(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム管の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、かつ一端を前記ビーディング加工部が前記アルミニウムアキュームレータに当接するまで該アルミニウムアキュームレータ内に挿入した冷媒の出口側となるアルミニウムパイプと、一端が前記アルミニウムパイプの端面と一致し、他端が前記ビーディング加工部を越えて位置するように前記アルミニウムパイプ内に挿入されたステンレススリーブと、から構成され、さらに、前記アルミニウムパイプに設けた前記ビーディング加工部と前記アルミニウムアキュームレータが当接した状態において、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スリーブが重なり合うつなぎ部を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って、前記ビーディング加工部を、前記アルミニウムパイプの挿入状態において、前記アルミニウムパイプ端部が、前記アルミニウムアキュームレータにおける絞り加工部内面接線とアルミニウムアキュームレータ内壁との交点より前記アルミニウムアキュームレータの冷媒出口側の端面方向となる位置に設けたアルミニウムアキュームレータの溶接構造。
【請求項２】
前記ステンレススリーブは、円筒状に成形されたステンレス板において円筒部の外面が前記アルミニウムパイプの内面に密着した請求項１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３】
前記ステンレススリーブは、ステンレス管の一方の端面を管外方向に折り曲げた請求項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】
前記アルミニウムパイプ外面に、前記ステンレススリーブを固定するカシメ部を設けた請求項１から請求項３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。
【請求項５】
前記アルミニウムアキュームレータ端面の角を内外とも略直角とした請求項１から請求項４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。
【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】
アルミニウム管の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、前記絞り加工部より前記ビーディング加工部が当接するまで前記アルミニウムアキュームレータ内に挿入されるアルミニウムパイプと、前記アルミニウムパイプの一端から前記ビーディング加工部を越える長さに設定されたステンレススリーブと、から構成され、前記ビーディング加工部を、前記アルミニウムパイプの挿入状態において、前記アルミニウムパイプ端部が、前記アルミニウムアキュームレータにおける絞り加工部内面接線とアルミニウムアキュームレータ内壁との交点より端面方向となる位置に設けた構成とし、予め前記アルミニウムパイプ内に、前記ステンレススリーブをその端面が該アルミニウムパイプ端面と一致するように挿入し、そのアルミニウムパイプにおける前記ステンレススリーブの端面と一致した側を、前記アキュームレータの前記絞り加工部における出口側端部より挿入し、前記ビーディング加工部が前記アキュームレータの出口側端部に当接した状態において、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スリーブが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。
【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こ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有する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一層の低コスト化が図られており、また、使用冷媒も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、低コスト化でかつ溶接における信頼性の向上が求められている。しかしながら、アルミニウム溶接部は溶接不良が多く発生し、手直しや再生産が必要となり生産コストの低減が困難である。また、別の問題としてアキュームレータ出口の溶接構造においては、溶接不良低減を優先する溶接構造であるがゆえに、冷凍機油の圧縮機への流れが妨害されるような構造となっており、冷凍機油不足による圧縮機の信頼性の悪化が懸念されている。
【０００３】
以上のことから、溶接不良の低減と冷凍機油の円滑な流れをともに満足する溶接構造および溶接方法が求められている。
【０００４】
図５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５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、アルミニウムアキュームレータ５のつなぎ部１２の内周にステンレスリーブ８を挿入し、つなぎ部１２の外
周を溶接するアルミニウムパイプ溶接構造において、アルミニウムアキュームレータ５の内周に段差１３を設け、この段差１３にアルミニウムパイプ４の外周を挿入するとともに、この重ねあわせたアルミニウムパイプ４のつなぎ部１２にステンレススリーブ８のほぼ中央を位置し、このつなぎ部１２の外周を溶接した構造である。
【特許文献１】特開平７−１８５８８９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に設けられた段差１３により段差部肉厚が薄くなることで、溶接時に必要なアルミニウム量が少ないため、アルミニウム溶加棒などによるアルミニウム材料供給が必要である。この場合、溶接技能が低いと適正なアルミニウム材料供給が出来ず、溶接不良が多いという課題があった。また、ステンレススリーブ８は位置決めが困難であることとアルミニウムパイプ４との密着性が悪いことから溶接時にズレや落下により溶接不良が多いという課題があった。また、従来の構造をアルミニウムアキュームレータの出口側、すなわち冷媒流れの下流側に採用した場合、構造的にステンレススリーブ８がアルミニウムアキュームレータ５内へ飛び出していることから、アルミニウムアキュームレータ内壁１１を伝う冷凍機油の圧縮機への流れを妨害し、圧縮機が破損するなどの圧縮機の信頼性が低下するという課題があった。
【０００７】
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冷凍機油の円滑な流れが可能となるアルミニウムアキュームレータの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】
【０００８】
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、ステンレススリーブをアルミニウムパイプ内周にステンレススリーブ端部がアルミニウムパイプ端面と一致するように挿入させた後、アルミニウムパイプ端面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、重ねあわせたつなぎ部を溶接したものである。
【０００９】
これによって、アルミニウムパイプの肉厚を薄くすることなく溶接できるようになり、高い溶接技能を必要とせず溶接不良が少なく、生産コストの抑制が可能となる。またステンレススリーブがアルミニウムアキュームレータ内へ飛び出さないことから冷凍機油の円滑な流れが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、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なアルミニウムアキュームレータの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】
【００１１】
請求項１に記載の発明は、アルミニウム管の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、かつ一端を前記ビーディング加工部が前記アルミニウムアキュームレータに当接するまで該アルミニウムアキュームレータ内に挿入した冷媒の出口側となるアルミニウムパイプと、一端が前記アルミニウムパイプの端面と一致し、他端が前記ビーディング加工部を越えて位置するように前記アルミニウムパイプ内に挿入されたステンレススリーブと、から構成され、さらに、前記アルミニウムパイプに設けた前記ビーディング加工部と前記アルミニウムアキュームレータが当接した状態において、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スリーブが重なり合うつなぎ部を溶接したアルミニウムアキュームレータの溶接構
造であって、前記ビーディング加工部を、前記アルミニウムパイプの挿入状態において、前記アルミニウムパイプ端部が、前記アルミニウムアキュームレータにおける絞り加工部内面接線とアルミニウムアキュームレータ内壁との交点より前記アルミニウムアキュームレータの冷媒出口側の端面方向となる位置に設けたアルミニウムアキュームレータの溶接構造であり、溶接部であるつなぎ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、アルミニウム溶接時に通常使用されるアルミニウム溶加棒の使用も低減され、生産コストの低減が図れる。また、ステンレススリーブがアルミニウムパイプから飛び出さないことに加え、アルミニウムパイプの先端もアキュームレータ内に突出していないため、これらがアルミニウムアキュームレータ内壁を伝って流れる冷凍機油の流れを妨げることはなく、圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ステンレススリーブは、円筒状に成形されたステンレス板において円筒部の外面が前記アルミニウムパイプの内面に密着したものであり、ステンレススリーブの外面全体をアルミニウムパイプ内面に密着させることができるため、溶接時のズレや落下の防止が可能となり、さらなる溶接不良の低減が図れる。
【００１３】
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、前記ステンレススリーブは、ステンレス管の一方の端面を管外方向に折り曲げた形状であり、スリーブにスリットがないため、アルミ溶接時のアルミ溶け込みがなく、溶接部に充分なアルミニウム肉厚が確保でき、溶接不良の低減が可能となる。また、端面の折り曲げ部によって挿入時の位置決めが容易となり、作業性が良化でき、生産コストの抑制が図れる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記アルミニウムパイプ外面に、前記ステンレススリーブ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スリーブを固定できることから、ステンレススリーブのズレや落下の防止が可能となり、溶接不良の低減が可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項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を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。また、アルミニウム溶接時において、通常使用されるアルミニウム溶加棒の使用も低減され、生産コストの低減が図れる。
【００１６】
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の低減が図れる熱交換器を提供できる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、アルミニウム管の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、前記絞り加工部より前記ビーディング加工部が当接するまで前記アルミニウムアキュームレータ内に挿入されるアルミニウムパイプと、前記アルミニウムパイプの一端から前記ビーディング加工部を越える長さに設定されたステンレススリーブと、から構成され、前記ビーディング加工部を、前記アルミニウムパイプの挿入状態において、前記アルミニウムパイプ端部が、前記アルミニウムアキュームレータにおける絞り加工部内面接線とアルミニウムアキュームレータ内壁との交点より端面方向となる位置に設けた構成とし、予め前記アルミニウムパイプ内に、前記ステンレススリーブをその端面が該アルミニウムパイプ端面と一致するように挿入し、そのアルミニウムパイプにおける前記ステンレススリーブの端面と一致した側を、前記アキュームレータの前記絞り加工部における出口側端部より挿入し、前記ビーディング加工部が前記アキュームレータの出口側端部に当接した状態において、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スリーブが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、溶接部であるつなぎ部に充分なアルミニウム肉厚が確保できるため、溶接不良の低減が可能となる。また、アルミニウム溶接時に通常使用されるアルミニウム溶加棒の使用も低減され、生産コストの低減が図れる。また、ステンレススリーブがアルミニウムパイプから飛び出さないことに加え、アルミニウムパイプの先端もアキュームレータ内に突出していないため、冷凍機油が円滑に流れ圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（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、図２は同実施の形態のステンレススリーブ斜視図である。図１、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出口で使用され、内部を冷媒２が流動する伝熱管であり、かつビーディング加工部３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、溶接時におけるアルミニウムパイプ４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を防止するステンレススリーブ８から構成されている。ステンレススリーブ８は、一枚のステンレス板をプレス成形し、外周６は円筒形に造られ、長手方向に１〜１．５ｍｍ幅のスリット開口部７を有した構造である。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。
【００２０】
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、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
まず、アルミニウムパイプ４の内周にステンレススリーブ８を挿入する。このときステンレススリーブ８の端面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。ステンレススリーブ８は、１〜１．５ｍｍ幅のスリット開口部７の分ほど一旦周方向に縮ませて挿入する。挿入後にはスプリングバック効果によりわずかに復帰するため、これによりステンレススリーブ８はアルミニウムパイプ４の内周に堅固に圧接する。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。
【００２２】
またステンレススリーブ８の外周６には段差がないものとすることで、ステンレススリーブ８の外面をアルミニウムパイプ４の内面に強く密着させることができ、溶接時のズレや落下を防止できる。また、それはアルミニウムパイプ４とステンレススリーブ８とのクリアランスを最小にすることが可能となり、溶接時のアルミニウム量を確保することができ、溶接不良の低減につながる。
【００２３】
次に、ステンレススリーブ８を挿入したアルミニウムパイプ４をビーディング加工部３までアルミニウムアキュームレータ５の内周へ挿入し、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とステンレススリーブ８を重ね合わせる。なお、アルミニウムアキュームレータ５の端面の角は、溶接時のアルミニウム量確保のため、内外とも略直角として面取りなどを設けないことが望ましい。
【００２４】
また、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への挿入代は、アルミニウムアキュームレータ絞り加工部内面１０の接線Ｘとアルミニウムアキュームレータ内壁１１との交点Ｙより端面方向側に位置させることで、アルミニウムパイプ４およびステンレススリーブ８がアルミニウムアキュームレータ５内へ飛び出さないため、アルミニウムアキュームレータ内壁１１を伝う冷凍機油の流れを阻害し難くなり、圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００２５】
次に、重ね合わせたつなぎ部１２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り、手直しや再生産などの低減が図られ、生産コストの低減が可能となる。
【００２６】
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、冷蔵庫などの冷凍システム内での熱交換器にこの溶接構造を用いることにより、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。また、アルミニウムパイプ４およびステンレススリーブ８がアルミニウムアキュームレータ５内へ飛び出さないため、冷凍機油の流れを妨げず圧縮機の信頼性を向上できる。
【００２７】
（実施の形態２）
図３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、図４は同実施の形態のステンレススリーブ斜視図である。図３、図４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出口で使用され、内部を冷媒２が流動する伝熱管であり、かつビーディング加工部３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、溶接時におけるアルミニウムパイプ４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を防止するステンレススリーブ８から構成されている。ステンレススリーブ８は、ステンレス管の一方の端面を管外方向に折り曲げ加工し折り曲げ部８ａを有した構造である。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、以下その動作、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スリーブ８を挿入する。このときステンレススリーブ８の折り曲げ部８ａがアルミニウムパイプ４の端面と一致したところで止まるため、ステンレススリーブ８の位置決めが容易にでき、生産性を向上でき、生産コストの低減が可能となる。なお、ステンレススリーブ８に用いるステンレス管の外径は、ステンレススリーブ８のズレや落下を防止するためと、溶接時のアルミニウム溶け込み量を最少とする目的で、挿入するアルミパイプ４の内径よりわずかに小さい径を設定する。
【００３０】
また、アルミパイプ４に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、固定してもよい。ステンレス管を用いたステンレススリーブ８は、円周上にスリットや段差がないため、ステンレススリーブ８の外面をアルミニウムパイプ４の内面に密着させることができ、溶接時のズレや落下を防止できる。また、溶接時にアルミニウム溶け込みが全くなく、溶接時のアルミニウム量を確保することができ、溶接不良の低減につながり、かつアルミパイプ詰りを完全に防止できる。
【００３１】
次に、ステンレススリーブ８を挿入したアルミニウムパイプ４をビーディング加工部３までアルミニウムアキュームレータ５の内周へ挿入し、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とステンレススリーブ８を重ね合わせる。なお、アルミニウムアキュームレータ５の端面の角は、溶接時のアルミニウム量確保のため、内外とも略直角として面取りなどを設けないことが望ましい。また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への挿入代は、アルミニウムアキュームレータ絞り加工部内面１０の接線Ｘとアルミニウムアキュームレータ内壁１１との交点Ｙより端面方向側に位置するように決定することで、アルミニウムパイプ４およびステンレススリーブ８がアルミニウムアキュームレータ５内へ飛び出さないため、アルミニウムアキュームレータ内壁１１を伝う冷凍機油の流れを阻害し難くなり、圧縮機の信頼性を向上することができる。
【００３２】
次に、重ね合わせたつなぎ部１２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り、手直しや再生産などの低減が図られ、生産コストの低減が可能となる。
【００３３】
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。また、アルミニウムパイプ４およびステンレススリーブ８がアルミニウムアキュームレータ５内へ飛び出さないため、冷凍機油の流れを妨げず圧縮機の信頼性を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
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の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】
【００３５】
【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】同実施の形態のステンレススリーブ斜視図
【図３】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４】同実施の形態のステンレススリーブ斜視図
【図５】従来のアルミニウムパイプ溶接構造断面図
【符号の説明】
【００３６】
１    アルミニウムアキュームレータ溶接構造
３    ビーディング加工部
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    外周
８    ステンレススリーブ
８ａ  折り曲げ部
９    カシメ部
１０  アルミニウムアキュームレータ絞り加工部内面
１１  アルミニウムアキュームレータ内壁
１２  つなぎ部
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図１】
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【図３】
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