JP6247887B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、冷熱空調機の金属製熱媒配管等の接続配管の接続に用いられる管継手に関する。

従来この種の管継手として、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。特許文献１に記載の管継手は、冷熱空調機の金属製熱媒配管等の接続配管が挿し込まれる受口部を有する環状の継手本体と、受口部の外周面に形成された雄ねじにねじ込まれる締付ナットと、継手本体の受口部の先端側に軸方向に延長して一体的に形成された環状のフェルール部（「食い込み式スリーブ」とも称する）を備えている。

締付ナットにおいて、接続配管に外嵌する内周面には、締付ナットをねじ込むことでフェルール部を縮径させるための押圧部が形成されている。この場合、押圧部は、フェルール部の先端部側を入り込ませる環状の凹部である。凹部の径方向の厚みは、フェルール部の径方向の厚みに比べて薄く形成されている。また、フェルール部の内径は、接続配管の外径と略等しく形成されている。

上記構成の管継手では、接続配管をフェルール部、受口部に亘るように挿し込み、締付ナットを受口部にねじ込むと、フェルール部の先端部側が凹部に圧入され、フェルール部の外周面が凹部の周面によって押圧されてフェルール部が縮径され、接続配管の外周面がフェルール部の内周面によって押圧されて接続配管が縮径され、フェルール部が接続配管の外周部に食い込んで、接続配管の受口部への嵌合部分がシールされる。

特開２００３−７４７６９号公報

上記従来の管継手では、フェルール部の外周面を凹部の周面によって押圧し、接続配管の外周面をフェルール部の内周面によって押圧することで、フェルール部を接続配管の外周部に食い込ませて、接続配管の受口部への嵌合部分をシールする。このように、径方向で重なる面どうしの接触によって、フェルール部を接続配管の外周部に食い込ませるには、締付ナットに付与する相応の締付トルクを大きくしなければならない。

そこで本発明は上記課題に鑑み、締付ナットに付与する締付トルクを従来に比べて小さくできる管継手の提供を目的とする。

本発明の管継手は、金属製の接続配管が挿し込まれる受口部を有した環状の継手本体と、受口部の外周面に形成された雄ねじにねじ込まれる締付ナットと、受口部に、軸心方向に沿うよう延長して受口部に一体的に形成された環状のフェルール部と、締付ナットおよびフェルール部の間に配置されて、締付ナットの軸心方向へのねじ込みとともに移動する環状の締付スリーブとを備え、フェルール部の先端側の内周面に、接続配管の外周面に尖端が圧接される環状のシール用爪部を備え、接続配管をフェルール部に挿し込んだ状態で、接続配管の外周面とフェルール部の内周面との間に、シール用爪部の径方向高さに略相当する径方向幅の隙間が生じるよう、フェルール部の内周面の径が接続配管の外周面の径よりも大きく設定され、フェルール部の外周面は、軸心に略平行に形成されるか、または受口部側を大径とするよう傾斜しており、締付スリーブの内周面は受口部側を大径とするよう傾斜されるとともに、フェルール部の外周面の先端側に当接する面であり、フェルール部の外周面の軸心に対する角度に比べて、締付スリーブの内周面の傾斜角度のほうが大きく設定されていることを特徴としている。

上記構成では、締付スリーブの内周面は、受口部側を大径とするよう傾斜されるとともにフェルール部の外周面の先端側に当接する面であり、フェルール部の外周面の軸心に対する角度に比べて、締付スリーブの内周面の傾斜角度のほうが大きく設定されているから、締付スリーブの内周面に対して、フェルール部の外周面の先端側が周方向に亘る線的接触をしており、また、フェルール部の内周面と接続配管の外周面との間にシール用爪部の径方向高さに略相当する径方向幅の隙間を設けるようにしていることで、フェルール部は接続配管に接触していないから、締付ナットを軸心方向に移動させるよう受口部にねじ込んで締付スリーブを移動させた際に、フェルール部が径方向内方に容易に押圧され、これによってシール用爪部が接続配管の外周面に食い込んで接続配管の受口部への嵌合部分がシールされ、さらに、フェルール部は受口部に一体的に形成されているから、締付スリーブを軸心方向に移動させてもフェルール部は軸心方向に移動せず、したがって、シール用爪部が接続配管の外周面に食い込んだ状態では、シール用爪部は軸心方向にはほとんど移動することがない。

本発明の管継手では、シール用爪部は、軸心方向に離間して二つ設けられ、二つのシール用爪部の径方向高さは略同一に形成された構成を採用することができる。この構成のように、シール用爪部を軸心方向に離間して二つ設けることで、接続配管における受口部への嵌合部分が二箇所でシールされ、シール性が向上する。

本発明の管継手では、シール用爪部の尖端の角度が６０°〜１２０°に設定された構成を採用できる。この構成によれば、シール用爪部が接続配管に食い込んだ際に、シール用爪部の尖端が潰れにくく、シール性が確保される。

本発明の管継手では、フェルール部の外周面の傾斜角度は５°以下に設定され、締付スリーブの内周面の傾斜角度は８°〜２０°の範囲に設定された構成を採用できる。

フェルール部の外周面の傾斜角度が５°を超えると、フェルール部の外周面が大傾斜となり、フェルール部の軸心に沿う長さが短くなる場合が生じる。そうなると、その分だけ締付ナットを長く形成しなければならない場合が発生するから、コストが嵩むことが考えられる。

締付スリーブの内周面の傾斜角度が８°より小さいと、フェルール部の、軸心に沿う長さが同じであれば、シール用爪部における所定の食い込み量を得るためには、その分だけ締付スリーブの、軸心に沿う長さを長くする必要があり、そうなると製造コストが嵩む。逆に、傾斜角度が２０°を超えると、フェルール部の外周面の傾斜角度との差が大きくなりすぎて、その分だけ大きな締付トルクを必要とし、継手作業が効率的でなくなることが考えられる。

本発明の管継手では、締付スリーブの内周面は、受口部側を大径とするよう傾斜されるとともにフェルール部の外周面の先端側に当接する面であり、フェルール部の外周面の軸心に対する角度に比べて、締付スリーブの内周面の傾斜角度のほうが大きく設定されているから、締付スリーブの内周面に対して、フェルール部の外周面の先端側が周方向に亘る線的接触をしており、また、フェルール部の内周面と接続配管の外周面との間にシール用爪部の径方向高さに略相当する径方向幅の隙間を設けるようにしていることで、フェルール部は接続配管に接触していないから、締付ナットを軸心方向に移動させるよう受口部にねじ込んで締付スリーブを移動させた際に、フェルール部が径方向内方に容易に押圧され、これによってシール用爪部が接続配管の外周面に食い込んで接続配管の受口部への嵌合部分がシールされ、さらに、フェルール部は受口部に一体的に形成されているから、締付スリーブを軸心方向に移動させてもフェルール部は軸心方向に移動せず、したがって、シール用爪部が接続配管の外周面に食い込んだ状態では、シール用爪部は軸心方向にはほとんど移動することがないことから、締付ナットに付与する締付トルクを従来に比べて小さくできる。

本発明の一実施形態に係る管継手の、締付け前の半断面図である。 同締付け後の半断面図である。 同フェルール部と締付スリーブの拡大断面図である。 同継手本体の単体図で、（ａ）は軸心方向からの図、（ｂ）は半断面図である。 同締付スリーブの単体図で、（ａ）は軸心方向からの図、（ｂ）は半断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る管継手を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の管継手は、冷熱空調機の金属製熱媒配管等の接続配管どうしを接続するのに用いられ、火無し継手とも称される。図１および図２に示すように、管継手１は、継手本体（「インナー」とも称される）２と、フェルール部３と、締付ナット４と、締付スリーブ５とを備える。

図４（ａ），（ｂ）に示すように、継手本体２の全体は環状に形成され、軸心６方向中心部に、スパナ等の工具が掛けられる多角形の工具掛部７が張り出して形成されている。継手本体２の軸心６方向中心部に対する外方両側には、繋ぎあう金属製の接続配管８の先端側が挿し込まれる受口部９が形成されている。各受口部９の外径は、工具掛部７に比べて小径に形成されている。各受口部９の外周面には、雄ねじ９ｂが形成されている。

各フェルール部３は、環状に形成され、それぞれ受口部９の先端側に軸心６に沿うよう延長して、受口部９に一体的に形成されている。フェルール部３の外径は、受口部９の外径に比べて小さく設定されている。具体的には、受口部９の外周面と、フェルール部３の外周面３ａとは、径方向に沿う環状の段付面３ｂを介して連続して形成されている。

フェルール部３の外周面３ａは、受口部９側を大径とするよう傾斜した傾斜面とされている。フェルール部３の内周面３ｃは、受口部９の内周面に比べて大径に設定されている。フェルール部３の内周面３ｃは、軸心６に平行な円筒面である。図４に示すように、受口部９の内径とフェルール部３の内径とは、径方向寸法δｈの内径差を有する。フェルール部３の先端面（継手本体２の軸心６方向中心部から離れる端面）３ｄは、軸心６に直交する径方向に沿う面である。

フェルール部３の外周面３ａの、軸心６に沿う水平面に対する傾斜角度θＸは、０＜θＸ≦５°とされている。フェルール部３の外周面３ａは長手方向（軸心６に沿う方向）略全域に亘って傾斜している。

図３および図４に示すように、フェルール部３は、継手本体２の軸心６方向中心部から両側に離れる端部側の内周面３ｃに、接続配管８の外周面８ａに圧接される尖端部１０を備えた環状のシール用爪部１１を一体的に備えている。二つのシール用爪部１１は連続するよう配置され、一方のシール用爪部１１は、フェルール部３の内周面３ｃの先端に形成され、他方のシール用爪部１１は、一方のシール用爪部１１に対し、軸心６方向内方に形成されている。すなわちシール用爪部１１は、それぞれのフェルール部３に、軸心６方向に離間して一対で配置されている。

図４に示すように、二つのシール用爪部１１の径方向高さは略同一に形成されている。具体的に、双方のシール用爪部１１の基端であるフェルール部３の内周面３ｃから尖端部１０の内径端辺までの距離は、径方向寸法δｈに略等しく設定されている。シール用爪部１１の断面形状は双方とも略三角形に形成され、尖端部１０が形成する角度θ１は、ともに６０°〜１２０°に設定されている。この尖端部１０は、シール用爪部１１における径方向内端部である。尖端部１０の内径端辺は、環状の線状となっている。換言すれば、尖端部１０は接続配管８の外周面８ａに周方向に亘って線接触的に接触可能である。

シール用爪部１１の断面形状である略三角形において、尖端部１０である内径端辺（図４（ａ）の符号１１ｃで示す環状の辺）に向けて傾斜する二辺は、軸心６方向に交差する径方向に対して反対方向に傾斜しており、二辺の傾斜角度θ２、θ３は異なっている。本実施形態では、軸心６方向外方の一辺１１ａの傾斜角度θ２は、軸心６方向内方の一辺１１ｂの傾斜角度θ３に対して大きく設定されている。

このように、フェルール部３の内周面３ｃの径は、接続配管８の先端側をフェルール部３に挿し込んだ状態で、接続配管８の外周面８ａとフェルール部３の内周面３ｃとの間に、シール用爪部１１の径方向高さに略相当する径方向幅の隙間１２が生じるよう、接続配管８の外周面３ａの径よりも大きく設定されている。換言すれば、シール用爪部１１によって隙間１２が設けられるのではなく、接続配管８の先端側をフェルール部３に挿し込んだ状態で予め隙間１２ができるように、フェルール部３の内周面３ｃの径が設定されている。

締付ナット４は環状に形成され、受口部９の外周面９ａに形成された雄ねじ９ｂにねじ込まれるものである。締付ナット４には、その内周面に、受口部９の外周面に形成された雄ねじ９ｂに螺合する雌ねじ１３が形成されている。雌ねじ１３の軸心６方向外方に、締付スリーブ５を収容する環状の収容凹部１４が形成されている。さらに、締付ナット４の軸心６方向外方に、接続配管８を挿入可能な配管挿入部１５が形成されている。締付ナット４の先端面４ａは、工具掛部７の一側端面７ａに当接可能である。

図５（ａ）に示すように、締付スリーブ５は環状に形成され、締付ナット４およびフェルール部３の間に挟持されるよう配置され、締付ナット４の軸心６方向へのねじ込みとともに移動するよう構成されている。締付スリーブ５の、軸心６に沿う断面形状は、台形に形成されている。締付スリーブ５の内周面５ａは、締付ナット４のねじ込みとともに移動しつつフェルール部３の外周面３ａを内径側に押圧するものであって、受口部９側を大径とするよう傾斜している。

図３、図５（ｂ）に示すように、締付スリーブ５の内周面５ａの、軸心６を含む水平面に対する傾斜角度θＹは、８°≦θＹ≦２０°とされている。締付スリーブ５の内周面５ａは、長手方向（軸心６に沿う方向）略全域に亘って傾斜している。このように、フェルール部３の外周面３ａの傾斜角度θＸ（０＜θＸ≦５°）に比べて、締付スリーブ５の内周面５ａの傾斜角度θＹ（８°≦θＹ≦２０°）が大きく設定されている。

締付スリーブ５の先端面（継手本体２の軸心６方向中心部から離れる端面）５ｂ、および基端面５ｃは、軸心６に直交する径方向に沿う面である。先端面５ｂは、締付ナット４の収容凹部１４の端面と当接して、該端面によって軸心６方向に押圧される面である。締付スリーブ５の基端面５ｃは、段付面３ｂに当接可能な面である。

上記構成の管継手１において、図１に示すように、接続配管８の先端側を、フェルール部３、受口部９に亘るように挿し込み、その後に、締付ナット４を、軸心６方向に移動させるよう受口部９にねじ込む。そうすると、収容凹部１４に収容された締付スリーブ５の基端面５ｃが、締付ナット４の配管挿入部１５に収容された状態で押圧され、締付スリーブ５が軸心６方向に移動する。

締付スリーブ５の内周面５ａは、フェルール部３の外周面３ａに対して傾斜している。このため、締付スリーブ５が軸心６方向に移動すると、締付スリーブ５の内周面５ａに対して、フェルール部３の外周面３ａにおける先端面側角部３ｅが線接触的に接触した状態（周方向に亘る線接触の状態）で、締付スリーブ５の内周面５ａが隙間１２の径方向幅を小さくするようフェルール部３の外周面３ａを押圧する。これによって、フェルール部３が縮径される。但し、隙間１２は完全には潰れずに、図２に示すように残留する。

このように、締付スリーブ５の内周面５ａを、フェルール部３の外周面３ａに対して傾斜させたことにより、その分だけ、締付ナット４に付与する締付トルクを小さくできる。なお、締付スリーブ５を締付ナット４と別体にしていることで、締付ナット４を回転させた際に、継手本体２が共回りする状態を抑制できる。

フェルール部３は、端部側の内周面３ｃに、接続配管８の外周面８ａに圧接される尖端部１０を備えた環状のシール用爪部１１を一体的に備えている。上記のようにしてフェルール部３が縮径されると、シール用爪部１１の尖端部１０の内径端辺が接続配管８の外周面８ａに押圧されて、隙間１２が埋められるようにフェルール部３が撓むとともに、シール用爪部１１の尖端部１０が接続配管８の外周面８ａに食い込み、接続配管８の受口部９への嵌合部分がシールされる。なお、締付ナット４は、その先端面４ａを工具掛部７の一側端面７ａに当接させるまで軸心６に沿って移動させる。

フェルール部３の内周面３ｃと接続配管８の外周面８ａとの間には、シール用爪部１１の径方向高さに略相当する径方向幅の隙間１２を設けるようにしている。このため、フェルール部３の径方向の厚みを薄くさせられてフェルール部３をいっそう容易に縮径できる。

さらに、フェルール部３は受口部９（継手本体２）に一体的に形成されている。このため、締付スリーブ５が軸心６方向に移動しても、フェルール部３は軸心６方向に移動しない。したがって、シール用爪部１１も軸心６方向には移動しない。つまり、シール用爪部１１が接続配管８の径方向外方から外周面８ａに食い込んだ状態で、シール用爪部１１を軸心６方向に移動させなくてよい。そうなると、シール用爪部１１は接続配管８の外周面８ａから軸心６方向での抵抗を受けず、その分だけ、締付ナット４に付与する締付トルクを小さくできる。

本実施形態では、シール用爪部１１の断面形状は双方とも略三角形に形成され、角度θ１＝６０°〜１２０°に設定することで、シール用爪部１１が接続配管８の径方向外方から外周面８ａに食い込んでも潰れにくいことが明らかになった。したがって、角度θ１＝６０°〜１２０°に設定することで、接続配管８の受口部９への嵌合部分を確実にシールすることができる。しかも本実施形態では、シール用爪部１１は対で形成しているため、その分だけいっそう確実なシールが実現できる。

本実施形態では、フェルール部３の外周面３ａの、軸心６に沿う水平面に対する傾斜角度θＸは、０＜θＸ≦５°としている。θＸが５°を超えると、フェルール部３の外周面３ａが大傾斜となり、フェルール部３の軸心６に沿う長さが短くなる場合が生じる。そうなると、その分だけ締付ナット４を長く形成しなければならない場合が発生するから、コストが嵩むことが考えられる。

本実施形態では、締付スリーブ５の内周面５ａの、軸心６を含む水平面に対する傾斜角度θＹは、８°≦θＹ≦２０°としている。締付スリーブの内周面の傾斜角度が８°より小さいと、フェルール部３の、軸心６に沿う長さが同じであれば、シール用爪部１１における所定の食い込み量を得るためには、その分だけ締付スリーブ５の、軸心６に沿う長さを長くする必要があり、そうなると製造コストが嵩む。逆に、傾斜角度θＹが２０°を超えると、フェルール部３の外周面３ａの傾斜角度θＸとの差が大きくなりすぎて、その分だけ大きな締付トルクを必要とし、継手作業が効率的でなくなることが考えられる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。その他、各部の具体的構成についても同様である。例えば、上記実施形態では、フェルール部３の外周面３ａの軸心６に沿う水平面に対する傾斜角度θＸは、０＜θＸ≦５°とした。しかしながら傾斜角度θＸ＝０°（軸心６に沿う水平面）であってもよい。すなわち、０°≦θＸ≦５°であってもよい。この場合でも、上記実施形態と同様の作用効果を奏し得る。

上記実施形態では、シール用爪部１１は対で形成したが、これに限定されず、シール用爪部１１は一個、あるいは締付トルクを過大にさせない条件下で、三個であってもよい。また、締付スリーブ５は、締付ナット４とは別体としたが、継手本体２の共回りが発生しないならば、締付スリーブ５は、締付ナット４と一体的に形成することも考えられる。

１…管継手、２…継手本体、３…フェルール部、３ａ…外周面、３ｃ…内周面、３ｅ…先端面側角部、４…締付ナット、４ａ…先端面、５…締付スリーブ、５ａ…内周面、５ｂ…先端面、６…軸心、８…接続配管、８ａ…外周面、９…受口部、９ａ…外周面、１０…尖端部、１１…シール用爪部、１２…隙間、δｈ…径方向寸法、θ１…尖端部の角度、θ２…傾斜角度、θ３…傾斜角度、θＸ…傾斜角度、θＹ…傾斜角度

Claims (5)

1. 金属製の接続配管が挿し込まれる受口部を有した環状の継手本体と、受口部の外周面に形成された雄ねじにねじ込まれる締付ナットと、受口部に、軸心方向に沿うよう延長して受口部に一体的に形成された環状のフェルール部と、締付ナットおよびフェルール部の間に配置されて、締付ナットの軸心方向へのねじ込みとともに移動する環状の締付スリーブとを備え、
   フェルール部の先端側の内周面に、接続配管の外周面に尖端が圧接される環状のシール用爪部を備え、
   接続配管をフェルール部に挿し込んだ状態で、接続配管の外周面とフェルール部の内周面との間に、シール用爪部の径方向高さに略相当する径方向幅の隙間が生じるよう、フェルール部の内周面の径が接続配管の外周面の径よりも大きく設定され、
   フェルール部の外周面は、軸心に略平行に形成されるか、または受口部側を大径とするよう傾斜しており、
   締付スリーブの内周面は受口部側を大径とするよう傾斜されるとともに、フェルール部の外周面の先端側に当接する面であり、フェルール部の外周面の軸心に対する角度に比べて、締付スリーブの内周面の傾斜角度のほうが大きく設定されていることを特徴とする管継手。
2. シール用爪部は、軸心方向に離間して二つ設けられ、二つのシール用爪部の径方向高さは略同一に形成されている請求項１記載の管継手。
3. シール用爪部の尖端の角度が６０°〜１２０°に設定されている請求項１または請求項２の何れか１項に記載の管継手。
4. フェルール部の外周面の傾斜角度は５°以下に設定され、締付スリーブの内周面の傾斜角度は８°〜２０°の範囲に設定されている請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の管継手。
5. 締付スリーブは、締付ナットの回転に対し継手本体の共回りを抑制するよう、締付ナットとは別体とされて、締付ナットの内周面に形成された収容凹部に収容されている請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の管継手。

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