JPH0681986A - 形状記憶合金利用遠隔操作フランジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 遠隔操作によって平面どおしの押しつけ力を
発生してシールが行なう事ができるフランジを提供する
こと。 【構成】 接続すべき流体管路の端に形成された雌側フ
ランジ１と雄側フランジ２には、管の軸に垂直方向のシ
ール面が形成されシール６を間に入れて当接されてい
る。雌側フランジ１にはスライド溝５が形成され、そこ
に結合・分離用金具３が径方向に摺動可能に係合されて
いる。金具３と雄側フランジ２には、互いに係合する斜
面が形成されていて、金具が径方向に変位すると雄側フ
ランジ２を管軸方向に変位させるようになっている。金
具３には形状記憶合金製の環状の結合・分離バンド４が
嵌め合わされている。バンド４を加熱すると、環状の径
を増し、金具３を外側へ動かすので金具３と雄側フラン
ジ２の斜面の係合を緩める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、宇宙機の軌道上推薬補
給等に適用される遠隔操作によって組立可能な流体フラ
ンジに関する。

【０００２】

【従来の技術】地球周囲軌道等の宇宙空間で流体配管を
供給する場合を想定する。もっとも簡単に考えると地上
と同じ様に人間が雄雌両側の配管を組立て、ボルト、ナ
ットで締付る方法が考えられる。しかしこの場合、人間
が宇宙空間で作業する必要があり、有人搭乗可能な宇宙
機がその作業現場の近傍にいる必要がある事や、人間が
宇宙空間で作業しうる装置（宇宙服等）が必要である事
等から極めて運用コストが高くなる。

【０００３】このため、地上からの各種指令信号の支援
を前提とした遠隔操作で組立可能な流体フランジが必要
となってくる。この場合、雄雌の両フランジはマニピュ
レーター等の操作によって中心線のずれ等はあるものの
極近距離まで接近させる事ができる。この距離からの組
立が問題となる。この組立の従来技術の一例として図５
にラッチ式結合・分離機構の代表例を示す。

【０００４】１２が結合端面である。この端面１２に最
終的には結合対象物が固定される。固定は１１のフック
で作われる。フック１１は、管内にある支持金具１４に
枢着され、半径方向回転用モーター１３により回転可能
で、また、長手方向移動用モーター１５で長手方向にも
移動可能である。以上の動作により結合端面１２近傍に
ある結合対象物を把握しひきよせ固定端面１２に固定す
る事が可能となる。

【０００５】この固定端面１２に後で説明する図４に示
した７，８の様なガイドピンとガイドテーパを装備させ
ておくと、結合端面１２と結合対象物の相対位置を固定
する事が可能となる。分離する場合は図５のフック１１
による把持をフックの運動によりやめ、マニピュレータ
ー等で結合対象物を把持し分離する。

【０００６】従来技術の組立法の他の例として図６に引
込みロッド式の結合・分離機構の代表例を示す。１２が
結合端面である。１６のロッドは１７の展伸・回転用駆
動システムにより展伸（前方への展伸と結合端面１２か
ら内部までの後退）と回転運動が可能である。この動き
によって結合対象物の孔の中にロッド１６を挿入し回転
によってひっかけ後退運動によって結合端面１２にあて
固定する。

【０００７】分離時はロッド１６を少し展伸させ回転に
よってひっかかりを外しロッド１６を結合端面１２の内
部に後退させる事で結合対象物はフリーとなる。以上の
従来技術では、一般に結合対象物をひいて固定する力を
大きくとれないため流体継手は図７に示すようなさしこ
み型の継手１８，１９が使用されている。この場合に
は、使用されるシール２０と継手１８，１９の面圧は一
般に大きくとれず小さいのでシール２０には弾性に富ん
だ（例えばゴム系のＯリング等）材質を使用する必要が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来のもののように、
さしこみ型の継手の採用を余儀なくされると、腐蝕性の
強い流体や液体水素などの極低温流体を扱うときに弾性
に富んだシール材として適当なものが無く、信頼性や耐
久性に問題が生ずる。

【０００９】本発明は、このような問題の起らない、平
面の変形力でシール面圧を与えるようにした遠隔操作フ
ランジを提供することを課題としている。また、本発明
は、構造簡単で、かつ、作動の確実な遠隔操作フランジ
を提供することも課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した課題
を解決するため、管軸に垂直なシール面をフランジに形
成し、このフランジの一方に半径方向へ変位可能に支持
された結合・分離用金具と、同結合・分離用金具に係合
され温度変化によって径を変化し前記結合・分離用金具
を前記半径方向に変位させる形状記憶合金製のバンドを
設け、前記した結合・分離用金具には前記シール面に対
し傾斜した斜面を有すると共に、フランジの他方には前
記した結合・分離用金具の斜面と係合し、同結合・分離
用金具の前記半径方向の変位が両フランジの間に締め付
け力を発生する斜面を設けた構造を採用する。

【００１１】また、本発明では、前記構造に加え、フラ
ンジの一方に雌側ガイドテーパ、他方に同テーパと嵌め
合わされる雄側先端が形成されている構造をも採用す
る。

【００１２】

【作用】本発明では、前記した構造を採用しているの
で、形状記憶合金製のバンドに直接通電するか近くの発
熱体を加熱することによってこのバンドを変形させる
と、これと係合している結合・分離用金具をフランジの
半径方向に変位させる。こうして結合・分離用金具が変
位すると、これと斜面で係合しているフランジが引き寄
せられ両フランジの間に締め付け力を発生する。

【００１３】このように、本発明による遠隔操作フラン
ジでは、流体継手のシールを平面フランジで押しつける
ことによって行うので、シールは平面の変形力でシール
面圧を確保する事が可能となり耐久性が向上する。本発
明では、平面を押し付けてシールが行われるのでシール
面に金属製の弾性変形型のシールを使用する事ができる
ため腐蝕性の液体や液体水素等の極低温流体に対する適
用も可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づいて具
体的に説明する。まず、図１〜図３に示す第１実施例に
ついて説明する。図１は結合された状態を示している
が、１の雌側フランジに２の雄側フランジが３の結合・
分離用金具によって固定されている。

【００１５】結合・分離用金具は、雌側フランジ１から
４方向に十字形に伸びた部分に形成されたスライド溝５
に図２に示すように摺動自在に係合して保持されてい
て、フランジのシール面に平行に変位できる。結合・分
離用金具３にはシール面に対し傾斜した斜面３′が形成
されている。

【００１６】一方、雄側フランジ２の方には、結合・分
離用金具３の斜面３′と係合する斜面２′が形成されて
いる。また、結合・分離用金具３には穴が設けられ、そ
こに環状の結合・分離バンド４が適されている。結合・
分離バンド４は形状記憶合金製であって、常温で環状の
径が小さく、加熱されると径の大きい環状体となるよう
に構成されている。

【００１７】バンド４の加熱は、バンド４への直接通電
か、バンド４の近くに配設した発熱体を適宜の手段で加
熱して行うことができる。フランジ１，２のシール面の
間のシール６を押す力は結合・分離バンド４の半径方向
内側への締付力を雄側フランジ２の肩にある斜面２′と
結合・分離用金具３の斜面３′の部分で力のかかる方向
を変化させ発生される。通常の使用温度環境では、結合
・分離バンド４は環状の径が小さいので、図１の状態で
このように内側に締付力が発生する形状となっている。

【００１８】図２は結合直前または分離時の図である
が、結合・分離バンド４は前述のとおり、形状記憶合金
製であり、加熱による温度上昇で形状が変化し環状の径
が大きくなる方向に変化する。結合・分離バンド４には
スライド用スリット９が加工されている。加熱によって
バンド４の環状径が大きくなると、結合・分離用金具３
はスライド溝５に沿って外周側に移動し、雄側フランジ
２の肩の部分から外れる。

【００１９】この後、雄側フランジ２がついている部分
をマニピュレーター等でつかみ移動させると分離する事
ができる。以上説明した実施例では管継手の中心線の合
わせのための機構（雄側フランジ２の先端７と、雌側フ
ランジ１の雌側ガイドテーパ８）を管継手内に持ってい
る場合である。次に、図４に示す本発明の第２実施例に
ついて説明する。

【００２０】図４において、図１〜図３に示した第１実
施例に示すものと同等の部分には同じ符号をつけてあ
る。図４に示す実施例では、雌フランジ１と雄フランジ
２の相対的位置固定用の機構としての雄側の先端７と雌
側ガイドテーパ８を第１実施例と違い、管継手外に装備
した適用例である。管継手部の構造は第１実施例に比較
して、雄側フランジ２の突起部がなくなった点を除き、
第１実施例と同じである。

【００２１】なお、図４に示すものではＡ側管路とＢ側
管路の２つの管路をもつ場合の例であるが、Ａ側管路に
ついては雄側フランジ２を固定する構造を判り易くする
ために、（ｂ）の断面図について、金具３の位相を正面
図から回転４５°して示してある。また、図４で１０は
雄側フランジ固定用金具を示している。

【００２２】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されないことは勿論であり、本
発明の範囲内で種々の変更を加えてよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明による遠隔操作フランジでは、形
状記憶合金のバンドにより発生する内周側への締付力を
結合・分離用金具とフランジの一方に設けた斜面の係合
によりフランジ締付力に変換させる。これによって、シ
ール面圧を与えることができるので、平面変形型のシー
ルを使用可能な遠隔操作型フランジを製作する事が可能
となった。そのため、金属性シールを使用する事が可能
であり腐蝕性の強い流体や極低温の流体に対し良好な信
頼性や耐久性を発揮しうる効果がある。

【００２４】また形状記憶合金への加熱により容易にこ
の管継手を分離可能である。更に、本発明に従って、フ
ランジの一方に雌側ガイドテーパ、他方に同テーパと嵌
め合わされる雄側先端を形成した構造を採用したもので
は、フランジの芯合せを確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る遠隔操作フランジの
上半分を示す図面で（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図。

【図２】図１のII−II線に沿う拡大断面図。

【図３】図１に示す遠隔操作フランジを分離状態で示す
断面図。

【図４】本発明の第２実施例に係る遠隔操作フランジを
示す図面で（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図。

【図５】従来の遠隔操作フランジにおけるラッチ式の結
合・分離機構を示す図面で、（ａ）は正面図、（ｂ）は
断面図。

【図６】従来の遠隔操作フランジにおける引込みロッド
式の結合・分離機構を示す側面図。

【図７】従来の流体継手で使用されるさしこみ型の継手
の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 雌側フランジ ２ 雄側フランジ ３ 結合・分離用金具 ４ 結合・分離バンド ５ スライド溝 ６ シール ７ 雄側先端 ８ 雌側ガイドテーパ ９ スライド部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合すべき２つの配管のそれぞれの端部
   に形成され、各配管の軸に垂直方向のシール面をもつフ
   ランジ、同フランジの一方に半径方向へ変位可能に支持
   された結合・分離用金具、及び同結合・分離用金具に係
   合され温度変化によって径を変化し前記結合・分離用金
   具を前記半径方向に変位させる形状記憶合金製の結合・
   分離バンドを有し、前記結合・分離用金具には前記シー
   ル面に対し傾斜した斜面を有すると共に、前記フランジ
   の他方には前記結合・分離用金具の斜面と係合し、同結
   合・分離用金具の前記半径方向の変位が両フランジの間
   に締め付け力を発生する斜面を有することを特徴とする
   形状記憶合金利用遠隔操作フランジ。
2. 【請求項２】 前記フランジの一方に雌側ガイドテー
   パ、他方に同テーパと嵌め合わされる雄側先端が形成さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の形状記憶合金
   利用遠隔操作フランジ。