JP4557081B2 - 食い込み式管接続構造、弁、食い込み式管継手及び冷凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、食い込み式管接続構造に関し、特に、配管差込口における配管の挿入不足による気密性の劣化を回避する構造に関する。また、本発明は、このような食い込み式管接続構造を用いた弁、食い込み式管継手及び冷凍装置に関する。

冷凍装置の冷媒配管、温水装置の給湯配管や給水配管などの配管システムにおいて、一般に管継手により配管を接続する場合、接続すべき配管を予め設定された所定の位置まで挿入する必要がある。このため、接続すべき配管を挿入する配管差込口には段部が設けられ、接続すべき配管の先端がこの段部に当接したことを音や手で感じる感触により確認して管継手により接続するようにしている。

図１０は、このような構造を有する従来例としての食い込み式管継手であり、例えば特許文献１に記載されている例である。この図に示すように、継手本体１１０は、結合部材１２０を螺合する雄ねじ部１１１が外周に形成された雄ねじ筒部１１２を有し、この雄ねじ筒部１１２の中心部には、配管差込口１１３とこれに連続する連絡孔１１４が設けられている。そして、配管差込口１１３と連絡孔１１４との境界部には、接続すべき配管１００の先端位置を規制する規制部としての段部１１５が形成されている。また、配管差込口１１３の入口部には、フェルール１３０の先端部を密接させるカム面１１６が形成されている。

また、結合部材１２０は、雄ねじ部１１１に螺合する雌ねじ部１２１が内周面に形成された雌ねじ筒部１２２を有し、雌ねじ筒部１２２の側壁１２３の中心部には、配管貫通孔１２４が形成されている。そして、雌ねじ筒部１２２の内側面には、フェルール１３０の後端部を押圧する押圧面１２５が形成されている。また、この結合部材１２０における雌ねじ筒部１２２の内部には、径方向の薄肉部１２６により雌ねじ筒部１２２の側壁１２３と一体的に連結してフェルール１３０が形成されている。

フェルール１３０は、中心部に配管挿通孔１３１を有し、前部において、配管挿通孔１３１の内周面から径方向外側に向けて切り込まれた切込部１３２が形成されている。そして、この切込部１３２の後面と配管挿通孔１３１の内周面との角部が、接続すべき配管に食い込まれるエッジ部１３３を形成している。なお、切込部１３２の前にある先端部１３４は、結合部材１２０の締結当初において接続すべき配管１００と配管差込口１１３との間に楔状に差し込まれて配管１００を仮保持するように形成されている。

このように構成された食い込み式管継手により配管を接続する場合、通常は、図１０（ａ）に示すように配管１００の先端が段部１１５に当接するまで挿入された後に結合部材１２０が締結されて、図１０（ｂ）のように接続される。

特開２００７−２３２２１０号公報、図２

しかし、この場合に配管１００の先端が段部１１５に当接したかどうかの感触を得ることが必ずしも容易でない場合がある。このため、図１１（ａ）に示すように配管１００の先端が予め設定された段部１１５に当接しない、所謂配管の挿入不足の状態で接続されることが起こり得る。この場合には、図１１（ｂ）に示すように、結合部材１２０が締め付けられるときに配管１００が段部１１５の方に逃げ、フェルール１３０のエッジ部１３３の食い込み量が不足するおそれがある。また、配管接続完了時に配管１００の先端と段部１１５との間に隙間が生じるため、配管１００を側方に押す偏荷重が生じた場合に配管１００の先端が段部１１５で支持されないために、配管１００に作用する曲げ力によりエッジ部１３３の食い込みによる気密性が劣化する恐れがある。

本発明は、従来技術に存在するこのような問題点に着目してなされたものであって、配管の挿入不足の状態で配管接続作業が行われた場合であっても、配管に作用する偏荷重により配管接続部に気密性が劣化しないようにした食い込み式管接続構造を提供することを目的とする。また、本発明は、このような食い込み式管接続構造を用いた弁、食い込み式管継手及び冷凍装置を提供することを目的とする。

本発明に係る食い込み式管接続構造は、上記課題を解決するものであって、中心部に接続すべき配管を挿通する配管挿通孔を備えるとともに、外周面が後方に向けて径が大きくなるテーパ面に形成された環状のフェルールと、フェルールの前部のテーパ面が押し付けられるカム面を備えた継手本体と、この継手本体に締結されてフェルールを継手本体のカム面に押圧する結合部材とを備え、前記フェルールは、前記結合部材を手回しで継手本体に対し締結することにより接続すべき配管を拘束するように先端部を変形させる強度的に弱い部分を有するとともに、この強度的に弱い部分を含む前側のテーパ面に対しその後側のテーパ面を段差状に外径を大きくして連結する段差部が設けられ、この段差部が設けられることにより前記強度的に弱い部分の後方部が、接続すべき配管を気密に保持する機能を発揮する部分として所要の肉厚に設定可能に形成されていることを特徴とする。

このような構成上の特徴を有する本発明に係る食い込み式管接続構造によれば、前記結合部材を手回しで継手本体に対し締結することにより接続すべき配管を拘束するように先端部を変形させる強度的に弱い部分を有するので、配管接続初期の段階で結合部材を手回しすることにより、この先端部を変形させて配管を拘束することができる。また、強度的に弱い部分を含む前側のテーパ面に対しその後側のテーパ面を段差状に外径を大きくして連結する段差部が設けられていることにより、前記強度的に弱い部分の後方部が、接続すべき配管を気密に保持する本来機能を発揮する部分として所要の肉厚に設定可能に形成されている。したがって、前記強度的に弱い部分の後方部の肉厚を厚くすることにより、配管を気密に保持するように後方部を変形させるために必要な力を大きくすることができる。また、このようにすれば、前記後方部の配管保持力及び気密保持性能が向上するので、この食い込み式管接続構造の偏荷重に対する耐力を大きくすることができ、偏荷重による気密性の劣化を抑制することができる。

また、前記強度的に弱い部分は、前記配管挿通孔から径方向外側に向けて切り込まれた切込部が形成されている部分であるようにしてもよい。このようにすると、強度的に弱い部分を容易に形成することができる。

また、前記切込部は、軸心方向の断面形状が三角形状であり、この切込部の後面と前記配管挿通孔の内周面との交差部が接続すべき配管を気密に保持する部分として機能するように形成されているようにすることが好ましい。このように構成すると、交差部をエッジ状に形成することができるので、この交差部を接続すべき配管に食い込ませるエッジ部として食い込み機能を発揮させることができ、前記後方部の配管保持力及び気密保持性能を向上させることができる。

また、前記切込部を形成する三角形状は、略直角三角形であり、前記切込部の後面と前記配管挿通孔の内周面との交差部が略直角となるように形成されていることが好ましい。このように構成すると、この交差部に形成されるエッジ部の食い込み機能を向上させることができ、その結果として前記後方部の配管保持力及び気密保持性能をより一層向上させることができる。

また、前記段差部は、傾斜面により形成されていることが好ましい。このような構成とせずに段差部を階段状に形成してエッジ部より後方の肉厚を大きくしても、配管を気密に保持するために必要な押付力を大きくすることにより偏荷重に対する抗力を大きくすることができる。しかしながら、この場合には、カム面に階段状の段差部の角部が押し付けられることになり、カム面を傷つける。このため、フェルールとカム面との気密性を劣化させるという別の問題を生じる恐れがある。この点、この発明のように段差部を傾斜面で構成するとカム面の傷つきの問題を無くすることができる。

前記傾斜面は、フェルール中心線との成す角度が、前記前側のテーパ面のフェルール中心線との成す角度より大きく形成されていることが好ましい。このように構成することにより、段差部を適正な形状及び大きさに形成することができる。

また、前記傾斜面は、フェルール中心線との成す角度が、前記前側のテーパ面のフェルール中心線との成す角度及び前記後側のテーパ面のフェルール中心線との成す角度より大きく形成されていることが好ましい。このように構成することにより、段差部を適正な形状及び大きさに形成することができる。

また、前記段差部は、少なくとも後側のテーパ面への境界部が滑らかな曲面により形成されていることが好ましい。このように構成すれば、前述のようにカム面に傷を付ける角部を無くすことができる。

また、前記段差部は、前記前側のテーパ面から前記後側のテーパ面にかけて全体的に滑らかな曲面により形成されているようにしてもよい。このように構成すれば、上記の場合と同様にカム面に傷を付ける角部を無くすことができる。また、段差部の形状、大きさを適正に形成することができる。

また、前記フェルールにおける先端部の前縁の肉厚ｔ１と接続すべき配管の外径ｄとが式（１）の関係、すなわち、０．００５≦ｔ１／ｄ≦０．０５の関係を有することが好ましい。ｔ１／ｄがこの範囲より小さい値の場合には、前記先端部の加工が困難になる。また、ｔ１／ｄがこの範囲より大きい場合には、手回しにより配管を拘束する配管仮保持作業が困難になる。

また、前記フェルールの前記交差部の位置における肉厚ｔ２と接続すべき配管の外径ｄとが式（２）の関係、すなわち、０．０１≦ｔ２／ｄ≦０．１の関係を有することが好ましい。ｔ２／ｄがこの範囲より小さい値の場合には、偏荷重に対する抗力が小さくなり偏荷重による気密性劣化対策の効果を発揮することができない。また、ｔ２／ｄがこの範囲より大きい値の場合には、手回しによる配管仮保持作業が困難になる。

また、前記フェルールにおける先端部の前縁から前記交差部までの距離ｓ１と接続すべき配管の外径ｄとが式（３）の関係、すなわち、０．０２≦ｓ１／ｄ≦０．１の関係を有することが好ましい。ｓ１／ｄがこの範囲より小さい値の場合には、先端部が変形しても接続すべき配管を拘束することができない。また、ｓ１／ｄがこの範囲より大きい値の場合には、手回しによる配管仮保持作業が困難になる。

また、前記フェルールにおける前記段差部の軸方向長さｓ３と接続すべき配管の外径ｄとが式（４）の関係、すなわち、０≦ｓ３／ｄ≦０．４の関係を有することが好ましい。また、併せて、前記段差部の前端と後端の位置における肉厚差ｔ３と接続すべき配管の外径ｄとが式（５）の関係、すなわち、０．０３≦ｔ３／ｄ≦０．１の関係を有することが好ましい。ｓ３／ｄが上記範囲より大きい値の場合には、偏荷重に対する抗力が小さくなり、気密性劣化が顕著になることが実験的に確認されている。また、ｔ３／ｄが上記範囲より小さい値の場合には偏荷重に対する抗力が小さくなり、気密性劣化が顕著になり、ｔ３／ｄが上記範囲より大きい値の場合には結合部材の締付トルクが大きくなり過ぎ、作業性が低下するという問題のあることが実験的に確認されている。

また、本発明に係る弁及び管継手は、上記何れかの食い込み式管接続構造を管継手部に用いたことを特徴とする。したがって、このような弁、管継手は、配管に作用する偏荷重による気密性の劣化を抑制することができる。

また、本発明に係る冷凍装置は、これら弁或は管継手を冷媒回路に用いたことを特徴とする。したがって、本発明に係る冷凍装置は、配管に作用する偏荷重による気密性の劣化を抑制することができる。

本発明に係る食い込み式管接続構造によれば、配管接続初期の段階で結合部材を手回しすることにより、フェルールの先端部を変形させて配管を拘束するようにすることができる。また、強度的に弱い部分を含む前側のテーパ面に対しその後側のテーパ面を段差状に外径を大きくして連結する段差部が設けられていることにより、前記強度的に弱い部分の後方部が、接続すべき配管を気密に保持する機能を発揮する部分として所要の肉厚に設定可能に形成されている。したがって、前記強度的に弱い部分の後方部の肉厚を厚くすることにより、配管を気密に保持するように後方部を変形させるために必要な力を大きくすることができる。また、このようにすることにより、前記後方部の配管保持力及び気密保持性能が向上するので、この食い込み式管接続構造の偏荷重に対する耐力を大きくすることができ、偏荷重による気密性の劣化を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る食い込み式管接続構造の部分断面図であって、配管仮保持工程開始の状態図である。 同食い込み式管接続構造におけるフェルールの部分拡大図である。 同食い込み式管接続構造における配管仮保持工程の説明図であり、（ａ）は締結開始の状態図であり、（ｂ）は配管仮保持作業後の状態図であり、（ｃ）は参考例についての配管仮保持作業後の状態図である。 同食い込み式管接続構造の部分断面図であって、配管接続完了状態図である。 同食い込み式管接続構造に用いられる専用工具の斜視図である。 同食い込み式管接続構造における段差部の軸方向長さと接続すべき配管の外径との関係線図である。 同食い込み式管接続構造における段差部における前端と後端との肉厚差と接続すべき配管の外径及び結合部材の締結トルクとの関係線図である。 変形例に係るフェルールの部分拡大図である。 他の変形例に係るフェルールの部分拡大図である。 従来例に係る食い込み式管継手の部分断面図であって、（ａ）は一般的な結合部材の締結開始状態を示す図面であり、（ｂ）は一般的な結合部材の締結完了状態を示す図面である。 同食い込み式管継手の部分断面図であって、（ａ）は配管差込口への配管の挿入寸法が不足している場合の、結合部材の締結開始状態を示す図面であり、（ｂ）は配管差込口への配管の挿入寸法が不足している場合の、結合部材の締結完了状態を示す図面である。

以下、本発明の実施の形態に係る食い込み式管接続構造について、図面に基づき説明する。

本実施の形態に係る食い込み式管接続構造は、空気調和機などの冷凍装置の分野において、冷媒回路中の食い込み式管継手における管継手部に適用される他、分離型空気調和機の室外機における室内外連絡配管を接続する閉鎖弁の管継手部などに適用される。

本実施の形態に係る食い込み式管接続構造を用いた食い込み式管継手１は、基本的な構造は、図１に示すように、配管Ｐａを接続しようとする被接続側装置に取り付けられる継手本体１０と、継手本体１０に螺合されて組み付けされる結合部材２０と、継手本体１０と結合部材２０との間に挟着されるフェルール３０とを備えている。なお、本明細書の説明において前後の方向をいうときは、図１における継手本体側、すなわち、図１における左側を前側とし、結合部材側、すなわち、図１における右側を後側とする。

継手本体１０は、黄銅製であって、基部１１の前側にソケット部１２が形成されるとともに、基部１１の後側に雌ねじ筒部１３が形成され、さらに、基部１１の軸心部の後側に、雌ねじ筒部１３内の空間部に突出する軸部１４が形成されている。雌ねじ筒部１３の内面には、結合部材２０の螺合部としての雌ねじ部１３ａが形成されている。軸部１４の外周面には、配管接続時に軸部１４の強度を調節するための環状空間部１５が形成されている。また、この環状空間部１５の基端部には内部凍結防止用の通気孔１５ａが形成されている。

基部１１及び雌ねじ筒部１３の外形は、六角ナット状に一体的に形成されている。基部１１から軸部１４にかけての軸心部には配管Ｐの先端部を挿入する配管差込口１６が形成され、基部１１からソケット部１２にかけての軸心部には被接続側装置から導出される配管Ｐａの先端部を挿入する配管差込口１７が形成されている。また、配管差込口１６と配管差込口１７との間には、連通孔を形成するとともに配管Ｐ及び配管Ｐａの位置規制を行う段部１８が形成されている。段部１８は、配管差込口１６、１７に差し込まれた配管Ｐ，Ｐａの先端部を段部１８の端面に当接させることにより、配管Ｐ，Ｐａの先端位置を一定に保持する。なお、段部１８の前側の端面は、加工時の刃具の外形形状が残されてテーパ状に形成されている。

軸部１４の先端部、すなわち、配管差込口１６の入口部にはカム面１９が形成されている。カム面１９は、前側において配管差込口１６に連なり、後側（結合部材２０側）に向けて径が大きくなる円錐状の面に形成されている。

結合部材２０は、黄銅製であって、軸心に配管Ｐを貫通させる配管貫通孔２１が形成されるとともに、結合部材２０を二分するように径方向の切れ目を有する円盤状スリット２２が形成されている。そして、円盤状スリット２２の継手本体側に継手本体１０に螺合されるとともに配管接続機構を構成する管接続部２３が形成され、円盤状スリット２２の反継手本体側に一般の締結工具で把持可能とするように形成された把持部２４が形成されている。なお、円盤状スリット２２の軸方向の位置は、継手本体１０に対し結合部材２０が締結されて配管接続作業が完了した状態において、継手本体１０の結合部材側端面の位置と略一致するように配置されている（図３参照）。

管接続部２３の外周には、継手本体１０と螺合する螺合部としての雄ねじ部２３ａが形成されている。また、把持部２４の外形は、締結工具で把持可能とするように六角ナット状に形成されている。そして、円盤状スリット２２と配管貫通孔２１との間に、薄肉の管状部により管接続部２３と把持部２４とを連結する管状連結部２５が形成されている。管状連結部２５は、把持部２４を締め付ける回転トルクが配管接続完了時の値まで大きくなると切断される強度に設計されている。

管接続部２３の継手本体端部には、フェルール３０の後端部を仮止めするための仮止め機構の一部が形成されている。すなわち、管接続部２３の継手本体側端部には凹部が形成され、この凹部の奥端面がフェルール３０を押圧する押圧面２６として形成されている。押圧面２６は、軸心側が後方へ広がる傾斜面に形成されている。そして、この凹部の入口には径方向内向きの環状の突部２７が形成されている。この突部２７の端面は、前方に径が大きくなる傾斜面に形成されている。この傾斜面は、後述するフェルール３０の後端部に形成される環状の突部３３を圧入し易くするためのものである。また、この内向きの突部２７と押圧面２６との間に環状の拡径部２８が形成されている。

また、管接続部２３の反継手本体側の面には、配管接続後に管接続部２３の螺合を緩めるための専用工具を係合させる係合部として、断面が円形で所定の深さの４個の係合穴部２９が形成されている。また、把持部２４には、前記係合穴部２９を把持部２４の反継手本体側から加工可能とする加工用孔２９ａが形成されている。

フェルール３０は、黄銅製であって、継手本体１０及び結合部材２０とは別体に形成された独立のフェルールである。そして、フェルール３０は、配管Ｐを挿通させる配管挿通孔３１が形成された環状物であって、軸方向に切断した断面で見て、前部の外周面が先細のテーパ面３２に形成され、さらに、後部の外周面が軸心に略平行な円筒状の平行面に形成されている。

また、フェルール３０の後端部には、フェルール３０の仮止め機構の一部として、径方向外向きの環状の突部３３が形成されている。この突部３３の外周端面は、突部３３を結合部材２０の拡径部２８に圧入し易くするために、後方に径が小さくなる傾斜面に形成されている。この突部３３の最大外径は、前述の結合部材２０の突部２７の最小内径より僅かに大きく形成されており、圧入変形により突部２７を介して拡径部２８に押し込められる。また、突部３３の軸方向寸法は、前述の拡径部２８の軸方向寸法より僅かに小さくなるように形成されている。これにより、フェルール３０の後端部が結合部材２０の継手本体側側面に形成された凹部に対し、着脱自在に、かつ、結合部材２０に仮止めされて一体化されたまま搬送可能に、かつ、継手本体１０に対し組み付け可能に構成されている。

フェルール３０の後端面における配管挿通孔３１との交差により形成される角部が後方のエッジ部を形成している。
また、フェルール３０には、配管挿通孔３１の内周面から外周方向に切り込まれた２つの切込部３４、３５が形成されている。軸方向の前方に形成された切込部３４は、この切込部３４の前側にある先端部３６の変形を容易にするためのものである。すなわち、この切込部３４が形成されることにより、切込部３４と外周側のテーパ面３２との径方向寸法差が小さくなり先端部３６を変形させる強度的に弱い部分３４ａを形成している。また、その径方向寸法差を調整することにより、結合部材２０を手回しで継手本体１０に対し締結した場合に、接続すべき配管Ｐを拘束するように先端部３６を変形させるができる。

また、切込部３４は、軸心方向に切断した断面形状が直角三角形であって、切込部３４の後面と配管挿通孔３１との交差により形成される交差部３４ｂが接続すべき配管Ｐを把持し又は配管Ｐに食い込んで配管Ｐを気密に保持している。より具体的には、この実施の形態において、交差部３４ｂは、切込部３４の後面と配管挿通孔３１の内周面とが略直角に交差した角部であって、配管Ｐに食い込む前方のエッジ部を形成している。

また、軸方向の後方よりに形成された切込部３５は、外周側に短い辺を備えた略三角形状に形成されており、外周側に薄肉部３７を形成している。このため、フェルール３０は、薄肉部３７をヒンジのようにして前後部が軸心側に曲がり易くなっている。この結果、フェルール３０の前部の外周面を成すテーパ面３２がカム面１９に密着し易くなるとともに、フェルール３０の後端に形成される後方のエッジ部が配管Ｐに食い込み易くなっている。

また、フェルール３０におけるテーパ面３２には、図２に示すように、切込部３４により形成される強度的に弱い部分３４ａを含む前側のテーパ面３２ａ、換言すると前方のエッジ部より前側のテーパ面３２ａに対しその後側のテーパ面３２ｃを段差状に外径を大きくして連結する段差部３２ｂが設けられている。そして、この段差部３２ｂが設けられることにより、強度的に弱い部分３４ａの後方部３０Ａが、接続すべき配管Ｐを気密に保持する本来機能を発揮する部分として所要の肉厚に設定可能に形成されている。

段差部３２ｂは、この実施の形態においては傾斜面により形成されている。また、この段差部３２ｂを構成する傾斜面のフェルール３０の中心線との成す角度θ２が、前側のテーパ面３２ａにおけるフェルール３０の中心線との成す角度θ１及び後側のテーパ面３２ｃにおけるフェルール３０の中心線との成す角度θ３より大きく形成されている。なお、この実施の形態においては角度θ１と角度θ３とは略同一に形成されている。

また、フェルール３０における先端部３６の前縁の肉厚ｔ１と接続すべき配管Ｐの外径ｄ（図１参照）とが次の式（１）の関係を有するように形成されている。
０．００５≦ｔ１／ｄ≦０．０５…式（１）
なお、ｔ１／ｄが０．００５未満の場合は、先端部の加工が困難となる。

また、フェルール３０の交差部３４ｂの位置における肉厚（すなわち、前方のエッジ部の位置における肉厚）ｔ２と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが次の式（２）の関係を有するように形成されている。
０．０１≦ｔ２／ｄ≦０．１…式（２）
また、フェルールにおける先端部の前縁から交差部３４ｂまでの距離（すなわち、前方のエッジ部までの距離）ｓ１と接続すべき配管の外径ｄとが次の式（３）の関係を有するように形成されている。
０．０２≦ｓ１／ｄ≦０．１…式（３）
また、フェルール３０の段差部３２ｂの軸方向長さｓ３と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが次の式（４）の関係を有し、段差部３２ｂにおける前端と後端との肉厚差ｔ３と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが次の式（５）の関係を有するように構成されている。
０≦ｓ３／ｄ≦０．４…式（４）
０．０３≦ｔ３／ｄ≦０．１…式（５）
なお、段差部３２ｂの軸方向長さｓ３は、先端部３６の前縁から段差部３２ｂの前端までの距離（すなわち、前方のエッジ部までの距離）ｓ１と先端部３６の前縁から段差部３２ｂの後端までの距離ｓ２との差である。また、肉厚差ｔ３は、段差部３２ｂの前端の位置におけるにおける肉厚、すなわち、交差部３４ｂの位置における肉厚ｔ２と、段差部３２ｂの後端の位置におけるにおける肉厚ｔ４との差である。

以上のように形成されるフェルール３０は、部品としての搬送及び管理段階において、その後端部が結合部材２０に仮止めされて一体化される。この仮止めは、フェルール３０の中心軸と結合部材２０の中心軸とを芯合せした状態として、フェルール３０の後端部を結合部材２０の凹部に押し付けることにより、フェルール３０の突部３３が内向き突部２７と係合して拡径部２８内に圧入されることにより行われている。なお、この内向き突部２７と外向き突部３３の引っ掛かりは僅かであるため、取り外すことも可能である。

次に、以上のように構成された本結合部材による配管接続方法について説明する。
継手本体１０及び結合部材２０により配管Ｐを接続するに際しては、まず継手本体１０を所定の箇所に取り付ける、この継手本体１０が取り付けられる対象としては、配管、閉鎖弁等の各種機器の配管接続ポートである。一方、接続すべき配管Ｐを、フェルール３０が仮止めされた状態の結合部材２０の配管貫通孔２１及びフェルール３０の配管挿通孔３１に貫挿させて結合部材２０を配管Ｐに外装する。この外装作業は、フェルール３０が仮止めされた状態の結合部材２０を継手本体１０から分離した状態として配管Ｐに外装してもよいし、フェルール３０が仮止めされた状態の結合部材２０を継手本体１０に緩く螺合した状態としておいて、結合部材２０の後方から配管Ｐを挿入するようにしてもよい。そして、配管Ｐの先端部をフェルール３０の配管挿通孔３１を通して配管差込口１６に挿入し、その先端を段部１８の段差状の端面に当接させた状態として結合部材２０を継手本体１０に締結する。この螺合により図１に示すようにフェルール３０の後端部が押圧面２６に当接した状態となる。

この状態から引き続き結合部材２０が手回しで締め付けられる。この場合において、前述のように、先端部３６の前縁の肉厚ｔ１、交差部３４ｂの位置における肉厚ｔ２及び段差部３２ｂの軸方向長さｓ３と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが０．００５≦ｔ１／ｄ≦０．０５（式（１））、０．０１≦ｔ２／ｄ≦０．１（式（２））、及び、０．０２≦ｓ１／ｄ≦０．１（式（３））の関係にある。なお、交差部３４ｂの位置における肉厚ｔ２は、前方のエッジ部の位置における肉厚でもあり、段差部３２ｂの前端の位置における肉厚でもある。このため、手回しにより結合部材２０を回転させると、先端部３６が変形し配管Ｐを拘束する。これにより、配管Ｐの仮保持が行われる。なお、ｔ１／ｄ＞０．０５の場合、ｔ２／ｄ＞０．１の場合、或いは、ｓ１／ｄ＞０．１の場合は、結合部材２０を締結する回転トルクが大きくなり手回しによる配管保持作業が困難になる。また、ｓ１／ｄ＜０．０２の場合は、先端部３６の変形による配管拘束力が小さくなり、配管Ｐを仮保持することができなくなる。

また、図３は、この配管仮保持作業における先端部３６の変化の様子を示したものである。手回し前には図３（ａ）のように、先端部３６の前縁がカム面に当接した状態にあるが、この状態から結合部材２０が手回しで締め付けられると、図３（ｂ）のように、切込部３４により形成されている強度的に弱い部分３４ａが変形することにより先端部３６が変形する。このとき、フェルール３０の先端部３６は、配管差込口１６と接続すべき配管Ｐとの間に差し込まれるか、接続すべき配管Ｐに僅かに食い込むか、あるいは、配管差込口１６と接続すべき配管Ｐとの間に差し込まれながら配管Ｐに食い込むかにより接続すべき配管Ｐが拘束される。また、この場合、段差部３２ｂが傾斜面に形成されているので、段差部３２ｂの後端と後方のテーパ面３２ｃとの境界部は大きな角度で連結されている。このため、カム面１９に対する当たりが弱くなり、カム面１９を傷つけることがないように形成されている。仮に、段差部３２ｂがこのような傾斜面でなく、図３(ｃ)の例のように階段状の段差に形成されている場合においても、後方部３０Ａを配管Ｐを気密に保持する部分として機能させることができる。しかしながら、この場合には、段差部３２ｂと後方のテーパ面３２ｃとの境界部との角度が小さくなるため、カム面１９が傷つけられ、フェルール３０とカム面１９との気密性を劣化させるという問題を生じる恐れがある。なお、図３（ｂ）及び図３（ｃ）においては、配管Ｐが食い込まれるように誇張して画かれている。

以上のようにして、配管Ｐの仮保持工程が終了すると、今度は一般の締結工具を使用して結合部材２０をさらに締め付ける。これにより、フェルール３０における後方部３０Ａは、薄肉部３７を中心として前方の交差部３４ｂ、すなわち、前方のエッジ部が配管Ｐに食い込むように傾斜するとともに、後方のエッジ部が配管Ｐに食い込むように傾斜して、結合部材２０の締結工程が進行する。この場合において、後方部３０Ａにおける径方向寸法に関連する寸法は、配管Ｐを気密に保持するように後方部３０Ａを変形させるために必要な力（すなわち、締結トルク）が適度に大きくなるように設定されている。具体的には、交差部３４ｂの位置における肉厚ｔ２（すなわち、段差部３２ｂの前端の位置における肉厚）、段差部３２ｂの前端の位置における肉厚ｔ２と同後端の位置における肉厚ｔ４との肉厚差ｔ３、及び段差部３２ｂの軸方向長さｓ３，後側のテーパ面３２ｃにおけるフェルール３０の中心線との成す角度θ３などが予め調整して設定されている。これにより、配管Ｐを気密に保持するように後方部３０Ａを変形させるために必要な力（すなわち、締結トルク）が適度に大きくなるように設定されている。この結果、後方部３０Ａによる配管保持力及び気密保持性能が向上し、後方部３０Ａの偏荷重に対する耐力が大きくなるので、偏荷重による気密性の劣化が抑制される。なお、段差部３２ｂの軸方向長さｓ３と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが０．０３≦ｔ３／ｄ≦０．１の関係にあるので、結合部材２０の締付トルクが大きくなり過ぎを回避し、作業性の低下を回避している。

そして、フェルール３０における交差部３４ｂ、すなわち、前方のエッジ部、及び後方のエッジ部の食い込みが所定量に達すると、図４に示すように、継手本体１０の雌ねじ筒部１３の端部と円盤状スリット２２の継手本体側の面とが略一致する。また、このような状態まで結合部材２０が締め付けられると、結合部材２０を締め付ける締結トルクが所定値に到達し、管状連結部２５が切断されて継手本体１０の雌ねじ筒部１３から突出した状態にある把持部２４が切断される。これにより結合部材２０の配管接続作業が完了する。

なお、上記のような状態で締結された配管接続部は、把持部２４が切断されるため誰もが簡単に管接続部２３の螺合を緩めることができないが、前述の係合穴部２９を利用する専用工具５０を用いることにより、この管接続部２３を緩めることができる。

この専用工具５０は、図５に示すように、半円盤状の基体部５１に柄部５２が取り付けられている。基体部５１の半円状穴５３の内周半径は配管Ｐよりやや大径に形成されている。また、基体部５１の側面に、管接続部２３の４個の係合穴部２９の内の任意の隣り合う３個に係合可能な３個の円柱状の係合突部５４が形成されている。

配管接続部の解除は、専用工具５０の係合突部５４を管接続部２３の任意の隣り合う３個の係合穴部２９に係合させ、柄部５２に力を入れて基体部５１を回転させることにより、管接続部２３を回転させて継手本体１０との螺合を緩めることができ、配管Ｐを継手本体１０から取り外すことができる。この配管接続解除方法によれば、配管Ｐを切断することなく、配管Ｐを取り外すことができるので配管接続解除工事が簡単になる。また、継手本体１０を残した状態で配管Ｐを取り外すとともに、結合部材２０に仮止めされていたフェルール３０を引き抜くことにより、この継手本体１０に対し新たなフェルール３０を用いて配管Ｐを再度接続することができる。

次に以上のように構成された本実施の形態に係る食い込み式管接続構造によれば次のような効果を奏することができる。
（１）結合部材２０を手回しで継手本体１０に対し締結することにより接続すべき配管Ｐを拘束するように先端部３６を変形させる強度的に弱い部分３４ａを有するので、配管接続初期の段階で結合部材２０を手回しすることにより、この先端部３６を変形させて配管Ｐを拘束するようにすることができる。

（２）強度的に弱い部分３４ａを含む前側のテーパ面３２ａに対しその後側のテーパ面３２ｃを段差状に外径を大きくして連結する段差部３２ｂが設けられていることにより、強度的に弱い部分３４ａの後方部３０Ａが、接続すべき配管Ｐを気密に保持する機能を発揮する部分として所要の肉厚に設定可能に形成されている。したがって、前記強度的に弱い部分３４ａの後方部３０Ａの肉厚を厚くすることにより、配管Ｐを気密に保持するように後方部３０Ａを変形させるために必要な力（締結トルク）を大きくすることができる。また、このようにすることにより、この食い込み式管接続構造の偏荷重に対する耐力を大きくすることができ、偏荷重による気密性の劣化が抑制される。

（３）前記強度的に弱い部分３４ａは、配管挿通孔３１から径方向外側に向けて切り込まれた切込部３４が形成されている部分であるので、強度的に弱い部分３４ａを容易に形成することができる。

（４）切込部３４は、軸心方向の断面形状が三角形状であり、この切込部３４の後面と配管挿通孔３１の内周面との交差部３４ｂが接続すべき配管Ｐを気密に保持する部分として機能するように形成されているので、交差部３４ｂをエッジ状に形成することができる。したがって、この交差部３４ｂを接続すべき配管Ｐに食い込ませる前方のエッジ部としての食い込み機能を発揮させることができるので、後方部３０Ａの配管保持力及び気密保持性能を向上させることができる。

（５）切込部３４を形成する三角形状は、略直角三角形であり、この切込部３４の後面と配管挿通孔３１の内周面との交差部３４ｂが略直角となるように形成されているので、この交差部３４ｂに形成されるエッジ部の食い込み機能を向上させることができ、その結果として後方部３０Ａの配管保持力及び気密保持性能をより一層向上させることができる。

（６）段差部３２ｂは、傾斜面により形成されているので、段差部３２ｂと後方のテーパ面３２ｃとの境界部が大きな角度で連結されることになり、カム面１９を傷つける恐れが回避される。

（７）段差部３２ｂを構成する傾斜面は、フェルール中心線との成す角度θ２が、前側のテーパ面３２ａのフェルール中心線との成す角度θ１より大きく形成されているので、段差部３２ｂを適正な形状及び大きさに形成することができる。

（８）段差部３２ｂを構成する傾斜面は、フェルール中心線との成す角度θ２が、前側のテーパ面３２ａのフェルール中心線との成す角度θ１及び後側のテーパ面３２ｃのフェルール中心線との成す角度θ３より大きく形成されているので、段差部３２ｂを適正な形状及び大きさに形成することができる。

（９）フェルール３０における先端部３６の前縁の肉厚ｔ１と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが式（１）の関係、すなわち、０．００５≦ｔ１／ｄ≦０．０５の関係を有するので、先端部３６の加工することができるとともに、配管仮保持作業に支障をきたすことがなくなる。因みに、ｔ１／ｄがこの範囲より小さい値の場合には、先端部３６の加工が困難になる。また、ｔ１／ｄがこの範囲より大きい場合には、手回しにより配管を拘束する配管仮保持作業が困難になる。

（１０）フェルール３０の交差部３４ｂの位置における肉厚（すなわち、前方のエッジ部の位置における肉厚）ｔ２と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが式（２）の関係、すなわち、０．０１≦ｔ２／ｄ≦０．１の関係を有するので、偏荷重による気密性劣化の対策の効果を発揮することができるとともに、配管仮保持作業に支障をきたさない。因みに、ｔ２／ｄがこの範囲より小さい値の場合には、偏荷重に対する抗力が小さくなり偏荷重による気密性劣化対策の効果を発揮することができない。また、ｔ２／ｄがこの範囲より大きい値の場合には、手回しによる配管仮保持作業が困難になる。

（１１）フェルール３０における先端部３６の前縁から前記交差部３４ｂ（すなわち、前方のエッジ部）までの距離ｓ１と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが式（３）の関係、すなわち、０．０２≦ｓ１／ｄ≦０．１の関係を有するので、配管Ｐの拘束及び手回しによる配管仮保持作業に支障をきたすことがない。因みに、ｓ１／ｄがこの範囲より小さい値の場合には、先端部３６が変形しても接続すべき配管Ｐを拘束することができない。また、ｓ１／ｄがこの範囲より大きい値の場合には、手回しによる配管仮保持作業が困難になる。

（１２）フェルール３０における段差部３２ｂの軸方向長さｓ３と接続すべき配管Ｐの外径ｄとが式（４）の関係、すなわち、０≦ｓ３／ｄ≦０．４の関係を有するので気密性劣化を回避することができる。また、段差部３２ｂの前端と後端の位置における肉厚差ｔ３と接続すべき配管の外径ｄとが式（５）の関係、すなわち、０．０３≦ｔ３／ｄ≦０．１の関係を有するので、偏荷重による気密性劣化を回避するとともに、結合部材２０の締付トルクを限界以内に抑制することができる。因みに、ｓ３／ｄが上記範囲より大きい値の場合には、偏荷重に対する抗力が小さくなり、気密性劣化が顕著になる。これを示したものが図６のデータである。また、ｔ３／ｄが上記範囲より小さい値の場合には偏荷重に対する抗力が小さくなり、気密性劣化が顕著になり、ｔ３／ｄが上記範囲より大きい値の場合には結合部材の締付トルクが大きくなり過ぎ、作業性が低下するという問題が生ずる。これを示したのが図７のデータである。

（１３）本実施の形態に係る食い込み式管接続構造を用いた、弁、食い込み式管継手１は、配管接続作業において初期段階において配管Ｐを仮保持することができるので、配管接続作業を容易化することができる。

（１４）また、本実施の形態に係るこのような弁或は食い込み式管継手１を冷媒回路に用いた冷凍装置は、配管接続作業において初期段階において配管Ｐを仮保持することができるので、配管接続作業を容易化することができる。

（変形例）
・前記実施の形態における段差部３２ｂを、図８に示すように、傾斜面でなく、全体的に滑らかな曲面で形成することもできる。この場合も前記実施の形態の場合と同様に、カム面１９を傷つける恐れがなく、段差部３２ｂの形状、大きさを適正に形成することができる。

・実施の形態１における段差部３２ｂを、図９に示すように、傾斜面でなく、フェルール中心線と垂直な方向で径方向の外側に延びる面と、この面と後側のテーパ面３２ｃとを曲面で結んだものとすることもできる。この場合も前記実施の形態の場合と同様に、カム面１９を傷つける恐れがなく、段差部３２ｂの形状、大きさを適正に形成することができる。

・前記実施の形態においては、前側のテーパ面３２ａのフェルール中心線との成す角度θ１と後側のテーパ面３２ｃのフェルール中心線との成す角度θ３とが略同一であったが、これを異なるように形成してもよい。例えば、θ３＞θ１としてもよい。

・フェルール３０は、継手本体１０及び結合部材２０とは別体に形成されるとともに、部品の段階で結合部材２０に仮止めされるように形成されているが、仮止めされない独立型としてもよい。また、この独立型のフェルールとしては、一体物ではなく複数部材により形成されるものであってもよい。また、フェルール３０は、結合部材２０と一体に形成され、配管接続開始時にフェルール３０が分離されてその後に独立のフェルールとして機能するものでもよい。

・フェルール３０を結合部材２０に仮止めする機構は、結合部材２０に対し回動可能及び所定範囲内で軸方向に移動可能に仮止めされるとともに、結合部材２０に仮止めされて一体化されたたまま搬送可能、かつ、継手本体１０に対し組み付け可能に構成される構造であれば他の構造に変更してもよい。

・継手本体１０は、ソケット部１２には被接続側装置の配管Ｐａがロー付けされる構造となっているが、ソケット部１２の外周に雄ねじを形成し、被接続装置内の閉鎖弁等の機器類に直接継手本体１０を取り付ける構造としてもよい。

・結合部材２０は、締結過程において管接続部２３と把持部２４とに分割しない構造としてもよい。

本発明は、冷凍装置、空気調和装置、給湯器等の温水装置、給水装置、一般の製造設備などにおける冷媒回路、水回路、ガス回路などに使用される食い込み式管接続構造に対し適用することができる。また、本発明を適用した食い込み式管接続構造は、配管同士の接続、閉鎖弁等の弁における管継手部、その他各種装置における管継手部に適用することができる。また、本発明を適用した食い込み式管接続構造が対象とする配管は、銅管、ステンレス管などの金属管を初め樹脂配管をも包含する。

Ｐ…（接続すべき）配管、ｄ…（接続すべき）配管の外径、ｓ１…距離、ｓ３…長さ、ｔ１、ｔ２…肉厚、ｔ３…肉厚差、θ１、θ２，θ３…角度、１…食い込み式管継手、１０…継手本体、１９…カム面、２０…結合部材、３０…フェルール、３ＯＡ…後方部、３１…配管挿通孔、３２…テーパ面、３２ａ…（前側の）テーパ面、３２ｂ…段差部、３２ｃ…（後側の）テーパ面、３４…切込部、３４ａ…強度的に弱い部分、３４ｂ…交差部、３６…先端部。

Claims (17)

1. 中心部に接続すべき配管を挿通する配管挿通孔を備えるとともに、外周面が後方に向けて径が大きくなるテーパ面に形成された環状のフェルールと、フェルールの前部のテーパ面が押し付けられるカム面を備えた継手本体と、この継手本体に締結されてフェルールを継手本体のカム面に押圧する結合部材とを備え、
   前記フェルールは、前記結合部材を手回しで継手本体に対し締結することにより接続すべき配管を拘束するように先端部を変形させる強度的に弱い部分を有するとともに、この強度的に弱い部分を含む前側のテーパ面に対しその後側のテーパ面を段差状に外径を大きくして連結する段差部が設けられ、この段差部が設けられることにより前記強度的に弱い部分の後方部が、接続すべき配管を気密に保持する機能を発揮する部分として所要の肉厚に設定可能に形成されている
   ことを特徴とする食い込み式管接続構造。
2. 前記強度的に弱い部分は、前記配管挿通孔から径方向外側に向けて切り込まれた切込部が形成されている部分であることを特徴とする請求項１記載の食い込み式管接続構造。
3. 前記切込部は、軸心方向の断面形状が三角形状であり、この切込部の後面と前記配管挿通孔の内周面との交差部が接続すべき配管を気密に保持する部分として機能するように形成されていることを特徴とする請求項２記載の食い込み式管接続構造。
4. 前記切込部を形成する三角形状は、略直角三角形であり、前記切込部の後面と前記配管挿通孔の内周面との交差部が略直角となるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の食い込み式管接続構造。
5. 前記段差部は、傾斜面により形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の食い込み式管接続構造。
6. 前記傾斜面は、フェルール中心線との成す角度が、前記前側のテーパ面のフェルール中心線との成す角度より大きく形成されていることを特徴とする請求項５記載の食い込み式管接続構造。
7. 前記傾斜面は、フェルール中心線との成す角度が、前記前側のテーパ面のフェルール中心線との成す角度及び前記後側のテーパ面のフェルール中心線との成す角度より大きく形成されていることを特徴とする請求項６記載の食い込み式管接続構造。
8. 前記段差部は、少なくとも前記後側のテーパ面との境界部が滑らかな曲面により形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の食い込み式管接続構造。
9. 前記段差部は、前記前側のテーパ面から前記後側のテーパ面にかけて全体的に滑らかな曲面により形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の食い込み式管接続構造。
10. 前記フェルールにおける先端部の前縁の肉厚ｔ１と接続すべき配管の外径ｄとが式（１）の関係を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の食い込み式管接続構造。
    ０．００５≦ｔ１／ｄ≦０．０５…式（１）
11. 前記フェルールの前記交差部の位置における肉厚ｔ２と接続すべき配管の外径ｄとが式（２）の関係を有することを特徴とする請求項１０記載の食い込み式管接続構造。
    ０．０１≦ｔ２／ｄ≦０．１…式（２）
12. 前記フェルールにおける先端部の前縁から前記交差部までの距離ｓ１と接続すべき配管の外径ｄとが式（３）の関係を有することを特徴とする請求項１１記載の食い込み式管接続構造。
    ０．０２≦ｓ１／ｄ≦０．１…式（３）
13. 前記フェルールにおける前記段差部の軸方向長さｓ３と接続すべき配管の外径ｄとが式（４）の関係を有し、前記段差部の前端と後端の位置における肉厚差ｔ３と接続すべき配管の外径ｄとが式（５）の関係を有することを特徴とする請求項１２記載の食い込み式管接続構造。
    ０≦ｓ３／ｄ≦０．４…式（４）
    ０．０３≦ｔ３／ｄ≦０．１…式（５）
14. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の管接続構造を管継手部に用いた弁。
15. 請求項１〜１３の何れか１項に記載の管接続構造を管継手部に用いた食い込み式管継手。
16. 請求項１４記載の弁を冷媒回路に用いたことを特徴とする冷凍装置。
17. 請求項１５記載の食い込み式管継手を冷媒回路に用いたことを特徴とする冷凍装置。

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