(57)【要約】【課題】樹脂製継手と金属製継手を一体的に構成し、止水性が確実であるとともに、作業性が容易な管継手を提供する。【解決手段】一端に外周に張り出す鍔部３１を有する金属製継手３と、該金属製継手３の内周面に螺合する樹脂製継手２と、該樹脂製継手２と前記金属製継手３間に少なくとも１つ設けられるＯリング４１（４２）と、前記金属製継手３の少なくとも一部、前記樹脂製継手２の外周面の少なくとも一部、及び前記金属製継手３と前記樹脂製継手２との境界とを繊維強化層５により一体的に被覆した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に外周に張り出す鍔部を有する金属製継手と、該金属製継手の内周面に螺合する樹脂製継手と、該樹脂製継手と前記金属製継手間に少なくとも１つ設けられるＯリングと、前記金属製継手の少なくとも一部、前記樹脂製継手の外周面の少なくとも一部、及び前記金属製継手と前記樹脂製継手との境界とを一体的に被覆する繊維強化層を備えたこと特徴とする管継手。
【請求項２】
前記樹脂製継手が、Ｏリング装着用段差を有し、前記金属製継手がＯリング装着用溝を有することを特徴とする請求項１に記載の管継手。
【請求項３】
前記樹脂管継手が、Ｏリング装着用溝を有し、前記金属製継手がＯリング装着用溝を有することを特徴とする請求項１に記載の管継手。
【請求項４】
前記金属製継手が、グルーブ溝を有し、ハウジング構造を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の管継手。
【請求項５】
前記金属製継手の他端が、フランジ構造を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の管継手。
【請求項６】
前記金属製継手が、一端に外周に張り出す鍔部を有する直管状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の管継手。
【請求項７】
前記金属製継手が、一端に外周に張り出す鍔部を有し、他端の外周又は内周にネジ部が刻設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の管継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水淡水化施設や発電施設などの高圧配管ラインに海水などの塩分を含んだ水が流れる管に関し、とくに強化繊維層などで被覆された繊維強化樹脂管と金属製の管体を一体的に構成した管継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、海水淡水化施設や発電施設等にあっては、繊維強化樹脂管や樹脂で被覆された金属製配管（所謂ライニング管）が多用されている。繊維強化樹脂管は、塩化ビニル樹脂、塩素化塩化ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂又はポリプロピレン樹脂などを素材とする母管を、ポリエステル樹脂含浸のガラス繊維からなる強化繊維層により被覆し、さらに耐食性の樹脂により表面処理を行った被覆層を有する配管であり、耐薬品性・機械的強度・耐熱性に優れ、低線膨張係数を持ち、完全絶縁体であるため海水による外部腐食や電食の恐れがなく、軽量さを持ち合わせている。
【０００３】
このような管体の接続構造として、一般的にハウジング構造により管体が接続されており、例えばライニング管においては、管体の外周に設けられたジョイント部材により管端の密着度を向上させる方法（特許文献１参照。）、また繊維強化プラスチックで補強された複層管においては、フランジ継手によることなくハウジング継手によって接続する方法（特許文献２参照）が先に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−３３１７２号公報
【特許文献２】特開２０１５−６８４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は、ライニング管を用いるため、ライニングの剥離による腐食が懸念される。また、特許文献２に記載された方法は、管の周方向のみの補強となるため、管軸方向への強度が不足し、とくに高圧配管ラインでは管体同士の接続部が軸方向へ外れる、又は漏水するという問題があった。
【０００６】
また、海水淡水化施設や発電施設などの高圧配管ラインは、管の材質が必ずしも一定の材種で形成されるものではなく、配管ライン上に接続される装置や機器により、管の材種が使い分けられている。したがって、上記文献のように、一定の材種の管を接続する方法では、材種の変化に対応できないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、樹脂製継手と金属製継手を一体的に構成し、止水性が確実であるとともに、作業性が容易な管継手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】
【０００８】
このため本発明の管継手は、一端に外周に張り出す鍔部を有する金属製継手と、該金属製継手の内周面に螺合する樹脂製継手と、該樹脂製継手と前記金属製継手間に少なくとも１つ設けられるＯリングと、前記金属製継手の少なくとも一部、前記樹脂製継手の外周面の少なくとも一部、及び前記金属製継手と前記樹脂製継手との境界とを一体的に被覆する繊維強化層を備えたことを第１の特徴とする。
【０００９】
また、前記樹脂製継手が、Ｏリング装着用段差を有し、前記金属製継手がＯリング装着用溝を有することを第２の特徴とし、前記樹脂管継手が、Ｏリング装着用溝を有し、前記金属製継手がＯリング装着用溝を有することを第３の特徴とする。
【００１０】
さらに、前記金属製継手が、グルーブ溝を有し、ハウジング構造を備えていることを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以下の優れた効果を有する。
（１）金属製継手と樹脂製継手がネジ接続されているため、接続作業性が良く、また製造コストが低い。
（２）樹脂製継手とともに金属製継手に設けられた鍔部を繊維強化層により一体的に被覆するため、管軸方向への強度を向上させることができる。
（３）Ｏリング装着用溝を有するため、樹脂製継手と金属製継手を接続する際にＯリングが脱落することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図２】図１の管継手の接続工程を説明するための縦断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第７の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第８の実施形態における管継手を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の要素には同一の符号を付しており、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。尚、本明細書中において「一端」とは図において左側を示し、「他端」とは図において右側を示す。
【００１４】
［第１実施形態］
最初に本発明の第１の実施形態における管継手について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における管継手を示す縦断面図である。図１に示すように、本発明の第１の実施形態における管継手１は、樹脂製継手２と、金属製継手３と、Ｏリング４１，４２と、繊維強化層５とから構成されている。
【００１５】
樹脂製継手２は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、又はポリオキシメチレンなどを筒状に射出成形してなる管継手で、図１に示すように、樹脂製継手２の本体部の外径をＤ１、端部の外径をＤ２としたとき、Ｄ１＞Ｄ２を満足するよう成形され、段差２１が設けられている。また、金属製継手３に向けて縮径し、Ｏリング装着用段差２２が設けられ、Ｏリング４１が装着されている。このＯリング装着用段差２２から樹脂製継手２の端部に向けて、金属製継手３と螺合するネジ部２３が刻設され、さらに連続して平滑部２４が形成されている。平滑部２４は、金属製継手３に嵌合保持されるＯリング４２を抑え、管継手のシール性を保つ。
【００１６】
金属製継手３は、例えば、砲金、真鍮、ステンレス鋼、鋳鉄、モネル、二相ステンレス鋼、スーパー二相ステンレス鋼、スーパーオーステナイトステンレス鋼、チタン、ニッケル合金などの金属等の金属材料からなる管継手で、図１に示すように、樹脂製継手２側端が外周に張り出し、段差を介して鍔部３１が形成されている。鍔部３１の内径は、前述した樹脂製継手２の端部外径Ｄ２とほぼ同径となるよう形成され、Ｏリング４２が嵌合保持されるＯリング装着用溝３２と、樹脂製継手２に螺合するようネジ部３３が刻設されている。また、鍔部３１の樹脂製継手２側端は、平滑部３４が形成され、樹脂製継手２に嵌合保持されるＯリング４１を抑え、管継手のシール性を保つ。金属製継手３の管外周には、後述するハウジング９１が係止されるグルーブ溝３５が形成されている。
【００１７】
樹脂製継手２と金属製継手３は、次の図２（ａ）、及び（ｂ）に示すように、互いに管軸方向へスライド自在に遊嵌され、樹脂製継手２と金属製継手３の位置を調整可能となっている。また、樹脂製継手２と金属製継手３の相対位置を調整可能なよう、調整代Ｗが設けられている。図２（ａ），（ｂ）中においては、Ｗ１＞Ｗ２となっている。したがって、所望の調整代Ｗに調整した後に、樹脂製継手２の外周面の少なくとも一部と、金属製継手３の少なくとも一部と、金属製継手３と樹脂製継手２との境界とを繊維強化層５により被覆し、一体的に形成する。そのため、図１に示すように、固化した繊維強化層５が段差２１、及び鍔部３１に掛かり、樹脂製継手２と金属製継手３が管軸方向（図１中の左右方向）へ移動することを規制材として機能し、高いシール性を発揮することができる。
【００１８】
このように形成された管継手１は、図２（ｃ）に示すように、グルーブ溝３５にハウジング材９１の脚部９１ａを係止させ、スペーサ９３を介して異なる管継手９２を接続するハウジング構造を有する継手として使用される。
【００１９】
［第２実施形態］
次に本発明の第２の実施形態における管継手について、図３を参照して説明する。図３に示すように、本発明の第２の実施形態における管継手１は、第１の実施形態と同様に、樹脂製継手２と、金属製継手３と、Ｏリング４１，４２と、繊維強化層５とから構成されている。以下では第１の実施形態との相違点について述べる。
【００２０】
管継手１は、図３に示すように、樹脂製継手２は、Ｏリング装着用溝２５が形成され、Ｏリング４１が嵌合保持されている。そのため、樹脂製継手２と金属製継手３を螺合させる際に、Ｏリング４１が外れることを防ぎ、作業性を向上させることができる。
【００２１】
［第３実施形態］
次に本発明の第３の実施形態における管継手について、図４を参照して説明する。本発明の第３の実施形態においては、金属製継手３の樹脂製継手２とは反対側端（図中右側）が、フランジ構造を有している。この形態では、管継手１は、別継手（図示せず）とフランジ接続される。その他は、第２の実施形態と同様の形状である。
【００２２】
［第４実施形態］
次に本発明の第４の実施形態における管継手について、図５を参照して説明する。本発明の第４の実施形態においては、金属製継手３の鍔部３１から他端側が直管状に形成されている。スケジュール番号は、Ｓｃｈ２０〜Ｓｃｈ１６０が好ましく、耐圧性と経済性の面からＳｃｈ４０〜Ｓｃｈ８０がより好ましい。この形態では、別継手（図示せず）と直管状の箇所に任意に部材を溶接することができ、別継手（図示せず）の形状に合わせて加工することが可能となる。その他は、第２の実施形態と同様である。
【００２３】
［第５実施形態］
次に本発明の第５の実施形態における管継手について、図６を参照して説明する。本発明の第５の実施形態においては、金属製継手３の他端側外周に、ネジ部３６が刻設されている。この形態では、管継手１は、別継手（図示せず）と螺合される。別継手のねじこみ式継手は、９０°エルボ、４５°エルボ、チーズ、ユニオン、六角ソケット、丸ソケットなどから選択される。その他は、第２の実施形態と同様の形状である。
【００２４】
［第６実施形態］
次に本発明の第６の実施形態における管継手について、図７を参照して説明する。本発明の第６の実施形態においては、金属製継手３の他端側内周に、ネジ部３７が刻設されている。また、同口径の管が接続可能となるよう、金属製継手３の樹脂製継手２とは反対側端（図中右側）は、外径が拡径した形状とされている。この形態では、管継手１は、別継手（図示せず）と螺合される。別継手のねじこみ式継手は、９０°エルボ、４５°エルボ、チーズ、ユニオン、六角ソケット、丸ソケットなどから選択される。その他は、第２の実施形態と同様の形状である。
【００２５】
［第７実施形態］
次に本発明の第７の実施形態における管継手について、図８を参照して説明する。本発明の第７の実施形態においては、図８（ａ）に示すように、金属製継手３には、Ｏリングが装着されず、樹脂製継手２の第２の実施形態と同様の位置にＯリング４１が装着されている。また、図８（ｂ）に示すように、樹脂製継手２には、Ｏリングが装着されず、金属製継手３の第１の実施形態と同様の位置にＯリング４２が装着されている。このように、第７の実施形態では、Ｏリングの装着が１カ所のみとされており、部材点数を減らしコスト削減を図っている。Ｏリングの止水性能を向上させるため、図８（ａ）では、第２の実施形態と同様、Ｏリング装着溝２５を樹脂製継手２に形成し、図８（ｂ）では、第１の実施形態と同様、Ｏリング装着用溝３２を金属製継手３に形成した。
［第８実施形態］
次に本発明の第８の実施形態における管継手について、図９を参照して説明する。本発明の第８の実施形態においては、図９に示すように、金属製継手３には、Ｏリング４２，４３が装着される溝が複数個形成されている。樹脂製継手２には、Ｏリングが装着される溝が形成されておらず、金属製継手３の第１の実施形態と同様の位置にＯリング４２が装着されるＯリング装着用溝３２が形成され、かつ樹脂製継手２の端部が金属製継手３に接する位置、すなわち金属製継手３の内周端部４４にＯリング４３が装着されるＯリング装着用溝４５が形成されている。また、本実施形態において金属製継手３の鍔部３１は、金属製継手３の略中央部から端部（樹脂製継手２側端）へ向かって徐々に拡径した傾斜部４６を有している。
【００２６】
以上の本発明の第１の実施形態から第８の実施形態における管継手１の有効性を判断するため試験を行った。本発明の第１の実施形態を実施例１、第７の実施形態を実施例２、本発明の第２の実施形態から第６の実施形態を実施例３から実施例７、本発明の第８の実施形態を実施例８として、形状の異なる複数の比較例を設け、挿入性、耐圧性能、及び脈動性能の三項目について測定した。
［実施例１］
実施例１は、本発明の第１の実施形態に示す形状で、長さ９２０ｍｍ、５０Ａのポリプロピレン（以下ＰＰという）管の端部に雄ネジを設けた樹脂製継手２は、管端面からネジ加工した先にＯリング装着用段差２２が形成されている。また、樹脂製継手２は、図１に示す、抜け防止代Ｎ＝３ｍｍ、調整代Ｗ＝５ｍｍとした。金属製継手３の一端側内周には樹脂製継手２の雄ネジに対応する雌メジが設けられ、金属製継手３の中央部から他端側にはグルーブ溝３５が形成されている。さらに、樹脂製継手２に対応した抜け防止代Ｎと調整代、及び繊維強化樹脂５（以下ＦＲＰという）の掛かり用の鍔部３１が設けられている。樹脂製継手２は、金属製継手３をねじ接合される。さらに、ＦＲＰをライニングする外周面上にプライマー処理を実施した後、ＦＲＰを５ｍｍの厚みでライニングする。特に強固に一体化する目的で、ＦＲＰを金属製継手３側には掛かり部から３０ｍｍ、樹脂製継手２側には５００ｍｍに渡り、厚み５ｍｍずつオーバーレイして一体化する。
［実施例２］
実施例２は、本発明の第７の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。
［実施例３］
実施例３は、本発明の第２の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。
［実施例４］
実施例４は、本発明の第３の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。
［実施例５］
実施例５は、本発明の第４の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。スケジュール番号は、Ｓｃｈ４０を用いた。
［実施例６］
実施例６は、本発明の第５の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。図６に示すネジ部３６には、丸ソケット継手（図示せず）を螺合した。
［実施例７］
実施例７は、本発明の第６の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。図７に示すネジ部３７には、ニップル継手（図示せず）を螺合した。
［実施例８］
実施例８は、本発明の第８の実施形態に示す形状で、ＦＲＰの施工は、実施例１と同様とした。
【００２７】
比較例の管継手１の形状は、次の形状、及び構造とした。
［比較例１］
比較例１は、本発明の第１の実施形態に示す形状で、樹脂製継手２の内周面にＧ２  １／２の雌ネジを設け、金属製継手３の外周面にＧ２  １／２の雄ネジを設けた。
［比較例２］
比較例２は、本発明の第１の実施形態に示す形状で、図２（ａ）に示す調整代Ｗ＝０ｍｍとし、金属製継手３には、鍔部３１を設けなかった。
［比較例３］
比較例３は、本発明の第１の実施形態に示す形状で、樹脂製継手２と金属製継手３をネジ接合せず、単に金属製継手３の一端に樹脂製継手２を挿入した構造とした。また、金属製継手３には、鍔部３１を設けなかった。
【００２８】
また、各試験は、次の要領で行った。
［挿入性試験］
管継手１を製作した際の、樹脂製継手２と金属製継手３の互いの挿入性を評価した。
［耐圧性能試験］
耐圧性能については、プランジャーポンプに実施例及び比較例の管継手１の一端を接続し、プランジャーポンプからの水がでないよう他端に栓を設け、管継手１が破壊するまでプランジャーポンプにより昇圧させ、実施例及び比較例の管継手１の限界耐水圧を測定した。
［脈動性能試験］
脈動性能については、脈動水圧疲労試験機に実施例及び比較例の管継手１の一端を接続し、脈動水圧疲労試験機からの水がでないよう他端に栓を設け、脈動水圧疲労試験機により１２ＭＰａの台形波を５万回加え、実施例及び比較例の管継手１の外観変化を視認した。
【００２９】
試験結果を表１に示す。
【表１】
2017133692.tif 000003
表１に示すように、実施例１から実施例８における管継手は、挿入性、耐圧性能、及び脈動性能全てにおいて、好結果となった。比較例２は、実施例１と比べて、鍔部が設けられないため、金属製継手３と強化樹脂層５との密着度が弱く、耐圧性能、及び脈動性能の結果は思わしくなかった。また、ネジ接続構造とされていない比較例３は、人力で樹脂製継手２と金属製継手３を接続することが不可能であった。この結果から、樹脂製配管２と金属製配管３を接続する際には、作業上の観点からネジ接続であることが好ましく、かつ樹脂製継手２の外周と、金属製継手３の内周を接続することが好ましいことが判明した。また、実施例１と実施例２の結果から、Ｏリングの数による差異は見受けられなかった。さらに、樹脂製継手２と金属製継手３を一体的に構成した管継手として、金属製継手３に設けた鍔部が有効であることが実証された。
【００３０】
尚、上記の実施の形態では、シールリングとして、Ｏリングが用いられていたが、シール性を確保することができれば、他の構造のメカニカルシールを用いるようにしても良い。また、射出成形によって樹脂製継手２を得られるようになっているが、これに限定されるものではなく、切削加工により樹脂製継手２を得ても良い。
【符号の説明】
【００３１】
１      管継手
２      樹脂製継手
２１    段差
２２    Ｏリング装着用段差
２３    ネジ部
２４    平滑部
２５    Ｏリング装着用溝
３      金属製継手
３１    鍔部
３２    Ｏリング装着用溝
３３    ネジ部
３４    平滑部
３５    グルーブ溝
３６    ネジ部
３７    ネジ部
４      溶着装置
４１    Ｏリング
４２    Ｏリング
４３    Ｏリング
４４    内周端部
４５    Ｏリング装着用溝
４６    傾斜部
５      繊維強化層
９１    ハウジング
９１ａ  脚部
９２    異なる管継手
９３    スペーサ
【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】
2017133692.tif 000009
【図７】
2017133692.tif 000010
【図８】
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【図９】
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