(57)【要約】【課題】本発明は、簡単な作業で、管体にフランジ継手が十分な固定強度にて固定されてなる新規なフランジ付管体構造、及びこのフランジ付管体構造が別の管体に接続されてなる管路構造を提供することを目的とする。【解決手段】  外周面２２に凸状又は凹状の第一係合部２１が設けられた管体２に、内周面３１３に凸状又は凹状の第二係合部３１４が設けられたフランジ継手３を外装し、管体２とフランジ継手３における短管３１との間に生じた環状の段差を埋めつつ短管３１の外周面から管体２の外周面２２にわたって繊維強化樹脂を肉盛りし、硬化させた補強材層５によって管体２にフランジ継手３を固定する。【選択図】図２
2012145201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管体にフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造であって、
このフランジ付管体構造は、
管体と、
短管の外周面にフランジ部が設けられたフランジ継手とを具備し、
前記管体の外周面には、凸状又は凹状の第一係合部が設けられてなり、
前記フランジ継手は、短管における一開口端から他開口端にわたってフランジ部と共に短管を切り分ける複数条のスリット部によって分割された複数個の分割体の集合体であり、短管の内周面において凸状又は凹状の第二係合部が設けられてなり、
第一係合部と第二係合部とが雄雌係合された状態で、管体にフランジ継手が外装され、
更に、管体の外周面と短管の外周面との間に生じた段差を埋めつつ短管の外周面から管体の外周面にわたって繊維強化樹脂を肉盛りし、硬化させた補強材層によって、管体にフランジ継手が固定されてなることを特徴とするフランジ付管体構造。
【請求項２】
請求項１に記載のフランジ付管体構造において、
管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙には、接着剤層又は粘着剤層が介在されてなるフランジ付管体構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のフランジ付管体構造において、
スリット部には、接着剤層、粘着剤層、又は弾性部材からなる充填材が介在されてなるフランジ付管体構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のフランジ付管体構造におけるフランジ部が別の管体における開口部に設けられたフランジ部に接続されてなることを特徴とする管路構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管体にフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造、及びこのフランジ付管体構造が別の管体に接続されてなる管路構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
管体同士を接続することによって管路を構築するにあたっては、通常、接続される管体同士を受け挿しし、接着剤で固定する手段（接着手段）、又は、各管体に設けられたフランジ部の接合面同士を突き合わせ、ボルト等の締結部材を用いて固定する手段（締結手段）のいずれかが用いられる。
【０００３】
接着手段によって管体同士を接続する場合、接続箇所における接着剤の接続強度を十分に高くしなければ、管路に応力が負荷された際に接続箇所において管体が外れたりする場合がある。
【０００４】
一方、締結手段は、ボルト等の締結力によって管体同士を接続することから、その接続強度は前記接着手段に比べて非常に高い。但し、締結手段を行うにあたっては、接続される管体にそれぞれフランジ部が設けられていることが前提となる。そのため、フランジ部が設けられていない管体同士を締結手段によって接続するにあたっては、「フランジ継手」と称される短管の外周面にフランジ部が設けられた部材を管体に固定する必要が生じる。
【０００５】
管体にフランジ継手を固定するにあたっては、接着剤による固定が一般的に行われているが、接着剤による固定強度を十分に高くしなければ、管路に応力が負荷された際に管体からフランジ継手が外れるため、管体及びフランジ継手の素材に応じて適当な接着剤を選択する必要が生じる。
【０００６】
しかしながら、例えば、高圧配管等として利用されているガラス繊維強化複合管は、その外周面に存するＦＲＰ（繊維強化樹脂）層の接着性が悪く、この種の複合管に対し、接着剤を用いてフランジ継手を十分な固定強度にて固定することは困難であった。
【０００７】
そのため、この種の複合管にフランジ継手を固定する場合にあっては、複合管における接合箇所のＦＲＰ層を剥ぎ取って硬質塩化ビニル層を露出させ、露出させた硬質塩化ビニル層とフランジ継手の内周面との間に充填型接着剤を介在させて固定する手段が行われている（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３‐２０７０８７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、複合管からＦＲＰ層を剥ぎ取るにあたっては、複合管におけるＦＲＰ層に対し、硬質塩化ビニル層まで切り込まないように注意しながらノコギリ等で切込みを入れ、剥ぎ取る箇所をバーナー等で加熱した後、ペンチ等を用いてＦＲＰ層を剥ぎ取るといった非常に煩雑な作業工程を要する。特に、高圧配管として使用される複合管においては、ＦＲＰ層が非常に厚く設けられており、剥ぎ取り作業をより困難なものにしていた。
【００１０】
本発明は、前記技術的課題を解決するために開発されたものであり、簡単な作業で、管体にフランジ継手が十分な固定強度にて固定されてなる新規なフランジ付管体構造、及びこのフランジ付管体構造が別の管体に接続されてなる管路構造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】
【００１１】
本発明のフランジ付管体構造は、管体にフランジ継手が固定されてなるフランジ付管体構造であって、このフランジ付管体構造は、管体と、短管の外周面にフランジ部が設けられたフランジ継手とを具備し、前記管体の外周面には、凸状又は凹状の第一係合部が設けられてなり、前記フランジ継手は、短管における一開口端から他開口端にわたってフランジ部と共に短管を切り分ける複数条のスリット部によって分割された複数個の分割体の集合体であり、短管の内周面において凸状又は凹状の第二係合部が設けられてなり、第一係合部と第二係合部とが雄雌係合された状態で、管体にフランジ継手が外装され、更に、管体の外周面と短管の外周面との間に生じた段差を埋めつつ短管の外周面から管体の外周面にわたって繊維強化樹脂を肉盛し、硬化させた補強材層によって、管体にフランジ継手が固定されてなることを特徴とする（以下、本発明管体構造と称する。）。
【００１２】
本発明管体構造においては、管体の外周面と短管の内周面との間に存する間隙に、接着剤層又は粘着剤層が介在されてなるものが好ましい態様となる。
【００１３】
又、本発明管体構造においては、スリット部に、接着剤層、粘着剤層、又は弾性体からなる充填材が介在されてなるものが好ましい態様となる。
【００１４】
本発明の管路構造は、前記本発明管体構造におけるフランジ部が別の管体の開口部に設けられたフランジ部に接続されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡単な作業で、管体にフランジ継手を十分な固定強度にて固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明管体構造を構成する管体及びフランジ継手を示す分解斜視図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明管体構造を構築する工程を示す側面図であり、（ｃ）は、本発明管体構造を一部断面状態にて示す側面図である。
【図３】図３は、本発明管体構造を他の管体に接合してなる本発明の管路構造を一部を断面状態にて示す側面図である。
【図４】図４は、別形状のフランジ継手を用いて構築した本発明管体構造を他の管体に接合してなる本発明の管路構造を一部断面状態にて示す側面図である。
【図５】図５は、別の本発明管体構造を構成する管体及びフランジ継手を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、別の本発明管体構造を一部断面状態にて示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１に本発明管体構造１を構成する管体２とフランジ継手３とを示す。
【００１９】
管体２は、樹脂を含浸させた強化繊維を円筒形状（呼び径３００Ａ）の硬質塩化ビニル管（ライナー）に巻きつけ、加熱硬化炉で硬化させる「フィラメントワインディング法」によって成形された円筒形状のガラス繊維強化複合管である。
【００２０】
管体２には、その外周面２２において、第一係合部２１としての環状溝部が複数条設けられている。第一係合部２１は、旋盤による溝加工によって設けられたものであり、管体２における接続開口部２３の端面から一定距離の代幅Ｘを取った上で、管体２の外周面２２に一定のピッチで５条設けられている。
【００２１】
下記表１に、管体２の素材及び成形手段等の詳細を示す。
【００２２】
【表１】
2012145201.tif 000003
【００２３】
フランジ継手３は、円筒状の短管３１（呼び径４００Ａ）の外周面に円形の外縁形状を有する環状のフランジ部３２が設けられた形状を有する。本実施形態においては、フランジ部３２を短管３１の一開口端３１１の周縁に設け、短管３１の一開口端３１１の端面がフランジ部３２の接合面３２１と面一となるようにしている。一方、短管３１の他開口端３１２の端面は、フランジ部３２の裏面３２２から突出させている。
【００２４】
フランジ継手３は、短管３１における一開口端３１１から他開口端３１２にわたってフランジ部３２と共に短管３１を切り分ける複数条（本実施形態においては２条）のスリット部３３によって分割された複数個（本実施形態においては２個）の分割体３Ａ、３Ｂの集合体である。即ち、本発明において、フランジ継手３はスリット部３３の数に応じて分割される。フランジ継手３は、通常、２〜４個に分割される。
【００２５】
フランジ継手３は、雌雄一対の成形型内に繊維基材を配置し、樹脂注入口より樹脂を注入して繊維基材に含浸させて成形する「ＲＴＭ法（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）」を用いて短管３１とフランジ部３２とを一体的に成形したものである。
【００２６】
短管３１の内周面３１３は、管体２の外周面２２に沿い得る湾曲面となっており、その内周面３１３において、第二係合部３１４としての環状凸部が複数条設けられている。第二係合部３１４は、前記ＲＴＭ法によってフランジ継手３を成形する際に一体成形されたものである。第二係合部３１４は、短管３１における一開口端３１１から、フランジ部３２の厚みより大きい一定距離の代幅Ｙを取った上で、短管３１の内周面に一定のピッチで５条設けられている。本実施形態において、短管３１に付与された代幅Ｙは、前記管体２に付与された代幅Ｘと同じ長さとしている。
【００２７】
フランジ部３２には、接合面３２１から裏面３２２にわたって貫通する複数の貫通孔３２３が設けられている。この貫通孔３２３は、後述する管体Ｐとの接続の際に用いられるボルト等の締結部材が挿入される部位となる。
【００２８】
下記表２に、フランジ継手３の素材及び成形手段等の詳細を示す。
【００２９】
【表２】
2012145201.tif 000004
【００３０】
本実施形態においては、フランジ継手３におけるスリット部３３に充填材４が介在される。本実施形態においては、充填材４として、スリット部３３の端面形状に応じて加工されたシリコーンゴムを用いた。
【００３１】
前記管体２に前記フランジ継手３を固定して本発明管体構造１を構築するにあたっては、まず、管体２の外周面２２とフランジ継手３における短管３１の内周面３１３との間に存する間隙に、接着剤層又は粘着剤層を介在させた上で、図２（ａ）に示すように、管体２に設けた第一係合部２１とフランジ継手３に設けた第二係合部３１４とが雌雄係合された状態で、管体２にフランジ継手３が外装される。管体２の外周面２２と短管３１の内周面３１３との間に存する間隙に接着剤層又は粘着剤層を介在させると、管体２と短管３１間に存する隙間が埋められて、各部材間のシール性が向上する。
【００３２】
本実施形態においては、管体２に付与した代幅Ｘと短管３１に付与した代幅Ｙを同じ長さに設定していることから、第一係合部２１と第二係合部３１４とが雌雄係合された状態で、管体２にフランジ継手３が外装されると、管体２における接続開口部２３の端面とフランジ継手３における接合面３２１とは面一となる。
【００３３】
フランジ継手３の分割体３Ａ、３Ｂ間に存する隙間、即ち、フランジ継手３に設けたスリット部３３には、充填材４が介在される。これによりスリット部３３のシール性が向上する。充填材４は、スリット部３３の端面に接着やはめ込みなどによって固定することが好ましい。
【００３４】
管体２にフランジ継手３が外装されると、管体２の外周面２２と短管３１の外周面との間には、段差Ｇが生じる。本実施形態においては、この段差Ｇを埋めつつ、短管３１の外周面から管体２の外周面２２にわたって繊維強化樹脂を肉盛りし、硬化させることによって補強材層５を形成する（図２（ｂ）及び（ｃ）参照）。本実施形態においては、補強剤層５を形成するにあたり、繊維強化樹脂を肉盛りする部分に予め繊維基材を賦形し、その上から刷毛やローラを用いて樹脂を含浸させ、脱泡しながら所定厚まで積層する「ハンドレイアップ法」を用いた。
【００３５】
これにより、本発明管体構造１が構築される。即ち、本発明管体構造１は、第一係合部２１と第二係合部３１４との雄雌係合、及び肉盛りした繊維強化樹脂からなる補強材層５によって、管体２にフランジ継手３が固定されたものである。
【００３６】
ここで、繊維強化樹脂を短管３１の外周面から管体２の外周面にわたって肉盛りするにあたり、繊維強化樹脂の厚みを厚くすればするほど、より強固に管体２にフランジ継手３が固定される。又、短管３１の外周面から管体２の外周面にわたって肉盛りする繊維強化樹脂の重なり代（管体側重なり代ｍ、及び短管側重なり代ｎ）を大きく取れば取るほど、より強固に管体２にフランジ継手３が固定される。
【００３７】
なお、フランジ継手３は、複数の分割体３Ａ、３Ｂの集合体からなることから、短管３１側の重なり代ｎをより大きく取り、できるだけ分割体３Ａ、３Ｂが一体的に固定されるようにすることが好ましい。具体的には、短管３１側の重なり代ｎを段差Ｇから代幅Ｙに至るまで取り、少なくとも短管３１における第二係合部３１４の存する部分が、補強材層５によって覆われるようにすることが好ましい。
【００３８】
下記表３に、補強材層５の素材及び成形手段等の詳細を示す。
【００３９】
【表３】
2012145201.tif 000005
【００４０】
図３に示すように、本発明管体構造１は、管体２に固定されたフランジ継手３におけるフランジ部３２が、別の管体Ｐの開口部に設けられたフランジ部３２Ｐに接合されることによって本発明の管路構造１０となる。別の管体Ｐは、本発明管体構造１におけるフランジ部３２と接合することができるフランジ部３２Ｐを有し、本発明管体構造１と共に管路構造１０を構築し得るものであれば特に限定されるものではない。別の管体Ｐとしては、例えば、直管、曲管、ソケット、スリーブ、チーズ、レジューサ、インクリーザ、ヘッダー及びキャップ等を挙げることができる。勿論、本発明管体構造１同士を接合して管路構造１０を構築しても良い。
【００４１】
ところで、本実施形態においては、管体２として、円筒形状、即ち軸心に対して垂直となる水平面にて切断された水平断面形状が円形の筒体を用いているが、管体２の形状はこれに限られるものではない。管体２としては、例えば、水平断面形状が、楕円、四角形或いは更なる多角形状となっている筒体を用いても良い。
【００４２】
又、本実施形態においては、管体２の成形手段として、「フィラメントワインディング法」を用いているが、管体２の成形手段はこれに限られるものではない。管体２を成形する他の手段としては、例えば、回転する円筒状の型枠内部に樹脂とガラス短繊維を投入し、遠心力により成形する「遠心成形法」や、樹脂を含浸させたガラス繊維ロービングをダイスを通じて引き抜きながら加熱硬化させて成形する「プルトルージョン成形法」等を挙げることができる。
【００４３】
更に、管体２としては、ガラス繊維強化複合管のみならず、硬質塩化ビニルの単層管（ＶＰ管（塩ビ厚肉管）やＶＵ管（塩ビ薄肉管））や、コンクリート管、或いは金属管であっても良い。
【００４４】
本実施形態においては、フランジ継手３として、円筒状の短管３１の外周面に円形の外縁形状を有する環状のフランジ部３２が設けられたものを用いているが、フランジ継手の形状はこれに限られるものではない。短管３１としては、例えば、水平断面形状が、楕円、四角形或いは更なる多角形状となっている筒体を用いても良い。フランジ部３２としては、例えば、外縁形状が楕円、四角形或いは更なる多角形状のものであっても良い。
【００４５】
又、本実施形態においては、短管３１の一開口端３１１の端面がフランジ部３２の接合面３２１と面一となされたフランジ継手３を用いているが、フランジ継手３としては、短管３１の一開口端３１１がフランジ部３２の接合面３２１から突出されたものを用いても良い。この様なフランジ継手３を用いて構築された本発明管体構造１を別の管体Ｐに接続するにあたっては、図４に示すように、フランジ部３２の接合面３２１から突出させた短管３１の他開口端３１２を別の管体Ｐ内に挿入する。
【００４６】
更に、本実施形態においては、「ＲＴＭ法」を用いてフランジ継手３を成形しているが、フランジ継手３の成形手段としては、これに限られるものではない。フランジ継手３を成形するその他の手段としては、例えば、樹脂、硬化剤、増粘剤、内部離型剤、充填剤などを混合した樹脂ペーストをチョップドストランドに含浸させ、両面をフィルムで被覆したシート状の中間体（ＳＭＣ（Ｓｈｅｅｔ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ））を金型にチャージして、加圧加熱し硬化させて成形する「ＳＭＣ法」や、チョップドストランドと樹脂を混練し、塊状に加工した中間体（ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ））を圧縮、トランスファー、或いは射出成形などによって成形する「ＢＭＣ法」、更に、成形型に繊維基材を予め賦形させ、その上から樹脂を刷毛やローラを用いて含浸させ、脱泡しながら所定厚まで積層する「ハンドレイアップ法」等を挙げることができる。なお、フランジ継手３は、繊維強化樹脂製のもののみならず、硬質塩化ビニル等の樹脂からなるプラスチック製のものや、コンクリート、或いは金属を素材として成形されたものであっても良い。
【００４７】
参考として、ハンドレイアップ法によってフランジ継手３を成形する場合の一例を下記表４に示す。
【００４８】
【表４】
2012145201.tif 000006
【００４９】
ところで、本実施形態においては、管体２の外周面２２において第一係合部２１としての環状溝部を設ける一方で、フランジ継手３における短管３１の内周面３１３に第二係合部３１４としての環状凸部を設けているが、図５に示すように、管体２の外周面２２において第一係合部２１としての環状凸部を設ける一方で、フランジ継手３における短管３１の内周面３１３に第二係合部３１４としての環状溝部を設けても良い。要は、第一係合部２１と第二係合部３１４とが雄雌係合され得るように各係合部を設ければ良い。
【００５０】
管体２の外周面２２に第一係合部２１としての環状凸部を設ける手段としては、例えば、管体２の成形時において環状凸部２１ａを一体的に成形したり、管体２を成形した後に、ハンドレイアップ法などによって環状凸部を付加形成したりする手段を挙げることができる。一方、フランジ継手３における短管３１の内周面３１３に第二係合部３１４としての環状溝部を設ける手段としては、フランジ継手３の成形時において環状溝部を一体的に成形したり、フランジ継手３を成形した後に、旋盤による溝加工によって環状溝部を設けたりする手段を挙げることができる。
【００５１】
充填材４は、シリコーンゴムのみならず、フッ素ゴムやスチレン‐ブタジエンゴムなどの他の弾性体から形成しても良い。又、充填材４は、接着剤や粘着剤をスリット部３３に注入し、硬化させることによって接着剤層や粘着剤層をスリット部３３に介在させ、この接着剤層や粘着剤層を充填材４としても良い。なお、接着剤を用いる場合にあっては、硬化した際に弾性を発揮する弾性接着剤を用いることが好ましい。
【００５２】
補強材層５を形成する繊維強化樹脂としては、炭素繊維やガラス繊維などの繊維を、母材（マトリックス）としての樹脂中に混在させた複合材料であれば特に限定されるものではない。母材としては、不飽和ポリエステルやビニルエステルなどの熱硬化性樹脂を用いることが一般的であるが、これに限られるものではなく、その他エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂を用いても良い。又、メチルメタアクリレートなどの熱可塑性樹脂を母材として用いても良い。
【００５３】
補強材層５を形成するにあたっては、図６に示すように、管体２側における繊維強化樹脂の重なり代ｍとなる部分に第一凹部２４を設けたり、短管３１側における繊維強化樹脂の重なり代ｎとなる部分において第二凹部３４を設けたりした上で、繊維強化樹脂を肉盛りすれば、繊維強化樹脂が第一凹部２４や第二凹部３４を埋めた状態で硬化し、より一層強固に管体２にフランジ継手３を固定することができる。
【００５４】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施例はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、簡単な作業にて管体を別の管体に接続することができ、従来、接続作業が非常に煩雑であった複合管等の接続作業についても非常に容易となる。
【符号の説明】
【００５６】
１  本発明管体構造（フランジ付管体構造）
２  管体
２１  第一係合部
２２  外周面
２３  接続開口部
２４  第一凹部
３  フランジ継手
３１  短管
３１１  一開口端
３１２  他開口端
３１３  内周面
３１４  第二係合部
３２  フランジ部
３２１  接合面
３２２  裏面
３２３  貫通孔
３３  スリット部
３４  第二凹部
４  充填材
５  補強材層
１０  管路構造
Ｇ  段差
ｍ  管体側重なり代
ｎ  短管側重なり代
【図１】
2012145201.tif 000007
【図２】
2012145201.tif 000008
【図３】
2012145201.tif 000009
【図４】
2012145201.tif 000010
【図５】
2012145201.tif 000011
【図６】
2012145201.tif 000012