JP5212097B2 - フランジ継手 - Google Patents

Description

本発明はフランジ継手に関し、更に詳しくは、空調機器などにおける配管の取付に用いられるフランジ継手に関する。

従来より、車両の空調機器などにおける配管の取り付けには、図７に示すように、配管２０の端部に拡管部２１を形成し、その拡管部２１に背面側からフランジ２２を係合させ、被取付部材２３の取付孔２４にＯリング２５と共に嵌合させた後、フランジ２２と被取付部材２３とをボルト２６で固定するようにしたフランジ継手が用いられている。

このようなフランジ継手においては、配管の軸まわりの回転を防止するために、配管とフランジとを互いに固定する必要があるが、ろう付や溶接などの熱処理により固定すると、局部過熱による脆化を招き、継手部の強度が低下するという問題があった。

このような問題を解決するため、特許文献１は、配管に対してその軸方向にプレスして配管の一部を塑性変形させて外側に拡がる環状の拡張部を形成し、その拡張部でフランジの前後を挟持することにより配管とフランジとを互いに固定したフランジ継手を提案している。また、特許文献２は、配管の外周面及びフランジの内周面に、雄セレーション及び雌セレーションをそれぞれ形成し、それらを互いに噛み合わせることで、配管とフランジとを互いに固定したフランジ継手を提案している。

しかし、上記特許文献１に記載のフランジ継手では、薄肉の配管を用いた場合には、配管が塑性変形による負荷に耐えきれなくなって破損に至るおそれがある。また、上記特許文献２のフランジ継手では、配管の外観が不良になると共に、配管とフランジとの間に隙間が生じやすく、その隙間に塩化カルシウムなどの腐食性が高い物質が沈着すると、腐食が進行して強度が低下する可能性がある。
特開平１１−１３９６０号公報 特開２００７−２３１９８５号公報

本発明の目的は、薄肉の配管に適用した場合でも強度を低下させることがないフランジ継手を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のフランジ継手は、配管の端部に形成された拡管部と、前記配管が挿通する貫通孔を有し、前記拡管部に背面側から係合するフランジとからなるフランジ継手において、前記フランジの硬度を前記配管の硬度よりも高くすると共に、前記拡管部の背面側の前記配管の外周面に第１の環状突部を形成し、前記フランジの貫通孔の内周面に前記第１の環状突部に当接する第２の環状突部を形成し、該フランジを前記拡管部へ向けて押し込んで、前記第２の環状突部により前記第１の環状突部を径方向外側へ塑性変形させることを特徴とするものである。

フランジの拡管部と係合する部分の表面に環状突条を形成し、その環状突条は蛇行状に延びるようにすることが望ましい。

本発明のフランジ継手によれば、配管の端部に形成された拡管部と、その配管が挿通する貫通孔を有し、拡管部に背面側から係合するフランジとからなるフランジ継手において、配管の外周面に形成した環状突部に、フランジの貫通孔の内周面に形成した環状突部を当接させて押し込むことで径方向外側へ塑性変形させるようにしたので、その塑性変形した部分が配管とフランジとの間の隙間に圧入されるため、配管とフランジとを互いに固定することができる。また、上記の塑性変形する部分は、配管の外側の厚肉部分であるため、薄肉の配管を用いた場合でも配管の強度が低下することはない。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態からなるフランジ継手を示す。なお、以下の図面において、ＣＬで示す一点鎖線は中心線を意味する。

このフランジ継手は、配管１を被取付部材（図示せず）に取り付けるためのものであり、配管１の端部１ａに形成された拡管部２と、その拡管部２に背面側から係合するフランジ３とから構成されている。ここで、背面側とは、端部１ａと反対側、すなわち配管１が延びる側を意味するものとする。

配管１にはアルミニウム合金などの金属製のパイプが用いられ、端部１ａの開口部からパンチ等を打ち込んで塑性変形させることにより、図２に示すような拡管部２を形成する。拡管部２の前面側には、Ｏリングなどの封止部材（図示せず）を載置するためのリング溝４が設けられている。また、拡管部２の背面側の配管１の外周面には、他の部分よりも肉厚が外側に厚くなるように第１の環状突部である段状の環状突部５が形成されている。

フランジ３の構造を図３及び図４に示す。フランジ３は、配管１よりも硬度が高くなっており、例えばアルミニウム合金の鋳物やアルミニウム合金の冷間鍛造品などから構成される。フランジ３には、配管１が挿通する貫通孔６と、フランジ３を被取付部材に固定するボルト（図示せず）が挿通するボルト孔７とが形成されている。貫通孔６の一端側は、配管の拡管部２が嵌合するように口径が大きくなっており、当接面８において拡管部２の背面部２ａと当接して係合するようになっている。また、貫通孔６の他端側の内周面には、第２の環状突部である段状の環状突部９が形成され、配管１を挿通できる範囲内で肉厚が内側に厚くなっている。

これら配管１とフランジ３との間の隙間には、図１に示すように、配管１の環状突部５の一部が塑性変形して圧入され、それにより両者は互いに固定されている。

このようなフランジ継手の成形方法を、図５に基づいて以下に説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、フランジ３の貫通孔６に配管１を挿通して、フランジ３を配管１の拡管部２の背面側２ａからクランプ１０を用いて拡管部２へ向けて押し込む。そして、配管１の外周面の環状突部５に、フランジ３の内周面の環状突部９が当接した後も押し込むと、図５（ｂ）に示すように、配管１の環状突部５が径方向外側へ塑性変形して、配管１とフランジ３との間の隙間へ圧入される。このフランジ３の押し込み作業は、図５（ｃ）に示すように、フランジ３の当接面８が配管１の拡管部２の背面部２ａに当接するまで行われるが、それ以上の押し込みによる拡管部２の変形を防ぐため、あらかじめ前面側の所定の位置にフランジ３の突き当て部材１１を配置しておくのがよい。

このように、配管１の外周面に形成した環状突部５を、フランジ３の貫通孔６の内周面に形成した環状突部９に当接させて押し込むことにより径方向外側へ塑性変形させるようにしたので、塑性変形した部分が配管１とフランジ３との間の隙間に圧入されるため、配管１とフランジ３とを互いに固定することができる。また、配管１において塑性変形する部分は、外側に厚肉になっている部分であるため、例えば肉厚が１．５ｍｍ以下であるような薄肉の配管１を用いた場合でも配管１の強度が低下することはない。更に、配管１とフランジ３との間には、外側に開放する隙間が生じないため、腐食性の高い物質が沈着するおそれがない。

フランジ３の当接面８には、図６（ａ）に示すように、断面が鋸歯状の環状突条１２を形成することが望ましい。このようにすることで、環状突条１２が拡管部２の背面部２ａに食い込むため、配管１とフランジ３の固定を確実にすると共に、フランジ継手のシール性能を向上することができる。環状突条１２の当接面８における形状は特に限定するものではないが、背面部２ａにおける周方向の食い込み量が均等になるように、貫通孔６の中心に対して対称な形状とするのがよく、更には配管１の軸まわりの回転方向への抵抗を大きくして配管１の回り止めの効果を向上するため、図６（ｂ）に示すように、蛇行状に延びる形状にするのがよい。

本発明の実施形態からなるフランジ継手の断面図である。 フランジ継手における配管端部の一部断面図である。 フランジ継手におけるフランジの一部断面図である。 図３においてＸ−Ｘ矢視で示す正面図である。 本発明のフランジ継手の成形工程を説明する半断面図であって、（ａ）はフランジの押し込み開始を、（ｂ）は配管の環状突部の塑性変形を、（ｃ）はフランジの押し込み終了を、それぞれ示す。 フランジの他の例であって、（ａ）は断面図を、（ｂ）は（ａ）においてＹ−Ｙ矢視で示す正面図を、それぞれ示す。 従来のフランジ継手の構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 配管
１ａ 端部
２ 拡管部
２ａ 背面部
３ フランジ
４ リング溝
５ （配管の）環状突部
６ 貫通孔
７ ボルト孔
８ 当接面
９ （フランジの）環状突部
１０ クランプ
１１ 突き当て部材
１２ 環状突条

Claims (3)

1. 配管の端部に形成された拡管部と、前記配管が挿通する貫通孔を有し、前記拡管部に背面側から係合するフランジとからなるフランジ継手において、
   前記フランジの硬度を前記配管の硬度よりも高くすると共に、前記拡管部の背面側の前記配管の外周面に第１の環状突部を形成し、前記フランジの貫通孔の内周面に前記第１の環状突部に当接する第２の環状突部を形成し、該フランジを前記拡管部へ向けて押し込んで、前記第２の環状突部により前記第１の環状突部を径方向外側へ塑性変形させるフランジ継手。
2. 前記フランジの前記拡管部と係合する部分の表面に環状突条を形成した請求項１に記載のフランジ継手。
3. 前記環状突条が蛇行状に延びる請求項２に記載のフランジ継手。

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