JP2007146933A

JP2007146933A - 冷凍サイクル用配管継手

Info

Publication number: JP2007146933A
Application number: JP2005340729A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takeuchi; 雅之竹内; Shinji Kakehashi; 伸治梯
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2005-11-25
Filing date: 2005-11-25
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】着脱が容易で正規位置に装着したことが容易に判明する、Ｏリングおよびバックアップリングの脱落を防止するためのキャップを備えた冷凍サイクル用配管継手を提供する。
【解決手段】第１部材の装着部８１に装着され、第１部材および第２部材の被シール面間をシールするゴム材質のシール部材１１と、第１部材の装着部に装着され、シール部材よりもガスが透過しにくい材質から形成され、全周方向に連続した、シール部材を支持するバックアップリング１０ｗと、シール部材とバックアップリングが第１部材から外れるのを防止するための円環状キャップ２１と、を有し、装着部には円周溝８１ａが配設され、円環状キャップには円周溝に嵌入する円周突起部２１ａが配設されかつ円環の一箇所にスリット２１ｕが配設されていることを特徴とする、密封装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍サイクルの冷媒流路の接続に使用される冷凍サイクル用配管継手に関する。

近年、脱フロン化の流れを受けて二酸化炭素（ＣＯ_２）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ＣＯ_２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（ジョイント）が用いられている。従来の冷凍サイクル装置に用いる配管接続用ジョイントとして、本出願人も先に特許文献１に示されるものを出願している。

ここで、図５〜８は、特許文献１に開示された従来の冷凍サイクル用配管継手７の説明図である。図５は、従来の冷凍サイクル用配管継手７の断面図とその詳細図である。図６は、図５におけるキャップ１２の上面図と、上面図中のＤ−Ｄ、Ｅ−Ｅ断面側面図であり、図７は図５の冷凍サイクル用配管継手７の接続状態を示す断面図である。また、図８の（ａ）は図５の雄側継手８に対する組み付けを説明する側面図であり、（ｂ）は組み付け後の側面図である。
この配管継手７は、図７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。図５に示すように、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に装着部８１ｂが設けられ、この装着部８１ｂにＯリング１１が嵌めて装着される。

また、ＣＯ_２冷媒は、１０数ＭＰａといった臨界圧以上に昇圧されるため、その作動圧力が高い。これに起因するＯリング１１のせり上がりによる噛み込みを防止するため、装着された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。バックアップリング１０は一般的にＯリング１１に比べ弾性の小さい樹脂等の材質で形成されている。

バックアップリング１０は、切れ目（スリット）からのＣＯ_２冷媒の通過を防止するため、径方向に切れ目のないエンドレスタイプのバックアップリング１０が採用されている。さらに、雄側継手８の嵌合凸部８１の先端側に、キャップ１２を着脱可能に装着している。

特開２００５−０４２８１５号公報

図６に示すように、キャップ１２の嵌合凸部８１の先端と対向する部分には、ストッパ（押し込み防止凸部）１２ｂを内周側に向けて突出させて設けている（図６参照）。このストッパ１２ｂは、嵌合凸部８１に装着した時に嵌合凸部８１の先端外側の面取り部に当接して、冷媒圧力によってキャップ１２がＯリング１１を圧迫するのを防ぐものである。

また、キャップ１２の内周面にはもう一つ、保持リブ（保持突起）１２ａを突出させて設けていると共に、嵌合凸部８１の先端側にはキャップ保持溝８１ａを設けている（図５（ｂ）参照）。このキャップ保持溝８１ａにキャップ１２の保持リブ１２ａが嵌って嵌合凸部８１の先端所定位置にキャップ１２を保持するようになっている。なお、キャップ１２の内周側に設けるストッパ１２ｂと保持リブ１２ａとは軸方向で重ならないように円周部を分割して（例えば図６では４分割して）設けている。

そして、キャップ１２は、冷凍サイクル運転中は配管継手に固定されて動かないようにし、配管継手を外した際は、工具あるいは手によって外すことができるような設計となっている。本実施例では、保持リブ１２ａに丸みを設けることにより、キャップ１２を着脱可能としている。

次に、キャップ１２の特徴を説明する。まず、Ｏリング１１の隣であり嵌合凸部８１の最先端側にキャップ１２を設けている。すなわち、キャップ１２を最先端側に装着することにより、Ｏリング１１およびバックアップリング１０が脱落するのを防止することができる。また、キャップ１２を嵌合凸部８１に着脱可能としたことにより、Ｏリング１１およびバックアップリング１０の交換が可能となっている。

しかし、上記のような配管継手構造を使用する場合、キャップ１２の構造に問題があった。すなわち、キャップ１２を嵌合凸部８１の最先端側に嵌合させる際、キャップ１２を嵌合凸部８１に向かって軸方向へ移動させる。この時、保持リブ１２ａが、嵌合凸部８１のキャップ保持溝８１ａに嵌入された時、キャップ１２の嵌合が終了する。しかし、前記配管継手を生産していくうちに、作業者が手により組付けるのが困難であり（工具を使わざるを得なくなる）、さらに嵌入終了時を正確に把握するのも困難であることが判明した。

すなわち、該キャップ１２は樹脂製のためゴムに比べ弾力性を持たず、保持リブ１２ａが変形しにくいために、キャップ１２を嵌合する際に大きな力を必要とし、作業性が大幅に悪化してしまう。また、必要以上に大きな力にてキャップ１２を嵌合させると、保持リブ１２ａが塑性変形し、リブの突起が潰れてしまう。そのため、保持リブ１２ａがキャップ保持溝８１ａに嵌入される前に、作業者が、キャップ１２の組付け移動を終了したり、反対に、保持リブ１２ａが、キャップ保持溝８１ａに嵌入され、さらに行き過ぎて該保持溝８１ａを通過した状態でキャップ１２の組付け移動を終了したりすることがあった。このようなキャップ１２の不完全な組付け状態では、Ｏリング１１およびバックアップリング１０の脱落を防止する機能が不完全なものとなる。

また、修理時等で配管継手を外した際に、再組付け後の冷媒シール性を確保するために、樹脂キャップ１２を外し、Ｏリング１１とバックアップリング１０を新品に交換する必要がある。この時、前記配管継手の構造ではキャップ１２を外す際に大きな力が必要となるため手では外せず、工具を使わざるを得なくなる。しかし、例えば鋼性の工具を使用した場合、キャップ１２を外す際に誤って工具が配管継手に接触し、傷をつけてしまう恐れがある。特に、Ｏリング１１あるいはバックアップリング１０と配管継手との接触面８１ｂに傷がついた場合、再組付け後、損傷部より冷媒が漏れてしまい、冷媒シールができなくなってしまう。

一方、保持リブ１２ａの径方向高さを低くすることで、着脱時に要する力を低減させることができるが、その場合、配管継手にキャップ１２を固定する力が弱くなり、冷凍サイクル運転中、あるいは配管継手を外す際に、キャップ１２が外れて、Ｏリング１１およびバックアップリング１０が脱落する恐れがある。

本発明は、この従来の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、着脱が容易で正規位置に装着したことが容易に判明する、Ｏリングおよびバックアップリングの脱落を防止するためのキャップを備えた冷凍サイクル用配管継手を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の密封装置を提供する。
請求項１に記載の発明によれば、シール部材とバックアップリングが第１部材から外れるのを防止するための円環状キャップを有し、第１部材の装着部には円周溝が配設され、円環状キャップには円周溝に嵌入する円周突起部が配設されかつ円環の一箇所にスリットが配設されている密封装置が提供される。このスリットにより、キャップの着脱が容易となり、キャップを第１部材の装着部に装着する時、クリック感（カチッと嵌合する感覚）が発生し正規位置に装着したことが容易に判明するためキャップの不完全な組付けを防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、円環状キャップの前記円周突起部は、円周の一部に備えられている密封装置が提供される。これにより、キャップを第１部材の装着部に装着する時、さらにクリック感が発生し正規位置に装着したことがさらに容易に判明する。

請求項３に記載の発明によれば、スリットが、円周突起部位置に配設されている密封装置が提供される。これにより、キャップを第１部材の装着部に装着する時、一層、クリック感が発生し正規位置に装着したことが、一層容易に判明する。また、請求項４に記載の発明によれば、流体が臨界圧以上に昇圧されるＣＯ_２である密封装置が提供される。本発明は、臨界圧以上に昇圧されるＣＯ_２を流体に使用する場合に好適である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１は、従来例の冷凍サイクルＲの模式図であると同時に、本発明の実施形態においても同一の冷凍サイクルＲに基づくものである。図２は、本発明の実施形態に係る冷凍サイクル用配管継手の断面図であり、図３は、本発明に係る密封装置の円環状キャップの説明図である。
冷凍サイクルＲは冷媒圧縮機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。

本発明の実施形態における冷凍サイクル用配管継手７（以下、配管継手７と言う）の接続状態は、従来例と同じである（図７）。配管継手７は雄側継手８と雌側継手９とより成り、両継手８、９とも円筒状の冷媒配管６と接続ブロックとをろう付けして構成している。

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Ａ３０００番台を使用している。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。

図２の（ａ）は本発明の実施形態に係る冷凍サイクル用配管継手７ｗの断面図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｃ部の拡大図である。図２に示すように、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１０ｗとが装着されている（図２（ｂ）参照）。

ここで、Ｏリング１１はドーナツ状のリング形状であり、断面は円形形状である。そして、Ｏリング１１はゴム等の弾力性のある材料より成り、本実施例ではＩＩＲゴムを使用している。また、バックアップリング１０ｗは、径方向に切れ目のないエンドレスタイプのものを用いており、材質もナイロン樹脂などのように冷媒透過性の低い材質のものを用いている。バックアップリング１０ｗの内周は、嵌合凸部８１先端方向に内径が狭まるテーパ形状となっており、ＣＯ_２ガスが外部に漏れにくい形状となっている。この構造は、特願２００３−２９１９６号公報に開示されている。

そして、雄側継手８の嵌合凸部８１の先端側に、キャップ２１を着脱可能に設けている。これに伴い、雌側継手９の嵌合凹部９１は、嵌合凸部８１、バックアップリング１０、Ｏリング１１、およびキャップ２１を嵌入する円筒状としている。このキャップ２１は、雌側継手９よりも柔らかい材質で形成されたものであり、本実施例ではＰＢＴ（ポリ・ブタジエン・テレフタレート）を用いている。

図３に示すように、キャップ２１には、径方向にスリット（切れ目）２１ｕが設けられている。このスリット２１ｕは、軸方向に沿って（縦方向に）設けられても、図４に示すように斜めに設けられても良い。このスリットにより、作業者が手により着脱することが容易になるため、工具使用時にシール面を工具により傷つける可能性が無くなる。スリット配設によりスリット無しに比し、嵌合凸部８１へのキャップによる締付力を大きくしても着脱性が低下することは無くなる。すなわち、該締付力を大きくすることにより、雄側継手８を雌側継手９から外す際、キャップが雄側継手８から外れにくくなる。

また、キャップ２１の内周面には、保持リブ（保持突起）２１ａを突出させて設けている（図２参照）と共に、嵌合凸部８１の先端側には円周状にキャップ保持溝８１ａを設けている（図２（ｂ）参照）。このキャップ保持溝８１ａにキャップ２１の前記保持リブ２１ａが嵌って嵌合凸部８１の先端所定位置にキャップ２１を保持するようになっている。

前記保持リブ（円周突起部）２１ａは、円周の一部に対称的に２箇所（２１ａｘ、２１ａｙ）備えられている。そして、スリット２１ｕは、１箇所の保持リブ２１ａｙに配設されている。保持リブおよびスリットの配置や形式に関して様々な試作実験を繰り返した結果、この形式が最もクリック感が生じることが分かった。

そしてキャップ２１は、冷凍サイクル運転中は配管継手に固定されて動かないようにし、配管継手を外した際は、手によって外すことができるような設計となっている。本実施例では、保持リブ２１ａに丸みを設けることにより、キャップ２１を着脱可能としている。

そして、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、配管継手７を流通する流体は、ＣＯ_２冷媒である。本発明は、１０数ＭＰａといった臨界圧以上に昇圧して用いられ、透過係数も大きいＣＯ_２冷媒を用いた冷凍サイクルの冷媒流路を接続する配管継手部に用いて好適である。

従来例の冷凍サイクルＲの模式図である。本発明の実施形態に係る冷凍サイクル用配管継手の断面図である。本発明に係る密封装置の円環状キャップの平面図および断面図である。本発明に係る別の密封装置の円環状キャップの平面図および側面図である。従来の冷凍サイクル用配管継手の断面図とその詳細図である。従来の密封装置の円環状キャップである。従来の冷凍サイクル用配管継手の断面図である。従来例の密封装置の各部品の組付け順序図である。

符号の説明

７密封装置
８第１部材
９第２部材
１０バックアップリング
１１Ｏリング
２１円環状キャップ

Claims

流体が内部を流通するとともに、互いに連結される第１部材（８）および第２部材（９）を備え、前記第１部材と第２部材との連結部からの前記流体の漏れを防止する密封装置（７ｗ）であって、
前記第１部材の装着部（８１）に装着され、前記第１部材および前記第２部材の被シール面間をシールするゴム材質のシール部材（１１）と、
前記第１部材の前記装着部に装着され、前記シール部材よりも前記流体が透過しにくい材質から形成され、全周方向に連続した、前記シール部材を支持するバックアップリング（１０ｗ）と、
前記シール部材と前記バックアップリングが前記第１部材から外れるのを防止するための円環状キャップ（２１）と、を有し、
前記装着部には円周溝（８１ａ）が配設され、前記円環状キャップには前記円周溝に嵌入する円周突起部（２１ａ）が配設されかつ円環の一箇所にスリット（２１ｕ）が配設されていることを特徴とする、密封装置（７ｗ）。
前記円環状キャップの前記円周突起部（２１ａ）は、円周の一部に備えられていることを特徴とする、請求項１に記載の密封装置（７ｗ）。
前記スリット（２１ｕ）が、前記円周突起部位置（２１ａｙ）に配設されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の密封装置（７ｗ）。
前記流体は、臨界圧以上に昇圧されるＣＯ_２であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の密封装置。