JP2007255677A - Piping flange joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の空調用冷凍サイクルの冷媒配管継手に用いて好適な配管フランジ継手に関する。 The present invention relates to a pipe flange joint suitable for use in a refrigerant pipe joint of a refrigeration cycle for air conditioning of a vehicle.
従来、例えば車両の空調用冷凍サイクルの冷媒配管継手として、板状をなすフランジ部材に板厚方向に貫通した嵌合孔を形成して、その嵌合孔に金属製の配管部材を、先端部がフランジ部材の板面から突出する状態に嵌合状態に組み付けて成る配管フランジ継手が用いられている。
この配管フランジ継手では、フランジ部材がボルト等固定具にて相手部材に固定され、そしてフランジ部材から突出した配管部材の先端部が、相手部材の挿込孔内に挿し込まれて接続される。
Conventionally, for example, as a refrigerant pipe joint of a refrigeration cycle for air conditioning of a vehicle, a fitting hole penetrating in a plate thickness direction is formed in a plate-like flange member, and a metal pipe member is inserted into the fitting hole at a tip portion. A pipe flange joint is used that is assembled in a fitted state in a state in which it protrudes from the plate surface of the flange member.
In this pipe flange joint, the flange member is fixed to the mating member by a fixing tool such as a bolt, and the tip end portion of the pipe member protruding from the flange member is inserted into the insertion hole of the mating member and connected.
図2はこの種配管フランジ継手の具体例を示している。
図において200は、配管部材208を接続すべき相手部材で、配管部材208を挿し込むための挿込孔202を備えている。
204は配管フランジ継手で、板状をなすフランジ部材206に、配管部材208を組み付けて構成してある。
フランジ部材206には、板厚方向に貫通した嵌合孔210が形成されており、その嵌合孔210に配管部材208が先端部、詳しくはボス部211をフランジ部材206の板面から突出させる状態に嵌合状態に組み付けられている。
ボス部211には環状溝212が形成されていて、そこにシール部材としてのOリング214が保持されるようになっている。
FIG. 2 shows a specific example of this type of pipe flange joint.
In the figure,
A
The
An
この配管フランジ継手204では、配管部材208のボス部211を相手部材200の挿込孔202に挿し込むとともに、フランジ部材206を相手部材200に当て、その状態でフランジ部材206の固定孔216に挿通したボルト218を、相手部材200の雌ねじ孔220にねじ込むことで、配管部材208を相手部材200に接続状態に固定する。
In this
従来、この種配管フランジ継手204においては、配管部材208として一般的にアルミニウム合金、具体的にはA6063やA3003等の肉厚1.5〜2.0mmのパイプ材が用いられている。
またフランジ部材206として、アルミニウム合金の押出材やダイキャスト材が一般的に用いられている。
Conventionally, in this type of
As the
ところでこのように金属同士を接触状態で組み付けて構成してある配管フランジ継手204では、それら配管部材208とフランジ部材206との間に電位差があると、詳しくは両者の標準電極電位に差があると、腐食環境下で電位の低い(イオン化傾向の大きい)電気的に卑な金属が、電位の高い(イオン化傾向の小さい)電気的に貴な金属との間で局部電池(ガルバニ電池)を形成することにより生ずるガルバニック腐食(異種金属接触腐食)が、主として図2(B)中Aで示す部分で発生する問題を生ずる。
By the way, in the
この場合、配管部材208の側が電気的に卑な金属である(電位が低い)ときには、配管部材208の優先腐食が生じ、而して配管部材208はその肉厚が上記のように1.5〜2.0mm程度の薄肉のものであるため、場合によって配管部材208に穴が空いてしまうといったことが危惧される。
In this case, when the
逆にフランジ部材206の側が電気的に卑な金属であるときには、フランジ部材206の優先腐食が生じる。
その腐食が嵌合孔210内面まで進んで行くと、フランジ部材206の嵌合孔210内面と配管部材208の外周面との密着が損なわれ、配管部材208が嵌合孔210内でガタツキを生じるようになって、配管部材208とフランジ部材206との固定強度が低下してしまう。
また配管部材208がガタツキを生じるようになると、ボス部211におけるシール性にも悪影響が及び、同部分でのシール性の低下に繋がる問題を生じる。
On the contrary, when the
When the corrosion proceeds to the inner surface of the
Further, when the
その対策として、配管部材208とフランジ部材206との間で電位差が生じないように、それら配管部材208及びフランジ部材206を同一材で構成することも考えられる。
しかしながら同一材とはいっても材料ロットのバラツキ等によって、両者の間に多少とも電位の差が生じるのは避け難く、而してそのような電位の差が生じると僅かずつ腐食が進行し、そして長期の間にはその腐食が大きな腐食となってしまうといった問題が避け難い。
As a countermeasure, it is conceivable that the
However, even if it is the same material, it is unavoidable that a difference in potential occurs between the two due to variations in material lots, etc. Therefore, if such a difference in potential occurs, corrosion proceeds little by little, and In the long term, it is difficult to avoid the problem that the corrosion becomes large.
またその他に、硬い金属製のフランジ部材206の嵌合孔210の内周面と、配管部材208の外周面との間に微小な隙間も生じ易く、この場合それらの嵌合部分(図2(B)中Bで示す部分)で隙間腐食を生ぜしめてしまう。
更に配管部材208は、フランジ部材206の嵌合孔210に挿入した状態でその内側からこれを拡管し、フランジ部材206の嵌合孔210に強制的に嵌合させることも行われるが、この場合、フランジ部材206が硬い金属製であることによって、フランジ部材206に場合によって割れを生じる問題もあった。
In addition, a minute gap is easily generated between the inner peripheral surface of the
Further, the
本発明はこのような問題点を解決すべく案出されたものである。
尚、下記特許文献1には配管フランジ継手において腐食の問題を解決することを目的として、金属製のフランジ部材の外周面に配管部材よりも電気的に卑な材料から成る犠牲腐食層を形成した点が開示されている。
また下記特許文献2には、フランジ部材を配管部材に対して電気的に卑な亜鉛を含んだアルミ合金にて構成し、フランジ部材の電位を配管部材に対し小となした点が開示されている。
The present invention has been devised to solve such problems.
In Patent Document 1 below, a sacrificial corrosion layer made of a material that is electrically lower than the pipe member is formed on the outer peripheral surface of the metal flange member for the purpose of solving the corrosion problem in the pipe flange joint. The point is disclosed.
Patent Document 2 below discloses that the flange member is made of an aluminum alloy containing zinc that is electrically base with respect to the piping member, and the potential of the flange member is reduced with respect to the piping member. Yes.
しかしながら特許文献1に開示のものでは、嵌合孔内における腐食の問題や密着性の向上,配管部材の拡管時におけるフランジ部材の割れの問題は解決できず、また特許文献2に開示のものでは、フランジ部材そのものの腐食が大きく起こることによって、嵌合孔内における配管部材のガタツキ及びこれに起因するシール性低下といった問題を十分に解決することができない。 However, the one disclosed in Patent Document 1 cannot solve the problem of corrosion in the fitting hole, the improvement of adhesion, and the problem of cracking of the flange member when the pipe member is expanded. Since the corrosion of the flange member itself greatly occurs, it is not possible to sufficiently solve the problem of rattling of the piping member in the fitting hole and the deterioration of the sealing performance due to this.
本発明は以上のような事情を背景とし、配管部材,フランジ部材の何れの腐食をも良好に防止することができ、また配管部材をフランジ部材の嵌合孔内で拡管して、これをフランジ部材に組み付ける場合においてもフランジ部材に割れを生じることのない配管フランジ継手を提供することを目的としてなされたものである。 The present invention is based on the above circumstances and can satisfactorily prevent corrosion of both the piping member and the flange member. Further, the piping member is expanded in the fitting hole of the flange member, and this is flanged. The purpose of the present invention is to provide a pipe flange joint that does not cause cracks in the flange member even when assembled to the member.
而して請求項1のものは、板状をなすフランジ部材に板厚方向に貫通した嵌合孔を形成して、該嵌合孔に金属製の配管部材を、先端部が該フランジ部材の板面から突出する状態に嵌合状態に組み付けて成る配管フランジ継手において、前記フランジ部材を絶縁材である樹脂にて構成したことを特徴とする。 Thus, according to the first aspect of the present invention, a fitting hole penetrating in the plate thickness direction is formed in a plate-like flange member, a metal pipe member is formed in the fitting hole, and a distal end portion of the flange member is formed. In the pipe flange joint assembled in a fitted state so as to protrude from the plate surface, the flange member is made of resin as an insulating material.
請求項2のものは、請求項1において、前記嵌合孔の内面を除いた前記フランジ部材の表面に、前記配管部材よりも電気的に卑な金属から成る犠牲腐食層をコーティングしてあることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the surface of the flange member excluding the inner surface of the fitting hole is coated with a sacrificial corrosion layer made of a metal that is electrically lower than the piping member. It is characterized by.
以上のように本発明は、配管フランジ継手においてフランジ部材を絶縁材である樹脂にて構成したものである。
かかる本発明によれば、異種金属同士の接触によるガルバニック腐食を確実に防止することができるのに加えて、金属製の配管部材を嵌合孔内で拡管してフランジ部材に組み付ける場合において、樹脂から成るフランジ部材の変形能力が金属製のフランジ部材に対して大きいために、配管部材の拡管の際にフランジ部材が割れを生じるのを良好に防止することができるとともに、その高い変形能力に基づいて、配管部材の外周面の嵌合孔内周面に対する密着性を高め得て、配管部材とフランジ部材との固定強度を高め得るとともに、配管部材の外周面と嵌合孔内周面との間の隙間に起因する隙間腐食を良好に抑制ないし防止することができる。
As described above, according to the present invention, the flange member in the pipe flange joint is made of resin which is an insulating material.
According to this invention, in addition to being able to reliably prevent galvanic corrosion due to contact between different metals, in addition to expanding the pipe member made of metal in the fitting hole and assembling the flange member, the resin Since the deformability of the flange member made of is larger than that of the metal flange member, it is possible to satisfactorily prevent the flange member from cracking when the pipe member is expanded, and based on the high deformability In addition, the adhesion of the outer peripheral surface of the piping member to the inner peripheral surface of the fitting hole can be increased, the fixing strength between the piping member and the flange member can be increased, and the outer peripheral surface of the piping member and the inner peripheral surface of the fitting hole can be increased. It is possible to satisfactorily suppress or prevent crevice corrosion caused by a gap between them.
ここで樹脂材としては、ボルト等による締付力の緩み防止のため、或いは締付固定時におけるフランジ部材の変形防止の観点から、所要の材料強度を有するものが好ましく、具体的には引張弾性率で0.8GPa以上のものが望ましい。
更に強度を高めたい場合には、必要に応じて化学繊維等の補強材を添加した樹脂材を用いることができる。
Here, the resin material preferably has a required material strength in order to prevent loosening of the tightening force by bolts or from the viewpoint of preventing deformation of the flange member at the time of tightening and fixing. A rate of 0.8 GPa or more is desirable.
In order to further increase the strength, a resin material to which a reinforcing material such as a chemical fiber is added can be used as necessary.
次に請求項2は、嵌合孔の内面を除いたフランジ部材の表面に、配管部材よりも電気的に卑な金属から成る犠牲腐食層をコーティングしたものである。
この犠牲腐食層は、腐食環境下で自らが優先的且つ積極的に腐食することで、金属製の配管部材の腐食防止効果を発揮するもので、この請求項2によれば、フランジ部材を樹脂材で構成しただけの場合に比べて、配管部材と嵌合孔との嵌合部分における配管部材の隙間腐食を、より一層効果的に抑制ないし防止することができる。
According to a second aspect of the present invention, the surface of the flange member excluding the inner surface of the fitting hole is coated with a sacrificial corrosion layer made of a metal that is electrically lower than the piping member.
This sacrificial corrosion layer exhibits the effect of preventing corrosion of metal piping members by preferentially and actively corroding itself in a corrosive environment. According to claim 2, the flange member is made of resin. Compared with the case where only the material is used, the crevice corrosion of the piping member at the fitting portion between the piping member and the fitting hole can be more effectively suppressed or prevented.
尚上記犠牲腐食層のコーティングの手法として、犠牲腐食層を形成する金属の微細粒子を高速で樹脂表面に噴射して、これをその表面にめり込ませ、コーティングする方法(高速ショットピーニング処理)を好適に用い得るが、他の様々なコーティング手法を用いることもできる。
例えば乾式メッキ,湿式メッキによるコーティング手法を用いることもできるし、或いはまた犠牲腐食層を形成する金属を予め薄板状となしておいて、これを樹脂表面に接着剤等で貼り合わせてコーティング層即ち犠牲腐食層を形成するといったことも可能である。
As a method of coating the sacrificial corrosion layer, metal fine particles that form the sacrificial corrosion layer are sprayed onto the resin surface at a high speed, and this is squeezed into the surface for coating (high-speed shot peening treatment). Can be suitably used, but various other coating techniques can also be used.
For example, a coating method using dry plating or wet plating can be used. Alternatively, a metal for forming the sacrificial corrosion layer is formed into a thin plate in advance, and this is bonded to the resin surface with an adhesive or the like. It is also possible to form a sacrificial corrosion layer.
ここで犠牲腐食層は0.01mm〜0.50mmの膜厚でコーティングしておくことが望ましい。
膜厚が0.01mmより薄いと犠牲腐食層における犠牲腐食による防食効果の寿命が短く、また0.50mmよりも厚くなると、ボルト等によるフランジ部材の相手部材への締付固定時等におけるフランジ部材の変形により、犠牲腐食層に割れが発生して脱落し易くなる。而して犠牲腐食層が脱落すると、犠牲腐食による防食効果が無くなる恐れがある。
Here, the sacrificial corrosion layer is preferably coated with a film thickness of 0.01 mm to 0.50 mm.
If the film thickness is less than 0.01 mm, the life of the sacrificial corrosion effect due to sacrificial corrosion in the sacrificial corrosion layer is short. Due to the deformation, the sacrificial corrosion layer is cracked and easily dropped. Thus, if the sacrificial corrosion layer falls off, the anticorrosion effect due to sacrificial corrosion may be lost.
本発明では、犠牲腐食層を形成する電気的に卑な金属として特にマグネシウムを好適に用いることができる。 In the present invention, magnesium can be particularly preferably used as the electrically base metal for forming the sacrificial corrosion layer.
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図1において、10は本実施形態の配管フランジ継手で、板状をなすフランジ部材12に、配管部材としてアルミニウム合金から成るアルミパイプ14を組み付けて構成してある。
フランジ部材12には、板厚方向に貫通する固定孔16が設けられている。フランジ部材12は、この固定孔16にボルトを挿通し且つこれを相手部材18の雌ねじ孔にねじ込むことで、相手部材18に固定される。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In FIG. 1,
The
フランジ部材12には、固定孔16とは別の位置に板厚方向に貫通した嵌合孔19が形成されており、そこにアルミパイプ14が嵌合状態に組み付けられている。
ここでアルミパイプ14は、嵌合孔19の部分で拡管され、外周面が嵌合孔19内周面に押圧状態とされている。
The
Here, the
アルミパイプ14は、先端部がフランジ部材12の板面から突出する状態でフランジ部材12に組み付けられており、その先端部がボス部20として構成されている。
このボス部20には環状溝22が形成されていて、そこにシール部材としてのOリング24が保持されるようになっている。
即ちボス部20は、相手部材18の挿込孔26に挿し込まれ、そしてOリング24により挿込孔26に対して気密にシールされる。
The
An
That is, the
尚、図1において28はアルミパイプ14に形成された大径且つ環状の鍔状部であり、30はフランジ部材12に形成された環状凹所で、鍔状部28はこの環状凹所30に納められている。
この鍔状部28及び環状凹所30は、アルミパイプ14の抜け防止のためのものである。
In FIG. 1, 28 is a large-diameter and annular flange-shaped portion formed in the
The hook-shaped
本実施形態では、フランジ部材12を絶縁材から成る樹脂32にて構成しておく。
ここで樹脂32としては体積抵抗率1×105(Ωm)以上、好ましくは1×107(Ωm)以上のものを用いる。
In the present embodiment, the
Here, as the
また場合によって、嵌合孔19内周面を除いた全表面に、アルミパイプ14よりも電位の低い電気的に卑な金属から成る犠牲腐食層34をコーティングしておく(図1では固定孔16内周面も除かれている)。
尚この固定孔16内周面については、場合によって犠牲腐食層34をコーティングしておいても良い。
In some cases, the entire surface except the inner peripheral surface of the
The inner peripheral surface of the fixed
ここで犠牲腐食層34は0.01mm〜0.50mmの範囲内の膜厚で形成しておく。
図1に示しているように、この犠牲腐食層34はアルミパイプ14と接触する位置まで樹脂32の表面にコーティングしてある。
Here, the
As shown in FIG. 1, the
以上のような本実施形態において、フランジ部材12を樹脂単体とした場合には、異種金属同士の接触によるガルバニック腐食を確実に防止することができるのに加えて、アルミパイプ14を嵌合孔19内で拡管してフランジ部材12に組み付ける場合において、樹脂から成るフランジ部材12の変形能力が大きいために、フランジ部材12に割れが生じるのを良好に防止することができるとともに、その高い変形能力に基づいて、アルミパイプ14の外周面の嵌合孔19内周面に対する密着性を高め得て、アルミパイプ14とフランジ部材12との固定強度を高め得るとともに、アルミパイプ14の外周面と嵌合孔19内周面との間の隙間に起因する隙間腐食を良好に防止ないし抑制することができる。
In the present embodiment as described above, when the
更に加えて樹脂32の表面に犠牲腐食層34を形成した場合には、フランジ部材12を樹脂で構成しただけの場合に比べて、アルミパイプ14と嵌合孔19との嵌合部分におけるアルミパイプ14の隙間腐食を、より一層効果的に抑制ないし防止することができる。
In addition, when the
フランジ部材12の嵌合孔19(孔径φ16.1mm)に、アルミパイプ14(外径φ16.0mm)を挿入し、そして嵌合孔19の部分でアルミパイプ14を内側から拡管し、アルミパイプ14をフランジ部材12に組み付けて配管フランジ継手10を構成した。
尚アルミパイプ14としてはJIS H 4040のA6063の押出材を用いた。その組成は表1に示した通りである。
An aluminum pipe 14 (outside diameter φ16.0 mm) is inserted into the fitting hole 19 (hole diameter φ16.1 mm) of the
As the
フランジ部材12については、その構成を表2に示すような様々な構成とし、それぞれについて腐食試験を実施した。
ここで腐食試験は塩水腐食試験とし、2000時間後の各配管フランジ継手10の腐食状態を観察した。
About the
Here, the corrosion test was a salt water corrosion test, and the corrosion state of each pipe flange joint 10 after 2000 hours was observed.
尚表2中、液溜りによる腐食とは図2(B)中Aで示す部分に液溜りが生じることにより発生する腐食である。 In Table 2, “corrosion due to liquid pool” refers to corrosion that occurs when a liquid pool is generated in the portion indicated by A in FIG. 2 (B).
また各実施例において、金属から成る犠牲腐食層34の形成は、金属粒子を樹脂32表面に高速で噴射し、これを樹脂32表面にめり込ませて、その表面に犠牲腐食層34をコーティングする手法を採用した。
In each of the embodiments, the
尚表2中のADC12,ZDC2,MS1についての各組成は表1に示した通りである。 The compositions of ADC12, ZDC2, and MS1 in Table 2 are as shown in Table 1.
表2の結果に見られるように、フランジ部材12をA6063押出材で構成した比較例1ではアルミパイプ14の腐食が発生し、またフランジ部材12をアルミダイキャスト(ADC12)で構成した比較例2では、アルミパイプ14の腐食の程度が更に大きくなっている。
これらの場合において、フランジ部材12の側の腐食は発生していない。
即ち比較例1及び比較例2では、アルミパイプ14が優先的に腐食している。
As can be seen from the results in Table 2, in Comparative Example 1 in which the
In these cases, corrosion on the
That is, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the
一方フランジ部材12をアルミパイプ14よりも電気的に卑な金属である亜鉛合金ダイキャスト(ZDC2)で構成した比較例3では、アルミパイプ14の側での腐食は生じておらず、フランジ部材12の側が優先的に腐食を生じている。
この比較例3では、一部嵌合孔19内面に到るまで腐食が進行している。
On the other hand, in Comparative Example 3 in which the
In Comparative Example 3, the corrosion proceeds until reaching the inner surface of part of the
更にフランジ部材12をマグネシウム合金押出材(MS1)で構成した比較例4では、マグネシウム合金押出材がアルミパイプ14に対して電気的に卑であることから、アルミパイプ14の側に腐食は生じておらず、フランジ部材12の側が優先腐食し、且つその腐食の程度は、アルミパイプ14が嵌合孔19内で回転するほどに嵌合孔19内面に到るまで腐食を起こしていた。
Further, in Comparative Example 4 in which the
一方実施例1はフランジ部材12を樹脂32(ここではポリプロピレン樹脂)単体で構成しており、この実施例1ではフランジ部材12はもとより、アルミパイプ14の嵌合孔19内部での腐食も生じていなかったが、図2(B)中Aで示す部分において液溜りによる腐食が若干程度生じていた。
On the other hand, in the first embodiment, the
次に樹脂32の表面に犠牲腐食層34として亜鉛をコーティングした実施例2では、亜鉛コーティング層即ち犠牲腐食層34の腐食が生じ、アルミパイプ14の嵌合孔19内部の腐食は生じていなかったが、図2(B)中Aで示す部分において若干程度の液溜りによる腐食が生じていた。
この液溜りによる腐食は、実施例1のものに比べて更に程度の小さいものであった。
Next, in Example 2 in which zinc was coated as the
The corrosion due to the liquid pool was smaller than that in Example 1.
実施例3は、実施例2の亜鉛に代えてマグネシウムを犠牲腐食層34として樹脂32の表面にコーティングしたもので、この実施例3では、マグネシウムが亜鉛に対して更に電気的に卑であることから、アルミパイプ14の側に腐食は全く認められなかった。
またフランジ部材12の側については、マグネシウムコーティング層即ち犠牲腐食層34のみ腐食が認められた。
In Example 3, instead of zinc in Example 2, magnesium was coated on the surface of the
On the
実施例4は、実施例3に対しマグネシウムの犠牲腐食層34の厚みを0.01mm以下と薄くしたもので、この実施例4では、犠牲腐食層34における犠牲腐食による防食効果の寿命が短く、図2(B)中Aで示す部分においてアルミパイプ14に若干の液溜りによる腐食が生じた。
In Example 4, the thickness of the
実施例5は、マグネシウムの犠牲腐食層34を0.60mmの厚みで形成したもので、この実施例5では、犠牲腐食層34の厚みが望ましい厚みの上限値である0.50mmよりも厚い結果、アルミパイプ14の拡管時の変形により、犠牲腐食層34がアルミパイプ14周辺で割れ、脱落を生じたため、犠牲腐食層34における犠牲腐食による防食効果が低下した。
In Example 5, the
以上のように本実施例によれば、配管フランジ継手10における腐食の問題を良好に解決することができる。 As described above, according to the present embodiment, the problem of corrosion in the pipe flange joint 10 can be solved satisfactorily.
以上本発明の実施形態及び実施例を詳述したがこれらはあくまで一例示である。
例えばフランジ部材12における犠牲腐食層34は、アルミパイプ14周りの部分について必要であるものの、必ずしもフランジ部材12の全表面に亘って形成しなければならないものではなく、場合によってその一部を省略することも可能であるなど、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
Although the embodiments and examples of the present invention have been described in detail above, these are merely examples.
For example, the
10 配管フランジ継手
12 フランジ部材
14 アルミパイプ(配管部材)
19 嵌合孔
32 樹脂(絶縁材)
34 犠牲腐食層
10 Piping flange joint 12
19
34 Sacrificial corrosion layer
Claims (2)
前記フランジ部材を絶縁材である樹脂にて構成したことを特徴とする配管フランジ継手。 A fitting hole that penetrates in the plate thickness direction is formed in a plate-like flange member, and a metal pipe member is fitted into the fitting hole so that the tip projects from the plate surface of the flange member. In piping flange joints assembled to
A piping flange joint, wherein the flange member is made of a resin which is an insulating material.
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