JP2016099037A - Heat exchanger of refrigeration cycle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置の熱交換器に関する。 The present invention relates to a heat exchanger of a refrigeration cycle apparatus.
従来、空気調和機などの冷凍サイクル装置に使用される熱交換器として、一般に、複数のアルミニウム(以下アルミニウム合金を含む)製フィンと複数本の銅製伝熱管とから構成されるクロスフィンチューブ型熱交換器が知られている。クロスフィンチューブ型熱交換器は、薄板状の多数のフィンを複数本の銅製伝熱管が接触しつつ貫通して構成されている。そして、冷媒が銅製伝熱管内を流れ、多数の大きな伝熱面積をもつフィンを介して外気と冷媒との熱交換が行われている。 Conventionally, as a heat exchanger used in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner, a cross fin tube type heat generally composed of a plurality of aluminum (hereinafter referred to as aluminum alloy) fins and a plurality of copper heat transfer tubes. An exchanger is known. The cross fin tube type heat exchanger is configured to penetrate a large number of thin plate-like fins while a plurality of copper heat transfer tubes are in contact therewith. Then, the refrigerant flows through the copper heat transfer tube, and heat exchange between the outside air and the refrigerant is performed through fins having a large heat transfer area.
ところで、近年、熱交換器の軽量化や低コスト化を目的に、伝熱管の材料を銅からアルミニウムに変更した熱交換器が使用されるようになっている。一般的に、アルミニウムは、イオン化傾向が大きいため、マグネシウム、カリウムなどの一部を除くほとんどの金属より腐食傾向が大きい。すなわち、アルミニウムは、陽イオンとなって溶出し易く腐食電位が低い。そのため、銅製の伝熱管に比べアルミニウム製の場合、腐食する傾向が大きく、結果として伝熱管に微小な貫通孔が発生し易く冷媒が漏洩する可能性が高い。 By the way, in recent years, a heat exchanger in which the material of the heat transfer tube is changed from copper to aluminum has been used for the purpose of reducing the weight and cost of the heat exchanger. In general, aluminum has a higher tendency to corrode than most metals except for some metals such as magnesium and potassium because of its high ionization tendency. That is, aluminum is easily eluted as a cation and has a low corrosion potential. Therefore, in the case of aluminum, compared to a copper heat transfer tube, the tendency to corrode is large, and as a result, a minute through hole is likely to be generated in the heat transfer tube, and the refrigerant is likely to leak.
その対策として、アルミニウム製の伝熱管表面に、アルミニウムより腐食傾向が大きい、すなわち腐食電位が低い(陽イオンとなり易い)亜鉛を含む犠牲防食層を形成する。或いは、フィン材自体に亜鉛などを添加することで犠牲防食効果を発現させて伝熱管の耐食性を向上させることが行われている。(特許文献1、非特許文献1参照) As a countermeasure, a sacrificial anticorrosive layer containing zinc having a higher corrosion tendency than aluminum, that is, having a lower corrosion potential (easily becomes a cation) is formed on the surface of the heat transfer tube made of aluminum. Alternatively, zinc or the like is added to the fin material itself to develop a sacrificial anticorrosive effect and improve the corrosion resistance of the heat transfer tube. (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 1)
ところで、上述のアルミニウム製のフィンと伝熱管とから構成されるクロスフィンチューブ型熱交換器では、フィンに伝熱管外径より大きい径の貫通孔を形成する。そして、貫通孔に伝熱管を通す。その後、伝熱管の内側に、伝熱管の内径より大きい径の球を通過させて、伝熱管に機械的な圧力をかけて拡管し、その外径を大きくすることによりフィンを伝熱管に圧接させている。圧接後、経時変化、温度変化などで、伝熱管の近傍で隣接するフィン間に隙間が発生したり、伝熱管の表面とフィンの間にも伝熱管の表面のうねりによる隙間や、フィンの折り曲げ部(カラー)の変形による隙間が発生する。 By the way, in the cross fin tube type heat exchanger composed of the above-described aluminum fins and heat transfer tubes, through holes having a diameter larger than the outer diameter of the heat transfer tubes are formed in the fins. Then, the heat transfer tube is passed through the through hole. After that, a sphere having a diameter larger than the inner diameter of the heat transfer tube is passed inside the heat transfer tube, the tube is expanded by applying mechanical pressure to the heat transfer tube, and the outer diameter is increased so that the fin is pressed against the heat transfer tube. ing. After pressure welding, due to changes over time, temperature changes, etc., gaps occur between adjacent fins in the vicinity of the heat transfer tube, gaps between the heat transfer tube surface and the fin due to the undulation of the surface of the heat transfer tube, and bending of the fins A gap is generated due to deformation of the portion (color).
これら小さな隙間に、腐食を誘発する物質を含んだ水分が一度浸入すると浸出するまでに時間を要し、長時間腐食環境に曝されることとなる。
また、乾燥により水分が蒸発した場合でも、腐食を誘発する物質は残留したままとなる。そのため、再度水分が浸入すると腐食を誘発する物質の濃度が高くなり、腐食環境としてはさらに劣悪となる。このような環境下では、特許文献1、非特許文献1のような対策を施しても、容易にアルミニウム製伝熱管が腐食すると推測される。
If moisture containing a substance that induces corrosion enters once in these small gaps, it takes time until the moisture exudes, and it will be exposed to a corrosive environment for a long time.
Even when moisture evaporates due to drying, the substance that induces corrosion remains. For this reason, when water enters again, the concentration of the substance that induces corrosion increases, which further deteriorates the corrosive environment. In such an environment, even if measures such as Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 are taken, it is estimated that the aluminum heat transfer tube is easily corroded.
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、アルミニウム製伝熱管の腐食が抑制され低コストの冷凍サイクル装置の熱交換器の提供を目的とする。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a heat exchanger for a low-cost refrigeration cycle apparatus in which corrosion of an aluminum heat transfer tube is suppressed.
前記課題を解決するため、本発明の冷凍サイクル装置の熱交換器は、冷媒が流れる伝熱管と、互いに積層され、前記伝熱管が貫通するとともに円筒状に立ち上がった折り曲げ部を有する貫通孔が形成される複数のフィンとを備える冷凍サイクル装置の熱交換器であって、前記フィンおよび前記伝熱管は、材料にアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用され、前記フィンと前記伝熱管は、前記貫通孔および前記折り曲げ部を介して、ろう付けにより接合されており、かつ、前記折り曲げ部の先端と前記伝熱管表面との間の距離は、0.1mm以下であることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus of the present invention is formed with a heat transfer tube through which a refrigerant flows and a through-hole that is laminated with each other and has a bent portion that rises in a cylindrical shape while passing through the heat transfer tube. A heat exchanger of a refrigeration cycle apparatus comprising a plurality of fins, wherein the fins and the heat transfer tubes are made of aluminum or aluminum alloy, and the fins and the heat transfer tubes include the through holes and the heat transfer tubes. It is characterized by being joined by brazing via a bent portion, and the distance between the tip of the bent portion and the heat transfer tube surface is 0.1 mm or less.
本発明によれば、腐食が抑制され低コストの冷凍サイクル装置の熱交換器を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, corrosion is suppressed and the heat exchanger of the low-cost refrigeration cycle apparatus is realizable.
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、冷凍サイクルを用いた空気調和機などの冷凍サイクル装置に使用されるアルミニウム製伝熱管を有する熱交換器の構造に係るものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
The present invention relates to the structure of a heat exchanger having an aluminum heat transfer tube used in a refrigeration cycle apparatus such as an air conditioner using a refrigeration cycle.
<<実施形態1>>
図1は、本発明の実施形態1に係る冷凍サイクル装置の系統図である。
実施形態1の冷凍サイクル装置Rは、室外機1と室内機2とが、冷媒配管である液側接続配管3とガス側接続配管4により接続されている。
なお、冷媒配管とは冷媒が流れる配管をいう。
<< Embodiment 1 >>
FIG. 1 is a system diagram of a refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In the refrigeration cycle apparatus R of Embodiment 1, the outdoor unit 1 and the
The refrigerant pipe is a pipe through which the refrigerant flows.
室外機1には、アキュムレータ5、圧縮機6、四方弁7、室外側熱交換器8、第1の膨張弁9などが備えられている。また、室外機1には、液側接続配管3に接続される液阻止弁10と、ガス側接続配管4と接続されるガス阻止弁11とが備えられている。
室内機2には、利用側熱交換器12と第2の膨張弁13とが備えられている。
The outdoor unit 1 includes an accumulator 5, a
The
<冷房運転>
冷凍サイクル装置Rは、冷房運転を行う場合には次のように動作する。冷房運転中の冷媒の流れを、図1中の実線矢印で示す。
圧縮機6で圧縮された高温高圧のガス冷媒は冷凍機油とともに圧縮機6から吐出され、四方弁7を経て、熱源側熱交換器8へ流入する。熱源側熱交換器8において、高温高圧のガス冷媒は、屋外の空気または冷却水などと熱交換して凝縮し液化する。液化した冷媒は、全開とされる第1の膨張弁9を通り、液阻止弁10及び液側接続配管3を通って、室内機2へ送られる。
<Cooling operation>
The refrigeration cycle apparatus R operates as follows when performing a cooling operation. The flow of the refrigerant during the cooling operation is indicated by a solid arrow in FIG.
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
室内機2に流入した液冷媒は、第2の膨張弁13で減圧されて膨張し、低温・低圧の気液二相流となり、利用側熱交換器12に流入する。利用側熱交換器12において、低温・低圧の気液二相の冷媒は、室内空気などの利用側媒体と熱交換して蒸発潜熱を奪い利用側媒体を冷却し、自らは蒸発し気化する。その後、ガス冷媒はガス側接続配管4を通り、ガス阻止弁11、四方弁7(図1中の実線矢印参照)、アキュムレータ5を経て、圧縮機6へ戻る。アキュムレータ5は、気液分離し圧縮機6にガス状冷媒を送る。
以上が、冷房運転の冷凍サイクルである。
The liquid refrigerant that has flowed into the
The above is the refrigeration cycle of the cooling operation.
冷房運転の冷凍サイクルの余剰冷媒は、アキュムレータ5に貯留され、冷凍サイクルの運転圧力、温度が正常な状態に保たれるように構成されている。 Excess refrigerant in the refrigeration cycle in the cooling operation is stored in the accumulator 5 so that the operating pressure and temperature of the refrigeration cycle are maintained in a normal state.
<暖房運転>
冷凍サイクル装置Rは、暖房運転を行う場合には次のように動作する。暖房運転中の冷媒の流れを、図1中の破線矢印で示す。
圧縮機6で圧縮された高温高圧のガス冷媒は冷凍機油とともに圧縮機6から吐出され、四方弁7、ガス阻止弁11、ガス側接続配管4を経て室内機2の利用側熱交換器12へ流入する。利用側熱交換器12において、高温高圧のガス冷媒は、室内空気等の利用側媒体と熱交換して凝縮熱で利用側媒体を加熱し、自らは凝縮し液化する。
<Heating operation>
The refrigeration cycle apparatus R operates as follows when performing the heating operation. The flow of the refrigerant during the heating operation is indicated by broken-line arrows in FIG.
The high-temperature and high-pressure gas refrigerant compressed by the
液化した冷媒は、液側接続配管3、液阻止弁10を経て、第1の膨張弁9で減圧され、熱源側熱交換器8に流入する。熱源側熱交換器8において、減圧された液状冷媒は、室外の空気または水などの熱源媒体と熱交換して蒸発して気化する。気化した冷媒は、四方弁7、アキュムレータ5を通って前記圧縮機6へ戻る。
以上が、暖房運転の冷凍サイクルである。
The liquefied refrigerant is reduced in pressure by the first expansion valve 9 through the liquid
The above is the refrigeration cycle of the heating operation.
<熱源側熱交換器8>
図2は、熱源側熱交換器に使用されるクロスフィンチューブ型熱交換器の要部斜視図である。
冷凍サイクル装置Rの熱源側熱交換器8は、クロスフィンチューブ型熱交換器を用いている。
クロスフィンチューブ型熱交換器の熱源側熱交換器8は、複数本の伝熱管30と、伝熱管30を通すための貫通孔20aが形成される複数枚のフィン20とを備えている。
<Heat source side heat exchanger 8>
FIG. 2 is a perspective view of a main part of a cross fin tube type heat exchanger used in the heat source side heat exchanger.
The heat source side heat exchanger 8 of the refrigeration cycle apparatus R uses a cross fin tube type heat exchanger.
The heat source side heat exchanger 8 of the cross fin tube type heat exchanger includes a plurality of
複数本の伝熱管30は、アルミニウム系材料(以下、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む)で構成されている。また、複数枚のフィン20はアルミニウム系材料(以下、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む)で構成されている。
The plurality of
図3は、フィンと伝熱管の接合部における断面を示す図2のA−A断面図である。
各フィン20には伝熱管30を通すための貫通孔20aが予め形成されている。なお、貫通孔20aは、まず伝熱管30となる素材のパイプ30aの外径よりも大きな内径をもって形成される。フィン20の貫通孔20aには伝熱管30と伝熱のために接触させる折り曲げ部20bが、プレス成形でカール状に突出して形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 showing a cross section at the joint between the fin and the heat transfer tube.
Each
折り曲げ部20bは、伝熱管30となる素材のパイプ30aの外径(図4(a)参照)より、大きい径の貫通孔20aの周りに立ち上がりカール状の円筒状に形成されている。そして、フィン20を貫通する素材のパイプ30aが拡管されて伝熱管30となり、貫通孔20aと伝熱管30とが圧接される(詳細は後記)。
The
図3に示すように、複数本の伝熱管30と複数枚のフィン20とは、ろう材15によりろう付けされ結合されている。
ここで、折り曲げ部20bの先端20b1と伝熱管30の外面との距離h(図3参照)が大き過ぎる場合、隣接する2枚のフィン20と伝熱管30に囲まれた領域の体積が大きくなる。そのため、溶融したろう材15が凝固した際、当該領域を充填しきれず隙間(未充填空間)が残る。
As shown in FIG. 3, the plurality of
Here, when the distance h (see FIG. 3) between the tip 20b1 of the
この隙間(未充填空間)に腐食を誘発する物質を含んだ水分が浸入すると、該水分が腐食電位が低いアルミニウム製の伝熱管30に直に触れることとなる。そのため、水分中の腐食を誘発する物質の働きで、アルミニウム製の伝熱管30のアルミニウム陽イオンが溶出し、腐食が早期に発生するおそれがある。
When moisture containing a substance that induces corrosion enters the gap (unfilled space), the moisture directly touches the aluminum
以上のことから、ろう材15の未充填空間をなくすため、フィン折り曲げ部20bの先端20b1と伝熱管30の表面の距離hは凝固したろう材(フィレット)15で充填できる程度小さいさく設定することが好ましい。
From the above, in order to eliminate the unfilled space of the
そこで、フィン折り曲げ部20bの先端20b1と伝熱管30の表面の距離hを、0.1mm以下に設定している。これにより、隣接する2枚のフィン20と伝熱管30に囲まれた領域の体積を充分小さし、未充填空間をなくすことができる。
Therefore, the distance h between the tip 20b1 of the fin
<熱源側熱交換器8の製作方法の例>
次に、上述の冷凍サイクルRに装置に使用されるクロスフィンチューブ型熱交換器の熱源側熱交換器8の製作方法の一例について説明する。
図4(a)は、伝熱管を拡管する前の状態のフィンと伝熱管の接合部のA−A断面相当図であり、図4(b)は伝熱管を拡管した後の状態のフィンと伝熱管の接合部のA−A断面相当図である。
<Example of manufacturing method of heat source side heat exchanger 8>
Next, an example of a manufacturing method of the heat source side heat exchanger 8 of the cross fin tube type heat exchanger used in the apparatus for the refrigeration cycle R described above will be described.
FIG. 4A is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of the joint between the fin and the heat transfer tube before the heat transfer tube is expanded, and FIG. 4B is a view of the fin after the heat transfer tube is expanded. It is an AA cross-section equivalent view of the joined part of a heat exchanger tube.
まず、図4(a)に示すように、アルミニウム系材料で構成されている複数本の伝熱管30となる素材のパイプ30aと、アルミニウム系材料で構成された複数枚のフィン20を用意する。素材のパイプ30aは、完成時の伝熱管30の径より小さいの径のものを準備する。
フィン20には、アルミニウム系材料で構成された金属板の心材21の表面に、主成分がアルミニウムで心材21より融点が低いろう材層22を貼り合わせたブレージングシートを使用する。ブレージングシートを用いることで、ろう材層22の形成が容易となる。
First, as shown to Fig.4 (a), the
For the
このブレージングシートをプレス加工して、拡管前の伝熱管30の素材のパイプ30aの外径より大きい径の貫通孔20aと折り曲げ部20bを有するフィン20を形成する。
そして、図4(a)に示すように、伝熱管30となる素材のパイプ30aを、フィン20の貫通孔20aに通し、複数枚のフィン20が折り曲げ部20bにより一定間隔で積層された状態で伝熱管30の拡管前の素材のパイプ30aにセットする。この状態では、フィン20の貫通孔20aと、素材のパイプ30aとの間には隙間16が形成されている。
The brazing sheet is pressed to form
Then, as shown in FIG. 4 (a), the
その後、機械的拡管方式などにより、図4(b)に示すように,素材のパイプ30aの外径が貫通孔20aの径より大きくなるように拡管することで、フィン20が弾性変形または塑性変形して拡管後の伝熱管30と接合される。この際、隣接するフィン20が折り曲げ部20bで接触し合って積層されている。つまり、隣接するフィン20の心材21表面に形成されるろう材層22同士が接触し合っている。
これにより、伝熱管30とフィン20とが強固に接合される。
Thereafter, as shown in FIG. 4B, the
Thereby, the
この際、フィン20の折り曲げ部20bの先端20b1と伝熱管30の外面との距離hを0.1mm以下に設定する。
この状態の熱交換器全体を、不図示の加熱炉に入れて加熱し、その後、冷却する。
At this time, the distance h between the tip 20b1 of the
The entire heat exchanger in this state is put into a heating furnace (not shown), heated, and then cooled.
これにより、図3に示すように、溶融したろう材層22がフィン20と伝熱管30との間の隙間を完全に充填するようにろう材(フィレット)15として凝固し、両者を密着させて接合部分をろう付けにより、固定することができる。
As a result, as shown in FIG. 3, the molten
上記構成によれば、伝熱管30を拡管前の素材のパイプ30aの外径よりも大きい内径の貫通孔20aを有するフィン20を通すようにしているため、熱交換器の組立て作業を容易に行うことができる。
According to the above configuration, the
また、フィン20と伝熱管30との間に形成される隙間を、ろう材(フィレット)15で完全に充填させることができる。そのため、腐食を誘発する物質を含んだ水分が、伝熱管30とフィン20との間に進入せず、伝熱管30の腐食寿命を延ばすことができる。
Further, the gap formed between the
また、フィン20の腐食電位が伝熱管30の腐食電位よりも低くなるように、フィン20と伝熱管30を異なるアルミニウム合金で構成すれば、フィン20が先に腐食し、伝熱管30の腐食が抑制される。
従って、熱源側熱交換器8の長寿命化が図れ、信頼性が高い熱源側熱交換器8が得られる。
Further, if the
Therefore, the life of the heat source side heat exchanger 8 can be extended, and the heat source side heat exchanger 8 with high reliability can be obtained.
さらに、熱源側熱交換器8の伝熱管30を、アルミニウム系材料で構成できるので、軽量化が可能である。加えて、アルミニウム系材料は、銅材よりも材料費が安価なので、熱源側熱交換器8の低コスト化を図れる。
以上のことから、アルミニウム製の伝熱管30の腐食が抑制され、信頼性が高く長寿命の熱交換器を有する冷凍サイクル装置Rを提供できる。
Furthermore, since the
From the above, corrosion of the aluminum
<<実施形態2>>
図5(a)は、実施形態2の冷凍サイクル装置のフィンと拡管した後の伝熱管の接合部における断面の図2のA−A断面相当図、図5(b)はフィンと伝熱管のろう付けした後の接合部における断面の図2のA−A断面相当図である。
<<
FIG. 5A is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of FIG. 2 at the joint portion of the heat transfer tube after being expanded with the fin of the refrigeration cycle apparatus of the second embodiment, and FIG. It is an AA cross-section equivalent view of
実施形態2の熱源側熱交換器28では、図5(a)に示すように、フィン25はアルミニウム系材料で構成されているが、表面にろう材層を形成しない。その代わり、伝熱管40として、アルミニウム系材料で構成されたパイプの心材41の表面に、主成分がアルミニウムで心材41より融点が低いろう材層42を貼り合わせたクラッド管を使用する。クラッド管は、心材41とろう材層42とを圧延して接合した管材である。
In the heat source
クラッド管の心材41とろう材層42とは原子間接合されるため、剥離しにくい。
上記以外の構成は、実施形態1と同様であるので、詳細な説明は省略する。
実施形態2のクロスフィンチューブ型熱交換器の熱源側熱交換器28についても、前記実施形態1と同様に製作することができる。
Since the
Since the configuration other than the above is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
The heat source
すなわち、拡管前の素材のクラッド管40a(伝熱管40)の外径より大きい径の貫通孔25aと、貫通孔25aから立ち上がって円筒状の折り曲げ部25bを有するフィン25を形成する。
伝熱管40となる拡管前の素材のクラッド管40aを、フィン25の貫通孔25aに通し、複数枚のフィン25が折り曲げ部25bにより一定間隔で積層された状態で、クラッド管40a (伝熱管40)にセットする。
That is, the through
The
複数枚のフィン25に複数本の伝熱管40の素材のクラッド管40aを通した後、機械的拡管方式などにより拡管して伝熱管40とする。この際、クラッド管40aの拡管により、フィン25の貫通孔25aが弾性変形または塑性変形して広がり、伝熱管40がフィン25の貫通孔25aを介して接合される。これにより、伝熱管40とフィン25とが強固に接合される。この際、隣接するフィン25が折り曲げ部25bで接触し合って積層されている。
After the
このとき、フィン折り曲げ部25bの先端25b1と伝熱管40の外面との距離h1を、0.1mm以下に設定する。
この状態の熱源側熱交換器28全体を、不図示の加熱炉に入れて加熱し、その後冷却する。
At this time, the distance h1 between the tip 25b1 of the fin
The entire heat source
これにより、図5(b)に示すように、溶融したろう材層42がフィン25と伝熱管40との間の隙間を、未充填空間が発生することなく完全に充填するように凝固してろう材(フィレット)15となり、両者を隙間なく密着固定させることができる。この場合、隣接するフィン25が折り曲げ部25bで接触し合って積層されている。隣接するフィン25が折り曲げ部25bで接触するので、フィン25と伝熱管50との間にろう材15の未充填領域がより形成しにくい。
As a result, as shown in FIG. 5B, the molten brazing
前記実施形態1では、ろう材層22を表面に有するフィン20をプレス加工しているため、ろう材15が減少したり、剥離することが懸念される。しかし、本実施形態2によれば、ろう材層42がクラッド管40aに備えられているため、ろう材15の減少、剥離が発生しにくい。
そのため、より確実にフィン25と伝熱管40との間に形成される隙間を凝固したろう材(フィレット)15で充填させることができる。
In the first embodiment, since the
Therefore, the gap formed between the
また、フィン25の腐食電位が伝熱管40の腐食電位よりも低くなるように、フィン25と伝熱管40を異なるアルミニウム合金で構成すれば、フィン25が先に腐食し、伝熱管40の腐食が抑制される。
なお、実施形態2においても、実施形態1の作用効果は同様に奏する。
Further, if the
In addition, also in
<<実施形態3>>
図6(a)は実施形態3の冷凍サイクル装置において伝熱管にろう材層を形成してフィンと伝熱管のろう付けした後の接合部における断面図の図2のA−A断面相当図であり、図6(b)は実施形態3の冷凍サイクル装置においてフィンにろう材層を形成してフィンと伝熱管のろう付けした後の接合部における断面図の図2のA−A断面相当図である。
<<
FIG. 6A is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of FIG. 2 of the cross-sectional view of the joint portion after the brazing material layer is formed on the heat transfer tube and the fin and the heat transfer tube are brazed in the refrigeration cycle apparatus of the third embodiment. FIG. 6B is a cross-sectional view corresponding to the AA cross section of FIG. 2 in the cross-sectional view of the joint after the brazing material layer is formed on the fin and the fin and the heat transfer tube are brazed in the refrigeration cycle apparatus of the third embodiment. It is.
実施形態3の熱源側熱交換器38では、伝熱管50をその周囲に亜鉛犠牲層52を形成したものである。これにより、亜鉛犠牲層52を腐食させることでの心材管51そのものの腐食を抑制している。
上記以外の構成は、実施形態1と同様であり、詳細な説明は省略する。
In the heat source
The configuration other than the above is the same as that of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
熱源側熱交換器38において、複数のフィン20には、伝熱管50を挿通する貫通孔20aが形成されている。そして、貫通孔20aに折り曲げ部25bが一方方向に突出して円筒状に形成されている。
In the heat source
複数のフィン20の貫通孔20aには伝熱管50が貫通される。伝熱管50は、中央部の心材管51の周りに、亜鉛を含有したアルミニウムを主成分とする亜鉛犠牲層52が形成されている。亜鉛犠牲層52は、伝熱管50の心材管51より亜鉛濃度を高くすることで腐食傾向が大きく(腐食電位が低く)なるように設定されている。
The
亜鉛犠牲層52は、伝熱管50の心材管51の表面に亜鉛を溶射した後加熱することで形成する。例えば、まず、心材管51の表面に溶けた亜鉛を噴射して付着させる。その後、熱処理により、付着した亜鉛を心材管51に染み込ませ拡散させる。
The zinc
或いは、伝熱管50の心材管51よりも亜鉛濃度が高いアルミニウム合金を心材管51に貼り合わせることで形成することが可能である。例えば、クラッドにより、亜鉛濃度が高いアルミニウム系材を、アルミニウム系材料で形成される心材管51の廻りに圧延で接合する。
上述の如く形成される亜鉛犠牲層52と心材管51とは、原子間接合しているので、剥離するおそれはない。
Alternatively, an aluminum alloy having a zinc concentration higher than that of the
Since the zinc
実施形態3においても、実施形態1の熱源側熱交換器8と同様、熱源側熱交換器38を製作することができる。すなわち、貫通孔20aと折り曲げ部20bを設けた複数枚のフィン20に、複数本の拡管前の伝熱管50である素材管50aを通す。その後、機械的拡管方式などにより素材管50aを拡管することで、フィン20の貫通孔20aの周囲が弾性変形または塑性変形することで、フィン20の貫通孔20aが伝熱管50と接合される。これにより、伝熱管50とフィン20とが強固に接合される。この際、伝熱管50表面にろう材層を形成した場合には隣接するフィン20が折り曲げ部20bで接触し合って積層されている。
或いは、フィン20の心材の表面にろう材層を形成した場合には隣接するフィン20の表面に形成されるろう材層同士が接触し合っている。この場合、ろう付け後、図6(b)に示す状態となる。
Also in the third embodiment, the heat source
Alternatively, when a brazing filler metal layer is formed on the surface of the core material of the
この際、フィン20の折り曲げ部20bの先端20b1と伝熱管表面の距離h2を0.1mm以下に設定する。
この状態の熱源側熱交換器38全体を、不図示の加熱炉に入れて加熱する。その後、冷却することで、図6に示すように,溶融したろう材(フィレット)15が、フィン20と伝熱管50との間の隙間を未充填隙間なく完全に充填するように凝固させ、両者を密着固定させる。この場合、伝熱管50表面にろう材層を形成した場合には、図6(a)に示すように、隣接するフィン20が折り曲げ部20bで接触し合って積層されている。隣接するフィン20が折り曲げ部20bで接触するので、フィン20と伝熱管50との間にろう材15の未充填領域がより形成しにくい。
At this time, the distance h2 between the tip 20b1 of the
The entire heat source
前記したように、従来技術では、アルミニウム製伝熱管の表面に腐食傾向が大きい(腐食電位が低い)亜鉛を含む犠牲防食層を、伝熱管の表面に形成することで伝熱管の腐食寿命を延ばそうとしている。しかし、フィンと伝熱管との間に隙間がある場合には、腐食を誘発する物質を含んだ水分が侵入することにより、亜鉛犠牲層の犠牲防食効果が早期に消失してしまうおそれがある。 As described above, in the prior art, the corrosion life of the heat transfer tube is extended by forming on the surface of the heat transfer tube a sacrificial anticorrosive layer containing zinc having a high corrosion tendency (low corrosion potential) on the surface of the aluminum heat transfer tube. I'm trying. However, when there is a gap between the fin and the heat transfer tube, the sacrificial anticorrosive effect of the zinc sacrificial layer may disappear early due to the intrusion of moisture containing a substance that induces corrosion.
しかし、本実施形態3によれば、フィン20の折り曲げ部20bの先端20b1と伝熱管表面の距離h2を0.1mm以下に設定することで、溶融後に凝固したろう材(フィレット)15によりフィン20と伝熱管50の間の隙間を確実に充填させることができる。
However, according to the third embodiment, the
また、フィン20と伝熱管50の間の隙間に腐食を誘発する物質を含んだ水分が侵入した場合にも、亜鉛濃度が高いアルミニウム合金が腐食し、心材管51の腐食が抑制されるので、伝熱管50としての長寿命化が図れる。従って、熱源側熱交換器38の長寿命化が図れ、信頼性を高めることが可能である。
Further, even when moisture containing a substance that induces corrosion enters the gap between the
また、フィン20の腐食電位が伝熱管50の腐食電位よりも低くなるように、フィン20と伝熱管50を異なるアルミニウム合金で構成すれば、フィン20が先に腐食し、伝熱管50の腐食が抑制される。そのため、さらに熱源側熱交換器38の伝熱管50の腐食寿命を延ばすことができ、熱源側熱交換器38の長寿命化を図ることができる。
なお、実施形態3においても、実施形態1の作用効果は同様に奏する。
Further, if the
In addition, also in
<<その他の実施形態>>
1.前記実施形態1、2では、フィン20または伝熱管30、40に、予めろう材層22、42をそれぞれ形成した場合を説明したが、フィン20および伝熱管30の両者にろう材層を形成し、加熱後冷却してフィン20と伝熱管30とを接合してもよい。これによれば、ろう付け後、伝熱管30がよりろう材(フィレット)15で確実に覆われる。
<< Other Embodiments >>
1. In the first and second embodiments, the case where the brazing
2.前記実施形態1〜3では、様々な構成を説明したが各構成を適宜選択して構成してもよい。 2. In the first to third embodiments, various configurations have been described, but each configuration may be appropriately selected and configured.
3.前記実施形態1〜3では、熱源側熱交換器28に、本発明を適用した例について説明したが、利用側熱交換器12に本発明を適用してもよい。
3. In the first to third embodiments, the example in which the present invention is applied to the heat source
4.前記実施形態1〜3で説明した構成は、本発明の一例を説明したものであり、特許請求の範囲内で様々な具体的形態が可能である。 4). The configurations described in the first to third embodiments are examples of the present invention, and various specific forms are possible within the scope of the claims.
8 熱源側熱交換器(熱交換器)
12 利用側熱交換器(熱交換器)
15 ろう材
20、25 フィン
20a、25a 貫通孔
22、42 ろう材層
25b 折り曲げ部
25b1 折り曲げ部の先端
30、40、50 伝熱管
41、51 心材管
52 亜鉛犠牲層(亜鉛層、アルミニウム合金層)
h、h1、h2 距離(折り曲げ部の先端と伝熱管表面との間の距離)
R 冷凍サイクル装置
8 Heat source side heat exchanger (heat exchanger)
12 Use-side heat exchanger (heat exchanger)
DESCRIPTION OF
h, h1, h2 distance (distance between the tip of the bent part and the heat transfer tube surface)
R Refrigeration cycle equipment
Claims (8)
前記フィンおよび前記伝熱管は、材料にアルミニウムまたはアルミニウム合金が使用され、
前記フィンと前記伝熱管は、前記貫通孔および前記折り曲げ部を介して、ろう付けにより接合され、かつ、前記折り曲げ部の先端と前記伝熱管表面との間の距離は、0.1mm以下である
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 A heat exchanger of a refrigeration cycle apparatus comprising: a heat transfer tube through which a refrigerant flows; and a plurality of fins that are stacked on each other, and through which the heat transfer tube penetrates and has a through hole having a bent portion that rises in a cylindrical shape,
The fin and the heat transfer tube are made of aluminum or aluminum alloy,
The fin and the heat transfer tube are joined by brazing via the through hole and the bent portion, and the distance between the tip of the bent portion and the surface of the heat transfer tube is 0.1 mm or less. A heat exchanger for a refrigeration cycle apparatus.
隣接する前記フィンは、前記折り曲げ部を介して互いに接触している
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 In the heat exchanger of the refrigerating cycle device according to claim 1,
The adjacent fins are in contact with each other through the bent portion. A heat exchanger of a refrigeration cycle apparatus, wherein the fins are adjacent to each other.
前記伝熱管の素材管を前記フィンの前記貫通孔に貫通させた後に、前記貫通孔の内径より大きくなるように、その外径を拡管して前記伝熱管を前記フィンに接合し、当該接合部分は前記ろう付けされる
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 In the heat exchanger of the refrigerating cycle device according to claim 1,
After passing the material tube of the heat transfer tube through the through hole of the fin, the outer diameter is expanded so as to be larger than the inner diameter of the through hole, and the heat transfer tube is bonded to the fin, and the bonded portion Is a brazing heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus.
前記ろう付けのためのろう材は、前記ろう付け前に前記フィンの表面にろう材層として形成される
ることを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 The heat exchanger of the refrigeration cycle according to claim 1,
The brazing material for the brazing is formed as a brazing material layer on the surface of the fin before the brazing.
前記ろう付けのためのろう材は、前記ろう付け前に前記伝熱管の表面にろう材層として形成される
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 The heat exchanger of the refrigeration cycle according to claim 1,
The brazing material for the brazing is formed as a brazing material layer on the surface of the heat transfer tube before the brazing.
前記フィンと前記伝熱管とが異なるアルミニウム合金で構成され、前記フィンの腐食電位が前記伝熱管の腐食電位よりも低い
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 The heat exchanger of the refrigeration cycle according to claim 1,
The heat exchanger of the refrigeration cycle apparatus, wherein the fin and the heat transfer tube are made of different aluminum alloys, and the corrosion potential of the fin is lower than the corrosion potential of the heat transfer tube.
前記伝熱管は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の心材管の外表面に溶射して形成される亜鉛を含む層が形成されている
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 The heat exchanger of the refrigeration cycle according to claim 1,
The heat transfer tube is formed with a layer containing zinc formed by thermal spraying on an outer surface of a core tube made of aluminum or aluminum alloy.
前記伝熱管は、アルミニウムまたはアルミニウム合金製の心材管の外表面に、前記心材管よりも亜鉛濃度が高いアルミニウム合金層がクラッドされた管で構成されている
ことを特徴とする冷凍サイクル装置の熱交換器。 The heat exchanger of the refrigeration cycle according to claim 1,
The heat transfer tube is composed of a tube in which an aluminum alloy layer having a zinc concentration higher than that of the core material tube is clad on the outer surface of the core material tube made of aluminum or aluminum alloy. Exchanger.
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CN108981417A (en) * | 2018-10-12 | 2018-12-11 | 泰铂(上海)环保科技股份有限公司 | A kind of air-conditioning pipe type heat exchanger and its processing method |
JP2019158215A (en) * | 2018-03-12 | 2019-09-19 | 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社 | Air conditioner and heat exchanger |
CN114811745A (en) * | 2022-05-12 | 2022-07-29 | 朱建军 | Heat exchanger for air conditioner and preparation method thereof |
-
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