(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔、貫通孔の端部に形成された環状溝及びボルト孔が形成されたフランジ部を有する継手本体と、
継手本体の環状溝内に装着されるパッキンと、
継手本体の貫通孔に整合する開口部、開口部に連絡して形成される傾斜面、継手本体のボルト孔に整合する同軸孔を有する取付環と、
継手本体のフランジ部のボルト孔と取付環との同軸孔とに挿通されるボルト及びボルトに取り付けられるナットとを備え、
継手本体の貫通孔及び取付環の開口部内に挿入された薄肉でステンレス製の鋼管の管端部に形成された膨出部の管端側傾斜面は、パッキンに接触し、
ボルト及びナットを締結して、膨出部の頂部の径方向外側で継手本体のフランジ部の取付面と取付環の受面とが接触するとき、継手本体の環状溝より軸方向内側に設けられる環状縁部は、膨出部の管端側傾斜面の立上り部又はその隣接部に当接すると共に、取付環の傾斜面は、膨出部の他方の傾斜面に接触して、継手本体と取付環との間に鋼管の膨出部を挟持し、
取付環は、鋼管の膨出部の最大外径より大きい内径を有する雌ねじ部と、雌ねじ部に隣接する垂直壁とを備え、
傾斜面は、垂直壁に隣接して形成され、
膨出部の頂部は、継手本体の環状溝から軸方向外側に設けられる孔端部及び取付環の雌ねじ部から径方向内側に離間することを特徴とするフランジ式管継手。
【請求項２】
円形貫通孔、長円又は楕円の段差部により継手本体のボルト孔を形成した請求項１に記載のフランジ式管継手。
【請求項３】
継手本体のボルト孔内に配置したスリーブを貫通してボルトを配置した請求項１又は２に記載のフランジ式管継手。
【請求項４】
取付環の傾斜面の長さは、膨出部の他方の傾斜面の立上り部から膨出部の頂部までの直線距離の３０％〜５０％である請求項１乃至３の何れか１項に記載のフランジ式管継手。
【請求項５】
基台に固定された拡管ヘッドと、
拡管ヘッドに対して軸方向に進退自在に拡管ヘッドと同軸上に保持される管ガイドと、
拡管ヘッドと管ガイドとの間に配置される弾性部材とを備え、
拡管ヘッドは、中心孔、支持端部の外面に設けられた雄ねじ部及び支持端部の内面に設けられたヘッド傾斜面を有し、
内周側に傾斜面を有する取付環に形成された雌ねじ部は、拡管ヘッドの雄ねじ部に螺合し、
取付環の開口部及び拡管ヘッドと管ガイド及び弾性部材との間に形成される円筒空間内に挿入された薄肉でステンレス製の鋼管の管端は、拡管ヘッドの軸方向内面に当接し、
拡管ヘッドに向かって管ガイドを移動させて弾性部材を圧縮して径方向外側に拡径し、これにより、拡管ヘッドのヘッド傾斜面、取付環の傾斜面及び雌ねじ部により形成される成型空間内に鋼管の管端の一部を外側に環状に膨出させて、管端に膨出部を形成する鋼管の膨出部形成装置において、取付環の傾斜面の長さは、拡管ヘッドのヘッド傾斜面より短いことを特徴とする鋼管の膨出部形成装置。
【請求項６】
拡管ヘッドの軸方向内面まで到達した端部を視認する確認孔を拡管ヘッドに設けた請求項５に記載の鋼管の膨出部形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工現場で簡単かつ確実に一対のステンレス鋼管を接続できるフランジ式管継手及び鋼管の膨出部形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄肉でステンレス製の鋼管は、上水道配管や建築物等の冷温水配管に用いられ、例えば、特許文献１又は特許文献２に示される接続構造を使用して鋼管と管継手とが接続される。特許文献１は、薄肉でステンレス製の鋼管の管端部を拡径して２つの傾斜面を有する山形突起部を形成し、管継手の端部内周に山形突起部の一方の傾斜面に密着するテーパ部とパッキン嵌め込み部からなる第１切欠部を形成し、ナットの内側に山形突起部の他方の傾斜面に密着する第２切欠部を形成した鋼管と継手の接続機構を示す。この接続機構では、ナットの雌ねじ部と継手本体の外周端部に形成された雄ねじ部を螺着する際に、パッキン嵌め込み部に挿入されたパッキンが、薄肉ステンレス鋼管の山形突起部の一方の傾斜面及びナット内側の第２切欠部と雌ねじ部の間の継手当接面にそれぞれ密着する。特許文献１の接続機構は、外径が６０.５ｍｍ（ＪＩＳ Ｇ ３４４８  呼び方６０Ｓu）程度までの鋼管については、継手本体の外周端部の雄ねじ部にナットを比較的小さい力で回転させて容易に接続でき、施工性が良好であり、給湯や給水配管等に広く用いられている。
【０００３】
特許文献２の接続構造は、薄肉ステンレス鋼管、継手本体、挟持部、挟持リング、パッキン、ガスケットパッキン、ボルト及びナットから構成される。薄肉でステンレス製の鋼管の管端部には２つの傾斜面を有する膨出部が形成され、継手本体側の外周端部にフランジ部及び内周端部に挟持リングとパッキンを配置する嵌め込み部を有する挟持部は、内径部に鋼管の一方の傾斜面を押圧する傾斜押圧面を形成し、嵌め込み部に配置され鋼管の他方の傾斜面に密着するパッキンと共に、鋼管の膨出部を挟持する。挟持部の内周端部に配置されパッキンを鋼管の傾斜面に押圧する挟持リングは、継手本体側に鍔部を備え、挟持部と共に継手本体との接合面を形成し、継手本体との間にガスケットパッキンを挟着する。外周端部に形成される各フランジ部の貫通孔にボルトを貫通させ、ナットを締め付けて、継手本体と挟持部が固定される。特許文献２の接続構造では、接続管より大径のナットを継手本体の端部に締め付ける特許文献１の固定方式より小型軽量のボルト、ナット及び工具を使用して施工でき、口径の大きい管を容易に接続できると共に、ボルトの締め付け時に、既に施工の完了した他の管継手を取外し方向に回転させて弛緩する共回り現象が生じない。
【０００４】
接続すべき鋼管の２つの傾斜面を有する山形突起状の膨出部は、例えば、特許文献１や特許文献３に示される拡管装置を用いて形成される。特許文献１や特許文献３に示されるように、拡管ヘッドと、拡管ヘッド内に挿通されたシャフト（ガイドロッド）、シャフトに外嵌されたゴム受け部、拡管ゴム及びゴム押えと、シャフトの先端に固定された係止部を主な構成要素とする拡管装置に接続管を取り付け、拡管ヘッドに挟持部材（ナット）を固定し、シャフトを所定の方向に引張して接続管内部に挿入した拡管ゴムを外周方向へ膨張させ、拡管ヘッドと挟持部材（ナット）内周の傾斜面により形成された断面形状山形の周溝と同じ形状に接続管の管端部を拡張させている。
【０００５】
【特許文献１】実公平２−３７０１５号
【特許文献２】特許第３４３３２４８号
【特許文献３】特公昭６４−１３７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示される接続機構は、６０.５mm（ＪＩＳ  Ｇ ３４４８  呼び方６０Ｓu）程度の鋼管外径までは、継手本体の外周端部に形成される雄ねじ部にナットを比較的容易に螺合固定でき施工性は概ね良好であるが、鋼管外径が７６.３mm（ＪＩＳ  Ｇ  ３４４８  呼び方７５Ｓu）以上になると、雄ねじ部に螺着されるナットとナットを締め付ける工具とが大型化し、継手自体の重量も増大することにより、施工性が大幅に低下して取り扱いが困難になる欠点がある。また、継手本体とナットのねじ部での摩擦抵抗が増大して施工がより困難になり、ナットの締め付けが不十分となってパッキンと接続管との間の密封面圧の低下を招くなどの止水性能低下の問題があった。更に、継手本体の外周端部に直接ナットを螺着する従来の接続構造は、給湯や冷温水の配管に用いると、反復する熱伸縮によって継手本体とナットとの間の締結力が経時的に低下し、密封面圧の低下による漏洩が発生する可能性があった。更に、ナットの回転時に接続管も同調して回転し、既に施工の完了した他端部の管継手を取外し方向に回転させて弛緩する共回り現象を回避できない問題があった。
【０００７】
特許文献２による接続構造は、特許文献１の問題点のいくつかを解決できるが、挟持部内周と接続管の端部に形成される膨出部との間に配置されるパッキンに継手本体のフランジ部と挟持部のフランジ部との間を密封する機能はなく、フランジ部間にガスケットパッキンを別途挟着させて密封を行う必要がある。このようなガスケットパッキンを用いる接続構造は、継手本体のフランジ部と挟持部のフランジ部を多数のボルトで締結して所定の密封面圧を得る必要があるが、多数のボルトによる締結は、締付け力が不均一になり易い難点があり、締付けトルクを厳密に管理して所定の耐圧性能を維持すると共に、多くの労力を費やして施工品質を安定させる必要がある。また、部品数も増加するため、管理工数を増加させ、施工性を一層低下させる問題もある。更に、フランジ部に挿入したボルトが施工中に脱落して、施工性が低下することもある。
【０００８】
前記接続構造では、接続管端部の膨出部形成に用いられる拡管装置は、挟持フランジ部のボルト孔ピッチに一致するボルト部を拡管ヘッド側に設ける必要があるため、拡管ヘッドの外径と長さが増加して必然的に拡管装置が大型化すると共に、重量も増大するため、運搬が困難になり現場作業の機動性が失われる問題もあった。
【０００９】
上記課題に鑑みて、本発明の目的は、薄肉ステンレス鋼管、特に外径が７６.３mm（ＪＩＳ  Ｇ  ３４４８  呼び方７５Ｓu）以上の薄肉ステンレス鋼管の接続に用いられ、施工現場で簡便かつ確実に鋼管を接続できる軽量なフランジ式管継手を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、小型の膨出部形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のフランジ式管継手は、貫通孔(10a)、貫通孔(10a)の端部に形成された環状溝(3)及びボルト孔(10c)が形成されたフランジ部(10b)を有する継手本体(10)と、継手本体(10)の環状溝(3)内に装着されるパッキン(4)と、継手本体(10)の貫通孔(10a)に整合する開口部(11a)、開口部(11a)に連絡して形成される傾斜面(13)、継手本体(10)のボルト孔(10c)に整合する同軸孔(11b)を有する取付環(11)と、継手本体(10)のフランジ部(10b)のボルト孔(10c)と取付環(11)との同軸孔(11b)とに挿通されるボルト(7)及びボルト(7)に取り付けられるナット(8)とを備える。継手本体(10)の貫通孔(10a)及び取付環(11)の開口部(11a)内に挿入された薄肉でステンレス製の鋼管(1)の管端部(1a)に形成された膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)は、パッキン(4)に接触する。ボルト(7)及びナット(8)を締結して、膨出部(2)の頂部(2c)の径方向外側で継手本体(10)のフランジ部(10b)の取付面(10g)と取付環(11)の受面(11d)とが接触するとき、継手本体(10)の環状溝(3)より軸方向内側に設けられる環状縁部(3a)は、膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)の立上り部又その隣接部に当接すると共に、取付環(11)の傾斜面(13)は、膨出部(2)の他方の傾斜面(2b)に接触して、継手本体(10)と取付環(11)との間に鋼管(1)の膨出部(2)を挟持する。取付環(11)は、鋼管(1)の膨出部(2)の最大外径より大きい内径を有する雌ねじ部(9)と、雌ねじ部(9)に隣接する垂直壁(12)とを備える。傾斜面(13)は、垂直壁(12)に隣接して形成され、膨出部(2)の頂部(2c)は、継手本体(10)の環状溝(3)から軸方向外側に設けられる孔端部(10d)及び取付環(11)の雌ねじ部(9)から径方向内側に離間する。
【００１１】
本締状態に一対のフランジ式管継手と鋼管(1)の管端部(1a)を接続すると、取付環(11)の傾斜面(13)が膨出部(2)の他方の傾斜面(2b)を付勢し、継手本体(10)の環状溝(3)より軸方向内側に設けられる環状縁部(3a)が膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)の立上り部又は立上り部に隣接する管端側傾斜面(2a)の部分に当接し、貫通孔(10a)を形成する継手本体(10)の内面と鋼管(1)の外面とが接触して、金属同士の接触による第１の密封構造が形成される。また、環状縁部(3a)の軸方向外側でパッキン(4)が膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)に弾力をもって接触して、パッキン(4)の弾力による第２の密封構造が形成される。このように、金属同士の接触による第１の密封構造と、パッキン(4)の弾力接触による第２の密封構造との二重密封構造により、鋼管(1)内の流体が鋼管(1)の外面と継手本体(10)との間から漏出することを完全に阻止することができる。また、ボルト(7)とナット(8)とを締結して、継手本体(10)と取付環(11)とを締付ける際に、継手本体(10)のフランジ部(10b)の取付面(10g)と取付環(11)の受面(11d)とが当接するため、特許文献２に示される挟持リング及びガスケットパッキンを使用した構造のように締付けトルクの厳密な管理を必要とすることなく容易に施工することができる。また、本発明のフランジ式管継手の取付環(11)は、継手本体(10)の貫通孔(10a)に整合する開口部(11a)、開口部(11a)に連絡して形成される傾斜面(13)、継手本体(10)のボルト孔(10c)に整合する同軸孔(11b)を有し、さらに鋼管(1)の膨出部(2)の最大外径より大きい内径を有する雌ねじ部(9)と、雌ねじ部(9)と傾斜面(13)に隣接する垂直壁(12)を備える。取付環(11)の雌ねじ部(9)を鋼管の膨出部形成装置に螺合させると、複数のボルトを用いることなく容易に膨出部形成装置に取付環(11)を取り付けることができる。更に、継手本体(10)の孔端部(10d)、取付環(11)の垂直壁(12)及び雌ねじ部(9)により形成される空間部(30)内に膨出部(2)の頂部(2c)を配置して、膨出部(2)の頂部(2c)又は頂部(2c)付近に外力を与えることなく、継手本体(1)と取付環(11)とにより膨出部(2)を挟持できる。
【００１２】
本発明による鋼管の膨出部形成装置は、基台(25)に固定された拡管ヘッド(16)と、拡管ヘッド(16)に対して軸方向に進退自在に拡管ヘッド(16)と同軸上に保持される管ガイド(20)と、拡管ヘッド(16)と管ガイド(20)との間に配置される弾性部材(18)及びスペーサ(19)とを備える。拡管ヘッド(16)は、中心孔(16a)、支持端部(16d)の外面に設けられた雄ねじ部(14)及び支持端部(16d)の内面に設けられたヘッド傾斜面(15)を有し、内周側に傾斜面(13)を有する取付環(11)に形成された雌ねじ部(9)は、拡管ヘッド(16)の雄ねじ部(14)に螺合される。取付環(11)の傾斜面(13)の長さは、拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)よりも短い。
【００１３】
取付環(11)の開口部(11a)及び拡管ヘッド(16)と管ガイド(20)、弾性部材(18)及びスペーサ(19)との間に形成される円筒空間(24)内に挿入された薄肉でステンレス製の鋼管(1)の管端部(1a)は、拡管ヘッド(16)の軸方向内面(16b)に当接する。拡管ヘッド(16)に向かって管ガイド(20)を移動させて弾性部材(18)を圧縮して径方向外側に拡径し、これにより、拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)、取付環(11)の傾斜面(13)及び垂直壁(12)により形成される成型空間(31)内に鋼管(1)の管端部(1a)を外側に環状に膨出させて、管端部(1a)に膨出部(2)を形成する。
【００１４】
本発明の膨出部形成装置では、取付環(11)の雌ねじ部(9)を管ヘッド(16)の雄ねじ部(14)に螺合するので、取付環(11)を取り付ける複数のボルト固定部を膨出部形成装置(50)又は拡管ヘッド(16)に設ける必要がなく、フランジ部の外径寸法に依存せずに、膨出部形成装置(50)の取付環(11)の取り付け部も小型化できるため、膨出部形成装置(50)又は拡管ヘッド(16)を小型化して、膨出部形成装置(50)全体の小型軽量化、膨出部形成装置(50)の運搬容易性、施工現場での機動性を向上できる。また、拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)、取付環(11)の傾斜面(13)及び垂直壁(12)により形成される軸方向に非対称な成型空間(31)内に鋼管(1)の管端部(1a)を外側に環状に突出させることで、膨出部(2)の外径側の拘束される部分が少なくなり、低い成形荷重で所定の高さの膨出部(2)を形成できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によるフランジ式管継手は、小型軽量化を達成し、特に外径が７６.３mm（ＪＩＳ  Ｇ  ３４４８  呼び方７５Ｓu）以上の薄肉ステンレス鋼管を、施工現場で簡便かつ確実に接続でき、共回り現象も生じることがないため、施工性に優れ且つ安定した止水性能を確保できる。また、本発明による膨出部形成装置は、施工に伴う膨出部形成装置(50)を小型軽量化でき、現場作業への膨出部形成装置(50)の運搬が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明によるフランジ式管継手、鋼管の膨出部形成装置及び膨出部形成方法の実施の形態を図１乃至図１０について以下具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態によるフランジ式管継手の部分拡大図を示し、図２は、フランジ式管継手全体の断面図を示す。図１に示すように、本発明のフランジ式管継手は、貫通孔(10a)、貫通孔(10a)の端部に形成された環状溝(3)及び同心円上に複数のボルト孔(10c)が形成されたフランジ部(10b)を有する継手本体(10)と、継手本体(10)の環状溝(3)内に装着されるパッキン(4)と、継手本体(10)の貫通孔(10a)に整合する開口部(11a)、開口部(11a)に連絡する傾斜面(13)、継手本体(10)のボルト孔(10c)に整合する同軸孔(11b)を有する取付環(11)と、継手本体(10)のフランジ部(10b)のボルト孔(10c)と取付環(11)との同軸孔(11b)とに挿通されるボルト(7)及びボルト(7)に取り付けられるナット(8)とを備える。継手本体(10)と取付環(11)は、例えば、ステンレス製の鋳物により形成され、取付環(11)は、ボルト(7)とナット(8)とにより継手本体(10)のフランジ部(10b)に着脱自在に固定される。
【００１８】
フランジ部(10b)のボルト孔(10c)は、円形孔(10h)と、長円又は楕円形状の非円形孔(10i)により形成された段差部(10f)とを有する。長円形又は楕円形の非円形孔(10i)の段差部(10f)と相補的断面形状を有するボルト(7)の首下部(7a)が段差部(10f)に嵌め合わされ、ボルト孔(10c)内でのボルト(7)の回転が阻止される。長円又は楕円形状の非円形孔(10i)の段差部(10f)は、ボルト首下部(7a)の長円形等の形状より僅かに大きく、ボルト首下部を嵌合して締結時の回り止めの機能を有する。図示の例では、継手本体(10)のボルト孔(10c)の円形孔(10h)内にスリーブ(5)を配置し、図４及び図５に示すように、スリーブ(5)の内面に単数又は複数の環状突起(5a, 5b)が設けられる。スリーブ(5)を貫通してボルト(7)を配置し、環状突起(5a, 5b)をボルト(7)のねじ山に係止させて、ボルト孔(10c)内でのボルト(7)の移動又は脱落を防止することができる。これにより、施工時及び搬送時にフランジ部(10b)よりボルト(7)の脱落を防止することができ、ボルト(7)を手で保持せずに容易に施工でき、施工時間を短縮する効果を発揮する。取付環(11)の内周に形成される雌ねじ部(9)は、鋼管(1)の膨出部の頂部(2c)より大きい直径を有する。鋼管(1)を接続する際に、取付環(11)に挿入され、膨出部(2)を成形した鋼管(1)の管端部を継手本体(10)に挿入し、取付環(11)に設けられる同軸孔(11b)を継手本体(10)のフランジ部(10b)のボルト孔(10c)に合わせ、ボルト(7)にナット(8)を螺着させフランジ部(10b)の取付面(10g)と取付環(11)の受面(11d)とを密着させて接合が終了する。
【００１９】
継手本体(10)の貫通孔(10a)及び取付環(11)の開口部(11a)内に挿入嵌合される薄肉でステンレス製の鋼管(1)の管端部(1a)には略円弧状断面を有する環状の膨出部(2)が形成される。膨出部(2)の頂部(2c)は、継手本体(10)の孔端部(10d)と取付環(11)の雌ねじ部(9)とに対して間隙をもって離間して配置される。継手本体(10)の環状溝(3)には、軸方向内側に、環状縁部(3a)から径方向の外径側に向かって軸方向内側に傾斜したテーパ面が形成される。パッキン(4)を保持する環状溝(3)の軸方向内側に、環状縁部(3a)から径方向の外径側に向かって軸方向内側に傾斜したテーパ面を形成すると、パッキン(4)が安定して保持され脱落を防止できると共に、貫通孔(10a)内に挿入した鋼管(1)を引抜くときにも、環状溝(3)から移動し脱落せずにパッキン(4)を環状溝(3)内に確実に保持することができる。本発明の実施の形態では、特に外径が７６.３ｍｍ（ＪＩＳ  Ｇ  ３４４８の呼び方７５Ｓu）以上の鋼管(1)が選択される。円形断面に形成される取付環(11)の同軸孔(11b)は、継手本体(10)に形成されたボルト孔(10c)と同様に円形の断面と、長円又は楕円等の形状の段差部との組合せとして形成してもよく、同軸孔(11b)内にスリーブ(5)を設けても良い。
【００２０】
図６に示すように、取付環(11)は、継手本体(10)のボルト孔(10c)に整合する同軸孔(11b)と、鋼管(1)の膨出部(2)の最大外径より大きい内径で形成される雌ねじ部(9)と、雌ねじ部(9)に隣接する垂直壁(12)及び垂直壁(12)に隣接して膨出部(2)の外側傾斜面(2b)に当接する傾斜面(13)とを有する。膨出部(2)の頂部(2c)は、継手本体(10)の環状溝(3)から軸方向外側に設けられる孔端部(10d)及び取付環(11)の雌ねじ部(9)から径方向内側に離間する。
【００２１】
一対の鋼管(1)の管端部(1a)をフランジ式管継手により接続する際に、薄肉でステンレス製の鋼管(1)の管端部(1a)に、膨出部形成装置(50)を用いて取付環(11)より管端側に膨出部(2)を形成する。続いて、鋼管(1)の管端部(1a)を継手本体(10)の貫通孔(10a)内に挿入して、鋼管(1)に形成された膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)をパッキン(4)に接触させる。継手本体(10)のフランジ部(10b)のボルト孔(10c)と取付環(11)の同軸孔(11b)とにボルト(7)を挿通して、ナット(8)と共に、鋼管(1)の膨出部(2)を挟持して継手本体(10)のフランジ部(10b)と取付環(11)とを緊締する。継手本体(10)のフランジ部(10b)の取付面(10g)と取付環(11)の受面(11d)とが膨出部(2)の頂部(2c)の径方向外側で接触するまで本締状態にボルト(7)及びナット(8)を締結することにより、継手本体(10)の環状溝(3)より軸方内側に設けられる環状縁部(3a)を膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)の立上り部又はその隣接する管端側傾斜面(2a)に当接させると共に、膨出部(2)の他方の傾斜面(2b)に取付環(11)の傾斜面(13)を接触させ、継手本体(10)と取付環(11)との間に鋼管(1)の膨出部(2)を挟持して本締状態でフランジ式管継手により鋼管(1)を接続する。
【００２２】
本締状態のフランジ式管継手により一対の鋼管(1)の管端部(1a)を接続すると、継手本体(10)の環状溝(3)より軸方内側に設けられる環状縁部(3a)が膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)の立上り部又は立上り部に隣接する管端側傾斜面(2a)の部分に当接し、貫通孔(10a)を形成する継手本体(10)の内面と鋼管(1)の外面とが接触して、金属同士の接触による第１の密封構造が形成される。また、貫通孔(10a)内の奥に配置される膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)は、パッキン(4)に当接して液密構造又は水密構造を形成する。即ち、環状縁部(3a)の軸方向外側でパッキン(4)が膨出部(2)の内側傾斜面(2a)に弾力をもって接触して、パッキン(4)の弾力による第２の密封構造が形成される。このように、金属間接触による第１の密封構造と、パッキン(4)の弾力接触による第２の密封構造との二重密封構造により、鋼管(1)内の流体に脈動又は圧力変動が発生しても、鋼管(1)内の流体が鋼管(1)の外面と継手本体(10)との間から漏出することを完全に阻止することができる。このように、継手本体(10)、鋼管(1)及びパッキン(4)により二重液密構造又は二重水密構造となる第１及び第２の密封構造を形成して止水機能を生ずるため、特許文献２に示される挟持リング及びガスケットパッキンを使用する必要がなく、第１及び第２の密封構造により、部品数を減少してフランジ式管継手を軽量化することができる。また、フランジ部(10b)の取付面(10g)と取付環(11)の受面(11d)との接合面に止水構造を設けないため、接合面を高精度に機械加工したり、多数のボルト間の締め付けトルクを均等化したりする必要がなく、製造コストを低減できる。ボルト(7)とナット(8)とを締結して、継手本体(10)と取付環(11)とを締付ける際に、継手本体(10)のフランジ部(10b)の取付面(10g)と取付環(11)の受面(11d)とが当接するため、環状溝(3)内に保持されるパッキン(4)に過剰な圧縮力が加えられず、パッキン(4)の損傷及び移動を防止することができる。更に、組み付け後に、継手本体(10)と取付環(11)との間に鋼管(1)の膨出部(2)が確実に挟持されて、膨出部(2)及び鋼管(1)の軸方向移動が阻止される。
【００２３】
継手本体(10)の環状溝(3)に装着され、鋼管(1)の拡管された膨出部(2)に密着するパッキン(4)は、８〜４０％、望ましくは２０〜３０％の圧縮率に維持される。金属同士の接触による第１の密封構造は、環状縁部(3a)と鋼管の管端側傾斜面(2a)の立上り部又はその隣接部との金属接触によるシール構造部が１〜２ＭＰaの耐圧性能を示すことが好ましい。これにより、冷温水配管に用いるパッキン材料に要求される高い水準での耐熱性及び機械的強度、特に耐熱性が軽減され、汎用グレードのゴム材料の使用が可能となり、フランジ式管継手のコスト低減が可能となる。また、高低温内部流体又は外気若しくは周辺温度により膨出部(2)が熱的影響を受けて軸方向に膨張又は収縮しても、継手本体(10)と取付環(11)との強固な結合により膨出部(2)の軸方向変形を抑制して、密封性能の低下を防ぐことができる。本発明の実施の形態では、別々のパッキン及びガスケットパッキンで止水及びフランジ面間の密封を行う従来の接続構造に比べ、構成部品数を減少できるため、施工時に不具合発生を防止し、部品管理工数を削減することができる。
【００２４】
取付環(11)の受面(11d)の径方向内側には、鋼管(1)の膨出部(2)の最大外径より大きい内径で周方向内面に形成される雌ねじ部(9)と、雌ねじ部(9)に隣接して径方向内面に形成される垂直壁(12)とにより空間部(30)が形成される。また、垂直壁(12)に隣接して垂直壁(12)の径方向内側には、傾斜面(13)が形成され、傾斜面(13)の軸方向外側には、開口部(11a)が形成される。膨出部(2)の頂部(2c)は、空間部(30)を介して継手本体(10)の孔端部(10d)及び取付環(11)の雌ねじ部(9)から径方向内側に離間する。また、垂直壁(12)は、空間部(30)を介してフランジ部(10b)の取付面(10g)から軸方向外側に離間する。従って、鋼管(1)の接続時又は熱膨張時に膨出部(2)が径方向に増大しても、膨出部(2)の頂部(2c)と継手本体(10)の孔端部(10d)及び雌ねじ部(9)との間に空間部(30)が設けられるため、鋼管(1)と継手本体(10)とが接触せず密封機能に対する熱膨張伸縮の影響を軽減できる。
【００２５】
鋼管(1)に常温で形成される膨出部(2)は、膨出部形成装置(50)の弾性部材(18)によって拡径された後に、鋼管(1)自身のスプリングバック特性により僅かに縮径する。これにより、継手本体(10)の貫通孔(10a)に鋼管(1)を接続すると、形成された膨出部(2)の立ち上がり部又はその隣接部が環状縁部(3a)に優先的に当接する。ここで隣接部は、立ち上がり部から膨出部(2)の最大径部(2c)までの直線距離の１０％程度が好ましい。この状態で鋼管(1)内に内圧が掛かると高い抜出し阻止力を確保することができる。膨出部(2)の頂部(2c)又は頂部(2c)付近の傾斜面に径方向内側に向かう外力が加えられると、低荷重でも膨出部(2)に変形が生じ、一度変形が発生すると、フランジ式管継手から鋼管の高い抜出し阻止力を確保することが困難になる。この場合に、単純に膨出部(2)の高さを大きく形成すれば、膨出部(2)の抜出し阻止力の低下を防止できるのであるが、オーステナイト系ステンレス鋼である鋼管の変形量が増加して、加工誘起マルテンサイト量が増大して鋼管の耐食性が著しく低下する難点が生ずる。そこで、本発明では、継手本体(10)の環状溝(3)より軸方向内側に設けられる環状縁部(3a)を膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)に当接させ、後述のように、継手本体(10)の孔端部(10d)、取付環(11)の垂直壁(12)及び雌ねじ部(9)により形成される空間部(30)を設けて、膨出部(2)の頂部(2c)又は頂部(2c)付近に外力を与えることなく、継手本体(1)と取付環(11)とにより膨出部(2)を挟持する。これにより、膨出部(2)の変形量を最小限に抑制して、加工誘起マルテンサイト量の生成を極限まで抑えながら最大の抜出し阻止力を発生することができる。
【００２６】
鋼管(1)に膨出部(2)を形成する図８〜図１０に示す膨出部形成装置(50)は、基台(25)に固定されかつ先端部に雄ねじ(14)が形成される拡管ヘッド(16)と、拡管ヘッド(16)の中心孔(16a)内に移動自在に挿通されたシャフト(21)と、シャフト(21)の端部に形成された雄ねじ(22)に螺合される雌ねじ(20a)が形成された凹部(20b)を有する管ガイド(20)と、管ガイド(20)の環状切欠部(20c)と拡管ヘッド(16)との間に外挿される弾性部材(18)と、管ガイド(20)の環状切欠部(20c)上で弾性部材(18)と拡管ヘッド(16)の軸方向内面(16b)との間に並置されるスペーサ(19)とを備える。弾性部材(18)は、ゴム又はエラストマが使用され、スペーサ(19)は、樹脂又は金属により形成される。拡管ヘッド(16)は、支持端部(16d)の外面に設けられた雄ねじ部(14)と、支持端部(16d)の内面に設けられたヘッド傾斜面(15)とを有する。管ガイド(20)は、拡管ヘッド(16)に対して軸方向に進退自在に拡管ヘッド(16)と同軸上に保持される。
【００２７】
膨出部形成装置(50)を使用して鋼管(1)の管端部(1a)に膨出部(2)を形成するとき、取付環(11)の垂直壁部(12)に拡管ヘッド(16)の支持端部(16d)が接触するまで、取付環(11)に形成された雌ねじ部(9)を拡管ヘッド(16)の雄ねじ部(14)に螺着・固定する。このように、取付環(11)の内周部に設けられる雌ねじ部(9)により、膨出部形成装置(50)の拡管ヘッド(16)に取付環(11)を取り付けて、フランジ外径寸法に無関係に拡管ヘッド(16)を小型化して、膨出部形成装置(50)全体の小型軽量化が可能となり、膨出部形成装置(50)の運搬が容易になるため施工現場での機動性が向上する。
【００２８】
次に、取付環(11)の開口部(11a)及び拡管ヘッド(16)と管ガイド(20)、弾性部材(18)及びスペーサ(19)との間に形成される円筒空間(24)内に薄肉でステンレス製の鋼管(1)の管端部(1a)を挿入して、拡管ヘッド(16)の軸方向内面(16b)に管端部(1a)を当接させる。即ち、管ガイド(20)の外側でかつ取付環(11)の開口部(11a)内に鋼管(1)の管端部(1a)を挿入して、弾性部材(18)を通過して鋼管(1)の管端部(1a)を拡管ヘッド(16)とスペーサ(19)との間に挿入して、管端部(1a)を拡管ヘッド(16)の軸方向内面(16b)に当接させる。この状態で、拡管ヘッド(16)に設けられる確認孔(17)を通じて拡管ヘッド(16)の軸方向内面(16b)まで到達した管端部(1a)を視認する。
【００２９】
その後、図示しない液圧装置又は空圧装置により、図９に示すＦ方向にシャフト(21)を移動させると、管ガイド(20)がシャフト(21)と同一方向に移動して、弾性部材(18)が圧縮され、縮小した軸方向幅に相当する体積分だけ弾性部材(18)は径方向に膨張・拡径して膨出するため、弾性部材(18)の外周面が径方向外側に突出して変形し、これにより拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)、取付環(11)の傾斜面(13)及び垂直壁(12)により形成される成型空間(31)内に鋼管(1)の管端部(1a)の一部を外側に環状に突出させて管端部(1a)に膨出部(2)が形成される。図１０に示すように、取付環(11)の内周側に形成された傾斜面(13)の長さを、拡管ヘッド(16)の内径部に形成されたヘッド傾斜面(15)の長さよりも短くして、鋼管(1)の管端部(1a)に膨出部(2)を形成する成型空間(31)が軸方向に非対称な形状で形成される。内周側に弾性部材(18)を配した鋼管(1)の外周には、拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)と取付環(11)の傾斜面(13)及び垂直壁(12)により形成された軸方向に非対称な略矢羽根状の成型空間(31)が形成されるため、弾性部材(18)の外側径方向への膨張により、鋼管(1)は、拡管ヘッド(16)と鋼管(1)の接触部(16c)及び取付環(11)と鋼管(1)の接触部(11c)を起点に膨出する。このとき、拡管ヘッド(16)と取付環(11)により形成された非対称な略矢羽根状の成型空間(31)は、鋼管(1)の膨出部(2)の拘束を緩和し、低い成形荷重で所定高さの膨出部(2)を形成でき、その結果、小型の部品を使用して膨出部形成装置(50)を構成して、装置全体の小型化を達成できる。同時に、最小の厚さで取付環(11)を成形して、製品全体の重量を軽減できる。更に、膨出部(2)の取付環(11)の傾斜面(13)により形成される他方の傾斜面(2b)は、拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)による管端側傾斜面(2a)よりスプリングバック量が小さいため、スプリングバック量の差だけ大きい円弧形状の他方の傾斜面(2b)を形成するため、フランジ式管継手からの抜出し阻止力をより強化することができる。
【００３０】
例えば、特許文献１乃至３に示される従来の拡管装置では、拡管ヘッドと挟持部材（ナット）により形成される山形断面の成型空間の傾斜面全体に鋼管の外周面を密着させて、相補的山形状に鋼管を膨出させるが、本発明の拡管装置では、拡管ヘッド(16)のヘッド傾斜面(15)の長さより短い長さで取付環(11)の傾斜面(13)を形成して、膨出部(2)を成形する。鋼管(1)の膨出開始時に形成される膨出端部は、拡管ヘッド(16)の接触部(16c)と取付環(11)の接触部(11c)とに当接しかつ確実に保持され、接触部(16c, 11c)からヘッド傾斜面(15)及び傾斜面(13)の３０％程度を使用して膨出する鋼管(1)の外面を拘束する状態で拡管すれば、鋼管(1)自身の剛性により急激な形状変化を招来せずかつ弾性部材(18)の異常変形を発生させずに管軸方向の中心面から前後にほぼ均一な対称形状の膨出部(2)を形成することができる。即ち、膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)側では、管端側傾斜面(2a)の立上り部から膨出部(2)の頂部(2c)までの直線距離の３０％以上、好ましくは、３０〜５０％に取付環(11)の傾斜面(13)の長さを設定すれば、管軸方向に対称形状の膨出部(2)を成形することができる。これにより、従来の拡管方法では膨出部全体の軸方向の１／２の長さ（管端側傾斜面(2a)の立上り部から膨出部(2)の頂部(2c)までの長さ）を必要とする取付環の傾斜部の長さを大幅に短縮することができる。また、拡管ヘッド(16)に螺着する雌ねじ部(9)を取付環(11)の内面に設けて、取付環(11)の厚さを低減し大幅な軽量化を図ることができる。本発明の実施例では、膨出部(2)の管端側傾斜面(2a)の立上り部から膨出部(2)の頂部(2c)までの直線距離の４０％に取付環(11)の傾斜面(13)の長さを設定して成形を行った。
【００３１】
更に、取付環(11)を取り付ける複数のボルト固定部を膨出部形成装置(50)又は拡管ヘッド(16)に設ける必要がなく、フランジ部の外径寸法に依存せずに、膨出部形成装置(50)の取付環(11)の取り付け部も小型化できるため、膨出部形成装置(50)又は拡管ヘッド(16)を小型化して、膨出部形成装置(50)全体の小型軽量化、膨出部形成装置(50)の運搬容易性、施工現場での機動性を向上できる。
【実施例】
【００３２】
表１は、本発明のフランジ式管継手と、ＪＩＳ  Ｂ  ２２２０による従来の管継手の比較例を示す。表１では、ＪＩＳ  Ｇ  ３４４８の呼び方７５Ｓu、８０Ｓｕ、１００Ｓu（６５Ａ、８０Ａ、１００Ａ）による鋼管径を示す。表１に示すように、本発明のフランジ式管継手では、従来の管継手と比較して、約９〜１４％のフランジ外径小径化、約３２〜３５％フランジ肉厚薄肉化、１〜２ランクボルト小径化と使用本数半減化できる効果が得られるが、本発明は、これらの数値に限定されない。
【表１】
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【００３３】
また、安定した密封機能が得られる本発明のフランジ式管継手では、ボルトの締付けトルクの管理が不要となり、小さい外径で断差部の小さいフランジ部を有するため、ランジ型管継手を鋼管に組付けた状態で建築物の壁に形成された貫通孔に容易に通すことができ、容易に保温材を巻くことができるため、作業性が格段に向上し、配管施工作業を簡便化し工期短縮に寄与できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、薄肉ステンレス鋼管を接続するフランジ式管継手に適する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるフランジ式管継手の部分拡大断面図
【図２】薄肉ステンレス鋼管を接続する本発明によるフランジ式管継手の全体を示す断面図
【図３】図１に示すフランジ式管継手のフランジ部に形成されたボルト孔を示す部分側面図
【図４】ボルト孔内に装着されるスリーブの上面斜視図
【図５】スリーブの断面図
【図６】取付環の部分断面図
【図７】取付環の正面図
【図８】拡管操作前の膨出部形成装置を示す断面図
【図９】拡管操作後の膨出部形成装置を示す断面図
【図１０】膨出部形成装置の部分断面図
【符号の説明】
【００３６】
１．鋼管、  １ａ．管端部、  ２．膨出部、  ２ａ．管端側傾斜面、  ２ｂ．他方の傾斜面、  ２ｃ．頂部、  ３．環状溝、  ３ａ．管状縁部、  ４．パッキン、  ５．スリーブ、  ７．ボルト、  ７ａ．ボルト首下部、  ８．ナット、  ９．雌ねじ部、  １０．継手本体、  １０ａ．貫通孔、  １０ｂ．フランジ部、  １０ｃ．ボルト孔、    １０ｆ．段差部、  １１．取付環、  １１ａ．開口部、  １１ｂ．同軸孔、  １１ｃ．接触部、  １１ｄ．受面、  １２．垂直壁、  １３．傾斜面、  １４．雄ねじ部、  １５．ヘッド傾斜面、  １６．拡管ヘッド、  １６ａ．中心孔、  １７．視認孔、  １８．弾性部材、  １９．スペーサ、  ２０．管ガイド、  ２１．シャフト、  ２４．円筒空間、  ２５．基台、  ３０．空間部、  ３１．成型空間、  ５０．膨出部形成装置、
【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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