JP2009068565A - 食い込み式管継手及び冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】食い込み式管継手における締付工程を改良することにより締付不良を防止できるようにした食い込み式管継手、及びこれを用いた冷凍装置を提供すること。
【解決手段】カム面１７を備えた継手本体１と、押圧面２４を備えた結合部材２と、先端部がカム面１７に押し付けられるフェルール３とを備えた食い込み式管継手である。フェルール３は、シール機能を発揮するように配管Ｐ２に食い込む前エッジ部３２と、配管支持機能を発揮するように配管Ｐ２に食い込む後エッジ部３６とを備えている。後エッジ部３６が配管Ｐ２に食い込んで配管支持が完了した後に、前エッジ部３２が配管Ｐ２に食い込んで配管Ｐ２の外周面とフェルール３との間がシールされ、併せてフェルール３とカム面１７との間がシールされるように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、食い込み式管継手に関し、特に、フェルールの前側及び後側のエッジ部を配管に食い込むようにした食い込み式管継手に関する。また、本発明は、このような食い込み式管継手を冷媒回路に用いた冷凍装置に関する。

冷凍装置の分野に用いられる管継手としては従来フレア式管継手が多く用いられてきたが、最近は使用圧力が高い冷媒が多く用いられるようになり、管継手として食い込み式管継手の研究が進められている。また、このような管継手においては、継手本体に締め付けられる結合部材（フレア式管継手の場合ナットと称されることが多い）の締付けの完了をどのように管理するかの基本的な問題がある。

従来一般のフレア式管継手は、継手本体側のシール面とフレア内面との面圧により機能を達成する構造であり、締付時、結合部材の回転角に対して締付トルクが急激に上昇する。そのため、フレア式管継手の場合は、締付完了を締付トルクで管理する方法がとられてきた。図１４は従来の管継手に関し、結合部材の回転角に対する締付トルクの変化図であり、この図の左方に示される破線はフレア継手の場合であり、回転角に対する締付トルクの変化が急激である。したがって、締付トルクを直接測定して締付トルクを管理することが容易であった。これに対し、食い込み式管継手は、食い込み部の食い込み量により機能を達成する構造であり、図１４に実線で示すように、結合部材の回転角に対するトルクの上昇が緩やかであった。このため、締付トルクを測定して締付トルクを管理しても、食い込み量不足により機能が完全に達成されないおそれがある。このため、食い込み式管継手の場合食い込み量を管理することが必要となっていた。

そこで、従来一般の食い込み式管継手においては、結合部材の回転角（実務的には結合部材の回転回数）や結合部材と継手本体との隙間を隙間ゲージで管理するという手段が取られていた。前者の例として特許文献１を挙げることができ、後者の例として特許文献２を挙げることができる。

また、これら従来の食い込み式管継手においては、シール性能（気密性）及び配管支持力（配管の抜け防止）の向上のために、フロントフェルールとバックフェルールを組み合わせ、フロントフェルールとバックフェルールの双方を配管に食い込ませるように構成されている。すなわち、フロントフェルール先端部をカム面に押し当てて食い込ませることによりシールが行われ、バックフェルールの先端を食い込ませることにより配管の支持が行われていた。また、結合部材の締付工程から見ると、フロントフェルールの食い込みによるシールを先に完了させ、バックフェルールによる配管支持を最後にするように行われていた。
特開平１１−１４１９２１号公報、段落番号００５６〜００５７ 特開２００５−３６９４７号公報

ところが、現地作業で回転角の記憶間違いや隙間の確認忘れなどがあると、作業者は今シールが完了したか、最終の配管支持の工程が完了したかなど締付工程のどの段階にあるが不明となることがあった。この場合、締付の良否は、作業者が締付完了と判断した後の漏れ検査により最終的に判断せざるを得ない。しかし、この漏れ検査では、配管支持力が十分かどうかまでは判断できないのが現状である。このため締付不良により配管支持不足を招くおそれがあった。

本発明は、このような背景に基づきなされたものであって、食い込み式管継手における締付工程を改良することにより締付不良を防止できるようにした食い込み式管継手を提供することを目的とする。また、本発明は、このような食い込み式管継手を冷媒回路に使用した冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る食い込み式管継手は、上記課題を解決するものであって、フェルールの先端部が押し付けられるカム面を備えた継手本体と、フェルールを押し付ける押圧面を備えた結合部材と、継手本体に対し結合部材が螺合されることにより、先端部がカム面に押し付けられるフェルールとを備えた食い込み式管継手であって、前記フェルールは、配管シール機能を発揮するように配管に食い込む前エッジ部と、配管支持機能を発揮するように配管に食い込む後エッジ部とを備え、後エッジ部が配管に食い込んで配管支持が完了した後に、前エッジ部が配管に食い込んで配管外周面とフェルールとの間がシールされ、併せてフェルールとカム面との間がシールされるように構成されていることを特徴とする。なお、本発明に係る食い込み式管継手においては、継手本体側を前方とし、結合部材側を後方とする。

このような構成上の特徴を有する本発明に係る食い込み式管継手によれば、配管支持のための後エッジ部の食い込み完了後に、配管のシールのための前エッジ部の食い込みが完了する締付工程により配管接続が行われる。したがって、最後の漏れ検査をパスするように締め付けすることにより、配管支持及びシールを十分に行うことができ、結合部材２の締付不足を回避することができる。

また、前記フェルールは、継手本体及び結合部材とは別体に形成された独立型フェルールであって、フロントフェルールとバックフェルールとの２部品により構成され、前エッジ部がフロントフェルールの先端に形成されるとともに、後エッジ部がバックフェルールの一端に形成されている構成としてもよい。このように構成すれば、独立型の２部品のフェルールの前エッジ部及び後エッジ部を配管に食い込ませるようにしているので、それぞれの食い込みを最適にすることができる。

また、前記フロントフェルールの前エッジ部の位置における軸心方向への曲げ強度が前記バックフェルールの後エッジ部の位置における軸心方向への曲げ強度より大きくなるように形成されていることが好ましい。このように構成すれば、結合部材の回転力がフェルール押し付け力に変換された場合において、曲げ強度の小さい後エッジ部が前エッジ部に比し先に軸方向に押し曲げられ易くすることができる。したがって、この特性を利用して配管を支持するための後エッジ部の配管への食い込みを、シールのための前エッジ部の配管への食い込みに先立ち行わせることが可能になる。

また、この場合において、前記フロントフェルールは、前端に前エッジ部を有し、この前エッジ部の位置における肉厚を小さな寸法にするとともに、外周面における前部に前方に向かうに従い径が小さくなる前部傾斜面を有し、前記バックフェルールは、前端に後エッジ部を有し、この後エッジ部の位置における肉厚がフロントフェルールの前エッジ部の位置における肉厚より小さい寸法に形成されるとともに、外周面における前部の内周側に、前記フロントフェルールの後面に対向するように、前方に向かうに従い径が小さくなる内周側傾斜面が形成され、この内周側傾斜面の軸心に対する傾斜角度が前記フロントフェルールの前部傾斜面の軸心に対する傾斜角度より小さく形成されている。このように構成されていることにより、後エッジ部の位置における軸心方向への曲げ強度が前エッジ部の位置における軸心方向への曲げ強度より小さくなり、後エッジ部を前エッジ部に先立って配管Ｐ２に食い込ませることを実現することができる。

さらに、前記押圧面はフェルールは、軸方向管継手前方に押し付けるような傾斜面に形成され、前記フロントフェルールは、後面が前方に向かうに従い径が小さくなる傾斜面に形成され、さらに、カム面の軸心に対する傾斜角度をθ１、フロントフェルールの前部傾斜面の軸心に対する傾斜角度をθ２、フロントフェルールの後面の軸心に対する傾斜角度をθ３、バックフェルールの内周側傾斜面の傾斜角度をθ４としたときに、これら傾斜角度θ１、θ２、θ３及びθ４が、θ１＞θ３、θ２＞θ４、θ１＞θ２、θ３＞θ４の関係となるように構成されている。

このように構成することにより、押圧面からの押し付け力によりバックフェルールが、前方、かつ軸方向に押し付けられる。このとき、θ３＞θ４となっているので、バックフェルールの前部の内周側傾斜面とフロントフェルールの後面との間にバックフェルールが傾斜するために必要な隙間が形成されている。また、θ２＜θ１、θ２、θ３であり、かっバックフェルールの後エッジ部の位置における肉厚がフロントフェルールの前エッジ部の位置における肉厚より小さく構成されているので、後エッジ部のあるバックフェルールの先端が曲がり易くなっている。このため、後エッジ部がフロントフェルール先端の前エッジ部に先立って配管に食い込む。また、バックフェルールの先端が軸心側に傾くことにより、バックフェルールの前部の内周側傾斜面がフロントフェルールの後面に密着し、フロントフェルールの後端部を持ち上げるように押圧する。このとき、θ１＞θ２となっているので、フロントフェルールの前部傾斜面とカム面との間に隙間があり、フロントフェルールの先端が軸心側に傾斜し易いように構成されている。したがって、押圧面からバックフェルールを介しフロントフェルールが押圧されることにより、後エッジ部が食い込んだ後に前エッジ部が配管に食い込むように、フロントフェルールの先端が押し曲げられる。以上のように本発明に係る食い込み式管継手によれば、バックフェルールの先端の後エッジ部がフロントフェルールの先端の前エッジ部より先に配管に食い込むように構成されている。また、フロントフェルールの先端及びバックフェルールは、先端を軸心方向に傾けながら押し付けられるため、前エッジ部及び後エッジ部の配管への食い込み量を大きくすることができる。

また、前記フェルールは、上記の独立型のフェルールではなく、前記押圧面と軸方向に所定距離の空間部を介在させた位置において、結合部材に対し略径方向に面状を成す第1薄肉部を介し連結され、結合部材の締付工程の途中において前記第1薄肉部で分離するように形成された非独立分離型フェルールとしてもよい。この場合において、軸方向中間部に第１ノッチが形成され、さらに、フェルールの前端部に前エッジ部が形成され、フェルールの後端部に後エッジ部が形成されているように構成することもできる。このように構成すれば、押圧面からの押圧力により、第１ノッチ上方の薄肉部をヒンジのようにしてフェルールの後エッジ部を配管側に食い込むように変形させ、次いでフェルールの前端の前エッジ部を配管側に食い込むように変形させることができる。

また、この場合において、前記フェルールは、先端部に第２ノッチが形成され、この第２ノッチにおける後面の軸心側端部が前エッジ部に形成され、前記第２ノッチ前方の先端部分が、締付工程初期の手締工程において、楔状に配管と継手本体との間に押し込まれるように構成することもできる。このように構成すると、結合部材の締付初期の手締工程において第２ノッチ前方の先端部分を配管と継手本体との間に押し付けることにより、配管の抜けを暫定的に防止することができるので、以後の工具使用による締付作業時に配管を保持しながら工具を取り扱う必要をなくすことができる。これにより配管接続作業を効率化することができる。

この場合において、前記前エッジ部の肉厚をｔ１とし、第１ノッチの上端とフェルールの外周面との間に形成される肉厚をｔ２としたときに、ｔ１を０．１ｍｍ以上、かつ０．４ｍｍ未満とするとともに、ｔ２／ｔ１を２．５以下とするように構成することが好ましい。このようにすると、後エッジ部の食い込みを完了した後に前エッジ部の食い込みを行うようにできることが判明した。

また、本発明に係る冷凍装置は、上述の食い込み式管継手を使用するので、冷媒漏れを少なくし耐久性に優れたものとすることができる。

本発明に係る食い込み式管継手によれば、最後の漏れ検査をパスするように締付さえすれば、配管支持も、配管保持も十分に行える。したがって、結合部材の締付不足を回避することができる。また、このような食い込み式管継手を冷媒回路に用いた冷凍装置によれば、食い込み式管継手を使用するので、冷媒漏れを少なくし耐久性を向上させることができる。

（実施の形態１）
実施の形態１に係る食い込み式管継手の構成について、図１及び図２に基づいて説明する。実施の形態１に係る食い込み式管継手は、ヒートポンプ式空気調和機、ヒートポンプ式温水装置などの冷凍装置の冷媒回路に使用される食い込み式管継手であって、その構成を図１に示す。図１はこの食い込み式管継手の締結完了直前の状態における部分断面図であり、図２はフェルール周りの拡大図である。本食い込み式管継手は、図１に示されるように被接続側機器から導出される配管Ｐ１に取り付けられる継手本体１と、継手本体１に接続する配管Ｐ２に外装される結合部材２と、継手本体１と結合部材２との間に装着されるフェルール３とから形成されている。なお、以下の説明において前後の方向をいうときは、前述のように継手本体１側、例えば、図１における左側を前側とし、結合部材２側、すなわち、図１における右側を後側とする。また、この点については、後述する各実施の形態においても同様とする。

継手本体１は、図１に示すように、汎用工具で把持できるように六角ナット状の外形に形成された基部１１を備え、基部１１の前側にはソケット部１２が形成され、基部１１の後側には外周に結合部材２を螺合するための雄ねじ１３ａを備えた軸部１３が形成されている。また、ソケット部１２から基部１１にかけての軸心部には、室内ユニットなどの装置から導出される被接続側の配管Ｐ１を差し込むための差込口１４が形成されているとともに、軸部１３から基部１１にかけての軸心部には接続すべき配管Ｐ２を差し込むための差込口１５が形成されている。また、差込口１４と差込口１５との間にはやや小径の連通孔を形成するとともに配管Ｐ１，Ｐ２の位置規制を行う段部１６が形成されている。段部１６は、差込口１４、１５に差し込まれた配管Ｐ１，Ｐ２の先端部を段部１６に当接させることにより、配管Ｐ１，Ｐ２の先端位置を一定に保持するものである。

また、軸部１３の先端部、すなわち、差込口１５の入口部にはカム面１７が形成されている。カム面１７は、前側において差込口１５に連なり、後側（結合部材２側）に向けて径が大きくなる円錐状に形成されている。カム面１７の軸心に対する傾斜角度をθ１とし、この傾斜角度θ１とフェルール３の形状との関係について後述する。

結合部材２は、基部２１の軸心部に配管貫通孔２２が形成されるとともに、基部２１の前側には基部２１の外径寸法より大なる対角寸法の六角ナット状外形の雌ねじ部２３が形成されている。この雌ねじ部２３の内周面には、継手本体１の雄ねじ１３ａに螺合させる螺合部としての雌ねじ２３ａが形成されている。また、基部２１の前面には、軸心側が後方に後退する傾斜面からなる押圧面２４が形成されている。この押圧面２４は、結合部材２が継手本体１に締結される際に、結合部材２を締め付ける締付トルクを、前向き、かつ軸心向きの力に代えてフェルール３の後端部を押圧するものである。

フェルール３は、独立のフロントフェルール３Ａと独立のバックフェルール３Ｂとから構成されている。フロントフェルール３Ａは、軸心に配管貫通孔３１が形成されるとともに、前端に前エッジ部３２が形成されている。前エッジ部３２の位置における肉厚Ｔａが小寸法に形成されている。また、図２に示すように、フロントフェルール３Ａは、軸方向の断面で見て、外周面が山形状を成すとともに、前部には前方に向かうに従い径が小さくなる前部傾斜面３３が形成されている。また、フロントフェルール３Ａは、後面３４が軸心側を前方とする傾斜面に形成されている。

次に、バックフェルール３Ｂは、軸心に配管貫通孔３５が形成されるとともに、前端に後エッジ部３６が形成され、この後エッジ部３６の位置における肉厚Ｔｂがフロントフェルール３Ａの前エッジ部３２の位置における肉厚Ｔａより小さい寸法に形成されている。また、バックフェルール３Ｂの外周面は、軸心に平行な外周面の前後に傾斜面が形成されている。前部の傾斜面は、傾斜が緩い内周側に形成された内周側傾斜面３７と、傾斜が急な外周側傾斜面３８との２段に形成されている。そして、内周側傾斜面３７は、前記フロントフェルール３Ａの後面３４に対向する位置にある。また、内周側傾斜面３７と外周側傾斜面３８との境界となる径方向寸法は、フロントフェルール３Ａの後面３４の外周側端部の径方向寸法と略同一となるように形成されている。また、バックフェルール３Ｂの後面３９は、軸心側が前方となる傾斜面に形成されている。

ここで、図２に示すように、カム面１７の軸心に対する傾斜角度θ１、フロントフェルール３Ａの外周面における前部傾斜面３３の傾斜角度θ２、フロントフェルール３Ａの後面３４の傾斜角度θ３及びバックフェルール３Ｂの外周面における前部内周面の内周側傾斜面３７の傾斜角度θ４は、次の関係を有するように形成されている。すなわち、θ１＞θ３、θ２＞θ４、θ１＞θ２、θ３＞θ４の関係となるように形成されている。

以上の構成において、配管Ｐ２は銅管により形成され、継手本体１、結合部材２及びフェルール３は黄銅製材料から形成されている。これらは、冷凍装置用材料として最適であり、汎用性のあるものである。

次に、以上のように構成される本食い込み式管継手による配管接続方法について図１及び図３に基づき説明する。
継手本体１は、配管Ｐ２を接続するに先立ち、被接続側機器から導出される配管Ｐ１に取り付けられている。次に、本食い込み式管継手による配管Ｐ２の接続は、先ず、結合部材２の配管貫通孔２２に接続すべき配管Ｐ２を差し込み、結合部材２を配管Ｐ２に外装する。次いで、同様に、バックフェルール３Ｂの配管貫通孔３５及びフロントフェルール３Ａの配管貫通孔３１に配管Ｐ２を差し込み、バックフェルール３Ｂ及びフロントフェルール３Ａを配管Ｐ２に外装する。そして、配管Ｐ２の先端部をフェルール３の差込口１５に挿入し、バックフェルール３Ｂとフロントフェルール３Ａとを継手本体１と結合部材２との間に装着するように、配管Ｐ２の先端を段部１６に当接させた状態として結合部材２を継手本体１に螺合する。この状態が図３（ａ）である。

この状態から当初は手締めされ、バックフェルール３Ｂの内周側傾斜面３７とフロントフェルール３Ａの後面３４とが接触し、フロントフェルール３Ａの先端がカム面１７に接触した状態になってから一般用の締結工具を使って結合部材２を継手本体１に締め付ける。この状態が図１である。手締めによりフェルール３の先端部がカム面１７に押し付けられた状態から、汎用工具を使って結合部材２が締め付けられる。この場合において、後エッジ部３６の位置における肉厚Ｔｂが前エッジ部３２の位置における肉厚Ｔａより小さい寸法に形成されるとともに、内周側傾斜面３７の軸心に対する傾斜角度θ４が前部傾斜面３３の軸心に対する傾斜角度θ２より小さく形成されている。このため、後エッジ部３６の位置における軸心方向への曲げ強度が前エッジ部３２の位置における軸心方向への曲げ強度より小さくなり、後エッジ部３６を前エッジ部３２に先立って配管Ｐ２に食い込ませることが可能になっている。

また、θ３＞θ４となっているので、バックフェルール３Ｂの前部の内周側傾斜面３７とフロントフェルール３Ａの後面３４との間にバックフェルール３Ｂが傾斜するために必要な隙間が形成されている。また、θ４＜θ１、θ２、θ３であるので、バックフェルール３Ｂの先端が曲がり易くなっており、バックフェルール３Ｂの先端がフロントフェルール３Ａの先端に先立って配管Ｐ２に食い込む。この状態が図３（ｂ）である。また、バックフェルール３Ｂの先端が軸心側に傾くことにより、バックフェルール３Ｂの内周側傾斜面３７がフロントフェルール３Ａの後面３４に密着し、フロントフェルール３Ａの後端部を持ち上げるように押圧する。ここで、θ１＞θ２となっているので、フロントフェルール３Ａの前部傾斜面３３とカム面１７との間に隙間があり、フロントフェルール３Ａの先端が軸心側に傾斜し易いように構成されている。したがって、押圧面２４からバックフェルール３Ｂを介しフロントフェルール３Ａが押圧されることにより、フロントフェルール３Ａの先端が配管Ｐ２に食い込むように押し曲げられる。この状態が図３（ｃ）である。

以上のように本発明に係る食い込み式管継手によれば、バックフェルール３Ｂの後エッジ部３６がフロントフェルール３Ａの前エッジ部３２より先に配管に食い込むように構成されている。また、フロントフェルール３Ａの先端及びバックフェルール３Ｂの先端を軸心に傾けながら押し付けることになるため、前エッジ部３２及び後エッジ部３６の食い込み量を大きくすることができる。

このような工程により結合部材２が締結される場合の締付トルクの変化の状況を示したものが図４である。この図に示すように本締め工程の途中においてバックフェルール３Ｂの先端が配管Ｐ２に食い込み配管支持が完了する。これが図４における配管支持完了の段階であり、図３（ｂ）の段階である。なお、このときの締付トルクは、締付完了の段階に比しかなり低い状態である。そして、その後さらに結合部材２が締め付けられることにより、フロントフェルール３Ａの先端が配管Ｐ２に食い込み、配管Ｐ２とフロントフェルール３Ａとの間のシールが完了する。また、フロントフェルール３Ａの前部傾斜面３３がカム面１７に押し付けられることにより、フロントフェルール３Ａとカム面１７とのシールが完了し、これにより配管Ｐ２のシールが完了する。これが図４におけるシール完了の段階であり、図３(ｃ)の段階である。

また、結合部材２の締付トルクの管理は、従来のものと同様に、結合部材２の回転数（すなわち回転角）、あるいは、結合部材２の前端面と継手本体１の基部１１の後端面との隙間Ｌ（図３（ｃ）参照）を管理することにより行うことができる。また、配管接続は、シール完了時の締付トルク以上の締付トルクで締め付けられて結合部材２の締付作業が完了し、漏れ検査が行われた後に配管接続作業が完了する。なお、上記の締付トルクの管理において、結合部材２の回転数の記憶間違い、隙間Ｌの誤測定等により締付トルクが不足した状態で漏れ検査が行われた場合は、シールが不完全であり、漏れが検知されることになる。しかしながら、この場合は結合部材２の増し締めを行うことにより、シールを確実に行うことができる。なお、配管Ｐ２の支持については、シールより早い締付段階において完了している。したがって、漏れ検査をパスするように増し締めすれば、配管支持力が不足するという事態が発生することがない。

本実施の形態に係る食い込み式管継手は、以上のように構成されているので、次のような効果を奏することができる。
（１）配管支持のための後エッジ部３６の食い込み完了後に、配管Ｐ２シールのための前エッジ部３２の食い込みが完了する工程により配管接続が行われる。したがって、最後の漏れ検査をパスするように締付を行うことにより、配管支持もシールも十分に行うことができ、結合部材２の締付不足を回避することができる。

（２）前記フェルールは、継手本体１及び結合部材２とは別体に形成された独立型のフロントフェルール３Ａとバックフェルール３Ｂの組合であり、前エッジ部３２がフロントフェルール３Ａに形成され、後エッジ部３６がバックフェルール３Ｂに形成されているので、それぞれの食い込みを最適にすることが可能である。

（３）後エッジ部３６の位置における肉厚Ｔｂが前エッジ部３２の位置における肉厚Ｔａより小さく形成されるとともに、バックフェルール３Ｂの内周側傾斜面３７の傾斜角度θ４がフロントフェルール３Ａの前部傾斜面３３の傾斜角度θ２より小さく形成されている。したがって、後エッジ部３６の位置における軸心方向への曲げ強度が前エッジ部３２の位置における軸心方向への曲げ強度より小さくなり、後エッジ部３６を前エッジ部３２に先立って配管Ｐ２に食い込ませることができる。この結果、配管支持をシールより先に完了させることができる。

（４）また、押圧面からの押し付け力によりバックフェルール３Ｂが、前方、かつ軸方向に押し付けられている。さらに、カム面１７の傾斜角度θ１、フロントフェルール３Ａの前部傾斜面３３の傾斜角度θ２、フロントフェルール３Ａの後面３４の傾斜角度をθ３、バックフェルール３Ｂの内周側傾斜面３７の傾斜角度をθ４としたときに、θ１＞θ３、θ２＞θ４、θ１＞θ２、θ３＞θ４の関係となるように構成されている。この結果、前エッジ部３２より先に後エッジ部３６の食い込みが完了するとともに前エッジ部３２及び後エッジ部３６の食い込みが大きくなるように、各フェルールを制御することができる。

（５）また、本発明に係る冷凍装置は、上述の食い込み式管継手を使用するので、冷媒漏れを少なくし耐久性に優れたものとすることができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る食い込み式管継手の構成について図５〜図７に基づき説明する。実施の形態２に係る食い込み式管継手は、フェルールを結合部材に一体的に形成したものであり、継手本体と結合部材との螺合形式を変更したものである。図５はこの実施の形態に係る食い込み式管継手の部分断面図であって、締付開始の状態を示し、図６は同食い込み式管継手の部分断面図であって、配管接続完了の状態を示し、図７はフェルール周りの拡大断面図である。なお、実施の形態１と同一又は相当する構成要素には同一の符号を付す。

この実施の形態に係る食い込み式管継手は、被接続側機器から導出される配管Ｐ１に取り付けられる継手本体１と、配管Ｐ１に接続されるべき配管Ｐ２に外装されて継手本体１に結合される結合部材２と、結合部材２に一体に形成されたフェルール３とから形成されている。

継手本体１は、図１及び図２に示すように、基部１１の前側にソケット部１２が形成されるとともに、基部１１の外周部の後側に雌ねじ筒部１８が形成されている。この基部１１及び雌ねじ筒部１８は、一体的に六角ナット形状の外形に形成されている。また、基部１１の後側には、雌ねじ筒部１８内の空間部に突出する軸部１３が形成され、軸部１３の外周側には、配管接続時に後述する結合部材２の保護筒部２５を収納する環状空間部１９が形成されている。また、基部１１から軸部１３にかけての軸心部及び基部１１からソケット部１２にかけての軸心部には、実施の形態１の場合と同様に、差込口１５及び差込口１４が形成され、さらに、差込口１５と差込口１４との間には段部１６が形成されている。また、軸部１３の先端部には、実施の形態１の場合と同様に、カム面１７が形成されている。さらに、雌ねじ筒部１８の内周には、結合部材２の螺合部としての雌ねじ１８ａが形成されている。

一方、結合部材２は、基部２１の軸心部に配管貫通孔２２が形成されるとともに、基部２１の外周部の前方には保護筒部２５が前方に延びるように形成され、基部２１の外周から保護筒部２５にかけての外周には、継手本体１の雌ねじ１８ａに螺合する雄ねじ部２１ａが形成されている。また、基部２１の後方には、結合部材２を汎用の工具で把持するための把持面として外形を六角ナット状に形成した把持部２６が形成されている。さらに、基部２１の中心部の前方にはフェルール５が一体的に形成されている。なお、上記保護筒部２５は、フェルール５の外表面が傷付けられないように保護するものである。

フェルール５は、軸心に配管Ｐ２を貫通させる配管貫通孔５１が形成された環状物であり、後端部において径方向に延びる第１薄肉部６を介し基部２１に連結されている。この第１薄肉部６は、結合部材２を継手本体１に締め付けるときの回転トルクが所定値になったときに切断されるように形成されている。また、フェルール５の後方には、基部２１との間に空間部５２が形成されている。この空間部５２は、軸方向に切断した断面で見て、内周側が軸心に垂直な平面で一定間隔に形成され、外周側が略三角形状に形成されている。なお、この空間部５２の前面はフェルール５の後端面であり、空間部５２の後面は基部２１の前端面であり、外周側の三角形状を形成する傾斜面、すなわち、軸心側が後方となる傾斜面がフェルール５を押し付ける押圧面２７を形成している。また、フェルール５の後端面５２ａにおける軸心側角部が後エッジ部５３を形成する。

このように後端部において第１薄肉部６で基部２１に連結されたフェルール５は、軸方向に切断した断面で見て、前端面が軸心に垂直な小寸法の面に形成されるとともに、前方外周面が先細のテーパ面５４に形成され、さらに、後方外周面が軸心に略平行な平行面５５に形成されている。

フェルール５の後方外周面を形成する平行面５５と第１薄肉部６の前面とは、図２に図示されるように、軸方向に切断した断面で見て略直角に連結されている。また、この直角の連結角部は、空間部５２の前面の外周側の傾斜面部に対しエッジ状の切込を形成している。この切込が形成されることにより、結合部材２に対し軸方向の力が作用したときに第１薄肉部６に応力集中が発生しやすいように構成されている。

また、フェルール５には、配管貫通孔５１を形成する内周面から外周方向に切り込まれた切込部である第１ノッチ５６と第２ノッチ５７とが形成されている。第１ノッチ５６は軸方向中間部に形成され、第２ノッチ５７は軸方向の先端部に形成されている。

第１ノッチ５６は、図５及び図７に記載のように、軸方向に切断した断面で見て、外周側を頂点とする略三角形状に形成されている。したがって、第１ノッチ５６は軸心が前方に位置するように傾斜する前面５６ａと、軸心が後方に位置するように傾斜する後面５６ｂとを備えている。また、第１ノッチ５６の頂点と平行面５５との間には、第２薄肉部５８が形成されている。この第２薄肉部５８は、結合部材２が継手本体１に締め付けられるときにこの第２薄肉部５８を中心としてフェルール５の前後両端が軸心方向の曲がり易いように形成されている。

第２ノッチ５７は、この第２ノッチ５７の前方にある先端部分５ａの変形を容易にするためのものである。また、第２ノッチ５７は、軸心方向に切断した断面形状が直角三角形であって、後方の切込面、すなわち、後面が軸心と直角に形成されている。この第２ノッチ５７は、第２薄肉部５８が切断される前の工程、すなわち、結合部材２を手回しで締め付ける手締工程において、第２ノッチ５７前方の先端部分５ａを配管Ｐ２と差込口１５との間に楔状に差し込んで配管Ｐ２を仮止め可能としている。また、第２ノッチ５７の後方の切込面（すなわち、後面）と配管貫通孔５１の内周面とが交差する角部が前エッジ部５９をなし、この前エッジ部５９がフェルール５における先端部の配管Ｐ２への食い込みを行うようになっている（図６参照）。

次に、以上のように構成される本食い込み式管継手による配管接続方法について、図５、図６及び図８に従い説明する。なお、図８は、本食い込み式管継手の締付工程を示すフェルール周りの断面図である。

実施の形態１の場合と同様に、継手本体１は被接続側機器から導出される接続部としての配管Ｐ１に取り付けられている。また、結合部材２の配管貫通孔２２に配管Ｐ２を差し込んで配管Ｐ２に外装される。そして、配管Ｐ２の先端部をフェルール５の配管貫通孔５１を通して差込口１５に挿入し、その先端を段部１６に当接させた状態として結合部材２を継手本体１に螺合する。この状態が図５である。

この状態から結合部材２を手回しで締め付けていくと、フェルール５における第２ノッチ５７前方の先端部分５ａがカム面１７に当接し、この状態からさらに結合部材２を締め付けていくと、フェルール５の先端部分５ａが配管Ｐ２と差込口１５との間に押し込まれ、配管Ｐ２が仮止めされる。この状態が図８（ａ）である。

そして、その後は、フェルール５の第２ノッチ５７の前側の部分のテーパ面５４がカム面１７に当接するため、結合部材２を締め付けるには大きな回転トルクを必要とする。したがって、この段階から後の工程では汎用の締結工具を使って結合部材２を継手本体１に締め付ける。この締め付けにより従来例の場合と同様に、フェルール５の先端部がカム面１７に押し付けられた状態で結合部材２が締め付けられることにより、第１薄肉部６に軸方向前向きの力が作用する。このとき、第１薄肉部６に応力集中が発生し、第１薄肉部６が切断される。これにより、フェルール５は、結合部材２から分離されて、後端面５２ａの外周側端部が押圧面２７により押圧される。この状態が図８（ｂ）である。

フェルール５は、その後は独立のフェルールと同様に作用する。すなわち、フェルール５は押圧面２７の軸心側が後方へ拡がる傾斜面に形成されているので、結合部材２がさらに締め付けられると、第１ノッチ５６上方の第２薄肉部５８をヒンジの中心のようにして、フェルール５の前後の端部が軸心方向を向くように曲げることが可能となっている。

また、本実施の形態においては、図７に示すように、第２薄肉部５８の肉厚をｔ２とし、前エッジ部５９の位置におけるフェルールの肉厚をｔ１として、ｔ１を０．１ｍｍ以上、かつ０．４ｍｍ未満とするとともに、ｔ２／ｔ１を２．５以下としている。このように構成することにより、前エッジ部５９が配管Ｐ２に組み込む前に後エッジ部５３が第２薄肉部５８を中心にして配管Ｐ２に食い込むように傾斜する。これは、実験により裏付けされた結果に基づくものである。この状態が図８（ｃ）であり、この段階において後エッジ部５３により配管支持が完了する。そして、さらに、結合部材２を締め付けると、次の段階では前エッジ部５９が第２薄肉部５８を中心にして配管Ｐ２に食い込むように傾斜する。これによりシールが完了し、配管接続作業を完了することができる。この状態が図６である。

以上のように構成された本実施の形態に係る両用管継手は次のような効果を奏する。
（１）実施の形態１の場合と同様に、配管支持のための後エッジ部５３の食い込み完了後に、配管Ｐ２シールのための前エッジ部５９の食い込みが完了するので、最終の確認段階である漏れ検査をパスするように締め付けを行うことにより、配管支持もシールも十分に行うことができ、結合部材２の締付不足を回避することができる。

（２）また、前エッジ部５９の肉厚をｔ１とし、第１ノッチ５６の頂点とフェルール５の平行面５５との間に形成される肉厚をｔ２としたときに、ｔ１を０．１ｍｍ以上、かつ０．４ｍｍ未満とするとともに、ｔ２／ｔ１を２．５以下とするので、後エッジ部５３による配管支持完了後に前エッジ部５９によるシ−ルを完了させることができる。

（３）また、結合部材２の締付初期の手締工程において第２ノッチ５７前方の先端部分５ａを配管Ｐ２と継手本体１との間に食い込ませることにより、配管Ｐ２の抜けを暫定的に防止することができるので、以後の工具使用による締付作業時に配管Ｐ２を保持しながら工具を取り扱う必要をなくすことができる。これにより配管接続作業を効率化することができる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３について図９に基づき説明する。図９はフェルール５周りの図面である。なお、実施の形態２と同一又は相当する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。実施の形態２において、ｔ１を０．１ｍｍ以上、かつ０．４ｍｍ未満とするとともに、ｔ２／ｔ１を２．５以下とするように構成することを述べた。一方、第２ノッチ５７前方の先端部分５ａは手締め段階で配管Ｐ２と継手本体１との間に食込むように薄く形成する必要がある。実施の形態３は、このような双方の要件を満足させるためにｔ１を大きくする手段の例を示すものである。

すなわち、実施の形態３では、前エッジ部５９の位置において肉厚ｔ１を大きくするが、先端部分５ａの肉厚を薄くするためにテーパ面５４を段付きにし、第２ノッチ５７より前のテーパ面５４を下方にずらせたものとしてもよいことを示したものである。

（実施の形態４）
次に実施の形態４について、図１０〜図１３に基づき説明する。実施の形態４は、実施の形態２において、把持部２６を締結完了時に分断するように構成したものである。なお、図１０は、実施の形態４に係る食い込み式管継手の部分断面図であり、締付開始の状態を示し、図１１は同食い込み式管継手の部分断面図であり、配管接続完了の状態を示す。また、図１２は、この配管接続完了時の結合部材の締結状態を示す斜視図であり、図１２は、この実施の形態に用いられる専用工具の斜視図である。なお、実施の形態２と同一又は相当する構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

実施の形態４は、実施の形態２の結合部材２において、シール完了と略同時に結合部材２の締付トルクにより把持部２６が分断されるようにしている。このために、実施の形態４においては、把持部２６と基部２１との間に径方向のスリット２８を形成し、このスリット２８と配管貫通孔２２との間に管状薄肉部２９を形成している。そして、この管状薄肉部２９を、結合部材２の締付トルクが所定値になったとき、つまり、シール完了時の締付トルクになったときに切断するようにしている。このように構成されることにより、配管接続作業が完了した時点では把持部２６が分離されているため、それ以降は汎用の工具で結合部材を締め付けたり緩めたりすることができないようにしている。これにより、食い込み式管継手の螺合部を緩められないようにして、冷媒を漏らすことのないようにしている。なお、継手本体１及びフェルール５の構造、機能等は実施の形態２と同一である。

また、この実施の形態では、結合部材２の締結完了後に基部２１の螺合を増し締めしたり、緩めたりすることを可能とする専用工具を取り扱えるようにしている。このために、基部２１の後方端面に４個の係合穴部７１が所定円周上において等間隔に形成されている（図１２参照）。また、この係合穴部７１を形成するための捨て孔７２が把持部２６に形成されている。この捨て孔７２は、係合穴部７１を加工するときに、把持部２６を通して穴空け工具を使用するときにできるものである。

そして、配管やり直しや結合部材２の増し締めのときには、図１３に示すような専用工具７０が使用される。この場合における専用工具７０は、略半円盤状の基体部７５に柄部７６が取り付けられている。基体部７５の半円状穴７７の内周半径は配管Ｐ２よりやや大径に形成されている。また、基部２１の係合穴部７１に係合する３個の係合突部７８が基体部７５の側面に形成されている。この係合突部７８は、基部２１の４個の係合穴部７１の内の隣り合う任意の３個に係合可能に形成されている。

実施の形態４は以上のように構成されているので、次のような作用を奏することできる。
（１）近年は冷媒漏れによる大気汚染を回避するため、管継手については配管接続後は緩めることができないものが必要になってきている。実施の形態４の食い込み式管継手はこのニーズに応えるものである。

（２）結合部材２を締め付けるときの締付トルクにより把持部２６が切断されるので、把持部２６を分断のための手間が不要である。また、専用工具７０を使用することにより、分断された把持部２６が配管Ｐ２上に外装された状態のままで螺合部を増し締めしたり、緩めたりすることができる。

（変形例）
（１）実施の形態２において、第２ノッチ５７を設けているが、この第２ノッチ５７を形成しないものとしてもよい。この場合は前エッジ部５９は、フェルール５の先端に位置させることになる。

（２）各実施の形態において、継手本体１は、被接続側機器に取り付けられるようにするために、被接続側機器から導出される接続部としての配管Ｐ１をろう付するソケット部１２に形成されているが、これに代えて外周に雄ねじが形成された継手部を備えたものとしてもよい。

（３）本実施の形態においては、継手本体１と結合部材２との結合構造及び配管接続方式については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更してもよい。
（４）上記各実施の形態において、本発明に係る食い込み式管継手を冷凍装置の冷媒回路に使用されるものとして説明したが、油配管、水配管などに使用されるものとして構成してもよいことは勿論であり、航空業界、工作機外業界等にも適用することができる。

本発明の実施の形態１に係る食い込み式管継手の部分断面図であって、フェルールがカム面に当接した状態図である。 同食い込み式管継手におけるフェルール周りの拡大図である。 同食い込み式管継手の締付工程を示すフェルール周りの断面図であって、（ａ）は締付開始の状態を示し、（ｂ）は配管支持完了の状態を示し、（ｃ）はシール完了の状態を示す。 同食い込み式管継手の締付工程における締付トルクの変化図である。 本発明の実施の形態２に係る食い込み式管継手の部分断面図であって、締付開始の状態図である。 同食い込み式管継手の部分断面図であって、シール完了の状態図である。 同食い込み式管継手におけるフェルール周りの拡大図である。 同食い込み式管継手の締付工程を示すフェルール周りの断面図であって、（ａ）はフェルールがカム面に当接した状態を示し、（ｂ）はフェルールが結合部材から分離された状態を示し、（ｃ）は配管支持完了の状態を示す。 本発明の実施の形態３に係る食い込み式管継手のフェルール周りの拡大図である。 本発明の実施の形態４に係る食い込み式管継手の部分断面図であって、締付開始時の状態を示す。 同食い込み式管継手の部分断面図であって、配管接続完了の状態図である。 同食い込み式管継手の配管接続完了時における継手本体と結合部材の基部との締結状態を示す斜視図である。 同食い込み式管継手において、結合部材の締結に使用される専用工具の例である。 従来の管継手の締付工程における締付トルクの変化図である。

符号の説明

θ１，θ２，θ３，θ４…傾斜角度、Ｐ２…配管、ｔ１，ｔ２，Ｔａ，Ｔｂ…肉厚、１…継手本体、２…結合部材、３，５…フェルール、３Ａ…フロントフェルール、３Ｂ…バックフェルール、５ａ…先端部分、６…第１薄肉部、１７…カム面、２４，２７…押圧面、３２，５９…前エッジ部、３３…前部傾斜面、３４…後面、３６，５３…後エッジ部、３７…内周側傾斜面、５２…空間部、５６…第１ノッチ、５７…第２ノッチ。

Claims (9)

1. フェルールの先端部が押し付けられるカム面を備えた継手本体と、フェルールを押し付ける押圧面を備えた結合部材と、継手本体に対し結合部材が螺合されることにより、先端部がカム面に押し付けられるフェルールとを備えた食い込み式管継手であって、
   前記フェルールは、配管シール機能を発揮するように配管に食い込む前エッジ部と、配管支持機能を発揮するように配管に食い込む後エッジ部とを備え、
   後エッジ部が配管に食い込んで配管支持が完了した後に、前エッジ部が配管に食い込んで配管外周面とフェルールとの間がシールされ、併せてフェルールとカム面との間がシールされるように構成されている
   ことを特徴とする食い込み式管継手。
2. 前記フェルールは、継手本体及び結合部材とは別体に形成された独立型フェルールであって、フロントフェルールとバックフェルールとの２部品により構成され、
   前エッジ部がフロントフェルールの先端部に形成されるとともに、後エッジ部がバックフェルールの一端に形成されていることを特徴とする請求項１記載の食い込み式管継手。
3. 前記フロントフェルールの前エッジ部の位置における軸心方向への曲げ強度が前記バックフェルールの後エッジ部の位置における軸心方向への曲げ強度より大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項２記載の食い込み式管継手。
4. 前記フロントフェルールは、前端に前エッジ部を有し、この前エッジ部の位置における肉厚を小さな寸法にするとともに、外周面における前部に前方に向かうに従い径が小さくなる前部傾斜面を有し、
   前記バックフェルールは、前端に後エッジ部を有し、この後エッジ部の位置における肉厚が前エッジ部の位置における肉厚より小さい寸法に形成されるとともに、外周面における前部の内周側に、前記フロントフェルールの後面に対向するように、前方に向かうに従い径が小さくなる内周側傾斜面が形成され、この内周側傾斜面の軸心に対する傾斜角度が前記フロントフェルールの前部傾斜面の軸心に対する傾斜角度より小さく形成されていることを特徴とする請求項３記載の食い込み式管継手。
5. 前記押圧面はフェルールは、軸方向管継手前方に押し付けるような傾斜面に形成され、前記フロントフェルールは、後面が前方に向かうに従い径が小さくなる傾斜面に形成され、さらに、カム面の軸心に対する傾斜角度をθ１、フロントフェルールの前部傾斜面の軸心に対する傾斜角度をθ２、フロントフェルールの後面の軸心に対する傾斜角度をθ３、バックフェルールの内周側傾斜面の傾斜角度をθ４としたときに、これら傾斜角度θ１、θ２、θ３及びθ４が、θ１＞θ３、θ２＞θ４、θ１＞θ２、θ３＞θ４の関係となるように構成されていることを特徴とする請求項４記載の食い込み式管継手。
6. 前記フェルールは、前記押圧面と軸方向に所定距離の空間部を介在させる位置において、結合部材に対し略径方向に面状を成す第１薄肉部を介し連結され、結合部材の締付工程の途中において前記第１薄肉部で分離するように形成された非独立分離型フェルールであるとともに、軸方向中間部に第１ノッチが形成され、さらに、フェルールの先端部に前エッジ部が形成され、フェルールの後端部の軸心側角部に後エッジ部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の食い込み式管継手。
7. 前記フェルールは、先端部に第２ノッチが形成され、
   この第２ノッチにおける後面の軸心側角部が前エッジに形成され、前記第２ノッチ前方の先端部分が、締付工程初期の手締工程において、楔状に配管と継手本体との間に押し込まれるように構成されていることを特徴とする請求項６記載の食い込み式管継手。
8. 前記フェルールは、前記前エッジ部の肉厚をｔ１とし、第１ノッチの上端とフェルールの外周面との間に形成される肉厚をｔ２としたときに、ｔ１を０．１ｍｍ以上、かつ０．４ｍｍ未満とするとともに、ｔ２／ｔ１を２．５以下とすることを特徴とする請求項７記載の食い込み式管継手。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の食い込み式管継手を冷媒回路に用いたことを特徴とする冷凍装置。

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