JP2003139442A - 冷媒管接続構造及びこれを用いた熱交換器、圧縮機並びにアキュームレータ - Google Patents

冷媒管接続構造及びこれを用いた熱交換器、圧縮機並びにアキュームレータ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム製の冷媒管と、銅製の冷媒管と
を簡単に、効果的に接続することができる、冷媒管接続
構造及びこれを用いた熱交換器、圧縮機並びにアキュー
ムレータを提供する。 【解決手段】 アルミニウム製の第一冷媒管9と銅製の
第二冷媒管43とを接続する冷媒管接続構造において、
銅製の第二冷媒管43にアルミニウム製の第三冷媒管4
5を共晶結合47によって接合し、アルミニウム製のジ
ョイント41の一端41Aにアルミニウム製の第一冷媒
管9を嵌合させて接合すると共に、ジョイント41の他
端41Bにアルミニウム製の第三冷媒管43を嵌合させ
て接合したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム製の
冷媒管と銅製の冷媒管とを接続する冷媒管接続構造及び
これを用いた熱交換器、圧縮機並びにアキュームレータ
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、アキュームレータ、圧縮機、ガ
スクーラ、減圧装置および蒸発器を有する冷凍サイクル
を備え、このガスクーラで加熱した水を貯湯タンクに貯
えて、給湯可能に構成したヒートポンプ給湯機が知られ
ている。この種のものでは、例えば、ガスクーラにおい
て、冷媒を流すアルミニウム製の冷媒管を螺旋状に巻く
と共に、水を流す銅製の水管を螺旋状に巻いて、これら
を交互に重ね合わせて、全体として螺旋状に形成したも
のが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記構成によると、冷
凍サイクルを構成する冷媒管は、一般に、銅製の丸チュ
ーブの冷媒管であるため、この銅製の冷媒管と、ガスク
ーラを構成するアルミニウム製の冷媒管とを接続しなけ
ればならない。
【0004】一方、熱交換器、圧縮機並びにアキューム
レータ等にあっても、これらからアルミニウム製の冷媒
管が延びている場合、このアルミニウム製の冷媒管に対
し、銅製の冷媒管を接続しなければならない。
【0005】しかし、従来、アルミニウム製の冷媒管と
銅製の冷媒管とを簡単に、効果的に接続する接続構造は
提案されていない。
【0006】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する課題を解消し、アルミニウム製の冷媒管
と、銅製の冷媒管とを簡単に、効果的に接続することが
できる、冷媒管接続構造及びこれを用いた熱交換器、圧
縮機並びにアキュームレータを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
アルミニウム製の第一冷媒管と銅製の第二冷媒管とを接
続する冷媒管接続構造において、銅製の第二冷媒管にア
ルミニウム製の第三冷媒管を共晶結合によって接合し、
アルミニウム製のジョイントの一端にアルミニウム製の
第一冷媒管を嵌合させて接合すると共に、前記ジョイン
トの他端にアルミニウム製の第三冷媒管を嵌合させて接
合したことを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載のも
のにおいて、第三冷媒管の外周にアルミニウム製の第四
冷媒管を備えたことを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、請求項1または2
記載のものにおいて、第一冷媒管が外形扁平のアルミニ
ウム製の多穴冷媒管であることを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、熱交換器から延び
るアルミニウム製の第一冷媒管に銅製の第二冷媒管を接
続してなる熱交換器において、銅製の第二冷媒管にアル
ミニウム製の第三冷媒管を共晶結合によって接合し、ア
ルミニウム製のジョイントの一端にアルミニウム製の第
一冷媒管を嵌合させて接合すると共に、ジョイントの他
端にアルミニウム製の第三冷媒管を嵌合させて接合した
ことを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、圧縮機から延びる
アルミニウム製の第一冷媒管に銅製の第二冷媒管を接続
してなる圧縮機において、銅製の第二冷媒管にアルミニ
ウム製の第三冷媒管を共晶結合によって接合し、アルミ
ニウム製のジョイントの一端にアルミニウム製の第一冷
媒管を嵌合させて接合すると共に、前記ジョイントの他
端にアルミニウム製の第三冷媒管を嵌合させて接合した
ことを特徴とする。
【0012】請求項6記載の発明は、アキュームレータ
から延びるアルミニウム製の第一冷媒管に銅製の第二冷
媒管を接続してなるアキュームレータにおいて、銅製の
第二冷媒管にアルミニウム製の第三冷媒管を共晶結合に
よって接合し、アルミニウム製のジョイントの一端にア
ルミニウム製の第一冷媒管を嵌合させて接合すると共
に、前記ジョイントの他端にアルミニウム製の第三冷媒
管を嵌合させて接合したことを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面に基づいて説明する。
【0014】図1は、二段圧縮型ロータリー式圧縮機を
使用したヒートポンプ給湯機を示している。1は圧縮機
を示し、この圧縮機1には、冷媒配管を介して、ガスク
ーラ(高圧側熱交換器)3、減圧装置(膨張弁)5、蒸
発器(低圧側熱交換器)7が順に接続されて、冷凍サイ
クルが構成されている。11はアキュームレータであ
る。この冷凍サイクルにはCO2冷媒が使用される。C
2冷媒はオゾン破壊係数が0で、地球温暖化係数が1
であるため、環境への負荷が小さく、毒性、可燃性がな
く安全で安価である。このCO2冷媒を使用した場合、
冷凍サイクルの高圧側が超臨界となる遷臨界サイクル
(Transcritical Cycle)になるため、ヒートポンプ式
給湯装置における給湯のように、水の昇温幅が大きい加
熱プロセスでは高い成績係数(COP)を期待すること
ができる。
【0015】しかし、その反面、冷媒を高圧に圧縮しな
ければならず、圧縮機1には、内部中間圧二段圧縮型の
圧縮機が採用されている。
【0016】この圧縮機1は、図示は省略したが、シェ
ルケースの内部に電動機部と、この電動機部により駆動
される圧縮部とを有している。この圧縮部は二段圧縮の
構成を有し、一段目の圧縮部と、二段目の圧縮部とから
なる。一段目の圧縮部の吸込みポートAから吸い込まれ
た冷媒は、この圧縮部で中間圧P1に圧縮された後、一
旦、吐出ポートからシェルケース内に吐出され、このシ
ェルケース内を経た後、二段目の圧縮部の吸込みポート
に導かれ、この二段目の圧縮部で高圧P2に圧縮されて
吐出ポートBから吐出される。
【0017】上記ガスクーラ3は、CO2冷媒が流れる
冷媒コイル9と、水が流れる水コイル10とからなり、
この水コイル10は水配管を介して貯湯タンク15に接
続されている。水配管には循環ポンプ17が接続され、
この循環ポンプ17が駆動されて、貯湯タンク15の水
がガスクーラ3を循環し、ここで加熱されて貯湯タンク
15に貯湯される。
【0018】この冷凍サイクルには、蒸発器7の除霜回
路が設けられている。この除霜回路は、圧縮機1の吐出
ポートBからの高圧P2冷媒を、ガスクーラ3および減
圧装置5をバイパスして蒸発器7に導く、除霜用電磁弁
31及びバイパス管32を有した除霜回路33と、圧縮
機1の中間ポートCからの中間圧P1冷媒を、同じく蒸
発器7に導く、除霜用電磁弁35及びバイパス管36を
有した除霜回路37とを備えて構成される。
【0019】この除霜運転では、除霜用電磁弁31或い
は35が開かれると共に、膨張弁5がほぼ全開にされ
る。
【0020】除霜運転が行われると、圧縮機1から吐出
される高圧冷媒、或いは中間圧冷媒が、バイパス管32
或いは36を介して、蒸発器7に直接送られ、この蒸発
器7が加熱されて除霜される。
【0021】図2は、ガスクーラ3を示している。
【0022】このガスクーラ3は、冷媒を流すアルミニ
ウム製の冷媒コイル(第一冷媒管)9を螺旋状に巻くと
共に、水を流す銅製の水コイル10を螺旋状に巻いて、
これらを軸線方向に交互に重ね合わせ、支持部材として
の第1支持リング91、第2支持リング92を上下に備
えて、全体として螺旋状に形成される。冷媒コイル9
は、外形扁平のアルミニウム製の多穴冷媒管である。
【0023】さて、図1を参照して、冷凍サイクルを構
成する冷媒管は、一般に、銅製の丸チューブ(第二冷媒
管)であるため、この銅製の丸チューブと、外形扁平の
アルミニウム製の多穴冷媒管である冷媒コイル9とを接
続する。
【0024】本実施形態では、図3に示すように、アル
ミニウム製のジョイント41が準備される。このジョイ
ント41には2つの連結穴41A,41Bが一体的に形
成されている。43は銅製の丸チューブ(第二冷媒管)
を示し、この丸チューブ43は冷凍サイクルの冷媒管を
構成する。
【0025】丸チューブ43と冷媒コイル9とを接続す
るに先だって、まず、銅製の丸チューブ43に対して異
種金属のアルミニウム製の丸チューブ(第三冷媒管)4
5を共晶結合47によって接合する。
【0026】ついで、アルミニウム製のジョイント41
の一端の連結穴41Aにアルミニウム製の冷媒コイル
(第一冷媒管)9を嵌合させてTIG溶接(或いはろう
付け)51により接合すると共に、ジョイント41の他
端の連結穴41Bにアルミニウム製の丸チューブ(第三
冷媒管)45を嵌合させてTIG溶接(或いはろう付
け)53により接合する。この場合、アルミニウム同士
であるため、TIG溶接は容易である。ジョイント41
の各連結穴41A,41Bの内側には、それぞれ位置決
め用の段部が形成され、この段部に当接するまで各冷媒
管を挿入して位置決めした後、TIG溶接(或いはろう
付け)51,53により接合するため、堅固な接合が可
能になる。
【0027】必要に応じて、丸チューブ(第三冷媒管)
45の外周にアルミニウム製の丸チューブ(第四冷媒
管)49をかぶせ、丸チューブ45,49とジョイント
41の他端41BとをTIG溶接53により接合する。
この丸チューブ49は、丸チューブ45の耐圧を外側か
ら補強する。
【0028】本実施形態では、銅製の丸チューブ43に
異種金属のアルミニウム製の丸チューブ45を共晶結合
47によって接合し、アルミニウム製の丸チューブ45
とアルミニウム製の多穴冷媒管である冷媒コイル9とを
ジョイント41を用いて接合するため、ジョイント41
の部分ではアルミニウム同士の接合になり、容易に接合
することができ、その結果、銅製の丸チューブ43とア
ルミニウム製の冷媒コイル9との接合が可能になる。
【0029】また、アルミニウム製の丸チューブ45だ
けでは、冷媒耐圧力が不足するものの、丸チューブ49
がその耐圧力を外側から補強するため、十分な冷媒耐圧
力を維持することができる。
【0030】熱交換器7、圧縮機1並びにアキュームレ
ータ11等にあっても、これらからアルミニウム製の冷
媒管が延びている場合、このアルミニウム製の冷媒管に
対し、銅製の丸チューブ43を接続しなければならな
い。この場合、銅製の丸チューブ43に異種金属のアル
ミニウム製の丸チューブ45を共晶結合47によって接
合して、上記構成によるジョイント41を用いれば、上
記実施形態と同様に、ジョイント41の部分ではアルミ
ニウム同士の接合になるため、容易に接合することがで
き、その結果、銅製の丸チューブ43とアルミニウム製
の冷媒コイルとを接合することができる。
【0031】以上、一実施形態に基づいて本発明を説明
したが、本発明はこれに限定されるものでないことは明
らかである。
【0032】
【発明の効果】本発明では、銅製の第二冷媒管にアルミ
ニウム製の第三冷媒管を共晶結合によって接合し、アル
ミニウム製のジョイントの一端にアルミニウム製の第一
冷媒管を嵌合させて接合すると共に、ジョイントの他端
にアルミニウム製の第三冷媒管を嵌合させて接合したた
め、銅製の冷媒管とアルミニウム製の冷媒管とを容易に
接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるヒートポンプ給湯機の一実施形態
を示す回路図である。
【図2】ガスクーラを示す斜視図である。
【図3】ジョイントを示す断面図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 3 ガスクーラ 5 減圧装置 7 蒸発器 9 冷媒コイル(第一冷媒管) 10 水コイル 41 ジョイント 43 銅製の丸チューブ(第二冷媒管) 45 アルミニウム製の丸チューブ(第三冷媒管) 47 共晶結合 49 アルミニウム製の丸チューブ(第四冷媒管)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 清 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 星野 聡 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 滝澤 禎大 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内 (72)発明者 石垣 茂弥 栃木県足利市大月町1番地 三洋電機空調 株式会社内 Fターム(参考) 3H013 BA02 BA08 3L103 AA05 BB42 CC02 CC28 DD05 DD32

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム製の第一冷媒管と銅製の第
    二冷媒管とを接続する冷媒管接続構造において、 銅製の第二冷媒管にアルミニウム製の第三冷媒管を共晶
    結合によって接合し、アルミニウム製のジョイントの一
    端にアルミニウム製の第一冷媒管を嵌合させて接合する
    と共に、前記ジョイントの他端にアルミニウム製の第三
    冷媒管を嵌合させて接合したことを特徴とする冷媒管接
    続構造。
  2. 【請求項2】 第三冷媒管の外周にアルミニウム製の第
    四冷媒管を備えたことを特徴とする請求項1記載の冷媒
    管接続構造。
  3. 【請求項3】 第一冷媒管が外形扁平のアルミニウム製
    の多穴冷媒管であることを特徴とする請求項1または2
    記載の冷媒管接続構造。
  4. 【請求項4】 熱交換器から延びるアルミニウム製の第
    一冷媒管に銅製の第二冷媒管を接続してなる熱交換器に
    おいて、 銅製の第二冷媒管にアルミニウム製の第三冷媒管を共晶
    結合によって接合し、アルミニウム製のジョイントの一
    端にアルミニウム製の第一冷媒管を嵌合させて接合する
    と共に、前記ジョイントの他端にアルミニウム製の第三
    冷媒管を嵌合させて接合したことを特徴とする熱交換
    器。
  5. 【請求項5】 圧縮機から延びるアルミニウム製の第一
    冷媒管に銅製の第二冷媒管を接続してなる圧縮機におい
    て、 銅製の第二冷媒管にアルミニウム製の第三冷媒管を共晶
    結合によって接合し、アルミニウム製のジョイントの一
    端にアルミニウム製の第一冷媒管を嵌合させて接合する
    と共に、前記ジョイントの他端にアルミニウム製の第三
    冷媒管を嵌合させて接合したことを特徴とする圧縮機。
  6. 【請求項6】 アキュームレータから延びるアルミニウ
    ム製の第一冷媒管に銅製の第二冷媒管を接続してなるア
    キュームレータにおいて、 銅製の第二冷媒管にアルミニウム製の第三冷媒管を共晶
    結合によって接合し、アルミニウム製のジョイントの一
    端にアルミニウム製の第一冷媒管を嵌合させて接合する
    と共に、前記ジョイントの他端にアルミニウム製の第三
    冷媒管を嵌合させて接合したことを特徴とするアキュー
    ムレータ。
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