配管および管端部加工方法
【課題】材料コストおよび加工コストを抑え易く、かつ雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い雌側の配管を得ること。
【解決手段】塑性加工により内径ＩＤ2が拡大した拡径部１を一端側２０ａに有すると共に、該拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部１ａを有し、拡径部に雄側の配管が挿入されて該雄側の配管と接続される雌側の配管２０を構成するにあたり、拡径部でのフランジ部よりも管軸方向内側にリング体５を装着する。
【解決手段】塑性加工により内径ＩＤ2が拡大した拡径部１を一端側２０ａに有すると共に、該拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部１ａを有し、拡径部に雄側の配管が挿入されて該雄側の配管と接続される雌側の配管２０を構成するにあたり、拡径部でのフランジ部よりも管軸方向内側にリング体５を装着する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管および管端部加工方法に関し、更に詳しくは配管継手として用いられる雌側の配管および該配管を作製する際の管端部加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの配管同士を接続する方法としては、例えば特許文献１に具体的に記載された方法が知られている。この方法では、ユニオンネジを有するブロック体を一方の配管（管体）の接続端側に溶接（ろう付け）し、ユニオンナットを有するブロック体を他方の配管（管体）の接続端側に溶接（ろう付け）し、上記のユニオンネジと上記のユニオンナットとを互いに螺合させることで２つの配管を接続する。ただし、この接続方法では各配管にブロック体を溶接（ろう付け）しなければならないので、部品点数が増えて接続のためのコストが嵩むと共に、ブロック体が接続された配管を得るまでに比較的煩雑な作業が必要となる。
【０００３】
このため、素管を塑性加工して継手構造を有する配管を得、この配管と他の配管とを溶接以外の方法で直接接続するという方法も提案されている。例えば特許文献２には、素管での一端側の内径を拡大すると共に当該一端側を塑性変形させてカール状のフランジ部を形成した雌側配管（雌側構造体）に、一端側にシール材が装着された雄側配管（雄側構造体）を挿入し、これらを溶接するのではなく上記のフランジ部が挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材で固定して接続するという方法が記載されている。この方法で用いられる雌側配管での上記一端側は、素管の端部に雌金型を固定し、雄金型に設けた所定形状の成型部を当該素管の端部からその内部に圧入するという塑性加工によって内径が拡大されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２０７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載されている雌側配管（雌側構造体）は、素管を塑性加工することで作製されるので製造コストを抑え易いという利点を有してはいるが、素管の一端側を塑性加工することで形成されるフランジ部の強度は素管の強度に比べて低いため、薄肉の素管を用いた場合には、当該雌側配管と雄側配管とが接続された流路に水や湯等を流したときに両配管の接続箇所に掛かる管軸方向荷重によって上記のフランジ部が変形してしまうことがある。雌側配管のフランジ部の変形は、上記接続箇所からの漏水の原因となり得る。勿論、素管の肉厚を厚くすれば雌側配管でのフランジ部の変形を防止することができるが、素管の肉厚化は材料コストや加工コストの上昇をもたらす。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、材料コストおよび加工コストを抑え易く、かつ雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い雌側の配管、および該配管を作製する際の管端部加工方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配管は、塑性加工により内径が拡大された拡径部を一端側に有すると共に、該拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部を有し、拡径部に雄側の配管が挿入されて該雄側の配管と接続される雌側の配管であって、フランジ部よりも管軸方向内側で拡径部に装着されたリング体を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の管端部加工方法は、素管を塑性加工して、該素管の一端側に内径が拡大された拡径部を形成すると共に該拡径部での外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成し、前記拡径部の外周には前記拡径部と前記フランジ部とによりリング体を固定する管端部加工方法であって、所定の形状および大きさの成型部と該成型部に連通する貫通孔とを有する雌型により、貫通孔を貫通した素管の一端側が貫通孔での成型部側の端から所定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定するクランプ工程と、外径が異なる複数の拡管用心金を外径が小さいものから順番に用い、該拡管用心金を素管の一端側から該素管に圧入することで素管での一端側の内径を拡大する拡管工程と、素管の一端側にリング体が装着された状態で素管の一端側から雌型にフランジ部形成用雄型を圧接して、拡径部の外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成すると共にリング体を拡径部とフランジ部とにより拡径部の外周に固定するフランジ部形成工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配管では、拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されたフランジ部よりも管軸方向内側にリング体が装着されているので、該リング体がフランジ部に隣接した状態で当該配管と雄側の配管とを接続部材で固定することにより、リング体がない場合に比べて接続箇所の強度を向上させることができる。薄肉の素管を用いて本発明の配管を作製した場合でも接続箇所の強度を高めることができるので、当該接続箇所に比較的大きな管軸方向荷重が掛かっても上記フランジ部の変形を防止することができる。
【００１０】
したがって、本発明によれば、材料コストおよび加工コストを抑え易い雌側の配管であって、雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い雌側の配管を得ることができる。この配管は、例えば本発明の管端部加工方法に従って素管を加工することにより得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の配管および管端部加工方法それぞれの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の配管の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す配管２０は銅、アルミニウム、またはステンレス鋼（鉄鋼）等により形成されて湯や水等の液体の流路となるものであり、当該配管２０は、一端２０ａ側に他の領域での内径よりも内径が大きい拡径部１を有している。拡径部１での管軸方向内側にはテーパ部１０が連なっており、テーパ部１０での管軸方向内側には非拡径部１５が連なっている。拡径部１およびテーパ部１０は素管を塑性加工することで形成されたものであり、拡径部１での内径ＩＤ1は非拡径部１５での内径ＩＤ2よりも大きく、テーパ部１０の内径は非拡径部１５に近づくほど小さくなっている。非拡径部１５での内径ＩＤ2は、素管の内径と同じである。
【００１３】
また、拡径部１での外側開口端部には、塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部１ａが位置している。そして、フランジ部１ａでの管軸方向内側にはリング体５が装着されている。このリング体５はフランジ部１ａに隣接配置されて、拡径部１とフランジ部１ａとにより拡径部１の外周に固定されている。
【００１４】
このような構成を有する配管２０では、拡径部１を管継手として利用することができる。拡径部１の内径と同等の外径を有する他の配管（雄側の配管）、または拡径部１の内径と同等の外径の拡径部が形成された他の配管（雄側の配管）を拡径部１の外側開口部から該拡径部１に挿入し、例えばフランジ部１ａおよびリング体５が挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材で両配管を固定することにより、これら２つの配管を互いに接続することができる。
【００１５】
図２は、図１に示した配管２０と該配管２０に接続された雄側の配管３０の一例とを概略的に示す断面図である。図２に示す構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
図２に示すように、配管２０と雄側の配管３０とを接続するにあたっては、まず、雄側の配管３０の拡径部２３の外周に形成されている凹周溝２３ａに予めＯリング等のシール材２７を装着し、当該配管３０の拡径部２３を配管２０の拡径部１に挿入する。図示の配管３０での拡径部２３の外径は配管２０での拡径部１の内径と同等であり、当該配管３０は配管２０での非拡径部１５の内径と同等の内径の非拡径部２５を有している。
【００１７】
配管２０での拡径部１の内径と配管３０での拡径部２３の外径が同等であることから、配管２０での拡径部１に配管３０での拡径部２３を挿入したときには、これらの配管２０，３０が水密に接続される。前述の特許文献１に記載された接続方法で用いられるブロック体は不要であり、各配管２０，３０の溶接（ろう付け）も省略することができる。
【００１８】
この後、例えばフランジ部１ａおよびリング体５が挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材（図示せず）で各配管２０，３０を径方向外側から挟み込んで、これらの配管２０，３０を固定する。このとき、フランジ部１ａでの管軸方向内側にリング体５が隣接配置されて拡径部１の外周に固定されているので、リング体５がない場合に比べ、当該配管２０と雄側の配管３０との接続箇所の強度が向上する。薄肉の素管を用いて配管２０を作製した場合でも接続箇所の強度を高めることができ、湯や水等の液体を流したときに当該接続箇所に比較的大きな管軸方向荷重が掛かってもフランジ部１ａの変形を防止することができる。結果として、接続箇所からの漏水を防止することができる。
【００１９】
上述のように、配管２０は薄肉の素管を用いて作製することができるので、その材料コストおよび加工コストを抑え易い。また、湯や水等の液体を流したときに他の配管（雄側の配管）との接続箇所に比較的大きな管軸方向荷重が掛かってもフランジ部１ａの変形がリング体５により防止されるので、雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い。なお、配管２０に接続される雄側の配管は、図２に示した配管３０のように拡径部２３と非拡径部２５とを有するものでなければならないというものではなく、拡径部を有していないもの、すなわち外径が一定のものであってもよい。
【００２０】
上記の技術的効果を奏する配管２０は、例えばクランプ工程と拡管工程とフランジ部形成工程とを含む本発明の管端部加工方法に従って素管の端部を加工することにより得られる。以下、図３、図４−１〜図４−６、および図５を参照して各工程の一例を詳述する。
【００２１】
（クランプ工程）
図３に示すように、クランプ工程では、所定の形状および大きさを有する第１成型部４１と該第１成型部４１に連通する貫通孔４５とを有する雌型５０により、貫通孔４５を貫通した素管５５の一端５５ａ側が貫通孔４５での第１成型部４１側の端から所定長Ｌ1に亘って第１成型部４１側に突出するようにして、素管５５を固定する。雌型５０は、上型５０ａと下型５０ｂとを有している。図示の例では、テーパ部１０（図１参照）の外形寸法に対応した内形寸法を有する第２成型部４３を介して、貫通孔４５が第１成型部４１に連通している。貫通孔４５の長さＬ2は、素管５５を安定に保持できるように当該素管５５の長さや管径等に応じて適宜選定される。
【００２２】
（拡管工程）
拡管工程では、外径が異なる複数の拡管用心金を外径が小さいものから順番に用い、該拡管用心金を素管の一端から該素管に圧入して、素管での一端側の内径を拡大する。この拡管工程で何種類の拡管用心金を用いるかは、素管の内径と拡径部１（図１参照）の内径とに応じて、換言すれば拡径部１を形成する際の拡管率に応じて、適宜選定される。例えば素管が銅管である場合に３種類以上の拡管用心金を用いれば、拡管率を７０％以上にすることも比較的容易である。
【００２３】
図４−１は、拡管工程で１番目に用いられる拡管用心金の一例を概略的に示す側面図である。同図に示す拡管用心金６０は、円柱状の大径部６０ａと、大径部６０ａの一端側に形成された円柱状の小径部６０ｂとを有しており、小径部６０ｂの先端側には円錐台状の先端部６０ｃが、また小径部６０ｂと大径部６０ａとの間には円錐台状のテーパ部６０ｄがそれぞれ設けられている。小径部６０ｂの外径は素管５５（図３参照）の内径と同等であり、大径部６０ａの外径は所望の値に選定されている。
【００２４】
図４−２は、図４−１に示した拡管用心金６０を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示すように、拡管用心金６０を素管５５に圧入すると、素管５５の一端５５ａ側での内径が拡管用心金６０での大径部６０ａの外径にまで拡げられる。なお、図４−２および後掲の図４−３〜図４−４の各々に示す構成要素のうちで図３または図４−１に示した構成要素と共通するものについては、図３または図４−１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図４−３は、２番目の拡管用心金６５を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示す拡管用心金６５は、円柱状の大径部６５ａと、大径部６５ａの一端側に形成された円柱状の小径部６５ｂとを有しており、小径部６５ｂの先端側には円錐台状の先端部が、また小径部６５ｂと大径部６５ａとの間には円錐台状のテーパ部がそれぞれ設けられている。小径部６５ｂの外径は１番目の拡管用心金６０での大径部６０ａ（図４−２参照）の外径と同等であり、拡管用心金６５での大径部６５ａの外径は所望の値に選定されている。この拡管用心金６５を素管５５に圧入することで、素管５５の一端５５ａ側での内径が拡管用心金６５での大径部６５ａの外径にまで拡げられる。
【００２６】
図４−４は、３番目の拡管用心金７０を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示す拡管用心金７０は、円柱状の大径部７０ａと、大径部７０ａの一端側に形成された円柱状の小径部７０ｂとを有しており、小径部７０ｂの先端側には円錐台状の先端部が、また小径部７０ｂと大径部７０ａとの間には円錐台状のテーパ部がそれぞれ設けられている。小径部７０ｂの外径は２番目の拡管用心金６５での大径部６５ａ（図４−３参照）の外径と同等であり、拡管用心金７０での大径部７０ａの外径は所望の値に選定されている。この拡管用心金７０を素管５５に圧入することで、素管５５の一端５５ａ側での内径が拡管用心金７０での大径部７０ｂの外径にまで拡げられる。
【００２７】
図４−５は、リング体５を素管５５に装着した状態を概略的に示す断面図である。同図に示すリング体５の内径は配管２０での拡径部１（図１参照）の外径と同等である。
【００２８】
図４−６は、最後の拡管用心金７５を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示す拡管用心金７５は、円柱状の大径部７５ａと、大径部７５ａの一端側に形成された円錐台状の先端部７５ｂとを有しており、大径部７５ａの他端側には更に大径の押圧部７５ｃが設けられている。先端部７５ｂの外形寸法は配管２０でのテーパ部１０（図１参照）の内形寸法と同等であり、大径部７５ａの外径は拡径部１（図１参照）の内径と同等である。
【００２９】
この拡管用心金７５での大径部７５ａと先端部７５ｂとを合わせた長さは、先端部７５ｂによって素管５５にテーパ部１０を形成するときに、押圧部７５ｃにより素管５５が管軸方向に押圧されて、所定長だけ圧縮されるように選定されている。その結果として、拡管用心金７５を素管５５に圧入したときには、配管２０での拡径部１およびテーパ部１０が形成されると共に、リング体５の外側で拡径部１の外周が径方向外側に盛り上がってリング体５が拡径部１に仮止めされる。なお、押圧部７５ｃを有している上記の拡管用心金７５は、雄型とみなすこともできる。
【００３０】
（フランジ部形成工程）
フランジ部形成工程では、素管の一端側にリング体が装着された状態で素管の一端側から雌型にフランジ部形成用雄型を圧接して、拡径部の外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成すると共に、リング体を拡径部とフランジ部とにより拡径部の外周に固定する。本例においては、拡管工程で既にリング体を素管に装着してあるので、フランジ部形成工程では拡径部へのリング体の装着を行わない。
【００３１】
図５は、フランジ部の形成に用いられるフランジ部形成用雄型の一例と該雄型を用いて素管に形成されたフランジ部とを概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうちで図４−６に示した構成要素と共通するものについては、図４−６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図５に示すフランジ部形成用雄型８０は、素管５５に挿入される挿入部７７と、素管５５の一端５５ａ側にフランジ部１ａを形成する成型部７８とを有している。挿入部７７の外形および大きさは、配管２０でのテーパ部１０の内形と拡径部１（図１参照）の内形とを合わせた形状および大きさである。また、成型部７８は、フランジ部１ａの外形を規定する凹部７８ａを有している。素管５５の管軸に沿った凹部７８ａの深さは、フランジ部形成用雄型８０を雌型５０にリング体５を介して圧接させたときに、素管５５の一端５５ａ側が塑性変形して所望のフランジ部１ａが形成されるように選定されている。凹部７８ａは、形成されるフランジ部１ａの厚みおよび高さを規定する。
【００３３】
したがって、素管５５の一端５５ａを凹部７８ａに挿入した後にフランジ部形成用雄型８０を雌型５０にリング体５を介して圧接させることにより、所望のフランジ部１ａを形成することができる。このとき、フランジ部１ａの形成に伴ってリング体５の外側で素管５５の外周が径方向外側に更に盛り上がるようにしてフランジ部１ａが形成されると共に、該フランジ部１ａがリング体５に圧接することから、リング体５が拡径部１とフランジ部１ａとにより拡径部１の外周に固定される。この後に雌型５０およびフランジ部形成用雄型８０を取り外すことにより、配管２０（図１参照）が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１で説明した管端部加工方法は、拡管工程で拡径部まで形成し、フランジ部形成工程でフランジ部の形成とリング体の固定とを行うものであったが、フランジ部形成工程において拡径部およびフランジ部の形成ならびにリング体の固定を同時に行うこともできる。
【００３５】
この場合、まず、実施の形態１で説明したクランプ工程を行った後に実施の形態１で説明した拡管工程のうちの図４−５に示した段階まで行って、リング体５を素管５５に装着する。この後、実施の形態１で図５を参照して説明したフランジ部形成工程を行う。すなわち、素管５５の一端５５ａをフランジ部形成用雄型８０の凹部７８ａに挿入し、該フランジ部形成用雄型８０を雌型５０にリング体５を介して圧接させて、素管５５の一端５５ａ側に拡径部１およびフランジ部１ａを形成すると同時に拡径部１とフランジ部１ａとによりリング体５を拡径部１の外周に固定する。この方法により素管５５の端部を加工すれば、より少ない工数および金型（拡管用心金）数の下に配管２０を得ることができ、結果として、その製造コストを低減することができる。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態１，２で説明した管端部加工方法の各々は、雌型５０（例えば図４−２参照）の温度を特に管理しない方法であったが、雌型５０を加熱しながら素管５５の一端５５ａ側を加工すれば素管５５の加工硬化を抑えることができ、結果として、大きな拡管率（例えば７０％以上）を持つ拡径部１（図１参照）をより安定して形成することが容易になる。
【００３７】
例えば素管５５が銅管であるときには、雌型５０を１００〜２００℃程度の一定温度に加熱することにより、加工硬化を抑えることができる。雌型５０の加熱は、例えばヒータと温度調整器とを用いて行うことができる。当該雌型５０の加熱は、拡管工程とフランジ部形成工程との両工程においてのみ行うようにしてもよいが、クランプ工程を含めた全工程を通じて行う方が好ましい。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態１で説明した管端部加工方法は、素管５５の端面形状を特に管理せず、そのままで塑性加工を行うものであったが、クランプ工程と拡管工程の間に、サブクランプ工程と端面整形工程を更に含めれば、素管５５の一端５５ａに残存する切断時のバリ等を整形することができ、結果として、大きな拡管率（例えば７０％以上）を持つ拡径部１（図１参照）をより安定して形成することが容易になる。
【００３９】
上述した技術的効果を得るための管端部加工方法は、クランプ工程とサブクランプ工程と端面整形工程と拡管工程とフランジ部形成工程とを含む。この中でクランプ工程、拡管工程、およびフランジ部形成工程の各々は実施の形態１で説明した管端部加工方法におけるのと同様にして行われるので、ここではその図示および説明を省略する。以下、図６および図７を参照して、サブクランプ工程および端面整形工程を説明する。
【００４０】
（サブクランプ工程）
サブクランプ工程では、貫通孔のみを有する副雌型により、該副雌型の端から素管の一端側が一定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定する。このとき、素管はクランプ工程で用いられる雌型と上記副雌型とにより固定されることになる。
【００４１】
図６は、サブクランプ工程で用いられる副雌型の一例と該副雌型にて素管を固定した状態とを概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうち、クランプ工程の説明で用いた図３に示す構成要素と共通するものについては、図３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
同図に示す副雌型９０は上型９０ａと下型９０ｂとを備え、成形部としては貫通孔８５のみを有している。貫通孔８５の径は素管５５の外径と同等である。副雌型９０は、雌型５０の端から所定長Ｌ3に亘って素管５５をその上下から挟み込んで、貫通孔８５を貫通した素管５５の一端５５ａ側が副雌型９０の端から所定長Ｌ4に亘って突出した状態で当該素管５５を固定する。貫通孔８５の長さＬ3は、素管５５を安定に保持できるように当該素管５５の長さや管径等に応じて適宜選定される。
【００４３】
（端面整形工程）
端面成形工程では、副雌型から突出している素管の端部に該素管の一端側から端面整形用雄型を圧接して、素管の端面形状を整形する。図７は、端面整形用雄型の一例と該雄型を素管に圧接した状態とを概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうちで図６に示した構成要素と共通するものについては、図６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図７に示す端面整形用雄型９５は、一端側に形成された円錐台状の先端部９５ａと、先端部９５ａに連なって該先端部９５ａよりも端面整形用雄型９５での中央部側に形成された大径部９５ｂと、該大径部９５ｂに連なって形成された更に大径の押圧部９５ｃとを有している。先端部９５ａの外形寸法は素管５５の内形寸法未満であり、大径部９５ｂの外径は素管５５の内径と同等であり、押圧部９５ｃの外径は素管５５の外径よりも大きい。
【００４５】
したがって、端面整形用雄型９５の先端部９５ａおよび大径部９５ｂを素管５５に挿入して押圧部９５ｃの側面を素管５５の端面に圧接することで、素管５５の一端５５ａの端面形状を整形することができる。この後に副雌型９０および端面整形用雄型９５を取り外し、拡管工程（図４−１〜図４−６参照）およびフランジ部形成工程（図５参照）を行い、雌型５０およびフランジ部形成用雄型８０を取り外すことにより、配管２０（図１参照）が得られる。
【００４６】
実施の形態５．
実施の形態４で説明した管端部加工方法は、クランプ工程とサブクランプ工程と端面整形工程と拡管工程とフランジ部形成工程とをこの順番で行うものであったが、サブクランプ工程と端面整形工程とを行う場合にも、実施の形態２で説明した管端部加工方法におけるように、拡径部およびフランジ部の形成ならびにリング体の固定をフランジ部形成工程で同時に行うことができる。この方法により素管の端部を加工すれば、より少ない工数および金型（拡管用心金）数の下に配管２０（図１参照）を得ることができ、結果として、その製造コストを低減することができる。
【００４７】
実施の形態６．
実施の形態４で説明した管端部加工方法は、クランプ工程とサブクランプ工程と端面整形工程と拡管工程とフランジ部形成工程とをこの順番で行うものであったが、クランプ工程とサブクランプ工程とを同時に行うこともできる。この場合には、図６に示した雌型５０と副雌型９０とにより素管５５を同時に挟み込んで固定する。このようにして素管５５を固定すれば、より少ない工数の下に配管２０（図１参照）を得ることができ、結果として、その製造コストを低減することができる。
【００４８】
実施の形態７．
実施の形態４，５，６で説明した管端部加工方法の各々は、雌型５０および副雌型９０（図６参照）の温度を特に管理しない方法であったが、実施の形態３で説明した管端部加工方法におけるのと同様に、雌型５０および副雌型９０を加熱しながら素管５５の一端５５ａ側を加工すれば、素管５５の加工硬化を抑えることができる。その結果として、大きな拡管率（例えば７０％以上）を持つ拡径部１（図１参照）をより安定して形成することが容易になる。副雌型９０の加熱温度を雌型５０の加熱温度と異ならせることも可能ではあるが、雌型５０と副雌型９０とが互いに同じ温度となるようにこれらを加熱する方が簡便である。副雌型９０の加熱は、端面成形工程においてのみ行うようにしてもよいが、サブクランプ工程と端面整形工程の両工程で行う方が好ましい。
【００４９】
実施の形態８．
図８は、本発明の配管の他の例を概略的に示す断面図である。同図に示す配管１２０は、拡径部１の外側開口端部を塑性加工により径方向外側へ向けることでフランジ部１ｂが形成されているという点を除き、実施の形態１で説明した配管２０（図１参照）と同様の構成を有している。図８に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
このような構成を有する配管１２０では、実施の形態１で説明した配管２０におけるのと同様の理由から、その材料コストおよび加工コストを抑え易い。また、フランジ部１ｂの変形がリング体５により防止されるので、雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い。さらには、拡径部１の外側開口端１２０ａ近傍に凹凸面がないため、拡径部１に他の配管（雄側の配管）を挿入する際に当該雄側の配管に装着されているＯリング等のシール材が傷ついてしまうのを防止することができる。配管１２０と他の配管とを接続するにあたっては、前述の特許文献１に記載された接続方法で用いられるブロック体は不要であり、これら２つの配管の溶接（ろう付け）も省略することができる。
【００５１】
上述した技術的効果を奏する配管１２０は、実施の形態１〜７で説明した管端部加工方法におけるのと同様の管端部加工方法によって素管を加工することで得られる。配管１２０を製造する際に行われる個々の工程は、実施の形態１〜７で説明した管端部加工方法におけるのと同様にして行われるので、ここではその図示および説明を省略する。
【００５２】
以上、本発明の配管および管端部加工方法について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、リング体を拡径部とフランジ部とにより拡径部の外周に固定することは必須の要件ではなく、リング体はフランジ部の補強にすぎないので、例えば拡径部に摺動自在または滑動自在に装着してもよい。リング体を拡径部に固定しない場合には、本発明の配管と他の配管（雄側の配管）とを接続する際に、リング体を移動させてフランジ部に隣接させ、この状態で当該配管と雄側の配管とを接続部材、例えばリング体とフランジ部とが挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材で固定する。
【００５３】
また、配管の拡径部での拡管率が低ければ、拡径部と非拡径部との間に介在するテーパ部の長さ（管軸方向の長さ）がゼロ、すなわちテーパ部が管軸方向に対して垂直に形成されていてもよい。本発明の配管および管端部加工方法については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の配管は、水や湯等の液体を流下させなければならない種々の機器や構造物での流路形成に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の配管の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した配管と該配管に接続された他の配管の一例とを概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われるクランプ工程で用いられる雌型の一例と該雌型にて素管を固定した状態とを概略的に示す断面図である。
【図４−１】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で１番目に用いられる拡管用心金の一例を概略的に示す側面図である。
【図４−２】図４−１に示した拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−３】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で２番目の拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−４】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で３番目の拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−５】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程でリング体を素管に装着した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−６】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で最後の拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われるフランジ部形成工程でフランジ部の形成に用いられるフランジ部形成用雄型の一例と該雄型を用いて素管に形成されたフランジ部とを概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われるサブクランプ工程で用いられる副雌型の一例と該副雌型にて素管を固定した状態とを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる端面整形工程で端面の整形に用いられる端面整形用雄型の一例と該雄型を素管に圧接した状態とを概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の配管の他の例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 拡径部
１ａ，１ｂ フランジ部
５ リング体
１０ テーパ部
１５ 非拡径部
２０，１２０ 配管
２０ａ，１２０ａ 配管の一端
２３ 他の配管の拡径部
２５ 他の配管の非拡径部
２７ シール材
３０ 他の配管
４１ 第１成型部
４３ 第２成型部
４５ 貫通孔
５０ 雌型
５５ 素管
５５ａ 素管の一端
６０ １番目に用いられる拡管用心金
６０ａ 大径部
６０ｂ 小径部
６０ｃ 先端部
６０ｄ テーパ部
６５ ２番目に用いられる拡管用心金
６５ａ 大径部
６５ｂ 小径部
７０ ３番目に用いられる拡管用心金
７０ａ 大径部
７０ｂ 小径部
７５ 最後に用いられる拡管用心金
７５ａ 大径部
７５ｂ 小径部
７５ｃ 押圧部
７７ フランジ部形成用雄型の挿入部
７８ フランジ部形成用雄型の成型部
７８ａ フランジ部形成用雄型の凹部
８０ フランジ部形成用雄型
８５ 副雌型の貫通穴
９０ 副雌型
９５ 端部整形用雌型
９５ａ 端部整形用雌型の先端部
９５ｂ 端部整形用雌型の大径部
９５ｃ 端部整形用雌型の押圧部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管および管端部加工方法に関し、更に詳しくは配管継手として用いられる雌側の配管および該配管を作製する際の管端部加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの配管同士を接続する方法としては、例えば特許文献１に具体的に記載された方法が知られている。この方法では、ユニオンネジを有するブロック体を一方の配管（管体）の接続端側に溶接（ろう付け）し、ユニオンナットを有するブロック体を他方の配管（管体）の接続端側に溶接（ろう付け）し、上記のユニオンネジと上記のユニオンナットとを互いに螺合させることで２つの配管を接続する。ただし、この接続方法では各配管にブロック体を溶接（ろう付け）しなければならないので、部品点数が増えて接続のためのコストが嵩むと共に、ブロック体が接続された配管を得るまでに比較的煩雑な作業が必要となる。
【０００３】
このため、素管を塑性加工して継手構造を有する配管を得、この配管と他の配管とを溶接以外の方法で直接接続するという方法も提案されている。例えば特許文献２には、素管での一端側の内径を拡大すると共に当該一端側を塑性変形させてカール状のフランジ部を形成した雌側配管（雌側構造体）に、一端側にシール材が装着された雄側配管（雄側構造体）を挿入し、これらを溶接するのではなく上記のフランジ部が挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材で固定して接続するという方法が記載されている。この方法で用いられる雌側配管での上記一端側は、素管の端部に雌金型を固定し、雄金型に設けた所定形状の成型部を当該素管の端部からその内部に圧入するという塑性加工によって内径が拡大されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２２０７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６７８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載されている雌側配管（雌側構造体）は、素管を塑性加工することで作製されるので製造コストを抑え易いという利点を有してはいるが、素管の一端側を塑性加工することで形成されるフランジ部の強度は素管の強度に比べて低いため、薄肉の素管を用いた場合には、当該雌側配管と雄側配管とが接続された流路に水や湯等を流したときに両配管の接続箇所に掛かる管軸方向荷重によって上記のフランジ部が変形してしまうことがある。雌側配管のフランジ部の変形は、上記接続箇所からの漏水の原因となり得る。勿論、素管の肉厚を厚くすれば雌側配管でのフランジ部の変形を防止することができるが、素管の肉厚化は材料コストや加工コストの上昇をもたらす。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、材料コストおよび加工コストを抑え易く、かつ雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い雌側の配管、および該配管を作製する際の管端部加工方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の配管は、塑性加工により内径が拡大された拡径部を一端側に有すると共に、該拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部を有し、拡径部に雄側の配管が挿入されて該雄側の配管と接続される雌側の配管であって、フランジ部よりも管軸方向内側で拡径部に装着されたリング体を有することを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の管端部加工方法は、素管を塑性加工して、該素管の一端側に内径が拡大された拡径部を形成すると共に該拡径部での外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成し、前記拡径部の外周には前記拡径部と前記フランジ部とによりリング体を固定する管端部加工方法であって、所定の形状および大きさの成型部と該成型部に連通する貫通孔とを有する雌型により、貫通孔を貫通した素管の一端側が貫通孔での成型部側の端から所定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定するクランプ工程と、外径が異なる複数の拡管用心金を外径が小さいものから順番に用い、該拡管用心金を素管の一端側から該素管に圧入することで素管での一端側の内径を拡大する拡管工程と、素管の一端側にリング体が装着された状態で素管の一端側から雌型にフランジ部形成用雄型を圧接して、拡径部の外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成すると共にリング体を拡径部とフランジ部とにより拡径部の外周に固定するフランジ部形成工程とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の配管では、拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されたフランジ部よりも管軸方向内側にリング体が装着されているので、該リング体がフランジ部に隣接した状態で当該配管と雄側の配管とを接続部材で固定することにより、リング体がない場合に比べて接続箇所の強度を向上させることができる。薄肉の素管を用いて本発明の配管を作製した場合でも接続箇所の強度を高めることができるので、当該接続箇所に比較的大きな管軸方向荷重が掛かっても上記フランジ部の変形を防止することができる。
【００１０】
したがって、本発明によれば、材料コストおよび加工コストを抑え易い雌側の配管であって、雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い雌側の配管を得ることができる。この配管は、例えば本発明の管端部加工方法に従って素管を加工することにより得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の配管および管端部加工方法それぞれの実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の配管の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す配管２０は銅、アルミニウム、またはステンレス鋼（鉄鋼）等により形成されて湯や水等の液体の流路となるものであり、当該配管２０は、一端２０ａ側に他の領域での内径よりも内径が大きい拡径部１を有している。拡径部１での管軸方向内側にはテーパ部１０が連なっており、テーパ部１０での管軸方向内側には非拡径部１５が連なっている。拡径部１およびテーパ部１０は素管を塑性加工することで形成されたものであり、拡径部１での内径ＩＤ1は非拡径部１５での内径ＩＤ2よりも大きく、テーパ部１０の内径は非拡径部１５に近づくほど小さくなっている。非拡径部１５での内径ＩＤ2は、素管の内径と同じである。
【００１３】
また、拡径部１での外側開口端部には、塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部１ａが位置している。そして、フランジ部１ａでの管軸方向内側にはリング体５が装着されている。このリング体５はフランジ部１ａに隣接配置されて、拡径部１とフランジ部１ａとにより拡径部１の外周に固定されている。
【００１４】
このような構成を有する配管２０では、拡径部１を管継手として利用することができる。拡径部１の内径と同等の外径を有する他の配管（雄側の配管）、または拡径部１の内径と同等の外径の拡径部が形成された他の配管（雄側の配管）を拡径部１の外側開口部から該拡径部１に挿入し、例えばフランジ部１ａおよびリング体５が挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材で両配管を固定することにより、これら２つの配管を互いに接続することができる。
【００１５】
図２は、図１に示した配管２０と該配管２０に接続された雄側の配管３０の一例とを概略的に示す断面図である。図２に示す構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
図２に示すように、配管２０と雄側の配管３０とを接続するにあたっては、まず、雄側の配管３０の拡径部２３の外周に形成されている凹周溝２３ａに予めＯリング等のシール材２７を装着し、当該配管３０の拡径部２３を配管２０の拡径部１に挿入する。図示の配管３０での拡径部２３の外径は配管２０での拡径部１の内径と同等であり、当該配管３０は配管２０での非拡径部１５の内径と同等の内径の非拡径部２５を有している。
【００１７】
配管２０での拡径部１の内径と配管３０での拡径部２３の外径が同等であることから、配管２０での拡径部１に配管３０での拡径部２３を挿入したときには、これらの配管２０，３０が水密に接続される。前述の特許文献１に記載された接続方法で用いられるブロック体は不要であり、各配管２０，３０の溶接（ろう付け）も省略することができる。
【００１８】
この後、例えばフランジ部１ａおよびリング体５が挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材（図示せず）で各配管２０，３０を径方向外側から挟み込んで、これらの配管２０，３０を固定する。このとき、フランジ部１ａでの管軸方向内側にリング体５が隣接配置されて拡径部１の外周に固定されているので、リング体５がない場合に比べ、当該配管２０と雄側の配管３０との接続箇所の強度が向上する。薄肉の素管を用いて配管２０を作製した場合でも接続箇所の強度を高めることができ、湯や水等の液体を流したときに当該接続箇所に比較的大きな管軸方向荷重が掛かってもフランジ部１ａの変形を防止することができる。結果として、接続箇所からの漏水を防止することができる。
【００１９】
上述のように、配管２０は薄肉の素管を用いて作製することができるので、その材料コストおよび加工コストを抑え易い。また、湯や水等の液体を流したときに他の配管（雄側の配管）との接続箇所に比較的大きな管軸方向荷重が掛かってもフランジ部１ａの変形がリング体５により防止されるので、雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い。なお、配管２０に接続される雄側の配管は、図２に示した配管３０のように拡径部２３と非拡径部２５とを有するものでなければならないというものではなく、拡径部を有していないもの、すなわち外径が一定のものであってもよい。
【００２０】
上記の技術的効果を奏する配管２０は、例えばクランプ工程と拡管工程とフランジ部形成工程とを含む本発明の管端部加工方法に従って素管の端部を加工することにより得られる。以下、図３、図４−１〜図４−６、および図５を参照して各工程の一例を詳述する。
【００２１】
（クランプ工程）
図３に示すように、クランプ工程では、所定の形状および大きさを有する第１成型部４１と該第１成型部４１に連通する貫通孔４５とを有する雌型５０により、貫通孔４５を貫通した素管５５の一端５５ａ側が貫通孔４５での第１成型部４１側の端から所定長Ｌ1に亘って第１成型部４１側に突出するようにして、素管５５を固定する。雌型５０は、上型５０ａと下型５０ｂとを有している。図示の例では、テーパ部１０（図１参照）の外形寸法に対応した内形寸法を有する第２成型部４３を介して、貫通孔４５が第１成型部４１に連通している。貫通孔４５の長さＬ2は、素管５５を安定に保持できるように当該素管５５の長さや管径等に応じて適宜選定される。
【００２２】
（拡管工程）
拡管工程では、外径が異なる複数の拡管用心金を外径が小さいものから順番に用い、該拡管用心金を素管の一端から該素管に圧入して、素管での一端側の内径を拡大する。この拡管工程で何種類の拡管用心金を用いるかは、素管の内径と拡径部１（図１参照）の内径とに応じて、換言すれば拡径部１を形成する際の拡管率に応じて、適宜選定される。例えば素管が銅管である場合に３種類以上の拡管用心金を用いれば、拡管率を７０％以上にすることも比較的容易である。
【００２３】
図４−１は、拡管工程で１番目に用いられる拡管用心金の一例を概略的に示す側面図である。同図に示す拡管用心金６０は、円柱状の大径部６０ａと、大径部６０ａの一端側に形成された円柱状の小径部６０ｂとを有しており、小径部６０ｂの先端側には円錐台状の先端部６０ｃが、また小径部６０ｂと大径部６０ａとの間には円錐台状のテーパ部６０ｄがそれぞれ設けられている。小径部６０ｂの外径は素管５５（図３参照）の内径と同等であり、大径部６０ａの外径は所望の値に選定されている。
【００２４】
図４−２は、図４−１に示した拡管用心金６０を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示すように、拡管用心金６０を素管５５に圧入すると、素管５５の一端５５ａ側での内径が拡管用心金６０での大径部６０ａの外径にまで拡げられる。なお、図４−２および後掲の図４−３〜図４−４の各々に示す構成要素のうちで図３または図４−１に示した構成要素と共通するものについては、図３または図４−１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
図４−３は、２番目の拡管用心金６５を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示す拡管用心金６５は、円柱状の大径部６５ａと、大径部６５ａの一端側に形成された円柱状の小径部６５ｂとを有しており、小径部６５ｂの先端側には円錐台状の先端部が、また小径部６５ｂと大径部６５ａとの間には円錐台状のテーパ部がそれぞれ設けられている。小径部６５ｂの外径は１番目の拡管用心金６０での大径部６０ａ（図４−２参照）の外径と同等であり、拡管用心金６５での大径部６５ａの外径は所望の値に選定されている。この拡管用心金６５を素管５５に圧入することで、素管５５の一端５５ａ側での内径が拡管用心金６５での大径部６５ａの外径にまで拡げられる。
【００２６】
図４−４は、３番目の拡管用心金７０を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示す拡管用心金７０は、円柱状の大径部７０ａと、大径部７０ａの一端側に形成された円柱状の小径部７０ｂとを有しており、小径部７０ｂの先端側には円錐台状の先端部が、また小径部７０ｂと大径部７０ａとの間には円錐台状のテーパ部がそれぞれ設けられている。小径部７０ｂの外径は２番目の拡管用心金６５での大径部６５ａ（図４−３参照）の外径と同等であり、拡管用心金７０での大径部７０ａの外径は所望の値に選定されている。この拡管用心金７０を素管５５に圧入することで、素管５５の一端５５ａ側での内径が拡管用心金７０での大径部７０ｂの外径にまで拡げられる。
【００２７】
図４−５は、リング体５を素管５５に装着した状態を概略的に示す断面図である。同図に示すリング体５の内径は配管２０での拡径部１（図１参照）の外径と同等である。
【００２８】
図４−６は、最後の拡管用心金７５を素管５５に圧入した状態を概略的に示す断面図である。同図に示す拡管用心金７５は、円柱状の大径部７５ａと、大径部７５ａの一端側に形成された円錐台状の先端部７５ｂとを有しており、大径部７５ａの他端側には更に大径の押圧部７５ｃが設けられている。先端部７５ｂの外形寸法は配管２０でのテーパ部１０（図１参照）の内形寸法と同等であり、大径部７５ａの外径は拡径部１（図１参照）の内径と同等である。
【００２９】
この拡管用心金７５での大径部７５ａと先端部７５ｂとを合わせた長さは、先端部７５ｂによって素管５５にテーパ部１０を形成するときに、押圧部７５ｃにより素管５５が管軸方向に押圧されて、所定長だけ圧縮されるように選定されている。その結果として、拡管用心金７５を素管５５に圧入したときには、配管２０での拡径部１およびテーパ部１０が形成されると共に、リング体５の外側で拡径部１の外周が径方向外側に盛り上がってリング体５が拡径部１に仮止めされる。なお、押圧部７５ｃを有している上記の拡管用心金７５は、雄型とみなすこともできる。
【００３０】
（フランジ部形成工程）
フランジ部形成工程では、素管の一端側にリング体が装着された状態で素管の一端側から雌型にフランジ部形成用雄型を圧接して、拡径部の外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成すると共に、リング体を拡径部とフランジ部とにより拡径部の外周に固定する。本例においては、拡管工程で既にリング体を素管に装着してあるので、フランジ部形成工程では拡径部へのリング体の装着を行わない。
【００３１】
図５は、フランジ部の形成に用いられるフランジ部形成用雄型の一例と該雄型を用いて素管に形成されたフランジ部とを概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうちで図４−６に示した構成要素と共通するものについては、図４−６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図５に示すフランジ部形成用雄型８０は、素管５５に挿入される挿入部７７と、素管５５の一端５５ａ側にフランジ部１ａを形成する成型部７８とを有している。挿入部７７の外形および大きさは、配管２０でのテーパ部１０の内形と拡径部１（図１参照）の内形とを合わせた形状および大きさである。また、成型部７８は、フランジ部１ａの外形を規定する凹部７８ａを有している。素管５５の管軸に沿った凹部７８ａの深さは、フランジ部形成用雄型８０を雌型５０にリング体５を介して圧接させたときに、素管５５の一端５５ａ側が塑性変形して所望のフランジ部１ａが形成されるように選定されている。凹部７８ａは、形成されるフランジ部１ａの厚みおよび高さを規定する。
【００３３】
したがって、素管５５の一端５５ａを凹部７８ａに挿入した後にフランジ部形成用雄型８０を雌型５０にリング体５を介して圧接させることにより、所望のフランジ部１ａを形成することができる。このとき、フランジ部１ａの形成に伴ってリング体５の外側で素管５５の外周が径方向外側に更に盛り上がるようにしてフランジ部１ａが形成されると共に、該フランジ部１ａがリング体５に圧接することから、リング体５が拡径部１とフランジ部１ａとにより拡径部１の外周に固定される。この後に雌型５０およびフランジ部形成用雄型８０を取り外すことにより、配管２０（図１参照）が得られる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態１で説明した管端部加工方法は、拡管工程で拡径部まで形成し、フランジ部形成工程でフランジ部の形成とリング体の固定とを行うものであったが、フランジ部形成工程において拡径部およびフランジ部の形成ならびにリング体の固定を同時に行うこともできる。
【００３５】
この場合、まず、実施の形態１で説明したクランプ工程を行った後に実施の形態１で説明した拡管工程のうちの図４−５に示した段階まで行って、リング体５を素管５５に装着する。この後、実施の形態１で図５を参照して説明したフランジ部形成工程を行う。すなわち、素管５５の一端５５ａをフランジ部形成用雄型８０の凹部７８ａに挿入し、該フランジ部形成用雄型８０を雌型５０にリング体５を介して圧接させて、素管５５の一端５５ａ側に拡径部１およびフランジ部１ａを形成すると同時に拡径部１とフランジ部１ａとによりリング体５を拡径部１の外周に固定する。この方法により素管５５の端部を加工すれば、より少ない工数および金型（拡管用心金）数の下に配管２０を得ることができ、結果として、その製造コストを低減することができる。
【００３６】
実施の形態３．
実施の形態１，２で説明した管端部加工方法の各々は、雌型５０（例えば図４−２参照）の温度を特に管理しない方法であったが、雌型５０を加熱しながら素管５５の一端５５ａ側を加工すれば素管５５の加工硬化を抑えることができ、結果として、大きな拡管率（例えば７０％以上）を持つ拡径部１（図１参照）をより安定して形成することが容易になる。
【００３７】
例えば素管５５が銅管であるときには、雌型５０を１００〜２００℃程度の一定温度に加熱することにより、加工硬化を抑えることができる。雌型５０の加熱は、例えばヒータと温度調整器とを用いて行うことができる。当該雌型５０の加熱は、拡管工程とフランジ部形成工程との両工程においてのみ行うようにしてもよいが、クランプ工程を含めた全工程を通じて行う方が好ましい。
【００３８】
実施の形態４．
実施の形態１で説明した管端部加工方法は、素管５５の端面形状を特に管理せず、そのままで塑性加工を行うものであったが、クランプ工程と拡管工程の間に、サブクランプ工程と端面整形工程を更に含めれば、素管５５の一端５５ａに残存する切断時のバリ等を整形することができ、結果として、大きな拡管率（例えば７０％以上）を持つ拡径部１（図１参照）をより安定して形成することが容易になる。
【００３９】
上述した技術的効果を得るための管端部加工方法は、クランプ工程とサブクランプ工程と端面整形工程と拡管工程とフランジ部形成工程とを含む。この中でクランプ工程、拡管工程、およびフランジ部形成工程の各々は実施の形態１で説明した管端部加工方法におけるのと同様にして行われるので、ここではその図示および説明を省略する。以下、図６および図７を参照して、サブクランプ工程および端面整形工程を説明する。
【００４０】
（サブクランプ工程）
サブクランプ工程では、貫通孔のみを有する副雌型により、該副雌型の端から素管の一端側が一定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定する。このとき、素管はクランプ工程で用いられる雌型と上記副雌型とにより固定されることになる。
【００４１】
図６は、サブクランプ工程で用いられる副雌型の一例と該副雌型にて素管を固定した状態とを概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうち、クランプ工程の説明で用いた図３に示す構成要素と共通するものについては、図３で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００４２】
同図に示す副雌型９０は上型９０ａと下型９０ｂとを備え、成形部としては貫通孔８５のみを有している。貫通孔８５の径は素管５５の外径と同等である。副雌型９０は、雌型５０の端から所定長Ｌ3に亘って素管５５をその上下から挟み込んで、貫通孔８５を貫通した素管５５の一端５５ａ側が副雌型９０の端から所定長Ｌ4に亘って突出した状態で当該素管５５を固定する。貫通孔８５の長さＬ3は、素管５５を安定に保持できるように当該素管５５の長さや管径等に応じて適宜選定される。
【００４３】
（端面整形工程）
端面成形工程では、副雌型から突出している素管の端部に該素管の一端側から端面整形用雄型を圧接して、素管の端面形状を整形する。図７は、端面整形用雄型の一例と該雄型を素管に圧接した状態とを概略的に示す断面図である。同図に示す構成要素のうちで図６に示した構成要素と共通するものについては、図６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
図７に示す端面整形用雄型９５は、一端側に形成された円錐台状の先端部９５ａと、先端部９５ａに連なって該先端部９５ａよりも端面整形用雄型９５での中央部側に形成された大径部９５ｂと、該大径部９５ｂに連なって形成された更に大径の押圧部９５ｃとを有している。先端部９５ａの外形寸法は素管５５の内形寸法未満であり、大径部９５ｂの外径は素管５５の内径と同等であり、押圧部９５ｃの外径は素管５５の外径よりも大きい。
【００４５】
したがって、端面整形用雄型９５の先端部９５ａおよび大径部９５ｂを素管５５に挿入して押圧部９５ｃの側面を素管５５の端面に圧接することで、素管５５の一端５５ａの端面形状を整形することができる。この後に副雌型９０および端面整形用雄型９５を取り外し、拡管工程（図４−１〜図４−６参照）およびフランジ部形成工程（図５参照）を行い、雌型５０およびフランジ部形成用雄型８０を取り外すことにより、配管２０（図１参照）が得られる。
【００４６】
実施の形態５．
実施の形態４で説明した管端部加工方法は、クランプ工程とサブクランプ工程と端面整形工程と拡管工程とフランジ部形成工程とをこの順番で行うものであったが、サブクランプ工程と端面整形工程とを行う場合にも、実施の形態２で説明した管端部加工方法におけるように、拡径部およびフランジ部の形成ならびにリング体の固定をフランジ部形成工程で同時に行うことができる。この方法により素管の端部を加工すれば、より少ない工数および金型（拡管用心金）数の下に配管２０（図１参照）を得ることができ、結果として、その製造コストを低減することができる。
【００４７】
実施の形態６．
実施の形態４で説明した管端部加工方法は、クランプ工程とサブクランプ工程と端面整形工程と拡管工程とフランジ部形成工程とをこの順番で行うものであったが、クランプ工程とサブクランプ工程とを同時に行うこともできる。この場合には、図６に示した雌型５０と副雌型９０とにより素管５５を同時に挟み込んで固定する。このようにして素管５５を固定すれば、より少ない工数の下に配管２０（図１参照）を得ることができ、結果として、その製造コストを低減することができる。
【００４８】
実施の形態７．
実施の形態４，５，６で説明した管端部加工方法の各々は、雌型５０および副雌型９０（図６参照）の温度を特に管理しない方法であったが、実施の形態３で説明した管端部加工方法におけるのと同様に、雌型５０および副雌型９０を加熱しながら素管５５の一端５５ａ側を加工すれば、素管５５の加工硬化を抑えることができる。その結果として、大きな拡管率（例えば７０％以上）を持つ拡径部１（図１参照）をより安定して形成することが容易になる。副雌型９０の加熱温度を雌型５０の加熱温度と異ならせることも可能ではあるが、雌型５０と副雌型９０とが互いに同じ温度となるようにこれらを加熱する方が簡便である。副雌型９０の加熱は、端面成形工程においてのみ行うようにしてもよいが、サブクランプ工程と端面整形工程の両工程で行う方が好ましい。
【００４９】
実施の形態８．
図８は、本発明の配管の他の例を概略的に示す断面図である。同図に示す配管１２０は、拡径部１の外側開口端部を塑性加工により径方向外側へ向けることでフランジ部１ｂが形成されているという点を除き、実施の形態１で説明した配管２０（図１参照）と同様の構成を有している。図８に示した構成要素のうちで図１に示した構成要素と共通するものについては、図１で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００５０】
このような構成を有する配管１２０では、実施の形態１で説明した配管２０におけるのと同様の理由から、その材料コストおよび加工コストを抑え易い。また、フランジ部１ｂの変形がリング体５により防止されるので、雄側の配管と高い接続信頼性の下に接続し易い。さらには、拡径部１の外側開口端１２０ａ近傍に凹凸面がないため、拡径部１に他の配管（雄側の配管）を挿入する際に当該雄側の配管に装着されているＯリング等のシール材が傷ついてしまうのを防止することができる。配管１２０と他の配管とを接続するにあたっては、前述の特許文献１に記載された接続方法で用いられるブロック体は不要であり、これら２つの配管の溶接（ろう付け）も省略することができる。
【００５１】
上述した技術的効果を奏する配管１２０は、実施の形態１〜７で説明した管端部加工方法におけるのと同様の管端部加工方法によって素管を加工することで得られる。配管１２０を製造する際に行われる個々の工程は、実施の形態１〜７で説明した管端部加工方法におけるのと同様にして行われるので、ここではその図示および説明を省略する。
【００５２】
以上、本発明の配管および管端部加工方法について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、リング体を拡径部とフランジ部とにより拡径部の外周に固定することは必須の要件ではなく、リング体はフランジ部の補強にすぎないので、例えば拡径部に摺動自在または滑動自在に装着してもよい。リング体を拡径部に固定しない場合には、本発明の配管と他の配管（雄側の配管）とを接続する際に、リング体を移動させてフランジ部に隣接させ、この状態で当該配管と雄側の配管とを接続部材、例えばリング体とフランジ部とが挿入される長穴を有するクランプ状の接続部材で固定する。
【００５３】
また、配管の拡径部での拡管率が低ければ、拡径部と非拡径部との間に介在するテーパ部の長さ（管軸方向の長さ）がゼロ、すなわちテーパ部が管軸方向に対して垂直に形成されていてもよい。本発明の配管および管端部加工方法については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の配管は、水や湯等の液体を流下させなければならない種々の機器や構造物での流路形成に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の配管の一例を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した配管と該配管に接続された他の配管の一例とを概略的に示す断面図である。
【図３】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われるクランプ工程で用いられる雌型の一例と該雌型にて素管を固定した状態とを概略的に示す断面図である。
【図４−１】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で１番目に用いられる拡管用心金の一例を概略的に示す側面図である。
【図４−２】図４−１に示した拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−３】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で２番目の拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−４】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で３番目の拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−５】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程でリング体を素管に装着した状態を概略的に示す断面図である。
【図４−６】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる拡管工程で最後の拡管用心金を素管に圧入した状態を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われるフランジ部形成工程でフランジ部の形成に用いられるフランジ部形成用雄型の一例と該雄型を用いて素管に形成されたフランジ部とを概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われるサブクランプ工程で用いられる副雌型の一例と該副雌型にて素管を固定した状態とを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の管端部加工方法により素管を加工して図１に示した配管を得る際に行われる端面整形工程で端面の整形に用いられる端面整形用雄型の一例と該雄型を素管に圧接した状態とを概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の配管の他の例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 拡径部
１ａ，１ｂ フランジ部
５ リング体
１０ テーパ部
１５ 非拡径部
２０，１２０ 配管
２０ａ，１２０ａ 配管の一端
２３ 他の配管の拡径部
２５ 他の配管の非拡径部
２７ シール材
３０ 他の配管
４１ 第１成型部
４３ 第２成型部
４５ 貫通孔
５０ 雌型
５５ 素管
５５ａ 素管の一端
６０ １番目に用いられる拡管用心金
６０ａ 大径部
６０ｂ 小径部
６０ｃ 先端部
６０ｄ テーパ部
６５ ２番目に用いられる拡管用心金
６５ａ 大径部
６５ｂ 小径部
７０ ３番目に用いられる拡管用心金
７０ａ 大径部
７０ｂ 小径部
７５ 最後に用いられる拡管用心金
７５ａ 大径部
７５ｂ 小径部
７５ｃ 押圧部
７７ フランジ部形成用雄型の挿入部
７８ フランジ部形成用雄型の成型部
７８ａ フランジ部形成用雄型の凹部
８０ フランジ部形成用雄型
８５ 副雌型の貫通穴
９０ 副雌型
９５ 端部整形用雌型
９５ａ 端部整形用雌型の先端部
９５ｂ 端部整形用雌型の大径部
９５ｃ 端部整形用雌型の押圧部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塑性加工により内径が拡大された拡径部を一端側に有すると共に、該拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部を有し、前記拡径部に雄側の配管が挿入されて該雄側の配管と接続される雌側の配管であって、
前記フランジ部よりも管軸方向内側で前記拡径部に装着されたリング体を有することを特徴とする配管。
【請求項２】
前記リング体は、前記拡径部と前記フランジ部とにより前記拡径部の外周に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の配管。
【請求項３】
素管を塑性加工して、該素管の一端側に内径が拡大された拡径部を形成すると共に該拡径部での外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成し、前記拡径部の外周には前記拡径部と前記フランジ部とによりリング体を固定する管端部加工方法であって、
所定の形状および大きさの成型部と該成型部に連通する貫通孔とを有する雌型により、前記貫通孔を貫通した前記素管の一端側が前記貫通孔での前記成型部側の端から所定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定するクランプ工程と、
外径が異なる複数の拡管用心金を外径が小さいものから順番に用い、該拡管用心金を前記素管の一端側から該素管に圧入することで前記素管での一端側の内径を拡大する拡管工程と、
前記素管の一端側にリング体が装着された状態で前記素管の一端側から前記雌型にフランジ部形成用雄型を圧接して、拡径部の外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成すると共に前記リング体を前記拡径部と前記フランジ部とにより前記拡径部の外周に固定するフランジ部形成工程と、
を含むことを特徴とする管端部加工方法。
【請求項４】
前記クランプ工程と前記拡管工程との間に、
貫通孔のみを有する副雌型により、該副雌型の端から前記素管の一端側が一定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定するサブクランプ工程と、
前記副雌型から突出している前記素管の端部に該素管の一端側から端面整形用雄型を圧接して、前記素管の端面形状を整形する端面整形工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の管端部加工方法。
【請求項５】
少なくとも前記拡管工程および前記フランジ部形成工程は、前記雌型を加熱した状態下で行うことを特徴とする請求項３または４に記載の管端部加工方法。
【請求項１】
塑性加工により内径が拡大された拡径部を一端側に有すると共に、該拡径部の外側開口端部の塑性加工により形成されて径方向外側に張り出したフランジ部を有し、前記拡径部に雄側の配管が挿入されて該雄側の配管と接続される雌側の配管であって、
前記フランジ部よりも管軸方向内側で前記拡径部に装着されたリング体を有することを特徴とする配管。
【請求項２】
前記リング体は、前記拡径部と前記フランジ部とにより前記拡径部の外周に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の配管。
【請求項３】
素管を塑性加工して、該素管の一端側に内径が拡大された拡径部を形成すると共に該拡径部での外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成し、前記拡径部の外周には前記拡径部と前記フランジ部とによりリング体を固定する管端部加工方法であって、
所定の形状および大きさの成型部と該成型部に連通する貫通孔とを有する雌型により、前記貫通孔を貫通した前記素管の一端側が前記貫通孔での前記成型部側の端から所定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定するクランプ工程と、
外径が異なる複数の拡管用心金を外径が小さいものから順番に用い、該拡管用心金を前記素管の一端側から該素管に圧入することで前記素管での一端側の内径を拡大する拡管工程と、
前記素管の一端側にリング体が装着された状態で前記素管の一端側から前記雌型にフランジ部形成用雄型を圧接して、拡径部の外側開口端部に径方向外側に張り出したフランジ部を形成すると共に前記リング体を前記拡径部と前記フランジ部とにより前記拡径部の外周に固定するフランジ部形成工程と、
を含むことを特徴とする管端部加工方法。
【請求項４】
前記クランプ工程と前記拡管工程との間に、
貫通孔のみを有する副雌型により、該副雌型の端から前記素管の一端側が一定長に亘って外側に突出した状態で該素管を固定するサブクランプ工程と、
前記副雌型から突出している前記素管の端部に該素管の一端側から端面整形用雄型を圧接して、前記素管の端面形状を整形する端面整形工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項３に記載の管端部加工方法。
【請求項５】
少なくとも前記拡管工程および前記フランジ部形成工程は、前記雌型を加熱した状態下で行うことを特徴とする請求項３または４に記載の管端部加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図４−５】
【図４−６】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図４−３】
【図４−４】
【図４−５】
【図４−６】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１９２０５９（Ｐ２００９−１９２０５９Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３６２４１（Ｐ２００８−３６２４１）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
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