JP7426691B2 - パイプの接続構造 - Google Patents

Description

本発明は、給湯器等の流体制御機器において、パイプ（配管）を接続する構造に関する。

給湯器等の流体制御機器においては、流体を熱交換器等の構成部間で受け渡しするために、パイプが接続される。このパイプの接続は、例えば特許文献１に開示されるように、メス側部材に設けた差込穴に、パイプの先端部を挿入することで行われる。パイプの先端部外周には、シール性を保つために、Ｏリング等のシール部材が外装されている。
パイプは、作業者による組み付けの際、差込穴に対して軸線が傾いた状態で差し込まれると、Ｏリングが差込穴との間に噛み込み、位置ズレや損傷を起こしてシール性を低下させるおそれがある。よって、パイプの先端部をＯリングよりも前側へ長く突出させて差し込む際のガイドとし、差し込む際に傾きが生じないようにしている。

特開２０１５－４５４５６号公報

しかし、メス側部材が樹脂製であると、パイプを差し込む際に先端部に設けたガイドがメス側部材に接触して樹脂を削り、これがＯリングに付着することで漏れが発生するおそれがあった。ガイドが接触しないように差込穴の内径を大きくすることも考えられるが、Ｏリングの締め代が小さくなってシール性の低下に繋がってしまう。

そこで、本発明は、パイプの先端部にガイドを設けなくてもシール部材の噛み込みを防止でき、シール性も担保できるパイプの接続構造を提供すること目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内部流路を有するメス側部材に設けられ、内部流路と連通して外部へ開口する差込穴に、Ｏリングを外装させたパイプの先端部を差し込んで接続するパイプの接続構造であって、
先端部の差込側前端にリング状の溝を形成して、溝内にＯリングを収容する一方、
差込穴の内径を、先端部の差込位置でシール部材が所定の締め代で圧接する奥側内径部と、奥側内径部より差込穴の開口側で奥側内径部よりも大径で且つＯリングの外径よりも小径に形成され、差込位置で先端部における溝より後側の外周面が当接する開口側内径部とを含む２段径とすると共に、
奥側内径部と開口側内径部との間には、奥側内径部から開口側内径部へ行くに従って拡開する内テーパ部が形成され、
差込穴の開口には、開口側内径部から開口側へ行くに従って拡開する外テーパ部が形成されて、
先端部を差込穴に差し込む際、Ｏリングは、外テーパ部、開口側内径部、内テーパ部の順に当接することで徐々に縮径することを特徴とする。

本発明によれば、メス側部材が樹脂製であっても、パイプを差し込む際に先端部がメス側部材に接触して樹脂を削ってしまうおそれが低減される。また、差込穴の内径を大きくしなくてもＯリングの締め代が確保できる。よって、パイプの先端部にガイドを設けなくてもＯリングの噛み込みを防止でき、シール性も担保することができる。
特に、奥側内径部と開口側内径部との間に、奥側内径部から開口側内径部へ行くに従って拡開する内テーパ部を形成しているので、差込穴を２段径としてもＯリングは奥側内径部へスムーズに誘導され、噛み込みが生じない。
また、差込穴の開口に、開口側内径部から開口側へ行くに従って拡開する外テーパ部を設けているので、先端部を差し込む際にＯリングが当接して開口側内径部に案内され、噛み込み防止に効果的となる。

給湯器の二次熱交換器及び配管の一部を示す斜視図である。 給水管と水側部材との接続部の断面説明図である（差込接続前）。 給水管と水側部材との接続部の断面説明図である（差込接続後）。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、流体制御機器の一例である給湯器における二次熱交換器及び配管の一部を示している。二次熱交換器１の側面に形成した入口２には、給水管３が接続されている。出口４には、図示しない一次熱交換器に接続される接続管５が接続されている。二次熱交換器１の下方には、外部の水道管と接続される水側部材６が設けられて、給水管３は、水側部材６に接続されている。水側部材６には、内部の流量を調整する水量制御弁７が設けられている。水側部材６における給水管３の上流側には、図示しない出湯管と接続されるバイパス管８が接続されている。水側部材６には、給水管３及びバイパス管８への水量を調整する水分配弁９が設けられている。
ここでは、給水管３と水側部材６との接続部、バイパス管８と水側部材６との接続部に、それぞれ本発明のパイプの接続構造が採用されている。

図２は、代表例として給水管３と水側部材６との差込接続前の状態を示している。
まず、パイプとなる給水管３は、金属製で、先端部１０の前端（給水管３では差込側を前方とする。）には、つぶし加工によってフランジ１１が形成され、その後方には、軸方向に所定間隔をおいて、フランジ１１よりも大径となる真鍮製の押さえリング１２が外装されている。このフランジ１１と押さえリング１２との間に、リング状の溝１３が形成されて、溝１３内に、Ｏリング１４が収容されている。
一方、メス側部材となる水側部材６には、給水管３の差込穴２０が形成されている。差込穴２０には、フランジ１１及び押さえリング１２の外径よりも大径の受け部２１と、受け部２１の奥側で受け部２１よりも小径の流路部２２とが形成されて、流路部２２が水側部材６内の内部流路２３と連通している。受け部２１の開口には、外側へ行くに従って拡径する外テーパ部２４が形成されている。

そして、受け部２１には、先端部１０の差込位置でＯリング１４が所定の締め代（例えば２０％）で圧接する奥側内径部２５が形成されている。この奥側内径部２５は、先端部１０のフランジ１１よりも僅かに大径で、押さえリング１２の外径よりも僅かに小径となっている。
また、奥側内径部２５の開口側には、奥側内径部２５よりも大径の開口側内径部２６が形成されている。この開口側内径部２６は、先端部１０の押さえリング１２よりも僅かに大径となり、開口側が外テーパ部２４と繋がっている。
さらに、奥側内径部２５と開口側内径部２６との間には、奥側内径部２５から開口側へ行くに従って拡開する内テーパ部２７が形成されている。
よって、受け部２１の内径は、開口側に向けて、奥側内径部２５と開口側内径部２６との２段階に縮径することになる。

この接続構造では、給水管３の先端部１０を差込穴２０に差し込む際、フランジ１１に続いてＯリング１４が、外テーパ部２４、開口側内径部２６、内テーパ部２７、奥側内径部２５の順に圧縮されながら進入する。このとき、前端に位置する前後に短いフランジ１１が、大径の開口側内径部２６、小径の奥側内径部２５の順に進入するので、受け部２１の内面に接触して削りを生じさせるおそれは殆どなくなる。また、Ｏリング１４も、外テーパ部２４から開口側内径部２６、内テーパ部２７の順に当接することで徐々に縮径するので、受け部２１との間で噛み込みが生じにくくなる。
そして、フランジ１１及びＯリング１４が奥側内径部２５内に達すると、図３に示すように、押さえリング１２は開口側内径部２６内に達し、Ｏリング１４は、奥側内径部２５に所定の締め代で圧接して先端部１０と受け部２１との間をシールする。こうして先端部１０は、受け部２１内にフランジ１１と押さえリング１２とが当接する差込位置で保持される。なお、Ｏリング１４は、図３では変形していないが、実際には圧接によって横断面が楕円状となるように変形する。

このように、上記形態の給水管３の接続構造では、先端部１０の差込側前端にリング状の溝１３を形成して、溝１３内にＯリング１４（シール部材）を収容する一方、差込穴２０の内径を、先端部１０の差込位置でＯリング１４が所定の締め代で圧接する奥側内径部２５と、奥側内径部２５より差込穴２０の開口側で奥側内径部２５よりも大径に形成され、差込位置で先端部１０における溝１３より後側の外周面（押さえリング１２）が当接する開口側内径部２６とを含む２段径としている。
この構成により、水側部材６が樹脂製であっても、差し込む際に先端部１０が水側部材６に接触して樹脂を削ってしまうおそれが低減される。また、差込穴２０の内径を大きくしなくてもＯリング１４の締め代が確保できる。よって、給水管３の先端部１０にガイドを設けなくてもＯリング１４の噛み込みを防止でき、シール性も担保することができる。

特に、奥側内径部２５と開口側内径部２６との間には、奥側内径部２５から開口側内径部２６へ行くに従って拡開する内テーパ部２７が形成されている。よって、差込穴２０を２段径としてもＯリング１４は奥側内径部２５へスムーズに誘導され、噛み込みが生じない。
また、差込穴２０の開口には、開口側内径部２６から開口側へ行くに従って拡開する外テーパ部２４が形成されている。よって、先端部１０を差し込む際にＯリング１４が当接して開口側内径部２６に案内され、噛み込み防止に効果的となる。

なお、先端部のフランジは、つぶし加工に限らない。別体のリングも使用できる。押さえリングも、別体のリングに限らず、つぶし加工によって形成することもできる。また、先端部の外周にリング状の溝を凹設してＯリング等を収容してもよい。
シール部材としては、Ｏリングに限らないし、複数のシール部材を軸方向に併設してもよい。奥側内径部と開口側内径部との間も内テーパ部に限らず、差込穴の軸心と直交するリング状の立ち上がり面としてもよい。
そして、本発明のパイプの接続構造は、上記形態の給水管と水側部材との接続部や、バイパス管と水側部材との接続部に限らない。前述した二次熱交換器の入口と給水管との接続部、出口と接続管との接続部等に設けてもよい。上記形態では入口と出口とはプレス加工されているが、この場合も内径を２段径とすればよい。
また、給湯器に限らず、湯沸器や暖房熱源機、コンロやレンジ、オーブン、フライヤー等の厨房機器、浴室暖房乾燥機、といった各種の流体制御機器において本発明は適用可能である。

１・・二次熱交換器、２・・入口、３・・給水管、４・・出口、６・・水側部材、１０・・先端部、１１・・フランジ、１２・・押さえリング、１３・・溝、１４・・Ｏリング、２０・・差込穴、２１・・受け部、２２・・流路部、２３・・内部流路、２４・・外テーパ部、２５・・奥側内径部、２６・・開口側内径部、２７・内テーパ部。

Claims (1)

1. 内部流路を有するメス側部材に設けられ、前記内部流路と連通して外部へ開口する差込穴に、Ｏリングを外装させたパイプの先端部を差し込んで接続するパイプの接続構造であって、
   前記先端部の差込側前端にリング状の溝を形成して、前記溝内に前記Ｏリングを収容する一方、
   前記差込穴の内径を、前記先端部の差込位置で前記Ｏリングが所定の締め代で圧接する奥側内径部と、前記奥側内径部より前記差込穴の開口側で前記奥側内径部よりも大径で且つ前記Ｏリングの外径よりも小径に形成され、前記差込位置で前記先端部における前記溝より後側の外周面が当接する開口側内径部とを含む２段径とすると共に、
   前記奥側内径部と前記開口側内径部との間には、前記奥側内径部から前記開口側内径部へ行くに従って拡開する内テーパ部が形成され、
   前記差込穴の開口には、前記開口側内径部から前記開口側へ行くに従って拡開する外テーパ部が形成されて、
   前記先端部を前記差込穴に差し込む際、前記Ｏリングは、前記外テーパ部、前記開口側内径部、前記内テーパ部の順に当接することで徐々に縮径することを特徴とするパイプの接続構造。

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