JP2014178004A - フレアレス管継手およびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】金属管をフレアレス管継手で連結するにあたって、手締め時に金属管を仮固定することにより、本締めするまでの間で金属管がずれてその端部がユニオンの突き当て部から容易に離れないようにする。
【解決手段】締付ナット３と縮径リング４との間に仮止めリング５を介在させて、締付ナット３をユニオン２に締め付けた際に、仮止めリング５で第２冷媒管Ｐ２を仮固定し、本締めまでの間に第２冷媒管Ｐ２の先端がユニオン２の突き当て部からズレないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属管の端部をフレア加工することなく、金属管同士を連結するフレアレス管継手に関し、さらに詳しく言えば、締付ナットを本締めする前の手締めの段階で金属管を仮止めすることができるフレアレス管継手に関する。

金属管同士を連結する管継手には、通常、一方の金属管の端部をフレア状に加工し、他方の金属管の先端に取り付けられたユニオンの突き当て部にフレア部を押し当てた状態でフレアナットとユニオンとを一体的にネジ止めすることによって金属管同士を接続するフレア管継手（例えば、特許文献１参照）が用いられている。

ところで、空気調和機用として開発された「Ｒ３２」や「Ｒ１２３４ｙｆ」と呼ばれる次世代冷媒は、地球温暖化への影響が低く、さらにエネルギー効率が優れていることから温室効果ガスを抑制できる冷媒として着目されている。

しかしながら、この次世代冷媒は、現行の製品安全規格では、可燃性（もしくは微可燃性）に分類されているため、室内の管継手には、作業者による加工にバラつきが生じるフレア管継手の使用は禁止されている。その理由は、フレア継手では、フレアの形状不良や過締め付けによって冷媒が漏れるおそれがあるためである。

そこで、上記の次世代冷媒を用いる空気調和機においては、その冷媒配管の継手として、フレアレス管継手（例えば、特許文献２参照）を用いることが提案されている。フレアレス管継手によれば、金属管の先端をフレア加工する必要がなく、管の先端を直管のまま短時間で接続することができるという利点があるが、他方において、フレアレス管継手には、接続作業上次のような問題がある。

すなわち、フレアレス管継手はガスや液漏れを防ぐため、一方の金属管の先端をユニオン側に設けられた突き当て部に突き当てた状態を保って、ナットを固定する必要がある。

その手順として、金属管をユニオンの突き当て部の奥まで挿入して、締付ナットをスパナ等の工具を使用せずに手締めによって仮締め（仮止め）してから、スパナ等の工具を使用して本締めすることによって固定するが、仮締めでは固定用の縮径リングが金属管に食い込まないため、金属管がずれることでその端部がユニオンの突き当て部から離れやすく（本願明細書では、このような金属管のずれを「金属管の抜け」ということがある）、仮に金属管の端部がユニオンの突き当て部から離れた状態で本締めすると、固定用の縮径リングが金属管に食い込む位置が金属管の端部に近接するため、ガス漏れや液漏れするおそれがある。

このような漏れを防止する方法の１つとして、特許文献３には、ユニオンと縮径リングとの間にＯリングを介装しておき、締付ナットを締め付けた際に、Ｏリングが潰れて金属管に密着することによってガス漏れや液漏れを防止することが提案されている。

しかしながら、特許文献３に記載の方法は、Ｏリングは単にガス漏れや液漏れをシールするために用いられるものであって、金属管の抜けそのものを防止することはできない。

特開２００５−４２８５８号公報 特開２００３−２３２４７４号公報

そこで、本発明の課題は、金属管をフレアレス管継手で連結するにあたって、手締め時に金属管を仮固定することにより、本締めするまでの間で金属管がずれてその端部がユニオンの突き当て部から容易に離れないようにすることにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。すなわち、一端側に第１の金属管が取り付けられ、他端側に第２の金属管の端部が挿入される円筒状の挿入部を有するユニオンと、有底円筒状であって底壁に上記第２の金属管の端部が挿通される挿通孔を有し上記ユニオンに螺合される締付ナットと、上記ユニオンと上記締付ナットとの間に介装され、上記締付ナットの締め付けに伴って上記挿入部と上記第２の金属管との間に向けて押し込まれて縮径するくさび形スリーブを備えた縮径リングとを含み、上記締付ナットを上記ユニオンに螺合して締め付けることにより、上記くさび形スリーブの一部が上記挿入部と上記第２の金属管との間に押し込まれて縮径して上記挿入部内に第２金属管が固定されるフレアレス管継手において、上記締付ナットの底壁と上記縮径リングとの間には、仮止めする際、縮径リングと上記底壁とが近づくに従い内径が狭まる方向に変形して上記第２の金属管に圧接し、上記第２の金属管を上記挿入部の突き当て位置から移動しないように保持する仮止めリングが設けられていることを特徴としている。

上記仮止めリングは、軸線方向に沿った断面がＵ字状であって、Ｕ字状の底部から両端に向かうにつれて外径が漸次大きくなるように形成されていることを特徴としている。

上記仮止めリングの内周面には、リング中心に向かって凸となる凸部が設けられていることを特徴とする。

本発明において、このフレアレス管継手を備えた空気調和機も含まれる。すなわち、室外機と室内機を結ぶ冷媒管がフレアレス管継手によって連結されることを特徴としている。

これによれば、一端側に第１の金属管が取り付けられ、他端側に第２の金属管の端部が挿入される円筒状の挿入部を有するユニオンと、有底円筒状であって底壁に上記第２の金属管の端部が挿通される挿通孔を有し上記ユニオンに螺合される締付ナットと、上記ユニオンと上記締付ナットとの間に介装され、上記締付ナットの締め付けに伴って上記挿入部と上記第２の金属管との間に向けて押し込まれて縮径するくさび形スリーブを備えた縮径リングとを含み、上記締付ナットを上記ユニオンに螺合して締め付けることにより、上記くさび形スリーブの一部が上記挿入部と上記第２の金属管との間に押し込まれて縮径して上記挿入部内に第２金属管が固定されるフレアレス管継手において、上記締付ナットの底壁部と上記縮径リングとの間には、上記縮径リングと上記底壁とが近づくに従い内径が狭まる方向に変形して上記第２の金属管に圧接し、上記第２の金属管を上記挿入部の突き当て位置から移動しないように保持する仮止めリングが設けられていることにより、締付ナットを手締めにより締め付けていくと、仮止めリングが第２の金属管に密着して突き当て面からの抜け落ちを確実に防止することができる。

また、上記仮止めリングは、軸線方向に沿った断面がＵ字状であって、Ｕ字の底部から両端に向かうにつれて外径が漸次大きくなるように形成されていることにより、縮径リングと締付ナットとの間に挟まれた仮止めリングが両側から中央に押し込まれる力を第２の金属管を押す押圧力へと効率的に伝達することができる。

仮止めリングの内周面には、リング中心に向かって凸となる凸部が設けられており、これにより、金属管の表面に対する密着力を高めて、より小さな力で抜け落ちを防止することができる。

室外機と室内機とがフレアレス管継手を介して連結されることにより、前記の次世代冷媒を用いた空気調和機の室外機と室内機の冷媒管の連結を安全に行うことができる。

本発明の一実施形態に係る管継手の断面図。 上記管継手の構成要素を分解した状態の断面図。 上記管継手の仮止めリングの（ａ）正面図および（ｂ）中央縦断面図。 上記仮止めリングの（ａ）第１変形例および（ｂ）第２変形例を示す中央縦断面図。 上記管継手の締付手順を説明するための説明図。 本発明の一実施形態に係る管継手を用いた空気調和機の模式図。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。この実施形態において、フレアレス管継手は、空気調和機の冷媒管を連結する場合を例にとっている。

図６に示すように、本実施形態の空気調和機１００は、室内機１１０と室外機１２０とを結ぶ冷媒管Ｐ１、Ｐ２がフレアレス管継手１によって連結されている。より詳細には、室内機１１０および室内機１２０には、第１冷媒管Ｐ１がそれぞれ接続されており、室内機側の第１冷媒管Ｐ１と室外機側の第１冷媒管Ｐ１には相互を結ぶ第２冷媒管がフレアレス管継手１によって接続されている。

図１，図２に示すように、このフレアレス管継手１は、一方の冷媒管Ｐ１（以下、第１冷媒管Ｐ１とする）の先端に一体的に取り付けられたユニオン２と、他方の冷媒管Ｐ２（以下、第２冷媒管Ｐ２とする）側からユニオン２に対して螺合される締付ナット３とを備えている。なお、本実施例では、第１冷媒管Ｐ１および第２冷媒管Ｐ２を銅製、ユニオン２および締付ナット３を真鍮製としている。

ユニオン２は、内部に冷媒通路２１１を有する円筒状のユニオン本体２１を有し、ユニオン本体２１の軸線方向の一端側（図２では右端側）には、第１冷媒管Ｐ１が差し込まれる第１挿通孔２２が冷媒通路２１１に対して同軸に設けられている。

第１挿通孔２２は、第１冷媒管Ｐ１の外径と同径もしくは若干大径な丸孔であって、その突き当たりには、第１冷媒管Ｐ１の先端が突き当てられる第１突き当て部２２１が設けられている。第１突き当て部２２１は、冷媒通路２１１と第１挿通孔２２との間で形成された段差面である。

この例において、第１冷媒管Ｐ１は、ユニオン２の第１挿入孔２２に先端が第１突き当て部２２１に当接する位置まで挿入されたのち、ロウ付けによりユニオン２に一体的に固定されている。なお、ロウ付け以外の固定方法が用いられてもよい。

ユニオン２の他端側（図２では左側）には、第２冷媒管Ｐ２が差し込まれる第２挿通孔２３が設けられている。第２挿通孔２３は、冷媒通路２１１に対して同軸に形成された丸孔であり、第２冷媒管Ｐ２よりも若干大径に形成されている。

第２挿通孔２３の開口側には、テーパー部２３１が設けられている。テーパー部２３１は、開口端側が第２冷媒管Ｐ２の外径よりも大径であり、そこから第２冷媒管の差し込み方向に向かうにつれて徐々に内径が小さくなりながら第２冷媒管Ｐ２の外径とほぼ同径となり、第２冷媒管Ｐ２の差し込み方向に沿って順テーパーとなるように形成されている。

テーパー部２３１の開口径は、後述する縮径リング４のスリーブ部４２の先端の外径よりも若干大径となるように形成されている。これによれば、テーパー部２３１に沿って第２冷媒管Ｐ２を挿入しやすいばかりでなく、縮径リング４のスリーブ部４２の先端がテーパー部２３１内に入り込むように案内される。

第２挿通孔２３の反開口端の奥側には、第２冷媒管Ｐ２の先端が突き当てられる第２突き当て部２３２が設けられている。第２突き当て部２３２は冷媒通路２１１と第２挿通孔２３との間で形成された段差面である。

ユニオン２の外周面には、締付ナット３が螺合される雄ねじ２４が形成されている。この実施形態において、雄ねじ２４は、先端から第２挿通孔２３の第２突き当て部２３２に至る位置に形成されているが、雄ねじ２４の具体的な構成は、仕様に応じて任意に変更されてよい。

次に、締付ナット３は、有底円筒状であって、その底部３１１（底壁３１１）には第２冷媒管Ｐが挿通される管挿通孔３２が締付ナット３に対して同軸に設けられている。締付ナット３の内周面には、ユニオン２の雄ねじ２４が螺合される雌ねじ３１が設けられている。

この実施形態において、雌ねじ３１は、締付ナット３の開放端から軸線方向のほぼ中央まで形成されており、雌ねじ３１の終端から底壁３１１までの間にはねじ山が形成されていない円筒空間となっている。

管挿通孔３２の底壁３１１側端部には、後述する仮止めリング５の軸線方向の一端が支持される第１支持溝３３が設けられている。第１支持溝３３は、管挿通孔３２の内径よりも大径な内径を有し、その間に段差面３３１が形成されている。

次に、縮径リング４は、中央に第２冷媒管Ｐ２が挿通可能な挿通孔４１１を有する円筒状のリング本体４１と、同リング本体４１の一端側（図２では右側）から軸線方向に沿って同軸的に延設されたスリーブ部４２とを備えている。なお、本実施例では、縮径リング４を真鍮製としている。

リング本体４１の他端側（図２では左側）には、仮止めリング５の軸線方向の他端を支持する第２支持溝４３が設けられている。第２支持溝４３は、挿通孔４１１の内径よりも若干大径に形成されており、挿通孔４１１との境界には、段差面４３１が設けられている。この段差面４３１に仮止めリング５の他端が突き当てられる。なお、第２支持溝４３は前述の第１支持溝３３と同径かつ同じ深さに形成される。

スリーブ部４２は、リング本体の一端側から軸線方向に沿って突設するように形成された円筒状を呈し、さらにその外径が先端に向かって徐々に小さくなる、いわゆるくさび状に形成されている。

仮止めリング５は、締付ナット３と縮径リング４との間に配置される。図３を合わせて参照して、仮止めリング５は、内径が第２冷媒管Ｐ２の外径とほぼ同径であり、その円周方向の一部が切り欠かれたいわゆるＣリングである。なお、仮止めリング５は切欠きの無いＯリングであってもよい。

仮止めリング５は、手締め行程（手の力のみの締付力で締め付ける行程）においては弾性変形し、本締め行程（スパナなどの工具を使用して締め付ける行程）した際に、容易に塑性変形する材質であることが好ましく、より好ましくは真鍮やステンレスが用いられている。

仮止めリング５は、図３（ｂ）に示すように、軸線方向に沿った断面がＵ字状であって、Ｕ字の底部５３から両端５ａ、５ｂに向かうにつれて外径が徐々に大きくなるように形成されている。この例において、仮止めリング５の内周面５１は、円滑面であるが、仮止めした際に第２冷媒管Ｐ２に対する密着力を高めるため、図４に示すように、内周面５１に凸部５２が設けられていることが好ましい。

凸部５２の具体的な形態としては、図４（ａ）に示すように、内周面５１に沿って筋状の凸部５２ａを挙げることができる。この例において、筋状の凸部５２ａは、軸線方向に沿って複数設けられている。筋状の凸部５２ａの形成方法としては、仮止めリング５の外周面から内周面に向けてビード加工を施すことで形成することができる。

また、筋状の凸部５２ａに変えて、図４（ｂ）に示すように、ドット状の凸部５２ｂを内周面５１に設けてもよい。この凸部５２ｂを形成する方法の一例としては、仮止めリング５の外周面から内周面に向けてダボ加工を施すことにより、ドット状の凸部５２ｂが形成される。なお、凸部５２の形成方法は、仕様に応じて任意に選択可能である。

次に、図５を参照して、本発明のフレアレス管継手１の使用手順の一例を説明する。図５（ａ）に示すように、まず初めに、締付ナット３の管挿通孔３２に第２冷媒管Ｐ２の先端を差し込み、締付ナット３の他端から引き出して、その先端側に仮止めリング５を取り付ける。

続けて、第２冷媒管Ｐ２に縮径リング４を挿通孔４１１の一端側（第２支持溝４３側）からに差し込み、スリーブ部４２側から引き出すことで、第２冷媒管Ｐ２に縮径リング４を取り付ける。

この状態で、第２冷媒管Ｐ２の先端をユニオン２の第２挿通孔２３の突き当て部２３２に当接する位置まで差し込んだのち、片手で第２冷媒管Ｐ２を突き当て部２３２に押し当てつつ、他方の手で締付ナット３をユニオン２の雄ねじ２４に締め付ける（手締め行程）。

この手締めにより、仮止めリング５の一端５ａ（図５では左端）が締付ナット３の第１支持溝３３の段差面３３１に当接する。そのままさらに締付ナット３を締め付けていくと、仮止めリング５は第２冷媒管Ｐ２の表面に沿って移動し、他端５ｂ（図５では右端）が縮径リング４の第２支持溝４３に入り込んだのち、段差面４３１に当接する。

その位置からさらに締付ナット３を締め付けてゆくと、仮止めリング５と縮径リング４とが締付ナット３の段差面３３１からユニオン２側に向かう軸線方向の力を受けることによってユニオン２側にスライドし、縮径リング４のスリーブ部４２がユニオン２のテーパー部２３１に入り込んで突き当たり、停止する。

その停止位置からさらに締め付けると、仮止めリング５は締付ナット３の段差面３３１および縮径リング４の段差面４３１に挟持された状態で第２冷媒管の軸線方向の力を両側から受けることになる。すると、仮止めリング５の軸線方向に沿って断面Ｕ字状の両端は弾性変形によって第２冷媒管Ｐ２の表面から離れる方向に立ち上がろうとする。すなわち、仮止めリング５は第２冷媒管の軸線方向から受けた力を軸に対し径方向に向かう力へと変換する。これによって、仮止めリング５のＵ字状の両端はそれぞれ締付ナット３の支持面３３２および縮径リング４の支持面４３２に支持されているので、第２冷媒管Ｐ２は仮止めリング５の底部５３から押圧力を受けることになる。したがって、仮止めリング５は第２冷媒管Ｐ２に密着するので、第２冷媒管Ｐ２は端部が突き当て部２３２に当接した状態で仮固定される。このとき、スリーブ部４２はテーパー部２３１に押し込まれるが、手のみによる締付力であるため、スリーブ部４２が強制的に塑性変形するようなことはない。これにより、第２冷媒管Ｐ２は仮止め固定される。

次に、スパナなどの専用工具により本締めを行う。専用工具を用いて締付ナット３を締め付けると、図５（ｂ）に示すように、大きな締付力によって仮止めリング５は圧縮され、各支持溝３３，４３の内で押し潰される。

さらに締付ナット３を締め付けていくと、締付ナット３の軸方向の内壁面と縮径リング４の端面とが当接し、スリーブ４２をテーパー部２３１内に向けて押し出す。テーパー部２３１に向けて押し出されたスリーブ４２は、テーパー部２３１のテーパー面に沿って中心側に押し込まれることで、第２冷媒管の軸線方向（スリーブ４２の押し出し方向）の力を第２冷媒管Ｐ２を押圧する力（図５（ｂ）の矢印方向の力）へと変換する。その結果、スリーブ４２は第２冷媒管に食い込む。これによって、第２冷媒管Ｐ２がユニオン２に固定され、第２冷媒管は外周気密状態となる。

上記したように、本発明におけるフレアレス管継手１は、本締め行程において第２冷媒管が縮径リング４のスリーブ４２によって固定される前に、手締め行程において第２冷媒管が仮止めリング５によって仮固定されるため、本締めするまでの間に第２冷媒管がずれてその端部が突き当て部２３２から離れることを防止することができる。

この例において、フレアレス管継手１は、空気調和機の室外機と室内機との間の冷媒配管の一部に用いられる例について説明したが、本発明のフレアレス管継手１は、フレアレス式の管継手として使用することができるのであれば、その用途は特に限定されない。

１ フレアレス管継手
２ ユニオン
３ 締付ナット
４ 縮径リング
５ 仮止めリング
Ｐ１ 第１冷媒管
Ｐ２ 第２冷媒管

Claims (4)

1. 一端側に第１の金属管が取り付けられ、他端側に第２の金属管の端部が挿入される円筒状の挿入部を有するユニオンと、有底円筒状であって底壁に上記第２の金属管の端部が挿通される挿通孔を有し上記ユニオンに螺合される締付ナットと、上記ユニオンと上記締付ナットとの間に介装され、上記締付ナットの締め付けに伴って上記挿入部と上記第２の金属管との間に向けて押し込まれて縮径するくさび形スリーブを備えた縮径リングとを含み、上記締付ナットを上記ユニオンに螺合して締め付けることにより、上記くさび形スリーブの一部が上記挿入部と上記第２の金属管との間に押し込まれて縮径して上記挿入部内に第２金属管が固定されるフレアレス管継手において、
   上記締付ナットの底壁と上記縮径リングとの間には、上記縮径リングと上記底壁とが近づくに従い内径が狭まる方向に変形して上記第２の金属管に圧接し、上記第２の金属管を上記挿入部の突き当て位置から移動しないように保持する仮止めリングが設けられていることを特徴とするフレアレス管継手。
2. 上記仮止めリングは、軸線方向に沿った断面がＵ字状で、Ｕ字の底部から両端に向かうにつれて外径が漸次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１に記載のフレアレス管継手。
3. 上記仮止めリングの内周面には、リング中心に向かって凸となる凸部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のフレアレス管継手。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載されたフレアレス管継手によって室外機と室内機を結ぶ冷媒管が連結されることを特徴とする空気調和機。

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