JP2015078789A - Heat exchanger and air conditioning device including heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、例えばアルミニウム製の冷媒配管がろう付けされるアルミニウム製の熱交換器、およびその熱交換器を備えた空気調和装置に関するものである。 The present invention relates to an aluminum heat exchanger to which, for example, an aluminum refrigerant pipe is brazed, and an air conditioner including the heat exchanger.
アルミニウム製の配管(以下、「アルミ配管」と称す)を接合する方法としては、アルミニウム−ケイ素合金のろう材を用いたろう付けが一般的である。しかし、アルミニウム−ケイ素合金の融点は約600℃、アルミ配管の融点は約660℃であるため、ろう材とアルミ配管との融点差が少ない。このことから、ろう付けをする際に、アルミ配管が溶融しないように、また、アルミ配管の溶融に加熱が弱くなってろう周りのろう材が不足しないようにと、アルミ配管の接合に高信頼性を保つ上で、ろう付け作業者の負担が大きいという現状である。 As a method for joining aluminum pipes (hereinafter referred to as “aluminum pipes”), brazing using a brazing material of an aluminum-silicon alloy is common. However, since the melting point of the aluminum-silicon alloy is about 600 ° C. and the melting point of the aluminum pipe is about 660 ° C., the melting point difference between the brazing material and the aluminum pipe is small. For this reason, when brazing, the aluminum piping is not melted, and the heat is weakened by the melting of the aluminum piping, so that there is no shortage of brazing material around the brazing. The current situation is that the burden on the brazing worker is heavy to maintain the characteristics.
作業者の負担を軽減するために、容易にアルミ配管を接続する方法として、例えば、CsF入りの非腐食性フラックスと亜鉛または亜鉛を主成分とする亜鉛−アルミニウム合金からなる低融点ろう材との混合物を用いて、低温でろう付けを行う方法がある(例えば、特許文献1参照)。 In order to reduce the burden on the operator, as a method for easily connecting aluminum piping, for example, a non-corrosive flux containing CsF and a low melting point brazing material made of zinc or a zinc-aluminum alloy mainly composed of zinc are used. There is a method of brazing at a low temperature using a mixture (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1による方法でろう付けを行うと、ろう付け部が電位的に卑となるため、ろう付けとアルミ配管の接合部で異種金属間の腐食が生じ、ろう付け部の耐食性が劣ってしまう。そのため、低融点ろう材の接合箇所から腐食が進行し、配管内部を流動する物質(冷媒)が外部へ漏れる可能性がある。
However, when brazing is performed by the method according to
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、アルミニウム製の伝熱管および冷媒配管を簡易的に接合することが可能で、かつ耐腐食性に優れた熱交換器および熱交換器を備えた空気調和装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is capable of simply joining an aluminum heat transfer tube and a refrigerant pipe, and having excellent corrosion resistance and heat. It aims at obtaining the air conditioning apparatus provided with the exchanger.
本発明に係る熱交換器は、一定の間隔で積層されたフィンと、積層された各フィンを貫通して固定され、両端部にアルミニウム製の冷媒配管が接合されるアルミニウム製の伝熱管とを備え、伝熱管と冷媒配管とを、非腐食性フラックスが混合された低融点ろう材で接合し、低融点ろう材の大気と接触する表面を被膜部材で覆っている。 The heat exchanger according to the present invention includes fins stacked at regular intervals, and aluminum heat transfer tubes that are fixed through the stacked fins and joined to both ends with aluminum refrigerant pipes. The heat transfer pipe and the refrigerant pipe are joined with a low melting point brazing material mixed with a non-corrosive flux, and the surface of the low melting point brazing material in contact with the atmosphere is covered with a coating member.
本発明においては、伝熱管と冷媒配管とを、非腐食性フラックスが混合された低融点ろう材で接合し、低融点ろう材の大気と接触する表面を被膜部材で覆っている。この構成により、低融点ろう材とアルミニウム製の伝熱管および冷媒配管との融点差が大きくなる。このため、より容易な接合を行うことが可能となり、さらに電位が卑である低融点ろう材を被膜部材で覆っているため、異種金属間の腐食を防ぐことができ、接合の信頼性も向上する。 In the present invention, the heat transfer tube and the refrigerant pipe are joined with a low melting point brazing material mixed with a non-corrosive flux, and the surface of the low melting point brazing material that comes into contact with the atmosphere is covered with a coating member. With this configuration, the melting point difference between the low melting point brazing filler metal, the aluminum heat transfer tube, and the refrigerant piping is increased. For this reason, it becomes possible to perform easier joining, and furthermore, since the low melting point brazing material having a low potential is covered with a coating member, corrosion between different kinds of metals can be prevented and the reliability of joining is also improved. To do.
以下に、本発明に係る熱交換器を備えた空気調和装置の実施の形態について説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る空気調和装置の概略構成を示す冷媒回路図である。
Hereinafter, an embodiment of an air-conditioning apparatus including a heat exchanger according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram showing a schematic configuration of an air-conditioning apparatus according to an embodiment of the present invention.
実施の形態に係る空気調和装置100は、図1に示すように、圧縮機1と、マフラ2と、四方弁3と、本発明に係る熱交換器である室外熱交換器4と、毛細管5と、ストレーナ6と、電子制御式膨張弁7と、ストップバルブ8a、8bと、室内熱交換器9と、補助マフラ10とが、冷媒配管19により接続されて構成される冷媒回路を備えている。
As shown in FIG. 1, an
この空気調和装置100の室内熱交換器9には、外気、室内、冷媒等の各温度に基づいて、圧縮機1、電子制御式膨張弁7等のアクチュエータ類の制御を司る制御部11が設けられている。前述の四方弁3は、冷房と暖房の冷媒サイクルを切り替えるための弁で、制御部11によって制御される。
The
制御部11により四方弁3が冷房に切り替えられたときには、冷媒は、圧縮機1により圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁3を介して室外熱交換器4に流入する。室外熱交換器4に流入した高温高圧のガス冷媒は、室外熱交換器4を通過する室外空気と熱交換(放熱)され、高圧の液冷媒となって流出する。室外熱交換器4から流出した高圧の液冷媒は、毛細管5及び電子制御式膨張弁7で減圧されて、低圧の気液二相の冷媒となり、室内熱交換器9に流入する。室内熱交換器9に流入した気液二相の冷媒は、室内熱交換器9を通過する室内空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機1に吸入される。
When the four-
また、制御部11により四方弁3が暖房に切り替えられたときには、冷媒は、前記と同様に圧縮機1により圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり、四方弁3を介して室内熱交換器9に流入する。室内熱交換器9に流入した高温高圧のガス冷媒は、室内熱交換器9を通過する室内空気と熱交換され、高圧の液冷媒となる。室内熱交換器9から流出した高圧の液冷媒は、電子制御式膨張弁7および毛細管5で減圧されて、低圧の気液二相の冷媒となり、室外熱交換器4に流入する。室外熱交換器4に流入した低圧の気液二相の冷媒は、室外熱交換器4を通過する室外空気と熱交換され、低温低圧のガス冷媒となって圧縮機1に吸入される。
When the
次に、室外熱交換器4の構成について、図2を用いて説明する。図2は図1に示す室外熱交換器の拡大斜視図である。
図2に示す室外熱交換器4は、例えばフィンアンドチューブ型の熱交換器で、一定の間隔で平行に積層された複数のフィン12と、複数のフィン12の積層方向の外側に配置された固定板13と、積層された複数のフィン12と固定板13に垂直に挿入された複数のU字形状のヘアピン管14と、互いに隣接するヘアピン管14の端部を連通するU字形状のベンド15とで構成されている。ヘアピン管14とベンド15とで伝熱管が構成される。
Next, the configuration of the
The
前述のフィン12、固定板13、ヘアピン管14およびベンド15は、アルミニウム材によって形成されている。ヘアピン管14は、各フィン12に設けられた穴に挿入された後、拡管されて各フィン12に固定されている。ヘアピン管14とベンド15は、製造ライン上で、アルミニウム−ケイ素合金のろう材16によって接合されている。固定板13は、室外機の外郭を形成する箱形状のケーシング内に、前述の室外熱交換器4を固定するための部材である。複数のヘアピン管14のうち、両端に位置するヘアピン管14の端部14a、14bは、低融点ろう材17によってアルミニウム製の冷媒配管19と接合されている。その接合部A、Bには、被膜部材18によって覆われている。
The
ここで、接合部A、Bの構成について、図3を用いて詳述する。図3は図2におけるA部およびB部を拡大して示す断面図である。
ヘアピン管14の端部14a、14bは、冷媒配管19の外径よりも大きく拡管されている。その端部14a、14bの拡管により、端部14a、14bの内周面と冷媒配管19の外周面との間に、筒形状の隙間Waが形成されている。その隙間Waには、低融点ろう材17が充填されている。さらに、端部14a、14bの外周面および低融点ろう材17の大気と接触する表面が被膜部材18によって覆われている。低融点ろう材17は、CsF入りの非腐食性フラックスと、亜鉛あるいは亜鉛を主成分とする亜鉛−アルミニウム合金との混合物からなり、融点が560℃以下となっている。
Here, the configuration of the joints A and B will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A and a portion B in FIG.
The
次に、ヘアピン管14の端部14a、14bと冷媒配管19との接合について説明する。
ヘアピン管14の端部14a、14bに冷媒配管19を挿入し、端部14a、14bと冷媒配管19との間の隙間Waに低融点ろう材17を充填する。その状態においてトーチ等の加熱手段でヘアピン管14の端部14a、14bをそれぞれ加熱しながら、低融点ろう材17を溶融し、ヘアピン管14の端部14a、14bと冷媒配管19とを接合する。
Next, the joining of the
The
このように、アルミニウム製のヘアピン管14の端部14a、14bとアルミニウム製の冷媒配管19との接合に、融点が560℃以下の低融点ろう材17を用いることにより、低融点ろう材17と、融点が660℃のアルミニウム製の配管(ヘアピン管14および冷媒配管19)との融点差が100℃以上となる。このため、より容易でかつ信頼性の高い接合を行うことができる。
Thus, by using the low melting point brazing
しかし、低融点ろう材17は、亜鉛を主成分としているため、アルミニウム材と比較して電極電位が低い、すなわち「卑」であるため、異種金属間に腐食が生じて、低融点ろう材17の方が腐食し易い。なお、異種金属間の腐食とは、電位の異なる2種類の金属が電解液中で接触した場合に生じる腐食である。つまり、接触する2種類の金属間で電位差が生じ、かつ電解液と接触すると、局部電池が形成され、電位が高い「貴」な金属(アルミニウム材)から電位が低い「卑」な金属(亜鉛)へ電流が流れ、電位が低い「卑」な金属(低融点ろう材17)において腐食が生じる。
However, since the low melting point brazing
図4はアルミニウム製の配管、一般的なろう材(アルミニウム−ケイ素合金)、低融点ろう材の電極電位の測定結果を示す図である。
測定には、5%のNaClの溶液中で行い、参照電極として銀−塩化銀電極を用いた。図4に示すように、アルミニウム製の配管、即ちヘアピン管14および冷媒配管19と一般的なろう材との電位差が約130mVであるのに対し、ヘアピン管14および冷媒配管19と低融点ろう材17との電位差は約200mVとなっている。一般的に電位差が200mV以上の場合、異種金属間の腐食が顕著になってくるため、アルミニウム製のヘアピン管14と冷媒配管19との接合に低融点ろう材17を用いる場合には防食することが必須となる。
FIG. 4 is a diagram showing measurement results of electrode potentials of aluminum piping, a general brazing material (aluminum-silicon alloy), and a low melting point brazing material.
The measurement was performed in a 5% NaCl solution, and a silver-silver chloride electrode was used as a reference electrode. As shown in FIG. 4, the potential difference between aluminum pipes, that is, the
低融点ろう材17での異種金属間の腐食を防止するためには、ヘアピン管14および冷媒配管19と低融点ろう材17との接触部に電解液を付着させないことが重要である。電解液とは、電気を通す液体のことで、水道水、雨水、結露による水滴なども含まれる。
In order to prevent corrosion between dissimilar metals in the low melting
そこで、本実施の形態においては、図3に示すように、電解液が付着する可能性のある、ヘアピン管14と低融点ろう材17の接触部、冷媒配管19と低融点ろう材17の接触部、および低融点ろう材17の大気と接触する表面を被膜部材18で覆うようにしている。被膜部材18として、熱収縮チューブが用いられている。この熱収縮チューブは、温風によって収縮して硬化し、図3に示すように、ヘアピン管14の端部14a、14b、低融点ろう材17の大気と接触する表面、及び冷媒配管19とを覆う。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, the contact portion between the
以上のように実施の形態によれば、アルミニウム製のヘアピン管14の端部14a、14bとアルミニウム製の冷媒配管19との接合に、アルミニウム材との融点差が100℃以上となる低融点ろう材17を用いるようにしている。このため、ヘアピン管14の端部14a、14bと冷媒配管19との接合をより容易に、かつ信頼性の高い接合を行うことができる。
また、低融点ろう材17の大気と接触する表面を被膜部材18である熱収縮チューブで覆って、ヘアピン管14と低融点ろう材17の接触部、冷媒配管19と低融点ろう材17の接触部に雨水、結露による水滴等の電解液が浸入しないようにしている。このため、アルミニウム材と比較して電位が低い「卑」な低融点ろう材17の腐食を防止できる。
As described above, according to the embodiment, the low melting point brazing solder having a melting point difference of 100 ° C. or more at the joining between the
Further, the surface of the low melting
なお、実施の形態では、低融点ろう材17の大気と接触する表面を熱収縮チューブで覆うようにしたが、内側に接着剤が塗布された熱収縮チューブを用いるようにしても良い。熱収縮チューブで低融点ろう材17の大気と接触する表面を覆った際に隙間ができた場合には、隙間から電解液が浸入する可能性がある。その場合、熱収縮チューブによって隙間内の電解液が保持されるため、異種金属間の腐食による侵食が加速する可能性がある。これを防止するために、前述の如く、内側に接着剤が塗布された熱収縮チューブで低融点ろう材17の大気と接触する表面を覆って、その部分を接着剤で密着させて隙間ができないようにする。熱収縮チューブの接着剤での密着によって、電解液の浸入を完全に防ぐことができる。
In the embodiment, the surface of the low melting
また、熱収縮チューブに代えて、亜鉛粉末を含有する常温硬化型の塗料で低融点ろう材17の大気と接触する表面を覆うようにしても良い。常温硬化型の塗料を使用することによって、加熱工程を必要とせず、電解液の侵入を防止でき、かつ犠牲陽極層による防食を行うことができる。さらに、塗料に亜鉛粉末を含有することによって、犠牲防食を行うことが可能である。なお、塗料によって防食する場合には、必ず低融点ろう材17よりも電極電位が「卑」となる亜鉛もしくは亜鉛合金の粉末が含有されている必要がある。
Further, instead of the heat shrinkable tube, a room temperature curable paint containing zinc powder may cover the surface of the low melting
また、実施の形態では、被膜部材18によってアルミニウムと亜鉛合金(又は亜鉛)の異種金属間の腐食を防ぐようにしたが、これは一例であって、「卑」となる金属と「貴」となる金属の異種金属の接合であれば被膜部材18で覆うようにしても良い。
In the embodiment, the coating
1 圧縮機、2 マフラ、3 四方弁、4 室外熱交換器、5 毛細管、6 ストレーナ、7 電子制御式膨張弁、8a、8b ストップバルブ、9 室内熱交換器、10 補助マフラ、11 制御部、12 アルミニウム製のフィン、13 アルミニウム製の固定板、14 アルミニウム製のヘアピン管、14a、14b ヘアピン管の端部、15 アルミニウム製のベンド、16 ろう材、17 低融点ろう材、18 被膜部材、19 アルミニウム製の冷媒配管、100 空気調和装置。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
積層された各フィンを貫通して固定され、両端部にアルミニウム製の冷媒配管が接合されるアルミニウム製の伝熱管とを備え、
前記伝熱管と前記冷媒配管とを、非腐食性フラックスが混合された低融点ろう材で接合し、前記低融点ろう材の大気と接触する表面を被膜部材で覆ったことを特徴とする熱交換器。 Fins stacked at regular intervals;
An aluminum heat transfer tube, which is fixed by penetrating each laminated fin and joined with an aluminum refrigerant pipe at both ends,
The heat transfer pipe and the refrigerant pipe are joined with a low melting point brazing material mixed with a non-corrosive flux, and the surface of the low melting point brazing material that contacts the atmosphere is covered with a coating member. vessel.
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