特開 2023-166419 ハイブリッドな流体流れ用集成装置

(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】P2023166419

(43)【公開日】2023-11-21

(54)【発明の名称】ハイブリッドな流体流れ用集成装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 26/037 20110101AFI20231114BHJP

   B21D 26/021 20110101ALI20231114BHJP

   B21D 39/00 20060101ALI20231114BHJP

   B21D 51/16 20060101ALI20231114BHJP

   F16L 41/02 20060101ALI20231114BHJP

【ＦＩ】

B21D26/037

B21D26/021

B21D39/00 D

B21D51/16 A

F16L41/02

【審査請求】有

【請求項の数】24

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023133050

(22)【出願日】2023-08-17

(62)【分割の表示】P 2020519018の分割

【原出願日】2018-06-16

(31)【優先権主張番号】62/521,478

(32)【優先日】2017-06-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519448739

【氏名又は名称】ヴォス インダストリーズ，エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】ＶＯＳＳ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ，ＬＬＣ

【住所又は居所原語表記】２１６８ Ｗ．２５ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨ ４４１１３ ＵＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】100079980

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 伸行

(74)【代理人】

【識別番号】100167139

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 和彦

(72)【発明者】

【氏名】フリッツキー，ジョン，エフ．

(72)【発明者】

【氏名】ダンハッシュ，メイ

(72)【発明者】

【氏名】ゴードン，デール

(72)【発明者】

【氏名】ベドーム，デイヴィッド

(57)【要約】

【構成】本発明に従って構成したハイブリッドな流体流れ用集成装置は、金属シートから軸方向荷重バルジ成形によって形成したベース側取り付け部品、および形状記憶合金から機械加工したカスタム側取り付け部品を有する。カスタム側取り付け部品の入力ポートを締り嵌めによってベース側取り付け部品の出力ポートに接続する。締り嵌めについては、カスタム側取り付け部品をその転移温度未満の温度に冷却し、このカスタム側取り付け部品を変形させて、入力ポートの直径をベース側取り付け部品の出力ポートよりわずかに大きくし、カスタム側取り付け部品の入力ポートをベース側取り付け部品の出力ポートに装着し、そしてカスタム側取り付け部品を室温まで加温することによって行うことができる。形状記憶合金が入出力ポートの界面においてベース側取り付け部品の外面をスエージし、かつコイニングすることによって圧縮性の締り嵌めを行う。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）軸方向荷重バルジ成形によって薄い金属シートから成形された入力ポートおよび出力ポート、およびこれら入出力ポートを接続する流体流れチャネルを有するベース側流体流れ用取り付け部品、および
ｂ）マルテンサイト形状記憶合金を機械加工した親形状を有するカスタム側流体流れ用取り付け部品であって、このカスタム側流体流れ用取り付け部品に出力ポートと入力ポートとが有り、このカスタム側流体流れ用取り付け部品の前記入力ポートおよび出力ポートの少なくとも一つは、前記ポートにおけるマルテンサイト形状の内径が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品ごとにある前記入力ポートおよび前記出力ポートの少なくとも一つの外径よりも大きく、そして、このカスタム側流体流れ用取り付け部品における前記入力ポートと出力ポートとを接続する流体流れチャネルを設けた前記カスタム側流体流れ用取り付け部品、
を有するハイブリッドな流体流れ用集成装置において、
前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の前記少なくとも１つのポートは、漏れの無いシールを形成して、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記少なくとも一つのポートとの境界面の内径に乾燥塗膜潤滑剤を用いて接続して、
前記乾燥塗膜潤滑剤で接続した前記境界面における前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の圧縮力が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記ポートを円形でない状態から円形に戻すために十分に大きく、さらに、
接続する前記境界面における前記ベース側流体流れ用取り付け部品の圧縮抵抗が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記ポートのコイニングに十分に大きいことを特徴とする集成装置。

【請求項2】

鋳造した形状記憶合金から前記カスタム側流体流れ用取り付け部品を機械加工して得た請求項１に記載の集成装置。

【請求項3】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の前記ポートを前記ポートの前記親形状の状態で前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記ポートに接続する請求項１に記載の集成装置。

【請求項4】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品およびベース側流体流れ用取り付け部品を異なる材料で構成する請求項１に記載の集成装置。

【請求項5】

締り嵌めを行う前の、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の少なくとも一つの出力ポートの形状が円形ではない請求項１に記載の集成装置。

【請求項6】

前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記出力ポートの肉厚が均一ではない請求項１に記載の集成装置。

【請求項7】

前記ベース側およびカスタム側流体流れ用取り付け部品を共に溶接できない材料から構成する請求項１に記載の集成装置。

【請求項8】

ａ）軸方向荷重バルジ成形によって薄い金属シートから成形された入力ポートおよび出力ポート、およびこれら入出力ポートを接続する流体流れチャネルを有するベース側流体流れ用取り付け部品、および
ｂ）マルテンサイト形状記憶合金を機械加工した親形状を有するカスタム側流体流れ用取り付け部品が複数あって、このカスタム側流体流れ用取り付け部品に出力ポートと入力ポートとが有り、このカスタム側流体流れ用取り付け部品の前記入力ポートおよび出力ポートの少なくとも一つは、前記ポートにおけるマルテンサイト形状の内径が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品ごとにある前記入力ポートおよび前記出力ポートの少なくとも一つの外径よりも大きく、そして、このカスタム側流体流れ用取り付け部品における前記入力ポートと出力ポートとを接続する流体流れチャネルを設けた複数の前記カスタム側流体流れ用取り付け部品、
を有するハイブリッドな流体流れ用集成装置のキットにおいて、
前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の前記少なくとも１つのポートは、漏れの無いシールを形成して、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記少なくとも一つのポートとの境界面の内径に乾燥塗膜潤滑剤を用いて接続して、
前記乾燥塗膜潤滑剤で接続した前記境界面における前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の圧縮力が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記ポートを円形でない状態から円形に戻すために十分に大きく、さらに、
接続する前記境界面における前記ベース側流体流れ用取り付け部品の圧縮抵抗が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記ポートのコイニングに十分に大きいことを特徴とする集成装置のキット。

【請求項9】

前記複数のカスタム側流体流れ用取り付け部品が異なる出力ポートを有する請求項８に記載のキット。

【請求項10】

前記複数のカスタム側流体流れ用取り付け部品がこれらの転移温度未満の温度で冷却変形させたものである請求項８に記載のキット。

【請求項11】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品をこれらの転移温度未満で保存する手段を有する請求項１０に記載のキット。

【請求項12】

ａ）入力ポートおよび少なくとも一つの出力ポート、およびこれら入出力ポートを接続する流体流れチャネルを有するベース側流体流れ用取り付け部品を金属シートから形成する工程、
ｂ）鋳造した形状記憶合金からカスタム側流体流れ用取り付け部品を機械加工によって親形状の状態に形成したマルテンサイト構造を有するカスタム側流体流れ用取り付け部品は、そのマルテンサイト構造の内径が前記ベース側流体流れ用取り付け部品の少なくとも一つの出力ポートよりもわずかに大きい入力ポートを有しており、そして、前記入力ポートと前記出力ポートとの境界面が、乾燥塗膜潤滑剤を用いて接続される流体流れチャネルを有する工程、
ｃ）前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の出力ポートを前記ベース側流体流れ用取り付け部品の入力ポート全体に装着することによって前記ベース側流体流れ用取り付け部品と前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の間を機械的に接続する工程、
円形でない状態から円形に戻すように前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記入力ポートを圧縮する工程、
前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記入力ポートをコイニングする工程、
を有するカスタム側流体流れ用集成装置を製造することを特徴とする方法。

【請求項13】

前記ベース側流体流れ用取り付け部品が前記親形状の状態に戻るまで前記カスタム側流体流れ用取り付け部品を加熱することによって、前記カスタム側流体流れ用取り付け部品とベース側流体流れ用取り付け部品の間を漏れのないシールを形成する工程を有する請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

異なる出力ポートを有する複数のカスタム側流体流れ用取り付け部品を用意する工程を有する請求項１２に記載の方法。

【請求項15】

軸方向荷重バルジ形成によって金属シートから前記ベース側流体流れ用取り付け部品を形成することによって前記集成装置の重量を軽くする工程を有する請求項１２に記載の方法。

【請求項16】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品を変形させ、このカスタム側流体流れ用取り付け部品を前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記出力ポートに装着し、前記カスタム側流体流れ用取り付け部品を加熱して、これら両ポート間を締り嵌めすることによって前記の機械的に接続を行う請求項１２に記載の方法 。

【請求項17】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品を室温よりはるかに低い温度で変形させ、このカスタム側流体流れ用取り付け部品を前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記出力ポートに装着し、このカスタム側流体流れ用取り付け部品を室温まで加温することによって前記の機械的に接続を行う請求項１２に記載の方法。

【請求項18】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の少なくとも入力ポートを室温よりはるかに低い温度で変形させ、このカスタム側流体流れ用取り付け部品を前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記出力ポートに装着し、このカスタム側流体流れ用取り付け部品を室温まで加温することによって前記の機械的に接続を行う請求項１２に記載の方法。

【請求項19】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の前記入力ポートを、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の外径よりも大きい内径まで変形させる請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

溶接またはクリンピングを行わずに前記の機械的に接続を行う請求項１２に記載の方法。

【請求項21】

請求項１に記載の集成装置において、
マルテンサイト形状記憶合金を機械加工した親形状を有する第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品を有し、この第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品に入力ポートと出力ポートとが有り、さらに、前記第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品は、前記入力ポートおよび前記出力ポートを接続する流体流れチャネルを有しており、
前記ポートにおけるマルテンサイト形状の内径が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品ごとにある前記入力ポートおよび前記出力ポートの少なくとも一つの外径よりも大きい前記第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品の前記入力ポートおよび前記出力ポートの少なくとも一つを有しており、
前記第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品の前記少なくとも１つのポートは、漏れの無いシールを形成して、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記少なくとも一つのポートとの境界面で接続しており、
接続する前記境界面における前記第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品の圧縮力が、前記ベース側流体流れ用取り付け部品の前記ポートを円形でない状態から円形に戻すために十分に大きく、さらに、
前記第２のカスタム側流体流れ用取り付け部品で接続する前記境界面における前記ベース側流体流れ用取り付け部品の圧縮抵抗は、前記境界面での前記ベース側流体流れ用取り付け部品面にある表面欠陥を押しつぶすために十分に大きい集成装置。

【請求項22】

前記マルテンサイト形状における前記カスタム側流体流れ用取り付け部品の前記出力ポートの直径拡張が８％以下である請求項５に記載の集成装置。

【請求項23】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品は、形状記憶材料よりも硬い材料でライニングされている請求項１に記載の集成装置。

【請求項24】

前記カスタム側流体流れ用取り付け部品は、前記ベース側流体流れ用取り付け部品を形成する金属シートよりも硬い材料でライニングされている請求項１に記載の集成装置。

【発明の詳細な説明】

【関連出願】

【0001】

本非仮特許出願は２０１８年６月１８日に出願され、“ハイブリッドな流体流れ用取り付け部品集成装置”を発明の名称とする米国仮特許出願第６２／５２１，４７８号の優先権を主張する非仮特許出願である。この明細書の内容についてはここに援用するものとする。

【技術分野】

【0002】

本発明は、異なる材料から構成されるか、および／または異なる製造方法を使用して製造され、独特な方法で接合された流体流れ用取り付け部品で構成されたハイブリッドな集成装置、集成体ないし組立体（ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関する。

【背景技術】

【0003】

管部分を接続し、異なるサイズや形状に対処できる上に、流体流れを調節（または測定）するためなどの他の目的のために流体流れシステムでは取り付け部品（ｆｉｔｔｉｎｇ）を使用する。従来の流体流れ用取り付け部品の一部を例示すると、エルボ継ぎ手、カップリング、ユニオン継ぎ手、径違い継ぎ手、Ｔ継ぎ手、十字継ぎ手やキャップ継ぎ手を挙げることができる。家庭用／産業用水道工事だけでなく、通常オイル、空気、水および燃料を移送するための取り付け部品は一般的に航空機や他のタービン系エンジンを始めとする多くの産業用途で使用されている。

【0004】

重量が問題にならない従来の用途では、流体流れ用取り付け部品は各種材料の鍛造によって機械加工されることが多い。鍛造品から機械加工によって製造した取り付け部品は一般に、鍛造品の多くが機械加工後に残るため、重量が重い。付加的な機械加工による重量削減は航空機や航空宇宙産業の場合、コスト上昇を正当化できるが、鍛造品の機械加工の場合よりも効率的である普遍的な軽量取り付け部品を製造する方法の実現が求められている。

【0005】

キャスト鍛造品から機械加工した取り付け部品には他の欠陥もある。例えば、このような取り付け部品の内部流路が平滑でないため、この流路に乱流が発生し、あるいは流路が中断することがある。また、このような取り付け部品の場合、特定の鍛造品から機械加工されているため、取り付け方法／構造（例えばネジ込みなど）が一つしかない場合が多い。即ち、流路が平滑で、各種の取り付け方法／構造が可能な取り付け部品集成装置の提供が求められている。

【0006】

軸方向荷重バルジ成形（ａｘｉａｌ－ｌｏａｄ ｂｕｌｇｅ ｆｏｒｍｉｎｇ－ＡＬＢＦ）は、油圧成形、スタンピング、ドロップハンマー成形、あるいはスピニングなどの通常の方法ではコストパフォーマンスよく製造できない航空機、ジェットエンジンやその他の航空宇宙用の構成部品などの複雑な製品を製造する公知技術である。ＡＬＢＦは、肉厚の薄いシートから複雑な形状を製造でき、材料の摩耗損を最小限に抑えることができる。ＡＬＢＦは径違い継ぎ手、Ｔ継ぎ手、十字継ぎ手やＹ継ぎ手などの一部の取り付け部品を製造するために有用であるが、このＡＬＢＦははるかに重量のある肉厚であることが必要なねじ込みニップルやユニオン継ぎ手などの他の必要な取り付け部品を製造するためには使用できない。換言すると、軽量で肉薄の構成部品および肉厚の構成部品の両者を有する取り付け部品集成装置を製造する方法を実現することが望まれている。

【0007】

径違い継ぎ手、Ｔ継ぎ手、十字継ぎ手やＹ継ぎ手などの一般的なＡＬＢＦ取り付け部品の場合、各種の他の取り付け部品と併用されることが多い。各種の異なるタイプおよびサイズのコネクタを一体成形した、あるいは一体接続した多数の一般的なＡＬＢＦ取り付け部品を製造し、かつこれらのストックにはコストが嵩む。このような多数かつ多様な一般的なＡＬＢＦ取り付け部品をストックするのではなく、限られた個数の“標準”ＡＬＢＦ製の肉厚の薄い取り付け部品をストックしておき、これらをカスタマー側がより“特化された”取り付け部品／コネクタに溶接するかスエージすることが提案されている。ところが、ＡＬＢＦ取り付け部品と特化された取り付け部品とを接続することは、いくつかの理由で困難である。薄肉のＡＬＢＦ取り付け部品の脚部は薄肉が均一でないため、溶接が難しい。これらベース側取り付け部品（ｂａｓｅ ｆｉｔｔｉｎｇｓ）の脚部の場合、短いことが多いため、これらを従来のスエージ加工取り付け部品に接続することは困難である。また、これらベース側取り付け部品の脚部の場合、真円形を取ることが少なく、漏れのない接続を得ることが難しい。ＡＬＢＦ取り付け部品や特化取り付け部品の場合、異なる材料から形成されることが多いため、同様に溶接が難しい。このように、特化された取り付け部品をＡＬＢＦによって製造された標準的な薄肉取り付け部品に簡単かつ確実に接続できる方法を実現することが望まれている。

【発明の概要】

【0008】

本発明は、異なる材料で構成されているか、および／または異なる製造方法を使用して製造された流体流れ用取り付け部品のハイブリッドな集成装置（ａ ｈｙｂｒｉｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｏｆ ｆｌｕｉｄ－ｆｌｏｗ ｆｉｔｔｉｎｇｓ）を提供するものである。従来技術のいくつかの問題を解決できる独特な方法で個々の取り付け部品を接続する。一つの好適な実施態様では、集成装置は標準的な、ここではベース側と呼ぶＡＬＢＦ取り付け部品と、管などの別な流体流れ用要素をこのＡＬＢＦ取り付け部品に接続するために使用できるＳＭＡ取り付け部品とを組み合わせて構成する。別な好ましい実施態様では、集成装置は標準的なベース側取り付け部品と、別な標準的な取り付け部品をこのＡＬＢＦ取り付け部品に接続するために使用できるＳＭＡ取り付け部品とを組み合わせて構成する。各種のＡＬＢＦ／ＳＭＡ取り付け部品をキットとして提供できるため、使用者側がこれら取り付け部品を特定用途に特化した複数のハイブリッド集成装置として組み合わせることが可能になる。

【0009】

一つの好ましい実施態様では、ハイブリッドな流体流れ用集成装置は、全体としてカスタム側流体流れ取り付け部品に接続したベース側流体流れ取り付け部品を有する。ベース側取り付け部品については、薄い金属のシートまたは管から軸方向荷重バルジ成形によって形成しておくのが好ましい。ベース側取り付け部品は入力ポート、少なくとも一つの出力ポート、およびこれら入出力ポートを接続する流体流れチャネルを有する。カスタム側取り付け部品（ｃｕｓｔｏｍ ｆｉｔｔｉｎｇ）については、形状記憶キャスト合金から機械加工しておくのが好ましい。カスタム側取り付け部品は親形状、マルテンサイト形状、出力ポート、入力ポートであって、そのマルテンサイト形状の内径がベース側取り付け部品の出力ポートの外径よりもわずかに大きい入力ポート、および入出力ポートを接続する流体流れチャネルを有する。カスタム側取り付け部品の入力ポートについては、好ましくは親状態における締り嵌め（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｆｉｔ）によってベース側取り付け部品の出力ポートに接続する。

【0010】

新規な接続方法は、締り嵌めを行う前ベース側取り付け部品の少なくとも一つの出力ポートが真円形でなかった状態にも対処できる。また、この新規な接続方法の場合、例えば、ベース側取り付け部品およびカスタム側取り付け部品が溶接できない材料から構成されている場合、従来のスエージ加工取り付け部品を使用できない場合、あるいは肉厚が薄すぎるため溶接できない場合などの従来技術の不良接続状態にも対処できる。

【0011】

別な好適な実施態様では、流体流れ用集成装置キットはベース側流体流れ用取り付け部品を有し、かつ上記のカスタム側流体流れ用取り付け部品を複数有する。カスタム側取り付け部品の入力ポートについては、締り嵌めによってベース側取り付け部品の出力ポートに接続する。複数のカスタム側取り付け部品が異なる出力ポートを有することができるため、ユーザーはこの集成装置を特定の用途に特化できる。カスタム側取り付け部品をその親形状に戻ることを防止するために、キットはカスタム側取り付け装置をその転移温度未満で保存する手段を有する。

【0012】

さらに別な好適な実施態様におけるカスタム側流体流れ用集成装置の製造方法は、金属シートからベース側流体流れ用取り付け部品を形成する工程、キャスト形状記憶合金からカスタム側流体流れ用取り付け部品を機械加工する工程、およびカスタム側取り付け部品の入力ポートをベース側取り付け部品の出力ポートに装着することによってベース側取り付け部品とカスタム側取り付け部品との間を機械的に接続する工程を有する。これら取り付け部品、上記のようにして構成したものである。機械的な接続については、カスタム側取り付け部品をその転移温度未満の温度で変形させ、カスタム側取り付け部品をベース側取り付け部品の出力ポートに装着し、カスタム側取り付け部品を加熱し、両ポート間を締り嵌めすることによって行うことが好ましい。一つの好適な方法では、カスタム側取り付け部品を室温よりもかなり低く、かつその転移温度未満の温度で変形させ、カスタム側取り付け部品をベース側取り付け部品の出力ポートを装着し、かつカスタム側取り付け部品を室温まで加温することによって機械的接続を行う。

【0013】

ＳＭＡ取り付け部品を使用するため、溶接やクリンピングを行う必要はない。ＳＭＡ取り付け部品のその親形状に戻す圧縮力によって、ベース側取り付け部品の外面をスエージ加工および／またはコイニングを行う。この圧縮力によってベース側取り付け部品の円形ではないポートが円形に戻り、かつ表面欠陥がある場合にはこれを押しつぶすため、漏れのないシールがカスタム側取り付け部品とベース側取り付け部品との間に形成する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】鍛造素材の機械加工によって製造した従来の取り付け部品を示す斜視図である。

【図2】本発明の取り付け部品集成装置の好ましい実施態様の構成部品を展開して示す斜視図である。

【図3】図２に示す構成部品を接続し、本発明の好適な実施態様に従って構成した集成装置を示す斜視図である。

【図4】本発明の別な好適な実施態様に従って構成した集成装置を示す斜視図である。

【図5】本発明のさらに別な好ましい実施態様に従って構成した集成装置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明を例示する目的で、本発明のいくつかの実施態様を添付図面に示すが、当業者ならば、本発明は、添付図面に示し、かつ説明する正確な構成および手段に制限されないことを理解できるはずである。明細書全体を通じて、同じ参照符号は同じ要素を示す。当業者にとって、以下の詳細な説明から発明の精神および範囲内において可能な多くの変更などは明白なはずである。

【0016】

特に断らない限り、各種の文法形態で使用するすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野における当業者によって通常理解されている同じ意味を有する。本明細書で使用する用語“形状記憶合金（ＳＭＡ）”は、スマートメタル、記憶金属、記憶合金、筋肉ワイヤやスマートアロイとしても知られ、変形された形状の温度をその転移温度以上に高くした後にその元（“親”）の変形前の形状に戻る合金を指す。本明細書で使用する用語“転移温度”は、ＳＭＡがオーステナイト相から完全にマルテンサイト相に転移するか、あるいは逆の転移が生じる温度範囲全体を指す。

【0017】

本発明の第１の好適な実施態様に従って構成したハイブリッド構成の流体流れ用集成装置を図２および図３に示す。なお、全体を参照符号１０で示す。この装置１０は全体として重なり合う流体流れポートにおいて接続されるベース側取り付け部品１２およびカスタム側取り付け部品３０を有する。一つの好適な実施態様では、ベース側取り付け部品１２はＴ字形であり、中心本体部１２ａ、入力脚部１２ｂ、および２つの出力脚部１２ｃ、１２ｄを有する。入力ポート１４は入力脚部１２ｂの端部に形成する。対向関係にある出力ポート１６、１８はそれぞれ出力脚部１２ｃ、１２ｄの端部に形成する。これら中心本体部（ｂａｓｅ ｐｏｒｔｉｏｎ）１２ａおよび脚部１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが入力ポートおよび出力ポートに接続する流体流れチャネルを形成する。

【0018】

本実施態様の場合、ベース側取り付け部品の形状はＴ形であるが、当業者ならば、ベース側取り付け部品は他の各種の形状を取ることができ、これは本発明の範囲を逸脱するものではないことを理解できるはずである。例えば、他の実施態様では、ベース側取り付け部品は十字形でもよく、Ｙ形でもよく、あるいは直線状でかつ平滑な径違い継ぎ手またはエキスパンダー（ｓｔｒａｉｇｈｔ，ｓｍｏｏｔｈ ｂｏｒｅ ｒｅｄｕｃｅｒ ｏｒ ｅｘｐａｎｄｅｒ）の形を取ってもよい。

【0019】

好適な実施態様では、ベース側取り付け部品１２は装置１０を減量するために、肉薄金属シートの管や壁部が肉薄の管から形成するが、これは航空産業や航空宇宙産業において特に重要である。ベース側取り付け部品に好ましい材料はその用途にもよるが、例示すると、３２１および３４７グレードのオーステナイトステンレス鋼、各種のチタン類（工業的純度の３ＡＩ－２．５Ｖ）、６２５や７１８グレードのニッケル合金類や３００３や６０６１－０アルミニウム類を挙げることができる。ベース側取り付け部品１２については、公知技術によって形成することができるが、図２および図３に示す好適な実施態様では、ベース側取り付け部品１２は金属シートまたは管から軸方向荷重バルジ成形（ＡＬＢＦ）によって成形できる。このＡＬＢＦを使用することによって、ベース側取り付け部品は広い範囲にわたる各種の複雑な形状を取ることが可能になる。

【0020】

一つの好適な実施態様では、カスタム側取り付け部品３０はねじ込みニップル（ｔｈｒｅａｄｅｄ ｎｉｐｐｌｅ）を有し、このニップルは全体として円筒形のねじ込み本体部分３０ａおよび入力カラー３０ｂを有する。出力ポート３２は出力カラー３０ｂの端部に形成し、カラーの内壁および外壁で構成する。入力ポート３４は本体部分３０ａの対向端部に形成する。入力ポートの内径および外径は、入力カラー３０ｂの内壁および外壁によって構成する。ポート３２、３４は本体部３０ａおよびカラー３０ｂ内に延在する内部流体流れチャネルによって接続する。以下に記載するように、親形状における出力ポート３２の内径は、ベース側取り付け部品の入力ポート１４の外径よりもわずかに小さい。

【0021】

好ましい実施態様では、カスタム側取り付け部品３０はＮｉｔｏｎｏｌやＴｉｎｅｌ（チタンニッケル合金）などの形状記憶合金（ＳＭＡ）から形成するが、この合金の転移温度は約－１５０°Ｆである。カスタム側取り付け部品３０は、親形状およびマルテンサイト形状を有する。親形状は、鋳造素材をその最終寸法および仕上げに機械加工した後の室温における取り付け部品３０の形状である。親形状においては、取り付け部品３０の微構造は完全にオーステナイト構造である。マルテンサイト形状は、取り付け部品３０を転移温度未満の温度に冷却し、変形させて内部の流体流れチャネルまたは出力ポート３２の外径を拡張した後の取り付け部品３０の形状である。マルテンサイト形状では、取り付け部品３０の微構造は完全にマルテンサイト構造である。

【0022】

カスタム側取り付け部品３０は、公知技術によって形成することができる。図２および図３に示す好適な実施態様では、ベース側取り付け部品３０は鋳造素材から機械加工によって製造する。ＳＭＡの場合一般に鋳造によって製造されているからである。なお、カスタム側取り付け部品３０は他の技術によって製造されたＳＭＡから機械加工によっても製造することは可能である。他の実施態様では、カスタム側取り付け部品は鋳造などの他の技術によっても製造することができる。

【0023】

この実施態様の場合、カスタム側取り付け部品３０はニップルとして図示するが、当業者ならば、カスタム側取り付け部品が本発明の範囲から逸脱しない各種の他の形状を取ることができることを理解できるはずである。例えば、他の実施態様では、カスタム側取り付け部品としてはキャップ継ぎ手、ユニオン継ぎ手、バーブ継ぎ手、弁などであればよい。以下に記載するように、さらに別な好適な実施態様では、本発明は、標準的なベース側取り付け部品に接続して、各種の目的に適った取り付け部品集成装置を構成できる各種のカスタム側取り付け部品を有するキットを包含するものである。

【0024】

図３を参照して説明を続けると、ベース側取り付け部品１２およびカスタム側取り付け部品３０を接続して、ハイブリッドな流体流れ用取り付け部品集成装置１０を形成する。これら取り付け部品については、一般に、ベース側取り付け部品１２の入力ポート１４とカスタム側取り付け部品３０の出力ポート３２との間の締り嵌めによって接続を行う。上述したように、親形状の出力ポート３２の内径は、ベース側取り付け部品の入力ポート１４の外径よりもわずかに小さい。好適な実施態様では、まずカスタム側取り付け部品３０をその転移温度未満の温度に冷却することによって締り嵌めを行う。次に、カスタム側取り付け部品３０全体の内径を公知技術によって、例えばテーパー付きマンドレルを使用することによって拡張し、その内径をベース側取り付け部品１２の入力ポート１４の外径よりもわずかに大きくする。別な実施態様では、出力ポート３２の内径のみを変形させ、拡張する。次に、入力ポート１４全体に出力ポート３２を装着する。最後に、カスタム側取り付け部品３０を室温まで加温し、出力ポート３２の内径がベース側取り付け部品の入力ポート１４の外径よりも小さいその親形状に戻す。重なり合うポート間の負のサイズ差によってポート界面に圧縮性の締り嵌めが生じる。

【0025】

図２および図３に示す実施態様では、カスタム側取り付け部品３０をベース側取り付け部品の入力ポートに接続する。なお、当業者ならば、カスタム側取り付け部品３０を出力ポートのうちの一つに接続できることも理解できるはずである。従って、以下に説明する特性や設計などについては、ベース側取り付け部品のポート１４、１６、１８または脚部１２ｂ、１２ｃまたは１２ｄのうちの任意のものに適用できる。

【0026】

カスタム側取り付け部品の寸法および材質については、カスタム側取り付け部品３０が十分な圧縮力をポート側に発生し、スエージ加工し、漏れのない封着（シール）を行うように設計するのが好ましい。元々の形成時にベース側取り付け部品の脚部および／またはポートが円形でなかった場合、カスタム側取り付け部品の圧縮力については、ポートを変形させて円形に戻す程度に高いことが好ましい。カスタム側取り付け部品が対処できる（非円形％＋直径許容度）全許容度には限界があるため、マルテンサイト相におけるカスタム側取り付け部品の直径拡張については、親形状に完全に戻ることを担保するために、約８％に制限することが好ましい。

【0027】

ベース側取り付け部品のポートの寸法、特に壁の厚さについては、カスタム側取り付け部品３０の圧縮力に対して十分な“抵抗性”をもつように設計するのが好ましい。ベース側取り付け部品１２については、圧縮に対してその外面に何らかのコイニングが発生するのに十分な抵抗を示すように構成するのが好ましく、このように構成すると、漏れが伝わる原因になり得る小さな欠陥が外面に生じることがなくなる。ポート寸法については、特にベース側取り付け部品の材質および集成装置の動作条件に応じて変更することができるが、以下のとおり、当業者によって容易に識別できるものでなければならない。

【0028】

すぐれた封着性を与えるだけでなく、締り嵌めおよびコイニングは軸方向の荷重に対してすぐれた抵抗性を担保するものである。例えば、１５，０００ｐｓｉ以下の動作圧力や約４５，０００ｐｓｉの破裂圧力などの高圧用途では、ベース側取り付け部品１２は、例えば６２５Ｉｎｃｏｎｅｌなどの硬質材で構成する肉厚の管から形成する必要がある。なお、このような場合、カスタム側取り付け部品１２の圧縮力ではベース側取り付け部品が全く変形することができず、また軸方向の荷重に対して十分な抵抗性を担保することもない。ベース側取り付け部品１２の変形およびコイニングを補強するためには、７１８Ｉｎｃｏｎｅｌなどのより硬質の材料でカスタム側取り付け部品３０にライニングを施せばよく、ＳＭＡ材よりも硬質な接触面を形成することができる。

【0029】

別な好ましい実施態様に従って構成したハイブリッドな、流体流れ用の取り付け部品集成装置を図４に示し、全体を参照符号１１０で示す。全体として、この集成装置１１０はベース側取り付け部品１１２および複数のカスタム側取り付け部品１３０、１４０を有し、一端においてベース側取り付け部品１１２のそれぞれ出力脚部１１２ｃ、１１２ｄに接続し、かつ他端において所定長さの管１６０に接続する。このベース側取り付け部品１１２は構造および製造において図２および図３に示す実施態様のベース側取り付け部品１２と同じである。なお、この実施態様では、ベース側取り付け部品は、キットの形で与えられる複数のカスタム側取り付け部品１３０、１４０に接続する。好適な実施態様では、このキットは多数のカスタム側取り付け部品を有し、これら部品からユーザーが選択し、カスタム側集成装置を組み立てればよい。

【0030】

上記のカスタム側取り付け部品３０と同様に、カスタム側取り付け部品１３０、１４０それぞれはＳＭＡ製であり、ベース側取り付け部品１１２のポートに締り嵌めによって接続する入力ポートを有する。図４を参照して説明を続けると、２つのカスタム側取り付け部品１３０、１４０はそれぞれ長短のカップリングを有し、このカップリングの少なくとも一端の内径部に乾燥塗膜潤滑剤（ｄｒｙ ｆｉｌｍ ｌｕｂｒｉｃａｎｔ）１３２を設ける。これらカップリングについては、図２および図３に示したカスタム側取り付け部品３０に関して説明した同じ冷却／変形／加熱方法を使用して、ベース側取り付け部品１１２および所定長さの管１６０に接続する。ＳＭＡ製カップリングによって、図２および図３に関して説明した同じ方法でベース側取り付け部品１１２および管部分１６０の重なり合っている外面をスエージ加工し、コイニングする。

【0031】

集成装置１１０の本実施態様では、ベース側取り付け部品１１２の入力脚部１１２ｂを図２および図３に示す同じ集成装置１０を有する別な取り付け部品に接続する。この実施態様では、ベース側取り付け部品１１２および１２を同じ材料から製造し、スエージ加工や溶接などの従来技術を使用して接続する。

【0032】

さらに別な好適な実施態様に従って構成したハイブリッドな、流体流れ用取り付け部品集成装置を図５に示し、参照符号２１０で示す。集成装置２１０は全体としてベース側取り付け部品２１２および複数のカスタム側取り付け部品２３０、２４０を有し、一端においてベース側取り付け部品２１２のそれぞれ出力脚部２１２ｃ、２１２ｄに接続し、かつ他端において、この実施態様では好ましくはビームシール・アダプター（ｂｅａｍ ｓｅａｌ ａｄａｐｔｅｒｓ）を有する付加的な取り付け部品２６２に接続する。ベース側取り付け部品２１２は、構造および製造において図２および図３に示す実施態様のベース側取り付け部品１２と同じである。なお、この実施態様では、ベース側取り付け部品１２は、キットの形で与えられる複数のカスタム側取り付け部品２３０、２４０に接続する。好適な実施態様では、このキットは多数のカスタム側取り付け部品を有し、これら部品からユーザーが選択し、カスタム側集成装置を組み立てればよい。

【0033】

上記のカスタム側取り付け部品３０と同様に、カスタム側取り付け部品２３０、２４０それぞれはＳＭＡ製であり、ベース側取り付け部品２１２のポートおよびアダプター２６２のポートに締り嵌めによって接続する入力ポートを有する。図５を参照して説明を続けると、２つのカスタム側取り付け部品２３０、２４０はそれぞれカップリングを有し、このカップリングの少なくとも一端の内径部に乾燥塗膜潤滑剤２３２を設ける。これらカップリングについては、図２および図３に示したカスタム側取り付け部品３０に関して先に説明した同じ冷却／変形／加熱方法を使用してベース側取り付け部品２１２およびアダプター２６２に接続する。ＳＭＡ製カップリングによって、図２および図３に関して説明した同じ方法でベース側取り付け部品２１２およびアダプター２６０の重なり合っている外面をスエージ加工し、コイニングする。

【0034】

以上説明してきた本発明の集成装置、キットおよび集成（組み立て）方法は、従来よりもすぐれた作用効果を呈し、かつ従来のいくつかの問題点を解決するものである。本発明よれば、異なる材料からなり、かつ異なる製造方法で製造された取り付け部品間を迅速かつ低コストで確実に接続できる。ベース側取り付け部品は好適にはＡＬＢＦによって形成できるため、ベース側取り付け部品は独特な、および／または複雑な形状を取り得る上に、最少の材料から構成でき、従って鍛造物から機械加工によって得られた取り付け部品よりも全体重量を小さく収めることができる。

【0035】

ＡＬＢＦ取り付け部品は、一般に、鍛造物から機械加工によって得られた取り付け部品よりも表面が平滑であるため、本発明の集成装置は従来の取り付け部品集成装置よりも流路がより平滑である。

【0036】

ＳＭＡ取り付け部品によって実現できるスエージ加工およびコイニングにおける圧縮作用による接続方法によって、ベース側取り付け部品を異質の材料組成、異質の構成および／または異質の製造方法を有する各種の取り付け部品に接続することが可能になる。例えば、新規な取り付け部品集成装置は軽量かつ肉薄の構成成分および肉厚の構成成分の両者を備えることができる。

【0037】

ＡＬＢＦで製造した肉薄の取り付け部品の場合、形状が円形を取らず、表面欠陥を有するだけでなく、短く、および／または肉厚が均一でない脚部を有することが少なくない。これら欠陥があるため、ＡＬＢＦ製の取り付け部品を溶接または接続して、取り付け部品をスエージ加工することが困難であるか、あるいは不可能になる。本発明の接続方法を使用すると、溶接することなく、あるいは従来のスエージ加工取り付け部品を使用することなく、肉薄のＡＬＢＦ製取り付け部品を別なカスタム側取り付け部品に簡単かつ信頼性高く接続できる。

【0038】

なお、実施態様を例示する説明、具体的な実施例およびデータは例示のみを目的とし、本発明を限定する意図はないことを理解すべきである。当業者ならば、以上の説明、開示およびデータから本発明の範囲内で各種の変更などを加えることができるはずであり、いずれも本発明に包含されるものである。

【符号の説明】

【0039】

１０、１１０、２１０：集成装置、流体流れ用取り付け部品集成装置
１２、１１２、２１２：ベース側取り付け部品
１２ａ：中心本体部
１２ｂ、１１２ｂ：入力脚部
１２ｃ、１２ｄ、１１２ｃ、１１２ｄ：出力脚部
１４：入力ポート
１６、１８：出力
３０、１３０、１４０、２３０、２４０：カスタム側取り付け部品
３０ａ：ねじ込み本体部分
３０ｂ：入力カラー
３２：出力ポート
３４：入力ポート
１６０：管
２３２：乾燥塗膜潤滑剤
２６２：付加的な取り付け部品、アダプター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】