(57)【要約】【課題】外気中の水分が継手内部に浸入して凍結することを防止したフレア継手及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るフレア継手は、継手本体１とフレアナット２とからなる。継手本体１には、雄ねじ１６ａとテーパ外面１４との間に、中心軸に平行な外周面である平行外面１５ａ、１５ｂが形成されている。フレアナット２には、雌ねじ２２と押圧テーパ面２４との間に中心軸に平行な内周面である平行内面２５が形成されている。平行外面１５ａ、１５ｂと平行内面２５とは、フレアナット２が継手本体１に締結された状態において、対向するように配置されて両者間に環状通路が形成される。そして、この環状通路内における接続管５のフレア部５１から離れた位置に、弾性材料からなるリング状のシール部材３が装着される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続管のフレア部を密接するためのテーパ外面と、フレアナットを螺合する雄ねじとを有する継手本体と、内部に、前記雄ねじに螺合する雌ねじと、接続管に形成されるフレア部を押圧するための押圧テーパ面とを有するフレアナットとを具備するフレア継手において、
前記継手本体は、前記雄ねじとテーパ外面との間に中心軸に平行な外周面である平行外面を備え、前記フレアナットは、前記雌ねじと前記押圧テーパ面との間に中心軸に平行な内周面である平行内面を備え、前記平行外面の直径は、テーパ外面の最大直径部の直径と同一又はそれより大きく、かつ前記雄ねじの谷の径より小さく形成され、前記平行内面の直径は、前記平行外面の直径より大きく、かつ、前記雄ねじの谷の径より小さく形成され、
さらに、この平行内面と平行外面とは、フレアナットが継手本体に締結された状態において対向するように配置されて両者間に環状通路を形成し、この環状通路内における接続管のフレア部から離れた位置に、弾性材料からなるリング状のシール部材が装着されている
ことを特徴するフレア継手。
【請求項２】
前記シール部材は、リング状に形成されたものであって、リング状を構成する素材の断面が円形であることを特徴とする請求項１記載のフレア継手。
【請求項３】
前記シール部材は、前記環状通路内におけるテーパ外面の近傍に配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のフレア継手。
【請求項４】
前記平行外面は、段付に形成され、前記雄ねじと前記シール部材との間の部分の直径が、シール部材が配置されている部分の直径より大きく形成されていることを特徴とする請求項３記載のフレア継手。
【請求項５】
前記シール部材は、前記平行外面又は平行内面に形成された凹溝に一部分が嵌め込まれて配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載のフレア継手。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のフレア継手を用いたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレア継手及びこれを用いた冷凍サイクル装置に関し、特に、フレア継手内部において空気中の水分が凍結することによるシール性能の低下を防止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に流体を流す流体管に対し用いられる継手は、管の劣化や流体供給管の劣化などが生じたときに交換、修理を容易に行うことができるように、取り外し可能なものが多く使われてきている。このような継手としては、用途に応じ各種の構造のものが存在する。
【０００３】
流体管の取り外し可能な継手の中では、構造が簡単で確実に接続できる継手としてフレア継手が広く利用されている。このフレア継手は、図６に示すように、継手本体１０１とフレアナット１０２とからなる。継手本体１０１は、先端の接続端部にテーパ外面１０４を備え、その後方の大径部１０５の外周にフレアナット１０２を螺合する雄ねじ１０６が形成されている。フレアナット１０２は、内部に略円柱状の空間を有し、この空間の内周面に前記雄ねじ１０６に螺合する雌ねじ１０７を備えている。また、フレアナット１０２の空間の突き当たり内面に、接続管１０３の接続端部に形成したフレア部１０８を押圧するための押圧テーパ面１０９が形成されている。そして、この押圧テーパ面１０９により、接続管１０３のフレア部１０８が前記テーパ外面１０４に圧接されることにより、継手本体１０１と接続管１０３とが接続されるものである。なお、このようなフレア継手の代表的なものとしては、特許文献１の図６及び図７に記載されたものがある。
【特許文献１】特開平５−１５８７８１号公報、図６、図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、このようなフレア継手では、継手内部におけるフレア部１０８の先端側に空間１１０が形成されている。また、この空間１１０は、図５における破線矢印Ａに示される外気進入通路により、外気に連通されている。この外気進入通路は、大径部１０５の雄ねじ１０６とフレアナット１０２の雌ねじ１０７との螺合部を通じて、継手周辺の外気と連通している。さらに、この接続後のフレア継手は、使用される冷媒等の流体の温度変化とともに継手自体の温度が変化する。そして、継手自体の温度が低下したときは、空間１１０内において空気中の水分が結露し、これに伴い前述の外気進入通路を経て、外部の空気中の水分がさらに空間１１０に浸入し、水分の結露量が漸増する。また、流体温度の変化や外気温度の変化により継手自体の温度が零度以下になると、空間１１０内に結露した水や空気中の水分が凍結し、凍結量が増大する。図６はこの状態を示したものであって、点々で示した部分Ｂが水分の凍結を示し、空間１１０が氷で満たされる。また、結露水は凍結することにより氷が体積膨張し、この体積膨張によりフレア部１０８が図６における実線矢印Ｃのように押圧される。また、この状態が繰り返されると、凍結する氷の体積膨張力によりフレア部１０８が図６のように押し出され、接続管１０３の端部が変形する。この結果、フレア部１０８のシール性能が低下し、冷媒漏れが生じる。
【０００５】
上記は、空気調和機における冷媒配管の継手を例に挙げて説明したが、このような継手内の水分の凍結の問題は、空気調和機等の冷凍サイクル装置以外の分野においても、大気温度の変化等により継手内の温度が変化し、継手内で水分が凍結してフレア部が押し出されるという問題が発生する。
【０００６】
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る。すなわち、本発明は、外気中の水分が継手内部に浸入して凍結することを防止したフレア継手及びこれを用いた冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み成されたものである。本発明に係るフレア継手は、継手本体とフレアナットとからなるものである。継手本体は、接続管のフレア部を密接するためのテーパ外面と、フレアナットを螺合する雄ねじとを有する。フレアナットは、内部に、前記雄ねじに螺合する雌ねじと、接続管に形成されるフレア部を押圧するための押圧テーパ面とを有する。さらに、継手本体は、前記雄ねじとテーパ外面との間に中心軸に平行な外周面である平行外面を備え、前記フレアナットは、前記雌ねじと前記押圧テーパ面との間に中心軸に平行な内周面である平行内面を備えている。平行外面の直径は、テーパ外面の最大直径部の直径と同一又はそれより大きく、かつ前記雄ねじの谷の径より小さく形成され、平行内面の直径は、前記平行外面の直径より大きく、かつ、前記雄ねじの谷の径より小さく形成されている。この平行内面と前記平行外面とは、フレアナットが継手本体に締結された状態において、対向的に配置されて両者間に環状通路を形成する。そして、この環状通路内における接続管のフレア部から離れた位置に、弾性材料からなるリング状のシール部材が装着されている。
【０００８】
前述の如く一般にフレア継手では、フレア部先端側の空間に対し、雄ねじと雌ねじとの螺合部を経由して外気が進入する外気進入通路が形成される。しかし、本発明によれば、この外気進入通路が、フレア部とこの螺合部との間でシール部材によりシールされる。これにより、シール部材から前記螺合部にかけての空間は外気と連通されるが、シール部材とフレア部との間の空間は密封状態となる。また、継手の温度が低下した場合、シール部材の前記螺合部側では空気中の水分が結露するが、シール部材とフレア部との間の空間は密封状態となるため、継手の温度が低下しても殆ど結露することがない。また、継手の温度がさらに低下して零度以下になった場合、シール部材の前記螺合部側は、外気と連通しているため、空気中の水分が結露し凍結する。しかし、シール部材とフレア部との間に形成される密封状の空間内部では、外気から水分が補充されることがないため、水分の凍結が殆どない。また、シール部材の前記螺合部側の空間における凍結により、氷の膨張力がシール部材に作用する。しかし、シール部材とフレア部との間には密封状の空間があるため、この膨張力はシール部材の変形に消費され、フレア部には作用しない。したがって、従来のフレア継手のように、継手内部の凍結により冷媒ガス漏れを生ずることがない。
【０００９】
上記において、シール部材は、リング状に形成されているものであって、リング状を形成する素材の断面を円形とする。このようにすると、シール部材の取付時において、シール部材と継手本体等との接触が滑らかになり、シール部材の取付作業が容易になる。また、フレアナットの螺合時においては、フレアナットの内面がシール部材の外表面に接触しながら滑らかにすべるので、フレアナットの取付作業を円滑に進めることができる。
【００１０】
また、このシール部材を前記テーパ外面の近傍位置に配置するようにしてもよい。このようにすれば、シール部材のフレア部側がテーパ外面への曲がり部となる。このため、この曲がり部により、シール部材のフレア部側への移動が規制される。したがって、シール部材を所定位置に保持する特別の構成を形成することなく、シール部材とフレア部との間の空間を保持することができる。
【００１１】
前記平行外面は、段付に形成され、前記雄ねじと前記シール部材との間の部分の直径を、シール部材が配置されている部分の直径より大きく形成してもよい。このようにすると、シール部材の雄ねじ側の位置が段部により規制されるので、シール部材の取付位置を設定通りに行うことができる。
【００１２】
なお、上記の構成では、接続作業時にシール部材を所定位置に配置しても、シール部材が継手本体から外れ易いという問題がある。このことを考慮して、また、前記平行外面又は平行内面に凹溝を形成し、この凹溝にシール部材の一部分を嵌め込むようにすることもできる。
【００１３】
また、本発明による冷凍サイクル装置は、上記構成のフレア継手を用いたものである。冷凍サイクル装置の場合は、継手の温度変化が激しく、また使用個所によっては継手自体の温度が零度以下となる場合も生じ易い。このため、冷凍サイクル装置に使用される継手では、特に継手内で水分が凍結する可能性がある。冷凍サイクル装置に本発明の継手を用いることは、このような問題に対してきわめて有効であり、継手内の水分の凍結による継手のシール性能の低下を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るフレア継手によれば、フレア部先端側から雄ねじと雌ねじとの螺合部を経由して外気に連通する外気進入通路がシール部材によりシールされる。これにより、シール部材とフレア部との間の空間が密封状態とされる。したがって、この空間では、空気中の水分が殆ど結露されることがなく、継手内部の水分の凍結によるフレア部のシール性能の低下が防止される。なお、シール部材の外気側では空気中の水分が凍結し、氷の膨張力がシール部材に作用するが、この氷の膨張力は、シール部材の変形により消費され、フレア部には伝達されない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、この発明の実施の形態１に係るフレア継手について、図１〜図３に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るフレア継手の部分断面図であって、フレアナットの締結前の状態を示している。図１に示すように、本実施の形態に係るフレア継手は、冷凍サイクル装置用の冷媒配管の継手として用いられるものであって、継手本体１と、フレアナット２と、シール部材３とを備えている。そして、このフレア継手は、継手本体１の基端側（反フレアナット側）に固定側配管４がロー付け等により接続され、継手本体１のフレアナット側に接続すべき接続管５を取り外し可能に接続するものである。また、この実施の形態のフレア継手は、銅合金により形成されている。
【００１６】
継手本体１は、図１に示すように、フレアナット２を取り外し可能とすることにより、接続管５を取り外し可能に接続する管接続部１１と、この管接続部１１の後方に形成された、ナット部１２と、このナット部１２のさらに後方に形成されたソケット部１３とから構成されている。
【００１７】
管接続部１１は、接続側端部に先細のテーパ外面１４が形成されている。このテーパ外面１４は、接続管５の先端部に形成されたフレア部５１を密接させて冷媒漏れのないようにするためのものである。また、管接続部１１には、テーパ外面１４の後端部から後方に向けて中心軸に平行な外周面、すなわち、平行外面を有する平行外面部１５が形成されている。この平行外面部１５は、段付の平行外面となるように、前方側の平行外面（テーパ外面側）１５ａがテーパ外面１４の最大直径部の直径ｄ１に等しい直径で形成され、後方側（反テーパ外面側）の平行外面１５ｂが、この前方側の平行外面１５ａの直径ｄ１より大きい直径ｄ２で形成されている。さらに、この平行外面部１５の後方には、外周にフレアナット２を螺合する雄ねじ１６ａを有する雄ねじ部１６が形成されている。この雄ねじ１６ａの谷の径ｄ３は、平行外面部１５の後方側の平行外面１５ｂの直径ｄ２より所定寸法大きく形成されている。この所定寸法は、リング状のシール部材３を構成する断面円形の素材の直径より大きい寸法である。
【００１８】
ナット部１２は、外観がナット形状に形成されたものであって、フレアナット２を締結するときに継手本体１をスパナ等の工具で把持するための部分である。また、ソケット部１３は、固定側配管４をロー付けする部分である。ソケット部１３からナット部１２にかけての中心部には、固定側配管４を所定位置に挿入して保持するための配管接続口１７が形成されている。また、ナット部１２から接続端部にかけての中心部には、固定側配管４と接続管５とを連通するための連通孔１８が形成されている。
【００１９】
フレアナット２は、中心軸方向に長いナット形状のものであって、内部には、後側（管接続部１１側）に開放する円柱状の空間２１が形成されている。また、この空間の内周面には継手本体１の雄ねじ１６ａに螺合される雌ねじ２２が形成されている。空間２１の突き当たり壁部（すなわち前方壁部）には接続管５を挿通するための貫通孔２３が形成されている。さらに、空間２１の突き当たり壁部における貫通孔２３周囲の内面には、接続管５の接続端部に形成されるフレア部５１を押圧する押圧テーパ面２４が形成されている。フレア部５１は、フレアナット２が継手本体１に螺合されるときに、この押圧テーパ面２４がフレア部５１の前面に密接して、フレア部５１を後方へ押圧する。これにより、フレア部５１の後面側がテーパ外面１４に密接される。また、この押圧テーパ面２４と雌ねじ２２との間には、この継手の中心軸に平行な内周面である平行内面２５が形成されている。平行内面２５は、前述の平行外面部１５の平行外面１５ａ、１５ｂの外径よりそれぞれ所定寸法大きく、かつ、前記雄ねじ１６ａの谷の径ｄ３より小さい直径ｄ４に形成されている。また、平行内面２５は、フレアナット２が締結されたときには、図２に示すように、前述の平行外面１５ａ、１５ｂと対向するように配置され、平行内面２５と平行外面１５ａ、１５ｂとの間に段付きの環状通路２６（図２参照）を形成する。
【００２０】
そして、この環状通路２６には、図２に示すように、シール部材３が設置されており、環状通路２６はシール部材３によりシールされている。このようにシール部材３が設置されることにより、シール部材３と接続管５のフレア部５１の先端との間の空間２７が密封状態となり、外気との連通が断たれる。なお、シール部材３の後方は、前述の雄ねじ１６ａと雌ねじ２２との螺合部を介して外気に連通されている。
【００２１】
シール部材３は、リング状に形成されたものであって、リング状を構成する素材の断面が円形に形成されている。シール部材３は、前述のように環状通路２６をシールするとともに、環状通路２６におけるシール部材３の前記螺合部側の空間に空気中の水分が凍結した場合、この凍結した氷の膨張力を吸収する機能を持たせている。このために、シール部材３の材料は、体積変化の比較的大きい弾性材料から形成されている。弾性材料としてはゴム、樹脂などが適用できる。なお、図２に示すように、このシール部材３を平行外面１５ａに取り付けた状態で、シール部材３の最外側の表面が平行内面２５に密接するように構成されている。このように構成することにより、シール部材３により環状通路２６のシールが行われることになる。また、この状態では、シール部材３の最も後側の表面が、平行外面１５ｂにより形成される段部１９に当接するように構成されている。
【００２２】
上記のように構成される本実施の形態に係るフレア継手は、次のようにして接続管５が接続される。なお、以下の説明においては、継手本体１に予め固定側配管４がロー付けにより接続されているものとして説明する。
【００２３】
まず、フレアナット２の貫通孔２３に対し、接続管５の先端部を貫通させて、フレアナット２を接続管５に外装する。次に、接続管５の接続端部に、所定の工具を使用して所定フレア角のフレア部を形成する。一方、継手本体１の平行外面１５ａにリング状のシール部材３を嵌め込む、このとき、シール部材３の後側が段部１９に接触するように取り付ける。次に、接続管５のフレア部５１を、継手本体１のテーパ外面１４に押し当てるようにしながら、フレアナット２の雌ねじ２２を継手本体の雄ねじ１６ａに螺合させて、フレアナット２を継手本体１に取り付ける。このとき、フレアナット２の螺合が進むにつれ、押圧テーパ面２４の押し付け力により、フレア部５１がテーパ外面１４と押圧テーパ面２４との間に挟み付けられる。このようにして接続が完了する。図２はこのようにして取付が完了した状態を示す。
【００２４】
本実施の形態に係るフレア継手は、このように接続されることにより、フレア部５１の先端側から雄ねじ１６ａと雌ねじ２２との螺合部を経由する従来の外気進入通路がシール部材３により２分される。すなわち、シール部材３から前記螺合部にかけての空間は外気と連通される。一方、シール部材３とフレア部５１の先端との間の空間２７は密封状態となる。本実施の形態に係るフレア継手は、このように構成されているので、継手の温度が低下した場合、シール部材３の前記螺合部側では空気中の水分が結露するが、シール部材３とフレア部５１との間の空間２７は密封状態となるため、継手の温度が低下しても殆ど結露することがない。また、継手の温度がさらに低下して零度以下になった場合、シール部材３の前記螺合部側は、外気と連通しているため、空気中の水分が結露し凍結する。しかし、シール部材３とフレア部５１の先端との間に形成される密封状の空間２７内では、外気から水分が補充されることがないため、水分の凍結が殆どない。また、シール部材３の前記螺合部側の空間における凍結により、図３（継手内が凍結した場合の図面）に示すように、氷の膨張力がシール部材３に作用する。なお、シール部材３とフレア部５１との間には密封状の空間２７があるため、この膨張力はシール部材３の変形に消費され、フレア部５１には作用しない。したがって、従来のフレア継手のように、継手内部の凍結により冷媒ガス漏れを生ずることがない。
【００２５】
このように構成される本実施の形態によれば次のような効果を奏することができる。
（１）フレア部５１の先端に接する空間２７が外気と連通しないため、この空間２７に凍結が殆ど生じない。したがって、本実施の形態に係るフレア継手では、継手内部の凍結により冷媒ガス漏れを生ずることがない。
【００２６】
（２）シール部材３は、リング状であって、寝具上を構成する素材の断面形状が円形に形成されているため、シール部材３の取付時において、シール部材３と継手本体１等との接触が滑らかになり、シール部材３の取付作業が容易になる。また、フレアナット２の螺合時においては、フレアナット２の内面がシール部材３の外表面に接触しながら滑らかにすべるので、フレアナットの取付作業を円滑に進めることができる。
【００２７】
（３）シール部材は、平行内面２５と平行外面１５ａ、１５ｂとで形成される環状通路２６におけるテーパ外面１４の近傍位置に配置されるので、シール部材３のフレア部５１側が、テーパ外面１４とフレアナット２の押圧テーパ面２４との間に形成される空間部への曲がり部となる。このため、シール部材３は、この曲がり部により、フレア部５１側への移動が規制される。この結果、シール部材３を所定位置に保持する特別の構成を形成することなく、シール部材３とフレア部５１との間に空間２７を保持することができる。
【００２８】
（４）平行外面１５ａ、１５ｂが段付に形成され、シール部材３の雄ねじ１６ａ側の位置がこの段部１９により規制されているので、シール部材３の取付位置を設定通りに行うことができる。
【００２９】
（５）フレア継手を用いた冷凍装置では、フレア継手自体の温度が零度以下となる場合も多く、フレア継手内で水分が凍結する可能性があるが、本実施の形態に係るフレア継手を用いれば、継手内の水分の凍結による継手のシール性能の低下を確実に防止することができる。
【００３０】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図４に基づき説明する。実施の形態２のフレア継手は、シール部材の取付を変更したものである。なお、図４において、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３１】
実施の形態２に係るフレア継手は、平行外面が実施の形態１のような段付にはなっていない。基本的に同一レベルの平行外面１５ａが形成されている。そして、シール部材３を取り付ける平行外面１５ａの部分には、全周に亘る凹溝１５ｃが形成されている。また、シール部材３の略半分がこの凹溝１５ｃ内に嵌入されている。
【００３２】
実施の形態２に係るフレア継手は、以上のように構成されているので次の効果をする。凹溝１５ｃを形成する側面でもシール効果が発揮されるので、シール効果が向上する。また、シール部材３は、取付時、凹溝１５ｃに嵌入されるので、継手本体１から容易に外れることがないとともに、作業性が向上する。
【００３３】
上記各実施の形態は、次のように変形することもできる。
（１）実施の形態１及び２において、平行外面１５ａの直径ｄ１は、テーパ外面の最大直径部の直径ｄ１と同一で形成されているが、それより大きくしてもよい。
【００３４】
（２）
実施の形態２における凹溝１５ｃに代えて、図３に記載のように、平行内面２５に同様の凹溝２５ａを設けてもよい。
【００３５】
（３）シール部材３は、リング状を構成する素材の断面を円形としているが、この断面形状以外の楕円、四角形など適宜の断面形状としてもよい。
（４）上記フレア継手は、冷凍サイクル装置用として形成されており、銅系合金材料により形成されているが、他の用途に使用されるものに変更してもよい。また、その場合に鉄、鉄系合金など適宜の材料を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１に係るフレア継手の接続前の部分断面図である。
【図２】同フレア継手の接続後の部分断面図である。
【図３】同部分断面図であって、内部で水分が凍結した状態図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るフレア継手の接続後の部分断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２の変形例に係るフレア継手の接続後の部分断面図である。
【図６】従来例に係るフレア継手の接続後の部分断面図である。
【図７】同部分断面図であって、内部で水分が凍結した状態図である。
【符号の説明】
【００３７】
ｄ１、ｄ２、ｄ４…直径、ｄ３…谷の径、１…継手本体、２…フレアナット、３…シール部材、５…接続管、１４…テーパ外面、１５ａ、１５ｂ…平行外面、１５ｃ、２５ａ…凹溝、１６ａ…雄ねじ、２２…雌ねじ、２４…押圧テーパ面、２５…平行内面、２６…環状通路、５１…フレア部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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