JP2013224677A

JP2013224677A - 管継手

Info

Publication number: JP2013224677A
Application number: JP2012095933A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Hayashi; 和宏林
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2013-10-31

Abstract

【課題】機器運転中に管体や管体が接続された熱交換器が振動する不具合の無い管継手を提供する。
【解決手段】相手側部材６は、ナット４の雌ねじ４ａと螺合する雄ねじを備え、雌ねじ４ａと雄ねじを螺合させることにより、鍔部１ａが、ナット４の底面と前記相手側部材６との間で締付けられ、管体内周部材１は軸方向に対向する２つの端面である第１端面１ｃと第２端面１ｄを有し、第１端面１ｃの外径Ｄ_１と第２端面１ｄの外径Ｄ_２が等しいことを特徴とする管継手１０。
【選択図】図１

Description

本発明は、管継手に関し、特に自動車用エアコンの管継手に関する。

管継手の製造方法として、特許文献１に記載の方法がある。これは、弾性管（例えばゴムホース）を外周部材と内周部材との間に挟持して、外周部材を外側からかしめて、内周部材を弾性管に対して抜け止め固定するものである。この方法を用いて製造した従来形管継手を図６〜８に示す。図７は従来形管継手の弾性管側部材９０Ａの断面図であり、図８は従来形管継手の熱交換器側接続部材９６の断面図である。そして、図６はこの弾性管側部材９０Ａと熱交換器側接続部材９６を組み付けた管継手９０の断面図である。

図７を参照して、従来形管継手の弾性管側部材９０Ａを説明する。弾性管側部材９０Ａは、流体（例えば冷媒）が通過する管体（弾性管）２と、管体２の内周に当接して管体２の端面より外側に延びる管体内周部材９１と、管体内周部材９１の外周に配置されて雌ねじ４ａを有するナット４と、管体内周部材９１と相手側部材９６との間をシールするＯリング９５と、を備えている。管体内周部材９１は、相手側部材（熱交換器側接続部材）９６と当接するための鍔部９１ａと貫通穴９１ｂとを有する。そして、図８に示すように、従来形管継手の熱交換器側接続部材（相手側部材）９６は、ナット４の雌ねじ４ａと螺合する雄ねじ９６ａを備えている。そして、弾性管２は、外周部材３と内周部材９１との間に挟持されて、外周部材３を外側からかしめることにより、内周部材を弾性管に対して抜け止め固定されている。

図６に示すように、弾性管側部材９０Ａのナット４の雌ねじ４ａと相手側部材９６の雄ねじ９６ａを螺合させることにより、管体内周部材９１の鍔部９１ａが、ナット４の底面４ｂと相手側部材９６の左側端面９６ｃとの間で締付けられて、弾性管側部材９０Ａが、熱交換器側接続部材９６に接続されて熱交換器（図示せず）に取り付けられる。なお、図６において、管体２は左方向（冷媒上流側）において冷媒を加圧するためのコンプレッサと接続されている。

管体２を通過する冷媒は例えばフロン（登録商標）であり、その圧力Ｐは約１〜１.５ＭＰａである。このような従来形管継手において、エアコン運転中に管体２や管体２が接続された熱交換器が振動する不具合があった。この不具合原因を追究したところ、管体内周部材９１が振動源であることが分かった。これを解析する。図６に示すように、冷媒圧力による管体内周部材９１の左側端面に掛かる力Ｆ_１と、冷媒圧力による管体内周部材９１の右側端面に掛かる力Ｆ_２は以下のような数式で表され、Ｆ_１とＦ_２は等しくなくその差はＦ３となる。すなわち、Ｆ_３が管体内周部材９１に常時掛かることとなる。

Ｆ_１＝Ｐ×Ｓ１＝Ｐ×π（Ｄ_１ ^２−ｄ^２）／４（１）
Ｆ_２＝Ｐ×Ｓ２＝Ｐ×π（Ｄ_２ ^２−ｄ^２）／４（２）
Ｆ_３＝Ｆ_２−Ｆ_１＝Ｐ×（Ｓ２−Ｓ１）＝Ｐ×π（Ｄ_２ ^２−Ｄ_１ ^２）／４（３）
但し、Ｄ_１：左側端面の外径
Ｄ_２：右側端面の外径

そして、冷媒圧力にはコンプレッサに起因する脈動が生じる。冷媒圧力による力Ｆ_３も、脈動（変動）して管体内周部材９１に掛かることとなる。これが振動の原因であることが判明した。

特開２００９−１９７９１９号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、機器運転中に管体や管体が接続された熱交換器が振動する不具合の無い管継手を提供することである。

請求項１に記載の発明によれば、管継手（１０、２０）は、前記管体内周部材（１、１’）が軸方向に対向する２つの端面である第１端面（１ｃ、１'ｃ）と第２端面（１ｄ、１'ｄ）を有し、第１端面（１ｃ、１'ｃ）の外径と第２端面（１ｄ、１'ｄ）の外径が等しいことを特徴とする。

管体内周部材（１、１’）の第１端面（１ｃ、１'ｃ）の外径と第２端面（１ｄ、１'ｄ）の外径が等しいため、第１端面（１ｃ、１'ｃ）の面積と第２端面（１ｄ、１'ｄ）の面積は等しくなり、両端面に掛かる冷媒圧力による力は実質上釣り合うため、振動源は無くなり、管体や管体が接続された熱交換器が振動する不具合は解消される。

請求項３に記載の発明によれば、管継手（３０、４０）は、前記管体内周部材（１''、１'''）の管体側端面の外径（Ｄ_１）と、前記Ｏリング（５''）が前記管体内周部材（１''、１'''）又は前記相手側部材（６''、６'''）と接触する接触点により形成される円の直径（Ｄ_３）とが等しいことを特徴とする。

前記管体内周部材（１''、１'''）の管体側端面の外径（Ｄ_１）と、前記Ｏリング（５''）が前記管体内周部材（１''、１'''）又は前記相手側部材（６''、６'''）と接触する接触点により形成される円の直径（Ｄ_３）とが等しいため、管体内周部材（１''、１'''）の両側（管体側と相手側部材側）に掛かる冷媒圧力による力は実質上釣り合う。このため振動源は無くなり、管体や管体が接続された熱交換器が振動する不具合は解消される。

本発明の第１実施形態の管継手の断面図である。本発明の第２実施形態の管継手の断面図である。本発明の第３実施形態の管継手の断面図である。本発明の第４実施形態の管継手の断面図である。従来形管継手と本発明の管継手の軸方向荷重特性を比較した図である。従来形管継手の断面図である。従来形管継手の弾性管側部材の断面図である。従来形管継手の熱交換器側接続部材の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態の管継手１０の断面図である。管継手１０は、流体が通過する管体（弾性管）２と、管体２が取り付けられる相手側部材６と、管体２の内周に当接して管体２の端面より外側に延びる管体内周部材１と、管体内周部材１の外周に配置されて雌ねじ４ａを有するナット４と、管体内周部材１と相手側部材６との間をシールするＯリング５と、を備えている。そして、管体内周部材１は、相手側部材（熱交換器側接続部材）６と当接するための鍔部１ａと貫通穴１ｂとを有する。弾性管２は、外周部材３と内周部材１との間に挟持されて、外周部材３を外側からかしめることにより、内周部材１を弾性管２に対して抜け止め固定されている。なお、管体２を弾性管ではなく例えば金属管として、外周部材３を無くして管体２を内周部材１と溶接、接着等により固定結合することが可能なことは言うまでもない。

相手側部材６は、ナット４の雌ねじ４ａと螺合する雄ねじ６ａを備える。ナット４の雌ねじ４ａと相手側部材６の雄ねじ６ａを螺合させることにより、鍔部（フランジ部）１ａは、ナット４の底面４ｂと相手側部材６の左側端面６ｃとの間で締付けられる。管体内周部材１は軸方向に対向する２つの端面である第１端面１ｃと第２端面１ｄを有し、第１端面１ｃの外径Ｄ_１と第２端面１ｄの外径Ｄ_２が等しい。

管体内周部材１は、鍔部１ａから相手側部材６側へ延びるスリーブ部１ｅを有する。相手側部材６には、Ｏリング５が配置されるＯリング溝６ｂが形成されている。（後述するが、第２実施形態においては、管体内周部材１'にＯリング溝１'ｆが形成されている。）Ｏリング５はスリーブ部１ｅの外周と相手側部材６とをシールする。

例えば、管体２をゴムから、Ｏリング５をエラストマーから作り、他の部品をアルミニウムから作ることができる。ただし、各部品の材料はこれに限定されるものではない。

管体内周部材１は軸方向に対向する２つの端面である第１端面１ｃと第２端面１ｄを有し、第１端面１ｃの外径Ｄ_１と第２端面１ｄの外径Ｄ_２が等しい。ゆえに、前述の数式において、Ｓ１＝Ｓ２となる。ゆえに、Ｆ_１＝Ｐ×Ｓ１＝Ｐ×Ｓ２＝Ｆ_２、Ｆ_１＝Ｆ_２となる。このため両端面に掛かる冷媒圧力による力Ｆ_１、Ｆ_２は実質上釣り合い、振動源は無くなり管体や管体が接続された熱交換器が振動する不具合は解消される。

（第２実施形態）
図２に第２実施形態の管継手の断面図を示す。第１実施形態と実質的に異なる点は、Ｏリング溝の配置である。図１に示す第１実施形態では、Ｏリング溝が相手側部材（熱交換器側接続部材）の方に配置されていたが、第２実施形態では、Ｏリング溝１'ｆが管体内周部材１'に配置されている。なお、Ｏリングは第１実施形態と第２実施形態では外径が少し相違している。第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、管体内周部材１'の両側（管体側と相手側部材側）に掛かる冷媒圧力による力Ｆ_１、Ｆ_２は実質上釣り合う。このため、振動源は無くなり管体２や管体２が接続された熱交換器が振動する不具合は解消される。

（第３実施形態）
図３に第３実施形態の管継手の断面図を示す。第１実施形態と実質的に異なる点は、Ｏリング溝の配置である。更に、第３実施形態の管体内周部材１''は、第１実施形態のスリーブ部１ｅを備えていない。ただしスリーブ部１ｅを備えることも可能であることは言うまでもない。Ｏリング溝１''ｆは、管体内周部材１''の鍔部１''ａの端面１''ｇに形成されている。端面１''ｇは、軸方向に直角の平面である。Ｏリング５''は、鍔部１''ａと相手側部材６''の左側端面とをシールする。

そして、Ｏリング及びＯリング溝の寸法は、管体内周部材１''の管体側端面１''ｃの外径Ｄ１と、Ｏリング５''が管体内周部材１''又は相手側部材６''と接触する接触点により形成される円の直径Ｄ３と等しくなるように設定されている。このため、管体内周部材１''の両側（管体側と相手側部材側）に掛かる冷媒圧力による力Ｆ_１、Ｆ_２は実質上釣り合う。（数式は前述と同じため、その説明を省略する。）このため、振動源は無くなり管体２や管体２が接続された熱交換器が振動する不具合は解消される。

（第４実施形態）
図４に第４実施形態の管継手の断面図を示す。第３実施形態と異なる点は、Ｏリング溝の配置である。図３に示す第３実施形態では、Ｏリング溝１''ｆが管体内周部材１''の方に配置されていたが、第４実施形態では、Ｏリング溝６'''ｂが相手側部材（熱交換器側接続部材）６'''に配置されている。第４実施形態においても、第３実施形態と同様に、管体内周部材１''の両側（管体側と相手側部材側）に掛かる冷媒圧力による力Ｆ_１、Ｆ_２は実質上釣り合う。このため、振動源は無くなり管体２や管体２が接続された熱交換器が振動する不具合は解消される。

図５は従来形管継手と第１実施形態の管継手の軸方向荷重特性を比較した図である。それぞれの管体内周部材９１、１の軸方向荷重を、コンプレッサ回転数を変化させて計測した結果を示すものである。管継手を通過する冷媒流量は、コンプレッサ回転数に比例して増加あるいは減少する。第１実施形態の管体内周部材１の軸方向荷重は、コンプレッサ回転数全域にわたり従来形に対して大幅に低減していることが分かる。

以上のように、本願発明により、機器運転中に管体や管体が接続された熱交換器が振動する不具合の無い管継手を提供することが可能となる。

１管体内周部材
１ａ鍔部
１ｂ貫通穴
１ｃ第１端面
１ｄ第２端面
１ｅスリーブ部
２管体
３管体外周部材
４ナット
４ａ雌ねじ
５Ｏリング
６相手側部材（熱交換器側接続部材）
６ａ雄ねじ

Claims

流体が通過する管体（２）と、
該管体（２）が取り付けられる相手側部材（６、６’）と、
前記管体（２）の内周に当接して前記管体（２）の端面より外側に延びる管体内周部材（１、１’）であり、前記相手側部材（６、６’）と当接するための鍔部（１ａ、１'ａ）と貫通穴（１ｂ、１’ｂ）とを有する管体内周部材（１、１’）と、
該管体内周部材の外周に配置されて雌ねじ（４ａ）を有するナット（４）と、
を備えた管継手（１０、２０）であって、
前記相手側部材（６、６’）は、前記ナット（４）の前記雌ねじ（４ａ）と螺合する雄ねじ（６ａ、６'ａ）を備え、
前記雌ねじ（４ａ）と前記雄ねじ（６ａ、６'ａ）を螺合させることにより、前記鍔部（１ａ、１'ａ）が、前記ナット（４）の底面と前記相手側部材（６、６’）との間で締付けられ、
前記管体内周部材（１、１’）は軸方向に対向する２つの端面である第１端面（１ｃ、１'ｃ）と第２端面（１ｄ、１'ｄ）を有し、第１端面（１ｃ、１'ｃ）の外径（Ｄ_１）と第２端面（１ｄ、１'ｄ）の外径（Ｄ_２）が等しいことを特徴とする管継手（１０、２０）。
前記管体内周部材（１、１’）と前記相手側部材（６、６’）との間をシールするＯリング（５、５’）を更に備え、
前記管体内周部材（１、１’）が前記鍔部（１ａ、１'ａ）から前記相手側部材（６、６’）側へ延びるスリーブ部（１ｅ、１'ｅ）を有し、前記Ｏリング（５、５’）が前記スリーブ部（１ｅ、１'ｅ）と前記相手側部材（６、６’）とをシールすることを特徴とする請求項１に記載の管継手（１０、２０）。
流体が通過する管体（２）と、
該管体（２）が取り付けられる相手側部材（６''、６'''）と、
前記管体（２）の内周に当接して前記管体（２）の端面より外側に延びる管体内周部材（１''、１'''）であり、前記相手側部材（６''、６'''）と当接するための鍔部（１''ａ、１'''ａ）と貫通穴（１''ｂ、１'''ｂ）とを有する管体内周部材（１''、１'''）と、
該管体内周部材（１''、１'''）の外周に配置されて雌ねじ（４ａ）を有するナット（４）と、
前記管体内周部材（１''、１'''）と前記相手側部材（６''、６'''）との間をシールするＯリング（５''）と、
を備えた管継手であって、
前記相手側部材（６''、６'''）は、前記ナット（４）の前記雌ねじ（４ａ）と螺合する雄ねじ（６''ａ、６'''ａ）を備え、
前記雌ねじ（４ａ）と前記雄ねじ（６''ａ、６'''ａ）を螺合させることにより、前記鍔部（１''ａ、１'''ａ）が、前記ナット（４）の底面と前記管体取付け相手側部材（６''、６'''）との間で締付けられ、
前記管体内周部材（１''、１'''）の管体側端面の外径（Ｄ_１）と、前記Ｏリング（５''）が前記管体内周部材（１''、１'''）又は前記相手側部材（６''、６'''）と接触する接触点により形成される円の直径（Ｄ_３）とが等しいことを特徴とする管継手（３０、４０）。
前記Ｏリング（５''）が前記鍔部（１''ａ、１'''ａ）と前記相手側部材（６''、６'''）とをシールすることを特徴とする請求項３に記載の管継手（３０、４０）。
更に前記管体（２）の外周に当接する管体外周部材（３）を備え、前記管体（２）は、前記管体外周部材（３）と前記管体内周部材（１、１'、１''、１'''）との間で挟持され、
前記管体（２）は弾性管であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の管継手（１０、２０、３０、４０）。
自動車用エアコンの管継手であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の管継手（１０、２０、３０、４０）。