JP2012013108A - 管座の製作方法及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】容器などに配管を取付けるための管座の製作コストを低減する。
【解決手段】管座の製作方法は、被加工材（容器の鏡板１ａ）に流動ドリルを使用した溶融加工を実施することにより、前記被加工材の加工開始側に管座部１３を***させ、次に、前記***された管座部の内面にエンドミルを前記加工開始側から貫通させて管座の穴を加工することにより、管座を前記被加工材に一体に製作する。
【選択図】図６

Description

本発明は、容器などに配管を接続するための管座を製作する管座の製作方法及び空気調和機に関する。

従来、空気調和機などに使用されている圧縮機や冷媒量調節器などの容器に配管を接続する場合、配管を溶接するための管座を容器に設ける必要がある。管座は加工精度が要求されるため、一般には、管座を構成するための部品を機械加工により製作し、該部品を容器に溶接により取り付けて製作されることが多い。

容器に管座を溶接などにより取付け、この管座に配管を接続するようにしたものとしては特許文献１に記載のものなどがある。

特開平５−２６１６８号公報

容器などに管座を設ける場合、上述したように、従来は管座を構成するための部品を機械加工により製作し、これを容器に溶接により取り付けて製作していたため、前記管座構成部品を製作するための製作コストが高く、更に、管座を容器に溶接して接合しなければならず、製作工数も多くなり、この点からも製作コストが上昇するという課題があった。

本発明の目的は、容器などに配管を取付けるための管座の製作コストを低減することができる管座の製作方法及び空気調和機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、管座の製作方法において、被加工材に流動ドリルを使用した溶融加工を実施することにより、前記被加工材の加工開始側に管座部を***させ、次に、前記***された管座部の内面にエンドミルを前記加工開始側から貫通させて管座の穴を加工することにより、管座を前記被加工材に一体に製作することを特徴とする。

本発明の他の特徴は、圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器、及びこれらを接続する接続配管を備え、前記圧縮機はその圧縮機構部とこれを駆動する電動機部が密閉容器内に収容された密閉型圧縮機であって、前記密閉容器の底部には圧縮機内に貯留された余剰な冷凍機油を排出するための排油管が接続され、更に前記排油管を前記密閉容器底部に接続するための管座を備える空気調和機において、前記管座は、前記密閉容器底部に流動ドリルにより管座部を***させると共にエンドミルにより所定の管座穴径にされて前記密閉容器底部に一体に製作されていることにある。

本発明によれば、容器などに配管を取付けるための管座の製作コストを低減することができる管座の製作方法及び空気調和機を得ることができる。

本発明の実施例１における空気調和機の例を示す冷凍サイクル構成図。 従来の圧縮機における底部鏡板の構造を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図。 流動ドリルを用いて鏡板に管座を一体成形する手順を説明する図。 図３の手順３における流動ドリルを用いた加工手順を更に詳細に説明する図。 Ｔスロット工具を用いたバリ取りの作業工程を説明する図。 鏡板に管座を一体成形する本発明の実施例１における手順を説明する図。 図６の手順２に示す流動ドリルによる加工工程を詳細に説明する図。 図６の手順３に示すエンドミルを用いた管座形成工程を詳細に説明する図。 実施例１で使用される汎用の一般的な流動ドリルを示す正面図。 実施例１で使用されるエンドミルの例を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図。 実施例１で使用される流動ドリルの他の例を示す正面図。 図１１に示す流動ドリルを用いた管座の加工工程を説明する図。 図１２の工程４で成形した管座部に対しエンドミルを用いて管座を完成させる手順を説明する図。

以下本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

まず、図１により本発明の実施例１における空気調和機の例を説明する。
空気調和機は、一点鎖線で囲まれた室外ユニットIと室内ユニットIIを備え、これら室外ユニットIと室内ユニットIIは冷媒配管６ａ，６ｃにより接続され構成されている。冷凍サイクルは、圧縮機１、熱源側熱交換器２、絞り機構３、利用側熱交換器４などにより構成され、それぞれの構成部品は、冷媒配管６ａ〜６ｉにより接続されている。１０ａ，１０ｂは阻止弁である。前記熱源側熱交換器２と利用側の熱交換器には、それぞれ送風機５ａ，５ｂが備えられており、それぞれの熱交換器に送風することにより冷媒と空気の熱交換をさせ、空調を行う。また、前記室外ユニットIには運転状態調整のためのバイパス回路７、冷房、暖房を切り替える為の四方弁８、設置状況による冷媒の過不足を調節するための冷媒量調節器９が設けられている。

前記圧縮機１は、その圧縮機構部とこれを駆動する電動機部が密閉容器内に収容された密閉型圧縮機であって、前記密閉容器は、前記圧縮機構部と電動機部を取付けた胴部と、この胴部の上部と底部を塞ぐ鏡板により構成されている。また、前記圧縮機１には圧縮機内に貯留された余剰な冷凍機油を吐出配管（冷媒配管６ｄ）に排出するための排油管６ｋが接続されている。なお、図示はしていないが、複数の室外ユニットを連結して使用する所謂モジュールタイプの室外ユニットとして構成する場合には、前記圧縮機１に貯留した余剰な冷凍機油を排出するための排油管６ｋは特に有効である。

図２は図１の圧縮機１に相当する従来の圧縮機における底部鏡板の構造を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図のＡ−Ａ断面図である。図２に示すように、従来の圧縮機では、底部鏡板１ａの側面に、圧縮機内に貯留された余剰な冷凍機油を排出するための排油管６ｋが接続され、更にこの排油管６ｋを前記密閉容器底部に接続するための管座１ｂが溶接により底部鏡板１ａに取付けられている。

即ち、鏡板１ａの側面部に接続用の穴が加工され、この穴に管座１ｂが挿入されて鏡板１ａと溶接され、前記排油管６ｋは管座１ｂにろう付により接合されていた。前記管座１ｂは汎用の管材を用いることも可能であるが、適したサイズがない場合には切削加工などにより製作する必要がある。また、管座１ｂを鏡板１ａに溶接する際には溶接スパッタなどが発生する為、排油管６ｋを管座１ｂに挿入する前に、前記スパッタを除去する作業が必要となる。このように管座１ｂは別部品となっているため、管座１ｂの加工の他に、管座１ｂを鏡板１ａ取付けるための溶接作業、更にスパッタ除去作業が必要であり、製造コストが高くなってしまう課題があった。
この課題を解決するため、本実施例では、例えば特開昭５８−１５７５４５号公報に記載されているような流動ドリルを用いた溶融加工により、空気調和機を構成する前記圧縮機１の鏡板１ａに前記管座１ｂを一体成形するようにしている。即ち、図１に示す空気調和機の圧縮機１を構成する密閉容器の鏡板１ａに、以下に説明する流動ドリルを用いた溶融加工などを使用して、管座１ｂを一体成形することにより、従来のような管座部品の製作や管座部品を溶接するための作業工数を削減すると共に、信頼性向上も図れるようにしたものである。また、別部品として製作していた管座部品を準備する必要がなくなるので、部品点数の低減にもつながるものである。
前記排油管６ｋは、配管径が細く、管座の長さも短くて良いので、前記排油管６ｋを接続するための管座を流動ドリルによる一体成形で製作することは特に効果的である。

図３により、流動ドリルを使用して、鏡板１ａに排油管６ｋを接続するための管座１ｂを一体成形する手順を説明する。図３に示す各手順において、左の図は鏡板１ａの平面図、右の図は左の図のＡ−Ａ断面図である。

まず、手順１では、センタドリルを用いて、鏡板１ａの側面に加工中心を罫書く。この作業は、手順２での穴加工時に穴位置がずれないようにするための作業である。
手順２は、手順３の流動ドリルによる加工前に、下穴を加工する工程である。下穴加工は最終的に製作する管座の穴径に対して、例えば５０％以下の穴径の大きさの穴をあける。この下穴加工により、流動ドリルによる加工時に、加工抵抗を小さくしたり、流動ドリル加工時により発生するバリの成長を小さくできる効果がある。

次に、手順３は、流動ドリルを鏡板に押し当てて回転させることにより、鏡板を溶融加工により、管座１ｂを一体成形する工程である。
流動ドリルによる加工時に管座を成形した際に、鏡板の内面側にバリが生成されるので、手順４で前記バリを除去するための工程を実施する。バリが残ったまま冷凍サイクルの配管に接続すると、バリが落下して、冷凍サイクルの冷媒に混入し、冷凍サイクルを循環することで、各機器の詰まり、動作不良、性能低下などの不具合を引き起こす原因となるため、前記バリを除去しておく必要がある。この手順４では、Ｔ形スロットというＴ字形の工具（以下Ｔスロット工具という）を、流動ドリルにより形成された穴の上部から差し込み、バリを切除する。
以上のように、管座の成形は４種類の工具を用い、４手順で作業を行う。

図４は、図３に示した手順３の流動ドリルを用いた溶融加工の加工手順を更に詳細に説明する図である。流動ドリルを用いた加工は図４に示すように工程１から工程６に示すように行われる。工程１では被加工材１１（図３に示す鏡板１ａに相当する）と流動ドリル１２との位置関係をセットする。この状態から流動ドリル１２を高速で回転させて被加工材１１に押し付けると、工程２に示すように、被加工材１１と流動ドリル１２との間に発生した摩擦熱により、被加工材１１は溶融され、穴が形成されていく。工程２から流動ドリル１２を被加工材１１に更に食い込ませていくことにより、溶けた被加工材１１が流動ドリル１２の周囲に押しのけられて加工開始側に***し、管座形状が徐々に形成されていく。工程３は穴が貫通した状態を示し、更に流動ドリル１２を食い込ませることで、工程４に示すように製作される管座に必要な穴径の直線部が成形される。

工程４で成形された管座形状の上部には***した管座部１３が形成されるが、その上部にはバリが生成されており、また形成した管座穴の下部（被加工材１１の裏側、鏡板１ａの内面側に相当）にもバリ１４が生成されている。そこで、工程５では、流動ドリル１２に設けた管座押え部（つば部）ｋを被加工材１１の前記管座部１３に押し付けることで、管座部１３上部のバリは除去され、且つ管座部１３は工具の形状に沿った形状に成形される。その後、工程６では流動ドリル１２を被加工材１１から上方に抜くことで、被加工材１１に管座が形成される。

このようにして管座を成形した場合、図４の工程６に示すように、流動ドリル１２を押し付けた上部側（管座部１３側）のバリは除去できるが、下部側に生成されたバリ１４が残ってしまうため、図３の手順４に示したバリ取り作業が必要となる。図３に示した全ての手順を同一の工作機械により行うため、上部方向からＴスロット工具を挿入してバリ取り作業を行う。

図５にＴスロット工具１５を用いたバリ取りの作業工程を示す。成形した管座の穴部分にＴスロット工具を挿入し、バリを除去する位置に配置する（工程１及び工程２）。次に、Ｔスロット工具１５を穴の周囲に沿って動かすことにより、Ｔスロット工具１５の側面に設けられている刃１５ａによってバリ１４を除去する（工程３）。

以上説明したように、流動ドリルを用いた管座の製作方法では、Ｔスロット工具を用いたバリ取り作業が必要になる。そこで、本実施例では、流動ドリルを用いた管座の製作において、管座部成形後の後工程を単純化して、管座の製作を更に容易に行うようにしている。

図６に本実施例における加工手順を示す。
手順１では図３に示す手順１と同様に、センタドリルを用いて、鏡板１ａの側面に加工中心を罫書く。本実施例では手順２で、流動ドリルを使用して管座を成形する。このとき、流動ドリルは、鏡板１ａを完全に貫通させずに加工を終了する。

この手順２に示す流動ドリルによる加工工程を図７により詳細に説明する。図７に示す工程１〜工程３は、図４に示した工程１〜工程３と同じである。本実施例では、図７に示す工程２（図４に示す工程２と同じ）に示す状態、即ち穴が貫通する前の状態で流動ドリルによる加工を停止する。このとき、穴は貫通していないが、被加工材１１の加工開始側は管座に必要な穴径となり、管座部１３の高さも管座として必要な高さ以上に確保されていれば良い。工程２の段階で、まだ管座に必要な穴径と管座部高さが得られていない場合には、工程３まで進み、流動ドリル１２を被加工材１１に更に食い込ませ、穴が貫通した直後の状態で加工を停止することで、被加工材１１の加工開始側には管座に必要な穴径を確保し、管座部１３の高さも管座として必要な高さ以上に確保する。

この工程２または工程３の状態では、管座を加工している部分の上部（加工開始側）には形成された管座部１３にバリが残り、下部（裏側）にもバリ１４が生成されている。
工程４では流動ドリル１２を上方に抜いて流動ドリルによる作業を終了する。

次に、図６に示す手順３に移る。手順３では手順２で成形した管座部に対し、エンドミルを用いて管座として必要な穴径を加工する。この手順３を図８により詳細に説明する。
図８において、工程４は図７に示した工程４と同じである。この状態から、工程５に移り、工程５では加工工具をエンドミル１６に交換し、管座として必要な穴径に加工する。このとき、被加工材の裏側に残っていたバリ１４は、工程６に示すように、エンドミル１６を被加工材１１に貫通させるときに、該エンドミル１６により、穴加工と同時に除去される。穴加工とバリ１４の除去作業終了後、工程７に示すように、エンドミル１６を上方に抜く。

次に、図６に示す手順４に移り、この手順４では手順３で使用したエンドミルを用いて管座部１３の周り（上面や周囲）に残っているバリを除去すると共に管座部１３の外周を成形して管座の製作は完了する。

本実施例によれば、４手順となり、図３で説明したものと手順数は変わらないが、管座を製作するための工具数を３種類にすることができ、工具数を減らせることで、工具費用を低減できるだけでなく、工具交換回数も少なくなるから加工手順を簡略化でき、管座を安価且つ容易に製作できる効果が得られる。また、本実施例によれば、汎用の流動ドリルを使用して管座を製作できる効果もある。

図９に本実施例に使用される汎用の一般的な流動ドリルの外観を示す。図に示すように、流動ドリル１２は、工作機械へ取付けるためのチャック部ｊ、溶融加工をするための加工部Ｌ、及び前記チャック部ｊと加工部Ｌとの間に設けられた管座押え部（つば部）ｋとにより構成され、前記加工部Ｌは、管座の穴を加工するための加工径ｍ１となっている。また、前記加工部Ｌは、管座押え部ｋ側が、径が一定に構成された直線穴加工部ｎ１と、該直線穴加工部ｎ１から先端側に向かって略円錐形状に形成された先端加工部ｎ２とを備えている。

図１０は本実施例に使用されるエンドミルの例を示す図で、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は底面図である。エンドミル１６は工作機械へ取付けるためのチャック部となる軸部ｐと切削加工を行うための加工部である刃部ｑから構成されている。刃部ｑは図示したものは６枚刃であるが、この刃数は２〜８枚程度まであり、加工対象に応じて種類が選択可能である。

また、上記エンドミル１６の加工部外径ｍ２は製作される管座の穴径Ｍ（図８参照）と略同一のものを使用する。更に、前記被加工材１１の管座部とは反対側に生成される前記バリ１４の外形は、製作される管座の穴径Ｍ（またはエンドミル１６の加工部外径ｍ２）よりも小さくなるように、前記流動ドリル１２により前記工程５までの加工を実施しておく。これにより、前記流動ドリル１２による加工時に、***させた管座部１３の反対側、即ち被加工材裏側に生成されるバリ１４を、前記エンドミル１６を貫通させることにより、管座の穴形成と同時に除去することができる。

なお、前記流動ドリル１２の加工部外径ｍ１は前記エンドミル１６の加工部外径ｍ２よりも若干小さいものを使用して加工しても良い。このようにしても、エンドミル１６による管座の穴加工時に、被加工材１１の裏側に生じるバリ１４を同時に除去することができる。

上述した実施例による管座の製作方法では、汎用の一般的な流動ドリル１２を使用しているため、図７に示した工程２または工程３で流動ドリルによる加工を停止させる必要があり、このため管座部１３の上部に生成されるバリを除去するため、図６に示した手順４で、エンドミル１６により管座部上部のバリを除去する工程が必要となる。

そこで、この管座部上部のバリを除去する工程を省略できるようにした流動ドリルについて図１１により説明する。
図１１に示す流動ドリル１２ａは、図９に示した汎用の流動ドリルの加工部Ｌにおいて、直線穴加工部ｎ１をなくし、管座押え部ｋから先端側に向かって形成された略円錐形状の先端加工部ｎ２のみの短い形状としたものである。

図１２にこの流動ドリルを用いた加工工程を示す。工程１では被加工材１１と流動ドリル１２ａとの位置関係をセットする。この状態から流動ドリル１２ａを高速で回転させて被加工材１１に押し付けると、工程２に示すように、被加工材１１と流動ドリル１２ａとの間に発生した摩擦熱により、被加工材１１は溶融され、穴が形成されていく。工程２から流動ドリル１２を被加工材１１に更に食い込ませていくことにより、溶けた被加工材１１が流動ドリル１２の周囲に押しのけられて加工開始側に***し、管座部１３が形成される。このとき、穴は貫通していないが、被加工材１１の加工開始側は管座に必要な穴径となり、管座部１３の高さも管座として必要な高さ以上に確保されるように前記流動ドリル１２ａは設計されている。即ち、工程２の段階ではまだ管座に必要な穴径と管座部高さが得られていないが、ここから流動ドリル１２を被加工材１１に更に食い込ませ、工程３まで進むと、被加工材１１の加工開始側には管座に必要な穴径を確保し、管座部１３の高さも管座として必要な高さ以上に確保されるようにしている。また、管座部１３の上部に生成されたバリも、管座押え部ｋを前記管座部１３に押し付けることで、同時に除去され、且つ管座部１３は工具の形状に沿った形状に成形される。その後、工程４では流動ドリル１２ａが被加工材１１から上方に抜かれる。

次に、図１２の工程４で成形した管座部１３に対し、エンドミルを用いて管座を完成させる手順を図１３により説明する。
図１３において、工程４は図１２に示した工程４と同じである。この状態から、工程５に移り、工程５では加工工具をエンドミル１６に交換し、管座として必要な穴径に加工する。このとき、被加工材１１の裏側に残っていたバリ１４は、工程６に示すように、エンドミル１６を被加工材１１に貫通させるときに、該エンドミル１６により、穴加工と同時に除去される。穴加工とバリ１４の除去作業終了後、工程７に示すように、エンドミル１６を上方に抜く。その後、管座部１３の周囲にバリなどが残っている場合には、必要に応じ、前記エンドミル１６によりバリなどを除去して管座の製作を完了させる。

図１１に示す流動ドリル１２ａを用いることにより、図６に示した手順４を省略することが可能となるため、更に管座製作のための手順（工程）を少なくでき、工数低減による原価低減を図ることができる。

以上説明したように、上述した本実施例によれば、被加工材の一方側に流動ドリルを使用した溶融加工を実施することにより、前記被加工材の加工開始側に管座部を***させ、次に、前記***された管座部の内面にエンドミルを前記加工開始側から貫通させて、製作する管座の穴を加工することにより、管座を被加工材に一体に製作するようにしているので、Ｔスロット工具などを用いたバリ取り作業が不要となるから、圧縮機の密閉容器などに配管を取付けるための管座の製作コストを低減することができる。

即ち、流動ドリルのみで管座を成形した場合には、被加工材の裏側（加工開始側とは反対側）にバリが発生するため、手作業やＴスロット工具を用いた後加工により、バリ取り作業が必要となるが、流動ドリルによる溶融加工とエンドミルを用いた切削加工を組み合わせて管座を製作することにより、前記バリを除去する作業を不要にでき、管座の製作時間を短縮できる。また、管座製作に使用する工具の種類も減らすことができ、管座製作に必要な工具費用も低減できる。

なお、上述した実施例では空気調和機の圧縮機の密閉容器に排油管を接続するための管座の製作方法、及び流動ドリルとエンドミルを用いて圧縮機密閉容器底部に一体に製作された管座を備える空気調和機について説明したが、本発明の管座の製作方法は圧縮機への適用に限らず、空気調和機のアキュームレータやレシーバなどの容器に対しても同様に適用でき、更に空気調和機以外に使用される容器と配管を接続するための管座の製作にも同様に適用できるものである。

１：圧縮機（１ａ：鏡板、１ｂ：管座）
２：熱源側熱交換器
３ａ，３ｂ：絞り機構
４：利用側熱交換器
５ａ，５ｂ：送風機
６ａ〜６ｉ：冷媒配管、６ｋ：排油管
７：バイパス回路
８：四方切換弁
９：冷媒量調節器
１０ａ，１０ｂ：阻止弁
１１ 被加工材
１２，１２ａ 流動ドリル（ｊ：チャック部、ｋ：管座押え部、Ｌ：加工部、ｍ１：管座穴加工径、ｎ１：直線穴加工部、ｎ２：先端加工部）
１３ 管座部、Ｍ：管座の穴径
１４ バリ
１５ Ｔスロット工具（１５ａ：刃）
１６ エンドミル（ｐ：軸部、ｑ：刃部、ｍ２：加工部外径）。

Claims (9)

1. 管座の製作方法において、
   被加工材に流動ドリルを使用した溶融加工を実施することにより、前記被加工材の加工開始側に管座部を***させ、
   次に、前記***された管座部の内面にエンドミルを前記加工開始側から貫通させて管座の穴を加工することにより、管座を前記被加工材に一体に製作する
   ことを特徴とする管座の製作方法。
2. 請求項１に記載の管座の製作方法において、エンドミルを被加工材に貫通させた後、該エンドミルにより、前記管座部の上部と外周部を加工することを特徴とする管座の製作方法。
3. 請求項１または２に記載の管座の製作方法において、前記流動ドリルによる加工時に前記***させた管座部の反対側の前記被加工材裏側に生成されるバリが、前記エンドミルを貫通させることにより除去されることを特徴とする管座の製作方法。
4. 請求項３に記載の管座の製作方法において、前記被加工材の管座部とは反対側に生成される前記バリの外形は、製作される管座の穴径よりも小さくなるように前記流動ドリルによる加工を実施することを特徴とする管座の製作方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の管座の製作方法において、前記エンドミルの加工部外径は製作される管座の穴径と略同一のものを使用し、且つ前記流動ドリルの加工部外径は前記エンドミルの加工部外径よりも小さいものを使用して加工することを特徴とする管座の製作方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の管座の製作方法において、前記流動ドリルは、工作機械に取付けるためのチャック部と、溶融加工をするための加工部と、前記チャック部と前記加工部との間に設けられた管座押え部とを有することを特徴とする管座の製作方法。
7. 請求項６に記載の管座の製作方法において、前記流動ドリルの前記加工部は、前記管座押え部側に設けられた径が一定の直線穴加工部と、該直線穴加工部から先端側に向かって形成された略円錐形状の先端加工部とを備えることを特徴とする管座の製作方法。
8. 請求項６に記載の管座の製作方法において、前記流動ドリルの前記加工部は、前記管座押え部から先端側に向かって形成された略円錐形状の先端加工部により構成されていることを特徴とする管座の製作方法。
9. 圧縮機，熱源側熱交換器，絞り機構，利用側熱交換器、及びこれらを接続する接続配管を備え、前記圧縮機はその圧縮機構部とこれを駆動する電動機部が密閉容器内に収容された密閉型圧縮機であって、前記密閉容器の底部には圧縮機内に貯留された余剰な冷凍機油を排出するための排油管が接続され、更に前記排油管を前記密閉容器底部に接続するための管座を備える空気調和機において、
   前記管座は、前記密閉容器底部に流動ドリルにより管座部を***させると共にエンドミルにより所定の管座穴径にされて前記密閉容器底部に一体に製作されたものであることを特徴とする空気調和機。

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