰａという高圧である液体水素をタンクからエンジンまで供給するための配管が必要とされる。その配管には、ステンレス鋼の管が使用されるが、管を溶接で結合することは上述のような点からも適切ではない。
【特許文献１】特開２００５−２４０８７３号
【特許文献２】特開平７−１５１２７５号
【特許文献３】ＷＯ２００４／１０９１７４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上に述べたような点に鑑み、溶接ではなく管を適正に密封結合することを可能とする管の結合方法及び結合構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明は、
金属又は硬質合成樹脂から形成された第１の管（以下に述べる実施形態においては参照番号１で示す。以下同じ）であって、その外周面に形成された第１の環状係止用凹凸（１０，１４）を有する外周面輪郭形状を有する第１の管（１）を用意し、
金属又は硬質合成樹脂から形成された第２の管（２）であって、その内周面に形成された第２の環状係止用凹凸（２６，２８）を有する内周面輪郭形状を有する第２の管（２）を用意し、
第１の管（１）を第２の管（２）内に圧入し、第１の環状係止用凹凸（１０，１４）が第２の環状係止用凹凸（２６，２８）と係合してそれらの間に環状の密封係合部分が形成されるようにして該第１の管と第２の管とを結合する管の結合方法を提供する。【０００９】
この管の結合方法によれば、２つの管を結合するのに加熱することがないので、管の歪を生じることがない。従って、例えば、ステンレス鋼の管を用いる場合でも、加熱による孔食が生じることがなく、上述した液体水素の配管においてステンレス鋼管を結合するには非常に適したものとなる。【００１０】
この方法は、通常の管同士の結合だけでなく、管の端部にもう一つの管部材としてのフランジ部材を嵌合結合してフランジ付き管を形成するのに使用することができ、フランジ部材を溶接結合した場合のような管の変形や孔食のない優れたフランジ付き管を形成することができる。【００１１】
また、加熱して結合するのではないので、異なる金属の管でも自由に結合することができる。【００１２】
更に、管の結合に当たっては、両管を軸線方向で圧挿入するだけでよいので、溶接により結合する場合に比べて作業が容易で時間がかからず、コスト削減もできる。具体的には、プラントにおける配管工事を行なう場合などにおいて、金属管の端部の内周面及び外周面の上述の如き輪郭形状の製作は工場にて行い、配管組立て現場では、それら金属管同士の圧挿入だけで組立てができるので、溶接により金属管同士を結合する場合に比べて、組立て時間を大幅に短縮することができる。プラントでの配管工事を行う場合には、その作業中、当該プラントの稼動を停止しなければならないので、このことは特に重要である。【００１３】
また、本発明では、結合部分が第１及び第２管が半径方向で重ねられて構成されるので、当該結合部分が、２つの管をつき合わせて溶接して結合した場合に比べて、該結合部分にかかる横向きの力による折れ曲がりに強く、耐震性に優れている。また、結合部分において２つの管が重なっているので、内部を通す流体の圧力が高いほど、当該結合部分の密封を高めることができる。【００１４】
具体的には、
第１の管（１）の外周面輪郭形状が、当該第１の管の先端方向に向けて先細りとなる第１円錐状面（１０）と、該第１円錐状面の後側に設けられた第１環状凹面（１４）とを有し、
第２の管（２）の内周面輪郭形状が、当該第２の管の後方に向けて先細りとなる第２円錐状面（２６）と、該第２円錐状面の後側に設けられた第２環状凹面（２８）とを有し、
該第１の管（１）をその先端部分から該第２の管（２）内に、該第２の管の先端から挿入し、該第１円錐状面（１０）を該第２円錐状面（２６）に摺動させながら該第１の管を該第２の管内に圧入し、該第１円錐状面（１０）が該第２円錐状面（２６）を超えて該第２環状凹面（２８）に嵌合するようにすることにより、該外周面と内周面との間に該密封係合部分が形成されて該第１の管と該第２の管との結合がなされるようにすることができる。【００１５】
更に具体的には、該第１円錐状面（１０）が、該第１の管の外周面の先端から後方に延び、
該第２円錐状面（２６）が、該第２の管の内周面の先端から後方に延びるようにすることができる。【００１６】
また、該外周面輪郭形状が、該第１円錐状面（１０）と、該第１円錐状面の後端の最大直径部分に続き該最大直径と略同一直径で後方に延びる同一径部分とを有し、上記第１環状凹面（１４）を、該同一径部分の後端に連接して形成するようにし、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第２円錐状面（２６）及び第２環状凹部（２８）を有するようにすることができる。【００１７】
この場合、該外周面輪郭形状が、第１円錐状面の後側に、小径の先端から大径の後端に向けて傾斜する少なくとも１つの追加の円錐状面（１８，２１）を有し、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第２円錐状面、第２環状凹部、追加の円錐状面を有するようにすることができる。【００１８】
上記において、金属がステンレス鋼とされ、硬質合成樹脂が架橋ポリエチレンとすることができる。【００１９】
本発明はまた、
金属又は硬質合成樹脂から形成された第１の管（１）であって、その外周面に形成された第１の環状係止用凹凸（１０，１４）を有する外周面輪郭形状を有する第１の管（１）と、
金属又は硬質合成樹脂から形成された第２の管（２）であって、その内周面に形成された第２の環状係止用凹凸（２６，２８）を有する内周面輪郭形状を有する第２の管（２）と、
からなり、
第１の管（１）をその先端から第２の管（２）内に、該第２の管の先端から圧入して第１の環状係止用凹凸（１０，１４）と第２の環状係止用凹凸（２６，２８）との間に形成された環状の密封係合部分を有し、該第１の管（１）と第２の管（２）との結合がなされている管の結合構造を提供する。【００２０】
この管構造では、溶接結合を必要としないので、上述した本発明に係る管の結合方法に関して述べた同じ有益な効果を得ることができる。【００２１】
具体的には、
第１の管（１）の外周面輪郭形状が、当該第１の管の先端方向に向けて先細りとなる第１円錐状面（１０）と、該第１円錐状面の後側に設けられた第１環状凹面（１４）とを有し、該第１円錐状面（１０）と該第１環状凹面（１４）とが該第１の管（１）の該係止用凹凸面を構成し、
第２の管（２）の内周面輪郭形状が、当該第２の管の後方に向けて先細りとなる第２円錐状面（２６）と、該第２円錐状面に連接する第２環状凹面（２８）とを有し、該第２円錐状面と該第２環状凹面とが該第２の管（２）の該係止用凹凸面を構成し、
第１の管（１）を、その先端部分から第２の管（２）内に、該第２の管の先端から挿入し、第１円錐状面（１０）を第２円錐状面（２６）と摺動させながら該第１の管（１）をその軸線方向で押圧して第２の管（２）内に圧入し、該第１円錐状面（１０）が第２円錐状面（２６）を超えて第２環状凹面（２８）に嵌合するようにすることにより形成された該環状の密封係合部分を有するようにすることができる。【００２２】
更に具体的には、該外周面輪郭形状が、該第１円錐状面（１０）と、該第１円錐状面の後端の最大直径部分に続き該最大直径と略同一直径で後方に延びる同一径部分とを有し、上記第１環状凹面（１４）が、該同一径部分の後端に連接して形成され、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第２円錐面（２６）及び第２環状凹部（２８）を有するようにすることができる。【００２３】
また、該外周面輪郭形状が、上記第１円錐状面（１０）の後側に、小径の先端から大径の後端に向けて傾斜する少なくとも１つの追加の円錐状面（１８，２１）を有し、
該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の該第２テーパ（２６）、該第２環状凹部（２８）、及び、追加の円錐状面を有するようにすることができる。【００２４】
また、該第１の円錐状面が、該第１の管の外周面の先端から後方に延び、
該第２の円錐状面が、該第２の管の内周面の先端から後方に延びるようにすることができる。【００２５】
上記管の結合構造において、該第２の管（２）を、軸線方向長さが短い管状部と、該管状部の後端の外周に設けられた環状のフランジ部（２０）とを有するフランジ付き管とすることができる。【００２６】
また、該第１の管（１）の該外周面輪郭形状が、先端から後方に延びる同一径の筒状部分（９）を有し、該第１の円錐状面（１０）が該筒状部分（９）の後端に連接されており、
該第２の管（２）が、軸線方向長さが短い管状部分と、該環状部の後端の外周に設けられたフランジ部分（２０）とを有するフランジ付き管とされ、該内周面輪郭形状がその先端から、該第１の管の外周面輪郭形状の該筒状部分に対応する筒状部分を有し、該第１の該筒状部分（９）が該第１の管の該筒状部分に圧入されるようになされ、
該第１の管の先端面（８）が該第２の管の内周の後端面と実質的に一致するようにすることができる。【００２７】
筒状部分（９）を設けない場合には、形成されるフランジ付き管の内周面に、第１の管と第２の管との継ぎ目が生じ、これは食品などを扱う管の場合には衛生上好ましいことではないので、そのような継ぎ目をなくすものである。【００２８】
また、
該第２の管（２）の先端部分が、該第１の管（１）の先端部分よりも厚肉とされ、その外周面が該第１の管の先端部分の外周面よりも大径とされ、結合された該第１及び第２の管に流体が通されたときに、該流体圧により該第１の管の先端部分の外周面が該第２の管の先端部分の内周面に押圧されるようにすることができる。【００２９】
このような構造は、特に、液体水素などの高圧流体を扱い場合に有効である。【００３０】
また、該第２の管（４０）の該第２円錐状面と該第２環状凹面とが該第２の管（４０）の先端部分に設けられ、
該第２の管の後端部分における該内周面が、当該第２の管の前方に向けて先細りとなる第３円錐状面と、該第３円錐状面の前側に設けられた第３環状凹面とを有し、
当該結合構造が更に、第３の管（３６）を有し、その外周面輪郭形状が、当該第３の管の先端方向に向けて先細りとなる第４円錐状面と、該第４円錐状面の後側に設けられた第４環状凹面とを有し、
第３の管（３６）を、その先端部分から第２の管（４０）内に、該第２の管の後端から挿入し、該第４円錐状面を該第３円錐状面と摺動させながら該第３の管（３６）をその軸線方向で押圧して第２の管（４０）内に圧入し、該第４円錐状面が該第３円錐状面を超えて第３環状凹面に嵌合するようにすることにより形成された該管状の密封係合部分を有し、該第２の管（４）と該第１の管（３８）との結合の他に、該第２の管（４０）と第３の管（３６）との結合がされるようにすることができる。【００３１】
また、該第２の管の内周面の該凹凸面（２６，２８）の設けられている部分に対応する該第２の管の外周面の周囲に圧力嵌めされた補強管（２５）を有するようにすることができる。【００３２】
また、該第１及び第２の管が、その外周面の周囲に相互に対向するように設けられたフランジ（２０´、２１）を有し、該フランジが結合具（２３）によって相互に結合されるようにすることができる。【００３３】
本発明はまた、
筒状部分（１２２）、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分（１２４）からなるフランジ部材（１１８）であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面（１２６）及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面（１２８）とを有するフランジ部材（１１８）、及び、
該フランジ部材の内周面の該円錐状面に密着係合された円錐状部分（１３４）、該円錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分（１３６）、及び、該筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分（１３８）を有する管状部材（１２０）、
を有する第１のフランジ付き管（１１０）と；
筒状部分（１５４）、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分（１５６）からなるフランジ部材（１５０）であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面（１６０）及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面（１６２）とを有するするとともに、当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面（１６６）と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面（１６９）とを有し、該突出面（１６９）の前端縁から当該フランジ部材の円錐状面（１６０）が後方に延びるようになされているフランジ部材（５０）、及び、
該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分（１７４）、該筒状係合部分の前端から該フランジ部材の内周面の該円錐状面（１６０）に沿って円錐形状に延び円形の前端縁（１７６）に至る円錐状部分（１７０）、及び、該筒状係合部分（１７４）の後端から該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分（１７４）を有する管状部材（１５２）、
を有する第２のフランジ付き管（１１２）；
を有し、
該第２のフランジ付き管（１１２）を、そのフランジ部材（１５０）の円錐状面（１６０）のフランジ前端面（１６６）よりも前方に延出した部分が、該第１のフランジ付き管（１１０）の円錐状部分（１３４）内に入り、該第２のフランジ付き管の円形の前端縁（１７６）の全体が該円錐状部分（１３４）の内面に当接するようにされた第１及び第２フランジ付き管（１１０、１１２）を備える管の結合構造を提供する。【００３４】
この管の結合構造におけるフランジ付き管（１１０，１１２）は、管状部材とフランジ部材と溶接することなしに結合することができ、溶接により生じやすい変形などの影響を受けることがない。また、第１及び第２のフランジ付き管は、第１のフランジ付き管の円錐状面に第２フランジ付き管の円錐状部分の円形の前端縁（１７６）が当接するように結合されるものであり、フランジ間にパッキンを使った場合のように結合された管の内周面に掃除のしにくい狭い隙間などが形成されないので、当該配管を洗浄するときに、分解することなく洗浄液を当該管内部に流すＣＩＰ洗浄（Ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｉｎ  Ｐｌａｃｅ）だけで、十分な洗浄を行なうことが可能となる。また、パッキンを使う必要が無いので、パッキンが劣化して、配管内部に入り込む虞もない。【００３５】
管状部材の円錐状部分の傾斜角度は、当該フランジ付き管の長手方向軸線に対して４５±８°とすることができる。【００３６】
洗浄や液漏れ防止という観点から、この傾斜角度は約４５°とすることが好ましい。【００３７】
本発明はまた、
筒状部分（１２２，１５４）、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部（１２４，１５６）分からなるフランジ部材（１１８，１５０）であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面（１２６、１６０）及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面（１２８，１６２）を有するフランジ部材（１１８，１５０）と、
該フランジ部材の内周面の該円錐状面（１２６、１６０）に密着係合された円錐状部分（１３４，１７０）、該円錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分（１３６，１７４）、及び、該筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分（１３８，１７４）を有する管状部材（１２０，１５２）と、
を有するフランジ付き管を提供する。【００３８】
すなわち、このフランジ付き管は、上述のような効果を奏する配管に使用することが可能である。【００３９】
具体的には、
該フランジ部材の内周面の筒状面が係止用凹凸（１３０，１６４）を有し、
該管状部材の外周面の前端部分が、該係止用凹凸に対応する係止用対応凹凸（１４０，１８０）を有し、
該管状部材の係止用対応凹凸が該フランジ部材の係止用凹凸にスナップ嵌めされるようにすることができる。【００４０】
スナップ嵌めにより、フランジ部材と管状部材とを溶接することなく結合することができる。【００４１】
また、別の具体例では、
該フランジ部材（１１８，１５０）の内周面の筒状面が、当該フランジ部材の後端から前方に当該フランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部分（１６２−１）と、該大径部分に続き半径方向内側に延びる環状面（１６２−２）と、該環状面の内周縁から該円錐状面まで延びる同長手軸線方向で延びる小径部分（１６２−３）とを有し、
該管状部材（１２０，１５２）の筒状係合部分の外周面が、その前端から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の小径部分に密着係合された小径部分と、該小径部分に続き半径方向外側に延び、該フランジ部材の環状部分に当接された環状面と、該環状面から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の大径部分に密着係合された大径部分とを有するようにすることができる。【００４２】
この場合は、上記環状面同士の当接、及び、フランジ部材の内周面の円錐状面（１２６、１６０）と管状部材の円錐状部分（１３４，１７０）との密着係合によって、フランジ部材と管状部材とは結合される。【００４３】
また、
該フランジ部材（１１８，１５０）が当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面（１６６）と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面（１６９）とを有し、該突出面（１６９）の前端縁から当該フランジ部材の円錐状面（１６０）が後方に延びるようになされ、
該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分（１７４）、該筒状係合部分の前端から該フランジ部材の内周面の該円錐状面（１６０）に沿って円錐形状に延び円形の前端縁に至る円錐状部分（１７０）、及び、該筒状係合部分（１７２）の後端から該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分（１７４）を有する管状部材（１５２）、
該管状部材（１５２）が、該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分（１７２）、該筒状係合部分の前端から該フランジ部材の内周面の該円錐状面（１６０）に沿って円錐形状に延び円形の前端縁に至る円錐状部分（１７０）、及び、該筒状係合部分（１７２）の後端から該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分（１７４）を有するようにすることができる。【００４４】
第２のフランジ付き管の管状部材（１５２）の円形の前端縁が、第１のフランジ付き管の円錐状部分の内面と当接することになり、より良好な密封状態を得ることができる。【００４５】
また、配管結合構造に関連して述べたが、該第１及び第２のフランジ付き管の管状部材の該円錐状部分の傾斜角度は、当該フランジ付き管の長手方向軸線に対して４５±８°とすることが好ましい。【００４６】
更に、本発明は、
筒状部分（１２２，１５４）、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状のフランジ部分（１２４，１５６）を有するフランジ部材（１１８，１５０）であって、該フランジ部材の内周面が、当該フランジ部材の前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面（１２６、１６０）及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面（２８，６２）とを有するフランジ部材（１１８，１５０）と、管状部材（１２０，１５２）とを用意する工程と、
該管状部材（１２０，１５２）の前端部分を該フランジ部材（１１８，１５０）に嵌合して、その前端が該フランジ部材の前端より前方に延びる状態とし、該管状部材の前端部分の外周面を該フランジ部材の該筒状面（１２８，１６２）に密着係合する工程と、
該フランジ部材（１１８，１５０）の円錐状面（１２６、１６０）に対応する円錐状外周面（２００）を有するマンドレル（２０２）を、該フランジ部材に嵌合した該管状部材の前端部分に圧入し、該前端部分を該フランジ部材の円錐状面（１２６、１６０）に密着係合するように広げる工程と、
を有する、該フランジ部材と該管状部材とを一体化したフランジ付き管を形成する方法を提供する。【００４７】
この方法によれば、溶接を必要とせずにフランジ付き管を形成することができる。【００４８】
具体的には、
該フランジ部材（１１８，１５０）を用意する工程において、該フランジ部材の内周面の筒状面に係止用凹凸（１３０，１６４）を備えるフランジ部材を用意し、
該管状部材（１２０，１５２）を用意する工程において、該管状部材の外周面の前端部分に該係止用凹凸（１３０，１６４）に対応する係止用対応凹凸（１４０，１８０）を備える管状部材を用意し、
該管状部材の前端部分を該フランジ部材に嵌合するときに、該管状部材の前端を該フランジ部材に挿入し、該管状部材の被係止用対応凹凸（１４０，１８０）を該フランジ部材の係止用凹凸（１３０，１６４）にスナップ嵌めするようにすることができる。【００４９】
また別の具体例としては、
該フランジ部材（１１８，１５０）を用意する工程において、該フランジ部材の内周面の筒状面（１２８，１６２）に当該フランジ部材の後端から前方に当該フランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部分（１６２−１）と、該大径部分に続き半径方向内側に延びる環状面（１６２−２）と、該環状面の内周縁から該円錐状面まで同長手軸線方向で延びる小径部分（１６２−３）とを有するフランジ部材を用意し、
該管状部材（１２０，１５２）を用意する工程において、該管状部材の外周面に、その前端から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の小径部分と略同じ径の小径部分と、該小径部分に続き半径方向外側に延びる環状面と、該環状面から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の大径部分と略同じ径の大径部分とを有する管状部材を用意し、
該管状部材（１２０，１５２）の前端を該フランジ部材（１１８，１５０）に嵌合するときに、該管状部材の前端部分を、該フランジ部材の後端側から挿入して該管状部材の環状部分が該フランジ部材の環状部分に当接する状態とし、
この状態で、マンドレルを筒状部材の先端から圧入するようにすることができる。【００５０】
また、
該フランジ部材（１１８，１５０）を用意する工程において、当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面（１６６）と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面（１６９）とを有し、該突出面（１６９）の前端縁から当該フランジ部材の円錐状面（１６０）が後方に延びるようになされているフランジ部材を用意し、
該管状部材（１２０，１５２）をマンドレル（２０２）で広げる工程において、該管状部材の前端部分が該フランジ部材の円錐状面に沿って広げられると共に、該円錐状面の前端縁から折り返されて該環状面を覆うようにするようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係る金属管の結合方法により結合される２つの金属管の縦断側面図である。
【図２】図１の２つの金属管が結合された状態を示す縦断側面図である。
【図３】本発明の他の結合方法によって結合される一方の金属管を示す縦断断面図である。
【図４】同他の結合方法において２つの金属管を結合するために用いられる結合用の金属管を示す縦断側面図である。
【図５】同他の結合方法によって結合された金属管を示す側面図である。
【図６】図１乃至図３に実施例の変形例に管の結合構造を示す縦断面図である。
【図７】図１乃至図３に実施例の他の変形例に係る管の結合構造を示す縦断面図である。
【図８】図１乃至図３に実施例の更に他の変形例に係る管の結合構造を示す縦断面図である。
【図９】図１乃至図３に実施例の更に別の変形例に係る管の結合構造を示す縦断面図である。
【図１０】本発明に係る結合方法により形成された２つのフランジ付き管を結合した状態を示す縦断面図である。
【図１１】図１０に示す一方のフランジ付き管の構成部品である管状のフランジ部材と管状部材とをしめず縦断面図である。
【図１２】図１１のフランジ部材と管状部材とを結合して状態を示す縦断面図である。
【図１３】図１２のフランジ部材に結合した管状部材の前端部分を広げるためのマンドルを近づけた状態を示している。
【図１４】マンドレルにより管状部材の前端部分を広げた状態を示す。
【図１５】本発明に係る２つのフランジ付き管を結合した状態を示す縦断面図である。
【図１６】本発明に係る他の結合方法で結合して形成するフランジ付き管の構成部品であるフランジ部材及び管状部材を示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、本発明に係る金属管の結合方法を添付図面に基づき説明する。【００５３】
図１及び図２は、本発明に係る金属管結合方法を、第１金属管１とフランジ付き第２金属管２とを結合するのに用いた場合を示している。【００５４】
第１金属管１は、円筒状の外周面４と内周面６とを有している。該第１金属管１には、その外周面４に、当該第１金属管１の先端８から後方に向けて半径方向外側に傾斜し、外周面４に至る第１円錐状面１０を有する係止用先端部１２と、該係止用先端部１２の後端に連接された第１環状凹部１４とが形成される。第１環状凹部１４は、係止用先端部１２の後端から半径方向内側に延びる環状半径方向面１６と、該環状半径方向面の内周縁１６´から後方に向かって半径方向外側に延びる傾斜面１８とを有する。【００５５】
第２金属管２はフランジ２０付き管とされており、第１金属管１の内周面と同じ径の内周面２２と、第１金属管１の外周面よりも径の大きい外周面２４とを有している。該第２金属管には、その内周面にその先端から後方に向かって半径方向内側に傾斜する第２円錐状面２６と、該第２円錐状面に連接する第２環状凹部２８とが形成される。該第２環状凹部２８は、第２円錐状面の後端から半径方向外側に延びる環状半径方向面３０と、当該第２金属管２の軸線に平行な環状面３２と、該環状面３２の後端から後方に向かい半径方向内側に傾斜する傾斜面３４とを有している。【００５６】
第１金属管１を第２金属管２に結合するには、両金属管の軸線を整合し、第１金属管１の係止用先端部１２を第２金属管２の孔内にその先端から挿入する。第１円錐状面１０を第２金属管２の第２円錐状面２６に摺動させながら、係止用先端部１２が第２金属管２の第２環状凹部２８に嵌合するまで第１金属管を軸線方向で押圧し、第２金属管２内に圧入する。【００５７】
図２は、第１及び第２金属管を結合した状態を示している。この図から分かるように、第１金属管の先端部分の外周面の輪郭形状は、第２金属管の先端部分の内周面の輪郭形状に一致するようにされており、好ましくは、第２金属管の内周面の輪郭形状の径が、第１金属管の外周面の輪郭形状の径よりも小さくなるようにする。【００５８】
このようにして結合された第１及び第２金属管の結合部における肉厚は、これら２つの金属管を突合せ溶接した場合に比べて厚くなるために、当該結合部分に対してかかる横向きの力による折曲がりに対する抵抗力が大きくなる。また、突合せ溶接した場合と異なり、結合部が加熱されることがないので、金属管がステンレス鋼管であっても孔食が生じることがない。更に、加熱することがないので、異なる金属からなる管の結合でも容易に行うことができる。【００５９】
上記において、結合される金属管は１〜１０ｍｍ（好ましくは１〜５ｍｍ）の管厚で２０〜５００ｍｍ（好ましくは２０〜２００ｍｍ）の管径としたステンレス鋼管、アルミニウム管、チタン合金管、ニッケル合金管、ジルコニウム合金管、鉄鋼管などとすることができる。【００６０】
第１金属管の第２金属管への圧入は、通常、約４９ＭＰａ（約５００ｋｇ／ｃｍ２）以上の圧力で行うことができる。【００６１】
図３乃至図５には、金属管の他の結合方法が示されている。
すなわち、この方法では、２つの金属管３６，３８を結合用の金属管４０により結合する。【００６２】
図３に示すように、金属管３８の先端部分には、図１の金属管１と同じ外周面輪郭形状を形成し、図示しないが、曲管とされた金属管３６の先端部分（図５で見て右端部分）にも同様の外周面輪郭形状を形成する。【００６３】
結合用の金属管４０には、その両端部分の内周面に、図１の金属管２と同じ内周面輪郭形状を形成する。【００６４】
図１及び図２に示した実施形態と同様に、このようにされた金属管４０に、その両端から金属管３６，３８を圧入することにより、これら２つの金属管の結合を行う。【００６５】
また、第１及び第２円錐状面は、その半径方向での高さが０．２〜１ｍｍ（好ましくは０．２〜０．５ｍｍ）、軸線方向での長さが５〜２０ｍｍ（５〜１０ｍｍ）とされる。該円錐状面は１つ〜５つを軸線方向で連続して形成することができる。【００６６】
円錐状面は、その長さを５〜２００ｍｍ、その角度を１〜１０度とすることもできる。【００６７】
図６は、図１乃至図３に示した実施例の変形例を示しており、第１金属管１の外周面が第１円錐状面１０から前方に延びる筒状部９を有しており、当該第１の金属管１の先端面８が、第２金属管の内周面の先端２´と一致するようになっている。第２金属管２はその先端に前方へ突出する環状部分３を有しており、第２金属管の先端２´から連続して前方外側に傾斜する円錐状面３´を有している。この円錐状面３´は、後述する図１０に示す実施例の参照番号１３４で示す面に相当するものである。【００６８】
図７には、図１乃至図３に示した実施例の他の変形例が示されている。この変形例では、第２金属管２がフランジ２０を有しておらず、菅結合部分における管壁の肉厚が第１金属管に比べて厚くされている。これは液体水素の配管における管の結合に適したものであり、高圧の液体水素が配管内を通されるときに、第１金属管１の先端部分がその圧力により半径方向で拡張されて、その外周面が第２金属管２の内周面に押圧され、第１及び第２金属管の間の密封をより確実にするようにしている。約６０ＭＰａに液体水素を通した実験では、全く液漏れがないことが確認されている。【００６９】
図８は、図７の管結合構造の変形例を示しており、第１金属管１が追加の円錐状面１９を備え、第２金属管２が対応する追加の円錐状面２１を有している。【００７０】
図９は、図１の更に別の変形例を示しており、第１及び第２金属管の両方がフランジ２０´、２１を有し、両フランジがボルト等の連結部材２３によって連結されており、第１及び第２金属管がより安全に結合されるようにしている。更に、この例では、第２金属管の外周面にリング状の補強管２５が圧力嵌めされており、結合部分の補強を行なっている。【００７１】
以下、本発明に従って実際に行なった管の結合の例を述べる。【００７２】
〔例１〕
毎分２００Ｌの水を通すことを想定し、外径３８．１ｍｍ、内径３５．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍのステンレス鋼管に図１の第１金属管１と同じ外周面輪郭形状を形成し、図１の第２金属管と同様の内周面輪郭形状としたステンレス鋼管に圧入結合を行い配管を組み立てた。【００７３】
ステンレス鋼管の溶接箇所が無いために、熱による歪みが無く、フランジ結合部分にゴムパッキンではなくメタルシールを用いた配管を完成することができた。ステンレス鋼管の加熱による孔食もなく、ゴムパッキンを用いた場合の異物混入の虞もなく良好な配管とすることができた。また、上述の如き外周面及び内周面輪郭形状を有する金属管を工場で製作することができるので、配管組立て現場での組立作業は、従来の溶接による作業に比べて極めて簡単となり、組立て作業時間を大幅に短縮することができた。【００７４】
〔例２〕
魚肉練り材料などの練り材料を通すことを想定し、実施例１と同様の配管を組み立てた。単なる金属管の圧入作業だけで組み立てを行うことができるので、衛生的に優れた配管を組み立てることができた。【００７５】
〔例３〕
水を毎分２００Ｌ流すことを想定して、ステンレス鋼管を、図３に示すような、結合用の管を使用して結合した。結合される２つのステンレス鋼管を外径３８．１ｍｍ、内径３５．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍとし、図４に示すものと同じ内周面輪郭形状を有する結合用ステンレス鋼管で結合した。【００７６】
ステンレス鋼管の溶接箇所が無いために、熱による歪みが無く、水が漏出することもなかった。溶接をする場合に比べて、組立作業が簡単なために、作業時間を大幅に短縮することができた。【００７７】
〔例４〕
内径３６，７ミリ管厚３ミリのステンレス鋼管とアルミ合金シームレス管を用い、ステンレス鋼管の内周面には、図１の金属管２の内周面輪郭形状を形成し、アルミ合金シームレス管には、図１の金属管１と同様の外周面輪郭形状を形成した。但し、この場合、ステンレス鋼管及びアルミ合金シームレス管に形成する円錐状面は、それぞれの管の先端から後端側に向かう２０ミリメートルの長さの範囲に２つ連続して形成するようにした。また、ステンレス鋼管の内周面輪郭形状は、アルミ合金シームレス管の外周面輪郭形状より径を僅かに小さくした。組み立てられた配管に、約２ＭＰａ（２０気圧）で流体を通しても結合部分からの漏れは見られなかった。【００７８】
〔例５〕
本発明は基本的には金属管の結合に関するものであるが、外径３８．１ｍｍ、内径３５．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍとされたポリエチレン系樹脂の管（「ニューライト」（登録商標））に図１の第１金属管と同じ外周面輪郭形状を形成し、図１の第２金属管と同じ内周面輪郭形状を有するステンレス鋼管に圧入した。但し、この場合、ポリエチレン系樹脂の管及びステンレス鋼管のそれぞれの先端から後端に向けての１６ミリの範囲に３つの円錐状面を連続して設け、また、ステンレス鋼管の内周面輪郭形状はポリエチレン系樹脂の管の外周面輪郭形状よりもその径を全体的に小さくした。約０．５ＭＰａ（５気圧）の流体を通したが漏れは生じなかった。【００７９】
図１０は、本発明に係る第１及び第２のフランジ付き管１１０，１１２が結合されている管結合構造１１４を示している。【００８０】
第１のフランジ付き管１１０は、フランジ部材１１８と管状部材１２０とから構成されている。【００８１】
フランジ部材１１８は、筒状部分１２２、及び、該筒状部分１２２の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状のフランジ部分１２４からなる。フランジ部材１１８は、その内周面が、前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面１２６及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面１２８とを有し、該筒状面２８には図１乃至図３に示した第２円錐状面２６及び第２環状凹部２８に相当する円錐状面及び環状凹部を有する鋸歯状の係止用凹凸１３０が形成されている。【００８２】
管状部材１２０は、フランジ部材１１８の内周面の円錐状面１２６に密着係合された円錐状部分１３４、円錐状部分１３４に続いて後方に延びフランジ部材１１８の筒状面１２８に密着係合された筒状係合部分１３６、及び、該筒状係合部分１３６に続いて当該フランジ部材１１８の後端を越えて後方に延びる管本体部分１３８と、を有する。筒状係合部分１３６の外周面には、フランジ部材１１８の係止用凹凸１３０にスナップ係合される被係止用凹凸１４０が形成されている。ここでスナップ係合とは、変形した部材が弾性復元力で戻って他の部材にパチッと係合することをいい、この実施形態では、管状部材１２０の前端部分をフランジ部材１１８の後端から挿入していった場合、該管状部材の被係止用凹凸が弾性変形しながら進み、該被係止用凹凸が係止用凹凸１３０に整合されたときに、その復元力により該係止用凹凸１３０にパチッと係合することを意味する。【００８３】
第２のフランジ付き管１１２は、フランジ部材１５０と管状部材１５２とから構成されている。フランジ部材１５０は、筒状部分１５４、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分１５６からなる。フランジ部材１５０は、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面１６０及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面１６２とを有し、該筒状面には鋸刃状の係止用凹凸１６４が形成されている。該フランジ部材は、その半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面１６６と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面１６９とを有し、突出面１６９の前端縁から当該フランジ部材の円錐状面１６０が後方に延びるようになされている。【００８４】
管状部材１５２は、フランジ部材１５０の筒状面１６２に密着係合された筒状係合部分１７２、該筒状係合部分の前端から該フランジ部材１５０の内周面の該円錐状面１６０に沿って円錐形状に延び円形の前端縁に至る円錐状部分１７０、及び、該筒状係合部分１７２の後端から該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分１７４を有する。筒状係合部分１７２の外周面には、フランジ部材の係止用凹凸１６４とスナップ係合される被係止用凹凸１８０が形成されている。【００８５】
該第２のフランジ付き管１１２は、そのフランジ部材１５０のフランジ前端面１６６よりも前方に延出する部分が、第１のフランジ付き管１１０の円錐状部分１３８の内側に入り、その円形の前端縁１７６の全体が第１のフランジ付き管１１０の円錐状部部分１３８の内面に当接するようにされ、該第１及び第２のフランジ付き管１１０,１１２のフランジ部材を、汎用の接合バンド（ＫＦフランジ用クランプ）１７８により締め付けて固定している。【００８６】
図示の実施形態においては、円錐状部分１３４、１７０の傾斜角が、当該フランジ付き管の長手方向軸線に対して３７°〜５３°の範囲とすることが好ましく、特に、約４５°が好ましい。【００８７】
このように結合されたフランジ付き管を通って、流体が矢印Ａで示す方向に流れると、流体は第１及び第２フランジ付き管の端部間にできる環状の凹みにおいて矢印Ｂで示すような渦流が生じる。この渦流は、結合されたフランジ付き管をＣＩＰするときに、洗浄液が、第１及び第２のフランジ付き管の前端の円錐状面間に形成された比較的幅の広い環状凹部内を効率的に洗浄する作用をする。【００８８】
図１１乃至図１４は、第１のフランジ付き管１１０を作る工程が示されている。【００８９】
先ず、図１１及び図１２に示すように、前端に円錐状部分１３４が形成されておらず、係止用対応凹凸１３０が形成されている管状部分１２０をフランジ部分１１８の後端から挿入し、該管状部分１２０の係止用凹凸１４０がフランジ部材１１８の係止用凹凸１３０にスナップ係合されるようにする。この状態では、管状部材１２０の前端は、フランジ部材１１８の前端よりも前方に僅かに延出している。【００９０】
この状態で、フランジ部材１１８の円錐状面１６０に対応する円錐状外周面２００を有するマンドレル２０２を、管状部材１２０の前端部分に圧入し、該前端部分を該フランジ部材１１８の円錐状面１２６に押圧密着するように広げる。【００９１】
図示はしないが、第２のフランジ付き管１１２も同様にして形成される。【００９２】
図１５及び図１６は、第２のフランジ付き管１１２の変形例をなすフランジ付き管を作る工程を、第２のフランジ付き管１１２と同じ構成部分には同じ参照番号を付して示してある。このフランジ付き管では、フランジ部材１５０の内周面が、後端から前方に延びる大径部１６２−１と、該大径部の前端縁から半径方向内側に延びる環状面１６２−２と、該環状面の内側縁から円錐状面まで延びる小径部１６２−３を有している。これに対し、管状部材１５２の外周面は大径部１６２−１、環状面１６２−２、小径部１６２−３に対応する面が形成されている。フランジ付き管１１２と管状部材１５２とを結合するためには、図１１乃至図１４で示したと同様に、管状部材１５２の前端をフランジ部材１５０にその後端から挿入し、図１３及び図１４に示すと同様のマンドレルで、管状部材１５２の前端を広げる。ただし、この実施形態においては、図１６に一点鎖線で示すように、管状部材１５２の前端を、フランジ部材１５０の円錐状面１６０の前端縁から後方に折り返すようにしている。【００９３】
以下、図１０のような結合構造を有する配管に対する実験例を述べる。【００９４】
〔例１〕
お茶飲料製造工場における、お茶飲料の搬送量毎分１００Ｌの配管（外径３８．１ｍｍ、内径３５．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの配管）に、図１０に示す如き第１及び第２のフランジ付き管を組み込んだ。円錐状部分の傾斜角度は４５°とし、お茶飲料を毎分１００Ｌ、３６時間連続して流したが、お茶飲料の漏れは認められなかった。【００９５】
その後、洗浄液を秒速２ｍ以上で同配管を通し、ＣＩＰ洗浄を行った後、第１及び第２フランジ付き管を分解したが、結合部分付近には汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を流すことが可能な状態であった。【００９６】
〔例２〕
缶コーヒー用コーヒーの製造ラインにて、コーヒー飲料の搬送量毎分２００Ｌの配管（外径６３．５ｍｍ、内径５９．５ｍｍ、肉厚２ｍｍの配管）に図１０に示すと同様の第１及び第２のフランジ付き管を組み込んだ。【００９７】
円錐状部分の傾斜角度は５２°とし、コーヒー飲料を毎分２００Ｌ、７２時間連続して流したが、コーヒー飲料の漏れは認められなかった。【００９８】
その後、洗浄液を秒速２ｍ以上で同配管を通し、ＣＩＰ洗浄を行った後、第１及び第２フランジ付き管を分解したが、結合部分付近には汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を流すことが可能な状態であった。ステンレス製のために、コーヒーの強い匂いも付かず洗浄が簡単であった。【００９９】
〔例３〕
オレンジ果実のジュース製造ラインにて、オレンジジュースの搬送量毎分１００Ｌの配管（外径３８．１ｍｍ、内径３５．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの配管）に図１に示すと同様の第１及び第２のフランジ付き管を組み込んだ。【０１００】
円錐状部分の傾斜角度は４５°とし、オレンジジュースを毎分１００Ｌ、７２時間連続して流したが、漏れは認められなかった。【０１０１】
その後、洗浄液を秒速２ｍ以上で同配管を通し、ＣＩＰ洗浄を行った後、第１及び第２フランジ付き管を分解したが、結合部分付近には汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を流すことが可能な状態であった。【０１０２】
〔例４〕
青汁製造ラインにて、青汁の搬送量毎分１５０Ｌの配管（外径３８．１ｍｍ、内径３５．７ｍｍ、肉厚１．２ｍｍの配管）に図１に示すと同様の第１及び第２のフランジ付き管を組み込んだ。【０１０３】
円錐状部分の傾斜角度は４５°とし、青汁を毎分１５０Ｌ、２４時間連続して流したが、漏れは認められなかった。【０１０４】
その後、洗浄液を秒速２ｍ以上で同配管を通し、ＣＩＰ洗浄を行った後、第１及び第２フランジ付き管を分解したが、結合部分付近には汚れは全くなく、すぐに他品種の飲料を流すことが可能な状態であった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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