JP2013194870A - 金属管の接続方法 - Google Patents

Abstract

【課題】二つの金属管を、良好な気密性を保ちつつ伸縮可能に接続する方法として、接続用の副資材を必要とせず、また工場段階での準備作業を極力少なくし、現場での簡便な作業により低コストで接続する方法を提供する。
【解決手段】一方の金属管の管端内径よりも管端外径がわずかに小さい他方の金属管の二つの金属管を、前記一方の金属管の管端に他方の金属管の管端を挿入して伸縮可能に接続する方法であって、前記他方の金属管の管端部に全周に亘って凹溝を設けるとともに当該凹溝にＯリングを装着し、当該Ｏリングを装着した他方の金属管の管端を前記一方の金属管の管端に挿入する。一方の金属管の管端に他方の金属管の管端を挿入した後、一方の金属管の全周に亘って、他方の金属管の管端部の前記Ｏリング装着部と一方の金属管の管端の間の任意位置に凹溝を形成することが好ましい。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば複数の金属管を互いに接続して熱交換器用配管として用いるに際し、二つの金属管の管端同士を、簡便に、しかも気密性を保ちつつ伸縮性をも発揮できるように接続する方法に関する。

一般に給湯器や空調機、冷凍機等に熱交換器が用いられている。熱交換器は空調機のように室外機に組み込まれており屋外に設置される場合が多い。また、熱交換器はＣＯ_２やＨＦＣ系フロンなどの冷媒ガスの圧縮と膨張によって熱交換機能を生み出しており、その熱エネルギーを水や空気が吸収して暖められ、給湯や暖房として利用することができる。
熱交換器用の配管に必要な特性としては、室外機として屋外に設置されることに対する耐食性とコンプレッサーから供給させる冷媒ガスの圧力に対する耐圧性、熱交換の効率化から伝熱性、配管同士の接合性が挙げられるため、銅管が多く使用されている。

しかし、近年の銅の高騰化により、銅に代わる素材の要望が高まっている。その代替材料として、アルミニウム管が用いられることもあったが、アルミニウム管を用いた場合、屋外環境での耐食性に問題が出てくるため、昨今では、ステンレス鋼管を用いようとする試みが多くなっている。
熱交換器用の配管に限らず、ガスや水を流通させる設備では多くの配管が使われており、それらの管同士を接合するために、各種の継手構造が採用されている。

ところで、前記したように、熱交換器は空調機のように室外機に組み込まれており屋外に設置される場合が多い。
屋外に設置されている場合、地震等によって構造体間の相互変位による影響を吸収できるようにしておくことが必要である。構造体間の相互変位による影響だけでなく、運転中にコンプレッサー等の駆動部分から発生する振動や、熱膨張・収縮による変位も吸収できるようにしておくことが必要である。
そこで、前記変位を吸収して管の破壊を防止するために、継手部を伸縮自在とすることが提案されている。

例えば図１、２に見られるように、管端接続しようとする二つの金属管の管端に設けたフランジ間に、ベローズ構造の伸縮継手やゴム製の伸縮継手を介在させることが行われている。
或いは特許文献１に見られるように、受口管と挿口管からなる伸縮機能を有する伸縮継手部を別途準備し、受口管と挿口管のそれぞれに接合しようとする二つの管の管端を差し込んで繋いでいる。また、特許文献２でも、同様な継手本体を別途準備し、この継手本体にそれぞれに接合しようとする二つの管の管端を差し込んで繋いでいる。

実開昭６１−１７９４８５号公報 特開２００３−１２６３７０号公報

しかしながら、前記図１や２で示された接続方法を採用しようとすると、管端へのフランジの取り付けと、フランジ間に介在させる伸縮継手を別途準備する必要があり、準備する部品点数が増えるばかりでなく、必要スペースの拡大や手間数も増えることになる。また前記特許文献１，２で提案されているような接続方法を採用しても、継手部を別途準備する必要がある。
さらに、いずれの方法を採用しようとしても、工場段階での多岐にわたる準備作業が必要となって、数多くの作業者の手を煩わせることになる。結果的にコスト高になってしまう。

本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、二つの金属管を、良好な気密性を保ちつつ伸縮可能に接続する方法として、接続用の副資材を必要とせず、また工場段階での準備作業を極力少なくし、現場での簡便な作業により低コストで接続する方法を提供することを目的とする。

本発明の金属管の接続方法は、その目的を達成するため、一方の金属管の管端内径よりも管端外径がわずかに小さい他方の金属管の二つの金属管を、前記一方の金属管の管端に他方の金属管の管端を挿入して伸縮可能に接続する方法であって、前記他方の金属管の管端部に全周に亘って凹溝を設けるとともに当該凹溝にＯリングを装着し、当該Ｏリングを装着した他方の金属管の管端を前記一方の金属管の管端に挿入することを特徴とする。

前記二つの金属管の管端部の内径及び外径の関係は、一方の金属管の管端部に予め拡管加工を施すか、又は他の金属管の管端部に縮径加工を施すか、或いは前記拡管加工及び前記縮径加工を施して、一方の金属管の管端内径よりも管端外径がわずかに小さい他方の金属管としたものであってもよい。
そして、前記一方の金属管の管端に他方の金属管の管端を挿入した後、一方の金属管の全周に亘って、他方の金属管の管端部の前記Ｏリング装着部と一方の金属管の管端の間の任意位置に凹溝を形成することが好ましい。

また、管端に拡管加工を施すことによって一方の金属管の管端内径よりもその管端外径をわずかに小さくした他方の金属管の前記拡管加工を施した部位に全周に亘って凹溝を設けるとともにこの凹溝にＯリングを装着した後、このＯリングを装着した他方の金属管の管端を前記一方の金属管の管端に挿入してもよい。
さらに、二つの金属管のうち、少なくとも一方をステンレス鋼管としてもよい。
二つの金属管のうちの少なくとも一方をステンレス鋼管とした場合には、他方の金属管の先端からＯリング装着部の間において、一方の金属管内周面と他方の金属管の外周面との間隔が５０μｍ以上となるように予め両金属管の管端径を調整することが好ましい。

本発明の金属管の接続方法では、外側金属管と内側金属管が管端挿入部において、内側金属管の方にＯリング装着用の凹溝を形成し、Ｏリングを装着した後に管端を挿入している。Ｏリングを装着しているため、二つの金属管の何れかに変位があったとしても伸縮可能となるため、配管構造全体に破壊が起こるようなことはない。また、外側金属管の管端近傍に全周に亘って凹溝を形成すると、この凹溝がストッパとなって両配管が外れることもない。
このような凹溝の形成とＯリングの装着により、二つの金属管を、良好な気密性を保ちつつ伸縮可能に接続することができる。
しかも、本発明方法では、接続用の副資材を別途準備する必要はなく、凹溝の形成やＯリングの装着は、現場で行うことができる。
このため、全体として極めて低コストで、目的とする良好な気密性を保ちつつ伸縮可能な接続構造を構築することができる。

従来の二つの金属管の接続方法を説明する図（ベローズ構造の伸縮継手） 従来の二つの金属管の接続方法を説明する図（ゴム製の伸縮継手） 本発明の接続方法を説明する図（その１） 本発明の接続方法を説明する図（その２） 本発明の接続方法を説明する図（その３）

本発明者らは、複数の金属管を例えば熱交換器用配管として用いるに際し、二つの金属管の管端同士を、簡便に、かつ気密性を保ちつつ伸縮性をも発揮し得るように接続する方法について鋭意検討を重ねてきた。
その検討過程及びその結果である本発明方法について、以下に説明する。
例えば図１，２見られるような、ベローズ構造の伸縮継手やゴム製の伸縮継手を用いた接続方法では、前記したように、管端へのフランジの取り付けと、フランジ間に介在させる伸縮継手を別途準備する必要がある。特許文献１，２で提案されたような方法でも、継手部を別途準備する必要がある。

そこで、本発明者らは、フランジ、ユニオン、ネジ部材、接続部材用シール部材などの副資材を別途準備することなく、現場での簡便な作業で接続する方法について検討した。
その過程で、図３に示すように、挿入する方の金属管の管端外周面にＯリングを装着する凹溝を形成し、この凹溝にＯリングを装着した後、他の金属管の管端に挿入すれば、気密性と伸縮性を併せ持った接続部が得られることに到達したのである。
なお、金属管の管端での外周面への凹溝の形成は、ロール支軸に被加工金属管を載せ、先端を丸くしたローラを被加工部に押し当てつつ、前記被加工金属管を回転させる、又は加工工具自体を回転させることにより行うことができる。

十分な気密性を確保するためには、挿入する方の金属管の管端外径は、挿入される方の金属管の管端内径よりも僅かに小さくしておくことが好ましい。
このような径の関係を有する金属管を用いることはまれであり、ほとんどの場合、同径の金属管が用いられていることを考えると、工場等で予め上記のような径の関係にしておくことが好ましい。すなわち、挿入される方の金属管の管端部に予め拡管加工を施すか、又は挿入する方の金属管の管端部に縮径加工を施すか、或いは前記拡管加工及び前記縮径加工を施して、挿入される方の金属管の管端内径よりも挿入する方の管端外径をわずかに小さくなるように、二つの金属管の管端径を調整することが好ましい。

気密性を有する金属管の接続構造体において、安全性の観点から、大きな変位があったとしても二つの金属管が抜け外れるようなことがあってはならない。
二つの金属管の抜け外れを防止するために、図４に示すように、挿入される方の金属管の管端に挿入する方の金属管の管端を挿入した後、挿入された方の金属管の管端部であって、前記Ｏリング装着部と管端の間の任意位置において全周に亘って凹溝を形成することが好ましい、この凹溝を前記Ｏリングの移動阻止に利用すれば、二つの金属管が抜け外れることはない。

しかしながら、前記したように、二つの金属管の管端径の関係は、挿入される方の金属管の管端内径よりも挿入する方の管端外径をわずかに小さくなるように調整されている。このように、管端径の差が小さいときに挿入された外側管の外周に深い凹溝を形成すると、挿入した内側管にも凹溝が形成され、両金属管が互いに固定されて伸縮不能となってしまう。その他にも、内側管のＯリング装着用の凹溝部は素管に比べ内径が減少してしまうため、内部流体の流量変動や圧力変動を生じさせる原因となる。

そこで、外側管の外周に凹溝を形成する際に、内側管に凹溝が形成されないように、また流量変動や圧力変動を生じにくくするように工夫した。図５に示すように、内側の金属管の管端に一旦拡管加工を施すことによって外側の金属管の管端内径よりも管端外径をわずかに小さくし、この拡管加工した内側の金属管の前記拡管加工を施した部位に全周に亘って凹溝を設けてこの凹溝にＯリングを装着して挿入した後に、挿入された外側管の全周に亘って凹溝を形成した。
挿入された外側管に形成された凹溝と挿入した内側管の拡管段差部の作用により、伸縮性を確保しつつ、二つの金属管の抜け外れを防止することができる。また、Ｏリング装着用の凹溝部においても、素管の内径と同等以上にすることが可能であり、内部流体の流量変動や圧力変動を抑制することができる。

ところで、冒頭に記載したように、昨近の熱交換器用の配管にあっては、銅に替えてステンレス鋼管を用いようとする試みが多くなっている。
本発明にあっても、二つの金属管のうち、少なくとも一方の金属管としてステンレス鋼管を用いることができる。
しかしながら、二つの金属管のうちの少なくとも一方をステンレス鋼管として内部に腐食性流体を通した場合、ステンレス鋼管に隙間腐食が発生し易くなる。すなわち、ステンレス鋼は一般的な鋼材と比較して隙間腐食を引き起こしやすい材料である。材料間の隙間が５０μｍを下回るほどに狭くなると隙間腐食が発生し易くなる。

そこで、二つの金属管のうちの少なくとも一方の金属管としてステンレス鋼管を用いた場合、内側の金属管の先端からＯリング装着部の間において、内側の金属管外周面と外側の金属管の内周面との間隔が５０μｍ以上となるように予め両金属管の管端径を調整しておくことが好ましい。
このように、挿入部において、挿入した方の金属管の外表面と挿入された方の金属管の内表面との間の間隔が５０μｍ以上とされていれば、一方の金属管としてステンレス鋼管を用いた場合であっても、隙間腐食の発生は抑えられる。

Claims (6)

1. 一方の金属管の管端内径よりも管端外径がわずかに小さい他方の金属管の二つの金属管を、前記一方の金属管の管端に他方の金属管の管端を挿入して伸縮可能に接続する方法であって、前記他方の金属管の管端部に全周に亘って凹溝を設けるとともに当該凹溝にＯリングを装着し、当該Ｏリングを装着した他方の金属管の管端を前記一方の金属管の管端に挿入することを特徴とする金属管の接続方法。
2. 前記二つの金属管の管端部の内径及び外径の関係が、一方の金属管の管端部に予め拡管加工を施すか、又は他の金属管の管端部に縮径加工を施すか、或いは前記拡管加工及び前記縮径加工を施して、一方の金属管の管端内径よりも管端外径がわずかに小さい他方の金属管としたものである請求項１に記載の金属管の接続方法。
3. 前記一方の金属管の管端に他方の金属管の管端を挿入した後、一方の金属管の全周に亘って、他方の金属管の管端部の前記Ｏリング装着部と一方の金属管の管端の間の任意位置に凹溝を形成する請求項１又は２に記載の金属管の接続方法。
4. 管端に拡管加工を施すことによって一方の金属管の管端内径よりもその管端外径をわずかに小さくした他方の金属管の前記拡管加工を施した部位に全周に亘って凹溝を設けるとともに当該凹溝にＯリングを装着した後、当該Ｏリングを装着した他方の金属管の管端を前記一方の金属管の管端に挿入する請求項３に記載の金属管の接続方法。
5. 二つの金属管のうち、少なくとも一方がステンレス鋼管である請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属管の接続方法。
6. 他方の金属管の先端からＯリング装着部の間において、前記一方の金属管内周面と前記他方の金属管の外周面との間隔が５０μｍ以上となるように予め両金属管の管端径を調整する請求項５に記載の金属管の接続方法。

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