JPS5952198A - 発泡アルミニウムを用いた熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、実用上新規な材料である発泡アルミニウムを
用いた空調機などに必須の高性能な熱交換器およびその
製造方法に関するものである。

最近、ビル、住宅、車輌、船舶、自動車など。

およそ屋外以外の生活空間の多くは各種の空調設備によ
り快適な環境に維持されることが多く、今後ますますこ
の傾向が強まるものと思われる。

この空調機には熱交換器が不可欠であり、その性能は空
調機の能力あるいは効率に大きく影響するなど極めて重
要な役割をもつものである。熱交換器は一般に熱媒体を
通す伝熱管（蛇管）とその周囲に固定したフィンと称す
る多数の放熱板より成り立ち、その素材は熱伝導率の大
きい銅またはアルミニウムが多く用いられている。この
熱交換器に対する要求性能は熱交換容量が大きく、軽量
コンパクトであり、しかも製造が容易で安価であること
があげられている。

本発明はこの熱交換器の重′要な構成要素であるフィン
部を発泡アルミニウムの気孔壁を利用することを特徴と
するものである。そもそも発泡アルミニウムの良質材は
、アルミニウム地中に無数の独立気泡が均一に分散した
もので、気孔率（金属中の気孔の体積分率）が９０％以
上にも達する超軽量材でその軽量剛性などの特性から建
築材料などに利用が見込まれている。このような発泡ア
ルミニウムのグロックに穿孔を行ない９通気用の貫通孔
を設けると、孔の内壁は気泡の隔壁によりフィン構造を
呈し、優れた熱交換機能を有することになる。本発明は
この現象を見出すことによりなされたものである。

フィン構造をなす通気孔を有する発泡アルミニウムのブ
ロックに熱媒体を通すための銅またはアルミニウム製の
任意の管径、形状の伝熱管を熱交換容量と該ブロックの
大きさに応じて必要な段数を往復貫通させ、かつこの伝
熱管と発泡アルミニウムの接合を伝熱を妨げないように
密に行なうことによ一す、−挙に軽量高性能な熱交換器
を得ることができる。

まず熱交換器に適する発泡アルミニウムとしては、均質
気泡を有し、気孔率では７５チから９５％の間のものが
実質的に有利である。気孔率が７５チ以下のものでも使
用可能ではあるが、気孔壁が厚くなり、また気孔径も小
さくなるなど理想的なフィン構造から次第に逸脱してい
く。さらに通気孔の穿孔により多量のアルシミニウム屑
が生じ、また熱交換器の重量も増加するなどの欠点が多
くなる。

一方気孔率が９５％以上にもなると粗大気泡が散在する
ようになり、また強度も著しく低下することが認められ
、実際上の利用には適当でない。したがって実質的に有
効な気孔率範囲は７５チより９５俤の間にある。

この発泡アルミニウムの製法は本発明の要件でなく、公
知慣用の方法により得られるもので、上の条件を満足す
るものであればよい。たとえば発泡剤はチタニウム水素
化物（特公昭５６−２０５５１号他）をはじめ次酸塩（
特公昭３６−１９４５９号）、含水石英鉱物（特公昭４
２−２０６０２号）などの他２本発明者らのシラスバル
ーン（特願昭５ｏ−ｓ５ｑ３３Ｕ　。

シラス粒子（特願昭５３−３５７５９号）、ケイ酸カル
シウム水和物（特願昭５４．−４５８２３号）などを用
いてモ゛よい。またアルミニウムは純アルミニウムまた
は熱伝導率の著しい低下を生じないような合金系を用い
ることが望ましい。

お通気孔の形状は円に限らず、伝熱に有利なよう発泡ア
ルミニウムのブロックに対する熱媒体流通用の伝熱管の
設置法は任意であるが１発泡アルミニウムと伝熱管の間
の伝熱性が熱交換器の性能を左右することになる。なお
この工程において発泡アルミニウムのブロックを切断し
、蛇管状に屈曲加工した伝熱管をこの間にはさみ、接合
することも容易で蔦り、この方法によると往復貫通後。

伝熱管の屈曲部のロー付は工程を省くことができる。こ
れらは発泡アルミニウムの特性である被加工性の優れて
いることを利用するものである。なお伝熱管の管径や数
を規定することはできないが先の通気孔と同様に、熱交
換性能に最も有効であるように決定する必要がある。

さらに図面をもって本発明の要点を記す。

第１図は本発明による発泡アルミニウムを用いた孔た熱
媒体流通用の伝熱管、６は穿孔による通気孔である。第
２図は通気孔付近の拡大図で、４は穿孔による通気孔、
５は発泡による気孔の例で。

気孔壁が微細なフィン構造をとることを示すものである
。

本発明は従来の熱交換器に比して次のような利点を有す
るものである。

（１１製法が簡単である。従来の熱交換器の製法は伝熱
管に多数のフィンをロー付けしたり、精密金型を用いダ
イカスト法により製造されているが。

本発明、は均質微細な気泡をもつ発泡アルミニウムの製
造から、穿孔、伝熱管設置に至る工程は、従来のロー付
けのような熟練作業やダイカストのような高価な精密金
型や鋳造機を必要とせず、はとんど自動化された機械装
置にのみにより製造可能である。　　・　　　へ （２）軽量である。発泡アルミニウムは例えば気孔率９
０％の場合でみかけ密度０．２７１７ｃｍ３と極めて軽
量である。さらにこれに無数の通気孔の穿孔により密度
はより低下したものとなる。またフィンに相当する気゛
泡の隔壁の厚みも０．’１ｍｍ前後にまで薄肉化した状
態にある。従って従来の熱交換器と比較して軽量化され
、それだけ高価な７ルミニウムの使用も少くてすむなど
、省資源的役割も果す。

（３）経済性が大きい。本発明による熱交換器は上記の
（１１（２１の利点からも明らかなように従来のものに
較べはるかに安価に製造でき、その波及効果は大きい。

本発明による熱交換器の用途としては、ビル。

住宅、車輌、船舶などの空調機用熱交換器として有望で
あるが、とくに本発明品の軽量、コンパクト、高性能で
ある点を考慮すると自動車用の空調機に適すると考えら
れる。

次に実施例により本発明をさらに詳しく説明する。

実施例 より直径６朋の孔を６個２列に穿孔し、これに外径６闘
＋　内径４　朋、長さ２５０ｍｍの純アルミニウム製の
伝熱管を通し、各パイプはシリコンゴムパイプにより直
列に連結して熱交換器を作成した。

この熱交換器の性能試験の結果は次の通りであった。

温度６℃の冷水を流量７４Ｍ／Ｈで伝熱管に流入させて
いる状態で、６０℃の空気を該熱交換器の通孔孔の一方
より、風量７３．８　ｔｎγＨで通過させたとき。

出口の空気温度は２２．４℃に低下した。この時の交換
熱量は毎時１６３０Ｋｍであった。同じく風量を５３２
および３４３ｍ”／）（としたときの交換熱量はそれぞ
れ９５９，５１９Ｋｃａ１．／Ｈトなり、十分な熱交換
機能を有することが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による発泡アルミニウムを用いた熱交換
器の模式図で、１は発泡アルミニウムのブロック、２は
伝熱管、６は通気用の貫通孔である。第２図は通気孔付
近の拡大図で、４は貫通孔、５は発泡アルミニウムの気
孔である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　気孔率７５チより９５％の間で任意の、均質
   微細な気孔を有するアルミニウムを主成分とする発泡体
   ブロックが９通気用の貫通孔と熱媒体流通用の銅または
   アルミニウムを主成分とする伝熱管を有し、該貫通孔の
   形状および個数、また該伝熱管の段数などは、熱交換性
   能に実質的に有効であるように設置された構造を持つこ
   とを特徴とする発泡アルミニウムを用いた熱交換器。
2. （２）　　気孔率７５チより９５チの間て任意の、均質
   微細な気孔を□有する一アルミニウムを主成分とする発
   泡体ブロックに５通気用の貫通孔を穿孔い　この貫通孔
   の方向に直交して熱媒体流通用の銅またはアルミニウム
   を主成分とする伝熱管を往復貫通せしめ、該通気孔の形
   状１個数および該伝熱管の管径、肉厚、形状５段数、該
   ブロックとの接合などは熱交換性能に実質的に有効であ
   るように加工。 設置することを特徴とする発泡アルミニウムを用いた熱
   交換器の製造方法。