JP2004211818A - カプラーアッセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】注入ポート側へカプラー（接合部）を押し付けて接合し、また後方に引いて分離することによって、手の入らないような狭い場所でも脱着が簡単で、かつ前方向・後方向ともにワンタッチで注入ポートのチェックバルブを開閉できるカプラーアッセンブリを提供すること。
【解決手段】第一スリーブ（１４１ａ）を後退させることなく直接注入ポートに押し付けると、ピストンが後退しガイド（１３０）の内側のボール保持孔（１２１ａ）の入り口が開いてロッキングボール（Ｂ１）がハウジング（１１０）の半径方向内側へ移動できるようになる。それと同時に第一スリーブが動いて、上記ガイドのボール保持孔の外側入り口をカバーする。それによって、ロッキングボールが注入ポート（２００）と接続ポート（１００ａ）の接合状態を維持する。接続ポート後部（１００ｂ）の押しボタン（１４０）を押せば、その端部の加圧ピン（１４１）が注入ポートのチェックバルブを押してその注入口を開く。この開いた注入口を通って加圧されたガスや作動油がパイプの中に進入する。
【選択図】図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加圧された作動油や気体を注入したり補充したりするときに使われるカプラーに関するものである。
より詳細に述べると、注入ポート側にカプラーを押し付けることによって接合し、また後方に引くことによって分離できるように作られた、ワンタッチで脱着可能な改良型カプラーに関するものである。
また、本発明のカプラーアッセンブリーは、ＬＰＧガス充填用カプラーあるいは冷媒ガス充填用カプラーと同様に、一定の圧力をかけて（ガス・流体を）パイプや容器の中に注入する場合の器具、すなわち油圧ポンプや空圧ポンプから流体・空気などを注入する器具として幅広く使うことができる。
【０００２】一般的に、エアコン（Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）の全体的な構成を各機能から見ると、冷媒を高温・高圧のガス状態へと圧縮する圧縮機（コンプレッサー）、この圧縮機から送られた高温の冷媒を冷却ファンによって強制冷却して液化する凝縮機（コンデンサー）、液化した冷媒を膨張させる膨張バルブ（エクスパンションバルブ）、それと室内（車内）で蒸発させる蒸発器（エバポレーター）によって構成されている。冷媒中に含まれる水分とホコリはレシーバドライヤーで除去される。このように冷媒ガスは冷媒循環回路を循環する間に圧縮と膨張を繰り返し、それによって発生する冷気を利用して室内（車内）の空気を冷却し、熱を外部に排出する。この冷媒循環路を構成するパイプ内に冷却ガスが入っているが、その冷却ガスを注入したり補充したりするときにカプラーが使用される。このようなカプラーの例は、
大韓民国 特許出願 第１９９６−４０７１１号（９６．９．１８出願）と特許出願 第１９９７−２１２６１号（９７．５．２８出願）及び特許出願 第１９９９−１９４９９号（９９．９．１３出願）
に詳しく開示されている。
【０００３】
【従来の技術】上記の先行技術による多様なカプラーには、図１ａと図２に図示されている如く大きく分けて２種類の形態がある。図１ａ及び図２は冷媒パイプの自由端に取り付けられた注入口（以下注入ポートという）にカプラーを接続すると同時に加圧された気体・液体が注入ポートを通ってパイプ内に注入される従来のカプラーのスケッチとその断面図である。また、図２は注入ポートにカプラーを接続したあと、次の段階で注入ポートの注入口を開いて冷媒ガスを注入するタイプのスケッチである。図面の如く、従来のカプラー（１００）アッセンブリでは、注入ポート（２００）にカプラーを接続するときは、カプラーの先端部に取り付けられているスリーブ（１４１ａ）を後退させる。すると接続ポート（１００ａ）の入り口が開放され注入ポート（２００）が（カプラーの内側に）進入できる。カプラーには、押しつけピン（１４１）が取り付けられていて、接続と同時に注入ポートの内部にあるチェックバルブ（２０１）の注入孔が開くようにバルブ頭部を押す。
【０００４】図１ａと図１ｂにしたがって従来型のカプラーの構成を見ると本体は、
１） スプリング（Ｓ１）で押されているピストン（１３０）と注入ポートを固定する役のロッキングボール（Ｂ１）で、注入ポート（２００）端部の受け入れ部となる、シリンダー状の「ハウジング」（１１０）、
２） このハウジングと一体になって加圧された気体・液体を引き入れる「アダプター」（１０５）、
３） そしてロッキングボール（Ｂ１）が脱落しないようにハウジング外周を巻くように取り付けられた「スリーブ」（１４１ａ）、
から成り立っている。
【０００５】このような構造をもった従来のカプラー（１００））を用いたガスの注入例を説明する。
まず、スプリング（Ｓ２）を圧縮する方向にスリーブ（１４１ａ）を後退させれば、図１ｂに示す如く、押しつけられた注入ポート（２００）の外周部に押されてロッキングボール（Ｂ１）がハウジング（１１０）の外周側へ動き、（障害のなくなった）注入ポートはハウジングの内側に入り込む。このとき押しつけピン（１４１）によってチェックバルブ（２０１）が押されて注入孔が開放状態になる。この状態でスリーブ（１４１ａ）を放すと、スプリング（Ｓ２）の弾性力によってスリーブは元の位置に戻ろうとしてロッキングボールを内側に押しつける。スリーブが完全に元の位置に戻ると、内側に押しつけられたロッキングボールはそのまま固定される。このように内側に押されたまま固定されたロッキングボールによって注入ポート（２００）とカプラー（１００）は互いに固く結合される。
【０００６】ガスを注入した後、スリーブ（１４１ｂ）をもう一度後退させると、ピストン（１３０）後部のスプリング（Ｓ１）の弾性力によって排出側に押されていた注入ポート（２００）がロッキングボール（Ｂ１）をハウジングの外周側に押しつける。 ロッキングボールが外側に動くと注入ポートの固定状態が解除されるため、カプラー（１００）は注入ポートから分離される。
【０００７】ところで、上記の従来型カプラー（１００）では、ガスが注入され始めるとパイプ内の圧力によってガスがチェックバルブ（２０１）の注入孔を通って流出しそうだが、（実際には）注入されるガスの圧力が高いため逆流はしない。しかし、ガスの充填が完了したとき、パイプとカプラー（１００）、そしてホース内に高いガス圧が残ることになる。 このガス圧が、カプラー（１００）と注入ポート（２００）が結合している接合部分、および互いに接触する構成要素に集中的な加重として作用するため、カプラーの分離動作が円滑に行えなくなる。 つまり、分離するためにスリーブ（１４１ａ）をより強く引っ張らねばならないという不便な問題が生じる。
またガスを補充する場合にも、パイプの中に入っているガスの圧力のためにチェックバルブの反発力に打ち勝ってカプラーを押し込むことになるため、連結時にはカプラーをかなり強く押さなければならないという不便さがある。
【０００８】そのうえ、カプラーと注入ポートを連結する過程では押し付けピン（１４１）がチェックバルブ（２０１）を押しながら連結することになるために、（連結が完了するまでに）チェックバルブの注入孔の隙間を通ってガスが流出し、カプラーの外部に漏れるという問題が発生する。 このようなカプラーの連結過程で少量であってもガスが外部に流出するのを防ぐためというのが、図２に示されるカプラー（１００）が開発された理由の一つである。
【０００９】図２は注入ポート（２００）にカプラーを連結するとき、カプラーの先端部に取り付けられたスリーブ（１４１ａ）を後退させながら注入ポートに連結あるいはポートから分離できるようにしたもので、図１ａのカプラーと似た構成となっているが、カプラーの内部に取り付けられた押し付けピン（加圧ピン）（１４１）を、後部のノブ（１４２）をネジ式に回すことによって前進・後退させることができるところに違いがある。 連結後ノブ（１４２）を回して押し付けピン（１４１）を前進させ、その先端でチェックバルブ（２０１）を押して、密閉したカプラーの中でチェックバルブを開放するので、カプラーと注入ポートが連結される過程でガスが流出する心配がない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図１や図２で図示されているような従来のカプラー（１００）には、連結時のガスの流出を防止できるという長所があるが、連結するときにカプラーのスリーブ（１４１ａ）を後退させた状態で注入ポート側へ押し込まなければならないために、手の入りにくいエンジンルームや狭苦しい空間でカプラーをつなぐという不便さばかりでなく、この狭い場所で連結されたカプラー後部のノブをいちいち回さなければならないという作業の困難さがある。
【００１１】従来型のカプラーでは、注入ポートの方向にカプラーを押しながら、一方ではスリーブを後退した状態になるように引っ張っていなければならないので、押す力と引く力を同時にカプラーにかけるという作業の難しさの他に充填圧測定の問題がある。 すなわち、注入ポート（２００）にガスを注入すると（ガスボンベ側の）ガスの圧力がカプラー内部に作用することになり、本体に充填されたガスの正確な圧力を測定できないという問題である。 それゆえに、従来型のカプラーでは作業者がカプラーを分離して内部の圧力を除去した後で再び連結しなければならないというわずらわしさがある。
本申請案は、上記のような問題を解決するために考え出された案である。
【００１２】
【問題を解決するための手段】
本申請案の目的を具現するための望ましい実施例として、側面の一部にガスボンベから来るホースが連結される引入れノズルを備えた円筒状のカプラーを考える。
このカプラーでは、
１）本体円筒の一端の円周部には、円周方向に一定の間隔で開けられた複数個のロッキングボール保持孔が並んでいる。 個々の孔にはロッキングボールが多少の移動が可能な状態で挿入されている。
２）上記の引入れノズルとつながったガス通路、その通路内にガスケットが取り付けられたガイド軸、そして上記のボール保持孔に隣り合った内周面・外周面のストップリングを含めてハウジングが形作られている。
３）このハウジングの一端は、円周面に直径の差で形成された傾斜面を持つ、注入ポートを受け入れる役目のガイドとなっている。このガイドには円周方向に一定の距離を保って開けられたロッキングボール保持孔があり、各孔に遊動できるボール（鋼球）が挿入されている。
４）ガイド軸上にはめ込まれた第１スプリングの弾性力によって、軸方向に移動するピストンがガイドの内側に設置されている。 このピストンは注入ポートの有無によって後退したり元の位置に前進したりする。 ピストンの先端部にある「デッパリ」が、往復運動によってボール保持孔の入口を開放あるいは遮断するが、実際の使用時にはガイド内部に注入ポートが進入しているため、ロッキングボールが内側に落下することはない。
５）ガイドの注入ポート受入部は大小の内径で構成されていて、その形状は注入ポートの先端部と一致する。
６）上記のガイド軸中心部の通路の中には、通路方向にスライド可能な「押し付けピン」（加圧ピン）が取り付けられている。 「押し付けピン」の一部分の直径は通路の直径より小さく作られており、他端ではハウジングの内径に沿ってスライドできるように組み付けられている。
７）カプラー後部の押しボタンは、「押し付けピン」をチックバルブ側に押すためのものであり、内部に設置された第３スプリング（図５のＳ３）の弾性力によってハウジングの長さ方向後方に押されている。
８）ガイドの外周面には第１スリーブ、ハウジングの後方外周面には第２スリーブが装着されており、それぞれがハウジング長さ方向にスライド可能となっている。
両スリーブともロッキングボールの入り口を開閉し、またボールの落下を防ぐ機能を持っており、内部に取り付けられたスプリングの弾性力によって、第１スリーブは前方（注入ポート側）に、第２スリーブは後方に押されている。
【００１３】本申請案によるカプラーは、第１スリーブを後退させることなく注入ポートをカプラーの連結ポート内に進入させることが可能であり、そのまま押し込めば注入ポートの段部がピストンを押して後退させる。それと同時に第１スリーブ内側の傾斜面が第２スプリングの弾性力でロッキングボールを内側に押し出し、注入ポートの外周の溝にはめ込む。第１スリーブはスプリングの弾性力でそのまま注入ポート方向に移動し、ロッキングボールがハウジングの半径方向外側に移動する経路をふさぐ。これによってカプラーと注入ポートのロッキング状態は維持される。
もちろん、第１スリーブを後退させれば、注入ポートを押し出そうとするピストンの動きによってロッキングボールはハウジングの保持孔に押し戻されてロッキング状態が解除される。 これによって注入ポートは分離される。
【００１４】カプラーを連結した状態で後部の押しボタンを押せば、押し付けピン（加圧ピン）がガイド軸の内径に沿って前進し、押し付けピンの端部がチェックバルブを押して注入孔を開放する。 押しボタンが押しこまれた状態になると、（押し付けピンの周囲に配置された）ロッキングボールが押しボタンの傾斜面に移動し、ボールによる抵抗がなくなった第２スリーブがスプリングの弾性によって後方に動く。 後方に動いた第２スリーブによってロッキングボールが内側に移動したまま固定されるので、押しボタンのロッキング状態が維持される。
もちろん、ロッキング状態を維持している第２スリーブを連結ポート側に押せば、第３スプリングによって押しボタンが飛び出し、後部のロッキングボールが半径方向外側に移動して第２スリーブが後退するのを止める。
【００１５】
【実施例】
添付された図面を参照して、本申請案によるカプラー（各構成要素）の働きについて説明する。
【００１６】図３に示されているように、カプラーアッセンブリを注入ポート（２００）にあてがって前方（注入ポート側）に押しつければ、注入ポートの先端部がガイド（１２０）の内径内に進入してピストン（１３０）を押す。
【００１７】ピストンは図５と図６に示されているように、第１スプリング（Ｓ１）の弾性力に打ち勝って後退し、ガイドの内径面に並んだロッキングボール 保持孔の入口を開放する。
【００１８】ロッキングボール保持孔の位置と注入ポートのヨーホーム（玉受け溝）（２０２）の位置が合うと、第１スリーブ（１４１ａ）の傾斜面（１４３）が第２スプリング（Ｓ２）の弾性力でロッキングボールを内側に押しつける。
【００１９】すべてのロッキングボールがヨーホーム（２０２）側に移動すると第１スリー ブが注入ポート側により移動して、ボール保持孔（１２１ａ）の外側の入口を 閉鎖する。このように第１スリーブの傾斜面（１４３）によって多数のボー ルが同時に移動して、内側に押されたまま固定される。
【００２０】ボール保持孔の外側入口が閉鎖され、ロッキングボール（Ｂ１）が注入ポートの円周面に形成されたヨーホームに固定された後は、第１スリーブが後 退しない限り連結ポートと注入ポートが固定された状態が維持される。
【００２１】カプラーを注入ポートから切り離す場合には、第１スリーブ（１４１ａ）を注入ポートの反対側へ後退させる。するとガイドのボール保持孔（１２１ａ）の外側入口が開放され、それと同時に第１スプリング（Ｓ１）の弾性力によってピストン（１３０）が注入ポート（２００）を押し出しながら前進する。
【００２２】注入ポートのヨーホーム（２０２）に押さえつけられていたロッキングボールはヨーホームの斜面によって外側に移動してボール保持孔に戻る。
【００２３】ピストン（１３０）の端部がボール保持孔の内側入口にかかり、ロッキングボールが第１スリーブの大直径部に固定されるため、第１スリーブは後退したままの状態を維持する。
【００２４】上述したように、カプラーアッセンブリが注入ポートに連結された状態では注入ポートのチェックバルブ（２０１）が開いていないため、注入ポート内にガスが流入したり注入されたりすることはない。
【００２５】注入ポート内へガスを注入するためには、チェックバルブを開かなければならない。そのためには、図７ で示されるようにカプラー後部の押しボタン（１４０）を押せばよい。すなわち、押しボタンを押し込めば押しつけピン（１４１）がガス通路内を前進し、その端部がチェックバルブを押す。 それによってチェックバルブが開きガスの出入りが可能になる。
【００２６】このとき、押しボタン（１４０）がハウジング内部側へ移動することによって、その円周面の大直径部が後部のロッキングボール保持孔から離れ、小直径部がロッキングボール（Ｂ２）を受け止めることになる。
【００２７】この状態では後部ボール保持孔（１２１ｂ）の内側入口は開放されており、第４スプリング（Ｓ４）によって押された第２スリーブ（１４１ｂ）が後方に移動しようとしてその傾斜面でロッキングボールを内側に押しつける。 ロッキングボールがすべて押しボタン側に移動すると第２スリーブが完全に後方に動いて後部ボール保持孔の外側入口を閉鎖する。
【００２８】後部ボール保持孔のロッキングボール（Ｂ２）が第２スリーブの小径部内側面によって内側に押さえられている状態では、（手を放しても）押しボタンは後退しない。
【００２９】（カプラーの連結後）押しボタン（１４０）を押せば、押しつけピン（１４１）の大直径部分がガス通路（１１１）の内径にはめ込まれているガスケット（Ｇ）と密着して、ガスや流体が押しボタン側に流れないように通路を遮断する。圧力のかかったガスや流体は押しつけピンとガイド軸（１１２）の間のガス通路だけを流れる。
【００３０】このように押しボタンが押された状態でガスもしくは流体のタンクに設置されたバルブを開けば、ガス・流体は引入れノズル（Ｚ）と通路（１１１）の中を流れて注入ポート（２００）に注入される。
【００３１】ガスや流体の充填が完了すれば、（ガス・流体タンク側のバルブを閉めてから）第２スリーブ（１４１ｂ）を注入ポート側へ移動させる。 するとハウジングの外側円周面に並んだボール保持孔が開き、押しボタン（１４０）は第３スプリング（Ｓ３）の弾性力によって後退してロッキングボール（Ｂ２）をハウジングの半径方向外側へ押し上げる。
【００３２】このとき、押しボタン（１４０）が後退し、押し付けピン（１４１）の円周面がガスケット（Ｇ）位置を離れるために、ハウジングの側面にあって外部と通じているドレインホール（１１５）が開き、ハウジング内部のガス・流体が排出されて、圧力が開放される。 もちろん、第１スリーブ（１４１ａ）を注入ポートから遠ざける方向へ引っ張ればカプラー全体を切り離すことができる。
【００３３】したがって（押しボタンを後方に戻すことによって）、カプラー内部は大気圧と同じ圧力になり、そのままで再度押しボタン（１４０）を押し込めば、押し付けピンがチェックバルブを押して装置のパイプ内のガスがハウジング内に流入することになる。 こうすれば（ハウジング内の圧力を測定することで）パイプ内の圧力を測ることができる。
【００３４】また、カプラーを注入ポートから切り離す場合も、第１スリーブ（１４１ａ）を注入ポートから遠ざかる方向に引っ張るだけでよい。
【００３５】第１スリーブを引っ張れば、第２スプリング（Ｓ２）の弾性力に打ち勝って後退し、ガイドの円周面に並んだボール保持孔の外側入口を開放する。
【００３６】このときピストン（１３０）が第１スプリング（Ｓ１）の弾性力で注入ポートを押すことになるので、注入ポートのヨーホーム（玉受け溝）（２０２）に納まっていたロッキングボール（Ｂ１）がヨーホームの傾斜面に押されてハウジングの外側方向に上がっていく。（注入ポートが押されてガイド部分から出ていくにしたがって）ピストン（１３０）の外周面がガイド（１２０）の内径側のボール保持孔の入口をカバーすることになり、ロッキングボールが再び内側に落ちてくるのを防ぐ。 注入ポートを押し出してしまうと、ピストンの端部がロッキングボールの球面にかぶさった状態になる。
【００３７】これでわかるように本申請案のカプラーは、本体を注入ポートに連結する方向に押せばつながり、分離する方向に第１スリーブ（１４１ａ）を引っ張れば簡単に切り離すことができる。すなわち作業の方向がカプラーの連結および分離の方向と一致するように設計されていて、脱着作業がとても手軽である。
【００３８】さらに、押しボタン（１４０）を後退させれば、ハウジング内に満ちていたガスや流体の圧力がドレインホールを通じて排出されるため、二つの要素間に強い結合圧が残らず、カプラーを簡単に切り離すことができる。
【００３９】
【発明の効果】
該カプラーアッセンブリーは、ガスなどを注入するにあたって、カプラーのスリーブを後退させることなくそのまま注入ポートの方向に押し付けることで連結でき、分離するときもカプラーを分離する方向に引っ張ることによって簡単に切り離せるものである。 またカプラーの連結後、その後部に取り付けられた押しボタンを使うことによって、注入ポート内に取り付けられたチェックバルブをワンタッチで開閉でき、それによって、カプラー内部・パイプ内部のガス圧の影響を受けることなくカプラーを連結・分離できる。 また、（注入後の）本体のパイプ内の圧力を測定する際に、注入ポートに連結したままでカプラー内の残ガスをパージして正確な充填圧を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１、２】従来のカプラーの構成図及び断面図。
【図３】本案によるカプラーが注入ポートに連結される過程の構成図。
【図４】本案によるカプラー構成図。
【図５】本案によるカプラー断面図。
【符号の説明】
１００； カプラー全体
１００ａ： 結合ポート
１００ｂ： ハウジング後部
１１０： カプラーを構成するハウジング
Ｚ： ガス入れポート
１１２： ガイド軸
Ｂ２： ロッキングボール
１２０： ガイド
１２１ａ： ロッキングボール保持孔
１３０： ピストン
１３１： 突起
１４０： 押しボタン
１４１： 押しつけピン（加圧ピン）
１４１ａ：第一スリーブ
Ｓ２： 第二スプリング
Ｒ１： ストップリング

Claims (8)

1. 本体のハウジング（１１０）は、一側面にガスボンベからのホースを結合するための引入れノズル（Ｚ）を備えており、一端の円周面にはその円周方向に一定の間隔で複数個のロッキングボール保持孔（１２１ｂ）が開けられている。各ボール保持孔にはロッキングボール（Ｂ２）が動くように挿入されているカプラーアッセンブリ。
2. ハウジングは内部に上記の引入れノズル（Ｚ）とつながった通（１１１）を持ち、その通路内にはガスケット（Ｇ）がはめ込まれたガイド軸（１１２）が組み込まれている。 上記のボール保持孔（１２１ｂ）ととなりあった内周部・外周部にはストップリング（Ｒ１，Ｒ２）を備えているカプラーアッセンブリ。
3. ハウジングの他端の内径に結合して、注入ポート（２００）の外径と同じ内径を持った、注入ポートを受容するガイド（１２０）が組み付けられている。ガイドの内面には直径差による傾斜面が設けられており、円周面には一定間隔で開けられたボール保持孔（１２１ａ）が並んでいる。 各ボール保持孔にはロッキングボール（Ｂ１）が動くように挿入されているカプラーアッセンブリ。
4. 上記のガイド軸（１１２）には第１スプリング（Ｓ１）がはめ込まれていて、ガイド軸の長さ方向にピストン（１３０）を押している。 ピストンの先端部は連結前にはロッキングボール（Ｂ１）の球面にかかっている。 そしてピストンは注入ポートの進入に応じて後退あるいは前進し、ガイドの内径側のボール保持孔（１２１ａ）入口を開放したり遮断したりするカプラーアッセンブリ。
5. ガイド軸には押しつけピン（加圧ピン）（１４１）が組み付けられており、このピンは内部の第３スプリングの弾性力がかかっていて通路（１１１）内をスライドして動くことができる。 押しつけピン（１４１）の一定区間は上記の通路（１１１）の内径より小さい直径でできている。
6. 押しつけピンの他端は押しボタン（１４０）と接合している。 押しボタンはハウジングの内径に沿ってスライドできるように組み付けられており、その外周部の大直径表面と小直径表面、その間の傾斜面がボール保持孔（１２１ｂ）のハウジング内部側入口を開放・遮断するカプラーアッセンブリ。
7. ハウジングの注入ポート側外周には、ガイド（１２０）外周面をスライドするように第１スリーブ（１４１ａ）が組みつけられている。 第１スリーブはハウジング外周面にはめ込まれた第２スプリングの弾性力でガイドに開けられたボール保持孔（１２１ａ）の外側入口を開放・遮断する。
   また、第２スリーブ（１４１ｂ）はハウジングの押しボタン側外周に組みつけられていて、その内側にはめ込まれた第４スプリングの弾性力によってスライドする。 第２スリーブの機能はその内径側の大小の直径と傾斜面によってボール保持孔（１２１ｂ）の外側入口を開放・遮断して押しボタンを制御することを特徴とするカプラーアッセンブリ。
8. 請求項１〜７において述べられたカプラーの機能に加えて、ハウジング（１１０）内部に発生・残留する圧力を除くために設けられた、通路（１１１）と外部をつなぐドレインホール（１１５）を特徴とするカプラーアッセンブリ。

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