JP6358906B2 - 管継手 - Google Patents

Description

本発明は、一対の管材を突き合せ状に配管接続するための管継手に関し、特に冷媒用や冷凍機用の管材の接続に適している。

空調設備に用いられる冷媒用配管の分野においては、冷媒による劣化や浸食を防ぐために、また高圧の冷媒に耐えられるように銅管等の金属管が一般的に使用されている。
銅管の接続には、従来からろう付け接合が行われてきたが、近年は火災等の恐れがあることから機械的接続可能な継手が採用されている。
現在市販されているものには、因幡電機産業株式会社製の商品名「ファイヤーレスジョイント」、東尾メック株式会社製の商品名「おっぞんくん」、株式会社サンドー製の商品名「ロックジョイント」等がある。
しかし、現在市販されているものはいずれも両側におねじ部を有する筒状の継手本体にそれぞれ銅管を差し込み、それぞれ個別のナットにて締め付け配管接続するものである。
このような継手では継手本体の他にナットが２つ必要であり、継手本体の両側におねじ加工等が必要となるために材料費や加工費が高くなる。
また、配管締め付け作業として２ヶ所のナットを締め付ける必要があるために作業工数が多くなる問題もあった。
特許文献１，２には、一組の継手本体と締め付け体からなるくい込み式管継手を開示するが、巻きコイルにて締め付けるものであり、リング状のパッキンが必要なことから冷媒等に耐えられるものではない。

実開昭５２−２９６１７号公報 実開昭５２−６７０１８号公報

本発明は、部品点数が少なく締結作業が容易な管継手の提供を目的とする。

本発明に係る管継手は、外周に挿入部又はおねじ部を有する筒状の継手本体部と、当該継手本体部の挿入部を内側にスライドさせるスライド部又はおねじ部に螺合するめねじ部を有する筒状のナット部とを備え、継手本体部は内側に管材を仮保持のためのＯリングとナット部側に向けて拡径した継手本体テーパ部を有し、
ナット部は内側に管材を仮保持のためのＯリングと継手本体部に向けて拡径したナットテーパ部を有し、前記継手本体テーパ部からナットテーパ部に跨って配設した筒状のシール部材を有し、シール部材は内側に接続する一対の管材を両側の開口部からそれぞれ挿入した状態で継手本体部とナット部とのスライド縮少又は締め付けにより縮径し、両側の管材の外周部にそれぞれくい込む一対の抜止部と、前記外周部にそれぞれ圧接しシールする一対のシール部を有し、前記シール部はシール部材の内周側に沿ってリング状に突設した内周側の突部と、前記シール部材の外周側であって、且つ前記内周側の突部に対応した位置に合せてリング状に突設した外周側の突部とを有することを特徴とする。
本発明は継手本体部とナット部との間隔が相互に縮少することでシール部材が縮径する点に特徴があり、スライド締結でも螺合締結でもよい。
本発明に係る管継手は、空調設備等の冷媒配管や冷凍機用オイル配管等に好適であるが、用途に限定はない。
継手本体部，ナット部及びシール部材はいずれも金属製であり、例えば黄銅材や青銅材が用いられる。
冷媒配管やオイル配管として一般的に銅管が用いられている。

本発明係る管継手においては、継手本体テーパ部とナットテーパ部とのテーパ角度が異なる非対象になっているのが好ましい。
管継手の両側からそれぞれ管材を突き合せるようにして差し込み、継手本体部とナット部とを圧縮工具、レンチやスパナを用いて、相互に差し込み又は螺合すると継手本体部側は継手本体テーパ部に沿ってシール部材の端部が奥側に進入及び縮径し、一方ナット部側においてもナットテーパ部に沿ってシール部材の端部が奥側に進入及び縮径する。
スライド式に継手本体部とナット部を締結する場合にはそれらのテーパ部が相互対象形状になっていてもよいが螺合締結の場合に継手本体テーパ部とナットテーパ部のテーパ角が対称になっていると、図７（ａ）に模式的に示すように継手本体側テーパによる締め込みトルクとナット側テーパによる締め込みトルクが同時に発生し、この二つを合せた合力が高くなる。
小型の管継手にあっては、これでも問題がないが比較的大型の管継手にあっては、合力が大きいと締め込み作業が大変となる。
これに対して、継手本体テーパ部とナットテーパ部とのテーパ角を相互に異なる非対称に、例えば継手本体側テーパ角をナット側テーパ角より初めが緩く途中から急にすると、図７（ｂ）に模式的に示すようにナット側テーパの締め込みトルクが先に上昇し、後から本体側テーパの締め込みトルクが上昇するので、これらの合力がテーパ対称である図７（ａ）の状態よりも小さくなり、締め込み作業がしやすくなる。
具体的なテーパ形状例と締め込みトルク上昇例を後述するが、前記抜止部が摺接するテーパ部と前記シール部が摺接するテーパ部とのテーパ角が異なる二段以上のテーパ形状になっていると締め込みトルクの合力を低くすることができる。
この場合に抜止部が縮径するテーパ形状を二段以上に設定してもよい。

本発明に係る管継手においては、シール部はシール部材の内側に沿ってリング状に突設した突部であり、突部の突出方向がシール部材の内部方向である奥側に向けて斜め方向に設定してあるのが好ましい。
筒状のシール部材の内側に設けたシール部が縮径により銅管等の管材の外周部に押圧接触し、メタルタッチによるシール部を形成する。
この場合にシール部をリング状にシール部材の内側全周にわたって突設した突部にするとともに、突部の突出方向が奥側に向けて斜めになっていると、次のような効果が得られる。
筒状のシール部材の端部がテーパ部に沿って縮径する際に、突部がやや奥側に倒れ込む方向に縮径力が作用するが、その際に突部が奥側に向けてやや斜めになっていると、突部の先端部が管材の外周面に接触しやすく、その締め込みトルクも小さくなる。

本発明に係る管継手は、継手本体部とナット部を相互にスライド縮少又は螺合するだけで内側に配設した筒状のシール部材の縮径により一対の管材を接続することができる。
よって、部品点数が従来の管継手よりも少なく、材料の削減及び加工工数の低減が可能になる。

本発明に係る管継手の片側断面図を示す。（ａ）は管材を差し込む前、（ｂ）は管材を差し込んだ状態、（ｃ）は締め込み接続した状態を示す。 管継手の部品構成を示す。 シール部材の外観斜視図を示す。一点鎖線で示した部分は肉厚形状が分かるように切り欠いて表現したものである。 （ａ），（ｂ）は管継手の内側に両側から管材を差し込む状態を示し、（ｃ），（ｄ）は継手本体部とナット部を相互に締め込む状態を示す。 （ａ）〜（ｃ）は管継手のさらなる締め込みによりシール部材が縮径される動きを示す。 ストッパー部材の外観図を示す。 管継手の締め込みによるトルク変化を示し、（ａ）は継手本体側とナット側のテーパが対称である場合、（ｂ）は非対称である場合を示す。 （ａ）は継手本体部とナット部をスライド式に締結する構造例を示し、（ｂ）は管材を突き合せ連結した状態の部分断面図を示す。 （ａ）〜（ｃ）は突き合せた管材同士を締結連結する説明図を示す。 スライド締結工具の例を示す。 シール部材の第２の実施例を示す。 （ａ）〜（ｃ）はスライド部と挿入部の位置関係を示す。 （ａ）〜（ｃ）は管材同士を突き合せ連結する手順を示す。 第２の実施例の部品構成図を示す。

本発明に係る管継手の構造例を以下図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されない。
前半の実施例は螺合方式で後半の実施例はスライド方式である。

管継手１０の部品構成例を図２に示し、図３にシール部材１３の外観図を示す。
図１は、管材１，２の接続構造を断面図で示す。
管継手１０は、おねじ部１１ａを有する筒状の継手本体部１１と、このおねじ部１１ａに螺合するめねじ部１２ａを有する筒状のナット部１２からなり、その内側に筒状のシール部材１３を配設する。

本実施例に係るシール部材１３は、図３に示すように黄銅材からなる略円筒形状になっている。
シール部材１３は、図２に示すように左右対称になっているが、必ずしも左右対称である必要はない。
図１，２に示すようにシール部材１３の両側の開口部は、それぞれ部分的に切欠部１３ｃを形成した抜止部１３ｂになっている。
抜止部１３ｂは、先端が内側に向けた尖った歯状になっていて縮径により管材１，２の外周面にくい込み、管材１，２が抜け出すのを防止したロック機構となっている。
切欠部１３ｃの切り欠き底部より少し奥側には、内周全周にわたってリング状に突設した突部１３ａを左右一対に有する。
突部１３ａは、突出方向がやや奥側、斜め方向に設定してあり、本実施例では図１（ｃ）に示すθが１０〜３０°の範囲に設定してある。
また、この突起１３ａの先端が管材の外周面と密接し、シール性が高くなるように頂部が曲面形状になっている。
また、継手本体テーパ部及びナットテーパ部に沿って摺接及び縮径しやすいようにシール部材１３の外周側にも突部を形成し、内側の突部１３ａの両側には凹部１３ｄ，１３ｅを形成した例になっている。
また、シール部材１３の内側中央部には、溝状のストッパー装着部１３ｆを形成し、図６に示したような割リング状のストッパー部材１４を装着してある。
このストッパー部材１４は、管材１，２を突き合せた状態で管継手１０を締め込むと、縮径する抜止部１３ｂの歯が管材１，２の外周部にくい込み、この管材を内側（奥側）に引き込むことになり、その引き込み量を吸収するためのものである。
よって、ストッパー部材１４は弾性材が好ましい。
本実施例では、樹脂製で製作し内側に変形しやすいように底部１４ａの両側から内側方向にストッパー部１４ｂ，１４ｂを立設した断面コ字形状になっている。

次にテーパ部の形状を図２，図４（ｂ）に基づいて説明する。
継手本体部（図４で左側）１１の内側に形成したテーパ形状のテーパ角と、ナット部（図４で右側）１２の内側に形成したテーパ形状のテーパ角とが異なるように設定してある。
継手本体部１１側のテーパは、ナット部１２から順にシール部材１３のシール突部１３ａの外周側の突部が摺接する第１テーパ部１１ｂ，初めに抜止部１３ｂの外周先端が摺接する水平又は水平に近い緩やかなテーパ角の第２テーパ部１１ｃ，やや急な第３テーパ部１１ｄ，この第３テーパ部１１ｄよりもやや緩やかな第４テーパ部１１ｅを有し、それより奥側は水平部１１ｆとなっている。
ナット部１２の内側に形成したテーパは、継手本体部１１側からシール部材のシール部１３ａの外周側突部が摺接する第１テーパ部１２ｂ，水平又は緩やかなテーパ角の第２テーパ部１２ｃ，この第２テーパ部１２ｃよりも急なテーパ角を有する第３テーパ部１２ｄを有し、その次に水平部１２ｅを有する。

管継手１０に両側から管材１，２を差し込んだ状態を図１（ｂ），図４（ａ），（ｂ）に示す。
差し込んだ管材が締め込み前に抜けるのを防止すべく、本実施例ではナット部１２の内側にＯリング１６及び継手本体部１１の内側にＯリング１５を設けた例になっている。
このＯリング１５，１６は、ナット部を締め込む前に管材が抜け出すのを防止した仮保持機能を有するものである。
この状態からレンチ等を用いて、図４（ｃ）に示すように継手本体部１１とナット部１２を締め込む。
なお、継手本体部１１とナット部１２の外形部には、レンチ等が引っ掛かるように六角形状部１１ｇ，１２ｆを有する。
図４，５に示した実施例はナット部１２のナット側テーパが先に締め込まれ、次に継手本体部１１の本体側テーパが締め込まれる例であるが、本発明は同時に締め込まれるのをさけて締め込み全体のトルクを低減したものであり、どちらが先に締め込まれてもよい。
図４（ｃ）に示すように締め込み初めはナット側テーパの第３テーパ部１２ｄにより、抜止部１３ｂが締め込まれるように、本体側テーパの第３テーパ部１１ｄより緩やかなテーパ角になっている。
ナット側の抜止部１３ｂの歯が、管材１の外周面にくい込み管材１を引き込みながら緩め込ませる。
ナット側が本体側より先にシール部材を縮径し、ナット側の締め込みトルクが上昇する。
ナット側の抜止部１３ｂが水平部１２ｅに達するにつれて図４（ｄ）に示すようにナット側のシール部１３ａが第１テーパ部１２ｂに沿って締め込まれ、トルクが発生するが抜止部１３ｂが水平部１２ｅに位置するので抜止部１３ｂでのトルク上昇は小さい。
この際に同時的に図４（ｄ）に示すように本体側テーパの第３テーパ部１１ｄ，第４テーパ部１１ｅにより本体側の抜止部１３ａが管材２の外周面にくい込み管材２を引き寄せる。
ナット側のシール部１３ａが水平に近い第２テーパ部１２ｃに達すると、このシール部１３ａでのトルク上昇が小さく、本体側のエール部１３ａか本体側の第１テーパ部１１ｂに沿って締め込まれるので本体側の締め込みトルクが上昇する。
これにより、図７（ｂ）のグラフに示すようにナット側と本体側とでのトルク上昇カーブに差が生じ合力が小さくなる。
水平部はナットの締め込み、バラツキを吸収する作用があり、ナットの締め込みにより、管材１，２が引き込まれるが割リングからなるストッパー部材１４がこの引き込み量を吸収する。
継手本体部１１の第１テーパ部１１ｂの傾斜面に直角になるようにシール部１３ａの突出方向の角度θを合せ、ナット部１２の第１テーパ部１２ｂの傾斜面に直角になるようにシール部１３ａの突出方向の角度θをそれぞれ合せてあるので、突部１３ａが管材の外周面に圧接しやすい。

次に継手本体部とナット部とをスライド締結し、シール部材を縮径することで管材を突き合せ連結する管継手の構造例を説明する。
図８は第２の実施例として管材１，２を突き合せ連結した状態の管継手１００の構造例を示す。
部品の構成例を図１４に示す。
図１に示した実施例と主に相違するのは継手本体部１１１とナット部１１２とがスライド締結する点にあり、シール部材１３Ａの縮径に関してはほぼ同様である。
ただし、螺合締結の場合には継手本体部とナット部のテーパー形状が非対象であることが望ましいのに対して、スライド締結の場合には両方のテーパー形状が対象であってもよい。
スライド締結の場合は図１０に例を示すように圧縮工具２０が必要になるが、ねじ部の廻し締め付き時に生じる管材へのねじれ力がなくなる。

図８，９に示すように、継手本体部１１１は筒状の挿入部１１１ａを有し、ナット部１１２はこの挿入部１１１ａを内側にスライド移動させる筒状のスライド部１１２ａを有する。
このスライド部１１２ａはナット部１１２に一体的に形成してあり、軽量化が図られている。
継手本体部１１１の挿入部１１１ａの外周部には先端側突部Ｒ_１と根元側突部Ｒ_２の２カ所に突部を形成してある。
一方、スライド部１１２ａの内周部には突部が奥方向に押し込まれやすいようにテーパー部ａを形成した奥側に係止部ｂを形成してある。
この係止部ｂより奥側は内径が係止部の内径よりも大きい拡径部ｃとなっている。
これにより図９（ａ）、図１２（ｂ）に示すように管材の連結前にあっては、突部Ｒ_１が係止部ｂと干渉し、ナット部から継手本体部が脱落するのを防止する。
図９（ｂ）に示すように両側から管材１と２を突き合せ挿入し、継手本体部１１１の押圧部２１１とナット部１１２の押圧部２１２間を工具等で挟み込むように圧縮すると図９（ｃ）に示すようにテーパー部に沿ってシール部材１３Ａのシール部１３ａと抜止部１３ｂが縮径し、前述した第１の実施例と同様に締結連結される。
このように第２の実施例では、スライド部１１２ａの内側に挿入部１１１ａを差し込むだけで内側に設けたテーパー部に沿って、シール部材１３Ａのシール部１３ａと抜止部１３ｂが縮径する。
従って、第１の実施例がパイプレンチ等にてねじ込む際のねじれ力に耐えるだけの強度が継手本体部及びナット部に要求されるのに対して、この第２の実施例は管材を連結保持できるだけの強度にて充分であることから、肉厚を薄く設計でき、小型で軽量化された管継手となる。
第２の実施例においてはシール部材１３Ａの内周部中央にリング状の突部１３ｇを一体的に形成し、管材の突き合せストッパー部とした。
また、図８（ｂ）に示すようにシール部材１３Ａの外周中央部に段差状の位置合せ部１３ｈ，１３ｉを対向して形成し、挿入部１１１ａ側の押圧部１１ｉとスライド部１１２ａ側の当接部１２ｇとの間に、この位置合せ部が挟み込まれるようにした。
これにより差し込み連結部のシール部材１３Ａの位置ずれを防止することができ、シール部１３ａ，抜止部１３ｂの押圧力が安定する。
継手本体部１１１とナット部１１２とが差し込み締結された状態では、継手本体部１１１の外周部に設けた根元側の突部Ｒ_２がスライド部１１２ａの内周部に設けた凹部ｄに位置し、抜止係止部ｅと係合する。
この際にスライド部１１２ａの先端部ｆが継手本体部１１１の段差部１１ｈに当たり、締結完了状態が目視で確認できるようになっている。
また、この段差部１１ｈと先端部ｆとの間に沿って予めシール剤を塗布しておいてもよい。

スライド締結工具２０はナット部１１２と継手本体部１１１に相対的にスライド締結できるものであればその構造に制限はないが、図１０に一例を挙げる。
圧縮部２３，２４の間隔を支杆部２１とハンドル部２２の開閉操作により行う工具の例である。
この圧縮部２３，２４にて管継手の押圧部２１１，２１２を挟み挿入部をスライド部に差し込むことで管継手１００を用いて管材１，２を連結する。
その動きを図１３に示す。

１０ 管継手
１１ 継手本体部
１１ａ おねじ部
１２ ナット部
１２ａ めねじ部
１３ シール部材
１３ａ シール部
１３ｂ 抜止部
１３ｃ 切欠部
１３ｆ ストッパー装着部
１４ ストッパー部材
１００ 管継手
１１１ 継手本体部
１１１ａ 挿入部
１１２ ナット部
１１２ａ スライド部

Claims (3)

1. 外周に挿入部又はおねじ部を有する筒状の継手本体部と、当該継手本体部の挿入部を内側にスライドさせるスライド部又はおねじ部に螺合するめねじ部を有する筒状のナット部とを備え、
   継手本体部は内側に管材を仮保持のためのＯリングとナット部側に向けて拡径した継手本体テーパ部を有し、
   ナット部は内側に管材を仮保持のためのＯリングと継手本体部に向けて拡径したナットテーパ部を有し、
   前記継手本体テーパ部からナットテーパ部に跨って配設した筒状のシール部材を有し、
   シール部材は内側に接続する一対の管材を両側の開口部からそれぞれ挿入した状態で継手本体部とナット部とのスライド縮少又は締め付けにより縮径し、両側の管材の外周部にそれぞれくい込む一対の抜止部と、前記外周部にそれぞれ圧接しシールする一対のシール部を有し、
   前記シール部はシール部材の内周側に沿ってリング状に突設した内周側の突部と、前記シール部材の外周側であって、且つ前記内周側の突部に対応した位置に合せてリング状に突設した外周側の突部とを有することを特徴とする管継手。
2. 外周に挿入部を有する筒状の継手本体部と、当該継手本体部の挿入部を内側にスライドさせるスライド部を有する筒状のナット部とを備え、
   継手本体部は内側に管材を仮保持のためのＯリングとナット部側に向けて拡径した継手本体テーパ部を有し、
   前記継手本体部は挿入部の外周部に先端側突部を有し、
   ナット部は内側に管材を仮保持のためのＯリングと継手本体部に向けて拡径したナットテーパ部を有し、
   前記ナット部は前記スライド部の内周部に前記先端側突部に干渉する係止部を有し、
   前記継手本体テーパ部からナットテーパ部に跨って配設した筒状のシール部材を有し、
   シール部材は内側に接続する一対の管材を両側の開口部からそれぞれ挿入した状態で継手本体部とナット部をスライド縮少させることにより縮径し、両側の管材の外周部にそれぞれくい込む一対の抜止部と、前記外周部にそれぞれ圧接しシールする一対のシール部を有し、
   前記シール部はシール部材の内周側に沿ってリング状に突設した内周側の突部と、前記シール部材の外周側であって、且つ前記内周側の突部に対応した位置に合せてリング状に突設した外周側の突部とを有することを特徴とする管継手。
3. 前記抜止部が摺接するテーパ部と前記シール部が摺接するテーパ部とのテーパ角が異なる二段以上のテーパ形状になっていることを特徴とする請求項１に記載の管継手。