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Patent Searching and Data


Title:
METHOD OF JOINING METAL TUBES, JOINT STRUCTURE, FLANGED TUBE, AND METHOD OF FORMING THE FLANGED TUBE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/044775
Kind Code:
A1
Abstract:
A method of joining metal tubes to each other without welding. In the method, a first circular conical surface (10) tapered toward its front end and a first annular recessed surface (18) at the rear of the first circular conical surface are formed on the outer peripheral surface of a front end portion of a first tube (1). A second circular conical surface (26) tapered from its front end toward its rear and a second annular recessed surface (28) contiguous to the second circular conical surface are formed on the inner peripheral surface of a front end portion of a second tube (2). The front end portion of the first tube is inserted into the front end portion of the second tube, and the first tube is pressed in its axial direction while the first circular conical surface (10) is caused to slide on the second circular conical surface (26). As a result, the first tube is press-fitted into the second tube, causing the first circular conical surface (10) to go beyond the second circular conical surface (26) to be fitted to the second annular recessed surface (28). Thus, the first and second tubes are joined to each other with a sealing engagement portion formed between the first and second tubes.

Inventors:
KOYANAGI SATORU (JP)
OTSU YUMIKO (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/067841
Publication Date:
April 09, 2009
Filing Date:
October 01, 2008
Export Citation:
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Assignee:
TOKI ENGINEERING CO LTD (JP)
MARUBENI KK (JP)
KOYANAGI SATORU (JP)
OTSU YUMIKO (JP)
International Classes:
F16L25/00; F16L13/00; F16L23/024; F16L23/026; F16L23/028
Foreign References:
JPH08502340A1996-03-12
JPH0126437B21989-05-23
JPS5274915A1977-06-23
JP3131159U2007-04-26
JPH1122880A1999-01-26
JPS5572978A1980-06-02
JPH0681985A1994-03-22
Attorney, Agent or Firm:
ITOH, Shigeru et al. (21-18 Toranomon 1-chom, Minato-ku Tokyo 01, JP)
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Claims:
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第1の管であって、その外周面に形成された第1の環状係止用凹凸を有する外周面輪郭形状を有する第1の管を用意し、
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第2の管であって、その内周面に形成された第2の環状係止用凹凸を有する内周面輪郭形状を有する第2の管を用意し、
 第1の管を第2の管内に圧入し、第1の環状係止用凹凸が第2の環状係止用凹凸と係合してそれらの間に環状の密封係合部分が形成されるようにして該第1の管と第2の管とを結合する管の結合方法。
 第1の管の外周面輪郭形状が、当該第1の管の先端方向に向けて先細りとなる第1円錐状面と、該第1円錐状面の後側に設けられた第1環状凹面とを有し、
 第2の管の内周面輪郭形状が、当該第2の管の後方に向けて先細りとなる第2円錐状面と、該第2円錐状面の後側に設けられた第2環状凹面とを有し、
 該第1の管をその先端部分から該第2の管内に、該第2の管の先端から挿入し、該第1円錐状面を該第2円錐状面に摺動させながら該第1の管を該第2の管内に圧入し、該第1円錐状面が該第2円錐状面を超えて該第2環状凹面に嵌合するようにすることにより、該外周面と内周面との間に該密封係合部分が形成されて該第1の管と該第2の管との結合がなされるようにした請求項1に記載の管の結合方法。
 該第1円錐状面が、該第1の管の外周面の先端から後方に延び、
 該第2円錐状面が、該第2の管の内周面の先端から後方に延びるようにした請求項2に記載の管の結合方法。
 該外周面輪郭形状が、該第1円錐状面と、該第1円錐状面の後端の最大直径部分に続き該最大直径と略同一直径で後方に延びる同一径部分とを有し、該第1環状凹面を、該同一径部分の後端に連接して形成するようにし、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第2円錐状面及び第2環状凹部を有する請求項2に記載の管の結合方法。
 該外周面輪郭形状が、該第1円錐状面の後側に、小径の先端から大径の後端に向けて傾斜する少なくとも1つの追加の円錐状面を有し、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第2円錐状面、第2環状凹部、追加の円錐状面を有する請求項4に記載の管の結合方法。
 該金属がステンレス鋼とされ、該硬質合成樹脂が架橋ポリエチレンとされている請求項1乃至5のいずれかに記載の管の結合方法。
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第1の管であって、その外周面に形成された第1の環状係止用凹凸を有する外周面輪郭形状を有する第1の管と、
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第2の管であって、その内周面に形成された第2の環状係止用凹凸を有する内周面輪郭形状を有する第2の管と、
 からなり、
 第1の管をその先端から第2の管内に、該第2の管の先端から圧入して第1の環状係止用凹凸と第2の環状係止用凹凸との間に形成された環状の密封係合部分を有し、該第1の管と第2の管との結合がなされている管の結合構造。
 第1の管の外周面輪郭形状が、当該第1の管の先端方向に向けて先細りとなる第1円錐状面と、該第1円錐状面の後側に設けられた第1環状凹面とを有し、該第1円錐状面と該第1環状凹面とが該第1の管の該係止用凹凸面を構成し、
 第2の管の内周面輪郭形状が、当該第2の管の後方に向けて先細りとなる第2円錐状面と、該第2円錐状面に連接する第2環状凹面とを有し、該第2円錐状面と該第2環状凹面とが該第2の管の該係止用凹凸面を構成し、
 第1の管を、その先端部分から第2の管内に、該第2の管の先端から挿入し、第1円錐状面を第2円錐状面と摺動させながら該第1の管をその軸線方向で押圧して第2の管内に圧入し、該第1円錐状面が第2円錐状面を超えて第2環状凹面に嵌合するようにすることにより形成された該環状の密封係合部分を有し、該第1の管と第2の管との結合がされている請求項7に記載の管の結合構造。
 該外周面輪郭形状が、該第1円錐状面と、該第1円錐状面の後端の最大直径部分に続き該最大直径と略同一直径で後方に延びる同一径部分とを有し、該第1環状凹面が、該同一径部分の後端に連接して形成され、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の第2円錐状面及び第2環状凹部を有する請求項8に記載の管の結合方法。
 該外周面輪郭形状が、該第1円錐状面の後側に、小径の先端から大径の後端に向けて傾斜する少なくとも1つの追加の円錐状面を有し、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に対応した輪郭の該第2円錐状面、該第2環状凹部、及び、追加の円錐状面を有する請求項8に記載の管の結合方法。
 該第1の円錐状面が、該第1の管の外周面の先端から後方に延び、
 該第2の円錐状面が、該第2の管の内周面の先端から後方に延びるようにされたことを特徴とする請求項8に記載の管の結合構造。
 該第2の管が、軸線方向長さが短い管状部と、該管状部の後端の外周に設けられた環状のフランジ部とを有するフランジ付き管とされている請求項7乃至11のいずれかに記載の管の結合構造。
 該第1の管の該外周面輪郭形状が、先端から後方に延びる同一径の筒状部分を有し、該第1の円錐状面が該筒状部分の後端に連接されており、
 該第2の管が、軸線方向長さが短い管状部分と、該環状部の後端の外周に設けられたフランジ部分とを有するフランジ付き管とされ、該内周輪郭形状がその先端から、該第1の管の外周面輪郭形状の該筒状部分に対応する筒状部分を有し、該第1の該筒状部分が該第1の管の該筒状部分に圧入されるようになされ、
 該第1の管の先端面が該第2の管の内周の後端面と実質的に一致するようにされた請求項8乃至11のいずれかに記載の管の結合構造。
 該第2の管の先端部分の外周面が、該第1の管の先端部分よりも厚肉とされ、その外周面が該第1の管の先端部分の外周面よりも大径とされ、結合された該第1及び第2の管に流体が通されたときに、該流体圧により該第1の管の先端部分の外周面が該第2の管の先端部分の内周面に押圧されるようにした請求項7乃至11のいずれかに記載の管の結合構造。
 該第2の管の該第2円錐状面と該第2環状凹面とが該第2の管の先端部分において設けられており、
 該第2の管の後端部分における該内周面が、当該第2の管の前方に向けて先細りとなる第3円錐状面と、該第3円錐状面の前側に設けられた第3環状凹面とを有し、
 当該結合構造が更に、第3の管を有し、その外周面輪郭形状が、当該第3の管の先端方向に向けて先細りとなる第4円錐状面と、該第4円錐状面の後側に設けられた第4環状凹面とを有し、
 該第3の管を、その先端部分から第2の管内に、該第2の管の後端から挿入し、第4円錐状面を第3円錐状面と摺動させながら該第3の管をその軸線方向で押圧して第2の管内に圧入し、該第4円錐状面が第3円錐状面を超えて第3環状凹面に嵌合するようにすることにより形成された該管状の密封係合部分を有し、該第2の管と該第1の管との結合の他に、該第2の管と第3の管との結合がされている請求項8に記載の管の結合構造。
 該第2の管の内周面の該凹凸面の設けられている部分に対応する該第2の管の外周面の周囲に圧力嵌めされた補強管を有する請求項7乃至11、15のいずれかに記載の管の結合構造。
 該第1及び第2の管が、その外周面の周囲に相互に対向するように設けられたフランジを有し、該フランジが結合具によって相互に結合されている請求項7乃至11のいずれかに記載の管の結合構造。
 筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分からなるフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するフランジ部材、及び、
 該フランジ部材の内周面の該円錐状面に密着係合された円錐状部分、該円錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部材の該筒状面に密着係合された筒状係合部分、及び、該筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分を有する管状部材、
 を有する第1のフランジ付き管と;
 筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分からなるフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するするとともに、当該フランジ部分の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面とを有し、該突出面の前端縁から当該フランジ部材の該円錐状面が後方に延びるようになされているフランジ部材、及び、
 該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分、該筒状係合部分の前端から該フランジ部材の内周面の該円錐状面に沿って円錐形状に延び円形の前端縁に至る円錐状部分、及び、該筒状係合部分の後端から該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体部分を有する管状部材、
 を有する第2のフランジ付き管;
 を有し、
 該第2のフランジ付き管を、そのフランジ部材の該円錐状面の該フランジ前端面よりも前方に延出した部分が、該第1のフランジ付き管の円錐状部分内に入り、該第2のフランジ付き管の該前端縁の全体が該円錐状部分の内面に密封係合するようにされた第1及び第2フランジ付き管を備える管の結合構造。
 該第1及び第2のフランジ付き管の管状部材における円錐状部分の傾斜角度が、当該フランジ付き管の長手軸線に対して45±8°とされている請求項18に記載の管の結合構造。
 筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状フランジ部分からなるフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面における前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するフランジ部材と、
 該フランジ部材の内周面の該円錐状面に密着係合された円錐状部分、該円錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部材の筒状面に密着係合された筒状係合部分、及び、該筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体を有する管状部材と、
 を有するフランジ付き管。
 該フランジ部材の内周面の筒状面が係止用凹凸を有し、
 該管状部材の外周面の前端部分が、該係止用凹凸に対応する係止用対応凹凸を有し、
 該管状部材の係止用対応凹凸が該フランジ部材の係止用凹凸にスナップ嵌めされている請求項20に記載のフランジ付き管。
 該フランジ部材の内周面の筒状面が、当該フランジ部材の後端から前方に当該フランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部分と、該大径部分に続き半径方向内側に延びる環状面と、該環状面の内周縁から該円錐状面まで延びる同長手軸線方向で延びる小径部分とを有し、
 該管状部材の筒状係合部分の外周面が、その前端から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の小径部分に密着係合された小径部分と、該小径部分に続き半径方向外側に延び、該フランジ部材の環状部分に当接された環状面と、該環状面から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の大径部分に密着係合された大径部分とを有する請求項20に記載のフランジ付き管。
 該フランジ部材が当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面と、該フランジ前端面よりも前方に延出するようにした該円錐状面と、該円錐状面の前端環状縁から該フランジ前端面に軸線方向で延びる環状面を有し、
 該管状部材の前端部分が該フランジ部材の円錐状面に密着係合すると共に、該円錐状面の前端縁から折り返されて該環状面を覆うようにされた環状部分を有する請求項20乃至22のいずれかに記載のフランジ付き管。
 該管状部材の該円錐状部分の傾斜角度が、当該フランジ付き管の軸線に対して45±8°とされている請求項20乃至22のいずれかに記載のフランジ付き管。
 筒状部分、及び、該筒状部分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有する環状のフランジ部分を有するフランジ部材であって、該フランジ部材の内周面が、当該フランジ部材の前端から後端側に向けて先細りとなる円錐状面及び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面とを有するフランジ部材と、管状部材とを用意する工程と、
 該管状部材の前端部分を該フランジ部材に圧入して、その前端が該フランジ部材の前端より前方に延びる状態とし、該管状部材の前端部分の外周面を該フランジ部材の該筒状面に密着係合する工程と、
 該フランジ部材の円錐状面に対応する円錐状外周面を有するマンドレルを、該フランジ部材に嵌合した該管状部材の前端部分に圧入し、該前端部分を該フランジ部材の円錐状面に押圧密着するように広げる工程と、
 を有する、該フランジ部材と該管状部材とを一体化したフランジ付き管を形成する方法。
 該フランジ部材を用意する工程において、該フランジ部材の内周面の筒状面に係止用凹凸を備えるフランジ部材を用意し、
 該管状部材を用意する工程において、該管状部材の外周面の前端部分に該係止用凹凸に対応する係止用対応凹凸を備える管状部材を用意し、
 該管状部材の前端部分を該フランジ部材に嵌合するときに、該管状部材の前端を該フランジ部材に挿入し、該管状部材の係止用対応凹凸を該フランジ部材の係止用凹凸にスナップ嵌めするようにした請求項25に記載の方法。
 該フランジ部材を用意する工程において、該フランジ部材の内周面の筒状面に当該フランジ部材の後端から前方に当該フランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部分と、該大径部分に続き半径方向内側に延びる環状面と、該環状面の内周縁から該円錐状面まで同長手軸線方向で延びる小径部分とを有するフランジ部材を用意し、
 該管状部材を用意する工程において、該管状部材の外周面に、その前端から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の小径部分と略同じ径の小径部分と、該小径部分に続き半径方向外側に延びる環状面と、該環状面から後方に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の内周面の大径部分と略同じ径の大径部分とを有する管状部材を用意し、
 該管状位部材の前端を該フランジ部材に嵌合するときに、該管状部材の前端部分を、該フランジ部材の後端側から挿入して該管状部材の環状部分が該フランジ部材の環状部分に当接する状態とし、
 この状態で、マンドレルを筒状部材の先端から圧入するようにした請求項25に記載の方法。
 該フランジ部材を用意する工程において、当該フランジ部材の半径方向に延びて前方に面するフランジ前端面と、該フランジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状の突出面とを有し、該突出面の前端縁から当該フランジ部材の円錐状面が後方に延びるようになされているフランジ部材を用意し、
 該管状部材をマンドレルで広げる工程において、該管状部材の前端部分が該フランジ部材の円錐状面に沿って広げられると共に、該円錐状面の前端縁から折り返されて該環状面を覆うようにするようにした請求項25乃至27のいずれかに記載の方法。
Description:
金属管の結合方法、結合構造、 ランジ付き管、及びその形成方法

 本発明は、金属管の結合方法及び結合構 に関する。

 金属管を結合する場合、管の端部同士を 合せて溶接したり、結合する管の端部にフ ンジを取付けて、フランジ同士を突き合わ て固定したりする方法などが用いられてい 。(特開2005-240873号;特開平7-151275号参照)

 食品、薬品、化粧品あるいは化学品など プラントでは、衛生面などから、一般的に テンレス鋼管が用いられる。ステンレス鋼 を突合せ溶接する場合、溶接時に管内部を 酸素雰囲気とすることが必要であり、アル ンガスを注入して圧力を調整しながら溶接 るという高度の技術が要求される。また、 テンレス鋼管は通常、ステンレス鋼板を丸 て形成されるので、その断面は真円ではな 。このため、突合せ溶接を行うためには、 合する管の端部を相互に付き合わせた状態 保持しなければならず、そのための装置、 術を必要とする。従って、ステンレス鋼管 溶接作業にはコストがかかるだけでなくか りの時間を必要とする。このため、プラン の配管を増設しようとする場合には、長時 にわたりプラントの稼動を停止しなければ らない。更に、このようにして溶接により 合したステンレス鋼管では、高温に晒され 溶接箇所のステンレス材に変態を生じ、劣 が急速に進み、孔食が生じやすくなる。

 一方、フランジを用いた結合方法では、 ランジ面間からの流体の漏出を防ぐために ゴムパッキンなどを間に挟むのが一般的で るが、ゴムパッキンの劣化による異物混入 いう食品、薬品などのプラントにおいては 大となる問題を引き起こす虞がある。本出 人は、このような問題を解消するためにゴ パッキンを用いないでメタルシールにより ランジ面間の密封を図ったり、メタルシー を用いずにフランジを直接つき合わせて密 を図ったりするようにした発明を行い特許 願(例えば、WO2004/109174号)している。このよ な方法では、対向するフランジ面がなるべ 平行になるようにすることが必要となる。 かし、プラントの配管における管同士の結 は、その多くがつき合わせ溶接により行う が普通である。このため、突合せ溶接によ て結合され長くされた管には歪み、ねじり どが生じ、当該長くされた管の端部に設け フランジ同士の結合を行おうとしても、対 するフランジ面が平行にはならないのが普 であり、フランジ面が大きく平行でない状 になるような場合には、歪やねじりを吸収 ることができるゴムパッキンを用いなけれ ならないことがある。

 また、管の端部にフランジを形成する場 には、管とは別に用意したフランジ部材を 端部に嵌合して溶接するのが一般的であり この場合も熱による管の変形や劣化が生じ すい。

 更に、近年は液体水素を燃料とする自動車 実用化がされてきており、極低温であり且 60~70MPaという高圧である液体水素をタンク らエンジンまで供給するための配管が必要 される。その配管には、ステンレス鋼の管 使用されるが、管を溶接で結合することは 述のような点からも適切ではない。

特開2005-240873号

特開平7-151275号

WO2004/109174号

 本発明は、以上に述べたような点に鑑み 溶接ではなく管を適正に密封結合すること 可能とする管の結合方法及び結合構造を提 することを目的としている。

 すなわち、本発明は、
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第1の 管(以下に述べる実施形態においては参照番 1で示す。以下同じ)であって、その外周面に 形成された第1の環状係止用凹凸(10,14)を有す 外周面輪郭形状を有する第1の管(1)を用意し 、
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第2の 管(2)であって、その内周面に形成された第2 環状係止用凹凸(26,28)を有する内周面輪郭形 を有する第2の管(2)を用意し、
 第1の管(1)を第2の管(2)内に圧入し、第1の環 係止用凹凸(10,14)が第2の環状係止用凹凸(26,2 8)と係合してそれらの間に環状の密封係合部 が形成されるようにして該第1の管と第2の とを結合する管の結合方法を提供する。

 この管の結合方法によれば、2つの管を結 合するのに加熱することがないので、管の歪 を生じることがない。従って、例えば、ステ ンレス鋼の管を用いる場合でも、加熱による 孔食が生じることがなく、上述した液体水素 の配管においてステンレス鋼管を結合するに は非常に適したものとなる。

 この方法は、通常の管同士の結合だけで く、管の端部にもう一つの管部材としての ランジ部材を嵌合結合してフランジ付き管 形成するのに使用することができ、フラン 部材を溶接結合した場合のような管の変形 孔食のない優れたフランジ付き管を形成す ことができる。

 また、加熱して結合するのではないので 異なる金属の管でも自由に結合することが きる。

 更に、管の結合に当たっては、両管を軸 方向で圧挿入するだけでよいので、溶接に り結合する場合に比べて作業が容易で時間 かからず、コスト削減もできる。具体的に 、プラントにおける配管工事を行なう場合 どにおいて、金属管の端部の内周面及び外 面の上述の如き輪郭形状の製作は工場にて い、配管組立て現場では、それら金属管同 の圧挿入だけで組立てができるので、溶接 より金属管同士を結合する場合に比べて、 立て時間を大幅に短縮することができる。 ラントでの配管工事を行う場合には、その 業中、当該プラントの稼動を停止しなけれ ならないので、このことは特に重要である

 また、本発明では、結合部分が第1及び第 2管が半径方向で重ねられて構成されるので 当該結合部分が、2つの管をつき合わせて溶 して結合した場合に比べて、該結合部分に かる横向きの力による折れ曲がりに強く、 震性に優れている。また、結合部分におい 2つの管が重なっているので、内部を通す流 体の圧力が高いほど、当該結合部分の密封を 高めることができる。

 具体的には、
 第1の管(1)の外周面輪郭形状が、当該第1の の先端方向に向けて先細りとなる第1円錐状 (10)と、該第1円錐状面の後側に設けられた 1環状凹面(14)とを有し、
 第2の管(2)の内周面輪郭形状が、当該第2の の後方に向けて先細りとなる第2円錐状面(26) と、該第2円錐状面の後側に設けられた第2環 凹面(28)とを有し、
 該第1の管(1)をその先端部分から該第2の管(2 )内に、該第2の管の先端から挿入し、該第1円 錐状面(10)を該第2円錐状面(26)に摺動させなが ら該第1の管を該第2の管内に圧入し、該第1円 錐状面(10)が該第2円錐状面(26)を超えて該第2 状凹面(28)に嵌合するようにすることにより 該外周面と内周面との間に該密封係合部分 形成されて該第1の管と該第2の管との結合 なされるようにすることができる。

 更に具体的には、該第1円錐状面(10)が、該 1の管の外周面の先端から後方に延び、
 該第2円錐状面(26)が、該第2の管の内周面の 端から後方に延びるようにすることができ 。

 また、該外周面輪郭形状が、該第1円錐状面 (10)と、該第1円錐状面の後端の最大直径部分 続き該最大直径と略同一直径で後方に延び 同一径部分とを有し、上記第1環状凹面(14) 、該同一径部分の後端に連接して形成する うにし、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に 応した輪郭の第2円錐状面(26)及び第2環状凹 (28)を有するようにすることができる。

 この場合、該外周面輪郭形状が、第1円錐状 面の後側に、小径の先端から大径の後端に向 けて傾斜する少なくとも1つの追加の円錐状 (18,21)を有し、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に 応した輪郭の第2円錐状面、第2環状凹部、 加の円錐状面を有するようにすることがで る。

 上記において、金属がステンレス鋼とさ 、硬質合成樹脂が架橋ポリエチレンとする とができる。

 本発明はまた、
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第1の 管(1)であって、その外周面に形成された第1 環状係止用凹凸(10,14)を有する外周面輪郭形 を有する第1の管(1)と、
 金属又は硬質合成樹脂から形成された第2の 管(2)であって、その内周面に形成された第2 環状係止用凹凸(26,28)を有する内周面輪郭形 を有する第2の管(2)と、
 からなり、
 第1の管(1)をその先端から第2の管(2)内に、 第2の管の先端から圧入して第1の環状係止用 凹凸(10,14)と第2の環状係止用凹凸(26,28)との間 に形成された環状の密封係合部分を有し、該 第1の管(1)と第2の管(2)との結合がなされてい 管の結合構造を提供する。

 この管構造では、溶接結合を必要としな ので、上述した本発明に係る管の結合方法 関して述べた同じ有益な効果を得ることが きる。

 具体的には、
 第1の管(1)の外周面輪郭形状が、当該第1の の先端方向に向けて先細りとなる第1円錐状 (10)と、該第1円錐状面の後側に設けられた 1環状凹面(14)とを有し、該第1円錐状面(10)と 第1環状凹面(14)とが該第1の管(1)の該係止用 凸面を構成し、
 第2の管(2)の内周面輪郭形状が、当該第2の の後方に向けて先細りとなる第2円錐状面(26) と、該第2円錐状面に連接する第2環状凹面(28) とを有し、該第2円錐状面と該第2環状凹面と 該第2の管(2)の該係止用凹凸面を構成し、
 第1の管(1)を、その先端部分から第2の管(2) に、該第2の管の先端から挿入し、第1円錐状 面(10)を第2円錐状面(26)と摺動させながら該第 1の管(1)をその軸線方向で押圧して第2の管(2) に圧入し、該第1円錐状面(10)が第2円錐状面( 26)を超えて第2環状凹面(28)に嵌合するように ることにより形成された該環状の密封係合 分を有するようにすることができる。

 更に具体的には、該外周面輪郭形状が、該 1円錐状面(10)と、該第1円錐状面の後端の最 直径部分に続き該最大直径と略同一直径で 方に延びる同一径部分とを有し、上記第1環 状凹面(14)が、該同一径部分の後端に連接し 形成され、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に 応した輪郭の第2円錐面(26)及び第2環状凹部( 28)を有するようにすることができる。

 また、該外周面輪郭形状が、上記第1円錐状 面(10)の後側に、小径の先端から大径の後端 向けて傾斜する少なくとも1つの追加の円錐 面(18,21)を有し、
 該内周面輪郭形状が、該外周面輪郭形状に 応した輪郭の該第2テーパ(26)、該第2環状凹 (28)、及び、追加の円錐状面を有するように することができる。

 また、該第1の円錐状面が、該第1の管の外 面の先端から後方に延び、
 該第2の円錐状面が、該第2の管の内周面の 端から後方に延びるようにすることができ 。

 上記管の結合構造において、該第2の管(2) を、軸線方向長さが短い管状部と、該管状部 の後端の外周に設けられた環状のフランジ部 (20)とを有するフランジ付き管とすることが きる。

 また、該第1の管(1)の該外周面輪郭形状が、 先端から後方に延びる同一径の筒状部分(9)を 有し、該第1の円錐状面(10)が該筒状部分(9)の 端に連接されており、
 該第2の管(2)が、軸線方向長さが短い管状部 分と、該環状部の後端の外周に設けられたフ ランジ部分(20)とを有するフランジ付き管と れ、該内周面輪郭形状がその先端から、該 1の管の外周面輪郭形状の該筒状部分に対応 る筒状部分を有し、該第1の該筒状部分(9)が 該第1の管の該筒状部分に圧入されるように され、
 該第1の管の先端面(8)が該第2の管の内周の 端面と実質的に一致するようにすることが きる。

 筒状部分(9)を設けない場合には、形成さ るフランジ付き管の内周面に、第1の管と第 2の管との継ぎ目が生じ、これは食品などを う管の場合には衛生上好ましいことではな ので、そのような継ぎ目をなくすものであ 。

 また、
 該第2の管(2)の先端部分が、該第1の管(1)の 端部分よりも厚肉とされ、その外周面が該 1の管の先端部分の外周面よりも大径とされ 結合された該第1及び第2の管に流体が通さ たときに、該流体圧により該第1の管の先端 分の外周面が該第2の管の先端部分の内周面 に押圧されるようにすることができる。

 このような構造は、特に、液体水素など 高圧流体を扱い場合に有効である。

 また、該第2の管(40)の該第2円錐状面と該第2 環状凹面とが該第2の管(40)の先端部分に設け れ、
 該第2の管の後端部分における該内周面が、 当該第2の管の前方に向けて先細りとなる第3 錐状面と、該第3円錐状面の前側に設けられ た第3環状凹面とを有し、
 当該結合構造が更に、第3の管(36)を有し、 の外周面輪郭形状が、当該第3の管の先端方 に向けて先細りとなる第4円錐状面と、該第 4円錐状面の後側に設けられた第4環状凹面と 有し、
 第3の管(36)を、その先端部分から第2の管(40) 内に、該第2の管の後端から挿入し、該第4円 状面を該第3円錐状面と摺動させながら該第 3の管(36)をその軸線方向で押圧して第2の管(40 )内に圧入し、該第4円錐状面が該第3円錐状面 を超えて第3環状凹面に嵌合するようにする とにより形成された該管状の密封係合部分 有し、該第2の管(4)と該第1の管(38)との結合 他に、該第2の管(40)と第3の管(36)との結合が れるようにすることができる。

 また、該第2の管の内周面の該凹凸面(26,28 )の設けられている部分に対応する該第2の管 外周面の周囲に圧力嵌めされた補強管(25)を 有するようにすることができる。

 また、該第1及び第2の管が、その外周面 周囲に相互に対向するように設けられたフ ンジ(20´、21)を有し、該フランジが結合具(23 )によって相互に結合されるようにすること できる。

 本発明はまた、
 筒状部分(122)、及び、該筒状部分の前端に けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有 る環状フランジ部分(124)からなるフランジ部 材(118)であって、該フランジ部材の内周面に ける前端から後端側に向けて先細りとなる 錐状面(126)及び該円錐状面に続き後方に延 る筒状面(128)とを有するフランジ部材(118)、 び、
 該フランジ部材の内周面の該円錐状面に密 係合された円錐状部分(134)、該円錐状部分 続いて後方に延び該フランジ部材の筒状面 密着係合された筒状係合部分(136)、及び、該 筒状係合部分に続いて該フランジ部材の後端 を越えて後方に延びる管本体部分(138)を有す 管状部材(120)、
 を有する第1のフランジ付き管(110)と;
 筒状部分(154)、及び、該筒状部分の前端に けられ、該筒状部分よりも大きい外径を有 る環状フランジ部分(156)からなるフランジ部 材(150)であって、該フランジ部材の内周面に ける前端から後端側に向けて先細りとなる 錐状面(160)及び該円錐状面に続き後方に延 る筒状面(162)とを有するするとともに、当該 フランジ部材の半径方向に延びて前方に面す るフランジ前端面(166)と、該フランジ前端面 内周縁から前方に突出する筒状の突出面(169 )とを有し、該突出面(169)の前端縁から当該フ ランジ部材の円錐状面(160)が後方に延びるよ になされているフランジ部材(50)、及び、
 該フランジ部材の筒状面に密着係合された 状係合部分(174)、該筒状係合部分の前端か 該フランジ部材の内周面の該円錐状面(160)に 沿って円錐形状に延び円形の前端縁(176)に至 円錐状部分(170)、及び、該筒状係合部分(174) の後端から該フランジ部材の後端を越えて後 方に延びる管本体部分(174)を有する管状部材( 152)、
 を有する第2のフランジ付き管(112);
 を有し、
 該第2のフランジ付き管(112)を、そのフラン 部材(150)の円錐状面(160)のフランジ前端面(16 6)よりも前方に延出した部分が、該第1のフラ ンジ付き管(110)の円錐状部分(134)内に入り、 第2のフランジ付き管の円形の前端縁(176)の 体が該円錐状部分(134)の内面に当接するよう にされた第1及び第2フランジ付き管(110、112) 備える管の結合構造を提供する。

 この管の結合構造におけるフランジ付き (110,112)は、管状部材とフランジ部材と溶接 ることなしに結合することができ、溶接に り生じやすい変形などの影響を受けること ない。また、第1及び第2のフランジ付き管 、第1のフランジ付き管の円錐状面に第2フラ ンジ付き管の円錐状部分の円形の前端縁(176) 当接するように結合されるものであり、フ ンジ間にパッキンを使った場合のように結 された管の内周面に掃除のしにくい狭い隙 などが形成されないので、当該配管を洗浄 るときに、分解することなく洗浄液を当該 内部に流すCIP洗浄(Cleaning in Place)だけで、 分な洗浄を行なうことが可能となる。また パッキンを使う必要が無いので、パッキン 劣化して、配管内部に入り込む虞もない。

 管状部材の円錐状部分の傾斜角度は、当 フランジ付き管の長手方向軸線に対して45± 8°とすることができる。

 洗浄や液漏れ防止という観点から、この 斜角度は約45°とすることが好ましい。

 本発明はまた、
 筒状部分(122,154)、及び、該筒状部分の前端 設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を する環状フランジ部(124,156)分からなるフラ ジ部材(118,150)であって、該フランジ部材の 周面における前端から後端側に向けて先細 となる円錐状面(126、160)及び該円錐状面に き後方に延びる筒状面(128,162)を有するフラ ジ部材(118,150)と、
 該フランジ部材の内周面の該円錐状面(126、 160)に密着係合された円錐状部分(134,170)、該 錐状部分に続いて後方に延び該フランジ部 の筒状面に密着係合された筒状係合部分(136, 174)、及び、該筒状係合部分に続いて該フラ ジ部材の後端を越えて後方に延びる管本体 分(138,174)を有する管状部材(120,152)と、
 を有するフランジ付き管を提供する。

 すなわち、このフランジ付き管は、上述 ような効果を奏する配管に使用することが 能である。

 具体的には、
 該フランジ部材の内周面の筒状面が係止用 凸(130,164)を有し、
 該管状部材の外周面の前端部分が、該係止 凹凸に対応する係止用対応凹凸(140,180)を有 、
 該管状部材の係止用対応凹凸が該フランジ 材の係止用凹凸にスナップ嵌めされるよう することができる。

 スナップ嵌めにより、フランジ部材と管 部材とを溶接することなく結合することが きる。

 また、別の具体例では、
 該フランジ部材(118,150)の内周面の筒状面が 当該フランジ部材の後端から前方に当該フ ンジ付き管の長手軸線方向で延びる大径部 (162-1)と、該大径部分に続き半径方向内側に 延びる環状面(162-2)と、該環状面の内周縁か 該円錐状面まで延びる同長手軸線方向で延 る小径部分(162-3)とを有し、
 該管状部材(120,152)の筒状係合部分の外周面 、その前端から後方に同長手軸線方向で延 、該フランジ部材の内周面の小径部分に密 係合された小径部分と、該小径部分に続き 径方向外側に延び、該フランジ部材の環状 分に当接された環状面と、該環状面から後 に同長手軸線方向で延び、該フランジ部材 内周面の大径部分に密着係合された大径部 とを有するようにすることができる。

 この場合は、上記環状面同士の当接、及 、フランジ部材の内周面の円錐状面(126、160 )と管状部材の円錐状部分(134,170)との密着係 によって、フランジ部材と管状部材とは結 される。

 また、
 該フランジ部材(118,150)が当該フランジ部材 半径方向に延びて前方に面するフランジ前 面(166)と、該フランジ前端面の内周縁から 方に突出する筒状の突出面(169)とを有し、該 突出面(169)の前端縁から当該フランジ部材の 錐状面(160)が後方に延びるようになされ、
 該フランジ部材の筒状面に密着係合された 状係合部分(174)、該筒状係合部分の前端か 該フランジ部材の内周面の該円錐状面(160)に 沿って円錐形状に延び円形の前端縁に至る円 錐状部分(170)、及び、該筒状係合部分(172)の 端から該フランジ部材の後端を越えて後方 延びる管本体部分(174)を有する管状部材(152)
 該管状部材(152)が、該フランジ部材の筒状 に密着係合された筒状係合部分(172)、該筒状 係合部分の前端から該フランジ部材の内周面 の該円錐状面(160)に沿って円錐形状に延び円 の前端縁に至る円錐状部分(170)、及び、該 状係合部分(172)の後端から該フランジ部材の 後端を越えて後方に延びる管本体部分(174)を するようにすることができる。

 第2のフランジ付き管の管状部材(152)の円 の前端縁が、第1のフランジ付き管の円錐状 部分の内面と当接することになり、より良好 な密封状態を得ることができる。

 また、配管結合構造に関連して述べたが 該第1及び第2のフランジ付き管の管状部材 該円錐状部分の傾斜角度は、当該フランジ き管の長手方向軸線に対して45±8°とするこ が好ましい。

 更に、本発明は、
 筒状部分(122,154)、及び、該筒状部分の前端 設けられ、該筒状部分よりも大きい外径を する環状のフランジ部分(124,156)を有するフ ンジ部材(118,150)であって、該フランジ部材 内周面が、当該フランジ部材の前端から後 側に向けて先細りとなる円錐状面(126、160) び該円錐状面に続き後方に延びる筒状面(28,6 2)とを有するフランジ部材(118,150)と、管状部 (120,152)とを用意する工程と、
 該管状部材(120,152)の前端部分を該フランジ 材(118,150)に嵌合して、その前端が該フラン 部材の前端より前方に延びる状態とし、該 状部材の前端部分の外周面を該フランジ部 の該筒状面(128,162)に密着係合する工程と、
 該フランジ部材(118,150)の円錐状面(126、160) 対応する円錐状外周面(200)を有するマンドレ ル(202)を、該フランジ部材に嵌合した該管状 材の前端部分に圧入し、該前端部分を該フ ンジ部材の円錐状面(126、160)に密着係合す ように広げる工程と、
 を有する、該フランジ部材と該管状部材と 一体化したフランジ付き管を形成する方法 提供する。

 この方法によれば、溶接を必要とせずに ランジ付き管を形成することができる。

 具体的には、
 該フランジ部材(118,150)を用意する工程にお て、該フランジ部材の内周面の筒状面に係 用凹凸(130,164)を備えるフランジ部材を用意 、
 該管状部材(120,152)を用意する工程において 該管状部材の外周面の前端部分に該係止用 凸(130,164)に対応する係止用対応凹凸(140,180) 備える管状部材を用意し、
 該管状部材の前端部分を該フランジ部材に 合するときに、該管状部材の前端を該フラ ジ部材に挿入し、該管状部材の被係止用対 凹凸(140,180)を該フランジ部材の係止用凹凸( 130,164)にスナップ嵌めするようにすることが きる。

 また別の具体例としては、
 該フランジ部材(118,150)を用意する工程にお て、該フランジ部材の内周面の筒状面(128,16 2)に当該フランジ部材の後端から前方に当該 ランジ付き管の長手軸線方向で延びる大径 分(162-1)と、該大径部分に続き半径方向内側 に延びる環状面(162-2)と、該環状面の内周縁 ら該円錐状面まで同長手軸線方向で延びる 径部分(162-3)とを有するフランジ部材を用意 、
 該管状部材(120,152)を用意する工程において 該管状部材の外周面に、その前端から後方 同長手軸線方向で延び、該フランジ部材の 周面の小径部分と略同じ径の小径部分と、 小径部分に続き半径方向外側に延びる環状 と、該環状面から後方に同長手軸線方向で び、該フランジ部材の内周面の大径部分と 同じ径の大径部分とを有する管状部材を用 し、
 該管状部材(120,152)の前端を該フランジ部材( 118,150)に嵌合するときに、該管状部材の前端 分を、該フランジ部材の後端側から挿入し 該管状部材の環状部分が該フランジ部材の 状部分に当接する状態とし、
 この状態で、マンドレルを筒状部材の先端 ら圧入するようにすることができる。

 また、
 該フランジ部材(118,150)を用意する工程にお て、当該フランジ部材の半径方向に延びて 方に面するフランジ前端面(166)と、該フラ ジ前端面の内周縁から前方に突出する筒状 突出面(169)とを有し、該突出面(169)の前端縁 ら当該フランジ部材の円錐状面(160)が後方 延びるようになされているフランジ部材を 意し、
 該管状部材(120,152)をマンドレル(202)で広げ 工程において、該管状部材の前端部分が該 ランジ部材の円錐状面に沿って広げられる 共に、該円錐状面の前端縁から折り返され 該環状面を覆うようにするようにすること できる。

本発明に係る金属管の結合方法により 合される2つの金属管の縦断側面図である。 図1の2つの金属管が結合された状態を す縦断側面図である。 本発明の他の結合方法によって結合さ る一方の金属管を示す縦断断面図である。 同他の結合方法において2つの金属管を 結合するために用いられる結合用の金属管を 示す縦断側面図である。 同他の結合方法によって結合された金 管を示す側面図である。 図1乃至図3に実施例の変形例に管の結 構造を示す縦断面図である。 図1乃至図3に実施例の他の変形例に係 管の結合構造を示す縦断面図である。 図1乃至図3に実施例の更に他の変形例 係る管の結合構造を示す縦断面図である。 図1乃至図3に実施例の更に別の変形例 係る管の結合構造を示す縦断面図である。 本発明に係る結合方法により形成され た2つのフランジ付き管を結合した状態を示 縦断面図である。 図10に示す一方のフランジ付き管の構 部品である管状のフランジ部材と管状部材 をしめず縦断面図である。 図11のフランジ部材と管状部材とを結 して状態を示す縦断面図である。 図12のフランジ部材に結合した管状部 の前端部分を広げるためのマンドルを近づ た状態を示している。 マンドレルにより管状部材の前端部分 を広げた状態を示す。 本発明に係る2つのフランジ付き管を 合した状態を示す縦断面図である。 本発明に係る他の結合方法で結合して 形成するフランジ付き管の構成部品であるフ ランジ部材及び管状部材を示す縦断面図であ る。

 以下、本発明に係る金属管の結合方法を 付図面に基づき説明する。

 図1及び図2は、本発明に係る金属管結合 法を、第1金属管1とフランジ付き第2金属管2 を結合するのに用いた場合を示している。

 第1金属管1は、円筒状の外周面4と内周面6 とを有している。該第1金属管1には、その外 面4に、当該第1金属管1の先端8から後方に向 けて半径方向外側に傾斜し、外周面4に至る 1円錐状面10を有する係止用先端部12と、該係 止用先端部12の後端に連接された第1環状凹部 14とが形成される。第1環状凹部14は、係止用 端部12の後端から半径方向内側に延びる環 半径方向面16と、該環状半径方向面の内周縁 16´から後方に向かって半径方向外側に延び 傾斜面18とを有する。

 第2金属管2はフランジ20付き管とされてお り、第1金属管1の内周面と同じ径の内周面22 、第1金属管1の外周面よりも径の大きい外周 面24とを有している。該第2金属管には、その 内周面にその先端から後方に向かって半径方 向内側に傾斜する第2円錐状面26と、該第2円 状面に連接する第2環状凹部28とが形成され 。該第2環状凹部28は、第2円錐状面の後端か 半径方向外側に延びる環状半径方向面30と 当該第2金属管2の軸線に平行な環状面32と、 環状面32の後端から後方に向かい半径方向 側に傾斜する傾斜面34とを有している。

 第1金属管1を第2金属管2に結合するには、 両金属管の軸線を整合し、第1金属管1の係止 先端部12を第2金属管2の孔内にその先端から 挿入する。第1円錐状面10を第2金属管2の第2円 錐状面26に摺動させながら、係止用先端部12 第2金属管2の第2環状凹部28に嵌合するまで第 1金属管を軸線方向で押圧し、第2金属管2内に 圧入する。

 図2は、第1及び第2金属管を結合した状態 示している。この図から分かるように、第1 金属管の先端部分の外周面の輪郭形状は、第 2金属管の先端部分の内周面の輪郭形状に一 するようにされており、好ましくは、第2金 管の内周面の輪郭形状の径が、第1金属管の 外周面の輪郭形状の径よりも小さくなるよう にする。

 このようにして結合された第1及び第2金 管の結合部における肉厚は、これら2つの金 管を突合せ溶接した場合に比べて厚くなる めに、当該結合部分に対してかかる横向き 力による折曲がりに対する抵抗力が大きく る。また、突合せ溶接した場合と異なり、 合部が加熱されることがないので、金属管 ステンレス鋼管であっても孔食が生じるこ がない。更に、加熱することがないので、 なる金属からなる管の結合でも容易に行う とができる。

 上記において、結合される金属管は1~10mm( 好ましくは1~5mm)の管厚で20~500mm(好ましくは20~ 200mm)の管径としたステンレス鋼管、アルミニ ウム管、チタン合金管、ニッケル合金管、ジ ルコニウム合金管、鉄鋼管などとすることが できる。

 第1金属管の第2金属管への圧入は、通常、 49MPa(約500kg/cm 2 )以上の圧力で行うことができる。

 図3乃至図5には、金属管の他の結合方法が されている。
 すなわち、この方法では、2つの金属管36,38 結合用の金属管40により結合する。

 図3に示すように、金属管38の先端部分に 、図1の金属管1と同じ外周面輪郭形状を形 し、図示しないが、曲管とされた金属管36の 先端部分(図5で見て右端部分)にも同様の外周 面輪郭形状を形成する。

 結合用の金属管40には、その両端部分の 周面に、図1の金属管2と同じ内周面輪郭形状 を形成する。

 図1及び図2に示した実施形態と同様に、 のようにされた金属管40に、その両端から金 属管36,38を圧入することにより、これら2つの 金属管の結合を行う。

 また、第1及び第2円錐状面は、その半径 向での高さが0.2~1mm(好ましくは0.2~0.5mm)、軸 方向での長さが5~20mm(5~10mm)とされる。該円錐 状面は1つ~5つを軸線方向で連続して形成する ことができる。

 円錐状面は、その長さを5~200mm、その角度 を1~10度とすることもできる。

 図6は、図1乃至図3に示した実施例の変形 を示しており、第1金属管1の外周面が第1円 状面10から前方に延びる筒状部9を有してお 、当該第1の金属管1の先端面8が、第2金属管 の内周面の先端2´と一致するようになってい る。第2金属管2はその先端に前方へ突出する 状部分3を有しており、第2金属管の先端2´ ら連続して前方外側に傾斜する円錐状面3´ 有している。この円錐状面3´は、後述する 10に示す実施例の参照番号134で示す面に相当 するものである。

 図7には、図1乃至図3に示した実施例の他 変形例が示されている。この変形例では、 2金属管2がフランジ20を有しておらず、菅結 合部分における管壁の肉厚が第1金属管に比 て厚くされている。これは液体水素の配管 おける管の結合に適したものであり、高圧 液体水素が配管内を通されるときに、第1金 管1の先端部分がその圧力により半径方向で 拡張されて、その外周面が第2金属管2の内周 に押圧され、第1及び第2金属管の間の密封 より確実にするようにしている。約60MPaに液 体水素を通した実験では、全く液漏れがない ことが確認されている。

 図8は、図7の管結合構造の変形例を示し おり、第1金属管1が追加の円錐状面19を備え 第2金属管2が対応する追加の円錐状面21を有 している。

 図9は、図1の更に別の変形例を示してお 、第1及び第2金属管の両方がフランジ20´、21 を有し、両フランジがボルト等の連結部材23 よって連結されており、第1及び第2金属管 より安全に結合されるようにしている。更 、この例では、第2金属管の外周面にリング の補強管25が圧力嵌めされており、結合部 の補強を行なっている。

 以下、本発明に従って実際に行なった管 結合の例を述べる。

 〔例1〕
 毎分200Lの水を通すことを想定し、外径38.1mm 、内径35.7mm、肉厚1.2mmのステンレス鋼管に図1 の第1金属管1と同じ外周面輪郭形状を形成し 図1の第2金属管と同様の内周面輪郭形状と たステンレス鋼管に圧入結合を行い配管を み立てた。

 ステンレス鋼管の溶接箇所が無いために 熱による歪みが無く、フランジ結合部分に ムパッキンではなくメタルシールを用いた 管を完成することができた。ステンレス鋼 の加熱による孔食もなく、ゴムパッキンを いた場合の異物混入の虞もなく良好な配管 することができた。また、上述の如き外周 及び内周面輪郭形状を有する金属管を工場 製作することができるので、配管組立て現 での組立作業は、従来の溶接による作業に べて極めて簡単となり、組立て作業時間を 幅に短縮することができた。

 〔例2〕
 魚肉練り材料などの練り材料を通すことを 定し、実施例1と同様の配管を組み立てた。 単なる金属管の圧入作業だけで組み立てを行 うことができるので、衛生的に優れた配管を 組み立てることができた。

 〔例3〕
 水を毎分200L流すことを想定して、ステンレ ス鋼管を、図3に示すような、結合用の管を 用して結合した。結合される2つのステンレ 鋼管を外径38.1mm、内径35.7mm、肉厚1.2mmとし 図4に示すものと同じ内周面輪郭形状を有す 結合用ステンレス鋼管で結合した。

 ステンレス鋼管の溶接箇所が無いために 熱による歪みが無く、水が漏出することも かった。溶接をする場合に比べて、組立作 が簡単なために、作業時間を大幅に短縮す ことができた。

 〔例4〕
 内径36,7ミリ管厚3ミリのステンレス鋼管と ルミ合金シームレス管を用い、ステンレス 管の内周面には、図1の金属管2の内周面輪郭 形状を形成し、アルミ合金シームレス管には 、図1の金属管1と同様の外周面輪郭形状を形 した。但し、この場合、ステンレス鋼管及 アルミ合金シームレス管に形成する円錐状 は、それぞれの管の先端から後端側に向か 20ミリメートルの長さの範囲に2つ連続して 成するようにした。また、ステンレス鋼管 内周面輪郭形状は、アルミ合金シームレス の外周面輪郭形状より径を僅かに小さくし 。組み立てられた配管に、約2MPa(20気圧)で 体を通しても結合部分からの漏れは見られ かった。

 〔例5〕
 本発明は基本的には金属管の結合に関する のであるが、外径38.1mm、内径35.7mm、肉厚1.2m mとされたポリエチレン系樹脂の管(「ニュー イト」(登録商標))に図1の第1金属管と同じ 周面輪郭形状を形成し、図1の第2金属管と同 じ内周面輪郭形状を有するステンレス鋼管に 圧入した。但し、この場合、ポリエチレン系 樹脂の管及びステンレス鋼管のそれぞれの先 端から後端に向けての16ミリの範囲に3つの円 錐状面を連続して設け、また、ステンレス鋼 管の内周面輪郭形状はポリエチレン系樹脂の 管の外周面輪郭形状よりもその径を全体的に 小さくした。約0.5MPa(5気圧)の流体を通したが 漏れは生じなかった。

 図10は、本発明に係る第1及び第2のフラン ジ付き管110,112が結合されている管結合構造11 4を示している。

 第1のフランジ付き管110は、フランジ部材 118と管状部材120とから構成されている。

 フランジ部材118は、筒状部分122、及び、 筒状部分122の前端に設けられ、該筒状部分 りも大きい外径を有する環状のフランジ部 124からなる。フランジ部材118は、その内周 が、前端から後端側に向けて先細りとなる 錐状面126及び該円錐状面に続き後方に延び 筒状面128とを有し、該筒状面28には図1乃至 3に示した第2円錐状面26及び第2環状凹部28に 相当する円錐状面及び環状凹部を有する鋸歯 状の係止用凹凸130が形成されている。

 管状部材120は、フランジ部材118の内周面 円錐状面126に密着係合された円錐状部分134 円錐状部分134に続いて後方に延びフランジ 材118の筒状面128に密着係合された筒状係合 分136、及び、該筒状係合部分136に続いて当 フランジ部材118の後端を越えて後方に延び 管本体部分138と、を有する。筒状係合部分1 36の外周面には、フランジ部材118の係止用凹 130にスナップ係合される被係止用凹凸140が 成されている。ここでスナップ係合とは、 形した部材が弾性復元力で戻って他の部材 パチッと係合することをいい、この実施形 では、管状部材120の前端部分をフランジ部 118の後端から挿入していった場合、該管状 材の被係止用凹凸が弾性変形しながら進み 該被係止用凹凸が係止用凹凸130に整合され ときに、その復元力により該係止用凹凸130 パチッと係合することを意味する。

 第2のフランジ付き管112は、フランジ部材 150と管状部材152とから構成されている。フラ ンジ部材150は、筒状部分154、及び、該筒状部 分の前端に設けられ、該筒状部分よりも大き い外径を有する環状フランジ部分156からなる 。フランジ部材150は、該フランジ部材の内周 面における前端から後端側に向けて先細りと なる円錐状面160及び該円錐状面に続き後方に 延びる筒状面162とを有し、該筒状面には鋸刃 状の係止用凹凸164が形成されている。該フラ ンジ部材は、その半径方向に延びて前方に面 するフランジ前端面166と、該フランジ前端面 の内周縁から前方に突出する筒状の突出面169 とを有し、突出面169の前端縁から当該フラン ジ部材の円錐状面160が後方に延びるようにな されている。

 管状部材152は、フランジ部材150の筒状面1 62に密着係合された筒状係合部分172、該筒状 合部分の前端から該フランジ部材150の内周 の該円錐状面160に沿って円錐形状に延び円 の前端縁に至る円錐状部分170、及び、該筒 係合部分172の後端から該フランジ部材の後 を越えて後方に延びる管本体部分174を有す 。筒状係合部分172の外周面には、フランジ 材の係止用凹凸164とスナップ係合される被 止用凹凸180が形成されている。

 該第2のフランジ付き管112は、そのフラン ジ部材150のフランジ前端面166よりも前方に延 出する部分が、第1のフランジ付き管110の円 状部分138の内側に入り、その円形の前端縁17 6の全体が第1のフランジ付き管110の円錐状部 分138の内面に当接するようにされ、該第1及 び第2のフランジ付き管110,112のフランジ部材 、汎用の接合バンド(KFフランジ用クランプ) 178により締め付けて固定している。

 図示の実施形態においては、円錐状部分1 34、170の傾斜角が、当該フランジ付き管の長 方向軸線に対して37°~53°の範囲とすること 好ましく、特に、約45°が好ましい。

 このように結合されたフランジ付き管を って、流体が矢印Aで示す方向に流れると、 流体は第1及び第2フランジ付き管の端部間に きる環状の凹みにおいて矢印Bで示すような 渦流が生じる。この渦流は、結合されたフラ ンジ付き管をCIPするときに、洗浄液が、第1 び第2のフランジ付き管の前端の円錐状面間 形成された比較的幅の広い環状凹部内を効 的に洗浄する作用をする。

 図11乃至図14は、第1のフランジ付き管110 作る工程が示されている。

 先ず、図11及び図12に示すように、前端に 円錐状部分134が形成されておらず、係止用対 応凹凸130が形成されている管状部分120をフラ ンジ部分118の後端から挿入し、該管状部分120 の係止用凹凸140がフランジ部材118の係止用凹 凸130にスナップ係合されるようにする。この 状態では、管状部材120の前端は、フランジ部 材118の前端よりも前方に僅かに延出している 。

 この状態で、フランジ部材118の円錐状面1 60に対応する円錐状外周面200を有するマンド ル202を、管状部材120の前端部分に圧入し、 前端部分を該フランジ部材118の円錐状面126 押圧密着するように広げる。

 図示はしないが、第2のフランジ付き管112 も同様にして形成される。

 図15及び図16は、第2のフランジ付き管112 変形例をなすフランジ付き管を作る工程を 第2のフランジ付き管112と同じ構成部分には じ参照番号を付して示してある。このフラ ジ付き管では、フランジ部材150の内周面が 後端から前方に延びる大径部162-1と、該大 部の前端縁から半径方向内側に延びる環状 162-2と、該環状面の内側縁から円錐状面まで 延びる小径部162-3を有している。これに対し 管状部材152の外周面は大径部162-1、環状面16 2-2、小径部162-3に対応する面が形成されてい 。フランジ付き管112と管状部材152とを結合 るためには、図11乃至図14で示したと同様に 、管状部材152の前端をフランジ部材150にその 後端から挿入し、図13及び図14に示すと同様 マンドレルで、管状部材152の前端を広げる ただし、この実施形態においては、図16に一 点鎖線で示すように、管状部材152の前端を、 フランジ部材150の円錐状面160の前端縁から後 方に折り返すようにしている。

 以下、図10のような結合構造を有する配 に対する実験例を述べる。

 〔例1〕
 お茶飲料製造工場における、お茶飲料の搬 量毎分100Lの配管(外径38.1mm、内径35.7mm、肉 1.2mmの配管)に、図10に示す如き第1及び第2の ランジ付き管を組み込んだ。円錐状部分の 斜角度は45°とし、お茶飲料を毎分100L、36時 間連続して流したが、お茶飲料の漏れは認め られなかった。

 その後、洗浄液を秒速2m以上で同配管を し、CIP洗浄を行った後、第1及び第2フランジ 付き管を分解したが、結合部分付近には汚れ は全くなく、すぐに他品種の飲料を流すこと が可能な状態であった。

 〔例2〕
 缶コーヒー用コーヒーの製造ラインにて、 ーヒー飲料の搬送量毎分200Lの配管(外径63.5m m、内径59.5mm、肉厚2mmの配管)に図10に示すと 様の第1及び第2のフランジ付き管を組み込ん だ。

 円錐状部分の傾斜角度は52°とし、コーヒ ー飲料を毎分200L、72時間連続して流したが、 コーヒー飲料の漏れは認められなかった。

 その後、洗浄液を秒速2m以上で同配管を し、CIP洗浄を行った後、第1及び第2フランジ 付き管を分解したが、結合部分付近には汚れ は全くなく、すぐに他品種の飲料を流すこと が可能な状態であった。ステンレス製のため に、コーヒーの強い匂いも付かず洗浄が簡単 であった。

 〔例3〕
 オレンジ果実のジュース製造ラインにて、 レンジジュースの搬送量毎分100Lの配管(外 38.1mm、内径35.7mm、肉厚1.2mmの配管)に図1に示 と同様の第1及び第2のフランジ付き管を組 込んだ。

 円錐状部分の傾斜角度は45°とし、オレン ジジュースを毎分100L、72時間連続して流した が、漏れは認められなかった。

 その後、洗浄液を秒速2m以上で同配管を し、CIP洗浄を行った後、第1及び第2フランジ 付き管を分解したが、結合部分付近には汚れ は全くなく、すぐに他品種の飲料を流すこと が可能な状態であった。

 〔例4〕
 青汁製造ラインにて、青汁の搬送量毎分150L の配管(外径38.1mm、内径35.7mm、肉厚1.2mmの配管 )に図1に示すと同様の第1及び第2のフランジ き管を組み込んだ。

 円錐状部分の傾斜角度は45°とし、青汁を 毎分150L、24時間連続して流したが、漏れは認 められなかった。

 その後、洗浄液を秒速2m以上で同配管を し、CIP洗浄を行った後、第1及び第2フランジ 付き管を分解したが、結合部分付近には汚れ は全くなく、すぐに他品種の飲料を流すこと が可能な状態であった。