JP6844729B2 - 熱交換器のフィン、および熱交換器 - Google Patents
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本開示はアルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に有機物層を配置した、熱交換器のフィンに関する。
空気調和装置の熱交換器に用いられるアルミニウムフィンでは、アルミニウムの耐食性を向上させるために、アルミニウム基材の表面に耐食性塗膜層を形成することが行われている。(たとえば、特許文献1(特開2010−223514号公報)参照。)
従来、アルミニウム基材に、耐食性塗布層を形成後に、基材をフィンの大きさに切断していた。そうすると、切断面に関しては、耐食性塗布層が形成されておらず、塗布層が形成されていない部分が熱交換器の表面に出ていた。塩害が著しい地域では、耐食性塗布層が形成されていない部分が表面に出ていると、その部分から、腐食が進行していく恐れがあった。
第1観点の熱交換器のフィンは、基板と、有機物層とを備えている。基板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっている。基板は、複数の伝熱管を配置するための穴または切り欠きが形成されている。有機物層は、基板の端面に配置されている。
第1観点の熱交換器のフィンは、基板の端面に有機物層が配置されているので、基板の腐食防止効果が大きい。
第2観点の熱交換器のフィンは、第1観点の熱交換器のフィンであって、有機物層は、基板の端面から連続する基板の表面にも配置されている。
第2観点の熱交換器のフィンは、基板の表面にも有機物層が配置されているので、基板の腐食防止効果がより大きい。
第3観点の熱交換器のフィンは、第2観点の熱交換器のフィンであって、有機物層の基板の表面部分の膜厚は、10μm以上300μm以下である。なお、ここで、基板の表面の有機物層の膜厚は、積層された複数のフィンのうちの最端部でない一のフィンを任意に抽出して、その基板の表面で最も厚い部分で定義する。
第3観点の熱交換器のフィンは、基板の表面に厚い有機物層が配置されているので、基板の腐食防止効果が大きい。
第4観点の熱交換器のフィンは、第1観点〜第3観点のいずれかの熱交換器のフィンであって、有機物層は、第1有機物層を有する。第1有機物層は、疎水性の有機物からなる。なお、疎水性とは、たとえば、水の接触角で50°以上である。第1有機物層は、厚みが10μm以上200μm以下である。
第4観点の熱交換器のフィンは、有機物層が、疎水性の第1有機物層を有するので、熱交換器を凝縮器として用いたときに、腐食防止効果が高い。
第5観点の熱交換器のフィンは、第4観点の熱交換器のフィンであって、第1有機物層は、ポリウレタン系、アクリル系、フッ素系および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。
第6観点の熱交換器のフィンは、第4観点の熱交換器のフィンであって、第1有機物層は、ポリウレタン系樹脂である。
第6観点の熱交換器のフィンは、第1有機物層として、ポリウレタン系樹脂を用いているので、耐候性に優れている。
第7観点の熱交換器のフィンは、第4観点〜第6観点のいずれかの熱交換器のフィンであって、有機物層は、さらに、第2有機物層を有する。第2有機物層は、第1有機物層と基板との間に配置される。第2有機物層は、疎水性のエポキシ系またはエポキシジンク系樹脂である。
第7観点の熱交換器のフィンにおける第2有機物層は、第1有機物層と基板との接着性を改善する。
第8観点の熱交換器のフィンは、第7観点の熱交換器のフィンであって、第2有機物層の厚みは、5μm以上40μm以下である。
第9観点の熱交換器のフィンは、第7観点または第8観点の熱交換器のフィンであって、有機物層は、さらに、第3有機物層を有している。第3有機物層は、基板の表面であって、第2有機物層と基板との間に配置されている。第3有機物層は、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系、アクリル系または、フッ素系樹脂のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。
第10観点の熱交換器のフィンは、第9観点の熱交換器のフィンであって、基板の端面には、基板側から順に、第2有機物層、第1有機物層が配置されており、基板の表面には、基板側から順に、第3有機物層、第2有機物層、第1有機物層が配置されている。さらに、第2有機物層および第1有機物層は、基板の端面および第3有機物層の表面を連続的に覆っている。
第11観点の熱交換器のフィンは、第1観点〜第10観点のいずれかの熱交換器のフィンであって、基板の端面は、風上側に配置される。
第11観点の熱交換器のフィンは、基板の風上側の端面に有機物層が配置されるため、基板の腐食が効果的に防止される。
第12観点の熱交換器のフィンは、第1観点〜第11観点のいずれかの熱交換器のフィンであって、基板は、さらに、フィンカラーを有している。フィンカラーは、基板の穴の周囲又は切り欠きの周縁部に配置される。フィンカラーは、基板の表面とは垂直な一方向に延びている。有機物層は、フィンカラーの端面の少なくとも一部に配置されている。
第12観点の熱交換器のフィンは、フィンカラーの端面に有機物層が配置されるため、基板の腐食が効果的に防止される。
第13観点の熱交換器は、第1観点〜第12観点のいずれかのフィンと、フィンと一体化している伝熱管とを含む複合体を備えている。伝熱管は、複数のフィンの穴または切り欠きを通過している。熱交換は、複合体を、空気の流れに対して、上流側、下流側に複数列備えている。もっとも上流側の有機物層の平均の厚みが10μm以上、もっとも風下側の有機物層の平均の厚みが10μm以下である。
第13観点の熱交換器は、上流側のフィンの有機物層の厚みが厚く、下流側が薄いので、効率良く、基板の防食効果を発揮させることができる。
第14観点の空気調和装置は、第13観点の熱交換器と、ファンとを備えている。ファンは、熱交換器に空気を送る。熱交換器は、室外機に利用される。
第14観点の空気調和装置は、塩害の影響を受けやすい室外機の熱交換器に用いた場合でも、基板の防食防止効果が大きい。
第15観点の熱交換器のフィンの製造方法は、(a)金属板を用意し、(b)金属板を切断して基板とし、(c)基板の表面および切断面に有機物層を形成する。金属板は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む。金属板を切断した基板に、有機物層を形成するため、切断面が有機物層で保護され、防食効果が発揮される。
第16観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第15観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、金属板は、さらに、第3有機物層を有する。第3有機物層は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の表面に塗布されている。
第17観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第15観点または第16観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、(a)の後、(c)の前に、さらに、(d)基板に複数の穴または切り欠きを形成する。
第18観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第17観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、(d)の後、(c)の前に、さらに、(e)基板に複数のフィンカラーを形成する。
第19観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第18観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、(e)の後、(c)の前に、さらに、(f)穴に伝熱管を挿入し、拡管を行い、フィンと、伝熱管を一体化させる。
第20観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第19観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、(f)の後、(c)の前に、さらに、(g)フィンと一体化された伝熱管の曲げ加工を行う。
第21観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第15観点〜第20観点のいずれかの熱交換器のフィンの製造方法であって、(c)において、有機物層は、最表面に疎水性の第1有機物層を有する。
第22観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第21観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、第1有機物層は、ポリウレタン系、アクリル系、フッ素系、および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。
第23観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第15観点〜第22観点のいずれかの熱交換器のフィンの製造方法であって、基板の風上側の表面に、風下側よりも厚く有機物層を形成する。
第24観点の熱交換器のフィンの製造方法は、第23観点の熱交換器のフィンの製造方法であって、基板の風上側の表面の有機物層の厚みは、10μm以上300μm以下である。
<第1実施形態>
(1)全体構成
第1実施形態の空気調和装置100の冷媒回路を図1に示す。また、第1実施形態の空気調和装置100の室外機50の概略を図2A、2Bに示す。図2Aは、室外機50を上から見た上面図であり、図2Bは、前から見た正面図(側面図)である。図2A、2Bには、前、後、右、左、上、下の向きを矢印で記入してある。
(1)全体構成
第1実施形態の空気調和装置100の冷媒回路を図1に示す。また、第1実施形態の空気調和装置100の室外機50の概略を図2A、2Bに示す。図2Aは、室外機50を上から見た上面図であり、図2Bは、前から見た正面図(側面図)である。図2A、2Bには、前、後、右、左、上、下の向きを矢印で記入してある。
本実施形態の空気調和装置100の冷媒回路は、図1に示すように、圧縮機1と、熱交換器4(凝縮器)と、膨張弁5と、熱交換器6(蒸発器)とを備えている。本実施形態の室外機50は、仕切り板8によって、図2Aの右側の機械室と、左側の熱交換室とに分けられている。機械室には、圧縮機1と膨張弁5とが配置されている。熱交換室には、熱交換器4(凝縮器)と、熱交換器4に空気を送るファン3とが配置されている。本実施形態の室内機(図示せず)は、熱交換器6(蒸発器)と、熱交換器6に空気を送るファン7とを有している。本実施形態においては、2つの熱交換器において、冷媒の流れを変更して、凝縮器と蒸発器とを切り換えて用いることは無い。言い換えると、本実施形態の空気調和装置は、冷房専用機である。
本実施形態の空気調和装置100の室外機50においては、図2Aまたは2Bに示すように、筐体2の中に、室外熱交換器4(凝縮器)、熱交換器4に空気を送るためのファン3、圧縮機1が配置されている。筐体2の後面、左側面、前面には、空気が通過するように穴が開けられている。ファン3を回転させることによって、空気は、後面、または、左側面より、筐体の内部に取り込まれ、熱交換器4を通過する間に冷媒と熱交換を行い、前面に排出される。
(2)室外熱交換器4
本実施形態の室外熱交換器4(凝縮器)の概略の上面図、正面図は図2A、2Bに、一部分を側面から見た図を図3に、フィン10a〜10cの配列を図4に示す。このフィンは、いわゆるワッフルフィンである。
本実施形態の室外熱交換器4(凝縮器)の概略の上面図、正面図は図2A、2Bに、一部分を側面から見た図を図3に、フィン10a〜10cの配列を図4に示す。このフィンは、いわゆるワッフルフィンである。
本実施形態の熱交換器4は、伝熱管30と、フィン10とを備えている。伝熱管30は内部に冷媒を流す。フィン10は、穴17を有し、穴17に挿入された伝熱管30と接触している。フィン10は、冷媒と空気の熱交換を促進する。
熱交換器4は、筐体2の左側面と後面に沿って、直線部分4bが配置され、その間に湾曲部4aが配置され、全体としてL字形状となっている。伝熱管30もほぼ同様の形状である。伝熱管30は金属製である。伝熱管30の材料は、主として、アルミニウムまたは銅である。
図2Aの熱交換器4のAA断面の図を、図4に示す。図4は、フィン10a〜10cの配置を示す図である。本実施形態においては、もっとも風上のフィン10aから、風下に向かってフィン10b、フィン10cが3列に並べられている。フィンの配列は、熱交換量に応じて、1列、2列であっても良い。
フィン10aと10cは同じ形である。フィン10bも基本的に同じ形であるが、高さ方向に、フィン10aまたはフィン10cにおいて隣接する伝熱管30の中間の高さに、フィン10bに隣接する伝熱管30は配列されている。
一つのフィン10aに配置される、伝熱管30を挿入する穴17の数は、たとえば、20〜70である。
フィン10aの幅は、たとえば、10mm以上200mm以下である。
フィンピッチFPは、たとえば、0.5mm以上4.00mm以下である。1.3mm以上1.7mm以下がより好ましい。
(3)フィン10a
図4のもっとも風上側に配置されているフィン10aを示した図を図5に示す。図5のBB断面図に相当するのが、図7の模式図である。ただし、図7は、熱交換器4に組み込まれた状態と同様に、フィン10aを複数重ねた状態で、切断した断面図である。また、図6は、フィン10aの断面の有機物層25の構成を模式的に示したものである。
図4のもっとも風上側に配置されているフィン10aを示した図を図5に示す。図5のBB断面図に相当するのが、図7の模式図である。ただし、図7は、熱交換器4に組み込まれた状態と同様に、フィン10aを複数重ねた状態で、切断した断面図である。また、図6は、フィン10aの断面の有機物層25の構成を模式的に示したものである。
フィン10は、基板20と、有機物層25とを備えている。
基板20の厚みは、0.05mm以上、0.15mm以下である。より好ましくは、0.9mm以上、0.12mm以下である。本実施形態においては、厚みが約0.115mmである。基板20の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。基板20の材料は、アルミニウムを95%以上99.9%以下含んでも良い。
基板20は、風上側の端面11、風上側の表面13、フィンカラー16、風下側の表面14、風下側の端面12を有している。フィンカラー16は、フィンカラーの端面16aを有している。
基板20は、リボン状に細長い板であり、その長手方向に等間隔に穴17が形成されている。穴17には、伝熱管30が挿入される。フィン10には、穴17の周囲にフィンカラー16が形成されている。フィンカラー16は、図7に示すように、基板の表面13、14に垂直な一方向に延びている。フィンカラー16によって、フィン10と伝熱管30の接触が面的に広がっている。フィンカラー16は、基板20の表面13、14とは反対側に、端面16aを有している。
有機物層25は、少なくとも、基板20の風上側の表面13と、風上側端面11と、風上側のフィンカラーの端面16aとに形成されている。図7から判る様に、有機物層25は、フィン10aの風上側のフィンカラー16の上にも形成されている。有機物層25の厚みは必ずしも一様ではない。伝熱管の挿入される穴17よりも風上側の端面11において、有機物層25の膜厚は厚く、風下側の端面12においては、有機物層25の膜厚は薄い。図4の複数列のフィン10a〜10cで比べると、最も風上側のフィン10aの表面の有機物層の膜厚は、風下側のフィン10b、10cの表面の有機物層25の膜厚よりも厚い。本実施形態においては、基板20の風上側端面11の有機物層25の厚みは、65μmであり、基板20の表面の最も有機物層25が厚い部分での厚みは、216μmである。基板20の表面13の有機物層25の最も厚い部分の厚みは、たとえば、10μm以上300μm以下である。20μm以上が好ましく、50μm以上、100μm以上がより好ましい。端面11においては、有機物層25の膜厚は、たとえば、20μm以上100μm以下である。なお、本明細書において、有機物層25の膜厚範囲を議論するときには、有機物層25の膜厚は、特に断りが無い場合、最も風上側のフィン10aで議論する。そして、フィン10aにおいて、積層された複数のフィン10aのうちの最端部でない一のフィン10aを任意に抽出して、その基板20の表面13で最も厚い部分の膜厚で議論する。以下、第1有機物層23、第2有機物層22、第3有機物層21の場合も同様である。
有機物層25は、図6に示すように、第1有機物層23と、第2有機物層22と、第3有機物層21とを含む。
第1有機物層23は、有機物層25のうちで、最表面に形成されている。第1有機部層は、基板20の両表面と、風上側端面11、風上側のフィンカラー16(フィンカラーの端面16aを含む)の上に形成されている。第1有機物層23は、特に風上側表面13、風上側端面11に厚く形成され、風下側表面14、風下側端面12には、より薄く形成されるか、ほとんど形成されない。第1有機物層23の厚みは、たとえば、10μm以上200μm以下である。第1有機物層23は、疎水性有機化合物である。第1有機物層23は、ポリウレタン系、アクリル系、フッ素系、および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。本実施形態においては、ポリウレタン系の樹脂を用いている。ポリウレタン系樹脂は、耐候性に優れている。また、入手が容易で、コストも低い。
第2有機物層22は、第1有機物層23と、基板20との間に用いられる。第2有機物層22の厚みは、たとえば、5μm以上40μm以下である。第2有機物層22は、第1有機物層23と基板20または下地層である第3有機物層21との密着性を向上させるために用いられる。第2有機物層22は、疎水性有機化合物である。第2有機物層は、エポキシ系またはエポキシジンク系の樹脂である。エポキシジンク系の樹脂を用いる場合は、第2有機物層22の下地に下記第3有機物層21とは別に、さらに別の有機物層を配置するのが好ましい。
第3有機物層21は、基板20の表面13、14に一様に設けられている。第3有機物層21は、両端面11、12、フィンカラーの端面16aには配置されていない。第3有機物層の膜厚は、0.5μm以上10μm以下である。第3有機物層21も、疎水性有機化合物である。第3有機物層21は、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系、アクリル系または、フッ素系樹脂のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせであっても良い。ここでは、エポキシ系樹脂を用いる。
(4)熱交換器4のフィン10の製造方法
次に、熱交換器4のフィン10の製造方法について、図面を用いて、説明する。図8は、熱交換器の製造法を示す、フローチャートである。
次に、熱交換器4のフィン10の製造方法について、図面を用いて、説明する。図8は、熱交換器の製造法を示す、フローチャートである。
まず、基板20の材料として金属板を準備する(S101)。金属板には、あらかじめ、第3有機物層21を表面に形成しておく。第3有機物層21には、適当な色がつけられているのが好ましい。本実施形態では、黄色に着色している。
リボン状、長方形形状のフィン10の形になるように、金属板を切断して基板20とする(S102)。そうすると、金属板の切断面(基板20の端面11、12)には、有機物層25は、配置されていない。
次に、長方形状の基板20に、穴17を複数開ける(S103)。この穴17は、伝熱管30を挿入するためのものである。穴17を開けた後で、穴の周囲にフィンカラー16を形成する(S104)。
次に、フィン10を穴17が揃うように、フィン10を一定の間隔(フィンカラー16の高さ)で配置し、伝熱管30を穴17に挿入する(S105)。
次に、伝熱管30の拡管を行い、伝熱管30とフィン10を一体化する。
次に、伝熱管30とフィン10を一体化したものを必要な列数だけ並べる。そうして、伝熱管30とフィン10を一体化したものの伝熱管30に対して、曲げ加工を行う(S106)。言い換えると、熱交換器4の湾曲部4aを形成する(図2A参照)。
伝熱管30とフィン10を一体化したものに対して、有機物を吹き付けて、基板20の端面11および表面13、あるいはフィンカラー16に有機物層25を形成する(S107)。有機物層の厚みは、10μm以上300μm以下である。有機物を吹き付ける方向は、熱交換器4において、空気の流れる方向と、同じである。たとえば、図7の矢印の向きである。有機物の塗布は、2段階で行われ、2種類の有機物が吹き付けられる。先に吹き付けられる有機物は、疎水性エポキシ系樹脂である。これによって、第2有機物層22が形成される。次に、別の有機物が吹き付けられ、第1有機物層23が形成される。この有機物も、疎水性有機化合物であり、ポリウレタン系、アクリル系、および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。
ステップS107では、3列のフィン10a〜10cに対して有機物が吹き付けられる。しかし、ステップS107において、有機物層25が十分な厚みに形成されるのは、3列に配置されたフィン10a〜10cの内で、最も風上側に配置されるフィン10aだけである。また、フィン10aの表面のうち穴17よりも風上側表面13のさらに風上側の部分に、十分な厚みの有機物層25が形成される。
なお、第1有機物層23、第2有機物層22には、第3有機物層21とは、異なる着色がされているのが好ましい。本実施形態では、第1有機物層23、第2有機物層22は、グレーに、第3有機物層21は、黄色に着色されている。異なる着色がされていると、第1有機物層23、第2有機物層22が塗布されたか否か容易に判別することができる。また、第1有機物層23、第2有機物層22が十分な厚みの部分と、薄い部分または未塗布部分の境界も見分けやすい。
(5)特徴
(5−1)
本実施形態の熱交換器4のフィン10は、基板20と、有機物層25とを備えている。基板20の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。有機物層25は、基板20の端面11に配置されている。
(5−1)
本実施形態の熱交換器4のフィン10は、基板20と、有機物層25とを備えている。基板20の材料は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。有機物層25は、基板20の端面11に配置されている。
従来、有機物層25は、基板の端面11には、施されていなかった。本実施形態では、基板20の端面11に有機物層25を配置することにより、基板20の腐食防止効果が大きい。
また、本実施形態においては、有機物層25は、基板20の風上側のフィンカラーの端面16aにも配置されている。基板20の風上側のフィンカラーの端面16aに有機物層25を配置することにより、基板20の腐食防止効果が大きい。
(5−2)
本実施形態において、有機物層25は、基板20の端面11および端面から連続する基板の表面13に配置されている。
本実施形態において、有機物層25は、基板20の端面11および端面から連続する基板の表面13に配置されている。
基板20の表面13にも有機物層25が形成されているため、基板20の腐食防止効果が大きい。
(5−3)
本実施形態の熱交換器のフィン10の有機物層25の基板の表面部分の膜厚は、10μm以上300μm以下である。
本実施形態の熱交換器のフィン10の有機物層25の基板の表面部分の膜厚は、10μm以上300μm以下である。
厚み10μm以上の有機物層25を基板20の端面11より近い表面13に配置することにより、十分な腐食防止効果を得る事ができる。
また、厚みが300μmを超えると、フィン10の熱伝達性能が低下する。
(5−4)
本実施形態の有機物層25は、疎水性の有機化合物である、第1有機物層23を含んでいる。また、疎水性の有機化合物は、有機物層の最表面に配置されている。疎水性とは、たとえば、水の接触角では、50°以上である。
本実施形態の有機物層25は、疎水性の有機化合物である、第1有機物層23を含んでいる。また、疎水性の有機化合物は、有機物層の最表面に配置されている。疎水性とは、たとえば、水の接触角では、50°以上である。
本実施形態のフィン10は、冷房専用の空気調和装置100に用いられる室外熱交換器4に特に適している。空気調和装置が冷房暖房切換可能である場合、暖房時には、室外熱交換器は、蒸発器として用いられる。このような場合は、フィン10のコーティングに用いられる有機物層25は、親水性のものが適切である。蒸発器は、フィンに着霜する可能性があるが、疎水性のコーティングの場合、着想した水分が塊りとなり、排水性が悪いからである。しかし、冷房専用の空気調和装置の場合、室外熱交換器の着霜の心配は無い。むしろ、塩分の多い多湿の環境で使用する場合は、疎水性のコーティングにより、塩分を含む水分のフィンへの付着を防ぎ、腐食防止効果を上げる。
疎水性の第1有機物層は、ポリウレタン系、アクリル系、フッ素系、および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。ポリウレタン系樹脂が特に好ましい。ポリウレタン系樹脂は、耐候性に優れている。コストも低く、入手も容易である。
(5−5)
有機物層25は、さらに、疎水性の第2有機物層22を有している。第2有機物層22は、第1有機物層23と基板20との間に配置される。第2有機物層は、エポキシ系、またはエポキシジンク系樹脂である。第2有機物層の厚みは、5μm以上40μm以下である。
有機物層25は、さらに、疎水性の第2有機物層22を有している。第2有機物層22は、第1有機物層23と基板20との間に配置される。第2有機物層は、エポキシ系、またはエポキシジンク系樹脂である。第2有機物層の厚みは、5μm以上40μm以下である。
第2有機物層22は、第1有機物層23と、基板20または第3有機物層21との密着性を改善する。
(5−6)
本実施形態の有機物層25が形成されている端面11は、風上側の端面11である。また、複数のフィン10a〜10cが風上から風下に向かって複数列配列される場合には、最も風上側に配列されるフィン10aの風上側端面11である。
本実施形態の有機物層25が形成されている端面11は、風上側の端面11である。また、複数のフィン10a〜10cが風上から風下に向かって複数列配列される場合には、最も風上側に配列されるフィン10aの風上側端面11である。
最も上流側のフィン10aの有機物層25の平均の厚みは、10μm以上である。中央、下流側のフィン10b、10cの有機物層25の平均の厚みは、10μm以下である。
塩分、水分を多量に含む空気の環境に、熱交換器がさらされた場合、最も耐食性がシビアになるのは、風上側の端面11であり、この部分に十分な厚みの有機物層を配置することにより、十分な腐食防止効果を得ることができる。
(5−7)
第1有機物層23および第2有機物層22は、基板20の風上側の表面13にも配置されている。
第1有機物層23および第2有機物層22は、基板20の風上側の表面13にも配置されている。
第1有機物層23および第2有機物層22を端面11だけでなく、風上側の表面13にも配置することにより、より、十分な腐食防止効果が得られる。
(5−8)
本実施形態の有機物層25は、さらに、第3有機物層21を有している。第3有機物層は、基板の上に、配置されている。第1、第2有機物層がある場合は、それらよりも、基板に近い位置である。第3有機物層は、疎水性のエポキシ系の樹脂である。第3有機物層の厚みは、0.5μm以上10μm以下である。第3有機物層の厚みは比較的均一である。第3有機物層は、通常、基板加工前に塗布されるので、プレコートとも呼ばれる。
本実施形態の有機物層25は、さらに、第3有機物層21を有している。第3有機物層は、基板の上に、配置されている。第1、第2有機物層がある場合は、それらよりも、基板に近い位置である。第3有機物層は、疎水性のエポキシ系の樹脂である。第3有機物層の厚みは、0.5μm以上10μm以下である。第3有機物層の厚みは比較的均一である。第3有機物層は、通常、基板加工前に塗布されるので、プレコートとも呼ばれる。
第3有機物層21は、基板の端面、フィンカラー上などには、形成されていない。
第3有機物層は、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系、アクリル系または、フッ素系樹脂のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。第3有機物層としては、エポキシ系樹脂が好ましい。第3有機物層が第2有機物層と同じエポキシ系樹脂であると、第2有機物層を密着性が高い。また、第3有機物層は、フィンの風下側など、第1有機物層、第2有機物層がほとんど形成されない部分においては、疎水性であるので防食効果がある。したがって、冷房専用空気調和装置の室外熱交換器に用いた場合に、腐食防止効果が高い。
(5−9)
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、(a)〜(c)を含む。(a)では、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む金属板を用意する(S101)。金属板は、あらかじめ第3有機物層が塗布(プレコート)されていてもよい。(b)では、金属板を切断して基板とする(S102)。(c)では、基板20の表面および切断面に、有機物層を形成する(S107)。
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、(a)〜(c)を含む。(a)では、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含む金属板を用意する(S101)。金属板は、あらかじめ第3有機物層が塗布(プレコート)されていてもよい。(b)では、金属板を切断して基板とする(S102)。(c)では、基板20の表面および切断面に、有機物層を形成する(S107)。
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、基板を切断した後に、基板の切断面に、有機物層を形成する。逆に有機物層を基板の表面に形成した後で、基板を切断すれば、切断面に有機物層は形成されない。本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、切断面に有機物層を有しており、基板の腐食防止効果が高い。
また、(c)における、有機物層の形成は、吹き付け法により行われる。吹きつけは、熱交換器の風上側より、有機物を基板の端面に向かって吹き付けることによって、行われる。
吹きつけ法による、有機物の塗布は、膜厚は一様にならないが、必要な部分に必要な厚みの有機膜層を形成することができる。本実施形態のフィン10aは、より塩分や水分を含んだ空気に多くさらされる風上側の表面13に厚く有機物層25を形成することができる。逆に、風下側の表面14には薄く有機物層25を形成する。この部分に厚く有機物層を形成すると熱交換効率が低下する。
また、(c)で形成する有機物層は、最表面に疎水性の第1有機物層を有する。したがって、(5−4)で説明したのと同じ理由で、有機物層を冷房専用空気調和装置の室外熱交換器に用いた場合に、腐食防止効果が高い。
第1有機物層は、ポリウレタン系、アクリル系、フッ素系、および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである。
(5−10)
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、さらに、(d)、(e)、(f)、(g)を含む。
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、さらに、(d)、(e)、(f)、(g)を含む。
(d)では、基板に複数の穴を開ける(S103)。(d)は、(a)の後、(c)の前である。
(e)では、基板に複数のフィンカラーを形成する(S104)。(e)は、(d)の後、(c)の前である。
(f)では、穴に伝熱管を挿入し、拡管を行い、前記フィンと、前記伝熱管を一体化させる(S105)。(f)は、(e)の後、(c)の前である。
(g)では、フィンと一体化された伝熱管の曲げ加工を行う(S106)。(g)は、(f)の後、(c)の前である。
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法は、(a)、(b)、(d)、(e)、(f)、(g)、(c)の順に実施される。したがって、いずれにしても、金属板を切断して、基板とした後に、基板の切断面に、有機物層を形成するので、切断面に有機物層を有しており、基板の腐食防止効果が高い。
(5−11)
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法の(c)において、基板20の風上側の表面13に、風下側の表面14よりも厚く有機物層25を形成する。
本実施形態の熱交換器のフィンの製造方法の(c)において、基板20の風上側の表面13に、風下側の表面14よりも厚く有機物層25を形成する。
したがって、本実施形態のフィン10aは、より塩分や水分を含んだ空気に多くさらされる風上側の表面13に厚く有機物層25を形成するため、腐食防止効果が高い。また、風下側の表面14の有機物層25をより薄くすることにより、熱交換効率の低下を防止できる。
基板の風上側の表面の有機物層の厚みは、10μm以上300μm以下である。10μm以上の膜厚の有機物層を形成することにより、より腐食防止効果を高めることができる。
(6)変形例
(6−1)変形例1A
第1実施形態では、フィン10の基板20に伝熱管30を挿入するための穴17が形成されていた。この穴17は、基板20の端部と繋がっていてもよい。言い換えると、穴の代わりに切り欠きが形成されていても良い。図9に示すように、変形例1Aのフィン101では、穴17ではなく、切り欠き171が形成されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
(6−1)変形例1A
第1実施形態では、フィン10の基板20に伝熱管30を挿入するための穴17が形成されていた。この穴17は、基板20の端部と繋がっていてもよい。言い換えると、穴の代わりに切り欠きが形成されていても良い。図9に示すように、変形例1Aのフィン101では、穴17ではなく、切り欠き171が形成されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
変形例1Aのフィン101では、基板20の端面11および風上側表面13に有機物層25を配置することにより、基板20の腐食防止効果が大きい。その他(5)で説明したのと同様の作用効果が得られる。
(6−2)変形例1B
第1実施形態では、図1に示すように、一の冷媒回路に、室外熱交換器4と、室内熱交換器6が、一つずつ、接続されている場合であった。変形例1Bでは、一の冷媒回路に複数の室内熱交換器が接続されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合も第1実施形態と同様の効果が得られる。
第1実施形態では、図1に示すように、一の冷媒回路に、室外熱交換器4と、室内熱交換器6が、一つずつ、接続されている場合であった。変形例1Bでは、一の冷媒回路に複数の室内熱交換器が接続されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合も第1実施形態と同様の効果が得られる。
また、室外熱交換器4が複数の場合、または、室外熱交換器4と室内熱交換器6がともに複数の場合も、同様である。
(6−3)変形例1C
第1実施形態では、フィンがワッフルフィンの場合について説明した。変形例1Cでは、フィンは切り起こしフィンである。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
第1実施形態では、フィンがワッフルフィンの場合について説明した。変形例1Cでは、フィンは切り起こしフィンである。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
(6−4)変形例1D
第1実施形態では、熱交換器4の湾曲部4aが1箇所である場合であった。変形例1Dにおいては、熱交換器4は、湾曲部4aを有さない。言い換えると、熱交換器4は、直線部4bのみで構成されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
第1実施形態では、熱交換器4の湾曲部4aが1箇所である場合であった。変形例1Dにおいては、熱交換器4は、湾曲部4aを有さない。言い換えると、熱交換器4は、直線部4bのみで構成されている。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
なお、変形例1Dの場合、熱交換器のフィンの製造方法において、伝熱管を曲げるステップS106は不要である。したがって、伝熱管を拡管し基板に固定した(S105)あとで、基板に有機物層を形成してもよい(S107)。
(6−5)変形例1E
第1実施形態では、熱交換器4の湾曲部4aが1箇所である場合であった。変形例1Eにおいては、熱交換器4の湾曲部4aが2箇所存在する。室外機50の筐体2の3側面(左、後、右)に、熱交換器4が2箇所で折り曲げられて配置されている。ファン3は、筐体2の上部に配置され、熱交換器4で熱交換した空気は、筐体2の上部より上向きに吹出される。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
第1実施形態では、熱交換器4の湾曲部4aが1箇所である場合であった。変形例1Eにおいては、熱交換器4の湾曲部4aが2箇所存在する。室外機50の筐体2の3側面(左、後、右)に、熱交換器4が2箇所で折り曲げられて配置されている。ファン3は、筐体2の上部に配置され、熱交換器4で熱交換した空気は、筐体2の上部より上向きに吹出される。その他の構成は、第1実施形態と同様である。この場合、第1実施形態と同様の作用効果が得られる。
また、熱交換器4は、室外機50の筐体2の4側面に配置されていてもよい。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
1 圧縮機
2 筐体
3、7 ファン
4 室外熱交換器
5 膨張弁
6 室内熱交換器
10、10a〜10c、101 フィン
11 風上側端面
12 風下側端面
13 風上側表面
14 風下側表面
16 フィンカラー
17 穴
171 切り欠き
20 基板
21 第3有機物層
22 第2有機物層
23 第1有機物層
25 有機物層
30 伝熱管
50 室外機
100 空気調和装置
2 筐体
3、7 ファン
4 室外熱交換器
5 膨張弁
6 室内熱交換器
10、10a〜10c、101 フィン
11 風上側端面
12 風下側端面
13 風上側表面
14 風下側表面
16 フィンカラー
17 穴
171 切り欠き
20 基板
21 第3有機物層
22 第2有機物層
23 第1有機物層
25 有機物層
30 伝熱管
50 室外機
100 空気調和装置
Claims (15)
- 熱交換器(4)のフィン(10、10a、101)であって、
前記フィンは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、複数の伝熱管を配置するための穴(17)または切り欠き(171)の形成された基板(20)を備え、
前記基板の端面(11)には、前記基板側から順に、第2有機物層(22)、第1有機物層(23)が配置されており、
前記基板の表面(13)には、前記基板側から順に、第3有機物層(21)、前記第2有機物層、前記第1有機物層が配置されており、
前記第2有機物層および前記第1有機物層は、前記基板の端面および前記第3有機物層の表面を連続的に覆っている、
熱交換器のフィン。 - 前記第3有機物層は、エポキシ系、ウレタン系、ポリエステル系、アクリル系または、フッ素系樹脂のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである、
請求項1に記載の熱交換器のフィン。 - 前記第2有機物層は、疎水性のエポキシ系またはエポキシジンク系樹脂である、
請求項1または2に記載の熱交換器のフィン。 - 前記第1有機物層は、
厚みが10μm以上200μm以下であり、疎水性である、
請求項1から3のいずれかに記載の熱交換器のフィン。 - 前記基板の前記表面の前記第3有機物層と前記第2有機物層と前記第1有機物層の合計の膜厚は、10μm以上300μm以下である、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱交換器のフィン。 - 前記第1有機物層は、ポリウレタン系、アクリル系、フッ素系、および、ポリエステル系のグループの中から選択した1の樹脂または組み合わせである、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱交換器のフィン。 - 前記第1有機物層は、ポリウレタン系樹脂である、
請求項6に記載の熱交換器のフィン。 - 前記第2有機物層の厚みは、5μm以上40μm以下である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱交換器のフィン。 - 前記端面は、風上側に配置される、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱交換器のフィン。 - 前記基板は、さらに、
前記穴の周囲又は前記切り欠きの周縁部に、前記基板の表面とは垂直な一方向に延びるフィンカラー(16)をさらに有し、
前記第2有機物層および前記第1有機物層は、前記フィンカラーの端面(16a)の少なくとも一部に配置されている、
請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱交換器のフィン。 - 熱交換器(4)であって、
複数のフィン(10、10a、101)と、前記フィンと一体化している伝熱管(30)と、
を有する複合体
を備え、
前記フィンは、
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記複数の伝熱管を配置するための穴(17)または切り欠き(171)の形成された基板(20)と、
前記基板の端面(11)および基板表面に配置された有機物層(25)と、
を備え、
前記有機物層(25)は、前記基板(20)の空気流れ風上側表面(13)および風上側端面(11)のみに形成されるか、あるいは、前記基板(20)の空気流れ風上側表面(13)および風上側端面(11)に形成される厚みが、前記基板(20)の空気流れ風下側表面(14)および風下側端面(12)に形成される厚みよりも厚い、
熱交換器。 - 熱交換器(4)であって、
複数のフィン(10、10a、101)と、前記フィンと一体化している伝熱管(30)と、
を有する複合体を空気流れに対して、上流側、下流側に、複数列備え、
前記フィンは、
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記複数の伝熱管を配置するための穴(17)または切り欠き(171)の形成された基板(20)と、
前記基板の端面(11)および基板表面に配置された有機物層(25)と、
を備え、
前記有機物層は、もっとも上流側のフィンの前記基板の端面(11)および基板表面のみに形成されるか、あるいは、もっとも上流側のフィンの有機物層の厚みは、風下側のフィンの有機物層の厚みよりも厚い、
熱交換器。 - 熱交換器(4)であって、
複数のフィン(10、10a、101)と、前記フィンと一体化している伝熱管(30)と、
を有する複合体を空気流れに対して、上流側、下流側に、複数列備え、
前記フィンは、
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、前記複数の伝熱管を配置するための穴(17)または切り欠き(171)の形成された基板(20)と、
前記基板の端面(11)および基板表面に配置された有機物層(25)と、
を備え、
もっとも上流側のフィンの有機物層の平均の厚みは、風下側のフィンの有機物層の平均の厚みよりも厚い、
熱交換器。 - もっとも上流側の有機物層の平均の厚みが10μm以上、もっとも風下側の有機物層の平均の厚みが10μm以下である、
請求項11〜13のいずれか1項に記載の熱交換器。 - 請求項11〜14のいずれか1項に記載の熱交換器(4)と、
前記熱交換器に空気を送るためのファン(3)と、
を備え、
前記熱交換器を室外、かつ、凝縮器専用として利用する、
空気調和装置(100)。
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