JP2002090008A

JP2002090008A - 冷凍サイクルの冷媒封入方法および冷媒封入装置

Info

Publication number: JP2002090008A
Application number: JP2000283635A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Iwata; 康岩田; Katsuya Tanaka; 勝也田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-19
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2002-03-27

Abstract

(57)【要約】【課題】冷媒封入部材軸方向の異なる位置に複数のか
しめ部を形成するとともに、末端の開口部を気密部材で
気密させることで高圧冷媒の封入を可能とした冷凍サイ
クルの冷媒封入方法および冷媒封入装置を実現する。【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機３、給湯用熱交換
器２、膨張弁４、室外熱交換器５およびアキュームレー
タ６の順に冷媒配管７で環状に接続された冷凍サイクル
において、室外熱交換器５とアキュームレータ６との間
に設けたチューブ形状の冷媒封入部材９を介して、冷凍
サイクル内に冷媒を充填もしくは封入した後に、冷媒封
入部材９の軸方向の異なる位置に複数個のかしめ部９ｂ
を形成して冷媒封入部材９を仮気密し、その後冷媒封入
部材９の末端を気密部材９ｃによって気密させるように
配設したことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機、凝縮器、
減圧装置および蒸発器で環状に接続された冷凍サイクル
の冷媒封入方法および冷媒封入装置に関するものであ
り、特に、冷凍サイクル内に冷媒を封入する冷媒封入部
分の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の冷凍サイクルにおける冷媒封入
部材においては、冷凍サイクル内に冷媒封入部材を配設
し、この冷媒封入部材を介して、まず、冷凍サイクル内
の空気を真空ポンプなどで真空状態に吸引させたのち、
冷媒充填装置などによって所定の冷媒量を冷凍サイクル
内に充填させたのち、前記冷媒封入部材を気密させるこ
とが一般的である。

【０００３】具体的に示すと、図３（ａ）に示すよう
に、圧縮機１００、凝縮器１１０、減圧装置１２０、蒸
発器１３０およびアキュームレータ１４０で環状に冷媒
配管１５０で接続された冷凍サイクルのうち蒸発器１３
０とアキュームレータ１４０との間に冷媒封入部材１６
０が配設されている。

【０００４】そして、冷媒封入部材１６０は、図３
（ｂ）に示すように、チューブで形成されて、一端が冷
媒配管１５０に接続され他端は上述した冷凍サイクル内
の空気を真空状態に吸引させ、所定の冷媒量を冷凍サイ
クル内に充填させる開口部１６０ａを備えている。

【０００５】そして、冷媒封入部材１６０の冷媒封入処
置については、冷凍サイクル内に冷媒を充填したのち
に、図３（ｃ）に示すように、チューブを矢印のように
かしめ処理を施して開口部１６０ａ側に洩れないように
かしめ部１６０ｂを形成させるとともに、開口部１６０
ａをろう材などによる加熱処理で気密部材１６０ｃを形
成させることで冷媒封入部材１６０を気密にさせるもの
である。

【０００６】また、上述したかしめ部１６０ｂおよび気
密部材１６０ｃで気密にさせる他の手段として、冷媒封
入部材１６０に弁開度を調整できる開閉弁を設け、冷媒
充填時には弁を開放させ、冷媒充填後は弁を閉塞させる
ことで気密にさせる手段も知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の冷凍サイクルの冷媒封入部材１６０の気密によ
れば、一般的に、フレオンガスなどの冷媒は、冷媒充填
時の圧力が比較的低圧（例えば、０．５〜０．６ＭＰ
ａ）の気密に適用されるものであり、ＣＯ₂などの冷媒
を用いると冷媒充填時の圧力が５〜６ＭＰａと高圧にな
ることで、ろう付けのときの熱によるかしめ部１６０ｂ
の変形や冷媒の加熱による圧力上昇などによりＣＯ₂冷
媒がろう付け作業中に吹き出してしまう問題がある。

【０００８】また、上述した後者の開閉弁を設けること
によれば、冷媒封入後、冷媒が洩れない密閉式の冷凍サ
イクルにおいては、開閉弁を一旦閉塞させたのちは一切
触れないものであり、部品コストがかさむ。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記点に鑑み、
冷媒封入部材軸方向の異なる位置に複数のかしめ部を形
成するとともに、末端の開口部を気密部材で気密させる
ことで高圧冷媒の封入を可能とした冷凍サイクルの冷媒
封入方法および冷媒封入装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記、目的を達成するた
めに、請求項１ないし請求項７記載の技術的手段を採用
する。すなわち、請求項１の発明では、冷媒を圧縮する
圧縮機（３）、凝縮器（２）、減圧装置（４）、蒸発器
（５）およびアキュームレータ（６）の順に冷媒配管
（７）で環状に接続された冷凍サイクルにおいて、冷凍
サイクル内に設けたチューブ形状の冷媒封入部材（９）
を介して、冷凍サイクル内に冷媒を充填もしくは封入し
た後に、冷媒封入部材（９）の軸方向の異なる位置に複
数個のかしめ部（９ｂ）を形成して冷媒封入部材（９）
を仮気密し、その後冷媒封入部材（９）の末端を気密部
材（９ｃ）によって気密させることを特徴としている。

【００１１】請求項１の発明によれば、冷媒封入部材
（９）の軸方向の異なる位置に複数個のかしめ部（９
ｂ）を形成させて仮気密することにより、冷媒を封入す
る際に、例えば、フロンガスよりも比較的高圧となるＣ
Ｏ₂などの高圧冷媒に対して、少なくとも２ヶ所以上の
かしめ部（９ｂ）を形成させることで仮気密が可能とな
り仮気密後に冷媒封入部材（９）の末端を気密部材（９
ｃ、９ｄ）によって気密させることにより確実な気密が
可能となる。

【００１２】請求項２の発明では、冷媒封入部材（９）
の末端を気密部材（９）によって気密させるときには、
かしめ部（９ｂ）と冷媒封入部材（９）の末端との間を
所定の間隔を設けて加熱処理による気密部材（９ｃ）で
気密させることを特徴としている。

【００１３】請求項２の発明によれば、かしめ部（９
ｂ）と冷媒封入部材（９）の末端との間隔をある程度
（例えば、５ｃｍ程度）設けることにより、例えば、ろ
う付けなどの加熱処理による気密部材（９ｃ、９ｄ）で
気密するときに、封入されたＣＯ ₂などの高圧の冷媒へ
の熱伝達および圧力上昇を抑えることで、圧力上昇によ
るかしめ部（９ｂ）の変形による冷媒漏れなどの不具合
を防止できる。

【００１４】また、かしめ部（９ｂ）と加熱させる気密
部材（９ｃ、９ｄ）との間隔をある程度（例えば、５ｃ
ｍ程度）設けることにより、加熱処理のときに間隔を何
らかな手段で冷却できるため、熱伝達および圧力上昇に
よるかしめ部（９ｂ）の変形または冷媒漏れなどの不具
合を防止できる。

【００１５】また、かしめ部（９ｂ）を２ヶ所以上形成
させることにより、かしめ部（９ｂ）間を真空にするこ
とが可能となり、冷媒封入部材（９）内の熱伝達を抑え
ることができるとともに、冷媒の圧力上昇も低減でき
る。従って、変形および冷媒漏れなどの不具合を防止で
きる。

【００１６】また、複数のかしめ部（９ｂ）を形成させ
間隔をある程度（例えば、５ｃｍ程度）設けることによ
り、気密部材（９ｃ）のろう付け時のろうの流れ込み量
などが従来のフレオンガスの封入する治工具と同等のた
め作業性および作業時間が同等にできるため工程品質の
向上が図れる。なお、新規の治工具を必要とせず製造コ
ストも同等となる。

【００１７】請求項３の発明では、冷媒封入部材（９）
は、圧入もしくは螺合によって気密させ加熱処理を行わ
ないことを特徴としている。

【００１８】請求項３の発明によれば、冷媒封入部材
（９）を圧入もしくは螺合によって加熱せずに気密され
ることで熱伝達を抑えることができるとともに、冷媒の
圧力上昇も低減できる。従って、変形および冷媒漏れな
どの不具合を防止できる。

【００１９】請求項４の発明では、冷媒封入部材（９）
は、蒸発器（５）とアキュームレータ（６）との間に設
けられたことを特徴としている。

【００２０】請求項４の発明によれば、封入口部材
（９）をアキュームレータ（６）の上流側に設けること
により、圧縮機（３）に液冷媒が充填されないため圧縮
機（３）での液圧縮の防止が図れる。

【００２１】請求項５の発明では、冷媒封入部材（９）
は、冷媒としてＣＯ₂を充填もしくは封入することを特
徴としている。

【００２２】請求項５の発明によれば、冷媒としてＣＯ
₂を用いても、従来のフレオンガスの充填もしくは封入
するときと作業性などは同等で高気密の冷媒封入が図れ
る。

【００２３】請求項６の発明では、冷媒を圧縮する圧縮
機（３）と、凝縮器（２）、減圧装置（４）、蒸発器
（５）およびアキュームレータ（６）の順に冷媒配管
（７）で環状に接続された冷凍サイクルにおいて、冷凍
サイクル内に設けられ、冷凍サイクル内に冷媒を充填も
しくは封入する冷媒封入部材（９）は、チューブ形状で
形成され、冷媒を充填した後に、冷媒封入部材（９）の
軸方向の異なる位置に仮気密する複数個のかしめ部（９
ｂ）を形成させてから冷媒封入部材（９）の末端を気密
部材（９ｃ）によって気密させることを特徴としてい
る。

【００２４】請求項６の発明によれば、冷媒封入部材
（９）の軸方向の異なる位置に複数個のかしめ部（９
ｂ）を形成させることにより、冷媒を封入する際に、例
えば、フロンガスよりも比較的高圧となるＣＯ₂などの
高圧冷媒に対して少なくとも２ヶ所以上のかしめ部（９
ｂ）を形成させることで仮気密が可能となり、仮気密後
に冷媒封入部材（９）の末端を気密部材（９ｃ、９ｄ）
によって気密させることにより確実な気密が可能とな
る。

【００２５】請求項７の発明では、冷媒封入部材（９）
は、蒸発器（５）とアキュームレータ（６）との間に設
けられたことを特徴としている。

【００２６】請求項７の発明によれば、封入口部材
（９）をアキュームレータ（６）の上流側に設けること
により、圧縮機（３）に液冷媒が充填されないため圧縮
機（３）での液圧縮の防止が図れる。

【００２７】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の冷媒封入部材を備
えた冷凍サイクルを適用したヒートポンプ式給湯器の一
実施形態を図１（ａ）、図１（ｂ）および図１（ｃ）に
基づいて説明する。まず、図１（ａ）に示すように、給
湯器１は、給湯用水の加熱手段であるヒートポンプサイ
クルＣおよび給湯用の給湯用水と熱交換する給湯用熱交
換器２などにより構成される。

【００２９】ヒートポンプサイクルＣは、圧縮機３、給
湯用熱交換器２、膨張弁４、室外熱交換器５およびアキ
ュムレータ６を順次冷媒配管７により接続して構成さ
れ、冷媒として臨界温度の低いＣＯ₂を使用している。

【００３０】圧縮機３は、内蔵する電動モータ（図示せ
ず）によって駆動され、アキュムレータ６より吸引した
冷媒を一般的使用条件において臨界圧力以上まで圧縮し
て吐出する。

【００３１】給湯用熱交換器２は、圧縮機３より吐出さ
れた高圧のガス冷媒と給湯用水とを熱交換するもので、
冷媒が流れる冷媒通路２ａと、給湯用水が流れる給湯用
水通路２ｂとを有し、冷媒の流れ方向と給湯用水の流れ
方向とが対向するように構成されており、給湯用水を給
水する給水配管８ａと、熱交換された給湯用水を給湯先
に供給する給湯配管８ａとに接続されている。

【００３２】なお、給湯配管８ａの給湯元に給湯水を蓄
える貯湯槽（図示せず）を備え、給湯用水通路２ｂに
循環させる給湯装置でも良い。

【００３３】また、冷媒通路２ａに流入するＣＯ₂冷媒
は、圧縮機３で臨界圧力以上に加圧されているので、給
湯用熱交換器２で放熱しても凝縮することはない。

【００３４】膨張弁４は、給湯用熱交換器２の冷媒通路
２ａから流出する冷媒を弁開度に応じて減圧する減圧装
置であり、制御装置（図示せず）によって弁開度が電気
的に制御される。

【００３５】室外熱交換器５は、膨張弁４で減圧された
冷媒を送風機５ａによって送風される外気との熱交換に
よって蒸発させる。

【００３６】アキユムレータ６は、室外熱交換器５で蒸
発した冷媒を気液分離して液冷媒を貯留し、気相冷媒の
み圧縮機３に吸引させ、サイクル中の余剰冷媒を蓄えて
おくものである。

【００３７】次に、本発明の要部である冷媒封入部材の
構造および冷媒封入方法について説明する。室外熱交換
器５とアキュムレータ６との間に冷媒封入部材９が配設
されている。図１（ｂ）に示すように、チューブ形状に
形成され、一端がヒートポンプサイクルＣの冷媒配管７
に接続され、他端がヒートポンプサイクルＣ内にＣＯ ₂
冷媒を充填させるための開口部９ａが設けられている。
また、ＣＯ₂冷媒を充填するにあたりこの開口部９ａか
らヒートポンプサイクルＣ内の空気を真空ポンプによっ
て吸引する開口部でもある。

【００３８】次に、冷媒封入部材９からヒートポンプサ
イクルＣ内にＣＯ₂冷媒を充填させて、その後、冷媒を
封入する手順について説明する。冷媒封入部材９の開口
部９ａに冷媒充填装置を接続させ、まず、最初に真空ポ
ンプ側と連通させてヒートポンプサイクルＣ内の空気を
吸引させて真空状態にさせる。次に、開口部９ａとＣＯ
₂の冷媒ボンベ側と連通させて、所定量のＣＯ₂冷媒をヒ
ートポンプサイクルＣ内に充填させる。そして、充填が
完了したら冷媒封入部材９の冷媒封入処置を行うもので
ある。

【００３９】ここで、ＣＯ₂冷媒の冷媒封入にあたり、
従来周知のフレオンガスと比較して充填時の圧力が異な
る。例えば、周知のフレオンガスなどでは０．５〜０．
６ＭＰａ程度に対して、ＣＯ₂冷媒では５〜６ＭＰａと
高圧となっている。

【００４０】そこで、本発明では、図１（ｃ）に示すよ
うに、冷媒封入部材９を矢印のようにかしめ処理を施し
て開口部９ａ側に洩れないように、冷媒封入部材９ｂの
軸方向の異なる位置に複数個のかしめ部９ｂを形成させ
る。そして、かしめ部９ｂを形成したのちに、開口部９
ａをろう材などによるろう付け処理（加熱処理）を行い
気密部材９ｃを形成させることで開口部９ａを気密にさ
せるものである。これにより、ヒートポンプサイクルＣ
は、密閉式回路が形成される。

【００４１】なお、かしめ部９ｂの個数は、軸方向の異
なる位置に少なくとも２個所以上形成させると良い。こ
れにより、開口部９ａの近傍側のかしめ部９ｂ間が、真
空状態となり開口部９ａを加熱したときに、開口部９ａ
からの封入された冷媒への熱伝達が抑制され圧力上昇を
防止することができる。

【００４２】また、開口部９ａを加熱させると、封入さ
れている冷媒が圧力上昇を起こしてかしめ部９ｂを変形
させて冷媒洩れを発生させるため、末端側のかしめ部９
ｂと開口部９ａとの間隔Ｌをいくらか設けると良い。本
発明では、２個所のかしめ部９ｂと５ｃｍ程度の間隔Ｌ
を設けることで封入された冷媒への熱伝達を抑えること
ができ封入されている冷媒の圧力上昇の防止が図れた。

【００４３】また、複数のかしめ部９ｂと上述した間隔
Ｌを設けることで、この間を何らかの冷却手段の空間を
確保できるので、ろう付け処理の際にこの間を冷却する
ことにより、封入されている冷媒側に熱伝達を抑えるこ
とができ圧力上昇の防止による冷媒洩れがなくなる。

【００４４】以上の実施形態によるヒートポンプサイク
ルＣによれば、周知のフロンガスよりも高圧となるＣＯ
₂などの高圧冷媒に対して、冷媒を充填した後に、冷媒
封入部材９に複数個のかしめ部９ｂを形成させることに
より、仮気密が可能となり、仮気密後に冷媒封入部材９
の末端を気密部材９ｃによって気密させて確実な気密が
図れた。

【００４５】また、かしめ部９ｂと冷媒封入部材９の末
端との間隔Ｌをある程度、例えば、５ｃｍ程度設けるこ
とにより、例えば、ろう付けなどの加熱処理による気密
部材９ｃで気密するときに、ＣＯ₂などの高圧の冷媒を
加熱させるが、熱伝達および圧力上昇を抑えることで、
圧力上昇によるかしめ部９ｂの変形または冷媒漏れなど
の不具合を防止できる。

【００４６】しかも、複数個のかしめ部９ｂと間隔Ｌと
を設けることにより、加熱処理のときに、かしめ部９ｂ
と間隔Ｌとの空間を何らかな冷却手段で冷却できるた
め、封入された冷媒への熱伝達および圧力上昇によるか
しめ部９ｂの変形または冷媒漏れなどの不具合を防止で
きる。

【００４７】さらに、気密部材９ｃのろう付け時のろう
の流れ込み量などが従来のフレオンガスの封入する治工
具と同等のため作業性および作業時間が同等にできるた
め工程品質の向上が図れる。なお、新規の治工具を必要
とせず製造コストも同等となる。

【００４８】（他の実施形態）以上の実施形態では、開
口部９ａを気密させる気密部材９ｃをろう付けによるろ
う材で説明したが、これに限らず、図２（ａ）に示すよ
うに、複数個のかしめ部９ｂを形成させた後、開口部９
ａに気密部材９ｄを圧入処理で気密させると良い。これ
により加熱処理が不要となるため封入された冷媒の圧力
上昇を防止するとともに、組み付け工数の低減が図れ
る。

【００４９】また、圧入処理の代わりに、図２（ｂ）に
示すように、気密部材９ｅを螺合で締結しても良い。

【００５０】また、以上の実施形態では、ヒートポンプ
サイクルＣにおける冷媒封入部材９について説明した
が、これに限らず、冷媒を用いる冷凍サイクル全般に適
用されることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施形態におけるヒート
ポンプサイクルを示す全体構成図、（ｂ）は、冷媒封入
部材の冷媒封入前の形状を示す図１（ａ）のＡ矢視図、
（ｃ）は、冷媒封入部材の冷媒封入後の形状を示す図１
（ａ）のＡ矢視図である。

【図２】（ａ）は、他の実施形態における冷媒封入部材
の冷媒封入後の形状を示す部分断面図、（ｂ）は、他の
実施形態における冷媒封入部材の冷媒封入後の形状を示
す部分断面図である。

【図３】（ａ）は、従来技術における冷凍サイクルを示
す全体構成図、（ｂ）は、冷媒封入部材の冷媒封入前の
形状を示す図３（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は、冷媒封入
部材の冷媒封入後の形状を示す図３（ａ）のＡ矢視図で
ある。

【符号の説明】

２…給湯用熱交換器（凝縮器）３…圧縮機４…膨張弁（減圧手段）５…室外熱交換器（蒸発器）６…アキュームレータ７…冷媒配管９…冷媒封入部材９ｂ…かしめ部９ｃ…気密部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒を圧縮する圧縮機（３）、凝縮器
（２）、減圧装置（４）、蒸発器（５）およびアキュー
ムレータ（６）の順に冷媒配管（７）で環状に接続され
た冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクル内に設けたチューブ形状の冷媒封入部
材（９）を介して、前記冷凍サイクル内に冷媒を充填も
しくは封入した後に、前記冷媒封入部材（９）の軸方向
の異なる位置に複数個のかしめ部（９ｂ）を形成して前
記冷媒封入部材（９）を仮気密し、その後前記冷媒封入
部材（９）の末端を気密部材（９ｃ）によって気密させ
ることを特徴とする冷凍サイクルの冷媒封入方法。
【請求項２】前記冷媒封入部材（９）の末端を前記気
密部材（９）によって気密させるときには、前記かしめ
部（９ｂ）と前記冷媒封入部材（９）の末端との間を所
定の間隔を設けて加熱処理による前記気密部材（９ｃ）
で気密させることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サ
イクルの冷媒封入方法。
【請求項３】前記冷媒封入部材（９）は、圧入もしく
は螺合によって気密させ加熱処理を行わないことを特徴
とする請求項１に記載の冷凍サイクルの冷媒封入方法。
【請求項４】前記冷媒封入部材（９）は、前記蒸発器
（５）と前記アキュームレータ（６）との間に設けられ
たことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
１項に記載の冷凍サイクルの冷媒封入方法。
【請求項５】前記冷媒封入部材（９）は、冷媒として
ＣＯ₂を充填もしくは封入することを特徴とする請求項
１ないし請求項４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル
の冷媒封入方法。
【請求項６】冷媒を圧縮する圧縮機（３）と、凝縮器
（２）、減圧装置（４）、蒸発器（５）およびアキュー
ムレータ（６）の順に冷媒配管（７）で環状に接続され
た冷凍サイクルにおいて、前記冷凍サイクル内に設けられ、前記冷凍サイクル内に
冷媒を充填もしくは封入する冷媒封入部材（９）は、チ
ューブ形状で形成され、冷媒を充填した後に、前記冷媒
封入部材（９）の軸方向の異なる位置に仮気密する複数
個のかしめ部（９ｂ）を形成させてから前記冷媒封入部
材（９）の末端を気密部材（９ｃ）によって気密させる
ことを特徴とする冷凍サイクルの冷媒封入装置。
【請求項７】前記冷媒封入部材（９）は、前記蒸発器
（５）と前記アキュームレータ（６）との間に設けられ
たことを特徴とする請求項６に記載の冷凍サイクルの冷
媒封入装置。