JP6867642B2 - 継手及び該継手へのパイプの接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、パイプの端部に接続される継手及びこの継手へのパイプの接続方法に関する。

従来、空調機器の室内機と室外機をつなぎ冷媒をやりとりする冷媒管の材質は銅が主流であり、冷媒管の接続は、機械式継手、溶接、ろう付け等により行われている。溶接及びろう付け作業は、多大な手間と熟練を要する。また、溶接及びろう付けは、火気を使用するため火災発生の危険性があり、建設現場においては新設工事であっても既設改修工事であっても次第に使用されない方向に進んでいる。さらに、近年、冷媒管に銅より安価なアルミニウムが用いられてきている。アルミニウムは、ろうと母材との溶融温度が近く、また建設現場では溶接装置が限られており、制約された環境下では、アルミニウムは、溶接及びろう付けには不向きである。そのため、冷媒管の接続手段として機械式継手の需要が高まっている。

下記特許文献１の機械式継手は、冷媒管（パイプ）の端部に接続される継手であって、それぞれ別体をなす、管状の継手本体と、管状のインサートと、締付リングとを備えている。
継手本体は、中間部に設けられた胴部と、この胴部から径方向外方向に突出する工具掛け用フランジ部と、上記胴部から軸線方向に延びる円筒状のスリーブ部とを有している。スリーブ部は、径方向外方向に突出した環状の被押圧部を有している。締付リングは略全長にわたって等しい内径を有しており、その内径は上記スリーブ部の被押圧部の外径より小さく、スリーブ部の先端部の外径より若干大きい。

特許文献１の継手では、継手本体とインサートと締付リングは、分離した状態で保管されている。この継手と冷媒管との接続作業について説明する。
冷媒管の端部内にインサートを挿入した状態で、この冷媒管の端部を締付リングに通し、継手本体のスリーブ部内に差し込む。
次に、締付リングをスリーブ部の外周まで移動させる。
次に、締付リングの先端面と継手本体のフランジ部に挟み付け工具の一対の係合部を掛け、これら係合部を互いに近づけることにより、締付リングをフランジ部に向かって押し込む。これにより締付リングの内周面がスリーブ部の被押圧部を径方向内方向に押圧して、スリーブ部を塑性変形させる。その結果、冷媒管の端部はスリーブ部とインサートとの間に結合される。

特表２０１４−５０４３５３号公報

上記継手では、パイプの継手への接続前に、継手本体、インサート及び締付リングは分離されているため、上記のような作業手順を必要とし、接続作業が煩雑であった。また、冷媒管の接続作業時に、インサートの付け忘れによる冷媒管の結合不良、締付リングを逆向きにして締め付けることによる締め付け不良が生じる可能性があった。

上記課題を解決するために、本発明の継手は、パイプの端部に接続される継手であって、管状をなす継手本体と、管状をなすインサートと、締付リングとを備え、上記継手本体は、中間部に設けられた胴部と、この胴部から径方向外方向に突出する工具掛け用フランジ部と、上記胴部の内周に形成された保持孔部と、上記胴部から軸線方向に延びる円筒状のスリーブ部とを有し、上記スリーブ部は、その内径が上記保持孔部の内径より大きく、径方向外方向に隆起した環状の被押圧部を有し、この被押圧部で径方向内方向の押圧力を受けることにより塑性変形可能であり、上記締付リングの内周面には環状の押圧部が形成されており、この押圧部は、上記スリーブ部の被押圧部の外径より小さい内径を有しており、
上記パイプの接続前の状態において、上記インサートと上記締付リングが、上記継手本体に組み付けられており、上記インサートの奥側の挿入端部が上記継手本体の保持孔部に締りばめ状態で嵌合され、上記インサートと上記継手本体のスリーブ部との間に、上記パイプの端部を挿入するための環状の収容空間が形成されており、上記締付リングは、上記押圧部が上記スリーブ部の被押圧部より上記スリーブ部の先端側に位置した状態で、上記スリーブ部の被押圧部外周に締りばめ状態で嵌合されていることを特徴とする。

上記構成によれば、継手本体とインサートと締付リングがパイプ接続前に予め組み込まれているので、継手とパイプの接続において、事前にパイプにインサートを装着したり、パイプを締付リングに通したり、締付リングをスリーブ部外周まで移動させたりする作業が不要であり、パイプをインサートとスリーブ部との間の収容空間に挿入し、工具を用いて締付リングとフランジ部を締め込むだけで良いので、接続作業を容易に行うことができる。また、継手とパイプの接続作業時に、インサートの付け忘れや締付リングの方向間違いという施工ミスを防止でき、接続不良の発生を無くすことができる。
また、インサートと締付リングは締りばめにより継手本体に組み付けるので、構成を簡略化することができる。

好ましくは、上記締りばめ前の状態において、上記インサートの挿入端部の外径は上記継手本体の保持孔部の内径より大きく形成され、上記インサートの挿入端部は上記保持孔部内に圧入状態で挿入されている。
好ましくは、上記締りばめ前の状態において、上記スリーブ部の被押圧部の外径は上記締付リングの上記スリーブ部側の端部の内径より大きく形成され、上記スリーブ部の被押圧部は上記締付リングの一端部内に圧入状態で挿入されている。

好ましくは、上記締付リングの内周面には、上記押圧部からみて上記スリーブ部の被押圧部とは反対側に環状の副押圧部が形成されており、この副押圧部は上記スリーブ部の先端部の外径より小さい内径を有し、この先端部から上記スリーブ部の軸線方向に離れている。
上記構成によれば、工具を用いて締付リングをフランジ部に向かって締め込むとき、締付リングの押圧部がスリーブ部を押圧することに加え、副押圧部がスリーブ部の先端部を径方向内方向に押圧してスリーブ部の先端部とインサートとの間にパイプの端部を密着させるため、パイプの結合強度を高めることができる。

好ましくは、上記継手本体の胴部の内周には、上記保持孔部の奥側で上記保持孔部に隣接した通路孔部が形成されており、この通路孔部は、上記保持孔部に嵌合された上記インサートの内径と等しい内径を有する。
上記構成によれば、継手本体の通路孔部とインサートの内周とは段差なく連なるため、継手内を流れる流体に圧力損失を生じさせることがない。

本発明の他の態様は、上記継手へのパイプの接続方法であって、上記パイプの端部を上記継手本体のスリーブ部と上記インサートとの間の収容空間に挿入する工程と、上記締付リングの先端面と上記フランジ部に工具の一対の係合部を掛け、これら係合部を互いに近づけることにより、上記締付リングを上記フランジ部に向かって移動させ、これにより上記締付リングの押圧部により上記スリーブ部の被押圧部を径方向内方向に押圧して上記スリーブ部を径方向内方向へ塑性変形させ、上記パイプの端部を上記スリーブ部と上記インサートとの間に密着状態で結合する工程と、を備えることを特徴とする。
上記構成によれば、パイプと継手の接続を容易に行うことができる。

本発明によれば、パイプと継手の接続を容易に行うことができるとともに、接続不良を無くすことができる。

本発明の一実施形態に係る継手を、継手本体と、インサートと、締付リングとに分解して示す断面図である。 同実施形態に係る継手の部分断面図である。 同実施形態における継手と冷媒管の接続工程において、冷媒管を継手に挿入する直前の状態を示す部分断面図である。 同接続工程において、冷媒管の端部を継手に挿入した状態を示す部分断面図である。 同接続工程において、挟み付け工具により締付リングをフランジ部に向かって締め込むことにより、冷媒管の端部を継手に結合させた状態を示す部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。この実施形態の継手Ａは、空調機器の室内機と室外機をつなぐ冷媒配管において、冷媒管同士を接続するために用いられる。

図１及び図２に示すように、継手Ａは、継手本体１０と、インサート２０と、締付リング３０とを備えている。
継手本体１０は、金属製（この実施形態ではアルミニウム製）であって、管状に形成されており、軸方向中央から見て一方側と他方側が対称形状をなしている。

継手本体１０は、軸線方向中央部の胴部１１と、この胴部１１の両端から径方向外方向に突出する環状の工具掛け用フランジ部１２と、胴部１１の中央部に形成された通路孔部１３と、胴部１１の両端部に形成され通路孔部１３に隣接して連なる保持孔部１４とを有している。保持孔部１４の内径Ｄ_１は、通路孔部１３の内径より大きい。

継手本体１０はさらに、胴部１１の両端から同軸をなして延びる円筒状のスリーブ部１５を有している。スリーブ部１５は、胴部１１より肉厚が薄く形成されており、径方向内方向の押圧力を受けることにより塑性変形可能である。

スリーブ部１５は全長にわたって内径が等しく、その内径は保持孔部１４の内径Ｄ_１より大きい。
スリーブ部１５の外面は、中間部を除き、先端に向かって先細をなしている。スリーブ部１５の中間部には、径方向外方向に隆起した環状の被押圧部１５ａが形成されている。この被押圧部１５ａの外径はスリーブ部１５の先端に向かって緩やかに増大しており、その端１５ｂが最大径Ｄ_２をなしている。

インサート２０は、金属製で（この実施形態ではアルミニウム製）であって、管状に形成されている。図２に示すように、インサート２０は、後述する組み付け状態での奥端側から先端側に向かって順に、挿入端部２１と、位置決めフランジ部２２と、支持筒部２３とを有している。

挿入端部２１の外径Ｄ_３は略全長にわたって一定であって、継手本体１０の保持孔部１４の内径Ｄ_１よりも若干大きい。ただし、挿入端部２１の奥端は先細のテーパをなしている。

位置決めフランジ部２２は挿入端部２１よりも径方向外方向に突出して環状をなしている。支持筒部２３の外径は、スリーブ部１５の内径よりも小さい。インサート２０の内径は、全長にわたって一定であり、継手本体１０の胴部１１の通路孔部１３の内径と等しい。

締付リング３０は、金属製（この実施形態ではアルミニウム製）であって、軸方向寸法がスリーブ部１５より短い。締付リング３０には、継手本体１０の胴部１１から遠ざかる方向に順に、組付け孔部３１と、押圧部３２と、副押圧部３３とを有している。
組付け孔部３１の内径Ｄ_４は略全長にわたって一定であり、上記被押圧部１５ａの端１５ｂの外径Ｄ_２より若干小さい。

押圧部３２は、組付け孔部３１に連なる第１部分３２ａと、組付け孔部３１から離れた第２部分３２ｂを有している。第１部分３２ａは，組付け孔部３１から遠ざかるにしたがって、内径が小さくなる。第２部分３２ｂの内径は一定である。押圧部３２の最小内径（すなわち第２部分３２ｂの内径）は、継手本体１０の被押圧部１５ａの最小外径（工具掛け用フランジ部１２に近い端１５ｃの外径）より小さい。

副押圧部３３は、押圧部３２に隣接する第１部分３３ａと、押圧部３２から離れた第２部分３３ｂとを有している。第１部分３３ａは押圧部３２から遠ざかるにしたがって、内径が小さくなる。第２部分３３ｂは内径が一定である。副押圧部３３の最小内径（すなわち第２部分３３ｂの内径）は、スリーブ部１５の先端部の最小外径より小さく、且つ継手Ａに接続される冷媒管Ｐの外径と同じかそれより若干大きい。

尚、締付リング３０の内周面には、後述するように締付リング３０をスリーブ部１５上でフランジ部１２に向かって移動させる際の潤滑剤として、固体潤滑材である二硫化モリブデンがコーティングされている。

継手Ａは予め工場において図２に示すように組み立てられている。以下、詳述する。
初めに、継手本体１０にインサート２０を組み付ける。図１に示すように、インサート２０の挿入端部２１を継手本体１０側に向け、継手本体１０とインサート２０のそれぞれの軸線を一致させる。継手本体１０の保持孔部１４内に挿入端部２１の先細の先端を挿入して、継手本体１０とインサート２０を軸線方向に互いに押圧する。一定以上の力が加えられると、図２に示すように、挿入端部２１の接続筒部２１ｂが保持孔部１４内に押し込まれ、位置決めフランジ部２２が、胴部１１の内周とスリーブ部１５の内周との間の環状の段差に当たる。このように、挿入端部２１が保持孔部１４内に圧入状態で挿入される（締りばめされる）ことにより、インサート２０が継手本体１０に組み付けられる。

上記組み付け状態において、インサート２０の支持筒部２３と継手本体１０のスリーブ部１５との間に収容空間４０が形成される。継手本体１０の通路孔部１３とインサート２０の内周は段差なく連なる。これにより継手Ａ内を流れる冷媒に圧力損失を生じさせることはない。支持筒部２３の先端は、スリーブ部１５の先端から突出している。

続いて、継手本体１０に締付リング３０を組み付ける。締付リング３０の組付け孔部３１を継手本体１０側に向け、締付リング３０内に継手本体１０のスリーブ部１５の先端部を挿入する。継手本体１０と締付リング３０のそれぞれの軸線を一致させた状態で、継手本体１０と締付リング３０を軸線方向に互いに押圧する。一定以上の力が加えられると、図２に示すように、締付リング３０の組付け孔部３１にスリーブ部１５の被押圧部１５ａが押し込まれる。すなわち、スリーブ部１５が締付リング３０内に圧入状態で挿入され、これにより締付リング３０が締りばめにより継手本体１０に組み付けられる。
上記組み付け状態において、締付リング３０の押圧部３２は、スリーブ部１５の被押圧部１５ａより、先端側に位置している。

上記のように予め組み立てられた継手Ａに、施工現場でアルミニウム製の冷媒管Ｐ（パイプ）が接続される。この接続作業を、図３〜図５を参照して説明する。
図３に示すように、冷媒管Ｐの端部に、その先端から所定距離離れた位置にマーキングＭが付されている。マーキングＭは、周方向に延びるマーク部分Ｍａと、このマーク部分Ｍａの一端から先端とは反対方向に軸方向に延びるマーク部分Ｍｂとを有して、Ｌ字形をなしている。また、冷媒管Ｐの端部には、マーキングＭの形成位置と先端との間に接着剤Ｇが塗布されている。

図４に示すように、冷媒管Ｐの端部を収容空間４０に挿入して、冷媒管Ｐの先端面をインサート２０の位置決めフランジ部２２に突き当てる。この突き当りにより冷媒管Ｐが設定深さに挿入されたことを確認できる。また、マーキングＭのマーク部分Ｍｂが締付リング３０内に隠れることからも設定深さ挿入を確認できる。
冷媒管Ｐの端部外周面に塗布された接着剤Ｇは、その外周面の微小な傷を埋めるとともに、継手本体１０のスリーブ部１５との密閉状態を確保する。

次に、締付リング３０の先端面と工具掛け用フランジ部１２に、これらを挟持するように挟み付け工具５０の一対のあご部５１，５２（係合部）を掛ける。挟み付け工具５０は、正対した一対のあご部５１，５２を、平行状態を維持して相対的に接近させるものである。

挟み付け工具５０により、締付リング３０を工具掛け用フランジ部１２に向かって移動させると、締付リング３０の押圧部３２のテーパをなす第１部分３２ａがスリーブ部１５の被押圧部１５ａを径方向内方向に押圧することにより、スリーブ部１５は径方向内方向へ塑性変形する。

上記スリーブ部１５の径方向内方向への塑性変形により、収容空間４０内の冷媒管Ｐの端部及びインサート２０の支持筒部２３も塑性変形する。その結果、冷媒管Ｐは、スリーブ部１５及びインサート２０に強固に結合される。

締付リング３０をさらに移動させると、締付リング３０の副押圧部３３のテーパをなす第１部分３３ａがスリーブ部１５の先端部を径方向内方向に押圧することにより、冷媒管Ｐの端部は支持筒部２３に押し当てられる。これにより、冷媒管Ｐと、スリーブ部１５及びインサート２０との結合がさらに強固になる。

締付リング３０を工具掛け用フランジ部１２の近くまで移動させると、押圧部３２の第２部分３２ｂがスリーブ部１５の被押圧部１５ａに達し、副押圧部３３の第２部分３３ｂがスリーブ部１５の先端部に達し、スリーブ部１５への押圧状態を維持する。

上記のようにして継手ＡへのパイプＰの接続作業が完了する。この接続完了時には、スリーブ部１５の先端からマーキングＭのマーク部分Ｍａが露出する。これににより、接続作業の完了を確認できるとともに、冷媒管Ｐが設定深さまで継手Ａに接続されたことを再確認することができる。

上記接続状態において、スリーブ部１５の先端部は、締付リング３０の先端から突出し、弾性によりわずかに元の径に戻ろうとする。その結果、スリーブ部１５の先端部は、締付リング３０の抜け止めの機能を果たす。

なお、締付リング３０の内周面に潤滑剤を塗布しておけば、締結リング３０を移動させる際、挟み付け工具５０はより小さな力で締付リング３０を移動させることができるとともに、スリーブ部１５における、異常変形や外周の削れ等の発生が抑制される。

この実施形態の継手Ａにおいては、予め継手本体１０にインサート２０と締付リング３０が組み付けられているので、継手Ａと冷媒管Ｐの接続を容易に行うことができる。また、インサート２０の付け忘れや締付リング３０の配置方向の間違いという施工ミスによる接続不良を防止できる。

なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。
インサートの挿入端部と継手本体の保持孔部との嵌合及び締付リングと継手本体のスリーブ部の外周との嵌合は、上記実施形態の締りばめに限られず、他の締りばめであってもよい。
上記実施形態では、締付リングの内周に押圧部と副押圧部とを形成したが、押圧部のみを設けてもよい。
上記実施形態では、直管の継手の両端部に同じパイプ接続構造を設けているが、一方に空調機器等に接続するためのねじ等の接続構造を設けてもよく、また両端部に異なる径のパイプが接続されるようにしてもよい。
継手を直管に代えて、曲管、分岐管等にしてもよい。
上記実施形態では、継手本体、インサート、締付リング及び冷媒管をすべて同じ金属で構成したが、これらを異なる金属で構成してもよい。その場合、異種金属接触腐食を防ぐために、異なる金属と接する部材を絶縁体でコーティングすればよい。
適用対象は、空調機器の冷媒管の接続用継手に限定されるものではなく、冷凍機器等の他の機器の冷媒管の接続用継手、及びその他の管の接続用継手にも適用可能である。

本発明は、パイプの端部に接続される継手として広く利用することができる。

Ａ 継手
Ｐ 冷媒管（パイプ）
１０ 継手本体
１１ 胴部
１２ 工具掛け用フランジ部
１３ 通路孔部
１４ 保持孔部
１５ スリーブ部
１５ａ 被押圧部
２０ インサート
２１ 挿入端部
３０ 締付リング
３１ 組付け孔部（締付リングのスリーブ部側の端部）
３２ 押圧部
３３ 副押圧部
４０ 収容空間
５０ 挟み付け工具（工具）
５１，５２ あご部（係合部）

Claims (6)

1. パイプの端部に接続される継手であって、管状をなす継手本体と、管状をなすインサートと、締付リングとを備え、
   上記継手本体は、中間部に設けられた胴部と、この胴部から径方向外方向に突出する工具掛け用フランジ部と、上記胴部の内周に形成された保持孔部と、上記胴部から軸線方向に延びる円筒状のスリーブ部とを有し、
   上記スリーブ部は、その内径が上記保持孔部の内径より大きく、径方向外方向に隆起した環状の被押圧部を有し、この被押圧部で径方向内方向の押圧力を受けることにより塑性変形可能であり、
   上記締付リングの内周面には環状の押圧部が形成されており、この押圧部は、上記スリーブ部の被押圧部の外径より小さい内径を有しており、
   上記インサートは、上記継手本体に挿入される際に継手本体の胴部側に位置する挿入端部と、該挿入端部から続く挿入端部よりも径方向外方向に突出して環状をなす位置決めフランジ部と、上記スリーブの内径よりも外径の小さい支持筒部とを有し、
   上記パイプの接続前の状態において、上記インサートと上記締付リングが、上記継手本体に組み付けられており、
   上記インサートは上記スリーブ部の先端側からスリーブ部内へ挿入され、上記挿入端部は上記継手本体の保持孔部に締りばめ状態で嵌合され、上記位置決めフランジ部は上記保持孔部の上記スリーブ側の開口周縁部に当接しており、上記インサートの支持筒部及び位置決めフランジ部と上記継手本体のスリーブ部との間に、上記パイプの端部を挿入するための環状の収容空間が形成されており、
   上記締付リングは、上記押圧部が上記スリーブ部の被押圧部より上記スリーブ部の先端側に位置した状態で、上記スリーブ部の被押圧部外周に締りばめ状態で嵌合されていることを特徴とする継手。
2. 上記締りばめ前の状態において、上記インサートの挿入端部の外径は上記継手本体の保持孔部の内径より大きく形成され、上記インサートの挿入端部は上記保持孔部内に圧入状態で挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の継手。
3. 上記締りばめ前の状態において、上記スリーブ部の被押圧部の外径は上記締付リングの上記スリーブ部側の端部の内径より大きく形成され、上記スリーブ部の被押圧部は上記締付リングの一端部内に圧入状態で挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の継手。
4. 上記締付リングの内周面には、上記押圧部からみて上記スリーブ部の被押圧部とは反対側に環状の副押圧部が形成されており、この副押圧部は上記スリーブ部の先端部の外径より小さい内径を有し、この先端部から上記スリーブ部の軸線方向に離れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の継手。
5. 上記継手本体の胴部の内周には、上記保持孔部の奥側で上記保持孔部に隣接した通路孔部が形成されており、この通路孔部は、上記保持孔部に嵌合された上記インサートの内径と等しい内径を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の継手。
6. 請求項１〜５に記載の継手へのパイプの接続方法であって、
   上記パイプの端部を上記継手本体のスリーブ部と上記インサートとの間の収容空間に挿入し、上記パイプの端部の先端を上記位置決めフランジ部に到達させる工程と、
   上記締付リングの先端面と上記工具掛け用フランジ部に工具の一対の係合部を掛け、これら係合部を互いに近づけることにより、上記締付リングを上記工具掛け用フランジ部に向かって移動させ、これにより上記締付リングの押圧部により上記スリーブ部の被押圧部を径方向内方向に押圧して上記スリーブ部を径方向内方向へ塑性変形させ、上記パイプの端部を上記スリーブ部と上記インサートとの間に密着状態で結合する工程と、
   を備えることを特徴とする継手へのパイプの接続方法。

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