特開 2023-92547 配管接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023092547

(43)【公開日】2023-07-04

(54)【発明の名称】配管接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/10 20060101AFI20230627BHJP

   C23F 1/00 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

B23K20/10

C23F1/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021207646

(22)【出願日】2021-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】507250427

【氏名又は名称】日立ＧＥニュークリア・エナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000925

【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣坂 和馬

【テーマコード（参考）】

4E167

4K057

【Ｆターム（参考）】

4E167AA02

4E167CA01

4E167CA20

4E167DA01

4E167DC06

4K057WA11

4K057WB02

4K057WK10

4K057WN05

(57)【要約】

【課題】漏洩や破断の発生を抑制し、安全性の向上を図ることができる配管接合方法を提供する。
【解決手段】配管接合方法は、下（１）から（４）に示す工程を含む。（１）２つの配管の接合面１３０に凸部１３１と、凸部１３１を囲み、化学研磨液が通過可能な流路溝１３２を形成する工程。（２）２つの配管の接合面１３０を重ね合わせる工程。（３）配管の流路溝１３２に化学研磨液を導入する工程。（４）２つの配管の接合面１３０を超音波振動子により超音波接合する工程。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

２つの配管の接合面に凸部と、前記凸部を囲み、化学研磨液が通過可能な流路溝を形成する工程と、
２つの前記配管の前記接合面を重ね合わせる工程と、
前記配管の前記流路溝に化学研磨液を導入する工程と、
２つの前記配管の前記接合面を超音波振動子により超音波接合する工程と、
を含む配管接合方法。

【請求項2】

前記凸部及び前記流路溝は、前記接合面に複数形成される
請求項１に記載の配管接合方法。

【請求項3】

前記凸部は、前記接合面の最内周部に配置される最内凸部を有し、
前記最内凸部は、前記配管の筒孔の周方向に連続して形成され、前記筒孔を囲む
請求項１に記載の配管接合方法。

【請求項4】

２つの前記配管のうち一方の配管の前記接合面には、嵌合凸部が形成され、
２つの前記配管のうち残りの他方の配管の前記接合面には、前記嵌合凸部に嵌り込む嵌合凹部が形成される
請求項３に記載の配管接合方法。

【請求項5】

前記嵌合凹部は、前記筒孔の周囲を囲むようにして形成され、
前記最内凸部は、前記嵌合凹部の外側に形成される
請求項４に記載の配管接合方法。

【請求項6】

前記凸部の中央部は、接合する配管の凸部に向けて膨出している
請求項１に記載の配管接合方法。

【請求項7】

複数の前記凸部のうち、前記接合面の最外周部に配置される最外凸部には、前記流路溝と連通する導入孔が形成され、
前記化学研磨液は、前記導入孔を介して前記流路溝に導入される
請求項２に記載の配管接合方法。

【請求項8】

前記化学研磨液を前記流路溝に導入した後、治具により２つの前記配管の接合面をさらに接近させる工程を行い、
前記超音波振動子による超音波接合する工程は、前記配管の接合面をさらに接近させた後に行われる
請求項１に記載の配管接合方法。

【請求項9】

前記超音波振動子による超音波接合する工程は、前記流路溝に前記化学研磨液を満たした状態で行われる
請求項１に記載の配管接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配管接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

発電所や工場等の構造物には、多くの配管が通っている。そして、２つの配管は、その端面を重ね合わせて、接合することで、連結されている。

【0003】

図８は、従来の配管接合方法の一例を示す図である。
図８に示す従来の配管接合方法の一例では、まず、第１の配管１０Ａのフランジ２０Ａと、第２の配管１０Ｂのフランジ２０Ｂを重ね合わせる。そして、第１の配管１０Ａのフランジ２０Ａと第２の配管１０Ｂのフランジ２０Ｂは、ボルト３０とナット４０を用いて締結固定される。また、ボルト３０とナット４０は、フランジ２０Ａ、２０Ｂの周方向に沿って複数設けられる。

【0004】

従来の配管接合方法の一例では、シール部材としてＯリング５０が用いられている。このＯリング５０をはめ込むために、第１の配管１０Ａのフランジ２０Ａと第２の配管１０Ｂのフランジ２０Ｂには、シール溝６０が形成されている。そして、ボルト３０とナット４０を締め付けることで、第１の配管１０Ａのフランジ２０Ａと第２の配管１０Ｂのフランジ２０Ｂの接合面が接近する。これにより、シール溝６０に設置されたＯリング５０がシール溝６０の内面に強く接触し、第１の配管１０Ａと第２の配管１０Ｂのシールを実現している。

【0005】

図９は、従来の配管接合方法の他の例を示す図である。
図９に示す配管接合方法では、第１の配管９０Ａと第２の配管９０Ｂの端面を重ね合わせて、配管９０Ａ、９０Ｂの端面を溶接金属８０によって接合している。

【0006】

また、従来の配管接合方法の他の例としては、部材同士を強く接触させ、外部から超音波を導入することで、接触した２面を面内方向に相対的に振動させる超音波接合方法がある（特許文献１参照）。超音波接合方法では、振動により、酸化被膜などの表面被膜に塑性変形が生じ、皮膜直下にある新生面が出現する。この新生面同士が金属結合することで配管が接合される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００７－２５３１６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、ボルトとナットを用いた締結固定では、図８に示すように、機器の運転中にボルト３０が緩んだ場合、フランジ２０Ａ、２０Ｂの締め付けが弱まり、Ｏリング５０がシール溝６０の内面に強く接触しなくなる。これにより、２つのフランジ２０Ａ、２０Ｂとの間に形成された経路７０により、漏洩が発生するおそれがある。さらに、Ｏリング５０がクリープなどの影響で経年劣化した場合も同様に、２つのフランジ２０Ａ、２０Ｂの間に経路７０が生じ、漏洩が発生する。

【0009】

さらに、図８に示す配管接合方法では、複数のボルト３０とナット４０の締め付け力が不均一となった場合、２つのフランジ２０Ａ、２０Ｂの面圧が不均一となり、面圧の弱い箇所でリークが発生する、という問題を有していた。

【0010】

また、図９に示す溶接を用いた接合方法では、母材となる配管９０Ａ、９０Ｂと溶接金属８０との界面において未溶着部Ｋ１が発生していた。さらに、溶接時の入熱の影響で溶接箇所の金法に引張応力Ｐ１が生じる。そのため、溶接を用いた接合方法では、機器運転中に配管９０Ａ、９０Ｂに振動が負荷されることで、未溶着部Ｋ１を起点にき裂が発生し、破断が発生する可能性があった。

【0011】

また、超音波接合方法では、超音波振動による表面被膜の塑性変形と、その後の新生面同士の金属結合が必要なことから、これまでは銅やアルミニウムやこれらの合金といった比較的柔らかい金属に用いられてきた。しかしながら、原子力発電プラント等の発電所や工場の配管には、炭素鋼や低合金鋼といった、銅やアルムニウムに比べ降伏応力が大きく硬い鋼材が用いられている。そして、これらの鋼材で構成された配管等の部材は、接合面を強く接触させて超音波を導入した場合でも、表面被膜が塑性変形しにくく、新生面が出現しない。そのため、特許文献１に示すような従来の超音波接合方法では、２つの配管を確実に接合することが困難であった。

【0012】

本目的は、上記の問題点を考慮し、漏洩や破断の発生を抑制し、安全性の向上を図ることができる配管接合方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決し、目的を達成するため、配管接合方法は、以下（１）から（４）に示す工程を含む。
（１）２つの配管の接合面に凸部と、凸部を囲み、化学研磨液が通過可能な流路溝を形成する工程。
（２）２つの配管の接合面を重ね合わせる工程。
（３）配管の流路溝に化学研磨液を導入する工程。
（４）２つの配管の接合面を超音波振動子により超音波接合する工程。

【発明の効果】

【0014】

上記構成の配管接合方法によれば、漏洩や破断の発生を抑制し、安全性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１の実施の形態例にかかる配管接合方法を示す模式図である。

【図2】第１の実施の形態例にかかる配管接合方法における配管の接合面を示す正面図である。

【図3】第１の実施の形態例にかかる配管接合方法における２つの配管の接合面を接触させた状態を拡大して示す説明図である。

【図4】２つの配管の接合面の隙間の間隔と化学研磨液の浸透長さの関係を示す図である。

【図5】第１の実施の形態例にかかる配管接合方法における凸部の変形例を示す図である。

【図6】第２の実施の形態例にかかる配管接合方法を示す模式図である。

【図7】第２の実施の形態例にかかる配管接合方法における配管の接合面を示す正面図である。

【図8】従来例の配管接合方法を示す断面図である。

【図9】従来例の配管接合方法を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、配管接合方法の実施の形態例について、図１～図７を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

【0017】

１．第１の実施の形態例
１－１．配管接合方法の構成例
まず、第１の実施の形態例（以下、「本例」という）にかかる配管接合方法が設置された構造物の一例について、図１を参照して説明する。
図１は、構造物の一例を示す模式図である。

【0018】

本例の配管接合方法は、例えば、原子力発電プラントの原子炉圧力容器に接続される配管に適用されるものである。この配管には、原子炉冷却材が通過すると共に、隔離弁が設けられている。隔離弁を原子炉圧力容器に直接接続することで、主蒸気配管などの配管が破断した場合でも、隔離弁を閉じることで、原子炉圧力容器内の原子炉冷却材の喪失を回避することができる。

【0019】

図１に示すように、本例の配管接合方法は、第１の配管１１０Ａと第２の配管１１０Ｂを接合する方法である。第１の配管１１０Ａにおける接合箇所である端部には、フランジ１２０Ａが設けられており、第２の配管１１０Ｂにおける接合箇所である端部には、フランジ１２０Ｂが設けられている。フランジ１２０Ａ、１２０Ｂは、配管１１０Ａ、１１０Ｂの軸方向と直交する方向に張り出している。そして、第１の配管１１０Ａのフランジ１２０Ａと第２の配管１１０Ｂのフランジ１２０Ｂは、互いに対向する面である接合面１３０が接触した状態で、万力等の複数の治具１６０により固定される。

【0020】

治具１６０は、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂに当接する押圧ボルト１６２と、押圧ボルト１６２と螺合するナット１６１とを有している。そして、ナット１６１を締め付けることで、押圧ボルト１６２がフランジ１２０Ａ、１２０Ｂを互いに接触する方向に押圧する。また、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂには、超音波接合に用いられる超音波振動子２３０が接触する。

【0021】

図２は、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０を示す正面図である。
図２に示すように、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂは、配管１１０Ａ、１１０Ｂの筒孔１１１を囲むようにして略円盤状に形成されている。なお、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂの形状は、円盤状に限定されるものではなく、四角形や六角形等その他各種の形状であってもよい。

【0022】

フランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０には、複数の凸部１３１と複数の流路溝１３２からなるラビリンス構造１３３が形成されている。複数の凸部１３１は、接合面１３０から突出している。これにより、複数の凸部１３１の間に複数の流路溝１３２が形成される。複数の凸部１３１は、筒孔１１１の同心円上に形成されている。また、複数の流路溝１３２も凸部１３１と同様に、筒孔１１１の同心円上に形成されている。

【0023】

凸部１３１には、凸部１３１を間に挟んで２つの流路溝１３２、１３２を連通させる連通溝１３２ｂが形成されている。そのため、複数の流路溝１３２は、連通溝１３２ｂを介して全て連通している。なお、複数の凸部１３１における接合面１３０の半径方向の最内周部に配置される最内凸部１３１ａと、最外周部に配置される最外凸部１３１ｂには、連通溝１３２ｂは形成されない。

【0024】

最内凸部１３１ａは、配管１１０Ａ、１１０Ｂの筒孔１１１の周方向に連続して形成され、筒孔１１１を囲む。これにより、配管１１０Ａ、１１０Ｂの筒孔１１１を通る流体が、流路溝１３２を介して配管１１０Ａ、１１０Ｂの外部に漏れ出ることを最内凸部１３１ａによって防ぐことができる。

【0025】

また、配管接合作業時に最外凸部１３１ｂには、流路溝１３２と連通する導入孔１８０が形成される。導入孔１８０は、最外凸部１３１ｂを半径方向に沿って貫通する貫通孔であり、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂの側面に形成される。この導入孔１８０には、導入配管１９０が接続される。そして、導入配管１９０及び導入孔１８０を介して、流路溝１３２に化学研磨液Ｍ１（図３参照）が導入される。なお、上述したように、最外凸部１３１ｂに連通溝１３２ｂを設けないことで、配管接合作業時に流路溝１３２に導入したが外部に漏れ出ることを防止できる。

【0026】

さらに、第１の配管１１０Ａのフランジ１２０Ａの接合面１３０に形成された複数の凸部１３１と、第２の配管１１０Ｂのフランジ１２０Ｂの接合面１３０に形成された複数の凸部１３１は、同じ位置及び形状に形成されている。これにより、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０を重ね合わせた際に、互いの接合面１３０に形成された凸部１３１を、互いに対向し、接近させることができる。

【0027】

本例では、凸部１３１及び流路溝１３２を同心円上に形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、凸部１３１及び流路溝１３２を接合面１３０の半径方向に沿って放射状に形成してもよく、その他各種の形状であればよい。

【0028】

１－２．配管接合方法
次に、配管接合方法について図１から図４を参照して説明する。
まず、図１に示すように、第１の配管１１０Ａのフランジ１２０Ａの接合面１３０と第２の配管１１０Ｂのフランジ１２０Ｂの接合面１３０を重ね合わせる。そして、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂを複数の治具１６０を用いて固定する。また、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂと、治具１６０の押圧ボルト１６２との間には、当板１７０が設置される。これにより、複数の治具１６０による荷重をフランジ１２０Ａ、１２０Ｂに対して等分布になるように負荷することができる。

【0029】

また、２つのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０を接触させる際、接合面１３０に形成されたラビリンス構造１３３の凸部１３１が互いに接触するように位置合わせが行われる。

【0030】

図２に示すように、２つのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂを、治具１６０を固定した後、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂの側面、すなわち最外凸部１３１ｂに導入孔１８０を形成する。また、導入孔１８０には、導入配管１９０を接続するためのねじ加工が施される。

【0031】

なお、導入孔１８０の形成する作業は、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂを治具１６０で固定する前に行ってもよい。また、導入孔１８０の位置及び数は、任意に設定されるものである。

【0032】

次に、導入孔１８０に導入配管１９０を接続する。そして、導入配管１９０を介して化学研磨液Ｍ１をラビリンス構造１３３の流路溝１３２に導入し、複数の流路溝１３２内を化学研磨液Ｍ１で満たす。

【0033】

なお、複数の導入配管１９０のうち少なくとも１つの導入配管１９０から化学研磨液Ｍ１が導入され、複数の導入配管１９０のうち少なくとも１つの導入配管１９０から化学研磨液Ｍ１を外部に排出させてもよい。そして、流路溝１３２内が化学研磨液Ｍ１で満たされた後も、導入配管１９０からの化学研磨液Ｍ１の導入及び排出出作業を継続させる。これにより、ラビリンス構造１３３の流路溝１３２内で化学研磨液Ｍ１を循環させることができる。

【0034】

化学研磨液Ｍ１としては、例えば、室温から５０℃程度に温められた過酸化水素水が挙げられる。

【0035】

図３は、２つの配管１１０Ａ、１１０Ｂの接合面１３０を接触させた状態を拡大して示す説明図である。
接合面１３０を、完全に平滑な面に形成することは困難である。そのため、２つのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０を接触させても、図３に示すように、２つの接合面１３０、１３０の間には、例えば、０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の隙間２２０が形成される。そのため、ラビリンス構造１３３の流路溝１３２内に導入された化学研磨液Ｍ１は、毛細管現象により２つの接合面１３０、１３０の間に形成された隙間２２０にも導入される。これにより、凸部１３１における流路溝１３２側の側面部だけでなく、２つの接合面１３０、１３０同士で対向する面も化学研磨液Ｍ１で濡らすことができる。

【0036】

化学研磨液Ｍ１が導入されることで、接合面１３０の表面に形成された酸化被膜１３６が化学研磨液Ｍ１により除去される。これにより、２つのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂに形成した凸部１３１の金属表面が強く接触させることができる。そして、金属表面に微小な塑性変形が発生したときに、金属の表面被膜の直下に存在する金属の新生面１３７を表面に出現しやすくできる。

【0037】

また、化学研磨液Ｍ１によって酸化被膜１３６を除去することで、除去前に比べて除去後の金属の表面粗さは、小さくなる。これにより、化学研磨後にフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０の凸部１３１同士を接触させた時に、ラビリンス構造１３３の凸部１３１の接触面積を大きくすることができる。その結果、接触面全体にわたり、金属表面の強い接触が生じることになり、塑性変形の発生に伴う金属の新生面１３７の出現も、拡大した接触面全体にわたり生じることになる。

【0038】

図４は、隙間２２０の間隔Ｈ１と、化学研磨液Ｍ１の隙間２２０への浸透長さとの関係を示す図である。
図４に示すように、隙間２２０の間隔Ｈ１が０．５ｍｍと比較的大きい場合でも、化学研磨液Ｍ１は、隙間２２０の内に３ｃｍ程度浸透することが分かる。これにより、２つの配管１１０Ａ、１１０Ｂの接合面１３０を接触させた状態でも、化学研磨液Ｍ１をラビリンス構造１３３の凸部１３１全体に行き渡らせることができ、酸化被膜１３６の除去作業を確実に行うことができる。

【0039】

複数の凸部１３１のうち最内凸部１３１ａと最外凸部１３１ｂの間に配置される凸部１３１には、２つの流路溝１３２、１３２により半径方向の両側から化学研磨液Ｍ１が浸透する。そのため、複数の凸部１３１のうち最内凸部１３１ａと最外凸部１３１ｂの間に配置される凸部１３１の厚さ、すなわち半径方向の長さは、最内凸部１３１ａや最外凸部１３１ｂの厚さの２倍に設定してもよい。これにより、接合面１３０の接触面積を大きくすることができ、２つのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合強度を高めることができる。

【0040】

また、接合面１３０には、最内凸部１３１ａ及び最外凸部１３１ｂが形成されているが、化学研磨液Ｍ１は、隙間２２０からフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの最内周側の内面や最外周側の外面に滲み出る。これにより、外部の空気が接合面１３０に侵入することを化学研磨液Ｍ１によって遮断することができ、接合面１３０に再び酸化被膜１３６が形成されることを防止できる。

【0041】

次に、化学研磨液Ｍ１を導入して所定時間が経過した後、図１に示すように、当板１７０を介してフランジ１２０Ａ、１２０Ｂに超音波振動子２３０を接触させる。そして、超音波振動子２３０を駆動させて、フランジ１２０Ａ、１２０Ｂに超音波振動を印加する。超音波振動が印加されることで、接合面１３０の凸部１３１の間に形成された隙間２２０における金属表面の濡れ性が増加する。これにより、化学研磨液Ｍ１が２つの接合面１３０、１３０の凸部１３１の間に化学研磨液Ｍ１が浸透しやすくなる。

【0042】

超音波振動子２３０を駆動させて所定時間が経過した後、化学研磨液Ｍ１の導入を停止すると共に、超音波振動子２３０の駆動も停止させる。なお、化学研磨液Ｍ１の導入を停止する際、ラビリンス構造１３３の流路溝１３２から化学研磨液Ｍ１を排出させることなく、また導入配管１９０は、導入孔１８０に接続させた状態にしておく。

【0043】

次に、治具１６０の増し締めを行い、２つの配管１１０Ａ、１１０Ｂの接合面１３０をさらに接近させる。増し締め作業により、２つの接合面１３０の面圧が上昇し、凸部１３１の表面に存在する化学研磨液Ｍ１は、流路溝１３２に排出される。

【0044】

図５は、ラビリンス構造の凸部の変形例を示す図である。
図５に示すラビリンス構造の凸部１３５は、山型形状に形成されている。すなわち、凸部１３５における他の接合面１３０の凸部１３５と対向する一面の中央部が、他の接合面１３０の凸部１３５に向けて膨出している。この図５に示す凸部１３５によれば、増し締め作業時に凸部１３５の一面の中央部に加わる力が他の箇所よりも強くなる。これにより、化学研磨液Ｍ１を凸部１３５の一面から流路溝１３２側へスムーズに排出させることができる。

【0045】

治具１６０の増し締め作業、すなわち凸部１３１の表面に存在する化学研磨液Ｍ１の排出作業が完了すると、超音波振動子２３０の駆動を再開する。ここで、流路溝１３２内には、化学研磨液Ｍ１が満たされている。そのため、流路溝１３２に満たされている化学研磨液Ｍ１が気密材として作用し、凸部１３１の表面に空気が侵入することを防ぐことができる。

【0046】

２つのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０に設けた凸部１３１同士が接触した状態で、超音波振動を印加することで、凸部１３１同士の金属表面に塑性変形が生じる。これにより、酸化被膜１３６直下の新生面１３７が表面に出現する。その結果、新生面１３７同士を接触させることができ、炭素鋼や低合金鋼といった、銅やアルムニウムに比べ降伏応力が大きく硬い鋼材で配管１１０Ａ、１１０Ｂが形成されていても、確実に配管１１０Ａ、１１０Ｂを超音波接合することができる。

【0047】

配管１１０Ａ、１１０Ｂのフランジ１２０Ａ、１２０Ｂの超音波接合が完了した後、導入配管１９０を負圧にし、流路溝１３２内に残留する化学研磨液Ｍ１を排出する。そして、導入孔１８０から導入配管１９０を取り外し、導入孔１８０を塞ぐ。上述した工程を行うことで、第１の配管１１０Ａと第２の配管１１０Ｂが接合される。

【0048】

なお、フランジ２１０Ａ、１２０Ｂの接合面１３０は超音波接合されているため、導入孔１８０には荷重が加わらない。そのため、機器の運転中に導入孔１８０を塞ぐ封止部材が破損することはない。

【0049】

このように、本例の配管接合方法によれば、超音波接合する前に、接合面１３０に形成したラビリンス構造１３３に化学研磨液Ｍ１を導入することで、酸化被膜１３６を除去し、新生面１３７を接合面１３０の表面に出現させることができる。これにより、原子力発電プラントに用いられる配管のように、炭素鋼や低合金鋼といった、銅やアルムニウムに比べ降伏応力が大きく硬い鋼材構成された配管に対しても超音波接合を行うことができる。その結果、配管を確実に接合することができ、漏洩や破断の発生を抑制し、安全性の向上を図ることができる。

【0050】

２．第２の実施の形態例
次に、図６及び図７を参照して第２の実施の形態例にかかる配管接合方法について説明する。
図６は、第２の実施の形態例にかかる配管接合方法を示す模式図である。第２の実施の形態例にかかる配管接合方法における配管の接合面を示す正面図である。なお、第１の実施の形態例にかかる配管接合方法と共通する部分には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0051】

図６に示すように、第１の配管１１０Ａの接合面１３０には、嵌合凸部２５１が形成されている。そして、第２の配管１１０Ｂの接合面１３０には、嵌合凸部２５１が嵌り込む嵌合凹部２５０が形成されている。嵌合凸部２５１は、接合面１３０における半径方向の中心側において筒孔１１１を囲むように形成されている。そして、嵌合凸部２５１は、接合面１３０から第２の配管１１０Ｂの接合面１３０に向けて突出している。

【0052】

図６及び図７に示すように、嵌合凹部２５０は、接合面１３０における半径方向の中心側において筒孔１１１を囲むように形成されている。そして、嵌合凹部２５０は、接合面１３０から筒孔１１１の端部に向けて傾斜したテーパー状に形成されている。

【0053】

図７に示すように、第２の配管１１０Ｂの接合面１３０に形成されたラビリンス構造１３３を構成する複数の凸部１３１のうち最内凸部１３１ａは、嵌合凹部２５０の半径方向の外側に配置される。すなわち、最内凸部１３１ａは、図６に示す矢印Ｂよりも半径方向の外側に形成される。ここで、治具１６０による締め付け力は、接合面１３０における一点鎖線Ｃで示す領域に加わる。そのため、矢印Ｂよりも半径方向の内側に凸部１３１を設けなくても、超音波接合に影響を与えることがない。

【0054】

嵌合凸部２５１と嵌合凹部２５０を嵌合させることで、第１の配管１１０Ａのフランジ１２０Ａの接合面１３０と、第２の配管１１０Ｂのフランジ１２０Ｂの接合面１３０の位置決めを容易に行うことができる。これにより、各接合面１３０に形成された凸部１３１同士の表面を確実に接触させることができる。

【0055】

その他の構成は、第１の実施の形態例にかかる配管接合方法と同様であるため、それらの説明は省略する。このような構成を有する配管接合方法によっても、上述した第１の実施の形態例にかかる配管接合方法と同様の作用効果を得ることができる。

【0056】

以上、配管接合方法の実施の形態例について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、配管接合方法は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

【0057】

なお、上述した実施の形態例では、ラビリンス構造１３３を構成する凸部１３１と流路溝１３２を複数形成した例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、凸部１３１は、少なくとも最内凸部１３１ａが形成されていればよく、流路溝１３２は、最内凸部１３１ａに化学研磨液Ｍ１を浸透させるために、最内凸部１３１ａの周囲を囲むように少なくとも１つ形成されていればよい。また、上述した実施の形態例のように、凸部１３１を複数形成することで、２つの配管１１０Ａ、１１０Ｂの接合面積を大きくすることができ、接合強度を高めることができる。これにより、２つの配管１１０Ａ、１１０Ｂを強固に接合することができる。

【0058】

本明細書において、「平行」及び「直交」等の単語を使用したが、これらは厳密な「平行」及び「直交」のみを意味するものではなく、「平行」及び「直交」を含み、さらにその機能を発揮し得る範囲にある、「略平行」や「略直交」の状態であってもよい。

【符号の説明】

【0059】

１１０Ａ、１１０Ｂ…配管、 １１１…筒孔、 １２０Ａ、１２０Ｂ…フランジ、 １３０…接合面、 １３１、１３５…凸部、 １３１ａ…最内凸部、 １３１ｂ…最外凸部、 １３２…流路溝、 １３２ｂ…連通溝、 １３３…ラビリンス構造、 １３６…酸化被膜、 １３７…新生面、 １６０…治具、 １８０…導入孔、 １９０…導入配管、 ２２０…隙間、 ２３０…超音波振動子、 ２５０…嵌合凹部、 ２５１…嵌合凸部、 Ｈ１…間隔、 Ｋ１…未溶着部、 Ｍ１…化学研磨液、 Ｐ１…引張応力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】