JP2009041701A - かしめ構造及び逆止弁 - Google Patents

Abstract

【課題】逆止弁において銅管１と弁座部材２のかしめ構造を改良し、二酸化炭素などの超高圧冷媒を用いる冷凍サイクルでも裏漏れ、弁座部材のガタツキ等を防止する。
【解決手段】銅管１内に、弁座部材２、弁体３及びホルダ部材を配設する。ホルダ部材の脚部４２で弁体３をガイドして冷媒の逆方向の流れ時に弁座部材２に着座させる。弁座部材２の外周に断面形状が四角形状となる角溝２ａを形成する。銅管１の外周からロールかしめにより、断面形状が四角形状となるかしめ溝１ａを形成してかしめる。かしめ溝１ａの幅Ｗ１を角溝２ａの幅Ｗ２以上の寸法とし、かしめ溝１ａの深さＤ１を角溝２ａの深さＤ２以上とし、角溝２ａ内に銅管１のかしめ部１Ａを充分埋めて空間をほとんど無くす。さらに、弁座部材の弁体と反対側の端面を受ける大かしめ部を銅管に形成する。また、角溝、かしめ溝の対を複数対設ける。角溝の周囲に複数の細溝を設けてかしめる。
【選択図】図２

Description

本発明は、円筒状の金属管内に、該金属管の内周に嵌合する金属別部材をかしめ固定するかしめ構造、及び、該かしめ構造により銅管内に弁座部材を固定するようにした逆止弁に関する。

従来、例えば特開２００６−２００５５４号公報（特許文献１）、特開２００７−４０６５４号公報（特許文献２）に開示されているように、冷凍サイクルにおいて、サイクルの回路を構成する要素として逆止弁が多用されている。

図８(A) は従来の逆止弁の一例を示す図であり、この逆止弁は、銅管５、弁座部材６、弁体７及びホルダ部材８を備えており、銅管５内に弁座部材６とホルダ部材８が固定され、このホルダ部材８内に弁体７が配設されている。冷凍サイクルの冷媒の流れは、順方向では、導入口５１側から流入する冷媒が弁座部材６の開口部６１を通り、弁体７は冷媒の圧力で弁座部材６から離座（離間）し、冷媒は弁体７及びホルダ部材８の側部を経由して導出口５２から流出する。冷媒の逆方向の流れに対しては、導出口５２ら流入する冷媒の圧力により弁体７が弁座部材６に着座して開口部６１を封止し、冷媒が逆方向に流れないような構造となっている。

また、図８(B) の拡大図に示すように、銅管５内に弁座部材６を固定する構造は、弁座部材６の外周の全周に形成した角溝６ａに合わせて、銅管５の外周からロールかしめするかしめ構造となっている。これにより、銅管５の部材の一部が角溝６ａ内に膨出した構造となり、弁座部材６の固定と冷媒の裏漏れ防止をかねている。
特開２００６−２００５５４号公報 特開２００７−４０６５４号公報

従来の逆止弁におけるかしめ構造にあっては、逆流する冷媒の流体圧力が高圧となる場合、弁閉方向への弁座部材６が受ける荷重が大きくなることで、かしめ部が受ける荷重も大きくなり、弁座部材６の固定位置がズレて、ガタツキが生じたり、裏漏れが発生することがある。

この原因は、例えば図８(C) に示すように、弁座部材６の角溝６ａの断面形状が四角形状であるのに対して、銅管５のかしめ溝５ａと、かしめにより角溝６ａ内に膨出しているかしめ部５Ａの形状が断面半円形状（Ｒ形状）であるためである。すなわち、角溝６ａ内に銅管５の部材（銅肉）が埋まりきっておらず、角溝６ａ中に空間Ｓが存在することによる。このため、図８(D) に示すように、弁座部材６に大きな荷重が加わると、角溝６ａの内側面とかしめ部５Ａとの間に隙間Ｔが生じ、弁座部材６の固定位置のズレ、ガタツキ、裏漏れが発生する。

前記特許文献２のものでは、二酸化炭素の冷媒を用いた冷凍サイクルにおいて、圧縮機吸入側となる導出口を下にして、弁体を重力により弁開方向に移動しやすくし、冷媒の逆流に対しては弁体が上昇して弁閉となるように構成している。この場合、弁閉状態では二酸化炭素の超高圧が加わるが、特にこのように超高圧の冷媒に対しては、前記従来の逆止弁では前記の問題が生じる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、円筒状の金属管内に金属別部材を堅牢に固定できるようなかしめ構造を提供するとともに、該かしめ構造により超高圧冷凍サイクルに用いても、冷媒の裏漏れや弁座部材のガタツキも無く、安定した弁座部材の固定状態となる逆止弁を提供することを課題とする。

請求項１のかしめ構造は、円筒状の金属管内に、該金属管の内周に嵌合する金属別部材をかしめ固定するかしめ構造において、前記金属別部材の前記金属管の内周に対向する外周面の全周に、該金属管の中心軸を含む面での断面形状が四角形状となる角溝が形成され、前記金属管の前記金属別部材の前記角溝の位置に、前記中心軸を含む面での断面形状が四角形状となるかしめ溝がロールかしめにより形成され、前記かしめ溝の前記中心軸方向の幅が前記角溝の該中心軸方向の幅以上とされるとともに、該かしめ溝の深さが前記角溝の深さ以上とされていることを特徴とする。

請求項１のかしめ構造においては、金属管のかしめ溝が金属別部材の角溝と同様に断面形状が四角形状で、かしめ溝の幅が角溝の幅以上で、さらに、かしめ溝の深さが角溝の深さ以上となっている。したがって、金属別部材の角溝内に金属管の部材が充分に埋まりきり、角溝中に空間がほとんど無く、金属管の中心軸に沿った方向の荷重に対して金属別部材が金属管に堅牢に固定される。

請求項２の逆止弁は、請求項１に記載のかしめ構造を有するとともに前記金属管内に弁体を備えた逆止弁であって、前記金属管が銅管であり、前記金属別部材が、前記中心軸方向に開口を有するとともに前記弁体が着座及離座する弁座部材であり、前記弁座部材の前記角溝と、前記銅管の前記かしめ溝を有する前記かしめ構造により、該弁座部材が該銅管内に固定されていることを特徴とする。

請求項２の逆止弁においては、請求項１のかしめ構造により、弁座部材の角溝内に銅管の部材が充分に埋まり、角溝中に空間がほとんど無く、弁座部材が銅管に堅牢に固定される。したがって、冷媒等の流体の超高圧により弁体及び弁座部材に加わる荷重が大きくても、冷媒の裏漏れや弁座部材のガタツキも無く、安定した弁座部材の固定状態となる。

請求項３の逆止弁は、請求項２に記載の逆止弁であって、前記銅管に、前記弁座部材の前記弁体と反対側の端面を受けるように該銅管の内側に膨出させた大かしめ部を形成したことを特徴とする。

請求項３の逆止弁においては、弁座部材の弁対と反対側の端面が、銅管の大かしめ部により受けられるので、弁体及び弁座部材に加わる荷重に対して、請求項２の効果に加えて、弁座部材がさらに堅牢に固定される。

請求項４の逆止弁は、請求項２に記載の逆止弁であって、前記弁座部材の角溝と前記銅管のかしめ溝との対を複数対備えていることを特徴とする。

請求項４の逆止弁においては、複数対の角溝とかしめ溝により、弁座部材がさらに堅牢に固定される。

請求項５の逆止弁は、請求項２に記載の逆止弁であって、前記弁座部材の前記角溝以外の外周面に該角溝と並行な複数の細溝が形成され、前記銅管の該細溝に対応する部分もかしめ固定されていることを特徴とする。

請求項５の逆止弁においては、銅管のかしめにより複数の細溝内にも銅管の部材が埋め込まれ、弁座部材がさらに堅牢に固定される。

請求項１のかしめ構造によれば、金属管をかしめた金属別部材の角溝内に空間がほとんど無く、金属管の中心軸に沿った方向の荷重に対して金属別部材を金属管内に堅牢に固定することができる。

請求項２の逆止弁によれば、請求項１のかしめ構造により、銅管をかしめた弁座部材の角溝内に空間がほとんど無くなり、銅管の中心軸に沿った方向の荷重に対して弁座部材を銅管内に堅牢に固定することができ、冷媒等の流体の超高圧が弁体及び弁座部材に及ぼしても、冷媒の裏漏れや弁座部材のガタツキも無く、安定した弁座部材の固定状態となる。

請求項３の逆止弁によれば、請求項２にの効果に加えて、弁座部材をさらに堅牢に固定することができる。

請求項４の逆止弁によれば、複数対の角溝とかしめ溝により、弁座部材をさらに堅牢に固定することができる。

請求項５の逆止弁によれば、角溝とかしめ溝の効果に加えて、複数の細溝により、弁座部材をさらに堅牢に固定することができる。

次に、本発明のかしめ構造及び逆止弁の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の逆止弁の全体を示す縦断面図である。この逆止弁は、「金属管」としての銅管１と、「金属別部材」としての弁座部材２、弁体３及びホルダ部材４を備えている。銅管１は円筒状の形状で、その両端は順方向の冷媒が流入する導入口１１とその冷媒が流出する導出口１２となっている。弁座部材２は真ちゅう材で形成されており、銅管１の中心軸Ｌと並行な方向に開口２１を有している。また、弁座部材２の外周には係止溝２２が形成されている。

弁体３は金属板で形成されており、弁座部材２に対して導出口１２側に配設されている。ホルダ部材４は、台部４１から４つの脚部４２を並行に延設した五徳状の形状をしており、この４つの脚部４２の内側に弁体３が配設されている。また、台部４１の内側には、脚部４２の間に４つのストッパ部４３が折曲形成されており、弁体３は、弁座部材２とストッパ部４３との間で移動可能となっている。ホルダ部材４は、脚部４２の先端の爪を弁座部材２の係止溝２２に係止させることにより、弁座部材２、弁体３及びホルダ部材４が組み付けられる。そして、この弁座部材２、弁体３及びホルダ部材４のアッセンブリが銅管１内に挿入され、後述のように、弁座部材２と銅管１とのかしめ構造により、弁座部材２が銅管１内に固定されている。

図２は第１実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図である。図２(A) に示すように、弁座部材２の外周面２Ａは銅管１の内周に対向しており、この外周面２Ａの全周（銅管１の中心軸Ｌ廻りの全周）に、銅管１の中心軸Ｌを含む面での断面形状が四角形状となる角溝２ａが形成されている。また、銅管１の弁座部材２の角溝２ａの位置に、中心軸Ｌを含む面での断面形状が四角形状となるかしめ溝１ａがロールかしめにより形成さている。図２(B) に示すように、かしめ溝１ａの中心軸Ｌ方向の幅Ｗ１は、角溝２ａの中心軸Ｌ方向の幅Ｗ２以上の寸法とされ、さらに、かしめ溝１ａの中心軸Ｌに向かう半径方向の深さＤ１が角溝２ａの半径方向深さＤ２より大きくなっている。なお、実施形態の逆止弁は、弁閉状態で二酸化炭素の超高圧（例えば１０ＭＰａ）が加わる冷凍サイクルに用いられる。

ロールかしめは、銅管１内に弁座部材２（弁体３及びホルダ部材４）を挿入し、銅管１を並行なローラ上に載置し、ローラとともに銅管１を回転させながら、角溝２ａに対応する位置で銅管１の上から回転板を押し当てることにより、この銅管１にかしめ溝１ａを形成するものである。

図３は本発明におけるロールかしめの作用を従来技術におけるロールかしめの作用と比較して説明する図である。従来のロールかしめでは、図３(B) のような回転板２０を用いる。この回転板２０の周縁部は、銅管５の中心軸を含む面での断面形状が半円形状（Ｒ形状）である。このため、かしめの加工の特に最初の段階では回転板２０の先端が銅管５に対して角溝６ａの幅方向中心（一点）を加圧するため、図の破線の楕円で示した部分が角溝６ａの外側に逃げる傾向にある。このため、角溝６ａ内に銅管５の部材が埋まりきらないという問題がある。

これに対して、本発明のロールかしめでは、図３(A) のような回転板１０を用いる。この回転板１０の周縁部は、銅管１の中心軸を含む面での含む面での断面形状が四角形状である。このため、かしめの加工の最初から最後まで、回転板１０の先端の両側縁と角溝２ａの両側縁とで挟まれる図の破線の長方形の部分で、銅管１に最も圧力が加わる。したがって、銅管１の角溝２ａに対向する部分が外側に逃げることなく、角溝２ａ内に銅管１の充分な銅肉が圧入される。この作用は回転板１０の幅（すなわちかしめ溝１ａの幅）と角溝２ａの幅が同じであっても略同様である。

すなわち、前掲の図２のように、かしめ溝１ａの幅Ｗ１を角溝２ａの幅Ｗ２よりも大きな寸法とし、かしめ溝１ａの深さＤ１を角溝２ａの深さＤ２より大きくした「かしめ構造」により、弁座部材２の角溝２ａ内に銅管１のかしめ部１Ａの部材が充分に埋まりきり、角溝２ａ中に空間がほとんど無くなって、銅管１の中心軸Ｌに沿った方向の荷重に対して弁座部材２が銅管１に堅牢に固定される。なお、図２(B) に破線で示す部分にせん断荷重が作用するが、このせん断応力は銅のせん断強さに対して小さく、強度的に余裕がある。

次に、他の実施形態について説明する。以下の各実施形態は第１実施形態と同様な逆止弁の銅管１と弁座部材２のかしめ構造を示すものであり、各実施形態において適宜図示を省略する弁体及びホルダ部材は第１実施形態と同様である。また、各実施例で対応する部位には同符号を付記する。

図４は第２実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図であり、この第２実施形態のかしめ構造では、弁座部材２の外周面２Ａに角溝２ａが形成され、銅管１にかしめ溝１ａが形成され、この角溝２ａとかしめ溝１ａの構造及び作用効果は第１実施形態と同様である。弁座部材２の弁体３と反対側にはテーパ状の端面２３が形成されている。また、銅管１の上記端面２３に対応する位置には該銅管１の中心軸Ｌ回りの全周に、中心軸Ｌを含む断面の断面形状が大きな半円形状となる大かしめ部１２が、ロールかしめにより形成されている。そして、この大かしめ部１２は弁座部材２の端面２３を受けるようになっている。これにより、弁座部座２は、弁座部材２に対して中心軸Ｌ方向に加わる荷重に対して、角溝２ａとかしめ溝１ａの作用に加えて、さらに堅牢に固定される。

図５は第３実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図であり、この第３実施形態では、銅管１のかしめ溝１ａの幅Ｗ１は、弁座部材２の外周面２Ａの角溝２ａの幅Ｗ２以上の寸法であり、また、かしめ溝１ａの半径方向深さＤ１は角溝２ａの半径方向深さ２Ｄ以上となっているが、さらに、角溝２ａとかしめ溝１ａの幅Ｗ２，Ｗ１が、中心軸方向に幅広く形成されている。これにより、角溝２ａとかしめ溝１ａとの中心軸Ｌ方向の幅Ｗ２，Ｗ１がかしめ溝１ａの深さＤ１に比して広くなっているので、弁座部材２の角溝２ａ内に埋まり込んだ銅管１の部材の、中心軸Ｌに沿った方向の荷重に対するせん断断面積が大きくなり、弁座部材２がさらに堅牢に固定される。

図６は第４実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図であり、この第４実施形態では、弁座部材２の外周面２Ａに２条の角溝２ａ，２ａが形成され、銅管１には該角溝２ａ，２ａに対応する位置に、２条のかしめ溝１ａ，１ａが形成されている。なお、一対の角溝２ａとかしめ溝１ａの寸法は、第１実施形態と同様であるが、この第４実施形態では、角溝２ａとかしめ溝１ａを２対備えているので、弁座部材２は、第１実施形態よりもさらに堅牢に固定される。

図７は第５実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図であり、この第５実施形態では、弁座部材２には、角溝２ａ以外の外周面に該角溝２ａと並行な複数の細溝２ｃが形成されている。また、銅管１は、弁座部材２の角溝２ａに対応する部分にかしめ溝１ａが形成されているが、このかしめ溝１ａの部分を含み、前記細溝２ｃに対応する部分もかしめ固定され、かしめ凹部１ｃが形成されている。これにより、銅管１のかしめ凹部１ｃにより複数の細溝２ｃ内にも銅管１の部材が埋め込まれ、弁座部材２がさらに堅牢に固定される。

以上の実施形態は逆止弁におけるかしめ構造を例に説明したが、本願請求項１のかしめ構造は、逆止弁だけにかぎらず、例えば銅管内にストレーナを固定する場合など、金属管内に金属別部材を固定するために適用できることはいうまでもない。

各図におけるかしめ溝１ａ及び角溝２ａの四角形状の角部及び隅部は直角に図示されているが、必ずしも直角である必要はなく、面取り又はＲ形状であってもよいことはいうまでもない。

なお、参考例として、例えば、従来の角溝及びかしめ溝の構成を複数設ける構成、あるいは、従来の角溝及びかしめ溝に加えて第２実施形態の大かしめ部を設ける構成でも、本発明ほどではないにしても、ある程度の強度は得られる。

本発明の第１実施形態の逆止弁の全体を示す縦断面図である。 本発明の第１実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図である。 本発明におけるロールかしめの作用を従来技術におけるロールかしめの作用と比較して説明する図である。 本発明の第２実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図である。 本発明の第３実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図である。 本発明の第４実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図である。 本発明の第５実施形態の逆止弁におけるかしめ構造を示す図である。 従来の逆止弁のかしめ構造とその問題点を説明する図である。

符号の説明

１ 銅管（金属管）
２ 弁座部材（金属別部材）
３ 弁体
４ ホルダ部材
１ａ かしめ溝
２ａ 角溝
２ｃ 細溝
１２ 大かしめ部
Ｌ 中心軸

Claims (5)

1. 円筒状の金属管内に、該金属管の内周に嵌合する金属別部材をかしめ固定するかしめ構造において、
   前記金属別部材の前記金属管の内周に対向する外周面の全周に、該金属管の中心軸を含む面での断面形状が四角形状となる角溝が形成され、
   前記金属管の前記金属別部材の前記角溝の位置に、前記中心軸を含む面での断面形状が四角形状となるかしめ溝がロールかしめにより形成され、
   前記かしめ溝の前記中心軸方向の幅が前記角溝の該中心軸方向の幅以上とされるとともに、該かしめ溝の深さが前記角溝の深さ以上とされていることを特徴とするかしめ構造。
2. 請求項１に記載のかしめ構造を有するとともに前記金属管内に弁体を備えた逆止弁であって、
   前記金属管が銅管であり、前記金属別部材が、前記中心軸方向に開口を有するとともに前記弁体が着座及離座する弁座部材であり、前記弁座部材の前記角溝と、前記銅管の前記かしめ溝を有する前記かしめ構造により、該弁座部材が該銅管内に固定されていることを特徴とする逆止弁。
3. 請求項２に記載の逆止弁であって、
   前記銅管に、前記弁座部材の前記弁体と反対側の端面を受けるように該銅管の内側に膨出させた大かしめ部を形成したことを特徴とする逆止弁。
4. 請求項２に記載の逆止弁であって、
   前記弁座部材の角溝と前記銅管のかしめ溝との対を複数対備えていることを特徴とする逆止弁。
5. 請求項２に記載の逆止弁であって、
   前記弁座部材の前記角溝以外の外周面に該角溝と並行な複数の細溝が形成され、前記銅管の該細溝に対応する部分もかしめ固定されていることを特徴とする逆止弁。

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