JP2014190505A - 締結部位絶縁具、熱交換器及び室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】金属部材同士を締結して固定するような場合に、絶縁及び締結を簡単に行うことができる締結部位絶縁具などを得る。
【解決手段】締結ネジ１４のネジ挿通孔９、ネジ止め穴１０が形成された複数の金属部材の間を絶縁する締結部位絶縁具１３であって、ネジ挿通孔９の縁と締結ネジ１４とを絶縁するカラー１１Ａを有するカラー付き樹脂板１１と、カラー付き樹脂板１１とともに管板４の管板締結部位７を挟み込んで、カラー付き樹脂板１１と管板４との位置を固定し、管板４と支柱８とを絶縁する止め爪付き樹脂板１２とを備えるものである。
【選択図】図３

Description

本発明は締結部位絶縁具などに係るものである。特に異種金属部材の締結に用いるものである。

従来のルームエアコン、パッケージエアコンなどに用いられる、フィンと伝熱管とを有する空調機器用熱交換器は、フィンがアルミニウム製、伝熱管が銅製であることが多かった。このため、伝熱管を固定する管板の基材が鉄製であっても、銅製の伝熱管が管板によって異種金属接触腐食を起こして冷媒漏れを発生させるようなことはなかった。

しかし、伝熱管をフィンに合わせてアルミニウム製にすると、管板の基材である鉄よりもアルミニウムの方がイオン化傾向が大きいため、異種金属接触腐食が進行して伝熱管に穴が空いて冷媒漏れが起こりうる。したがって、アルミニウム伝熱管を固定する管板は、同質材のアルミニウムを基材とする必要がある。管板は、伝熱管を固定するだけでなく、熱交換器そのものを支柱などに固定する際の締結部となる。支柱と管板の締結には、ネジやボルトが用いられるが、ネジやボルトは、強度や応力腐食割れの観点からアルミニウム製とすることができない。このため、アルミニウム製管板と、ネジやボルトの接触部との間で起こりうる異種金属接触腐食を防止することが求められる。

そこで、絶縁部材を締結部に装着させることで異種金属接触腐食を防止するものがあった（たとえば、特許文献１参照）。また、異種金属部材同士の接触面が生じないように絶縁シートを挟み込む技術もあった（たとえば、特許文献２参照）。

特開平６−８５４７２号公報 特開２００９−２１６９４７号公報

上述した特許文献１は、ネジ挿通孔に絶縁のためのカラー部材（筒状の部材）を嵌め込んで、ネジやボルトがアルミニウム製管板と接触しないようにしている。また、管板と支柱の絶縁はカラー部材で生じる隙間だけで維持する構造である。したがって、管板に応力が掛かってしなりが生じると、絶縁カラー部材から離れた箇所では、管板と支柱が接触してしまう可能性がある。したがって、アルミニウム製管板を固定する支柱の基材が鉄製の場合には、接触箇所で異種金属接触腐食が起こりうる。

また、特許文献２は、絶縁シートが独立しており、たとえば、組み立て工程で絶縁シートを挟み込む作業が生じる。このため、熱交換器を支柱に取り付ける工程において、絶縁シートの位置合わせなどを行うのに時間がかかる。

そこで、本発明では、たとえば金属部材同士を締結して固定するような場合に、絶縁及び締結を簡単に行うことができる締結部位絶縁具などを得ることを目的とする。

先行技術に関わる課題を解決するため、本発明に係る締結部位絶縁具は、金属締結部品の挿通孔が形成された複数の金属部材の間を絶縁する締結部位絶縁具であって、一方の金属部材の挿通孔の縁と金属締結部品とを絶縁するカラーを有する第１絶縁板と、第１絶縁板とともに一方の金属部材を挟み込んで、第１絶縁板と一方の金属部材との位置を固定し、一方の金属部材と他の金属部材とを絶縁する第２絶縁板とを備えるものである。

本発明によれば、カラーを有する第１絶縁板と第２絶縁板とにより一方の金属部材を挟み込む締結部位絶縁具を構成したので、複数の金属部材及び金属締結部品間をそれぞれ絶縁して接触箇所をなくすことができる。このため、異種金属間の腐食を防止することができる。また、第１絶縁板と第２絶縁板とを一方の金属部材に挟み込んで装着してから、複数の金属部材を締結することができるので、締結時に締結部位絶縁具の位置合わせを行う必要がなく、組み立て性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係るフィン／伝熱管熱交換器の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る支柱と締結部位との位置関係を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る締結部位絶縁具１３を用いた締結部分の断面を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る締結部位絶縁具１３を用いた締結部分の断面を示す図である。 本発明の実施の形態３に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る締結部位絶縁具１３を用いた係止部分の断面を示す図である。 本発明の実施の形態４に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の構成図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るフィン／伝熱管熱交換器（フィンチューブ熱交換器）の概略構成を示す図である。本実施の形態はフィン／伝熱管熱交換器１（以下、熱交換器１という）であるものとする。複数の熱交換器用のフィン３と伝熱管２とで構成している。所定の間隔で複数並べたフィン３に対して、各フィン３に設けた貫通穴を貫通するように、伝熱管２が設けられている。伝熱管２は冷凍サイクル装置における冷媒回路の一部となり、管内部を冷媒が流れる。伝熱管２内部を流れる冷媒と外部を流れる空気との熱をフィン３を介して伝えることで空気との接触面となる伝熱面積が拡がり、冷媒と空気との間の熱交換を効率よく行うことができる。

ヘアピン部５は、熱交換器１の２つの側面のうち、伝熱管２をヘアピン状に曲げ加工した曲げ部分を有している側の面である。Ｕベンド部６は、熱交換器１の２つの側面のうち、２本の伝熱管２をＵベンドで接続している側の面である。ヘアピン部５とＵベンド部６は熱交換器１を補強するための管板４を有している。

図２は本発明の実施の形態１に係る支柱と締結部位との位置関係を示す図である。熱交換器１が有する管板４には、たとえば室外機（室外ユニット）の筐体（ケース）の枠体の一部となる支柱８に、熱交換器１全体を締結して固定する役割もある。図２に示すように、ヘアピン部５側の管板４は管板締結部位７を有している。管板締結部位７にはネジ挿通孔９が形成されている。また、支柱８はネジ止め穴を有しており、ネジを使って熱交換器１を支柱８にネジ止めすることができる。管板４及び管板締結部位７の厚みはたとえば２〜３ｍｍ程度である。そして、管板４（管板締結部位７）と支柱８とを締結するネジは、たとえば外径３〜４ｍｍ程度のものを用いる。また、本実施の形態では、管板締結部位７が有するネジ挿通孔９の径は、後述するように締結部位絶縁具１３のカラー１１Ａを通す必要があるため、たとえばネジの外径に１ｍｍ程度加えた大きさである。

管板４の管板締結部位７（熱交換器１）を支柱８にネジ止めするに当たり、伝熱管２、フィン３及び管板締結部位７（管板４）が全てアルミニウム（アルミニウム合金も含む。以下同じ）製の熱交換器１の場合、支柱８もアルミニウム製であることが望ましい。さらには、ネジもアルミニウム製であることが望ましい。しかしながら、たとえば強度などの制約により、支柱８とネジをアルミニウム製にできず、他の金属材料などにする場合、締結部分において異種金属の接触を避ける必要がある。

図３は本発明の実施の形態１に係る締結部位絶縁具１３を用いた締結部分の断面を示す図である。たとえば図３（ａ）のように、本実施の形態の締結部位絶縁具１３は、第１絶縁板となるカラー付き樹脂板１１と第２絶縁板となる止め爪付き樹脂板１２とを有している。そして、カラー付き樹脂板１１と止め爪付き樹脂板１２とで管板４の管板締結部位７を挟み込み、締結部位絶縁具１３を熱交換器に装着する。

本実施の形態のカラー付き樹脂板１１は、カラー１１Ａと止め爪挿通孔１１Ｂとを有している。カラー１１Ａは、ネジ挿通孔９を通ってカラー付き樹脂板１１と止め爪付き樹脂板１２とをつなぐ。このため、ネジ挿通孔９の縁と締結ネジ１４とを接触させずにすむ。止め爪挿通孔１１Ｂは止め爪付き樹脂板１２が有する止め爪１２Ａに対応して設けられており、止め爪１２Ａを係止させるための穴である。

止め爪付き樹脂板１２は止め爪１２Ａとカラー挿通孔１２Ｂとを有している。止め爪１２Ａはカラー付き樹脂板１１と止め爪付き樹脂板１２を挟み込んで締結部位絶縁具１３を管板締結部位７に固定するものである。本実施の形態の止め爪１２Ａはスナップフィットとなっている。カラー挿通孔１２Ｂはカラー付き樹脂板１１が有するカラー１１Ａが挿入される穴である。

各樹脂板の材質は、ＡＢＳ、ＰＰなど汎用の樹脂でよい。樹脂板の厚みは、たとえば２〜３ｍｍ程度である。たとえば管板締結部位７のネジ挿通孔９にバリなどが出ている場合は、バリを削ることが望ましいが、樹脂板の厚みに対して半分未満のバリ高さであれば樹脂板に食い込むだけであるため問題ない。ここでは樹脂板としているが、金属間の接触を防ぎ、絶縁することができるものであれば、材質は問わない。

図３（ａ）は締結ネジ１４によりネジ止めして締結したが、図３（ｂ）に示すように、ボルト１６とナット１７とを用いて熱交換器１を支柱８に締結するようにしてもよい。

図４は本発明の実施の形態１に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。本実施の形態では、締結部位絶縁具１３を管板締結部位７に装着させ、ネジ挿通孔９に嵌めたカラー１１Ａに締結ネジ１４を通して熱交換器１（管板４）を支柱８にネジ止めする。

以上のように、本実施の形態では、アルミニウム製の熱交換器１（管板４）と鉄製の支柱８とを締結ネジ１４などで締結する際、カラー付き樹脂板１１と止め爪付き樹脂板１２とで構成する締結部位絶縁具１３を管板４に装着して締結するようにしたので、管板４と支柱８とを絶縁シートを介して締結する場合のように隙間が生じず、管板４と支柱８とが直接接触する箇所が無くなる。このため、アルミニウム製の管板４に対して、基材が鉄製である支柱８を使用して、熱交換器１を支柱８に締結しても、腐食などを防止することができる。締結ネジ１４についても、カラー１１Ａなどで保護することで管板４と接触する部分をなくすことができるので、管板４と異なる金属材料とすることができる。また、締結部位絶縁具１３を管板４に予め装着させておくことができる。このため、一部品として取り扱うことができ、組み立て時に位置合わせを行った上で締結を行わずにすみ、組み立て性を向上させることができる。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。図５において、図１と同じ番号を付している部位などについては、実施の形態１において説明したことと同様の機能を果たす。

たとえば従来のように、絶縁シートなどを挟み込む場合、位置合わせに時間がかかる。また、ネジを通すネジ挿通孔の位置が決まっており、わずかなズレも許されないため、裕度をもった組み立てができない。

そこで、本実施の形態では、管板４の管板締結部位７において締結ネジ１４などを通すネジ挿通孔２０が、水平方向（室外機幅方向）において、長方形の両端（短辺側）が半円となった扁平形状の長丸穴となっている。そして、カラー付き樹脂板１１はネジ挿通孔２０の形状に合わせた形状の長穴カラー１９を有している。このため、熱交換器１の固定位置について、支柱８に開けられたネジ止め穴１０の位置に対して、長穴カラー１９の長丸穴の長径長さ分の裕度を持つことができる。ここで、長穴カラー１９における長方形の両端（短辺側）が半円となった扁平形状の長丸穴の長径（長辺側の長さ）は、ネジ外径の３倍程度の長さを有することが望ましい。

図６は本発明の実施の形態２に係る締結部位絶縁具１３を用いた締結部分の断面を示す図である。本実施の形態では、ネジ挿入部分が長丸穴であるため、ネジ挿入部分の水平方向において締結ネジ１４と長穴カラー１９との間に空間が生じ、締結ネジ１４締め付け力がかかりにくい。そこで、図６（ａ）に示すように、締結部位絶縁具１３（カラー付き樹脂板１１）と締結ネジ１４との間にワッシャー１８を挿入する。

図６（ａ）は締結ネジ１４によりネジ止めして締結したが、図６（ｂ）に示すように、ボルト１６とナット１７とを用いて熱交換器１を支柱８に締結するようにしてもよい。

以上のように、ネジ挿通孔２０と長穴カラー１９とを長丸穴とすることで、熱源機内の水平方向における熱交換器１の位置を長丸穴の範囲で自由に固定することができ、たとえば、従来のようなアルミニウムのフィンと銅の伝熱管で構成する熱交換器と同様の設置をアルミニウム製の熱交換器１においても行うことができる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。図７において、図１及び図５と同じ番号を付している部位などについては、実施の形態１及び２において説明したことと同様の機能を果たす。

本実施の形態では、管板４の管板締結部位７において締結ネジ１４などを通すネジ挿通孔２０ａが、垂直方向（室外機高さ方向）において、長方形の両端（短辺側）が半円となった扁平形状の長丸穴となっている。そして、カラー付き樹脂板１１はネジ挿通孔２０ａの形状に合わせた形状の長穴カラー１９ａを有している。このため、熱交換器１の固定位置について、支柱８に開けられたネジ止め穴１０の位置に対して、長穴カラー１９の長丸穴の長径長さ分の裕度を持つことができる。ここで、長穴カラー１９ａにおける長方形の両端（短辺側）が半円となった扁平形状の長丸穴の長径（長辺側の長さ）は、ネジ外径の３倍程度の長さを有することが望ましい。

以上のように、ネジ挿通孔２０と長穴カラー１９とを長丸穴とすることで、熱源機内の垂直方向における熱交換器１の位置を長丸穴の範囲で自由に固定することができ、たとえば、従来のようなアルミニウムのフィンと銅の伝熱管で構成する熱交換器と同様の設置をアルミニウム製の熱交換器１においても行うことができる。

実施の形態４．
図８は本発明の実施の形態４に係る締結部位絶縁具１３を用いた係止部分の断面を示す図である。本実施の形態は、締結部位絶縁具１３の止め爪付き樹脂板１２が有する止め爪を、Ｌ字掛け金型止め爪１２Ｃとしたものである。Ｌ字掛け金型止め爪１２Ｃを、管板締結部位７の止め爪挿通孔１５と止め爪挿通孔１１Ｂとに通し、掛け金を落とし込んで嵌め込むことで、実施の形態１などで説明したスナップフィット型の止め爪１２Ａと同様に、ずれ落ちることが無いように締結部位絶縁具１３を装着することができる。

図９は本発明の実施の形態４に係る管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２との関係を示す斜視図である。管板締結部位７とカラー付き樹脂板１１及び止め爪付き樹脂板１２において、実施の形態１などにおいては、ネジ挿入部分の上下の位置に、止め爪挿通孔１５、止め爪挿通孔１１Ｂ及び止め爪１２Ａを設けていた。図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、たとえばネジ挿入部分の左右の位置に、止め爪挿通孔１５、止め爪挿通孔１１Ｂ及びＬ字掛け金型止め爪１２Ｃを設けるようにしてもよい。これは、Ｌ字掛け金型止め爪１２Ｃに限らず、止め爪１２Ａにも適用することができる。

カラー付き樹脂板１１と止め爪付き樹脂板１２とにより、管板締結部位７を挟み込んで装着する締結部位絶縁具１３の止め爪の形状は、止め爪１２Ａ、Ｌ字掛け金型止め爪１２Ｃに限定するものではなく、係止することができれば様々な形状で構成してもよい。

実施の形態５．
図１０は本発明の実施の形態５に係る空気調和装置の構成図である。本実施の形態では、実施の形態１〜４において説明した室外機３０を有する空気調和装置について説明する。図１０の空気調和装置は、実施の形態１〜４において説明した室外機３０と室内機４０とを冷媒配管で接続して冷媒回路を構成している。冷媒配管のうち、気体の冷媒（ガス冷媒）が流れる配管をガス配管５１とし、液体の冷媒（液冷媒。気液二相冷媒の場合もある）が流れる配管を液配管５２とする。

室外機３０は、本実施の形態においては、圧縮機３１、四方弁３２、室外熱交換器３３、室外ファン３４の各機器（手段）で構成する。

圧縮機３１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。四方弁３２は、冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える。

また、室外熱交換器３３は、実施の形態１〜４で説明した熱交換器１で構成する。そして、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、絞り装置４１を介して流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、四方弁３２側から流入した圧縮機３１において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。室外ファン３４は室外熱交換器３３に空気を送り込んで熱交換を促す。

一方、室内機４０は、絞り装置４１、室内熱交換器４２及び室内ファン４３を有する。絞り装置４１は、開度を変化させて、たとえば室内熱交換器４２内における冷媒の圧力を調整（減圧）する。室内熱交換器４２は冷媒と空気との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管５１から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化（又は気液二相化）させ、液配管５２側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、絞り装置４１により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管５１側に流出させる。また、室内機４０には、室内熱交換器４２と熱交換する空調対象空間の空気の流れを調整する室内ファン４３が設けられている。

前述した実施の形態では、室外機を空気調和装置に適用する場合について説明したが、これに限定するものではない。冷凍装置などの冷凍サイクル装置（ヒートポンプ装置）にも適用することができる。

１ 熱交換器、２ 伝熱管、３ フィン、４ 管板、５ ヘアピン部、６ Ｕベンド部、７ 管板締結部位、８ 支柱、９ ネジ挿通孔、１０ ネジ止め穴、１１ カラー付き樹脂板、１１Ａ カラー、１１Ｂ 止め爪挿通孔、１２ 止め爪付き樹脂板、１２Ａ 止め爪、１２Ｂ カラー挿通孔、１２Ｃ Ｌ字掛け金型止め爪、１３ 締結部位絶縁具、１４ 締結ネジ、１５ 止め爪挿通孔、１６ ボルト、１７ ナット、１８ ワッシャー、１９，１９ａ 長穴カラー、２０，２０ａ ネジ挿通孔、３０ 室外機、３１ 圧縮機、３２ 四方弁、３３ 室外熱交換器、３４ 室外ファン、４０ 室内機、４１ 絞り装置、４２ 室内熱交換器、４３ 室内ファン、５１ ガス配管、５２ 液配管。

Claims (6)

1. 金属締結部品の挿通孔が形成された複数の金属部材の間を絶縁する締結部位絶縁具であって、
   一方の前記金属部材の前記挿通孔の縁と前記金属締結部品とを絶縁するカラーを有する第１絶縁板と、
   該第１絶縁板とともに前記一方の前記金属部材を挟み込んで、第１絶縁板と前記一方の前記金属部材との位置を固定し、前記一方の前記金属部材と他の前記金属部材とを絶縁する第２絶縁板と
   を備えることを特徴とする締結部位絶縁具。
2. 前記カラーの形状を、短辺の両端部分を半円とする扁平の長丸形状に形成することを特徴とする請求項１に記載の締結部位絶縁具。
3. 前記第１絶縁板と前記第２絶縁板とを係止する爪を、前記第１絶縁板又は前記第２絶縁板に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の締結部位絶縁具。
4. アルミニウムを材料として構成し、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の締結部位絶縁具を装着して、室外機の支柱に締結固定されることを特徴とする熱交換器。
5. 締結部位絶縁具が有する前記カラーの形状が、短辺の両端部分を半円とする扁平の長丸形状であり、
   前記カラーの形状に合わせた前記金属締結部品の挿通孔を有することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器。
6. 請求項４又は５に記載の熱交換器を搭載する室外機。

Images