JP2021071267A - プレート型冷媒配管、及び、冷凍装置 - Google Patents
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Abstract
Description
第1プレートと、
前記第1プレートに接合されかつ前記第1プレートとともに冷媒流路を形成する第2プレートと、を備え、
前記第1プレートが、第1冷媒配管が接続され前記冷媒流路と前記第1冷媒配管とを連通させる第1接続部を有し、
前記第2プレートが、第2冷媒配管が接続され前記冷媒流路と前記第2冷媒配管とを連通させる第2接続部を有し、
前記第1プレート及び/又は前記第2プレートが、第3冷媒配管が接続され前記冷媒流路と前記第3冷媒配管とを連通させる第3接続部を有し、
前記第1接続部と前記第2接続部とが、前記第1プレートと前記第2プレートとの接合面に垂直な第1方向に重なっている。
前記第3接続部が、前記冷媒流路の他端部に設けられている。
前記第2接続部が、前記第2冷媒配管が接続される第2開口を有し、
前記第1開口と前記第2開口とが前記第1方向に重なっている。
このような構成によって、第1冷媒配管と第2冷媒配管との間の冷媒の流れを円滑にすることができる。
このような構成によって、異なる径の第1冷媒配管と第2冷媒配管とを冷媒流路で連通させることができる。
前記第2接続部が、前記第1方向に沿って配置される第2円筒部を有し、
前記第1円筒部の内周壁が前記第1開口を定義し、
前記第2円筒部の内周壁が前記第2開口を定義している。
このような構成によって、第1冷媒配管と第1接続部との接合長さ、及び、第2冷媒配管と第2接続部との接合長さを長くし、両者を強固に接続することができる。
このような構成によって、第1接続部及び第2接続部に冷媒の圧力がかかった場合に、第1、第2プレートを引き剥がす方向の力がプレート型冷媒配管に作用するのを抑制することができる。
前記配管本体が前記第1方向から見て直線状に延びている。
このような構成によって、第1冷媒配管及び第2冷媒配管と、第3冷媒配管との間で、冷媒流路を最短に形成することができる。
前記配管本体内の冷媒流路の横断面積が、前記第1冷媒配管、前記第2冷媒配管、及び前記第3冷媒配管の冷媒流路の横断面積のうち最大の横断面積と同一か又はそれよりも大きい。
前記配管本体内の冷媒流路の横断面積が、前記第1冷媒配管、前記第2冷媒配管、及び前記第3冷媒配管の冷媒流路の横断面積のうち最小の横断面積よりも大きい。
前記第1接続部が前記接合面よりも第1プレート側へ膨出する第1膨出部を有し、前記第2接続部が前記接合面よりも第2プレート側へ膨出する第2膨出部を有し、前記第3接続部が前記接合面よりも当該第3接続部が形成された第1プレート側及び/又は第2プレート側へ膨出する第3膨出部を有し、
前記配管本体との接続部分において、前記第1膨出部、第2膨出部、及び前記第3膨出部の少なくとも一つの前記接合面からの前記第1方向の高さが、前記配管本体の長手方向の中間部における前記接合面からの前記第1方向の高さと異なっており、
前記配管本体の長手方向の端部には、前記高さが異なる膨出部に向けて前記第1方向に傾斜する傾斜部が設けられている。
このような構成によって、配管本体と、第1〜第3接続部との接続部分における第1方向の断面変化を緩やかにし、冷媒の圧力損失を低減することができる。
前記配管本体が、前記第1プレート及び/又は前記第2プレートに形成され前記冷媒流路の横断面における形状が円弧である凹溝を有し、
前記凹溝の前記円弧の中心が、前記接合面よりも当該凹溝側に位置している。
この構成によれば、配管本体を流れる冷媒の圧力が凹溝の内面にかかった場合に、第1プレートと第2プレートとを引き剥がす方向の力がプレート型冷媒配管に作用するのを抑制することができる。
[冷凍装置の全体構成]
図1は、本開示の実施形態における冷凍装置の概略的な構成図である。
冷凍装置1は、例えば室内の温度や湿度を調整する空気調和機であり、室外に設置される室外機2と、室内に設置される室内機3とを備えている。室外機2と室内機3とは、冷媒配管10によって互いに接続されている。
図2は、実施形態に係るプレート型冷媒配管を示す正面図である。図3は、実施形態に係るプレート型冷媒配管の背面図である。図4は、実施形態に係るプレート型冷媒配管の側面図である。
(1)プレート型冷媒配管20の第1プレート21側及び第2プレート22側の一方において、配管本体24の両端に接続部25が設けられ、第1プレート21側及び第2プレート22側の他方において、配管本体24の一端に接続部25が、他端に閉鎖部26が設けられた第1パターンの配管部20A,20B。
(2)プレート型冷媒配管20の第1プレート21側において、配管本体24の一端に閉鎖部26が、他端に接続部25が設けられ、プレート型冷媒配管20の第2プレート22側において、配管本体24の一端に接続部25が、他端に閉鎖部26が設けられ、第1方向において、接続部25と閉鎖部26とが対向して配置された第2パターンの配管部20C。
(3)上記(1)又は(2)の配管本体24の長手方向の途中に、接続部25及び/又は閉鎖部26が設けられた第3パターンの配管部20D。
[第1パターンの配管部]
図5は、図2におけるA−A線断面図である。この図5には、特に、第1パターンの配管部20Aが示されている。
配管本体24は、第1プレート21に形成された第1凹溝34と第1湾曲部35とを有する。配管本体24(冷媒流路F)横断面において、第1凹溝34の形状は、円弧に形成されている。より具体的には、第1凹溝34の形状は、半円に形成されている。第1凹溝34の半円の中心O1は、第1方向において接合面Mよりも第1プレート21側(図5における上側)に位置している。言い換えると、第1凹溝34の半円の中心O1は、第1方向において接合面Mよりも第1凹溝34が凹む側に位置している。
この配管本体124は、第1プレート121に形成された第1凹溝134及び第1湾曲部135と、第2プレート122に形成された第2凹溝136及び第2湾曲部137とからなる。第1凹溝134及び第2凹溝136の円弧の中心O1は、接合面M上にある。そのため、第1方向における配管本体124の内部の寸法a1は、第1凹溝134及び第2凹溝136の内面(冷媒流路F側の面)の半径の2倍の寸法となる。第1凹溝134及び第2凹溝136のみをみると、配管本体24内の冷媒流路Fは、横断面が略真円となる。しかし、接合面Mに沿う方向における配管本体24の内部の実質的な寸法a2は、湾曲部135,137を含む寸法となるため、第1凹溝134及び第2凹溝136の内面の半径の2倍よりも大きい寸法となる。
図6は、図2におけるB−B線断面図である。第1パターンの配管部20Aの一端部には、接続部25と閉鎖部26とが設けられている。
接続部25は、配管部20Aに他の冷媒配管100を接続するために設けられている。図6に示す例では、接続部25は、第1プレート21に形成されている。接続部25は、第1方向において接合面Mよりも第1プレート21側へ凹む凹部により構成されている。接続部25は、第1平板部31から略第1方向に湾曲して立ち上がる外周壁41と、外周壁41の先端に配置され、接合面Mに略平行に配置された頂面部42とを有する。プレート型冷媒配管20を外部側から見ると、外周壁41及び頂面部42は、接合面Mよりも第1プレート21側へ膨出する膨出部を構成している。
図6に示す例では、閉鎖部26は、第2プレート22に形成されている。この閉鎖部26は、冷媒流路Fの端部に配置され、第1方向において接合面Mよりも第2プレート22側への冷媒の流れを止める。閉鎖部26は、第1方向において接合面Mよりも第2プレート22側へ凹む凹部により構成されている。閉鎖部26は、球形状に形成されている。したがって、閉鎖部26は、横断面において円弧形状に形成されている。図3に示すように、第1方向から見て、閉鎖部26と第2平板部32との境界である外周縁26aは、円形状に形成されている。
第1パターンの配管部20Aの他端部には、2つの接続部25が設けられている。一方の接続部25(以下、第1接続部25Aともいう)は第1プレート21に設けられ、他方の接続部25(以下、第2接続部25Bともいう)は、第2プレート22に設けられている。第1、第2接続部25A,25Bは、図6を参照して説明した接続部25(以下、第3接続部25Cともいう)と同様に、外周壁41、頂面部42、円筒部43、及び継手管50を有する。第1接続部25A及び第2接続部25Bは、第3接続部25Cに対して、第1方向から見た外周縁25aの円形状の大きさ、円筒部43及び継手管50の内外径の大きさ等の寸法が異なるが、基本的な構成は同一である。特に、外周壁41、頂面部42、円筒部43、及び継手管50の第1方向における寸法(接合面Mからの高さ寸法)は、全ての接続部25において共通している。第1接続部25Aにおける膨出部(外周壁41及び頂面部42)を第1膨出部ともいい、第2接続部25Bにおける膨出部(外周壁41及び頂面部42)を第2膨出部ともいい、第3接続部25Cにおける膨出部(外周壁41及び頂面部42)を第3膨出部ともいう。
第1パターンの配管部20Aは、一端部に第1接続部25Aと第2接続部25Bとを備え、他端部に第3接続部25Cと閉鎖部26とを備えている。そのため、例えば、第3接続部25Cに接続された他の冷媒配管100(以下、第3冷媒配管100Cともいう)から配管部20Aに流入した冷媒は、配管本体24を流れて第1接続部25Aに接続された他の冷媒配管100(以下、第1冷媒配管100Aともいう)と第2接続部25Bに接続された他の冷媒配管100(以下、第2冷媒配管100Bともいう)とに分岐して排出される。
図9は、図2におけるE−E線断面図である。
図9に示すように、第2パターンの配管部20Cは、第1プレート21において、配管本体24の一端部には接続部25が設けられ、他端には閉鎖部26が設けられている。第2プレート22において、配管本体24の一端部には閉鎖部26が設けられ、他端部には接続部25が設けられている。したがって、配管本体24の一端部及び他端部のそれぞれにおいて、接続部25と閉鎖部26とが第1方向に対向して配置されている。
図2及び図3に示すように、第3パターンの配管部20Dは、配管本体24が長手方向の途中の2箇所20D1,20D2で屈曲している。この配管本体24の一端部において、第1プレート21側に接続部25、第2プレート22側にも接続部25が設けられ、両接続部25が第1方向に対向して配置されている。配管本体24の他端部において、第1プレート21側に閉鎖部26、第2プレート22側に接続部25が設けられ、接続部25及び閉鎖部26が第1方向に対向して配置されている。配管本体24の途中20D1には、第1プレート21側に接続部25、第2プレート22側に閉鎖部26が設けられ、接続部25及び閉鎖部26が第1方向に対向して配置されている。配管本体24の途中の他の箇所20D2には、第1プレート21側に閉鎖部26、第2プレート22側に接続部25が設けられ、閉鎖部26及び接続部25が第1方向に対向して配置されている。以上の接続部25及び閉鎖部26は、図6に示す接続部25及び閉鎖部26と寸法の違いはあるが、基本的な構成は同じである。
図10は、プレート型冷媒配管20の接続部25と継手管50との接合前の状態を示す断面図である。
第1プレート21と第2プレート22との接合、及び、接続部25の円筒部43と継手管50との接合は、炉中ろう付けにより行われる。第1プレート21と第2プレート22と2つの継手管50とは、仮組された状態で連続炉のコンベア60上に投入される。このとき、第1プレート21と第2プレート22との間には図示しないろう材がセットされ、接続部25と継手管50との間には円環状のろう材(リングろう)α1,α2がセットされている。
(1)下側に配置される第2プレート22の接続部25の円筒部43に継手管50を挿入し、ろう材α2をセットする工程;
(2)第2プレート22と第1プレート21との間にろう材を位置づけた状態で、第2プレート22上に第1プレート21を重ね合わせる工程;
(3)第1プレート21における接続部25の円筒部43にろう材α1をセットし、円筒部43に継手管50を挿入する工程;及び
(4)以上の工程で仮組された第1プレート21、第2プレート、及び継手管50を炉内に投入し、炉中ろう付けする工程。
図13は、配管本体24の変形例を示す断面図である。
図13(a)に示す配管本体24は、横断面において、第1プレート21に形成された第1凹溝34と第1湾曲部35との間に、第1方向に沿って直線状に配置された直線部38を有している。配管本体24は、第2プレート22に形成された第2凹溝36と第2湾曲部37との間に、第1方向に沿って直線状に配置された直線部39を有している。そのため、配管本体24内の冷媒流路Fの第1方向に沿った寸法a1は、接合面Mに沿った寸法a2よりも大きい。そのため、配管本体24内の冷媒流路Fを流れる冷媒の圧力によって配管本体24を真円形状に近づけるような力がかかったとしても、その力は主として接合面Mに沿う方向の力となるため、第1プレート21と第2プレート22とを引き剥がすような力がプレート型冷媒配管20に作用するのを抑制することができる。
図14は、接続部の変形例を示す断面図である。
図14に示す接続部(第3接続部)25Dは、接合面Mに沿う方向に開口44が形成され、この開口44に継手管50が取り付けられている。開口44は、第1プレート21及び第2プレート22の外周縁に配置されている。開口44に取り付けられた継手管50には、他の冷媒配管100Dが挿入され、ろう付けされている。図14に示す例においても、第1接続部25A、第2接続部25B、及び第3接続部25Dは、1本の冷媒流路Fによって連通される。
以上に説明した各実施形態では、プレート型冷媒配管20の継手管50と、他の冷媒配管100とが銅製とされていた。しかし、これらは銅製に限らず、適宜変更することが可能である。例えば、継手管50と他の冷媒配管100とは、銅合金製とすることができる。銅合金は、主成分である銅に他の金属または非金属を加えて、銅の性質を改善した合金である。銅合金は、銅と同様に、フラックス処理等が不要であり、ろう付けしやすい部材である。銅合金としては、例えば、銅を57重量%以上含むものが採用される。具体的に、銅合金としては、黄銅、又は、青銅等を採用することができる。
銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金は、いずれも冷媒回路を形成する冷媒配管として多く適用されているので、これらの材質で継手管50を形成することによって、汎用性の高い冷媒配管を製作することができる。
(1) 上記実施形態のプレート型冷媒配管20は、第1プレート21と、第1プレート21に接合されかつ第1プレート21とともに冷媒流路Fを形成する第2プレート22とを備える。図8に示すように、第1プレート21は、第1冷媒配管100Aが接続され冷媒流路Fと第1冷媒配管100Aとを連通させる第1接続部25Aを有する。第2プレート22は、第2冷媒配管100Bが接続され冷媒流路Fと第2冷媒配管100Bとを連通させる第2接続部25Bを有する。第1プレート21は、第3冷媒配管100Cが接続され冷媒流路Fと第3冷媒配管100Cとを連通させる第3接続部25Cを有する。第1接続部25Aと第2接続部25Bとは、第1プレート21と第2プレート22との接合面Mに垂直な第1方向に重なっている。
22 :第2プレート
24 :配管本体
25A :第1接続部
25B :第2接続部
25C :第3接続部
25a :外周縁
34 :第1凹溝
36 :第2凹溝
43 :円筒部(第1円筒部、第2円筒部)
43a1 :第1開口
43a2 :第2開口
100A :第1冷媒配管
100B :第2冷媒配管
100C :第3冷媒配管
F :冷媒流路
M :接合面
配管本体24は、第1プレート21に形成された第1凹溝34と第1湾曲部35とを有する。配管本体24(冷媒流路F)の横断面において、第1凹溝34の形状は、円弧に形成されている。より具体的には、第1凹溝34の形状は、半円に形成されている。第1凹溝34の半円の中心O1は、第1方向において接合面Mよりも第1プレート21側(図5における上側)に位置している。言い換えると、第1凹溝34の半円の中心O1は、第1方向において接合面Mよりも第1凹溝34が凹む側に位置している。
(1)下側に配置される第2プレート22の接続部25の円筒部43に継手管50を挿入し、ろう材α2をセットする工程;
(2)第2プレート22と第1プレート21との間にろう材を位置づけた状態で、第2プレート22上に第1プレート21を重ね合わせる工程;
(3)第1プレート21における接続部25の円筒部43にろう材α1をセットし、円筒部43に継手管50を挿入する工程;及び
(4)以上の工程で仮組された第1プレート21、第2プレート22、及び継手管50を炉内に投入し、炉中ろう付けする工程。
Claims (12)
- 第1プレート(21)と、
前記第1プレート(21)に接合されかつ前記第1プレート(21)とともに冷媒流路(F)を形成する第2プレート(22)と、を備え、
前記第1プレート(21)が、第1冷媒配管(100A)が接続され前記冷媒流路(F)と前記第1冷媒配管(100A)とを連通させる第1接続部(25A)を有し、
前記第2プレート(22)が、第2冷媒配管(100B)が接続され前記冷媒流路(F)と前記第2冷媒配管(100B)とを連通させる第2接続部(25B)を有し、
前記第1プレート(21)及び/又は前記第2プレート(22)が、第3冷媒配管(100C)が接続され前記冷媒流路(F)と前記第3冷媒配管(100C)とを連通させる第3接続部(25C)を有し、
前記第1接続部(25A)と前記第2接続部(25B)とが、前記第1プレート(21)と前記第2プレート(22)との接合面(13)に垂直な第1方向に重なっている、プレート型冷媒配管。 - 前記第1接続部(25A)及び前記第2接続部(25B)が、前記冷媒流路(F)の一端部に設けられ、
前記第3接続部(25C)が、前記冷媒流路(F)の他端部に設けられている、請求項1に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1接続部(25A)が、前記第1冷媒配管(100A)が接続される第1開口(43a1)を有し、
前記第2接続部(25B)が、前記第2冷媒配管(100B)が接続される第2開口(43a2)を有し、
前記第1開口(43a1)と前記第2開口(43a2)とが前記第1方向に重なっている、請求項1又は2に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1開口(43a1)と前記第2開口(43a2)との径が異なる、請求項3に記載のプレート型冷媒配管。
- 前記第1接続部(25A)が、前記第1方向に沿って配置される第1円筒部(43)を有し、
前記第2接続部(25B)が、前記第1方向に沿って配置される第2円筒部(43)を有し、
前記第1円筒部(43)の内周壁が前記第1開口(43a1)を定義し、
前記第2円筒部(43)の内周壁が前記第2開口(43a2)を定義する、請求項3又は4に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1方向から見た前記第1接続部(25A)の外周縁の形状と、前記第1方向から見た前記第2接続部(25B)の外周縁の形状とが、同一である、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプレート型冷媒配管。
- 前記第1プレート(21)及び前記第2プレート(22)が、前記第1接続部(25A)及び前記第2接続部(25B)と前記第3接続部(25C)との間に配置され前記冷媒流路(F)を形成する配管本体(24)を備え、
前記配管本体(24)が前記第1方向から見て直線状に延びている、請求項1〜6のいずれか1項に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1プレート(21)及び前記第2プレート(22)が、前記第1接続部(25A)及び前記第2接続部(25B)と前記第3接続部(25C)との間に配置され前記冷媒流路(F)を形成する配管本体(24)を備え、
前記配管本体(24)内の冷媒流路(F)の横断面積が、前記第1冷媒配管(100A)、前記第2冷媒配管(100B)、及び前記第3冷媒配管(100C)の冷媒流路の横断面積のうち最大の横断面積と同一か又はそれよりも大きい、請求項1〜7のいずれか1項に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1プレート(21)及び前記第2プレート(22)が、前記第1接続部(25A)及び前記第2接続部(25B)と前記第3接続部(25C)との間に配置され前記冷媒流路(F)を形成する配管本体(24)を備え、
前記配管本体(24)内の冷媒流路(F)の横断面積が、前記第1冷媒配管(100A)、前記第2冷媒配管(100B)、及び前記第3冷媒配管(100C)の冷媒流路の横断面積のうち最小の横断面積よりも大きい、請求項1〜8のいずれか1項に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1プレート(21)及び前記第2プレート(22)が、前記第1接続部(25A)及び前記第2接続部(25B)と前記第3接続部(25C)との間に配置され前記冷媒流路(F)を形成する配管本体(24)を備え、
前記第1接続部(25A)が前記接合面(13)よりも第1プレート(21)側へ膨出する第1膨出部(41,42)を有し、前記第2接続部(25B)が前記接合面(13)よりも第2プレート(22)側へ膨出する第2膨出部(41,42)を有し、前記第3接続部(25C)が前記接合面(13)よりも当該第3接続部(25C)が形成された第1プレート(21)側及び/又は第2プレート(22)側へ膨出する第3膨出部(41,42)を有し、
前記配管本体(24)との接続部分において、前記第1膨出部(41,42)、第2膨出部(41,42)、及び前記第3膨出部(41,42)の少なくとも一つの前記接合面(M)からの前記第1方向の高さ(h3)が、前記配管本体(24)の長手方向の中間部における前記接合面(M)からの前記第1方向の高さ(h1)と異なっており、
前記配管本体(24)の長手方向の端部には、前記高さが異なる膨出部(41,42)に向けて前記第1方向に傾斜する傾斜部(24a)が設けられている、請求項1〜9のいずれか1項に記載のプレート型冷媒配管。 - 前記第1プレート(21)及び前記第2プレート(22)が、前記第1接続部(25A)及び前記第2接続部(25B)と前記第3接続部(25C)との間に配置され前記冷媒流路(F)を形成する配管本体(24)を備え、
前記配管本体(24)が、前記第1プレート(21)及び/又は前記第2プレート(22)に形成され前記冷媒流路(F)の横断面における形状が円弧である凹溝(34,36)を有し、
前記凹溝(34,36)の前記円弧の中心(O1、O2)が、前記接合面(M)よりも当該凹溝(34,36)側に位置している、請求項1〜10のいずれか1項に記載のプレート型冷媒配管。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載されたプレート型冷媒配管(20)を備えている、冷凍装置。
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