JP6110179B2

JP6110179B2 - 縦配管の接合方法

Info

Publication number: JP6110179B2
Application number: JP2013068399A
Authority: JP
Inventors: 真武入部; 貴彦三上; 和夫吉沢; 員宗近藤
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP2014188570A

Description

本発明は、空調設備などに用いられる縦配管の接合方法に関する。

例えば空調設備を設置する場合、室外ユニットや室内ユニットを建物の所望の箇所に据付け、それら各ユニット同士の間において複数の配管を接合する作業が行われる。配管を接合するために種々の方法が知られているが、その中でもろう付けによる接合は、現場で必要に応じて容易に実施できるなどの利点により従来から広く利用されている。このろう付けによる接合は、例えば接合しようとする２つの配管のうち、一方の配管の端部を大径化し、他方の配管の端部を大径化した一方の配管の端部を差し込み、ろう材を溶かして接続箇所に流し込むことにより行われる。また、ろう付けによる接合の他の方法として、適当な接続部品を介して２つの配管の端部を突き合せ、接続箇所にろう材を流し込む方法も知られている。

ところで、ろう付けによる接合に際し、ろう材を加熱して溶融させるため、配管の端部や接合端近傍が相当の高熱にさらされる。このため、配管の内部に空気が存在する状態でろう付けを行うと、配管の内面に酸化膜が形成されてしまう。この酸化膜が剥離すると配管の詰まりや、汚染を引き起こし、空調設備に悪影響を及ぼす要因となる。

このため本出願人は、ろう付けによる接合を行う場合に、配管の内部に窒素などの不活性ガスを導入して配管内面の酸化を防止する方法を開示している（例えば、特許文献１参照）。また、窒素などに代えて、配管の内部にバーナーの燃焼排ガスを導入する方法も提案されている（例えば、特許文献２、３参照）。

実用新案登録第３０３９５７６号公報特許第４３１７５６８号公報特開２０１１−２３５３０６号公報

ここで、特許文献２、３に記載されているように燃焼排ガスを用いて配管の内部を非酸化性の雰囲気に置換する方法は、特許文献１に記載されているよう窒素ガスなどを用いる方法に比べて窒素ボンベなどを特別に用意する煩雑さがなく、コスト的にも有利である。しかしながら、燃焼排ガスを用いると、燃焼排ガスを内部に導入する際に配管が高温となるので、配管の内面に酸化膜がより形成されやすくなる。例えば３００℃以上で酸素５％の雰囲気では、配管の内面に酸化膜が容易に形成されてしまう。

燃焼排ガスを用いる場合、配管が高温となることは避けられないので、燃焼排ガスを導入し続けて、配管の内部の酸素濃度を極力低く抑えることも考えられる。しかし、そうすると配管がさらに高温となり、例えば銅管などの軟質管の場合、配管が溶融してしまう恐れがある。

一方、配管の温度をなるべく低くするために、配管の内部を燃焼排ガスに置換した後、燃焼排ガスの導入を停止することも考えられる。しかし、配管を上下に接続する縦配管の場合は、ろう付け箇所である配管同士の接合部分に高温である燃焼排ガスを留めておくことは困難である。なぜならば、縦配管の場合、高温で比重が軽くなった燃焼排ガスは縦配管の内部を上方に移動するので、接合部分に燃焼排ガスが留まることはなく、結局、接合部分において配管の内部は酸化雰囲気に晒されてしまうことになる。このため、縦配管の上端に蓋等をして密閉しておくことも考えられるが、縦配管の上端が密閉されていると、燃焼排ガスの導入自体が困難となり、縦配管の内部に酸素が残ってしまう。また、縦配管の上端を逆止弁やドルゴ通気弁などの排気性能のある部材で塞ぐことも考えられるが、通常の燃焼排ガスの上昇圧力ではそれらの弁を押し開いて内部の酸素を排気させることは困難であり、縦配管の内部に燃焼排ガスを十分に導入できなくなる可能性がある。さらに、多種の管径に合わせてそれらの弁を用意しなければならず、製作や取り付けに手間がかかってしまう。また、多種の管径に合わせた複数の弁の管理も煩雑となる。

本発明の目的は、ろう付けによって縦配管を接合する際に発生しやすい内面の酸化を、簡便な方法で効果的に防止することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、上の配管の下端部と下の配管の上端部をろう付けによって接合するにあたり、上の配管の上端部に袋体を膨張可能に取り付け、上の配管と下の配管の内部に非酸化性ガスを導入することにより、前記袋体を膨張させた後、上の配管の下端部と下の配管の上端部をろう付けして接合することを特徴とする、縦配管の接合方法が提供される。

この接合方法において、下の配管の下端部にも袋体を膨張可能に取り付けても良い。また、上の配管の上端部に取り付けられる前記袋体の容積は、例えば、ろう付けの際に加熱される領域における上の配管と下の配管の内部容積の５〜９倍である。なお、非酸化性ガスとして、燃焼排ガスを第１の配管と第２の配管の内部に導入しても良い。あるいは、非酸化性ガスとして、窒素ガスを第１の配管と第２の配管の内部に導入しても良い。

本発明によれば、上の配管と下の配管の内部に存在していた空気を袋体の内部に押しやって、上の配管と下の配管の内部に非酸化性ガスを充満した状態でろう付けを行うことができるので、上の配管と下の配管の内面に酸化膜が形成されることがなく、縦配管の詰まりや汚染などを回避できる。

本発明の実施の形態に係る縦配管の説明図である。下の配管の上端部に形成された拡径部分の説明図である。下の配管の上端部の拡径部分に上の配管の下端部を挿入した状態の説明図である。袋体を上の配管の上端部に被せて輪ゴムで仮止めした状態の説明図である。袋体をビニルテープで止めた状態の説明図である。バーナーの燃焼排ガスを上の配管と下の配管の内部に導入する状態の説明図である。ろう付けする状態の説明図である。上の配管の上端部だけに袋体を取り付けた実施の形態の説明図である。スリーブを用いて上の配管の下端部と下の配管の上端部を接合する実施の形態の説明図である。上の配管１の上端部と下の配管の下端部に、小孔を有する蓋を取り付けた実施例１の説明図である。下の配管の下端部に、小孔を有する蓋を取り付け、上の配管の上端部には、孔の無い蓋を取り付けた実施例１の説明図である。実施例２の縦配管の説明図である。実施例２の結果を示す写真である。

以下、本発明の実施の形態にかかる接合方法を、図面を参照にして説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる接合方法は、上の配管１の下端部１１と下の配管２の上端部１２をろう付けによって接合する方法である。上の配管１の上端部１０と下端部１１および下の配管２の上端部１２と下端部１３はいずれも開口しており、これら上の配管１および下の配管２は、例えば冷媒配管用の銅パイプなどといった、中空の管材からなる。

この実施の形態では、図２に示すように、下の配管２の上端部１２に拡径部分１４が形成されている。そして、図３に示すように、この拡径部分１４に上の配管１の下端部１１を適当な長さだけ挿入することにより、上の配管１と下の配管２が上下に直列に連結される。

上の配管１の下端部１１の近傍には管内部に通じる開口１５が設けられている。図３に示すように、下の配管２の上端部１２の拡径部分１４に上の配管１の下端部１１を挿入して両者を直列に連結した状態において、この開口１５が下の配管２の上端部１２よりも僅かに上方に位置している。このため、上の配管１と下の配管２を上下に直列に連結した状態で、この開口１５を通じて、上の配管１と下の配管２の内部にガスを導入することができる。

図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる接合方法では、上の配管１の上端部１０に袋体２０が膨張可能に取り付けられる。袋体２０には、例えばビニル製などの通気性が無く、かつ、萎んだ状態からガスを導入することによって容易に膨張させることができる袋が用いられる。

この実施の形態では、図４に示すように、袋体２０を上の配管１の上端部１０に被せて輪ゴム２１で仮止めし、次いで、図５に示すように、輪ゴム２１の上からビニルテープ２２で止めることによって、上の配管１の上端部１０に袋体２０が取り付けられている。なお、上の配管１の上端部１０は袋体２０によって塞がれるが、袋体２０が膨張可能となるように、袋体２０は余裕をもって上の配管１の上端部１０に取り付ける。また、取り付けの際には、袋体２０の内部の空気は抜いておき、袋体２０が萎んだ状態で、上の配管１の上端部１０に取り付ける。

また、この実施の形態では、図１に示すように、下の配管１の下端部１３にも同様の袋体２３が膨張可能に取り付けられている。この袋体２３は、上の配管１の上端部１０に取り付けられている袋体２０と同様の方法によって取り付けられている。

そして、このように上の配管１と下の配管２を上下に直列に連結し、上の配管１の上端部１０に袋体２０を取り付け、下の配管１の下端部１３に袋体２３を取り付けた状態で、図６に示すように、燃焼させたバーナー２５を開口１５に近づける。そして、開口１５を通じて、バーナー２５の燃焼排ガスを上の配管１と下の配管２の内部に導入する。なお、バーナー２５の燃焼排ガスを上の配管１と下の配管２の内部に導入する前は、図６中に点線２０’、２３’で示したように、袋体２０と袋体２３はいずれも萎んだ状態にさせておく。

そして、このように燃焼排ガスを開口１５から上の配管１と下の配管２の内部に導入することにより、燃焼排ガスの圧力で上の配管１の上端部１０に取り付けた袋体２０と、下の配管１の下端部１３に取り付けた袋体２３を膨張させる。なお、袋体２０、２３は、ビニル製などの容易に膨張可能な袋が用いられているので、このように開口１５から上の配管１と下の配管２の内部に導入した燃焼排ガスの圧力によって円滑に膨張させることができる。こうして袋体２０、２３が膨張するまで燃焼排ガスが導入されたことにより、燃焼排ガスを導入する前に上の配管１と下の配管２の内部に存在していた空気は袋体２０、２３の内部に押しやられ、上の配管１と下の配管２の内部に燃焼排ガスが充満した状態となる。

その後、図７に示すように、バーナー２５を上下に、例えば２〜３ｃｍ移動させて、上の配管１の下端部１１と下の配管２の上端部１２を加熱し、ろう材（図示せず）を溶かして接続箇所に流し込むことにより、上の配管１の下端部１１と下の配管２の上端部１２をろう付けによって接合する。なお、溶かしたろう材により、開口１５も同時に閉塞させる。接合完了後、例えば水ウエスをあてがって接合箇所を常温まで冷却する。こうして、縦配管の接合が完了する。

以上のような接合方法によれば、上の配管１と下の配管２の内部に存在していた空気を袋体２０、２３の内部に押しやって、上の配管１と下の配管２の内部に燃焼排ガスを充満した状態でろう付けを行うことができるので、上の配管１と下の配管２の内面に酸化膜が形成されることがなく、縦配管の詰まりや汚染などを回避できる。

なお、一般に、ろう付けを行う際には、上の配管１の下端部１１と下の配管２の上端部１２の接合箇所において上下４０ｃｍ程度の領域が加熱される。この領域Ｌを図７中に示す。上の配管１と下の配管２の内部に存在していた空気を袋体２０、２３の内部に押しやって、上の配管１と下の配管２の内部に燃焼排ガスを充満した状態でろう付けを行うためには、袋体２０、２３の容積Ｖが、ろう付けを行う際に加熱される上下４０ｃｍ程度の領域Ｌにおける上の配管１と下の配管２の内部容積の５〜９倍程度であることが望ましい。好ましくは、５〜６倍程度である。すなわち、上の配管１と下の配管２の内径（半径）をｒｃｍとすれば、袋体２０、２３の容積Ｖ（ｃｍ^３）が、５０πｒ^２〜６０πｒ^２程度であることが望ましい。袋体２０、２３の容積Ｖ（ｃｍ^３）が、５倍（５０πｒ^２）未満であると、袋体２０、２３の容積Ｖが小さ過ぎ、上の配管１と下の配管２の内部に存在していた空気を袋体２０、２３の内部に十分に押しやることができなくなる。一方、袋体２０、２３の容積Ｖ（ｃｍ^３）が、９倍を超えると、袋体２０、２３の容積Ｖが大き過ぎて、上の配管１と下の配管２の内部に導入した燃焼排ガスが、特に上側の袋体２０に入り過ぎて、上の配管１と下の配管２の内部に燃焼排ガスを十分に充満できなくなってしまう。燃焼排ガスの充満をより確実にするためには、６倍（６０πｒ^２））を超えないことが望ましい。また、袋体２０、２３は、なるべく縦配管の開口から見て略９０°水平、すなわち横に広がる形状であることが望ましい。

以上、本発明の実施の形態を例示して説明したが、本発明はかかる形態に限定されない。

例えば、先に説明した実施の形態では、下の配管１の下端部１３にも袋体２１を膨張可能に取り付けた例を説明した。下の配管１の下端部１３に取り付けた袋体２１は、上の配管１の上端部１０に取り付けた袋体２０が膨らんでから若干時間をおいて膨らんでいく。しかし、上の配管１と下の配管２の内部に導入した燃焼排ガスは比重によって上昇するので、上の配管１の上端部１０に袋体２０を取り付ければ足りる。よって、図８に示すように、下の配管１の下端部１３に取り付けた袋体２３を省略し、替わりに変形しない蓋体で縦配管の下端開口を塞いだ実施の形態としても良い。

また、先に説明した実施の形態では、下の配管２の上端部１２に形成した拡径部分１４に上の配管１の下端部１１を挿入して連結する例を説明したが、例えば図９に示すように、上の配管１の下端部１１と下の配管２の上端部１２を突き合せ、周囲に筒状のスリーブ３０を配置してロウ付けするなどの方法によって接合することも可能である。また、上の配管１と下の配管２の内部に導入する非酸化性ガスは、燃焼排ガスの他、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスでも良い。窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性ガスによっても、同様に酸化膜の形成を回避できる。これらの不活性ガスを用いる場合、上の配管１と下の配管２の内部に不活性ガスを５秒程度導入した後、ボンベのコックを閉じて導入を停止すれば良い。また、上の配管１や下の配管２は円管形状に限られるものではなく、角管形状やその他の形状であっても良い。

（実施例１）
先ず、本発明に至るに際し、図１０に示すように、上の配管１の上端部１０に、小孔３５を有する蓋３６を取り付けるとともに、下の配管２の下端部１３にも同様に、小孔３７を有する蓋３８を取り付けることによって、酸化膜の形成を回避しようと考えた。しかしながら、上の配管１と下の配管２の内部に燃焼排ガスを導入しても、ろう付けの際には、小孔３５、３７から周囲の空気が上の配管１と下の配管２の内部に侵入してしまうことが判明した。

また、図１１に示すように、下の配管２の下端部１３に、小孔３７を有する蓋３８を取り付け、上の配管１の上端部１０には、孔の無い蓋４０を取り付けることを考えた。しかしながら、上の配管１の上端部１０を蓋４０で閉塞してしまうと、内部の空気を押し出すことができず、燃焼排ガスを導入できなくなることが判明した。かかる考察を経て、本発明に至った。

（実施例２）
次に、図１２に示すように、長さＬ１（４ｍ）の上の銅管からなる配管１と、長さＬ２（１ｍ）の銅管からなる下の配管２を上下に連結し、内部に燃焼排ガスを導入してろう付けを実施した。袋体２０、２３の容積は大、中、小の三種とした。袋体２０、２３にはビニル袋を用いた。容積「大」は、袋体２０、２３の容積が、ろう付けの際に加熱される領域Ｌにおける内部容積の９倍を超えている。容積「中」は、袋体２０、２３の容積が、ろう付けの際に加熱される領域Ｌにおける内部容積の５〜９倍の範囲内である。容積「小」は、袋体２０、２３の容積が、ろう付けの際に加熱される領域Ｌにおける内部容積の５倍未満である。なお、加熱される領域Ｌは、サーモカメラで確認した。

ろう材による接合完了後、接合箇所を常温まで冷却して、配管を切断し、内面の観察を行った。その結果を表１、図１３に示す。容積「中」（図１３（ｂ）、（ｃ））では、酸化膜が形成されなかった。これに対して、容積「小」（図１３（ａ））、容積「大」（図１３（ｄ））では、いずれも酸化膜が形成された。

本発明は、空調設備などに用いられる縦配管の接合に有用である。

１上の配管
２下の配管
１０上の配管１の上端部
１１上の配管１の下端部
１２下の配管２の上端部
１３下の配管２の下端部
１４拡径部分
１５開口
２０、２３袋体
２１輪ゴム
２２ビニルテープ
２５バーナー
３０スリーブ

Claims

上の配管の下端部と下の配管の上端部をろう付けによって接合するにあたり、
上の配管の上端部に袋体を膨張可能に取り付け、
上の配管と下の配管の内部に非酸化性ガスを導入することにより、前記袋体を膨張させた後、
上の配管の下端部と下の配管の上端部をろう付けして接合することを特徴とする、縦配管の接合方法。
下の配管の下端部にも袋体を膨張可能に取り付けることを特徴とする、請求項１に記載の縦配管の接合方法。
上の配管の上端部に取り付けられる前記袋体の容積が、ろう付けの際に加熱される領域における上の配管と下の配管の内部容積の５〜９倍であることを特徴とする、請求項１または２に記載の縦配管の接合方法。
非酸化性ガスとして、燃焼排ガスを第１の配管と第２の配管の内部に導入することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の縦配管の接合方法。
非酸化性ガスとして、窒素ガスを第１の配管と第２の配管の内部に導入することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の縦配管の接合方法。