JP2013204916A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】表面に結露水の排水性を高める処理膜を形成する熱交換器の製造工程であって、熱交換器の上部において必要な膜厚を確保しつつ、熱交換器全体においての処理膜の膜厚が必要以上に大きくならないようにし、熱交換効率の低下の抑制が可能な熱交換器の製造方法を提供する
【解決手段】熱交換器のコルゲートフィンに対する通風方向の上流側又は下流側が回転軸と対向するように配置し、コルゲートフィンの前記回転軸と対向する側を反転させつつ前記熱交換器を前記回転軸周りに回転させ、熱交換器に作用する遠心力で表面処理膜の原液を取り除き、前記原液の付着量を調整する液切り工程S16を有するコルゲートフィン式熱交換器の製造方法。
【選択図】図2

Description

本発明は、表面の着霜を抑制することができる熱交換器の製造方法に関する。
冷凍サイクル等の熱サイクルでは、内部を流れる冷媒と外部を流れる流体(空気)との熱交換を行う熱交換器を備えている。この手の熱交換器として、対峙して配置された一対の分流管を、偏平形状の伝熱管を前記分流管の長手方向に平行に並んで配列することで前記一対の分流管を連結し、さらに、前記複数の伝熱管の間にコルゲート形状のフィン(コルゲートフィン)を接合したコルゲートフィン式熱交換器が知られている。前記コルゲートフィン式熱交換器では、前記伝熱管に流れる冷媒と前記コルゲートフィンの隙間を流れる空気とで熱交換がなされる。
前記コルゲートフィン式熱交換器は、小型で熱交換効率が高い特徴を有しており、従来、車載用の空気調和機に広く用いられていた。また、近年では、小型化の要求から、居室用の空気調和機(ルームエアコン)への採用も増えてきている。また、コルゲートフィン式熱交換器では、熱交換効率の向上のためフィンピッチを狭くした設計が行われている。
前記コルゲートフィン式熱交換器を蒸発器として用いる場合、前記コルゲートフィンの表面が低温になり、凝縮水(結露水)が付着する。このように、前記コルゲートフィンの間に結露水が付着すると、通風抵抗が増大するとともに、前記コルゲートフィンの表面に付着する水膜が抵抗となり、熱交換効率が低下する。また、前記ルームエアコンの寒冷期の暖房運転によって、前記コルゲートフィンの表面の温度が低下し、表面に付着した凝縮水が冷却され、霜が付着する。前記コルゲートフィンに霜が付着すると、通風抵抗の増加や伝熱阻害による熱交換効率の低下が発生する。そして、付着した霜を加熱して除去する、除霜運転を行なう必要がある。前記除霜運転は、前記暖房運転に直接関係しないエネルギーを消費するので、空気調和機の運転効率が低下する。
このような、凝縮水の付着(及び凝縮水の凝固による霜の付着)を抑制するため、フィンに表面処理を施すものが種々、提案されている。例えば、特開2011−94873号公報では、フィンの表面を親水化し、前記フィンの表面に水滴が付着し、前記フィンの間に水滴ブリッジが形成されるのを抑制する方法が提案されている。また、特開2011―185590号公報では、フィンの表面を撥水化(疎水化)することで、前記フィンの表面に水滴が付着しにくくし、或いは、付着した水滴を転がりやすく(流れやすく)することで、着霜を抑制する方法が提案されている。
従来の空気調和機に用いられていた熱交換器では、前記熱交換器の組立前に親水性或いは撥水性の処理膜を形成するプレコートが一般的であった。前記プレコートは、金属製のロール材にバーコート法や刷毛塗り等で処理剤を塗布するので、成膜工程が簡便である長所を有している。
一方、前記コルゲートフィン式熱交換器の場合、熱交換器の組み立てにおいて、複雑な形状のコルゲートフィンを伝熱管に接合するため、前記コルゲートフィン及び前記伝熱管を高温(約400℃以上)に加熱するロウ付け工程が必要である。このように、組み立てにおいてロウ付け工程を含む場合、プレコートでコルゲートフィンの表面に処理膜を形成しても、ロウ付け工程で加熱する際に、処理膜中が熱分解してしまい、処理膜の効果が無くなってしまう。
そこで、コルゲートフィン式熱交換器を製造する場合、熱交換器を組み立てたのち、表面処理を行うポストコートが採用される。このポストコートでは、ディップコート法、スプレーコート法が一般的に用いられている。コルゲートフィン式熱交換器のように複雑な形状を有しているものの表面処理では、処理膜を形成する薬品が含まれる処理液にコルゲートフィン式熱交換器を浸漬させるディップコート法が有利である。なぜなら、コルゲートフィンの隙間や前記コルゲートフィンに設けられるスリットに処理液をしみこませやすいためである。
前記コルゲートフィン式熱交換器に対してディップコートによる親水処理を行なう工程では、水洗後の前記コルゲートフィン式熱交換器を処理液の入った薬液槽に浸漬させる。そして、前記コルゲートフィン式熱交換器を薬液槽から引き上げた後に液切り処理および、成膜処理(例えば、乾燥処理、焼き付け処理)が行なわれ、前記処理膜(の膜厚)を規格値内に収める方法がとられている。
また、ディップコート法において処理膜(の膜厚)を規格値内に収める方法としては、次のような方法が用いられる。まず、設定膜厚、処理剤の固形分濃度、固形分密度から1m2あたりに塗布する処理液の重量を算出し、熱交換器の表面積の設計値との積に基づいて
、ディップコート後に熱交換器に付着させる処理液の重量を算出する。ディップコート(浸漬、液切り)実施前後に熱交換器の重量を測定し、重量増加量を熱交換器に付着させる処理液の重量の計算値に調整する。
また、コルゲートフィン熱交換器のような複雑な構造物の液切りの方法としては遠心分離機を用いた液切り法が有効であることが知られている(例えば、特開平6−297140号公報等参照)。そして、液切り工程が、遠心分離機を採用し自動化している場合、前記処理液の重量が所定の重量に調整されるように液切り条件(熱交換器の設置位置、回転数、運転時間)を決定している。
特開2011−94873号公報 特開2011―185590号公報 特開平6−297140号公報
前記遠心分離機を用いた液切り工程では、前記コルゲートフィン式熱交換器の遠心力がかかる方向に処理液が溜まりやすくなる(偏る)。また、遠心分離機で前記コルゲートフィン式熱交換器の液切り工程を行うとき、前記コルゲートフィン式熱交換器の回転の進行方向の空気の抵抗によって、前記回転の進行方向と逆側に処理液が溜まりやすくなる(偏る)。
重量で処理液の膜厚管理を行っている場合、処理液の膜厚に偏りがあっても、前記処理液の重量が予め決められた値となれば、処理が終了する。そのため、前記コルゲートフィン式熱交換器の前記遠心分離機の回転軸側に設置した部分や回転の進行方向に近い部分で処理膜の膜厚が狙いの膜厚よりも薄く形成される場合がある。
処理膜の膜厚が薄い場所では、処理膜の性能が十分に発揮できない可能性や処理膜の持続性が小さくなる可能性がある。処理膜の性能が十分でない箇所があると、その箇所で結露水の排水や着霜の抑制を妨げる可能性が高くなる。
もっとも薄い部分でも、十分な性能を発揮する膜厚の処理膜を形成するため、処理液の濃度を高くすると、処理液の消費量が多くなり製造コストが高くなる。また、コルゲートフィン式熱交換器において、遠心力が大きい部分(回転軸より遠い部分)や回転による空気抵抗が小さい部分では、処理膜の膜厚が必要以上に大きくなり、フィンの下部に膜が張ったり、スリットが形成されているコルゲートフィンの場合はスリットを処理膜が塞いでしまったりする不良が生じる場合がある。これらの不良が生じた場合、熱交換器の通風抵抗が大きくなり、熱交換効率の低下につながる。
そこで本発明は、表面に結露水の排水性を高める処理膜を形成する熱交換器の製造工程であって、熱交換器の上部において必要な膜厚を確保しつつ、熱交換器全体においての処理膜の膜厚が必要以上に大きくならないようにし、熱交換効率の低下を抑制することができる熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、一対の分流管を複数本の伝熱管で接続し、前記伝熱管の間にコルゲートフィンを配置した熱交換器の製造方法であって、前記熱交換器の表面に結露水の排水を助長する表面処理膜を形成するための処理液を塗布する塗布工程と、前記熱交換器の前記コルゲートフィンに対する通風方向の上流側又は下流側が回転軸と対向するように配置し、前記コルゲートフィンの前記回転軸と対向する側を反転させつつ前記熱交換器を回転させ、前記熱交換器に作用する遠心力で前記処理液を取り除き、前記処理液の付着量を調整する液切り工程と、前記処理液を膜化させる膜化工程とを有するコルゲートフィン式熱交換器の製造方法を提供する。
この構成によると、液切り工程において、熱交換器の回転軸と対向する側を反転させつつ前記回転軸周りに回転させているので、前記コルゲートフィン及び前記伝熱管の一方に前記処理液が溜まってしまうのを抑制することができる。これにより、前記コルゲートフィン及び前記伝熱管の表面に形成される表面処理膜の膜厚が厚くなりすぎたり、薄くなりすぎたりするのを抑制し、熱交換器表面の排水性を高めることが可能である。
また、前記処理液が厚くなりすぎないようにでき、前記コルゲートフィンの隙間やスリット等を埋めないので、通風性の低下を抑制し、熱交換効率の低下を抑制することが可能である。
上記構成において、前記液切り工程は、前記熱交換器を反転させる前に、前記熱交換器の前記回転軸周りの回転方向を切り替えてもよい。
上記構成において、前記液切り工程は、前記熱交換器の前記回転軸周りの回転方向の切替えの前後で前記熱交換器の前記回転軸周りの回転数を変更してもよい。
上記構成において、前記液切り工程は、前記熱交換器の反転の前後で前記熱交換器の前記回転軸回りの回転速度を変更してもよい。
上記構成において、前記液切り工程において、前記熱交換器を前記一対の分流管を前記回転軸と平行とするとともに、前記伝熱管が前記回転軸から遠心力が作用する方向に対して直交するように配置されていてもよい。
本発明によると、表面に結露水の排水性を高める処理膜を形成する熱交換器の製造工程であって、熱交換器の上部において必要な膜厚を確保しつつ、熱交換器全体においての処理膜の膜厚が必要以上に大きくならないようにし、熱交換効率の低下の抑制が可能な熱交換器の製造方法を提供することができる。
本発明にかかる熱交換器の製造方法で製造される熱交換器の概略図である。 本発明にかかる熱交換器の製造方法の手順を示すフローチャートである。 下地処理を概略的に示す図である。 本発明にかかる熱交換器の製造方法に用いられる液切り装置の概略図である。 液切り工程を示す図である。 液切り工程を示す図である。 液切り工程を示す図である。 液切り工程を示す図である。
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は本発明にかかる熱交換器の製造方法で製造される熱交換器の概略図である。以下の説明では、図1における、水平方向をX方向、垂直方向をY方向として説明する。熱交換器Aは、内部に流れる熱媒(冷媒)と外部の流体(ここでは、空気)との間で熱の交換を効率よく行うための装置である。例えば、熱交換器Aを蒸発器として用いる場合、外部の空気の熱を冷媒に渡す。
図1に示す熱交換器Aは、2本の分流管(第1分流管1、第2分流管2)と、その間に配置される複数の伝熱管3と、複数の伝熱管3の間に配置されたコルゲート形状のフィン4とを備えている。なお、2本の分流管1、2及び伝熱管3は冷媒が流動可能な管形状に形成されており、冷媒流動管体を構成している。
熱交換器Aでは、上述の通り、内部の冷媒と外部の空気との間の熱交換を効率よく行うための装置であり、熱伝導性が高いことが要求されている。そのため、熱交換器Aにおいて、第1分流管1、第2分流管2、伝熱管3及びフィン4は、高い熱伝導性を有し、安価、加工性が高い等のメリットを有しているアルミニウム又はアルミニウム合金で作製されている。
なお、熱交換器Aを構成する材料は、アルミニウム、アルミニウム合金に限定されるものではなく、金、銀、銅等、熱伝導性が高く、加工が容易な材料を用いることも可能である。また、それぞれの部材は、その部材によって、要求される性能、強度、加工性、熱伝導性等が異なる場合があり、その場合、それぞれの部材を適切な材料で作製してもよい。この場合、熱交換器Aは、異種の材料で形成された構成となる場合もある。
図1に示す熱交換器Aでは、第1分流管1及び第2分流管2はY方向に延び、X方向に間隔を置いて平行に配置されている。第1分流管1及び第2分流管2は、それぞれ、異なる配管に接続されており、一方の配管を介して冷媒が熱交換器Aに供給され、熱交換器Aで熱交換したのちの冷媒が他方の配管を介して外部に送られる。
複数の伝熱管3はX方向に延び、Y方向に所定間隔で配列されている。伝熱管3は金属(ここではアルミニウム)を押出成型した細長い管体であり、内部に冷媒を流通させる冷媒流路が形成されている。図1に示すように、伝熱管3は、図1の奥行方向に幅広くなるように配置されており、Y方向の厚みが薄い。そして、伝熱管3は、断面形状及び断面面積が等しい冷媒流路が図1の奥行き方向に複数個並んだ構成である。
そして、伝熱管3は、一方の端部(図1中左側)で第1分流管1と、他方の端部(図中右側)で第2分流管2と接続している。すなわち、熱交換器Aに流入した冷媒は、伝熱管3の冷媒流路を通って第1分流管1から第2分流管2に、或いはその逆に流れる。
そして、熱交換器Aでは、隣り合う伝熱管3同士の間にフィン4が配置されている。図1に示すように、フィン4は、平板を波型(コルゲート形状)に形成した部材であり、波型の各稜部は伝熱管3と接触するように配置されている。
熱交換器Aにおいて、第1分流管1、第2分流管2と伝熱管3、伝熱管3とフィン4とは、ロウ付け処理によって接着されている。なお、接着方法はロウ付けに限定されるものではなく、溶射処理、熱拡張、溶接等の接着手法によって上述の部材同士を接着、固定するようにしてもよい。
第1分流管1及び第2分流管2と伝熱管3とがロウ付けによって接続されることで、接続部から冷媒の漏れを抑制することができる。また、伝熱管3とフィン4とが接続されていることで、伝熱管3とフィン4とで熱が伝達される。また、フィン4が、波型であることで、空気の接触面積を広くしている。
熱交換器Aは、第1分流管1と第2分流管2との間で冷媒を流通させるとき、伝熱管3を介して冷媒が流通する。伝熱管3を通過するとき、冷媒は外部の空気と熱交換を行う。例えば、熱交換器Aを蒸発器として用いる場合、伝熱管3を流通する冷媒は、外部の空気より熱を奪う。このとき、伝熱管3が波型のフィン4と接触しているので、冷媒は伝熱管3と直接接触している空気以外にもフィン4と接触している空気との間で熱交換を行う。
熱交換器Aは、空気調和機に用いられる熱サイクルの室外側ユニットの熱交換器(蒸発器)や冷却庫の冷却装置の蒸発器として用いられる。このとき、熱交換器Aの表面の温度が外部の空気の露点よりも低くなると、熱交換器Aの表面に結露が発生する。さらに、熱交換器Aの表面の温度がさらに低くなると、結露した水分が凍結し霜が発生する(着霜する)。熱交換器Aはこの結露水及び(又は)着霜を抑制し、熱交換効率を高めている。以下の説明では、熱交換器Aを空気調和機の室外側ユニットの熱交換器を例に説明する。
また、空気調和機において暖房運転は寒冷期に行われることが多い。低温の外気雰囲気中に配置された熱交換器Aに低温の冷媒が流入すると、第1分流管1、第2分流管2、伝熱管3及びフィン4の表面が露点以下の温度となり、表面に結露が発生する。そして、外気が低温であることから、熱交換器Aの表面温度が結露水の凝固点以下となりやすく、表面に付着した結露が凍結し霜が付着(着霜)しやすい。そして、着霜によって、フィン4の隙間が霜で埋まり、空気の流れが阻害され、熱交換効率が低下し、暖房性能が低下する。
熱交換器Aでは、着霜を抑制するため、第1分流管1、第2分流管2、伝熱管3及びフィン4の表面に着霜防止用処理を施している。以下に、本発明にかかる熱交換器に施されている表面処理について説明する。なお、以下の説明では、第1分流管1、第2分流管2、伝熱管3及びフィン4の表面に施される表面処理として、親水化膜を形成している。
室外側ユニットに配置された熱交換器Aで熱交換を行うと、熱交換器Aの表面、すなわち、第1分流管1、第2分流管、伝熱管3及びフィン4の表面に結露水が付着する。第1分流管1、第2分流管、伝熱管3及びフィン4の表面には親水化膜が形成されており、結露水が付着すると、その水は、水膜となって流れている。親水化膜上の水は、接触角が小さくなっており、膜厚が小さい。そのため、フィン4の隙間のように、間隙が狭い場合でも、隣り合う面に付着した水が接触しにくく、ブリッジが形成されにくい。つまり、熱交換器Aに親水化膜が形成されていることで熱交換器Aの表面に結露水が溜まりにくくなる。
親水化膜では、付着した水はゆっくりであるが動き続けるので、水が流れる流路を形成しやすい。この流路では水が動き続けているので結露水が凍結しにくい。そのため、表面に親水化膜が形成されている熱交換器Aでは結露は発生するが、着霜は発生しにくくなっている。
暖房運転を長時間続けると、上述のような親水化膜を形成していても、熱交換器Aの表面が着霜する場合がある。この場合、空気調和機のヒートポンプを暖房運転と逆、すなわち、冷房運転させ、高温の冷媒を熱交換器Aに供給する。これにより、熱交換器Aの表面温度を上げ、表面についた霜を溶かす。このとき、霜は熱交換器Aの表面に近い部分から溶けて水となるので、熱交換器Aと霜との間に霜融けによる水の層が形成される。
熱交換器Aの表面には、親水化膜が形成されているので、表面に形成された水の層はすぐに流れ始める。そして、この水の流れによって、水の層の上の霜も同時に外部に流れ出す。以上のことより、表面に親水化膜を形成した熱交換器Aでは、霜の融解及び水の流出が迅速に行われる。つまり、除霜運転時間を短くすることが可能である。
また、親水化膜に替えて疎水化膜(撥水化膜)を形成する場合もある。疎水化膜を形成した場合、結露水と熱交換器Aの表面との接触面積が小さくなるので、結露水がわずかであっても熱交換器Aの外部に放出される。そのため、フィン4の隙間のような狭い部分でも、ブリッジが形成されにくく、水が溜まりにくい。このことから、表面に疎水化膜が形成されている場合も、親水化膜が形成されているときと同様、着霜が発生しにくい。
また、着霜が発生し、除霜を行う場合であっても、熱交換器Aの表面と霜の間に形成された水の層は、疎水化膜によって弾かれるので、水が流れるのに伴って霜も熱交換器の外部に流出する。以上のことより、表面に疎水化膜を形成した熱交換器Aでは、霜の融解及び水の流出が迅速に行われる。つまり、除霜運転時間を短くすることが可能である。
次に熱交換器の製造工程について説明する。熱交換器の製造工程は大きく分けて2つの工程を有している。すなわち、熱交換器を形成する形成工程と熱交換器の表面に表面処理を行う表面処理工程である。コルゲートフィン式熱交換器のように、複雑な形状を有する熱交換器を製造する場合、各部材はロウ付けにて固定される。このとき、各部は高温(およそ400℃)に加熱されるので、表面処理は熱交換器Aの組み立て後に行われる。なぜなら、表面処理を施した後、ロウ付け処理による成形を行うと、熱交換器表面に形成した親水化膜(疎水化膜)が全て炭化し、機能を発揮することができないためである。
本発明にかかる熱交換器の製造手順について図面を参照して説明する。図2は本発明にかかる熱交換器の製造方法の手順を示すフローチャートである。まず、第1分流管1、第2分流管2、伝熱管3及びフィン4を予め決められた形状に組み立て(図1に示す形状)、各部材の接合部分をロウ付け等の接着方法で固定し、熱交換器Aを成形する(組み立て工程:ステップS11)。熱交換器Aの成型が完了すると、熱交換器の表面処理を行う。熱交換器Aの製造工程では、下地処理、親水化膜(親水部)の成膜処理を行う。
組み立て終了後の熱交換器Aには、ロウ付けフラックスや組み立て工程で付着した油脂等を取り除く(脱脂工程:ステップS12)。脱脂工程では、組み立てられた熱交換器Aを市販の強アルカリ脱脂剤(例えば、日本パーカライジング社製脱脂剤)の濃度2%、温度60℃の脱脂液中に2分間浸漬させ、熱交換器Aの表面の脱脂を行っている。
熱交換器Aはアルミニウムで形成されるものであり、使用環境によっては、腐食等が発生しやすい場合もある。そこで、図2に示すように、熱交換器Aの製造工程では、第1分流管1、第2分流管2、伝熱管3及びフィン4の腐食、錆を抑制するため、耐食性及び(又は)耐錆性に優れた下地を形成する(下地処理工程:ステップS13)。なお、この下地処理工程は上述したように、耐食性、耐錆性などに優れた被膜を形成することを目的としているが、例えば、熱交換器を構成する金属に十分な耐食性、耐錆性を有している場合や耐食性、耐錆性が不要である場合、省略してもよい。また、親水化膜が形成されやすいような下地を形成することを目的としてもよい。
下地処理工程について、図面を参照して詳しく説明する。図3は下地処理を概略的に示す図である。下地処理工程は、成形後の熱交換器を下地処理材料が充填された容器内に熱交換器を浸漬させ、引き上げ、乾燥させることで表面に被膜を形成する(ディップコート法)。本発明にかかる熱交換器Aを製造する製造方法では、図3に示すように、下地処理液Ucとして化成処理剤溶液(日本パーカライジング製化成剤をpH4に調整したもの)を70℃に加熱し、下地処理溶液Ucが溜められている容器P1の内部に、成形後の熱交換器Aを2分間浸漬し、ジルコニア酸化物被膜による下地膜を形成している。なお、下地膜の成膜(下地処理工程)は、ディップコート法に限定されるものではなく、エッチング、酸化、金属蒸着等の方法で行ってもよい。
そして、熱交換器Aに下地処理を施した後、下地膜の表面の洗浄や表面に付着した下地処理剤を除去するため、洗浄を行う(洗浄工程:ステップS14)。洗浄工程では、洗浄剤として上水、純水等が利用される。洗浄工程では、洗浄剤として純水を利用しており、下地処理工程と同様の手順で行われる。すなわち、下地処理が終了した熱交換器Aを、純水が溜められている容器の内部に浸漬する。これにより、熱交換器Aの表面を洗浄する。なお、熱交換器Aを純水中に浸漬する時間は、表面に付着した下地処理剤を除去できる程度の時間である。
洗浄工程が終了したのち、熱交換器Aの表面に親水性の塗料(SX−01:関西ペイント製)を塗布する(親水性塗料塗布工程:ステップS15)。なお、親水性塗料は上述のものに限定されるものではない。この親水性塗料の塗布工程は、下地処理工程と同様、親水性塗料が溜められた容器内に、熱交換器Aを浸漬する。
熱交換器Aの表面に形成される親水性塗料の塗布膜厚は、浸漬後、引き上げた熱交換器Aの表面に付着した親水性塗料の液量にて決定される。つまり、この液量を適切に調整することで、親水性塗料の塗布膜厚を調整する。熱交換器Aへの親水性塗料の付着液量の調整は、塗布処理前の熱交換器の重量を測定し、塗布処理後の重量との差分と表面処理塗料に含有されている基材の密度より膜厚を算出する。
親水性塗料が溜められた容器より引き上げられた熱交換器Aには、必要以上に多くの親水性塗料が付着している。この状態で親水化膜を形成すると、親水化膜でフィン4の下部に膜が張ったり、フィン4にスリットが形成されている場合そのスリットが塞がれてしまったりして、熱交換器Aの通風抵抗が高くなる。
本発明にかかる熱交換器の製造方法では、熱交換器Aに付着する親水性塗料の付着液量(重量)を調整するため、遠心分離機を用いて、余分な親水性塗料を熱交換器Aから取り除く(液切り工程:ステップS16)。
本発明にかかる熱交換器の製造方法に備えられた液切り工程について図面を参照して説明する。図4は本発明にかかる熱交換器の製造方法に用いられる液切り装置の概略図であり、図5A〜5Dは液切り工程を示す図である。
図4に示すように、液切り装置は、円筒状の回転体Cyと、回転体Cyの中心軸と重なるように配置された回転軸Axと、回転体Cy及び回転軸Axを回転させる動力装置Mr(ここでは、モータ)を備えている。なお、液切り装置は、回転軸Axと動力装置Mrとを直接接続したダイレクトドライブになっているが、間に減速機等を取り付けた構成であってもよい。
回転体Cyの内部は、熱交換器Aを取り付けることができる治具(不図示)が備えられている。熱交換器Aは第1分流管1及び第2分流管2が回転軸Axと平行で、伝熱管3は遠心力が作用する方向に対して直交するように配置されている。
液切り装置では、回転体Cyに備えられている蓋(不図示)を閉じた後、モータMrを駆動し回転体Cyを回転軸Ax周りに回転させることで、回転体Cyの内部に配置された熱交換器Aに遠心力を作用させ、表面に付着している余分な親水性塗料を飛ばす。
次に、液切り装置を利用した液切り工程について説明する。図4に示すように、回転体Cyを時計回りに回転させ、熱交換器Aが回転したとき、第2分流管2が第1分流管1よりも回転方向前になるように配置し、時計回りに200rpmで15秒(図5A参照)、反転して反時計回りに200rpmで15秒回転させる(図5B参照)。
次に、熱交換器Aを回転体Cyから取出し、上下を反転させないように、第1分流管1と第2分流管2とを入れ替えて再度、回転体Cyに取り付ける。この状態で、回転体Cyを時計回りに180rpmで15秒(図5C参照)、反転して反時計回りに180rpmで15秒回転させる(図5D参照)。
このように、液切り工程において、回転方向を反転させることで、親水性塗料が熱交換器Aの回転方向の後ろ側に寄ってしまうのを抑制することができる。また、熱交換器Aを入れ替えるのは、遠心力が作用する方向が一方に偏り、親水性塗料が偏ってしまうのを抑制することができる。なお、上述では、熱交換器Aを反転させときに、回転数を変更しているが、時計回りと反時計回りで異なる回転数を採用していてもよいし、反転の前後及び回転方向に変更前後でそれぞれ異なる回転数を採用していてもよい。このように、回転数を変更することで、親水性塗料の膜厚を部分的に変更することが可能である。
このように、遠心力で親水性塗料の付着量を調整することで、液切り工程時に親水性塗料の垂れが抑制されるので、熱交換器Aの上部のフィン4で十分な膜厚の親水性塗料を付着させることができるとともに、下部のフィン4で膜厚が厚くなりすぎたり、フィン4の隙間が覆われる膜張りが発生したりするのを抑制することが可能である。
液切り工程(ステップS16)で、熱交換器Aの表面に残っている親水性塗料の付着液量を調整した後に、100℃の乾燥装置内に10分間配置し、親水性塗料の焼き付けを行い、親水化膜を膜化する(膜化工程:ステップS17)。なお、親水性塗料としては、熱硬化性、光硬化性等があり、いずれの性質を備えた塗料を用いても構わない。乾燥装置は、親水性塗料として熱硬化性の塗料を用いている場合、親水性塗料を加熱する乾燥装置であり、光硬化性の塗料を用いている場合、親水性塗料に硬化に必要な波長の光を照射する乾燥装置である。なお、本発明にかかる熱交換器の製造方法では、熱硬化性の親水性塗料を採用しており、加熱しつつ乾燥させる乾燥装置が利用されている。
本発明にかかる熱交換器Aを製造する製造工程では、親水性塗料として熱硬化性(100℃、10分加熱にて膜化する仕様)の塗料を用いており、その塗料仕様通りの乾燥を実施できる乾燥装置を用いている。
上述のように本発明にかかる熱交換器の製造方法を用いることで、表面に形成された表面処理膜で結露水の排水が促されるとともに、通風を妨げないように形成されるので熱交換効率が低下するのを抑制することが可能である。これにより、熱サイクルの効率の低下を抑制し、消費電力の削減、すなわち、省エネルギー化することが可能である。
上述の実施形態では、熱交換器Aの表面に親水化膜を形成するものを例に説明しているが、親水化膜の代わりに疎水化膜を形成するようにしてもよい。この場合、親水性塗料の代わりに疎水性塗料を用いるだけである。なお、疎水性塗料を用いる場合、液切り工程での回転体Cyの回転数及び連続回転時間が異なる場合がある。
本発明の熱交換器の製造方法において、液切り工程の回転体Cyの回転数及び連続回転時間は、塗布した表面処理塗料の性質(例えば、粘度、比重等)によって適切に設定されるものとすることが可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではない。また本発明の実施形態は、発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。
本発明にかかる熱交換器の製造方法では、自動車や居室の空気調和機、冷却庫、乾燥機等、熱サイクルを利用して、熱を発生させる装置の冷媒に熱を吸収させる吸熱側の熱交換器を製造することが可能である。
A 熱交換器
1 第1分流管
2 第2分流管
3 伝熱管
4 フィン

Claims (5)

  1. 一対の分流管を複数本の伝熱管で接続し、前記伝熱管の間にコルゲートフィンを配置した熱交換器の製造方法であって、
    前記熱交換器の表面に結露水の排水を助長する表面処理膜を形成する処理液を塗布する塗布工程と、
    前記熱交換器の前記コルゲートフィンに対する通風方向の上流側又は下流側が回転軸と対向するように配置し、前記コルゲートフィンの前記回転軸と対向する側を反転させつつ前記熱交換器を前記回転軸周りに回転させ、前記熱交換器に作用する遠心力で前記処理液を取り除き、前記処理液の付着量を調整する液切り工程と、
    前記処理液を膜化させる膜化工程とを有することを特徴とするコルゲートフィン式熱交換器の製造方法。
  2. 前記液切り工程は、前記熱交換器を反転させる前に、前記熱交換器の前記回転軸周りの回転方向を切り替える請求項1に記載の熱交換器の製造方法。
  3. 前記液切り工程は、前記熱交換器の前記回転軸周りの回転方向の切替えの前後で前記熱交換器の前記回転軸周りの回転数を変更している請求項2に記載の熱交換器の製造方法。
  4. 前記液切り工程は、前記熱交換器の反転の前後で前記熱交換器の前記回転軸回りの回転速度を変更している請求項1から請求項3のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
  5. 前記液切り工程において、前記熱交換器を前記一対の分流管を前記回転軸と平行とするとともに、前記伝熱管が前記回転軸から遠心力が作用する方向に対して直交するように配置されている請求項1から請求項4のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
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