JP2006160059A - 配管継手構造およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】配管とフランジとを強固に確実に接続でき、しかも製造コストの低減が可能な配管構造およびその製造方法を提供する。
【解決手段】径方向に突出する鍔部を有する配管と、該配管の端部が挿入される挿入孔と該挿入孔の配管挿入側の周縁に前記鍔部が嵌合されるフランジ凹部とを有するフランジとからなる配管継手構造において、前記フランジ凹部の内径を鍔部の外径よりも大きく形成するとともに、前記配管の鍔部を径方向に塑性変形させ、該鍔部をフランジ凹部の内壁に面状に当接させたことを特徴とする配管継手構造およびその製造方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、配管とフランジとの継手構造およびその製造方法に関し、とくに車両用熱交換器の熱交換媒体の導入出用の配管とフランジとの接続に好適な配管継手構造およびその製造方法に関する。
従来、熱交換器の熱交換媒体の導入出用の配管とフランジとを接続する配管継手構造としては、図１２のようなものが知られている（たとえば、特許文献１）。図１２において、１００は配管継手を示しており、１０１はフランジを示している。フランジ１０１は、配管１０２、１０３が貫通される貫通孔１０４、１０５が穿設されている。貫通孔１０４、１０５の配管挿入側の周縁にはフランジ凹部１０６、１０７が設けられている。フランジ凹部１０６、１０７は図１３に示すように多角形またはセレーション形状（図１３においては六角形）に形成されている。一方、配管１０２、１０３の端部には、配管の径方向に突出する鍔部１０８、１０９が設けられている。
このような配管継手構造においては、配管１０２の鍔部１０８の外径ｂはフランジ凹部１０６の内径ａよりも若干大きく形成され、また配管１０３の鍔部１０９の外径ｄはフランジ凹部１０７の内径ｃよりも若干大きく形成されている。したがって、鍔部１０８、１０９をフランジ凹部１０６、１０７に圧入することにより、配管１０２、１０３がフランジ１０１に接続されるようになっている。
しかし、配管の鍔部をフランジ凹部に圧入する方法においては、鍔部に変形や破損等が生じ接続強度が低下するおそれがある。また、鍔部を円環状に形成し、一方フランジ凹部を多角形状に形成したのでは、図１３に示すように鍔部とフランジ凹部の内壁との間に必然的に隙間１１０が形成され、両者の接合面積が減少し接続強度が低下するおそれがある。また、フランジ凹部を多角形状またはセレーション形状に形成する場合、切削加工は不可能であるため鍛造加工または鋳造加工が必要となりフランジの製造コストが上昇するおそれがある。また、隙間１１０に凝縮水が溜まり冷凍パンクを起こすおそれがある。
特開２００４−３６９４４号公報
そこで本発明の課題は、配管とフランジとを強固に確実に接続でき、しかも製造コストの低減が可能な配管構造およびその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係る配管継手は、径方向に突出する鍔部を有する配管と、該配管の端部が挿入される挿入孔と該挿入孔の配管挿入側の周縁に前記鍔部が嵌合されるフランジ凹部とを有するフランジとからなる配管継手構造において、前記フランジ凹部の内径を鍔部の外径よりも大きく形成するとともに、前記配管の鍔部を径方向に塑性変形させ、該鍔部をフランジ凹部の内壁に面状に当接させたことを特徴とするものからなる。このような構成においては、フランジ凹部の内径は配管の鍔部の外径よりも大きく形成されているので、鍔部はフランジ凹部に所定の遊びを持った状態で嵌入される、そしてこの状態で鍔部が径方向に塑性変形され、鍔部がフランジ凹部の内壁に面状に当接される。したがって、従来のように鍔部をフランジ凹部に圧入する場合のように鍔部の変形、破損を確実に防止しつつ、配管をフランジに容易にしかも強固に接続できる。また、鍔部とフランジ凹部との間に、従来例（図１３）に示したような隙間が形成されることはなくなるので、冷凍パンクのおそれを確実に解消できる。
上記鍔部は円環状に形成されることが好ましい。また、上記鍔部は配管の一部を径方向に膨出させた膨出部から形成できる。
上記鍔部の塑性変形前の配管軸方向の厚み寸法は、前記フランジ凹部の深さ寸法以上に形成されていることが好ましい。両者の寸法を上記のような関係に設定すれば、鍔部を塑性変形させた際に鍔部とフランジの配管挿入側の面を面一にすることができる。
上記フランジ凹部は半円以上の円弧状に形成されることが好ましい。フランジ凹部を半円以上の円弧状に形成し、さらに配管の鍔部を円環状に形成すれば、鍔部とフランジ凹部の内壁とを隙間なく面状に当接させることができるので、配管とフランジとの接続強度を確保できる。さらに、円弧状のフランジ凹部は切削加工により容易に形成することができるので、製造コストの低減に寄与することも可能である。
上記フランジに複数の挿入孔およびフランジ凹部を形成すれば、各挿入孔に配管を接続することも可能である。たとえば、一方の配管を熱交換器への熱交換媒体（たとえば、冷媒）の導入配管、他方を熱交換器からの熱交換媒体の導出配管とすることが可能である。
上記フランジ凹部は配管挿入側に向かって徐々に縮径されるテーパ状に形成されることが好ましい。このような構成においては、塑性変形された鍔部のフランジ凹部からの脱落等がより確実に防止されるので、配管とフランジとを一層強固に接続することができる。
上記課題を解決するために、本発明に係る配管継手の製造方法は、径方向に突出する鍔部を有する配管の端部をフランジの挿入孔に挿入するとともに、該挿入孔の配管挿入側の周縁に設けられたフランジ凹部に前記配管の鍔部を嵌合させる配管継手を製造するに際し、前記配管の鍔部をフランジ凹部に嵌入させた後、鍔部を径方向に塑性変形させフランジ凹部の内壁に面状に当接させることを特徴とする方法からなる。このような方法においては、フランジ凹部の内径は配管の鍔部の外径よりも大きく形成され、鍔部はフランジ凹部に所定の遊びを持った状態で嵌入される。そして、この状態で鍔部が径方向に塑性変形され、鍔部がフランジ凹部の内壁に面状に当接される。したがって、従来のように鍔部をフランジ凹部に圧入する場合のように鍔部の変形、破損を確実に防止しつつ、配管をフランジに容易にしかも強固に接続できる。また、鍔部とフランジ凹部との間に、従来例（図１３）に示したような隙間が形成されることはなくなるので、冷凍パンクのおそれを確実に解消できる。
本発明に係る、配管継手構造およびその製造方法によれば、配管の鍔部の変形や破損を確実に防止しつつ、配管をフランジに容易にしかも強固に接続できる。
以下に、本発明の配管継手構造の望ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る配管継手構造を示している。図１において、１は配管継手を示している。配管継手１は、配管２、３とフランジ４とからなっており、本実施態様においては、配管２は車両用熱交換器への熱交換媒体の導入配管、配管３は熱交換器からの熱交換媒体の導出配管に構成されている。
配管２、３には、円環状の鍔部５、６が設けられている。鍔部５、６は、配管２、３の配管径方向に膨出させた膨出部から構成されている。なお、このような膨出部の形成は、プレス加工等により容易に行なうことができる。
フランジ４には、図２、３に示すように配管２、３の端部が挿入される挿入孔７、８が設けられている。挿入孔７、８の配管挿入側の面１６には鍔部５、６が嵌入される円形のフランジ凹部９、１０が設けられている。フランジ凹部９、１０の内径ｐ、ｑは、鍔部５、６の外径ｒ、ｓよりも大きく形成されている。
フランジ凹部９、１０の深さ寸法ｍは図４に示すように、塑性変形前の鍔部５、６の厚み寸法（配管軸方向の寸法）ｎよりも小さくなっている。上記ｍとｎの関係はｎ≧ｍであることが好ましく。より好ましくは０．５≦ｍ／ｎ≦１の範囲内である。
次に、本実施態様に係る配管継手１の製造方法について説明する。まず、フランジ４の挿入孔７、８に、配管２、３の一端部を挿入させ、配管２、３の鍔部５、６を対応するフランジ凹部９、１０に嵌入させる。ただし、フランジ凹部９、１０の内径ｐ、ｑは、鍔部５、６の外径ｒ、ｓよりも大きく（ｐ≧ｒ、ｑ≧ｓ）形成されているので、この状態においては鍔部５、６はフランジ凹部９、１０に一定の遊びを持って嵌入されている。そして、上方からパンチ１１で鍔部５、６をプレスし、該鍔部５、６を配管径方向に塑性変形させる（図５（ａ））。パンチ１１には孔１２、１３が形成されている。したがって、各配管２、３の膨張弁（図示略）の接続部１４、１５は変形されずパンチ１１の孔１２、１３の周縁により押圧された鍔部５、６のみが配管径方向に塑性変形されるようになっている。本実施態様においては、塑性変形後の鍔部５、６はフランジ４の配管挿入側の壁１６と面一になるように塑性変形されている（図５（ｂ））。
塑性変形された鍔部５、６は、図６に示すようにその全周が隙間なくフランジ凹部９、１０の内壁１７、１８に面状に当接されるようになっている。なお、本実施態様においては、フランジ凹部９、１０は円形に形成され、鍔部５、６の全周が内壁１７、１８に面状に当接されているが、円環状に形成される鍔部５、６の半周以上を内壁１７、１８に面状に当接させれば配管とフランジとの接続においては十分な強度を確保できる。したがって、フランジ４のフランジ凹部９、１０は、図７ないし図９に示すように半円以上の円弧状に形成することも可能である。また、上記のような円形および半円以上の円弧状のフランジ凹部は、切削加工により簡単に形成できるので、鍛造、鋳造加工を施す必要のある従来のフランジに比べ製造コストを大幅に低減できる。
本実施態様においては、フランジ凹部９，１０の内径ｐ、ｑは配管の鍔部５、６の外径ｒ、ｓよりも大きく形成されているので、鍔部５、６はフランジ凹部９，１０に所定の遊びを持った状態で嵌入される、そしてこの状態で鍔部５、６が配管２、３の径方向に塑性変形され、鍔部５、６がフランジ凹部９，１０の内壁１７、１８に面状に当接される。したがって、従来のように鍔部をフランジ凹部に圧入する場合のように鍔部の変形、破損を確実に防止しつつ、配管２、３をフランジ４に容易にしかも強固に接続できる。また、鍔部５、６とフランジ凹部９、１０との隙間がなくなるため、冷凍パンクを確実に防止できる。
図１０は、本発明の第２実施態様に係る配管継手を示している。フランジ１９のフランジ凹部２０、２１は、図１１に示すように配管挿入側の面２２に向かって徐々に縮径されるテーパ状に形成されている。本実施態様においても、上方からパンチ２３でプレスすることにより（図１０（ａ））、鍔部５、６がフランジ凹部２０、２１内に塑性変形され両者が強固に接続される（図１０（ｂ））。また、フランジ１９のフランジ凹部２０、２１は、配管挿入側の面２２に向かって徐々に縮径されるテーパ状に形成されているので、フランジ凹部２０、２１からの鍔部５、６の脱落等を一層確実に防止される。したがって、配管とフランジとの接続をより強固なものにすることができる。
本発明に係る配管継手構造およびその製造方法は、配管とフランジとを有する配管継手構造に広範に利用できるが、とくに車両用熱交換器の熱交換媒体の導入出配管とフランジとの接続に好適なものである。
本発明の第１実施態様に係る配管継手構造を適用した配管継手の拡大断面図である。 図１の配管継手のフランジの平面図である。 図２のフランジのＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 図１の配管の鍔部を塑性変形させる前の状態における配管のフランジへの挿入状態を示す拡大断面図である。 図１の配管継手の製造工程を示す工程図である。 図１の配管の鍔部を塑性変形させた際の鍔部とフランジ凹部の当接状態を示す断面図である。 図１の配管継手のフランジとは別の態様のフランジの平面図である。 図１の配管継手のフランジとはもう一つ別の態様のフランジの平面図である。 図１の配管継手のフランジとはさらにもう一つ別の態様のフランジの平面図である。 本発明の第２実施態様に係る配管継手構造を適用した配管継手の製造工程を示す工程図である。 本発明の第２実施態様に係る配管継手のフランジの部分拡大断面図である。 従来の配管継手構造を適用した配管継手を断面表示した分解図である。 従来の配管継手における配管の鍔部とフランジ凹部の当接状態を示す断面図である。
符号の説明
１ 配管継手
２、３ 配管
４、１９ フランジ
５、６ 鍔部
７、８ 挿入孔
９、１０、２０、２１ フランジ凹部
１１、２３ パンチ
１２、１３ 孔
１４、１５ 膨張弁の接続部
１６、２２ 配管挿入側の面
１７、１８ 内壁

Claims (9)

  1. 径方向に突出する鍔部を有する配管と、該配管の端部が挿入される挿入孔と該挿入孔の配管挿入側の周縁に前記鍔部が嵌合されるフランジ凹部とを有するフランジとからなる配管継手構造において、前記フランジ凹部の内径を鍔部の外径よりも大きく形成するとともに、前記配管の鍔部を径方向に塑性変形させ、該鍔部をフランジ凹部の内壁に面状に当接させたことを特徴とする配管継手構造。
  2. 前記鍔部が円環状に形成されている、請求項１の配管継手構造。
  3. 前記鍔部が配管の一部を径方向に膨出させた膨出部からなる、請求項１または２の配管継手構造。
  4. 前記鍔部の塑性変形前の配管軸方向の厚み寸法が、前記フランジ凹部の深さ寸法以上に形成されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の配管継手構造。
  5. 前記フランジ凹部が半円以上の円弧状に形成されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の配管継手構造。
  6. 前記フランジに複数の挿入孔およびフランジ凹部が形成され、各挿入孔に配管が接続されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の配管継手構造。
  7. 前記フランジ凹部が配管の挿入側に向かって徐々に縮径されるテーパ状に形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の配管継手構造。
  8. 前記フランジが熱交換器の熱交換媒体の導入出配管の接続用のフランジである、請求項1ないし７のいずれかに記載の配管継手構造。
  9. 径方向に突出する鍔部を有する配管の端部をフランジの挿入孔に挿入するとともに、該挿入孔の配管挿入側の周縁に設けられたフランジ凹部に前記配管の鍔部を嵌合させる配管継手を製造するに際し、前記配管の鍔部をフランジ凹部に嵌入させた後、鍔部を径方向に塑性変形させフランジ凹部の内壁に面状に当接させることを特徴とする配管継手構造の製造方法。

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