JP2007292237A

JP2007292237A - 二重管の接続構造

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Publication number: JP2007292237A
Application number: JP2006122297A
Authority: JP
Inventors: Akio Moritake; 明雄森竹
Original assignee: Asahi Organic Chemicals Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Yukizai Corp
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-04-26
Also published as: JP4817953B2

Abstract

【課題】内管と外管を同心状に保持でき応力の集中を緩和させ、管の破損を防止し配管の接続を確実にできる二重管の接続構造を提供すること。
【解決手段】外管（５）が外部継手（１）で接続され、その内側で内管（６）が内部継手（３）で接続されている。第１保持部材（７）が外部継手の端面と内部継手の端面の間に、第２保持部材（８）が第１保持部材から１．４Ｄ〜３．６Ｄ（Ｄは内管の外径）だけ離れて配設される。両方の保持部材の外径は外管の内径よりも小さくされている。保持部材には両側を連通する連通手段を設けることが好ましい。外部継手と外管、または、さらに保持部材が、透明または半透明に形成すると内部が観察できて好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に化学工場において化学溶液や処理廃液などを搬送する二重管の接続構造に関するものであり、さらに詳しくは、内管と外管を同心状に保持でき、継手部分に応力が加わっても応力の集中を緩和させ、ウォーターハンマーなど急激な力が二重管の配管に加わっても管が破損することなく、配管の接続を確実にできる二重管の接続構造である。

二重管の継手部分の接続構造においては、二重管構造の継手を一体的に成形する方法と、既存の継手を組み合わせて二重管の構造を形成する方法があった。既存の継手を組み合わせる方法としては、従来では図６に示すような二重配管のエルボ部の構造があった（例えば、特許文献１参照）。その構成は、エルボ実管１０１とエルボ実管１０１を内部に挿脱かつ収納可能なエルボサヤ管１０２及び二個のスペーサ１０３とからなり、エルボサヤ管１０２の直線部１０４の内壁に突出縁１０５を有し、各スペーサ１０３はエルボサヤ管１０２の直線部１０４内壁に周端面が摺動可能に嵌合すると共に、周端部を突出縁１０５に当着させ、一方スペーサ１０３の中央部に設けた透孔１０６にエルボ実管１０１の両端部を嵌合させ、エルボ実管１０１をエルボサヤ管１０２内に収納固定するものであった。その効果は、エルボ部の二重管の組み立てを簡易に施工現場で可能とするものであり、二重化構造とすることでの安全性、機能性を向上させるものであった。

特開２００１−２００９８０号公報

しかしながら、上記従来の二重配管のエルボ部の構造は、二重配管に応力が加わった場合、例えば高温の流体を流したときにエルボ実管１０１に接続された実管１０７は膨張するがエルボサヤ管１０２に接続されたサヤ管１０８は実管１０７と離れているのであまり膨張せず、実管１０７とサヤ管１０８の膨張の度合いが異なるために応力が発生するが、二重管の配管の構成上エルボ部などの配管内で動きの限定された継手部分に応力が集中し易くなるため、従来のようにエルボ実管１０１がエルボサヤ管１０２内でスペーサ１０３によって動かない状態で収納固定されていると、エルボ部で応力の集中を緩和できずにスペーサ１０３、エルボサヤ管１０２またはエルボ実管１０１のいずれかの部分が破損する恐れがあるという問題があった。また、エルボサヤ管１０２またはエルボ実管１０１に直管状の長い実管１０７またはサヤ管１０８を挿入接続させる際に、エルボ実管１０１がエルボサヤ管１０２内で動かないので、エルボ実管１０１とエルボサヤ管１０２を僅かにずらして軸心合わせの微調整を行うことができず接続作業が困難となったり、接続が不十分となる恐れがあるという問題があった。

本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、内管と外管を同心状に保持でき、継手部分に応力が加わっても応力の集中を緩和させ、ウォーターハンマーなど急激な力が二重管の配管に加わっても管が破損することなく、配管の接続を確実にできる二重管の接続構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明によれば、内部継手で接続された内管を、外部継手で接続された外管で被ってなる二重管の接続構造であって、
前記外部継手の端面が前記内部継手の端面よりも軸方向外側に突出して形成され、
前記外部継手の端面と前記内部継手の端面の間の第１の位置と前記外部継手の端面より外側で、第１の位置から所定距離だけ離間した第２の位置とにおいて、前記内管の外周上に前記外管を前記内管から離間せしめるための保持部材が付設されている、
ことを特徴とする二重管の接続構造が提供される。
請求項２の発明によれば、前記第１の位置は、前記内部継手の端面と前記外部継手の端面の中間位置と前記内部継手の端面との間に設定されている。
請求項３の発明によれば、前記第２の位置は、前記内管の外径をＤとして、前記第１の位置から１．４Ｄ〜３．６Ｄの間に設定されている。
請求項４の発明によれば、周方向で少なくとも部分的に、前記保持部材と前記外管の間に隙間が設けられている。
請求項５の発明によれば、前記保持部材が、前記内管の外周に溶接、溶着、または、接着されている。
請求項６の発明によれば、前記保持部材に、保持部材で区切られる両側を連通する連通手段を有する
請求項７の発明によれば、前記外管にドレインが付設されている。
請求項８の発明によれば、前記保持部材は、角部が外管の内面に応じて成形された多角形とされている。
請求項９の発明によれば、前記外部継手と前記外管、または、さらに前記保持部材が、透明または半透明に形成されてなる。
請求項１０の発明によれば、前記内部継手および前記外部継手が曲がり継手である。

本発明は以上のような構造をしており、以下の優れた効果が得られる。
（１）第一、第二保持部材で内管と外管を保持しているため、内部継手と内管および外部継手と外管の接続構造は常に同心状に保持され、内部継手と外部継手が衝突したり、内管と外管が衝突することが防止でき、内管が破損しても流体が二重管の配管の周辺に流出することがなく、流出した流体による二次被害の発生が防止され、管の破損による被害を最小限に食い止めることができる。
（２）管の膨張や収縮などにより継手部分に応力が加わっても、応力に応じて内部継手を僅かに移動したり変形することにより応力の集中が緩和されるので二重管の配管の破損が防止できる。
（３）ウォーターハンマーなどで急激な力が二重管に加わっても、加わる力を第一保持部材と第二保持部材にほぼ均等に分散させることができ、外管が破損しないように保持できる。
（４）配管作業時に内部継手や外部継手を動かして受口部の挿入角度を微調整することができ、配管の接続を確実にできる。
（５）保持部材に少なくとも一つの切り欠き部または貫通孔を設けると、内管が破損して外管の底部に流体が流れてドレインに流れ込む際に、保持部材で流体の流れを止めることなく短時間で流体を安全に外部へ流出させ、またドレインに流体が流れることで内管の破損や流体の漏れを早期に感知することができる。
（６）外部継手、外管、第一、第二保持部材の全部またはいずれかが透明または半透明となるように形成されると、外部から内管の様子が視認できるので流体の破損や漏れを早期に確認でき、流体の破損や漏れが発生した箇所をすぐに特定できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことは言うまでもない。

図において、１は口径１００ＡのＰＶＣ製９０°エルボである外部継手である。外部継手１の両側の開口部には受口部２が設けられている。３は外部継手の内部に収納されている口径５０ＡのＰＶＣ製９０°エルボである内部継手である。内部継手３の両側の開口部には受口部４が設けられている。

５は口径１００ＡのＰＶＣ製の外管であり、外管５の一端部が外部継手１の各々の受口部２に挿入接続されている。６は口径５０Ａ（外径Ｄは６０ｍｍ）のＰＶＣ製の内管であり、内管６の一端部が内部継手３の各々の受口部４に挿入接続されている。

７、８はＰＶＣ製の第一、第二保持部材である。第一、第二保持部材７、８は円盤形状であり、内周が内管６の外径と略同径となる貫通孔９が設けられ、外周が外管５の内径より小径となり外管５の内周面と隙間ができるように設けられている。第一、第二保持部材７、８は、各々内管６の外周に嵌着されて溶接により固定され、外周の少なくとも一部が外管５の内周面に当接可能に設置されている。これにより内管６と外管５が同心状になるように保持される。また、内部継手３の受口部４端面から第一保持部材７までの長さＬ１は２ｍｍで設置されており、第一保持部材７から第二保持部材８までの長さＬ２は内管６の外径Ｄに対して１．６７Ｄとなる１００ｍｍの間隔になる位置に設置されている。また、第一、第二保持部材７、８の外周には等間隔に４箇所の切り欠き部１０（図３参照）が設けられており、切り欠き部１０の一つが外管５の底部に位置するように設置されている。

次に、本実施形態の二重管の接続構造の接続方法を図１に基づいて説明する。

まず、内管６の外周に第一、第二保持部材７、８を嵌着し、溶接にて固定する。このとき、第一保持部材８は内管６の端面から受口部４の挿入量にＬ１の２ｍｍを加えた位置で固定し、第二保持部材８は第一保持部材７からＬ２の１００ｍｍの位置で固定する。次に、内部継手３の受口部４に内管６の一端部を挿入して接続する。このとき、内部継手３は外部継手１の内部で固定されていないため、内管６を受口部４に挿入する際に受口部４を動かして挿入角度を微調整することで、容易に内部継手３の受口部４と内管６の軸心を合わせることができ、確実に接続することができる。次に、外部継手１の受口部２に外管５の一端部を挿入して接続する。このとき、外管５は第一、第二保持部材７、８をガイドとして軸心がずれないようにでき、外管５を受口部２に挿入する際も受口部２を動かして挿入角度を微調整して軸心を合わせることで確実に接続することができる。

内管６に嵌着される保持部材７、８の個数は特に限定されずさらに多くの保持部材を設けてもよい。また、第一、第二保持部材７、８は内管６と外管５を同心状に保持できるのであれば円盤状、円筒状、多角形状（三角形、四角形、六角形等）、放射状にリブが伸びた形状など特に限定されない。ここで同心状とは、内管６と外管５の軸心が完全に一致するほど厳密なものではなく、内管と外管が当接しない程度の間隔を維持する範囲内で、おおよそ軸が合っていることである。また、第一、第二保持部材７、８の外周は、内管６と外管５が直接当接しないように外管５の内周面の少なくとも一部に当接可能であれば、第一、第二保持部材７、８の外周を外管５の内径と略同径に設けたり、第一、第二保持部材７、８の外周と外管５の内周の間に隙間ができるように設けたりしても良い。特に第一、第二保持部材７、８の外周と外管５の内周の間に僅かな隙間ができるように設けると、継手部分に応力が集中しようとしても隙間が設けられた範囲内で内部継手３や内管６が僅かに変形したり移動したりすることで応力の集中を緩和して二重管の配管の破損を防止できるので好適である。また、外管５の内周面と第一、第二保持部材７、８の外周の当接部分は、各部材同士が直接当接しても良く、当接部分がシールされた状態でも良く、クッション材を介して当接する構成でも良い。

本発明において、第一保持部材７は、内部継手３の開口部端面から外部継手１の開口部端面までの範囲で内管６の外周に嵌着されてなることが望ましく、内部継手３の開口部端面の位置から僅かな（１ｍｍ程度）位置から内部継手３の開口部端面と外部継手１の開口部端面の中間位置までの間であることがより望ましい。これは第一保持部材７は内部継手３の開口部端面から少し離れた位置に設けると、内部継手３が二重管の配管内で移動できる余裕を持つことで継手部分の応力集中を緩和させることができるので好適である。互いに接触する位置でも内部継手３は固定されないため僅かな移動は可能なのでＬ１の範囲は接触する位置からにする必要がある。また内部継手３が外部継手１の内部から出ないように同心状に保持させるためにＬ１の範囲は外部継手１の開口部端面の位置までにする必要がある。

また、第一保持部材７から第二保持部材８までの長さＬ２が、内管６の外径Ｄに対して１．４Ｄ〜３．６Ｄの間隔で、内管６の外周に嵌着されてなることが望ましく、内管６の口径が４０Ａ未満のときは２．８Ｄ〜３．６Ｄであり、内管６の口径が４０Ａ以上のときは１．４Ｄ〜３．０Ｄであることがより望ましい。Ｌ２は外管５内周面に加わる力を低減させるための範囲であり、第一、第二保持部材７、８が嵌着される内管６の外径Ｄによって好適な範囲が決まる。２箇所の第一、第二保持部材７、８を一定距離の間隔をとることで、内部継手３が必要以上ガタつくことを抑え、内部継手３および内管６と、外部継手１および外管５を同心状に保持するためにＬ２を１．４Ｄ以上にすることが好ましい。また、例えばウォーターハンマーなどにより図１の矢印方向の力が加わる場合、内部継手３から内管６に伝わった矢印方向の力を内管６を保持する第一、第二保持部材７、８が一定の近さで配置されていることによりほぼ均等に分散させ、外管５と当接する当接部１２、１３に矢印方向の力を集中させないようにするためＬ２を３．６Ｄ以下にすることが好ましい。

本発明の第一、第二保持部材７、８は、外周に少なくとも１つの切り欠き部１０または側面に少なくとも一つの貫通孔１１が設けられた構成であることが望ましい。切り欠き部１０または貫通孔１１の個数や位置は特に限定されないが、第一、第二保持部材７、８の外周（貫通孔１１の場合は外周付近）に４箇所以上を等間隔に設けると、保持部材７、８をどのように設置しても、内管６が破損して流体が外管５（内管６外周と外管５内周の間に形成された空間１５）に流出した場合、流体が切り欠き部１０または貫通孔１１を通過して二重管の任意の箇所に設けられたドレイン１４（図２参照）まで流れることができ、ドレイン１４に流体が流れ込んだことで内管６の破損や流体の漏れを感知することができるので好適である。また、切り欠き部１０や貫通孔１１は、流体が通過できるのであれば形状は特に限定されないが、図３のような円盤状の第一、第二保持部材７、８の外周に直線状の切り欠き部１０が設けられた構成や、図４のような第一、第二保持部材７、８の外周付近に貫通孔１１が設けられた構成などが挙げられる。また、切り欠き部１０や貫通孔１１のいずれか一つが必ず外管の底部に位置するように設けることが望ましい。

また、第一、第二保持部材７、８は内管６の外周に溶接、溶着または接着のいずれかの方法で固定されることが望ましい。これは、例えば二重管が流体温度や気温により伸縮した場合でも、第一、第二保持部材７、８がずれることがなく確実に内管６と外管５を同心状に保持することができるので好適である。

また、外部継手１、外管５、第一、第二保持部材７、８の全部またはいずれかが透明または半透明となるように形成されることが望ましい。これは外部から内管６の様子が視認できるので流体の破損や漏れを早期に確認でき、流体の破損や漏れが発生した箇所をすぐに特定できるので好適である。

本発明の二重管の接続構造は、図１に示したエルボ形状や、図５に示したチーズ形状の他、図示しないベンド形状やソケット形状のものにも適用できる。なお、エルボ形状やベンド形状の曲がり角度は９０°が主に用いられるが、４５°でも１２．５°でもよい。

また、本発明の内部継手３、外部継手１、内管６、外管５、第一、第二保持部材７、８の材質は、ポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと記す）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニリデンフルオライド、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレンなどの樹脂、鉄、銅、銅合金、真鍮、アルミニウム、ステンレスなどの金属などいずれでも良く、用途に応じて内部の二重管の配管と外部の配管を異なる材質で設けても良い。

次に、本実施形態の二重管の接続構造の作用を図１、図２に基づいて説明する。
図１において、内管６のみに流体として塩酸を流す。内管６が破損したとき、塩酸が外管５（内管６外周と外管５内周の間に形成された空間１５）に流出するが、外管５内に塩酸が貯まり二重管の配管周辺には流出しないため、二重管の配管の周辺に塩酸が流出して塩酸による二次被害が発生することが防止され、内管６の破損による被害を最小限に食い止めることができる。外管５内に貯まった流体は図２のドレイン１４を設けることで、安全に外部へ流出させることができる。なお、本発明の二重管に流す流体は、化学溶液や処理廃液など管と継手の材質の耐薬品性が問題ないものであれば特に限定されない。また、内部継手３と内管６および外部継手１と外管５の接続構造は、第一、第二保持部材７、８によって常に同心状に保持され、内部継手３と外部継手１が衝突したり、内管６と外管５が衝突することが防止される。

内管６に高温の流体を流した場合、内部継手３に接続された内管６は膨張するが外部継手１に接続された外管５はあまり膨張せず、内管６と外管５の膨張の度合いが異なるために応力が発生して二重管の配管の構成上内部継手３に応力が集中し易くなるが、内部継手３は外部継手１の内部で保持されないため外部継手１内での移動が可能であり、内部継手３に応力が集中しようとしても応力に応じて内部継手３が僅かに移動したり変形することにより応力の集中が緩和されるので、二重管の配管の破損を防止することができる。また、外気温が高いときや低いときに内管６と外管５で膨張や収縮の度合いが異なるときなどに対しても同様の効果が得られる。

また、ウォーターハンマーなどにより図１の矢印方向の力が加わる場合、内部継手３から内管６に伝わった矢印方向の力は内管６を保持する第一、第二保持部材７、８に伝わり、第一、第二保持部材７、８と外管５内周面とが当接する当接部１２、１３に矢印方向の力が加わることになる。矢印方向の力は内部継手３に最も近い第一保持部材７の当接部１２に集中しようとするが、第一保持部材７から第二保持部材８までの長さＬ２が内管６の外径Ｄに対して１．４Ｄ〜３．６Ｄで設けられることにより、矢印方向の力は集中されずに第一保持部材７と第二保持部材８にほぼ均等に分散させることができ、当接部１２、１３に加わる力は矢印方向の力が集中する場合に比べて１／２程度に抑えることができ、矢印方向に加わる力で外管５が破損しないように保持できる。

また、図２において内管６は破損して流体が外管５（内管６外周と外管５内周の間に形成された空間１５）に流出した場合、内管６から流れ出る流体は外管５の底部を流れて二重管の配管の任意の場所に設置されたドレイン１４に流れ込み、ドレイン１４に流体が流れ込んだことで内管６の破損や流体の漏れを感知することができる。このとき、第一、第二保持部材７、８と外管５内周面とは繋がらずに隙間が設けられており、さらに切り欠き部１０を設けることで切り欠き部１０を通過して流体が流れることができるので、内管６から流れ出る流体を第一、第二保持部材７、８で止めることなく短時間でドレイン１４に流して流体の漏れを感知させることができる。

継手がエルボである本発明の実施形態を示す縦断面図である。二重管の配管にドレインを設けた本発明の実施形態で内管が破損した場合を示す模式図である。切り欠き部を有する保持部材を示す斜視図である。貫通孔を有する保持部材を示す斜視図である。継手がチーズである本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。従来の二重配管のエルボ部の構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１外部継手
２受口部
３内部継手
４受口部
５外管
６内管
７第一保持部材
８第二保持部材
９貫通孔
１０切り欠き部
１１貫通孔
１２当接部
１３当接部
１４ドレイン
１５空間

Claims

内部継手で接続された内管を、外部継手で接続された外管で被ってなる二重管の接続構造であって、
前記外部継手の端面が前記内部継手の端面よりも軸方向外側に突出して形成され、
前記外部継手の端面と前記内部継手の端面の間の第１の位置と、前記外部継手の端面より外側で、第１の位置から所定距離だけ離間した第２の位置とにおいて、前記内管の外周上に前記外管を前記内管から離間せしめるための保持部材が付設されている、
ことを特徴とする二重管の接続構造。
前記第１の位置は、前記内部継手の端面と前記外部継手の端面の中間位置と前記内部継手の端面との間に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記第２の位置は、前記内管の外径をＤとして、前記第１の位置から１．４Ｄ〜３．６Ｄの間に設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
周方向で少なくとも部分的に、前記保持部材と前記外管の間に隙間が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記保持部材が、前記内管の外周に溶接、溶着、または、接着されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記保持部材に、保持部材で区切られる両側を連通する連通手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記外管にドレインが付設されている、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記保持部材は、角部が外管の内面に応じて成形された多角形である、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記外部継手と前記外管、または、さらに前記保持部材が、透明または半透明に形成されてなる、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。
前記内部継手および前記外部継手が曲がり継手である、ことを特徴とする請求項１に記載の二重管の接続構造。