JP6830852B2 - 曲げ管、およびこの曲げ管を備えた圧縮機 - Google Patents

Description

本発明に係る実施形態は、曲げ管、およびこの曲げ管を備えた圧縮機に関する。

空気調和機の室外機には、圧縮機、熱交換器、および四方弁等が設けられている。これらの部品の間を冷媒が流通できるよう冷凍サイクル配管が設けられる。例えば、圧縮機には、冷媒を吸込む吸込管や冷媒を吐出する吐出管が接続されている。これらの管は、複数の曲がり部と、曲がり部の間を繋ぐ直線部と、を有する曲げ管である。

ここで、曲がり部の中心線を含む平面を仮想曲げ平面と称する。

室外機内の多くの管において、直線部で繋がる一対の曲がり部は、互いに一致しない仮想曲げ平面、つまり零値でない角度をなして交差する仮想曲げ平面を有している。

以下、直線部で繋がり、かつ仮想曲げ平面が一致しない複数の曲がり部を有する曲げ管を、便宜上、三次元曲げ管と称する。これに対して直線部で繋がり、かつ仮想曲げ平面が実質的に一致する複数の曲がり部を有する曲げ管を二次元曲げ管と称する。

特開２００３−１４８７７１号公報

ところで、管の延伸方向に継ぎ目を有する、いわゆるシーム管、または電縫管が知られている。シーム管は、継ぎ目のない管、いわゆるシームレス管よりも安価である。

それら継ぎ目を有する管を曲げ管に適用する場合、曲がり部の曲げ方向内側の内周部、または曲げ方向外側の外周部に継ぎ目を通すことは、継ぎ目における残留応力を増大させる。残留応力の増大は、継ぎ目における孔食を助長する。そこで、一般に、二次元曲げ管では、内周部と外周部との間の側部に継ぎ目を通す。

しかしながら、単純に曲げ方向を変えながらシーム管、または電縫管で三次元曲げ管を製作すると、全ての曲がり部において継ぎ目を側部に通すことが困難になる。

そこで、本発明は、全ての曲がり部において継ぎ目を側部に通すことが可能であって、孔食に対する耐性の高い曲げ管を提案する。

前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る曲げ管は、第一仮想曲げ平面に含まれる第一中心線を有する第一曲がり部と、第二仮想曲げ平面に含まれる第二中心線を有する第二曲がり部と、前記第一曲がり部と前記第二曲がり部とを繋ぐ直線部と、前記第一曲がり部、前記第二曲がり部、および前記直線部の延伸方向に延びる継ぎ目と、を備え、前記第一曲がり部および前記第二曲がり部は、曲げ方向内側の内周部、曲げ方向外側の外周部、および前記内周部と前記外周部との間の側部と、を有し、前記第一仮想曲げ平面と前記第二仮想曲げ平面とは零値より大きい角度をなし、前記継ぎ目は、前記第一曲がり部の前記側部、および前記第二曲がり部の前記側部を通り、前記直線部で捻れている。
また、本発明の実施形態に係る圧縮機は、前記曲げ管が吐出管、または吸込管に接続されている。

本発明の実施形態に係る曲げ管が適用される装置の一例として空気調和機の室外機を示す分解斜視図。 本発明の実施形態に係る曲げ管が適用される装置の一例として空気調和機の室外機の機械室を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る曲管の斜視図。 本発明の実施形態に係る曲管を直線部の中心線に沿った方向から示す図。

本発明に係る曲げ管、およびこの曲げ管を備えた圧縮機の実施形態について、図１から図４を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係る曲げ管が適用される装置の一例として空気調和機の室外機を示す分解斜視図である。

図２は、本発明の実施形態に係る曲げ管が適用される装置の一例として空気調和機の室外機の機械室を示す斜視図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係る曲げ管１は、例えば空気調和機の室外機３１に適用される。

空気調和機の室外機３１は、空気取入口３２と空気吹出口３３とを有する筐体３５と、筐体３５内に配置される圧縮機３６、送風機３７、および熱交換器３８と、を備えている。

筐体３５は、直方体形状を有している。筐体３５は、底板３９と、左右側面を覆う一対の側板４１、４１と、前面を覆う前板４２と、背面を覆うフィンガード４３と、天面を覆う天板４４と、底板３９に立てて設けられて筐体３５内を左右に仕切る仕切板４５と、を備えている。

前板４２は空気吹出口３３を有している。空気吹出口３３には、ファンガード４６が設けられている。

フィンガード４３は、熱交換器３８を覆い隠している。

仕切板４５は、筐体３５内に機械室４８と、送風機室４９と、を仕切っている。機械室４８には圧縮機３６が配置されている。送風機室４９には送風機３７および熱交換器３８が配置されている。

曲げ管１は、圧縮機３６と熱交換器３８とを流体的に接続している。また、別の曲げ管１は、圧縮機３６と室外機３１の側面に設けられる冷媒配管の継手５１とを流体的に接続している。圧縮機３６は、内部のモータ（図示省略）によって圧縮機構部（図示省略）が駆動される。この圧縮機構部の回転にともなって、圧縮機３６には振動が発生する。この振動は、圧縮機３６本体を揺らし、この圧縮機３６の吸込み管や吐出管に接続されている曲げ管１を振動させる。この振動による応力集中を避けるため、これらの曲げ管１は、三次元曲げ管となっている。また、四方弁（図示省略）などの部品を介して圧縮機３６に間接的に接続されている曲げ管１にも、途中の部品を経由して振動が伝わる場合があるため、これらの曲げ管１の強度を上げておく必要がある。

次いで、本実施形態に係る曲げ管１について説明する。

図３は、本発明の実施形態に係る曲管の斜視図である。

図４は、本発明の実施形態に係る曲管を直線部の中心線に沿った方向から示す図である。

図３および図４に示す曲げ管１は、ステンレス製または炭素鋼製である。炭素鋼製の曲げ管１の場合には、塗装やメッキが施されていることが好ましい。

曲げ管１は、いわゆるシーム管、または電縫管のように管の延伸方向に延びる継ぎ目３を備えている。例えば電縫管は、肉厚が実質的に一定の鋼板を管状に丸め、その継ぎ目３を溶接して製造される。

また、図３および図４に示すように、曲げ管１は、少なくとも２つの曲がり部５と、２つの曲がり部５を繋ぐ直線部６と、を備えている。

一方の曲がり部５を第一曲がり部８と呼び、他方の曲がり部５を第二曲がり部９と呼ぶ。直線部６は、第一曲がり部８と第二曲がり部９とを繋いでいる。

継ぎ目３は、第一曲がり部８、第二曲がり部９、および直線部６の延伸方向に延びている。

なお、図４において、継ぎ目３は、曲げ管１の外形線に重なる。そのため、容易に識別できるよう図４では継ぎ目３を曲げ管１の外形線に沿って、曲げ管１の外形線の外側に波線で表現している。

また、曲げ管１は、３つ以上の曲がり部５と、２つの曲がり部５を繋げる複数の直線部６と、を備えていても良い。この場合、継ぎ目３は、全ての曲がり部５と、全ての直線部６と、を通る。

ここで、曲がり部５の中心線Ｃが含まれる平面を、仮想曲げ平面Ｐと呼ぶ。換言すると、第一曲がり部８は、第一仮想曲げ平面Ｐ１に含まれる第一中心線Ｃ１を有している。第二曲がり部９は、第二仮想曲げ平面Ｐ２に含まれる第二中心線Ｃ２を有している。

曲げ管１は、三次元曲げ管である。換言すると、第一仮想曲げ平面Ｐ１と第二仮想曲げ平面Ｐ２とは、同一平面上にない。第一仮想曲げ平面Ｐ１と第二仮想曲げ平面Ｐ２とは、直線部６の中心線で交わる。第一仮想曲げ平面Ｐ１と第二仮想曲げ平面Ｐ２とは、零値より大きい角αをなしている。第一仮想曲げ平面Ｐ１と第二仮想曲げ平面Ｐ２とがなす角αのうち、一方を角α１と呼び、他方を角α２と呼ぶ。また、直線部６の中心線に沿う方向から見て第一曲がり部８と第二曲がり部９とがなす角βのうち小さい方を角β１と呼び、大きい方を角β２と呼ぶ。角β１は角α１と等しく、角β２は２つの角α２と角α１との和に等しい。角α１と角α２との大小関係は、第一曲がり部８と第二曲がり部９とがなす角βによって変わる。

曲がり部５は、曲げ方向内側の内周部５ａ、曲げ方向外側の外周部５ｂ、および内周部５ａと外周部５ｂとの間の側部５ｃと、を有している。側部５ｃは一対あって、曲がり部５の中心線Ｃに対称である。つまり、第一曲がり部８は、曲げ方向内側の内周部８ａ、曲げ方向外側の外周部８ｂ、および内周部８ａと外周部８ｂとの間の側部８ｃと、を有している。側部８ｃは一対あって、第一曲がり部８の第一中心線Ｃ１に対称である。第二曲がり部９は、曲げ方向内側の内周部９ａ、曲げ方向外側の外周部９ｂ、および内周部９ａと外周部９ｂとの間の側部９ｃと、を有している。側部９ｃも一対あって、第二曲がり部５の第二中心線Ｃ２に対称である。

そして、継ぎ目３は、曲がり部５の側部５ｃを通り、直線部６で捻れている。つまり、継ぎ目３は、第一曲がり部８の側部８ｃ、９ｃ、および第二曲がり部９の側部８ｃ、９ｃを通り、直線部６で捻れている。継ぎ目３は、直線部６において第一仮想曲げ平面Ｐ１と第二仮想曲げ平面Ｐ２とがなす角α、より詳しくは角α２の範囲以下で捻れている。この継ぎ目３の捻れは、直線部６にねじり加工を施すことによる。この直線部６のねじり加工は、直線部６の長さ方向における中央部を中心に施されることが好ましい。直線部６のねじり加工は、直線部６の端部に渡るまで、極力長い間隔で行われていることが好ましい。

なお、継ぎ目３のうち直線部６を通る部分、つまりねじれている部分を捻れ継ぎ目３ａと呼ぶ。捻れ継ぎ目３ａは、直線部６の中心線に沿う方向から見て第一曲がり部８と第二曲がり部９とがなす角βのうち小さい方の角β１を通っていることが好ましい。

ただし、曲がり部５が３つ以上あり、直線部６が少なくとも２つ以上あって、かつ、それぞれの直線部６において、一対の曲がり部５がなす角βのうち小さい方の角β１に継ぎ目３を通すために、大きい方の角β２の角度以上に直線部６を捻る必要がある場合には、図４中に二点鎖線の波線で示すように、捻れ継ぎ目３ａは、大きい方の角β２を通っていても良い。

また、継ぎ目３は、曲がり部５の側部５ｃにおいて仮想曲げ平面Ｐの法線Ｎを中心とした９０度の範囲θ内を通っている。法線Ｎは、仮想曲げ平面Ｐで中心線Ｃを通っている。つまり、継ぎ目３は、第一曲がり部８の側部８ｃにおいて第一仮想曲げ平面Ｐ１の法線Ｎ１を中心とした９０度の範囲θ１内を通っている。法線Ｎ１は、第一仮想曲げ平面Ｐ１で第一中心線Ｃ１を通っている。また、継ぎ目３は、第二曲がり部９の側部９ｃにおいて第二仮想曲げ平面Ｐ２の法線Ｎ２を中心とした９０度の範囲θ２内を通っている。法線Ｎ２は、第二仮想曲げ平面Ｐ２で第二中心線Ｃ２を通っている。

本実施形態に係る曲げ管１は、第一曲がり部８の側部８ｃ、および第二曲がり部９の側部９ｃを通り、直線部６で捻れている継ぎ目３を備えている。そのため、曲げ管１は、曲がり部５の内周部、または外周部に継ぎ目３を通す場合に比べて、継ぎ目３における残留応力が軽減される。この曲がり部５の継ぎ目３における残留応力の軽減効果は、曲げ管１の耐久性、例えば応力腐食割れや、孔食に対する耐久性を向上させる。

また、本実施形態に係る曲げ管１は、曲がり部５の側部において中心線Ｃを通る仮想曲げ平面Ｐの法線Ｎを中心とした９０度の範囲θ内を通る継ぎ目３を備えている。そのため、曲げ管１は、継ぎ目３の残留応力を確実に軽減する。

さらに、本実施形態に係る曲げ管１は、直線部６において第一仮想曲げ平面Ｐ１と第二仮想曲げ平面Ｐ２とがなす角αの範囲以下で捻れる継ぎ目３を有している。そのため、曲げ管１は、曲がり部５の継ぎ目３の残留応力を軽減できる一方、直線部６でねじり加工による残留応力を担う。直線部６は、その長さを活用してねじり角を小さく抑え、ひいては直線部６の残留応力を抑制できる。つまり、曲げ管１の耐久性、例えば応力腐食割れや、孔食に対する耐久性が向上する。

さらにまた、本実施形態に係る曲げ管１は、直線部６の中心線に沿う方向から見て第一曲がり部８と第二曲がり部９とがなす角のうち小さい方（角β１）を通る継ぎ目３、つまり捻れ継ぎ目３ａを備えている。そのため、曲げ管１は、直線部６における残留応力を抑制できる。

また、本実施形態に係る曲げ管１は、ステンレス製または炭素鋼製である。そのため、曲げ管１は、安価であり、かつ高耐久性を獲得できる。

したがって、本実施形態に係る曲げ管１によれば、三次元曲げ管の曲がり部５において継ぎ目３を側部に通すことが可能であって、孔食に対する耐久性を向上できる。

なお、本実施形態に係る曲げ管１は、室外機３１の圧縮機３６に繋がる冷媒管のように機械的な振動負荷の高い環境に好適であり、その他に例えば給湯器の給湯配管、および車両の燃料配管、ラジエータの冷却水配管のような箇所にも好適である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…曲げ管、３…継ぎ目、３ａ…捻れ継ぎ目、５…曲がり部、５ａ…内周部、５ｂ…外周部、５ｃ…側部、６…直線部、８…第一曲がり部、８ａ…内周部、８ｂ…外周部、８ｃ…側部、９…第二曲がり部、９ａ…内周部、９ｂ…外周部、９ｃ…側部、３１…室外機、３２…空気取入口、３３…空気吹出口、３５…筐体、３６…圧縮機、３７…送風機、３８…熱交換器、３９…底板、４１…側板、４２…前板、４３…フィンガード、４４…天板、４５…仕切板、４６…ファンガード、４８…機械室、４９…送風機室、５１…継手。

Claims (6)

1. 第一仮想曲げ平面に含まれる第一中心線を有する第一曲がり部と、
   第二仮想曲げ平面に含まれる第二中心線を有する第二曲がり部と、
   前記第一曲がり部と前記第二曲がり部とを繋ぐ直線部と、
   前記第一曲がり部、前記第二曲がり部、および前記直線部の延伸方向に延びる継ぎ目と、を備え、
   前記第一曲がり部および前記第二曲がり部は、曲げ方向内側の内周部、曲げ方向外側の外周部、および前記内周部と前記外周部との間の側部と、を有し、
   前記第一仮想曲げ平面と前記第二仮想曲げ平面とは零値より大きい角度をなし、
   前記継ぎ目は、前記第一曲がり部の前記側部、および前記第二曲がり部の前記側部を通り、前記直線部で捻れている曲げ管。
2. 前記継ぎ目は、
   前記第一曲がり部の前記側部において前記第一中心線を通る前記第一仮想曲げ平面の法線を中心とした９０度の範囲内を通り、
   前記第二曲がり部の前記側部において前記第二中心線を通る前記第二仮想曲げ平面の法線を中心とした９０度の範囲内を通る請求項１に記載の曲げ管。
3. 前記継ぎ目は、前記直線部において前記第一仮想曲げ平面と前記第二仮想曲げ平面とがなす角の範囲以下で捻れている請求項１または２に記載の曲げ管。
4. 前記継ぎ目は、前記直線部の中心線に沿う方向から見て前記第一曲がり部と前記第二曲がり部とがなす角のうち小さい方を通る請求項１から３のいずれか１項に記載の曲げ管。
5. ステンレス製または炭素鋼製の請求項１から４のいずれか１項に記載の曲げ管。
6. 請求項１から５のいずれか1項に記載の曲げ管が吐出管、または吸込管に接続された圧縮機。

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