JP2006283781A - Connection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、連結する部材間において内部を流通する加圧されたガスが外部へ漏れるのを防止する接続装置に関するものであり、特に、シール部材としてOリングとバックアップリングとを用いた接続装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a connecting device that prevents pressurized gas flowing inside between connecting members from leaking to the outside, and particularly relates to a connecting device that uses an O-ring and a backup ring as seal members. Is.
近年、脱フロン化の流れを受けてCO2ガス(以下、炭酸ガスと称する)を冷媒とした冷凍サイクルの開発が進められている。この炭酸ガスを冷媒としたシステムにおいても従来のシステムと同様に、各冷凍機器間を接続するために配管が用いられ、配管と冷凍機器との接続、もしくは配管同士の接続に配管継手などの接続装置が用いられる。 In recent years, development of a refrigeration cycle using CO 2 gas (hereinafter referred to as carbon dioxide gas) as a refrigerant has been advanced in response to the flow of defluorination. In the system using carbon dioxide gas as a refrigerant, as in the conventional system, piping is used to connect each refrigeration equipment, and the connection between the piping and the refrigeration equipment, or the connection of piping joints, etc. A device is used.
しかし、炭酸ガスを冷媒に用いる場合には、フロンガスを用いていた場合よりも高い、例えば15MPa程度の圧力に加圧された炭酸ガスが配管内を流れる。このように、加圧された炭酸ガスが流れる配管を接続する接続装置には、例えばゴム製のシール部材としてのOリングと、ガスの圧力と配管外部との圧力差によりOリングがせり上がって噛み込むのを防止してOリングのシール性能を確保するためにバックアップリングとが用いられる。 However, when carbon dioxide gas is used as the refrigerant, carbon dioxide pressurized to a pressure of about 15 MPa, for example, higher than when chlorofluorocarbon gas is used flows through the pipe. In this way, in the connection device for connecting the pipe through which the pressurized carbon dioxide gas flows, for example, an O-ring as a rubber seal member, and the O-ring rises due to the pressure difference between the gas pressure and the outside of the pipe. A backup ring is used to prevent biting and to secure the sealing performance of the O-ring.
Oリングは、配管の接続部に設けられる一方の接続部材の被シール面と、他方の接続部材の被シール面との間をシールするように配置され、バックアップリングは、接続装置の内部と外部との圧力差によってOリングが移動する方向に、Oリングを支持するように配置される。 The O-ring is arranged so as to seal between the sealed surface of one connecting member provided at the connection part of the pipe and the sealed surface of the other connecting member, and the backup ring is provided inside and outside the connecting device. Is arranged to support the O-ring in the direction in which the O-ring moves due to the pressure difference between
このようなOリングとバックアップリングとを用いた配管継手などの接続装置として、本発明者らは先に下記の特許文献1・2に示されるものなどを出願している。図8の(a)は接続装置7の接続状態を示す断面図であり、(b)は接続途中状態の要部Aの部分断面図である。また、図9の(a)は接続装置7の接続状態を示す断面図であり、(b)は接続途中状態、(c)は内部が加圧された状態の要部Aの部分断面図である。
As a connection device such as a pipe joint using such an O-ring and a backup ring, the present inventors have previously filed a device disclosed in
これらの配管継手7は、図に示すように雄側継手8と雌側継手9とより成り、基本的にはOリング11を用いた円筒シール構造となっている。雄側継手8には円筒状の嵌合凸部81が形成されると共に、その嵌合凸部81にOリング11が装着される。また、Oリング11を装着する嵌合凸部81のOリング11の受圧面とは逆側に隣り合わせてバックアップリング10が装着されている。なお、図8・9中の12は、Oリング11およびバックアップリング10の脱落防止部材としてのキャップである。
These
バックアップリング10は、Oリング11よりも耐冷媒透過性に優れた樹脂材で形成されている。そして雌側継手9には、嵌合凸部81・バックアップリング10・Oリング11・キャップ12を嵌入する内周が円筒状の嵌合凹部91が形成されており、この嵌合凹部91内に嵌合凸部81部分を嵌め合わせることにより冷媒流路を接続すると共に、冷媒が外部(大気)へ漏れるのを防止している。これらの構造では、Oリング11が冷媒による圧力で押される力によりバックアップリング10が圧縮されて隙間を埋め、シール性を高める構造となっている。
The
特に図9の構造では、嵌合凸部81のバックアップリング10装着位置に、被シール面81a・91a間距離が冷媒の非加圧側に向かって漸次減少する雄側テーパ面81bと、バックアップリング10の内径側に雄側テーパ面81bに対応したリング内側テーパ面10aとを設け、内圧(冷媒圧力)が掛かるとOリング11の押す力によりバックアップリング10がくさび形に打ち込まれてシール性を高める構造となっている。尚、上記で説明していない図中の符号は、後述する本発明の実施の形態での符号と対応するものであり、ここでの説明は省略する。
図8の(b)は接続途中状態の要部Aの部分断面図である。図8に示すような構造の場合、バックアップリング10はOリング11に比べて延性が低く、圧力によって変形するとは言えその変形量は微小である。そのため、確実なシールを得るためには公差最悪、つまり雌側シール面91aの内径φFが公差内最大で、バックアップリング10の外径φBが公差内最小の状態でも確実に雌側シール面91aとバックアップリング10の外径とが接触している必要がある。
FIG. 8B is a partial cross-sectional view of the main part A in the middle of connection. In the case of the structure shown in FIG. 8, the
しかしながら、公差内での組み合せにおいてはφF<φBとなるため、接続時にバックアップリング10の圧縮代が大きく、大きな挿入力が必要で組み付け性が悪いという問題点がある。図9の(c)は接続途中状態の要部Aの部分断面図であるが、図9の構造においても雌側シール面91aの内径φFとバックアップリング10の外径φBとの寸法関係は同じであるため、同じ問題となる。
However, in the combination within the tolerance, since φF <φB, there is a problem that the compression cost of the
また、図10は従来の他の問題を説明する嵌合凸部81側の部分断面図である。それは、バックアップリング10の方向を逆に取り付けても、外径が同一のため確認しにくいと言う問題点である。実際、バックアップリング10は小さな部品であり、材料コストより色を白などのナチュラル色とした場合、目視で内径側の傾き方向を判別するのは殆ど無理な状況である。但し、Oリング11やキャップ12を組み付ければ、嵌合凹部91に入って行かないので誤組み付けを判定できるが、組み直しの工数が無駄に掛かることとなる。
FIG. 10 is a partial sectional view on the
また、図11は、図8(図9)の接続装置7を分離させる場合の要部Aの部分断面図であり、(a)は分離前で内部に残圧が有る状態、(b)は分離の途中状態、(c)は内部が開放される瞬間の状態を示す。この分離時においては、バックアップリング10が雌側シール面91aから外れた瞬間に残圧として残っていた内部ガスが一気に抜け出てくるため、接続装置の分離作業を行っている作業者にストレスを与えるおそれがあると言う問題点である。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the main part A in the case of separating the
本発明は、これら従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、シール性を損なうことなく接続時の挿入力を下げて組み付け性を向上させることのできる接続装置を提供することにある。また、他の日的は、バックアップリングの方向を確認し易く、誤組み付けを無くすことのできる接続装置を提供することにある。また、他の日的は、分離作業時に作業者にストレスを与えるおそれの無い接続装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these conventional problems, and an object of the present invention is to provide a connection device that can improve the assembly performance by reducing the insertion force at the time of connection without impairing the sealing performance. There is. Another object of the present invention is to provide a connection device that makes it easy to confirm the direction of the backup ring and eliminates erroneous assembly. Another object of the present invention is to provide a connection device that does not cause stress to the worker during separation work.
本発明は上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項4に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、加圧されたガスが流通する流路(8a、9a)を互いに備えて連結される雄側部材(8)と雌側部材(9)とを有し、
雄側部材(8)には円筒状に形成された嵌合凸部(81)と、
嵌合凸部(81)の外周側に装着されて雄側、雌側部材(8、9)の被シール面(81a、91a)間をシールするシール部材(11)と、
シール部材(11)よりもガスが透過しにくい材料により形成されて雄側、雌側部材(8、9)の内部と外部との間の圧力差を受けるシール部材(11)を支持するバックアップリング(10)とを備え、
嵌合凸部(81)のバックアップリング(10)装着位置には、被シール面(81a、91a)間距離がガスの非加圧側に向かって漸次減少する雄側テーパ面(81b)を有し、
バックアップリング(10)の内径側には、雄側テーパ面(81b)に対応したリング内側テーパ面(10a)を有し、
雄側テーパ面(81b)およびリング内側テーパ面(10a)は、圧力差を受けるシール部材(11)によって押圧されるバックアップリング(10)を、被シール面(81a、91a)間において圧縮して被シール面(81a、91a)に密着させて内部を流通するガスが外部へ漏れるのを防止する接続装置において、
バックアップリング(10)外周側に、リング内側テーパ面(10a)と同じ方向に傾斜させたリング外側テーパ面(10b)と、
雌側部材(9)の被シール面(91a)のバックアップリング(10)対応位置には、リング外側テーパ面(10b)に対応した雌側テーパ面(91b)を設けるとともに、
雄側テーパ面(81b)およびリング内側テーパ面(10a)の内側テーパ角度(α)と、リング外側テーパ面(10b)および雌側テーパ面(91b)の外側テーパ角度(β)とを、内側テーパ角度(α)>外側テーパ角度(β)>0度という関係にしたことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs technical means described in claims 1 to 4. That is, the invention according to claim 1 includes a male side member (8) and a female side member (9), which are connected to each other with flow paths (8a, 9a) through which pressurized gas flows. ,
The male member (8) has a fitting projection (81) formed in a cylindrical shape,
A seal member (11) which is mounted on the outer peripheral side of the fitting convex portion (81) and seals between the sealed surfaces (81a, 91a) of the male side and female side members (8, 9);
A backup ring that supports the seal member (11) that is formed of a material that is less permeable to gas than the seal member (11) and that receives a pressure difference between the inside and outside of the male and female members (8, 9). (10)
The back-up ring (10) mounting position of the fitting convex portion (81) has a male taper surface (81b) in which the distance between the sealed surfaces (81a, 91a) gradually decreases toward the non-pressurized side of the gas. ,
The inner diameter side of the backup ring (10) has a ring inner tapered surface (10a) corresponding to the male tapered surface (81b),
The male taper surface (81b) and the ring inner taper surface (10a) compress the backup ring (10) pressed by the seal member (11) receiving the pressure difference between the surfaces to be sealed (81a, 91a). In the connection device that prevents the gas flowing through the inside in close contact with the sealed surfaces (81a, 91a) from leaking outside,
On the outer periphery side of the backup ring (10), a ring outer tapered surface (10b) inclined in the same direction as the ring inner tapered surface (10a),
At the position corresponding to the backup ring (10) of the sealed surface (91a) of the female side member (9), a female side tapered surface (91b) corresponding to the ring outer tapered surface (10b) is provided,
An inner taper angle (α) of the male taper surface (81b) and the ring inner taper surface (10a) and an outer taper angle (β) of the ring outer taper surface (10b) and the female taper surface (91b) The taper angle (α)> outer taper angle (β)> 0 degree is a feature.
具体例としてはα=30度、β=10度としている。この請求項1に記載の発明によれば、リング外側テーパ面(10b)と、これに対応した雌側テーパ面(91b)とを設けたことにより、バックアップリング(10)外周側が、従来の円筒面同士の嵌め合せではなく、円錐面同士が挿入した後に接触する構造とすることができ、初期から所定の圧縮代を圧縮しながら挿入するのではなく、挿入した後の押し込み寸法で最終の圧縮代を設定することができることから接続時の挿入力を下げることができる。 As a specific example, α = 30 degrees and β = 10 degrees. According to the first aspect of the present invention, by providing the ring outer taper surface (10b) and the corresponding female taper surface (91b), the outer peripheral side of the backup ring (10) is a conventional cylinder. Instead of fitting the surfaces together, the conical surfaces can be brought into contact with each other after insertion, and the final compression is performed with the indentation dimensions after insertion rather than inserting while compressing a predetermined compression allowance from the beginning. Since the allowance can be set, the insertion force at the time of connection can be lowered.
また、図3は図2(a)中の要部Aの部分断面図であり、(a)は接続途中状態、(b)は接続完了状態、(c)は内部が加圧された状態を示す。図に示すように、内側テーパ角度(α)>外側テーパ角度(β)の角度差を設けたことから、バックアップリング(10)の形状およびバックアップリング(10)を収容する空間の形状は、非加圧側に向かって漸次減少するテーパ形状となるため、内圧(冷媒圧力)が掛かるとシール部材(11)の押す力によりバックアップリング(10)がくさび形に打ち込まれてシール性を高める構造を確保することができる(図3(c)参照)。 3 is a partial cross-sectional view of the main part A in FIG. 2A. FIG. 3A shows a state in the middle of connection, FIG. 3B shows a connection completed state, and FIG. 3C shows a state in which the inside is pressurized. Show. As shown in the figure, since the angle difference of the inner taper angle (α)> the outer taper angle (β) is provided, the shape of the backup ring (10) and the shape of the space accommodating the backup ring (10) are not Since the taper shape gradually decreases toward the pressurization side, when the internal pressure (refrigerant pressure) is applied, the backup ring (10) is driven into a wedge shape by the pressing force of the seal member (11), thereby ensuring a structure that improves the sealing performance. (See FIG. 3C).
これらより、ゴム製Oリングなどのシール部材(11)と樹脂製のバックアップリング(10)とで構成された接続装置において、シール性を損なうことなく接続時の挿入力を下げて組み付け性を向上させることができる。また、図4は本発明のバックアップリング(10)の断面図と、両側からの平面図である。図に示すように、断面形状をテーパとしたことにより両面での形状差が大きくなり、方向の確認がし易くなることがら誤組み付けを防ぐことができる。また、嵌合凸部(81)に装着した後でも、外周面のテーパにより目視でも方向を確認できることとなる。 As a result, in the connection device composed of a sealing member (11) such as a rubber O-ring and a resin backup ring (10), the insertion force at the time of connection is reduced without impairing the sealing performance, thereby improving the assembling performance. Can be made. FIG. 4 is a cross-sectional view of the backup ring (10) of the present invention and a plan view from both sides. As shown in the figure, when the cross-sectional shape is tapered, a difference in shape between both surfaces is increased, and the direction can be easily confirmed, thereby preventing erroneous assembly. In addition, even after the fitting convex portion (81) is mounted, the direction can be visually confirmed by the taper of the outer peripheral surface.
また、図5は図2の接続装置7を分離させる場合の要部Aの部分断面図であり、(a)は分離前で内部に残圧が有る状態、(b)は分離の途中状態、(c)は内部が開放された状態を示す。図に示すように、分離時には、バックアップリング(10)の接触面が徐々に拡がって残圧として残っていた内部ガスが徐々に抜け出てくるようになるため、分離作業を行っている作業者に与えるストレスを軽減することができる。
5 is a partial cross-sectional view of the main part A in the case of separating the connecting
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の接続装置において、雌側部材(9)に設けた雌側テーパ面(91b)よりも外方側の第1円筒部(91c)の内径を雌側第1径部(φF1)、雌側テーパ面(91b)よりも内方側の被シール面(91a)の内径を雌側第2径部(φF2)とし、これらとバックアップリング(10)の外径(φB)とは、雌側第1径部(φF1)≧バックアップリング外径(φB)>雌側第2径部(φF2)という関係にしたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the connecting device according to the first aspect, the first cylindrical portion (91c) on the outer side of the female taper surface (91b) provided on the female member (9). The inner diameter of the female side first diameter portion (φF1) and the inner diameter of the sealed surface (91a) on the inner side of the female side tapered surface (91b) are the female side second diameter portion (φF2), and these and the backup ring The outer diameter (φB) of (10) is characterized by the relationship of the female-side first diameter portion (φF1) ≧ the backup ring outer diameter (φB)> the female-side second diameter portion (φF2).
具体例としてはφF1=φ11.35、φB=φ11.3、φF2=φ10.75としている。この請求項2に記載の発明によれば、バックアップリング(10)を圧縮することなく挿入できることとなり、接続時の挿入力を下げて組み付け性を向上させることができる。 As specific examples, φF1 = φ11.35, φB = φ11.3, and φF2 = φ10.75. According to the second aspect of the present invention, the backup ring (10) can be inserted without being compressed, and the assemblability can be improved by reducing the insertion force at the time of connection.
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の接続装置において、バックアップリング(10)の材質をナイロン樹脂(PA)とし、より好ましくはナイロン1010(PA1010)としたことを特徴としている。
In the invention according to claim 3, in the connection device according to
図6は、バックアップリング(10)の材質による洩れ易さと挿入力(硬度)とを比較したグラフである。グラフからも分かるように、ナイロン樹脂(PA6、PA11、PA66、PA612など)が洩れ易さと挿入力(硬度)の目標値に最も近く、唯一ナイロン1010(PA1010)は洩れ易さと挿入力(硬度)の目標値を満足しており最良である。この請求項3に記載の発明によれば、冷媒透過性を小さく、且つ挿入性を向上させることができる。 FIG. 6 is a graph comparing the ease of leakage due to the material of the backup ring (10) and the insertion force (hardness). As can be seen from the graph, nylon resin (PA6, PA11, PA66, PA612, etc.) is closest to the target values of easy leakage and insertion force (hardness), and the only nylon 1010 (PA1010) is easy to leak and insertion force (hardness). It satisfies the target value of and is the best. According to the third aspect of the invention, the refrigerant permeability can be reduced and the insertion property can be improved.
また、請求項4に記載の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の接続装置において、ガスはCO2ガスであることを特徴としている。この請求項4に記載の発明によれば、本発明は作動圧力が高く、透過係数も大きいCO2ガスを冷媒として用いた冷凍サイクルの冷媒流路を接続する配管継手などの接続装置に用いて好適である。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the connecting device according to any one of the first to third aspects, the gas is CO 2 gas. According to the fourth aspect of the present invention, the present invention is used for a connection device such as a pipe joint for connecting a refrigerant flow path of a refrigeration cycle using CO 2 gas having a high operating pressure and a high permeability coefficient as a refrigerant. Is preferred. Incidentally, the reference numerals in parentheses of the above means are examples showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について添付の図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係わる冷凍サイクルRの模式図である。冷凍サイクルRは炭酸ガスを冷媒としており、冷媒圧縮機1・冷媒凝縮器2・膨脹弁3・冷媒蒸発器4・アキュームレータ5などの各冷凍機器を環状に接続して構成された周知のものであり、具体的にはこれら冷凍機器の間を配管継手(本発明で言う接続装置)7を有する冷媒配管6で接続している。ちなみに、図1中の2aは冷媒凝縮器2に熱交換用の空気を供給する送風機であり、4aは冷媒蒸発器4に熱交換用の空気を供給する送風機である。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a refrigeration cycle R according to an embodiment of the present invention. The refrigeration cycle R uses carbon dioxide as a refrigerant, and is a well-known one constituted by connecting refrigeration equipment such as a refrigerant compressor 1, a
図2の(a)は本発明の第1実施形態における配管継手7の接続状態を示す断面図であり、(b)は(a)中の要部Aの部分図であり接続前の状態を示し、(c)はバックアップリング10の断面拡大図である。配管継手7は雄側継手(本発明で言う雄側部材)8と雌側継手(本発明で言う雌側部材)9とより成り、両継手8・9とも円管状の冷媒配管6と接続ブロックとをろう付けして構成している。
(A) of FIG. 2 is sectional drawing which shows the connection state of the piping joint 7 in 1st Embodiment of this invention, (b) is a fragmentary figure of the principal part A in (a), and shows the state before a connection. FIG. 2C is an enlarged cross-sectional view of the
ここで、冷媒配管6は通常、アルミニウム・銅・真鍮・スレンレス・鉄などの金属材料より成り、本実施例では外周側にろう材としての皮材A4004をクラッドしたアルミニウムのA3004を使用している。また、接続ブロックも冷媒配管6と同様の材料より成り、本実施例ではアルミニウムのA7000番台を使用している。
Here, the
雄側継手8は、一端側(図2右側)に形成された嵌合凸部81と、他端側(図2左側)に形成された配管挿入孔82と、嵌合凸部81と配管挿入孔82とを連通する連通孔(本発明で言う流路)8aと、ボルト孔83とを有する。嵌合凸部81は円筒状に形成されており、その外周には、シール部材としてのOリング11と、受圧部材としてのバックアップリング10と、これらの脱落防止部材としてのキャップ12とが装着されている(図2(b)参照)。
The
なお、嵌合凸部81のバックアップリング10が装着される位置には、雄側・雌側継手8・9の被シール面81a・91a間の距離が、炭酸ガスの非加圧側(外部側)に向かって漸次減少する雄側テーパ面81bを形成している。Oリング11は、ドーナツ状のリング形状であり、断面は略円形形状である。また、Oリング11は、ゴム材など弾力性の有る材料より成っており、本実施例ではIIRゴムを使用している。そして先の被シール面81a・91a間をシールするようになっている。
It should be noted that the distance between the sealed
また、バックアップリング10は、円周方向に切れ目の無いエンドレスタイプのものを用いており、Oリング11よりも冷媒透過性の低い材質、具体的には冷媒透過性が低く、且つ硬度が低くて挿入力が小さくなることよりナイロン1010を用いている(図6参照)。これにより、Oリング11だけではなく、バックアップリング10によっても冷媒シール性を高めるようにしている。
Further, the
また、バックアップリング10の内径側には、先の雄側テーパ面81bに対応したリング内側テーパ面10aとしている。この雄側テーパ面81bとリング内側テーパ面10aとにより、雄側・雌側継手8・9の内部と外部との間の圧力差を受けるOリング11によって押圧されるバックアップリング10を、被シール面81a・91a間において圧縮して被シール面81a・91aに密着させて内部を流通する炭酸ガスが外部へ漏れるのを防止するようになっている。
Further, on the inner diameter side of the
また、本実施形態の特徴として、バックアップリング10の外周側に、リング内側テーパ面10aと同じ方向に傾斜させたリング外側テーパ面10bを設けている。そして、リング内側テーパ面10aの内側テーパ角度αと、リング外側テーパ面10bの外側テーパ角度βとを、具体例としてはそれぞれ30度と20度とし、内側テーパ角度α>外側テーパ角度β>0度という関係にしている。
Further, as a feature of the present embodiment, a ring outer tapered
配管挿入孔82には、冷媒配管6が挿入されて、ろう付けによって接合されている。ボルト孔83は、雄側継手8の端部を貫通して設けられており、接続時にボルト13が挿通される。また、雌側継手9は、一端側(図2の左側)に形成された嵌合凹部91と、他端側(図2の右側)に形成された配管挿入孔92と、嵌合凹部91と配管挿入孔92とを連通する連通孔(本発明で言う流路)9aと、螺子孔93とを有する。嵌合凹部91は内面筒状の中空部を成すものである。
The
ここでも本実施形態の特徴として、雌側継手9の被シール面91aのバックアップリング10対応位置には、先のリング外側テーパ面10bに対応した雌側テーパ面91bを設けている。そして、先の雄側テーパ面81bの内側テーパ角度αと、雌側テーパ面91bの外側テーパ角度βとを、具体例としてはそれぞれ30度と20度とし、内側テーパ角度α>外側テーパ角度β>0度という関係にしている。
Again, as a feature of the present embodiment, a
また、上記した形状での径寸法として、雌側継手9に設けた雌側テーパ面91bよりも外方側の第1円筒部91cの内径を雌側第1径部φF1、雌側テーパ面91bよりも内方側の被シール面91aの内径を雌側第2径部φF2とすると、具体例としてはφF1=φ11.35、φF2=φ10.75としており、これらに対してバックアップリング10の外径φBは、具体例としてφB=φ11.3としている。このように、雌側第1径部φF1≧バックアップリング外径φB>雌側第2径部φF2という関係にしている。
Further, as the diameter dimension in the above-described shape, the inner diameter of the first
配管挿入孔92には、冷媒配管6が挿入されて、ろう付けによって接合されている。螺子孔93は、雌側継手9の端部を貫通して設けられ、接続時に雄側継手8と雌側継手9とを固定するためのボルト13が螺着される。そして、この配管継手7は、図2に示すように、雌側継手9の嵌合凹部91内に雄側継手8の嵌合凸部81が嵌め合わされて、ボルト13を締め付けることにより、雄側継手8と雌側継手9とが接続固定される。
The
次に、本実施形態での作動概要を説明する。冷媒圧縮機1の起動により、冷媒圧縮機1で圧縮された高温高圧の冷媒が冷媒凝縮器2で冷却され、膨脹弁3で減圧される。この減圧された低温低圧の冷媒は、冷媒蒸発器4で周囲の空気と熱交換されて蒸発し、アキュームレータ5を経て冷媒圧縮機1に吸引される。これらの機器は冷媒配管6により結ばれており、冷媒配管6の両端および各機器に設けられた上述の配管継手7により接続されている。
Next, the outline | summary of the action | operation in this embodiment is demonstrated. When the refrigerant compressor 1 is activated, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the refrigerant compressor 1 is cooled by the
次に、本実施形態での特徴と、それによる作用とを説明する。まず、バックアップリング10外周側に、リング内側テーパ面10aと同じ方向に傾斜させたリング外側テーパ面10bと、雌側継手9の被シール面91aのバックアップリング10対応位置には、リング外側テーパ面10bに対応した雌側テーパ面91bを設けるとともに、雄側テーパ面81bおよびリング内側テーパ面10aの内側テーパ角度αと、リング外側テーパ面10bおよび雌側テーパ面91bの外側テーパ角度βとを、内側テーパ角度α>外側テーパ角度β>0度という関係にしている。
Next, features in the present embodiment and actions by the features will be described. First, on the outer periphery of the
これによれば、リング外側テーパ面10bと、これに対応した雌側テーパ面91bとを設けたことにより、バックアップリング10外周側が、従来の円筒面同士の嵌め合せではなく、円錐面同士が挿入した後に接触する構造とすることができ、初期から所定の圧縮代を圧縮しながら挿入するのではなく、挿入した後の押し込み寸法で最終の圧縮代を設定することができることから接続時の挿入力を下げることができる。
According to this, by providing the ring
また、図3は図2(a)中の要部Aの部分断面図であり、(a)は接続途中状態、(b)は接続完了状態、(c)は内部が加圧された状態を示す。図に示すように、内側テーパ角度α>外側テーパ角度βの角度差を設けたことから、バックアップリング10の形状およびバックアップリング10を収容する空間の形状は、非加圧側に向かって漸次減少するテーパ形状となるため、内圧(冷媒圧力)が掛かるとOリング11の押す力によりバックアップリング10がくさび形に打ち込まれてシール性を高める構造を確保することができる(図3(c)参照)。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the main part A in FIG. 2A. FIG. 3A is a connection halfway state, FIG. 3B is a connection completed state, and FIG. 3C is a state in which the inside is pressurized. Show. As shown in the figure, since the angle difference of the inner taper angle α> the outer taper angle β is provided, the shape of the
これらより、ゴム製Oリングなどのシール部材11と樹脂製のバックアップリング10とで構成された接続装置において、シール性を損なうことなく接続時の挿入力を下げて組み付け性を向上させることができる。また、図4は本発明のバックアップリング10の断面図と、両側からの平面図である。図に示すように、断面形状をテーパとしたことにより両面での形状差が大きくなり、方向の確認がし易くなることがら誤組み付けを防ぐことができる。また、嵌合凸部81に装着した後でも、外周面のテーパにより目視でも方向を確認できることとなる。
As a result, in the connecting device constituted by the sealing
また、図5は図2の接続装置7を分離させる場合の要部Aの部分断面図であり、(a)は分離前で内部に残圧が有る状態、(b)は分離の途中状態、(c)は内部が開放された状態を示す。図に示すように、分離時には、バックアップリング10の接触面が徐々に拡がって残圧として残っていた内部ガスが徐々に抜け出てくるようになるため、分離作業を行っている作業者に与えるストレスを軽減することができる。
5 is a partial cross-sectional view of the main part A in the case of separating the connecting
また、雌側継手9に設けた雌側テーパ面91bよりも外方側の第1円筒部91cの内径を雌側第1径部φF1、雌側テーパ面91bよりも内方側の被シール面91aの内径を雌側第2径部φF2とし、これらとバックアップリング10の外径φBとは、雌側第1径部φF1≧バックアップリング外径φB>雌側第2径部φF2という関係にしている。具体例としてはφF1=φ11.35、φB=φ11.3、φF2=φ10.75としている。これによれば、バックアップリング10を圧縮することなく挿入できることとなり、接続時の挿入力を下げて組み付け性を向上させることができる。
In addition, the inner diameter of the first
また、バックアップリング10の材質をナイロン樹脂(PA)とし、より好ましくはナイロン1010(PA1010)としたことを特徴としている。図6は、バックアップリング10の材質による洩れ易さと挿入力(硬度)とを比較したグラフである。グラフからも分かるように、ナイロン樹脂(PA6・PA11・PA66・PA612など)が洩れ易さと挿入力(硬度)の目標値に最も近く、唯一ナイロン1010(PA1010)は洩れ易さと挿入力(硬度)の目標値を満足しており最良である。これによれば、冷媒透過性を小さく、且つ挿入性を向上させることができる。
Further, the
ちなみに、図6のグラフで比較しているナイロン以外の樹脂は、PVA(ポリビニールアルコール)・EVOH(エチレンビニールアルコール)・PET(ポリエチレンテレフタレート)・PVC(ポリ塩化ビニール)・PE(ポリエチレン)・PP(ポリプロピレン)・PC(ポリカーボネイト)・PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)である。 Incidentally, the non-nylon resin compared in the graph of FIG. 6 is PVA (polyvinyl alcohol), EVOH (ethylene vinyl alcohol), PET (polyethylene terephthalate), PVC (polyvinyl chloride), PE (polyethylene), PP. (Polypropylene), PC (polycarbonate), PTFE (polytetrafluoroethylene).
また、ガスは炭酸ガスである。これによれば、本実施形態は作動圧力が高く、透過係数も大きい炭酸ガスを冷媒として用いた冷凍サイクルの冷媒流路を接続する配管継手などの接続装置に用いて好適である。 The gas is carbon dioxide. According to this, this embodiment is suitable for connection devices, such as a pipe joint which connects the refrigerant | coolant flow path of the refrigerating cycle which used the carbon dioxide gas with a high operating pressure and a large permeability coefficient as a refrigerant | coolant.
(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態における配管継手7の要部の部分断面図である。上述した実施形態とは異なる特徴として、雄側テーパ面81bの大径側に、バックアップリング10のストッパー形状となる垂直壁面81Cを設けている。これにより、万が一バックアップリング10が破損しても、外部側へ抜けない形状とすることができる。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the main part of the pipe joint 7 in the second embodiment of the present invention. As a feature different from the above-described embodiment, a
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、本発明の接続装置を加圧されたガスが流れる配管などの流路同士を接続する継手部に適用しているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、接続部以外に加圧されたガスが封入される容器とその蓋のように、ガスが接触する他の部材間のシールに本発明を適用しても良い。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the connection device of the present invention is applied to a joint portion that connects flow paths such as pipes through which pressurized gas flows. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Alternatively, the present invention may be applied to a seal between other members in contact with the gas, such as a container in which pressurized gas is sealed in addition to the connection portion and its lid.
また、配管同士を接続する配管継手部以外に、配管と冷凍機器との接続部分、もしくは冷凍機器同士の接続部分(例えば、エバポレータとボックス型膨張弁との接続部分)などに本接続装置を適用しても良い。さらに本発明に係る接続装置は、冷房装置における炭酸ガスの配管の接続に用いるだけでなく、シール部材およびバックアップリングの材料を適宜選択することにより、他のガスのシールに用いても良い。 In addition to pipe joints that connect pipes, this connection device is applied to the connection part between piping and refrigeration equipment, or the connection part between refrigeration equipment (for example, the connection part between an evaporator and a box expansion valve). You may do it. Furthermore, the connection device according to the present invention may be used not only for connecting a carbon dioxide pipe in a cooling device, but also for sealing other gases by appropriately selecting a seal member and a backup ring material.
8…雄側継手(雄側部材)
8a…流路
9…雌側継手(雌側部材)
9a…流路
10…バックアップリング
10a…リング内側テーパ面
10b…リング外側テーパ面
11…Oリング(シール部材)
81…嵌合凸部
81a…被シール面
81b…雄側テーパ面
91a…被シール面
91b…雌側テーパ面
91c…第1円筒部
PA…ナイロン樹脂
PA1010…ナイロン1010
α…内側テーパ角度
β…外側テーパ角度
φB…バックアップリング外径
φF1…雌側第1径部
φF2…雌側第2径部
8 ... Male side joint (Male side member)
8a ... flow
9a ... Flow
81 ... Fitting
α ... Inner taper angle β ... Outer taper angle φB ... Outer diameter of backup ring φF1 ... Female-side first diameter portion φF2 ... Female-side second diameter portion
Claims (4)
前記雄側部材(8)には円筒状に形成された嵌合凸部(81)と、
前記嵌合凸部(81)の外周側に装着されて前記雄側、雌側部材(8、9)の被シール面(81a、91a)間をシールするシール部材(11)と、
前記シール部材(11)よりも前記ガスが透過しにくい材料により形成されて前記雄側、雌側部材(8、9)の内部と外部との間の圧力差を受ける前記シール部材(11)を支持するバックアップリング(10)とを備え、
前記嵌合凸部(81)の前記バックアップリング(10)装着位置には、前記被シール面(81a、91a)間距離が前記ガスの非加圧側に向かって漸次減少する雄側テーパ面(81b)を有し、
前記バックアップリング(10)の内径側には、前記雄側テーパ面(81b)に対応したリング内側テーパ面(10a)を有し、
前記雄側テーパ面(81b)および前記リング内側テーパ面(10a)は、前記圧力差を受ける前記シール部材(11)によって押圧される前記バックアップリング(10)を、前記被シール面(81a、91a)間において圧縮して前記被シール面(81a、91a)に密着させて内部を流通する前記ガスが外部へ漏れるのを防止する接続装置において、
前記バックアップリング(10)外周側に、前記リング内側テーパ面(10a)と同じ方向に傾斜させたリング外側テーパ面(10b)と、
前記雌側部材(9)の前記被シール面(91a)の前記バックアップリング(10)対応位置には、前記リング外側テーパ面(10b)に対応した雌側テーパ面(91b)を設けるとともに、
前記雄側テーパ面(81b)および前記リング内側テーパ面(10a)の内側テーパ角度(α)と、前記リング外側テーパ面(10b)および前記雌側テーパ面(91b)の外側テーパ角度(β)とを、内側テーパ角度(α)>外側テーパ角度(β)>0度という関係にしたことを特徴とする接続装置。 A male side member (8) and a female side member (9), which are connected to each other with flow paths (8a, 9a) through which pressurized gas flows;
The male side member (8) has a fitting projection (81) formed in a cylindrical shape,
A seal member (11) which is mounted on the outer peripheral side of the fitting convex portion (81) and seals between the sealed surfaces (81a, 91a) of the male side and female side members (8, 9);
The seal member (11) that is formed of a material that is less permeable to gas than the seal member (11) and that receives a pressure difference between the inside and outside of the male side and female side members (8, 9). A backup ring (10) to support,
At the mounting position of the backup ring (10) of the fitting convex portion (81), the male taper surface (81b) in which the distance between the sealed surfaces (81a, 91a) gradually decreases toward the non-pressurized side of the gas. )
The inner diameter side of the backup ring (10) has a ring inner tapered surface (10a) corresponding to the male tapered surface (81b),
The male taper surface (81b) and the ring inner taper surface (10a) are arranged so that the back-up ring (10) pressed by the seal member (11) receiving the pressure difference is sealed with the surfaces to be sealed (81a, 91a). In the connecting device for preventing the gas flowing inside from being compressed by being compressed between the surfaces to be sealed (81a, 91a) and leaking outside,
A ring outer taper surface (10b) inclined in the same direction as the ring inner taper surface (10a) on the outer periphery side of the backup ring (10);
At the position corresponding to the backup ring (10) of the sealed surface (91a) of the female side member (9), a female side tapered surface (91b) corresponding to the ring outer tapered surface (10b) is provided,
An inner taper angle (α) of the male taper surface (81b) and the ring inner taper surface (10a), and an outer taper angle (β) of the ring outer taper surface (10b) and the female taper surface (91b). Is a relation of inner taper angle (α)> outer taper angle (β)> 0 degree.
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