特許 7454218 金具とソケットとの接続方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-13

(45)【発行日】2024-03-22

(54)【発明の名称】金具とソケットとの接続方法

(51)【国際特許分類】

   F16L 33/207 20060101AFI20240314BHJP

   C21D 3/04 20060101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

F16L33/207

C21D3/04 G

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020054775

(22)【出願日】2020-03-25

(65)【公開番号】P2021156318

(43)【公開日】2021-10-07

【審査請求日】2023-03-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000233619

【氏名又は名称】株式会社ニチリン

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】桝野 哲朗

(72)【発明者】

【氏名】橋本 典幸

【審査官】杉山 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２５７３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２６０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１４８８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－１８０１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２３０９８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ３３／２０７

Ｃ２１Ｄ ３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

鉄製の金具とステンレス製のソケットとの接続方法であって、
前記金具を、脱炭可能な雰囲気で加熱することで、前記金具の表層部を脱炭処理する金具表層部脱炭処理工程と、
前記ソケットを、前記金具の脱炭された前記表層部に加締め固定するソケット加締め工程とを備えていることを特徴とする金具とソケットとの接続方法。

【請求項2】

前記金具表層部脱炭処理工程により、前記金具において、前記表層部の硬度が、前記表層部以外の部分である芯部の硬度より低下し、
前記ソケット加締め工程において、前記ソケットを前記表層部に加締め固定したとき、前記表層部と前記ソケットとが、塑性変形することにより接続されることを特徴とする請求項１に記載の金具とソケットとの接続方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金具とソケットとの接続方法に関する。

【背景技術】

【0002】

金具とソケットとの接続構造として、鉄製の金具と鉄製のソケットとが、一体になった構造が知られている（特許文献１の図１(ａ)参照）。この構造には、耐食性を向上させるため、電気メッキが施されている。

【0003】

また、別の構造として、金具とソケットとが、ろう付けにより接続された構造が知られている（特許文献１の図２(ｂ)参照）。この構造にも、耐食性を向上させるため、電気メッキが施されている。

【0004】

上述した接続構造において、ソケットの内側には、オイルなどの流体の通路が形成されたニップルが配置されている。ソケットとニップルとの間にホースを挿入し、ソケットを外周側から押圧することにより、上述した接続構造にホースが締結される。このとき、ソケットを外周側から押圧することで、ソケットの電気メッキが剥離などすることにより、ソケットの耐食性が低下する。そこで、電気メッキが剥離などしたソケットの外周面を樹脂製やゴム製の被覆部材などで覆い、ソケットの耐食性の低下を防止することが考えられる。しかし、ソケットを被覆部材などで覆うことにより、外観性が好ましくない上に、コストが高くなる。

【0005】

そこで、特許文献２には、上記とは別の構造が提案されている。特許文献２に記載された構造には、鉄製のソケットではなく、耐食性の高いステンレス製のソケットが使用されている。ステンレス製のソケットを鉄製の金具に加締め固定することにより、金具とソケットとを接続している。この構造では、ホースを締結するとき、ソケットとその内側に配置されたニップルとの間にホースを挿入し、ソケットを外周側から押圧しても、上述したような電気メッキの剥離などが起こらない。そのため、ソケットの耐食性が高い。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－７２４１号公報

【文献】特開２０１９－１１７７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した金具とソケットとの接続構造を、ホースを締結した状態で長期間使用した場合、経年劣化などにより、ホースとその内側に配置されたニップルとのシール性が低下する。これにより、ホースとニップルとの間にオイルなどの流体が浸入することがある。流体は、ホースとニップルとの間に浸入し、ソケットを加締めた部分において、ソケットと金具との間から漏洩することがある。

【0008】

本発明は、ソケットを金具に加締め固定することにより、ソケットと金具とを接続した構造において、ソケットと金具とのシール性が高い構造が得られる接続方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の金具とソケットとの接続方法は、前記金具を、脱炭可能な雰囲気で加熱することで、前記金具の表層部を脱炭処理する金具表層部脱炭処理工程と、前記ソケットを、前記金具の脱炭された前記表層部に加締め固定するソケット加締め工程とを備えている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、ソケットを金具に加締め固定することにより、ソケットと金具とを接続した構造において、ソケットと金具とのシール性が高い構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る金具とソケットとの接続方法を順に示す模式断面図である。（金具表層部脱炭処理工程）

【図2】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態に係る金具とソケットとの接続方法を順に示す模式断面図である。（ソケット加締め工程）

【図3】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明例の金具とソケットとの接続部分の拡大写真であり、（ａ）および（ｂ）は、従来例の金具とソケットとの接続部分の拡大写真である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１および図２に、本発明の実施形態に係る金具１とソケット２との接続方法を順に示している。本実施形態では、図１（ａ）に示すように、金具１が、目玉部１Ａと、パイプ部１Ｂと、接続部１Ｃとを含む。接続部１Ｃには、ニップル３が接続されている。金具１は、例えば、鉄製である。ソケット２は、例えば、ステンレス製である（図２（ａ）参照）。

【0013】

先ず、脱炭可能な雰囲気で加熱することで、金具１の表層部を脱炭処理する（金具表層部脱炭処理工程）。金具１の表層部とは、金具１の表面とその周辺である。例えば、図１（ａ）に示すように、脱炭可能な雰囲気の炉１０に金具１およびニップル３を配置し、金具１およびニップル３を加熱する。

【0014】

脱炭可能な雰囲気とは、金具１を加熱したとき、金具１の表層部に含まれる炭素が金具１から放出される雰囲気である。脱炭可能な雰囲気とは、例えば、炭素と反応する原子又は分子が存在する雰囲気である。脱炭可能な雰囲気とは、例えば、プロパンなどの炭化水素ガスと空気とを反応させて生成した発熱型変成ガス（ＤＸガス）が存在する雰囲気である。発熱型変成ガス（ＤＸガス）は、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化酸素（ＣＯ₂）および水（Ｈ₂Ｏ）等の炭素と反応する分子を含む。なお、脱炭可能な雰囲気に、炭素と反応しない物質が存在してもよい。脱炭可能な雰囲気に、例えば、不活性ガスが存在してもよい。

【0015】

金具１の表層部を脱炭処理するとは、金具１の表層部に含まれる炭素を除去することである。金具１の表層部を脱炭処理することにより、金具１の表層部に含まれる全ての炭素を除去してもよく、金具１の表層部に含まれる一部の炭素を除去してもよい。金具１の表層部の脱炭処理は、例えば、脱炭可能な雰囲気で、金具１を加熱することによって行われる。金具１の表層部とは、金具１の表面又はその周辺である。金具１の表層部以外の部分（以下、「金具１の芯部」と称する）は、表層部に覆われていることにより、脱炭可能な雰囲気の影響を受けにくい。よって、金具表層部脱炭処理工程により、金具１の芯部は脱炭されにくい。

【0016】

上記金具表層部脱炭処理工程において、金具１の目玉部１Ａとパイプ部１Ｂとのろう付けを行ってもよい（図１（ａ）参照）。金具表層部脱炭処理工程において、金具１のパイプ部１Ｂと接続部１Ｃとのろう付けを行ってもよい。金具表層部脱炭処理工程において、接続部１Ｃとニップル３とのろう付けを行ってもよい。

【0017】

図１（ｂ）に、金具表層部脱炭処理工程後の金具１を示している。金具１の表層部１ｓが脱炭されている。図１（ｂ）には、表層部１ｓに色を付している。金具１において、表層部１ｓ以外の部分（図１（ｂ）において色を付していない部分）は、金具１の芯部１ｔである。金具１の表層部１ｓの厚さは、特に限定されない。

【0018】

金具表層部脱炭処理工程後の金具１の表層部１ｓの炭素濃度は、金具表層部脱炭処理工程前の金具１の表層部の炭素濃度より低い。表層部１ｓの炭素濃度が低下したことにより、金具表層部脱炭処理工程後の金具１の表層部１ｓの硬度は、金具表層部脱炭処理工程前の金具１の表層部の硬度より低い。
金具表層部脱炭処理工程後の金具１の芯部１ｔの炭素濃度は、金具表層部脱炭処理工程前の金具１の芯部の炭素濃度とほぼ同じか、わずかに低い。
金具表層部脱炭処理工程後の金具１の表層部１ｓの炭素濃度は、金具表層部脱炭処理工程後の金具１の芯部１ｔの炭素濃度より低い。金具表層部脱炭処理工程後の金具１の表層部１ｓの硬度は、金具表層部脱炭処理工程後の金具１の芯部１ｔの硬度より低い。

【0019】

なお、金具表層部脱炭処理工程前の金具１の接続部１Ｃの炭素濃度は、金具１の接続部１Ｃのどの位置でも、ほぼ同じ濃度である。金具表層部脱炭処理工程前の金具１の接続部１Ｃにおいて、表層部の炭素濃度と芯部の炭素濃度とは、ほぼ同じ濃度である。金具表層部脱炭処理工程後、金具１の表層部１ｓの炭素濃度が低下したことにより、表層部１ｓの炭素濃度は、芯部１ｔの炭素濃度より低くなる。これにより、金具表層部脱炭処理工程後、金具１の表層部１ｓの硬度は、金具１の芯部１ｔの硬度より低い。

【0020】

次に、図２（ａ）に示すように、金具１の接続部１Ｃおよびニップル３の外側に、ソケット２を配置する。ソケット２を、金具１の脱炭された表層部１ｓに加締め固定する（ソケット加締め工程、図２（ｂ）参照）。

【0021】

ソケット２を金具１の接続部１Ｃに加締め固定したとき、ソケット２と金具１の表層部１ｓとが、ともに塑性変形する（図２（ｂ）の拡大図参照）。ソケット２にソケット傾斜部２ｍが形成され、金具１の表層部１ｓに表層部傾斜部１ｍが形成される。ソケット２と金具１の表層部１ｓとは、ほぼ接している。ソケット傾斜部２ｍの全面と表層部傾斜部１ｍの全面とが接していてもよく、ソケット傾斜部２ｍの一部と表層部傾斜部１ｍの一部とが接していてもよい。例えば、図２（ｂ）の拡大図に示すように、ソケット傾斜部２ｍと表層部傾斜部１ｍとが、ほぼ接していてもよい。

【0022】

ソケット２を金具１の接続部１Ｃに加締め固定する前、図２（ａ）の拡大図に示すように、ソケット傾斜部２ｍおよび表層部傾斜部１ｍが形成されていない。ソケット傾斜部２ｍおよび表層部傾斜部１ｍは、ソケット２を金具１の接続部１Ｃに加締め固定したとき、ソケット２と金具１の表層部１ｓとが、ともに塑性変形したことにより形成されたものである（図２（ｂ）の拡大図参照）。

【0023】

ソケット加締め工程後、ソケット２とニップル３との間に図示しないホースを挿入し、ソケット２を外周側から押圧するなどにより、図２（ｂ）に示す構造にホースを締結する。

【0024】

以上のように、本実施形態に係る金具１とソケット２との接続方法によると、以下の効果が得られる。

【0025】

図１（ａ）に示すように、脱炭可能な雰囲気で加熱することで、金具１の表層部１ｓを脱炭処理することにより、金具１の表層部１ｓの硬度が低下する（図１（ｂ）参照）。これにより、表層部１ｓの硬度とソケット２の硬度とがほぼ同じになる。ここでの、「表層部１ｓの硬度とソケット２の硬度とがほぼ同じ」とは、表層部１ｓの硬度とソケット２の硬度とが同じでもよく、表層部１ｓの硬度がソケット２の硬度よりわずかに高くてもよく、表層部１ｓの硬度がソケット２の硬度よりわずかに低くてもよい。
硬度が低い表層部１ｓにソケット２を加締め固定することにより（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）、金具１の表層部１ｓが塑性変形する一方で、金具１の芯部１ｔの硬度が高いことにより、ソケット２も塑性変形する。さらに、金具１の表層部１ｓに対して、表層部１ｓとほぼ同じ硬度のソケット２を加締め固定することにより、表層部１ｓとソケット２とが、ともに塑性変形する。
上記により、金具１の表層部１ｓとソケット２とが、ともに塑性変形することによって、金具１とソケット２とが接し、金具１とソケット２とが接続される。本実施形態では、図２（ｂ）の拡大図に示すように、ソケット傾斜部２ｍおよび表層部傾斜部１ｍが形成され、ソケット傾斜部２ｍと表層部傾斜部１ｍとが接している。
また、金具１にソケット２を加締め固定したとき、金具１の芯部１ｔの硬度が高いことにより、金具１の芯部１ｔが大きくスプリングバックする。これにより、金具１とソケット２とが、より接する。よって、ソケット傾斜部２ｍと表層部傾斜部１ｍとが、より接している。
上記により、金具１とソケット２とのシール性が高い構造が得られる。金具１とソケット２との間には、隙間が殆ど存在しない。図２（ｂ）の拡大図に示すように、ソケット傾斜部２ｍと表層部傾斜部１ｍとはほぼ接しており、これらの間に隙間が殆ど存在しない。
上記により、本実施形態の方法によると、ソケット２を金具１に加締め固定することにより、ソケット２と金具１とを接続した構造において、金具１とソケット２とのシール性が高い構造が得られる。

【0026】

なお、金具１とソケット２とのシール性を高めるため、金具１の内側に金属製の芯などを挿入し、金具１の内側に金属製の芯などが配置された状態で、ソケット２を金具１に加締め固定することがある。加締め固定時、金具１およびソケット２が金属製の芯などによって内側から支えられることにより、ソケット２と金具１とのシール性が高まる。加締め固定後、金属製の芯などを金具１から取り出す。
しかし、上述した本発明の実施形態の方法によると、加締め固定時に金属製の芯などを使用することなく、金具１とソケット２とのシール性が高い構造が得られる。

【0027】

また、上記実施形態において、ソケット加締め工程前にソケット２を焼鈍し、ソケット加締め工程で、金具１の脱炭された表層部１ｓに、焼鈍されたソケット２を加締め固定してもよい。ソケット２の焼鈍は、例えば、水素ガス雰囲気で、ソケット２を加熱処理することによって行われる。ソケットを焼鈍することにより、ソケット２の硬度が低下する。これにより、表層部１ｓに焼鈍したソケット２を加締め固定したとき、ソケット２が塑性変形しやすい。そのため、金具１とソケット２とのシール性がさらに高まる。

【0028】

次に、本発明の方法によって得られた金具とソケットとの接続構造（以下、「本発明例」と称する）と、従来の方法によって得られた金具とソケットとの接続構造（以下、「従来例」と称する）とを比較した実験について説明する。

【0029】

（実験条件）
<本発明例>
上述した実施形態に係る金具とソケットとの接続方法と同じ方法を実施した。ここでは、金具表層部脱炭処理工程において、脱炭処理雰囲気とした炉内で、金具を加熱した。この脱炭処理雰囲気は、プロパンなどの炭化水素ガスと空気とを反応させて生成した発熱型変成ガス（ＤＸガス）が存在する雰囲気である。金具の脱炭処理と同時に、金具のろう付けおよび金具とニップルのろう付けを行った。また、焼鈍したソケットを、金具の脱炭された表層部に加締め固定した。ソケットの焼鈍は、水素ガス雰囲気で、金具を加熱することにより行った。

【0030】

<従来例>
一般的なろう付けの実施条件で、金具のろう付けおよび金具とニップルのろう付けを行った。一般的なろう付けの実施条件とは、脱炭処理雰囲気ではない。本実験では、水素（Ｈ₂）ガスが存在する雰囲気において、金具を加熱することにより、金具のろう付けおよび金具とニップルのろう付けを行った。その後、ソケットを金具に加締め固定した。このソケットは、焼鈍しているソケットである。

【0031】

図３（Ａ）および図３（Ｂ）に、本発明例の金具とソケットとの接続部分の拡大写真を示している。図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す接続部分は、図２（ｂ）の２つの拡大図に相当する部分である。図３（ａ）および図３（ｂ）に、従来例の金具とソケットとの接続部分の拡大写真を示している。

【0032】

本発明例では、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、金具とソケットとの接続部分において、金具とソケットとがともに塑性変形している。金具は、一点鎖線で示すように凹み、この凹んだ部分に、塑性変形したソケットがくい込んでいる。

【0033】

一方、従来例では、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、金具とソケットとの接続部分において、ソケットのみが塑性変形し、金具が塑性変形していない。ソケットのみが塑性変形して、金具に接している。金具のソケットとの接続部分は、加締め固定される前と同様に、一点鎖線で示す平面状である。

【0034】

本発明例では、金具表層部脱炭処理工程において、金具表層部の脱炭処理とろう付けとを行った。これにより、金具表層部の硬度が低下したことで、ソケット加締め固定工程において、金具とソケットとがともに塑性変形した。金具とソケットとの両方が塑性変形したことにより、これらのなじみが良い。そのため、互いの面同士の接触が強く、金具とソケットとの隙間ができにくい。したがって、金具とソケットとのシール性が高いと考えられる。

【0035】

一方、従来例では、上述した一般的なろう付けの実施条件で、金具のろう付けを行った。従来例の条件でろう付けした場合、金具表層部は脱炭処理されにくいため、金具表層部と芯部とは、ろう付け前より硬度は低くなるものの、ともに硬度が高い。これに対し、従来例では、ソケットを焼鈍しているため、ソケットの硬度が低い。金具表層部の硬度よりもソケットの硬度がかなり低いため、ソケットを金具に加締め固定したとき、ソケットのみが塑性変形し、金具表層部はほぼ塑性変形しなかったと考えられる。
ソケットは塑性変形したが、金具がほぼ塑性変形していないため、これらのなじみは良くない。そのため、互いの面同士の接触が弱く、金具とソケットとの隙間ができやすい。したがって、従来例では、シール性が低いと考えられる。

【0036】

以上、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。そして、本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0037】

例えば、図１（ａ）に示す金具表層部脱炭処理工程において、金具１の表層部１ｓの脱炭処理と同時に、金具１の目玉部１Ａとパイプ部１Ｂとのろう付け、金具１のパイプ部１Ｂと接続部１Ｃとのろう付け、および、金具１の接続部１Ｃとニップル３とのろう付けを行ってもよい。また、金具１の表層部１ｓの脱炭処理と上記ろう付けとを、別々に行ってもよい。また、金具１の表層部１ｓの脱炭処理と上記ろう付けの一部とを、同時に行ってもよい。

【0038】

上記実施形態では、図１（ａ）に示すように、金具１が、目玉部１Ａ、パイプ部１Ｂおよび接続部１Ｃを有する。しかし、金具の構成は、変更可能である。

【符号の説明】

【0039】

１ 金具
１Ａ 目玉部
１Ｂ パイプ部
１ｍ 表層部傾斜部
１ｓ 表層部
１ｔ 芯部
２ ソケット
２ｍ ソケット傾斜部
３ ニップル
１０ 炉

【図1】

【図2】

【図3】