(57)【要約】【課題】  本発明は、寸法の狂いを抑制または防止可能であり、かつ、構造の単純化が可能で耐圧性にも優れた配管継手の提供を目的とする。【解決手段】  本発明の配管継手１１は、高圧ガス用配管１３と溶接されるための配管継手１１であって、配管継記手１１が、高圧ガス用配管１３の末端と接続されるためのねじ部１２を有し、高圧ガス用配管１３の末端の外面および内面の少なくとも一方に設けられたねじ部１４を、配管継手１１のねじ部１２に嵌合することで、高圧ガス用配管１３と配管継手１１とを接続可能であり、さらに、前記接続部分において高圧ガス用配管１３と配管継手１１とを溶接可能であることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス用配管と溶接されるための配管継手であって、
前記配管継手が、前記高圧ガス用配管の末端と接続されるためのねじ部を有し、
前記高圧ガス用配管の末端の外面および内面の少なくとも一方に設けられたねじ部を、前記配管継手のねじ部に嵌合することで、前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを接続可能であり、さらに、前記接続部分において前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを溶接可能であることを特徴とする配管継手。
【請求項２】
前記配管継手のねじ部が、雌ねじ部であり、
前記高圧ガス用配管の末端の外面に設けられた雄ねじ部を前記配管継手の雌ねじ部に嵌合することで、前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを接続可能である請求項１記載の配管継手。
【請求項３】
前記配管継手外面と前記雌ねじ部の境界部が、前記高圧ガス用配管の外面に対し鈍角をなすように形成されている請求項２記載の配管継手。
【請求項４】
前記配管継手が、結合される前記高圧ガス用配管１つに対し前記配管継手のねじ部を１つのみ有する請求項１から３のいずれか一項に記載の配管継手。
【請求項５】
前記配管継手が、単一の部材のみからなる請求項１から４のいずれか一項に記載の配管継手。
【請求項６】
前記高圧ガスが、毒性ガスおよび可燃性ガスの少なくとも一方を含む請求項１から５のいずれか一項に記載の配管継手。
【請求項７】
前記高圧ガス用配管のねじ部を有し、請求項１から６のいずれか一項に記載の配管継手と溶接されるための高圧ガス用配管。
【請求項８】
高圧ガス用配管と配管継手とを溶接する方法であって、
前記高圧ガス用配管が、その末端の外面および内面の少なくとも一方に、ねじ部を有し、
前記配管継手が、前記高圧ガス用配管のねじ部に嵌合可能なねじ部を有し、
前記高圧ガス用配管のねじ部を、前記配管継手のねじ部に嵌合することで、前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを接続し、さらに、前記接続部分において前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを溶接することを特徴とする溶接方法。
【請求項９】
前記配管継手が、請求項１から６のいずれか一項に記載の配管継手であり、
前記高圧ガス用配管が、請求項７記載の高圧ガス用配管である、
請求項８記載の溶接方法。
【請求項１０】
高圧ガス用装置の製造方法であって、
請求項８または９記載の溶接方法により前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを溶接する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか一項に記載の配管継手と、請求項７記載の高圧ガス用配管とを含み、
前記配管継手と前記高圧ガス用配管とが溶接により結合されている高圧ガス用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管継手、高圧ガス用配管、溶接方法、高圧ガス用装置の製造方法および高圧ガス用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ガス用の配管は、高圧に耐えるために厚肉でなければならない。このため、高圧ガス用の配管は、低圧ガス用の薄肉の配管と異なり、曲げ加工が困難である。このため、高圧ガス用配管には、曲げ加工に代えて継手が用いられる。
【０００３】
高圧ガス用配管は、前記のとおり厚肉であり、また、内径が小さい場合があるため、前記継手との溶接が難しい。この問題を解決するために、例えば、図６に示すような差し込み溶接継手が用いられる。図示のとおり、この差し込み溶接継手７１は、高圧ガス用配管７３の末端を差し込み、その差し込み部の凹部７５を溶接することが可能である。また、溶接に代えて、高圧ガス用配管と継手とを、ナットねじ、カラーねじ等のねじ機構により接続（結合）可能な継手も用いられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、差し込み溶接継手では、どうしても、差し込み部において、高圧ガス用配管との間に隙間ができる。このため、溶接時に高圧ガス用配管の方向に狂いが生じるおそれがある。具体的には、例えば、図６において、差し込み溶接継手７１に高圧ガス用配管７３の末端を差し込んだ場合、差し込み部分の隙間Ｓにより、高圧ガス用配管７３の角度が、設計通りの角度に対しθずれる。角度のずれθがわずかであっても、高圧ガス用配管７３の他端では、さらには、このような高圧ガス用配管および配管継手を複数含む高圧ガス用装置全体では、大きな寸法の狂いになってしまう。そして、寸法の狂いが生じた高圧ガス用配管は、前述のとおり厚肉および小径等のため、曲げ加工等により狂いを矯正することがきわめて困難である。
【０００５】
また、通常のねじ機構を用いた継手は、高圧に耐えるために、前述のとおり、ナットねじ、カラーねじ等の多数の部品を用いた複雑な構造を有する。このため、ねじ機構を用いた継手は、設計が煩雑でコストがかかる。また、高圧ガス用装置の環境温度の変化（例えば、高圧ガスの圧縮熱による温度上昇、断熱膨張による温度低下、または気温の変化）により、前記ねじ機構が膨張および収縮を繰り返して次第に緩み、ガス漏れ等につながるおそれがある。さらに、前記ねじ機構の構造が複雑なために、溶接することも困難であり、耐圧性に限界がある。
【０００６】
そこで、本発明は、寸法の狂いを抑制または防止可能であり、かつ、構造の単純化が可能で耐圧性にも優れた配管継手、高圧ガス用配管、溶接方法、高圧ガス用装置の製造方法および高圧ガス用装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の配管継手は、
高圧ガス用配管と溶接されるための配管継手であって、
前記配管継手が、前記高圧ガス用配管の末端と接続されるためのねじ部を有し、
前記高圧ガス用配管の末端の外面および内面の少なくとも一方に設けられたねじ部を、前記配管継手のねじ部に嵌合することで、前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを接続可能であり、さらに、前記接続部分において前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを溶接可能であることを特徴とする。
【０００８】
本発明の高圧ガス用配管は、前記高圧ガス用配管のねじ部を有し、前記本発明の配管継手と溶接されるための高圧ガス用配管である。
【０００９】
本発明の溶接方法は、
高圧ガス用配管と配管継手とを溶接する方法であって、
前記高圧ガス用配管が、その末端の外面および内面の少なくとも一方に、ねじ部を有し、
前記配管継手が、前記高圧ガス用配管のねじ部に嵌合可能なねじ部を有し、
前記高圧ガス用配管のねじ部を、前記配管継手のねじ部に嵌合することで、前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを接続し、さらに、前記接続部分において前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを溶接することを特徴とする。
【００１０】
本発明の高圧ガス用装置の製造方法は、前記本発明の溶接方法により前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを溶接する工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の高圧ガス用装置は、前記本発明の配管継手と、前記本発明の高圧ガス用配管とを含み、前記配管継手と前記高圧ガス用配管とが溶接により結合されている高圧ガス用装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の配管継手、高圧ガス用配管、溶接方法、高圧ガス用装置の製造方法および高圧ガス用装置においては、前述のとおり、ねじ部により配管継手と高圧ガス用配管とを接続する。このため、寸法の狂いを抑制または防止可能である。さらに、ねじ部による接続および溶接を併用するため、構造の単純化が可能で耐圧性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と接続した状態の一例を模式的に示す断面図である。図１（ａ）は、溶接前の状態を表し、図１（ｂ）は、溶接後の状態を表す。
【図２】図２は、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態の別の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態のさらに別の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、差し込み溶接継手に高圧ガス用配管を差し込んだ状態の一例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について、例を挙げてさらに具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定および制限されない。
【００１５】
本発明の配管継手は、例えば、前記配管継手のねじ部が、雌ねじ部であり、前記高圧ガス用配管の末端の外面に設けられた雄ねじ部を前記配管継手の雌ねじ部に嵌合することで、前記高圧ガス用配管と前記配管継手とを接続可能であっても良い。
【００１６】
本発明の配管継手は、例えば、前記配管継手外面と前記雌ねじ部の境界部が、前記高圧ガス用配管の外面に対し鈍角をなすように形成されていても良い。
【００１７】
本発明の配管継手は、例えば、結合される前記高圧ガス用配管１つに対し前記配管継手のねじ部を１つのみ有していても良い。
【００１８】
本発明の配管継手は、例えば、単一の部材のみからなっていても良い。
【００１９】
本発明の配管継手は、例えば、毒性ガスおよび可燃性ガスの少なくとも一方を含む高圧ガス用であっても良い。
【００２０】
本発明の溶接方法は、例えば、前記配管継手が、前記本発明の配管継手であり、前記高圧ガス用配管が、前記本発明の高圧ガス用配管であっても良い。
【００２１】
［実施形態１］
図１の断面図に、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と接続した状態の一例を模式的に示す。図１（ａ）は、溶接前の状態を表し、図１（ｂ）は、溶接後の状態を表す。図１（ａ）に示すとおり、本実施形態の配管継手１１は、高圧ガス用配管１３の末端と接続されるためのねじ部（雌ねじ部）１２を有する。また、図示のとおり、高圧ガス用配管１３は、その末端の外面に、ねじ部（雄ねじ部）１４を有する。図示のとおり、高圧ガス用配管１３の雄ねじ部１４を、配管継手１１の雌ねじ部１２に嵌合することで、高圧ガス用配管１３と配管継手１１とを接続可能である。なお、本実施形態では、図示のとおり、１つの配管継手１１が、雌ねじ部１２を３つ有し、それぞれの雌ねじ部１２に高圧ガス用配管１３を接続することができる。そして、３本の高圧ガス用配管１３を、図示のように、配管継手１１を介してＴ（テイ）字型に接続することができる。
【００２２】
そして、図１においては、雌ねじ部１２と雄ねじ部１４との接続部分において、配管継手１１と高圧ガス用配管１３とを溶接可能である。図１の配管継手１１は、図１（ａ）に示すとおり、配管継手１１外面と雌ねじ部１２の境界部が、高圧ガス用配管１３の外面に対し鈍角をなすように形成されている。これにより、図示のとおり、雌ねじ部１２と雄ねじ部１４とを接続した状態において、高圧ガス用配管１３外面と配管継手１１外面との境界部に、凹部１５が形成される。この凹部１５を溶接金属で充填することができるため、図１の配管継手１１は、高圧ガス用配管１３との溶接がしやすい。なお、図１（ａ）においては、配管継手１１外面と雌ねじ部１２の境界部１０１が、図示のとおり斜面を形成している。そして、境界部１０１が、高圧ガス用配管１３の外面に対しなす角θ１０１は、１３５度である。また、境界部１０１が配管継手１１外面となす角θ１０２は１３５度であり、境界部１０１が雌ねじ部１２となす角θ１０１は１３５度である。しかし、角度はこれらに限定されず、適宜設定可能である。
【００２３】
図１（ｂ）は、配管継手１１と高圧ガス用配管１３とを溶接した状態を模式的に示す断面図である。図示のとおり、図１（ａ）の凹部１５が、図１（ｂ）では溶接金属１６で充填されている。それ以外は、図１（ｂ）は、図１（ａ）と同様である。
【００２４】
本発明の配管継手は、このようにねじ部の嵌合により高圧ガス用配管と接続可能である。これにより、例えば、通常の管継手の構造である図６の配管継手７１のように、差し込み部分の隙間Ｓにより高圧ガス用配管７３の角度のずれθが生じることがない。これにより、本発明の配管継手は、高圧ガス用配管またはそれを用いた高圧ガス用装置の寸法の狂いを抑制または防止できる。例えば、図１のように高圧ガス用配管どうしを真直にまたは直角に接続する場合において、本発明によれば、溶接しても狂わない真直度と直角度を溶接前に確保することができる。また、例えば、後述の各実施形態（図２〜５）で説明するように、高圧ガス用配管どうしの接続方向を自由に設定することもできる。
【００２５】
さらに、本発明では、ねじ部の嵌合により配管継手と高圧ガス用配管とを接続するので、図６のような単に差し込むのみの構造と異なり、溶接前の仮付けが不要で溶接作業が簡便である。さらに、ねじ構造なので、図６のような単に差し込むのみの構造と異なり、高圧ガス用配管の取り付け高さ（配管継手に挿入する高圧ガス用配管末端部分の長さ）の微調整も容易である。
【００２６】
なお、図１に示す配管継手１１および高圧ガス用配管１３において、各部の寸法は、特に限定されず、必要とされる強度、耐圧性能等に応じて適宜設定可能である。配管継手１１および高圧ガス用配管１３の各部の寸法は、例えば、一般的な配管継手および高圧ガス用配管の寸法に準じるか、もしくはそれらを参考にしても良いし、または、任意に変更を加えても良い。なお、雄ねじ部１４の長さは、特に限定されないが、雌ねじ部１２の長さより短いことが好ましい。
【００２７】
また、配管継手１１、高圧ガス用配管１３および溶接金属１６の材質は、特に限定されない。前記材質は、例えば、溶接が可能なように、および、高圧ガスの圧力等に耐えうる強度が得られるように、適宜選択すれば良い。
【００２８】
また、雌ねじ部１２および雄ねじ部１４のピッチ等も特に限定されず、並目ねじでも細目ねじでも良いが、ピッチの小さい細目ねじを用いることが好ましい。これにより、雌ねじ部１２および雄ねじ部１４の接合部の隙間を極めて小さく抑えることができる。
【００２９】
配管継手１１と高圧ガス用配管１３を溶接する方法も特に限定されず、例えば、一般的な溶接方法に準じるか、もしくはそれらを参考にしても良いし、または、任意に変更を加えても良い。
【００３０】
なお、本発明において、配管継手のねじ部は、雌ねじ部でも雄ねじ部でも良いが、図１のように、配管継手のねじ部が雌ねじ部で、高圧ガス用配管のねじ部が雄ねじ部であることが、溶接のしやすさ、耐圧性能等の観点から好ましい。
【００３１】
以下、図２〜５に、本発明の配管継手のさらに別の例を模式的に示す。なお、図２〜５において、図１と同様の部分には同一の符号を付している。
【００３２】
［実施形態２］
図２の断面図に、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態の別の例を模式的に示す。
【００３３】
図２の配管継手２１は、図示のとおり、２本の高圧ガス用配管１３を直角に（Ｌ字型に）接続する。なお、このように２本の高圧ガス用配管を真直でなく接続する配管継手を、「エルボ」型の配管継手ということがある。すなわち、同図の配管継手２１は、図示のとおり、高圧ガス用配管１３を接続するための雌ねじ部１２を２つ有し、２つの雌ねじ部１２が互いに垂直に配置されている。これ以外は、図２の配管継手２１は、図１の配管継手１１と同様である。
【００３４】
［実施形態３］
図３の断面図に、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態のさらに別の例を模式的に示す。
【００３５】
図３の配管継手３１は、図２（実施形態２）と同じく「エルボ」型の配管継手である。ただし、同図の配管継手３１は、図示のとおり、２本の高圧ガス用配管１３のなす角が直角ではない。また、配管継手３１外面と雌ねじ部１２の境界部１０１が配管継手３１外面となす角については、一方の雌ねじ部１２での角度θ１０２は、他の実施形態と同じく１３５度であるが、他方の雌ねじ部１２での角度θ１０３は、９０度である。これ以外は、同図の配管継手３１は、図２（実施形態２）の配管継手２１と同様である。なお、図３では、２本の高圧ガス用配管１３のなす角は１３５度（図中の角度θ３１が４５度）であるが、角度はこれに限定されず、任意に設定可能である。
【００３６】
［実施形態４］
図４の断面図に、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態のさらに別の例を模式的に示す。
【００３７】
図４の配管継手４１は、図示のとおり、２本の高圧ガス用配管１３を真直に接続する「ストレート」型の配管継手である。これ以外は、図４の配管継手４１は、前記各実施形態（図１〜３）と同様である。
【００３８】
［実施形態５］
図５の断面図に、本発明の配管継手を高圧ガス用配管と溶接した状態のさらに別の例を模式的に示す。図５の配管継手５１は、１本の高圧ガス用配管１３を、さらに太い高圧ガス用配管（図示せず）と接続するための、「カップリング」型の配管継手である。これ以外は、図５の配管継手５１は、前記各実施形態（図１〜４）と同様である。具体的には、例えば、配管継手５１におけるテーパー部５２（図５の下部）に、高圧ガス用配管１３よりもさらに太い高圧ガス用配管（図示せず）を溶接することで、高圧ガス用配管１３（枝管）を、前記さらに太い高圧ガス用配管（本管）に接続することができる。
【００３９】
本発明の配管継手は、例えば、図１〜５に示したように、結合される前記高圧ガス用配管１つに対し前記配管継手のねじ部を１つのみ有することが好ましい。これによれば、ナットねじ、カラーねじ等の多数の部品を用いた複雑な構造が不要なため、設計が簡単でコストも低減できる。また、例えば、図１〜５に示したように、本発明の配管継手が単一の部材のみからなることが、より好ましい。これにより、一層構造の単純化が可能であるとともに、気密性および耐圧性もさらに向上可能である。
【００４０】
本発明の配管継手、高圧ガス用配管、および高圧ガス用装置の用途は特に限定されず、どのような高圧ガス用に用いても良い。前記高圧ガスは、（１）毒性ガス、（２）可燃性ガス、（３）毒性ガスまたは可燃性ガス以外のガス、のいずれに用いても良い。本発明の配管継手、高圧ガス用配管、および高圧ガス用装置は、例えば前述のとおり、毒性ガスおよび可燃性ガスの少なくとも一方を含む高圧ガス用であっても良い。本発明は、前述のとおり、配管継手と高圧ガス用配管との接続部分の気密性に優れるため、ガス漏れが起こりにくく、例えば、毒性ガス、可燃性ガス等にも適する。なお、（１）毒性ガスとしては、特に限定されないが、例えば、塩素ガス等が挙げられる。（２）可燃性ガスとしては、特に限定されないが、例えば、水素ガス等が挙げられる。（３）毒性ガスまたは可燃性ガス以外のガスとしては、特に限定されないが、例えば、ヘリウムガス、窒素ガス、炭酸ガス等が挙げられる。
【００４１】
本発明の高圧ガス用装置は、特に限定されないが、例えば、圧縮水素スタンド等が挙げられる。本発明の高圧ガス用装置の構造も特に限定されず、例えば、一般的な高圧ガス用装置の配管および配管継手を、本発明の高圧ガス用配管および配管継手に変えた構造でも良い。また、溶接およびねじの一方のみでも耐圧性能（耐圧強度）を得ることは可能であるが、本発明によれば、溶接およびねじを併用することで、前述のとおり、寸法の狂いを抑制または防止可能であり、かつ、構造の単純化が可能で耐圧性にも優れる。本発明の高圧ガス用装置によれば、例えば、圧縮水素スタンドに要求される８２ＭＰａ以上、またはそれを超える（例えば９０ＭＰａ以上、または１３５ＭＰａ以上）設計圧力に耐えることも可能である。ただし、これらの耐圧性能の数値は例示であり、本発明をなんら限定しない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上、説明したとおり、本発明によれば、寸法の狂いを抑制または防止可能であり、かつ、構造の単純化が可能で耐圧性にも優れた配管継手、高圧ガス用配管、溶接方法、高圧ガス用装置の製造方法および高圧ガス用装置を提供することができる。本発明によれば、例えば、高圧ガス用配管を配管継手により接続する場合に、製作公差、溶接におけるたおれ、熱ひずみ等に由来する、前記高圧ガス用配管どうしの真直度、直角度等の狂いをなくすことができる。本発明の配管継手、高圧ガス用配管、溶接方法、高圧ガス用装置の製造方法および高圧ガス用装置は、耐圧性、気密性等に優れるため、広範な分野への利用可能性があり、産業上の価値は多大である。
【符号の説明】
【００４３】
１１、２１、３１、４１、５１  配管継手
１２  雌ねじ部
１３  高圧ガス用配管
１４  雄ねじ部
１５  凹部
１６  溶接金属
５２  配管継手のテーパー部
７１  配管継手
７３  高圧ガス用配管
７５  凹部
１０１  配管継手外面と雌ねじ部の境界部
【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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