JP2013188781A - 流体流通部材 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、管状部の先端部を塑性変形させることにより大径部及び小径部を形成する際に、管状部が座屈してしまうのを良好に防止することができる流体流通部材を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、管状部を有し、該管状部の軸方向先端側に一対の大径部が設けられ、前記一対の大径部の間に環状のシール部材が配置される小径部が設けられる流体流通部材であって、前記一対の大径部のうち少なくとも軸方向の基端側の大径部は、管状部の先端部を塑性変形させることにより形成され、前記基端側の大径部は、径方向内側に位置する径方向内側端縁部と径方向外側に位置する径方向外側端縁部とを先端側端部に有し、前記径方向内側端縁部は、前記径方向外側端縁部よりも緩やかに曲がる湾曲形状を有することを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、流体流通部材に設けられる流体流通部材に関する。

従来、管状部を有し、該管状部の軸方向先端側に一対の大径部が設けられ、前記一対の大径部の間に環状のシール部材が配置される小径部が設けられる流体流通部材が知られている。このような流体流通部材は、主に給湯機において湯水を流通させるために用いられるものである。この大径部は、管状部材を塑性変形させることにより形成される。特許文献１の構造では、前記一対の大径部のうち、軸方向の基端側の大径部が有する先端側端部は、径方向内側に位置する径方向内側端縁部の曲がりが急に形成されている。

このような流体流通部材は、例えば特許文献２のように、管状部の先端部を順次塑性加工していくことにより成形される。

特開２００８−２５６０２８号公報 特開平９−２９３６２号公報

しかしながら、管状部の先端部を塑性変形させることにより大径部及び小径部を形成する流体流通部材では、径方向内側端縁部の曲がりが急であると、パンチを先端側から押し当てた際に、曲がりが急な径方向内側端縁部に力が集中してしまい、前記軸方向基端側大径部の径方向内側端縁部が径方向外側端縁部より軸方向基端側に位置するような状態で座屈してしまうおそれがある。

そこで、本発明は、管状部の先端部を塑性変形させることにより大径部及び小径部を形成する際に、管状部が座屈してしまうのを良好に防止することができる流体流通部材を提供することを目的とする。

本発明は、管状部を有し、該管状部の軸方向先端側に一対の大径部が設けられ、前記一対の大径部の間に環状のシール部材が配置される小径部が設けられる流体流通部材であって、前記一対の大径部のうち少なくとも軸方向の基端側の大径部は、管状部の先端部を塑性変形させることにより形成され、前記基端側の大径部は、径方向内側に位置する径方向内側端縁部と径方向外側に位置する径方向外側端縁部とを先端側端部に有し、前記径方向内側端縁部は、前記径方向外側端縁部よりも緩やかに曲がる湾曲形状を有することを特徴とする。

本発明によれば、管状部の先端部を塑性変形させることにより大径部及び小径部を形成する際に、管状部が座屈してしまうのを良好に防止することができる。

本発明の実施形態に係る流体流通部材が用いられる給湯機の基本構成図を示す。 本発明の実施形態に係る流体流通部材を用いた継ぎ手構造の側面図であって、雄側の部材を雌側の部材に挿入する前の状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体流通部材を用いた継ぎ手構造の側面図であって、雄側の部材を雌側の部材に挿入した状態を示す。 本発明の実施形態に係る流体流通部材を用いた継ぎ手構造の側面図であって、雄側の部材を雌側の部材に挿入し、固定部材で固定した状態を示す。 固定部材の斜視図を示す。 本発明の実施形態に係る流体流通部材の斜視図を示す。 本発明の実施形態に係る流体流通部材の側面図を示す。 本発明の実施形態に係る雄側の管状部の製造過程図を示す。 本発明の実施形態に係る雄側の管状部の製造過程の詳細を説明する拡大図を示す。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１に示すように、給湯機１は、貯湯タンク２と、沸き上げ手段３と、温度調節手段としての混合弁４と、各部に湯水を配送するための配管５と、例えばＴ字状の分岐管６とを備えている。また、給湯機１は、外部からの給水配管４０や外部への給湯配管４１と接続されている。なお、給湯機には、混合弁４の他にも、三方弁、電磁弁が備えられるものもある。

図１に示す貯湯式給湯機は、貯湯タンク２内に水を貯め、沸き上げ手段３として貯湯タンク２内に設けた電気ヒータを使用するものであるが、当該沸き上げ手段は電気ヒータに限らず、燃焼式のものであってもよく、貯湯タンク２外に別途設けられるヒートポンプであってもよい。

配管５や、混合弁４、分岐管６等の水流通部材同士の接続においては、図２〜図４に示すように、接続作業や、補修等の際の分離作業を容易にするため、容易に着脱可能なクイック継ぎ手と呼ばれる継ぎ手構造が採用されている。この継ぎ手構造では、水流通部材の端部のそれぞれに雄側の管状部Ａと雌側の管状部Ｂとが設けられており、これら雄側の管状部Ａ及び雌側の管状部Ｂを嵌合接続した上で、図５に示すクイックファスナと呼ばれる固定部材３０によって固定されている。

雄側の管状部Ａの先端部には、図６、図７にも示されるように、一対の大径部１０、１１が設けられ、一対の大径部１０、１１の間にはＯリングなどと呼ばれる環状のシール部材１２を収納する小径部１３が設けられる。なお、小径部１３は、本実施例では雄側の管状部Ａの主径と同じ径を有するものであるが、少なくとも大径部１０、１１よりも小径であればよい。

環状のシール部材１２は、流路を流れる湯水が継ぎ手部から外部に漏洩するのを防止するための部材である。また、一対の大径部１０、１１のうち基端側の大径部１１は、固定部材３０に係止される部位としても機能する。そして、一対の大径部１０、１１のうち先端側の大径部１０は、雄側の管状部Ａと雌側の管状部Ｂとを分離する際に環状のシール部材１２が外れないように抜け止めする機能を有する。この環状のシール部材１２は、断面円形状を有するものである。

また、雌側の部材Ｂには、固定部材３０に係止される部位である大径部２０と、雄側の管状部Ａの先端部が挿入される挿入部２１とが設けられている。

なお、従来は、管状部材の先端部に、一対の大径部を金属等を切削加工等により形成した雄側接続部材をろう付けやかしめ等により取り付けることにより、雄側の部材を形成していた。一方、本実施形態に係る水流通部材の雄側の管状部Ａは、図７に示されるように、配管等の管状部材自体を塑性変形させ、大径部１０、１１を形成するものである。従って、製造コストを低減することができ、また、ろう付け等による取り付け部からの湯水の漏洩の恐れがなく、また、従来のように雄側接続部材を別体で用いるものではないため、これが外れてしまう恐れもない。

なお、雄側の管状部Ａの素材は、塑性変形が可能であるが比較的硬質な素材であり、具体的には、ステンレスや鉄が想定される。このような硬質な素材は、パンチを押し当てた際に割れ等の損傷が生じるおそれが軟質な素材に比べて大きいため、本実施形態に係る構造は管状部材に比較的硬質な素材を採用した場合に特に効果的である。但し、本実施形態に係る構造は、管状部材の素材としてステンレスや鉄を採用した場合に限定されず、銅やアルミの他、塑性変形する樹脂など、塑性変形が可能な素材であれば採用することが可能である。

また、一対の大径部１０、１１のうち基端側の大径部１１は、上述のように固定部材３０に係止される部位であり、先端側の大径部１０は、基端側の大径部１１よりも軸方向長さを短く形成される。これにより、雌側の部材Ｂの挿入部２１の奥行きが小さめでも良好に嵌合接続することができ、また、先端側の大径部１０の軸方向長さが短いことで、挿入する際に許容される雄側の管状部Ａと雌側の管状部Ｂとの傾斜の角度を大きくすることができ、雄側の管状部Ａが雌側の管状部Ｂに対して多少傾いても雌側の管状部Ｂの挿入部２１にスムーズに挿入することができるため、組立性に優れる。

次に、本実施形態の雄側の管状部Ａの端部構造について詳細に説明する。

軸方向基端側の大径部１１は、径方向内側に位置する径方向内側端縁部１１Ａと径方向外側に位置する径方向外側端縁部１１Ｂとを軸方向基端側端部に有する。径方向内側端縁部１１Ａは、前記小径部１３に連続する部分であり、径方向外側端縁部１１Ｂよりも緩やかに曲がる湾曲形状を有する（ＣＬ１）。そして、径方向内側端縁部１１Ａは、環状のシール部材１２の外周面よりも曲がりが急に形成される（ＣＬ２）。このような構造により、径方向内側端縁部１１Ａは、環状のシール部材１２に対して圧縮力を作用させない状態で環状のシール部材１２と対向する状態となる。従って、環状のシール部材１２が径方向内側端縁部１１Ａによって押し出されるような力が作用せず、環状のシール部材１２を管状部Ａに良好に装着することができる。

具体的には、径方向内側端縁部１１Ａは、断面円弧状に形成され、環状のシール部材１２の線径半径Ｒ３以下の曲率半径Ｒ１を有する（ＣＬ３）。これは、前述の座屈を防止するためであれば、曲率半径Ｒ１は大きいほうが良いが、環状のシール部材１２を確実に保持させるためには環状のシール部材１２の線径以下であることが好ましいという考えに基づくものである。

また、径方向外側端縁部１１Ｂは、断面円弧状に形成される。これにより、座屈を良好に防止することができる。なお、座屈を防止する観点からは、径方向外側端縁部１１Ｂの曲率半径Ｒ２は、大きくした方がよいが、径方向外側端縁部１１Ｂの曲率半径Ｒ２を大きくすると、湯水の圧力により径方向外側端縁部１１Ｂと管状部Ｂとの隙間に環状のシール部材１２が押し出されるように変形するおそれがある。これを良好に防止するためには、径方向外側端縁部１１Ｂの曲率半径Ｒ２は、小さくした方がよい。このような考えに基づき、径方向外側端縁部１１Ｂは、径方向内側端縁部１１Ａよりも曲率半径Ｒ２が小さく形成される（ＣＬ４改）。このようにすれば、雄側の管状部Ａの座屈と、環状のシール部材１２が押し出されることの両方を良好に実現することができる。

なお、径方向内側端縁部１１Ａ、径方向外側端縁部１１Ｂ及び環状のシール部材１２の寸法関係を式で表すとＲ３≧Ｒ１＞Ｒ２となる。

また、径方向内側端縁部１１Ａと径方向外側端縁部１１Ｂとの間には、平坦部１１Ｃが設けられる（ＣＬ６）。この平坦部１１Ｃは、径方向内側端縁部１１Ａと径方向外側端縁部１１Ｂとに連続している。このようにすれば、小径部１３に保持できる環状のシール部材１２の線径Ｒ３に許容範囲を持たせることができる。即ち、径方向内側端縁部１１Ａの曲率半径Ｒ１より線径が大きい環状のシール部材１２を配置した場合には、環状のシール部材１２が平坦部１１Ｃに当たることになる。従って、環状のシール部材１２の大きさにかかわらず環状のシール部材１２を良好に小径部１３に保持することができる。また、平坦部１１Ｃは、径方向に沿っており、環状のシール部材１２が軸方向に沿って押し付けられた場合にも環状のシール部材１２を良好に受け止めることができる。

一方で、座屈を良好に防止するためには平坦部１１Ｃは短いほうが良い。このような考えに基づいて、平坦部１１Ｃの長さＬは、径方向内側端縁部１１Ａの曲率半径Ｒ１よりも小さく設定される。これを式で表すとＲ１＞Ｌとなる。

また、径方向内側端縁部１１Ａの曲率半径Ｒ１と平坦部１１Ｃの長さＬとを足した長さは、環状のシール部材１２の曲率半径Ｒ３よりも大きく設定される（ＣＬ８）。これを式で表すと環状のシール部材１２の線径Ｒ１＋Ｌ＞Ｒ３となる。

次に、本実施形態の雄側の管状部Ａの端部構造の形成方法について説明する。雄側の管状部Ａは、軸方向先端部をパンチと呼ばれる金型にて段階的に圧力を加え、塑性変形させることにより形成される。

具体的には、例えば図８に示すような工程にて形成される。当該工程は、実際に加工する管状部材の材質、詳細形状、径等により、工程数を増減させることがあるが、本実施形態の本質に影響するものではない。

最初に、図８（ａ）のように管状部材をクランプにて固定し、図８（ｂ）のように第１パンチ２１を圧入し、先端部の径を大径部１１の径まで拡大する。

次に、図８（ｃ）のように第２パンチ２２を圧入し、先端部の径を小径部１３まで縮小する。このとき、一度に最終形状まで成形すると、シワができたり、座屈したりするため、一旦、概略形状とする。そして、図８（ｄ）にて第３パンチ２３を圧入し、最終形状に成形する。この第３パンチ２３には、図９に示すように、基端側の大径部１１の径方向内側端縁部１１Ａに対応する湾曲部２３Ａが設けられている。この第３パンチ２３を圧入することにより、湾曲形状が転写され、径方向内側端縁部１１Ａが湾曲形状となる。

更に、図８（ｅ）に示すごとく、小径部１３を環状のシール部材１２の線径を考慮した厚みを有したサブクランプにて固定し、第４パンチ２４を圧入する。このとき、先端部を押し付けることにより、管状部材が塑性変形するが、管状部材の内径とほぼ等しい第４パンチ２４の凸部が管状部材内に挿入されることにより、径方向内側に座屈することなく、先端側の大径部１０の概略形状が形成される。このとき、管状部材の先端側から基端側に向けて大きな荷重がかかるため、比較的硬質な素材を使用する際、従来技術では基端側の大径部１１の径方向内側端縁部が径方向外側端縁部１１Ｂより基端側に位置するように座屈してしまい、過剰な塑性変形により環状部材の割れ等の損傷が発生するおそれがあり、使用している際に湯水の外部への漏洩するおそれがあった。この点、本実施形態のように、図８（ｄ）にて予め径方向内側端縁部１１Ａを湾曲形状とすることにより、前述の荷重を分散するため、座屈を防ぐことができる。

最後に、図８（ｆ）に示すごとく、第５パンチ２５にて先端部を押し付け、先端側の大径部１０を成形することにより、管状部Ａを成形することができる。

以上のように、本実施形態に係る流体流通部材によれば、管状部の先端部を塑性変形させることにより大径部及び小径部を形成する際に、管状部が座屈してしまうのを良好に防止することができる。例えば、基端側の大径部を形成後に環状のシール部材を保持する小径部を形成する際や、小径部を形成後に先端側大径部を形成する際に、基端側の大径部の径方向内側端縁部が径方向外側端縁部より軸方向基端側に位置するような状態で座屈してしまうのを良好に防止することができる。これは、径方向内側端縁部が前記径方向外側端縁部よりも緩やかに曲がる湾曲形状を有するものであるため、パンチを先端側から押し当てた際に、径方向内側端縁部に局所的に力が集中することがないからである。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

例えば、上記実施形態においては、径方向内側端縁部が断面円弧状に形成されるものとして説明したが、径方向外側端縁部よりも緩やかに曲がる湾曲形状を有するものであれば、楕円弧状であってもよく、放物線上であってもよい。

また、上記実施形態においては、径方向外側端縁部は、断面円弧状に形成されるものとして説明したが、例えば、楕円弧状であってもよく、放物線状であっても良い。また、径方向外側端縁部は、径方向内側端縁部よりも曲がりが急に形成されるものであるが、その形状は湾曲面を有するものに限られず、例えば、曲面を有さない尖った角部であってもよい。

また、上記実施形態においては、環状のシール部材は、断面円形状を有するものとして説明したが、楕円形状であってもよく、外周の一部に平坦部を有するものであってもよい。このような形状であっても、径方向内側端縁部と環状のシール部材の外周面とが空間を有して対向するか、若しくは、径方向内側端縁部が環状のシール部材に対して圧縮力を作用させない状態で対向する状態を実現することができる。

また、上記実施形態においては、平坦部が径方向に沿うものであるとして説明したが、径方向に対して傾斜するものであってもよい。

また、上記実施形態においては、径方向内側端縁部と径方向外側端縁部との間に平坦部が設けられるものであるとして説明したが、平坦部が設けられず、径方向内側端縁部と径方向外側端縁部とが連続するものであってもよい。

１０ 先端側の大径部
１１ 基端側の大径部
１１Ａ 径方向内側端縁部
１１Ｂ 径方向外側端縁部
１１Ｃ 平坦部
１２ 環状のシール部材
１３ 小径部
Ａ 雄側の管状部

Claims (8)

1. 管状部を有し、該管状部の軸方向先端側に一対の大径部が設けられ、前記一対の大径部の間に環状のシール部材が配置される小径部が設けられる流体流通部材であって、
   前記一対の大径部のうち少なくとも軸方向の基端側の大径部は、管状部の先端部を塑性変形させることにより形成され、
   前記基端側の大径部は、径方向内側に位置する径方向内側端縁部と径方向外側に位置する径方向外側端縁部とを先端側端部に有し、
   前記径方向内側端縁部は、前記径方向外側端縁部よりも緩やかに曲がる湾曲形状を有することを特徴とする流体流通部材。
2. 請求項１の流体流通部材であって、
   前記径方向内側端縁部は、環状のシール部材の外周面よりも曲がりが急に形成されることを特徴とする流体流通部材。
3. 請求項２の流体流通部材であって、
   前記環状のシール部材は、断面円形状を有するものであり、
   前記径方向内側端縁部は、断面円弧状に形成され、前記環状のシール部材の線径半径以下の曲率半径を有することを特徴とする流体流通部材。
4. 請求項１の流体流通部材であって、
   前記径方向内側端縁部及び径方向外側端縁部は、断面円弧状に形成され、
   前記径方向外側端縁部は、前記径方向内側端縁部よりも曲率半径が小さく形成されることを特徴とする流体流通部材。
5. 請求項４の流体流通部材であって、
   前記環状のシール部材は、断面円形状を有するものであり、
   前記径方向内側端縁部は、断面円弧状に形成され、前記環状のシール部材の線径半径以下の曲率半径を有することを特徴とする流体流通部材。
6. 請求項１の流体流通部材であって、
   前記径方向内側端縁部と径方向外側端縁部との間に平坦部が設けられることを特徴とする流体流通部材。
7. 請求項６の流体流通部材であって、
   前記径方向内側端縁部は、断面円弧状に形成され、
   平坦部の長さは、前記径方向内側端縁部の曲率半径よりも小さく設定されることを特徴とする流体流通部材。
8. 請求項６の流体流通部材であって、
   前記環状のシール部材は、断面円形状を有するものであり、
   前記径方向内側端縁部及び径方向外側端縁部は、断面円弧状に形成され、
   前記径方向内側端縁部の曲率半径と平坦部の長さとを足した長さは、前記環状のシール部材の曲率半径よりも大きく設定されることを特徴とする流体流通部材。