JP2010223571A - 空気調和機，空気調和機用冷媒量調節器の管座形成用流動ドリル及び管座加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受液器などの冷媒量調節器とこれに接続される接続配管との接続を安価に行う。
【解決手段】圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器，冷媒量調節器、及びこれらを接続する接続配管を備える空気調和機において、前記冷媒量調節器９の鏡板ａに管座ｇが一体成形され、この管座を介して前記接続配管が前記冷媒量調節器に接続されている。また、前記管座は、例えば、流動ドリルを使用した溶融加工により、冷媒量調節器に一体成形されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は受液器などの冷媒量調節器を備える空気調和機に関し、特に冷媒量調節器とこれに接続される接続配管との接続構造に関する。

受液器などの冷媒量調節器を備える従来の空気調和機に関しては特許文献１に記載のものがある。従来の空気調和機では、受液器などの冷媒量調節器に配管を接続する場合、この配管を溶接するための管座が必要である。

特開平０３−１８１７６１号公報

受液器などの冷媒量調節器（容器）に冷媒配管（接続配管）を接続するためには管座が必要であるが、管座は、冷媒配管を取り付けるために、加工精度が要求される。このため、従来は機械加工により製作されることが多く、製造コストが高くなる課題があった。また、管座と容器は溶接により接合されるため、溶接の工数が増加する課題もあり、空気調和機の製造コスト低減の妨げとなっていた。

しかし、従来の空気調和機においては、受液器などの冷媒量調節器とこれに接続される接続配管との接続を安価に行うことについての配慮は十分には為されていなかった。

本発明の第１の目的は、受液器などの冷媒量調節器とこれに接続される接続配管との接続を安価に行うことのできる空気調和機を得ることにある。

本発明の第２の目的は、冷媒量調節器と接続配管との接続をろう付けで行うものにおいて接続性の向上を図ることにある。

本発明の第３の目的は、空気調和機を構成する冷媒量調節器に、接続配管を接続するための管座を、溶融加工により一体成形するための流動ドリルを得ることにある。

上記第１の目的を達成するため、本発明は、圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器，冷媒量調節器、及びこれらを接続する接続配管を備える空気調和機において、前記冷媒量調節器に管座が一体成形され、この管座を介して前記接続配管が前記冷媒量調節器に接続されていることを特徴とする。

上記第２の目的を達成するため、本発明は、圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器，冷媒量調節器、及びこれらを接続する接続配管を備える空気調和機において、前記冷媒量調節器に管座が一体成形され、この管座を介して前記接続配管が前記冷媒量調節器にろう付けにより接続されると共に、前記管座の前記接続配管を挿入する側にろう流れ用溝も一体成形されていることを特徴とする。

上記冷媒量調節器は、胴板と、この胴板の上下部に配置固定された鏡板で構成され、前記管座は上部の鏡板に一体成形されているものに適用すると良い。また、前記管座は前記上部の鏡板の側面部に成形することもできる。

前記管座は、流動ドリルを使用した溶融加工により、前記冷媒量調節器に一体成形することが好ましい。

前記管座の内径は、容器の内方側が外方側より小さな寸法に形成すると、冷媒配管との接続作業が容易となる。この場合、前記流動ドリルのドリル部下方（先端側）を小さい穴加工用に、ドリル部上方を大きい穴加工用に構成されたものを使用して前記管座の溶融加工が為されるようにすると良い。

また、前記流動ドリルは、チャック部，管座押さえ部、及びドリル部で構成され、前記ドリル部の外径は管座穴加工径となるものであり、更に、前記ドリル部の前記管座押さえ部側には、前記ろう流れ用溝を加工するためのＲ形状或いはテーパ形状のろう流れ用溝加工部が設けられているものを使用して前記管座の溶融加工が為されるようにしても良い。

前記管座は、プレス加工により、前記冷媒量調節器に一体成形することもできる。

上記第３の目的を達成するため、本発明は、空気調和機を構成する冷媒量調節器に、接続配管を接続するための管座を、溶融加工により一体成形するための管座形成用流動ドリルにおいて、加工装置に固定するためのチャック部と、このチャック部の一方側に形成され、溶融加工時に管座形状が工具側に進展するのを抑止する管座押さえ部と、この管座押さえ部を介して前記チャック部とは反対側に設けられ、管座孔加工径と対応する外径を有するドリル部とを備えることを特徴とする。

ここで、前記ドリル部の前記管座押さえ部側には、接続配管を管座にろう付けする際にろうが流れ込むためのろう流れ用溝を加工するためのＲ形状或いはテーパ形状のろう流れ用溝加工部を備えるようにすると、ろう付け作業を容易に行うことができる。

また、本発明は、空気調和機を構成する冷媒量調節器に、接続配管を接続するための管座を、溶融加工により一体成形するための加工方法において、上記流動ドリルを準備し、この流動ドリルを、前記冷媒量調節器の管座を形成する部分に押し当てて前記管座を溶融加工することを特徴とする。

本発明によれば、管座が容器に一体成形されるため、管座と容器の溶接作業が不要となり、溶接工数を削減できる。また、管座と容器との接合不良も防止できるから、冷媒漏洩の防止効果もあり、信頼性向上も図れる。

特に、流動ドリルを用いた溶融加工により管座を容器に一体成形するものでは、管座の接続部（孔）の長さを十分に形成でき、接続配管のはまり込み深さを十分な大きさに容易に加工できる。

また、管座の接続配管を挿入する側にろう流れ用溝も一体成形したものでは、接続配管の管座へのろう付け作業時に、ろうの流れ込みを良好にできる。更に、ろうの外部流出も防止して接続性の向上を図れると共に接続部の見栄えも良好にできる効果がある。

本発明の空気調和機の実施例１を示す冷凍サイクル構成図。 図１の空気調和機に使用されている冷媒量調節器９の従来の一般的な例を示す縦断面図。 図１に示す本発明の空気調和機に使用される冷媒量調節器９を説明するもので、冷媒量調節器の接続配管取付部を拡大して示す要部断面図。 本発明の空気調和機に使用される冷媒量調節器の他の例（実施例２）を示す要部断面図。 図４に示す実施例において、接続配管を接続した状態を示す要部断面図。 本発明の空気調和機に使用される冷媒量調節器の更に他の例（実施例３）を示す要部断面図。 管座を成形する流動ドリルの一例を示す正面図。 管座を成形する流動ドリルの他の例を示す正面図。 本発明の空気調和機に使用される冷媒量調節器の他の例（実施例３）を示す要部断面図。 図９に示す実施例において、接続配管を接続した状態を示す管座部の拡大断面図。 図９に示す管座を成形するための流動ドリルの例を示す正面図。 図１１に示す流動ドリルの他の例を示す正面図。

以下、図面を参照して本発明の具体的実施例を説明する。

図１は本実施例の空気調和機の冷凍サイクル構成図を示す。
一般に、空気調和機は一点鎖線で区別された室外ユニットＡと室内ユニットＢで構成されている。冷凍サイクルは、室外ユニットＡに設けられた圧縮機１，熱源側熱交換器２，絞り機構３ａ、室内ユニットＢに設けられた絞り機構３ｂ，利用側熱交換器４などにより構成され、それぞれの構成部品は、接続配管（冷媒配管）６ａ〜６ｉ，阻止弁１０ａ，１０ｂにより接続されている。

また、前記熱源側熱交換器２及び利用側熱交換器４にはそれぞれ送風機５ａ，５ｂが設けられており、これらの熱交換器に送風することにより冷媒と空気の熱交換をさせて空調を行う。また、上記室外ユニットＡには、上記説明の機器以外に、運転状態調整のためのバイパス回路７，冷房・暖房を切り替えるための四方弁８，設置状況による冷媒の過不足を調節する冷媒量調節器（受液器）９が設置されている。

前記冷媒量調節器９として、従来は図２に示すものが使用されている。即ち、冷媒量調節器を構成する容器は、胴板ｅと、この胴板ｅの上下部に配置され溶接で固定された鏡板ａ，ｆで構成され、上部の鏡板ａには、管座ｂが設けられ、この管座ｂには接続配管ｃが接続され、接続配管ｃは冷凍サイクルを構成している前記接続配管６ｈなどに接続される構成となっている。冷凍サイクル内の気密性を確保するために、それぞれの部位は溶接により接合されている。

冷凍サイクルを構成する空気調和機は、圧力が例えば０〜４.１５ＭＰａとなる冷媒を循環させているため、冷媒量調節器は冷凍保安規則関係例示基準に則った材料が使用されている。鏡板ａ，ｆには溶接構造用圧延鋼材であるＳＭ４００や圧力容器用鋼板ＳＰＶ３１５、胴板ｅには圧力配管用炭素鋼鋼管であるＳＴＰＧ材、さらに管座ｂには機械構造用炭素鋼鋼材Ｓ２０Ｃなどが一般に用いられている。

図２に示す冷媒量調節器９において、鏡板ａに対して接続配管を１箇所設ける場合には、鏡板ａと管座ｂを溶接し、その後で接続配管ｃを溶接またはろう付けで接合する。管座ｂは汎用の管材を用いることも可能であるが、適したサイズがない場合には切削加工などにより製作する必要があった。また、管座ｂを鏡板ａに溶接する際には溶接スパッタなどが発生するため、接続配管ｃを管座ｂに挿入する前にこのスパッタ除去作業が必要であった。

以上述べたように、図２に示すものにおいては、管座ｂが別部品となっているため、溶接作業が増えるだけでなく、スパッタ除去作業が余計に必要であり、製造原価削減の妨げとなっていた。

そこで、本実施例では、図３に示すように、鏡板ａに管座ｇを、同一部材から一体成形で形成するように構成している。これにより、作業工数を削減できるだけでなく、信頼性向上も図れる。更に、管座ｇを鏡板ａに一体成形することから、管座を別部品として準備する必要もなくなり、空気調和機組立のための部品点数も低減できる。

管座ｇを鏡板ａに一体成形するための手段としては、流動ドリルを用いた溶融加工によることが特に有効であるが、別の成形手段としてはプレス成形または鍛造成形などの塑性加工が有効である。

流動ドリルを用いた溶融加工では、工具（ドリル）と材料との摩擦により材料を融点付近まで加熱し、軟化した材料に工具の形状を転写する加工が可能となる。流動ドリルによる溶融加工によれば、容器板厚の約３倍の寸法程度まで管座部の長さを一体成形でき、他の加工法と比べ加工が容易でしかも接続配管との接続をより良好にできる。

図７に流動ドリルによる溶融加工に使用される工具の例を示す。流動ドリルは、チャック部ｊ，管座押さえ部ｋ及びドリル部Ｌで構成され、ドリル部Ｌの外径が管座穴加工径ｍとなる。流動ドリルのチャック部ｊはボール盤などの加工装置に固定され、ドリル部Ｌの先端を冷媒量調節器９を構成する鏡板ａに押し当てて加工を行う。この加工時に形成される管座形状が工具側に進展するのを前記管座押さえ部ｋで抑止する。鏡板ａに成形される穴径は前記管座穴加工径ｍとなる。

本実施例によれば、上記溶融加工（流動ドリルによる加工）或いはプレス加工などにより容器本体に管座ｇを一体に成形するので、管座を別部材として準備する必要がなくなり、また管座と容器との溶接も不要となる。

図４は、本発明の空気調和機に使用される冷媒量調節器の他の例を示すもので、この実施例は、管座ｇの部分の内径が容器の外方側と内方側とで異なる例を示している。即ち、外方側の内径Φｄ１と内方側の内径Φｄ２とで構成（Φｄ１＞Φｄ２）されている例である。本実施例では、接続配管ｃを管座ｇ内の所定箇所に固定することが容易に可能になる。

図５は、接続配管ｃを管座ｇに接続した状態を示す。容器内方側の内径Φｄ２は接続配管ｃの外径よりも小さく加工されており、このためはまり込み深さｈ以上には接続配管ｃは入り込まない。

従来、図４，図５に示すような管座形状を加工するためには、予め管座ｂ（図２参照）の部分を切削加工して上記内径Φｄ１，Φｄ２に相当する加工が必要であった。本実施例では、実施例１と同様に、流動ドリルなどの塑性加工による同時成形を行うことで管座を鏡板ａに一体成形することが可能となる。例えば、流動ドリルのドリル部Ｌを図８に示すような形状とすることにより、この形状を鏡板ａの部材に転写することが可能になる。

図８に示す流動ドリル形状では、図７に対し、流動ドリルのドリル部（先端部）形状が、管座穴加工径ｍ用と管座穴加工径ｎ用の２段に構成されている。管座穴加工径ｍ，ｎは、ｍ＜ｎの関係になっており、ドリル部Ｌの上方を大きい穴加工ができるように構成されている。

図６は、本発明の空気調和機に使用される冷媒量調節器の更に他の例を示すもので、この実施例は、鏡板ａの側面部（側壁部）に管座ｇを成形した例を示す。容器（冷媒量調節器）の場合、図２に示すように、容器の上部に管座ｂを取り付けて配管接続することが一般的であるが、容器の側面に冷媒配管を接続することも必要な場合があり、本実施例はこのような場合に好適なものである。なお、この例では、鏡板ａの側面部がその頭頂部の曲率と干渉する部位に管座ｇを成形しているが、鏡板の適切な箇所に管座ｇを成形することができる。また、管座ｇは、鏡板ａに成形することには限らず、容器の胴板ｅ（図２参照）に成形することも同様に可能である。

図９及び図１０により実施例４を説明する。この実施例は、上記図５に示す例において、接続配管ｃを管座ｇに接続する際の接続配管ｃの管座ｇへの挿入を容易にすること、及び接続配管ｃを管座にろう付けする際のろうの垂れ防止のため、管座の孔の入口側に、面取り加工（テーパ形状加工）やＲ溝加工などにより、ろう流れ用溝ｐを設けたものである。このような溝ｐがない場合、接続配管ｃの管座への挿入がやり難く、ろう付け時のろうも接続部の外部に垂れてしまい、見栄えも悪くなる。ろう付けをより良好に行うためには、ろうの量をより多く保有できるＲ溝加工とするのが良い。

図１０は接続配管ｃを取り付けた状態を示す図である。ろう流れ用溝ｐは、面取り加工のような直線形状（テーパ形状）とするよりも、Ｒ形状の溝とした方がろう材の流出防止に効果的である。

ここで、一般的なろう付け作業の手順を説明する。まず、管座ｇと接続配管ｃの接続部の汚れ（油脂塗料，酸化物，ゴミ，チリ）をアルカリ洗浄やペーパーヤスリ掛け，エアブローなどにより除去する。次に、接続配管を管座に挿入嵌合してアセチレンガスバーナなどにより接続部を加熱する。接続部が銅同士の時にはリン銅ろうをろう材として使用し、７００〜８４０℃の温度でろう付けする。銅と鉄のように熱膨張係数が大きく異なる金属同士のろう付けにはできるだけ融点の低いろう材を使用する。一般的には銀ろうを使用する。この場合６６０〜７７０℃の温度でろう付けする。ろう付け後にはろう付け部に異物が残らないよう洗浄を行う。

また、母材の加熱時に温度ムラがあると温度の低い部分にはろうが流れにくく接続不良の原因となることがあるため、均一な加熱が重要である。溶融したろう材は重力により流れ落ちるため、接合部は垂直方向としてろう付け作業をし、接合部にろうを流し込む。接合部を水平として、ろう付けすることも可能であるが、ろうが接合部に流れ込み難くなり、作業には熟練が必要となる。

ろう付けによる前記接合部から、空気調和機の運転中に冷媒などの漏れを発生させないように、ろう材を多く流し込むことがある。必要以上にろう材を流し込んだ場合、冷媒量調節器内の加熱していない流路部分にろう材が溜まってしまい、流路抵抗となったり、多量に流し込んでしまった場合には流路を閉塞させてしまう恐れもある。

銅と鉄の接合の場合には、鉄の比熱が大きく加熱され難く、ろう付け作業が難しいため、鉄側に、面取りなどによるろう流れ用溝ｐを加工し、ろう材が流れ込みやすくすると良い。このろう流れ用溝ｐを設けずに、熟練していない作業者が多くのろう材を流し込もうとした場合、接合部の外側にろうがあふれ、見栄えも悪くなる。

図９の実施例は、図４の実施例と同様に、管座ｇの孔がΦｄ１とΦｄ２の異なる内径に形成されているものにおいて、管座の入口部にろう流れ溝ｐを形成したものであるが、このような管座は、前述した流動ドリル（溶融加工）を用いることにより、冷媒量調節器９に容易に一体成形することができる。

即ち、図１１に示すような工具外形の流動ドリルを用いる。図１１に示す流動ドリルは図８で示すものと同様に、チャック部ｊ，管座押さえ部ｋ及びドリル部Ｌで構成され、このドリル部Ｌ（先端部）の形状は、管座穴加工径ｍ用と管座穴加工径ｎ用の２段に構成されている。更に、この図１１に示す流動ドリルには、ドリル部Ｌの管座押さえ部ｋ側に、ろう流れ用溝ｐを加工するためのＲ形状或いはテーパ形状のろう流れ用溝加工部Ｌ１が設けられている。

上記流動ドリルはボール盤などの加工装置にチャック部ｊで固定され、ドリル部先端を冷媒量調節器９に押し当てて加工が行われる。このとき、ドリル部のろう流れ用溝加工部Ｌ１の形状も、管座部の成形と同時に転写して成形され、ろう流れ用溝ｐを有する管座ｇが冷媒量調節器９に成形される。

なお、図１２は流動ドリルの他の例を示すもので、管座ｇの孔が図３の実施例に示すように、直線状（内径が長さ方向に一定）のものを加工する場合のものである。図７に示すものと同様に、流動ドリルは、チャック部ｊ，管座押さえ部ｋ及びドリル部Ｌで構成され、ドリル部Ｌの外径が管座穴加工径ｍとなる。更に、この図１２に示す流動ドリルには、図１１の例と同様に、ドリル部Ｌの管座押さえ部ｋ側に、ろう流れ用溝ｐを加工するためのＲ形状或いはテーパ形状のろう流れ用溝加工部Ｌ１が設けられている。

なお、上記各実施例では、冷媒量調節器（容器）が、空気調和機の冷凍サイクルを構成する高圧配管側に設けられた受液器である場合について説明したが、低圧配管側に設けられるアキュームレータ（図１には図示せず）などの容器であっても同様に適用できる。

１ 圧縮機
２ 熱源側熱交換器
３ａ，３ｂ 絞り機構
４ 利用側熱交換器
５ａ，５ｂ 送風機
６ａ〜６ｉ 接続配管（冷媒配管）
７ バイパス回路
８ 四方弁
９ 冷媒量調節器（受液器）
１０ａ，１０ｂ 阻止弁
ａ，ｆ 鏡板
ｂ，ｇ 管座
ｃ 接続配管
ｅ 胴板
Φｄ１，Φｄ２ 管座の内径
ｈ はまり込み深さ
ｊ チャック部
ｋ 管座押さえ部
Ｌ ドリル部
Ｌ１ ろう流れ用溝加工部
ｍ，ｎ 管座穴加工径
ｐ ろう流れ用溝

Claims (13)

1. 圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器，冷媒量調節器、及びこれらを接続する接続配管を備える空気調和機において、
   前記冷媒量調節器に管座が一体成形され、この管座を介して前記接続配管が前記冷媒量調節器に接続されていることを特徴とする空気調和機。
2. 圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器，冷媒量調節器、及びこれらを接続する接続配管を備える空気調和機において、
   前記冷媒量調節器に管座が一体成形され、この管座を介して前記接続配管が前記冷媒量調節器にろう付けにより接続されると共に、
   前記管座の前記接続配管を挿入する側にろう流れ用溝も一体成形されている
   ことを特徴とする空気調和機。
3. 請求項１または２において、前記冷媒量調節器は、胴板と、この胴板の上下部に配置固定された鏡板で構成され、前記管座は上部の鏡板に一体成形されていることを特徴とする空気調和機。
4. 請求項３において、前記管座は前記上部の鏡板の側面部に成形されていることを特徴とする空気調和機。
5. 請求項１〜４の何れかにおいて、前記管座の内径は、容器の内方側が外方側より小さな寸法に形成されていることを特徴とする空気調和機。
6. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記管座は、流動ドリルを使用した溶融加工により、前記冷媒量調節器に一体成形されていることを特徴とする空気調和機。
7. 請求項５において、前記管座は、流動ドリルを使用した溶融加工により、前記冷媒量調節器に一体成形されるものであって、前記流動ドリルのドリル部下方（先端側）を小さい穴加工用に、ドリル部上方を大きい穴加工用に構成されたものを使用して前記管座の溶融加工が為されていることを特徴とする空気調和機。
8. 請求項１〜５の何れかにおいて、前記管座は、プレス加工により、前記冷媒量調節器に一体成形されていることを特徴とする空気調和機。
9. 請求項２において、前記管座は、流動ドリルを使用した溶融加工により、前記冷媒量調節器に一体成形されるものであって、
   前記流動ドリルは、チャック部，管座押さえ部及びドリル部で構成され、前記ドリル部の外径は管座穴加工径となるものであり、更に、前記ドリル部の前記管座押さえ部側には、前記ろう流れ用溝を加工するためのＲ形状或いはテーパ形状のろう流れ用溝加工部が設けられているものを使用して前記管座の溶融加工が為されていることを特徴とする空気調和機。
10. 請求項９において、前記流動ドリルのドリル部下方（先端側）を小さい穴加工用に、ドリル部上方を大きい穴加工用に構成されたものを使用して前記管座の溶融加工が為されていることを特徴とする空気調和機。
11. 空気調和機を構成する冷媒量調節器に、接続配管を接続するための管座を、溶融加工により一体成形するための流動ドリルにおいて、
    加工装置に固定するためのチャック部と、
    このチャック部の一方側に形成され、溶融加工時に管座形状が工具側に進展するのを抑止する管座押さえ部と、
    この管座押さえ部を介して前記チャック部とは反対側に設けられ、管座孔加工径と対応する外径を有するドリル部と
    を備えることを特徴とする空気調和機用冷媒量調節器の管座形成用流動ドリル。
12. 請求項１０において、前記ドリル部の前記管座押さえ部側には、接続配管を管座にろう付けする際にろうが流れ込むためのろう流れ用溝を加工するためのＲ形状或いはテーパ形状のろう流れ用溝加工部を備えていることを特徴とする空気調和機用冷媒量調節器の管座形成用流動ドリル。
13. 空気調和機を構成する冷媒量調節器に、接続配管を接続するための管座を、溶融加工により一体成形するための加工方法において、
    請求項１１または１２に記載の流動ドリルを準備し、この流動ドリルを、前記冷媒量調節器の管座を形成する部分に押し当てて前記管座を溶融加工することを特徴とする空気調和機用冷媒量調節器の管座加工方法。

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