JP2015114082A - Refrigerant pipeline connection body and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒配管接合体および冷媒配管接合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a refrigerant piping assembly and a method for manufacturing a refrigerant piping assembly.
従来より、例えば、空気調和装置の熱交換器から延び出している冷媒配管に対して他の冷媒配管を接合する場合には、母体となる各冷媒配管よりも融点の低いロウ材を用いたロウ付け作業が行われている。 Conventionally, for example, when joining another refrigerant pipe to a refrigerant pipe extending from a heat exchanger of an air conditioner, a brazing material using a brazing material having a melting point lower than that of each refrigerant pipe serving as a base is used. Work is being done.
例えば、特許文献1(特開2013―130345号公報)には、アルミニウム合金製の熱交換器に対してアルミニウム合金製の冷媒配管をロウ付けさせることが記載されている。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2013-130345) describes that an aluminum alloy refrigerant pipe is brazed to an aluminum alloy heat exchanger.
上述のような特許文献1に示されたアルミニウム合金製の冷媒配管をロウ付けするためには、ロウ材として、Al−Si系合金のロウ材が用いられることが一般的である。ところが、冷媒配管の母材となるアルミニウムやアルミニウム合金の融点が650℃程度であるのに対して、Al−Si系合金のロウ材の融点は570℃〜590℃であり、融点の差が小さい。このため、温度管理された炉中ロウ付け等ではなく手作業での手ロウ付けを行う場合には、母材の溶融を防止し強度低下を抑えるために高温になりすぎないように手ロウ付けすることが求められる。このため、手ロウ付けは、熟練した温度管理技術を有する作業者でなければ、作業が困難になってしまう。 In order to braze the aluminum alloy refrigerant pipe disclosed in Patent Document 1 as described above, it is common to use an Al—Si based brazing material as the brazing material. However, the melting point of aluminum or aluminum alloy, which is the base material of the refrigerant pipe, is about 650 ° C., whereas the melting point of the brazing material of Al—Si alloy is 570 ° C. to 590 ° C., and the difference in melting point is small. . For this reason, when performing brazing by hand rather than brazing in a furnace under temperature control, etc., brazing should be performed so that the base material does not become too hot in order to prevent melting of the base material and suppress strength reduction. It is required to do. For this reason, hand brazing becomes difficult unless the worker has a skilled temperature management technique.
また、例えば、銅によって構成されている冷媒配管をロウ付けする場合には、銅のロウ付けに用いられているロウ材の融点と母材の融点との温度差が300℃程度も大きく確保されており、しかも、加熱時に母材の銅が赤色化したことを視認した後にロウ材を流し込むことができ、熟練した作業者でなくても、ロウ材を導入するタイミングを把握しやすい。これに対して、アルミニウムやアルミニウム合金製の母材は、ロウ材と母材の融点差が小さいだけでなく、加熱時に赤色化等の視覚で確認できる変化が生じないため、加熱のし過ぎによる溶融や強度低下が生じてしまいやすい。 Also, for example, when brazing a refrigerant pipe made of copper, a large temperature difference of about 300 ° C. is ensured between the melting point of the brazing material used for brazing the copper and the melting point of the base material. Moreover, it is possible to pour the brazing material after visually confirming that the copper of the base material has turned red during heating, and it is easy to grasp the timing of introducing the brazing material even if it is not a skilled worker. On the other hand, the base material made of aluminum or aluminum alloy not only has a small melting point difference between the brazing material and the base material, but also does not cause a change that can be visually confirmed such as reddening during heating. Melting and strength reduction are likely to occur.
なお、ロウ材やロウ付け技術としては、半導体の電装部品の電気的接続のためのロウ材やロウ付け技術があるが、このような半導体分野では、内部に圧力流体が流れる冷媒配管に求められる強度と耐圧性と気密性は必要とされないものであるため、そのロウ材やロウ付け技術をそのまま冷媒配管の接合に適用することはできない。 In addition, as brazing material and brazing technology, there are brazing material and brazing technology for electrical connection of electrical components of semiconductors. In such a semiconductor field, there is a demand for refrigerant piping through which a pressure fluid flows. Since strength, pressure resistance and airtightness are not required, the brazing material and brazing technique cannot be applied to the joining of refrigerant pipes as they are.
また、従来のロウ材を用いて高周波ロウ付けを行うことで、精密な温度管理により温度上昇程度を小さく抑えることは可能であるが、その場合であっても接合部分付近に熱が伝わり高温になってしまいがちであるため、入熱による強度低下は免れない。 In addition, by performing high-frequency brazing using a conventional brazing material, it is possible to suppress the temperature rise to a small level by precise temperature control. Since it tends to become, the strength reduction by heat input is inevitable.
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、本発明の課題は、高度なロウ付け技術力を要することなくロウ付け作業時の母材の溶融を防止し強度低下を抑制することが可能な冷媒配管接合体および冷媒配管接合方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent melting of the base material during brazing operation and suppress a decrease in strength without requiring a high level of brazing technology. An object of the present invention is to provide a refrigerant pipe joined body and a refrigerant pipe joining method.
第1観点に係る冷媒配管接合体は、第1冷媒配管と、第2冷媒配管と、接合部と、を備えている。第1冷媒配管は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている。第2冷媒配管は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金、および、ステンレス鋼の少なくともいずれかを有して構成されている。接合部は、アルミナノ粒子を含んだロウ材が融着することで第1冷媒配管と第2冷媒配管とを接合している。 The refrigerant pipe assembly according to the first aspect includes a first refrigerant pipe, a second refrigerant pipe, and a joint. The first refrigerant pipe is made of aluminum or an aluminum alloy. The second refrigerant pipe has at least one of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, iron, iron alloy, and stainless steel. The joining portion joins the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe by fusing a brazing material containing aluminano particles.
この冷媒配管接合体では、第2冷媒配管とアルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管との接合において、アルミナノ粒子を用いて接合を行っている。ここで、アルミナノ粒子の融点は、微粒子化されることで比表面積が増大していることから、アルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管の融点よりも十分に低い。このため、手ロウ付けにより接合させる場合であっても、アルミナノ粒子の融点を超えつつアルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管の融点を超えない温度範囲になるように加熱温度を調節することが容易になる。 In this refrigerant pipe joined body, the second refrigerant pipe and the first refrigerant pipe made of aluminum or an aluminum alloy are joined using aluminano particles. Here, the melting point of the aluminano particles is sufficiently lower than the melting point of the first refrigerant pipe made of aluminum or aluminum alloy because the specific surface area is increased by making the particles fine. For this reason, even when joining by hand brazing, the heating temperature is adjusted so that it does not exceed the melting point of the first refrigerant pipe made of aluminum or aluminum alloy while exceeding the melting point of the alumina particles. Easy to do.
これにより、高度なロウ付け技術力を要することなくロウ付け作業時の母材の溶融を防止し強度低下を抑制することが可能になる。 As a result, it is possible to prevent the base material from melting during the brazing operation and suppress the strength reduction without requiring a high level of brazing technology.
第2観点に係る冷媒配管接合体は、第1観点に係る冷媒配管接合体であって、アルミナノ粒子の融点は、第1冷媒配管の融点よりも100度以上低い。 The refrigerant piping assembly according to the second aspect is the refrigerant piping assembly according to the first aspect, and the melting point of the aluminano particles is 100 degrees or more lower than the melting point of the first refrigerant piping.
この冷媒配管接合体では、手ロウ付けの際の温度管理がより容易になる。 With this refrigerant pipe assembly, temperature management during hand brazing becomes easier.
第3観点に係る冷媒配管接合体は、第1観点または第2観点に係る冷媒配管接合体であって、第2冷媒配管は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている。 The refrigerant pipe assembly according to the third aspect is the refrigerant pipe assembly according to the first aspect or the second aspect, and the second refrigerant pipe is made of aluminum or an aluminum alloy.
この冷媒配管接合体では、アルミナノ粒子の融点は、微粒子化されることで比表面積が増大していることから、アルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第2冷媒配管の融点よりも十分に低い。このため、手ロウ付けにより接合させる場合であっても、アルミナノ粒子の融点を超えつつアルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第2冷媒配管の融点を超えない温度範囲になるように加熱温度を調節することが容易になる。これにより、第1冷媒配管だけでなく、第2冷媒配管についても溶融を防止し強度低下を抑制することが可能になる。 In this refrigerant pipe assembly, the melting point of the aluminano particles is sufficiently lower than the melting point of the second refrigerant pipe made of aluminum or aluminum alloy because the specific surface area is increased by being finely divided. For this reason, even when joining by hand brazing, the heating temperature is adjusted so that it does not exceed the melting point of the second refrigerant pipe made of aluminum or aluminum alloy while exceeding the melting point of the alumina particles. Easy to do. As a result, not only the first refrigerant pipe but also the second refrigerant pipe can be prevented from melting and the strength reduction can be suppressed.
第4観点に係る冷媒配管接合体は、第1観点から第3観点のいずれかに係る冷媒配管接合体であって、第1冷媒配管と第2冷媒配管の内径および外径は同一であり、第1冷媒配管と第2冷媒配管の接合部分の面積は、第1冷媒配管および第2冷媒配管の軸方向に垂直な断面における断面積よりも広い。また、内部を流れる冷媒の圧力が1.0MPa以上となることがある環境下で用いられる。 The refrigerant piping assembly according to the fourth aspect is the refrigerant piping assembly according to any of the first to third aspects, wherein the inner diameter and outer diameter of the first refrigerant piping and the second refrigerant piping are the same, The area of the joint portion between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe is wider than the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the axial direction of the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe. Further, it is used in an environment where the pressure of the refrigerant flowing inside may be 1.0 MPa or more.
この冷媒配管接合体では、内部を流れる冷媒の圧力が1.0MPa以上となることがある環境下で用いられるため、気密性が要求される。そして、この冷媒配管接合体では、アルミナノ粒子を融着させることで第1冷媒配管と第2冷媒配管を接合させているが、これらの接合面積を増大させた形状とすることにより、気密性を確保しやすくすることができている。 Since this refrigerant pipe assembly is used in an environment where the pressure of the refrigerant flowing inside may be 1.0 MPa or more, air tightness is required. In this refrigerant pipe joined body, the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are joined by fusing the aluminano particles, but by making these joint areas increased in shape, airtightness is improved. It is easy to secure.
第5観点に係る冷媒配管接合体は、第1観点から第4観点のいずれかに係る冷媒配管接合体であって、アルミナノ粒子の融点は、第1冷媒配管の軟化温度よりも低い。 The refrigerant piping assembly according to the fifth aspect is the refrigerant piping assembly according to any one of the first to fourth aspects, and the melting point of the aluminano particles is lower than the softening temperature of the first refrigerant piping.
この冷媒配管接合体では、第1冷媒配管の軟化温度以下の温度でアルミナノ粒子を融着させて第2冷媒配管と接合させることが可能になるため、第1冷媒配管の溶融を防止し強度低下を十分に小さく抑えることが可能になる。 In this refrigerant pipe joined body, since it becomes possible to fuse the alumina particles at a temperature lower than the softening temperature of the first refrigerant pipe and to join the second refrigerant pipe, the melting of the first refrigerant pipe is prevented and the strength is reduced. Can be kept sufficiently small.
第6観点に係る冷媒配管接合体は、第1観点から第5観点のいずれかに係る冷媒配管接合体であって、接合部は、亜鉛を含まない。 The refrigerant piping assembly according to the sixth aspect is the refrigerant piping assembly according to any one of the first to fifth aspects, and the bonding portion does not contain zinc.
この冷媒配管接合体では、第1冷媒配管との間で電気的な腐食が生じにくくすることが可能になる。 With this refrigerant pipe assembly, it is possible to make it difficult for electrical corrosion to occur with the first refrigerant pipe.
第7観点に係る冷媒配管接合方法は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管、および、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、および、ステンレス鋼の少なくともいずれかを有して構成されている第2冷媒配管を用意する工程と、第1冷媒配管と第2冷媒配管との間にアルミナノ粒子を含んだロウ材を介在させて融着させることで、第1冷媒配管と第2冷媒配管とを接合する工程と、を有している。 A refrigerant pipe joining method according to a seventh aspect includes a first refrigerant pipe made of aluminum or an aluminum alloy, and at least one of aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, and stainless steel. A second refrigerant pipe that is provided, and a first refrigerant pipe and a second refrigerant pipe are fused by interposing a brazing material containing aluminano particles between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe. Joining the refrigerant piping.
この冷媒配管接合方法では、第2冷媒配管とアルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管との接合において、アルミナノ粒子を用いて接合を行っている。ここで、アルミナノ粒子の融点は、微粒子化されることで比表面積が増大していることから、アルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管の融点よりも十分に低い。このため、手ロウ付けにより接合させる場合であっても、アルミナノ粒子の融点を超えつつアルミニウムもしくはアルミニウム合金によって構成されている第1冷媒配管の融点を超えない温度範囲になるように加熱温度を調節することが容易になる。 In this refrigerant pipe joining method, the second refrigerant pipe and the first refrigerant pipe made of aluminum or an aluminum alloy are joined using alumino particles. Here, the melting point of the aluminano particles is sufficiently lower than the melting point of the first refrigerant pipe made of aluminum or aluminum alloy because the specific surface area is increased by making the particles fine. For this reason, even when joining by hand brazing, the heating temperature is adjusted so that it does not exceed the melting point of the first refrigerant pipe made of aluminum or aluminum alloy while exceeding the melting point of the alumina particles. Easy to do.
これにより、高度なロウ付け技術力を要することなくロウ付け作業時の母材の溶融を防止し強度低下を抑制することが可能になる。 As a result, it is possible to prevent the base material from melting during the brazing operation and suppress the strength reduction without requiring a high level of brazing technology.
第8観点に係る冷媒配管接合方法は、第7観点に係る冷媒配管接合体の製造方法であって、第1冷媒配管と第2冷媒配管の内径および外径は同一であり、第1冷媒配管と第2冷媒配管の接合部分の面積は、第1冷媒配管および第2冷媒配管の軸方向に垂直な断面における断面積よりも広い。 A refrigerant pipe joining method according to an eighth aspect is a method for producing a refrigerant pipe joined body according to the seventh aspect, wherein the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe have the same inner diameter and outer diameter, and the first refrigerant pipe The area of the joint portion between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe is wider than the cross-sectional area in the cross section perpendicular to the axial direction of the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe.
この冷媒配管接合方法では、アルミナノ粒子を融着させることで第1冷媒配管と第2冷媒配管を接合させているが、これらの接合面積を増大させた形状とすることにより、気密性を確保しやすくなる。 In this refrigerant pipe joining method, the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are joined by fusing the aluminano particles. However, by making the shape of the joint area increased, airtightness is ensured. It becomes easy.
第9観点に係る冷媒配管接合方法は、第7観点または第8観点に係る冷媒配管接合体の製造方法であって、第1冷媒配管と第2冷媒配管との間にアルミナノ粒子を含んだロウ材を介在させて融着させる際には、第1冷媒配管と第2冷媒配管とが互いに押し付け合うことになるように圧力を加える。 A refrigerant pipe joining method according to a ninth aspect is a method for producing a refrigerant pipe joined body according to the seventh aspect or the eighth aspect, wherein a wax containing aluminano particles between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe. When fusing with the material interposed, pressure is applied so that the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are pressed against each other.
この冷媒配管接合方法では、気密性をさらに高めることが可能になる。 In this refrigerant pipe joining method, it is possible to further improve the airtightness.
第1観点に係る冷媒配管接合体では、高度なロウ付け技術力を要することなくロウ付け作業時の母材の溶融を防止し強度低下を抑制することが可能になる。 In the refrigerant pipe assembly according to the first aspect, it is possible to prevent the base material from melting during the brazing operation and suppress the strength reduction without requiring a high level of brazing technical power.
第2観点に係る冷媒配管接合体では、手ロウ付けの際の温度管理がより容易になる。 In the refrigerant piping assembly according to the second aspect, temperature management during hand brazing becomes easier.
第3観点に係る冷媒配管接合体では、第1冷媒配管だけでなく、第2冷媒配管についても溶融を防止し強度低下を抑制することが可能になる。 In the refrigerant pipe assembly according to the third aspect, not only the first refrigerant pipe but also the second refrigerant pipe can be prevented from melting and the strength reduction can be suppressed.
第4観点に係る冷媒配管接合体では、接合面積を増大させた形状とすることにより、気密性を確保しやすくすることができている。 In the refrigerant pipe assembly according to the fourth aspect, airtightness can be easily ensured by adopting a shape with an increased bonding area.
第5観点に係る冷媒配管接合体では、第1冷媒配管の溶融を防止し強度低下を十分に小さく抑えることが可能になる。 In the refrigerant pipe assembly according to the fifth aspect, it is possible to prevent the first refrigerant pipe from being melted and to suppress a decrease in strength sufficiently small.
第6観点に係る冷媒配管接合体では、第1冷媒配管との間で電気的な腐食が生じにくくすることが可能になる。 In the refrigerant pipe assembly according to the sixth aspect, it is possible to make it difficult for electrical corrosion to occur with the first refrigerant pipe.
第7観点に係る冷媒配管接合体の製造方法では、高度なロウ付け技術力を要することなくロウ付け作業時の母材の溶融を防止し強度低下を抑制することが可能になる。 In the method for manufacturing a refrigerant pipe assembly according to the seventh aspect, it is possible to prevent melting of the base material during brazing operation and suppress a decrease in strength without requiring a high level of brazing technology.
第8観点に係る冷媒配管接合体の製造方法では、接合面積を増大させることにより、気密性を確保しやすくなる。 In the manufacturing method of the refrigerant piping assembly according to the eighth aspect, it is easy to ensure airtightness by increasing the bonding area.
第9観点に係る冷媒配管接合体の製造方法では、気密性をさらに高めることが可能になる。 In the manufacturing method of the refrigerant pipe assembly according to the ninth aspect, the airtightness can be further improved.
以下、本発明の一実施形態を例に挙げて、具体的に説明するが、本発明はこれらの記載によって限定されるものではない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described by way of example, but the present invention is not limited to these descriptions.
(1)空気調和装置の全体構成
図1は、冷媒配管を有する空気調和装置の構成の概要を示す回路図である。
(1) Overall Configuration of Air Conditioner FIG. 1 is a circuit diagram showing an outline of the configuration of an air conditioner having a refrigerant pipe.
空気調和装置1は、空調室外機2(熱源側ユニット)と空調室内機3(利用側ユニット)とで構成される。この空気調和装置1は、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって空調室内機3が設置されている建物内の冷暖房に使用される装置である。空気調和装置1は、熱源ユニットとしての空調室外機2と、利用ユニットとしての空調室内機3と、空調室外機2と空調室内機3とを接続する冷媒連絡管6,7とを備えている。
The air conditioner 1 includes an air conditioning outdoor unit 2 (heat source side unit) and an air conditioning indoor unit 3 (use side unit). The air conditioner 1 is an apparatus used for air conditioning in a building where an air conditioning indoor unit 3 is installed by performing a vapor compression refrigeration cycle operation. The air conditioner 1 includes an air conditioning
空調室外機2と空調室内機3と冷媒連絡管6,7とを接続して構成される冷凍回路は、圧縮機91、四路切換弁92、室外熱交換器20、膨張弁40、室内熱交換器4およびアキュムレータ93などが冷媒配管で接続された構成を有している。この冷凍回路内には冷媒が封入されており、冷媒が圧縮され、冷却され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われるようになっている。冷媒としては、例えば、R410A、R407C、R22、R134a、R32、二酸化炭素、などから選択されたものが用いられる。
The refrigeration circuit configured by connecting the air-conditioning
なお、冷媒回路における冷媒の圧力は、1.0MPa以上になることがあり、冷媒の圧力としては、例えば、3.6MPa以上63MPa以下の範囲を取り得る。 In addition, the pressure of the refrigerant | coolant in a refrigerant circuit may be 1.0 Mpa or more, and it can take the range of 3.6 Mpa or more and 63 Mpa or less as a refrigerant | coolant pressure, for example.
(2)空気調和装置の動作
(2−1)冷房運転
冷房運転時は、四路切換弁92が図1の実線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側が室外熱交換器20のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側がアキュムレータ93、ガス冷媒側閉鎖弁95および冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続された状態となっている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口(すなわち、室内熱交換器4のガス側)における冷媒の過熱度が一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となる。この高圧のガス冷媒は、四路切換弁92、銅製のガス冷媒配管41とアルミニウム製のガス側接続冷媒配管32とアルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31を経由して室外熱交換器20に送られる。その後、高圧のガス冷媒は、室外熱交換器20において、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となる。そして、過冷却状態になった高圧の液冷媒は、室外熱交換器20からアルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35とアルミニウム製の液側接続冷媒配管36と銅製の液冷媒配管42を経由して膨張弁40に送られる。膨張弁40によって圧縮機91の吸入圧力近くまで減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって室内熱交換器4に送られ、室内熱交換器4において室内空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となる。
(2) Operation of the air conditioner (2-1) Cooling operation During the cooling operation, the four-
銅製のガス冷媒配管41および銅製の液冷媒配管42は、銅合金によって構成されていてもよく、例えば、銅を主成分として含む銅合金、銅を95重量%以上含む銅合金、銅を99重量%以上含む銅合金等によって構成されていてもよい。アルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31、アルミニウム製のガス側接続冷媒配管32、アルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35、および、アルミニウム製の液側接続冷媒配管36は、アルミニウム合金によって構成されていてもよく、例えば、アルミニウムを主成分として含むアルミニウム合金、アルミニウムを95重量%以上含むアルミニウム合金、アルミニウムを99重量%以上含むアルミニウム合金等によって構成されていてもよい。
The copper
この低圧のガス冷媒は、冷媒連絡管7を経由して空調室外機2に送られ、ガス冷媒側閉鎖弁95および四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように冷房運転では、空気調和装置1は、室外熱交換器20を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室内熱交換器4を室外熱交換器20において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
This low-pressure gas refrigerant is sent to the air-conditioning
(2−2)暖房運転
暖房運転時は、四路切換弁92が図1の破線で示される状態、すなわち、圧縮機91の吐出側がガス冷媒側閉鎖弁95および冷媒連絡管7を介して室内熱交換器4のガス側に接続され、かつ、圧縮機91の吸入側が室外熱交換器20のガス側に接続された状態となっている。また、液冷媒側閉鎖弁94およびガス冷媒側閉鎖弁95は、開状態にされている。膨張弁40は、室内熱交換器4の出口における冷媒の過冷却度が過冷却度目標値で一定になるように開度調節されるようになっている。この冷凍回路の状態で、圧縮機91、室外ファン70および室内ファン5を運転すると、低圧のガス冷媒は、圧縮機91に吸入されて圧縮されて高圧のガス冷媒となり、四路切換弁92、ガス冷媒側閉鎖弁95および冷媒連絡管7を経由して、空調室内機3に送られる。
(2-2) Heating Operation During the heating operation, the four-
そして、空調室内機3に送られた高圧のガス冷媒は、室内熱交換器4において、室内空気と熱交換を行って凝縮して高圧の液冷媒となった後、膨張弁40を通過する際に、膨張弁40の弁開度に応じて減圧される。この膨張弁40を通過した冷媒は、銅製の液冷媒配管42とアルミニウム製の液側接続冷媒配管36および熱交換器側液冷媒配管35を経由して室外熱交換器20に流入する。そして、室外熱交換器20に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、室外ファン70によって供給される室外空気と熱交換を行って蒸発して低圧のガス冷媒となり、アルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31およびガス側接続冷媒配管32と、銅製のガス冷媒配管41および四路切換弁92を経由して、再び、圧縮機91に吸入される。このように暖房運転では、空気調和装置1は、室内熱交換器4を圧縮機91において圧縮される冷媒の凝縮器として、かつ、室外熱交換器20を室内熱交換器4において凝縮された冷媒の蒸発器として機能させる。
Then, the high-pressure gas refrigerant sent to the air conditioning indoor unit 3 undergoes heat exchange with room air in the indoor heat exchanger 4 to condense into a high-pressure liquid refrigerant, and then passes through the
(3)空気調和装置の詳細構成
(3−1)空調室内機
空調室内機3は、室内の壁面に壁掛け等により、または、ビル等の室内の天井に埋め込みや吊り下げ等により設置される。空調室内機3は、室内熱交換器4と、室内ファン5とを有している。室内熱交換器4は、例えば伝熱管と多数のフィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であり、冷房運転時には冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却し、暖房運転時には冷媒の凝縮器として機能して室内空気を加熱する熱交換器である。
(3) Detailed configuration of air conditioner (3-1) Air-conditioning indoor unit The air-conditioning indoor unit 3 is installed on the wall surface of the room by wall hanging or the like, or embedded or suspended in the ceiling of a room such as a building. The air conditioning indoor unit 3 has an indoor heat exchanger 4 and an indoor fan 5. The indoor heat exchanger 4 is, for example, a cross fin type fin-and-tube heat exchanger composed of heat transfer tubes and a large number of fins, and functions as a refrigerant evaporator during cooling operation to cool indoor air. In the heating operation, the heat exchanger functions as a refrigerant condenser and heats indoor air.
(3−2)空調室外機
空調室外機2は、ビル等の室外に設置されており、冷媒連絡管6,7を介して空調室内機3に接続される。空調室外機2は、図2および図3に示されているように、略直方体状のユニットケーシング10を備えている。図3に示されているように、空調室外機2は、ユニットケーシング10の内部空間を鉛直方向に延びる仕切板18で二つに分割することによって送風機室S1と機械室S2とを形成した構造(いわゆる、トランク型構造)を有するものである。
(3-2) Air Conditioning Outdoor Unit The air conditioning
ユニットケーシング10は、底板12と、天板11と、送風機室側側板13と、機械室側側板14と、送風機室側前板15と、機械室側前板16とを備えて構成されている。天板11は、ユニットケーシング10の天面部分を構成する板状部材である。底板12は、ユニットケーシング10の底面部分を構成する板状部材である。底板12の下側には、現地据付面に固定される2つの基礎脚19が設けられている。送風機室側側板13は、ユニットケーシング10の送風機室S1寄りの側面部分を構成する板状部材である。機械室側側板14は、ユニットケーシング10の機械室S2寄りの側面部分の一部と、ユニットケーシング10の機械室S2寄りの背面部分とを構成する板状部材である。送風機室側前板15は、ユニットケーシング10の送風機室S1の前面部分と、ユニットケーシング10の機械室S2の前面部分の一部とを構成する板状部材である。
The
空調室外機2は、ユニットケーシング10の背面および側面の一部からユニットケーシング10内の送風機室S1に室外空気を吸い込んで、吸い込んだ室外空気をユニットケーシング10の前面から吹き出すように構成されている。そのため、ユニットケーシング10内の送風機室S1に吸い込まれる室外空気の吸入口10aが、送風機室側側板13の背面側の端部と機械室側側板14の送風機室S1側の端部との間に形成され、室外空気の吸入口10bが送風機室側側板13に形成されている。また、送風機室S1に吸い込まれた室外空気を外部に吹き出すための吹出口10cが、送風機室側前板15に設けられている。吹出口10cの前側は、ファングリル15aによって覆われている。
The air conditioner
圧縮機91は、例えば圧縮機用モータによって駆動される密閉式圧縮機であり、運転容量を可変することができるよう構成されている。圧縮機91は、機械室S2に配置されている。
The
四路切換弁92は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管と室外熱交換器20の一端とを接続するとともに、アキュムレータ93を介してガス冷媒側閉鎖弁95と圧縮機91の吸入側の冷媒配管とを接続する(図1の四路切換弁92の実線を参照)。また、暖房運転時には、四路切換弁92は、圧縮機91の吐出側の冷媒配管とガス冷媒側閉鎖弁95とを接続するとともに、アキュムレータ93を介して圧縮機吸入側配管29aと室外熱交換器20の一端とを接続する(図1の四路切換弁92の破線を参照)。
The four-
室外熱交換器20は、送風機室S1に上下方向(鉛直方向)に立てて配置され、吸入口10a,10bに対向している。室外熱交換器20は、アルミニウム製の熱交換器である。アルミニウム製の室外熱交換器20は、腐蝕を防止するために、鋼板製の天板11、底板12、送風機室側側板13および機械室側側板14などに直接接触しないようにユニットケーシング10に取り付けられている。室外熱交換器20は、一端が四路切換弁92に接続されており、その他端が膨張弁40に接続されている。
The
アキュムレータ93は、機械室S2に配置され、四路切換弁92と圧縮機91との間に接続されている。アキュムレータ93は、冷媒を気相と液相とに分ける気液分離機能を具備している。アキュムレータ93に流入する冷媒は、液相と気相とに分かれ、上部空間に集まる気相の冷媒が圧縮機91へと供給される。
The
空調室外機2は、ユニット内に室外空気を吸入して、再び室外に排出するための室外ファン70を有している。室外ファン70は、室外空気と室外熱交換器20を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。膨張弁40は、冷凍回路において冷媒を減圧するための機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁40は、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために、室外熱交換器20と液冷媒側閉鎖弁94の間のガス冷媒配管41に設けられ、冷房運転時および暖房運転時のいずれにおいても、冷媒を膨張させる機能を有している。
The air-conditioning
室外ファン70は、送風機室S1に室外熱交換器20に対向して配置されている。室外ファン70は、ユニット内に室外空気を吸入して、室外熱交換器20において冷媒と室外空気との間で熱交換を行わせた後に、熱交換後の空気を室外に排出する。この室外ファン70は、室外熱交換器20に供給する空気の風量を可変することが可能なファンであり、例えば、DCファンモータ等からなるモータによって駆動されるプロペラファン等である。
The
(3−2−1)室外熱交換器
次に、図4および図5を用いて室外熱交換器20の構成および室外熱交換器20に接続される配管などについて詳細に説明する。
(3-2-1) Outdoor Heat Exchanger Next, the configuration of the
室外熱交換器20は、室外空気と冷媒との熱交換を行わせる熱交換部21を備えており、この熱交換部21がアルミニウム製の多数の伝熱フィン21aとアルミニウム製の多数の扁平多穴管21bとで構成されている。扁平多穴管21bは、伝熱管として機能し、伝熱フィン21aと室外空気との間を移動する熱を、内部を流れる冷媒に伝達する。
The
室外熱交換器20は、熱交換部21の両端に各1本設けられたアルミニウム製のヘッダ集合管22,23を備えている。ヘッダ集合管22は、バッフル22cによって互いに仕切られた内部空間22a,22bを有している。上部の内部空間22aには、アルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31が接続され、下部の内部空間22bには、アルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35が接続されている。
The
ヘッダ集合管23は、バッフル23f,23g,23h,23iによって仕切られ、内部空間23a,23b,23c,23d,23eが形成されている。ヘッダ集合管22の上部の内部空間22aに接続される多数の扁平多穴管21bは、ヘッダ集合管23の3つの内部空間23a,23b,23cに接続されている。また、ヘッダ集合管22の下部の内部空間22bに接続される多数の扁平多穴管21bは、ヘッダ集合管23の3つの内部空間23c,23d,23eに接続されている。
The
また、ヘッダ集合管23の内部空間23aと内部空間23eが連絡配管24により接続され、内部空間23bと内部空間23dが連絡配管25により接続されている。内部空間23cは、熱交換部21の上部(内部空間22aに接続されている部分)の一部と下部(内部空間22bに接続されている部分)の一部を接続する機能も果たしている。これらの構成により、例えば冷房運転時には、アルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31によってヘッダ集合管23上部の内部空間23aに供給されるガス冷媒は、熱交換部21の上部で熱交換を行って液化し、ヘッダ集合管23で折り返して、熱交換部21の下部を通ってアルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35から出て行く。
Further, the
既に説明したように、アルミニウムやアルミニウム合金が用いられている室外熱交換器20がアルミニウム製の熱交換器であるから、アルミニウム製の伝熱フィン21aとアルミニウム製の扁平多穴管21bとアルミニウム製のヘッダ集合管22,23を構成する主材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。
As already described, since the
(3−2−2)熱交換部
図6は、室外熱交換器20の熱交換部21の扁平多穴管21bに対して垂直な平面における断面構造を示す部分拡大図である。
(3-2-2) Heat Exchange Part FIG. 6 is a partially enlarged view showing a cross-sectional structure in a plane perpendicular to the flat
伝熱フィン21aは薄いアルミニウム製の平板であり、各伝熱フィン21aには水平方向に延びる切り欠き21aaが上下方向に並べて複数形成されている。扁平多穴管21bは、伝熱面となる上下の平面部と、冷媒が流れる複数の内部流路21baを有している。切り欠き21aaの上下の幅よりもわずかに厚い扁平多穴管21bは、平面部を上下に向けた状態で、間隔をあけて複数段配列され、切り欠き21aaに嵌め込まれた状態で仮固定される。このように、伝熱フィン21aの切り欠き21aaに扁平多穴管21bが嵌め込まれた状態で伝熱フィン21aと扁平多穴管21bとがロウ付けされる。また、各扁平多穴管21bの両端は、それぞれヘッダ集合管22,23に嵌め込まれてロウ付けされる。そのため、ヘッダ集合管22の内部空間22a,22bやヘッダ集合管23の内部空間23a,23b,23c,23d,23eと扁平多穴管21bの内部流路21baとが繋がっている。また、熱交換器側ガス冷媒配管31および熱交換器側液冷媒配管35は、ヘッダ集合管22に対してロウ付けされる。
The
なお、ここで、伝熱フィン21a、扁平多穴管21b、ヘッダ集合管22、23、連絡配管24、25、熱交換器側ガス冷媒配管31および熱交換器側液冷媒配管35は、各部材の接合部分にロウ材が塗布されている状態で、温度管理された炉中に入れられることでロウ付けされる。
Here, the
図6に示されているように、伝熱フィン21aは、上下に繋がっているため、伝熱フィン21aや扁平多穴管21bで生じた結露は、伝熱フィン21aに沿って下方に滴り落ち、底板12に形成されている経路を通って外部に排出される。このような構造により、熱交換部21からヘッダ集合管22,23や熱交換器側ガス冷媒配管31やガス側接続冷媒配管32や熱交換器側液冷媒配管35や液側接続冷媒配管36を介して銅製のガス冷媒配管41や液冷媒配管42まで熱交換部21で生じた水滴が伝わることが防止されている。
As shown in FIG. 6, since the
(3−2−3)室外熱交換器周辺の冷媒配管
図4に示されているように、アルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31のうち室外熱交換器20側とは反対側の端部は、上方に向けて延びており、ユニットケーシング10の内部で冷媒を所望の位置に導くように、ガス側アルミ接続部33を介してアルミニウム製のガス側接続冷媒配管32と接続されている。アルミニウム製のガス側接続冷媒配管32は、上方に延びた後折り返して下方に伸び、ガス側アルミ接続部33側とは反対側の下方を向いている端部が、ガス側銅接続部34を介して銅製のガス冷媒配管41に接続されている。これらのアルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31、アルミニウム製のガス側接続冷媒配管32、ガス側アルミ接続部33、ガス側銅接続部34、および、銅製のガス冷媒配管41は、ガス冷媒配管接合体30Aを構成している。
(3-2-3) Refrigerant piping around the outdoor heat exchanger As shown in FIG. 4, the end of the aluminum heat exchanger side gas refrigerant piping 31 opposite to the
また、アルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35のうち室外熱交換器20側とは反対側の端部は、上方に延びており、ユニットケーシング10の内部で冷媒を所望の位置に導くように、液側アルミ接続部37を介してアルミニウム製の液側接続冷媒配管36と接続されている。アルミニウム製の液側接続冷媒配管36は、上方に延びた後折り返して下方に伸び、液側アルミ接続部37側端部とは反対側の下方を向いている端部が、液側銅接続部38を介して銅製の液冷媒配管42に接続されている。アルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35、アルミニウム製の液側接続冷媒配管36、液側アルミ接続部37、液側銅接続部38、および、銅製の液冷媒配管42は、液冷媒配管接合体30Bを構成している。
Further, the end of the aluminum heat exchanger side liquid
ここで、ガス側アルミ接続部33、ガス側銅接続部34、液側アルミ接続部37、および、液側銅接続部38は、いずれも、アルミナノ粒子の融着物によって構成されている。
Here, the gas side
(4)ガス冷媒配管接合体および液冷媒配管接合体の製造方法
上述したように、伝熱フィン21a、扁平多穴管21b、ヘッダ集合管22、23、連絡配管24、25、熱交換器側ガス冷媒配管31および熱交換器側液冷媒配管35は、温度管理された炉中に入れられることでロウ付けされ、一体化される。
(4) Manufacturing method of gas refrigerant pipe assembly and liquid refrigerant pipe assembly As described above,
この一体化物の熱交換器側ガス冷媒配管31に対して、手ロウ付けによって、アルミニウム製のガス側接続冷媒配管32が接続され、さらに、高周波ロウ付けによって、銅製のガス冷媒配管41が接続される。同様に、一体化物の熱交換器側液冷媒配管35に対して、手ロウ付けによって、アルミニウム製の液側接続冷媒配管36が接続され、さらに、高周波ロウ付けによって、銅製の液冷媒配管42が接続される。
An aluminum gas-side connecting
図7に示すように、熱交換器側ガス冷媒配管31のうち、室外熱交換器20側とは反対側の端部は、部分的に拡管されており、当該拡管部分の内側にアルミニウム製のガス側接続冷媒配管32の一端側が挿入される。なお、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の外径および内径は等しく、熱交換器側ガス冷媒配管31の拡管部分の内径は、ガス側接続冷媒配管32の外径よりもわずかに広くなるようにされている。ここで、ガス側接続冷媒配管32の先端の外周面にアルミナノ粒子を塗布し、熱交換器側ガス冷媒配管31の拡管部分の内側に挿入した状態で、手ロウ付け(バーナーで接合部周囲を加熱することによるアルミナノ粒子の融着)が行われ、熱交換器側ガス冷媒配管31やガス側接続冷媒配管32よりも融点の低いアルミナノ粒子を融着させることにより、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32をガス側アルミ接続部33を介して接合させる。なお、接合面積を十分に確保して気密性を高めるため、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の接合部分の面積は、熱交換器側ガス冷媒配管31およびガス側接続冷媒配管32の軸方向に垂直な断面における断面積よりも広くなるように調節されている。ここで、手ロウ付けのロウ付け温度は、アルミナノ粒子の融点を超える温度であって、母材となる熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の融点を超えない温度であることが好ましく、母材となる熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の軟化温度を超えない温度であることがより好ましい。
As shown in FIG. 7, the end of the heat exchanger side
また、図8に示すように、銅製のガス冷媒配管41の一端側の端部は、部分的に拡管されており、当該拡管部分の内側にガス側接続冷媒配管32のうち熱交換器側ガス冷媒配管31側とは反対側の端部が挿入される。なお、銅製のガス冷媒配管41とガス側接続冷媒配管32の外径および内径は等しく、銅製のガス冷媒配管41の拡管部分の内径は、ガス側接続冷媒配管32の外径よりもわずかに広くなるようにされている。ここで、ガス側接続冷媒配管32の先端の外周面にアルミナノ粒子を塗布し、銅製のガス冷媒配管41の拡管部分の内側に挿入した状態で、高周波ロウ付け(高周波誘導加熱によるアルミナノ粒子の融着)が行われ、銅製のガス冷媒配管41やガス側接続冷媒配管32よりも融点の低いアルミナノ粒子を融着させることにより、銅製のガス冷媒配管41とガス側接続冷媒配管32をガス側銅接続部34を介して接合させる。なお、接合面積を十分に確保して気密性を高めるため、銅製のガス冷媒配管41とガス側接続冷媒配管32の接合部分の面積は、銅製のガス冷媒配管41およびガス側接続冷媒配管32の軸方向に垂直な断面における断面積よりも広くなるように調節されている。ここで、高周波ロウ付けのロウ付け温度は、アルミナノ粒子の融点を超える温度であって、母材となる銅製のガス冷媒配管41とガス側接続冷媒配管32の融点を超えない温度であることが好ましく、母材となる銅製のガス冷媒配管41とガス側接続冷媒配管32の軟化温度を超えない温度であることがより好ましい。
Moreover, as shown in FIG. 8, the end part of the one end side of the copper
上記では、アルミナノ粒子の融点を超える程度に加熱することを述べているが、接合を終えた状態において、僅かに、ガス側アルミ接続部33、ガス側銅接続部34、液側アルミ接続部37、液側銅接続部38においてアルミナノ粒子がナノサイズのままで残存していてもよい。
In the above description, heating is described so as to exceed the melting point of the alumina particles. However, in a state where the bonding is finished, the gas side
また、熱交換器側液冷媒配管35と液側接続冷媒配管36をアルミナノ粒子が融着した液側アルミ接続部37を介して接合させる点、および、液側接続冷媒配管36と銅製の液冷媒配管42をアルミナノ粒子が融着した液側銅接続部38を介して接合させる点は、上記熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32と銅製のガス冷媒配管41との関係と同様であるため、説明を省略する。
Further, the heat exchanger side liquid
(5)熱交換器側ガス冷媒配管31、ガス側接続冷媒配管32、熱交換器側液冷媒配管35、液側接続冷媒配管36を構成するアルミニウムもしくはアルミニウム合金
熱交換器側ガス冷媒配管31、ガス側接続冷媒配管32、熱交換器側液冷媒配管35、液側接続冷媒配管36を構成するアルミニウムもしくはアルミニウム合金、すなわち母材は、特に限定されないが、融点が600℃以上700℃以下であることが好ましく、630℃以上670℃以下であることがさらに好ましく、640℃以上660℃以下であることが特に好ましい。
(5) Aluminum or aluminum alloy constituting the heat exchanger side
これらの母材の融点は、示唆熱分析法による測定で得られる値とする。 The melting point of these base materials is a value obtained by measurement by a suggested thermal analysis method.
また、これらの母材の軟化温度は、200℃以上300℃以下であることが好ましく、250℃以上270℃以下であることがより好ましい。 Further, the softening temperature of these base materials is preferably 200 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, and more preferably 250 ° C. or higher and 270 ° C. or lower.
これらの母材の軟化温度は、引張強度の等時軟化曲線における軟化開始点とする。 The softening temperature of these base materials is the softening start point in the isochronous softening curve of tensile strength.
(6)アルミナノ粒子
上記アルミナノ粒子は、透過型電子顕微鏡写真で観測される平均粒子径が500nm以下であるものをいう。ここで、平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡写真で観測される粒子を無作為に100個抽出し、その平均をとった値をいうものとする。なお、粒子形状としては、特に限定されるものではなく、球状、棒状、紐状であってもよい。
(6) Aluminano particles The alumino particles are particles having an average particle diameter of 500 nm or less as observed in a transmission electron micrograph. Here, the average particle diameter means a value obtained by randomly extracting 100 particles observed in a transmission electron micrograph and taking the average. The particle shape is not particularly limited, and may be spherical, rod-like, or string-like.
ここで、アルミナノ粒子の平均粒子径の上限は、500nm以下であればよく、100nm以下であってもよいし、50nm以下であってもよい。アルミナノ粒子の平均粒子径の下限は、特に限定されないが、例えば、1nm以上であってもよいし、10nm以上であってもよい。 Here, the upper limit of the average particle diameter of the alumina particles may be 500 nm or less, 100 nm or less, or 50 nm or less. The lower limit of the average particle diameter of the aluminano particles is not particularly limited, but may be, for example, 1 nm or more, or 10 nm or more.
アルミナノ粒子の組成としては、特に限定されるものではなく、純アルミニウム、酸化アルミニウム、アルミニウム合金等によって構成されていてもよい。電気的腐食を抑制する観点から、アルミナノ粒子には、亜鉛等の異種金属が含まれていないことが好ましい。また、環境負荷の観点から、アルミナノ粒子には、鉛が含まれていないことが好ましい。 The composition of the alumina particles is not particularly limited, and may be composed of pure aluminum, aluminum oxide, aluminum alloy, or the like. From the viewpoint of suppressing electrical corrosion, it is preferable that the aluminano particles do not contain a different metal such as zinc. From the viewpoint of environmental burden, it is preferable that the aluminano particles do not contain lead.
アルミナノ粒子は、塗布時のロウ材の50重量%以上を構成していることが好ましく、90重量%以上を構成していることがより好ましい。なお、特に限定されないが、塗布時のアルミナノ粒子は、分散媒としてエタノールやテルピネオール(ターピネオール)等のアルコール溶媒によって分散された状態としてもよい。これらの分散媒としては、強度を高める観点から、アルミナノ粒子が融着した後に残留しにくいものであることが好ましい。 The aluminano particles preferably constitute 50% by weight or more of the brazing material at the time of application, and more preferably constitute 90% by weight or more. Although not particularly limited, the aluminano particles at the time of coating may be dispersed in an alcohol solvent such as ethanol or terpineol (terpineol) as a dispersion medium. These dispersion media are preferably those that do not easily remain after the aluminano particles are fused from the viewpoint of increasing the strength.
また、アルミナノ粒子の融着後のガス側アルミ接続部33、ガス側銅接続部34、液側アルミ接続部37、液側銅接続部38においては、アルミニウムもしくはアルミニウム合金の割合が、90重量%以上であることが好ましく、95重量%以上であることがより好ましい。
Moreover, in the gas side
アルミナノ粒子の状態としては、特に限定されず、粉体であってもよいし、分散媒に分散された状態であってもよい。 The state of the alumina particles is not particularly limited, and may be a powder or a state dispersed in a dispersion medium.
アルミナノ粒子の製造方法も、特に限定されず、例えば、高電圧パルスを印加することによって爆発蒸散させる電気爆発法によって得ることができる。また、アルミナノ粒子は、市販品によって入手してもよい。市販品としては、例えば、日本イオン株式会社が挙げられる。 The method for producing the aluminano particles is not particularly limited, and can be obtained, for example, by an electric explosion method in which high-voltage pulses are applied to cause evaporation. Aluminano particles may be obtained as a commercial product. Examples of commercially available products include Nippon Ion Co., Ltd.
アルミナノ粒子の融点としては、電子顕微鏡下にて直接融解させる手法により得られる値とする。 The melting point of the alumina particles is a value obtained by a method of directly melting under an electron microscope.
アルミナノ粒子は、乾燥状態における融点が、450℃以下であることが好ましく、300℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることが特に好ましい。 The aluminano particles have a melting point in a dry state of preferably 450 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, and particularly preferably 200 ° C. or lower.
アルミナノ粒子の融点は、上述した母材の融点よりも100度以上低いことが好ましく、150度以上低いことがより好ましく、200度以上低いことが特に好ましい。 The melting point of the alumina particles is preferably 100 degrees or more lower than the melting point of the base material described above, more preferably 150 degrees or more, and particularly preferably 200 degrees or more.
さらに、アルミナノ粒子の融点は、上述した母材の軟化温度よりも低いことが好ましく、上述した母材の軟化温度より50度以上低いことがより好ましく、上述した母材の軟化温度より100度以上低いことがさらに好ましい。 Furthermore, the melting point of the alumina particles is preferably lower than the softening temperature of the base material described above, more preferably 50 degrees or more lower than the softening temperature of the base material described above, and 100 degrees or higher than the softening temperature of the base material described above. More preferably, it is low.
(7)特徴
従来のロウ材を用いて摩擦攪拌接合を行うことで、各冷媒配管を低温接合させることも可能ではあるが、気密性の確保が不十分になるおそれがある。また、接着剤を用いた接合では、特に高温下における冷媒配管の接合強度の確保が困難になり、気密性の確保も困難になるおそれがある。
(7) Features Although it is possible to perform low-temperature bonding of each refrigerant pipe by performing friction stir welding using a conventional brazing material, there is a possibility that securing airtightness may be insufficient. Further, in the bonding using an adhesive, it is difficult to ensure the bonding strength of the refrigerant pipe, particularly at high temperatures, and it may be difficult to ensure airtightness.
これに対して、本実施形態のガス冷媒配管接合体30Aでは、アルミナノ粒子を融着させたガス側アルミ接続部33を介在させることで、アルミニウム製の熱交換器側ガス冷媒配管31とアルミニウム製のガス側接続冷媒配管32を接合させている。また、液冷媒配管接合体30Bでは、アルミナノ粒子を融着させた液側アルミ接続部37を介在させることで、アルミニウム製の熱交換器側液冷媒配管35とアルミニウム製の液側接続冷媒配管36を接合させている。
On the other hand, in the gas
このように、アルミナノ粒子のような微粒子化された比表面積が極めて大きいナノサイズのロウ材を用いることにより、接合温度を低くすることが可能になっている。このように接合温度を低くすることで、熱交換器側ガス冷媒配管31、ガス側接続冷媒配管32、熱交換器側液冷媒配管35、液側接続冷媒配管36の母材の強度の低下を小さく抑えることが可能になっている。また、アルミナノ粒子が低温で十分に融着するため、気密性の確保も可能になる。
In this way, it is possible to lower the bonding temperature by using a nano-sized brazing material having a very small specific surface area such as alumino particles. By reducing the bonding temperature in this way, the strength of the base material of the heat exchanger side
また、上記実施形態のガス側アルミ接続部33や液側アルミ接続部37において、一般的に低温ロウ材に含有されているような亜鉛を含有させないようにすることで、金属間の電気的腐食を抑制することが可能になっている。
Moreover, in the gas side
(8)他の実施形態
上記実施形態では、本発明の実施形態の一例を説明したが、上記実施形態はなんら本願発明を限定する趣旨ではなく、上記実施形態には限られない。本願発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更した態様についても当然に含まれる。
(8) Other Embodiments In the above embodiment, an example of the embodiment of the present invention has been described. However, the above embodiment is not intended to limit the present invention, and is not limited to the above embodiment. The present invention naturally includes aspects appropriately modified without departing from the spirit of the present invention.
(8−1)他の実施形態A
上記実施形態では、図7、図8に示すように、一方を拡管し、他方を挿入するようにして接合させる形態を例に挙げて説明した。
(8-1) Other embodiment A
In the said embodiment, as shown in FIG.7, FIG.8, it demonstrated taking the example of the form joined as it expanded one pipe | tube and inserted the other.
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図9に示すように、熱交換器側ガス冷媒配管31の軸方向に垂直な断面と、ガス側接続冷媒配管32の軸方向に垂直な断面と、をガス側アルミ接続部33を介して接合するようにしてもよい。この場合には、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32とを軸方向において互いに近づくように押し付けることで(図9の矢印参照)、アルミナノ粒子を密にして融着状態を良好にし、気密性をさらに高めることが可能になる。
However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 9, the cross section perpendicular to the axial direction of the heat exchanger side
(8−2)他の実施形態B
この他、接合形態としては、例えば、図10に示すように、熱交換器側ガス冷媒配管31の軸方向の端部に向かうにつれて先細りとなるように外側に形成された傾斜断面と、ガス側接続冷媒配管32の軸方向の端部に向かうにつれて広がっていくように内側に形成された傾斜断面と、をガス側アルミ接続部33を介して接合するようにしてもよい。この場合においても、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32とを軸方向において互いに近づくように押し付けることで(図10の矢印参照)、アルミナノ粒子を密にして融着状態を良好にし、気密性をさらに高めることが可能になる。
(8-2) Other embodiment B
In addition, as a joining form, for example, as shown in FIG. 10, an inclined cross section formed on the outside so as to taper toward the end in the axial direction of the heat exchanger side
なお、この接合形態では、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の接合面積を十分に確保できれば、互いに異径の関係にあってもよい。 In addition, in this joining form, if the joining area of the heat exchanger side gas refrigerant piping 31 and the gas side connection refrigerant piping 32 can fully be ensured, you may have a mutually different diameter relationship.
(8−3)他の実施形態C
この他、接合形態としては、例えば、図11に示すように、熱交換器側ガス冷媒配管31の端部が軸方向に垂直に広がった接合用部分を有しており、ガス側接続冷媒配管32の端部についても軸方向に垂直に広がった接合用部分を有しており、各接合用部分がガス側アルミ接続部33を介して接合されるようにしてもよい。この場合においても、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32とを軸方向において互いに近づくように押し付けることで(図11の矢印参照)、アルミナノ粒子を密にして融着状態を良好にし、気密性をさらに高めることが可能になる。
(8-3) Other embodiment C
In addition, as a joining form, for example, as shown in FIG. 11, the end portion of the heat exchanger side
なお、この接合形態でも、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の接合面積を十分に確保できれば、互いに異径の関係にあってもよい。
Even in this bonding mode, the diameters of the heat exchanger side
(8−4)他の実施形態D
この他、接合形態としては、例えば、図12に示すように、熱交換器側ガス冷媒配管31の端部に向かうにつれて内径と外径が小さくなるように構成された接合用部分を有しており、ガス側接続冷媒配管32の端部に向かうにつれて内径と外径が大きくなるように構成された接合用部分を有しており、内径および外径の異なる冷媒配管の各接合用部分がガス側アルミ接続部33を介して接合されるようにしてもよい。この場合においても、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32とを軸方向において互いに近づくように押し付けることで(図12の矢印参照)、アルミナノ粒子を密にして融着状態を良好にし、気密性をさらに高めることが可能になる。
(8-4) Other embodiment D
In addition, as a joining form, for example, as shown in FIG. 12, it has a joining portion configured such that the inner diameter and the outer diameter become smaller toward the end of the heat exchanger side
(8−5)他の実施形態E
この他、接合形態としては、例えば、図13に示すように、他の実施形態Dの熱交換器側ガス冷媒配管31と他の実施形態Bのガス側接続冷媒配管32とを組合せたようにして接合してもよい。この場合においても、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32とを軸方向において互いに近づくように押し付けることで(図13の矢印参照)、アルミナノ粒子を密にして融着状態を良好にし、気密性をさらに高めることが可能になる。
(8-5) Other embodiment E
In addition, as a joining form, for example, as shown in FIG. 13, a heat exchanger side
なお、この接合形態でも、熱交換器側ガス冷媒配管31とガス側接続冷媒配管32の接合面積を十分に確保できれば、互いに異径の関係にあってもよい。
Even in this bonding mode, the diameters of the heat exchanger side
(8−6)他の実施形態F
上記実施形態では、ガス冷媒配管41やガス冷媒配管42が銅製である場合を例に挙げて説明した。
(8-6) Other embodiment F
In the above embodiment, the case where the
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ガス冷媒配管41やガス冷媒配管42は、アルミニウムもしくはアルミニウムを主成分として含むアルミニウム合金によって構成されていてもよく、鉄もしくは鉄を主成分として含む鉄合金によって構成されていてもよく、ステンレス鋼によって構成されていてもよい。
However, the present invention is not limited to this. For example, the
1 空気調和装置
2 空調室外機
3 空調室内機
10 ユニットケーシング
20 室外熱交換器
21 熱交換部
21a 伝熱フィン
21b 扁平多穴管
22,23 ヘッダ集合管
30A ガス冷媒配管接合体(冷媒配管接合体)
30B 液冷媒配管接合体(冷媒配管接合体)
31 熱交換器側ガス冷媒配管
32 ガス側接続冷媒配管
33 ガス側アルミ接続部
34 ガス側銅接続部
35 熱交換器側液冷媒配管
36 液側接続冷媒配管
37 液側アルミ接続部
38 ガス側銅接続部
40 膨張弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
30B Liquid refrigerant piping assembly (refrigerant piping assembly)
31 Heat Exchanger Side
Claims (9)
アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、鉄、鉄合金、および、ステンレス鋼の少なくともいずれかを有して構成されている第2冷媒配管(32、34)と、
アルミナノ粒子を含んだロウ材が融着することで前記第1冷媒配管と前記第2冷媒配管とを接合している接合部(33、34、37、38)と、
を備えた冷媒配管接合体(30A、30B)。 A first refrigerant pipe (31, 33) made of aluminum or an aluminum alloy;
A second refrigerant pipe (32, 34) configured to have at least one of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, iron, iron alloy, and stainless steel;
A joining portion (33, 34, 37, 38) joining the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe by fusing a brazing material containing alumina particles;
A refrigerant pipe assembly (30A, 30B) comprising:
請求項1に記載の冷媒配管接合体。 The melting point of the alumina particles is 100 degrees or more lower than the melting point of the first refrigerant pipe.
The refrigerant piping assembly according to claim 1.
請求項1または2に記載の冷媒配管接合体。 The second refrigerant pipe is made of aluminum or an aluminum alloy.
The refrigerant piping assembly according to claim 1 or 2.
前記第1冷媒配管と前記第2冷媒配管の接合部分の面積は、前記第1冷媒配管および前記第2冷媒配管の軸方向に垂直な断面における断面積よりも広く、
内部を流れる冷媒の圧力が1.0MPa以上となることがある環境下で用いられる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の冷媒配管接合体。 The inner diameter and outer diameter of the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are the same,
The area of the joint portion between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe is wider than a cross-sectional area in a cross section perpendicular to the axial direction of the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe,
Used in an environment where the pressure of the refrigerant flowing inside may be 1.0 MPa or more,
The refrigerant piping assembly according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から4のいずれか1項に記載の冷媒配管接合体。 The melting point of the aluminano particles is lower than the softening temperature of the first refrigerant pipe,
The refrigerant piping assembly according to any one of claims 1 to 4.
請求項1から5のいずれか1項に記載の冷媒配管接合体。 The joint does not contain zinc;
The refrigerant | coolant piping assembly of any one of Claim 1 to 5.
前記第1冷媒配管と前記第2冷媒配管との間にアルミナノ粒子を含んだロウ材を介在させて融着させることで、前記第1冷媒配管と前記第2冷媒配管とを接合する工程と、
を有する冷媒配管接合体の製造方法。 Preparing a first refrigerant pipe made of aluminum or an aluminum alloy and a second refrigerant pipe made of at least one of aluminum, aluminum alloy, copper, copper alloy, and stainless steel When,
Bonding the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe by fusing a brazing material containing aluminano particles between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe; and
The manufacturing method of the refrigerant | coolant piping assembly which has this.
前記第1冷媒配管と前記第2冷媒配管の接合部分の面積は、前記第1冷媒配管および前記第2冷媒配管の軸方向に垂直な断面における断面積よりも広い、
請求項7に記載の冷媒配管接合体の製造方法。 The inner diameter and outer diameter of the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are the same,
The area of the joint portion between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe is wider than a cross-sectional area in a cross section perpendicular to the axial direction of the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe.
The manufacturing method of the refrigerant | coolant piping assembly of Claim 7.
請求項7または8に記載の冷媒配管接合体の製造方法。 The first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe are pressed against each other when the brazing material containing aluminano particles is interposed between the first refrigerant pipe and the second refrigerant pipe. Apply pressure to become
The manufacturing method of the refrigerant | coolant piping assembly of Claim 7 or 8.
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