(57)【要約】【課題】高圧下の使用において、フランジ部が圧力によって撓み変形が生じる、もしくは当接部分の間の歪・変形が生じることのなく、樹脂の含浸不良及び脱泡不良により強度不足を招くこともなく、一部の配管部材の交換等が必要となった場合でも、全ての配管部材を交換する必要がない配管用部材及びその部材を用いた接続又は封止構造を提供する。【解決手段】任意の配管の端部に挿嵌される筒状部３と、該筒状部３から周方向に延出した盤状のフランジ２とからなるフランジ構造を有する配管用部材１であって、該フランジ２面の中心部に該筒状部３の内径と同径の貫通孔４を有し、該筒状部３の外周面に形成されたシール部材用溝６にシール部材５を装着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の配管の端部に挿嵌される筒状部と、該筒状部から周方向に延出した盤状のフランジ部とからなるフランジ構造を有する配管用部材であって、該フランジ部の中心部に該筒状部の内部と連通する貫通孔を有し、該筒状部の外周面に形成されたシール部材用溝にシール部材が装着されることを特徴とする配管用部材。
【請求項２】
任意の配管の端部に挿嵌される筒状部と、該筒状部から周方向に延出した盤状のフランジ部とからなるフランジ構造を有する配管用部材であって、該フランジ部の中心部が貫通しておらず板フランジの構造を有し、該筒状部の外周面に形成されたシール部材用溝にシール部材が装着されることを特徴とする配管用部材。
【請求項３】
前記筒状部の内周面が、前記筒状部の中心が最も肉厚となるよう前記筒状部の端部から中心に向けてテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の配管用部材。
【請求項４】
前記フランジ部の前記筒状部側のフランジ部面に環状に形成されたスペーサーが配置してあり、該フランジ部には該スペーサーを押圧するための押出棒が挿通可能な貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配管用部材。
【請求項５】
前記フランジ部の前記筒状部側のフランジ部面に前記スペーサーが嵌合可能なスペーサー用溝が形成され、該スペーサー用溝の底面には該スペーサーを押圧するための押出棒が挿通可能な貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配管用部材。
【請求項６】
前記スペーサー用溝は、前記筒状部側のフランジ部面に等間隔に複数個設けられ、該スペーサー用溝に前記スペーサーが嵌合されることを特徴とする請求項５に記載の配管用部材。
【請求項７】
前記スペーサーが前記スペーサー用溝に嵌合可能な板状体であることを特徴とする請求項６に記載の配管用部材。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の配管用部材の筒状部を配管内へ挿入し、該配管の端面と該配管用部材のフランジ面とが直接もしくはスペーサーを介して密着してなり、該配管が接続又は封止されることを特徴とする接続又は封止構造。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載の配管用部材の筒状部を配管内へ挿入し、該接続又は封止される該配管が、該配管の外径よりも大きくかつ該配管用部材の該フランジ面の中心から最短距離にあるボルト孔までの径よりも小さくなるように構成された鍔部を形成する外層体を有し、該配管用部材の該フランジ面と接する管端面と反対側の該外層体の面に当接してなる当接部材を配置し、配管用部材のフランジ及び該当接部材に設けられた貫通孔に挿通される挟持部材によって接続又は封止されることを特徴とする接続又は封止構造。
【請求項１０】
前記外層体が繊維強化樹脂製であり、該繊維強化樹脂を積層させて設けた鍔部を有することを特徴とする請求項９に記載の接続又は封止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工場、薬品工場、上下水道、農業・水産業、半導体製造分野、食品分野などの各種産業の配管ラインに使用される配管用部材に関するものであり、特に配管の内部に海水やその濃縮水などの流体が流れ、かつ高圧のかかる、主に海水淡水化装置、あるいは発電所復水器等における配管の接続又は封止に用いることのできる配管用部材とその部材を用いた接続又は封止構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製の配管部材は、剛性、耐熱性、耐薬品性に優れた特性を有しており、工業的には、薬品プラント、半導体製造装置、バイオ関連などの化学分野、そのほか上下水道、農業用水、食品分野、水産業など、流体輸送に関して多岐にわたって使用されている。特に、樹脂製の配管部材は、酸やアルカリなどの腐食性のある流体に対する耐性を有しており、金属配管の代替品として幅広く使用されている。
【０００３】
このような配管部材の接続方法には、フランジ形、ネジ込み形、溶接形、溶着形などの方法があり、この中で施工の容易さと密閉性の高さからフランジ形が一般的に用いられている。このフランジ形の接続方法にあっては、一端側の外周にフランジ部位を有し、このフランジ部位にボルト装着用の貫通孔が形成された一対の配管部材が用いられる。この一対の配管部材を、フランジ部位同士が当接するように突き合わせて、貫通孔にボルトを装着して、このボルトにナットを螺着することで、一対の配管部材が接続される。なお、フランジ部位の間にはガスケットが介在され、配管部材の密閉性を高めている。
【０００４】
また、海水淡水プラントの逆浸透膜用途向けの配管等のように、配管に１ＭＰａ以上の高圧がかかる場合がある。このような高圧条件下にあっては、配管部材の強度を高める必要があり、配管部材として繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰという）製の配管部材が用いられている。
【０００５】
ＦＲＰ管を用いたフランジによる接続の一例としては、塩化ビニル樹脂からなる管の外周にＦＲＰ層を設け、その管端部に同様にＦＲＰ層を設けたフランジ部を一体的に形成してなる管をプラン卜配管や火力発電あるいは温泉等の配管として利用するものがある。（特許文献１参照）その目的は、酸・アルカリ溶液に強く、しかも軽量で施工性に優れたフランジ付ＦＲＰ管を提供することであった。
【０００６】
また、ＦＲＰ管を継手を介して接続し、この継手部分の外周面に補強ガラス成形品を被覆し、この補強ガラス成形品に樹脂を含浸・硬化させる接続方法が開示されている（特許文献２参照）。その目的は、高温流体輸送用のＦＲＰ管の補強効果と、作業時間の短縮を図ることであった。
【０００７】
また、熱可塑性樹脂製のライナー層を有するＦＲＰ管の内面にネジを形成し、このネジの螺着によってＦＲＰ管同士を接続する方法が開示されている（特許文献３参照）。ＦＲＰ管にフランジ部位を設けて、このフランジ部位に形成した複数の貫通孔にそれぞれボルトを挿通し、このボルトにそれぞれナットを螺着して、ＦＲＰ管を接続する方法も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭６２−２８８４号公報
【特許文献２】特開昭６１−２０１９８９号公報
【特許文献３】特開平４−１１３０９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のフランジ付ＦＲＰ管を用いる配管の接続方法では、ＦＲＰ管の端部にフランジを一体化させ、その外周をＦＲＰ層で強化してなる構造である。そのため、管を従来よりも高耐圧の構造にしようとした場合、ＦＲＰ層の積層厚みを厚くする必要があるが、フランジ部のボルト穴が閉塞し、より一層の高耐圧下には不向きな構造である。さらに、樹脂性のフランジを配管外周に一体化させる構造であり、必然的にＦＲＰと比べて樹脂の比率が高いため、より一層の高圧条件下では強度が不足して管端部が撓み変形してしまうという問題が生じる。
【００１０】
特許文献２に記載の接続構造では、ソケットを用いた接続であるため、凹部への応力集中が問題となる。また、継手の外周面上に割形のガラス成形品を積層させ、硬化性樹脂を含浸させる場合、ＦＲＰの積層厚みが薄ければ問題なく積層が可能であると思われるが、高圧の配管に用いる場合には、厚肉の賦形品を用いる必要があり、樹脂の含浸不良及び脱泡不良を引き起こし、強度不足を招く可能性がある。また、この接続方法では、ＦＲＰ管同士の接続部分を一体化するので、一部の配管部材の交換等が必要となると、全ての配管部材を交換する必要が生ずる。
【００１１】
また、特許文献３に記載の接続方法のうちネジ構造によるものは、ＦＲＰ管の一方の内面に雌ネジを、他方の外面に雄ネジを形成する必要があり、ＦＲＰ配管の製造が煩雑となる。また、このＦＲＰ管の接続現場において、ＦＲＰ管の方向を確認したうえで接続作業を行うことを要し、接続作業が手間を要する。現場での加工も困難で、配管が大口径の場合には接続自体が困難となる。また、特許文献３に記載のフランジ部位をボルトとナットとで固定する方法にあっては、高圧下において十分な封止性能が得られないおそれがある。これは、ボルトの頭部とナットとが当接する当接部分においては強固にフランジ部位同士が当接しあうが、この当接部分の間（ボルトと隣接するボルトとの間）にフランジ部位同士を当接しあう力が弱くなってしまい、このため高圧下では当接部分の間の歪・変形が生じてしまうためである。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたもので、接続部における漏水・破損等の問題が起きやすい箇所で、樹脂配管における高圧下の使用であっても、変形等が少なく確実にシールすることができかつ、万が一、破損や漏水などの問題が発生した場合でも、配管もしくは接続部材の一部を交換できるなど、容易にメンテナンスすることが可能な配管用接続部材を提供することにある。さらに本発明の配管部材を用いて接続または封止した構造においては、配管の長さ調整をも可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このため本発明は、任意の配管の端部に挿嵌される筒状部と、該筒状部から周方向に延出した盤状のフランジ部とからなるフランジ構造を有する配管用部材であって、該フランジ部の中心部に該筒状部の内部と連通する貫通孔を有し、該筒状部の外周面に形成されたシール部材用溝にシール部材が装着されることを第一の特徴とする。
【００１４】
また、任意の配管の端部に挿嵌される筒状部と、該筒状部から周方向に延出した盤状のフランジ部とからなるフランジ構造を有する配管用部材であって、該フランジ部の中心部が貫通しておらず板フランジの構造を有し、該筒状部の外周面に形成されたシール部材用溝にシール部材が装着されることを第二の特徴とする。
【００１５】
さらに、前記筒状部の内周面が、前記筒状部の中心が最も肉厚となるよう前記筒状部の端部から中心に向けてテーパー状に形成されていることを第三の特徴とする。
【００１６】
前記フランジ部の前記筒状部側のフランジ部面に環状に形成されたスペーサーが配置してあり、該フランジ部には該スペーサーを押圧するための押出棒が挿通可能な貫通孔が設けられていることを第四の特徴とし、前記フランジ部の前記筒状部側のフランジ部面に前記スペーサーが嵌合可能なスペーサー用溝が形成され、該スペーサー用溝の底面には該スペーサーを押圧するための押出棒が挿通可能な貫通孔が設けられていることを第五の特徴とする。
【００１７】
前記スペーサー用溝は、前記筒状部側のフランジ部面に等間隔に複数個設けられ、該スペーサー用溝に前記スペーサーが嵌合されることを第六の特徴とし、前記スペーサーが前記スペーサー用溝に嵌合可能な板状体であることを第七の特徴とする。
【００１８】
前記配管用部材の筒状部を配管内へ挿入し、該配管の端面と該配管用部材のフランジ面とが直接もしくはスペーサーを介して密着してなり、該配管が接続又は封止されることを第八の特徴とする。
【００１９】
前記配管用部材の筒状部を配管内へ挿入し、該接続又は封止される該配管が、該配管の外径よりも大きくかつ該配管用部材の該フランジ面の中心から最短距離にあるボルト孔までの径よりも小さくなるように構成された鍔部を形成する外層体を有し、該配管用部材の該フランジ面と接する管端面と反対側の該外層体の面に当接してなる当接部材を配置し、配管用部材のフランジ及び該当接部材に設けられた貫通孔に挿通される挟持部材によって接続又は封止されることを第九の特徴とし、前記外層体が繊維強化樹脂製であり、該繊維強化樹脂を積層させて設けた鍔部を有することを第十の特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の配管用部材によると、フランジ構造を有する配管用部材のフランジ面に設けられた筒状部が、配管の内部に挿入されるように構成されているため、接続又は封止しようとする配管の外観形状に因らず、また、配管端部に煩雑な構造を構成する必要なく、フランジ接続構造を構成させることができる。
【００２１】
さらに筒状部の外周面にはシール部材を装着するための溝とシール部材を有する構造となっており、管内周面と当接させることによってシール部材が圧縮されるため、高圧の流体が流れる場合においても、十分な耐圧性とを確保することができかつ漏水を防ぐことができる。
【００２２】
本発明の配管接続構造によると、フランジ構造を有する配管用部材の少なくとも一端の面にある筒状部が、配管内面に挿入されるように構成されているため、接続又は封止しようとする配管の外観形状に因らず、また、配管端部に煩雑な構造を構成する必要なく、フランジ接続構造を構成させることができ、かつ、筒状部に設けられたシール部材と配管の内周面によりシール部材が圧縮され水密性を確保することができる。
【００２３】
さらに、挿入される側の配管の端部の外周面に外層体を構成することで管端部の剛性が高められ、配管の撓みや振動による配管の変形を抑えることができ、水密性が向上する。また、外層体の鍔部に当接された当接部材を用いて、フランジあるいは、フランジ及び接続しようとする配管のフランジ構造とが接続されるため、配管用部材の抜けを防止すると共に十分な耐圧性と水密性を確保することができる。
【００２４】
筒状部の内周面にテーパーを設けることで、内部流体の整流化が図られ、圧力損失が低減される。また、内周面にテーパーを設けた分だけ内面積が増え、水圧が作用することでシール性が良くなる。
【００２５】
また、前記フランジ面に前記スペーサーを配置することで、接続用部材を交換したり、メンテナンスで取り外す際に、容易に取り外すことができ、さらに配管の端部を傷つけることがなくなる。また、前記スペーサーを配置することで、管の全長を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る配管用部材の概略的断面図である。
【図２】本発明の第二の実施形態に係る配管用部材の概略的断面図である。
【図３】本発明の第三の実施形態に係る配管用部材の概略的断面図である。
【図４】本発明の第四の実施形態に係る配管用部材の概略的断面図である。
【図５】本発明の第五の実施形態に係る配管用部材の側面図である。
【図６】図４のＡ−Ａ線による概略的断面図である。
【図７】本発明の第一の実施形態に係る配管用部材を用いた接続構造を示す概略的断面図である。
【図８】本発明の第二の実施形態に係る配管用部材を用いた接続構造を示す概略的断面図である。
【図９】本発明の第三の実施形態に係る配管用部材を用いた接続構造を示す概略的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態の配管用部材を図１に示し説明する。
【００２８】
図１に示すように本発明の配管用部材１は、フランジ部２と筒状部３で構成され、フランジ構造を有している。フランジ部２の中心部には、筒状部３の内部と連通する貫通孔４が同心円上に形成されている。筒状部３の外周面には、シール部材５を装着するための溝６が２本形成されており、これら溝６にシール部材５を装着し、筒状部３を管に挿入し管の接続を行う。筒状部３が管の内部に挿入されシール部材５を圧縮することで、管とのシール性を確保すると共に、管の端部にフランジ構造を形成することができる。シール部材５としては、Ｏリング、ガスケット、Ｖリング、Ｘリング等を採用可能である。配管の内部に挿入される筒状部３にあっては、装着されるシール部材５が１つ以上配置されることによって配管の内面との密着性をより効果的に高めることができる。より好ましくは２つ以上配置されることが良く、２つ以上シール部材５を有することで、配管の内面の真円度が多少低い場合でも２箇所以上のシール部材５で確実にシールでき、より高いシール性を確保できる。また、シール部材５が２つ以上配置されることで、挿入される筒状部３及びフランジ面の軸芯が挿入する配管と同心円軸と同軸とさせやすくすると共に、より効果的にシール性を高めることができる。
【００２９】
筒状部３の外径は、接続する管の内径と同径かあるいは僅かに小さい径であり、この筒状部３のシール部材５用の溝６と管の内周面とによってシール部材５が圧縮される構造であるが、圧縮性を損なわない範囲で筒状部３の外径にテーパーを設けてもよい。また、筒状部３の内周面においては、端部から中心に向けて肉厚となるようにテーパーが設けてある。テーパー角度は０．５〜１０°が好ましく、さらに好ましくは、１．０〜５．０°である。さらに、端部の内周面をＲ状の形状にするとよい。Ｒは０．２〜５．０が好ましく、さらに好ましくは、１．０〜４．０である。
【００３０】
配管用部材１の材質は、耐食性と強度を兼ね備えたものであることが望ましく、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ３Ｌ、ＳＵＳ３２９Ｊ４Ｌ等の他、耐孔食指数の数値で２０を超えるような金属を用いることができる。また、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリブテン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂等にあげられる熱可塑性樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、シリコン樹脂等の熱硬化性樹脂の他、チタン、セラミックなども用途に応じて使用することができる。
【００３１】
シール部材５の材質は特に限定されるものではなく、例えばエチレンプロピレンジエンメチレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブチルゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。また、溝６の本数は、例えば水圧に合わせて適宜変更しても良く、上記実施形態に限定されるものではない。
【００３２】
＜第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態の配管用部材７を図２に示し説明する。なお第二実施形態において、第一実施形態と同様の構成を有するものについては同一符号を用いる。
【００３３】
図２に示すように本発明の第二実施形態の配管用部材７は、第一実施形態と同様にフランジ構造を有しており、フランジ部２の両側に筒状部３、８が形成されている。筒状部８の外周面には、シール部材９を装着するための溝１０が形成されている。その他材質等については、第一実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００３４】
＜第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態の配管用部材１１を図３に示し説明する。
【００３５】
図３に示すように本発明の第三実施形態の配管用部材１１は、封止用の配管用部材であって、第一実施形態と同様にフランジ構造を有している。第一実施形態と異なる点は、フランジ部１２の中心部が貫通しておらず、板フランジ構造をしている点である。
【００３６】
＜第四実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態の配管用部材２３を図４に示し説明する。
【００３７】
図４に示すように本発明の第四実施形態の配管用部材２３は、第一実施形態と同様にフランジ構造を有しており、フランジ部２４の筒状部２５側のフランジ部面にスペーサー２６が配置してあり、フランジ部２４にはスペーサー２６を押圧するための押出棒が挿通可能な貫通孔２７が設けられている。
【００３８】
スペーサー２６の形状は円環状であり、環の内径は筒状部２５の外径より大きく、スペーサー２６の外径は、フランジ部２４に形成されている挟持部材用貫通孔２８の筒状部２５側から対峙する挟持部材用貫通孔２８の筒状部２５側までの最短距離より小さい。また、円環状のスペーサー２６は一体型に形成されるほか、例えば２分割など複数個に分割されても良い。さらにスペーサー２６の形状は、円環状のほか多角形の環状でも良い。
【００３９】
また、本発明の第二実施形態の配管用部材７にスペーサー２６を配置する場合は、スペーサー２６の外径はフランジ部２の外径と同一で、フランジ部２の挟持部材用貫通孔と同じ位置に同様の孔をあけ、フランジ部２の片面に配置することが好ましい。
【００４０】
スペーサー２６の材質は強度を兼ね備えたものであれば特に限定されない。金属の場合は配管用部材２３と同材質であることが好ましい。樹脂製であってもよく、その際にはボルト等で押圧しても割れない程度の強度が必要である。例えば塩化ビニル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂P、ポリアミド、ポリカーボネートなどであり、必要に応じてガラス繊維、フィラー、ゴム、クロスなどの補強材が入っていても良い。
【００４１】
配管から配管用部材２３を抜き取る際は、フランジ部２４に設けられている４ヶ所の貫通孔２７に押出棒を挿入し、抜き取る。貫通孔２７の内面にはネジが切られており、４本のボルトでスペーサー２６を均等に押圧することにより、ボルトがジャッキのような働きをし、配管用部材２３を容易に取り外すことができ、メンテナンス時の作業効率が格段に向上する。また、スペーサー２６を配置することにより、ボルトの先端が直接配管に接触することもなく、スペーサーを介することで面圧が分散され、樹脂管の割れ、傷などを防ぐことができる。
【００４２】
また、貫通孔２７の内面にネジを切らない場合は、ボルトではなく棒状の押出棒を貫通孔２７に挿入し、押出棒のスペーサー２６と接する側と逆の側の端面に、４本の押出棒に同時に接触する板状体を設置し、板状体を軽く殴打することによって容易に配管用部材２３を抜き取ることができる。
【００４３】
スペーサー２６の厚みは、１〜１０ｍｍ程度が好ましい。スペーサー２６の厚みを変更することで長さ方向の調整が可能となる。複数の配管を接続する場合、全体の長さが所望する長さにならないことが多々発生する。現地での長さ調節は、管の切断やパイプの溶接、ソケットを管に接続など様々なことが行われる。さらに、ＦＲＰ管の場合は、ＦＲＰの剥離、母管の表面化、ソケット接着、溶接、再ＦＲＰ化など多くの工数が必要となる。そこで、配管の端部と配管用部材２３との間にスペーサー２６を入れることで、長さを容易に調節することができる。管の長さは、配管用部材２３のフランジ部２４と筒状部２５の接点からフランジ部側に近いシール部材用溝までの距離分だけ調節が可能となる。この距離が長すぎると、挿入性が悪くなりかつ、部材のコストアップにもなる。また、短すぎると、軸芯が安定せず漏水の原因となり、管の長さの調節もできない。この距離を考慮すると、スペーサー２６の厚みは１〜１０ｍｍ程度が好ましい。
【００４４】
＜第五実施形態＞
次に、本発明の第四実施形態の配管用部材２９を図５、６に示し説明する。
【００４５】
図５、６に示すように本発明の第五実施形態の配管用部材２９は、第四実施形態と同様にフランジ構造を有しており、フランジ部３０の筒状部３１側のフランジ部面に形成されたスペーサー用溝３２にスペーサー３３が嵌合してあり、スペーサー用溝３２の底面にはスペーサー３３を押圧するための押出棒が挿通可能な貫通孔３４が設けられている。
【００４６】
スペーサー用溝３２は図５に示すように、管芯Ｂに対して対峙した状態で、フランジ部３０の筒状部３１側のフランジ部面に独立して複数個設けられている。スペーサー用溝３２は、図示した配置のほか、例えば管芯Ｂから一定の径に互いの距離が等間隔となるよう複数個設けられていても良く、図示した配置に限定されるものではない。例えば、複数のスペーサー用溝３２を線で結ぶと正三角形や正五角形となるよう配置されていれば、スペーサー３３にかかる力を均一に伝えることができる。また例えば、円環状のスペーサー３３が嵌合可能なように円環状にスペーサー用溝３２が形成されていても良い。さらにスペーサー用溝３２の形状は、例えば円形状、多角形状など、スペーサー３３が嵌合可能な形状であれば良い。このように、第五実施形態においては、スペーサー３３が嵌合可能なスペーサー用溝３２を有する配管用部材であることを要旨とする。
【００４７】
スペーサー３３の形状は円環状で一体的又は分割式に形成されていてもよく、また複数個設けられたスペーサー用溝３２に嵌合可能な角型や円板型の板状体であってもよい。さらに環状の一端面側に複数個設けられたスペーサー用溝３２に嵌合する突起が形成されてもよい。このようにスペーサー３３は、スペーサー用溝３２に嵌合可能な形状であればいずれでも使用でき、第四実施形態と同様の役割を果たせればよい。スペーサー３３の厚みは、スペーサー用溝３２の深さプラス１〜１０ｍｍ程度が好ましい。その他材質等については、第四実施形態と同様のため、説明を省略する。
【００４８】
さらに、各配管用部材を用いた接続又は封止構造について、図７〜図９に示し説明する。
【００４９】
図７に示す接続構造は本発明の第一実施形態の配管用部材１を用いた接続構造であり、配管用部材１とこの配管用部材１に挿通状態で装着された環状の当接部材１３(バッキングフランジ)を有する一対の管１４を備え、さらに、管１４は鍔部１５を構成する外層としての繊維強化樹脂製外層体１６を有している。
【００５０】
配管用部材１は、一対の管１４の各々の一端側の端部に各々装着され、配管用部材１のフランジ部２同士が封止部材１７を介して当接するよう接続される。当接部材１３は、鍔部１５の他端側の端面にそれぞれ当接する。そして、挟持部材１８（ボルト・ナット）が一対の当接部材１３を挟持すると、この当接部材１３が管１４の鍔部１５を他方の管１４の鍔部１５に向けて押圧することになり、高い封止能力でもって管１４同士が接続されている。
【００５１】
前述の筒状部３の長さは、７ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。さらに管１４の鍔部１５の長さよりも短いことが望ましい。筒状部３の長さが設計下限値未満であると、十分な封止効果が得られず、一方上記上限値を越えると、挿入が困難になる他、重量が増加してしまい管端に大きな曲げモーメントが発生し好ましくない。また、鍔部１５よりも短くすることで、管１４への応力集中及び、シール部材５が当接すると管１４の内面の膨張を抑制する効果が期待でき、この構造によって、十分な封止力を確保することができる。
【００５２】
管１４の外径及び内径も特に限定されるものではないが、管１４のＳＤＲが１１以上４１以下の範囲内となるよう設けることが好ましい。ここで、ＳＤＲとは、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｒａｔｉｏの略語であり、以下の式によって算出される比である。
ＳＤＲ＝管の外径／最小肉厚
【００５３】
このＳＤＲの値が上記下限値未満であると、管１４の肉厚が必要以上に厚くなり、流体の輸送効率が低下するおそれがある。一方、ＳＤＲの値が上記上限値を超えると、管１４の肉厚が小さくなり過ぎ、保護層としての内層の機能が十分に発揮できないおそれが生じ、また外層の厚みを厚くする必要性が生ずるおそれがある。
【００５４】
管１４の形状は特に指定されないが、真円状であることが望ましい。用途に応じて、楕円、四角、多角形状でも可能である。また、管端の形状としては、内径が全て一様であるストレート管が主に用いられるが、用途に応じて管端の内径を広くするような開口加工した管も用いることができる。
【００５５】
管１４は、熱可塑性樹脂製である。この熱可塑性樹脂としては種々のものを使用可能であるが、ポリオレフィンであることが好ましい。このポリオレフィンとしては、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いることが好ましい。ポリプロピレンを用いることで、耐熱性、耐衝撃性、耐クリープ性が向上する。ポリプロピレンは、ホモ、ランダム、ブロックタイプ等を用いることができる。また、塩化ビニル樹脂やフッ素樹脂等も使用可能である。
【００５６】
鍔部１５は、管１４の外周に設けられ円筒状の形状を有する。この鍔部１５は、一端側の端面が管１４と面一に設けられている。鍔部１５の他端側の端面は、当接部材１３と接する環状の面を有し、この環状の面は一端側の端面と略平行に設けられている。ここで、鍔部１５の両面（上記一端側の端面及び上記環状の面）が略平行とは、完全に平行な状態のみならず、機械的誤差範囲や挟持部材の挟持による変形する範囲等も含まれる。
【００５７】
鍔部１５の管１４の軸方向に沿った長さ（以下、軸方向長さという）は特に限定されるものではないが、鍔部１５の端面（配管用部材１との当接面）と、鍔部１５及び当接部材１３の当接面とが、３０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、鍔部１５に作用する当接部材１３からの押圧力が適度に分散して鍔部１５の端面に均一に作用する封止力となる。つまり、鍔部１５の軸方向長さが上記下限値未満であると、鍔部１５に作用する当接部材１３からの押圧力が十分に分散されずに鍔部１５の端面に作用する封止力にばらつきを生じ、このばらつきによって鍔部１５の変形等を招く可能性がある。一方、上記軸方向長さが上記上限値を超えると、鍔部１５が長くなり過ぎ、挟持部材１８の挟持によって鍔部１５の端面に十分な封止力が得られない可能性がある。
【００５８】
また、管１４から径外方向に立ち上がった鍔部１５の高さ（以下、突出高さという）は特に限定されるものではないが、３ｍｍ以上であることが好ましく、７ｍｍ以上であることがより好ましく、１０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、このフランジ部位の突出高さは、９０ｍｍ以下であることが好ましく、７５ｍｍ以下であることがより好ましく、６０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。鍔部１５の突出高さが上記下限値未満であると、当接部材１３から鍔部１５に的確に押圧力が作用し難くなるおそれがある。一方、鍔部１５の突出高さが上記上限値を超えると、配管用部材１の接続構造が大きくなり過ぎるおそれがある。
【００５９】
外層としての繊維強化樹脂製外層体１６は、鍔部１５以外の部分における厚みを例えば３ｍｍとすることが可能であり、また鍔部１５における厚みを例えば２５ｍｍとすることが可能である。この鍔部１５以外の外層の厚みは、管１４の厚みに対して０．１倍以上２．５倍以下であることが好ましい。特に、管１４のＳＤＲが１１の場合には、鍔部１５以外の外層の厚みは、管１４の厚みに対して０．１倍以上１．５倍以下であることが好ましい。また、管１４のＳＤＲが４１の場合には、鍔部１５以外の外層の厚みは、管１４の厚みに対して０．３倍以上４倍以下であることが好ましい。外層の上記厚みが上記下限値未満であると、強度が不足するおそれがあり、一方上記上限値を超えると、内径に対して外径が大きくなり過ぎ重量が増大し過ぎるおそれがある。
【００６０】
ここで、繊維強化樹脂は、種々のものを採用可能であり、例えば繊維としてはガラス繊維、カーボン繊維、バサルト繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン繊維などの無機繊維のほか、各種ステンレス繊維、アルミニウム繊維、チタン繊維、銅繊維などの金属繊維や、アルミド繊維、ポリケトン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ラミー繊維、竹繊維、ジュート繊維などの有機繊維などを用いることができる。
【００６１】
また、繊維強化樹脂に用いられる樹脂も、種々のものが採用可能であり、不飽和ポリエステル樹脂、エボキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、アリル樹脂、ポリ乳酸樹脂などの熱硬化性樹脂が好適に用いられるが、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることも可能である。
【００６２】
さらに、繊維強化樹脂製外層体１６の形成方法も特に限定されるものではなく、例えばハンドレイアップ成形、スプレーアップ成形、フィラメントワインディング成形、シートワインディング成形が好適に採用できるほか、引き抜き成形、プレス成形、真空成形、インフュージョン成形、レジントランスファー成形、オートクレープ成形、バキュームアシストレジントランスファー成形なども採用可能である。
【００６３】
また、繊維強化樹脂の繊維と樹脂との比率についても種々の比率とすることができるが、繊維強化樹脂全体に対する繊維の比率が２０容量％以上８０容量％以下とすることが好ましく、３０容量％以上７０容量％以下とすることがより好ましい。繊維の比率が上記下限値未満であると、繊維強化樹脂の十分な補強効果が得られないおそれがあり、一方上記上限値を超えると樹脂の量が不十分となり十分な接着効果が得られず、強度低下又は密着不良等の不具合が生ずるおそれがある。
【００６４】
当接部材１３は、バッキングフランジからなり、管１４に挿通される環状構造を有している。この当接部材１３は、鍔部１５の端面に当接する当接部、及び鍔部１５の外径よりも径外方向に位置する径外部を備えている。この径外部は、管１４の軸方向に沿って穿設された複数の貫通孔１９を有している。この複数の貫通孔１９は、管１４の軸心を中心として等角度間隔に配設されており、本発明の実施形態では８個の貫通孔１９が４５°間隔で配設されている。これにより、各貫通孔１９の中心を結んで得られる仮想多角形状内に管１４の軸心が含まれることになる。なお、本発明の実施形態では貫通孔１９が８個のものについて説明したが、貫通孔１９の個数は適宜設計変更可能である。
【００６５】
この当接部材１３の材質は種々のものを採用可能であり、例えばポリプロピレンなどの樹脂製、アルミニウムやステンレス（例えば二相ステンレス）などの金属製、樹脂と金属との積層体（例えば樹脂を被覆した金属板）など、種々のものを採用可能である。
【００６６】
挟持部材１８は、当接部材１３の貫通孔１９に挿通される雄ネジ部材２０、及び雄ネジ部材２０に螺着される雌ネジ部材２１を備える。ここで、雄ネジ部材２０としてはボルトが用いられ、雌ネジ部材２１としてはナットが用いられる。ボルトは、雄ネジが形成された軸部と、軸部よりも径の大きい頭部とを有し、頭部が一方の当接部材１３の一の面（図４では左側の当接部材１３の左側の面）に当接する。ナットは、軸部の雄ネジに螺着され、他方の当接部材１３の他の面（図４では右側の当接部材１３の右側の面）に当接する。このボルトとナットとを螺合することで、一対の当接部材１３が挟持されることになる。なお、ボルト及びナットは金属製（樹脂を被覆した金属を含む）であることが好ましい。
【００６７】
封止部材１７としては種々のものが採用可能であり、Ｏリング、ガスケット、Ｖリング、Ｘリング等を採用可能である。図示例では、Ｏリングを用いており、一対の配管用部材１の一方の配管用部材１のフランジ面の端面に、Ｏリング収容用の溝２２が形成されている。なお、封止部材１７の材質は特に限定されるものではなく、例えばエチレンプロピレンジエンメチレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルブチルゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。なお、溝２２には、Ｏリングのはみ出しを防止するためにバックアップリングを介在させることも可能である。
【００６８】
当該配管用部材１の接続構造は、上記構成からなるため、ボルトとナットとを螺着することによって、一対の当接部材１３が挟持され、この当接部材１３が管１４の鍔部１５を他方の管１４の鍔部１５に向けて押圧する。そして、この鍔部１５への押圧によって溝２２内の封止部材１７が圧接される。このため、高い封止能力でもって配管用部材１同士が接続される。特に、等角度間隔に配設されるボルト、及びナットによって環状の当接部位を押圧して、鍔部１５を押圧することになるので、鍔部１５を周方向でバランス良く押圧することができる。
【００６９】
図８に示す接続構造は本発明の第二実施形態の配管用部材７を用いた接続構造であり、本発明の第一実施形態の配管用部材１を用いた接続構造における一対の配管用部材１の位置に配管用部材７を用いる接続構造である。一対の管１４の間に配管用部材７を配置し接続させる。その他は、第一実施形態の配管用部材１を用いた接続構造と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
本発明の第一実施形態の配管用部材１を用いた接続構造及び第二実施形態の配管用部材７を用いた接続構造における配管の構成は、管１４は熱可塑性樹脂製であり、外層として繊維強化樹脂製外層体１６を有する構成である。熱可塑性樹脂からなるライナー層と、繊維強化樹脂からなる強化層からなる配管であって、ライナー層によって耐腐食性の機能を有すると共に、強化層で耐圧性を高めている。耐腐食性を確保しつつ水密性をもたせる上で、接続される互いの配管が上記の構成が望ましいが、一方の管がライニング管や金属管であってもよい。
【００７１】
図９に示す封止構造は本発明の第三実施形態の配管用部材１１を用いた封止構造であり、外層としての繊維強化樹脂製外層体１６を有し鍔部１５が形成された管１４の管端に、配管用部材１１を配置し、挟持部材１８で配管用部材１１と管１４を挟持し封止する。その他は、第一実施形態の配管用部材１を用いた接続構造と同様であるので説明を省略する。
【実施例】
【００７２】
本発明の配管用部材を用いた接続及び封止構造について、以下、実施例をもとに説明する。なお、以下説明する実施例は本発明の権利範囲を限定するものではない。
【００７３】
（実施例１）
実施例１の配管用部材１は、中心部に貫通孔４を有したフランジ構造の金属製の接続用部材であり、筒状部３の溝６にシール部材５を有した図１に示すような構造のものであり、図７に示すような接続構造を有する。接続用の管１４は、外径が１１０ｍｍ、ＳＤＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ  Ｒａｔｉｏ）が１１、全長が１５００ｍｍのポリプロピレン（以下、ＰＰという）製の管であり、外周面に、不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維からなるＦＲＰ層を８．５ｍｍの厚みに積層させ、さらに管１４の端から１００ｍｍ幅に外径が１６０ｍｍとなるようにＦＲＰ層を積層させて鍔部１５を設けた。このようなＦＲＰ管を一対製作した。配管用部材１を一対の管の各々に挿通し、さらにＯリング１７を介して配管用部材１のフランジ面を互いに接触させ、鍔部１５の背面にバッキングフランジ１３を配置して、ボルト・ナットにより締結して一対のＦＲＰ管を接続した。この得られた配管に対して水圧バースト試験を実施した。その測定方法は、配管の両端を金属製の板フランジで封止し、内部に空気が残らないよう水で満たし、２３℃±１℃の雰囲気下でプランジャーポンプによって内部水圧を加圧することによって測定した。その結果、３０ＭＰａでも破損・漏水はなかった。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したが、大きな外観変化はみられなかった。
【００７４】
（実施例２）
実施例２の配管用部材７は、図２に示すように中心に貫通孔を設けたフランジ構造の金属製の接続用部材であり、フランジ部２の両面に筒状部３、８を形成し、筒状部３のシール用の溝６にシール部材５、筒状部８のシール用の溝１０にシール部材９を有するものである。実施例１と同様にＦＲＰ層を積層させて鍔部１５を設けた一対のＦＲＰ管を製作した。配管用部材７を２つのＦＲＰ管の間に挿通し管を連結し、鍔部１５の背面にバッキングフランジ１３を配置して、ボルト・ナットにより締結して接続した（図８参照）。この得られた配管に対して水圧バースト試験を実施したところ、３０ＭＰａでも破損・漏水はなかった。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したが、大きな外観変化はみられなかった。
【００７５】
（実施例３）
実施例３の配管用部材１１は図３に示すようにフランジ面の中心部が貫通していない構造を有する。実施例１と同様にＦＲＰ層を積層させて鍔部１５を設けたＦＲＰ管を製作した。配管用部材１１をＦＲＰ管に挿通し、鍔部１５の背面にバッキングフランジ１３を配置して、ボルト・ナットにより締結した（図９参照）。この得られた配管に対して水圧バースト試験を実施したところ、３０ＭＰａでも破損・漏水はなかった。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したが、大きな外観変化はみられなかった。
【００７６】
（比較例１）
外径が１１０mm、ＳＤＲが１１、全長が１５００ｍｍのＰＰ製の管の一方の端部から巾４２ｍｍを残して、管の外周面に不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維からなるＦＲＰ層を８．５ｍｍの厚みに積層させた。他方の端部には実施例１と同様に１００ｍｍ巾、φ１６０ｍｍのＦＲＰからなる鍔部を構成し、バッキングフランジを配置した。同様の配管を一対製作し、ＦＲＰを積層していない端部４２ｍｍにＰＰ樹脂製ソケットを挿入・融着接合し、ソケット及び既ＦＲＰ積層部を含む外周面に沿って８．５ｍｍの厚みのＦＲＰ積層をなし、一体化させた。この配管に対して水圧バースト試験を実施したところ、約２５ＭＰａの強度であった。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したが、大きな外観変化はみられなかった。
【００７７】
（比較例２）
外径が１１０ｍｍ、ＳＤＲが１１、全長が１５００ｍｍのＰＰ製の管の管端に樹脂製のフランジを融着接合し、その外周面に不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維からなるＦＲＰ層を８．５ｍｍの厚みに積層させフランジ付きＦＲＰ管を作製し、このＦＲＰ管とフランジ面の中心部が貫通していない構造を有する金属製フランジをボルト・ナットにより締結した。この配管に対して水圧バースト試験を実施したところ、約１５ＭＰａで漏水が発生した。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したが、大きな外観変化はみられなかった。
【００７８】
（比較例３）
実施例１と同様にＦＲＰ管接続体構造を製作し、フランジ面の中心部が貫通していない構造を有する金属製フランジをボルト・ナットにより締結して封止構造とした。この配管に対して水圧バースト試験を実施したところ、約１８ＭＰａで漏水が発生した。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したが、大きな外観変化はみられなかった。
【００７９】
（比較例４）
外径が１１４．３ｍｍ、ＳＣＨが８０、全長が１５００ｍｍのＳＵＳ３０４製の管一対を、φ３．２ｍｍの溶接棒にて溶接接合して一体化させ、その両端にはフランジ面の中心部が貫通していない構造を有するＳＵＳ３０４製のフランジを溶接接合して封止構造とした。この配管に対して水圧バースト試験を実施したところ、３０ＭＰａでも破損・漏水はなかった。次いで１年間の海水浸漬試験を実施したところ、溶接部を中心として管全体に錆が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上説明したように、本発明の配管用部材は、高い封止能力で配管用部材を接続できるので、薬品プラント、半導体製造装置、バイオ関連などの化学分野、上下水道、農業用水、食品分野、水産業など、流体輸送に関して幅広く使用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１    配管用部材
２    フランジ部
３    筒状部
４    貫通孔
５    シール部材
６    溝
７    配管用部材
８    筒状部
９    シール部材
１０  溝
１１  配管用部材
１２  フランジ部
１３  当接部材
１４  管
１５  鍔部
１６  繊維強化樹脂製外層体
１７  ガスケット
１８  挟持部材
１９  貫通孔
２０  雄ネジ部材
２１  雌ネジ部材
２２  溝
２３  配管用部材
２４  フランジ部
２５  筒状部
２６  スペーサー
２７  貫通孔
２８  挟持部材用貫通孔
２９  配管用部材
３０  フランジ部
３１  筒状部
３２  スペーサー用溝
３３  スペーサー
３４  貫通孔
３５  挟持部材用貫通孔
【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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