JP2015183850A

JP2015183850A - 配管接続構造

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Publication number: JP2015183850A
Application number: JP2014064255A
Authority: JP
Inventors: 聡彦安藤; Satohiko Ando
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2034-03-26
Also published as: JP6107724B2

Abstract

【課題】異種金属の配管同士の接合部を被覆する被覆部材の上端面に近接する金属配管の腐食を防止する。
【解決手段】この配管接続構造は、第１の種類の金属からなる第１の配管に第１の種類の金属に対して電位が異なる第２の種類の金属からなる第２の配管を上下に接続する配管接続構造であって、第１の配管と第２の配管との溶接による接合部と、上側に接続される第１の配管および第２の配管のいずれか一方の配管の接合部から離間した位置の周面に形成され、該一方の配管の外径よりも大きい外径を有するフランジと、一端部がフランジの上に乗り上がるように位置決めされ、接合部を被覆するように配置された防水被覆材とを具備し、防水被覆材の一端部の端面が一方の配管の中心から外側に向かって下向きのテーパー状をなすように構成される。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば空気調和機の熱交換器などに利用可能な配管接続構造に関する。

空気調和機は室内熱交換器、室外熱交換器、圧縮機、制御部品（四方弁・膨張弁）、接続配管などで構成され、その大部分の素材には銅や銅合金などからなる管部材が使用される。

近年、銅素材の価格高騰や環境間題などから低コスト化や軽量化の要望があり、代替部材としてアルミニウム製やアルミニウム合金製の配管（以下、「アルミニウム配管」と呼ぶ。）を熱交換器に使用することが検討されている。

一方、信頼性や製造上の課題から圧縮機やその周辺の配管などは銅で製造されることが一般的である。そのため、アルミニウム配管を用いた熱交換器を使用した場合、機械室内にアルミニウム配管と銅製の配管（以下、「銅配管」と呼ぶ。）との接合部が生じることになる。この接合には、例えば共晶接合、ロウ付けなどの溶接が用いられる。

ここで、熱交換器を搭載する空気調和機の多くは冷房運転、暖房運転を繰り返すタイプの製品であり、外気の状態（温度・湿度）によっては暖房運転時に室外機熱交換器及び配管部材に凝縮水が付着する。この室外機熱交換器及び配管部材に付着した凝縮水が接合部に触れることで、接合部におけるアルミニウム配管の表面に電蝕が発生するおそれがある。

そこで、金属配管の接合部を熱収縮保護チューブによって被覆することによって、接合部に水が触れることを防止し、電蝕を防止する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２００９−１０３２５３号公報

ところで、室外機のコンパクト化の要望から、配管部材を配置できる空間も限られており、熱交換器のアルミニウム配管と圧縮機側の銅配管とが上下に突き合わせて接合される場合がある。

図１１に示すように、アルミニウム配管５１と銅配管５２を上下に突き合わせて接合する場合、熱収縮チューブ５３の上端面５３ａとアルミニウム配管５１の表面との角部に凝縮水５４が溜りやすい。長時間凝縮水５４が溜まると、塩分濃度によってはアルミニウム配管５２を腐食させるという問題があった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、異種金属の配管同士の接合部を被覆する被覆部材の上端面に近接する金属配管の腐食を防止することのできる配管接続構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る配管接続構造は、第１の種類の金属からなる第１の配管の上側に、前記第１の種類の金属に対して電極電位が異なる第２の種類の金属からなる第２の配管を下側に配置し、それぞれを接続する配管接続構造であって、前記第１の配管と前記第２の配管との接合部と、前記第１の配管の前記接合部から離間した位置の周面に形成され、該第１の配管の外径よりも大きい外径を有し端部の断面が円弧状のフランジと、一端部が前記フランジの上に乗り上がるように位置決めされ、熱によって収縮することで前記接合部を被覆するように配置された防水被覆材とを具備し、前記防水被覆材の熱収縮後前記一端部の端面が前記第１の配管の中心から外側に向かって下向きに傾斜するように構成される。

本発明に係る配管接続構造において、前記フランジが、第１の外径を有する第１のフランジと、前記第１のフランジよりも外径の小さい第２のフランジからなり、前記第１のフランジおよび前記第２のフランジは前記配管の軸方向に連続して、かつ前記第１の配管から前記第２の配管に向かう方向に沿って前記第１のフランジ、前記第２のフランジの順に形成されるものであってよい。

本発明に係る配管接続構造は、前記第１の配管がアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなり、前記第２の配管が銅または銅を主成分とする銅合金からなるものであってよい。

本発明によれば、異種金属の配管同士の接合部を被覆する被覆部材の上端面に近接する金属配管の腐食を防止することができる。

本発明の第１の実施形態である空気調和機の室外機の外観を示す斜視図である。図１に示す空気調和機の室外機の内部構造を示す斜視図である。図１の室外機の内部構造における熱交換器の配管接続構造を示す斜視図である。図３の配管接続構造を拡大した斜視図である。図３の配管接続構造を示す断面図である。図５の配管接続構造における要部を拡大して示す断面図である。図５の配管接続構造において熱収縮チューブの上端部がフランジの上に過剰に乗り上がった状態の断面図である。図５の配管接続構造において熱収縮チューブの上端部がフランジに乗り上がっていない状態の断面図である。本発明の第２の実施形態の熱交換器の配管接続構造を示す断面図である。図９の配管接続構造において熱収縮チューブの熱収縮前の位置決め状態を示す断面図である。配管接続構造の課題を説明するため断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
＜第１の実施形態＞

本実施形態は、本発明に係る熱交換器の配管接合構造を、空気調和機の室外機に適用したものである。

図１は、本発明の第１の実施形態である空気調和機の室外機の外観を示す斜視図である。
図２は、図１に示す空気調和機の室外機の内部構造を示す斜視図である。

同図に示すように、本実施例の空気調和機の室外機１は、箱状の筐体１０を有する。筐体１０は、筐体１０の下面を形成するベース１１と、筐体１０の前面を形成する前面パネル１３と、筐体１０の側面を形成する左側パネル１４及び右側パネル１５と、筐体１０の上面を形成する天板１６とで構成される。前面パネル１３には、吹出口１３１が設けられる。吹出口１３１の外側にはファンガード１７が取り付けられている。

筐体１０内には、圧縮機２１、熱交換器２３、送風ファン２４および電装ユニット２５などが収納されている。

筐体１０の内部空間は、仕切り板２６によって主に圧縮機２１、電装ユニット２５などが配置された機械室３１と、送風ファン２４と、熱交換器２３とが配置された熱交換室３２とに仕切られている。

熱交換器２３は、筐体１０の背面から左側の側面に沿ってＬ字型に設けられる。熱交換器２３は、互いに等間隔で平行に配置された複数のフィン２３１と、これらのフィン２３１に直交して配置される配管２３２を備える。

電装ユニット２５には、圧縮機２１および送風ファン２４などを制御する制御回路および電源回路などを構成する電子部品が実装された基板が収納されている。

［熱交換器２３の配管接続構造］
図３は、図１の室外機１の内部構造における熱交換器２３の配管接続構造４０を示す斜視図である。
図４は、図３の配管接続構造４０を拡大した斜視図である。
図５は、図３の配管接続構造４０を示す断面図である。

以降、熱交換器２３から引き出された配管２３２を「第１の配管」、これに接続される配管２１３を「第２の配管」と呼ぶ。

ここで、第１の配管２３２はアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなり、第２の配管２１３は銅または銅を主成分とする銅合金からなる。

配管接続構造４０は、第１の配管２３２と第２の配管２１３とを上下に突き合わせて接続するための構造である。この配管接続構造４０は、第１の配管２３２と第２の配管２１３との溶接による接合部４１と、第１の配管２３２に第２の配管２１３との接合部４１から離間した位置の周面に形成され、第１の配管２３２の外径よりも大きい外径を有したフランジ４２と、一端部がフランジ４２の上に乗り上がるように位置決めされ、かつ接合部４１を被覆するように配置された熱収縮チューブ４３（防水被覆材）とを備える。また、図６に示すとおり、フランジ４２の端部４２ａは、水滴が下方へ流れるように断面が円弧形状に形成されている。

第１の配管２３２と第２の配管２１３は、接合部４１において第１の配管２３２を上側、第２の配管２１３を下側として互いに突き合わせて接合される。これは、接合部４１における第１の配管２３２と第２の配管２１３との上下の位置関係を逆さまにすると、第２の配管２１３の側から銅イオンを含んだ水がアルミニウム製の第１の配管２３２の表面に付着し、電蝕が発生する要因となるからである。

熱収縮チューブ４３は、熱を加えることによって収縮し、被覆部位に定着して、接合部４１に水が触れることを防止するための防水被覆材である。熱収縮チューブ４３の厚さは、例えば収縮後に０．５ｍｍから１ｍｍ程度となるものでよい。

フランジ４２は、第１の配管２３２の全周に形成され、第１の配管２３２の外径より例えば１−２ｍｍ程度大きい第１の外径を有する。フランジ４２は、例えばビード加工などの金属成形によって形成される。

図６に示すように、熱収縮チューブ４３は、上端面４３ａが第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きに傾斜するように、一端部がフランジ４２の上に乗り上げられた状態で配置されている。このように熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きに傾斜していることで、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａに水滴が滞留しない。このため、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａに近接する第１の配管２３２が腐食することを防止できる。

ここで、図７に示すように、熱収縮チューブ４３の上端部がフランジ４２の上に過剰に乗り上がると、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きに傾斜せず、熱収縮チューブ４３の上端の内側とフランジ４２の表面との間に水溜り４４が生じる可能性がある。このため、フランジ４２の部分に腐食が生じる可能性がある。

また、図８に示すように、熱収縮チューブ４３の上端部がフランジ４２に乗り上がっていない場合も、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きに傾斜しない。この場合には、フランジ４２の表面を廻り込んで、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａと第１の配管２３２の表面との角部に水溜り４５ができる可能性がある。このため、第１の配管２３２に腐食が生じる可能性がある。

熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きのテーパー状となるためには、熱収縮チューブ４３の熱収縮後にフランジ４２の頂点Ｐよりも下に熱収縮チューブ４３の上端面４３ａを位置させる必要がある。

例えば、ビード加工によって成形されるフランジ４２の端部４２ａの断面は曲率面になる。この場合には、端部４２ａの頂点Ｐより下に熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが位置するようにすればよい。

以上のように本実施形態によれば、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きに傾斜しているので、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａに水滴が滞留しにくくなり、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａに近接する第１の配管２３２が腐食することを防止できる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る熱交換器の配管接続構造の第２の実施形態を説明する。

図９は第２の実施形態の熱交換器２３の配管接続構造４０Ａを示す断面図である。

本実施形態の熱交換器２３の配管接続構造４０Ａは、第１の外径を有する第１のフランジ４２Ａと、第１の配管２３２の外径より大きく第１のフランジ４２Ａよりも小さい第２の外径を有する第２のフランジ４２Ｂを備える。但し、第２のフランジ４２Ｂの外径は、収縮前の熱収縮チューブ４３の内径よりも小さいことが望ましい。第２のフランジ４２Ｂの外径が収縮前の熱収縮チューブ４３の内径以上であると、収縮前の熱収縮チューブ４３の取付作業が困難になるからである。

第１のフランジ４２Ａおよび第２のフランジ４２Ｂは第１の配管２３２の軸方向に連続して、かつ第１の配管２３２から第２の配管２１３へ向かう方向に第１のフランジ４２Ａ、第２のフランジ４２Ｂの順に形成される。

本実施形態の配管接続構造４０Ａでは、例えば、図１０に示すように、熱収縮チューブ４３の上端４３ａが第１のフランジ４２Ａの端部４２ａの頂点Ｐより下に突き当たった状態を熱収縮前の位置決め状態とする。この状態から熱収縮すると、図９に示したように、熱収縮チューブ４３の上端部は第１のフランジ４２Ａの端部４２ａの頂点Ｐより下に面及び第２のフランジ４２Ｂの上に乗り上がることで、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａは、第１の配管２３２の中心１００から外側に向かって下向きに傾斜する。このとき、第２のフランジがあることによって、熱収縮チューブ４３の上端面４３ａが熱収縮したときに第１のフランジ４２Ａの下側に入り込むことを防止できる。

＜その他の変形例＞
以上、室外機の熱交換器の配管接続構造について本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、室内機の熱交換器の配管接続構造としても本発明は適用可能である。その他、空気調和機以外の機器であって、配管の接合部を有する機器であれば本発明は適用可能である。

また、アルミニウム配管と銅管との接続構造について説明したが、接合部４１において電極電位の違いから電蝕が発生する可能性のある異種金属配管の配管接続構造としても本発明は適用可能である。すなわち、アルミニウム、銅以外の異種金属配管の配管接続構造として本発明は適用可能である。

１…室外機
２１…圧縮機
２３…熱交換器
４０…配管接続構造
４１…接合部
４２…フランジ
４２ａ…フランジの端部
４２Ａ…第１のフランジ
４２Ｂ…第２のフランジ
４３…熱収縮チューブ
４３ａ…熱収縮チューブの上端面
２１３…第２の配管
２３２…第１の配管

Claims

第１の種類の金属からなる第１の配管の上側に、前記第１の種類の金属に対して電極電位が異なる第２の種類の金属からなる第２の配管を下側に配置しそれぞれを接続する配管接続構造であって、
前記第１の配管と前記第２の配管との接合部と、
前記第１の配管の前記接合部から離間した位置の周面に形成され、前記第１の配管の外径よりも大きい外径を有し端部の断面が円弧状のフランジと、
一端部が前記フランジの上に乗り上がるように位置決めされ、熱によって収縮することで前記接合部を被覆するように配置された防水被覆材とを具備し、
前記防水被覆材の熱収縮後の前記一端部の端面が前記第１の配管の中心から外側に向かって下向きに傾斜する
配管接続構造。
請求項１に記載の配管接続構造であって、
前記フランジが、
第１の外径を有する第１のフランジと、
前記第１のフランジよりも外径の小さい第２のフランジからなり、
前記第１のフランジおよび前記第２のフランジは前記配管の軸方向に連続して、かつ前記第１の配管から前記第２の配管に向かう方向に沿って前記第１のフランジ、前記第２のフランジの順に形成される
配管接続構造。
請求項１または２に記載の配管接続構造であって、
前記第１の配管がアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金からなり、
前記第２の配管が銅または銅を主成分とする銅合金からなる
配管接続構造。