JP7387021B2 - 熱交換器、及び、熱交換器の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、熱交換器及び熱交換器の製造方法に関するものであり、より詳しくは、表面にプレコート皮膜が施されたフィンを有する熱交換器に関する。

従来の空気調和装置の熱交換器には、フィンと伝熱管とから構成されているものがある。フィンは、矩形の板状の形状を有している。フィンは、板状のアルミニウム条を打抜いて製造される。アルミニウム条とは、アルミニウム板またはアルミニウム合金板である。アルミニウム条は、加工前の状態の材料を意味し、アルミニウム条を加工することで種々の製品が製造される。

フィンを製造するためのアルミニウム条の表面には、あらかじめ、プレコート皮膜として、親水膜または耐食膜のいずれか一方、あるいは、その両方が塗装されている。親水膜は、フィンの熱交換性能の向上及び露飛び不具合防止のために設けられる。露飛び不具合とは、フィン表面が撥水化することで、結露水がドレンパンによって回収排出されずに室内ユニットから飛び出してくる水漏れの事である。また、耐食膜は、フィンの耐食性を向上させるために設けられている。

熱交換器の製造においては、上述のように、熱交換器成形加工工程において、アルミニウム条を打ち抜いて、矩形の板状のフィンを形成している。従って、フィンの外周端は、アルミニウム条を切断した切断面となっている。切断面の部分は、プレコート皮膜が無く、アルミニウム面が剥き出しになる。従って、アルミニウム面が剥き出しになっている切断面から、フィンの腐食が始まってしまう可能性がある。

そのため、例えば特許文献１では、熱交換器を樹脂塗料水溶液に浸漬させることによって、耐食性皮膜を熱交換器の細部にまで行き渡らせる方法が提案されている。特許文献１では、当該方法により、アルミニウムが剥き出しになっているフィンの切断面部分を含めた全体を耐食性樹脂で覆い、熱交換器の長期間にわたる耐食性を向上させている。

特開２００９－０７４７７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、切断面以外にも耐食性樹脂が付着する。その為、フィンの表面に親水膜が施されている場合、当該親水膜の上にも耐食性樹脂が付着する。その結果、当該親水膜の親水性が壊されてしまい、熱交換性能の低下、及び、露飛び不具合を引き起すという課題があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、フィン表面の親水性を保持したまま、熱交換器の長期間にわたる耐食性を確保することで、熱交換性能の向上と、露飛びなどの不具合防止とを両立させることが可能な熱交換器及び熱交換器の製造方法を提供することを目的としている。

本開示に係る熱交換器は、第１方向に互いに間隔を空けて配置された複数のフィンと、前記複数のフィンを貫通し、前記第１方向と交差する第２方向に互いに間隔を空けて配置された複数の伝熱管とを備え、前記複数のフィンのそれぞれは、主面と前記主面の周囲を形成する側面とを有する板状のアルミニウム条母材と、前記アルミニウム条母材の前記主面に設けられたプレコート被膜と、前記アルミニウム条母材の前記側面に設けられた第２耐食層とを有し、前記プレコート被膜は、前記アルミニウム条母材の前記主面に設けられた親水層と、前記アルミニウム条母材の前記主面と前記親水層との間に設けられた第１耐食層とを有し、前記第１耐食層は、エポキシ系、アクリル系、または、ウレタン系の材料から構成され、前記第２耐食層は、紫外光が照射されることで硬化する紫外線硬化樹脂である。

本開示に係る熱交換器の製造方法は、表面に第１耐食層と親水層とが設けられた板状のアルミニウム条を切断して、矩形の同型板状の複数のフィンを形成するステップと、前記複数のフィンの主面同士が対向し、且つ、前記複数のフィンの前記アルミニウム条の切断面の位置が揃うように、前記複数のフィンを互いに間隔を空けて第１方向に積層させるステップと、積層された前記複数のフィンのそれぞれの切断面に対して耐食材を塗布するステップと、前記耐食材を硬化させて、前記複数のフィンのそれぞれの切断面に対して第２耐食層を形成するステップとを備えた、熱交換器の製造方法であって、前記耐食材は、紫外線硬化樹脂であり、前記第２耐食層を形成するステップは、前記複数のフィンのそれぞれの切断面に塗布された前記耐食材に紫外光を照射して、前記耐食材を硬化させる。

本開示に係る熱交換器及び熱交換器の製造方法によれば、フィン表面の親水性を保持したまま、熱交換器の長期間にわたる耐食性を確保することで、熱交換性能の向上と、露飛びなどの不具合防止とを両立させることができる。

実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す冷媒回路図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器２の構成の一例を示す斜視図である。 実施の形態１に係る室内熱交換器２のフィン８の構成の一例を示す平面図である。 図３に示すフィン８を示す部分斜視図である。 図３のＡ－Ａ断面図である。 図３のＢ－Ｂ断面図である。 実施の形態１に係る熱交換器の製造方法の処理の流れを示すフローチャートである。 実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における耐食層１８の塗布の工程を示す概略斜視図である。 図８に示す工程の変形例を示す概略斜視図である。 親水層２０が施されていない場合のフィン８を模式的に示す参考図である。 実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに紫外線硬化樹脂を塗布する工程の一例を示す図である。

以下、本開示に係る熱交換器の実施の形態について図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の実施の形態及びその変形例に示す構成のうち、組み合わせ可能な構成のあらゆる組み合わせを含むものである。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。なお、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係または形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
はじめに、実施の形態１に係る熱交換器が搭載される冷凍サイクル装置について説明する。図１は、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置１００の構成を示す冷媒回路図である。なお、図１では、冷房運転時の冷媒の流れを破線矢印で示し、暖房運転時の冷媒の流れを実線矢印で示している。

図１に示すように、冷凍サイクル装置１００は、圧縮機１、室内熱交換器２、室外熱交換器３、絞り装置４、室内ファン５、室外ファン６、四方弁７、及び、制御部４０を備えている。冷凍サイクル装置１００では、圧縮機１、四方弁７、室内熱交換器２、絞り装置４、及び、室外熱交換器３が、冷媒配管３０によって接続されて、冷媒回路が形成されている。実施の形態１に係る熱交換器は、室内熱交換器２または室外熱交換器３のうちの少なくとも一方が該当する。

なお、圧縮機１、室外熱交換器３、絞り装置４、室外ファン６、及び、四方弁７は、室外ユニット内に配置される。室外ユニットは、室外機とも呼ばれ、屋外に設置される。また、室内熱交換器２、及び、室内ファン５は、室内ユニット内に配置される。室内ユニットは、室内機とも呼ばれ、空調対象の室内に設置される。

圧縮機１は、冷媒配管３０内を流れる冷媒を吸入する。圧縮機１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。圧縮機１は、例えば、インバータ圧縮機である。圧縮機１がインバータ圧縮機の場合、インバータ回路などの駆動回路により、圧縮機１を駆動するモータの運転周波数を任意に変化させて、圧縮機１の単位時間あたりの冷媒を送り出す容量を変化させるようにしてもよい。この場合、当該駆動回路の動作は、制御部４０により制御される。圧縮機１から吐出された冷媒は、四方弁７を介して、冷房運転時には室外熱交換器３に流入され、暖房運転時には室内熱交換器２に流入される。

室内熱交換器２は、内部を流れる冷媒と空調対象の室内の空気との間で熱交換を行う。室内熱交換器２は、冷房運転時には蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。室内熱交換器２は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。室内熱交換器２は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。

室外熱交換器３は、内部を流れる冷媒と室外の空気との間で熱交換を行う。室外熱交換器３は、冷房運転時には、凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。室外熱交換器３は、暖房運転時には、蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させて気化させる。室外熱交換器３は、例えば、フィンアンドチューブ型熱交換器である。

絞り装置４は、冷媒を減圧して膨張させる減圧装置で、例えば、電子膨張弁で構成されている。絞り装置４が電子膨張弁で構成されている場合には、制御部４０の制御に基づいて、絞り装置４の開度調整が行われる。絞り装置４は、室内熱交換器２と室外熱交換器３との間に設けられている。

室内ファン５は、ファン用モータと翼部とを有している。翼部はファン用モータによって回転駆動される。室内ファン５は、室内熱交換器２に対して、室内の空気を送風する。室内ファン５の回転速度は、制御部４０によって制御される。

室外ファン６は、ファン用モータと翼部とを有している。翼部はファン用モータによって回転駆動される。室外ファン６は、室外熱交換器３に対して、外部の空気を送風する。室外ファン６の回転速度は、制御部４０によって制御される。

四方弁７は、冷房運転の場合と暖房運転の場合とで状態が切り替わるように構成されている。四方弁７は、冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り替える流路切替装置である。冷房運転の場合は、四方弁７は破線で示す状態になり、圧縮機１から吐出された冷媒が、室外熱交換器３に流入する。一方、暖房運転の場合は、四方弁７は実線で示す状態になり、圧縮機１から吐出された冷媒が、室内熱交換器２に流入する。四方弁７の切り替えは、制御部４０の制御によって行われる。

次に、冷凍サイクル装置１００の動作について説明する。

はじめに、冷凍サイクル装置１００が実行する冷房運転について説明する。なお、冷房運転時の冷媒の流れは、図１に破線矢印で示している。

制御部４０によって四方弁７が冷房運転時の状態に切換えられたときは、圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁７を介して凝縮器として機能する室外熱交換器３に流れ込む。室外熱交換器３では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室外ファン６によって供給される空気との間で熱交換が行われる。その結果、高温高圧のガス冷媒が凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。室外熱交換器３から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室内熱交換器２に流れ込む。室内熱交換器２では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室内ファン５によって供給される空気との間で熱交換が行われる。その結果、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。この熱交換によって、室内が冷却される。室内熱交換器２から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁７を介して圧縮機１に流れ込む。圧縮機１では、低圧のガス冷媒が圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び、圧縮機１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

次に、冷凍サイクル装置１００が実行する暖房運転について説明する。なお、暖房運転時の冷媒の流れは、図１に実線矢印で示している。

制御部４０によって四方弁７が暖房運転時の状態に切換えられたときは、圧縮機１から吐出した高温高圧のガス冷媒（単相）は、四方弁７を介して凝縮器として機能する室内熱交換器２に流れ込む。室内熱交換器２では、流れ込んだ高温高圧のガス冷媒と、室内ファン５によって供給される空気との間で熱交換が行われる。その結果、高温高圧のガス冷媒は、凝縮して高圧の液冷媒（単相）になる。この熱交換によって、室内が暖房されることになる。室内熱交換器２から送り出された高圧の液冷媒は、絞り装置４によって、低圧のガス冷媒と液冷媒との二相状態の冷媒になる。二相状態の冷媒は、蒸発器として機能する室外熱交換器３に流れ込む。室外熱交換器３では、流れ込んだ二相状態の冷媒と、室外ファン６によって供給される空気との間で熱交換が行われる。その結果、二相状態の冷媒のうち液冷媒が蒸発して低圧のガス冷媒（単相）になる。室外熱交換器３から送り出された低圧のガス冷媒は、四方弁７を介して圧縮機１に流れ込む。圧縮機１では、低圧のガス冷媒が圧縮されて高温高圧のガス冷媒となって、再び、圧縮機１から吐出する。以下、このサイクルが繰り返される。

次に、実施の形態１に係る室内熱交換器２の構成について、図２～図６を用いて説明する。室外熱交換器３の構成は、基本的に、室内熱交換器２の構成と同じでよいため、ここでは、説明を省略する。

図２は、実施の形態１に係る室内熱交換器２の構成の一例を示す斜視図である。図２に示す室内熱交換器２は、フィンアンドチューブ型の熱交換器である。図２に示すように、室内熱交換器２は、Ｙ方向（第１方向）に互いに間隔を空けて配置された複数のフィン８と、複数のフィン８を貫通し、Ｙ方向と交差するＺ方向（第２方向）に、互いに間隔を空けて配置された、複数の伝熱管９とを有している。

室内熱交換器２の構成について、さらに詳細に説明する。室内熱交換器２は、複数のフィン８と、固定板３２と、複数のヘアピン管１０と、複数のベンド１１とで構成されている。複数のヘアピン管１０と複数のベンド１１とは、伝熱管９を構成している。複数のフィン８は、Ｙ方向に一定間隔で平行に配列されている。従って、Ｙ方向は、フィン８の積層方向、または、フィン８の板厚方向とも呼ばれる。フィン８は、板状の形状を有し、２つの主面５１（図４参照）と４つの側面とを有している。フィン８は、長手方向がＺ方向に延びており、短手方向がＸ方向（第３方向）に延びている。ここで、Ｚ方向は例えば鉛直方向である。Ｘ方向及びＹ方向は、例えば水平方向である。Ｘ方向及びＹ方向は、互いに直交している。また、Ｘ方向及びＹ方向は、それぞれ、Ｚ方向に直交している。固定板３２は、積層された複数のフィン８の外側に配置されている。すなわち、固定板３２は、積層されたフィン８の積層方向のいずれか一方の端に配置されている。固定板３２は、板状の形状を有している。固定板３２の主面は、フィン８の主面５１に対して平行になるように配置されている。各ヘアピン管１０は、Ｕ字形状を有している。従って、各ヘアピン管１０は、平行に配置された２つの直線部分１０ａ（図１０参照）と、それらの２つの直線部分１０ａの間に配置された１つのＵ字型の曲線部分１０ｂ（図１０参照）とを有している。各ヘアピン管１０の直線部分１０ａは、積層された複数のフィン８及び固定板３２を貫通するように配置されている。従って、ヘアピン管１０の直線部分１０ａは、Ｙ方向に延びている。また、ヘアピン管１０の端部１０ｃ、すなわち、曲線部分１０ｂとは反対側の直線部分１０ａの先端は、図２に示すように、固定板３２から突出している。ベンド１１は、ヘアピン管１０の互いに隣接する端部１０ｃを連結している。また、図１に示した冷媒配管３０と室内熱交換器２とは、図２に示すように、分配器１３と複数の冷媒配管１２とを介して接続されている。冷媒配管１２は、分配器１３によって分配されている。分配器１３は、有底円筒状の形状を有している。分配器１３の内部は、中空となっている。

図３は、実施の形態１に係る室内熱交換器２のフィン８の構成の一例を示す平面図である。図４は、図３に示すフィン８を示す部分斜視図である。フィン８は、図３及び図４に示すように、細長い矩形の平板状の形状を有している。そのため、フィン８は、２つの主面５１と、それらの主面５１の周囲を形成する４つの側面とを有している。以下では、４つの側面のそれぞれを、端部１６ａまたは１６ｂと呼ぶこととする。端部１６ａは、図３に示すように、短手方向の端部であり、長辺側の端部とも呼ばれる。２つの端部１６ａは対向しており、互いに平行に配置されている。一方、端部１６ｂは、図３に示すように、長手方向の端部であり、短辺側の端部とも呼ばれる。２つの端部１６ｂは対向しており、互いに平行に配置されている。端部１６ａ及び１６ｂには、図３に示すように、耐食層１８が設けられている。また、フィン８の２つの主面５１には、全体に亘って、プレコート皮膜５０が設けられている。プレコート皮膜５０は、親水層と耐食層とからなる２層構造を有している。プレコート皮膜５０については後述する。

フィン８は、上述したように、板状のアルミニウム条を打ち抜いて製造される。従って、フィン８の側面を構成する端部１６ａ及び１６ｂは、アルミニウム条を切断した際に形成された切断面を含んでいる。そのため、端部１６ａ及び１６ｂには、プレコート皮膜５０が無く、アルミニウム条母材１７（図５及び図６参照）が剥き出しになっている。そこで、実施の形態１では、端部１６ａ及び１６ｂから腐食が始まることを防止するために、端部１６ａ及び１６ｂに対して耐食層１８が設けられている。耐食層１８は、フィン８の端部１６ａ及び１６ｂを覆うように配置されている。耐食層１８は、フィン８の端部１６ａ及び１６ｂのみを覆い、フィン８の主面５１のプレコート皮膜５０には掛からないように施されている。

また、フィン８には、図３及び図４に示すように、ヘアピン管挿入孔１４が形成されている。ヘアピン管挿入孔１４は、フィン８の板厚を貫通する貫通孔である。ヘアピン管挿入孔１４は、フィン８の長手方向に沿って、一定の間隔で単列または複数列に並んで配置されている。図３及び図４では、図の簡略化のために、ヘアピン管挿入孔１４が単列に配置されている場合を示しているが、図２に示すように、室内熱交換器２が複数列の場合には、ヘアピン管挿入孔１４は複数列に配置される。ヘアピン管挿入孔１４の外周には、図４に示すように、ラッパ状のフィンカラー１４ａが形成されている。フィンカラー１４ａは、例えば、切り起こし加工により形成される。具体的には、フィン８の主面を円形にくりぬき、円周部分を隆起させることにより、フィンカラー１４ａが形成される。ヘアピン管挿入孔１４には、ヘアピン管１０の直線部分１０ａ（図１０参照）が挿入される。従って、フィン８の長手方向とヘアピン管１０の直線部分１０ａの軸方向とは、垂直または略垂直に交差する。

また、フィン８の表面には、伝熱促進部として、図３及び図４に示すように、ルーバー１５が形成されていてもよい。ルーバー１５は、例えば、隣接するヘアピン管挿入孔１４の間に、複数列並んで配置される。ルーバー１５は、例えば、切り起こし加工により形成される。具体的には、まず、フィン８の主面５１に平行に２本のスリット１５ａを形成する。スリット１５ａは、フィン８の板厚を貫通している。次に、２つのスリット１５ａの間の矩形の部分１５ｂを曲げ加工により、フィン８の表面から突出するように隆起させる。これらの工程により、ルーバー１５が形成される。以下では、隆起させた部分１５ｂを、ルーバー１５の突出部１５ｂと呼ぶこととする。フィン８にルーバー１５を設けた場合、フィン８の主面５１に沿って流れる空気の一部分が、ルーバー１５部分を通るようになる。すなわち、ルーバー１５のスリット１５ａから突出部１５ｂの下方を通って空気が流れるようになる。そのため、室内熱交換器２の伝熱が促進される。

図５は、図３のＡ－Ａ断面図である。また、図６は、図３のＢ－Ｂ断面図である。図５及び図６に示すように、フィン８においては、矩形の板状のアルミニウム条母材１７の上面及び下面に耐食層１９が設けられている。また、上側の耐食層１９の上面には、親水層２０が設けられている。同様に、下側の耐食層１９の下面には、親水層２０が設けられている。従って、図５及び図６に示すように、フィン８は、Ｙ方向に、順に、親水層２０、耐食層１９、アルミニウム条母材１７、耐食層１９、及び、親水層２０が積層されている。そのため、アルミニウム条母材１７は、上面及び下面が耐食層１９で覆われているため、腐食が防止される。また、耐食層１９の外側には、親水層２０が設けられている。親水層２０は、フィン８の熱交換性能を向上させ、露飛び不具合を防止する。

また、図５に示すように、端部１６ｂでは、アルミニウム条母材１７が剥き出しになっている。すなわち、アルミニウム条母材１７が外部に露出している。そのため、実施の形態１では、図３及び図６に示すように、端部１６ｂに対して耐食層１８が設けられている。これにより、端部１６ｂからの腐食が防止できる。なお、耐食層１８は、アルミニウム条母材１７の側面のみに設けてもよいが、図６に示すように、端部１６ｂにおいて、アルミニウム条母材１７の側面、耐食層１９の側面、及び、親水層２０の側面に亘って設けられることが望ましい。

同様に、図６に示すように、端部１６ａでは、アルミニウム条母材１７が剥き出しになっている。そのため、実施の形態１では、図３及び図５に示すように、端部１６ａに対して耐食層１８が設けられている。これにより、端部１６ａからの腐食が防止できる。なお、耐食層１８は、アルミニウム条母材１７の側面のみに設けてもよいが、図５に示すように、端部１６ａにおいて、アルミニウム条母材１７の側面、耐食層１９の側面、及び、親水層２０の側面に亘って設けられることが望ましい。

このように、実施の形態１に係るフィン８は、アルミニウム条を切断して形成されるため、切断加工後の状態では、端部１６ａ及び１６ｂは、アルミニウム条母材１７が剥き出しの切断面になっている。そのため、実施の形態１では、アルミニウム条母材１７が剥き出しになっている切断面を含む端部１６ａ及び１６ｂに、耐食層１８が設けられている。さらに、フィン８の主面５１には、プレコート皮膜５０として、耐食層１９と親水層２０とからなる２重層が形成されている。これにより、フィン８の主面５１は、親水性を保持しながら、腐食を防止できる。

ここで、親水層２０の機能について説明する。親水層２０は、フィン８の主面５１の水の濡れ広がり特性を向上させる機能を有した膜である。親水層２０は、水に対して例えば５０°以下、望ましくは３０°以下の接触角を有する。親水層２０は、その性質から、水との馴染み性が良い為、水分が親水層２０を容易に透過する。そのため、フィン８の主面５１に付着した結露水は、図２のＺ方向の下向きに向かって親水層２０に沿って流れ、フィン８の下部に配置されたドレンパン（図示せず）に回収され、ドレンパンから排出される。そのため、結露水が外部に向かって飛び出してくる露飛び不具合の発生を防止することができる。さらに、親水層２０を設けることで、フィン８の表面に付着した結露水を速やかに排水できるため、フィン８の熱交換効率を向上させることができる。このことについて以下に説明する。

フィン８に親水層２０が設けられていない場合には、フィン８に付着する結露水によって、フィン８の熱交換性能が低下する。特に、隣接するフィン８間に結露水のブリッジが形成された場合には、フィン８の熱交換性能が大幅に低下する。図１０は、親水層２０が施されていない場合のフィン８を模式的に示す参考図である。フィン８に親水層２０が設けられていない場合には、図１０に示すように、隣接したフィン８に付着した結露水どうしが連結して、結露水のブリッジ６０が形成される。結露水のブリッジ６０が形成されると、通風抵抗が増大して、空気がフィン８間に流れにくくなる。その結果、室内熱交換器２の負荷が増大し、熱交換性能も低下する。一方、実施の形態１では、フィン８に親水層２０を設けているため、結露水が排水しやすくなり、結露水のブリッジ６０の形成を防止することができる。その結果、図１０の参考図の場合と比較して、通風抵抗が小さいため、室内熱交換器２の負荷の増大を抑え、熱交換性能の低下を防止することができる。

ただし、親水層２０に透過した水分がアルミニウム条母材１７に付着すると、アルミニウム条母材１７の腐食が始まる可能性がある。そのため、実施の形態１では、親水層２０とアルミニウム条母材１７との間に、耐食層１９を設けている。耐食層１９は水分を透過させないため、親水層２０を透過した水分がアルミニウム条母材１７に向かって浸透していくのを防ぐことができる。

耐食層１９の機能についてさらに詳細に説明する。耐食層１９は、アルミニウム条母材１７を水から守る機能を有した膜であり、水分の透過を防ぐ機能を有している。耐食層１９には、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系などの材料を使用している。耐食層１９は、防水する機能を有する為、親水層２０よりも水馴染み性が悪く、水に対する接触角は例えば４０°以上である場合が多い。耐食層１９は、その機能より、防水層、撥水層、防食層などと呼ばれる場合もある。

以上説明したように、実施の形態１に係るフィン８は、図５及び図６に示す通り、フィン８の端部１６ａ及び１６ｂには耐食層１８が設けられ、フィン８の主面５１の最外面に親水層２０が設けられている。さらに、親水層２０とアルミニウム条母材１７との間には、耐食層１９が設けられている。該構成により、熱交換性能に寄与するフィン８の主面５１は親水性及び耐食性を有し、一方、熱交換性能には寄与しないフィン８の端部１６ａ及び１６ｂが耐食性を有することが可能となる。つまり、実施の形態１においては、フィン８が、熱交換性能を向上する親水性を保持したまま、アルミニウム条の切断面からの腐食を防ぐことが可能となる。

また、実施の形態１では、フィン８の切断面が耐食層１８で覆われているため、切断面からのアルミニウムイオンの溶出を防ぐことができる。その結果、フィン８の主面５１の撥水化を抑制することができる。そのため、実施の形態１では、室内ユニットを撥水化環境に設置した場合においても、室内熱交換器２の撥水化による露飛び不具合の抑制に有効である。

また、上記の説明においては、室内熱交換器２の構成について説明したが、室外熱交換器３も室内熱交換器２と同様の構成を有していてもよい。室外ユニットが、塩害地域などの腐食にとって厳しい環境に設置された場合に、フィン８の切断面から腐食が進行することが考えられる。その結果、フィン８に施されたプレコート皮膜５０が消失または腐食してしまうと、フィン８間の目詰まり、または、フィン８の脱落が発生することがある。その場合には、室外熱交換器３の熱交換性能が低下する。実施の形態１では、フィン８の切断面が耐食層１８で覆われているため、室外ユニットを塩害地域などの腐食にとって厳しい環境に設置した場合にも、フィン８の切断面からの腐食を防止することができる。その結果、室外熱交換器３の熱交換性能の低下を長期間にわたって防ぐことが出来る。

次に、図２、図７及び図８を用いて、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法について説明する。図７は、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法の処理の流れを示すフローチャートである。図８は、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における耐食層１８の塗布の工程を示す概略斜視図である。なお、図８は、塗布工程の一例を示すものであり、フィン８の切断面のみに耐食層１８が塗布できる方法であれば、この限りではない。なお、室内熱交換器２及び室外熱交換器３は、基本的に同じ構成を有しているため、ここでは、室内熱交換器２の製造方法について説明し、室外熱交換器３の製造方法については説明を省略する。

熱交換器の製造方法について説明する前に、フィン８の端部１６ａに耐食層１８を形成するための耐食材を塗布する装置の構成について、図８を用いて説明する。該装置は、図８に示すように、２つのロールコータ２１と、２つの紫外線ランプ２２と、箱形のシールド筐体２３とを有している。該装置は、必要に応じて、第１モータ４１及び第２モータ４２を有していてもよい。第１モータ４１は、ロールコータ２１を回転駆動させる。第２モータ４２は、積層されたフィン８を矢印Ａ方向に移動させる。第１モータ４１及び第２モータ４２の動作は、図示しない制御装置によって制御される。

２つのロールコータ２１は、円筒形の形状を有している。２つのロールコータ２１は、それぞれ、径方向の中心に設けられた回転軸２１ａを軸にして、周方向に回転可能に配置されている。回転軸２１ａは、Ｙ方向に延びている。２つのロールコータ２１は、第１の空隙を介して、互いに対向して配置されている。第１の空隙の幅は、フィン８の短辺側の端部１６ｂの長さに合わせて調整されている。従って、２つのロールコータ２１の間に、積層されたフィン８が配置されたときに、ロールコータ２１の周方向の表面が、フィン８の長辺側の端部１６ａに接触する。２つのロールコータ２１の周方向の表面には、耐食材が染みこまれている。

また、２つの紫外線ランプ２２は、第２の空隙を介して、互いに対向して配置されている。２つの紫外線ランプ２２は、フィン８の長辺側の端部１６ａに向けて紫外光を照射する。従って、２つの紫外線ランプ２２の紫外光を発する放射面は、第２の空隙を介して、互いに対向して配置されている。第２の空隙の幅は、第１の空隙よりも大きい。従って、２つの紫外線ランプ２２の間に、積層されたフィン８が配置されたときに、紫外線ランプ２２の放射面が、フィン８の長辺側の端部１６ａに接触しない。２つの紫外線ランプ２２は、フィン８の長辺側の端部１６ａに向けて紫外光を照射する。

２つの紫外線ランプ２２は、箱形のシールド筐体２３内に収容されている。シールド筐体２３は、遮光性を有し、２つの紫外線ランプ２２から発射された紫外光が外部に漏れ出ないように遮蔽する。

次に、熱交換器の製造方法について説明する。図７に示すように、まず、ステップＳ１で、プレコート皮膜５０が施されたアルミニウム条に対して、ヘアピン管挿入孔１４及びルーバー１５が形成される。その後、フィン８の形状になるようにアルミニウム条を切断する。これにより、矩形の同型板状の複数のフィン８が形成される。なお、ステップＳ１で実行する各工程の順序は特に限定されない。従って、例えば、フィン８の形状になるようにアルミニウム条を切断した後に、ヘアピン管挿入孔１４及びルーバー１５を形成してもよい。

次に、ステップＳ２で、複数のフィン８を積層する。複数のフィン８を積層する際には、互いに間隔を空けて、フィン８の主面５１同士が対向するように配置する。これにより、図８に示すように、複数のフィン８の端部１６ａの位置が一例に揃うように配置される。

次に、ステップＳ３で、積層されたフィン８の端部１６ａに対して、図８に示すように、ロールコータ２１を使って、耐食材としての紫外線硬化樹脂を塗布する。ロールコータ２１は、回転可能に設置されている。ロールコータ２１は、フィン８の片側にのみ配置してもよいが、図８に示すように、フィン８の両側にロールコータ２１を設置することで、一度に、フィン８の２つの端部１６ａに対して、紫外線硬化樹脂を塗布することができる。この場合、２つのロールコータ２１の間に、矢印Ａの方向に、積層されたフィン８を挿入して移動させていくことで、フィン８の２つの端部１６ａに対して、紫外線硬化樹脂を塗布することができる。なお、ロールコータ２１は第１モータ４１により回転駆動される。また、積層されたフィン８は、第２モータ４２により矢印Ａの方向に移動される。

次に、ステップＳ４で、図８に示すように、紫外線ランプ２２から発射させた紫外光を紫外線硬化樹脂に照射させて、紫外線硬化樹脂を硬化させる。硬化した紫外線硬化樹脂が、耐食層１８となる。このとき、図８に示すように、フィン８の両側に紫外線ランプ２２を設置することで、一度に、フィン８の２つの端部１６ａに塗布された紫外線硬化樹脂を硬化させることができる。こうして、フィン８の端部１６ａに耐食層１８を定着させる。また、ステップＳ４の工程を行うときには、紫外線ランプ２２から発射された紫外光が、ロールコータ２１上の紫外線硬化樹脂を硬化させないように、図８に示すように、紫外線を透過しないシールド筐体２３で紫外線ランプ２２を囲っておくことが望ましい。図８の例では、箱形のシールド筐体２３を示しているが、シールド筐体２３の形状は特に限定されない。なお、ステップＳ４では、紫外線ランプ２２を固定させておき、矢印Ａの方向に、フィン８を移動させることで、フィン８の端部１６ａ全体の紫外光を照射させる。あるいは、紫外線ランプ２２を、矢印Ａの方向に移動させることで、フィン８の端部１６ａ全体の紫外光を照射させるようにしてもよい。その場合には、シールド筐体２３を、紫外線ランプ２２に同期させて、紫外線ランプ２２と共に移動させるようにしてもよい。

ステップＳ５では、ヘアピン管１０をＵ字形状に曲げる曲げ加工を行う。ステップＳ５の工程は、ステップＳ１～Ｓ４の工程と並行して行ってもよいが、ステップＳ５を行う工程のタイミングについては、特に限定されない。すなわち、ステップＳ１～Ｓ４の後にステップＳ５を行ってもよく、あるいは、ステップＳ５を行った後に、ステップＳ１～Ｓ４を行ってもよい。

次に、ステップＳ６で、積層されたフィン８に固定板３２を設けるとともに、フィン８のヘアピン管挿入孔１４に、Ｕ字形状に曲げられたヘアピン管１０を挿入する。

次に、ステップＳ７で、例えばマンドレルなどの工具を用いて拡管処理によってヘアピン管１０を拡管し、フィン８とヘアピン管１０との密着性を向上させる。なお、マンドレルは、棒の先端に拡管玉が設けられた工具である。

次に、ステップＳ８で、ヘアピン管１０の端部１０ｃに、Ｕ字型のベンド１１を取付ける。

次に、ステップＳ９で、ヘアピン管１０の端部１０ｃとベンド１１とをロウ付けによって接合する。

図９は、図８に示す工程の変形例を示す概略斜視図である。上述した図８においては、フィン８の長辺側の端部１６ａのみに紫外線硬化樹脂を塗布して硬化させる場合を示している。しかしながら、フィン８の短辺側の端部１６ｂにも、紫外線硬化樹脂を塗布して、耐食層１８を形成することが望ましい。そのため、図９に示すように、図８に示した装置の構成に対して、フィン８の短辺側の端部１６ｂに紫外線硬化樹脂を塗布するための第２のロールコータ２６をさらに設けるようにしてもよい。図９では、図の簡略化のために、フィン８の短辺側の片側にのみ第２のロールコータ２６を設けた場合を示しているが、フィン８の短辺側の両側に第２のロールコータ２６を設置してもよい。その場合には、一度に、フィン８の２つの短辺側の端部１６ｂに対して、紫外線硬化樹脂を塗布することができる。耐食層１８は、フィン８の長辺側の端部１６ａのみに設けてもよいが、フィン８の端部１６ａ及び端部１６ｂの両方に耐食層１８を設けた場合には、アルミニウム腐食の防止、及び、露飛び不具合の防止の抑制効果をさらに向上させることができる。なお、第２のロールコータ２６は、円筒形の形状を有している。第２のロールコータ２６は、径方向の中心に設けられた回転軸２６ａを軸にして、周方向に回転可能に配置されている。回転軸２６ａは、Ｘ方向に延びている。さらに、第２のロールコータ２６は、矢印Ｂの方向に移動可能なように設けられている。第２のロールコータ２６が回転しながら、矢印Ｂの方向に移動することで、フィン８の端部１６ｂに対して、紫外線硬化樹脂を塗布することができる。塗布された紫外線硬化樹脂は、紫外線ランプ２２から発射される紫外光を照射することで、硬化される。なお、第２のロールコータ２６は、第３モータ４３により回転駆動されるとともに、第４モータ４４により矢印Ｂの方向に移動される。

図３及び図４を用いて上述したように、フィン８には、ヘアピン管挿入孔１４及びルーバー１５が設けられている。ヘアピン管挿入孔１４及びルーバー１５は切り起こし加工によって形成されるため、ヘアピン管挿入孔１４のフィンカラー１４ａの端部、及び、ルーバー１５の突出部１５ｂの両端部は、アルミニウム条母材１７が露出した切断面になっている。その為、これらの切断面にも耐食層１８を形成するようにしてもよい。その場合には、アルミニウム条母材１７の腐食防止効果をさらに向上させることが可能となる。

図１１は、実施の形態１に係る熱交換器の製造方法における突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに紫外線硬化樹脂を塗布する工程の一例を示す図である。突出部１５ｂの両端部１５ｂｂは、突出部１５ｂのスリット１５ａ側の端部である。図１１は、図４の矢印Ｃの方向に見たフィン８の側面図である。図１１に示すように、フィン８には、ルーバー１５の突出部１５ｂが複数個並んで配置されている。突出部１５ｂの両端部１５ｂｂの位置に合わせて、刷毛などの道具２４を配置する。道具２４は、金属、木またはプラスチックなどで構成された柄の先端に、多数の毛を取り付けたものである。道具２４により、突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに紫外線硬化樹脂を塗布する。塗布された紫外線硬化樹脂は、紫外光を照射することで、硬化される。各道具２４は、共通の駆動バー２５に固定されている。駆動バー２５をＹ方向に移動させることで、突出部１５ｂの両端部１５ｂｂの高さ位置に対して道具２４の位置調整をして、突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに紫外線硬化樹脂を塗布する。図４に示すように、フィン８には、ルーバー１５が、Ｚ方向に一定の間隔で配置されているため、突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに紫外線硬化樹脂を塗布する際には、道具２４をＺ方向に移動させるか、あるいは、フィン８をＺ方向に移動させる。これにより、Ｚ方向に配置されたルーバー１５の突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに、順に、紫外線硬化樹脂を塗布していくことができる。また、フィンカラー１４ａの部分には、紫外線硬化樹脂を塗布させずに、スキップさせたい場合には、駆動バー２５をＹ方向の上側に向かって移動させる。このように、共通の駆動バー２５を用いることで、一度に、複数の突出部１５ｂに対して紫外線硬化樹脂を塗布することができる。なお、駆動バー２５は、モータなどにより駆動される。なお、ここでは、道具２４として刷毛を例に挙げたが、その場合に限定されない。道具２４は、ブラシ、ローラー、へらなどの他の道具でもよい。あるいは、道具２４は、これら以外のものでも、突出部１５ｂの両端部１５ｂｂに紫外線硬化樹脂を塗布できるものであれば、いずれの道具でもよい。なお、駆動バー２５は、第５モータ４５によって駆動される。なお、塗布された紫外線硬化樹脂は、紫外線ランプ２２によって紫外光を照射することで硬化され、第３耐食層としての耐食層２７となる。

このように、フィン８に、第１耐食層としての耐食層１９と、第２耐食層としての耐食層１８に加えて、ヘアピン管挿入孔１４またはルーバー１５を加工する際に形成される切断面にも、第３耐食層としての耐食層２７を形成することで、アルミニウム腐食の防止、及び、露飛び不具合の防止の効果をさらに向上させることが可能となる。

また、耐食層１８及び２７に紫外線硬化樹脂を使用することで、プレコート皮膜５０を損傷させることなく、耐食層１８及び２７を形成することができる。耐食層として、焼付型の塗料を使用した場合には、焼成時の熱負荷で、プレコート皮膜５０が劣化して親水性能および耐食性能が低下したり、あるいは、プレコート皮膜５０の焼き飛ばし（現象または消失）を引き起こしたりすることがある。そのため、実施の形態１では、耐食層１８及び２７に紫外線硬化樹脂を使用することで、プレコート皮膜５０を損傷させることなく、アルミニウム条の切断面に耐食層１８及び２７を形成することが可能となる。

以上のように、実施の形態１においては、フィン８が、主面と側面とを有する板状のアルミニウム条母材１７と、アルミニウム条母材１７の主面に設けられた親水層２０と、アルミニウム条母材１７の主面と親水層２０との間に設けられた耐食層１９とを有している。さらに、フィン８は、アルミニウム条母材１７の側面に設けられた耐食層１８を備えている。親水層２０を設けることで、フィン８の親水性を保持することができる。また、耐食層１９及び１８を設けることで、熱交換器の長期間にわたる耐食性を確保することができる。そのため、熱交換器の熱交換性能の向上と露飛びなどの不具合防止とを両立させることができる。

また、実施の形態１では、図８に示すように、フィン８を積層させた状態で、ロールコータ２１を用いて、紫外線硬化樹脂を塗布する。フィン８を積層させているため、複数のフィン８の端部１６ａが整列されているため、一度に、複数のフィン８の端部１６ａに対して、紫外線硬化樹脂を容易に塗布することができる。

１ 圧縮機、２ 室内熱交換器、３ 室外熱交換器、４ 絞り装置、５ 室内ファン、６ 室外ファン、７ 四方弁、８ フィン、９ 伝熱管、１０ ヘアピン管、１０ａ 直線部分、１０ｂ 曲線部分、１０ｃ 端部、１１ ベンド、１２ 冷媒配管、１３ 分配器、１４ ヘアピン管挿入孔、１４ａ フィンカラー、１５ ルーバー、１５ａ スリット、１５ｂ 突出部、１５ｂｂ 両端部、１６ａ 端部、１６ｂ 端部、１７ アルミニウム条母材、１８ 耐食層（第２耐食層）、１９ 耐食層（第１耐食層）、２０ 親水層、２１ ロールコータ、２１ａ 回転軸、２２ 紫外線ランプ、２３ シールド筐体、２４ 道具、２５ 駆動バー、２６ 第２のロールコータ、２６ａ 回転軸、２７ 耐食層（第３耐食層）、３０ 冷媒配管、３２ 固定板、４０ 制御部、４１ 第１モータ、４２ 第２モータ、４３ 第３モータ、４４ 第４モータ、４５ 第５モータ、５０ プレコート皮膜、５１ 主面、６０ ブリッジ、１００ 冷凍サイクル装置。

Claims (6)

1. 第１方向に互いに間隔を空けて配置された複数のフィンと、
   前記複数のフィンを貫通し、前記第１方向と交差する第２方向に互いに間隔を空けて配置された複数の伝熱管と
   を備え、
   前記複数のフィンのそれぞれは、
   主面と前記主面の周囲を形成する側面とを有する板状のアルミニウム条母材と、
   前記アルミニウム条母材の前記主面に設けられたプレコート被膜と、
   前記アルミニウム条母材の前記側面に設けられた第２耐食層と
   を有し、
   前記プレコート被膜は、
   前記アルミニウム条母材の前記主面に設けられた親水層と、
   前記アルミニウム条母材の前記主面と前記親水層との間に設けられた第１耐食層と
   を有し、
   前記第１耐食層は、エポキシ系、アクリル系、または、ウレタン系の材料から構成され、
   前記第２耐食層は、紫外光が照射されることで硬化する紫外線硬化樹脂である、
   熱交換器。
2. 前記第２耐食層は、前記アルミニウム条母材の前記側面に加えて、前記親水層の側面、及び、前記第１耐食層の側面にも設けられている、
   請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記複数のフィンのそれぞれは、
   前記主面に設けられたルーバーを有し、
   前記ルーバーは、
   前記フィンの板厚を貫通するように形成された２つのスリットと、
   前記２つのスリット間の部分を隆起させて形成した突出部と、
   前記突出部の前記スリット側の端部に設けられた第３耐食層と
   を有し、
   前記第３耐食層は、紫外光が照射されることで硬化する紫外線硬化樹脂である、
   請求項１または２に記載の熱交換器。
4. 表面に第１耐食層と親水層とが設けられた板状のアルミニウム条を切断して、矩形の同型板状の複数のフィンを形成するステップと、
   前記複数のフィンの主面同士が対向し、且つ、前記複数のフィンの前記アルミニウム条の切断面の位置が揃うように、前記複数のフィンを互いに間隔を空けて第１方向に積層させるステップと、
   積層された前記複数のフィンのそれぞれの切断面に対して耐食材を塗布するステップと、
   前記耐食材を硬化させて、前記複数のフィンのそれぞれの切断面に対して第２耐食層を形成するステップと
   を備えた、熱交換器の製造方法であって、
   前記耐食材は、紫外線硬化樹脂であり、
   前記第２耐食層を形成するステップは、
   前記複数のフィンのそれぞれの切断面に塗布された前記耐食材に紫外光を照射して、前記耐食材を硬化させる、
   熱交換器の製造方法。
5. 積層された前記複数のフィンの長辺側の切断面は、前記第１方向に交差する第２方向に延びており、前記長辺側の切断面同士は前記第１方向に並んで配置され、
   前記耐食材を塗布するステップは、
   回転軸が前記第１方向に延びて回転可能に設置されたロールコータを用いて、積層された前記複数のフィンのそれぞれの前記長辺側の切断面に対して前記耐食材を塗布する、
   請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
6. 積層された前記複数のフィンの短辺側の切断面は、前記第１方向に交差する第３方向に延びており、前記短辺側の切断面同士は前記第１方向に並んで配置され、
   前記耐食材を塗布するステップは、
   回転軸が前記第３方向に延びて回転可能に設置された第２のロールコータを用いて、積層された前記複数のフィンのそれぞれの前記短辺側の切断面に対して耐食材を塗布する、
   請求項４または５に記載の熱交換器の製造方法。

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