(57)【要約】【課題】緩み止め部材を用いることなく、簡素な構造で隣り合うフランジ形継手の連結部におけるボルトないしはナットの緩みの発生を防止することを可能にする手段を提供する。【解決手段】フランジ形継手１１Ａは、金属材料からなる筒状部１２と、金属材料からからなり筒状部の端部に結合された角形のフランジ部１３とを備えている。フランジ部１３は筒状部１２の中空部１４と同軸状に連通する貫通孔１５を有し、フランジ端面１６は正方形である。フランジ部１３の４つの角部１７の近傍には、それぞれ、フランジ部１３をその厚み方向に貫通するボルト通し孔１８が形成されている。フランジ部は、各角部１７と該角部１７に対応するボルト通し孔１８とを含む角部近傍領域に、フランジ端面１６に筒状部側に後傾している後傾部２２を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる筒状部と、
金属材料からなり、前記筒状部の端部に結合され、前記筒状部の中空部と同軸状に連通する貫通孔を有し、フランジ端面が正方形又は矩形である角形のフランジ部とを備えているフランジ形継手であって、
前記フランジ部の４つの角部の近傍に、それぞれ、前記フランジ部をその厚み方向に貫通するボルト通し孔が形成され、
前記フランジ部は、各角部と該角部に対応するボルト通し孔とを含む各角部近傍領域に、前記フランジ部のフランジ端面に背向する側に後傾、湾曲又は曲折している後傾部を備えていることを特徴とするフランジ形継手。
【請求項２】
前記金属材料は鉄合金であることを特徴とする、請求項１に記載のフランジ形継手。
【請求項３】
請求項１に記載のフランジ形継手の製造方法であって、
金属材料からなる筒状部と、金属材料からなりフランジ端面が正方形又は矩形であり４つの角部の近傍にボルト通し孔が形成された角形の平板状フランジ部とを有するフランジ形継手中間体を準備し、
前記フランジ形継手中間体の一部をなす前記平板状フランジ部を、各角部と該角部に対応するボルト通し孔とを含む各角部近傍領域で、平板状フランジ部のフランジ端面に背向する側に後傾、湾曲又は曲折するように塑性変形させることにより後傾部を形成することを特徴とするフランジ形継手の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載のフランジ形継手の製造方法であって、
金属材料からなる筒状部材を準備し、
金属材料からなり、フランジ端面が正方形又は矩形であり、４つの角部の近傍にそれぞれボルト通し孔が形成され、中央部に貫通孔が形成された角形の平板状フランジ部材を準備し、
前記筒状部材と前記平板状フランジ部材とを、前記筒状部材の中空部と前記平板状フランジ部材の貫通孔とが同軸状に連通するように当接させ、
前記筒状部材と前記平板状フランジ部材の当接部のまわりにおいて、前記筒状部材の外周部と前記平板状フランジ部材のフランジ背面とを溶接し、前記平板状フランジ部材に生じる溶接歪みにより後傾部を形成することを特徴とするフランジ形継手の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、筒状部と、該筒状部の端部に結合された角形のフランジ部とを有するフランジ形継手と、該フランジ形継手の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  一般に、流体をパイプ輸送するための配管系統（パイプライン）は、それぞれ管部材とフランジ形継手とが結合されてなる多数の配管材を用いて構築され、隣り合う配管材の各フランジ形継手は、ボルト及びナットにより互いに連結される（例えば、特許文献１〜４参照）。【０００３】  具体的には、例えば図１（ａ）、（ｂ）に示すように、従来のこの種のフランジ形継手１は、一般に、円筒形の筒状部２と、該筒状部２の端部に結合された円板形のフランジ部３とを備えている。そして、筒状部２の外周面より外側の部位においてフランジ部３には、該フランジ部３をその厚み方向（筒状部中心軸が伸びる方向）に貫通する複数のボルト通し孔４が形成されている。【０００４】  そして、図１（ｃ）に示すように、２つのフランジ形継手１を連結するときには、これらのフランジ形継手１の各フランジ部３をフランジ端面同士が互いに対向するように当接させた上で、両フランジ形継手１のボルト通し孔４（図１（ａ）参照）にボルト５を通し、ボルト５の軸部（ねじ部）にナット６を螺入して締め付けるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２１３６６８号公報
【特許文献２】特開２０００−２７４５６６号公報
【特許文献３】特開平１１−３３６７２５号公報
【特許文献４】特開平１０−２２７３８０号公報
【特許文献５】特開平１０−１１０７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  しかしながら、このようにボルト５及びナット６により連結されたフランジ形継手１に、外力等によって継続的ないしは断続的な振動が惹起された場合、あるいはフランジ形継手１の内部通路７を流れる流体の温度変化に伴ってフランジ形継手１に熱膨張と熱収縮とが繰り返し生じた場合、ボルト５ないしはナット６に緩みが生じ、両フランジ形継手１間のシール性が低下して内部通路７内の流体が漏出するおそれがあるといった問題がある。【０００７】  そこで、ボルトヘッドとフランジ部の間と、ナットとフランジ部の間とに、それぞれ、ボルトないしはナットの緩みを防止する緩み止め部材を配設したフランジ形継手が提案されている（例えば、特許文献５参照）。しかしながら、このようなフランジ形継手を用いて配管系統を構築する場合、多数の緩み止め部材を必要とするので、配管系統の部品点数が増え、その設置コストが上昇し、またその設置あるいはメンテナンスにおける作業が煩雑化するといった問題がある。【０００８】  本発明は、前記従来の問題を解決するためになされたものであって、緩み止め部材などといった余分な部材を用いることなく、簡素な構造で隣り合うフランジ形継手の連結部におけるボルトないしはナットの緩みの発生を防止することを可能にする手段を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  前記課題を解決するためになされた本発明に係るフランジ形継手は、金属材料（例えば、鉄合金）からなる筒状部と、金属材料（例えば、鉄合金）からからなり筒状部の端部に結合され又は一体化された角形のフランジ部とを備えている。ここで、フランジ部は筒状部の中空部と同軸状に連通する貫通孔を有し、フランジ端面（連結すべき他のフランジ部との当接面）は正方形又は矩形である。フランジ部の４つの角部（フランジ端面の四角形の各角に対応する部分）の近傍には、それぞれ、該フランジ部をその厚み方向に貫通するボルト通し孔が形成されている。そして、フランジ部は、各角部と該角部に対応するボルト通し孔とを含む各角部近傍領域に、フランジ部のフランジ端面に背向する側（筒状部側）に後傾、湾曲又は曲折している後傾部を備えている。【００１０】  本発明に係るフランジ形継手は、例えば下記のような製造方法ないしは製造工程で製造することができる。
（１）  金属材料（例えば、鉄合金）からなる筒状部と、金属材料（例えば、鉄合金）からなりフランジ端面が正方形又は矩形であり４つの角部の近傍にボルト通し孔が形成された角形の平板状フランジ部とを有するフランジ形継手中間体を準備する。
（２）  フランジ形継手中間体の一部をなす平板状フランジ部を、各角部と該角部に対応するボルト通し孔とを含む各角部近傍領域で、平板状フランジ部のフランジ端面に背向する側（筒状部側）に後傾、湾曲又は曲折するように塑性変形させることにより後傾部を形成し、フランジ形継手を完成させる。【００１１】  本発明に係るフランジ形継手は、下記のような製造方法ないしは製造工程でも製造することができる。
（１）  金属材料（例えば、鉄合金）からなる筒状部材（最終的には筒状部となる部材）を準備する。
（２）  金属材料（例えば、鉄合金）からなり、フランジ端面が正方形又は矩形であり、４つの角部の近傍にそれぞれボルト通し孔が形成され、中央部に貫通孔が形成された角形の平板状フランジ部材（最終的にはフランジ部となる）を準備する。
（３）  筒状部材と平板状フランジ部材とを、筒状部材の中空部と平板状フランジ部材の貫通孔とが同軸状に連通するように当接させる。
（４）  筒状部材と平板状フランジ部材の当接部のまわりにおいて、筒状部材の外周部と平板状フランジ部材のフランジ背面（フランジ端面と背向する端面）とを溶接し、平板状フランジ部材に生じる溶接歪みにより後傾部を形成し、フランジ形継手を完成させる。
【発明の効果】
【００１２】  本発明に係る２つのフランジ形継手をボルト及びナットで連結する場合、ボルトにナットを締め付ける前は、ボルト通し孔ないしはボルトの近傍の後傾部では、対向するフランジ端面間に適度な隙間が存在する。この状態からボルトにナットを締め付けてゆくと、ボルト中心軸が伸びる方向に作用するボルト・ナット間の強い締付力により、隙間をあけて対向している両後傾部は互いに接近する方向に弾性変形し、これらは最終的には互いに当接ないしは密接する。このとき、弾性変形した後傾部により、ボルトとナットとには、ボルトヘッドとナットとをボルト中心軸の伸びる方向に互いに引き離す向きの非常に強い弾性力が作用する。この強い弾性力により、ボルトヘッドとフランジ部（後傾部）とが圧接し、かつナットとフランジ部（後傾部）とが圧接する。これにより、別途に緩み止め部材を用いることなく、隣り合うフランジ形継手の連結部におけるボルトないしはナットの緩みの発生を有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】（ａ）は従来のフランジ形継手の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフランジ形継手の正面図であり、（ｃ）はボルト及びナットにより連結された従来の２つのフランジ形継手の側面図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施形態１に係るフランジ形継手の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフランジ形継手の正面図であり、（ｃ）はボルト及びナットにより連結された本発明の実施形態１に係る２つのフランジ形継手の一部断面側面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態２に係るフランジ形継手の側面断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフランジ形継手の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】  以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施形態を具体的に説明する。
（実施形態１）
まず、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ、本発明の実施形態１に係るフランジ形継手及びその製造方法を説明する。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本発明の実施形態１に係るフランジ形継手１１Ａは、金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなる円筒形の筒状部１２と、金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からからなり筒状部１２の端部に結合され又は一体形成された角形（フランジ端面が四角形）のフランジ部１３とを備えている。
【００１５】  フランジ部１３は、筒状部１２の円柱形の中空部１４と同軸状に連通する、中空部１４と同一径である円柱形の貫通孔１５を有している。貫通孔１５は、フランジ部１３の中心部で該フランジ部１３をその厚み方向に貫通している。フランジ部１３のフランジ端面１６、すなわち該フランジ部１３と連結すべき他のフランジ部と当接する端面（正面）は正方形である。なお、フランジ端面１６は正方形以外の四角形（例えば、長方形、平行四辺形、ひし形等）であってもよい。フランジ部１３の４つの角部１７の近傍には、それぞれ、該フランジ部１３をその厚み方向に貫通する円柱形のボルト通し孔１８が形成されている。また、フランジ端面１６には、シール用のＯリング２０（図２（ｃ）参照）を収容するための環状溝部２１が形成されている。ただし、連結する２つのフランジ形継手１１Ａにおいて、一方のフランジ形継手１１Ａには、環状溝部は設ける必要はない。
【００１６】  フランジ部１３は、各角部１７と該角部１７に対応するボルト通し孔１８とを含む角部近傍領域に、筒状部側（すなわち、フランジ端面１６に背向する側）に後傾（ないしは傾斜、湾曲又は曲折）している後傾部２２を有している。図２（ｂ）においては、後傾部２２は、各角部１７とこれに対応する二点鎖線Ｌとの間のおおむね二等辺三角形の部分である。図２（ａ）、（ｂ）に示すフランジ形継手１１Ａでは、フランジ部１３における後傾部２２以外の部分は筒状部側に後傾せず、この部分におけるフランジ端面１６は、フランジ部中心軸と垂直な平面である。しかしながら、この部分におけるフランジ端面１６も、多少は筒状部側に後傾（ないしは傾斜、湾曲又は曲折）していてもよい。このようなフランジ形継手もまた、本発明の技術範囲内のものである。なお、後で説明する実施形態２に係るフランジ形継手１１Ｂでは、フランジ端面１６が全体的に後傾し、フランジ部１３自体が後傾部となっている（図３（ａ）参照）。
【００１７】  各後傾部２２の後傾（ないしは傾斜、湾曲又は曲折）の度合は、例えば、ボルト通し孔１８付近における後傾したフランジ端面１６が、後傾部２２を有しないと仮定した場合におけるフランジ端面１６（貫通孔１５の中心軸と垂直な平面）に対して所定の距離（以下「フランジ端面後退距離」という。）だけ離間するように設定される。ここで、フランジ端面後退距離は、２つのフランジ形継手１１Ａをボルト２４及びナット２５（図２（ｃ）参照）で連結したときに、ボルト２４又はナット２５とフランジ部１３との間に、ボルト２４ないしはナット２５の緩みが生じるのを確実に防止することできるような圧力ないしは当接力が生じるように設定される。なお、図２（ａ）中において、一点鎖線Ｐ１は後傾部２２を有しないと仮定した場合におけるフランジ端面１６の位置を示し、一点鎖線Ｐ２は後傾部２２を有する場合のフランジ端面１６の位置を示している。
【００１８】  図２（ｃ）は、実施形態１に係る２つのフランジ形継手１１Ａが、ボルト２４及びナット２５により連結された連結体（以下「フランジ形継手連結体」という。）を示している。以下では、フランジ形継手連結体における各部の相互の位置関係を簡明に表現するため、便宜上、２つのフランジ形継手１１Ａの並ぶ方向（図２（ｃ）中の位置関係では左右方向）に関して、ボルトヘッド２４ａが位置する側（図２（ｃ）中の位置関係では右側）を「右」といい、ナット２５が位置する側（図２（ｃ）中の位置関係では左側）を「左」ということにする。
【００１９】  図２（ｃ）に示すように、フランジ形継手連結体においては、ボルトヘッド２４ａとナット２５の間の左右方向（ボルト中心軸の伸びる方向）の締付力により、互いに対向している両フランジ部１３の後傾部２２（図２（ａ）参照）は、互いに接近する方向に弾性変形して当接ないしは密接し、各フランジ部１３は、弾性変形して平板状となっている。なお、ボルト２４にナット２５を締め付ける前は、ボルト通し孔１８ないしはボルト２４の近傍の後傾部２２では、対向するフランジ端面１６間に所定の適度な隙間が存在する。
【００２０】  フランジ形継手連結体においては、弾性変形した後傾部２２により、ボルトヘッド２４ａとナット２５とには、これらを左右方向（ボルト中心軸の伸びる方向）に互いに引き離す向きの非常に強い力が作用する。この強い力により、ボルトヘッド２４ａと右側のフランジ部１３（後傾部２２の背面）とが圧接し、ナット２５と左側のフランジ部１３（後傾部２２の背面）とが圧接する。これにより、別途に緩み止め部材を用いることなく、隣り合うフランジ形継手１１Ａの連結部におけるボルト２４ないしはナット２５の緩みの発生を確実に防止することができる。
【００２１】  ２つのフランジ形継手１１Ａは、およそ下記のような手順で連結される。
（１）  環状溝部２１を有するフランジ形継手１１Ａと、環状溝部２１を有しないフランジ形継手１１Ａとを準備し、環状溝部２１にシール用のＯリング２０を嵌合させる。
【００２２】  （２）  両フランジ形継手１１Ａを、対応するボルト通し孔１８の開口部同士が対向するようにして、互いに対向させる。なお、この状態では、対向する後傾部２２の間には適度な隙間が存在し、後傾部２２以外の部分では対向するフランジ端面１６同士が当接している。
【００２３】  （３）  両フランジ形継手１１Ａのボルト通し孔１８に、ボルト２４の軸部２４ｂを挿通させる。なお、両フランジ形継手１１Ａの後傾部２２は、それぞれ筒状部側に後退しているので、両ボルト通し孔１８は若干屈曲した形態で直列に並んでいるが、軸部２４ｂの外径（最大直径）がボルト通し孔１８の内径より適度に小さいボルト２４を用いることにより、直線状の軸部２４ｂを若干屈曲した２つの直列のボルト通し孔１８に支障なく挿通させることができる。
【００２４】  （４）  ナット２５をボルト２４の軸部２４ｂに螺合させ、両後傾部２２が互いに当接ないしは密接するまで、ナット２５をボルト２４に締め付ける。これにより、両フランジ形継手１１Ａのフランジ部１３（フランジ端面１６）が互いに密着する。なお、両フランジ部１３（フランジ端面１６）の間は、環状溝部２１内のＯリング２０により確実にシールされる。
【００２５】  本発明の実施形態１に係るフランジ形継手１１Ａは、例えば下記のような製造方法ないしは製造工程で製造することができる。
（１）  金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなる筒状部１２と、金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなりフランジ端面１６が正方形であり４つの角部１７の近傍にボルト通し孔１８が形成された平板状のフランジ部１３とが結合され、又は一体形成されたフランジ形継手中間体を準備する。
【００２６】  （２）  フランジ形継手中間体の一部をなす平板状のフランジ部１３を、各角部１７と該角部１７に対応するボルト通し孔１８とを含む角部近傍領域で、筒状部側（フランジ端面１６に背向する側）に後傾、湾曲又は曲折するように、例えば曲げ加工等により塑性変形させることにより後傾部２２を形成する。
【００２７】  以上、本発明の実施形態１に係るフランジ形継手１１Ａによれば、緩み止め部材などといった余分な部材を用いることなく、簡素な構造で隣り合うフランジ形継手１１Ａの連結部におけるボルト２４ないしはナット２５の緩みの発生を有効に防止することができる。
【００２８】（実施形態２）
以下、図３（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、本発明の実施形態２に係るフランジ形継手及びその製造方法を説明する。ただし、実施形態２に係るフランジ形継手１１Ｂの基本構成は、実施形態１に係るフランジ形継手１１Ａと実質的に同一である。そこで、説明の重複を避けるため、実施形態２に係るフランジ形継手１１Ｂの構成要素において、実施形態１に係るフランジ形継手１１Ａの構成要素と共通ないしは実質的に同一なものには、実施形態１の場合と同一の参照番号を付してその詳しい説明を省略し、以下では主として、実施形態１に係るフランジ形継手１１Ａと異なる点を説明する。
【００２９】  実施形態２に係るフランジ形継手１１Ｂは、金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなる筒状部材（最終的には筒状部１２となる。）と、金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなる平板状のフランジ部材（最終的にはフランジ部１３となる。）とを、溶接部３０で溶接することにより作成されたものである。なお、以下では、フランジ形継手１１Ｂの各部の相互の位置関係を簡明に表現するため、便宜上、筒状部１２とフランジ部１３とが並ぶ方向（図３（ａ））中の位置関係では左右方向）に関して、筒状部１２が位置する側を「左」といい、フランジ部１３が位置する側を「右」ということにする。
【００３０】  フランジ形継手１１Ｂにおいては、フランジ部１３は全体的に左側（筒状部側）に後傾（ないしは傾斜、湾曲又は曲折）している。したがって、フランジ部１３の全体が後傾部となっている。このようなフランジ部１３の後傾は、筒状部材と平板状のフランジ部材とを溶接する際ないしはその後に、溶接部３０ないしはそのまわりの金属材料の冷却に伴う収縮（残留応力）に起因して生じたものである。すなわち、フランジ部１３の後傾は、筒状部材とフランジ部材とを溶接したときに、フランジ部１３に左側（筒状部材側）に後傾（ないしは傾斜、湾曲又は曲折）する溶接歪が生じるといった現象を利用して生じさせたものである。
【００３１】  フランジ部１３の後傾（ないしは傾斜、湾曲又は曲折）の度合は、ボルト通し孔１８付近におけるフランジ端面１６が、フランジ部１３が後傾してしないと仮定した場合におけるフランジ端面１６（貫通孔１５の中心軸と垂直な平面）に対して所定の距離（すなわち、フランジ端面後退距離）だけ離間するように設定される。実施形態１の場合と同様に、フランジ端面後退距離は、２つのフランジ形継手１１Ｂをボルト２４及びナット２５（図２（ｃ）参照）で連結したときに、ボルト２４又はナット２５とフランジ部１３との間に、ボルト２４ないしはナット２５の緩みが生じるのを確実に防止することできるような圧力ないしは当接力が生じるように設定される。
【００３２】  フランジ部１３の後傾の度合ないしはフランジ端面後退距離は、筒状部材とフランジ部材の溶接の態様（溶接エネルギ供給量、溶接時間、溶融範囲、溶接温度等）を変えることにより調整することができる。例えば、溶接エネルギ量を大きくし、溶接時間を長くし、溶融範囲を大きくし、あるいは溶接温度を高くすれば、フランジ部１３の後傾の度合ないしはフランジ端面後退距離が大きくなる。したがって、筒状部材とフランジ部材の溶接の態様は、フランジ端面後退距離が所望の度合となるように好ましく設定される。
【００３３】  本発明の実施形態２に係るフランジ形継手１１Ｂは、例えば下記のような製造方法ないしは製造工程で製造することができる。
（１）  金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなる筒状部材（最終的には筒状部１２となる。）を準備する。
（２）  金属材料（例えば、ステンレス鋼、炭素鋼等の鉄合金）からなり、フランジ端面１６が正方形であり、４つの角部１７の近傍にそれぞれボルト通し孔１８が形成され、中央部に貫通孔１５が形成された平板状のフランジ部材（最終的にはフランジ部１３となる）を準備する。
【００３４】  （３）  筒状部材とフランジ部材とを、筒状部材の中空部１４とフランジ部材の貫通孔１５とが同軸状に連通するように当接させる。
（４）  筒状部材とフランジ部材の当接部のまわりにおいて、筒状部材の外周部とフランジ部材のフランジ背面（フランジ端面と背向する端面）とを溶接し、フランジ部材に生じる溶接歪みにより後傾部を形成し（ないしはフランジ部を後傾させ）、筒状部１２とフランジ部１３とを有するフランジ形継手１１Ｂを完成させる。
【００３５】  以上、本発明の実施形態２に係るフランジ形継手１１Ｂによれば、緩み止め部材などといった余分な部材を用いることなく、簡素な構造で隣り合うフランジ形継手１１Ｂの連結部におけるボルト２４ないしはナット２５の緩みの発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００３６】  １  フランジ形継手、２  筒状部、３  フランジ部、４  ボルト通し孔、５  ボルト、６  ナット、７  内部通路、１１Ａ  フランジ形継手、１１Ｂ  フランジ形継手、１２  筒状部、１３  フランジ部、１４  中空部、１５  貫通孔、１６  フランジ端面、１７  角部、１８  ボルト通し孔、２０  Ｏリング、２１  環状溝部、２２  後傾部、２４  ボルト、２４ａ  ボルトヘッド、２４ｂ  ボルト軸部、２５  ナット、３０  溶接部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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