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【発明の名称】 配管溶接方法および配管溶接構造
【発明者】 【氏名】佐藤 準治
【住所又は居所】大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会社フジキン内

【氏名】植田 邦生
【住所又は居所】大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会社フジキン内

【氏名】長谷川 恵一
【住所又は居所】大阪市西区立売堀２丁目３番２号 株式会社フジキン内
【要約】 【課題】管状部材の分岐部と制御機器本体の接続部とを溶接する際、分岐部と接続部とを加えた長さを従来考えられていた最小値よりも短くすることができる配管溶接方法および配管溶接構造を提供する。

【解決手段】管状部材2の分岐部3は、管状部材2の周方向に対し接線方向にのびる線を基準線として、この基準線よりも上に半径分離れた位置を中心軸とする外周を有している。管状部材2の分岐部3の突き合わせ端面を軸方向に対して直角な面に対し基準線長さが短くなるように傾斜させる。制御機器本体4の接続部5の突き合わせ端面を管状部材2の分岐部3に対応する傾斜面とする。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とをその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接する配管溶接方法であって、管状部材の分岐部は、管状部材の周方向に対し接線方向にのびる線を基準線として、この基準線よりも上に半径分離れた位置を中心軸とする外周を有しており、管状部材の分岐部の突き合わせ端面を軸方向に対して直角な面に対し基準線長さが短くなるように傾斜させるとともに、制御機器の接続部の突き合わせ端面を管状部材の分岐部に対応する傾斜面とすること特徴とする配管溶接方法。
【請求項２】
管状部材の管厚みをＴ、１〜５の範囲の所定数値をαとして、管状部材の外周面から分岐部の基準線対向線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第１モデル、管状部材の外周面から分岐部の中心軸の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第２モデルおよび管状部材の外周面から分岐部の基準線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第３モデルについて、分岐部の基準線対向線長さ、分岐部の基準線長さおよび突き合わせ端面の傾斜角をそれぞれ求め、最適なモデルの条件で溶接することを特徴とする請求項１の配管溶接方法。
【請求項３】
３つのモデルの内の分岐部の基準線対向線長さ＋分岐部の基準線長さが最小値となるモデルを最適なモデルとすることを特徴とする請求項２の配管溶接方法。
【請求項４】
突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とがその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接された配管溶接構造であって、管状部材の分岐部は、管状部材の周方向に対し接線方向にのびる線を基準線として、この基準線よりも上に半径分離れた位置を中心軸とする外周と、軸方向に対して直角な面に対して基準線長さが短くなるように傾斜する突き合わせ端面を有しており、制御機器本体の接続部は、管状部材分岐部の突き合わせ端面の傾斜角度に等しい傾斜角度を有していることを特徴とする配管溶接構造。
【請求項５】
分岐部の基準線対向線長さ、分岐部の基準線長さおよび突き合わせ端面の傾斜角は、管状部材の管厚みをＴ、１〜５の範囲の所定数値をαとして、管状部材の外周面から分岐部の基準線対向線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第１モデル、管状部材の外周面から分岐部の中心軸の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第２モデルおよび管状部材の外周面から分岐部の基準線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第３モデルの３つのモデルの内、分岐部の基準線対向線長さ＋分岐部の基準線長さが最小値となるモデルに従うものとされていることを特徴とする請求項４の配管溶接構造。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
この発明は、配管溶接方法および配管溶接構造に関し、特に、突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とをその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接する際の配管溶接方法および配管溶接構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に、開先突き合わせ部の溶接を行う配管溶接方法について記載されているが、これを含めて従来の配管溶接方法では、開先突き合わせ部端面がその軸方向に対して直角であることを前提として考えられている。
【０００３】
したがって、突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とをその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接する際も、分岐部および接続部の端面は、分岐部および接続部の軸方向に対して直角とされていた。
【特許文献１】特開平１０−２２５７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶接作業においては、開先突き合わせ部分の長さを所定値以上確保することが必要とされている。そのため、突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とをその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接する溶接する場合、両分岐部を加えた長さには、計算上の最小値があり、その長さをこれより短くすることはできないと考えられていた。
【０００５】
この発明の目的は、管状部材の分岐部と制御機器本体の接続部とを溶接する際、分岐部と接続部とを加えた長さを従来考えられていた最小値よりも短くすることができる配管溶接方法および配管溶接構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による配管溶接方法は、突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とをその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接する配管溶接方法であって、管状部材の分岐部は、管状部材の周方向に対し接線方向にのびる線を基準線として、この基準線よりも上に半径分離れた位置を中心軸とする外周を有しており、管状部材の分岐部の突き合わせ端面を軸方向に対して直角な面に対し基準線長さが短くなるように傾斜させるとともに、制御機器の接続部の突き合わせ端面を管状部材の分岐部に対応する傾斜面とすること特徴とするものである。
【０００７】
この発明による配管溶接構造は、突出状分岐部を有する管状部材と突出状接続部を有する制御機器本体とがその分岐部と接続部とを突き合わせて溶接された配管溶接構造であって、管状部材の分岐部は、管状部材の周方向に対し接線方向にのびる線を基準線として、この基準線よりも上に半径分離れた位置を中心軸とする外周と、軸方向に対して直角な面に対して基準線長さが短くなるように傾斜する突き合わせ端面を有しており、制御機器本体の接続部は、管状部材分岐部の突き合わせ端面の傾斜角度に等しい傾斜角度を有していることを特徴とするものである。
【０００８】
制御機器本体は、例えば、分岐通路を開閉するバルブの本体（弁箱）とされるが、これに限定されるものではなく、分岐通路に設けられるものであれば種々のものが使用される。また、管状部材は、典型的には、液体を通す筒としての管を意味するが、これに限定されるものではない。
【０００９】
この発明の配管溶接方法によると、管状部材の分岐部の突き合わせ端面を、軸方向に対して直角な面に対し基準線長さが短くなるように傾斜させて溶接するので、基準線の長さを計算上の最小値とすることにより、基準線の長さを従来より短くすることができ、これに対応させて、制御機器の接続部の突き合わせ端面を管状部材の分岐部に対応する傾斜面とすることにより、分岐部＋接続部のトータル長さすなわち管状部材と制御機器本体との距離を小さくすることができる。
【００１０】
この発明の配管溶接方法において、上記の作用効果を得るために、管状部材の管厚みをＴ、１〜５の範囲の所定数値をαとして、管状部材の外周面から分岐部の基準線対向線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第１モデル、管状部材の外周面から分岐部の中心軸の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第２モデルおよび管状部材の外周面から分岐部の基準線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第３モデルについて、分岐部の基準線対向線長さ、分岐部の基準線長さおよび突き合わせ端面の傾斜角をそれぞれ求め、最適なモデルの条件で溶接することことが好ましい。また、３つのモデルの内の分岐部の基準線対向線長さ＋分岐部の基準線長さが最小値となるモデルを最適なモデルとすることがより好ましい。
【００１１】
このようにすると、分岐部および接続部の具体的な寸法を溶接前に求めておくことができ、より最適に、分岐部＋接続部のトータル長さを小さくすることができる。
【００１２】
この発明の配管溶接構造によると、管状部材の分岐部は、軸方向に対して直角な面に対して基準線長さが短くなるように傾斜する突き合わせ端面を有しているので、基準線の長さを計算上の最小値とすることにより、基準線の長さを従来より短くすることができ、制御機器本体の接続部は、管状部材分岐部の突き合わせ端面の傾斜角度に等しい傾斜角度を有しているので、分岐部＋接続部のトータル長さすなわち管状部材と制御機器本体との距離を小さくすることができる。
【００１３】
この発明の配管溶接構造において、上記の作用効果を得るために、分岐部の基準線対向線長さ、分岐部の基準線長さおよび突き合わせ端面の傾斜角は、管状部材の管厚みをＴ、１〜５の範囲の所定数値をαとして、管状部材の外周面から分岐部の基準線対向線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第１モデル、管状部材の外周面から分岐部の中心軸の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第２モデルおよび管状部材の外周面から分岐部の基準線の突き合わせ端面までの距離をαＴとした第３モデルの３つのモデルの内、分岐部の基準線対向線長さ＋分岐部の基準線長さが最小値となるモデルに従うものとされていることが好ましい。
【００１４】
このようにすると、分岐部および接続部の具体的な寸法を溶接前に求めておくことができ、より最適に、分岐部＋接続部のトータル長さを小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下および左右は、図の上下および左右をいうものとする。
【００１６】
図１および図２は、この発明の配管溶接方法および配管溶接構造の第１実施形態を示している。
【００１７】
配管溶接構造(1)は、円筒突出状分岐部(3)を有する管（管状部材）(2)と円筒突出状接続部(5)を有する制御機器本体(4)とがその分岐部(3)と接続部(5)とを突き合わせて溶接されたものである。
【００１８】
管状部材(2)の分岐部(3)は、管状部材(2)の周方向に対し接線方向にのびる下端を基準線(S)として有するとともに、この基準線(S)よりも上に分岐部(3)の半径分離れた位置を中心とする外周(3a)と、軸方向に対して直角な面に対し基準線(S)が短くなるように傾斜する突き合わせ端面(3b)とを有している。
【００１９】
制御機器本体(4)は、右方に開口したダイヤフラム支持部(4a)および下端から上方にのびて接続部(5)に通じている流体通路(4b)を有している。ダイヤフラム支持部(4a)には、ダイヤフラムを上下させるためのアクチュエータ（図示略）が取り付けられる。制御機器本体(4)は、管状部材(2)の軸方向から見て、接続部(5)を含む左上の角部が切除された縦長方形の断面形状を有している。
【００２０】
図３は、この発明の配管溶接方法および配管溶接構造の第２実施形態を示している。
【００２１】
配管溶接構造(1)は、円筒突出状分岐部(3)を有する管（管状部材）(2)と円筒突出状接続部(5)を有する制御機器本体(6)とがその分岐部(3)と接続部(5)とを突き合わせて溶接されたものである。
【００２２】
管状部材(2)の分岐部(3)は、管状部材(2)の周方向に対し接線方向にのびる下端を基準線(S)として有するとともに、この基準線(S)よりも上に分岐部(3)の半径分離れた位置を中心とする外周(3a)と、軸方向に対して直角な面に対し基準線(S)が短くなるように傾斜する突き合わせ端面(3b)とを有している。
【００２３】
制御機器本体(6)は、右方に開口したダイヤフラム支持部(6a)および下端から上方にのびて接続部(5)に通じている流体通路(6b)を有している。ダイヤフラム支持部(6a)には、ダイヤフラムを上下させるためのアクチュエータ（図示略）が取り付けられる。制御機器本体(6)は、管状部材(2)の軸方向から見て、縦長方形の断面形状を有している。
【００２４】
第１実施形態の配管溶接構造(1)と第２実施形態の配管溶接構造(1)との相違点は、制御機器本体(6)の断面形状であり、第１実施形態の配管溶接構造(1)では、接続部(5)を含む左上の角部が切除されている分だけ、第２実施形態の配管溶接構造(1)よりもその左右幅を短くすることができる。
【００２５】
以下では、図４から図７までを参照して、この発明の配管溶接方法および配管溶接構造のより好ましい実施形態について説明する。
【００２６】
この発明の配管溶接方法および配管溶接構造では、分岐部(3)の基準線対向線（基準線(S)が下端とされているこの実施形態では、基準線と平行な上端）の長さ、分岐部(3)の基準線(S)の長さおよび突き合わせ端面(3b)の傾斜角を決定するに際し、３つのモデルを使用することを特徴としている。これらのモデルは、管状部材(2)の管厚みをＴとして、管状部材(2)の外周面から分岐部(3)の基準線対向線の突き合わせ端面(3b)までの距離を２Ｔとした第１モデル（図４（ａ）に示す）、管状部材(2)の外周面から分岐部(3)の中心軸の突き合わせ端面(3b)までの距離を２Ｔとした第２モデル（図４（ｂ）に示す）および管状部材(2)の外周面から分岐部(3)の基準線(S)の突き合わせ端面(3b)までの距離を２Ｔとした第３モデル（図４（ｃ）に示す）である。
【００２７】
これらの各モデルによると、管状部材(2)の管厚みＴ、管状部材(2)の半径Ｒおよび分岐部(3)の半径ｒに応じて、分岐部(3)の基準線対向線長さＷ、分岐部(3)の基準線対向線の管状部材(2)の径方向長さｔｗ、分岐部(3)の基準線長さｈ１，ｈ２および突き合わせ端面(3b)の傾斜角θが求まるので、分岐部(3)の基準線対向線長さＷ＋分岐部(3)の基準線長さｈ１またはｈ２が最小値となるモデルに従って、その分岐部(3)の基準線対向線長さＷ、分岐部(3)の基準線対向線の管状部材(2)の径方向長さｔｗ、分岐部(3)の基準線長さｈ１またはｈ２および突き合わせ端面(3b)の傾斜角θを溶接条件として採用すればよい。
【００２８】
第１モデルについての計算を行うのに必要な式を図５に、第２モデルについての計算を行うのに必要な式を図６に、第３モデルについての計算を行うのに必要な式を図７にそれぞれ示す。これらの式を用いることにより、管状部材(2)の管厚みＴ、管状部材(2)の半径Ｒおよび分岐部(3)の半径ｒとして、各モデルについて、分岐部(3)の基準線対向線長さＷ、分岐部(3)の基準線対向線の管状部材(2)の径方向長さｔｗ、分岐部(3)の基準線長さｈ１またはｈ２および突き合わせ端面(3b)の傾斜角θを求めることができる。なお、Ｗ、ｔｗ、ｈ１、ｈ２およびθは、互いに図に示した式によって関係づけられているので、溶接条件として、これらのうちの全部を使う必要はない。
【００２９】
各モデルについて、突き合わせ端面を軸方向に対して直角な面とした場合との比較を図８から図１０までに示す。図８が第１モデル、図９が第２モデル、図１０が第３モデルのものであり、各図の（ａ）が本発明のもの、各図の（ｂ）が従来のものに相当している。同図においては、制御機器本体(4)側も管状部材(2)側と全く同じ構成とされており、同図（ｂ）の(13)は、分岐部を、(15)は、接続部を示している。これらの図から分かるように、上記モデルを用いることにより、分岐部(3)＋接続部(5)のトータル長さすなわち管状部材(2)と制御機器本体(4)との距離を大幅に減少することができる。
【００３０】
図１１は、第１から第３までのモデル同士の比較を行っているもので、同図の（ａ）が第１モデル、（ｂ）が第２モデル、（ｃ）が第３モデルであり、図示した条件では、第１モデルおよび第２モデルが、第３モデルよりも分岐部(3)＋接続部(5)のトータル長さすなわち管状部材(2)と制御機器本体(4)との距離をより減少できることが分かり、また、第１モデルと第２モデルとでは、その差が非常に小さいが、第２モデルの方がわずかに上記距離をより減少できることが分かる。この結果に基づいて、溶接条件を決定するには、第２モデルを使用すればよいことになる。ただし、第１モデルも許容レベルであり、必要に応じて、こちらを採用することもできる。
【００３１】
なお、上記において、各モデルについての条件として与えた２Ｔの２は、溶接を行う上での安全率を考慮して適宜決定されるもので、管の径、分岐部の径、使用条件などに基づいて、１以上、より好ましくは、１．５以上の適宜な値とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明による配管溶接方法および配管溶接構造の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】同縦断面図である。
【図３】この発明による配管溶接方法および配管溶接構造の第２実施形態を示す垂直断面図である。
【図４】この発明による配管溶接方法および配管溶接構造の３つのモデルを示す横断面図である。
【図５】第１モデルの具体的計算方法を示す図である。
【図６】第２モデルの具体的計算方法を示す図である。
【図７】第３モデルの具体的計算方法を示す図である。
【図８】第１モデルに基づく構成と従来の構成とを比較する図である。
【図９】第２モデルに基づく構成と従来の構成とを比較する図である。
【図１０】第３モデルに基づく構成と従来の構成とを比較する図である。
【図１１】第１から第３までのモデル同士を比較する図である。
【符号の説明】
【００３３】
(1) 配管溶接構造
(2) 管状部材
(3) 分岐部
(4)(6) 制御機器本体
(5) 接続部
(S) 基準線
【出願人】 【識別番号】３９００３３８５７
【氏名又は名称】株式会社フジキン
【住所又は居所】大阪府大阪市西区立売堀２丁目３番２号
【出願日】 平成１５年１２月１日（２００３．１２．１）
【代理人】 【識別番号】１０００８３１４９
【弁理士】
【氏名又は名称】日比 紀彦

【識別番号】１０００６０８７４
【弁理士】
【氏名又は名称】岸本 瑛之助

【識別番号】１０００７９０３８
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 彰

【識別番号】１０００６９３３８
【弁理士】
【氏名又は名称】清末 康子
【公開番号】 特開２００５−１６１３３７（Ｐ２００５−１６１３３７Ａ）
【公開日】 平成１７年６月２３日（２００５．６．２３）
【出願番号】 特願２００３−４０１２４１（Ｐ２００３−４０１２４１）