(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を流体が流通する金属製の端部に、均等な円断面を有する円筒形の本体部と該本体部の外周の一端側に張り出した鍔部を有し前記管を内側から支持する高強度鋼のインサート部材の前記本体部を内部に前記鍔部を接合端部端面に突き当たるまで挿入したうえで、前記管と連通する管体部の端部に展性のある金属素材で構成されて前記管端部の外周を外側から覆うスリーブと該スリーブの基部側の内周に張り出す段差部とを備えたジョイント部材を前記管の端部に前記インサート部材の前記鍔部が前記段差部の端部に当接するように取り付け、基部から先端に向かって所定距離離間した位置を起点に先端に向かって外径が小さくなるテーパ部を外周面に形成した前記スリーブに対し、前記内周面のうち少なくとも一部の内径が前記スリーブの前記テーパ部における一部の外径よりも小さい内径を有するよう、内周面のうち少なくとも一部に内径が端部に向かって大きくなるテーパ部を形成した高強度鋼のナットを軸線方向に押し付けることにより、該ナットを介し前記スリーブ及び前記管端部を径方向内側に圧縮変形させて前記インサート部材の外周面に押し付け、前記管と前記ジョイント部材を接続する管とかしめ継手の接続方法であって、
前記管端部の差込代にあたる部分に拡径部を形成し、該拡径部の基部側外周に目視で視認し得る段差を設け、
前記インサート部材として、内径が前記管の前記拡径部以外の部分の内径と等しいものを用い、前記ジョイント部材として、管体部の内径が前記インサート部材の内径以上のものを用いる
ことを特徴とする管とかしめ継手の接続方法。
【請求項２】
内部を流体が流通する金属製の管の端部に、均等な円断面を有する円筒形の本体部と該本体部の外周の一端側に張り出した鍔部を有し前記管を内側から支持する高強度鋼のインサート部材の前記本体部を内部に前記鍔部を接合端部端面に突き当たるまで挿入したうえで、前記管と連通する管体部の端部に展性のある金属素材で構成されて前記管端部の外周を外側から覆うスリーブと該スリーブの基部側の内周に張り出す段差部とを備えたジョイント部材を前記管の端部に前記インサート部材の前記鍔部が前記段差部の端部に当接するように取り付け、基部から先端に向かって所定距離離間した位置を起点に先端に向かって外径が小さくなるテーパ部を外周面に形成した前記スリーブに対し、前記内周面のうち少なくとも一部の内径が前記スリーブの前記テーパ部における一部の外径よりも小さい内径を有するよう、内周面のうち少なくとも一部に内径が端部に向かって大きくなるテーパ部を形成した高強度鋼のナットを軸線方向に押し付けることにより、該ナットを介し前記スリーブ及び前記管端部を径方向内側に圧縮変形させて前記インサート部材の外周面に押し付け、前記管と前記ジョイント部材を接続するよう構成された管とかしめ継手の接続構造であって、
前記管端部の差込代にあたる部分に拡径部が形成され、該拡径部の基部側外周には、目視で視認し得る段差が設けられ、
前記インサート部材の内径は、前記管の前記拡径部以外の部分の内径と等しく、前記ジョイント部材の管体部の内径は、前記インサート部材の内径以上である
ことを特徴とする管とかしめ継手の接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の配管同士を連結するための管とかしめ継手の接続方法および接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管同士の連結に用いられる管継手には、ねじ込み式のものや、溶接式のもの、形状記憶合金を利用したもの等、種々の形式があり、用途に応じて使い分けられている。
【０００３】
パッケージ型空調機など、蒸発器や凝縮器、膨張弁や圧縮機といった各機器の間を配管で接続して冷凍サイクルを形成し、前記蒸発器や凝縮器を空調空気との熱交換器として利用するタイプの空調設備においては、配管内部にフルオロカーボン系冷媒などの冷媒を気液間で相転移させながら循環流通させている。こうした空調設備に用いられる配管（冷媒配管）には、完全な気密性が要求されることは勿論、耐腐食性、耐圧性、加工の容易性といった化学的、物理的性質、冷媒の圧力損失を可能な限り小さくし得る機械的形状など、種々の特性が求められる。こういった特性を満足し得る素材として、従来、主に銅（特に、純度の高いリン脱酸銅）が用いられており、銅管と管継手（あるいは銅管同士）の接続は、ろう材を溶かして金属同士を接合するろう付け（ろう接）によって行われることが一般的である。しかし、近年では銅管の原料である銅の価格の高騰を受け、銅の代わりにより安価な素材であるアルミを採用することが検討されつつある。また、ろう接は高度な技術を要する職人的な作業であり、熟練した職人による施工人件費が高くつくことから、より簡易な接続方法を用いて接続の作業を省力化することもあわせて要望されている。
【０００４】
ところで、銅管をろう接する場合、溶加材としてはりん銅ろうや銀ろうがしばしば用いられいる。りん銅ろうや銀ろうは、接合の際に細い隙間へ浸透しやすく、ボイド（空洞）等の欠陥が発生しにくいことや、高い耐食性を有することに加え、融点が母材である銅と比較して十分に低いという点で、銅管のろう接に適している。ここで、ろう接の際、管継手と管との間に溶加材を浸透させるためには、溶加材の温度を融点よりある程度高めに保つ必要があるところ、母材である銅の融点が１，０８５℃であるのに対し、りん銅ろうや銀ろうの融点は６００℃〜８００℃前後と、母材である銅と比較して十分に低いので、ろう接温度を７６０℃〜８５０℃と、融点以上に高く保っても、母材である銅の溶融が起きる心配はない。一方、配管の材料にアルミを用いる場合には、母材であるアルミの融点が６６０℃と低く、これに対し溶加材として用いるアルミろうの融点は４５０℃〜５９０℃前後と、両者の融点が近い。このため、溶融したアルミろうを浸透させるべく温度を上げると母材も一緒に溶融しかねず、管に穴が開かないようにろう接することが難しい。このような問題は、接続に溶接を必要としない乾式のメカニカル継手を用いることで回避できる。
【０００５】
メカニカル継手の一種として、金属に圧力を加えて変形させる（かしめる）ことにより配管に圧着する、かしめ継手と呼ばれるものが知られており、水（冷水）を熱媒として利用するタイプの空調設備において、水を搬送する水配管同士の連結などに一部利用されている。こうした水配管の場合、使用圧力は通常、０．９８ＭＰａ以下であり、配管用の炭素鋼管が使用できる範囲である。また、仮にこれより高くても、１．９６ＭＰａ以下の範囲には収まる程度であるので、スケジュール４０の鋼管で対応することができる。
【０００６】
このような水配管の場合と比較すると、上記したような冷凍サイクルを構成する空調設備の冷媒配管の場合、使用圧力はより高く、５〜１０ＭＰａ程度になる。この種の冷媒配管に対して継手を利用しようとする場合には、継手により高い性能が要求される。すなわち、高い圧力下で完全な気密性を実現することを求められるため、管と管継手の間をより強い力（かしめ力）で接続する必要がある。こうした要求に応え得るかしめ継手として、管を裏打ちするインサート部材を管内部に挿入し、該インサート部材により管を内側から支持して強いかしめ力に対応するタイプのかしめ継手がある。
【０００７】
図８、図９はそうしたかしめ継手の一例を示すもので、内部を流体が流通する金属製の管１の端部に挿入されて該管１を内側から支持するインサート部材２、管１端部の外周を外側から覆うように嵌合し、複数の管１同士を連結するかしめ継手の本体部品であるジョイント部材３、該ジョイント部材３を管１に対して圧着するためのナット４を備えてなる。インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４は、各種のサイズ、形状のものがあり、接続される管１の径や形状、材質に対応したものを選んで用いることができる。
【０００８】
インサート部材２は、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示す如く、均等な円断面を有する略円筒形の本体部２１と、該本体部２１の外周の一端側に張り出した鍔部２２を備えてなる金属製の部材であり、管１の内径に本体部２１の外径が略一致するサイズのものを用いる。インサート部材２の素材としては、例えば高強度鋼が用いられる。本体部２１のうち鍔部２２を備えていない側の端部の外周には、後述する接続の工程において管１に挿入しやすいよう、適宜面取りが施される。
【０００９】
ジョイント部材３は、図８（ｃ）、図９（ｃ）に示す如く、管１と連通し、複数の管１の間を連結する管をなす管体部３０の両端に、管１と接続するための管接続部３４を備えてなる金属製の部材である。管接続部３４は、略円筒形のスリーブ３１と、該スリーブ３１の基部側の外周に張り出した支点部３２とを備え、さらにスリーブ３１の内面の基部側には、該スリーブ３１の内周に張り出すように段差部３３が備えられている。スリーブ３１の外周面には、先端から所定の範囲にわたってテーパ部３１ａが形成されており、スリーブ３１は、基部側（支点部３２側）の所定の範囲（テーパ部３１ａ以外の部分）においては略一定の外径をなしているが、テーパ部３１ａにおいては、該テーパ部３１ａの基部側端部を起点として基部側から先端に向かって外径が小さくなっている。このスリーブ３１と、支点部３２、段差部３３とで、管接続部３４を形成している。図８（ｃ）、図９（ｃ）に示した例では、短い円筒形状の管体部３０の一端に管接続部３４を備え、他端に該管接続部３４と対称をなすよう別の管接続部３４を備えている。尚、ジョイント部材３としては、この他にＴ字型やＹ字型の管体部に３つの管接続部を備えたものや、Ｌ字型の管体部に２つの管接続部を備えたもの、２つの管接続部をフレキシブル管の管体部で繋いだもの等、各種の形状のものを使用することができる。
【００１０】
管１との接続には、管１の外径にスリーブ３１の内径が略一致するサイズのジョイント部材３を用いる。ジョイント部材３の素材としては、例えば、ある程度の展性を有する鋼鉄が用いられる。
【００１１】
ナット４は、図８（ｄ）、図９（ｄ）に示す如き略円筒形の金属部材であり、その内周面の一端側には、端部から所定の範囲にわたりテーパ部４ａが形成されている。ナット４の内径は、テーパ部４ａ以外の部分においては略一定の径を有しているが、テーパ部４ａでは、内径が先端に向かうほど大きくなっている。また、ナット４の外周面には、テーパ部４ａの形成された側の端部にテーパ状の加工が施されており、該テーパ状の加工を目印として、内周面に形成したテーパ部４ａの向きが外から判別できるようになっている。接続にあたっては、内周面のうち少なくとも一部の内径が、ジョイント部材３のスリーブ３１の外周面のうち少なくとも一部の外径よりも小さいサイズのものを用いる。より具体的には、テーパ部４ａ以外の部分の内径がジョイント部材３のスリーブ３１のテーパ部３１ａ以外の部分の外径より僅かに小さいサイズのものを用いることが望ましく、さらに、テーパ部４ａの先端部（内径の最も大きい部分）の内径が、スリーブ３１のテーパ部３１ａの先端部（外径の最も小さい部分）の外径より大きく且つ支点部３２の外径より小さいサイズのものを用いることがより望ましい。ナット４の軸線方向の長さは、ジョイント部材３のスリーブ３１の軸線方向の長さと略一致するか、スリーブ３１の軸線方向の長さ未満に設定される。ナット４の素材としては、例えば高強度鋼が用いられる。
【００１２】
上記インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４を備えてなるかしめ継手を管１の端部に装着し、専用のかしめ継手工具５により、かしめ継手を管１に対して接続する。
【００１３】
かしめ継手工具５は、図１０（ａ）に示す如く、ハンドル部５０にトリガー形状のスイッチを有する電動油圧式の万力部５１を備え、該万力部５１には第一台座５２と第二台座５３を備える。接続作業にあたっては、図１０（ｂ）に示す如く、第一台座５２に第一治具５４を、第二台座５３に第二治具５５を装着して使用する。万力部５１は、前記スイッチへの入力に従って図示しない油圧機構を動作させ、第一台座５２と第二台座５３に対し、互いを近づける向きに力を加えるようになっている。
【００１４】
第一治具５４は、図１１（ａ）に示す如く、第一台座５２（図１０（ｂ）参照）に接続する脚部５６と、ジョイント部材３を支持するクランプ部５７を備えてなる。該クランプ部５７は、ジョイント部材３を載置する略半円筒状の第一支持溝５８と、該第一支持溝５８の一端側の内周に突出し、ジョイント部材３の支点部３２を係止するための第一係止鍔５９を備えてなる。第一係止鍔５９は第一支持溝５８の一端側に形成され、第一係止鍔５９の一端面がクランプ部５７の一端面と連続するように形成されている。脚部５６は、クランプ部５７の第一支持溝５８とは反対の面に備えられた二本の突出部であり、図１０（ｂ）に示す如く、第一台座５２に備えた溝を挟みこむように嵌合するようになっている。
【００１５】
第二治具５５は、図１１（ｂ）に示す如く、第二台座５３（図１０（ｂ）参照）に接続する脚部６０と、管１を支持するクランプ部６１を備えてなる。該クランプ部６１は、管１を載置する略半円筒状の第二支持溝６２と、該第二支持溝６２の内周に突出し、ナット４を係止するための第二係止鍔６３を備えてなる。第二係止鍔６３は第二支持溝６２の一端側に形成され、第二係止鍔６３の一端面がクランプ部６１の一端面と連続するように形成されている。脚部６０は、クランプ部６１の第二支持溝６２とは反対の面に備えられた二本の突出部であり、図１０（ｂ）に示す如く、第二台座５３に備えた溝を挟みこむように嵌合するようになっている。
【００１６】
第一治具５４、第二治具５５には、それぞれジョイント部材３のサイズや形状に応じた各種のサイズのものがあり、適したものを選んで用いることができる。第一治具５４としては、第一支持溝５８の内径がジョイント部材３の支点部３２の外径以上且つナット４の外径以上の大きさであり、第一係止鍔５９の内径がジョイント部材３の支点部３２の外径未満且つ管体部３０の外径以上の大きさのものを用いる。第二治具５５としては、第二係止鍔６３の内径がナット４の外径未満且つ管１の外径以上の大きさのものを用いる。
【００１７】
上記したかしめ継手工具５および第一治具５４、第二治具５５によるかしめ継手の接続の手順を、図１２および図１３〜図２１を参照しながら説明する。図１２は管とかしめ継手の接続方法を説明するフローチャートであり、図１３〜図２１は管とかしめ継手の接続工程における各段階を示す図である。
【００１８】
まず、ステップＳ１として（図１２参照）、管１の端部にインサート部材２を挿入するが、これに先立って、必要に応じ、図示しないリーマ等の工具を用いて管１の端部内側のバリ取りを行う。管１の端部には、該管１を切断した際にバリが形成されていることが多く、そのままではバリが邪魔になってインサート部材２が挿入できない場合があるからである。
【００１９】
バリ取りの後、図１３に示す如く、管１の端部にインサート部材２の本体部２１を挿入する。上記したように、本体部２１の外径は管１の内径に略一致し、且つ本体部２１の外周の一端側には鍔部２２が張り出しているため、この鍔部２２が位置決めとなって、インサート部材２は本体部２１を鍔部２２の位置まで挿入したところで止まる。
【００２０】
次に、ステップＳ２として、差込代のマーキングを行う。図１４に示す如く、インサート部材２を挿入した管１の端部をジョイント部材３のスリーブ３１の開口に仮挿入する。このとき、上記したように、スリーブ３１の内径は管１の外径に略一致し、且つスリーブ３１の内面の基部側には内周に張り出すように段差部３３が備えられているため、この段差部３３が位置決めとなって、インサート部材２を挿入した管１の端部は、段差部３３の位置まで挿入したところで止まる。そして、図１４（ｂ）に示す如く、インサート部材２を挿入した管１の端部は、ジョイント部材３のスリーブ３１に所定の長さＬだけ覆われた状態になる（以下、インサート部材２を挿入した管１をスリーブ３１に挿入した際、該スリーブ３１によって覆われる部分を、管１の「差込代」と称する）。この状態で、管１におけるスリーブ３１の端部にあたる位置に、図１４（ａ）に示すように油性ペン等で目印１１をつけてから、一旦スリーブ３１を抜き取る。図１５に示す如く、管１の先端から目印１１の位置までの長さＬの範囲が管１の差込代であるが、目印１１をつけたことにより、このように管１の差込代を視認できるようになっている。
【００２１】
尚、建設現場等で管１を扱う際には、通常、管１としては定尺の管から現場の寸法に合わせた適当な長さを切り出したものが用いられることが多い。この場合、上述のマーキング作業は、どうしても現場にて行う必要がある。
【００２２】
次に、ステップＳ３として、かしめ継手工具５へのセッティングを行う。図１６に示す如く、インサート部材２を挿入した管１の端部をナット４に通してから、改めてジョイント部材３のスリーブ３１の開口に挿入する。この際、ナット４は、テーパ部４ａ側がジョイント部材３側に向くようにして管１に通される。ここで、ナット４の外周面には、テーパ部４ａの形成された側の端部にテーパ状の加工が施されているため、この加工を目印として、管１に対して正しい向きに通すことができる。続いて管１の端部をスリーブ３１に挿入するが、このとき、管１の差込代の外周面（図１５参照）に図示しない接着剤を塗布してから挿入すると、共に金属である管１とジョイント部材３の濡れ性が高められて接合を助け、接続がより強固になる。
【００２３】
このように、管１にかしめ継手（インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４）を取り付けたら、管１とかしめ継手をかしめ継手工具５にセットする。
【００２４】
かしめ継手工具５には、まず第一台座５２に第一治具５４の脚部５６を、第二台座５３に第二治具５５の脚部６０を装着する（図１０（ｂ）参照）。第一治具５４および第二治具５５としては、上記した通り、かしめ継手に適したサイズのものを選択する。
【００２５】
次に、図１７に示す如く、かしめ継手工具５に装着した第一治具５４および第二治具５５上に、かしめ継手を取り付けた管１を配置する。管１を第二治具５５の第二支持溝６２に載置し、ナット４は第二治具５５の第二係止鍔６３と第一治具５４の第一係止鍔５９の間に位置するように配置し、ジョイント部材３は、管体部３０が第一係止鍔５９上に位置し、管１と接続される側の支点部３２が第一係止鍔５９の直近に位置するように配置する。この時点では、かしめ継手は管１に対し抜き差し自在の状態である。
【００２６】
この状態で、ステップＳ４として、かしめ継手工具５の万力部５１を作動させる。第一治具５４を装着した第一台座５２と、第二治具５５を装着した第二台座５３が互いに接近するように動作し、第一治具５４の第一係止鍔５９の第二治具５５に対向する側の面が、ジョイント部材３の支点部３２と当接し、第二治具５５の第二係止鍔６３が、ナット４の端部と当接する。さらに、第一治具５４と第二治具５５の動作に伴い、ナット４の第一治具５４側端部が、ジョイント部材３のスリーブ３１の先端部に押し付けられる。
【００２７】
ここで、上記した通り、ナット４はテーパ部４ａの一部がスリーブ３１のテーパ部３１ａの先端側の一部に外嵌した状態である。ナット４としては、内周面に形成されたテーパ部４ａの先端側（最も内径の大きい部分）の内径が、スリーブ３１のうち一部（テーパ部３１ａ以外の部分、及び、テーパ部３１ａにおける基部寄りの部分）の外径より小さいものを用いているので、ナット４とジョイント部材３とが互いに元の形状を保っている限り、スリーブ３１がこれ以上ナット４の内側に嵌り込むことはなく、ナット４は、スリーブ３１に一部のみ外嵌した状態で一旦止まる。しかし、続く万力部５１の動作により、展性のある素材で構成されたジョイント部材３のスリーブ３１は、高い強度を有するナット４に対して軸線方向に強い力で押し付けられる結果、ナット４の内周面から径方向内側に向かう力を受けて圧縮されるように変形し（かしめられ）ながら、ナット４の内側に潜り込んでいく。すなわち、ナット４とジョイント部材３は、それぞれの内周面または外周面の一部がテーパ（テーパ部４ａ及びテーパ部３１ａ）をなしつつ互いに一部で重なっているため、その重なった部分が軸線方向に押し付けられることで径方向に大きなかしめ力が発生するのである。
【００２８】
スリーブ３１がナット４に深く潜り込むに従い、スリーブ３１の変形が大きくなり、変形に対する反発力としてのかしめ力が増大し、この反発力は万力部５１にトルクとなって伝わる。図１８に示す如く、ナット４の第一治具５４側端部がジョイント部材３の支点部３２近傍に達し、増大した反発力によるトルクが所定値に達すると、万力部５１において、図示しないトルクリリース機構が働いて電動油圧部の圧力が開放され、万力部５１による軸線方向の圧縮動作が停止する。停止後、さらに図示しない前記トルクリリース機構により第一台座５２と第二台座５３が離間するように動作して元の位置まで戻る。以上の工程により、管１に対するかしめ継手の接続は完了する。このように、スリーブ３１の外周面に嵌着したナット４によりスリーブ３１を締め付けて管１に対して押し付け、管１の接合端部にジョイント部材３を気密接合するようになっている。
【００２９】
ステップＳ１からＳ４までが完了したら、ステップＳ５として、図１９（ａ）に示すように目印１１がスリーブ３１の先端にあたる位置にあるかどうか点検する。このように目印１１の位置がスリーブ３１の先端と一致していれば、管１は図１９（ｂ）に示す如く、差込代一杯までスリーブ３１に挿入された状態でジョイント部材３に接続されていると判断することができる。図２０（ａ）に示す如く、目印１１の位置がスリーブ３１の先端からずれている場合には、図２０（ｂ）に示すように管１のスリーブ３１への挿入が不十分であると判断される。この場合には接続部の密閉性や強度に不安が残るので、管１を切断するなどして別のかしめ継手に接続し直すことになる。
【００３０】
上記手順により管１とかしめ継手との接続が正常に完了したら、ステップＳ６として、上記と同様のステップＳ１〜Ｓ５からなる工程により、ジョイント部材３のもう一方の管接続部３４に対して別の管１を接続する。こうして、図２１に示す如く、管１と別の管１が、２個のインサート部材２，２と、２個のナット４，４と、２つの管接続部３４，３４を備えた１個のジョイント部材３とからなるかしめ継手を介して連結される。尚、ジョイント部材３として、Ｔ字型やＹ字型の管体部に３つの管接続部を備えたものなど、管接続部をより多く備えたものを使用する場合には、ステップＳ１〜Ｓ５を接続部の数だけ繰り返す。
【００３１】
上記のようなかしめ継手と管１の接続の工程においては、ジョイント部材３のスリーブ３１がナット４の内周面から力を受けて変形する際、スリーブ３１の内側に位置する管１も、スリーブ３１の変形に伴ってスリーブ３１の内周面から力を受け、径方向内側に圧縮変形する。変形した管１の内周は、さらに内側に位置するインサート部材２の外周面に強く押し付けられることになり、その結果、ジョイント部材３のスリーブ３１と、管１、インサート部材２の間で、径方向に強い密着が生じる。
【００３２】
このようなかしめ継手を用いた接続構造には漏れがなく、また全体が金属で形成されているため、熱や温度変化への耐性や、内外の圧力差に対する耐性など、空調設備の冷媒配管に用いる上で好適な種々の性質を有している。
【００３３】
尚、こうしたかしめ継手に関する一般的技術水準を示す文献としては、例えば、下記特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３４】
【特許文献１】特開２０１０―２５５７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３５】
しかしながら、上記したようなかしめ継手の場合、管１の内径に本体部２１の外径が略一致するサイズのインサート部材２を用いるので、図２１（ｂ）に示す如く、インサート部材２を挿入された部分の内径ｌ２は、管１の他の部分の内径ｌ１に比べ、インサート部材２の本体部２１の肉厚の分だけ小さくなる。また場合によっては、ジョイント部材３の管体部３０ないし段差部３３の内径ｌ３も、内径ｌ１と比較して小さいことがある。こうした構造のかしめ継手を冷媒配管の接続に用いる場合、かしめ継手の部分で配管内部の抵抗が大きくなり、冷媒が流通しにくくなってしまうという問題があった。
【００３６】
また、上記したかしめ継手と管１との接続の工程において、インサート部材２を挿入した管１の端部をジョイント部材３のスリーブ３１に挿入し、目印１１をつけてから一旦外すという手順（ステップＳ２、図１２参照）が面倒であり、目印１１をつけなくても差込代を容易に確認できるような管１、あるいはかしめ継手の構造が望まれていた。
【００３７】
本発明は上述の実情に鑑み、配管抵抗を低減するとともに、管の差込代を確認する手間を省略し得る管とかしめ継手の接続方法および接続構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明は、内部を流体が流通する金属製の端部に、均等な円断面を有する円筒形の本体部と該本体部の外周の一端側に張り出した鍔部を有し前記管を内側から支持する高強度鋼のインサート部材の前記本体部を内部に前記鍔部を接合端部端面に突き当たるまで挿入したうえで、前記管と連通する管体部の端部に展性のある金属素材で構成されて前記管端部の外周を外側から覆うスリーブと該スリーブの基部側の内周に張り出す段差部とを備えたジョイント部材を前記管の端部に前記インサート部材の前記鍔部が前記段差部の端部に当接するように取り付け、基部から先端に向かって所定距離離間した位置を起点に先端に向かって外径が小さくなるテーパ部を外周面に形成した前記スリーブに対し、前記内周面のうち少なくとも一部の内径が前記スリーブの前記テーパ部における一部の外径よりも小さい内径を有するよう、内周面のうち少なくとも一部に内径が端部に向かって大きくなるテーパ部を形成した高強度鋼のナットを軸線方向に押し付けることにより、該ナットを介し前記スリーブ及び前記管端部を径方向内側に圧縮変形させて前記インサート部材の外周面に押し付け、前記管と前記ジョイント部材を接続する管とかしめ継手の接続方法であって、前記管端部の差込代にあたる部分に拡径部を形成し、該拡径部の基部側外周に目視で視認し得る段差を設け、
前記インサート部材として、内径が前記管の前記拡径部以外の部分の内径と等しいものを用い、前記ジョイント部材として、管体部の内径が前記インサート部材の内径以上のものを用いる
ことを特徴とする管とかしめ継手の接続方法にかかるものである。
【００３９】
而して、このようにすれば、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大を抑制することができ、また差込代を示す目印をつける工程を必要としない。また前記インサート部材として、内径が前記管の前記拡径部以外の部分の内径と等しいものを用い、前記ジョイント部材として、管体部の内径が前記インサート部材の内径以上のものを用いることにより、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大をより確実に防止し得る。
【００４１】
また、本発明は、内部を流体が流通する金属製の管の端部に、均等な円断面を有する円筒形の本体部と該本体部の外周の一端側に張り出した鍔部を有し前記管を内側から支持する高強度鋼のインサート部材の前記本体部を内部に前記鍔部を接合端部端面に突き当たるまで挿入したうえで、前記管と連通する管体部の端部に展性のある金属素材で構成されて前記管端部の外周を外側から覆うスリーブと該スリーブの基部側の内周に張り出す段差部とを備えたジョイント部材を前記管の端部に前記インサート部材の前記鍔部が前記段差部の端部に当接するように取り付け、基部から先端に向かって所定距離離間した位置を起点に先端に向かって外径が小さくなるテーパ部を外周面に形成した前記スリーブに対し、前記内周面のうち少なくとも一部の内径が前記スリーブの前記テーパ部における一部の外径よりも小さい内径を有するよう、内周面のうち少なくとも一部に内径が端部に向かって大きくなるテーパ部を形成した高強度鋼のナットを軸線方向に押し付けることにより、該ナットを介し前記スリーブ及び前記管端部を径方向内側に圧縮変形させて前記インサート部材の外周面に押し付け、前記管と前記ジョイント部材を接続するよう構成された管とかしめ継手の接続構造であって、
前記管端部の差込代にあたる部分に拡径部が形成され、該拡径部の基部側外周には、目視で視認し得る段差が設けられ、
前記インサート部材の内径は、前記管の前記拡径部以外の部分の内径と等しく、前記ジョイント部材の管体部の内径は、前記インサート部材の内径以上である
ことを特徴とする管とかしめ継手の接続構造にかかるものである。
【００４２】
而して、本発明の管とかしめ継手の接続構造において、管とかしめ継手の接続時に、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大を抑制することができ、また差込代を示す目印をつける工程を必要としない。また前記インサート部材の内径は、前記管の前記拡径部以外の部分の内径と等しく、前記ジョイント部材の管体部の内径は、前記インサート部材の内径以上であることにより、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大をより確実に防止し得る。
【発明の効果】
【００４３】
本発明の管とかしめ継手の接続方法および接続構造によれば、配管抵抗を低減するとともに、管の差込代を確認する手間を省略し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の管とかしめ継手の接続構造を示す斜視図であり、（ａ）は管、（ｂ）はインサート部材、（ｃ）はジョイント部材、（ｄ）はナット、（ｅ）は管の別の形態の例、（ｆ）は管のさらに別の形態の例である。
【図２】本発明の管とかしめ継手の接続構造を示す断面図であり、（ａ）は管、（ｂ）はインサート部材、（ｃ）はジョイント部材、（ｄ）はナット、（ｅ）は管の別の形態の例、（ｆ）は管のさらに別の形態の例である。
【図３】本発明の管とかしめ継手の接続方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明による管とかしめ継手の接続手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図５】本発明による管とかしめ継手の接続手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図６】本発明による管とかしめ継手の接続手順を示す斜視図である。
【図７】本発明の管とかしめ継手の接続方法および接続構造により管同士が連結された状態を示す完成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図８】管および該管に接続するかしめ継手の部品を示す斜視図であり、（ａ）は管、（ｂ）はインサート部材、（ｃ）はジョイント部材、（ｄ）はナットである。
【図９】管および該管に接続するかしめ継手の部品を示す断面図であり、（ａ）は管、（ｂ）はインサート部材、（ｃ）はジョイント部材、（ｄ）はナットである。
【図１０】かしめ継手工具を示す正面図であり、（ａ）は治具を外した状態、（ｂ）は治具を取り付けた状態である。
【図１１】かしめ継手工具の治具を示す斜視図であり、（ａ）は第一治具、（ｂ）は第二治具である。
【図１２】従来の管とかしめ継手の接続方法を示すフローチャートである。
【図１３】従来の管とかしめ継手の接続手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１４】従来の管とかしめ継手の接続手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１５】従来の管とかしめ継手の接続手順を示す斜視図である。
【図１６】従来の管とかしめ継手の接続手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図１７】管とかしめ継手をかしめ継手工具により接続する手順を示す説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【図１８】管とかしめ継手をかしめ継手工具により接続する手順を示す平面図である。
【図１９】管とかしめ継手をかしめ継手工具により接続する従来の手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２０】管とかしめ継手をかしめ継手工具により接続する従来の手順を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【図２１】従来の管とかしめ継手の接続方法および接続構造により管同士が連結された状態を示す完成図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図１、図２は本発明の実施による管とかしめ継手の接続構造の一例を示すものである。管同士の連結に用いるかしめ継手（インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４）、かしめ継手工具５および第一治具５４、第二治具５５の基本的な構成は上記従来例（図８〜図１１参照）と同様であるが、本実施例の場合、図１（ａ）、図２（ａ）に示す如く、かしめ継手との接続にあたり、管１の端部に拡径部１２を設ける点に特徴がある。また、かしめ継手の各部品（インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４）や第一治具５４、第二治具５５も、拡径部１２に合わせるため従来例と比較して大きいサイズのものを用いる（これらのサイズについては後に詳述する）。
【００４７】
拡径部１２は、管１の他の部分より内径、外径ともに広げられた部分であり、図１（ａ）、図２（ａ）に示す如く、管１の先端部から長さＬの範囲にわたって設けられる。この長さＬは、上記従来例における長さＬと同じく、インサート部材２を挿入した管１の端部をジョイント部材３のスリーブ３１に挿入した際に該スリーブ３１に覆われる長さである。すなわち、拡径部１２は、本実施例の管１における差込代に相当する範囲に設ける。
【００４８】
拡径部１２外周の基部側には、拡径に伴って段差１３が形成される。尚、この段差１３、ないし拡径部１２と他の部分の外径の差は、図１（ａ）、図２（ａ）中では誇張して示してあるが、実際にはこれほどはっきりした段差である必要はなく、段差１３を目視で視認し得る程度の段差が形成されていれば良い。例えば図１（ａ）、図２（ａ）、あるいは図１（ｅ）、図２（ｅ）に示す如く、階段状の断面形状を有する段差１３とした場合は、外径の差が小さくても容易に視認し得るし、図１（ｆ）、図２（ｆ）に示す如くテーパ形状の段差１３としても良い。その他、段差１３は目視で視認し得る限りにおいて種々の形状をとり得る。
【００４９】
建設現場等で管１を扱う際には、上述したように、管１として定尺の管から現場の寸法に合わせた適当な長さを切り出したものが用いられることが多く、この場合には、管１の端部を現場にて拡管器等で加工し、拡径部１２ないし段差１３を形成する必要がある。一方、決まった各種寸法の管１を工場にて加工管として製造して現場に搬入するなど、用いる管１の寸法が予め決まっている場合には、拡径部１２ないし段差１３の予め形成された管１を準備して用いることもできる。また、定尺の管１を切断せず、そのまま別の管を継ぎ足して延長する箇所がある場合には、予め定尺の管１の端部を加工しておけば良い。
【００５０】
接続に用いるかしめ継手（図１（ｂ）〜（ｄ）及び図２（ｂ）〜（ｄ）参照）のサイズを説明すると、本実施例の場合、インサート部材２としては、管１の拡径部１２の内径に本体部２１の外径が略一致し、且つ管１の拡径部１２以外の部分の内径と本体部２１の内径が等しいサイズのものを用いる。すなわち、拡径部１２における内径の拡径分と、本体部２１の肉厚が略一致するものを用いる。あるいは、インサート部材２の肉厚に合わせて管１に拡径部１２を形成する。
【００５１】
ジョイント部材３としては、管１の拡径部１２の外径にスリーブ３１の内径が略一致するサイズのものを用いる。あるいは、スリーブ３１の内径に合わせて管１に拡径部１２を形成する。また、管体部３０ないし段差部３３の内径がインサート部材２の内径と略一致するか、インサート部材２の内径よりも大きいものを用いる。
【００５２】
ナット４には、内周面のうちテーパ部４ａの先端部（最も内径の大きい部分）の内径がジョイント部材３のスリーブ３１の先端部（最も外径の小さい部分）の外径より大きく、スリーブ３１のテーパ部３１ａ以外の部分（最も外径の大きい基部の部分）の外径より小さいサイズのものを用いる。
【００５３】
このように、インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４のいずれについても、管１の内径、外径が拡げられた拡径部１２にサイズを合わせる分、上記従来例の場合と比較してひと回り（インサート部材２の厚み分）大きい径のものを用いることになる。
【００５４】
また、インサート部材２は、本体部２１の軸線方向の長さが管１の差込代すなわち拡径部１２の軸線方向の長さＬと一致するか、それよりやや短いものを用いる。ジョイント部材３については、上述の如く、スリーブ３１の軸線方向の長さに合わせて管１に拡径部１２が形成されるが、これとは逆に、インサート部材２を挿入した管１の端部すなわち拡径部１２をスリーブ３１に挿入した際、該スリーブ３１の先端部と段差１３の位置が一致するよう、ジョイント部材３を選択しても良い。いずれにしても、段差１３の位置が差込代の長さを示すようになっていれば良い。ナット４の軸線方向の長さは、ジョイント部材３のスリーブ３１の軸線方向の長さと略一致するか、やや短いものを用いる。
【００５５】
かしめ継手工具５としては、上記従来例で使用したのと同じものを用いる（図１０（ａ）参照）。第一治具５４、第二治具５５の構成も上記従来例と同様であるが（図１１参照）、上述のように本実施例に用いるかしめ継手は従来例で用いたものよりも径が大きいので、そのサイズに適した第一治具５４、第二治具５５を使用する必要がある。
【００５６】
上記した本実施例による管とかしめ継手の接続の手順を、図３および図４〜図７を参照しながら説明する。図３は本発明の実施による管とかしめ継手の接続方法を説明するフローチャートであり、図４〜図７は管とかしめ継手の接続工程における各段階を示す図である。ここでは、予め拡径部１２ないし段差１３の形成された管１を用いるのではなく、かしめ継手との接続に際して管１を加工し、拡径部１２、段差１３を形成する場合を説明する。
【００５７】
まず、ステップＳ１１として（図３参照）、管１の端部にインサート部材２を挿入するが、それに先立って管１の端部を拡径し、拡径部１２を形成する。図示しないリーマ等の工具を用い、上記したインサート部材２やジョイント部材３のサイズに合わせ、管１の先端から長さＬにわたって内径および外径を拡張する。この際、管１の先端から長さＬの位置に段差１３が形成される。ここで、拡径に使われる工具としては、例えば管１の各種の規格サイズに適合した径および軸線方向の長さを有するタケノコドリル様のリーマ型拡管器等を使用すれば、異なる径を持つ複数の管１の端部に対し、それぞれに一定の形状の拡径部１２を形成できる。こうした拡管器では、管１の端部を内側から押し広げるように塑性加工することで、該管１端部に対し拡径部１２を形成できるようになっている。尚、管１の切断に伴い形成されるバリについては、この拡径の作業に伴い、塑性変形したりちぎれ飛ぶ等して取り除かれる。
【００５８】
拡径部１２を形成した後、図４に示す如く、管１の端部にインサート部材２の本体部２１を挿入する。上記したように、本体部２１の外径は管１の内径に略一致し、且つ本体部２１の外周の一端側には鍔部２２が張り出しているため、この鍔部２２が位置決めとなって、インサート部材２は本体部２１を鍔部２２の位置まで挿入したところで止まる。
【００５９】
ここで、拡径部１２および段差１３を有しない従来の管１の場合、上記従来例のステップＳ２（図１２、図１４、図１５参照）のように、一旦管１の端部をジョイント部材３に仮挿入して差込代をマーキングする必要があるが、本実施例の場合、段差１３が差込代の目印となるので、この工程は不要である。
【００６０】
管１端部の拡径とインサート部材２の挿入を終えたら、マーキングの工程は省略してステップＳ１２に移り、かしめ継手工具５へのセッティングを行う。以降のステップＳ１２〜Ｓ１５の工程は、上記従来例におけるステップＳ３〜Ｓ６と同様である。
【００６１】
図５に示す如く、インサート部材２を挿入した管１の端部すなわち拡径部１２をナット４に通してから、ジョイント部材３のスリーブ３１の開口に挿入する。インサート部材２を挿入した管１の拡径部１２は、段差部３３の位置まで挿入したところで止まり、このとき、段差１３の位置は、図５（ｂ）に示す如くスリーブ３１の先端と一致する。挿入の際には、拡径部１２の外周に図示しない接着剤を塗布すると良い。
【００６２】
このように、管１の拡径部１２にかしめ継手（インサート部材２、ジョイント部材３、ナット４）を取り付けたら、管１とかしめ継手をかしめ継手工具５にセットする。かしめ継手工具５の第一台座５２に第一治具５４を、第二台座５３に第二治具５５を装着し（図１０（ｂ）参照）、第一治具５４および第二治具５５上に、かしめ継手を取り付けた管１を配置する（図１７参照）。管１を第二治具５５の第二支持溝６２に載置し、ナット４は第二治具５５の第二係止鍔６３と第一治具５４の第一係止鍔５９の間に位置するように配置し、ジョイント部材３は、管体部３０が第一係止鍔５９上に位置し、支点部３２が第一係止鍔５９の直近に位置するように配置する。
【００６３】
ステップＳ１３として、かしめ継手工具５の万力部５１を作動させる。上記従来例におけるステップＳ４同様（図１２、図１８参照）、第一治具５４を装着した第一台座５２と、第二治具５５を装着した第二台座５３が互いに接近するように動作する。第一治具５４の第一係止鍔５９の第二治具５５に対向する側の面が、ジョイント部材３の支点部３２と当接し、第二治具５５の第二係止鍔６３が、ナット４の端部と当接し、ナット４の第一治具５４側端部が、ジョイント部材３のスリーブ３１の先端部に押し付けられる。  
ここで、上記した通り、ナット４としては、内周面に形成されたテーパ部４ａの先端側（最も内径の大きい部分）の内径が、スリーブ３１のうち一部（テーパ部３１ａ以外の部分、及び、テーパ部３１ａにおける基部寄りの部分）の外径より小さいものを用いているため、ナット４は、スリーブ３１に一部のみ外嵌した状態で一旦止まる。続いて、万力部５１の動作により、ナット４とジョイント部材３の間にさらに力を加えていくと、展性のある素材で構成されたジョイント部材３のスリーブ３１は、高い強度を有するナット４に対して軸線方向に強い力で押し付けられる結果、ナット４の内周面から径方向内側に向かう力を受け、かしめられながらナット４の内側に潜り込んでいく。ナット４の第一治具５４側端部がジョイント部材３の支点部３２近傍に達した段階で、かしめ継手からの反発力により図示しないトルクリリース機構が働いて電動油圧部の圧力が開放され、万力部５１による軸線方向の圧縮動作が停止し、さらに第一台座５２と第二台座５３が離間するように動作して元の位置まで戻る。
【００６４】
次に、ステップＳ１４として、接続箇所の点検を行う。ここでは、上記従来例の目印１１ではなく、段差１３を目印とし、この位置が図６に示す如く、スリーブ３１の先端と一致しているかどうかを確認する。尚、ここで、上述の通り、ナット４として、軸線方向の長さがジョイント部材３のスリーブ３１の軸線方向の長さと略一致するか、やや短いものを用いているので、図６に示すようにナット４の管体部３０側の端部が支点部３２に達した状態になっていれば、スリーブ３１の先端の位置を視認することができる。
【００６５】
上記手順により管１とかしめ継手との接続が正常に完了したら、ステップＳ１５として、上記と同様のステップＳ１１〜Ｓ１４からなる工程により、ジョイント部材３のもう一方の管接続部３４に対して別の管１を接続する。こうして、図７に示す如く、管１と別の管１が、２個のインサート部材２，２と、２個のナット４，４と、２つの管接続部３４，３４を備えた１個のジョイント部材３とからなるかしめ継手を介して連結される。
【００６６】
ここで、上記した通り、インサート部材２として、本体部２１の内径が管１の拡径部１２以外の部分の内径と等しいサイズのものを用いており、且つジョイント部材３についても、管体部３０ないし段差部３３の内径がインサート部材２の内径と略一致するか、インサート部材２の内径よりも大きいものを用いているので、かしめ継手の部分において配管抵抗が増大せず、空調設備の冷媒配管にかしめ継手を使用するうえで支障がない。
【００６７】
尚、本体部２１の内径は、管１の拡径部１２以外の部分の内径と必ずしも正確に等しくする必要はない。管１の端部を拡径して拡径部１２を設け、該拡径部１２に合ったサイズのインサート部材２やジョイント部材３を用いることにより、上記従来例（図８（ｂ）、図９（ｂ）、図２１参照）と比較して本体部２１や管体部３０ないし段差部３３の内径を大きく取り、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大を、冷媒の流通に支障がない程度まで抑制することができれば良い。
【００６８】
このように、上記本実施例によれば、内部を流体が流通する金属製の管１の端部に、該管１を内側から支持する高強度鋼のインサート部材２を挿入したうえで、管１と連通する管体部３０の端部に展性のある金属素材で構成されて管１端部の外周を外側から覆うスリーブ３１を備えたジョイント部材３を管１の端部に取り付け、基部から先端に向かって所定距離離間した位置を起点に先端に向かって外径が小さくなるテーパ部３１ａを外周面に形成したスリーブ３１に対し、前記内周面のうち少なくとも一部の内径が前記スリーブの前記テーパ部における一部の外径よりも小さい内径を有するよう、内周面のうち少なくとも一部に内径が端部に向かって大きくなるテーパ部４ａを形成した高強度鋼のナット４を軸線方向に押し付けることにより、該ナット４を介しスリーブ３１及び管１端部を径方向内側に圧縮変形させてインサート部材２の外周面に押し付け、管１とジョイント部材３を接続する管とかしめ継手の接続方法に関し、管１端部の差込代にあたる部分に拡径部１２を形成し、該拡径部１２の基部側外周に目視で視認し得る段差１３を設けるので、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大を抑制することができ、また差込代を示す目印をつける工程を必要としない。
【００６９】
また、上記本実施例においては、インサート部材２として、内径ｌ２が管１の拡径部１２以外の部分の内径ｌ１と等しいものを用い、ジョイント部材３として、管体部３０の内径ｌ３がインサート部材２の内径ｌ２ 以上のものを用いるので、かしめ継手の部分における配管抵抗の増大をより確実に防止し得る。
【００７０】
したがって、上記本実施例によれば、配管抵抗を低減するとともに、管の差込代を確認する手間を省略し得る。
【００７１】
尚、本発明の管とかしめ継手の接続方法および接続構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、上述の実施例ではかしめ継手との接続に際して管を加工し、拡径部および段差を形成する場合を例にとって説明したが、予め拡径部ないし段差の形成された管を用いても良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７２】
１    管
２    インサート部材
３    ジョイント部材
４    ナット
４ａ  テーパ部
５    かしめ継手工具
１２    拡径部
１３    段差
３０    管体部
３１    スリーブ
３１ａ  テーパ部
【図１】
0006630083.tif 000002
【図２】
0006630083.tif 000003
【図３】
0006630083.tif 000004
【図４】
0006630083.tif 000005
【図５】
0006630083.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006630083.tif 000008
【図８】
0006630083.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006630083.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006630083.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0006630083.tif 000016
【図１６】
0006630083.tif 000017
【図１７】
0006630083.tif 000018
【図１８】
0006630083.tif 000019
【図１９】
0006630083.tif 000020
【図２０】
0006630083.tif 000021
【図２１】
0006630083.tif 000022