JP2014095468A - 管継手 - Google Patents
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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は管体2側に配置され、第2端面1dは前記相手側部材6側に配置されており、第1端面1cの外径d1は、第2端面1dの外径d2より大きいことを特徴とする管継手10。
【選択図】図1
【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は管体2側に配置され、第2端面1dは前記相手側部材6側に配置されており、第1端面1cの外径d1は、第2端面1dの外径d2より大き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15に示す。また、図17は図15を簡略的に表した図である。図18は図17における従来形管継手の弾性管側部材90Aの断面図であり、図19は図17における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17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の断面図でもある。
図18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19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17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17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。図15を模式的に表した模式図である図16を参照しながらこれを解析する。
図16に示すように、管体内周部材91に軸方向に掛かる力Fは、以下の数式(1)で示す通りである。この数式(1)において、F1は管内圧Pに起因したゴムホースの膨張により発生する力であり図において左方向に作用し、F2は管内圧Pに起因した管体内周部材91の端面へ作用する力である。力F1と力F2を合わせた合力Fの変動により管体内周部材91が振動することとなる。
d1:管体内周部材の左側(上流側)端面の外径
d2:管体内周部材の右側(下流側;熱交換器側)端面の外径
ν :管体のポアソン比
P :管内圧
σr :弾性管の半径方向応力
σt :弾性管の周方向応力
そして、冷媒圧力(管内圧P)にはコンプレッサに起因する脈動が生じる。冷媒圧力(管内圧P)による力Fも、脈動(変動)して管体内周部材91に掛かることとなる。この管体内周部材91に掛かる脈動が振動の原因であることが判明した。
管内圧Pに起因したゴムホースの膨脹を低減させる従来技術として、特許文献2では、補強糸の編角(ホース軸方向に対する傾き角度をいう)を見直すことにより、膨脹量を低減する手法が提案されている。具体的には、一般的に編角は、幾何学上で検討した「静止角」という「流体圧によるホースの径方向への膨脹に作用する力と、ホースの軸方向への伸張に作用する力が釣り合う角度」、すなわち54.44°、に設定されるのが基本であるが、特許文献2では編角として、静止角とは異なる59±2°を推奨している。
また、特許文献3によれば、編角を大小することにより、内圧による径方向と長さ方向の伸び縮み量を調整できることが知られている。しかし、いずれにしても膨脹量をゼロとすることはできてはいない。
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。
管体内周部材91に軸方向に掛かる力Fをゼロにすれば振動の原因を無くすことが可能となる。すなわち、数式(1)においてFをゼロにすれば振動の原因を無くすことが可能となる。弾性管の外径d0及び管体内周部材の左側端面の外径(弾性管の内径にほぼ等しい)d1は予め決められている。このため、管体内周部材の右側(下流側)端面の外径d2を、数式(4)を満足させる値に設定すればFがゼロになる。このとき、左側端面の外径d1は常に右側端面の外径d2より大きくなる。なお数式(4)において、管内圧Pは、使用最高圧、使用平均圧、使用圧中央値のいずれかを採用するが、それらに相当する値であっても良いことは言うまでも無い。
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’)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)は前記管体(2)側に配置され、第2端面(1d、1'd)は前記相手側部材(6、6’)側に配置されており、第1端面(1c、1'c)の外径(d1)は、第2端面(1d、1'd)の外径(d2)より大きいことを特徴とする。
管体内周部材91の振動を防止するためには、管体内周部材に軸方向に掛かる力Fをゼロにすれば良い。Fをゼロにしたとき、管体内周部材の左側(上流側)端面の外径d1と管体内周部材の右側(下流側)端面の外径d2とは数式(4)に示された関係となる。逆の言い方をすれば、左側端面の外径d1と右側端面の外径d2とが数式(4)に示された関係となるときFがゼロとなり管体内周部材が振動しなくなると言える。このとき、数式(4)に示されたように、左側端面の外径d1は、右側端面の外径d2より常に大きくなる。管体内周部材に軸方向に掛かる力Fをゼロにしたとき、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5に記載の発明によれば、管継手(30)は、前記管体内周部材(1'')の管体側端面の外径(d1)が、前記Oリング(5'')が前記管体内周部材(1'')又は前記相手側部材(6'')と接触する接触点により形成される円の直径(d3)より大きいことを特徴とする。
管体内周部材に軸方向に掛かる力Fをゼロにしたとき、前記管体内周部材(1'')の管体側端面の外径(d1)が、前記Oリング(5'')が前記管体内周部材(1'')又は前記相手側部材(6'')と接触する接触点により形成される円の直径(d3)より大きくなる。そして、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。数式(5)を参照されたい。
請求項11に記載の発明によれば、管継手(40、50、60)は、第1管体内周部材(1’)の内周部と第2管体内周部材(1''')の内周部に挿入される内側管体(11)を更に備えたことを特徴とする。
流体(例えば冷媒)の脈動は、弾性体2と内側管体11の間に伝わらない。このため、弾性管2が流体の圧力により膨張させられることはなくなる。すなわち、第1管体内周部材の第1相手側部材側の外向き側の端面の外径と第2管体内周部材の第2相手側部材側の外向き側の端面の外径とを等しく設定すれば、第1管体内周部材と第2管体内周部材の組立品に対して軸方向に掛かる力Fをゼロにすることが可能となる。そして、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。
請求項14に記載の発明によれば、流体が通過する弾性管である管体(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、を備えた管継手(10、20)であって、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)は前記管体(2)側に配置され、第2端面(1d、1'd)は前記相手側部材(6、6’)側に配置されており、上記数式(4)を満足するように、第1端面(1c、1'c)の外径(d1)及び第2端面(1d、1'd)の外径(d2)が規定されたことを特徴とする。請求項1に記載の発明と同様な作用効果がある。
請求項15に記載の発明によれば、流体が通過する管体(2)と、該管体(2)が取り付けられる第1相手側部材(6')及び第2相手側部材(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第1管体内周部材(1’)であり、第1相手側部材(6')と当接するための鍔部(1'a)と貫通穴(1’b)とを有する第1管体内周部材(1’)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第2管体内周部材(1''')であり、第2相手側部材(6''')と当接するための鍔部と貫通穴とを有する第2管体内周部材(1''')と、第1管体内周部材(1’)の内周部と第2管体内周部材(1''')の内周部に挿入される内側管体(11)と、を備えた管継手(40、50、60)であって、内側管体(11)が蛇腹構造であることを特徴とする。蛇腹形状とすることにより、内側管体11の曲げ剛性を低減でき、ホース本来の柔軟性を悪化を抑えながら、軸方向に引く力をなくすことができる。
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の断面図であり、図2は図1を簡略的に表した断面図である。理解を容易にするため図2に基づいて管継手10の説明をする。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。
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態の管継手10の断面図であり、図2は図1を簡略的に表した断面図である。理解を容易にするため図2に基づいて管継手10の説明をする。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。
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d1は第2端面1dの外径d2よりゴムホースの膨張により発生する軸方向の力F1を考慮した分だけ大きい。(この場合、図16とは異なり、両端面へ作用する力F2は、F1と反対方向に作用する。)
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d1は第2端面1dの外径d2より、ゴムホースの膨張により発生する力F1を考慮した分だけ大きい。ゆえに、前述の数式において、ゴムホースの膨張により発生する力F1と管体内周部材1の端面へ作用する力F2は等しくなり、管体内周部材1に軸方向に掛かる力F(=F1+F2)はゼロになる。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。
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態の管継手20の断面図であり、図4は図3を簡略的に表した断面図である。理解を容易にするため図4に基づいて管継手20の説明をする。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、2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、第1端面1’cの外径d1は、第2端面1’dの外径d2よりゴムホースの膨張により発生する力F1を考慮した分だけ大きい。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3は、本発明の第2実施形態の管継手20の断面図であり、図4は図3を簡略的に表した断面図である。理解を容易にするため図4に基づいて管継手20の説明をする。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、2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、第1端面1’cの外径d1は、第2端面1’dの外径d2よりゴムホースの膨張により発生する力F1を考慮した分だけ大きい。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5は、本発明の第3実施形態の管継手30の断面図であり、図6は図5を簡略的に表した断面図である。理解を容易にするため図6に基づいて管継手30の説明をする。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。
図5は、本発明の第3実施形態の管継手30の断面図であり、図6は図5を簡略的に表した断面図である。理解を容易にするため図6に基づいて管継手30の説明をする。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が、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より、ゴムホースの膨張により発生する力F1を考慮した分だけ大きくなるように設定されている。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7に第4実施形態の管継手40の断面図を示す。従来形管継手と異なる点は、熱交換器側接続部材(第1相手側部材)6’に取付けられる熱交換器側管体内周部材(第1管体内周部材)1’とコンプレッサ側接続部材(第2相手側部材)6'''に取付けられるコンプレッサ側管体内周部材(第2管体内周部材)1'''との間を延伸する内側管体11の配置である。内側管体11は、第1管体内周部材1’の内周部に挿入されかつ第2管体内周部材1'''の内周部に挿入される。内側管体11は、第1管体内周部材1’及び第2管体内周部材1'''の内側を軸方向に滑ることが可能である。内側管体11は例えばポリプロピレン等の樹脂から作られる。
図7に第4実施形態の管継手40の断面図を示す。従来形管継手と異なる点は、熱交換器側接続部材(第1相手側部材)6’に取付けられる熱交換器側管体内周部材(第1管体内周部材)1’とコンプレッサ側接続部材(第2相手側部材)6'''に取付けられるコンプレッサ側管体内周部材(第2管体内周部材)1'''との間を延伸する内側管体11の配置である。内側管体11は、第1管体内周部材1’の内周部に挿入されかつ第2管体内周部材1'''の内周部に挿入される。内側管体11は、第1管体内周部材1’及び第2管体内周部材1'''の内側を軸方向に滑ることが可能である。内側管体11は例えばポリプロピレン等の樹脂から作られる。
流体(例えば冷媒)は、内側管体11内を通過し、弾性管2に接触することはない。このため、弾性管2が流体の圧力により膨張させられることはなくなる。すなわち、第1管体内周部材1’の第1相手側部材6’側の端面の外径と第2管体内周部材1'''の第2相手側部材6'''側の端面の外径とを等しく設定すれば、第1管体内周部材と第2管体内周部材の組立品に対して軸方向に掛かる力Fをゼロにすることが可能となる。また、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮(膨張状態より元の状態に戻ること)しても、内側管体11が軸方向に滑ることが可能なため、管体内周部材1’、1'''を軸方向に引く力は発生しない。それゆえ、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5実施形態)
図8に第5実施形態の管継手50の断面図を示す。第4実施形態と異なる点は、内側管体11の一方側の端部に、内側管体11を接続部材(熱交換器側接続部材又はコンプレッサ側接続部材)に係止させるための係止部11aが形成されていることである。この係止部11aにより、内側管体11が一方側の端部において係止される(留められる)。そして、他方側の端部には係止部は形成されていないため、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、他方側の端部が管体内周部材に対して軸方向に滑ることが可能となっている。このような構造のため、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、管体内周部材1’、1'''を軸方向に引く力は発生しない。それゆえ、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8に第5実施形態の管継手50の断面図を示す。第4実施形態と異なる点は、内側管体11の一方側の端部に、内側管体11を接続部材(熱交換器側接続部材又はコンプレッサ側接続部材)に係止させるための係止部11aが形成されていることである。この係止部11aにより、内側管体11が一方側の端部において係止される(留められる)。そして、他方側の端部には係止部は形成されていないため、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、他方側の端部が管体内周部材に対して軸方向に滑ることが可能となっている。このような構造のため、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、管体内周部材1’、1'''を軸方向に引く力は発生しない。それゆえ、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6実施形態)
図9、10に第6実施形態の管継手60の断面図を示す。第5実施形態と異なる点は、内側管体11の一方側の端部に、内側管体11を接続部材(熱交換器側接続部材6’又はコンプレッサ側接続部材6''')に係止させるための係止部材12が配置されていることである。係止部材12は、内側管体11とは別部材であり、例えば弾性材料のエラストマーから作られる。係止部材12は、2つの凸部12a、12bを備える。1つの凸部12aで係止部材12を接続部材に係止させ(留め)、もう1つの凸部12bで係止部材12を内管11に係止させる。この係止部材12により、内側管体11が一方側の端部において接続部材(6’又は6''')に係止される。そして、他方側の端部には係止部材12は配置されず、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、他方側の端部が管体内周部材(1’又は1''')に対して軸方向に滑ることが可能となっている。このような構造のため、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、管体内周部材1’、1'''を軸方向に引く力は発生しない。
図9、10に第6実施形態の管継手60の断面図を示す。第5実施形態と異なる点は、内側管体11の一方側の端部に、内側管体11を接続部材(熱交換器側接続部材6’又はコンプレッサ側接続部材6''')に係止させるための係止部材12が配置されていることである。係止部材12は、内側管体11とは別部材であり、例えば弾性材料のエラストマーから作られる。係止部材12は、2つの凸部12a、12bを備える。1つの凸部12aで係止部材12を接続部材に係止させ(留め)、もう1つの凸部12bで係止部材12を内管11に係止させる。この係止部材12により、内側管体11が一方側の端部において接続部材(6’又は6''')に係止される。そして、他方側の端部には係止部材12は配置されず、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、他方側の端部が管体内周部材(1’又は1''')に対して軸方向に滑ることが可能となっている。このような構造のため、内側管体11が流体の圧力脈動により膨張・収縮するとき、管体内周部材1’、1'''を軸方向に引く力は発生しない。
(第7実施形態)
図11に第7実施形態の管継手70の断面図を示す。第4,5,6実施形態と異なる点は、内側管体11のうち、弾性管2と対面する部位が蛇腹形状となっていることである。蛇腹形状とすることにより、内側管体11の曲げ剛性を低減でき、ホース本来の柔軟性を悪化を抑えながら、軸方向に引く力をなくすことができる。
図11に第7実施形態の管継手70の断面図を示す。第4,5,6実施形態と異なる点は、内側管体11のうち、弾性管2と対面する部位が蛇腹形状となっていることである。蛇腹形状とすることにより、内側管体11の曲げ剛性を低減でき、ホース本来の柔軟性を悪化を抑えながら、軸方向に引く力をなくすことができる。
(第8実施形態)
図11はまた第8実施形態の管継手70の断面図を示している。第8実施形態は、第7実施形態の内側管体11が蛇腹形状となっているものに限定されることなく、第4,5,6実施形態に示すものと同様な通常形状の管体であっても良い。第4,5,6実施形態と異なる点は、内側管体11の端部11bが、管体内周部材1’又は1'''の端部に内挿する形で支持されていることである。このような形態とすることで、内側管体の長さの低減や、管体内周部材1’又は1'''の内面に段差をつけて内挿する事により、内側管体11の内径しいては冷媒通路面積を大きくとることができ、冷媒の圧力損失の増加を抑制する効果がある。
図11はまた第8実施形態の管継手70の断面図を示している。第8実施形態は、第7実施形態の内側管体11が蛇腹形状となっているものに限定されることなく、第4,5,6実施形態に示すものと同様な通常形状の管体であっても良い。第4,5,6実施形態と異なる点は、内側管体11の端部11bが、管体内周部材1’又は1'''の端部に内挿する形で支持されていることである。このような形態とすることで、内側管体の長さの低減や、管体内周部材1’又は1'''の内面に段差をつけて内挿する事により、内側管体11の内径しいては冷媒通路面積を大きくとることができ、冷媒の圧力損失の増加を抑制する効果がある。
(第9実施形態)
図12に第9実施形態の管継手80の断面図を示す。第1,2,3実施形態と異なる点は、管体内周部材1’又は1'''の端部11b(第1、2相手側部材6’、6’’’とは反対側)を拡管して(図1のd1に相当)、軸方向に掛かる力Fをゼロとする外径d1、d2を実現している点である。なお、端部11bを拡管する場合に限らず、反対側の管体内周部材の端部(第1、2相手側部材6’、6’’’側)を縮径しても同様であり、本実施形態に含まれる。
図12に第9実施形態の管継手80の断面図を示す。第1,2,3実施形態と異なる点は、管体内周部材1’又は1'''の端部11b(第1、2相手側部材6’、6’’’とは反対側)を拡管して(図1のd1に相当)、軸方向に掛かる力Fをゼロとする外径d1、d2を実現している点である。なお、端部11bを拡管する場合に限らず、反対側の管体内周部材の端部(第1、2相手側部材6’、6’’’側)を縮径しても同様であり、本実施形態に含まれる。
(第10実施形態)
図13A〜Cに第10実施形態の管継手90の断面図を示す。図12の第9実施形態と異なる点は、管体2を、補強糸を用いた補強ホースであってその編角が大きいホースとし、そのホースのポアソン比に対応して外径d1、d2(図1参照)を、管体内周部材1’又は1'''を縮管又は拡管して軸方向に掛かる力F(=F1+F2)をゼロとした点である。通常の静止角のホースであれば、第1実施形態のようにd1>d2であるが、編角を特殊に大きくし、ポアソン比ゼロのホースを用いればd1=d2、さらにポアソン比負値(F1が図1の右方向マイナス側に発生)のホースを用いればd2>d1とすることにより、軸方向に掛かる力Fをゼロとできることは式(4)よりいうまでもない。
図13Aは、管体内周部材1’、1’’’のうち管体外周部材3で覆われていない部分で、拡管した実施形態を示す。図12と同様に、管体外周部材3で覆われていない部分を縮管した場合であっても本実施形態に含まれる。
図13Bは、管体内周部材のうち管体外周部材で覆われている部分で、縮管又は拡管した実施形態を示す。さらに、管体内周部材1’、1’’’に鍔部を設けて、管体2の端部を外側から外周部材3でかしめたものである。このような構造とすることにより、管体外周部材3と管体内周部材1’、1’’’とが引き抜けることを防止して、引き抜け力を向上させ、かつ、管体内周部材1’、1’’’に軸方向に掛かる力Fを、ゼロとすることができる。
図13Cは、管体2内面の、管体内周部材1’又は1'''の端部11bが挿入される部分を、切削・研磨等により径を大きくすることにより拡径させて、軸方向に掛かる力Fをゼロとするようなd1、d2の関係を実現させた実施形態を示す。管体内周部材1’、1’’’の内径と管体2の内径が等しい場合には(本実施形態はこの場合に限定されない)、管体内周部材の内径がd1となる。
図13A〜Cに第10実施形態の管継手90の断面図を示す。図12の第9実施形態と異なる点は、管体2を、補強糸を用いた補強ホースであってその編角が大きいホースとし、そのホースのポアソン比に対応して外径d1、d2(図1参照)を、管体内周部材1’又は1'''を縮管又は拡管して軸方向に掛かる力F(=F1+F2)をゼロとした点である。通常の静止角のホースであれば、第1実施形態のようにd1>d2であるが、編角を特殊に大きくし、ポアソン比ゼロのホースを用いればd1=d2、さらにポアソン比負値(F1が図1の右方向マイナス側に発生)のホースを用いればd2>d1とすることにより、軸方向に掛かる力Fをゼロとできることは式(4)よりいうまでもない。
図13Aは、管体内周部材1’、1’’’のうち管体外周部材3で覆われていない部分で、拡管した実施形態を示す。図12と同様に、管体外周部材3で覆われていない部分を縮管した場合であっても本実施形態に含まれる。
図13Bは、管体内周部材のうち管体外周部材で覆われている部分で、縮管又は拡管した実施形態を示す。さらに、管体内周部材1’、1’’’に鍔部を設けて、管体2の端部を外側から外周部材3でかしめたものである。このような構造とすることにより、管体外周部材3と管体内周部材1’、1’’’とが引き抜けることを防止して、引き抜け力を向上させ、かつ、管体内周部材1’、1’’’に軸方向に掛かる力Fを、ゼロとすることができる。
図13Cは、管体2内面の、管体内周部材1’又は1'''の端部11bが挿入される部分を、切削・研磨等により径を大きくすることにより拡径させて、軸方向に掛かる力Fをゼロとするようなd1、d2の関係を実現させた実施形態を示す。管体内周部材1’、1’’’の内径と管体2の内径が等しい場合には(本実施形態はこの場合に限定されない)、管体内周部材の内径がd1となる。
図14は従来形管継手と第1〜第3実施形態及び第4〜第6実施形態の管継手の軸方向力特性を比較した図である。これらの図のデータは、試験結果に基づくものであり、それぞれの管体内周部材91(図15参照)、1、1'、1''の軸方向力F(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。各実施形態の管体内周部材1、1'、1''の軸方向力F(=F1+F2)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
5 Oリング
6 相手側部材(熱交換器側接続部材)
6a 雄ねじ
11 内側管体
12 係止部材
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
5 Oリング
6 相手側部材(熱交換器側接続部材)
6a 雄ねじ
11 内側管体
12 係止部材
Claims (15)
- 流体が通過する弾性管である管体(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)は前記管体(2)側に配置され、第2端面(1d、1'd)は前記相手側部材(6、6’)側に配置されており、
第1端面(1c、1'c)の外径(d1)は、第2端面(1d、1'd)の外径(d2)より大きいことを特徴とする管継手(10、20)。 - 第1端面(1c、1'c)の外径(d1)は、第2端面(1d、1'd)の外径(d2)より、管体(2)の膨張により発生する前記軸方向の力(F1)を考慮した分だけ大きいことを特徴とする請求項1に記載の管継手(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から3のいずれか1項に記載の管継手(10、20)。 - 流体が通過する弾性管である管体(2)と、
該管体(2)が取り付けられる相手側部材(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'')であり、前記相手側部材(6'')と当接するための鍔部(1''a)と貫通穴(1''b)とを有する管体内周部材(1'')と、
該管体内周部材(1'')の外周に配置されて雌ねじ(4a)を有するナット(4)と、
前記管体内周部材(1'')と前記相手側部材(6'')との間をシールするOリング(5'')と、
を備えた管継手(30)であって、
前記相手側部材(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)を備え、
前記雌ねじ(4a)と前記雄ねじ(6''a)を螺合させることにより、前記鍔部(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'')との間で締付けられ、
前記管体内周部材(1'')の管体側端面の外径(d1)は、前記Oリング(5'')が前記管体内周部材(1'')又は前記相手側部材(6'')と接触する接触点により形成される円の直径(d3)より大きいことを特徴とする管継手(30)。 - 前記管体内周部材(1'')の管体側端面の外径(d1)は、前記Oリング(5'')が前記管体内周部材(1'')又は前記相手側部材(6'')と接触する接触点により形成される円の直径(d3)より、管体(2)の膨張により発生する前記軸方向の力(F1)を考慮した分だけ大きいことを特徴とする請求項5に記載の管継手(30)。
- 以下の数式(5)を満足するように、前記管体内周部材(1'')の管体側端面の外径(d1)及び、前記Oリング(5'')が前記管体内周部材(1'')又は前記相手側部材(6'')と接触する接触点により形成される円の直径(d3)、が規定されたことを特徴とする請求項6に記載の管継手(30)。
d1:管体内周部材の管体側端面の外径
d3: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
ν :管体のポアソン比
P :管内圧(使用最高圧、使用平均圧、使用圧中央値のいずれかを採用)
σr :弾性管の半径方向応力
σt :弾性管の周方向応力 - 前記Oリング(5'')が前記鍔部(1''a)と前記相手側部材(6'')とをシールすることを特徴とする請求項5から7のいずれか1項に記載の管継手(30)。
- 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''')との間で挟持されることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の管継手(10、20、30)。
- 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9のいずれか1項に記載の管継手(10、20、30)。
- 流体が通過する管体(2)と、
該管体(2)が取り付けられる第1相手側部材(6')及び第2相手側部材(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第1管体内周部材(1’)であり、第1相手側部材(6')と当接するための鍔部(1'a)と貫通穴(1’b)とを有する第1管体内周部材(1’)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第2管体内周部材(1''')であり、第2相手側部材(6''')と当接するための鍔部と貫通穴とを有する第2管体内周部材(1''')と、
第1管体内周部材(1’)の外周に配置されて雌ねじ(4a)を有する第1ナット(4)と、
第2管体内周部材の外周に配置されて雌ねじ(4a)を有する第2ナット(4)と、
を備えた管継手(40、50、60)であって、
第1相手側部材(6’)は、第1ナット(4)の前記雌ねじ(4a)と螺合する雄ねじ(6'a)を備え、
前記雌ねじ(4a)と前記雄ねじ(6'a)を螺合させることにより、前記鍔部(1'a)が、第1ナット(4)の底面と第1相手側部材(6’)との間で締付けられ、
第2相手側部材(6''')は、第2ナット(4)の前記雌ねじ(4a)と螺合する雄ねじ(6'a)を備え、
前記雌ねじ(4a)と前記雄ねじ(6'a)を螺合させることにより、前記鍔部(1'a)が、第2ナット(4)の底面と第2相手側部材(6''')との間で締付けられ、
第1管体内周部材(1’)の内周部と第2管体内周部材(1''')の内周部に挿入される内側管体(11)を更に備えたことを特徴とする管継手(40、50、60)。 - 前記内側管体(11)の一端には係止部(11a)が形成されていることを特徴とする請求項11に記載の管継手(50)。
- 前記内側管体(11)の一端には係止部材(12)が配置されていることを特徴とする請求項11に記載の管継手(60)。
- 流体が通過する弾性管である管体(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、
を備えた管継手(10、20)であって、
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)は前記管体(2)側に配置され、第2端面(1d、1'd)は前記相手側部材(6、6’)側に配置されており、
以下の数式(4)を満足するように、第1端面(1c、1'c)の外径(d1)及び第2端面(1d、1'd)の外径(d2)が規定されたことを特徴とする管継手(10、20)。
d1:管体内周部材の上流側端面の外径
d2:管体内周部材の下流側端面の外径
ν :管体のポアソン比
P :管内圧(使用最高圧、使用平均圧、使用圧中央値のいずれかを採用)
σr :弾性管の半径方向応力
σt :弾性管の周方向応力 - 流体が通過する管体(2)と、
該管体(2)が取り付けられる第1相手側部材(6')及び第2相手側部材(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第1管体内周部材(1’)であり、第1相手側部材(6')と当接するための鍔部(1'a)と貫通穴(1’b)とを有する第1管体内周部材(1’)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第2管体内周部材(1''')であり、第2相手側部材(6''')と当接するための鍔部と貫通穴とを有する第2管体内周部材(1''')と、
第1管体内周部材(1’)の内周部と第2管体内周部材(1''')の内周部に挿入される内側管体(11)と、
を備えた管継手(40、50、60)であって、
内側管体(11)が蛇腹構造であることを特徴とする管継手(40、50、60)。
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