JP7201479B2 - 継手構造体 - Google Patents
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Description
従来の典型的な継手構造体は、例えば、端部にフランジ部が設けられた配管どうしを、該フランジに設けた貫通孔を使ってボルト止めするよう形で構築されている。
例えば、2本の配管がそれぞれフランジを有していない場合、それぞれの配管の端部に螺子山を設けて相フランジと称される円環状の部材に配管端部をねじ込んで配管の端部にフランジを形成させた上でこれらを接続するような方法が従来採用されている。
例えば、配管を径の異なる別の配管に接続する際においては、当該配管とサイズが合致したフランジと他の配管とサイズが合致したフランジとがそれぞれ両端部に備えられた異径フランジと称される短い管状の部材を配管の間に介挿させる方法が採用されたりしている。
そして、この異径フランジと配管との接続箇所においても、配管どうしを接続する際の継手構造と同様の継手構造が形成されている。
例えば、下記特許文献1(段落0022など参照)には、バッフルや洗浄器具を挿入するための複数のノズル部を備えたタンクが開示されており、このようなノズルに対して配管を接続するような場面でも継手構造体が形成されたりしている。
上記のように従来の継手構造体は、複数の管状部材を直接又は他の部材を介して接続する場面において種々の態様で構成されている。
しかしながら、従来の継手構造体では、フランジ部どうしを複数のボルトで接続するような形で継手構造体が形成されているため解体や組み立てにともなう操作が煩雑であるという問題を有している。
そこで、本発明では、このような問題を管状部材どうしを連結したり該連結を解除したりする際の操作が容易な継手構造体を提供することを課題としている。
第1管状部材と第2管状部材とが直接又は他の部材を介して接続されている継手構造体であって、
前記接続がされている箇所での前記第1管状部材の側には第1フランジ部が形成され、前記第2管状部材の側には第2フランジ部が形成されており、
前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とにフェルール形状が備えられ、前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とともにフェルール継手構造を構成するフェルールクランプがさらに備えられており、
前記第1管状部材と前記第2管状部材との一方又は両方にグラスライニングが施されている継手構造体、
を提供する。
図1は、蓋付タンクへの配管の接続における事例を示したもので、以下においては、蓋付タンク1がグラスライニングの施されたグラスライニング容器である場合を例にして本発明の実施の形態について説明する。
本実施形態の蓋付タンク1は、タンク10と、蓋構造体20とを備えている。
前記タンク10は、内部空間と外部空間とを連通する開口を有している。
本実施形態での蓋付タンク1は、タンク10と、蓋構造体20とを備えている。
前記蓋構造体20は、前記タンク10の開口を塞ぐための蓋体と、該蓋体を前記タンク10に装着する際のベースとなる基体とを備えている。
該タンク本体11の下部には、タンク10の底となる底壁部11aと、該底壁部11aの外周縁より筒状になって立ち上がる周側壁部11bとが備えられている。
前記タンク本体11の上部は、前記周側壁部11bの上部開口を上方から閉塞するように設けられた天壁部11cを備えている。
本実施形態の前記タンク10は、該天壁部11cから上方に延びる管状部12をさらに有している。
前記周側壁部11bの内径は、通常、3m以下とされる。
なお、本実施形態のタンク10は、その形状や大きさが特に限定されるものではなく、前記周側壁部11bが45cm以上の内径を有する円筒状であっても、60m以上の内径を有する円筒状であってもよい。
前記周側壁部11bは、角筒状などであってもよい。
本実形態のタンク10は、縦型である必要はなく横型であってもよい。
本実施形態のタンク10は、通常、前記タンク本体の容量が100L以上100kL以下とされ得る。
前記タンク10は、前記周側壁部11bの中心部を通って垂直方向に延びる中心軸CLに対して並行するように上方に延びる第1管状部12aと、前記中心軸に対して傾斜して上方に延びる第2管状部12bとを備えている。
前記第1管状部12a及び前記第2管状部12bは、水平方向における位置が前記中心軸CLと前記周側壁部11bとの間に位置するように配されている。
前記第2管状部12bは、前記第1管状部12aとは前記中心軸CLを介して反対側となる位置に設けられ、上方に向かうに従って前記中心軸CLから離れるように傾斜した状態で備えられている。
即ち、前記タンク10は、その内部空間と外部空間とを連通状態にさせる開口を前記第1管状部12aと前記第2管状部12bとの上端部に備えている。
本実施形態では、前記天壁部11c、前記第1管状部12a、及び、前記第2管状部12bが一体不可分となった一体成形品であり、該一体成形品は、前記タンク本体11の下部と同様にグラスライニングが施された鋼製品である。
本実施形態の前記第2管状部12bは、前記天壁部11cから管状に延びる管体(以下、「第2管本体12b1」ともいう)と、該第2管本体12b1の上端部より径方向外向きに延びるフランジ(以下、「第2管フランジ12b2」ともいう)とを備えている。
本実施形態の前記管体(12a1,12b1)は、いずれも円筒状で前記フランジ(12a2,12b2)はいずれも円環状である。
本実施形態における前記第1管状部12aと前記配管30とは、継手構造体を構成して接続されている。
尚、本実施形態における前記第2管状部12bには、前記蓋構造体20が装着されている。
(第1実施形態)
前記のように本実施形態では、前記第1管状部12aと前記配管30とを連結するように継手構造体100が形成される。
即ち、本実施形態で継手構造体100を構成する2つの管状部材の内の第1管状部材は、前記タンク10の第1管状部12aであり、第2管状部材は前記配管30である。
より詳しくは本実施形態の継手構造体100では収容物を収容する前記タンク本体11と、該タンク本体11より管状となって前記タンク本体より離れる方向に延びる前記第1管状部12aを有するグラスライニング製のタンク10の前記第1管状部12aが前記第1管状部材となっており、前記タンク10に接続される前記配管30が前記第2管状部材となっている。
本実施形態で継手構造体100では、前記第1管状部12aと前記配管30とが直接又は他の部材を介して接続されている。
前記継手構造体100は、前記第1管状部12aの前記開口と前記配管30の前記開口とが上下方向において対向した配置となるように構成され、前記第1管状部内の流路と前記配管内の流路とが連通する状態となるように構成される。
尚、以下においては、前記第1管状部12aから前記配管30へと向かう方向を第1方向と称し、該第1方向とは逆向きとなる方向を第2方向と称することがある。
また、以下においては、前記第1方向のことを上方と称し、前記第2方向のことを下方と称することがある。
さらに、以下においては、前記第1方向や前記第2方向に直交する平面に沿って前記第1管状部12aの中心軸や前記配管30の中心軸から離れる方向や前記中心軸に向かう方向のことを径方向と称することがある。
そして、以下においては、前記中心軸から離れる方向を外方や外向きなどと称し、前記中心に向かう方向を内方や内向きなどと称することがある。
また、以下においては、前記中心軸周りに周回する方向のことを周方向と称することがある。
前記継手構造体100は、前記第1管状部12aと前記配管30との接続箇所から前記配管側(100Y)が当該配管30と第2継手用部材120とで構成されている。
本実施形態では、前記第1継手用部材110と前記第2継手用部材120とのそれぞれに後段において詳述するようにフェルール形状を有するフランジ部が備えられており、前記第1継手用部材110に対する前記第2継手用部材120の固定を第3継手用部材であるフェルールクランプ130によって実施し得るように構成されている。
前記第1フランジ部112は、前記第1管状部12aとは別部材となったリング状の部材で構成されており、より詳しくは、フェルール継手構造に利用される傾斜面が外周部に形成されたテーパーリング112xによって形成されている。
前記接合面CFでの前記配管30の側には前記配管フランジ31よりも大径であり、しかも、フェルール形状を有している第2フランジ部122が備えられている。
前記第2フランジ部122は、前記配管30とは別部材となったリング状の部材で構成されており、より詳しくは、フェルール継手構造に利用される傾斜面が外周部に形成されたテーパーリング122xによって形成されている。
該テーパーリング122xは、周方向に並んだ複数の分割片によって構成させてもよい。
即ち、テーパーリング122xは、分割片どうしの接続部が周方向の複数箇所に形成されたものであってもよい。
前記テーパーリング122xを分割自在とすることで、当該テーパーリング122xは、前記配管30に対する着脱が容易になされ得る。
前記第1フランジ部112、及び、前記第2フランジ部122の外周縁に沿った輪郭形状はそれぞれ略同じ大きさを有する円形であり、即ち、前記第1テーパーリング112xと前記第2テーパーリング122xとは共通する外径を有する円形リングであり、継手構造体100を形成する際には、前記外周縁を揃えた状態で当接される。
言い換えると前記第1フランジ部112の傾斜面及び前記第2フランジ部122の傾斜面は、それぞれ径方向外側に向かうに従って前記接合面CFに近づくように構成されている。
前記フェルールクランプ130は、周長を変更するための締付具131を備えている。
より詳しく説明すると、前記フェルールクランプ130は、前記第1フランジ部112と前記第2フランジ部とが輪郭を揃えて当接されている状態において前記第1フランジ部及び前記第2フランジ部の外周に巻掛け得る長さを有し、前記合せ面VPに対して垂直方向に見た際に前記第1フランジ部や前記第2フランジ部の外周縁が描く円形よりも径大な円形状に配置可能であるとともに前記締付具131によって径を縮小し得るように構成されている。
そして、本実施形態における前記継手構造体100は、前記第1フランジ部112の傾斜面と前記第2フランジ部122の傾斜面とのそれぞれに対して外側から内側に向けて力が加えられることによって前記第1フランジ部112と前記第2フランジ部122とが接近する方向に前記力が作用し、これによって前記第1管状部12aと前記配管30とを気密性の高い連結状態にさせ得るように構成されている。
即ち、本実施形態の前記第1継手用部材110は、前記第1管状部12aの内部を通る流路を上方に向けて僅かに延長するように構成されており、前記第1管本体12a1に続く連通路を形成すべく構成されている。
本実施形態における前記第1継手用部材110では、前記フェルールフランジ構造となっている前記テーパーリング112xが、前記第1本体部111とは別部材となっている。
本実施形態における前記樹脂リング111xは、特にその材質が限定されるべきものではないが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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(PFA)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン/エチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)などのフッ素樹脂が用いられてなる成形品とすることができる。
本実施形態における前記樹脂リング111xは、シリコン樹脂が用いられてなる成形品であってもよい。
前記樹脂リング111xは、耐摩耗性、硬度(弾性率)、破壊強度などの諸物性の調整を目的として、フッ素樹脂やシリコン樹脂などの樹脂とともにガラスファイバーやタルクなどの無機フィラーを含有してもよい。
前記樹脂リング111xは、顔料などのその他の添加剤を適宜含有してもよい。
該樹脂リング111xは、配管フランジ31に対応した径を有し、前記第1端面111xaを全周に亘って配管フランジ31に面接触させ得る形状を有している。
本実施形態においては、前記第1管フランジ12a2と前記配管フランジ31とが共通する径を有している。
そのため、前記樹脂リング111xは、前記第1管フランジ12a2にも対応した径を有し、前記第2端面111xbを全周に亘って前記第2管フランジ12b2に面接触させ得る形状を有している
前記継手構造体100は、前記溝111dに収容されたシーリング材としてOリングSLをさらに備えている。
即ち、前記樹脂リング111xは、第1端面111xaが前記配管側に当接される際により強く当接されてより気密性の高い連結状態を構成させ得るように前記溝111dに備えられている。
前記凸部111cは、樹脂リング111xの第2端面111xbの外周縁部を周回するように設けられ全周に亘って設けられている。
前記テーパーリング112xの第1面とは逆側の第2面は、前記フェルールクランプ130によって内向きに応力が加えられる前記傾斜面となっている。
前記テーパーリング112xは、特にその材質が限定されるべきものではないが、金属製であることが好ましく、ステンレススチール製であることが好ましい。
該テーパーリング112xが金属製であることで、該テーパーリング112xがセラミックス製やグラスライニング製であるような場合に比べて前記第1面や前記第2面を精密に加工し易くなるという効果を奏する。
該段差112x1は、前記樹脂リング111xの凸部111cと係合し、前記樹脂リング111xに外嵌した際に前記樹脂リング111xの第1端面111xaが必要以上に前記第1面よりも突出しないように設けられている。
前記分割フランジ113xは、複数の分割片によって構成されており、該分割片が合体して円環状となるように構成されている。
前記分割フランジ113xは、前記のように分割されていない状態において円環状となるように構成されており、その内径が前記第1管状部12aの前記第1管本体12a1よりも径大で、且つ、前記第1管状部12aの前記第1管フランジ12a2よりも径小となるように構成されている。
即ち、本実施形態における前記第1継手用部材110は、分割フランジ113xのみによって前記第1管状部12aに固定され得るようにはなっておらず、該分割フランジ113xは前記第1管状部12aの外周面と当該分割フランジ113xの内周面との間に遊び(クリアランス)を設けて嵌まるように構成されている。
該連結ボルト114は、前記分割フランジ部113と前記テーパーリング112xとの間に距離を設けてこれらを連結するとともにこれらの間の距離を調整し得るように設けられている。
従って、本実施形態の前記第1継手用部材110は、前記分割フランジ部113と前記テーパーリング112xとの間に前記第1管状部12aの先端部に設けられたフランジ(第1管フランジ12a2)を挟み込んで該第1管状部12aに固定されるべく構成されている。
そのため、本実施形態の前記第1継手用部材110は、前記分割フランジ113xで前記第1管状部12aの管体部分(第1管本体12a1)に対して直接的に固定させるようにしても前記第1管本体12a1に頻繁に締め付け力を加えたり締め付け力を解除したりする必要性はない。
しかし、グラスライニングが施されている前記第1管本体12a1に対して強い締め付け力を作用させることは好ましいことではなく、前記分割フランジ113xは、上記のようにして前記第1管状部12aに遊嵌させることが好ましい。
本実施形態における前記連結ボルト114は、周方向に等間隔で配されている。
そして、本実施形態における前記第1継手用部材110では、前記連結ボルト114を締め付けると前記分割フランジ113xが前記第1管フランジ12a2に係合して当該分割フランジ113xの側から前記テーパーリング112xに向けて接近することができなくなるとともに前記テーパーリング112xを前記第1管フランジ12a2に接近させるように前記連結ボルト114の締め付け力が作用することになる。
従って、本実施形態における前記継手構造体100は、さらに前記連結ボルト114を締め付けると前記テーパーリング112xを前記第1管フランジ12a2に接近させるように発生させた力が前記段差112x1における係合を通じて前記樹脂リング111xに伝達され、前記樹脂リング111xと前記第1管フランジ12a2との間に介挿された前記ガスケット140への圧縮力として機能する。
本実施形態の第2管状部材である前記配管30には、前記のように前記第2フランジ部よりも一回り小さなフランジ(以下「配管フランジ31」ともいう)が備えられている。
配管側の前記テーパーリング122x(第2テーパーリング122x)は、前記タンク10より延びる前記第1管状部12aに装着されている前記第1テーパーリング112xと同様に円環形状でフェルールフランジ構造を有している。
また、第2テーパーリング122xは、前記配管30を挿通可能で、且つ、前記配管フランジ31に係止可能な内径を有している。
前記第2テーパーリング122xは、下面内周側の角部に前記配管フランジ31に係止される段差122x1が設けられている。
前記第2テーパーリング122xは、第1管状部材を構成している前記第1テーパーリング112xと同様に特にその材質が限定されるべきものではない。
前記第2テーパーリング122xは、金属製であることが好ましく、ステンレススチール製であることが好ましい。
該第2テーパーリング122xが金属製であることで、第1テーパーリング112xと同様に前記第1面や前記第2面を精密に加工し易くなるという効果を奏する。
前記段差122x1は、他の部位よりも前記第1方向(上方)に向けて一段下がった状態となって形成され、前記配管フランジ31と前記第2テーパーリング122xとを係合させるべく設けられている。
本実施形態の前記第2継手用部材120は、前記フェルールクランプ130で前記第1継手用部材110に装着された際に、当該フェルールクランプ130に加わる締め付け力が前記第2テーパーリング122xに加わって当該テーパーリング122xを下方へ移動させる力となり、該力が前記段差122x1で前記配管フランジ31へと伝達されるように構成されている。
そして、前記第2継手用部材120は、フェルールクランプ130、第1テーパーリング112x、及び、第2テーパーリング122xでフェルール継手構造が構成されることによって前記配管30とともにタンク10に対して強固に固定されるよう構成されている。
そのため従来は配管とタンクとの接続や接続解除を行うたびに複数のボルト、ナットを締結、解除する必要がある。
一方で本実施形態では、例えば、前記タンク10を移動させたり、前記タンク10に別の配管を接続したりするのをフェルールクランプの操作だけで簡便に実施し得る。
一方で、フェルールクランプ130を用いる場合は、そのような部分的な圧力の調整を行うことが難しい。
このことに関し、本実施形態において形成される継手構造体100では前記フェルール継手構造によって接続される箇所から第1管状部材(第1管状部12a)の側が、当該第1管状部材と、該第1管状部材とは別部材である第1継手用部材とで構成され、該第1継手用部材に前記第1フランジ部が形成されている。
即ち、本実施形態においては、第1フランジ部と第1管状部12aとの間が縁切りされた状態になっているためフェルールクランプによって第1フランジ部に加えられた力がそのままの状態で第1管状部12aに伝達されず、第1フランジ部に加えられた力にバラツキが生じていたとしても第1管状部12aに伝達される際にバラツキが緩和され得る。
本実施形態では、前記第1管状部材に前記グラスライニングが施されているが、当該グラスライニングに局所的な強い力が作用することも第1継手用部材が別部材であることで抑制され得る。
この点に関しては、第2管状部材(配管30)の側でも同じである。
この点に関し、以下に他の実施の形態について説明する。
図3は、第2実施形態に係る継手構造体100を示した図である。
該第2実施形態に係る継手構造体100は、前記第1管状部材の側(100X)の構造に関しては第1実施形態に係る継手構造体100と同じである。
一方で、第2実施形態に係る継手構造体100は、前記第2管状部材の側(100Y)の構造に関しては第1実施形態に係る継手構造体100と異なっている。
そして、第2実施形態においては、前記配管フランジ31に係止させ得るように前記配管30の管体部分よりも大径で前記配管フランジ31よりも径小な内径を有する分割フランジ122y(以下「第2分割フランジ122y」ともいう)を有している。
第2実施形態においては、前記第2分割フランジ122yに前記第2テーパーリング122xを固定するための連結ボルト126を備えている。
尚、この第2分割フランジ122yは、複数の分割片で構成されている点や、円環状と、円環が開いた状態とに変化させ得る点については第1継手用部材の側の分割フランジ113xと同じである。
これにより、第2実施形態での第2管状部材の側(100Y)は、第1実施形態での第2管状部材と同様に機能する。
しかも、第2実施形態では、第2管状部材が第2分割フランジ122yによって配管に装着されているため、当該第2分割フランジを分割状態にすることで第2管状部材を配管30から簡単に取り外すことができる。
即ち、第2実施形態での第2管状部材は、前記配管30から外して別の配管へ装着させることが容易である。
(第3実施形態)
図4は、第3実施形態に係る継手構造体100を示した図である
この継手構造体100は、第2管状部材が配管30ではなく、両端部に径の異なるフランジが設けられた異径フランジ40である点において第2実施形態に係る継手構造体100と相違しており、その他の構成に関しては、第2実施形態に係る継手構造体100と共通している。
従って、異径フランジ40は、一端側と他端側とに径の異なる配管を接続できるようになっている。
しかも、本実施形態では、他端側のフランジサイズが異なる複数の異径フランジを用意しておけば、種々の径の配管をタンクに接続する際のアジャスターとしての機能を継手構造体100に賦与することができる。
(第4実施形態)
図5は、第4実施形態に係る継手構造体100を示した図である。
この第4実施形態の継手構造体100は、前記第1管状部材の側(100X)の構造に関してはこれまでの実施形態に係る継手構造体100と同じである。
該継手構造体100は、第2管状部材が配管である点において第1実施形態や第2実施形態に係る継手構造体100と同じである。
但し、ここで第2管状部材として用いられる配管30’は、端部に配管フランジを有しておらず、端部まで共通する径を有する。
厳密には、第4実施形態で用いられる配管30’は、端部において外周面に螺子山が形成されている点において僅かに外径が小さくなっている。
即ち、第4実施形態では、前記配管30’の端部をねじ込んで当該配管30’の端部にフランジ構造を形成可能な相フランジ122x’が第2テーパーリングとして備えられている点において第1実施形態の継手構造体100とは異なっている。
尚、相フランジと配管との接続は、必要に応じてロウ付けによって実施してもよい。
Claims (5)
- 第1管状部材と第2管状部材とが直接又は他の部材を介して接続されている継手構造体であって、
前記接続がされている箇所での前記第1管状部材の側には第1フランジ部が形成され、前記第2管状部材の側には第2フランジ部が形成されており、
前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とにフェルール形状が備えられ、前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とともにフェルール継手構造を構成するフェルールクランプがさらに備えられており、
前記第1管状部材と前記第2管状部材との一方又は両方にグラスライニングが施され、
前記フェルール継手構造によって前記接続されている箇所から前記第1管状部材の側が、当該第1管状部材と、該第1管状部材とは別部材である第1継手用部材とで構成され、
該第1継手用部材に前記第1フランジ部が形成され、
該第1継手用部材が、前記第1管状部材の先端部の開口を包囲するように装着された筒状の第1本体部と、該第1本体部に外嵌されて前記第1フランジ部を構成している円環形状の部材とを備え、
前記第1管状部材には、管状に延びる第1管本体と、該第1管本体の端部より径方向外向きに延びる第1管フランジとが備えられ、
該第1管状部材に前記グラスライニングが施されており、
該第1管状部材は、前記第1管フランジの設けられている前記第1管本体の端部に設けられた前記第1継手用部材を介して前記第2管状部材と接続されている継手構造体。 - 前記フェルール継手構造によって前記接続されている箇所から前記第2管状部材の側が、当該第2管状部材と、該第2管状部材とは別部材である第2継手用部材とで構成され、
該第2継手用部材に前記第2フランジ部が形成されており、
前記第2管状部材に前記グラスライニングが施されている請求項1記載の継手構造体。 - 収容物を収容するタンク本体と、該タンク本体より筒状に延びる筒状部を有するグラスライニング製のタンクの前記筒状部が前記第1管状部材となっており、前記タンクに接続されている配管が前記第2管状部材となっている請求項1又は2に記載の継手構造体。
- 前記第2管状部材が両端部に径の異なるフランジが設けられた異径フランジである請求項1乃至3の何れか1項に記載の継手構造体。
- 前記フェルール継手構造によって前記接続されている箇所から前記第2管状部材の側が、当該第2管状部材と、該第2管状部材とは別部材である前記第2継手用部材とで構成され、
該第2継手用部材に前記第2フランジ部が形成されており、
前記第2管状部材が前記グラスライニングの施された前記配管であり、
前記第2継手用部材が前記配管の端部に固定されて該配管の端部にフランジを形成させるための相フランジを有している請求項3記載の継手構造体。
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