(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第1のパイプの端部における雄要素と、第２の金属パイプの端部における雌要素とを含む形式の二つの金属パイプ（１０１−１０２，２０１−２０２，３０１−３０２）のためのねじ継手であり、前記雄要素は外側雄ねじ（１０３，２０３，３０３，３０３’）を含み、前記雌要素は内側雌ねじ（１０４，２０４，３０４，３０４’）を含み、この雌ねじの各々のフランクは、それに対応する前記雄ねじのフランクと平行であり、前記雄ねじと前記雌ねじとを互いに螺合させるねじ継手において、
前記雄ねじと前記雌ねじとの間の接触力を低減させるように、前記雄ねじと前記雌ねじとの少なくとも一方が、二つの溝壁と一つの溝底とからなる溝（２１，２２，４１，５１，５６，６１，６２，６７，６８，２６１，３６２）を含み、この溝は、遊びフランク又はねじ頂内に通じるか、或いは遊びフランク及びねじ頂に跨るように、複数の前記ねじに設けられていることを特徴とするねじ継手。
【請求項２】
請求項１のねじ継手において、前記溝は、一つ又は複数の前記ねじの展開長さ全体に亘って連続することを特徴とするねじ継手。
【請求項３】
請求項１又は２のねじ継手において、前記溝はＶ字形状であり、且つ丸められた溝底を有することを特徴とするねじ継手。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載のねじ継手において、前記溝底の半径が０．２ｍｍ以上であることを特徴とするねじ継手。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のねじ継手において、前記ねじ頂に通じる溝（２１，２２，５１，６１，６２）の開口幅は、前記ねじの幅の２/３以下であることを特徴とするねじ継手。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のねじ継手において、前記遊びフランクに通じる溝（４１，６７）の開口幅は、前記ねじの深さの２/３以下であることを特徴とするねじ継手。
【請求項７】
請求項１乃至４の何れか一項に記載のねじ継手において、前記ねじ頂及び前記遊びフランクに跨る溝（５６，６８）の開口幅は、前記ねじの幅と前記ねじの深さとのうちの小さい方の２/３以下であることを特徴とするねじ継手。
【請求項８】
請求項１乃至４の何か一項に記載のねじ継手において、前記ねじ頂に通じる溝（２１，２２，５１，６１）の深さは、前記ねじの深さ以下であることを特徴とするねじ継手。
【請求項９】
請求項１乃至４の何か一項に記載のねじ継手において、前記遊びフランクに形成される溝（４１，６７）の深さが、前記ねじの幅の２／３以下であることを特徴とするねじ継手。
【請求項１０】
請求項１乃至４の何か一項に記載のねじ継手において、前記ねじ頂及び遊びフランクに跨る溝（５６，６８）の深さが、前記ねじの深さと、前記ねじの幅の２／３とのうちの小さい方以下であることを特徴とするねじ継手。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のねじ継手において、前記雄ねじ及び雌ねじがテーパー状であって、且つ一段又は複数段に配置された台形ねじ形状を有するねじ継手。
【請求項１２】
請求項１１のねじ継手において、組み立てが完了する際に、少なくとも一つの前記雄ねじ頂と前記雌ねじ頂が、螺合したねじの一つ又は複数の谷底部と半径方向で干渉することを特徴とするねじ継手。
【請求項１３】
請求項１１のねじ継手において、前記雄ねじ及び雌ねじは、軸方向クリアランスのない台形であることを特徴とするねじ継手。
【請求項１４】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のねじ継手において、前記雄ねじ及び雌ねじは、一段又は複数段で直線状又は直線テーパー状に形成されているねじ継手。
【請求項１５】
請求項１１乃至１４の何れか一項に記載のねじ継手において、くさびねじを構成するように、前記雄ねじ及び雌ねじの幅が、前記ねじ又は各螺合部分の全長に沿って整合して変化する請求項１１乃至１４のいずれか１つのねじ継手。
【請求項１６】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載のねじ継手において、前記雄ねじ及び雌ねじは、ＡＰＩ ５Ｂ仕様により丸められた形状のテーパー形状であることを特徴とするねじ継手。
【請求項１７】
請求項１乃至 １６の何れか一項に記載のねじ継手において、前記雄要素が少なくとも一つの雄密封面（２０７，３１１）を含むと共に、前記雌要素が少なくとも一つの雌密封面（２０８，３１２）を含み、組み立てが完了する際には、対応する前記雄密封面と雌密封面とが半径方向に干渉することにより、前記雄要素と前記雌要素との間に少なくとも１つの金属対金属密封接触を生成することを特徴とするねじ継手。
【請求項１８】
請求項１乃至１７の何れか一項に記載のねじ継手において、前記雄ねじ要素と前記雌ねじ要素との各々が、少なくとも１つの当接を含み、接続組み立てが完了した際には、前記雄要素の一つ又は複数の前記当接（２０９，３０９，３０９’）が前記雌要素の対応する当接（２１０，３１０，３１０’）に支承されることを特徴とするねじ継手。
【請求項１９】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載のねじ継手において、前記ねじ継手が一体型（３００）であることを特徴とするねじ継手。
【請求項２０】
請求項１乃至１８の何れか一項に記載のねじ継手を二つ用いて、二本の長いパイプ（１０１−１０１’，２０１−２０１’）の間に螺合接続（１００，２００）を形成し、そのパイプの各々は端部に雄要素を有し、雌要素に各端部が設けられた金属カップリングを介して接続させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は２つの金属パイプ用の螺合接続体に関する。
【０００２】
このような接続体は、特に一連のケーシングパイプ又は生産配管又は一連の炭化水素油井用ドリルパイプに関して公知である。
【０００３】
以下本明細書では、「２金属パイプ用螺合接続」の用語は、いわゆる２つの長パイプ間の一体型接続及び第1長パイプ及び継手のような第２短パイプ間の接続体を包含する。
【０００４】
例えば、米国石油協会（ＡＰＩ）では以下のように定義される。
・  明細ＡＰＩ  ５ＣＴ:  生産用及び炭化水素油井ケーシング用金属パイプ
・  明細ＡＰＩ  ５Ｂ:  接続体用先細ねじ山形状及び三角、円形又は台形ねじ山用標準ねじ山形状
ＡＰＩ  ５Ｂの三角又は円形ねじ山形状は、雄及び雌要素の各々につき、各々が接続軸に対して垂直な平面のいずれかの側面で３０°をなす、２つの側部フランク、即ち、荷重（圧力）フランク及びスタビング（遊び）フランクを含む。
【０００５】
接続構成終了時点では、ねじ山形状の先細りのために、２つのフランクの各々が金属対金属圧力下でその噛み合ったフランクと接触し、ねじ山の頂、即ち、峰及び谷底間にはクリアランス（隙間）が存在し、ねじ山の頂及び谷底は円形ねじ山の場合には非常に丸くされる。
【０００６】
ＡＰＩ  ５Ｂの台形ねじ山形状は、それぞれ雄及び雌要素上の接続軸に直角な平面に関して僅かに傾斜した２つの側部フランク、即ち、荷重フランク及び遊びフランク、ねじ山谷底及び概してねじテーパと平行なねじ山頂を含み、雌ねじ山の形状は雄ねじ山のものと完全に噛み合う。
【０００７】
ＡＰＩ  ５Ｂ台形ねじ山とのこの種の接続組立て、即ち、接続構成終了時点では、ねじ形状のテーパのために、雄又は雌要素の少なくとも1つのねじ山頂は、金属対金属接触圧力下で、噛み合った要素のねじ山の谷底と接触している。さらに、接続要素が一連のものの重量からの張力、又は、例えば、接触の押圧反作用からの張力下にある、少なくとも最も頻繁に遭遇する場合において、遊びフランク間にはクリアランスが存在すると同時に荷重フランクも同様に接触している。
【０００８】
軸方向クリアランスを有するような接続は、それが噛み合う螺合面間に半径方向干渉を発生させ、それが表面間の金属対金属接触圧力及び組立てトルクの増加、即ち、克服されるべき摩擦に起因する増加に帰着するので、「干渉ねじ山付き」と呼ばれる。半形方向干渉の強度は、直径干渉の数値で測定される。
【０００９】
周知のとおり、「直径干渉」の用語は、要素が接続されていないとき雄要素上の一点と雌要素上の噛み合い点との間の直径の差を意味する。即ち、正の直径干渉値は接続の接触区域に接触圧が存在することを意味し、負の直径干渉値は半径方向クリアランスを意味する。
【００１０】
ヨーロッパ特許EP-A-０  ４５４  １４７に記載されるような他の接続型では、２つの側面フランクが接続構成時点で丁度接触するようにねじ山形状が設計され、対照的にクリアランスは噛合ったねじ山の谷底及び頂間に与えられ得る。
【００１１】
このような接続では、以下「軸方向クリアランスの無い台形螺合」と呼ばれる、軸方向圧縮及び軸方向伸長の双方での作動が可能になる。
【００１２】
米国特許第Ａ−２  ２１１  １７９、−４  １６１  ３３２又は−４  ５３７  ４２８号に記載されるような他の接続では、台形ねじ山を有する２段直線ねじが用いられる。そのようなねじ山形状は通常半径方向干渉を持たず、ねじ山間の接触は、特に接続が軸方向張力にさらされる場合荷重フランクのみに発生する。
【００１３】
ＵＳ−ＲＥ３０６４７は、２段直線ねじ山及びくさびねじ山として知られる台形ねじ山を有する螺合接続の変形につき記載し、雄及び雌ねじ山の幅は、雄要素が次第に雌要素内にねじ込まれるにつれて、要素の噛合わせに際して雌及び雄フランク間に存在する軸方向クリアランスがゼロにされ、従って側面フランクは接触点として独立密封面を位置付けるように働く。
【００１４】
以下本明細書では、このような特性を有するねじ山については「くさびねじ山」又は「可変幅ねじ山」の用語が用いられる。
【００１５】
ＵＳ  ＲＥ３４４６７は、ねじ山の谷底及び頂間でのグリース過剰圧力を防止するために、先細り干渉ねじ山を含む接続に関する可変幅ねじ山の適応につき記載する。同過剰圧力は、ＵＳ  ＲＥ３４４６７に記載された型の接続における誤った構成トルク測定値の原因となり得る。
【００１６】
国際特許出願ＷＯ  ９４/２９６２７は、非常な高構成トルクに対する接続を行う目的で、先細り干渉ねじ山を含む接続に関する可変幅ねじ山の適応につき記載する。同出願では、ねじ山の雄側面フランクが雌フランクと接触してしまった後までくさびねじ山の構成が継続され、ねじ山フランクの全面で、可塑化の恐れなしに非常な高構成トルクが加えられ得るようにされる。
【００１７】
【発明が解決すべき課題】
螺合接続、特に先細りねじ山を有する螺合接続の大部分で、構成中に構成トルクが規則的に増加し、特定の瞬間に突然増加するが、可塑化で金属の永久変形が生じて数回の構成-破壊作動後に可塑化区域での磨損の危険があるので、あらゆる場合において構成トルクは金属可塑化のものに対応する数値未満に留まらなければならない。
【００１８】
もし構成トルク対ねじ回転数のグラフの傾斜が急ならば、最大許容トルクは他方の要素に比べて一方の要素の比較的少ない回転後に到達されるであろう。即ち、これは、例えば、非常に強く干渉するねじ山を有する螺合接続において又は軸方向クリアランスを持たないか若しくは可変幅ねじ山を有する台形ねじ山を有する接続上の側面フランクが接触した後の螺合接続では事実である。
【００１９】
機械加工公差は、雄/雌ねじ山の適合に依存してトルク曲線の可変傾斜を生じさせるので、このような条件下では最大許容トルク値につき接続要素の最終的相対位置を予測するのは不可能である。
【００２０】
各雄及び雌要素が同様に金属対金属密封表面及び、例えば、ねじ山の作動としてＥＰ-Ａ-０  ４５４  １４７におけるような接触を含む場合には上記欠点は増幅され、すべての雄-雌要素の噛合い場面に関してねじ込み終了時点における密封表面及び接触が同期されなければならない。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点を克服できる、異なった形状及び接続クリアランスを有する、先細り、直線又は直線−先細りねじ山を用いる２つの金属パイプ間の接続を与えることを求めるものである。
【００２２】
以下本明細書で用いる「ねじ山」の用語は、ある要素のねじ切りされた部分全体を意味する。従ってねじ山は、単一ねじ切り部分又は複数のねじ切り部分、例えば、２段直線ねじ切り部分又は一先細りねじ切り部分と、ＵＳ-Ａ-５  ４３７  ４２９に記載された型の、円筒形ねじ切り部分とによって構成され得る。同特許のねじ山は直線-先細りと呼ばれる。
【００２３】
本発明による金属パイプ用螺合接続体は、第1パイプ端の外ねじ山を含む雄要素及び第２パイプ端の内ねじ山を含む雌要素から成り、ねじ山フランクの各々は雄ねじ山の対応するフランクと平行であり、雌及び雄ねじ山の一方が他方と螺合され、雄ねじ及び雌ねじ山間の接触力を下げる目的で、雄又は雌ねじ山の少なくとも1つが、２つの溝壁及び溝谷底を含む溝から成り、溝が多くのねじ山に設けられると共に遊びフランク又はねじ山頂内に通じるか又は遊びフランク及びねじ山頂にまたがることを特徴とする。
【００２４】
雌ねじ山の各フランクが、対応する雄フランクと平行であることで、フランクの一方又は他方が噛合ったフランク上の一点のみにもたれかかることなく要素が接続され得る。
【００２５】
「溝」の用語は、２つの溝壁及び１つの溝底を有するくぼみ（空洞）を意味し、ねじ山で展開される長さはその幅及びその深さに関する長さであり、それらの寸法はパイプ軸を貫通する断面で測定される。
【００２６】
溝輪郭は断面と溝との交差に相当し、溝の幅は所定の深さにおけるこの輪郭で測定される。
【００２７】
現在までねじ山はむくの統一体と考えられ、過去においてはそれを強化することが試みられてきた。従って、ねじ山は、その中に溝を形成することによって強さが修正され得る構造体であると考える重要性に我々が注目したことは驚くべきことである。
【００２８】
ねじ山内に形成される本発明の溝の機能は、雄及び雌ねじ山間の接触力を低下させ、従がって、特に当該接触力と比例する構成トルクを低下させることである。
【００２９】
このために、圧力下で噛合うねじ山と接触するねじ山部分の柔軟性を増加させるか又は接触面を減らすか若しくはこれらの２面を同時に作用させるように溝がねじ山内に配置され得る。
【００３０】
本発明の螺合接続でこれらの機能を果たすための溝配置の例は、異なった型の溝山及び異なった溝山形状につき以下に記載される。
【００３１】
ＵＳ-Ａ-３  ８８２  ９１７及びフランス特許ＦＲ-Ａ-２  ４０８  ０６１には螺合接続が記載され、そこではねじ山の一つがねじ山頂に一種の溝開口を有するが、自己阻止接続、即ち、破壊阻止を達成するためにそのような溝はねじ山フランク構造と厳密に関連づけられる。
【００３２】
ＵＳ-Ａ-３  ８８２  ９１７の場合には、ねじ山フランクの一つが３つの面を有する突出リブ（肋骨状体）を有し、その一面が噛合うねじ山の対応するフランクにもたれかかり、他の２面がリブを曲がり得るように溝型の範囲を限定する。
【００３３】
ＦＲ-Ａ-２  ４０８  ０６１では、台形ねじ山に用いられ得る溝付きねじ山フランクの傾斜は溝なしねじ山のものと異なり、噛合ったねじ山間のフランクの方位差に起因する曲げ力下での構成中にその開口における溝の幅が低下するようにされる。
【００３４】
これらの文献は、本発明による接続での溝の機能については全く開示するところがなく、雌ねじ山フランクの各々が雄ねじ山の対応するフランクと平行である雌ねじ山フランクに適用されるものはない。
【００３５】
従って、本発明の溝は、単一又は複数段を有する、先細り、直線又は直線-先細りねじ山、干渉ねじ山又は軸方向クリアランスを持たずかつ一定ねじ山幅又はねじ山に沿って変わり得るねじ幅を有するねじ山の形で形成され得る。
【００３６】
溝は、三角形、円形又は台形ねじ山の形で形成され得る。以下本明細で用いられる「台形ねじ山」の用語は、ＥＰ-Ａ-０  ４５４  １４７に記載された型の負の負荷圧力フランク角又は正の負荷圧力フランク角を有するねじ山及びＵＳ  ＲＥ  ３０６４７に記載された型のばち（鳩の尾）形又はＷＯ  ９４/２９６２７に記載された半ばち形ねじ山を含む。
【００３７】
溝は、雄又は雌ねじ山の全部又は一部にわたるか若しくはその双方の形で形成され得る。
【００３８】
それはまた、雄又は雌ねじ山の一部上に交互にも形成され得る。
【００３９】
それはまた、雄又は雌ねじ山上に連続的又は不連続的にも形成され得る。
【００４０】
終端ねじ山を含むねじ山については、完全ねじ山と呼ばれるねじ山、即ち、完全な深さのねじ山の形のみで溝が形成されか又は不完全なねじ山の形でも形成され得る。
【００４１】
各種の溝輪郭、例えば、半円形溝、平行又は非平行分岐を有するＵ形、対称又は非対称Ｖ形又はこれらの形状の組合せ、特に所定の半径を有する丸くされた底を有するＵ又はＶ形又はより複雑かつ非対称輪郭が用いられ得る。
【００４２】
溝輪郭はその全長にわたって一定なのが望ましい。
【００４３】
溝がねじ山の頂内に通じるならば、場合によって溝輪郭の軸は、接続の軸に垂直であり得るか若しくはその垂線に対して傾斜され得る。
【００４４】
溝が遊びフランクに通じるならば、場合によって溝輪郭の軸は、接続の軸に平行であり得るか若しくはその平行線に対して傾斜され得る。
【００４５】
選択的に、溝の深さ又は幅若しくはその双方がその長さにわたって変化し得る。
【００４６】
溝の底は、その位置での応力（ストレス）集中を制限するために０．２ｍｍ又はそれ以上の半径を有するのが望ましい。
【００４７】
溝がねじ山の頂に通じるならばその開口で測定される溝幅はねじ山幅の２/３未満か又はそれと等しいのが望ましい。
【００４８】
以下本明細書では、「ねじ山幅」の用語は、ねじ山の半分の高さで軸方向に測定される幅を意味し、「ねじ山深さ」の用語は、ねじ山の谷底及び頂線間の接続軸に垂直な面で測定される距離を意味する。
【００４９】
溝がねじ山の遊びフランクに通じるならばその開口で測定される溝幅はねじ山深さの２/３未満か又はそれと等しいのが望ましい。
【００５０】
再び、溝がねじ山の遊びフランク上に位置するならばその深さはねじ山深さの２/３未満か又はそれと等しいのが望ましい。
【００５１】
再び、溝がねじ山頂上に位置するならば、溝の底がねじ山谷底を結ぶ線を越えないようにその深さはねじ山深さ未満か又はそれと等しいのが望ましい。
【００５２】
再び、溝がねじ山頂及び遊びフランクを跨ぐならば、その開口幅及びその深さはねじ山頂に通じる溝開口用規準及び遊びフランクに通じる溝用規準の双方を満たすのが望ましい。この理由で、その深さは、ねじ山深さ及びねじ山幅の２/３の小さい方の値未満か又はそれと等しく、その開口幅は、ねじ山幅及びねじ山深さの小さい方の値未満か又はその２/３と等しい。
【００５３】
有益なことに、本発明の螺合接続の雄及び雌要素は、それぞれ少なくとも１つの金属対金属密封面を含み、雄要素上に位置される各雄密封面は、接続構成の終了時点で雄及び雌要素間に少なくとも１つの金属対金属接触を生成するように、雄要素上に位置される各雄密封面が対応するように雌要素上に位置される雌面と半径方向に干渉する。
【００５４】
再び有利なことに、本発明の螺合接続の雄及び雌要素はそれぞれ接触点を含み、完全な接続構成位置を正確に決定しかつ雄及び雌ねじ山の負荷フランクを接触圧力下に置くように、雄要素上に位置される雄接触点が雌要素上に位置される雌接触点にもたれかかる。
【００５５】
本発明の螺合接続の異なった非限定的実施形態につき以下に述べる。
【００５６】
【実施形態】
図1は、継手１０２を用いる金属パイプ１０１及び１０１’間の明細ＡＰＩ  ５ＣＴによるねじ込み接続、即ち、螺合接続を示す。
【００５７】
パイプ１０１及び１０１’の各端は、丸いねじ山を有する先細り雌ねじ山１０３、１０３’から成る雄要素を含む。
【００５８】
継手１０２は、結合の中間平面に関して対称に配置された２つの雌要素を含む。各雌要素は雄要素のものと噛合うねじ山を有する先細り雌ねじ山１０４、１０４’を含む。
【００５９】
雄ねじ山１０３、１０３’は、これと噛合う雌ねじ山１０４、１０４’内にねじ込まれる。
【００６０】
この型の接続に関して明細ＡＰＩ  ５Ｂは、ねじ山形状、その寸法、ねじ山漸減（先細り）率、ねじ山ピッチなどを定める。
【００６１】
図示されていないが、図1のものと類似しているが台形ねじ山を有する、「バットレス（のこ歯）」型接続も同様にＡＰＩ  ５ＣＴ及び５Ｂに従って用いられ得る。
【００６２】
図２は、先細りねじ山２０３、２０４及び台形ねじ山形状を有する周知のＴ＆Ｃ接続２００を示す。中央部にラグ（耳）２０６を有する継手２０２は、パイプ２０１、２０１’内の流体の流れを非乱流化させると共にパイプの環状端面で構成される雄結合面２０９にもたれかかる雌結合面を収容し得る。
【００６３】
無ねじ山部分に位置してそれらの間に弾性接触圧を形成するように放射状に干渉する先細り雄密封面２０７及び雌密封面２０８は、図２接続の密封（シール）を可能にさせる。
【００６４】
雄及び雌結合面２０９、２１０の先細り形状も同様に密封面２０７、２０８の接触圧力を強化し、従って接続の密封度を増強させる。
【００６５】
図３は、２段階直線ねじ山から成る、２つのパイプ３０１及び３０２間の統合された螺合接続を示す。
【００６６】
パイプ３０１の端は、直線２段階雄ねじ山３０３、３０３’、２つの雄ねじ込み段階間の半ばち形状の雄先細り肩面３０７及び雄要素各端の結合面３０９、３０９’を含む。
【００６７】
パイプ３０２端は雄要素と噛合いかつ雌直線２段階雄ねじ山３０４、３０４’を含む雌要素、２つの雌ねじ込み段階間の半ばち形状の雌先細り肩面３０８及び雌要素各端の結合面３１０、３１０’を含む。
【００６８】
接続体３００の雄及び雌ねじ山は、台形ねじ山形状を有すると共に通常ねじ込み後半径方向に干渉しない。
【００６９】
構成された状態で、肩３０７、３０８は主結合面を形成し、結合面３０９、３０９’、３１０、３１０’は主結合面を埋める場合に安全結合面としてのみ作動する。
【００７０】
雄及び雌要素上の先細り面３１１’、３１２’は、それぞれ雄要素端に密接して金属体金属密封面の内部対を形成する。先細り面３１１、３１２は、雌要素単に密接して金属体金属密封面の外部対を形成する。密封面の外部対３１１、３１２も同様に肩３０７、３０８及び大直径ねじ段階３０３、３０４間に位置付けられ得る。
【００７１】
図４乃至１０及び１２乃至１４は、図１乃至３に示される型の螺合接続につき本発明の溝の作動を図式的に例示する。
【００７２】
図４は、本発明による図１に示される型の接続に間する溝を有する、丸いねじ山形状を有する先細りねじ山の部分を示す。
【００７３】
雄ねじ山１１（図４Ｂ）は、負荷（圧力）フランク及び遊び（スタビング）フランク１５を含み、各々が接続軸に垂直な平面のいずれかの側と３０°をなすと同時にねじ山谷底１７が丸くされる。
【００７４】
溝２１は、雄ねじ山の頂内に半径方向に切り込まれ、丸くされた底を有するＶ状輪郭を有する。
【００７５】
溝２１の開口における幅は、ねじ山１１幅の２５％程度であり、その深さはねじ山深さの５０％と等しい。
【００７６】
溝の底における半径は０．４ｍｍである。
【００７７】
雌ねじ山１２（図４Ａ）は、負荷フランク１４及び雌ねじ山のものと噛合う遊びフランク１６を含み、溝山谷底が丸くされる。
【００７８】
負荷フランク１４及び遊びフランク１６は、接続軸に垂直な平面の各側と３０°をなして配置され、従ってそれぞれ雄フランク１３、１５と平行である。
【００７９】
点線で示されかつ溝２１と同一形状及び配置の溝２２は、雌ねじ山の溝２１の代わりに又は雌ねじ山の溝２１を補足するように雌ねじ山頂内に容易に切り込まれる。
【００８０】
ねじ山頂の溝２１、２２は、ねじ山の柔軟性を増加させ、従ってその側部フランク上の接触圧力を低下させかつむくの剛性ねじ山と比べて構成トルクを低下させる。
【００８１】
図５は、干渉する台形ねじ山形状を有する先細りねじ山の部分を示し、図２に示される型の接続につき本発明による溝４１が遊びフランク内に開かれる。
【００８２】
雄ねじ山３１（図５Ｂ）は、方位が実質的に接続軸に垂直な負荷フランク３３、この軸に直角な平面と約１０°傾斜した遊びフランク３５、ねじ山谷底３７及びねじ山頂３９を含む。
【００８３】
ねじ山谷底３７及びねじ山頂３９は、ねじ山テ−パ（勾配）と平行である。
【００８４】
溝４１は雄ねじ山３１を部分的に２つの部分に区分する。即ち、同溝は接続軸とほぼ平行に配置される丸められた底を有するＶ状輪郭を有する。
【００８５】
遊びフランク内への開口における溝４１幅は、ねじ山深さの１/３でありかつその深さがねじ山幅の５０％である。
【００８６】
溝４１の輪郭Ｖの仰角は約３０°であり、雄ねじ山谷底側上のＶの分岐（ブランチ）４２は実質的に接続軸と平行である。
【００８７】
溝底は半径０．４ｍｍを有する弧である。
【００８８】
雌ねじ山３２（図５Ａ）の形状は、対応する雄ねじ山３１、即ち、それらの輪郭は対応する雄ねじ山の輪郭と平行である。特に、負荷フランク３３、３４は互いに平行でありかつ遊びフランク３５、３６もまた同様である。しかし、雌ねじ山の深さは雄ねじ山のものより僅かに浅くかつ雌ねじ山４０の谷底幅は噛合う雄頂３９のものより僅かに大きい。
【００８９】
雌ねじ山３２は溝を含まない。
【００９０】
図５Ｃは、構成の終了時点における接続の作動を図式的に例示する。
【００９１】
構成終了時点において、例えば、接続に対する結合面の反作用又は軸方向伸張力のために噛合う負荷フランク３３及び３４は圧力下で接触する。雄遊びフランクが雌負荷フランクと平行なのでこの接触圧力は負荷フランクの全幅に亘って分配される。
【００９２】
同様に、雄ねじ山の頂３９は雌ねじ山の谷底４０と半径方向に干渉接触する。対照的に、上記幾何学的配列のために、噛合う遊びフランク３５と３６との間及び雄ねじ山谷底３７と雌ねじ山頂３８との間にはクリアランスが与えられる。
【００９３】
面３９及び４０の半径方向干渉を受け易い、雄ねじ山３１の上方部分４３は、弾性的に曲りかつ接触圧力が低下し、従って構成トルクが低下し得る。
【００９４】
雄ねじ山３１の上部分４３の柔軟性は、遊びフランク３５上の溝位置を調節しかつ溝の深さを調節することによって調節され得る。
【００９５】
雄ねじ山谷底３７及び雌ねじ山頂３８間には半径方向干渉がないので、雌ねじ山の遊びフランク３６内への開く溝の存在は作動的に正当化されない。
【００９６】
このような干渉ねじ山上への溝の配置は、金属対金属密封面に密接するねじ山レベル（高さ）においてねじ山頂及び谷底間の接触圧力を低下させる点で特に興味の対象となり得る。即ち、此処での高接触圧力は、密封面間の圧力放出を誘発し、従って溝はベアリング面に密接するねじ山部分に与えられるのみである。
【００９７】
例示されていないが、雄ねじ山谷底と雌ねじ山３８頂との間の半径方向干渉を有する接続部及び雌ねじ山に形成されかつ遊びフランク３６上へ開く溝を対称的にもくろむことも可能である。
【００９８】
図６は、本発明による干渉台形ねじ山形状を有する先細りねじ山部分を示し、そこでは図５のものと類似しているが、ねじ山頂３９内へ開くように丸くされた底を有するＶ状輪郭の溝５１が雄ねじ山内に形成される。
【００９９】
溝５１の機能は、第１に表面積に比例する摩擦力を低減させるように半径方向に干渉する表面区域３９及び４０を低減させ、第２に負荷フランク３３及び３４が接触圧下にあるときねじ山のベアリング部分５３の柔軟性を増加させることであり、これにより摩擦力も同様に低減され、従って接続の構成トルクが減少される。
【０１００】
溝５１の形状は溝４１のものと同様であるが、それは半径方向に配置され、遊びフランク３５に向けてねじ山頂３９内へ開く。従ってその開口幅は、例えば、雄ねじ山幅の６０％であり、その深さはねじ山深さの５０％である。
【０１０１】
図５におけるように、雌ねじ山頂３８では雄ねじ山谷底３７で摩擦が生成されないので、ここにおける溝の存在は正当化されない。
【０１０２】
図７は、またがる雄ねじ山頂３９及び雄遊びフランク３５を開くように、Ｖ状輪郭及び丸くされた底を有する溝５６が雄ねじ山内に配置されることを除けば、図５のものと類似の干渉台形ねじ山形状を有する先細りねじ山部分を示す。
【０１０３】
多くのねじ山内にある溝５６の方位は、そのまたがる位置のために斜めにされ、溝輪郭の軸は、例えば、ねじ山頂３９と４５°の角度をなす。
【０１０４】
溝５６を配置したことで、ねじ山面３３及び３９が接触圧を受け易い、ねじ山の柔軟性が増大されると共に接触面３９、４０が低減される。
【０１０５】
図８は、本発明による軸方向クリアランスのない台形ねじ山形状を有する先細りねじ山部分を示し、溝６１が雄ねじ山３１の頂３９に形成され、さらなる溝６２雌ねじ山３２の頂３８に形成される。
【０１０６】
ねじ山３１、３２の形状は、図５のねじ山のものと同様であり、構成中半径方向に干渉しないように雄ねじ山３１の頂３９、雌ねじ山３２の谷底４０、雄ねじ山の谷底３７及び雌ねじ山の頂３８が配置され、同時に接続構成の終了時点で側部フランク３３、３４、３５及び３６が丁度接触するようにそれらが配置されることを除けば、図８Ｃに示されるように、特に雌ねじ山３２の輪郭は対応する雄ねじ山３１の輪郭に平行である。
【０１０７】
先行図面と同様に、雄溝６１及び雌溝６２は、丸くされた底を有するＶ状輪郭を有する。
【０１０８】
先行図面と同様に、Ｖ状溝６１、６２の仰角は約３０°であり、Ｖ状先端の半径は０．４ｍｍである。
【０１０９】
溝６１、６２の深さは、例えば、ねじ山深さの７０％であり、ねじ山頂の開口幅はねじ山幅の３５％である。
【０１１０】
溝６１、６２は、雄ねじ山６４、６６及び雌ねじ山内へ半歯６３、６５を切り込むように作動する。
【０１１１】
これらの半歯は、噛合う側部フランク３３、３４、３５、３６が接続構成終了時点で接触するとき、むくの歯より遥かに柔軟である。この増大された柔軟性のおかげで、図２の２０９、２１０のような接触面の作動が、噛合う側部フランクの接近と同期され得る。即ち、うまく適合されない雄及び雌要素の理由によるこれらフランクの早過ぎる接近は、製造装置の僅かな部分で発生するが、この場合には接続構成終了時点において単なるねじ山の僅かな弾性変形に帰着するが、密封面２０７、２０８の十分な密封を得るのに必要な、接触面２０９、２１０の正確な配置が得られる。
【０１１２】
以下の例はそのような構成配置の用例を示す。
・  外部パイプ直径：  １７７．８ｍｍ（７）
・  パイプ厚さ：  １０．３６ｍｍ（２９lb/ft）
・  最低降伏ストレス５５１ＭＰａ用に処理された材料
・  勾配６．２５％を有するインチ当たり５台形ねじ山を有する先細りねじ山（即ち、ピッチテーパ４５、４６及び接続軸の方向４７間の角度１．７９°）
【０１１３】
図１１Ｂ及び１１Ａは、構成後軸方向クリアランスを全く有しないように寸法づけられる雄及び雌ねじ山３１及び３２のそれぞれの形状を有する図８の詳細を示す。
【０１１４】
同図では、負荷フランク３３、３４は-３°の僅かな負角をなし、一方遊びフランク３５、３６は接続軸への垂線に関して共に１３°傾斜される。ねじ山の頂３８，３９及び谷底３７、４０は、接続軸に対して１．７９°傾斜されるピッチテーパ４５、４６の母量、即ち、母線に平行である。
【０１１５】
ねじ山幅はほぼ２．５４ｍｍであり、ねじ山深さは１．６ｍｍである。
【０１１６】
雄ねじ山３１及び雌ねじ山３２にそれぞれ配置される溝６１、６２の軸は、接続軸に垂直であり、それらはねじ山頂３９、３８内に開かれる。
【０１１７】
溝６１、６２は２つの傾斜溝壁７１、７１’、７２、７２’及び溝輪郭は丸くされた底を有する非対称Ｖ形状である。
【０１１８】
溝６１、６２の軸及び対応する負荷フランク３３、３４間の距離は、この場合では１．４ｍｍである。
【０１１９】
Ｖ状体の仰角は３５°であり、負荷フランク３３、３４に向けられた壁７１、７２はＶ状輪郭に対して他の壁７１’、７２’より少し多く傾斜される。
【０１２０】
溝７３、７４の底における変形は０．４ｍｍである。
【０１２１】
図１１の溝６１、６２の深さは１ｍｍ、即ち、ねじ山深さの６２．５％である。従って、開口幅はねじ山幅の３８％である。
【０１２２】
図示されていないが、本発明の台形ねじ山を有する螺合接続体は、先細りねじ山が軸方向クリアランスは持たないが、構成されるとき半径方向に干渉し、少なくとも１つのねじ山が、ねじ山頂内ヘ開かれる溝を有するように製造することも同様に可能である。
【０１２３】
図９の発明は、図８につき事実であるように、台形ねじ山及び軸方向クリアランスを有する先細りねじ山部分を示すが、接触摩擦面を低減させるために雄ねじ山の遊びフランク３５内に開かれる溝６７が雄ねじ山３１内に造られている。
【０１２４】
溝６７は、実質的に接続軸に近い軸を有する。
【０１２５】
一例として、軸方向に測定されるその深さは、ねじ山幅の５０％でよく、その開口におけるその幅は雄ねじ山深さの５０％である。
【０１２６】
先の図のようにその輪郭は、約３０°の角度を有するＶ状体であり、その先端は０．４ｍｍの半径で終結される。
【０１２７】
溝６７に加えて雌遊びフランクに溝を設けることは正当化されない。
【０１２８】
図１０は、図８に示される型の軸方向クリアランスのない台形ねじ山形状を有する先細りねじ山を有する、本発明による接続体の雄ねじ山３９及び雄遊びフランク３５をまたぐように開かれる溝６８を示す。
【０１２９】
図７につき事実であったように、溝は、ねじ山頂及び遊びフランクに関して傾斜され、側部噛合いフランク及び摩擦接触面上の両接触圧を低減させ得る。
【０１３０】
図示されていないが、直線ねじ山及び溝を有する台形ねじ山形状の接続体が本発明により製造され得る。例えば、溝は、ねじ山頂に配置されるか又はねじ山頂及び遊びフランクをまたぎ、負荷フランク上の接触圧が低減されるように意図される。
【０１３１】
本発明により、直線、先細り又は直線-先細りの、台形くさびねじ山上のねじ山頂で溝をもくろむことも可能である。そこでは、ねじ山の側部フランクが構成の終了時点の接触圧にされるように、ねじ山長さに沿って雄及び雌ねじ山の幅が変わる。
【０１３２】
図１２は、図３に示される型の２段階直線ねじ山接続体のねじ山３０３’、３０４’上の可変幅くさびねじ山頂に配置される溝を例示する。
【０１３３】
図１２Ｂの雄ねじ山３３１は台形であり、負荷フランク３３３、遊びフランク３３５、ねじ山頂３３９及びねじ山谷底３３７を含み、頂及び谷底が接続軸と同軸の円筒形面上に配置される。
【０１３４】
負荷及び遊びフランクは、接続軸への垂線と共に、ねじ山３３１がばち形状になるように慣習的に負にされる角度を形成する。
【０１３５】
雄ねじ山の幅ｌ１は、雄要素の自由端側に配置されるねじ山から反対側に配置されるねじ山に向けて各段階ごとに増加する。
【０１３６】
図１２Ａの雌要素３３２は、台形であり、雄ねじ山３３１のものとばち状に噛合わされ、同要素は負荷フランク３３４、遊びフランク３３６、ねじ山頂３３８及びねじ山谷底３４０を含み、ねじ山の頂及び谷底は接続軸と同軸の円筒形面上に配置される。
【０１３７】
雌ねじ山フランク３３４、３３６の各々は、雄ねじ山のそれぞれ対応するフランク３３３、３３５に平行である。
【０１３８】
雌ねじ山の幅ｌ２は、雄ねじ上の雄ねじ山幅の展開と調和するように、雌要素の自由端側に配置されるねじ山から反対側に配置されるねじ山に向けて同一段階で増加する。
【０１３９】
雌ねじ山はねじ山頂３３８内に開く溝３６２を含み、その形状及び配置は図８の６２と同様である。
【０１４０】
図１２Ｃは構成中の段階の雄及び雌ねじ山を示し、それぞれの相手と噛合う各ねじ山の負荷フランク３３３、３３４間には一定の空間ｘが存在する。
【０１４１】
さらに、この型の直線ねじ山では、噛合う頂及び谷底３３７-３３８、３３９-４４０間には半径方向の干渉はない。
【０１４２】
雄要素が雌要素内にねじ込まれるにつれて、図１２Ｄに示されるように、噛合う側部フランク間の空間は零まで減少する。
【０１４３】
この点を超えてねじ込みが継続されるならば、雄側部フランク３３３、３３５は雌フランク３３４、３３６内に押し進み、ねじ込みが継続されるにつれて噛合うフランク間の接触圧が増大する。これは構成トルクの非常に急激な上昇に帰着し、展開されるフランクの面に依存して構成は極端な高トルク下で完了され得る。
【０１４４】
先行図面と同様に、溝３６２は丸くされた底を有するＶ状輪郭を有し、溝のＶ状体の仰角は約３０°であり、Ｖ状体先端の半径は０．４ｍｍである。それらの深さは、例えば、ねじ山深さの７０％であり、ねじ山頂内への開口におけるそれらの幅はねじ山幅の３５％である。
【０１４５】
溝３６２は、雌ねじ山３３２内へ半歯３６４及び３６６を切り込み、半歯はむく歯より遥かに柔軟である。
【０１４６】
可変幅を有するそのようなねじ山３３１、３３２内の溝の存在は、図１３の曲線Ｅの外観で示されるように、構成トルクＴ対要素回転数Ｎ曲線の傾斜の減少に帰着し、溝のない同様なねじ山に関する曲線Ｄについては、最大許容構成トルクが溝の存在によって僅かに低減される。
【０１４７】
可変幅を有するそのようなねじ山の溝の存在は、同様に一定の閾値を超えるトルクＴの自己限定効果にも帰着する。これは最大許容構成トルクを達成する前に可能な回転Ｎを延長し、すべての雄-雌噛合い筋書きの接触面３０９、３０９’、３１０、３１０’の１つ又はそれ以上の対を用いて、別々の密封面３０７、３０８の１つ又はそれ以上の対が正しく配置され得るようにする。
【０１４８】
図１４は、図２に示される型の先細り螺合接続のねじ山２０３、２０４上の可変幅を有するくさびねじ山頂に配置される溝を示す。
【０１４９】
図１４Ｂの雄ねじ山２３１は台形形状であり、負荷フランク２３３、遊びフランク２３５、ねじ山頂２３９及びねじ山谷底２３７を含み、ねじ山の頂及び谷底は接続軸及び同一テーパと同軸の先細り面上に配置される。
【０１５０】
代替物（図示せず）では、ねじ山の頂、谷底は接続軸に平行にされ得るが、それにもかかわらずピッチ面は先細りにされる。
【０１５１】
負荷フランク２３３は、接続の軸に対する法線で慣習的に負とされる角を形成し、同時に遊フランク２３５は、接続の軸に対する法線で慣習的に正とされる角を形成する。
【０１５２】
ねじ山の負荷フランク及び遊びフランク間の角は、フランク２３３、２３５がねじ山頂２３９に向けて進行中に分岐し、ねじ山３３１が半ばちとして知られる形状であるようにされる。
【０１５３】
雄ねじ山幅は、雄要素の自由端側上に配置されるねじ山から、反対側に配置されるものに向けて継続的に増加する。
【０１５４】
雄ねじ山はねじ山頂２３９内に開く溝２６１を含み、その形状及び配置は図８Ｂの６１と同様である。
【０１５５】
図１４Ａの雌ねじ山２３２は、雄ねじ山２３１のものと噛合わされる台形であり、負荷フランク２３４、遊びフランク２３６、ねじ山頂２３８及びねじ山谷底２４０を含む。
【０１５６】
雌ねじ山の各フランク２３４、２３６は、雄ねじ山の対応するしそれぞれのフランク２３３、２３５に平行である。
【０１５７】
雌ねじ山の幅は、雄ねじ山形状の雄ねじ山幅の展開と調和されるように、雌要素の自由端側上に配置されるねじ山から反対側に配置されるものに向けて継続的に増加する。
【０１５８】
図１４Ｃは構成中の雄及び雌ねじ山を示し、一定の空間ｘがその相手と噛合った各ねじ山の負荷フランク間に見られ得る。
【０１５９】
雄要素が雌要素内にねじ込まれるにつれて、噛合う側部フランク間の空間ｘは図１４Ｄに示されるようにゼロまで減少する。もし構成がこの点を超えて継続されるならば、雄側部フランク２３３、２３５が噛合う雌フランク２３４、２３６内へ押し進み、構成が継続されるにつれて噛合うフランク間の接触圧が増大する。
【０１６０】
これは構成トルクの非常に急速な増大に帰着し、フランクの展開される面に依存して、構成は非常な高トルク間で完成され得る。
【０１６１】
さらに、この型のくさびねじ山先細りねじでは、構成が完成されるとき噛合わされたねじ山２３７-２３８、２３９-２４０の頂及び谷底間には半径方向の干渉があり、雄ねじ山２３１が雌ねじ間のくぼみを完全に満たし、雌ねじ山２３２が雄ねじ山間のくぼみを完全に満たすように配置される。図１４Ｄは雄及び雌ねじ山が完全に満たされる場合を示し、従ってねじそれ自体で堅くなり、構成トルク測定誤差の原因となる、構成終了直後の噛合ったねじ山頂及び谷底間のグリースの存在が避けられ得るようにされる。噛合う側部フランクが接触する前に半径方向干渉が展開するように配置されるのが望ましい。
【０１６２】
先行図面と同様に、雄溝２６１は丸くされた底を有するＶ状輪郭を有し、Ｖ状溝の仰角は約３０°であり、Ｖ状体の先端半径は０．４ｍｍである。その深さは、例えば、ねじ山深さの７０％であり、ねじ山頂内に開くその開口におけるその幅は、ねじ山幅の３５％である。
【０１６３】
溝は雄ねじ山２３１内へ半歯２６３、２６５を切り込み、同半歯はむくの歯より遥かに柔軟であり、図１２の接続体溝３６２と同一機能を満たす。同機能は既に本明細書に記載されている。それはまた、側部フランクの軸方向伸張を、構成の終了に向けた頂及び谷底の半径方向干渉とより良く同期させ得る。
【０１６４】
本発明の接続体は多くの変形の形で製造され得る。以下に述べるその幾つかの例は事実上限定の意味ではない。
【０１６５】
本発明は特に以下のものに用いられ得る。
・  雄要素が長い第１金属パイプ端に配置され、雌要素が長い第２金属パイプ端に配置される、図３に示される統合的螺合接続体
・  端部に雄要素を含む２つの長い金属パイプが、本発明の２つの螺合接続体を構成するように、両端に雌要素を有する金属継手を介して接続される、図１及び２に示されるＴ＆Ｃ接続体
【図面の簡単な説明】
【図１】  先細りねじ山を有する２パイプ用の先行技術の螺合/結合（Ｔ＆Ｃ）図形である。
【図２】  同一型先行技術接続の変形図形である。
【図３】  ２段階直線ねじ山を用いる２パイプ用の先行技術統合接続図形である。
【図４】  本発明による溝付き丸ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された２つに対応する。
【図５】  本発明による異なった位置を表す溝を有する、台形干渉ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された２つに対応する。
【図６】  本発明による異なった位置を表す溝を有する、台形干渉ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された２つに対応する。
【図７】  本発明による異なった位置を表す溝を有する、台形干渉ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された２つに対応する。
【図８】  本発明による異なった位置を表す溝を有する軸方向クリアランスのない、台形干渉ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された２つに対応する。
【図９】  本発明による異なった位置を表す溝を有する軸方向クリアランスのない、台形干渉ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された当該２つのものに対応する。
【図１０】  本発明による異なった位置を表す溝を有する軸方向クリアランスのない、台形干渉ねじ山形を有するねじ山の詳細図形である。接尾語Ａは雌ねじに対応し、接尾語Ｂは雄ねじに対応し、接尾語Ｃは接続された２つのものに対応する。
【図１１】  図８に示される形のねじ山上の溝配置のさらなる詳細を示す。図１１Ａは雌ねじ山に関し、図１１Ｂは雄ねじ山に関する。
【図１２】  可変幅くさびねじ山及び本発明による溝を有する直線ねじ山の詳細図形である。指標Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはそれぞれ雌ねじ山、雄ねじ山、構成中の接続及び構成された接続に関する。
【図１３】  図１２によるねじ山を有するパイプ接続に関する回転数Ｎに対する構成トルクＴの概略グラフである。
【図１４】  可変幅くさびねじ山及び本発明による溝を有する先細りねじ山の詳細図形である。指標Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤはそれぞれ雌ねじ山、雄ねじ山、構成中の接続及び構成された接続に関する。
すべての図は簡単な図形であり、特に漸減率及びクリアランスは一定割合ではなく、接続作動をよりよく理解するために誇張されている。
【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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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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