(57)【要約】【課題】媒体を使用する系における、ボルトを使用した締結部構造について、軽量化および構造の簡素化を実現し、かつ、系の密閉性を向上させる。【解決手段】ボルトと被締結部材との間に、有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物からなる層を介在させ、かつ、その化合物層とボルトとの間、および化合物層と被締結部材との間を化学的に結合させたものから成る、ボルトを使用した締結部構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体を使用する系のいずれかの部位における、ボルトを使用した締結部構造において、前記ボルトと被締結部材との間に、有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物からなる層を介在させ、該化合物層と前記ボルトとの間、および該化合物層と前記被締結部材との間を化学的に結合させたことを特徴とする締結部構造。
【請求項２】
前記化合物層が、チタネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミ系カップリング剤のうちの少なくとも１種のカップリング剤から成る、請求項１に記載の締結部構造。
【請求項３】
前記チタネート系カップリング剤が、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル―１―ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミドエチル・アミノエチル）チタネートの少なくとも１種の化合物から成る、請求項２に記載の締結部構造。
【請求項４】
前記シラン系カップリング剤が、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ―β―（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ―β―（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、パーフルオロアルキル官能シランの少なくとも１種の化合物から成る、請求項２に記載の締結部構造。
【請求項５】
前記アルミ系カップリング剤がアセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートから成る、請求項２に記載の締結部構造。
【請求項６】
前記化合物層が、少なくとも前記ボルトと被締結部材の座面部間に介在されている、請求項１〜５のいずれかに記載の締結部構造。
【請求項７】
前記化合物層は、前記ボルト側の座面部にあらかじめ形成され、前記ボルト締結時に、ボルトと被締結部材の座面部間に介在される、請求項６に記載の締結部構造。
【請求項８】
前記化合物層は、前記被締結部材側の座面部にあらかじめ形成され、前記ボルト締結時に、ボルトと被締結部材の座面部間に介在される、請求項６に記載の締結部構造。
【請求項９】
前記化合物層は、前記ボルト側および前記被締結部材側の座面部との両方にあらかじめ形成され、前記ボルト締結時に、ボルトと被締結部材の座面部間に介在される、請求項６に記載の締結部構造。
【請求項１０】
前記媒体を使用する系が蒸気圧縮式サイクルからなり、かつ、前記蒸気圧縮式サイクルにおける圧縮機、またはそれへの接続配管、または接続機器のいずれか少なくとも一部位が有する締結部に、前記化合物層が設けられている、請求項１〜９のいずれかに記載の締結部構造。
【請求項１１】
前記媒体を使用する系がランキンサイクルからなり、かつ、前記ランキンサイクルにおける膨張機、またはそれへの接続配管、または接続機器のいずれか少なくとも一部位が有する締結部に、前記化合物層が設けられている、請求項１〜９のいずれかに記載の締結部構造。
【請求項１２】
車両用空調装置の少なくとも一部位に用いられている、請求項１〜１１のいずれかに記載の締結部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は媒体を使用する系における、ボルトを使用した締結部構造であって、とくに、車両用空調装置の少なくとも一部位に用いて好適な締結部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置においては、部品点数の低減によるコストダウン、組付け性の向上、装置の軽量化による車両の燃費改善等の試みが数多くなされている。このような試みの一つとして、ボルト締結部の設計を改良することにより軽量化および構造の簡素化を実現する方法が提案されている。たとえば、特許文献１では、斜板式圧縮機において、フロントハウジングの内直径Ｄ１と複数の通しボルトの外接円の直径Ｄ４との関係がＤ４≧Ｄ１となるよう斜板式圧縮機を設計することにより、フロントハウジング周壁の変形を抑制しつつ、フロントハウジングの薄肉化による軽量化を達成している。
【０００３】
一方、ボルト締結部の設計を変更するのではなく、ボルト締結部そのものを改良することにより所望の性能を実現するという解決方法も考えられる。たとえば、特許文献２には、往復ピストン式圧縮機においてボルトもしくは介装部材に塑性変形可能な材料を使用することにより、振動や騒音の発生を抑制する方法が示されている。とくに空調装置では、通常、機器自体の他、配管や機器の接続においても多数のボルトを使用しているため、ボルト締結部そのものを軽量化および簡素化することが空調装置のコスト削減、軽量化に大きく寄与する。
【０００４】
このようにボルト締結部自体を改善する方法では、本来の要求性能である系の密閉性を損なわずに、軽量化や簡素化を実現することが重要となる。系の密閉性を保つことにより、媒体流失による装置性能の低下を抑えることができるだけでなく、媒体が外部へ漏れることによる環境負荷や地球温暖化への悪影響を未然に防ぐことが可能になる。とくに、空調装置においては媒体を高圧状態で使用することが多いので、高圧時においても高い密閉性を保つことが要求される。
【０００５】
従来技術におけるボルト締結部では、ワッシャーを用いることで系の密閉性を確保する方法が一般的であった。しかしながら、ボルトおよびワッシャーはともに剛体であるため、締結面間には、その締結面の表面粗度に応じて大かれ少なかれ微小隙間が生じてしまい、系の密閉性を完全にかつ十分に保つことが困難になるおそれを払拭することが難しい。このため、従来はボルト締結前にボルト、ワッシャー、ボルト締結部の表面をあらかじめ加工して各部品の表面粗度を十分に低下させておく必要があり、このことが部品コストの増加をもたらしていた。
【特許文献１】特開２００１−３３６４７６号公報
【特許文献２】特開平８−２６１１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、媒体を使用する系における、ボルトを使用した締結部構造について、軽量化および構造の簡素化を実現しつつ、系の密閉性を十分に確保できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係るボルト締結部構造は、媒体を使用する系のいずれかの部位における、ボルトを使用した締結部構造であって、前記ボルトと被締結部材との間に、有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物からなる層を介在させ、該化合物層と前記ボルトとの間、および該化合物層と前記被締結部材との間を化学的に結合させたものから成る。
【０００８】
このようなボルト締結部構造においては、上記化合物層とボルトとの間、および上記化合物層と被締結部材との間を化学的に結合させるので、上記化合物層と各部材との間は、化合物層と各部材との化学結合によって網羅的に充填されて微小隙間の発生が防止され、ワッシャーを用いた従来構造に比べて高い密閉性を達成することができる。すなわち、上記化合物層は、化合物自体でボルトと被締結部材間の介在化合物層を形成するだけでなく、化合物層とボルト、化合物層と被締結部材の面間にも化学結合を達成することが可能になり、これらの面間を化合物層が埋めて、これらの面間に微小隙間が形成されることを防止可能となる。このような化合物層を形成する化合物として、本発明では有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物を採用している。この化合物は、適切な有機官能基および加水分解基を選択することにより、無機材料（つまり、ボルトや被締結部材）との間、および有機材料同士（つまり、この化合物層を形成する化合物同士）のいずれにおいても反応を起こさせて化学結合を形成することができる。具体的には、無機材料との反応においては、まず、上記化合物の加水分解基が水または湿気と反応することにより加水分解し、化合物が反応活性を有する中間体へと変化する。加水分解を起こすために必要な水分量は化合物の種類によって異なるが、通常は、化合物が空気中の水分に触れるだけで十分である場合が多い。そして、この反応活性を有する中間体が無機材料と化学反応を起こすことにより、上記化合物と無機材料との間に化学結合が形成される。一方、有機材料同士の反応においては、適切な有機官能基（たとえば、ビニル基、エポキシ基、アミノ基など）を有するよう上記化合物を選択することにより、化合物同士の化学結合を形成して、所望の層形態を形成することが可能になる。
【０００９】
また、本発明では、ワッシャーを用いることなく、上記のような化学結合を行う化合物層によりボルト締結部の密閉構造を達成することができるが、この化合物層は極めて薄い層でよいため、各ボルト締結部にワッシャーを使用する従来方法と比べ、実質的に部品点数を減らして装置の軽量化を実現できるとともに、締結部における各部品の表面粗度を低下させるために従来要していた加工等の不要化も可能になり、コストを削減することが可能となる。
【００１０】
本発明において、有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物の組成は、とくに限定されるものではないが、チタネート系カップリング剤、シラン系カップリング剤、アルミ系カップリング剤のうちの少なくとも１種のカップリング剤からなることが好ましい。上述のカップリング剤を使用することにより、無機材料と有機材料の双方に対して良好な結合反応性を得ることができ、ボルト締結部における密閉性を確保することが容易になる。
【００１１】
また、上記チタネート系カップリング剤の組成は、とくに限定されるものではないが、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル―１―ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミドエチル・アミノエチル）チタネートの少なくとも１種の化合物から成ることが好ましい。
【００１２】
また、上記シラン系カップリング剤の組成は、とくに限定されるものではないが、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ―β―（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ―β―（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、パーフルオロアルキル官能シランの少なくとも１種の化合物から成ることが好ましい。
【００１３】
また、上記アルミ系カップリング剤の組成は、とくに限定されるものではないが、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートから成ることが好ましい。
【００１４】
本発明において、上記化合物層の配置は、とくに限定されるものではないが、少なくともボルトと被締結部材の座面部との間に介在されていることが好ましい。化合物層をこの位置に設けることにより、化合物層とボルト、および化合物層と被締結部材との接触面積を十分に広く取ることができ、媒体系の密閉性を向上させることができる。ただし、ボルトと被締結部材の座面部との間に上記化合物層を介在させる方法については、とくに限定しない。たとえば、ボルト締結時にボルトと被締結部材の座面部との間に上記化合物層が介在される場合、化合物層がボルト側の座面部にあらかじめ形成されていてもよいし、被締結部材の座面部にあらかじめ形成されていてもよい。また、ボルト側および前記被締結部材側の座面部との両方に、あらかじめ上記化合物層が形成されるようにしてもよい。
【００１５】
本発明におけるボルト締結部構造の適用範囲は、とくに限定されるものではないが、蒸気圧縮式サイクルにおける圧縮機、またはそれへの接続配管、または接続機器のいずれか少なくとも一部位が有する締結部に適用することが好ましい。あるいは、ランキンサイクルにおける膨張機、またはそれへの接続配管、または接続機器のいずれか少なくとも一部位が有する締結部に適用することが好ましい。そして、車両用空調装置の少なくとも一部位に、本発明におけるボルト締結部構造を用いることがより好ましい。車両用空調装置において本発明のボルト締結部構造を使用することにより、空調装置の軽量化と簡素化を実現することができ、空調装置のコスト低減をはかることができる。また、本発明を使用することにより媒体系の密閉性を保つことができるため、とくに可燃性媒体や環境負荷の大きい媒体を使用する空調装置において、媒体が外部へ漏れることによる環境負荷や地球温暖化への悪影響、不具合の発生などを未然に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明に係るボルト締結部構造によれば、ボルトと被締結部材間の隙間を化学的に結合した化合物の層によって網羅的に埋めることができ、ワッシャーを用いた従来の方法に比べて高い密閉性を達成することができる。また、本発明ではワッシャーを用いることなくボルト締結部を密閉することが可能であるため、装置の軽量化を実現することができるとともに、従来締結部における各部品の表面粗度を低下させるために要していた加工等を不要化でき、部品点数低減と併せて、コスト低減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係るボルト締結部の概略構成図を示しており、とくに、有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物の層が、ボルト側および被締結部材側の両方の座面部にあらかじめ形成されている場合の概略構成を示している。図１において、１はボルト、２は被締結部材を示しており、ボルト１側の座面部と、被締結部材２側の座面部との両方に、有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物の層３が形成されている。
【００１８】
図２に、比較のために、従来の一般的なボルト締結部の一例を示す。図１と比較すると、図２では、ボルト１と被締結部材２との間にワッシャー４が介在されており、化合物層３が形成されていない点が異なっている。
【００１９】
図２に示した従来のボルト締結部においては、ボルト１とワッシャー４の間、および被締結部材２とワッシャー４の間の隙間は、それぞれの面の物理的密着によって塞がれる。すなわち、ボルト１、ワッシャー４、被締結部材２のすべての部品において表面粗度が十分に低い場合のみ、部品間の物理的密着によって系の密閉性が保たれる。もし、ボルト１、ワッシャー４、被締結部材２のいずれか１部品における表面粗度が比較的高い場合、締結面間に表面粗度に起因する微小隙間が形成され、該微小隙間を通して媒体の漏れが発生するおそれを除去できない。そのため、図２に示すボルト締結部においては、系の密閉性を確保するために、ボルト１、ワッシャー４、被締結部材２のすべての部品においてあらかじめ表面粗度を十分に減少させておく必要があり、処理工数の増加およびコストの増加を招いている。
【００２０】
一方、本発明に係るボルト締結部においては、図１に示すとおり、ボルト１と被締結部材２との間の密閉性は化合物層３によって確保される。すでに述べたように、化合物層３に含まれる化合物は、ボルト１、被締結部材２、化合物層３内化合物同士のいずれとも化学結合を形成することが可能であるから、ボルト１と化合物層３との隙間、被締結部材２と化合物層３との隙間、ボルト１側の化合物層３と被締結部材２側の化合物層３との隙間は、いずれもボルト締結時に化合物層３との化学結合によって密閉され、媒体の漏れを発生させることがない。そのため、本発明に係るボルト締結部の構造においては、ワッシャーを用いることなく媒体系の密閉性を保つことができ、媒体が外部へ漏れることによる環境負荷や地球温暖化への悪影響、不具合の発生などを未然に防ぐことができる。
【００２１】
なお、図１においては、化合物層がボルト側および被締結部材側の座面部との両方にあらかじめ形成されているが、化合物層がボルト側のみに形成されている場合であっても、ボルト締結時において被締結部材と化合物層の間に化学結合が形成されるため、図１と同様に媒体系を密閉させることができる。同様に、化合物層が被締結部材側のみに形成されている場合であっても、ボルト締結時においてボルトと化合物層の間に化学結合が形成され、媒体系を密閉させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明はあらゆる種類の媒体を使用する系に使用可能であり、とくに、車両用空調装置内におけるボルト締結部に用いて好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施態様に係るボルト締結部の概略構成図である。
【図２】従来のボルト締結部の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ボルト
２  被締結部材
３  有機官能基と加水分解基を一分子中に有する化合物の層
４  ワッシャー
【図１】
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【図２】
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