JP5993538B1 - 銅管と継手の冷媒配管の接続機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付け作業のように熱を必要とせず、ナットを締め付けるだけで簡単に接続が出来、又、特別な施工技術がなくても銅管の配管作業が可能な銅管と継手の冷媒配管の接続機構を得ること。【解決手段】銅管２と継手３とをナット４によって接続する銅管２と継手３の冷媒配管の接続機構１において、前記継手３は、銅管２に形成した２つの傾斜面５，６を有する凸部７の一方の傾斜面５に当接する直角の角部１２を形成し、更に、前記ナット係合筒部１０に隣接して継手３の中央方向に嵌合筒部１３を具備し、前記ナット４は、前記ナット本体部１９から延出する延出筒部２０と該延出筒部２０と反対方向へ延長して補強筒部２１を有し、前記補強筒部、ナット本体部及び延出筒部のそれぞれの長さの比が１：２：３程度で、且つ、前記ナット４の前記補強筒部２１、ナット本体部１９及び延出筒部２０の合計長さが、銅管２の呼び径の約２倍とし、前記直角の角部１２が前記凸部７の一方の傾斜面５に当接してシールされることにより、前記凸部７の一方の傾斜面５と前記ナット係合部１０の内径部８と大径部１１との差によってもたらされる空間２３を閉空間に形成したこと。【選択図】図１

Description

この発明は、特にビルや工場用の大型エアコン用冷媒配管に用いる銅管と継
手の冷媒配管の接続機構に関する。

従来の大型エアコン用冷媒配管においては、配管となる銅管をろう付けによって接合している（例えば、特許文献１、特許文献２）。

実開平５−４５４９１号公報 特開２００５−２６２２４８号公報

しかしながら、ろう付けによる接合には可燃性ガスや電気ヒーターを用いるので、これらの加熱手段を使用できない改修工事や工期が短い工事の現場においては、特別な注意を払って行わなければならず、又、昼夜の別なく工事しなければならないという問題点があった。

この発明は、上記事情に鑑みて、施工に熱を必要とせず、ナットを締め付けるだけで簡単に接続が出来、又、特別な施工技術がなくても銅管の配管作業が可能な銅管と継手の冷媒用配管の接続機構に関するものであって、その手段とするところは、端部外周に２つの傾斜面を有する凸部を形成した銅管と、該銅管の凸部の端縁側を挿入する内径部を有すると共に一端側外周に雄ねじを形成したナット係合筒部を有して前記凸部の一方の傾斜面を押圧するステンレス鋼材からなる継手と、前記銅管の端縁側を内径部に挿入した前記継手と前記凸部を境にして対向しつつ前記銅管に外嵌して前記凸部の他方の傾斜面を押圧する傾斜押圧部を有すると共に前記ナット係合筒部の雄ねじに螺合する雌ねじを内周面に形成した開口部を有するナット本体部を具備するステンレス鋼材からなるナットと、を有し、前記継手のナット係合部の雄ねじとナットのナット本体部の雌ねじを螺合することにより、前記銅管と前記継手とを接続する銅管と継手の冷媒用配管の接続機構において、
前記継手は、前記凸部の一方の傾斜面に当接する、前記ナット係合筒部の内周面の開口側から大径部を形成することにより生じる前記内径部との境界に直角の角部を形成し、更に、前記ナット係合筒部に隣接して継手の中央方向に嵌合筒部を具備し、前記ナットは、前記ナット本体部から延出して前記銅管を外嵌する延出筒部を有し、更に、前記ナット本体部の前記延出筒部と反対方向へ延長して前記継手の嵌合筒部に外嵌する補強筒部を有し、加えて、前記補強筒部、ナット本体部及び延出筒部のそれぞれの長さの比が１：２：３程度で、且つ、前記ナットの前記補強筒部、ナット本体部及び延出筒部の合計長さが、銅管の呼び径の約２倍とし、前記直角の角部が前記凸部の一方の傾斜面に当接してシールされることにより、前記凸部の一方の傾斜面と前記ナット係合部の内径部と大径部との差によってもたらされる空間を閉空間に形成したこと、にある。

又、前記ナットの前記補強筒部、ナット本体部及び延出筒部の合計長さが、銅管の呼び径の約２倍であることにある。

更に又、前記延出筒部の端の開口内周面にアールを形成したことにある。

上記手段によると、接続時において、継手の内径部に銅管の凸部の端縁側を入れて銅管に外管しているナットを継手に締め付けると、凸部の２つの傾斜面がナットの傾斜押圧部と継手の角部によって挟まれて固定される。この時、継手の嵌合筒部にナットの補強筒部が外嵌するので継手に対する銅管の直進性が維持され、且つ、端部外周に形成している凸部をナットの傾斜押圧部と継手の角部に挟まれた銅管のナット本体から露出した外周にもナットの延出筒部が外嵌するので、これによってナットに対する銅管の直進性がさらに維持される。

従って、接続時には、継手、ナット、銅管が一体的に強固に同軸上直進性を維持した状態で真直ぐに接続される配管となることから、前記角部と凸部の一方の傾斜面とが密着したシール位置が動かなくなり、継手の内径内を通過する流体のシールがより確実に行われ、流体漏れが確実に防止される。更に、上記構成により、地震などにより銅管に曲げモーメメントが生じたり、経年により銅管を支持する部材の移動や劣化が進行して応力が作用した場合には、これら応力は力学的に前記延出筒部の端縁の内周縁に作用して応力等を逃がすので、継手、ナットの接続位置は同軸上直進性は維持された儘であり、そのためにシール位置が動かず良好なシール状態を維持できて媒体等の流体漏れが確実に防止され、しいては接続機構の耐久性の向上に貢献できる。

更に、角部と一方の傾斜面とが密着したシール位置においては、銅管の硬度が柔らかいことから継手の角部がこの表面に食い込んでシールが行えるので、高分子材料から成るパッキン材が必要でなくなり、その結果激しい温度変化にも耐えることができ、加えて接続機構の簡素化を図ることができる。

本発明の実施態様の断面説明図で、右半分がナットの締付前の状態で、左半分がナットを締めた状態の図。 図１の要部拡大図。 図１のＡ−Ａ線断面図。 銅管をセットした状態における銅管の拡管装置の要部断面説明図。 図４の状態から矢符Ｐ方向への力が生じて拡管した状態を示す拡管装置の要部断面説明図。

この発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。この発明の銅管と継手の冷媒配管の接続機構１は、主としてビルや工場等の大型エアコン用冷媒配管に使用するもので、銅管２、継手３、ナット４を主な構成要素とする。

銅管２は、冷媒、例えば、オゾン層を破壊しない冷媒ＨＦＣであるＲ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ，Ｒ３２等を配送するものであるから、硬度が低く加工しやすく且つ前記冷媒と化学反応し難い銅管２が使用されている。銅管２の直径、管厚は冷媒の流速や流量によって適宜選択使用される。銅管２の一端側の端部外周には２つの傾斜面５，６を有する凸部７を形成している。この傾斜面５，６は、平面状であっても丸みを帯びたものでも山型に形成されていれば良い。このような凸部７の形成は、配管工事現場でその都度使用時直前に後述の拡管装置を用いて容易に作成することができるし、予め作成しておいても良い。

前記継手３は、前記銅管２の凸部７の端縁側を挿入する内径部８を有すると共に、一端側外周に雄ねじ９を形成したナット係合筒部１０を具備し、更に前記ナット係合筒部１０の内周面の開口側から大径部１１を形成することにより生じる前記内径部８との境界の角部１２を具備している。この角部１２は、前記凸部７の一方の傾斜面５に当接して、内径部８内を通過する流体が銅管２の外周面と継手３やナット４の隙間を経由して接続機構１の外部へ漏れ出ないようにシールする。なお、この角部１２は、直角であっても角を削って丸みを持たせていても良いが、丸みの度合いが大きくなると他方の傾斜面に当接した場合の密着面積が大きくなって当接時におけるシール性が劣ることになるので、流体漏れを生じない範囲内で適宜形成される。

前記ナット係合筒部１０に隣接して継手３の外周の中央部寄りには、ナット係合部１０の外周とほぼ同外径で所定長さの嵌合筒部１３が設けられている。更に、この嵌合筒部１３に隣接して継手３の中央部外周には前記嵌合筒部１３よりも大径の中央突出部１４が設けられている。又、継手３の内径部８の中央の内周面には、前記銅管２の管の肉厚分の厚さに相当する内面突起部１５が設けられて、銅管２の端縁側が内径部８内へ挿入された場合に通路に段差を少なくして内部を通過する流体の乱流の発生を防ぎ、流速の減少防止を図っている。

前記ナット４は、前記銅管２と継手３とをねじで締め付けて接合するためのもので、前記銅管２の端縁側を内径部８に挿入した前記継手３と前記凸部７を境にして対向しつつ前記銅管２に外嵌して、前記凸部７の他方の傾斜面６を押圧する傾斜押圧部１６を有すると共に、前記ナット係合筒部１０の雄ねじ９に螺合する雌ねじ１７を内周面に形成した開口部１８を有するナット本体部１９を具備している。又、前記ナット４は、前記ナット本体部１９から延出して前記銅管２を外嵌する延出筒部２０を有し、更に、前記ナット本体部１９から前記延出筒部２０と反対方向へ延長して前記継手３の嵌合筒部１３に外嵌する補強筒部２１を有している。該補強筒部２１の長さは、該補強筒部２１に前記ナット本体部１９と延長筒部２０と合わせた合計長さが、銅管２の外径である呼び径の１．３〜３．０倍、好ましくは１．５〜２．５倍、最も好ましくは約２倍程度が望ましい。この理由は、銅管２と継手３の接続機構１の曲げ荷重及び曲げ角度を含む曲げ強度を最も良好に維持するためである。１．３倍より短すぎると曲げ強度が劣り、３．０倍より長すぎると曲げ強度は向上するものの配管施工の工事に支障を来す場合が生じ、又、材料費の無駄となるからである。補強筒部２０、ナット本体部１９、延出筒部２０のそれぞれの長さの比は、１：２：３程度が、曲げ強度の観点や材料費、及び現場での組み立て施工上の観点から好ましい。

継手３のナット係合部１０の雄ネジ９にナット４のナット本体部１９の雌ねじ１７を螺合した際に、補強筒部２１が嵌合筒部１３に外嵌してその先端が継手３の中央突起１４の側面に当接するように、補強筒部２１と嵌合筒部１３の長さを設定しておくと、ねじ込んだ際に隣接するねじ山同士の摩擦抵抗が大きくなりねじの緩み止めの利点がある。又、延出筒部２０の開口端縁の内周角部にアール２２を形成しておけば、後述する拡管作業時に銅管２にナット４を嵌め込む作業が容易となる。更に又、ナット係合筒部１０の内径部８と大径部１１との径の差によってもたらされる空間が一方の傾斜面５によって塞がれた際に形成される閉空間２３内には、該一方の傾斜面５に角部１２が当接してシールされているので、継手３内を流れる流体が入り込むことはない。そのためにこの閉空間２３内に合成樹脂材などからなるパッキン材を詰め込んで漏れを防止する対策は講じなくてもよい。又、前記延出筒部２０の内周面と銅管２の外周面とは、長さ方向に全て面密着していなくても、ナット本体部１９側端と開口端においてリング状に密着外嵌しているだけでも良い。

上記構成からなるこの発明の銅管と継手の接続機構１の接続作業について説明する。まず、所望の長さに切断されている銅管２の一端部に端縁から少しの長さを空けた位置に凸部７を形成する。この凸部７の形成作業は、予め工場で形成したものを現場へ搬送して使用すれば現場での作業は省けるが、ビルや工場の配管作業現場で使用直前に作成すれば長さ調節のために銅管を適宜切断でき便利であると共に銅管２の無駄を省ける利点がある。その際には、図４、図５に示すような小型で簡易な拡管装置２４を使用する。この拡管装置２４は、図外の基台に固定された拡管ヘッド２５と、該拡管ヘッド２５内に移動自在に挿通されたシャフト２６と、該シャフト２６に外嵌したゴム受け２７、拡管ゴム２８及びゴム押さえ２９、シャフト２６の先端に固定した係止部３０を主たる構成としている。

凸部７を形成する際には、まず図４に示すように、ナット４内部に銅管２を挿入する。この時、延出筒部２０の開口端縁の内周角部にアール２２を形成しておけば、銅管２を挿入し易い。次に、前記拡管ヘッド２５の外周に形成された雄ねじ３１と前記銅管２に予め外嵌したナット４のナット本体部１９の雌ねじ１７を螺合固着する。この螺合固着時に、前記銅管１の内部にはその端部からは、前記シャフト２６、ゴム受け２７、拡管ゴム２８、ゴム押え２９及び係止部３０が同時に挿入されている。そして、図外の装置によって、前記シャフト２６を矢印Ｐ方向へ引張ると、図５に示すように、前記係止部３０が前記ゴム押え２９を矢印Ｐ方向へ押圧するので、前記ゴム受け２７及び前記ゴム押え２９により挟まれて両側から押圧された前記拡管ゴム２８はその軸方向の幅が縮小され、該縮小された体積分だけ円周方向に膨張する。この膨張した拡管ゴム２８の外周には、前記ナット４の傾斜押圧部１６及び前記拡管ヘッド２５の先端内周面に形成した切欠部３２により形成される凸部の空間が存在しているので、前記拡管ゴム２８の円周方向への膨張に伴い、前記銅管２はその端部において前記ナット３の傾斜押圧部１６及び前記拡管ヘッド２５の先端内周面に形成した切欠部３２に沿うように膨出して２つの傾斜面５，６を有する凸部７が形成される。その後、ナット４を反転させて拡管ヘッド２５とナット４との螺合を解除して拡管ヘッド２５を銅管２の端部から引き抜くことにより拡管作業が終了する。ナット４は銅管２に挿入したままの状態にしておいて良い。

このようにして凸部７を形成すれば、前記他方の傾斜面６の傾斜角と前記傾斜押圧部１６の傾斜角とが全く等しくなるために、継手３とナット４をねじ込んだ際に軸線が一致して密着度が良くなる利点がある。また、前記銅管２内に静的に均一な力を加えるゴム拡管法により拡径するため、加工硬化、残留応力をほとんど生じさせることなく加工することができる利点がある。

上記のように拡管装置１を用いて銅管２に凸部７を形成すると、拡管に使用して銅管２に外嵌しているナット４はそのまま銅管２に外嵌した儘であるから、図１の右側の図のように、継手３の嵌合筒部１３を対向させて開口部１８内に導き入れて、ナット係合筒部１０の外周の雄ねじ９と開口部１８内に現れている雌ねじ１７を螺合固定させるだけの作業で良い。これによって、図１の左側の図のように継手３と銅管２とがナット３によって接続され接続作業が終了する。

この接続状態について説明すると、前記雄ねじ９と雌ねじ１７の締付けにより、凸部７の一方の傾斜面５にはナット４の傾斜押圧部１６の凸部７の中心方向への押圧力が作用し、他方の傾斜面６には継手３の角部１２による凸部７の中心方向への押圧力が作用するので、銅管２はナット４と継手３の間で脱け出ることなく確実に接続される。この時、角部１２は、図２に良く示されているように、硬度が低い銅部材からなる一方の傾斜部５の表面に強く押圧されて接続されるために、シールが確実になされて、継手３内を流れる流体の漏れを防止する。更に、継手３の嵌合筒部１３にナット４の補強筒部２１を外嵌し、加えてナット本体部１９から凸部７と反対方向へ延出した延出筒部２０が銅管２を外嵌しているので、継手３と銅管２とは同軸上に長い距離で直線状に接続されることから、接続機構１全体としての曲げ荷重や曲げ角度等の曲げ強度が強くなる。このことにより、角部１２の一方の傾斜面５の押圧位置がぶれることなく常時同じ位置においてシールすることが出来るので、シール性能が向上する利点がある。

なお、前記した締付けによって、補強筒部２１の先端も継手３の中央突出部１４の側面に当接するが、これによる反力により雄ねじ９と雌ねじ１のねじ山の接触面の摩擦力が強くなって緩み難くなる利点がある。更に、ナット係合筒部１０の先端が、図２に示されているように、開口部１８の側端面に当接するので、この場合にも反力が生じることから雄ねじ９と雌ねじ１の摩擦力が強くなるような力の作用が加算されてより緩みにくくなる。又、この実施形態においては、ナット本体部１９の外径を大きくし、補強筒部２１、延出筒部２０の外径は小さくしたが、全て同一の外径としたりするなど、強度補強や見栄えの観点から外径の大きさや形状に適宜変更を加えても良い。継手３及びナット４の材質としてはステンレス鋼材が好適に使用される。

この発明の銅管と継手の接続機構は、ビルや工場等の大型エアコン用冷媒配管に好適に使用される。

１ 銅管と継手の接続機構
２ 銅管
３ 継手
４ ナット
５ 一方の傾斜面
６ 他方の傾斜面
７ 凸部
８ 内径部
９ 雄ねじ
１０ ナット係合筒部
１１ 大径部
１２ 角部
１３ 嵌合筒部
１４ 中央突出部
１６ 傾斜押圧部
１７ 雌ねじ
１８ 開口部
１９ ナット本体部
２０ 延出筒部
２１ 補強筒部
２２ アール

Claims (2)

1. 端部外周に２つの傾斜面を有する凸部を形成した銅管と、
   該銅管の凸部の端縁側を挿入する内径部を有すると共に一端側外周に雄ねじを形成したナット係合筒部を有して前記凸部の一方の傾斜面を押圧するステンレス鋼材からなる継手と、
   前記銅管の端縁側を内径部に挿入した前記継手と前記凸部を境にして対向しつつ前記銅管に外嵌して前記凸部の他方の傾斜面を押圧する傾斜押圧部を有すると共に前記ナット係合筒部の雄ねじに螺合する雌ねじを内周面に形成した開口部を有するナット本体部を具備するステンレス鋼材からなるナットと、を有し、前記継手のナット係合部の雄ねじとナットのナット本体部の雌ねじを螺合することにより、前記銅管と前記継手とを接続する銅管と継手の冷媒用配管の接続機構において、
   前記継手は、前記凸部の一方の傾斜面に当接する、前記ナット係合筒部の内周面の開口側から大径部を形成することにより生じる前記内径部との境界に直角の角部を形成し、更に、前記ナット係合筒部に隣接して継手の中央方向に嵌合筒部を具備し、
   前記ナットは、前記ナット本体部から延出して前記銅管を外嵌する延出筒部を有し、更に、前記ナット本体部の前記延出筒部と反対方向へ延長して前記継手の嵌合筒部に外嵌する補強筒部を有し、
   加えて、前記補強筒部、ナット本体部及び延出筒部のそれぞれの長さの比が１：２：３程度で、且つ、前記ナットの前記補強筒部、ナット本体部及び延出筒部の合計長さが、銅管の呼び径の約２倍とし、
   前記直角の角部が前記凸部の一方の傾斜面に当接してシールされることにより、前記凸部の一方の傾斜面と前記ナット係合部の内径部と大径部との差によってもたらされる空間を閉空間に形成したこと、を特徴とする銅管と継手の冷媒用配管の接続機構。
2. 前記延出筒部の端の開口内周面にアールを形成したことを特徴とする請求項１に記載の銅管と継手の冷媒用配管の接続機構。

Images