JP6891490B2 - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換器及びその製造方法、特に、扁平管とフィンとが接着によって接合されてなる熱交換器及びその製造方法に関する。

従来より、空気調和装置等に使用される熱交換器として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管と、扁平管が嵌め込まれる挿入部が形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製のフィンと、を有するものがある。このような熱交換器として、特許文献１（特許第５７２７２９９号）に示すように、扁平管の外表面に接着性の樹脂を含む接着剤を塗布して塗膜を形成しておき、塗膜が形成された扁平管をフィンの挿入部に嵌め込み、塗膜を介してフィンと扁平管とを接着することによって接合されたものがある。

上記特許文献１の熱交換器及びその製造方法では、扁平管への接着剤の付着性が良好なものとはいえず、扁平管の外表面に接着剤を均一に塗布すること、ひいては、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成することが難しい。このため、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能にバラつきが発生しやすくなる。

本発明の課題は、扁平管とフィンとが接着によって接合されてなる熱交換器及びその製造方法において、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成できるようにして、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能のバラつきを抑えることにある。

第１の観点にかかる熱交換器の製造方法は、溶射膜を形成する工程と、塗膜を形成する工程と、フィンと扁平管とを接着する工程と、を有している。ここで、溶射膜を形成する工程は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管の外表面に、亜鉛を含む溶射材を溶射して最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜を形成する工程である。塗膜を形成する工程は、溶射膜が形成された扁平管の外表面に、アルミニウム又はアルミニウム合金製のフィンと扁平管とを接着する樹脂を含む接着剤を塗布して塗膜を形成する工程である。フィンと扁平管とを接着する工程は、フィンに形成された挿入部に、溶射膜及び塗膜が形成された扁平管を嵌め込み、塗膜を介してフィンと扁平管とを接着する工程である。ここで、最大粗さは、ＪＩＳ Ｂ ６００１：２００１に準拠して測定される値である。

ここでは、上記のように、扁平管の外表面に塗膜を形成するのに先だって、扁平管の外表面に溶射膜を最大粗さが１０〜２５μｍになるように形成している。すなわち、最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜が形成された扁平管の外表面に塗膜を形成している。このため、ここでは、溶射膜に含まれる亜鉛によって、扁平管を防食する効果を得ることができる。しかも、ここでは、溶射膜が形成された扁平管の外表面の最大粗さを１０〜２５μｍの範囲内にすることによって、扁平管の外表面の表面粗さを塗膜の付着性が良好になる程度まで大きくすることができるため、扁平管の外表面に塗膜を形成する接着剤を均一に塗布できるようになり、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成する効果を得ることができる。

これにより、ここでは、扁平管とフィンとが接着によって接合されてなる熱交換器の製造方法において、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能のバラつきを抑えることができる。

第２の観点にかかる熱交換器の製造方法は、第１の観点にかかる熱交換器の製造方法において、溶射膜を形成する工程時に、溶射膜が、中心線平均粗さが０．６〜２．５μｍになるように扁平管の外表面に形成される。ここで、中心線平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ ６００１：２００１に準拠して測定される値である。

ここでは、上記のように、溶射膜が形成された扁平管の外表面の表面粗さを、最大粗さを１０〜２５μｍの範囲内にするだけでなく、中心線平均粗さを０．６〜２．５μｍの範囲内にすることによって、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能のバラつきをさらに抑えることができる。

第３の観点にかかる熱交換器の製造方法は、第１又は第２の観点にかかる熱交換器の製造方法において、溶射膜を形成する工程が、扁平管の外表面に溶射材を溶射する溶射工程と、溶射工程後に扁平管の温度を上げる拡散工程と、を有している。

ここでは、上記のように、扁平管の外表面に溶射膜を形成するのにあたり、扁平管の外表面に溶射材を溶射するだけでなく、扁平管の温度を上げて溶射材を扁平管の外表面に拡散させることによって、溶射膜の扁平管の外表面への付着性を向上させるとともに、扁平管の外表面を所望の表面粗さの範囲内にするのに寄与できる。

第４の観点にかかる熱交換器の製造方法は、第１〜第３の観点のいずれかにかかる熱交換器の製造方法において、接着剤が、樹脂よりも熱伝導性の高い熱伝導性フィラーを含んでいる。

上記のように、扁平管の外表面に形成される塗膜が熱伝導性フィラーを含むようにすると、塗膜を介して接着されたフィンと扁平管との間の熱伝導性能を向上させることができるものの、扁平管の外表面に塗膜を形成する接着剤を均一に塗布しにくくなる傾向が現れるため、均一で付着性の良い塗膜を形成することが難しくなる傾向にある。

しかし、ここでは、上記のように、扁平管の外表面に塗膜を形成するのに先だって、扁平管の外表面に最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜を形成するようにしている。すなわち、最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜が形成された扁平管の外表面に塗膜を形成しているため、接着剤に熱伝導性フィラーを含むものを使用するにもかかわらず、扁平管の外表面に接着剤を均一に塗布することができ、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成する効果を得ることができる。

第５の観点にかかる熱交換器の製造方法は、第１〜第４の観点のいずれかにかかる熱交換器の製造方法において、フィンと扁平管とを接着する工程後に、扁平管の管軸方向の端部をアルミニウム又はアルミニウム合金製のヘッダに扁平管の管軸方向の端部をロウ付け又は溶接によって接合する工程、をさらに有している。

ここでは、上記のように、耐圧強度が要求される扁平管とヘッダとの接合については、フィンと扁平管との接着による接合とは異なり、ロウ付け又は溶接によって行うようにしている。このため、ここでは、フィンと扁平管とを接着によって接合しているにもかかわらず、フィンと扁平管との間の熱伝導性能が良好で、しかも、扁平管とヘッダとの接合部分における耐圧強度も良好な熱交換器を得ることができる。

第６の観点にかかる熱交換器の製造方法は、第５の観点にかかる熱交換器の製造方法において、塗膜を形成する工程時に、扁平管の管軸方向の端部に接着剤を塗布しないようにする、又は、扁平管の管軸方向の端部に塗布された接着剤を除去する。

扁平管の外表面に塗膜を形成する際に、扁平管の管軸方向の端部に接着剤を塗布したままにしておくと、扁平管とヘッダとをロウ付け又は溶接によって接合する際に、扁平管の管軸方向の端部に形成された塗膜を除去する作業等が必要となり、ロウ付け又は溶接作業を阻害するおそれがある。

そこで、ここでは、上記のように、扁平管の外表面に塗膜を形成するにあたり、扁平管の管軸方向の端部に接着剤を塗布しない又は扁平管の管軸方向の端部に塗布された接着剤を除去するようにしている。これにより、ここでは、扁平管とヘッダとをロウ付け又は溶接によって接合する作業をスムーズに行うことができ、熱交換器の生産性を向上させることができる。

第７の観点にかかる熱交換器は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管と、扁平管が嵌め込まれる挿入部が形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製のフィンと、溶射膜と、塗膜と、を有している。溶射膜は、扁平管の外表面に最大粗さが１０〜２５μｍになるように形成された亜鉛を含んでいる。塗膜は、溶射膜が形成された扁平管の外表面に形成されており、フィンと扁平管とを接着する樹脂を含んでいる。ここで、最大粗さは、ＪＩＳ Ｂ ６００１：２００１に準拠して測定される値である。

ここでは、上記のように、最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜が形成された扁平管の外表面に塗膜を形成している。このため、ここでは、溶射膜に含まれる亜鉛によって、扁平管を防食する効果を得ることができる。しかも、ここでは、溶射膜が形成された扁平管の外表面の最大粗さを１０〜２５μｍの範囲内にすることによって、扁平管の外表面の表面粗さを塗膜の付着性が良好になる程度まで大きくすることができるため、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成する効果を得ることができる。

これにより、ここでは、扁平管とフィンとが接着によって接合されてなる熱交換器において、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能のバラつきを抑えることができる。

第８の観点にかかる熱交換器は、第７の観点にかかる熱交換器において、溶射膜が、中心線平均粗さが０．６〜２．５μｍになるように扁平管の外表面に形成されている。ここで、中心線平均粗さは、ＪＩＳ Ｂ ６００１：２００１に準拠して測定される値である。

ここでは、上記のように、溶射膜が形成された扁平管の外表面の表面粗さを、最大粗さを１０〜２５μｍの範囲内にするだけでなく、中心線平均粗さを０．６〜２．５μｍの範囲内にすることによって、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能のバラつきをさらに抑えることができる。

第９の観点にかかる熱交換器は、第７又は第８の観点にかかる熱交換器において、塗膜が、樹脂よりも熱伝導性の高い熱伝導性フィラーを含んでいる。

上記のように、扁平管の外表面に形成される塗膜が熱伝導性フィラーを含むようにすると、塗膜を介して接着されたフィンと扁平管との間の熱伝導性能を向上させることができるものの、扁平管の外表面に塗膜を形成する接着剤を均一に塗布しにくくなる傾向が現れるため、均一で付着性の良い塗膜を形成することが難しくなる傾向にある。

しかし、ここでは、上記のように、最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜が形成された扁平管の外表面に塗膜を形成しているため、接着剤に熱伝導性フィラーを含むものを使用するにもかかわらず、扁平管の外表面に接着剤を均一に塗布することができ、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成する効果を得ることができる。

第１０の観点にかかる熱交換器は、第７〜第９の観点のいずれかにかかる熱交換器において、扁平管の管軸方向の端部がロウ付け又は溶接によって接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金製のヘッダ、をさらに有している。

ここでは、上記のように、耐圧強度が要求される扁平管とヘッダとの接合については、フィンと扁平管との接着による接合とは異なり、ロウ付け又は溶接によって行うようにしている。このため、ここでは、フィンと扁平管との間の熱伝導性能が良好で、しかも、扁平管とヘッダとの接合部分における耐圧強度も良好な熱交換器を得ることができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、扁平管とフィンとが接着によって接合されてなる熱交換器及びその製造方法において、扁平管の外表面に均一で付着性の良い塗膜を形成できるようになり、扁平管とフィンとの間の接着強度や熱伝導性能のバラつきを抑えることができる。

本発明の一実施形態にかかる熱交換器の外観斜視図である。 扁平管の管軸方向の中央部付近における熱交換器の部分拡大断面図（扁平管の管軸方向から見た図）である。 図２のＩ−Ｉ断面図である。 扁平管の管軸方向の端部付近における熱交換器の部分拡大図（扁平管の管幅方向に沿って見た図）である。 熱交換器の製造方法を示すフローチャートである。 外表面に溶射膜が形成された扁平管の部分断面図（扁平管の管軸方向から見た図）である。 溶射膜の有無による扁平管の外表面の最大粗さ及び中心線平均粗さの変化を示す図である。 外表面に溶射膜及び塗膜が形成された扁平管の部分断面図（扁平管の管軸方向から見た図）である。 外表面に溶射膜及び塗膜が形成された扁平管の管軸方向の端部を示す図（扁平管の管幅方向に沿って見た図）である。 外表面に溶射膜及び塗膜が形成された扁平管をフィンの挿入部に嵌め込んで接着する様子を示す部分拡大断面図（扁平管の管軸方向から見た図）である。 外表面に溶射膜及び塗膜が形成された扁平管の管軸方向の端部をヘッダの開口部に挿入して接合する様子を示す部分拡大図（扁平管の管幅方向に沿って見た図）である。

以下、本発明にかかる熱交換器及びその製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる熱交換器及びその製造方法の具体例は、下記の実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）熱交換器の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる熱交換器１の外観斜視図である。図２は、扁平管１０の管軸方向の中央部付近における熱交換器１の部分拡大断面図（扁平管１０の管軸方向から見た図）である。図３は、図２のＩ−Ｉ断面図である。図４は、扁平管１０の管軸方向の端部付近における熱交換器１の部分拡大図（扁平管１０の管幅方向に沿って見た図）である。

熱交換器１は、主として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の複数の扁平管１０と、アルミニウム又はアルミニウム合金製の複数のフィン２０と、アルミニウム又はアルミニウム合金製のヘッダ３０、４０と、を有している。熱交換器１は、扁平管１０内に冷媒が流れ、かつ、フィン２０間に空気が流れるようになっており、冷媒と空気との間で熱交換を行う。扁平管１０内を冷媒が流れる際、ヘッダ３０、４０では、扁平管１０との間で冷媒のやりとり（分岐や合流等）が行われる。

扁平管１０は、外表面１１に互いに対向する１対の扁平面１２が形成された扁平形状をなしており、内部に冷媒が流れる穴からなる内部流路１３が複数形成された扁平多穴管である。扁平管１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属素材に押出加工等を施すことによって形成されている。

扁平管１０の外表面１１には、亜鉛５１を含む溶射膜５０が形成されている。溶射膜５０は、亜鉛５１だけを含むものであってもよいし、亜鉛５１に加えてスズ等の他の金属（図示せず）が含むものであってもよい。溶射膜５０の膜厚は、扁平管１０の防食効果等を考慮して、１０〜５０μｍ程度としている。また、溶射膜５０は、最大粗さＲｚが１０〜２５μｍになるように扁平管１０の外表面１１に形成されている。また、溶射膜５０は、中心線平均粗さＲａが０．６〜２．５μｍになるように扁平管１０の外表面１１に形成されている。ここで、最大粗さＲｚ及び中心線平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ６００１：２００１に準拠して測定される値である。

また、溶射膜５０が形成された扁平管１０の外表面１１（すなわち、溶射膜５０の外表面）には、フィン２０と扁平管１０とを接着する樹脂６１を含む塗膜６０が形成されている。塗膜６０の膜厚は、フィン２０と扁平管１０との接触面積や塗膜６０による熱抵抗の程度等を考慮して、２０〜５０μｍ程度としている。樹脂６１としては、種々のものが使用可能であるが、例えば、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂が使用される。また、塗膜６０には、樹脂６１よりも熱伝導性の高い熱伝導性フィラー６２をさらに含んでいてもよい（図３を参照）。熱伝導性フィラー６２としては、金属粉末やセラミック粉末を使用することができる。ここで、熱伝導性フィラー６２としては、扁平管１０及びフィン２０を構成するアルミニウム又はアルミニウム合金と化学反応を起こしにくいものが好ましい。このため、金属粉末としては、例えば、アルミニウム粉末やニッケル粉末等が使用され、また、セラミック粉末としては、例えば、酸化アルミニウム粉末や窒化アルミニウム粉末、窒化ケイ素粉末等が使用される。

扁平面１２は、扁平管１０の管軸方向（図１〜４の矢印Ｘの方向）及び扁平管１０の管幅方向（図１、２の矢印Ｙの方向）に直交する管段方向（図１〜４の矢印Ｚの方向）を向いている。内部流路１３は、管軸方向に延びており、扁平管１０の管幅方向に並んで複数配置されている。ここで、管軸方向（矢印Ｘの方向）、管幅方向（矢印Ｙの方向）、及び、管段方向（矢印Ｚの方向）は、互いに直交している。扁平管１０は、管段方向に沿って複数配置されている。扁平管１０の管軸方向の一方の端部１４は、ヘッダ３０に接続され、扁平管１０の管軸方向の他方の端部１５は、ヘッダ４０に接続されている。

フィン２０は、板厚の薄い平板形状をなすプレートフィンである。フィン２０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属板材にプレス加工等を施すことによって形成されている。ここでは、表面に親水性膜が形成された金属素材を使用してフィン２０を形成しているため、フィン２０の表面には、親水性膜（図示せず）が形成されている。

フィン２０は、管軸方向に間隔を空けて複数配置されている。また、フィン２０には、扁平管１０が嵌め込まれる挿入部２１が形成されている。ここでは、挿入部２１は、フィン２０の管幅方向側の一端から管幅方向の他端の手前まで延びる切り欠きである。これにより、扁平管１０をフィン１０の管幅方向の一端から管幅方向の他端側に向かって差し込むことで挿入部２１に嵌め込むことができるようになっている。尚、挿入部２１は、このような切り欠きからなるものに限定されず、フィン２０を貫通する孔であってもよい（この場合には、扁平管１０をフィン１０の管軸方向から差し込むことになる）。そして、フィン２０と扁平管１０とは、塗膜６０を介して接着によって接合されている。ここでは、挿入部２１の周囲にフィン面から管軸方向に立ち上がったカラー部２２が形成されており、フィン２０のカラー部２２と扁平管１０とが塗膜６０を介して接着によって接合されている。また、フィン２０には、熱交換性能等を向上させるために、フィン面の切り起こしや膨出によって凹凸２３が形成されている。

ヘッダ３０、４０は、管段方向に延びる筒形状をなしており、扁平管１０の管軸方向の両端部１４、１５が挿入される開口部３１、４１が複数形成されたヘッダタンクである。扁平管１０の管軸方向の両端部１４、１５は、ヘッダ３０、４０の開口部３１、４１に挿入された状態で、ロウ付け又は溶接によってヘッダ３０、４０に接合されている。このようにして、扁平管１０の管軸方向の両端部１４、１５がヘッダ３０、４０に接続され、ヘッダ３０、４０の内部空間と扁平管１０の内部流路１３とが連通した状態になっている。

（２）熱交換器の製造方法
上記に説明した構成を有する熱交換器１の製造方法について、図１〜１１を用いて説明する。ここで、図５は、熱交換器１の製造方法を示すフローチャートである。図６は、外表面１１に溶射膜５０が形成された扁平管１０の部分断面図（扁平管１０の管軸方向から見た図）である。図７は、溶射膜５０の有無による扁平管１０の外表面１１の最大粗さＲｚ及び中心線平均粗さＲａの変化を示す図である。図８は、外表面１１に溶射膜５０及び塗膜６０が形成された扁平管１０の部分断面図（扁平管１０の管軸方向から見た図）である。図９は、外表面１１に溶射膜５０及び塗膜６０が形成された扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５を示す図（扁平管１０の管幅方向に沿って見た図）である。図１０は、外表面１１に溶射膜５０及び塗膜６０が形成された扁平管１０をフィン２０の挿入部２１に嵌め込んで接着する様子を示す部分拡大断面図（扁平管１０の管軸方向から見た図）である。図１１は、外表面１１に溶射膜５０及び塗膜６０が形成された扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５をヘッダ３０、４０の開口部３１、４１に挿入して接合する様子を示す部分拡大図（扁平管１０の管幅方向に沿って見た図）である。

熱交換器１の製造方法は、主として、溶射膜５０を形成する工程（ＳＴ１）と、塗膜６０を形成する工程（ＳＴ２）と、フィン２０と扁平管１０とを接着する工程（ＳＴ３）と、扁平管１０とヘッダ３０、４０とを接合する工程（ＳＴ４）と、を有している。

まず、溶射膜５０を形成する工程（ＳＴ１）では、図６に示すように、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管１０の外表面１１に、亜鉛５１（図６には図示せず）を含む溶射材を溶射して溶射膜５０を形成する。

具体的には、押出加工等によって形成された扁平管１０を準備する。そして、扁平管１０の外表面１１に亜鉛５１を含む溶射膜５０を形成するために、扁平管１０の外表面１１に溶射材を溶射する（溶射工程）。ここで、溶射材としては、亜鉛５１だけを含むものや亜鉛５１に加えてスズ等の他の金属（図示せず）を含むものが使用される。また、この溶射工程における溶射の手法としては、フレーム溶射法やアーク溶射法等のような種々の方法が採用可能である。その後、溶射膜５０の扁平管１０の外表面１１への付着性を向上させるために、溶射工程後に扁平管１０の温度を上げる（拡散工程）。この拡散工程は、例えば、数１００℃程度で数時間程度の加熱を行うことが考えられ、外表面１１に溶射材が溶射された状態の扁平管１０を加熱炉に入れることによって行うことが可能である。このようにして、扁平管１０の外表面１１に溶射膜５０が形成される。この溶射膜５０に含まれる亜鉛５１によって、扁平管１０を防食する効果を得ることができる。

しかも、ここでは、表面粗さの小さい扁平管１０の外表面１１（図７の三角点を参照）に溶射膜５０を形成することによって、扁平管１０の外表面１１の表面粗さを大きくしている。ここでは、上記の溶射工程及び拡散工程によって、扁平管１０の外表面１１に溶射膜５０を最大粗さＲｚが１０〜２５μｍになるように形成している（図７の丸点を参照）。また、ここでは、扁平管１０の外表面１１に溶射膜５０を中心線平均粗さＲａが０．６〜２．５μｍになるように形成している（図７の丸点を参照）。このように、最大粗さＲｚや中心線平均粗さＲａの範囲（図７の太線で囲まれた範囲）を規定しているのは、塗膜６０の扁平管１０の外表面１１への付着性を良好できる程度まで表面粗さを大きくするためである。尚、ここでは、扁平管１０の外表面１１に溶射膜５０を形成するのにあたり、溶射工程後に拡散工程を行うようにしているが、溶射工程のみであっても溶射工程及び拡散工程を行う場合と同様に、所望の表面粗さの範囲（最大粗さＲｚの範囲や中心線平均粗さＲａの範囲）を得ることができる場合には、拡散工程を省略してもよい（図７の四角点を参照）。また、溶射工程後に拡散工程を行うと、溶射工程のみを行う場合に比べて最大粗さＲｚや中心線平均粗さＲａを小さくする方向にシフトする傾向にあるため（図７の丸点及び四角点を参照）、この傾向を利用すれば、扁平管１０の外表面１１を所望の表面粗さの範囲（最大粗さＲｚの範囲や中心線平均粗さＲａの範囲）の範囲内にするのに寄与できる。

次に、塗膜６０を形成する工程（ＳＴ２）では、図８、９に示すように、溶射膜５０が形成された扁平管１０の外表面１１に、アルミニウム又はアルミニウム合金製のフィン２０と扁平管１０とを接着する樹脂６１（図８、９には図示せず）を含む接着剤を塗布して塗膜６０を形成する。

具体的には、溶射膜５０が形成された扁平管１０を製造予定の熱交換器１のサイズに応じて所定の長さになるように切断する。そして、切断された扁平管１０の外表面１１に接着剤を塗布する。すなわち、溶射膜５０の表面に接着剤を塗布する。ここでは、溶射膜５０の表面のうち扁平管１０の扁平面１２に対応する部分に接着剤を塗布する。但し、扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５については、後述の扁平管１０とヘッダ３、４０とを接合の妨げにならないように、接着剤を塗布しないようにする、又は、接着剤を塗布した後に除去するようにしている。尚、上記とは異なり、扁平管１０を切断する前に接着剤の塗布を行うようにしてもよい。この場合には、接着剤が塗布された扁平管１０を所定の長さになるように切断した後に、扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５に塗布された接着剤を除去すればよい。また、ここでは、接着剤として、エポキシ系樹脂等の熱硬化性樹脂を樹脂６１として含むが使用されている。しかも、ここでは、塗膜６０を介して接着されるフィン２０と扁平管１０との間の熱伝導性能を向上させるために、樹脂６１だけでなく、接着剤に熱伝導性フィラー６２（図８、９には図示せず）を含むようにしている。

ここでは、扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成するのに先だって、上記のように、扁平管１０の外表面１１に溶射膜５０を最大粗さＲｚが１０〜２５μｍになるように形成している（図７の丸点及び四角点を参照）。すなわち、最大粗さＲｚが１０〜２５μｍになるように溶射膜５０が形成された扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成している。このため、扁平管１０の外表面１１の表面粗さが塗膜６０の付着性が良好になる程度まで大きくなっている。これにより、ここでは、扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成する接着剤を均一に塗布できるようになり、扁平管１０の外表面１１に均一で付着性の良い塗膜６０を形成する効果を得ることができる。また、溶射膜５０が形成された扁平管１０の外表面１１の表面粗さを、最大粗さＲｚを１０〜２５μｍの範囲内にするだけでなく、中心線平均粗さＲａを０．６〜２．５μｍの範囲内にしているため、塗膜６０の付着性をさらに向上させている。これに対して、扁平管１０の外表面１１に溶射膜５０を形成しない場合（図７の三角点を参照）には、最大粗さＲｚが１０μｍ未満という表面粗さが小さい状態であるため、扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成する接着剤を均一に塗布できず、扁平管１０の外表面１１に均一で付着性の良い塗膜６０を形成する効果を得ることができない。

また、ここでは、上記のように、扁平管１０の外表面１１に形成される塗膜６０に熱伝導性フィラー６２が含まれている。すなわち、塗膜６０を形成する接着剤に熱伝導性フィラー６２が含まれている。このため、扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成する接着剤を均一に塗布しにくくなる傾向が現れるため、均一で付着性の良い塗膜６０を形成することが難しくなる傾向にある。しかし、ここでは、上記のように、扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成するのに先だって、扁平管１０の外表面１１に最大粗さＲｚが１０〜２５μｍになるように溶射膜５０を形成するようにしている。すなわち、最大粗さＲｚが１０〜２５μｍになるように溶射膜５０が形成された扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成しているため、接着剤に熱伝導性フィラー６２を含むものを使用するにもかかわらず、扁平管１０の外表面１１に接着剤を均一に塗布することができ、扁平管１０の外表面１１に均一で付着性の良い塗膜６０を形成する効果を得ることができる。

次に、フィン２０と扁平管１０とを接着する工程（ＳＴ３）では、図２、３、１０に示すように、フィン２０に形成された挿入部２１に、溶射膜５０及び塗膜６０が形成された扁平管１０を嵌め込み、塗膜６０を介してフィン２０と扁平管１０とを接着する。

具体的には、プレス加工等によって形成されたフィン２０を準備する。そして、フィン２０に形成された挿入部２１に、溶射膜５０及び塗膜６０が形成された扁平管１０を嵌め込む。その後、フィン２０に扁平管１０を嵌め込んだ組立体を、塗膜６０に含まれる樹脂６１が硬化する温度（例えば、１００〜３００℃程度）まで加熱して塗膜６０を硬化させて、塗膜６０を介してフィン２０と扁平管１０とを接着する。ここでは、フィン２０のカラー部２１と扁平管１０の扁平面１２とが塗膜６０を介して接着される。尚、この程度の加熱温度であれば、フィン２０の表面に形成された親水性膜を劣化させることなく、フィン２０と扁平管１０とを接合することができる。

ここでは、上記のように、溶射膜５０を介して扁平管１０の外表面１１に均一で付着性の良い塗膜６０が形成されているため、扁平管１０とフィン２０との間の接着強度や熱伝導性能のバラつきが抑えられた状態で、フィン２０と扁平管１０とを接着することができる。

次に、扁平管１０とヘッダ３０、４０とを接合する工程（ＳＴ４）では、図４、１１に示すように、扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５をアルミニウム又はアルミニウム合金製のヘッダ３０、４０に扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５をロウ付け又は溶接によって接合する。

具体的には、ヘッダ３０、４０を準備する。そして、フィン２０と扁平管１０とが接着によって接合された組立体の扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５をヘッダ３０、４０の開口部３１、４１に挿入する。その後、扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５をヘッダ３０、４０にロウ付け又は溶接によって接合する。ここで、ロウ付け又は溶接を行う際には、扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５及びヘッダ３０、４０の開口部３１、４１付近のみを加熱し、また、フィン２０と扁平管１０とが塗膜６０によって接着された部分の冷却を行うことによって、フィン２０と扁平管１０とが塗膜６０によって接着された部分の温度上昇を極力小さくするようにしている。このようにして、扁平管１０とフィン２０とが接着によって接合されてなる熱交換器１が製造される。

ここでは、耐圧強度が要求される扁平管１０とヘッダ３０、４０との接合については、フィン２０と扁平管１０との接着による接合とは異なり、上記のように、ロウ付け又は溶接によって行うようにしている。このため、ここでは、フィン２０と扁平管１０とを接着によって接合しているにもかかわらず、フィン２０と扁平管１０との間の熱伝導性能が良好で、しかも、扁平管１０とヘッダ３０、４０との接合部分における耐圧強度も良好な熱交換器１を得ることができる。

また、ここでは、上記のように、扁平管１０の外表面１１に塗膜６０を形成するにあたり、扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５に接着剤を塗布しない又は扁平管１０の管軸方向の端部１４、１５に塗布された接着剤を除去するようにしているため、これにより、ここでは、扁平管１０とヘッダ３０、４０とをロウ付け又は溶接によって接合する作業をスムーズに行うことができ、熱交換器１の生産性を向上させることができる。

本発明は、扁平管とフィンとが接着によって接合されてなる熱交換器及びその製造方法に対して、広く適用可能である。

１ 熱交換器
１０ 扁平管
１１ 外表面
１４、１５ 端部
２０ フィン
２１ 挿入部
３０、４０ ヘッダ
５０ 溶射膜
５１ 亜鉛
６１ 樹脂
６０ 塗膜
６２ 熱伝導性フィラー

特許第５７２７２９９号

Claims (10)

1. アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管（１０）の外表面（１１）に、亜鉛（５１）を含む溶射材を溶射して最大粗さが１０〜２５μｍになるように溶射膜（５０）を形成する工程と、
   前記溶射膜が形成された前記扁平管の外表面に、アルミニウム又はアルミニウム合金製のフィン（２０）と前記扁平管とを接着する樹脂（６１）を含む接着剤を塗布して塗膜（６０）を形成する工程と、
   前記フィンに形成された挿入部（２１）に、前記溶射膜及び前記塗膜が形成された前記扁平管を嵌め込み、前記塗膜を介して前記フィンと前記扁平管とを接着する工程と、
   を備え、
   前記溶射膜を形成する工程時に、前記溶射膜は、中心線平均粗さが０．６〜２．５μｍになるように前記扁平管の外表面に形成され、
   前記扁平管は、内部に冷媒が流れる穴からなる内部流路が複数形成される、
   熱交換器の製造方法。
2. 前記溶射膜を形成する工程は、前記扁平管の外表面に前記溶射材を溶射する溶射工程と、前記溶射工程後に前記扁平管の温度を上げる拡散工程と、を有している、
   請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記接着剤は、前記樹脂よりも熱伝導性の高い熱伝導性フィラー（６２）を含んでいる、
   請求項１または２に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記フィンと前記扁平管とを接着する工程後に、アルミニウム又はアルミニウム合金製のヘッダ（３０、４０）に前記扁平管の管軸方向の端部（１４、１５）をロウ付け又は溶接によって接合する工程、
   をさらに備えた、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
5. 前記塗膜を形成する工程時に、前記扁平管の管軸方向の端部に前記接着剤を塗布しないようにする、又は、前記扁平管の管軸方向の端部に塗布された前記接着剤を除去する、
   請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
6. 前記溶射膜を形成する工程時に、前記溶射膜は、中心線平均粗さが０．６μｍを超えて２．５μｍ以下になるように前記扁平管の外表面に形成される、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
7. アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管（１０）と、
   前記扁平管が嵌め込まれる挿入部（２１）が形成されたアルミニウム又はアルミニウム合金製のフィン（２０）と、
   前記扁平管の外表面に最大粗さが１０〜２５μｍになるように形成された亜鉛（５１）を含む溶射膜（５０）と、
   前記溶射膜が形成された前記扁平管の外表面に形成されており、前記フィンと前記扁平管とを接着する樹脂（６１）を含む塗膜（６０）と、
   を備え、
   前記溶射膜は、中心線平均粗さが０．６〜２．５μｍになるように前記扁平管の外表面に形成され、
   前記扁平管は、内部に冷媒が流れる穴からなる内部流路が複数形成される、
   熱交換器（１）。
8. 前記塗膜は、前記樹脂よりも熱伝導性の高い熱伝導性フィラー（６２）を含んでいる、
   請求項７に記載の熱交換器。
9. 前記扁平管の管軸方向の端部（１４、１５）がロウ付け又は溶接によって接合されたアルミニウム又はアルミニウム合金製のヘッダ（３０、４０）、
   をさらに備えた、
   請求項７または８に記載の熱交換器。
10. 前記溶射膜は、中心線平均粗さが０．６μｍを超えて２．５μｍ以下になるように前記扁平管の外表面に形成される、
    請求項７〜９のいずれか１項に記載の熱交換器。

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