JP2014145532A - 熱媒体利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱装置によって加熱された熱媒体を利用する熱媒体利用装置において、外部配管との接続部の強度と装置内での配管引き回しの容易さとを両立させた配管を、製造時間が長くすることなく、設けることを目的とする。
【解決手段】熱媒体又は前記熱媒体と熱交換される流体が流れる内部配管の先端部に対して、配管径を広げる拡管加工と配管径を縮める縮管加工とを施して、加工硬化させて、外部の機器に接続された外部配管と接続される接続部を形成する。
【選択図】図３

Description

この発明は、加熱装置によって加熱された熱媒体を利用してタンク内の水を温める温水器や、加熱装置によって加熱された熱媒体を床暖房パネルやラジエータ等へ送って暖房する暖房装置等の熱媒体を利用する熱媒体利用装置に関する。特に、この発明は、熱媒体利用装置において、加熱装置や床暖房パネルやラジエータ等の外部の機器との配管の接続技術に関する。

熱媒体利用装置を設置現場に設置する場合、配管の接続部をリング式継ぎ手で接続する場合が多い。リング式継ぎ手は黄銅製リングをナットと銅管とで圧縮変形させてシールするため、銅管は黄銅製リング以上の硬度を有する必要がある。
特許文献１には、銅管を加工することで黄銅を使用しない継ぎ手とすることについての記載がある。また、リング継ぎ手施工時の銅管変形による水漏れを回避するために、現地配管接続部にＨ材の銅管を使用した製品もある。

特開２００７−８５４００号公報

Ｈ材の銅管を使用とすると、現地接続部での硬度は十分となるものの、曲げ加工が出来ない、又は、曲げ半径を大きく取る必要があり、接続部の強度と装置内での配管引き回しとを両立することができなかった。そのため、装置内の曲げが必要な部分にはＬ材やＯＬ材のような柔らかい銅管を使用し、外部の機器との接続部のみＨ材の銅管を使用して、両銅管をロウ付けによって接続していた。この場合、曲げ工程とロウ付け工程という製造装置の異なる工程が必要になり、工程変更の時間を含めた製造時間が長くなるという課題があった。
この発明は、製造時間を長くすることなく、接続部の強度と装置内での配管引き回しとを両立させることを目的とする。

この発明に係る熱媒体利用装置は、
加熱装置によって加熱された熱媒体を利用する熱媒体利用装置であり、
前記熱媒体又は前記熱媒体と熱交換される流体が流れる内部配管と、
前記内部配管の先端部に形成され、前記加熱装置又は他の外部の機器に接続された外部配管と接続される接続部であって、配管径を広げる拡管加工と配管径を縮める縮管加工とを前記先端部に施して形成された接続部と
を備えることを特徴とする。

この発明に係る熱媒体利用装置は、内部配管の先端部に対して拡管加工と縮管加工とをして硬化させて接続部を形成する。そのため、接続部にＨ材等の高度の高い銅管を用いる必要はなく、Ｏ材やＯＬ材等の銅管だけで内部配管を構成できる。したがって、製造装置の異なる工程は不要であるため製造時間が長くなることはなく、接続部の強度と装置内での配管引き回しとを両立させることが可能である。

実施の形態１に係る給湯暖房システム１００の構成図。 図１に示す給湯暖房システム１００の動作の説明図。 接続部３３（図１の３３ａ−ｆ）の説明図 接続部３３と外部配管６４とを接続するリング式継ぎ手６０の説明図。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る給湯暖房システム１００の構成図である。
給湯暖房システム１００は、ヒートポンプ装置１０、熱媒体利用装置２０、放熱装置４０、シャワー５０を備える。

ヒートポンプ装置１０は、圧縮機１１、熱交換器１２、膨張弁１３、熱交換器１４を備える。熱媒体利用装置２０は、補助ヒータ２１、ポンプ２２、三方弁２３、コイル２４、タンク２５、ストレーナ２６、圧力逃し弁２７、空気逃し弁２８、膨張タンク２９を備える。

圧縮機１１と、熱交換器１２と、膨張弁１３と、熱交換器１４とは、順次配管によって接続され、冷媒が循環する冷媒回路を構成する。熱交換器１２と、補助ヒータ２１と、ポンプ２２と、三方弁２３と、タンク２５内のコイル２４と、ストレーナ２６とは、順次配管によって接続され、水（熱媒体の一例）が循環する水回路を構成する。また、三方弁２３から分岐して、途中に放熱装置４０が接続され、コイル２４とストレーナ２６との間の合流点３０に合流する暖房回路が設けられている。タンク２５の下部には、水が供給される供給配管３１が接続されており、タンク２５の上部には、シャワー５０へ温水を供給する出湯配管３２が接続されている。

給湯暖房システム１００を設置現場に設置する場合には、ヒートポンプ装置１０の熱交換器１２に接続された配管１５，１６（図４の外部配管６４の一例）が、熱媒体利用装置２０の接続部３３ａ，ｂにそれぞれ接続される。また、放熱装置４０に接続された配管４１，４２（図４の外部配管６４の一例）が、熱媒体利用装置２０の接続部３３ｃ，ｄにそれぞれ接続される。また、水源に接続された配管５１（図４の外部配管６４の一例）が、熱媒体利用装置２０の接続部３３ｅに接続され、シャワー５０に接続された配管５２（図４の外部配管６４の一例）が、熱媒体利用装置２０の接続部３３ｆに接続される。

図２は、図１に示す給湯暖房システム１００の動作の説明図である。
図２において、実線矢印は冷媒の流れを示し、破線の矢印は水の流れを示す。
冷媒回路では、圧縮機１１から吐出した高温高圧の冷媒が熱交換器１２へ流入する。すると、熱交換器１２では、水回路を循環する水が加熱され、冷媒が冷却される。冷却された冷媒は、膨張弁１３を通り膨張して気液二相になり、熱交換器１４へ流入する。熱交換器１４では、外気により冷媒が加熱される。加熱された冷媒は、圧縮機１１に吸入され、再び高温高圧になる。
水回路では、熱交換器１２で加熱された水（温水）が補助ヒータ２１を通り、さらに加熱される。加熱された温水は、ポンプ２２及び三方弁２３を通り、コイル２４へ流入する。コイル２４では、タンク内の水が加熱され、水回路を循環する水が冷却される。冷却された水は、ストレーナ２６を通って、再び熱交換器１２へ流入する。
また、三方弁２３を通る水の一部は、放熱装置４０へ流入する。放熱装置４０では、放熱装置４０が設置された部屋の空気が温められ、水回路を循環する水が冷却される。冷却された水は、合流点３０でコイル２４を流れた水と合流する。

図３は、接続部３３（３３ａ−ｆ）の説明図である。
図３（ａ）は加工前の状態（素の状態）を示し、図３（ｂ）は拡管加工後の状態を示し、図３（ｃ）は縮管加工後の状態を示す。
接続部３３は、水回路を構成する配管、又は、供給配管３１や出湯配管３２の先端部に形成される。先端部とは、例えば、先端から１００ｍｍ以内の範囲である。
まず、配管の先端から１００ｍｍ以内の範囲に対して、拡管加工を行い、配管径を１３〜１７％広げ、図３（ａ）に示す状態から図３（ｂ）に示す状態へと変化させる。次に、配管の先端から８０ｍｍ以内の範囲に対して、縮管加工を行い、配管径を１３〜１７％狭め、図３（ｂ）に示す状態から図３（ｃ）に示す状態へと変化させる。
これにより、先端から８０ｍｍ以内の範囲は、素の状態の配管と概ね同じ配管径になり、拡管加工を行い縮管加工を行わなかった２０ｍｍの範囲は、素の状態の配管よりも配管径が大きい膨らみ３４になる。

接続部３３は、拡管加工と縮管加工とを行い形成されるため、素の状態に比べ、加工硬化により硬度が高くなっている。
例えば、配管の外径２２ｍｍのＯＬ材の銅管を、外径約２５ｍｍに拡管し、さらに外径約２２ｍｍに縮管した場合、ビッカース硬度で、素の状態の硬度が６０程度、拡管後の硬度が９０程度、縮管後（縮管した部分）の硬度が１１０程度となる。
Ｈ材程度の硬度があれば、リング式継ぎ手の締め付けに耐え得る。Ｈ材の硬度は１０４程度であるため、縮管した部分の硬度の１１０は、Ｈ材の硬度よりも高い。したがって、縮管した部分は、リング式継ぎ手の締め付けに耐え得る。

図４は、接続部３３と外部配管６４とを接続するリング式継ぎ手６０の説明図である。
図４では、左側半分がリング式継ぎ手６０の正面図であり、右側半分がリング式継ぎ手６０の内部を示す図である。
リング式継ぎ手６０は、ナット６１ａ，ｂ、リング６２ａ，ｂ、継ぎ手本体６３を備える。
接続部３３と外部配管６４とを接続する場合、リング６２ａに接続部３３を挿入し、他方のリング６２ｂに外部配管６４を挿入して、ナット６１ａ，ｂを締め込む。すると、ナット６１ａ，ｂを締め込んだことにより、リング６２ａ，ｂが変形して接続部３３及び外部配管６４に密着する。これにより、接続部３３と外部配管６４とが接続される。

なお、接続部３３は、先端の開口が垂直上側を向けて設けられる。そのため、接続部３３の下側に膨らみ３４が位置する。
接続部３３と外部配管６４とを接続する際、リング式継ぎ手６０のリング６２ａに接続部３３を挿入した状態で、手を離しても、ナット６１ａは膨らみ３４に引っかかり、落下しない。つまり、膨らみ３４がナット６１のストッパーとなる。そのため、接続作業が容易になる。

以上のように、実施の形態１に係る給湯暖房システム１００では、熱媒体利用装置２０の接続部３３を加工硬化させて構成した。そのため、硬度の高い接続部３３と、曲げ加工が可能な部分とを一体の配管で構成することが可能である。

なお、上記説明では、給湯暖房システム１００における熱媒体利用装置２０について説明した。しかし、上述した技術は、放熱装置４０が接続されていない給湯システムやタンク２５等を備えていない暖房システムにおける熱媒体利用装置２０にも適用可能である。

１００ 給湯暖房システム、１０ ヒートポンプ装置、１１ 圧縮機、１２ 熱交換器、１３ 膨張弁、１４ 熱交換器、１５，１６ 配管、２０ 熱媒体利用装置、２１ 補助ヒータ、２２ ポンプ、２３ 三方弁、２４ コイル、２５ タンク、２６ ストレーナ、２７ 圧力逃し弁、２８ 空気逃し弁、２９ 膨張タンク、３０ 合流点、３１ 供給配管、３２ 出湯配管、３３ 接続部、３４ 膨らみ、４０ 放熱装置、４１，４２ 配管、５０ シャワー、５１，５２ 配管、６０ リング式継ぎ手、６１ ナット、６２ リング、６３ 継ぎ手本体、６４ 外部配管。

Claims (4)

1. 加熱装置によって加熱された熱媒体を利用する熱媒体利用装置であり、
   前記熱媒体又は前記熱媒体と熱交換された流体が流れる内部配管と、
   前記内部配管の先端部に形成され、前記加熱装置又は他の外部の機器に接続された外部配管と接続される接続部であって、配管径を広げる拡管加工と配管径を縮める縮管加工とを前記先端部に施して形成された接続部と
   を備えることを特徴とする熱媒体利用装置。
2. 前記接続部は、前記先端部の開口が上側に向けて設けられ、前記拡管加工して前記先端部の配管径を広げた後、前記拡管加工された前記先端部の上側の一部のみに前記縮管加工をして形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱媒体利用装置。
3. 前記接続部は、前記拡管加工して前記内部配管の先端部の配管径を１３〜１７％広げた後、前記縮管加工して前記内部配管の先端部の配管径を１３〜１７％縮めて形成された
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱媒体利用装置。
4. 前記加熱装置は、外気から吸熱して、前記熱媒体である冷媒を加熱するヒートポンプ装置である
   ことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の熱媒体利用装置。

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