圧縮継手の仕組み: 完全な技術、選択、および設置ガイド

圧縮継手の仕組みといつ使用するか

圧縮継手 圧縮ナットを使用して、ナットを締めるときにフェルール (またはオリーブ) と呼ばれる変形可能な金属リングをチューブの外面に押し込み、フェルールを塑性変形させてチューブをしっかりとグリップし、同時に継手の本体シートに対して耐圧の金属間シールを形成します。 はんだ、接着剤、熱、ねじシール剤は必要ありません。圧縮ナットは機械的な力を提供します。フェルールはグリップとシールの両方を提供します。そして継手本体は、変形したフェルールがシールするシートを提供します。 3 コンポーネント システムは、継手のサイズと材料の仕様に応じて、完全真空から 800 bar まで圧力を保持するジョイントを作成し、現存するチューブ接続技術の中で最も多用途で広く使用されています。

真鍮製圧縮継手は、一貫したフェルール シート形状に必要な正確な公差に合わせて機械加工され、水や最も一般的なガスに対する自然な耐食性があり、すべての標準的な配管および計装圧力に対して十分な材料強度を備え、ステンレス鋼の代替品と比べてコスト競争力があるため、最も広く製造され指定されている圧縮継手タイプです。真鍮圧縮継手は、英国、アイルランド、オーストラリアの給水配管の標準であり、世界中でガス供給、計装配管、圧縮空気分配システムで広く使用されています。

エアコンプレッサーの継手は、圧縮空気システムで使用される圧縮タイプとクイックコネクトタイプの両方の接続を網羅しており、圧縮タイプのジョイントは配電システムの固定インフラストラクチャ (幹線配管および常設分岐接続) に使用され、クイックコネクトカップリングは頻繁に接続と取り外しが必要なツール接続ポイントに使用されます。どの継手のタイプが圧縮空気システムのどの部分に適用されるかを理解することで、固定配管でのクイック接続継手の使用 (持続的な圧力サイクルで漏れが発生する場合) や、ツールの接続点で圧縮継手を使用する (頻繁な取り外しによりフェルールが損傷する場合) という一般的なエラーを防ぐことができます。

圧縮継手の仕組み: 完全な機械的説明

圧縮継手はどのように機能するのかという疑問は、その答えが基礎力学、材料科学、流体シール物理学に及びます。圧縮継手の動作原理は、説明すると単純に見えますが、チューブを損傷したり継手本体に過剰な応力を加えることなく、信頼性の高いシールを実現するには、狭い変形範囲内で発生するフェルール材料の精密に制御された塑性変形が必要です。

3 つのコンポーネントとそれらの相互作用

すべての圧縮継手アセンブリは、継手が機能するために存在し、正しく組み立てられている必要がある 3 つのコンポーネントで構成されています。

• フィッティング本体: 圧縮ナットを受け入れるねじ付きの外部セクションと、締め付け中にフェルールの先端が押し当てられる内部の円錐形または平面の座面を備えた機械加工された金属本体。本体には、チューブの端がフェルールの着座形状に対して正しく配置されることを保証するために、チューブの端が突き当たる継手穴の内側にチューブストップ、肩部または段差も含まれています。圧縮接続の反対側のポートは、用途に応じてねじ切り (NPT、BSP、またはメートル法)、別の圧縮端、またはプッシュ接続継手を使用できます。
• フェルール（オリーブ）： 圧縮ナットを取り付ける前にチューブ上をスライドする、変形可能な金属 (通常は真鍮またはステンレス鋼) の短いリング。フェルールは重要なシール要素です。圧縮ナットを締めると、フェルールが継手本体シートに対して前方に押し出され、同時にフェルール後部のナットの円錐面から半径方向の圧縮が加えられます。この軸方向の力と半径方向の力の組み合わせにより、フェルールがチューブの外径に対して内側に、継手の本体シートに対して外側に塑性変形し、チューブとフェルールとフェルールと本体の 2 つのシールが同時に形成されます。シングルフェルールシステムは、両方のシール機能に 1 つのフェルールを使用します。ダブルフェルール（ツインフェルール）システムは、ボディのシールにフロントフェルール、チューブのグリップにリアフェルールを使用し、高振動または高圧アプリケーションでの信頼性を向上させます。
• 圧縮ナット: 継手本体の雄ねじと係合するねじ付きナットで、フェルールの後部に接触する円錐形の内面を持っています。圧縮ナットを時計回りに回すと (ナットの端から見て)、継手の本体のねじ山に沿って軸方向に進み、フェルールを本体シートに対して前方に駆動します。圧縮ナットはフェルールを変形させるすべての力を加えます。それ自体はいかなる表面に対してもシールを形成しません。圧縮ナットの正しいトルクが重要です。締め付けが不十分だとフェルールが部分的にしか変形せず、静圧テストには合格しても、振動や圧力サイクルが加わると漏れが生じます。締めすぎるとフェルールが過度に押しつぶされ、チューブの壁に食い込み、圧力サイクル下で疲労亀裂を引き起こす応力集中が生じます。

シールの仕組みを詳しく解説：コンプレッションナットを締めるとどうなるか

圧縮継手を組み立てるときの一連のイベントは、正しい締め付け手順が非常に重要である理由を説明しています。

1. チューブは、圧縮ナットとフェラルを通して、チューブのストップに突き当たるまで継手本体に挿入されます。 これにより、フェルールがフィッティング本体シートに対して正しい軸方向の位置に配置されます。チューブがチューブストップに対して完全に底に着いていない場合、フェルールが変形したときに間違った位置になり、本体に対して正しく密閉されなくなります。
2. 圧縮ナットを継手本体に手で締めます。 この時点で、フェルールはチューブ上に緩く配置されており、ナットのコーン面はフェルール後部に接触しているだけですが、変形力は加えられていません。この段階でも、アセンブリを分解して再配置することができます。
3. 圧縮ナットはレンチで締めます。 ナットが前進すると、その円錐面がフェルールの後面に軸方向の力を加え、フェルールを前方に押します。前方に移動するフェルールはフィッティング本体シートに接触し、それ以上の軸方向の移動に抵抗します。ナットを継続的に前進させると、ナットのコーン面 (フェルール後部を内側および前方に押す) とボディ シート (フェルール前部を支持する) の間にかかる力が増加します。この双方向の力によりフェルールが塑性変形します。フェルールの外径は、本体シートと接触する部分でわずかに拡大し、チューブの外径と接触する部分でわずかに収縮します。
4. フェルールがチューブ外径に食い込みます 2 つの円形の接触バンド (ツイン フェルール システムの場合は前部と後部、シングル フェルール システムの場合は 1 つのバンド) で接触し、圧力下でのチューブの引き抜きに耐える機械的グリップを形成します。同時に、変形したフェルールの前面がフィッティング本体のシートに強く押し付けられ、フェルールと本体の間に耐圧シールが形成されます。
5. 本締め完了 特定の取り付け規格の標準手順に従った場合: 通常、シングルフェルール取り付けの場合は手で締めてから 1 と 1/4 回転、精密機器の取り付けの場合は締め付けトルクがメーカー指定の値に達するまでです。 広く使用されている Swagelok ツインフェルール設計の場合、標準のメイクアップ手順では、すでに変形したフェルールの過度の圧縮を避けるために、最初の組み立てでは指で締めてから 1 と 1/4 回転、漏れが発生した場合のその後の再締めでは 1/4 回転だけ追加することが指定されています。

シングルフェルールとダブルフェルールの圧縮継手: それぞれを使用する場合

シングルフェルールとダブルフェルール (ツインフェルール) の圧縮継手の設計の選択は、厳しい条件下での漏れ防止性能に影響します。

圧縮シールの物理学: ねじ山シーラントなしで機能する理由

正しく作成された圧縮継手は、チューブおよび本体シートに対するフェルールの塑性変形により、ほとんどの標準的な用途で継手を押し通そうとする流体またはガスの圧力を 10 ～ 50 倍超える金属間接触応力を生成するため、漏れのない性能を実現します。銅管上の標準真鍮圧縮継手を正しく締め付けた後のフェルールと本体の境界面での接触応力は通常 400 ～ 600 MPa (メガパスカル) ですが、水道における同じ継手の最大使用圧力は通常 15 ～ 35 bar (1.5 ～ 3.5 MPa) です。接触応力は使用圧力の 100 ～ 400 倍を超えます。そのため、圧縮フィッティングにはネジ山シーラントや補助的なシーリング材が必要ありません。金属間の接触シールは、保持する必要がある圧力よりもはるかに強力であるため、ジョイントのシーリング機構には膨大な安全マージンが組み込まれています。

真鍮製圧縮継手: 真鍮が標準材料である理由と、どのようなバリエーションが存在するのか

真鍮圧縮継手は、真鍮がねじ込み継手を支配しているのと同じ基本的な理由で、世界の配管、ガス、および計器継手の市場を支配しています。つまり、精度の公差に合わせて簡単かつコスト効率よく機械加工でき、広範囲の一般的な流体およびガスに対する自然な耐食性を提供し、フェルールに必要な特定の塑性変形特性を発現させ、ほとんどの配管およびガス用途の温度範囲にわたって寸法安定性を維持します。真鍮が指定されている理由と利用可能なバリエーションを理解することは、調達専門家と設置業者の両方が特定の用途に合わせて材料を正しく決定するのに役立ちます。

圧縮継手本体およびフェルール用の黄銅合金の選択

標準真鍮圧縮継手アセンブリの 2 つの真鍮コンポーネント (継手本体とフェルール) は、通常、異なる真鍮合金グレードから製造されます。これは、本体とフェルールには異なる機能要件があり、材料の最適化が異なるためです。

• フィッティング本体合金 (通常は CW617N または C36000): 継手本体は、継手の寸法精度と圧力定格を決定する精密なねじ切り、シート形状、およびチューブストップ寸法のために高い機械加工性を必要とします。 CW617N (耐脱亜鉛性または DZR 黄銅) は英国およびヨーロッパの給水継手の規格で、約 58% の銅、38% の亜鉛、2% の鉛と、激しい給水における脱亜鉛腐食を抑制する少量のヒ素の添加が含まれています。 C36000 快削黄銅 (銅 61%、亜鉛 35%、鉛 3%) は、地域の規制によって耐脱亜鉛性が義務付けられていない継手本体用の米国の標準仕様です。
• フェルール合金 (通常は CW502L または同等の軟質真鍮): フェルールには、追加の締め付けでさらなる変形が生じないほどの破損や加工硬化を起こすことなく、適切な締め付けトルクで塑性変形するための制御された延性が必要です。鉛含有量が低い軟質焼鈍黄銅（変形領域での亀裂を最小限に抑えるため）は、銅管用途の標準フェルール材料です。フェルールは、変形するチューブよりも柔らかくなければなりません。柔らかい銅チューブの場合は、標準の真鍮のフェルールが適切です。ステンレス鋼または硬質銅管の場合、より柔らかいまたはより延性のあるフェルール材料が必要になる場合があります。

DZR 真鍮圧縮継手: 標準の真鍮では不十分な場合

標準的な真鍮（ヒ素脱亜鉛防止添加剤を含まない）は、特定の水条件で脱亜鉛を受けやすいです。軟水（総溶解固形物が少ない）、酸性（pH 7 未満）、塩化物が多い水、または摂氏 60 度を超える高温では、黄銅合金から亜鉛が選択的に浸出し、取り付け面に構造強度がほとんどない多孔質の銅スポンジが残ります。この脱亜鉛故障モードは、継手の外観は無傷に見えますが、その穴が構造的に弱い多孔質銅構造に変換されており、通常の使用圧力下では警告なしに崩壊するため、潜行性です。

DZR (耐脱亜鉛性) 真鍮製圧縮継手は、英国水道規則 (1999 年給水 (水道継手) 規則) に基づき、新築のすべての給水継手に対して必須であり、水の化学的性質が厳しいことが知られている設置場所 (TDS 50 mg/L 以下の軟水、pH 7.2 以下、または 100 mg/L 以上の高塩化物) では強く推奨されます。 DZR 真鍮継手は、見た目は標準の真鍮継手と同じですが、耐脱亜鉛仕様を確認するために、DZR マークと WRAS (水道規制勧告制度) 承認マークを付ける必要があります。

ステンレス鋼と真鍮の圧縮継手: それぞれを指定する場合

用途の化学的環境、温度範囲、またはシステムの清浄度要件が真鍮の要件を超える場合、ステンレス鋼の圧縮継手は正しい仕様となります。

• 次の場合には、ステンレス鋼 (通常 316L グレード) 圧縮継手を指定してください。 プロセス流体には 500 mg/L を超える塩化物が含まれており、摂氏 60 度を超える温度で黄銅の応力腐食割れを引き起こす可能性があります。この流体は、黄銅の表面酸化生成物をプロセスの流れに溶解する有機溶媒です。このシステムは摂氏 120 度を超える温度で動作し、真鍮の強度が著しく低下し始めます。純度要件 (半導体、医薬品、または食品グレード) により、プロセスの流れ中に検出可能な銅または亜鉛が禁止されています。または、露出した真鍮の塩気腐食が懸念される海岸または海洋環境で継手が外部環境にさらされる場合があります。
• 次の場合に真鍮圧縮継手を指定してください。 用途には、給水、ガス供給、標準的な圧縮空気、または摂氏 120 度未満の一般的な工業用流体が含まれます。コストが主な考慮事項です (316L ステンレス圧縮継手は通常、同等の真鍮継手の 3 ～ 5 倍のコストがかかります)。また、チューブ材料のフェルール延性要件は、標準の真鍮フェルールで満たすことができます (銅、真鍮、およびナイロン チューブはすべて、標準の真鍮フェルールと互換性があります)。

圧縮継手の規格と認証マーク

さまざまな用途の真鍮製圧縮継手は、寸法精度、材料組成、圧力定格、および試験方法を管理する特定の基準を満たす必要があります。

• BS EN 1254 (英国およびヨーロッパ): 圧縮継手を含む銅継手の主要なヨーロッパ規格。パート 1 では、銅管用の圧縮継手を説明します。パート 2 では、プラスチック パイプの継手について説明します。パート 4 では、銅管とプラスチック管の両方に使用する継手を説明します。 EN 1254 に準拠した継手には、英国の水用途に対する WRAS 認証マークが付いています。
• ASTM B16.18 および ASTM B16.26 (米国): 水道配管用途の圧縮継手を含む、鋳造銅合金および鍛錬銅および銅合金継手を管理する米国の規格。米国の飲料水と接触する継手には、NSF/ANSI 61 認証がさらに必要です。
• ISO 8434 (計装): 流体動力および一般用途向けの金属製チューブ継手を管理する国際規格で、シングルフェルールとツインフェルールの両方の圧縮設計をカバーしています。これは、圧力、温度、および流量測定システムで使用される計装およびプロセス チューブの圧縮継手について参照される規格です。

コンプレッションナット: デザイン、機能、シーリングにおける重要な役割

圧縮ナットは、あらゆる圧縮継手アセンブリのアクティブな機械要素です。これは取り付け者が締め付けるコンポーネントであり、完成したジョイントが漏れがないのか、締めすぎているのか、締めすぎているのかを正確な締め付けトルクまたは回転数によって決定するコンポーネントです。機能の点では 3 つのコンポーネントの中で最も単純であるにもかかわらず (純粋に力を伝達するねじ付きナットです)、圧縮ナットの設計の詳細は、最終的なジョイントの品質と正しい取り付けの容易さに大きく影響します。

圧縮ナットの形状とフェルールの駆動方法

圧縮ナットには 2 つの機能的な形状があり、継手規格の寸法公差に合わせて正確に機械加工する必要があります。

• 内部ネジ: 継手本体の雄ねじと係合し、取り付け者のレンチによってナットに加えられた回転トルクを、フェルールを前方に駆動する線形軸力に変換します。ねじ山ピッチは機械的利点を決定します。ねじ山ピッチが細かくなると (1 インチあたりのねじ山が多くなる)、回転角度が 1 回転あたりの軸方向の前進量に変換され、アセンブリを完了するためにより多くの回転数が必要になりますが、より正確なトルク制御が可能になります。ねじ山ピッチが粗くなると、回転角度ごとのトルク制御の精度が低下しますが、より迅速な組み立てが可能になります。
• ドライブコーンフェイス: フェルールの後面に接触する、圧縮ナット ボアの前部にある内部円錐面。ナットが継手本体のねじ山に沿って進むと、この円錐面がフェルール後部に軸方向の前方向の力と半径方向内向きの力の両方を加え、フェルールをチューブの外径に食い込ませる塑性変形に寄与します。円錐面の角度 (通常、取り付け基準に応じて取り付け軸から 20 ～ 45 度) によって、フェルールにかかる軸方向の力と半径方向の力の比率が決まり、したがってフェルールが発生するチューブのグリップとシール力の相対的なバランスが決まります。

コンプレッションナットの材質オプションとその実際的な意味

圧縮ナットは、それが係合する継手本体と同じ材料オプションで利用できますが、圧縮ナットがピーク締め付けトルクで圧縮継手アセンブリ内のすべてのコンポーネントの中で最も高い応力を受けることをさらに考慮してください。

• 真鍮圧縮ナット: 配管、ガス圧縮継手の標準材質です。真鍮は、標準使用圧力に対して適切な引張強度を備え、継手本体やプロセス流体による腐食に耐性があり、ねじ山が剥がれたりナットが割れたりすることなくフェルールを正しく変形させるために必要なトルク値に適合します。 15mm (1/2 インチ) の真鍮圧縮ナットは、通常、ねじ山の内径の引張強度が 20 kN (キロニュートン) を超え、フェルールを正しく装着するのに必要な力をはるかに上回っています。
• ステンレス鋼圧縮ナット: 黄銅よりも高い引張強さを提供し（316L ステンレス鋼の最小降伏強さは約 170 MPa であるのに対し、標準的な黄銅の場合は 80 ～ 120 MPa）、高圧機器のチューブ用途でねじ山が剥がれる危険を冒すことなく、ナットがより大きな力をフェルールに加えることができます。ステンレス製ナットとステンレス製フェルールおよびボディの組み合わせは、高圧ガス、油圧、分析機器用途の標準仕様です。
• ポリマー (ナイロンまたは PVDF) 圧縮ナット: 金属部品がプロセス流体によって攻撃される可能性がある腐食性化学サービス用の全プラスチック圧縮継手で使用されます。ポリマーナットは金属ナットよりも定格トルクが低く、フェルールに適用できる圧縮力が制限されるため、同じ公称内径の金属圧縮継手アセンブリと比較して最大使用圧力が低下します。

正しいコンプレッションナットの締め付け: 最も一般的な取り付けエラー

圧縮ナットの締め付けが間違っていると、初期設置時とメンテナンス作業の両方で圧縮継手の失敗の大部分が発生します。正しい締め付け手順はフィッティング規格によって異なりますが、基本的な原則は一貫しています。

1. 締め始める前に、チューブがチューブストップに完全に突き当たっていることを確認してください。 片手でチューブに前方向の圧力を加えながら、もう一方の手でナットをねじ込み始め、最初の締め付け中にチューブがチューブ停止位置に留まっていることを確認します。ナットのねじ切り中にチューブがチューブストップから押し戻されると、フェルールの位置が不正確になり、ジョイントが確実にシールされなくなります。
2. 最初の段階としてのみ手締めで締めてください。 ナットが手で完全に締められ、ねじ山が正しくかみ合わされ、ねじ山が交差していないことを確認するまで、レンチのトルクを加えないでください。クロススレッドの圧縮ナットは緩んでいるように感じられ、1 回転ごとに 1 つの回転位置で顕著な抵抗が生じます。正しくねじ込まれたナットは滑らかに感じられ、手で締めるにつれて抵抗が徐々に増加します。
3. 継手タイプは手締めから指定の回転を加えてください。 英国および欧州の標準シングルフェルール配管圧縮継手 (BS EN 1254): 銅管の場合は指締めを過ぎて 1 と 1/4 回転、プラスチック チューブの場合は 2 回転します (柔らかいインサートを変形させるにはさらに圧縮が必要です)。 ツインフェルール計器フィッティング (Swagelok タイプ): 最初の組み立てでは指で締めて正確に 1 と 1/4 回転させます。 この回転仕様は、校正されたトルク レンチを必要とせず、アセンブリ間のねじ潤滑のばらつきの影響を受けないため、現場で取り付ける場合のトルク仕様よりも信頼性が高くなります。
4. 「固い」と感じても規定回転以上締め続けないでください。 指定された回転を超えて締めすぎると、フェルールが過度に押しつぶされ、フェルールの噛み込み部分でチューブが損傷し、静圧テストでは最初は接合部に漏れがないように見えても、応力集中が生じて圧力サイクル下でチューブに亀裂が生じます。

エアコンプレッサーの継手: タイプ、接続、およびシステム設計

エアコンプレッサー継手は、コンプレッサー出力接続から配電幹線を経て個々のエアツール接続ポイントまで、圧縮空気システムのさまざまなポイントで使用されるいくつかの異なる継手タイプを包含するカテゴリ用語です。圧縮空気システムのどの部分にどの継手のタイプが適しているかを理解することで、固定配管でツールエンド継手を使用したり、再組み立てによってフェルールが損傷するほど頻繁に切断サイクルが行われるツール接続点に配管圧縮継手を適用したりする一般的なエラーを防ぐことができます。

圧縮空気システムの 3 つのゾーンとその適合要件

完全な圧縮空気分配システムには、機能的に異なる 3 つのゾーンがあり、それぞれに異なる取り付け要件があります。

• ゾーン 1: エアレシーバーへのコンプレッサー出力 (高圧メインライン): このセクションはシステム内の最高の圧力と温度を処理し、コンプレッサーから出る圧縮空気は 100 ～ 175 PSI (7 ～ 12 bar)、温度はコンプレッサーのタイプとアフタークーラーの仕様に応じて 50 ～ 120 ℃になります。このゾーンの継手は、適切な安全係数を備えたコンプレッサーの最大カットアウト圧力に対応する圧力定格でなければなりません。銅または鋼管用の圧縮継手、または BSP ネジ付き真鍮継手は、ゾーン 1 接続の標準仕様です。
• ゾーン 2: エア受信機から配信ドロップ (固定配信インフラストラクチャ): このセクションでは、作業圧力 (通常 80 ～ 125 PSI または 5.5 ～ 8.6 bar) で圧縮空気を作業場または施設に分配します。幹線ジョイント用の固定ねじ付き真鍮継手と、銅またはフレキシブルチューブ分岐接続用の圧縮継手が標準仕様です。これらのジョイントは設置時に一度作成され、定期的には乱されないため、圧縮ジョイントまたはねじジョイントが同様に適切になります。クイック接続継手は、ゾーン 2 の固定インフラストラクチャには適していません。連続稼働するコンプレッサー システムの持続的な圧力サイクル下で漏れが発生します。
• ゾーン 3: エアツールへの分配ドロップ (頻繁に切断される): このセクションは、通常の作業場作業中に 1 日に何度も接続および取り外しが行われるフレキシブル ホースとツールの接続ポイントです。クイックコネクト カップリング (プッシュイン プラグおよびリリース カラー ソケット) はゾーン 3 の必須仕様です。これは、工具を使用せずに迅速な工具交換が可能であり、プラグが引き抜かれたときに自動シールが提供され、耐用年数にわたって数千回の接続と切断のサイクルを想定して設計されているためです。圧縮継手はゾーン 3 には適していません。ソケットからフレキシブル ホースを取り外すたびに、フェルールをホースの端から切断し、新しい圧縮継手を取り付ける必要がありますが、これは毎日の工具交換には現実的ではありません。

固定インフラ用圧縮型エアコンプレッサー継手

圧縮空気システムのゾーン 1 およびゾーン 2 では、次の場所で銅またはステンレス鋼チューブ用の圧縮継手が使用されます。

• 接続は永続的であるか、まれに中断されます。 ゾーン 2 分配システムの圧縮継手は 10 ～ 20 年間問題なく使用できる可能性があり、その間、コンプレッサーのオン/オフ サイクルの連続的な圧力サイクル (通常、忙しい作業場では 1 時間あたり 5 ～ 20 の圧力サイクル) に対して漏れ防止性能を維持する必要があります。
• チューブの外径接続は、パイプのネジ接続よりも実用的です。 複雑な分岐マニホールドや、コンパクトなスペースに複数の小口径接続が必要な計器用空気分配システムでは、外径 6mm、8mm、または 10mm の銅またはステンレス チューブの圧縮フィッティングは、同じスペースにある同等のねじ付きパイプ接続よりも配線が容易で、振動による緩みが起こりにくくなります。
• 圧縮空気には、鋼製ねじ込み継手を腐食させる可能性のある水分が含まれています。 真鍮の圧縮継手を備えた銅管は、分配配管内で空気が露点以下に冷えたときに圧縮空気分配システム内に形成される凝縮水に対して腐食しません。亜鉛メッキまたはねじ付き継手を備えた鋼管は、この内部湿気によって徐々に腐食し、最終的には錆粒子が空気流中に放出され、下流のエアツールに損傷を与え、空気圧制御システムを汚染します。

クイックコネクトエアコンプレッサー継手: 規格と互換性

ゾーン 3 エアツール接続ポイントのクイックコネクト カップリングは、技術的には圧縮フィッティングではありませんが、エアコンプレッサー フィッティング システムの中で最も目に見え、頻繁に扱われるコンポーネントです。圧縮空気用のクイック接続継手は、いくつかの互換性のない規格で利用可能であり、規格の選択によって、システム全体でどのツール ホースおよびツール接続を使用できるかが決まります。

これらの規格は相互に互換性がありません。たとえ両方の公称本体サイズが 1/4 インチであっても、ユーロ規格のプラグは工業規格のソケットに挿入できません。 設置時に圧縮空気システム全体で単一の一貫した規格を選択すると、異なる地域市場のツールが同じ作業場で混在する場合に発生する非互換性の問題が防止されます。ユーロ カップリングは世界中で最も広く使用されており、利用可能なツール アクセサリの互換性が最も広いため、通常は新規設置に推奨されます。

真鍮圧縮継手の取り付け: 銅、プラスチック、ステンレスチューブのステップバイステップ

真鍮製圧縮継手の正しい取り付けは、長期的な漏れのない性能を決定する重要な要素です。取り付けプロセスはシンプルですが、各ステップに特定の要件があり、スキップしたり間違って実行すると、たとえ低圧での初期静圧テストに合格したとしても、圧力サイクル下でジョイントが故障する可能性があります。

真鍮製圧縮継手の銅管への取り付け

銅管は住宅用および商業用配管における真鍮圧縮継手の最も一般的な用途であり、銅管の取り付け手順は他の管材料と比較するベンチマークとなります。

1. チューブカッターを使用して銅管を直角に切断します。 弓のこで切断すると、端がわずかに斜めになり、チューブがチューブストップに完全に固定されなくなります。傾斜した面は 1 点でのみストップに接触し、反対側に隙間が残り、ナットを締めるときにチューブが斜めに前方に押されるため、フェルールが非対称に変形し、チューブがストップに完全に接していない側で接合部から漏れが生じます。チューブ カッターは 30 ～ 60 秒で完全に正方形にカットでき、価格は 5 ～ 25 ドルです。
2. チューブ端の内側と外側のバリを取ります。 チューブ カッターの切断ホイールは、切断端にわずかな内部バリとわずかな外部ロールを残します。内部のバリが流れを制限します。外側のロールにより、チューブがチューブストップにぴったりと密着することが防止されます。チューブカッターに組み込まれたバリ取りツール、または別個のバリ取りリーマーを使用して、両方を取り除きます。
3. 圧縮ナットをチューブ上でスライドさせ、次にフェラルをチューブ上でスライドさせます。 チューブが継手本体に挿入される前に、両方がチューブ上にある必要があります。圧縮ナットが最初に取り付けられ (ねじ端がフィッティングに面するように)、続いてフェルールが取り付けられます。いずれかを間違った順序または間違った向きでチューブに取り付けると、継手本体からチューブを取り外して再度開始しなければ、継手を組み立てることはできません。
4. チューブがチューブストップに当たるまで継手本体にチューブを完全に挿入します。 チューブを継手の穴に対してまっすぐに整列させたまま、しっかりと前方に押します。チューブが継手本体内部のチューブ ストップの肩部に接触すると、明確に停止する感触または音が聞こえるはずです。
5. チューブをチューブストップに対して前方に保持しながら、フェルールを前方にスライドさせて継手本体のシートに接触させ、指で締めるまで圧縮ナットを継手本体にねじ込みます。 ナットを締める前に、フェルールが継手本体の口に目に見えて収まっている必要があります。
6. 1 つのレンチで継手本体を保持し、2 つ目のレンチで圧縮ナットを手締めを超えて 1 と 1/4 回転締めます。 継手本体の平坦面を使用して本体を固定し、圧縮ナットのみを回転させます。継手本体を回転させないでください。回転すると、本体の他端の継手の接続に応力がかかる可能性があります。
7. カバーまたは絶縁する前に、完成したジョイントの圧力テストを行ってください。 給水の場合は、使用圧力の 1.5 倍で最低 15 分間テストします。圧縮空気の場合は、泡形成溶液を使用してすべての接合部を石鹸テストします。接合部に泡が持続する場合は、漏れがあることを示しており、圧縮ナットをさらに 4 分の 1 回転締める必要があります。

真鍮圧縮継手をプラスチックチューブに適合させる

真鍮圧縮継手はプラスチック チューブ (ポリエチレン、ナイロン、PVC、および同様の材料) とともに使用できますが、チューブ インサート (ライナー) の追加が必要で、通常は標準の銅チューブ手順を超えて追加の締め付け回転が必要です。

• チューブインサート (ライナー): 組み立て前にチューブの端に押し込まれる短い真鍮またはプラスチックのサポート スリーブ。インサートを使用しない場合、圧縮ナットを締めると、フェルールの下でプラスチックのチューブ壁が内側に圧縮され、チューブの内径が減少して楕円形の変形が生じ、フェルールが外面をつかんでいるように見えても、圧力がかかってチューブが継手から抜けてしまう可能性があります。インサートはこの潰れに対してチューブのボアをサポートし、チューブの円形断面を維持し、フェルールがボアを変形させることなく外面をグリップできるようにします。
• プラスチックチューブの増し締め： プラスチックチューブは銅よりも柔らかいため、同等のグリップ力を生み出すフェルールの食い込み深さを達成するには、より多くのナットを回転させる必要があります。ほとんどの継手メーカーは、プラスチックチューブの場合は指締めを 2 回転、銅の場合は 1 と 1/4 回転と指定しています。これは、抵抗力の低いプラスチックの外面に十分な食い込みを実現するために必要な大きな変形を補償するためです。

真鍮製圧縮継手およびエアコンプレッサー継手のトラブルシューティング

正しく組み立てられた圧縮継手であっても、使用中に漏れが発生することがあります。作業場環境のエアコンプレッサー継手は、振動や温度サイクルによるさらなる応力を受け、時間の経過とともに接合部が緩んだり損傷したりする可能性があります。体系的なトラブルシューティングにより、完全な分解や交換を行わなくても、圧縮フィッティングの問題のほとんどが解決されます。

圧縮継手の漏れを診断する

圧縮継手から漏れが発生した場合、漏れの場所によって原因がわかり、正しい修理方法が決まります。

• コンプレッションナットとボディのネジ接合部に漏れが見られます: 漏れはフェルールとフィッティング本体シートの間で発生し、通常は締め付けが不十分（フェルールが本体に完全に固定されていない）、または以前に過度に変形したフェルールを使用して組み立てようとしたことによる本体シートの損傷が原因で発生します。修理: 圧縮ナットをさらに 1/4 回転締めて、再テストします。 1/4 回転増し締めしても漏れが続く場合は、本体シートを分解して損傷がないか点検してください。ボディシートが損傷している場合は、フィッティングボディの交換が必要です。
• フェルールとチューブの間のチューブ表面での漏れ： フェルールがチューブの外径に完全に食い込んでいません。これは通常、ナットの締め付けが不十分であるか、チューブの外径が許容範囲外であるか（フェルールがグリップするには小さすぎる）、またはチューブの材質に対して不適切なフェルールが原因です。修理: 圧縮ナットをさらに 1/4 ～ 1/2 回転締めます。チューブの外径をノギスで測定し、継手サイズの許容範囲内であることを確認します。同じチューブで繰り返し故障が発生する場合は、チューブの外径を継手のメーカーの互換性データと照合して確認してください。
• 圧力がかかるとチューブが継手から抜けます: フェルールは、チューブ断面に作用するシステム圧力による軸方向の引き抜き力に抵抗するのに十分な食い込み深さを達成していません。これは通常、締め付けが不十分であるか、チューブの外径が許容範囲外であることが原因で発生します。修理: チューブが継手本体に対して動かない場合は、圧縮ナットをさらに 1/4 回転締めます。チューブが移動し、フェルールがチューブ表面に沿って滑った場合、滑ったフェルールは締め付けだけでは正しく位置を再設定できないため、フィッティングを分解し、損傷したフェルールを交換する必要があります。

圧縮空気システムに特有のエアコンプレッサーの取り付けの問題

• 振動による圧縮フィッティングの緩み: コンプレッサーは、運転周波数 (通常、単相 AC モーターの場合は 50 ～ 60 Hz) で大きな振動を発生し、この振動は堅固な配管接続を介してシステム内のすべての継手に伝達されます。振動振幅がナットのねじ山の摩擦に打ち勝つのに十分な場合、コンプレッサー本体から 1 ～ 2 メートル以内にある圧縮フィッティングは徐々に緩む可能性があります。解決策には、コンプレッサーと剛性の配管の間に柔軟な強化ホース接続を取り付けること (振動絶縁)、標準のフィッティングに圧縮ナット ロックナットが含まれていない場合に圧縮ナット ロックナットを追加すること、またはコンプレッサー近くの高振動ゾーンでより高いフェルールとチューブのグリップ力を備えたツインフェルールの計器グレードのフィッティングを使用することが含まれます。
• ツールが接続されていない場合のクイックコネクトカップリングの空気損失: クイックコネクトソケットのシールは内部の O リングで、プラグが挿入されていないときは閉じた状態になります。この O リングが摩耗したり、傷がついたり、コンプレッサー オイルで汚れたりすると、完全に密閉されなくなり、空のソケットからエアが継続的に抜けてしまいます。 O リング (ほとんどのクイック コネクト カップリング規格の修理キット パックで入手可能) を交換するか、O リング シートが損傷している場合はソケット アセンブリを交換します。
• 凝縮水による圧縮継手の腐食: 圧縮空気分配システムに蓄積する凝縮水 (液体の水) は弱酸性 (通常、溶存 CO2 による pH 4 ～ 6) であり、時間の経過とともに露出した真鍮やスチールの取り付け面を侵食します。エアレシーバーのドレンバルブが毎日動作していることを確認して、凝縮液が空気の流れの中に再蒸発して下流の継手で再凝縮する前に除去してください。エアレシーバー後の最初の分岐点に自動フロートドレンを備えた湿分分離器を設置し、分配金具に到達する前に大量の凝縮水を捕捉します。

圧縮継手のサイズ設定: チューブの外径とパイプの呼び径

真鍮の圧縮継手やエアコンプレッサー継手を購入する際に最もよく起こる混乱の原因の 1 つは、チューブの外径サイズ (圧縮継手の正しいサイズ基準) と公称パイプ サイズ (ねじ付き継手のサイズ基準) の違いです。これら 2 つのサイジング システムを混同すると、すでに設置されているチューブでは物理的に組み立てることができない継手を購入することになります。

圧縮継手のサイズがチューブ外径によって決まる理由

圧縮継手は、フェルールがチューブの実際の外面を掴むことによってシールします。フェルールの内径と継手本体の内径は両方とも、適合するように設計されたチューブの実際の外径に一致します。フェルールの内径がチューブの外径より 0.5 mm でも大きい場合、フェルールはチューブを確実にグリップできません。 0.5 mm 小さい場合は、組み立て前にフェルールを事前に変形させる力がなければ、フェルールをチューブに取り付けることができません。このため、 圧縮継手は、チューブの壁の厚さ、内径、または公称サイズの指定ではなく、接続されるチューブの実際の外径によって常に指定する必要があります。

一般的なチューブ外径サイズとそれに相当する圧縮継手

よくある質問

1. 圧縮継手は、はんだやネジ山シーラントを使用せずにどのように機能しますか?

圧縮継手は、機械的な力を使用して、継手が保持する必要がある圧力よりもはるかに強力な金属間の接触シールを作成することによって機能します。圧縮ナットを締めると、ナットの円錐面と継手本体のシートの間に変形可能な金属フェルールが押し込まれ、フェルールが塑性変形してチューブの外径を掴み、同時に本体シートをシールします。標準真鍮圧縮フィッティングを正しく締め付けた後のフェルールとボディのシール界面の接触応力は通常 400 ～ 600 MPa、最大使用圧力は通常 1.5 ～ 3.5 MPa (15 ～ 35 bar) です。接触応力は使用圧力の 100 ～ 400 倍を超え、漏れ防止性能を維持するために追加のシーラント材料を必要としない自己通電型の金属シールが形成されます。ねじ山シーラントまたは PTFE テープを圧縮継手のねじ山に適用しないでください。ねじ山のかみ合いはシールのどの部分も形成せず、圧縮ナットねじ山のねじ山シーラントは摩擦係数を変化させ、フェルールが指定された回転数に対してオーバードライブまたはアンダードライブになるためです。

2. コンプレッションナットとは何ですか?何回転締める必要がありますか?

圧縮ナットは、圧縮継手アセンブリの外側から見えるねじ付きコンポーネントであり、締め付けてフェルールを継手の本体シートおよびチューブの外径に押し当て、耐圧シールを形成します。圧縮ナットには、継手本体と係合する雌ねじと、フェルールの後部に接触する内側の円錐面があります。正しい締め付け仕様は、使用する取り付け規格によって異なります。銅管の標準シングルフェルール配管圧縮継手 (BS EN 1254 および同等品) の場合、標準仕様は手締めを 1 と 1/4 回転させます。同じタイプの継手のプラスチック チューブの場合、通常、指で締めてから 2 回転する必要があります。 Swagelok 規格に準拠したツインフェルールの機器グレードの継手の場合、最初の組み立てでは指締めを過ぎて正確に 1 と 1/4 回転することが指定されています。小さな漏れが発生したジョイントを締め直す場合、フェルールの交換が必要であると判断する前に追加で 4 分の 1 回転追加する必要があります。

3. ほとんどの配管用途において、真鍮の圧縮継手がプラスチックや鋼製継手よりも優れているのはなぜですか?

真鍮圧縮継手は、ほとんどの配管用途でプラスチック圧縮継手よりも優れた性能を発揮します。これは、真鍮の方が高い耐熱性（真鍮継手の摂氏 120 度に対して、プラスチック圧縮継手は通常 60 ～ 80 ℃に制限されます）、フェルールの変形力が大きく（より高い使用圧力が可能）、紫外線劣化や洗浄剤や水処理化学薬品による化学攻撃に対する耐性が優れているためです。真鍮製圧縮継手は、給水配管において標準的な鋼製継手よりも優れた性能を発揮します。これは、真鍮が水や結露の存在下で錆びないため、鋼製継手によって最終的に給水に寄与する錆粒子や、時間の経過とともに鋼製継手の壁を弱める進行性の腐食を排除するためです。鋼またはステンレス鋼の圧縮継手は、高圧油圧システム、高温蒸気ライン、または攻撃的な化学プロセス用途など、システムの温度、圧力、または化学的環境が黄銅の能力を超える用途でのみ黄銅よりも指定されています。

4. 圧縮継手は、最初の組み立て後に再利用または分解できますか?

圧縮継手は技術的には圧縮ナットのねじを緩めることで分解できますが、最初の組み立て中に変形したフェラルは通常、新しいアセンブリで再利用するのではなく交換する必要があります。変形したフェルールは、元の組み立て位置でチューブの外径に永久的に圧縮されています。チューブを取り外して再挿入すると、フェルールが元の組み立て時の位置に正確に再配置されることはほとんどなく、事前に変形されたフェルールはわずかに異なる位置で適切なシールを形成できない可能性があります。フィッティング本体は、シートが損傷していなければ無期限に再利用できます。実際には、圧縮継手再組み立てキット (新しいフェルールとナットを含む) が継手メーカーから入手可能であり、サービスに戻す必要がある分解された継手の正しい方法です。確実なシールを期待して、以前に作成したフェルールをチューブ上の新しい位置に移動して締め直すことは絶対に行わないでください。

5. エアコンプレッサー継手は標準の配管圧縮継手とどのように異なりますか?

エアコンプレッサー継手には、圧縮空気システムのさまざまな部分に使用される 3 つの異なる製品タイプが含まれていますが、配管圧縮継手という用語は通常、フェルールとナットを備えたチューブ OD 圧縮継手のみを指します。圧縮空気システムの固定インフラストラクチャ接続では、銅またはステンレス管上の標準的な真鍮圧縮継手を使用します。これは、圧縮シール機構における配管圧縮継手と機能的に同一です。エアレシーバー、圧力レギュレーター、濾過ユニットの接続には、圧縮継手ではなく BSP または NPT ネジ付き真鍮継手を使用します。ツール接続部にはカラーで押し込み、リリースするクイックコネクトカップリングを採用しており、圧縮シールとは全く異なる機構でフェルールやナットが不要です。したがって、エアコンプレッサー継手のカテゴリは 3 つのタイプすべてをカバーしており、正しい仕様はシステムのどの部分が接続されているかによって異なります。

6. 圧縮継手の漏れの原因は何ですか?どのように修正すればよいですか?

圧縮フィッティングの漏れには主に 4 つの原因があります。締め付けが不十分な場合 (フェルールを完全に変形させるのに圧縮ナットが指で締める程度まで回されていない場合)、漏れが発生します。通常、圧縮ナットをさらに 4 分の 1 回転締めると漏れが生じます。締めすぎると (ナットが指定の回転以上に回された)、フェルールが過剰に押しつぶされて漏れが発生し、さらに締めると漏れが良くなるどころか悪化します。正しい修理は完全に分解してフェルールを交換することです。フィッティング ボディ シートが損傷すると (過度に変形したフェルールを使用して繰り返し組み立てたり、組み立て中にシート領域に侵入した汚染によって) シール面が損傷しているため、圧縮ナットの締め付けに反応しない漏れが発生します。正しい修理は本体交換です。チューブの外径が公差外であると (チューブの直径が小さすぎてフェラルを掴むことができません。通常、インチ インチのフィッティングを備えたメートル チューブの使用、またはその逆の場合)、締め付けによって修正できない漏れが発生するため、使用するチューブの外径に適したサイズのフィッティングが必要です。

7. 真鍮の圧縮継手のネジ山には PTFE テープを使用する必要がありますか?

いいえ、PTFE テープ (テフロン テープ) を真鍮の圧縮継手のネジ山に貼り付けることはできません。これは、ねじ付きパイプ継手に慣れている人々が、圧縮継手がねじ付きパイプ継手と同じ組み立て規則に従っていると誤って仮定することによって犯される最も一般的な取り付けエラーの 1 つです。ねじ付きパイプ継手 (NPT または BSP) では、ねじのかみ合い自体が主なシール機構であり、PTFE テープがねじの微小な隙間を埋めてシールを完成させます。圧縮継手では、圧縮ナットと継手本体の間のねじの係合は純粋に機械的な前進機構であり、力を生成しますが、シールは作成しません。シールはフェルールとボディのシートおよびフェルールとチューブの接触によってのみ形成され、ねじ山からは完全に独立しています。 PTFE テープをコンプレッション フィッティングのねじ山に追加すると、ねじ山のかみ合いの摩擦が変化し、インストーラが充填されていないねじ山とは異なる回転位置で指定の締め付けトルクに達し、その結果、フェルールが不正確に変形します。 PTFE テープは、ねじシールが必要な圧縮継手本体の非圧縮ねじポート (継手の圧縮接続とは反対側の端にある NPT または BSP ポートなど) にのみ貼り付けてください。

8. 真鍮の圧縮継手と互換性のあるチューブの材質は何ですか?

真鍮製圧縮継手は、銅管 (主で最も一般的な用途)、軽量ステンレス鋼管 (高圧または腐食が重要な用途向け、適切なステンレスまたは軟黄銅製フェルールを使用)、ナイロンおよびポリエチレンのプラスチック チューブ (フェルール圧縮中のボアの崩壊を防ぐためにチューブのボアに真鍮のインサートがあり、手で締めてから 2 回転)、および PVC チューブ (他のプラスチック チューブと同じインサート要件を持つ) と互換性があります。真鍮圧縮継手は、ガスサービスに使用される波形ステンレス鋼管 (CSST) (専用の CSST 継手が必要)、アルミニウム管 (アルミニウムと真鍮の間の電気化学的電位差によりフェルール接触部で電食が発生する場合)、またはゴムまたはエラストマー ホース (ホースの穴を潰さずにフェルールで圧縮できず、フェルールの圧縮から弾性回復しない) とは互換性がありません。フェルールの設計はメーカーによって異なり、すべてのフェルールがすべてのチューブ タイプと互換性があるわけではないため、使用する特定のチューブ外径、肉厚、および材料の組み合わせについては、継手メーカーのチューブ互換性データを常に確認してください。

9. アプリケーションに圧縮継手とプッシュ接続継手のどちらを選択すればよいですか?

圧縮継手とプッシュ接続継手のどちらを選択するかは、3 つの要素によって決まります。まず、切断の頻度: プッシュ接続継手は、組み立てと分解を繰り返すように設計されており、メンテナンス、フィルター交換、または機器の再構成のために接続を切断する必要がある用途に最適です。圧縮継手は永久的または半永久的な接続として設計されているため、定期的に分解しないでください。第二に、圧力定格: 中型から大型のチューブ サイズ用の圧縮継手は、通常、同等のボアのプッシュ接続継手よりも高い圧力定格を備えているため、圧縮継手は高圧油圧、ガス、およびプロセス用途に適した仕様になります。第三に、取り付けにはスキルが必要です。プッシュ接続継手は工具、トルク指定、フェルール管理を必要としないため、圧縮継手よりも迅速でスキルへの依存度が低くなります。決して切断されることのない恒久的な圧縮空気分配メインラインの場合、銅管の圧縮継手は最も信頼性の高い長期漏れのない性能を提供します。定期的に再構成される実験室ベンチ分配システムの場合、ナイロンまたはポリウレタン チューブのプッシュ接続継手により、圧縮継手のフェルール交換コストがかからず、より簡単かつ迅速に再構成が可能になります。

10. 標準真鍮圧縮継手の最大圧力定格はどれくらいですか?

標準真鍮圧縮継手の最大圧力定格は、チューブの外径、壁の厚さ、継手の設計、および含まれる流体媒体によって異なります。水道の場合、銅管の標準真鍮圧縮継手は通常、サイズに応じて 10 ～ 25 bar (145 ～ 360 PSI) の定格があり、比例して壁が厚く、内径の断面が小さいため、小さい継手の方が大きい継手よりも高い定格を持ちます。圧縮空気サービスの場合、同じ継手の定格は通常 10 ～ 16 bar (145 ～ 232 PSI) であり、すべての標準的な作業場および産業用圧縮空気システムの動作範囲をカバーします。ガスサービスの場合、ガス分配器具の承認に追加の安全係数を適用する規制要件により、定格が低くなる可能性があります。高圧用途向けのツインフェルール計器グレード真鍮圧縮継手は、大きなチューブサイズの場合は 200 bar (2,900 PSI)、小口径の高圧計器チューブの場合は 800 bar (11,600 PSI) まで定格があり、この圧縮継手の設計は、低圧の家庭用給水から超高圧の水圧およびガス分析装置までの全範囲にわたって適用可能です。