(57)【要約】  【課題】溶接不良を低減でき、かつ生産性の高いアルミニウムアキュームレータの溶接構造および溶接方法ならびに熱交換器を提供する。  【解決手段】ビーディング加工部３ａを有したアルミニウムパイプ４と、アルミニウムアキュームレータ５と、ビーディング加工部３ｂを有したステンレスパイプ６とから構成され、ステンレスパイプ６はビーディング加工部３ｂまでアルミニウムパイプ４へ挿入され、ステンレスパイプ６を挿入したアルミニウムパイプ４はビーディング加工部３ａまでアルミニウムアキュームレータ５へ挿入されて、アルミニウムパイプ４とアルミニウムアキュームレータ５とステンレスパイプ６を重なり合うつなぎ部７の外周で溶接したことにより溶接不良を低減でき、かつ生産性を向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ビーディング加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプは前記ステンレスパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入され、前記アルミニウムパイプは前記アルミニウムパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータへ挿入され、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接構造。
【請求項２】
ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ディンプル加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプは前記ステンレスパイプの前記ディンプル加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入され、前記アルミニウムパイプは前記アルミニウムパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータへ挿入され、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接構造。
【請求項３】
前記アルミニウムパイプ外面には、前記ステンレスパイプを固定するカシメ部を設けたことを特徴とした請求項１または請求項２に記載のアルミニウムアキュームレータの溶接構造。
【請求項４】
前記ステンレスパイプは、曲げ加工部を有したことを特徴とした請求項１または請求項２に記載のアルミニウムアキュームレータの溶接構造。
【請求項５】
前記アルミニウムアキュームレータ端面の角は内外とも略直角としたことを特徴とした請求項１または請求項２に記載のアルミニウムアキュームレータの溶接構造。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアルミニウムアキュームレータの溶接構造を備えた熱交換器。
【請求項７】
ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ビーディング加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプはビーディング加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入された後、前記アルミニウムパイプはビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータ端部へ挿入されて、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータ溶接方法。
【請求項８】
ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ディンプル加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプはディンプル加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入された後、前記アルミニウムパイプはビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータ端部へ挿入されて、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムアキュームレータの溶接構造および溶接方法ならびにアルミニウムアキュームレータの溶接構造を備えた熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、家庭用冷蔵庫などに使用される熱交換器において、アルミニウムアキュームレータとアルミニウムパイプの溶接構造はアルミニウムアキュームレータとアルミニウムパイプのつなぎ部の内周にステンレススリーブを挿入してつなぎ部の外周を溶接するアキュームレータ溶接構造が知られているが、近年、冷蔵庫などの家電製品においては使用冷媒に可燃性冷媒が用いられていることから、内部機能部品である熱交換器においても、溶接部の漏れに対する溶接信頼性向上が求められている。また、一層の低コスト化が図られていることから熱交換器においても生産性が高く低コストな製品が求められている。しかしながら、アルミニウム溶接部は漏れなどの溶接不良が多く発生しやすい構造であることと、それが原因で溶接手直しや再生産が多くなり生産性が悪くなることから低コスト化が困難である。
【０００３】
以上のことから、溶接不良が少なく生産性の高い溶接構造および溶接方法が求められている。
【０００４】
図３は特許文献１に記載された従来のアルミニウムパイプ溶接構造断面図である。
【０００５】
図３に示すように、内部を冷媒２が流動するアルミニウムパイプ４と、アルミニウムアキュームレータ５と、溶接時のアルミニウム溶け込み防止用のステンレススリーブ１０とから構成されており、アルミニウムパイプ４の一部には凹み部１１が設けられ、この凹み部１１の位置までステンレススリーブ１０が挿入されている。なお、液冷媒が直接圧縮機への戻ることによる圧縮機故障を防止するということから、アルミニウムパイプ出口４ａはアルミニウムアキュームレータ出口５ａに直接向かない様にアルミパイプ４は曲げられて、曲げ加工部４ｂを有している。次にアルミニウムパイプ４はアルミニウムアキュームレータ５へ挿入されたあと、アルミニウムパイプ４とアルミニウムアキュームレータの重なり合うつなぎ部７の外周を溶接したアルミニウムパイプ溶接構造である。
【特許文献１】特開２００２−１８８７６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の構成ではアルミニウムアキュームレータ５へアルミニウムパイプ４を挿入するという構造において、挿入するアルミニウムパイプ４には曲げ加工部４ｂがあることからアルミニウムパイプ４をアルミニウムアキュームレータ５へ挿入する際、アルミニウムアキュームレータ５の端部内径はアルミニウムパイプ４の挿入性を考慮して、アルミパイプ４の外径より充分に広くしなくてはならない。そのため、溶接時にアルミニウムパイプ４とアルミニウムアキュームレータ５との挿入部のクリアランスが大きくなり溶接に適したクリアランスが確保できないということと、溶接時にアルミパイプ４が動きやすくなりズレが生じ易いということから溶接不良が多くなるという問題があった。
【０００７】
さらにアルミパイプ４にズレが生じやすくアルミパイプ４の位置を固定することが困難であるということはアルミニウムパイプ４のアルミニウムアキュームレータ５の内部寸法精度が悪くなるということから、液冷媒の圧縮機への直接の戻り防止目的で設けているアルミパイプ４の曲げ形状を維持するのが困難となり、アルミパイプ先端４ａの位置にバラツキが生じて冷媒の流れが安定しないという問題があった。
【０００８】
また、アルミパイプ４の挿入位置を決めるためには挿入位置決め治工具の使用が不可欠であり、治工具取付けやアルミパイプ４の挿入に時間が掛かるということやステンレススリーブ１０をアルミニウムパイプ４へ深く挿入したあとに曲げ加工部４ｂを設けなければならないなど、生産工程や生産工数が必要となるということから製品の生産性向上が困難という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、溶接部の溶接不良の発生を充分に抑制するとともに生産性が高いアルミニウムアキュームレータ溶接構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来の課題を解決するために、本発明のアルミニウムアキュームレータの溶接構造は、ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウムアキュームレータと、ビーディング加工部またはディンプル加工部を有したステンレスパイプの３部品で構成され、ステンレスパイプをビーディング加工部位置またはディンプル加工部位置までアルミニウムパイプに挿入させた後、アルミニウムパイプをビーディング加工部位置までアルミニウムアキュームレータに挿入して溶接したものである。
【００１１】
これにより、アルミニウムアキュームレータ内のパイプ形状、すなわちステンレスパイプに曲げ形状があっても、アルミニウムパイプとアルミニウムアキュームレータのクリアランスを溶接に適した最低限のクリアランスを確保できるようになり、また溶接時にビーディング加工部が溶けることで溶接に充分なアルミニウム溶け込み量を確保できることから溶接不良低減が可能となる。また、ビーディング加工部にて挿入位置が決まるため、挿入作業性が向上し生産性向上が可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、溶接不良を充分低減できるとともに生産性が高いアルミニウムアキュームレータ溶接構造を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ビーディング加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプは前記ステンレスパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入され、前記アルミニウムパイプは前記アルミニウムパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータへ挿入され、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接構造であり、アルミニウムパイプとアルミニウムアキュームレータのクリアランスを最低限にでき溶接に適したクリアランスを確保することが可能となり、アルミパイプのズレも防止できることから溶接不良の低減が可能となる。また、アルミパイプのビーディング加工部により溶接部に充分なアルミニウム量が確保できるためさらに溶接不良の低減が可能となる。また、各ビーディング加工部にて挿入位置が決まるため、治工具等が不要となることから挿入作業性が向上し生産性が高くできる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ディンプル加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプは前記ステンレスパイプの前記ディンプル加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入され、前記アルミニウムパイプは前記アルミニウムパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータへ挿入され、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接構造であり、アルミニウムパイプとアルミニウムアキュームレータのクリアランスを最低限にでき溶接に適したクリアランスを確保することが可能となり、アルミパイプのズレも防止できることから溶接不良の低減が可能となる。また、アルミパイプのビーディング加工部により溶接部に充分なアルミニウム量が確保できるためさらに溶接不良の低減が可能となる。また、ビーディング加工部およびディンプル加工部にて挿入位置が決まるため、治工具等が不要となることから挿入作業性が向上し生産性が高くできる。また、ステンレスパイプ位置決めにディンプル加工を用いることで、ビーディング加工を用いた場合に対し、ビーディング部分の材料が不要となり、高価なステンレス材の低減が図れ低コスト化ができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記アルミニウムパイプ外面には、前記ステンレスパイプを固定するカシメ部を設けたものであり、より堅固にステンレスパイプを固定できることから、ステンレスパイプのガタツキやズレの防止が可能となり、溶接不良の低減が可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記ステンレスパイプは、曲げ加工部を有したものであり、液冷媒が直接圧縮機へ流れないようにステンレスパイプ出口の向きを調節できることから、圧縮機の信頼性確保が図れる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記アルミニウムアキュームレータ端面の角は内外とも略直角としたものであり、溶接部に充分なアルミニウム量が確保できることで、さらなる溶接不良の低減が可能となる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のアルミニウムアキュームレータの溶接構造を備えた熱交換器であり、溶接不良の低減が可能で生産コスト低減が図れる熱交換器を提供できる。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ビーディング加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプは前記ステンレスパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入された後、前記アルミニウムパイプは前記アルミニウムパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータ端部へ挿入されて、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接方法であり、アルミニウムパイプとアルミニウムアキュームレータのクリアランスを最低限にでき溶接に適したクリアランスを確保することが可能となり、アルミパイプのズレも防止できることから溶接不良の低減が可能となる。また、アルミパイプのビーディング加工部により溶接部に充分なアルミニウム量が確保できるためさらに溶接不良の低減が可能となる。また、ビーディング加工部にて挿入位置が決まるため、治工具等が不要となることから挿入作業性が向上し生産性が高くできる。
【００２０】
請求項８に記載の発明は、ビーディング加工部を有したアルミニウムパイプと、アルミニウム管両端を絞り加工して成形されたアルミニウムアキュームレータと、ディンプル加工部を有したステンレスパイプとから構成され、前記ステンレスパイプは前記ステンレスパイプの前記ディンプル加工部まで前記アルミニウムパイプに挿入された後、前記アルミニウムパイプは前記アルミニウムパイプの前記ビーディング加工部まで前記アルミニウムアキュームレータ端部へ挿入されて、前記アルミニウムパイプと前記アルミニウムアキュームレータと前記ステンレスパイプを重なり合うつなぎ部で溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接方法であり、アルミニウムパイプとアルミニウムアキュームレータのクリアランスを最低限にでき溶接に適したクリアランスを確保することが可能となり、アルミパイプのズレも防止できることから溶接不良の低減が可能となる。また、アルミパイプのビーディング加工部により溶接部に充分なアルミニウム量が確保できるためさらに溶接不良の低減が可能となる。また、ビーディング加工部およびディンプル加工部にて挿入位置が決まるため、治工具等が不要となることから挿入作業性が向上し生産性が高くできる。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるアルミニウムアキュームレータ溶接構造断面図である。図１においてアルミニウムアキュームレータ溶接構造１は、例えば冷蔵庫の冷凍システム内で使用されるアキュームレータの入口で使用され内部を冷媒２が流動する伝熱管であるビーディング加工部３ａを有したアルミニウムパイプ４と、熱交換器（図示せず）の熱負荷により液冷媒が直接圧縮機（図示せず）へ直接流れないように液冷媒を貯留してガス化した後に圧縮機へ送り込む役割をもつアルミニウムアキュームレータ５と、アルミニウムアキュームレータ５内へ挿入されるビーディング加工部３ｂを有したステンレスパイプ６とから構成されている。なお、ステンレスパイプ６は溶接時にアルミニウムパイプ４の内部へのアルミニウム溶け込みによるアルミニウムパイプ詰り防止用のステンレススリーブも兼ねた構造となっている。また、ステンレスパイプ出口６ａがアルミニウムアキュームレータ出口５ａを向いていた場合、液冷媒が圧縮機へ直接戻りやすくなり、それによる圧縮機故障が引き起こされることを防止するため、ステンレスパイプ出口６ａをアルミニウムアキュームレータ内壁１１へ向けるようステンレスパイプ６に曲げ加工部６ｂを設けることが望ましい。なお、ここでいうアルミニウムとは純アルミニウムのほかにアルミニウム合金を含むものとし、ステンレスについては腐食の観点からオーステナイト系を使用することが望ましい。
【００２３】
以上のように構成されたアルミニウムアキュームレータ溶接構造１について、以下その構造、作用を説明する。
【００２４】
まず、アルミニウムパイプ４の内周にステンレスパイプ６を挿入する。このときステンレスパイプ６のビーディング加工部３ｂをアルミニウムパイプ４の端面と一致する位置まで挿入する。ステンレスパイプ６のアルミニウム４への挿入部外径は、挿入するアルミニウムパイプ４の内径より０．２〜０．８ｍｍ程度小さくすることで、アルミニウム溶け込み防止として溶接に適当なクリアランスを確保でき溶接不良低減につながる。またステンレスパイプ６のガタツキやズレも防止できるとともにステンレスパイプ６の挿入性を確保できることから作業時間が低減でき生産性向上が可能となる。なお、挿入後アルミニウムパイプ４の外面を変形させる、あるいはディンプルなどの窪みを設けるなど、すなわちカシメ部９を設け、より強固に固定してもよい。
【００２５】
さらに次にステンレスパイプ６を挿入したアルミニウムパイプ４のビーディング加工部３ａをアルミニウムアキュームレータ５の端面と一致するまで挿入し、アルミニウムパイプ４とアルミニウムアキュームレータ５とステンレスパイプ６とを重ね合わせる。アルミニウムアキュームレータ５のアルミパイプ４を挿入する部分の内径は、挿入するアルミニウムパイプ４の外径より０．０５〜０．１５ｍｍ程度大きくすることにより、アルミニウムパイプ４の挿入性と溶接時の信頼性向上が両立できる。なお、アルミニウムアキュームレータ５の端面は溶接時のアルミニウム量確保のため、内外とも面取りを設けず、角は内外とも略直角とするのが望ましい。また、アルミニウムアキュームレータ５のアルミパイプ４の挿入部分外面を変形させる、あるいはディンプルなどの窪みを設けるなどして、より強固に固定してもよい。
【００２６】
次に重ね合わせたつなぎ部７の外周を溶接する。これらにより溶接部に充分なアルミニウム量が確保できるため溶接不良の低減が可能となる。また溶接不良低減効果は溶接手直しや再生産などの低減も図れるため生産性向上が可能となる。また、溶接不良が原因での冷媒漏れも低減することができることから、イソブタンやプロパンなどの可燃性冷媒を使用する場合の冷媒漏れによる発火の危険性も低減することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２におけるアルミニウムアキュームレータ溶接構造断面図である。図２においてアルミニウムアキュームレータ溶接構造１は、例えば冷蔵庫の冷凍システム内で使用されるアキュームレータの入口で使用され内部を冷媒２が流動する伝熱管であるビーディング加工部３ａを有したアルミニウムパイプ４と、熱交換器（図示せず）の熱負荷により液冷媒が直接圧縮機（図示せず）へ直接流れないように液冷媒を貯留してガス化した後に圧縮機へ送り込む役割をもつアルミニウムアキュームレータ５と、アルミニウムアキュームレータ５内へ挿入される、ディンプル加工部３ｃを有したステンレスパイプ６とから構成されている。ここで、ディンプル加工部３ｃは位置決めをより安定させるために２個以上設けることが望ましい。なお、ステンレスパイプ６は溶接時にアルミニウムパイプ４の内部へのアルミニウム溶け込みによるアルミニウムパイプ詰り防止用のステンレススリーブも兼ねた構造となっている。また、ステンレスパイプ出口６ａがアルミニウムアキュームレータ出口５ａを向いていることで、液冷媒が圧縮機へ直接戻りやすくなり、それによる圧縮機故障が引き起こされることを防止するため、ステンレスパイプ出口６ａをアルミニウムアキュームレータ内壁１１へ向けるようステンレスパイプ６に曲げ加工部６ｂを設けることが望ましい。なお、ここでいうアルミニウムとは純アルミニウムのほかにアルミニウム合金を含むものとし、ステンレスについては腐食の観点からオーステナイト系を使用することが望ましい。
【００２８】
以上のように構成されたアルミニウムアキュームレータ溶接構造１について、以下その構造、作用を説明する。
【００２９】
まず、アルミニウムパイプ４の内周にステンレスパイプ６を挿入する。このときステンレスパイプ６のディンプル加工部３ｂをアルミニウムパイプ４の端面と一致する位置まで挿入する。ステンレスパイプ６のアルミニウム４への挿入部外径は、挿入するアルミニウムパイプ４の内径より０．２〜０．８ｍｍ程度小さくすることで、アルミニウム溶け込み防止として溶接に適当なクリアランスを確保でき溶接不良低減につながる。またステンレスパイプ６のガタツキやズレも防止できるとともにステンレスパイプ６の挿入性を確保できることから作業時間が低減でき生産性向上が可能となる。なお、挿入後アルミニウムパイプ４の外面を変形させる、あるいはディンプルなどの窪みを設けるなど、すなわちカシメ部９を設け、より強固に固定してもよい。
【００３０】
さらに次にステンレスパイプ６を挿入したアルミニウムパイプ４のビーディング加工部３ａをアルミニウムアキュームレータ５の端面と一致するまで挿入し、アルミニウムパイプ４とアルミニウムアキュームレータ５とステンレスパイプ６を重ね合わせる。アルミニウムアキュームレータ５のアルミパイプ４を挿入する部分の内径は、挿入するアルミニウムパイプ４の外径より０．０５〜０．１５ｍｍ程度大きくすることにより、アルミニウムパイプ４の挿入性と溶接時の信頼性向上が両立できる。なお、アルミニウムアキュームレータ５の端面は溶接時のアルミニウム量確保のため、内外とも面取りを設けず、内外とも角は内外とも略直角とするのが望ましい。また、アルミニウムアキュームレータ５のアルミパイプ４の挿入部分外面を変形させる、あるいはディンプルなどの窪みを設けるなどして、より強固に固定してもよい。
【００３１】
次に重ね合わせ部７の外周を溶接する。これらにより溶接部に充分なアルミニウム量が確保できるため溶接不良の低減が可能となる。また溶接不良低減効果は溶接手直しや再生産などの低減も図れるため生産性向上が可能となる。また、溶接不良が原因での冷媒漏れも低減することができることから、イソブタンやプロパンなどの可燃性冷媒を使用する場合の冷媒漏れによる発火の危険性も低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
以上のように、本発明にかかるアルミニウムアキュームレータ溶接構造および溶接方法は、溶接不良を充分低減できるとともに冷凍機油の円滑な流れが可能となるので、アルミニウムを主体とした冷凍冷蔵および空調用、自動車用、給湯器用の熱交換器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアルミニウムアキュームレータ溶接構造断面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるアルミニウムアキュームレータ溶接構造断面図
【図３】従来のアルミニウムパイプ溶接構造断面図
【符号の説明】
【００３４】
１    アルミニウムアキュームレータ溶接構造
３ａ、３ｂ  ビーディング加工部
３ｃ  ディンプル加工部
４    アルミニウムパイプ
５    アルミニウムアキュームレータ
６    ステンレスパイプ
７    つなぎ部
９    カシメ部
【図１】
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【図２】
2006023018.tif 000004
【図３】
2006023018.tif 000005