JP2011226665A - 熱交換器の配管接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器の伝熱管とキャピラリ配管の外径差が２ｍｍ以下と小さい場合において、応力集中による伝熱管の破損を防止することができる熱交換器の配管接続構造を提供する。
【解決手段】空気調和機の熱交換器（Ｈ）の伝熱管（２）にキャピラリ配管（１）を接続する構造。前記伝熱管（２）の外径とキャピラリ配管（１）の外径との差が２．０ｍｍ以下であり、前記伝熱管（２）の端部に当該伝熱管（２）の外径よりも小径の縮径部（２ａ）が形成されている。前記キャピラリ配管（１）の端部が前記縮径部（２ａ）内に挿入されてロウ付けにより当該縮径部（２ａ）に固定されている。前記熱交換器（Ｈ）の管板（３）から前記伝熱管（２）と縮径部（Ｈ）との境界までの距離をＬとしたときに、前記縮径部（Ｈ）内に挿入されたキャピラリ配管先端（１ａ）の前記境界から伝熱管（２）内への突出長さが０．５〜３．０Ｌである。
【選択図】図２

Description

本発明は空気調和機の熱交換器の伝熱管にキャピラリ配管を接続する構造に関する。

空気調和機の熱交換器の伝熱管の端部には、分流器に接続された分流用のキャピラリ配管が接続されており、伝熱管へは当該キャピラリ配管を介して冷媒が供給される。

従来、伝熱管とキャピラリ配管との接続は、例えば図４に示されるように、接続配管３０を用いて行われていた。接続配管３０は、先端に行くに従い縮径されたテーパ部３１と、直管部３２とからなっている。前記テーパ部３１の先端の内径は、キャピラリ配管３３の外径よりもわずかに径大にされており、このテーパ部３１の先端にキャピラリ配管３３の端部が挿入され、その挿入部分がロウ付けされる。これにより、接続配管３０がキャピラリ配管３３の端部に固定される。
一方、熱交換器３４の伝熱管３５の端部は拡径されて径大部３５ａとされており、その先端はフレア加工されている。径大部３５ａの内径は、前記直管部３２の外径よりもわずかに大きくされている。そして、径大部３５ａ内に、キャピラリ配管３３が接続された接続配管３０の直管部３２を挿入し、当該挿入部分をロウ付けすることで伝熱管３５とキャピラリ配管３３との接続が完了する。

また、図５に示されるように、伝熱管４５の端部をピンチ加工することで、熱交換器の伝熱管４５とキャピラリ配管４３とを接続する方法も用いられていた（例えば、特許文献１参照）。図５の（ａ）は側面説明図であり、同（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。この方法では、端部が拡径された伝熱管４５の一部（図５において斜線で示す部分）を、キャピラリ配管４３の端部用の収容空間を残してピンチ加工により圧潰し（図５の（ｂ）参照）、ついで前記収容空間内に、位置決め用の膨出部４３ａが形成されたキャピラリ配管４３を挿入する。その後、収容空間内に挿入されたキャピラリ配管４３の端部外周と、伝熱管４５の内周とをロウ付けすることで、伝熱管４５とキャピラリ配管４３との接続が完了する。

従来の一般的な伝熱管の外径は７〜８ｍｍであり、また、キャピラリ配管の外径は３．２ｍｍであり、両外径の差が３．８ｍｍ以上あったため、図４〜５に示されるような接続方法が可能であったが、伝熱管の外径が４〜５ｍｍになると、かかる接続方法を採用することができなくなる。

すなわち、従来、空気調和機の省エネ性能を評価する指標として、圧縮機の定格運転時の能力である冷暖房平均ＣＯＰが用いられてきたが、近年、これに代えて通年エネルギー消費効率（ＡＰＦ）が用いられるようになった。このＡＰＦをよくするためには、冷媒循環量が少ない中間運転時における効率を向上させる必要があることから、伝熱管の管径を７〜８ｍｍから４〜５ｍｍｍと細くすることが行われている。伝熱管の管径が４〜５ｍｍｍと細くなると、一般的なキャピラリ配管の外径（３．２ｍｍ）との差が非常に小さくなるので、接続配管を伝熱管の端部に挿入する方法（図４）や、キャピラリ配管の端部を伝熱管のピンチ加工により挟み込む方法（図５）は用いることができない。

そこで、図６に示されるように、キャピラリ配管５３の端部を、伝熱管５５の端部の拡径部５５ａの内径よりもわずかに小さくなる程度まで拡径し、この拡径された部分５３ａを前記拡径部５５ａ内に挿入して、挿入部をロウ付けすることで、外径が４〜５ｍｍという小径の伝熱管５５とキャピラリ配管５３とを接続することが知られている。

特開平６−３０７７３６号公報

しかしながら、伝熱管５５の管径が細くなった分、当該伝熱管５５の管壁も薄くなり、その結果、キャピラリ配管５３に力が作用した場合などに伝熱管５５の根元（図６において、Ｓで示される箇所）に応力が集中し、当該根元近傍が破損する恐れがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、熱交換器の伝熱管とキャピラリ配管の外径差が２ｍｍ以下と小さい場合において、応力集中による伝熱管の破損を防止することができる熱交換器の配管接続構造を提供することを目的としている。

（１）本発明の第１の観点に係る熱交換器の配管接続構造は、空気調和機の熱交換器の伝熱管にキャピラリ配管を接続する構造であって、
前記伝熱管の外径とキャピラリ配管の外径との差が２．０ｍｍ以下であり、
前記伝熱管の端部に当該伝熱管の外径よりも小径の縮径部が形成されており、
前記キャピラリ配管の端部が前記縮径部内に挿入されてロウ付けにより当該縮径部に固定されており、且つ、
前記熱交換器の管板から前記伝熱管と縮径部との境界までの距離をＬとしたときに、前記縮径部内に挿入されたキャピラリ配管先端の前記境界から伝熱管内への突出長さが０．５〜３．０Ｌである
ことを特徴としている。

本発明の第１の観点に係る熱交換器の配管接続構造では、伝熱管の端部が縮径されており、この縮径された縮径部内に、拡径も縮径もされていないキャピラリ配管の端部が挿入される。そして、熱交換器の管板から前記伝熱管と縮径部との境界までの距離をＬとしたときに、キャピラリ配管先端は、前記境界から伝熱管内へ０．５〜３．０Ｌだけ突出している。また、伝熱管の外径とキャピラリ配管の外径との差は２．０ｍｍ以下と非常に小さい。このため、キャピラリ配管に力が作用して当該キャピラリ配管が変位したとしても、キャピラリ配管先端と伝熱管の内周面との間の隙間が小さいので、当該キャピラリ配管先端が伝熱管の内周面に当接する。このため、伝熱管の根元部分だけに応力が集中するのを防ぐことができ、応力集中による伝熱管の破損を防止することができる。
また、伝熱管とキャピラリ配管とを接続するに際し、伝熱管の端部を縮径するだけでよいので、伝熱管端部の拡径とキャピラリ配管端部の拡径を要する図６に示される従来方法に比べて加工が容易であり、コストダウンを図ることができる。

（２）本発明の第２の観点に係る熱交換器の配管接続構造は、空気調和機の熱交換器の伝熱管にキャピラリ配管を接続する構造であって、
前記伝熱管の外径とキャピラリ配管の外径との差が２．０ｍｍ以下であり、
前記伝熱管の端部に当該伝熱管の外径よりも小径の縮径部が形成されており、
前記キャピラリ配管の端部が前記縮径部内に挿入されてロウ付けにより当該縮径部に固定されており、且つ、
前記縮径部内に挿入されたキャピラリ配管先端が、前記熱交換器の管板よりも内側に位置する
ことを特徴としている。

本発明の第２の観点に係る熱交換器の配管接続構造では、伝熱管の端部が縮径されており、この縮径された縮径部内に、拡径も縮径もされていないキャピラリ配管の端部が挿入される。そして、縮径部内に挿入されたキャピラリ配管先端は、前記熱交換器の管板よりも内側に位置している。また、伝熱管の外径とキャピラリ配管の外径との差は２．０ｍｍ以下と非常に小さい。このため、キャピラリ配管に力が作用して当該キャピラリ配管が変位したとしても、キャピラリ配管の外周面と伝熱管の内周面との間の隙間が小さいので、キャピラリ配管の外周面が伝熱管の内周面に当接し、当該伝熱管を介して前記力が管板に伝達される。このため、伝熱管の根元部分への応力集中を防ぐことができ、応力集中による伝熱管の破損を防止することができる。
また、伝熱管とキャピラリ配管とを接続するに際し、伝熱管の端部を縮径するだけでよいので、伝熱管端部の拡径とキャピラリ配管端部の拡径を要する図６に示される従来方法に比べて加工が容易であり、コストダウンを図ることができる。

（３）前記（１）又は（２）の熱交換器の配管接続構造において、伝熱管の管径を４〜５ｍｍとすることができる。伝熱管の管径が４〜５ｍｍと細径の場合でも、当該伝熱管の端部を縮径加工し、この縮径部にキャピラリ配管の端部を所定距離だけ挿入することで、伝熱管の根元部の応力集中を防止することができる。

（４）前記（１）〜（３）の熱交換器の配管接続構造において、伝熱管の縮径部の長さを５〜１０ｍｍとすることができる。この場合、ロウ付けの長さを確保することができ、ロウ付けによる強度を確保することができる。

（５）前記（１）〜（４）の熱交換器の配管接続構造において、伝熱管の縮径部の先端にフレア加工が施されていることが好ましい。この場合、キャピラリ配管の端部を伝熱管端部の縮径部に簡単に挿入することができる。

本発明の熱交換器の配管接続構造によれば、熱交換器の伝熱管とキャピラリ配管の外径差が２ｍｍ以下と小さい場合において、応力集中による伝熱管の損傷を防止することができる。

本発明の熱交換器の配管接続構造の一実施の形態の説明図である。 本発明の熱交換器の配管接続構造の一実施の形態の説明図である。 本発明の熱交換器の配管接続構造の他の実施の形態の説明図である。 従来の熱交換器の配管接続構造の一例の説明図である。 従来の熱交換器の配管接続構造の他の例の説明図である。 従来の熱交換器の配管接続構造のさらに他の例の説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の熱交換器の配管接続構造の実施の形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜２は、本発明の一実施の形態（第１実施形態）に係る熱交換器の配管接続構造の説明図であり、図１はキャピラリ配管１を伝熱管２に接続する前の状態を示しており、図２は接続後の状態を示している。

本発明の配管接続構造は、空気調和機の熱交換器Ｈの伝熱管２にキャピラリ配管１を接続する構造であり、熱交換器Ｈの端部ないし側部には、多段に配設された伝熱管２（図１〜２及び後出する図３では、簡単のために１本の伝熱管だけ図示している）を支持する管板３が設けられている。伝熱管２は、管板３に形成された孔（図示せず）内を貫通して配設され、貫通後に伝熱管２を拡径することで伝熱管２が管板３に固定される。

伝熱管２の管径は４〜５ｍｍであり、従来の７〜８ｍｍに比べて細径である。伝熱管２の端部には、伝熱管２の外径よりも小径の縮径部２ａが形成されている。縮径部２ａの長さＭは５〜１０ｍｍ、好ましくは７〜８ｍｍ程度であり、また、管板３から伝熱管２と縮径部２ａとの境界までの距離Ｌは９〜１０ｍｍ程度である。縮径部２ａの先端部にはフレア加工が施されている。

一方、キャピラリ配管１の外径は３．２ｍｍであり、内径は１．６〜２．２ｍｍ程度である。したがって、本実施の形態では、伝熱管２の外径とキャピラリ配管１の外径との差は、０．８〜１．８ｍｍであり、２ｍｍ以下である。伝熱管２とキャピラリ配管１の外径の差がこのように小さいと、接続配管を伝熱管の端部に挿入する方法（図４）や、キャピラリ配管の端部を伝熱管のピンチ加工により挟み込む方法（図５）により、伝熱管２とキャピラリ配管１とを接続することはできない。

そこで、本実施の形態では、伝熱管２の端部に縮径部２ａを形成し、この縮径部２ａ内に、拡径加工も縮径加工も施していないキャピラリ配管１の端部を挿入している。そして、この挿入部分、より詳細には縮径部２ａの内周面とこの縮径部２ａ内に挿入されているキャピラリ配管１の端部の外周との間をロウ付けすることで、伝熱管２とキャピラリ配管１とが接続されている。この場合、縮径部２ａの長さＭを５〜１０ｍｍとすることで、ロウ付けの長さを確保することができ、ロウ付けによる強度を確保することができる。

縮径部２ａ内に挿入されたキャピラリ配管１の先端１ａの前記境界から伝熱管２内への突出長さＰは、０．５〜３．０Ｌである。したがって、キャピラリ配管１に力が作用して当該キャピラリ配管１が変位したとしても、キャピラリ配管１の先端１ａと伝熱管２の内周面との間の隙間がわずかであるので、当該キャピラリ配管１の先端１ａが伝熱管２の内周面に当接する。このため、伝熱管２の根元部分２ｂだけに応力が集中するのを防ぐことができ、応力集中による伝熱管２の破損を防止することができる。

〔第２実施形態〕
図３は、本発明の他の実施の形態（第２実施形態）に係る熱交換器の配管接続構造の説明図である。この第２実施形態は、キャピラリ配管１の先端１ａが熱交換器Ｈの管板３よりも内側まで挿入されている点を除き、図１〜２に示される第１実施形態と同じ構成である。したがって、共通する要素には同一の参照符号を付し、簡単のためにそれらの説明は省略する。

キャピラリ配管１の先端１ａは、管板３から５〜２０ｍｍ程度内側に位置するように伝熱管２内に挿入される。この場合、キャピラリ配管１に力が作用して当該キャピラリ配管１が変位したとしても、キャピラリ配管１の先端１ａと伝熱管２の内周面との間の隙間がわずかであるので、当該キャピラリ配管１の先端１ａが伝熱管２の内周面に当接し、当該伝熱管２を介して前記力が管板３に伝達される。これにより、伝熱管２の根元部分２ｂへの応力集中を防ぐことができ、応力集中による伝熱管２の破損を防止することができる。

前記第１実施形態及び第２実施形態では、伝熱管２とキャピラリ配管１とを接続するに際し、伝熱管２の端部を縮径するだけでよいので、伝熱管端部の拡径とキャピラリ配管端部の拡径を要する図６に示される従来方法に比べて加工が容易であり、コストダウンを図ることができる。

１ キャピラリ配管
２ 伝熱管
２ａ 縮径部
２ｂ 根元部分
３ 管板
Ｈ 熱交換器

Claims (5)

1. 空気調和機の熱交換器（Ｈ）の伝熱管（２）にキャピラリ配管（１）を接続する構造であって、
   前記伝熱管（２）の外径とキャピラリ配管（１）の外径との差が２．０ｍｍ以下であり、
   前記伝熱管（２）の端部に当該伝熱管（２）の外径よりも小径の縮径部（２ａ）が形成されており、
   前記キャピラリ配管（１）の端部が前記縮径部（２ａ）内に挿入されてロウ付けにより当該縮径部（２ａ）に固定されており、且つ、
   前記熱交換器（Ｈ）の管板（３）から前記伝熱管（２）と縮径部（Ｈ）との境界までの距離をＬとしたときに、前記縮径部（Ｈ）内に挿入されたキャピラリ配管先端（１ａ）の前記境界から伝熱管（２）内への突出長さが０．５〜３．０Ｌである
   ことを特徴とする熱交換器の配管接続構造。
2. 空気調和機の熱交換器（Ｈ）の伝熱管（２）にキャピラリ配管（１）を接続する構造であって、
   前記伝熱管（２）の外径とキャピラリ配管（１）の外径との差が２．０ｍｍ以下であり、
   前記伝熱管（２）の端部に当該伝熱管（２）の外径よりも小径の縮径部（２ａ）が形成されており、
   前記キャピラリ配管（１）の端部が前記縮径部（２ａ）内に挿入されてロウ付けにより当該縮径部（２ａ）に固定されており、且つ、
   前記縮径部（２ａ）内に挿入されたキャピラリ配管先端（１ａ）が、前記熱交換器（Ｈ）の管板（３）よりも内側に位置する
   ことを特徴とする熱交換器の配管接続構造。
3. 前記伝熱管（２）の管径が４〜５ｍｍである請求項１又は２に記載の熱交換器の配管接続構造。
4. 前記伝熱管（２）の縮径部（２ａ）の長さが５〜１０ｍｍである請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器の配管接続構造。
5. 前記伝熱管（２）の縮径部（２ａ）の先端にフレア加工が施されている請求項１〜４のいずれかに記載の熱交換器の配管接続構造。
   

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