JP2008115912A - 配管部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士を容易に接続することを可能とする配管部材を提供する。
【解決手段】配管部材としての管継手1はステンレス鋼で構成されている。管継手1は二つの厚肉部2a,2bと変形部3とろう付け部4を一体に備えている。ろう付け部4は厚肉部2bに連なり流量制御弁100にろう付けされる。二つの厚肉部2a,2bは間隔をあけている。厚肉部2aにはくい込み式の管継手5のナット8が螺合する。変形部3は厚肉部2a,2b間に配置され厚肉部2a,2bよりも薄く形成されている。変形部3は厚肉部2aから作用した力によって弾性変形又は塑性変形して当該力が厚肉部2bに伝わることを規制する。
【選択図】図2
【解決手段】配管部材としての管継手1はステンレス鋼で構成されている。管継手1は二つの厚肉部2a,2bと変形部3とろう付け部4を一体に備えている。ろう付け部4は厚肉部2bに連なり流量制御弁100にろう付けされる。二つの厚肉部2a,2bは間隔をあけている。厚肉部2aにはくい込み式の管継手5のナット8が螺合する。変形部3は厚肉部2a,2b間に配置され厚肉部2a,2bよりも薄く形成されている。変形部3は厚肉部2aから作用した力によって弾性変形又は塑性変形して当該力が厚肉部2bに伝わることを規制する。
【選択図】図2
Description
本発明は、冷凍サイクル装置などに用いられて、内側に流体を通す配管部材に関する。
近年、冷凍サイクル装置では、環境に対する影響を抑制するために、フロン系の冷媒に替えてアンモニア系の冷媒を用いることが提案されている。このフロン系の冷媒に使用されている銅系の材料はアンモニア系の冷媒に侵されるため、アンモニア系の冷媒を用いる冷凍サイクル装置では、耐アンモニア性の材料として、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材を用いることが求められている。なお、配管部材とは、たとえば、管や管継手などの内側に前述した冷媒などの流体を通す物品の全てを示している。
前述したアンモニア系の冷媒を用いる冷凍サイクル装置では配管部材同士を接続する又は配管部材と各種のバルブ(弁)とを接続する際には、銅を含んでいないニッケルろうなどを用いてろう付けすることや、ろうを用いない溶接を行うことや、互いに接続する二つの配管部材のうち一方を他方にねじ込むなどしてきた。
前述したニッケルろうは、従来からフロン系冷媒の配管部材同士を接続する又は配管部材と各種のバルブ(弁)とを接続する際に用いられてきた銅を含んだ銀ろうや銅ろうよりも機械的な強度が低い。ニッケルろうの機械的な強度は、銀ろうや銅ろうの機械的な強度の1/3から1/2程度である。このため、前述したニッケルろうを用いてろう付けを行うと、ステンレス鋼で構成された配管部材の機械的な強度が高いために、ろう付けされた配管部材に他のユニオン式やくい込み式の配管部材をねじ込む際などに、当該ろう付けされた配管部材に作用した力がろう付け箇所(即ち、ニッケルろう)に集中してしまう。ニッケルろうは、機械的な強度が低いために、力が集中すると、破壊されて、ろう付けした配管部材間に亀裂が生じたり最悪の場合にはろう付けした配管部材同士が分離してしまう。
このため、前述した鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士をねじ込む等して接続する際には、ろう付け箇所に力が集中しないように、細心の注意を図る必要があった。
したがって、本発明の目的は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士を容易に接続することを可能とする配管部材を提供することにある。
前記目的を達成するために、請求項1に記載の本発明の配管部材は、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成され、かつ、二つの厚肉部と、前記二つの厚肉部間に該二つの厚肉部と連なって配置されかつ前記二つの厚肉部の一方に作用した力によって、弾性変形と塑性変形とのうち少なくとも一方の変形をして当該力が他方に伝わることを規制する変形部と、を備えたことを特徴としている。
請求項2に記載の本発明の配管部材は、請求項1記載の配管部材において、前記変形部の厚みは、前記厚肉部の厚みよりも薄いことを特徴としている。
請求項3に記載の本発明の配管部材は、請求項2記載の配管部材において、前記変形部の外表面には、互いに平行な溝が複数形成されていることを特徴としている。
請求項4に記載の本発明の配管部材は、請求項3記載の配管部材において、前記溝が、互いに密に並べられていることを特徴としている。
請求項5に記載の本発明の配管部材は、請求項1記載の配管部材において、前記変形部は、その外表面から凹でかつ螺旋状に延在した溝が形成されていることを特徴としている。
請求項1に記載された本発明の配管部材は、二つの厚肉部間に弾性変形及び塑性変形可能な変形部を設けているので、一方の厚肉部にユニオン式やくい込み式の管継手が取り付けられる際に、当該一方の厚肉部に作用した力によって、変形部が弾性変形と塑性変形とのうち少なくとも一方の変形をして、他方の厚肉部に伝わらない。
このため、他方の厚肉部が他の物品にろう付けされても、一方の厚肉部に管継手をねじ込む際に、ろう付け箇所に力が集中しないように細心の注意を図る必要がなくなる。したがって、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士を容易に接続することができる。
請求項2に記載された本発明の配管部材は、変形部が厚肉部よりも薄い厚みに形成されているので、確実に弾性変形及び塑性変形しやすくなる。
このため、一方の厚肉部に管継手をねじ込む際に、ろう付け箇所に力が集中しないように細心の注意を図る必要が確実になくなる。したがって、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士を確実に容易に接続することができる。さらに、変形部が厚肉部よりも薄いので、一方の厚肉部に他の配管部材が溶接される時の熱が他方の厚肉部に伝わりにくくなり、流量制御弁の冷却が簡易で済む。
請求項3に記載された本発明の配管部材は、変形部の外表面に複数の溝が形成されているので、当該変形部がより確実に弾性変形及び塑性変形しやすくなる。
このため、一方の厚肉部に管継手をねじ込む際に、ろう付け箇所に力が集中しないように細心の注意を図る必要がより確実になくなる。したがって、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士をより確実に容易に接続することができる。
また、変形部に複数の溝が形成されているので、該変形部の剛性を周方向に一様でき、変形部を一様に変形されることができる。さらに、溝の数や深さを変更することで変形部の剛性を容易に変更することができる。
請求項4に記載された本発明の配管部材は、変形部の外表面に形成された複数の溝が互いに間隔をあけることなく密に並んでいるので、当該変形部がより一層確実に弾性変形及び塑性変形しやすくなる。
このため、一方の厚肉部に管継手をねじ込む際に、ろう付け箇所に力が集中しないように細心の注意を図る必要がより一層確実になくなる。したがって、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士をより一層確実に容易に接続することができる。
請求項5に記載された本発明の配管部材は、変形部の外表面に螺旋状に延在した溝が形成されているので、当該変形部が確実に弾性変形及び塑性変形しやすくなる。
このため、一方の厚肉部に管継手をねじ込む際に、ろう付け箇所に力が集中しないように細心の注意を図る必要が確実になくなる。したがって、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成された配管部材同士を確実に容易に接続することができる。
以下に、本発明の一実施形態にかかる配管部材としての管継手を、図1乃至図5を参照して説明する。
本実施形態の管継手1は、図1に示すように、一端部が流量制御弁100の弁ハウジング11に、ニッケルろうを用いたろう付けによって、固定される。管継手1は、一つの流量制御弁100に二つ取り付けられて、アンモニア系の冷媒を用いた冷凍サイクル装置の一部を構成する。一方の管継手1は、弁ハウジング11の側部に取り付けられて後述する弁室14に直接連通する。他方の管継手1は、弁ハウジング11の下底部に取り付けられて後述する弁ポート17を介して弁室14に連通する。
流量制御弁100は、図1に示すように、ステンレス鋼製のカップ形状の弁ハウジング11を有する。弁ハウジング11の上部開口縁部には樹脂製の弁支持ガイド部材12にインサート成形された取付金具13が溶接されている。これにより、弁支持ガイド部材12が弁ハウジング11に固定装着され、弁ハウジング11は弁支持ガイド部材12と共働して円筒空間状の弁室14を画定している。
弁ハウジング11の側部には管継手1が、弁ハウジング11の底部には管継手1が各々溶接、ろう付け等によって固定装着されている。
弁ハウジング11の底部中央には、管継手1に直接連通する弁ポート17を形成された弁座部材18が固定金具19によって固定装着されている。弁座部材18は、非導電性材料であるPPS(ポリフェニレンスルフィド)樹脂等のプラスチックスにより構成され、インサート成形によってステンレス鋼製の固定金具19を一体に有する。
弁座部材18は、固定金具19をもって弁ハウジング11との間にOリング22を挟んでいる。固定金具19は、樹脂製の弁座部材18に設けられており、弁座部に生じる差圧に対する強度を確保する。弁座部材18は、ストレート孔による弁ポート17より管継手1の側に末広がりのテーパ孔24を有する。
弁支持ガイド部材12には弁室14へ向けて開口したガイド孔25が形成されている。ガイド孔25には円筒状の弁ホルダ26が軸線方向(図1にて上下方向)に摺動可能に嵌合している。弁ホルダ26は、弁体30のステム部31を弁ホルダ26の下端に固定装着されたスリーブ状の弁受け部材27によって抜け止めした状態で吊り下げ支持している。
弁体30は、弁ホルダ26より吊り下げ支持され、弁受け部材27より下方に突出した部分にニードル部(計量部)32を有する。ニードル部32は、弁ポート17内に進入し、弁体30の軸線方向(上下方向)位置に応じて流量制御を行う。
弁ホルダ26、弁受け部材27はステンレス鋼によって構成されているのに対し、弁体30は、ステム部31、ニードル部32のすべてを非導電性材料であるPPS(ポリフェニレンスルフィド)樹脂等のプラスチックスやセラミックスにより構成されている。
弁支持ガイド部材12は上部に雌ねじ孔28をガイド孔25と同心に有する。雌ねじ孔28には後述するステッピングモータ50のロータ軸51に形成された雄ねじ部52がねじ係合している。
ロータ軸51は、下端に弁ホルダ26内に位置するフランジ部53を有し、ワッシャ29を介して弁ホルダ26を相対回転可能な状態で吊り下げ支持している。弁ホルダ26内のフランジ部53の側にはばねリテーナ41が設けられており、ばねリテーナ41と弁体30のステム部31との間に圧縮コイルばね42が挟まれている。ロータ軸51は、雄ねじ部52と雌ねじ孔28とのねじ係合により、回転しながら軸線方向移動し、この軸線方向移動が、弁ホルダ26および弁体30に伝達される。これにより、弁体30の軸線方向(上下方向)位置が決まる。
弁ハウジング11の上部にはステッピングモータ50が取り付けられている。ステッピングモータ50は、弁ハウジング11に溶接等によって気密に固定装着されたステンレス鋼製のロータケース54と、ロータケース54内に自身の中心軸線周りに回転可能に配置されたロータ55と、ロータケース54の外周部に固定装着されたステータコイルユニット(図示せず)とを有する。
ロータ55は、外周部を多極着磁され、ボス部57に設けられたブッシュ58によってロータ軸51と固定連結されている。
また、ロータケース54内には、ロータ55の回転を制限するストッパ機構59が構成されている。ストッパ機構59はロータケース54内の天井部に固定されたスリーブ部材60と、スリーブ部材60の外周部に取り付けられた螺旋ガイド61と、螺旋ガイド61に係合した可動ストッパ62とを有し、可動ストッパ62がロータ55に形成された突起片63によって蹴り回されることにより、ロータ55の回転に伴って螺旋ガイド61に案内されて旋回しつつ上下移動し、スリーブ部材60の下端のストッパ部64あるいはスリーブ部材60の基端のストッパ部65に当接することにより、弁開方向、あるいは弁閉方向のロータ55の回転を制限する。
なお、スリーブ部材60内には軸受スリーブ66が取り付けられており、軸受スリーブ66はロータ軸51の上部延長軸部67を回転可能に且つ軸線方向に移動可能に支持している。
ステッピングモータ50は、ステータコイルユニットのステータコイル(図示省略)にパルス信号が与えられることにより、そのパルス数に応じてロータ55を回転させる。このロータ55の回転によってロータ55と一体のロータ軸51が回転しつつ軸線方向に移動する。これにより、弁ホルダ26および弁体30が上下移動(軸線方向移動)し、弁開閉および弁ポート17の開度増減が行われる。
これにより、弁体30の小径側の端部が弁ポート17のテーパ状弁座面に着座した全閉状態が得られると共に、弁ポート17に対する小径側の端部の相対的な軸線方向位置関係によって流量制御が行われる。
配管部材としての管継手1は、ステンレス鋼で構成され、かつ、例えば、流体としてのアンモニア系の冷媒を通す。管継手1は、図2乃至図4に示すように、全体として、円筒状に形成され、かつ二つの厚肉部2と、変形部3と、ろう付け部4とを一体に備えている。管継手1は、図1及び図2に示すように、一方の厚肉部2(以下、符号2aで示す)と、変形部3と、他方の厚肉部2(以下、符号2bで示す)と、ろう付け部4とを順に配置し、これらが直列に連なった格好に形成されている。管継手1は、一方の厚肉部2aと、変形部3と、他方の厚肉部2bと、ろう付け部4とに亘って、即ち、その全長に亘って内径が一定に形成されている。
二つの厚肉部2a,2bは、図3及び図5に示すように、互いに間隔をあけて配置されている。それぞれの厚肉部2a,2bは、周方向に厚みTAが一定に形成されており、これら二つの厚肉部2a,2bの厚みTAが等しく形成されている。
変形部3は、二つの厚肉部2a,2b間に配置され、かつ、図4及び図5に示すようにその厚みTBが厚肉部2a,2bの厚みTAよりも薄く形成されている。このため、変形部3は、厚肉部2a,2bよりも弾性変形及び塑性変形しやすくなっている。変形部3の厚みTBは、周方向に一定に形成されている。
ろう付け部4は、他方の厚肉部2bの外縁に連なっている。ろう付け部4は、前述したニッケルろうを用いたろう付けによって、弁ハウジング11に固定される。このように、他方の厚肉部2bは、ろう付け部4を介して、流量制御弁100の弁ハウジング11に固定(ろう付け)される。
厚肉部2a,2bと変形部3とろう付け部4とに亘って即ち全長に亘って、管継手1の厚みTA,TBは、前述した冷凍サイクル装置の通常の使用状況において、十分耐えうる強度を有する厚みとなっている。厚肉部2a,2bと変形部3とろう付け部4とに亘って即ち全長に亘って、管継手1の内周面には、段差が設けられていない。
前述した管継手1は、前述した一方の厚肉部2aにくい込み式の管継手5を介して、配管部材としての管6が接続される。管6は、ステンレス鋼で構成され、内外径が厚肉部2a,2bと等しい円筒状に形成されている。くい込み式の管継手5は、ステンレス鋼で構成された円筒状のユニオン7と、ステンレス鋼で構成されてユニオン7の両端部に螺合した一対のナット8と、それぞれのナット8とユニオン7との間に配置されたステンレス鋼で構成されたスリーブ9とを備えている。
くい込み式の管継手5は、ナット8をユニオン7から緩めた状態で、一方のナット8を通してユニオン7内に厚肉部2aを通し、他方のナット8を通してユニオン7内に管6を通して、ナット8をユニオン7に近づける方向に締め付ける。そして、くい込み式の管継手5は、スリーブ9が、管継手1の厚肉部2a及び管6の外周面にくい込んで、管継手1と管6とを、これらの間から前述したアンモニア系の冷媒が漏れないように密に固定する。
前述した構成の冷凍サイクル装置を組み立てる際には、予め、流量制御弁100の弁ハウジング11に管継手1をニッケルろうを用いたろう付けによって固定しておく。その後、ナット8を緩めた状態で、くい込み式の管継手5のナット8を通してユニオン7内に一方の厚肉部2aを挿入した後、ナット8を締め付ける。すると、ナット8をねじ込む力が、スリーブ9を介して一方の厚肉部2aにも作用する。すると、厚肉部2a,2b即ち管継手1が矢印A(図1に示す)に沿って軸芯回りにねじられたり、例えば、矢印B(図1に示す)に沿って厚肉部2bの端を中心として回転する方向に曲げられる。すると、厚肉部2a,2bよりも弾性変形及び塑性変形しやすい変形部3が弾性変形と塑性変形のうち少なくとも一方の変形をして、一方の厚肉部2aに作用したねじる力が他方の厚肉部2b即ちろう付け部4に伝わらなくなる。このように、変形部3は、前記一方の厚肉部2に作用した力によって弾性変形と塑性変形のうち少なくとも一方の変形をして、当該力が他方の厚肉部2に伝わることを規制する。
本実施形態によれば、二つの厚肉部2a,2b間に弾性変形及び塑性変形可能な変形部3を設けているので、一方の厚肉部2aにくい込み式の管継手5やユニオン式の管継手が取り付けられる際に、当該一方の厚肉部2aに作用した矢印A,Bに沿う力によって、変形部3が弾性変形と塑性変形のうち少なくとも一方の変形をして、前述した力が他方の厚肉部2bに伝わらない。他方の厚肉部2bが、ろう付け部4を介して他の物品としての流量制御弁100にろう付けされても、一方の厚肉部2aにくい込み式の管継手5をねじ込む際に、ろう付け箇所に力が集中しないように細心の注意を図る必要がなくなる。したがって、ステンレス鋼で構成された管継手1と管6などとを容易に接続することができる。
また、変形部3の厚みTBが厚肉部2a,2bの厚みTAよりも薄い一定の厚みに形成されているので、変形部3が確実に弾性変形及び塑性変形しやすくなる。したがって、ステンレス鋼で構成された管継手1と管6などとを確実に容易に接続することができる。
前述した実施形態では、変形部3の外周面を平坦に形成したが、本発明では、変形部3の外周面に溝61,62,63(図6ないし図13に示す)を形成しても良い。なお、図6ないし図13において、前述した実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。
図6ないし図11に示す場合では、変形部3の外周面に変形部3即ち管継手1の軸芯に沿って直線状に延在した溝61,62を複数形成している。溝61,62は、勿論、変形部3の外周面から凹でかつ該変形部3の内面まで貫通していない。溝61,62は、変形部3の外周面に等間隔に設けられている。
図6ないし図8に示す場合では、溝61を、互いに間隔をあけて配置している。図9ないし図11に示す場合では、溝62を、互いに間隔を密に配置している。なお、図6ないし図11では、変形部3の厚みTBを厚肉部2a,2bの厚みTAよりも薄くしている。しかしながら、本発明では、変形部3に溝61,62を設ける場合には、変形部3の厚みTCを厚肉部2a,2bの厚みTAと等しくしても良い。
図6ないし図11に示す場合では、変形部3に溝61,62が形成されているので、変形部3が確実に弾性変形しやすくなる。したがって、ステンレス鋼で構成された管継手1と管6などとをより確実に容易に接続することができる。
さらに、図6ないし図11に示す場合では、変形部3に複数の溝61,62が形成されているので、該変形部3の剛性を周方向に一様でき、変形部3を一様に変形されることができる。さらに、溝61,62の数や深さを変更することで変形部3の剛性を容易に変更することができる。
また、図12及び図13に示す場合では、変形部3の外周面に螺旋状に延在した溝63を形成している。溝63は、勿論、変形部3の外周面から凹でかつ該変形部3の内面まで貫通していない。溝63の方向(軸芯に対する傾き)は、くい込み式の管継手5のナット8を締め付ける際に該ナット8から厚肉部2aに作用するねじる力の向きと等しいのが望ましい。この場合、くい込み式の管継手5に管継手1を取り付ける際に、ナット8をねじ込んでも、変形部3が不意に破損してしまうことを防止できる。また、溝63の方向(軸芯に対する傾き)は、くい込み式の管継手5のナット8を締め付ける際に該ナット8から厚肉部2aに作用するねじる力の向きと逆向きであっても良い。
なお、図12及び図13では、変形部3の厚みTCを厚肉部2a,2bの厚みTAと等しくしている。しかしながら、本発明では、変形部3に溝63を設ける場合には、変形部3の厚みTCを厚肉部2a,2bの厚みTAよりも薄くしても良い。図13に示す場合では、変形部3に溝63が形成されているので、変形部3が確実に弾性変形及び塑性変形しやすくなる。したがって、ステンレス鋼で構成された管継手1と管6などとをより確実に容易に接続することができる。
なお、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、前述した実施形態では、冷凍サイクル装置を構成する管継手1を示している。しかしながら、本発明では、冷凍サイクル装置以外の装置を構成する管継手1や管に適用しても良い。要するに、本発明では、各種の流体を流す管や管継手1に適用するのが望ましく、本発明でいう配管部材とは各種の流体を流す管や管継手1などを示している。また、本発明では、溝61,62,63の形状や位置も種々変更しても良い。さらに、本発明では、一本の配管部材に互いに間隔をあけて変形部3を設けて、該変形部3間に厚肉部2a,2bを設けても良い。また、本発明では、一方の厚肉部2aに、くい込み式の管継手5の他に例えばユニオン式などの他の接合方式の管継手を接続しても勿論良い。
さらに、本発明では、管継手1を、ステンレス鋼に限らず、鉄やアルミニウム系金属などの耐アンモニア性の金属で構成しても良い。要するに、本発明では、管継手1を、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成すれば良い。なお、管継手1を、アルミニウム系金属で構成した場合には、当該管継手1を接続するためのろうとして、アルミニウム合金ろうを用いる。
また、本発明では、一方の厚肉部2aに溶接によって他の配管部材を接続しても良い。この場合、特に変形部3の厚みTBが厚肉部2a,2bの厚みTAよりも薄い場合に、一方の厚肉部2aに作用した熱が他方の厚肉部2bに伝わりにくくなり、当該他方の厚肉部2bに取り付けられる流量制御弁100などの各種の機器にダメージを与えることを防止できる。
1 管継手(配管部材)
2 厚肉部
2a 一方の厚肉部
2b 他方の厚肉部
3 変形部
6 管(配管部材)
61,62,63 溝
TA 厚肉部の厚み
TB 変形部の厚み
2 厚肉部
2a 一方の厚肉部
2b 他方の厚肉部
3 変形部
6 管(配管部材)
61,62,63 溝
TA 厚肉部の厚み
TB 変形部の厚み
Claims (5)
- 鉄、ステンレス鋼、アルミニウム系金属のうちいずれかで構成され、かつ、二つの厚肉部と、前記二つの厚肉部間に該二つの厚肉部と連なって配置されかつ前記二つの厚肉部の一方に作用した力によって、弾性変形と塑性変形とのうち少なくとも一方の変形をして当該力が他方に伝わることを規制する変形部と、を備えたことを特徴とする配管部材。
- 前記変形部の厚みは、前記厚肉部の厚みよりも薄いことを特徴とする請求項1記載の配管部材。
- 前記変形部の外表面には、互いに平行な溝が複数形成されていることを特徴とする請求項2記載の配管部材。
- 前記溝が、互いに密に並べられていることを特徴とする請求項3記載の配管部材。
- 前記変形部は、その外表面から凹でかつ螺旋状に延在した溝が形成されていることを特徴とする請求項1記載の配管部材。
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