JP2021121762A - 冷媒配管、及び、冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステンレス製の冷媒配管とステンレス以外の材料製の冷媒配管との接続を容易にすることを目的とする。【解決手段】冷媒配管１０Ａは、第１配管２１と、第２配管２２とを備え、第１配管２１が、ステンレスからなる配管本体２１ａと、配管本体２１ａの管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管２１ｂとを有し、接続管２１ｂが、配管本体２１ａの端部から管軸方向へ突出する突出部２１ｂ１を有し、第２配管２２が、接続管２１ｂと同一材料からなり、管軸方向の端部に配置された第２大径部２２ａと、第２大径部２２ａよりも径が小さい第２小径部２２ｂと、第２大径部２２ａと第２小径部２２ｂとの間に配置された段差部２２ｃと、を備えており、接続管２１ｂが、第２大径部２２ａに挿入され、突出部２１ｂ１が、段差部２２ｃに接触し、接続管２１ｂの外周面が第２大径部２２ａの内周面に接続される。【選択図】図２

Description

本開示は、冷媒配管、及び、冷凍装置に関する。

空気調和装置等のヒートポンプタイプの冷凍装置は、圧縮機、オイルセパレータ、四路切換弁、熱源側熱交換器、膨張機構、利用側熱交換器、アキュムレータ、閉鎖弁等の要素部品を冷媒配管で接続してなる冷媒回路を備えている。一般に、冷媒配管には、銅管が用いられている。しかし、銅管は材料費が高いため、比較的安価なステンレスを材料とした冷媒配管を用いることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１５１３２７号公報

冷媒回路の一部にステンレス製の冷媒配管を用いた場合、冷凍装置の製造時や部品交換等のメンテナンス時に、ステンレス製の冷媒配管と銅製の冷媒配管とを手作業でろう付けする作業が発生することがある。しかし、ステンレス製の冷媒配管のろう付けは、表面の酸化皮膜を除去する作業等が必要になるため、作業が煩雑となる。

本開示は、ステンレス製の冷媒配管とステンレス以外の材料製の冷媒配管との接続を容易にすることを目的とする。

（１）本開示の冷媒配管は、
冷凍装置の冷媒回路を構成する冷媒配管であって、
第１配管と、第２配管とを備え、
前記第１配管が、ステンレスからなる配管本体と、前記配管本体の管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管とを有し、
前記接続管が、前記配管本体の前記端部から管軸方向へ突出する突出部を有し、
前記第２配管が、前記接続管と同一材料からなり、管軸方向の端部に配置された第２大径部と、前記第２大径部よりも径が小さい第２小径部と、前記第２大径部と前記第２小径部との間に配置された段差部と、を備えており、
前記接続管が、前記第２大径部に挿入され、
前記突出部が、前記段差部に接触し、
前記接続管の外周面が前記第２大径部の内周面に接続される。

この構成によれば、冷媒配管の第１配管は、ステンレスからなる配管本体と、配管本体の端部に設けられステンレスとは異なる材料の接続管とを有し、この接続管に、当該接続管と同一材料からなる第２配管が接続される。したがって、ステンレスのろう付けが不要となり、第１配管と第２配管とを容易に接続することができる。

（２）本開示の冷媒配管は、
冷凍装置の冷媒回路を構成する冷媒配管であって、
第１配管と、第２配管とを備え、
前記第１配管が、ステンレスからなる配管本体と、前記配管本体の管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管とを有し、
前記接続管が、前記配管本体の前記端部から管軸方向へ突出する突出部を有し、
前記第２配管が、前記接続管と主成分が同一の材料からなり、管軸方向の端部に配置された第２大径部と、前記第２大径部よりも径が小さい第２小径部と、前記第２大径部と前記第２小径部との間に配置された段差部と、を備えており、
前記接続管が、前記第２大径部に挿入され、
前記突出部が、前記段差部に接触し、
前記接続管の外周面が前記第２大径部の内周面に接続される。

この構成によれば、冷媒配管の第１配管は、ステンレスからなる配管本体と、配管本体の端部に設けられステンレスとは異なる材料の接続管とを有し、この接続管に、当該接続管と主成分が同一の材料からなる第２配管が接続される。したがって、ステンレスのろう付けが不要となり、第１配管と第２配管とを容易に接続することができる。

（３）好ましくは、前記接続管と前記第２配管とが、主成分が同一の異なる材料からなる。
このように接続部と第２配管とが、主成分が同一の異なる材料からなる場合にも、第１配管と第２配管とを容易に接続することができる。

（４）好ましくは、前記接続管及び前記第２配管のそれぞれが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金のいずれかからなる。
この構成によれば、接続管と第２配管とを、安価なろう材を用いて簡単にろう付けで接続することができる。

（５）好ましくは、前記配管本体の前記端部と前記第２大径部とが、管径方向に重複して配置されている。
この構成によれば、第１配管において、ステンレス製の配管本体とステンレス以外の材料製の接続管とは、配管本体の酸化皮膜の除去のために、例えば水素還元環境にした炉中ろう付け等によって高温環境下で接続することができる。しかし、銅等のステンレス以外の材料が高温環境に晒されると、強度低下するおそれがある。そのため、ステンレスからなる配管本体と第２配管とを管径方向に重複させることによって、冷媒配管には、強度が低下した接続管が単独で存在することがなくなり、接続管の強度低下を配管本体と第２配管とで補うことができる。

（６）好ましくは、前記配管本体が、第１小径部と、この第１小径部よりも径が大きい第１大径部とを備え、前記接続管が、前記第１小径部の外周面に設けられる。

（７）好ましくは、前記第２配管の前記第２小径部と、前記配管本体の前記第１大径部とが、同一の外径を有する。
冷凍装置の製造工程において、ろう付けによる冷媒配管の接続や冷媒配管の折り曲げ等を行う際に、治具を用いて冷媒配管を固定したり保持したりすることがある。上記構成のように、第１配管の第１大径部と、第２配管の第２小径部とを同一の外径とすることによって、両者を共通する治具を用いて固定等することが可能となり、製造作業を容易に行うことができる。

（８）好ましくは、前記第２配管の前記第２小径部と、前記配管本体の前記第１大径部とが、同一の内径を有する。
このような構成によって、冷媒配管内を流れる冷媒の圧力変動を抑制することができる。

（９）好ましくは、前記第２配管の前記第２大径部の開口が上向きに配置されている。
このような構成によって、第２配管の第２大径部の内周面と第１配管の接続管の外周面との間にろう材を流し込みやすくし、第１配管と第２配管との接続を容易にすることができる。

（１０）好ましくは、前記第２配管が、冷媒回路を構成する要素部品に設けられる。

（１１）好ましくは、前記要素部品が圧縮機である。

（１２）好ましくは、前記第１配管が、前記第２配管と、ステンレス製の他の配管とを接続する継手を構成している。
このような構成によって、第１配管を小型化し、その配管本体に接続部を設ける作業等を容易に行うことができる。

（１３）本開示の冷凍装置は、
上記（１）〜（１２）のいずれか１つに記載の冷媒配管と、
冷媒回路を構成し、前記冷媒配管が接続される要素部品と、を備えている。

第１の実施形態に係る冷媒配管を備えた冷凍装置の概略的な構成図である。 冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。 図２のＡ部の拡大断面図である。 第２の実施形態に係る冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。 第１配管の配管本体と接続管とのろう付け前の状態を示す断面図である。 配管本体の変形例を示す断面図である。 配管本体のさらなる変形例を示す断面図である。 配管本体のさらなる変形例を示す断面図である。 配管本体のさらなる変形例を示す断面図である。 第３の実施形態に係る冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。 第４の実施形態に係る冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の実施形態を詳細に説明する。
［第１の実施形態］
［冷凍装置の全体構成］
以下、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施形態に係る冷媒配管を備えた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装置であり、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。

冷凍装置１は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路４を備えている。冷媒回路４は、複数の要素部品と、複数の要素部品を接続する冷媒配管１０とを備えている。冷媒回路４は、要素部品として、室内熱交換器１１、圧縮機１２、マフラー１３、室外熱交換器１４、膨張機構１５、アキュムレータ１６、四路切換弁１７、閉鎖弁１８Ｌ，１８Ｇ等を備えており、これらが冷媒配管１０によって接続されている。冷媒配管１０は、液配管１０Ｌとガス配管１０Ｇとを含む。液配管１０Ｌ及びガス配管１０Ｇには、それぞれ閉鎖弁１８Ｌ，１８Ｇが設けられている。

室内熱交換器１１は、室内機３に設けられ、冷媒と室内空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器１１としては、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器又はマイクロチャネル式熱交換器等を採用することができる。室内熱交換器１１の近傍には、室内空気を室内熱交換器１１へ送風し、調和空気を室内に送るための室内ファン（図示省略）が設けられている。

圧縮機１２、マフラー１３、室外熱交換器１４、膨張機構１５、アキュムレータ１６、四路切換弁１７、及び閉鎖弁１８Ｌ，１８Ｇは、室外機２に設けられている。圧縮機１２は、吸入管から吸入した冷媒を圧縮して吐出管から吐出するものである。圧縮機１２としては、例えば、スクロール圧縮機等の種々の圧縮機を採用することができる。

マフラー１３は、圧縮機１２から吐出された冷媒の圧力脈動を抑制する。なお、圧縮機１２の吐出管と四路切換弁１７との間には、マフラー１３に代えて又は加えて、油分離器が設けられていてもよい。油分離器は、圧縮機１２から吐出された潤滑油及び冷媒の混合流体から潤滑油を分離するものである。

室外熱交換器１４は、冷媒と室外空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器１４は、例えばクロスフィン型のフィン・アンド・チューブ熱交換器又はマイクロチャネル式熱交換器等を採用することができる。室外熱交換器１４の近傍には、室外空気を室外熱交換器１４へ送風するための室外ファンが設けられている。

膨張機構１５は、冷媒回路４の冷媒配管１０において室外熱交換器１４と室内熱交換器１１との間に配設され、流入した冷媒を膨張させて、所定の圧力に減圧させる。膨張機構１５として、例えば開度可変の電子膨張弁、又はキャピラリーチューブを採用することができる。

アキュムレータ１６は、冷媒回路４において圧縮機１２の吸入ポートと四路切換弁１７との間に配設され、流入した冷媒を気液分離する。アキュムレータ１６で分離されたガス冷媒は、圧縮機１２に吸入される。

四路切換弁１７は、図１において実線で示す第１の状態と、破線で示す第２の状態とに切換可能である。空気調和装置１が冷房運転を行うときには、四路切換弁１７は第１の状態に切り換えられ、暖房運転を行うときには、四路切換弁１７は第２の状態に切り換えられる。

［冷媒配管の構成］
図２は、冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。
前述した複数の要素部品のうち、少なくとも１つの要素部品Ｘには、図２に示す冷媒配管１０Ａが接続されている。冷媒配管１０Ａは、第１配管２１と第２配管２２とを有する。第１配管２１及び第２配管２２は、同一の軸心Ｏを有する。本実施形態では、軸心Ｏが上下方向（鉛直方向）に向けて配置されている。以下の説明において、軸心Ｏに沿った方向を「管軸方向」ともいう。軸心Ｏを中心とする径方向を「管径方向」ともいう。

（第１配管）
第１配管２１は、配管本体２１ａと、接続管２１ｂとを有する。配管本体２１ａと接続管２１ｂとは、別部材である。
配管本体２１ａは、ステンレス製である。配管本体２１ａは、例えば、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ４３６Ｌ、ＳＵＳ４３０等により形成されている。

配管本体２１ａは、第１大径部２１ａ２と、第１段差部２１ａ３と、第１小径部２１ａ１とを管軸方向に並べて有している。図２に示す例では、第１小径部２１ａ１は、配管本体２１ａの管軸方向の一端部（下部）に配置されている。第１段差部２１ａ３は、第１小径部２１ａ１の上側に配置されている。第１大径部２１ａ２は、第１段差部２１ａ３の上側に配置されている。

配管本体２１ａは、外径Ｄを有する管の管軸方向の一端部を管径方向に縮小させることによって、第１小径部２１ａ１と第１段差部２１ａ３とを形成し、径が縮小されていない部分を第１大径部２１ａ２としたものである。

接続管２１ｂは、配管本体２１ａとは異なる材料により形成されている。本実施形態の接続管２１ｂは、銅製である。本明細書における「銅」とは、主成分としての銅を９９．９重量％以上含む「純銅」である。接続管２１ｂは、一定の外径及び内径を有する直管である。接続管２１ｂの管軸方向の長さは、配管本体２１ａの管軸方向の長さよりも短い。接続管２１ｂの管軸方向の長さは、配管本体２１ａの第１小径部２１ａ１の管軸方向の長さよりも長い。接続管２１ｂの内径は、第１小径部２１ａ１の外径よりも若干大きい。

接続管２１ｂの管径方向の内側には、配管本体２１ａの第１小径部２１ａ１が挿入されている。接続管２１ｂの内周面と、第１小径部２１ａ１の外周面とは、管径方向に対向して配置されている。接続管２１ｂの内周面と、第１小径部２１ａ１の外周面とは、第１ろう材Ｂ１によりろう付けされている。なお、図２及び以下に説明する図３〜図１１においては、ろう付け部分を解りやすく示すために、第１ろう材Ｂ１の管径方向の厚さが誇張して示されている。後述する第２ろう材Ｂ２についても同様である。

図３は、図２のＡ部の拡大断面図である。
接続管２１ｂの内周面と、第１小径部２１ａ１の外周面とは、「炉中ろう付け」によって接続されている。これは、次の理由による。
まず、配管本体２１ａの材料であるステンレスは、表面に不動態皮膜（酸化皮膜）が形成されているので、トーチろう付け等の手作業によるろう付け（以下、「手ろう付け」ともいう）を行うには、酸化皮膜を除去するフラックスが必要となる。冷媒は、閉回路である冷媒回路４中を流れるため、冷媒配管１０Ａ内にフラックスが残存していると、冷媒にフラックスが混入し、冷媒自身や冷媒が流入する要素部品Ｘ（例えば、圧縮機１２）の性能に悪影響を与える可能性がある。このため、ろう付け後にフラックスを除去する作業が必須となる。

配管本体２１ａの材料であるステンレスは、熱が加わることによって鋭敏化と呼ばれる脆化が生じる。鋭敏化とは、ステンレス中の炭素にクロムが結合し、粒界にクロムが析出することでクロム成分の低い部分が生成され、耐食性等が低下する現象である。この鋭敏化は、発生しやすい温度域やその熱の付与時間が知られている。

炉中ろう付けは、連続炉等の内部において所定のガス雰囲気、例えば、酸化皮膜を除去することができる水素ガス雰囲気中でろう付けを行う手法である。そのため、フラックスを用いることなくステンレスのろう付けを行うことが可能となる。そのため、ろう付け後にフラックスを除去する作業も不要となる。炉中ろう付けは、ろう付け温度やろう付け時間の管理を容易に行うことができるので、鋭敏化の発生を抑制し得る温度及び時間でろう付けを行うことが可能となる。なお、配管本体２１ａとして、ＳＵＳ３０４よりも炭素量の少ないＳＵＳ３０４Ｌを用いることによって、配管本体２１ａの鋭敏化を抑制することもできる。

接続管２１ｂは、配管本体２１ａの端部である第１小径部２１ａ１から、管軸方向に突出する突出部２１ｂ１を有している。この突出部２１ｂ１の突出量Ｔ１は、例えば、０．１ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。好ましくは、突出量Ｔ１は、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。より好ましくは、突出量Ｔ１は、２．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。本実施形態の突出量Ｔ１は、配管本体２１ａと接続管２１ｂとの管径方向の重なり量Ｒ１よりも小さい。この重なり量Ｒ１は、例えば７．０ｍｍとされる。

（第２配管）
第２配管２２は、図２及び図３に示すように、第１配管２１の管軸方向の一端に接続されている。第２配管２２は、圧縮機１２のような要素部品Ｘから突出し、要素部品Ｘの一部を構成するとともに、冷媒配管１０Ａの一部を構成している。本実施形態の第２配管２２は、第１配管２１の配管本体２１ａとは異なる材料であって、接続管２１ｂと同一の材料により形成されている。本実施形態の第２配管２２は、銅製である。

第２配管２２は、第２大径部２２ａと、第２段差部２２ｃと、第２小径部２２ｂとを管軸方向に並べて有している。第２大径部２２ａは、第２配管２２の管軸方向の一端部（上部）に配置されている。第２小径部２２ｂは、第２配管２２の管軸方向の他端部（下部）に配置されている。第２小径部２２ｂの下端は、要素部品Ｘに直接繋がっている。第２大径部２２ａと第２小径部２２ｂとの間に、第２段差部２２ｃが配置されている。

第２配管２２は、外径Ｄを有する管の一端部を管径方向に拡大させることによって、第２大径部２２ａ及び第２段差部２２ｃを形成し、径が拡大されていない部分を第２小径部２２ｂとしたものである。

第２大径部２２ａは、開口が上方に向くように配置されている。第２大径部２２ａの内径は、第１配管２１における接続管２１ｂの外径よりもやや大きい。そして、第２大径部２２ａの管径方向の内側に、第１配管２１の接続管２１ｂが挿入されている。第２大径部２２ａの内周面と接続管２１ｂの外周面とは、管径方向に対向して配置されている。接続管２１ｂの突出部２１ｂ１は、第２配管２２の第２段差部２２ｃに接触している。

第２大径部２２ａの内周面と接続管２１ｂの外周面とは、第２ろう材Ｂ２によってろう付けされている。このろう付けは、トーチろう付け（バーナーろう付け）等の手作業によるろう付けである。第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２とは、共に銅製であるため、りん銅ろう等の安価なろう材を用いて容易にろう付けにより接続することができる。

第１配管２１と第２配管２２とは、接続管２１ｂの突出部２１ｂ１が第２配管２２の第２段差部２２ｃに接触することによって、管軸方向に関して相対的に位置決めされる。これにより、ろう付け作業をより容易に行うことができる。

図３に示すように、接続管２１ｂは、第２配管２２と、Ｒ２で示す範囲で管径方向に重なっている。この重なり量Ｒ２は、接続管２１ｂと配管本体２１ａとの重なり量Ｒ１とほぼ同じ寸法である。接続管２１ｂは、第２配管２２から管軸方向に突出している。接続管２１ｂの突出量Ｔ２は、重なり量Ｒ２よりも小さい。突出量Ｔ２は、例えば２ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

第１配管２１の配管本体２１ａの下端部と、第２配管２２の上端部とは、管径方向に重なっている。配管本体２１ａと第２配管２２との重なり量Ｒ３は、例えば５．０ｍｍである。接続管２１ｂは、配管本体２１ａとのろう付けの際に炉内の高温環境下に置かれる。そのため、接続管２１ｂは、銅の結晶粒が粗大化することによって強度が低下するおそれがある。本実施形態では、配管本体２１ａと第２配管２２とが管径方向に重なるように配置されることによって、冷媒配管１０Ａには、強度が低下した接続管２１ｂが単独で存在することがない。言い換えると、接続管２１ｂは、配管本体２１ａ及び第２配管２２の少なくとも一方と管径方向に重なっている。そのため、接続管２１ｂの強度の低下が、配管本体２１ａと第２配管２２とによって補われている。

本実施形態では、第１配管２１の接続管２１ｂが、配管本体２１ａから管軸方向に突出する突出部２１ｂ１を有しているが、図３において、仮に、接続管２１ｂを管軸方向に短くし、接続管２１ｂを配管本体２１ａから突出させずに上方へ後退させたとすると、第２配管２２の第２大径部２２ａと、第１配管２１の第１小径部２１ａ１の下端部との管径方向の間にわずかな空間が生じ、接続管１２１ｂと第２配管１２２との重なり量Ｒ２も小さくなる。そのため、接続管１２１ｂと第２配管１２２との接続強度が低下する可能性がある。

本実施形態では、図３に示すように、接続管２１ｂが、配管本体２１ａから管軸方向に突出する突出部２１ｂ１を有しているので、第２配管２２と、第１配管２１との間に空間が形成されることもなく、接続管２１ｂと第２配管２２との重なり量Ｒ２も大きくし、第１配管２１と第２配管２２との接続強度を高めることができる。

第２ろう材Ｂ２は、第１ろう材Ｂ２よりも融点の低いものが用いられている。そのため、例えば、要素部品Ｘを交換する際に、第１配管２１と第２配管２２との接続部分を、第２ろう材Ｂ２の融点よりも高く第１ろう材Ｂ１の融点よりも低い温度で加熱することによって、第１ろう材Ｂ１を溶かすことなく第２ろう材Ｂ２のみを溶かし、第１配管２１から第２配管２２を取り外すことができる。したがって、第１配管２１においては、配管本体２１ａに接続管２１ｂが接続されたままとなり、この接続管２１ｂに対して新たな要素部品Ｘの第２配管２２を接続することが可能となる。

第１配管２１の第１大径部２１ａ２及び第２配管２２の第２小径部２２ｂは、外径Ｄが共通している。そのため、冷凍装置１の製造工程において、各配管を固定、保持、ハンドリング等をする際に用いる治具を共通化することができる。第１大径部２１ａ２の内径及び第２小径部２２ｂの内径を共通とすれば、冷媒配管１０Ａの流れる冷媒の圧力変動を小さくすることができる。

第１配管２１の配管本体２１ａは、ステンレス製であり、銅製である第２配管２２よりも強度が高い。そのため、配管本体２１ａの肉厚を、第２配管２２よりも薄くすることができる。この場合、配管本体２１ａの第１大径部２１ａ２の内径は、第２配管２２の第２小径部２２ｂの内径よりも大きくなるので、冷媒の圧力変動の抑制の点で若干不利になるものの、冷媒配管１０Ａの軽量化や加工の容易性を高めることができる。

［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。
本実施形態の冷媒配管１０Ａは、第１配管２１及び第２配管２２に加え、第３配管２３を有している。第３配管２３は、第１配管２１及び第２配管２２と同一の軸心Ｏを有する。

本実施形態の第１配管２１は、第１の実施形態の第１配管２１と比べ管軸方向に短く形成されている。第１配管２１は、第２配管２２と第３配管２３との管軸方向の間に配置されている。したがって、本実施形態の第１配管２１は、第２配管２２と第３配管２３とを接続する継手としての機能を有している。

第３配管２３は、第１配管２１の配管本体２１ａにおける第１大径部２１ａ２に接続されている。第３配管２３は、配管本体２１ａと同一の材料であるステンレスにより形成されている。配管本体２１ａと第３配管２３とは、Ｔｉｇ溶接等の溶接により接続されている。ただし、配管本体２１ａと第３配管２３とは、ろう付けによって接続されてもよい。第３配管２３は、配管本体２１ａの第１大径部２１ａ２と同一の外径Ｄを有している。

上述した第１の実施形態の冷媒配管１０Ａにおける第１配管２１は、配管本体２１ａの第１大径部２１ａ２が管軸方向に長く形成されていたため、第１配管２１が大型化し、配管本体２１ａと接続管２１ｂとの炉中ろう付けの際等に、第１配管２１のハンドリングが煩雑となる。本実施形態の第１配管２１は、配管本体２１ａを短く形成し、第１配管２１自体を第２配管２２と第３配管２３とを繋ぐ「継手」として用いることによって、第１配管２１を小型化し、炉中ろう付けの作業を容易に行えるようにしている。また、第１配管２１を小型化することで、一度に炉内に投入できる第１配管２１の数を増やすことができるため、生産効率を向上させることができる。

図５は、第１配管の配管本体と接続管とのろう付け前の状態を示す断面図である。
本実施形態において、配管本体２１ａと接続管２１ｂとをろう付けするには、まず、配管本体２１ａの第１小径部２１ａ１の管径方向の外側に、第１ろう材Ｂ１となるリングろうＢａを嵌める。次いで、第１小径部２１ａ１の管径方向の外側に接続管２１ｂを嵌め、接続管２１ｂと第１段差部２１ａ３との間にリングろうＢａを挟み込む。配管本体２１ａを上側、接続管２１ｂを下側にした状態で、配管本体２１ａ及び接続管２１ｂを高温の炉内に投入することによってリングろうＢａを溶かし、矢印ａで示すように、第１小径部２１ａ１の外周面と接続管２１ｂの内周面との隙間に第１ろう材Ｂ１を流し込む。

このように、接続管２１ｂと第１段差部２１ａ３との間にリングろうＢａを挟むことによって、接続管２１ｂと配管本体２１ａとリングろうＢａとを相対的に位置決めした状態でろう付けを行うことができる。また、第１実施形態のように第１配管２１が長く形成されていると炉内に第１配管２１を横向きの姿勢でしか投入できないが、本実施形態のように第１配管２１が小型化されていると、上述したように第１配管２１（配管本体２１ａ及び接続管２１ｂ）の軸心を上下方向に向けた状態でろう付けを行うことができるので、第１小径部２１ａ１の外周面と接続管２１ｂの内周面との隙間に均一に第１ろう材Ｂ１を流し込むことができる。

（配管本体２１ａの変形例）
図６は、配管本体の変形例を示す断面図である。
図６に示す変形例では、第１配管２１の配管本体２１ａに形成された第１大径部２１ａ２の内側に第３配管２３の端部２３ａが挿入され、第１大径部２１ａ２と第３配管２３とが溶接によって接続されている。

図６（ａ）に示す例では、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが、Ｙ１で示す管軸方向の１箇所において全周溶接されている。この溶接箇所Ｙ１は、第１大径部２１ａ２の先端に位置している。この溶接箇所Ｙ１において第１大径部２１ａ２の外周側から溶接を行うことで第１大径部２１ａ２と第３配管２３とが溶融し、両者が接続される。

溶接箇所Ｙ１は、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが管径方向に重なる範囲のうち、第２配管２２とは反対側の端部に位置している。溶接箇所Ｙ１は、言い換えると、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが管径方向に重なる範囲のうち、より大気に近い側（冷媒配管１０Ａの外部側）に位置している。そのため、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３との接続状態を確認しつつ溶接作業を容易に行うことができる。さらに、図４に示す実施形態のように、配管本体２１ａと第３配管２３との突き合わせ部分を溶接する場合に比べて、本変形例では、溶接の領域を広くすることができ、配管本体２１ａと第３配管２３との接続部分の強度を高め、大きな応力に耐えうる構造とすることができる。

図６（ｂ）に示す例では、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが、Ｙ１，Ｙ２で示す管軸方向の２箇所において全周溶接されている。これらの溶接箇所Ｙ１，Ｙ２は、第１大径部２１ａ２の管軸方向の両端に位置している。

図６（ａ）に示すように、溶接箇所Ｙ１のみで第１大径部２１ａ２と第３配管２３とを接続した場合、冷媒配管１０Ａ内の冷媒の流れ等によって第３配管２３の端部２３ａに微小な動きが生じると、第１大径部２１ａ２と第１段差部２１ａ３との境界部付近で応力が集中する可能性がある。そのため、図６（ｂ）に示す例では、溶接箇所Ｙ２においても第１大径部２１ａ２と第３配管２３とを接続することで、第３配管２３の動きを制限し、第１配管２１の配管本体２１ａに生じる応力集中を抑制することができる。

図６（ｃ）に示す例では、図６（ａ）に示す例と同様に、第１配管２１の配管本体２１ａに形成された第１大径部２１ａ２の内側に第３配管２３の端部２３ａが挿入され、第１大径部２１ａ２と第３配管２３とが溶接で接続されている。本変形例の第１大径部２１ａ２は、図６（ａ）に示す第１大径部２１ａ２よりも管軸方向に短く形成されており、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とは、管軸方向の１箇所Ｙ３で全周溶接されている。本変形例では、第１大径部２１ａ２が短く形成されているので、１箇所Ｙ３における溶接であっても第１大径部２１ａ２の管軸方向の範囲全体を第３配管２３に接続することができる。

図６（ａ）〜（ｃ）に示す各例においては、配管本体２１ａの第１小径部２１ａ１を管軸方向に短く形成するか、又は、接続管２１ｂを管軸方向に長く形成することによって、接続管２１ｂの端部を第１段差部２１ａ３に当て、配管本体２１ａに対する接続管２１ｂの管軸方向の位置決めを行ってもよい。

図７〜図９は、配管本体のさらなる変形例を示す断面図である。
図７（ａ）に示す例では、第１配管２１の配管本体２１ａが一定の外径を有する直管により構成されている。これに対して、第３配管２３は、第３小径部２３ａ１と、第３大径部２３ａ２と、第３段差部２３ａ３とを有している。第３小径部２３ａ１は、第３配管２３の端部に配置され、配管本体２１ａの内側に挿入されている。配管本体２１ａと第３配管２３とは、管軸方向の１箇所Ｙ４で全周溶接されている。この溶接は、第３小径部２３ａ１の管軸方向の範囲全体で行われている。

図７（ｂ）に示す例では、第１配管２１の配管本体２１ａが一定の外径を有する直管により構成されている。第３配管２３も、少なくとも端部が配管本体２１ａと同一の外径を有する直管により構成されている。配管本体２１ａと第３配管２３とは、突き合わされた面Ｙ５において溶接されている。

図８に示す変形例では、第１配管２１の配管本体２１ａに、第１大径部２１ａ２よりもさらに径が拡大された第４大径部２１ａ４と、第１大径部２１ａ２と第４大径部２１ａ４との間に配置された第４段差部２１ａ５とが形成されている。第４大径部２１ａ４には、第３配管２３の端部が挿入され、第４大径部２１ａ４と第３配管２３とが溶接によって接続されている。

図８（ａ）に示す例では、第１配管２１の第４大径部２１ａ４と第３配管２３とが、Ｙ１で示す管軸方向の１箇所において全周溶接されている。この溶接箇所Ｙ１は、第４大径部２１ａ４の先端に位置している。この溶接箇所Ｙ１において第４大径部２１ａ４の外周側から溶接を行うことで第４大径部２１ａ４と第３配管２３とを溶融し、両者が接続される。

溶接箇所Ｙ１は、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが管径方向に重なる範囲のうち、第２配管２２とは反対側の端部に位置している。溶接箇所Ｙ１は、言い換えると、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが管径方向に重なる範囲のうち、より大気に近い側（冷媒配管１０Ａの外部側）に位置している。そのため、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３との接続状態を確認しつつ溶接作業を容易に行うことができる。さらに、図４に示す実施形態のように、配管本体２１ａと第３配管との突き合わせ部分を溶接する場合に比べて、本変形例では、溶接の領域を広くすることができ、配管本体２１ａと第３配管との接続部分の強度を高め、大きな応力に耐えうる構造とすることができる。

図８（ｂ）に示す例では、第１配管２１の配管本体２１ａと第３配管２３とが、Ｙ１，Ｙ２で示す管軸方向の２箇所において全周溶接されている。これらの溶接箇所Ｙ１，Ｙ２は、第４大径部２１ａ４の管軸方向の両端に位置している。

図８（ａ）に示すように、溶接箇所Ｙ１のみで第４大径部２１ａ４と第３配管２３とを接続した場合、冷媒配管１０Ａ内の冷媒の流れ等によって第３配管２３の端部２３ａに微小な動きが生じると、第４大径部２１ａ４と第４段差部２１ａ５との境界部付近で応力が集中する可能性がある。そのため、図８（ｂ）に示す例では、溶接箇所Ｙ２においても第４大径部２１ａ４と第３配管２３とを接続することで、第３配管２３の動きを制限し、第１配管２１に生じる応力集中を抑制することができる。

図９に示す例では、図８に示す例と同様に、第１配管２１の配管本体２１ａに第４大径部２１ａ４及び第４段差部２１ａ５が形成されている。第４大径部２１ａ４には、第３配管２３が挿入され、第４大径部２１ａ４と第３配管２３とが溶接で接続されている。本変形例の第４大径部２１ａ４は、図８に示す第４大径部２１ａ４よりも管軸方向に短く形成されており、第１配管２１と第３配管２３とは、管軸方向の１箇所Ｙ３で全周溶接されている。本変形例では、第４大径部２１ａ４が短く形成されているので、１箇所Ｙ３における溶接であっても第４大径部２１ａ４の管軸方向の範囲全体を第３配管２３に接続することができる。

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係る冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。
本実施形態の冷媒配管１０Ａは、第１配管２１の構造が第１実施形態とは異なる。第１配管２１の配管本体２１ａは、内径及び外径Ｄが一定であり、第１実施形態のような第１大径部、第１小径部、及び第１段差部を備えていない。

本実施形態においても、第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。第１配管２１は、第１小径部２１ａ１が不要であるため、加工が容易になるという利点がある。ただし、本実施形態では、第１実施形態よりも、第２配管２２の第２大径部２２ａの外径をより大きく拡大させる必要があり、第２配管２２の加工が困難となる。この点においては、第１実施形態の方が有利である。

［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態に係る冷媒配管の第１配管と第２配管との接続部分を示す断面図である。
本実施形態の冷媒配管１０Ａは、第１配管２１の構造が第１実施形態とは異なる。第１配管２１の接続管２１ｂは、配管本体２１ａとの重なり量Ｒ１よりも、配管本体２１ａから突出する突出部２１ｂ１の管軸方向の突出量Ｔ１の方が大きい。突出部２１ｂ１の突出量Ｔ１は、接続管２１ｂと第２配管２２との管軸方向の重なり量Ｒ２よりも大きい。したがって、本実施形態の冷媒配管１０Ａは、管軸方向の途中に接続管２１ｂが単独で存在する領域Ｒ４を有している。

本実施形態においても、第１の実施形態と略同様の作用効果を奏する。しかし、本実施形態の冷媒配管１０Ａは、炉中ろう付けによって強度低下のおそれがある接続管２１ｂが、単独で存在する領域Ｒ４を有しているので、強度面においては第１の実施形態の方が有利である。

［その他の実施形態］
以上に説明した各実施形態では、第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２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、第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２とは、銅合金とすることができる。銅合金は、主成分としての銅に他の金属又は非金属を加えて、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９８重量％以上含むものが採用される。より好ましくは、銅合金として、銅を９９重量％以上含むものが採用される。

第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２とは、主成分が同一の材料で形成されていればよい。したがって、第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２とは、双方が銅製である場合、又は、双方が銅合金製である場合のほか、一方が銅製で他方が銅合金製であってもよい。第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２との双方が銅合金である場合、これらは主成分以外の他の成分が互いに異なっていてもよい。つまり、接続管２１ｂと第２配管２２とは、主成分が同一であって互いに異なる材料で形成されていてもよい。この場合も、フラックスを用いずに両者をろう付けすることができる。

第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２とは、アルミニウム又はアルミニウム合金とすることができる。本明細書において「アルミニウム」とは、主成分としてのアルミニウムを９９．９重量％以上含む「純アルミニウム」である。アルミニウム合金は、主成分としてのアルミニウムに他の金属又は非金属を加えて、アルミニウムの性質を改善した合金である。アルミニウム合金としては、例えば、アルミニウムを９５重量％以上含むものが採用される。第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２とは、双方がアルミニウム製である場合、双方がアルミニウム合金製である場合、及び、一方がアルミニウム製で他方がアルミニウム合金製である場合のいずれであってもよい。第１配管２１の接続管２１ｂと第２配管２２との双方がアルミニウム合金である場合、主成分以外の他の成分が異なっていてもよい。

銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金は、いずれも要素部品Ｘの一部を構成する第２配管２２として多く適用されているので、これらの材質で第１配管２１の接続管２１ｂを形成することによって、第２配管２２との接続の観点で汎用性の高い冷媒配管１０Ａを製作することができる。

上記各実施形態の第２配管２２は、要素部品Ｘに設けられ、要素部品Ｘの一部を構成していたが、単に冷媒配管１０Ａのみを構成するものであってもよい。第１配管２１は、要素部品Ｘの一部を構成するものであってもよい。

［実施形態の作用効果］
（１）上記各実施形態の冷媒配管１０Ａは、第１配管２１と、第２配管２２とを備えている。第１配管２１は、ステンレスからなる配管本体２１ａと、配管本体２１ａの管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管２１ｂとを有する。接続管２１ｂは、配管本体２１ａの端部から管軸方向へ突出する突出部２１ｂ１を有する。第２配管２２は、前記接続管２１ｂと同一材料からなる。第２配管２２は、管軸方向の端部に配置された第２大径部２２ａと、第２大径部２２ａよりも径が小さい第２小径部２２ｂと、第２大径部２２ａと第２小径部２２ｂとの間に配置された第２段差部２２ｃと、を備えている。接続管２１ｂは、第２大径部２２ａに挿入されている。突出部２１ｂ１は、第２段差部２２ｃに接触している。接続管２１ｂの外周面は、第２大径部２２ａの内周面に接続されている。

以上の構成を有する冷媒配管１０Ａでは、第１配管２１と第２配管２２との接続のために、ステンレスのろう付けが不要となり、第１配管２１と第２配管２２とを容易に接続することができる。第１配管２１の配管本体２１ａの材料であるステンレスは、第２配管２２の材料である銅等よりも安価である。そのため、上記実施形態の冷媒配管１０Ａは、全体が銅製の冷媒配管に比べて安価に製作することができる。

（２）上記他の実施形態の冷媒配管１０Ａは、第１配管２１と、第２配管２２とを備え、第１配管２１が、ステンレスからなる配管本体２１ａと、配管本体２１ａの管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管２１ｂとを有する。接続管２１ｂは、配管本体２１ａの端部から管軸方向へ突出する突出部２１ｂ１を有する。第２配管２２は、接続管２１ｂと主成分が同一の材料からなり、管軸方向の端部に配置された第２大径部２２ａと、第２大径部２２ａよりも径が小さい第２小径部２２ｂと、第２大径部２２ａと第２小径部２２ｂとの間に配置された第２段差部２２ｃとを備えている。接続管２１ｂは、第２大径部２２ａに挿入されている。突出部２１ｂ１は、第２段差部２２ｃに接触している。接続管２１ｂの外周面は、第２大径部２２ａの内周面に接続されている。

以上の構成を有する冷媒配管１０Ａでは、第１配管２１と第２配管２２との接続のために、ステンレスのろう付けが不要となり、第１配管２１と第２配管２２とを容易に接続することができる。第１配管２１の配管本体２１ａの材料であるステンレスは、第２配管２２の材料である銅等よりも安価である。そのため、上記実施形態の冷媒配管１０Ａは、全体が銅製の冷媒配管に比べて安価に製作することができる。

（３）上記他の実施形態の冷媒配管１０Ａは、接続管２１ｂと第２配管２２とが、主成分が同一の異なる材料からなる。
このような場合であっても、第１配管と第２配管とを容易に接続することができる。

（４） 上記各実施形態では、接続管２１ｂ及び第２配管２２のそれぞれが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金のいずれかからなる。そのため、第１配管２１と第２配管２２とを、安価なろう材を用いて簡単にろう付けで接続することができる。

（５） 上記第１、第２の実施形態では、配管本体２１ａの端部と第２大径部２２ａとが、管径方向に重複して配置されている。そのため、冷媒配管１０Ａは、炉中ろう付け等によって強度低下するおそれがある接続管２１ｂが単独で存在することがなく、接続管２１ｂの強度低下を配管本体２１ａと第２配管２２とで補うことができる。

（６） 上記第１、第３の実施形態では、第１配管２１の配管本体２１ａが、第１小径部２１ａ１と、この第１小径部２１ａ１よりも径が大きい第１大径部２１ａ２とを備え、接続管２１ｂが第１小径部２１ａ１の外周面に設けられる。そのため、第１配管２１の配管本体２１ａが一定の内径及び外径を有する直管である場合（第２の実施形態の場合）に比べて、第２配管２２の第２大径部２２ａの径を管径方向に大きく形成しなくてもよく、第２配管２２の加工を容易にすることができる。

（７） 上記各実施形態において、第２配管２２の第２小径部２２ｂと、配管本体２１ａの第１大径部２１ａ２とは、同一の外径Ｄを有している。そのため、冷凍装置１の製造工程で、第１配管２１及び第２配管２２をろう付け等によって接続したり折り曲げたりする際に、各配管を固定、保持、ハンドリング等するための治具を共通化することができる。

（８） 上記各実施形態において、第２配管２２の第２小径部２２ｂと、配管本体２１ａの第１大径部２１ａ２とは、同一の内径を有する。そのため、冷媒配管１０Ａの流れる冷媒の圧力変動を小さくすることができる。

（９） 上記各実施形態において、第２配管２２の第２大径部２２ａの開口は、上向きに配置されている。そのため、第２配管２２の第２大径部２２ａの内周面と第１配管２１の接続管２１ｂの外周面との間に第２ろう材Ｂ２を流し込みやすくすることができ、第１配管２１と第２配管２２との接続を容易にすることができる。

（１０） 上記第２の実施形態において、第１配管２１は、第２配管２２と、ステンレス製の他の配管２３とを接続する継手を構成している。そのため、第１配管２１を小型化し、その配管本体２１ａに接続管２１ｂを設ける作業等を容易に行うことができる。

なお、本開示は、以上の例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ：冷凍装置
４ ：冷媒回路
１０ ：冷媒配管
１０Ａ ：冷媒配管
１２ ：圧縮機
２１ ：第１配管
２１ａ ：配管本体
２１ａ１ ：第１小径部
２１ａ２ ：第１大径部
２１ａ３ ：第１段差部
２１ｂ ：接続管
２１ｂ１ ：突出部
２２ ：第２配管
２２ａ ：第２大径部
２２ｂ ：第２小径部
２３ ：第３配管
Ｄ ：外径
Ｘ ：要素部品

Claims (13)

1. 冷凍装置（１）の冷媒回路（４）を構成する冷媒配管であって、
   第１配管（２１）と、第２配管（２２）とを備え、
   前記第１配管（２１）が、ステンレスからなる配管本体（２１ａ）と、前記配管本体（２１ａ）の管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管（２１ｂ）とを有し、
   前記接続管（２１ｂ）が、前記配管本体（２１ａ）の前記端部から管軸方向へ突出する突出部（２１ｂ１）を有し、
   前記第２配管（２２）が、前記接続管（２１ｂ）と同一材料からなり、管軸方向の端部に配置された第２大径部（２２ａ）と、前記第２大径部（２２ａ）よりも径が小さい第２小径部（２２ｂ）と、前記第２大径部（２２ａ）と前記第２小径部（２２ｂ）との間に配置された段差部（２２ｃ）と、を備えており、
   前記接続管（２１ｂ）が、前記第２大径部（２２ａ）に挿入され、
   前記突出部（２１ｂ１）が、前記段差部（２２ｃ）に接触し、
   前記接続管（２１ｂ）の外周面が前記第２大径部（２２ａ）の内周面に接続される、冷媒配管。
2. 冷凍装置（１）の冷媒回路（４）を構成する冷媒配管であって、
   第１配管（２１）と、第２配管（２２）とを備え、
   前記第１配管（２１）が、ステンレスからなる配管本体（２１ａ）と、前記配管本体（２１ａ）の管軸方向の端部に設けられかつステンレスとは異なる材料からなる接続管（２１ｂ）とを有し、
   前記接続管（２１ｂ）が、前記配管本体（２１ａ）の前記端部から管軸方向へ突出する突出部（２１ｂ１）を有し、
   前記第２配管（２２）が、前記接続管（２１ｂ）と主成分が同一の材料からなり、管軸方向の端部に配置された第２大径部（２２ａ）と、前記第２大径部（２２ａ）よりも径が小さい第２小径部（２２ｂ）と、前記第２大径部（２２ａ）と前記第２小径部（２２ｂ）との間に配置された段差部（２２ｃ）と、を備えており、
   前記接続管（２１ｂ）が、前記第２大径部（２２ａ）に挿入され、
   前記突出部（２１ｂ１）が、前記段差部（２２ｃ）に接触し、
   前記接続管（２１ｂ）の外周面が前記第２大径部（２２ａ）の内周面に接続される、冷媒配管。
3. 前記接続管（２１ｂ）と前記第２配管（２２）とが、主成分が同一の異なる材料からなる、請求項２に記載の冷媒配管。
4. 前記接続管（２１ｂ）及び前記第２配管（２２）のそれぞれが、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金のいずれかからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷媒配管。
5. 前記配管本体（２１ａ）の前記端部と前記第２大径部（２２ａ）とが、管径方向に重複して配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷媒配管。
6. 前記配管本体（２１ａ）が、第１小径部（２１ａ１）と、この第１小径部（２１ａ１）よりも径が大きい第１大径部（２１ａ２）とを備え、前記接続管（２１ｂ）が、前記第１小径部（２１ａ１）の外周面に設けられる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷媒配管。
7. 前記第２配管（２２）の前記第２小径部（２２ｂ）と、前記配管本体（２１ａ）の前記第１大径部（２１ａ２）とが、同一の外径（Ｄ）を有する、請求項６に記載の冷媒配管。
8. 前記第２配管（２２）の前記第２小径部（２２ｂ）と、前記配管本体（２１ａ）の前記第１大径部（２１ａ２）とが、同一の内径を有する、請求項６に記載の冷媒配管。
9. 前記第２配管（２２）の前記第２大径部（２２ａ）の開口が上向きに配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の冷媒配管。
10. 前記第２配管（２２）が、冷媒回路（４）を構成する要素部品（Ｘ）に設けられる、請求項１〜９のいずれか１項に記載の冷媒配管。
11. 前記要素部品（Ｘ）が圧縮機である、請求項１０に記載の冷媒配管。
12. 前記第１配管（２１）が、前記第２配管（２２）と、ステンレス製の他の配管（２３）とを接続する継手を構成している、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷媒配管。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の冷媒配管（１０Ａ）と、
    冷媒回路（４）を構成し、前記冷媒配管（１０Ａ）が接続される要素部品（Ｘ）と、を備えている、冷凍装置。
    

Images