JP4926964B2

JP4926964B2 - 配管継手

Info

Publication number: JP4926964B2
Application number: JP2007529241A
Authority: JP
Inventors: 靖藤原; 琢史松木
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2006-07-28
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2026-07-28
Also published as: JPWO2007015434A1; US7540539B2; EP1912012A4; EP1912012B1; WO2007015434A1; KR20080046160A; CN101238320B; CN101238320A; EP1912012A1; US20080258459A1; KR101275237B1

Description

本発明は、カーエアコン等においてホースをコンプレッサ等の機器に接続するのに用いて好ましい配管継手に関する。

カーエアコン等のコンプレッサ用の配管継手として、図１２に示すように、冷媒供給用のホース２が接合されると共に、そのホース２内に連通した連通路２６が形成されたフランジ２０’を、一本のボルト３０を用いて、コンプレッサ側のブロック３に締結固定するものが従来から知られている。

この種の配管継手１’では、ブロック３の接続口３ａに嵌合するフランジ２０’の凸部２５の外周にゴム製のＯリング７０が設けられている。そして、このＯリング７０により、連通路２６と接続口３ａとの連結部分が外部に対してシールされている。

ところで、近年、カーエアコンの冷媒としてフロンガスに代わって炭酸ガス（ＣＯ_２）が注目されている。冷媒として炭酸ガスを用いた場合には、フロンガスと比較して、配管継手１’を流れるガスの圧力が１０倍程度高くなり、そのガスがＯリング７０を透過して漏洩するという問題が生じる。

そこで、このようなガスの透過漏れを回避する方法として、Ｏリングの代わりに金属シールを用いることが考えられる。しかしながら、金属シールは、取付時に２本以上のボルトを用いて大きな締付力により平行に圧縮する必要があるため、Ｏリング７０を用いた従来の配管継手１’の場合と比べて取付作業性が悪化し、工数の増加をもたらす。

本発明は、高圧ガスの透過漏れを防止することが可能であり、しかも取付作業性に優れた配管継手を提供することを目的とする。

本発明は、上述のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。

本発明の配管継手は、
配管を被接続体の接続口に接続するための配管継手であって、
前記配管の端部に接合されると共に、前記配管内に連通する連通路が形成された、前記配管と同種の材料で構成されたフィッティングと、
前記フィッティングを挿入可能な貫通穴が形成され、前記貫通穴に挿入された前記フィッティングを前記被接続体側に向かって押圧可能に保持する前記被接続体と同種の金属材料で構成されたフランジと、
前記フランジを前記被接続体に締め付け固定する締結手段と、
前記連通路と前記接続口との連結部分を外部に対してシールするために、前記フィッティングと前記被接続体との間に設けられる金属シールと、
前記フィッティングと前記被接続体との接触部分を外部に対してシールするためのＯリングと、を備えており、
前記金属シールは、内周に開口溝を持つ断面Ｃ型形状を有するリング部材から構成され、
前記Ｏリングは、
前記フィッティングと前記フランジとの間に設けられた第１のＯリングと、
前記フランジと前記被接続体との間に設けられた第２のＯリングと、を含み、
前記フランジには、前記締結手段を挿入するための挿入穴が形成され、
前記フランジの面のうちで前記被接続体に対向する側に位置する対向面において、前記挿入穴を中心として、前記貫通穴が形成されている領域とは反対側の領域に、他の部分より前記被接続体側に向かって突出している突出部が設けられ、
前記貫通穴に挿入された前記フィッティングの先端は、前記フランジの前記対向面よりも前記被接続体側に向かって突出している。

本発明では、先ず、フィッティングと被接続体との間に金属シールを設け、配管継手側の連通路と被接続体側の接続口との連結部分を外部に対してシールする。これにより、炭酸ガス等の高圧ガスがシール部を透過して漏洩するのを防止することができる。

また、本発明では、金属シールを断面Ｃ型形状のリング部材で構成する。これにより、締付力が弾性的な反発力として蓄積されるので、金属シールを用いても小さな締付力で連結部分を確実にシールすることができる。また、締付力が小さいので、金属シールが被接続体のシール面に圧痕などの損傷を与えるのを抑えることができる。

また、本発明では、配管が接合されるフィッティングと、被接続体に締結されるフランジと、を独立した別々の部材で構成する。これにより、配管と同種の材料でフィッティングを構成すると共に、被接続体と同種の金属材料でフランジを構成することができるので、異種金属材料で構成される配管と被接続体とを容易に接続することが可能となる。また、フランジを被接続体に仮止めした後に配管の向きを調整することが可能となるので作業性が向上する。たとえば、配管が剛堅であり、しかもＬ型に屈曲しているような場合には特に有利である。

また、本発明では、フランジの対向面において、挿入穴を中心として、貫通穴が形成されている領域とは反対側の領域に突出部を設けると共に、貫通穴に挿入されたフィッティングの先端をその周囲の対向面よりも被接続体側に向かって突出させる。これにより、締結手段でフランジを被接続体に締め付け固定した際に、突出部に締付力が集中的に印加される。また、この突起部に印加された締付力は、締結手段を支点とした梃子の原理により、フィッティングの先端にも締付力が集中的に印加されることなる。そのため、たとえ１本のボルトによりフランジを被接続体に固定した場合でも、金属シールを平行に圧縮させることができ、優れた作業性を確保することができる。

さらに、本発明では、フィッティングとフランジとの間に第１のＯリングを設けるとともに、フランジと被接続体との間に第２のＯリングを設け、フィッティングと被接続体との接触部分を外部に対してシールする。これにより、フィッティングと被接続体とを異なる金属材料で構成した場合に、外部からこれらの間に雨水等の水分が浸入するのを防止することができ、フィッティングと被接続体との間にガルバニック腐食（異種金属接触腐食）が生じるのを防止することができる。

好ましくは、本発明の配管継手は、前記金属シールが、その表面に錫メッキが施されている。これにより、金属シールの表面を適度に柔らかくすることができるので、締め付けに伴って金属シールが被接続体のシール面に圧痕等の損傷を与えるのを抑えることができる。

好ましくは、本発明の配管継手は、前記フィッティングの先端に、前記金属シールを保持することが可能な凹状又は凸状の保持部が形成されている。

これにより、金属シールを配管継手に保持した状態で、配管継手を被接続体に取り付けることができ、取付作業中の金属シールの脱落を防止することができるので作業性が向上する。また、配管継手を被接続体から取り外す場合にも、配管継手に金属シールを保持した状態で配管継手を取り外すことができるので作業性が向上する。

本発明によれば、高圧ガスの透過漏れを防止することが可能であり、しかも取付作業性に優れた配管継手を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る配管継手を示す縦断面図である。図２は、図１に示す配管継手の平面図である。図３は、図１のIII部の拡大断面図である。図４は、図３のIV-IV線に沿った断面図である。図５は、図１に示す配管継手に用いられるフランジの底面図である。図６は、図１に示す配管継手に用いられる金属シールの縦断面図である。図７は、本発明の第２実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す横断面図である。図８は、本発明の第３実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す縦断面図である。図９は、図８のIX-IX線に沿った横断面図である。図１０は、本発明の第４実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す横断面図である。図１１は、本発明の第５実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す横断面図である。図１２は、従来の配管継手を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す本発明の第１実施形態に係る配管継手１は、カーエアコンのコンプレッサに設けられたブロック３に形成された接続口３ａに、冷媒供給用のホース２を接続するために用いられる。ブロック３は、例えばアルミニウム等の金属材料から構成されている。ホース２は、例えばステンレス等の金属材料から構成されている。従って、ブロック３とホース２とは異種金属材料から構成されている。ブロック３は、特に図示しないが、コンプレッサ本体にボルト等を用いて固定されている。

配管継手１は、図１及び図２に示すように、ホース２の端部に接合されていると共に、そのホース２内に連通した連通路１１が形成されたフィッティング１０と、フィッティング１０を挿入可能な貫通穴２１が形成され、その貫通穴２１に挿入されたフィッティング１０をブロック３側に向かって押圧可能に保持するフランジ２０と、フランジ２０をブロック３に締め付け固定するボルト３０と、連通路１１と接続口３ａとの連結部分を外部に対してシールするために、フィッティング１０とブロック３との間に設けられている金属シール４０と、フィッティング１０とブロック３との接触部分を外部に対してシールするための第１及び第２のＯリング５０、６０と、を備えている。

フィッティング１０は、例えばステンレス等の金属材料から構成された略筒状体であり、ホース２を構成する材料と同種の金属材料から構成されている。フィッティング１０の一方の端部（図１にて上側の端部）には、例えば溶接や鑞付け等の手法により、ホース２の端部が接合されており、フィッティング１０内を貫通した連通路１１が、ホース２内に連通している。フィッティング１０とホース２とを同種の金属材料で構成することにより、これらを容易に接合することができる。

フィッティング１０の他方の端部側（図１にて下側の端部側）の外周面には、フィッティング１０の外径が拡径されて構成される凸状の段差部１２が形成されている。フィッティング１０がフランジ２０の貫通穴２１に挿入された際に、この凸状段差部１２が、貫通穴２１に形成された凹状段差部２１ｂで係止されることにより、フランジ２０がフィッティング１０をブロック３に向かって押圧することが可能となっている。

さらに、フィッティング１０の先端には、図３及び図４に示すように、外周部のみがブロック３側に向かって環状に突出した保持部１３ａが形成されている。この凹状の保持部１３ａ内に金属シール４０が圧入されることにより、金属シール４０をフィッティング１０により保持することが可能となっている。これにより、金属シール４０をフィッティング１０に保持した状態で、配管継手１をブロック３に取り付けることができるので作業性が向上する。また、メンテナンス時などにも金属シール４０をフィッティング１０に保持した状態で配管継手１をブロック３から取り外すことができるので作業性が向上する。

フランジ２０は、図１及び図２に示すように、例えばアルミニウム等の金属材料から構成される略直方体であり、ブロック３を構成する材料と同種の金属材料から構成されている。フランジ２０とブロック３とを同種の金属材料で構成することにより、雨水等の水分の浸入によりガルバニック腐食が生じるのを防止することができる。

このフランジ２０には、フィッティング１０を挿入するための貫通穴２１と、ボルト３０を挿入するための挿入穴２２と、が形成されている。

フランジ２０の貫通穴２１は、フィッティング１０を挿入可能な直径を持ち、フランジ２０の一方の面（図１にて下面）から反対側の面（図１にて上面）に貫通するように形成されている。この貫通穴２１の一方の端部（図１にて下側の端部）には、貫通穴２１の内径が拡径されて構成される凹状の段差部２１ｂが形成されている。上述のように、この凹状段差部２１ｂにフィッティング１０の凸状段差部１２が係止されることにより、フィッティング１０がフランジ２０によりブロック３に向かって押圧されるようになっている。

また、貫通穴２１の他方の端部（図１にて上側の端部）の内周面には、第１のＯリング５０を嵌入するための環状溝２１ａが形成されている。この環状溝２１ａに嵌入された第１のＯリング５０が、フィッティング１０とフランジ２０との間をシールすることにより、異種材料で構成されるフィッティング１０とブロック３との間に雨水等の水分が浸入するのを防止する。

また、本実施形態では、図５に示すように、フランジ２０の下面２３（ブロック３に対向する対向面）において、ボルト３０が挿入される挿入穴２２を中心として、フィッティング１０が挿入される貫通穴２１とは反対側の領域に、他の部分よりブロック３側に向かって突出している突出部２４が設けられている。この突出部２４は、図１に示すように、フランジ２０の対向面２３におけるその他の部分よりブロック３側に向かって高さＬ３突出している。

さらに、本実施形態では、凸状段差部１２が凹状段差部２１ｂに係止された状態において、図１に示すように、フィッティング１０の先端が、フランジ２０の下面２３よりもブロック３側に向かって突出している。

金属シール４０は、例えばステンレス等の金属材料から構成されたリング部材である。この金属シール４０は、図６に示すように、内周に開口溝４１を持つ断面Ｃ型形状を有している。本実施形態では、この金属シール４０の表面には、電気メッキにより錫メッキ層が形成されている。この錫メッキ層の厚さは、２０〜３５μｍ程度が好ましく、これにより金属シール４０がブロック３のシール面に圧痕等の損傷を与えるのを特に良好に防止することができる。錫メッキ層を形成する具体的な手法としては、例えば、金属シールをラックに一つずつ吊り下げた状態でメッキ槽に投入する吊るしメッキ法や、複数の金属シールをバレルに入れた状態でまとめてメッキ槽に投入するバレルメッキ法などを挙げることができる。

本実施形態では、フィッティング１０とブロック３との間に金属製のシール４０を用いることにより、炭酸ガス等の高圧ガスがシール部を透過して漏洩するのを防止することができる。また、金属シール４０の断面をＣ型形状とすることにより、ボルト３０による締付力が弾性的な反発力として蓄積されるので、小さな締付力でも確実にシールすることができる。また、締付力が小さいので金属シール４０がブロック３のシール面に圧痕等の損傷を与えるのを抑えることができる。さらに、金属シール４０の表面に錫メッキ層を形成することにより、金属シール４０の表面を適度に柔らかくすることができ、締め付けに伴って金属シール４０がブロック３のシール面に損傷を与えるのを更に抑えることができる。

この金属シール４０は、図３に示すように、開口溝４１が内側に向くような姿勢で、フィッティング１０の保持部１３ａに圧入されている。このような配置を採用することにより、高圧な炭酸ガスがＣ型断面の内部空間に進入して、その断面を押し広げる。そのため、ガスの圧力がシール面の面圧を高める方向に作用するので、シール性能が向上する。

本実施形態におけるブロック３では、図１に示すように、接続口３ａの開口部３ｃが、金属シール４０及びフィッティング１０を挿入可能なように拡径されている。さらに、その開口部３ｃの周囲には、第２のＯリング６０を嵌入するための環状溝３ｄが形成されている。この環状溝３ｄに嵌入された第２のＯリング６０が、フランジ２０とブロック３との間をシールすることにより、開口部３ｃとフィッティング１０の外周面との間を介して、異種材料で構成されるフィッティング１０とブロック３との間に雨水等の水分が浸入するのを防止する。

また、このブロック３には、ボルト３０が螺合可能な雌ねじが形成されたボルト固定穴３ｂが設けられている。そして、フランジ２０の挿入穴２２に挿入されたボルト３０をこのボルト固定穴３ｂに螺合させることにより、フランジ２０をブロック３に締め付け固定することが可能となっている。

以上のような構成の配管継手１を用いて、ホース２をコンプレッサのブロック３の接続口３ａに接続する方法について以下に説明する。

先ず、フィッティング１０の先端に形成された保持部１３ａに金属シール４０を圧入すると共に、ホース２の端部にフィッティング１０を接合し、連通路１１を配管２内に連通させる。そして、貫通穴２１の環状溝２１ａに第１のＯリング５０を嵌入した状態で、図１において下側からフィッティング１０をフランジ２０の貫通穴２１に挿入する。

次いで、ブロック３に形成された環状溝３ｄに第２のＯリング６０を嵌入した状態で、接続口３ａの開口部３ｃに金属シール４０とフィッティング１０の先端を挿入する。そして、ボルト３０をフランジ２０の挿入穴２２に挿入し、ブロック３のボルト固定穴３ｂに螺合させ、ボルト３０により、フランジ２０をブロック３に締め付け固定する。

本実施形態では、フィッティング１０とフランジ２０とが別々の独立した部材で構成され、フィッティング１０がフランジ２０に対して回転自在となっているので、ボルト３０によりフランジ２０をブロック３に仮止めした状態でフィッティング１０の向きを調整することができる。これにより、フランジ２０に対してホース２の向きを予め決めておく必要がなくなるので作業性が向上する。

そして、ボルト３０によりフランジ２０をブロック３に本締めする際、フランジ２０の対向面２３において突出部２４がブロック３側に向かって突出しているので、ボルト３０の締付力がこの突出部２４に集中して印加される。また、挿入穴２２を中心としてその反対側にはフィッティング１０がブロック３側に向かって突出しているので、ボルト３０を支点とした梃子の原理により、フィッティング１０の先端にも締付力が集中的に印加される。これにより、１本のボルト３０の締め付けにより金属シール４０を平行に圧縮させることができ、優れた取付作業性を確保することができる。

なお、図１に示すように、貫通穴２１の中心線から挿入穴２２の中心線までの距離Ｌ１と、突出部２４の中心線から挿入穴２２の中心線までの距離Ｌ２と、の比率を変更することにより、締付トルクを任意に設定することができる。

以上のように組み立てられた配管継手では、フィッティング１０とブロック３との接触部分が、第１及び第２のＯリング５０、６０によりシールされている。これにより、異種金属材料で構成されるフィッティング１０とブロック３との間に雨水等の水分が浸入してガルバニック腐食が生じるのを防止することができる。

図７は本発明の第２実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す横断面図であり、図３のIV-IV線に相当する線に沿った断面図である。本発明の第２実施形態では、第１実施形態における保持部１３ａと同様に、外周部のみがブロック３側に向かって突出した保持部１３ｂがフィッティング１０の先端に形成されている。第２実施形態における保持部１３ｂは、図７に示すように、フィッティング１０の先端の全周に形成されているのではなく、フィッティング１０の先端外周部の四方のみがブロック３側に突出するように形成されている点で第１実施形態と相違する。このように部分的に保持部１３ｂを突出させることにより、金属シール４０を保持部に圧入し易くなる。

図８は本発明の第３実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す縦断面図、図９は図８のIX-IX線に沿った横断面図である。図８及び図９に示すように、フィッティング１０の先端に、内周部のみがブロック３側に向かって環状に突出した保持部１３ｃを形成しても良い。本実施形態では、この凸状の保持部１３ｃが金属シール４０の内孔に圧入されることにより、金属シール４０がフィッティング１０に保持される。

図１０は本発明の第４実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す縦断面図であり、図８のIX-IX線に相当する線に沿った断面図である。本発明の第４実施形態では、第３実施形態における保持部１３ｃと同様に、内周部のみがブロック３側に向かって突出した保持部１３ｄがフィッティング１０の先端に形成されている。第４実施形態における保持部１３ｄは、図１０に示すように、フィッティング１０の先端の全周に形成されているのではなく、フィッティング１０の先端内周部の四方のみがブロック３側に向かって突出するように形成されている点で第３実施形態と相違する。このように部分的に保持部１３ｄを突出させることにより、金属シール４０を保持部に圧入し易くなる。

図１１は本発明の第５実施形態に係る配管継手におけるフィッティングの先端及び金属シールを示す横断面図であり、図８のIX-IX線に相当する線に沿った断面図である。本発明の第５実施形態では、内周部のみがブロック３側に向かって環状に突出した保持部１３ｃがフィッティング１０の先端に形成されている点で第３実施形態と同様であるが、金属シール４０’の内周端面に、保持部１３ｃ側に向かって突出している突起部４２が形成されている点で第３実施形態と異なる。金属シール４０’が突起部４２のみで保持部１３ｃに部分的に接触するので、金属シール４０を保持部に圧入し易くなる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

本発明の配管継手は、カーエアコンにおいて冷媒供給用のホースをコンプレッサやエバポレータ等の各種機器に接続する配管継手として有用である。また、本発明の配管継手は、透過性の高い水素ガスを扱う燃料電池において配管と機器を接続する配管継手としても有用である。

Claims

配管を、当該配管と異種金属材料で構成される被接続体の接続口に接続するための配管継手であって、
前記配管の端部に接合されると共に、前記配管内に連通する連通路が形成された、前記配管と同種の材料で構成されたフィッティングと、
前記フィッティングを挿入可能な貫通穴が形成され、前記貫通穴に挿入された前記フィッティングを前記被接続体側に向かって押圧可能に保持する前記被接続体と同種の金属材料で構成されたフランジと、
前記フランジを前記被接続体に締め付け固定する締結手段と、
前記連通路と前記接続口との連結部分を外部に対してシールするために、前記フィッティングと前記被接続体との間に設けられる金属シールと、
前記フィッティングと前記被接続体との接触部分を外部に対してシールするためのＯリングと、を備えており、
前記金属シールは、内周に開口溝を持つ断面Ｃ型形状を有するリング部材から構成され、
前記Ｏリングは、
前記フィッティングと前記フランジとの間に設けられた第１のＯリングと、
前記フランジと前記被接続体との間に設けられた第２のＯリングと、を含み、
前記フランジには、前記締結手段を挿入するための挿入穴が形成され、
前記フランジの面のうちで前記被接続体に対向する側に位置する対向面において、前記挿入穴を中心として、前記貫通穴が形成されている領域とは反対側の領域に、他の部分より前記被接続体側に向かって突出している突出部が設けられ、
前記貫通穴に挿入された前記フィッティングの先端は、前記フランジの前記対向面よりも前記被接続体側に向かって突出している
配管継手。
前記金属シールは、その表面に錫メッキが施されている請求項１記載の配管継手。
前記フィッティングの先端には、前記金属シールを保持することが可能な凹状又は凸状の保持部が形成されている請求項１又は２記載の配管継手。