(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、配管径より大径となす拡径部で構成し、該拡径部の内側周面を相手座部への外側に広がるテーパ状のシート面となし、前記外側に広がるテーパ状のシート面の開口径ｄ１は下記条件を満足することを特徴とする高圧金属配管の接続頭部。
ｄ０＋ｔ≦ｄ１≦Ｄ０＋ｔ
ｄ０：配管内径
ｔ：配管肉厚
Ｄ０：配管直径
【請求項２】
比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、配管径より大径となす拡径部で構成し、該拡径部の内側周面を相手座部への外側に広がるテーパ状のシート面となし、前記拡径部で構成する接続頭部の肉厚Ｔは下記条件を満足することを特徴とする高圧金属配管の接続頭部。
１．２ｔ≦Ｔ≦１．８ｔ
【請求項３】
比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、配管径より大径となす拡径部で構成し、該拡径部の内側周面を相手座部への外側に広がるテーパ状のシート面となし、前記拡径部で構成する接続頭部の直径Ｄ１は下記条件を満足することを特徴とする高圧金属配管の接続頭部。
１．４Ｄ０≦Ｄ１≦２Ｄ０
【請求項４】
前記厚肉鋼管のテーパ状のシート面部に終端し、かつ該厚肉鋼管の内周面全長に亘り耐食性金属からなる薄肉の内管を密嵌したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の高圧金属配管の接続頭部。
【請求項５】
前記内管のテーパ状のシート面の開口径ｄ２は、該内管の内径ｄ３の１．２倍以上であることを特徴とする請求項４記載の高圧金属配管の接続頭部。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばディーゼル内燃機関において軽油のみならず腐食性を有するジメチルエーテル、メタノールなどの燃料の供給路などとして配設多用される高圧燃料噴射管のように、比較的細径からなる厚肉鋼管による接続頭部を有する高圧金属配管の接続頭部に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高圧金属配管の接続頭部は、図５に例示したごとく、外側周面をシート面１３とする截頭円錐状（または截頭円弧状）となしており、その成形方法としては、厚肉鋼管１１の端部を外方からのパンチ部材による軸芯方向への押圧による挫屈加工によって成形されるのが一般的である。この成形方法によって成形される接続頭部１２は、押圧による挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって、該頭部内側に環状凹部（ポケット）１４を生ぜしめて構成され、かかる状態で使用に供されてきたが、配設使用時の高圧・高速でかつ激しく変動する流体圧に起因して該環状凹部１４付近に発生するキャビテーション・エロージョンやコロージョン（以下キャビテーションなどという）や、図６に示すごとく接続頭部１２に環状凹部１４を起点に周方向の亀裂Ｃ１が放射状に生じたり、環状凹部１４の周囲に軸方向の亀裂Ｃ２が生じるという問題があった。
【０００３】
そこで、本出願人はかかる問題を解決すべく、金属リング部材を頭部内側に埋設し該頭部内側をほぼ平滑な周面に形成する方法を先に提案した（特開平２−５７７０９号公報など参照）。この方法は、接続頭部の成形に伴って生じた該頭部内側の環状凹部を当該部分に埋設した金属リング部材によりほぼ平滑な周面に形成することによって、該頭部内側での流体圧によるキャビテーションなどの問題を解決したものである。
【０００４】
一方公害防止の観点から近年ディーゼル内燃機関用燃料としてジメチルエーテルやメタノールなどが使用されてきている。しかしこれらの燃料には水分やこれら燃料の分解生成物が混入し、この水分などにより腐食が起こるため従来の燃料よりも腐食性が高い。このような腐食性のある燃料に対して使用される高圧金属配管ではその内周面にステンレスのような耐食性金属からなる薄肉の内管が密嵌された二重管が用いられるとともに、被接続体１５自体を耐食性のあるステンレスなどで形成していた。
【０００５】
しかしながらこのような二重管からなる高圧金属配管を被接続体１５にナット（図示せず）などにより接続する場合、図７に示すように厚肉鋼管１１の内周面は前記の通り耐食性金属からなる内管１６により被覆されまたシート面１３は耐食性の材料からなる被接続体１５と当接しているため十分な耐食性を有するものの、接続頭部１２の端面１２′は厚肉鋼管１１の鋼肌面が露出しているため、腐食性のある燃料により早期に腐食されてしまった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、配設使用時の高圧・高速で流れかつ高い周波数であるとともに大きな振幅で激しい圧力変動を繰返す流体圧に起因して環状凹部１４付近に発生するキャビテーションなどや、図５に示すごとく接続頭部１２に環状凹部１４を起点に生じる周方向の亀裂Ｃ１あるいは軸方向の亀裂Ｃ２を防止する手段として、挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって該頭部内側に生ずる環状凹部（ポケット）がなく、さらに腐食性のある燃料を使用しても腐食の恐れがない高圧金属配管の接続頭部を提案しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる高圧金属配管の接続頭部は、比較的細径からなる厚肉鋼管の接続頭部であって、配管径より大径となす拡径部の内側周面を相手座部への外側に広がるテーパ状のシート面となしたことを特徴とするものである。また、この接続頭部の前記外側に広がるテーパ状のシート面の開口径ｄ１は下記式（１）の条件を満足するように形成したり、前記拡径部で構成する接続頭部の肉厚Ｔは下記式（２）の条件を満足するように形成したり、前記拡径部で構成する接続頭部の直径Ｄ１は下記式（３）の条件を満足するように形成したりするものである。
【０００８】
ｄ０＋ｔ≦ｄ１≦Ｄ０＋ｔ        …式（１）
ｄ０：配管内径
ｔ：配管肉厚
Ｄ０：配管直径
【０００９】
１．２ｔ≦Ｔ≦１．８ｔ            …式（２）
【００１０】
１．４Ｄ０≦Ｄ１≦２Ｄ０          …式（３）
【００１１】
本発明において、接続頭部の外側に広がるテーパ状のシート面の開口径ｄ１を上記式（１）の条件を満足する大きさに限定したのは、ｄ０＋ｔ未満ではシート面が小さくなりすぎ、該シート面と接する相手座部の外周シート面とのシール効果の信頼性が低下し、他方、Ｄ０＋ｔを超える寸法としてもシール効果はほとんど変わらないことと、接続頭部の大きさを考慮したためである。また、拡径部で構成する接続頭部の肉厚Ｔを上記式（２）の条件を満足する寸法に限定したのは、１．２ｔ未満では当該接続頭部の剛性が不足しシート面の面圧が高くならず信頼性が乏しく、他方、１．８ｔを超えても重量が大きくなるだけで効果的にはほとんど変わらないためである。さらに、拡径部で構成する接続頭部の直径Ｄ１を上記式（３）の条件を満足する大きさに限定したのは、１．４Ｄ０未満ではシート面が小さくなりすぎ、他方、２Ｄ０を超えると当該接続頭部が大きくなるだけでシール効果はほとんど変わらないためである。
【００１２】
また本発明では前記厚肉鋼管のテーパ状のシート面部に終端し、かつ該厚肉鋼管の内周面全長に亘り耐食性金属からなる薄肉の内管を密嵌した高圧金属配管の接続頭部を特徴とするものである。
【００１３】
そして前記内管のテーパ状の開口径ｄ２は、該内管の内径ｄ３の１．２倍以上であることが好ましい。
【００１４】
本発明において前記内管のテーパ状のシート面の開口径ｄ２は、該内管の内径ｄ３の１．２倍以上としたのは、１．２ｄ３未満とすると内管のテーパ状のシート面におけるシール性が不安定となり、漏れやジメチルエーテルやメタノールなどの腐食性のある燃料の接液に伴う腐食が発生し易いからである。
【００１５】
本発明は以上のように構成され、挫屈加工に伴う周壁の外側への拡がりによって該頭部内側に生ずる環状凹部（ポケット）のない接続頭部であるから、該接続頭部の内圧強度が増大する結果、配設使用時の高圧・高速で流れかつ高い周波数であるとともに大きな振幅で激しい圧力変動を繰返す流体圧に起因して前記環状凹部付近に発生するキャビテーションなどや周方向の亀裂あるいは軸方向の亀裂を完全に防止することが可能となり、さらに腐食性のある燃料を使用しても腐食の恐れがなくなるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る高圧金属配管の接続頭部の一例を示す縦断面図、図２は同上の接続頭部の被接続体側との接続状態の一例を示す縦断面図、図３は本発明に係る高圧金属配管の接続頭部の被接続体側との接続状態の他の例を示す縦断面図、図４は図３の実施例に示した内管のテーパ状シート面の寸法条件を説明する拡大縦断面図であり、１は厚肉鋼管、２は接続頭部、３はシート面（押圧座面）、４は締付けナット、５はノズルホルダーなどの被接続体、６はシート面（受圧座面）、７は耐食性金属からなる薄肉の内管、Ｄ０は厚肉鋼管１の直径、ｄ０は厚肉鋼管１の内径、ｄ１は厚肉鋼管１のテーパ状のシート面の開口径、ｄ２は内管７のテーパ状のシート面の開口径、ｄ３は内管７の内径、ｔは厚肉鋼管１の肉厚、Ｔは接続頭部２の肉厚、ｗは接続頭部２の開口端面の幅である。
【００１７】
すなわち、図１に示す高圧金属配管の接続頭部は、圧力配管用炭素鋼材あるいはステンレス鋼材などからなる高圧燃料噴射管などとして一般に管径３０ｍｍ以下、肉厚２．５ｍｍ乃至１２．０ｍｍ程度の厚肉細径をもって構成するものである。本発明では、被接続体側の受圧座面に対する接続頭部の接触面を外側に広がるテーパ状の押圧座面で構成するものである。すなわち、本発明に係る接続頭部２は、図示のごとく厚肉鋼管１の管径Ｄ０より大径となす拡径部２−１で構成し、該拡径部２−１の内側周面を相手座部への外側に広がるテーパ状のシート面３となした構造である。
【００１８】
ここで、上記接続頭部２を構成する拡径部２−１の外側に広がるテーパ状のシート面（押圧座面）３の開口径ｄ１は、前記したごとく、式（１）の条件を満足する径とする。すなわち、厚肉鋼管１の内径ｄ０と肉厚ｔとを加えた寸法以上でかつ厚肉鋼管１の配管直径Ｄ０に肉厚を加えた寸法以下とするのが好ましい。また、同接続頭部の肉厚Ｔおよび直径Ｄ１は、接続頭部の剛性を考慮してそれぞれ前記式（２）および式（３）の条件を満足するサイズとするのが好ましい。なお、接続頭部２の開口端面の幅ｗは、厚肉鋼管１の肉厚ｔの１／２程度であり、また、拡径部２−１の外側に広がるテーパ状のシート面３の開角度は、被接続体側の受圧座面のテーパ角度に合せて設定されるが、通常は５５〜６０度程度である。さらに接続頭部の外周面の斜面２−１ａ、ストレート部２−１ｂの長さは厚肉鋼管１のサイズに合せて適宜設定する。
【００１９】
次に、前記接続頭部２の被接続体側との接続状態の一例を図２に基づいて説明すると、厚肉鋼管１の接続頭部２の内周のシート面（押圧座面）３に被接続体５側の外周のシート面６を当接せしめ、締付けナット４を締付けることによって接続頭部２の内周のシート面３と被接続体５側の外周のシート面６とを圧嵌せしめるものである。すなわち、厚肉鋼管１の接続頭部２の外側に広がるテーパ状のシート面３が被接続体５側のシート面６と接触し、締付けナット４の締付けによってテーパ状のシート面３と被接続体５側の外周のシート面６とが圧接される接続構造となしている。なお、斜面２−１ａと締付けナット４との間にワッシャやスリーブを設けてもよいことはいうまでもない。
【００２０】
また本発明ではジメチルエーテルやメタノールなど腐食性のある燃料をディーゼル内燃機関に用いる場合、これら燃料による腐食を防止するため高圧金属配管を図３のような構成をとることができる。
すなわち図３では前記した形状を有する厚肉鋼管１のテーパ状のシート面３部に終端するテーパ状のシート面７−１を有し、かつ該厚肉鋼管１の内周面全長に亘りステンレスやインコネル、インコロイ、ハステロイなどのようなニッケル基合金、チタンまたは６Ａ１４Ｖ、６Ａ１６Ｖ２Ｓｎ、６Ａ１２Ｓｎ４Ｚｒ２Ｍｏもしくは８Ａ１１Ｍｏ１Ｖのようなチタン合金、ヘインズアロイなどのコバルト合金などのような耐食性金属からなる薄肉の内管７を密嵌して二重金属管として構成されるものである。なお、内管７のシート面７−１は、少なくとも被接続体５のシート面６との間で挟持されるよう終端しなければならないが、必ずしも接続頭部２のシート面３の全面に亘るように設ける必要はない。
一方被接続体５は該被接続体自体をステンレスなどの耐食性のある材質で形成するか、あるいはシート面６や内周面に耐食性のあるＮｉ、Ｃｒ、Ｃｕやこれら基合金などのめっき層を形成したりして構成することにより腐食性のある燃料による腐食を防止するようにしたものである。
【００２１】
ここで図４に示すように前記内管７のテーパ状のシート面７−１の開口径ｄ２は、該内管７の内径ｄ３の１．２倍以上とすることが好ましい。１．２ｄ３未満では内管７のテーパ状のシート面７−１の幅が狭くシール性が不安定となり、漏れやジメチルエーテルやメタノールなどの腐食性のある燃料の接液に伴う腐食が発生し易く、該内管のテーパ状のシート面７−１の開口径ｄ２を１．５ｄ３以上とすることが一層好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明による高圧金属配管の接続頭部は、挫屈加工などの成形に伴って生ずる環状凹部（ポケット）のない構造となっているので、該接続頭部の内圧強度が増大し、配設使用時の高圧流体に起因して前記環状凹部付近に発生するキャビテーションなどや軸方向の亀裂あるいは周方向の亀裂を完全に防止することができ、さらに腐食性のある燃料を使用しても腐食の恐れがないという優れた効果を奏し、極めて有用性に富むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る高圧金属配管の接続頭部の一例を示す縦断面図である。
【図２】同上の接続頭部の被接続体側との接続状態の一例を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る高圧金属配管の接続頭部の被接続体側との接続状態の他の例を示す縦断面図である。
【図４】図３の実施例に示した内管のテーパ状シート面の寸法条件を説明する拡大縦断面図である。
【図５】従来の高圧金属配管の接続頭部の一例を示す拡大縦断面図である。
【図６】図４に示す高圧金属配管の接続頭部に生じる亀裂を示す拡大縦断面図である。
【図７】従来の高圧金属配管の接続頭部の他の例を示す拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１  厚肉鋼管
２  接続頭部
３  シート面（押圧座面）
４  締付けナット
５  被接続体
６  シート面（受圧座面）
７  内管
７−１  シート面
Ｄ０  厚肉鋼管１の直径
ｄ０  厚肉鋼管１の内径
ｄ１  厚肉鋼管１のテーパ状のシート面の開口径
ｄ２  内管７のテーパ状のシート面の開口径
ｄ３  内管７の内径
ｔ  厚肉鋼管１の肉厚
Ｔ  接続頭部２の肉厚
ｗ  接続頭部２の開口端面の幅
【図１】
0004111283.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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