JPWO2016163014A1

JPWO2016163014A1 - 捩り管形熱交換器

Info

Publication number: JPWO2016163014A1
Application number: JP2017511428A
Authority: JP
Inventors: 正章我妻
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-09
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2035-04-09
Also published as: CN205505843U; WO2016163014A1; JP6448771B2

Abstract

外周に複数の螺旋溝２ａを有する水管２と、螺旋溝２ａに沿って巻き付けられ水管２と共に組付管１０を構成する銅製の複数の冷媒管３と、水管２と冷媒管３との間の隙間及び冷媒管３の露出部分を覆う半田層４と、半田層４によって覆われた組付管１０の少なくとも一端部の外表面を覆う断熱性を有する防食保護層６と、を設け、熱交換器を構成する冷媒管（銅管）３の腐食を抑制しつつ、水Ｗと冷媒Ａとの熱交換の際の放熱ロスを小さくする。

Description

本発明は、水と冷媒とを熱交換させる捩り管形熱交換器、特に水管の外周に冷媒管を巻き付けてなる熱交換器に関する。

水と冷媒とを熱交換させる捩り管形熱交換器は、外周に螺旋溝を有した捩り管を水管に用い、水管の螺旋溝に沿って冷媒管を外周側から巻き付け、水管と冷媒管とをカシメ接合し、組付管として構成したものであり、水管内を流れる水と冷媒管内を流れる冷媒との間で熱交換を行う熱交換器である。

このようなものにおいて、水管と冷媒管との間の隙間及び冷媒管の露出部分を覆う半田層を設けて、水管と冷媒管との間の熱伝導性を高めたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、一般に捩り管形熱交換器は、高温部と低温部とが近接する構造となっている。そのため、特に水管と冷媒管の温度と周辺雰囲気温度との差が大きい熱交換器両端（それぞれ全長の１０％程度の範囲）においては、結露水が付着し易い。
さらに、捩り管形熱交換器は、両端が外部配管と接続される関係で、熱交換器両端からそれぞれ全長の１０％程度の範囲において、外部からの水濡れの影響を受け易い。結露水が長時間付着すると、捩り管形熱交換器を構成する銅管に腐食による穴あきが生じ、水漏れや冷媒漏れが発生する。

ところで、このような銅管の腐食による穴あきを抑制する手法として、防食用の塗料にリン酸亜鉛粉末を混ぜた塗料を用い、保護したい銅管に塗布することで、防食用の塗料が犠牲陽極となって先に腐食し、これによって保護が必要な銅管を防食しているものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１１−１２２７９７号公報（段落［００１５］〜［００１８］、図１〜図３）特開２０００−２９７９９５号公報（段落［００２５］、［００６５］、図１、図２）

しかしながら、特許文献１のように、水管と冷媒管との間の隙間及び冷媒管の露出部分を覆う半田層を設けたものにあっては、水管と冷媒管との間の熱伝導性を高めることができるが、一方で冷媒管の露出部分を覆う半田層を通して熱が逃げてしまい、熱交換ロスが大きくなってしまうという難点があった。

また、特許文献２のように、防食用の塗料にリン酸亜鉛粉末を混ぜた塗料を保護したい銅管に塗布することで、防食用の塗料が犠牲陽極となって先に腐食することで保護が必要な銅管を防食しているものにあっては、若干の延命効果は見込めるが、いずれは犠牲陽極の保護層が無くなるため、熱交換器の銅管に腐食が生じる。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、防食の信頼性を高め、水と冷媒との熱交換の際の放熱による熱交換ロスを小さくし、熱交換性能を向上させることができる捩り管形熱交換器を得ることを目的とする。

本発明に係る捩り管形熱交換器は、外周に複数の螺旋溝を有する水管と、螺旋溝に沿って巻き付けられ水管と共に組付管を構成する銅製の複数の冷媒管と、水管と冷媒管との間の隙間及び冷媒管の露出部分を覆う半田層と、半田層によって覆われた組付管の少なくとも一端部の外表面を覆う断熱性を有する防食保護層と、を備えたものである。

本発明に係る捩り管形熱交換器においては、半田層によって覆われた組付管の少なくとも一端部の外表面を覆う断熱性を有する防食保護層を備えているので、熱交換器を構成する冷媒管（銅管）の腐食を抑制しつつ、水と冷媒との熱交換の際の放熱ロスを小さくすることができる。このため、防食の信頼性を高めることができ、熱交換性能を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の全体構成を示す平面図である。本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の、防食保護層を施す前の状態を示す水管軸線方向に沿う断面図である。防食保護層の無い捩り管形熱交換器１００台の腐食発生箇所とその比率を示すグラフである。本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の防食保護層を施す範囲の説明図である。本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の防食保護層を施した後の状態を示す水管軸線方向に沿う断面図である。

図１は本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の全体構成を示す平面図である。
図１に示すように、本実施の形態の捩り管形熱交換器１は、水管２の外周を螺旋状の溝に沿って銅製の冷媒管３が巻き付けられ、水管２と冷媒管３とによって組付管１０が構成されている。

図２は本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の、防食保護層を施す前の状態を示す水管軸線方向に沿う断面図である。
図２に示すように、捩り管形熱交換器１は、内部を水Ｗが流れる水管２の螺旋溝２ａに内部を冷媒Ａが流れる冷媒管３が収まり、水管２と冷媒管３との間の隙間を埋める半田が塗布されている。また、半田は、水管２と冷媒管３との隙間だけでなく冷媒管３の露出部分である外表面にも塗布され、半田層４を形成している。

図３は防食保護層の無い捩り管形熱交換器１００台の腐食発生箇所とその比率を示すグラフであり、横軸には組付管全長に対する入水側端部からの距離［％］、縦軸には組付管の入水側端部からの距離における腐食により水漏れ発生した台数を示す腐食発生率［％］を取ったものである。
図３に示すように、防食保護層の無い捩り管形熱交換器の組付管全長に対して組付管両端から５％の範囲で腐食が発生している比率が全体の４割（組付管全長に対する入水側端部からの距離０〜５％（腐食発生率２４％）と距離９５〜１００％（腐食発生率１８％）の合算）であることを示している。また、防食保護層の無い捩り管形熱交換器の組付管全長に対して組付管両端から１０％の範囲で腐食が発生している比率が９割（組付管全長に対する入水側端部からの距離０〜５％（腐食発生率２４％）と、距離５〜１０％（腐食発生率２３％）、距離９０〜９５％（腐食発生率２３％）、距離９５〜１００％（腐食発生率１８％）の合算）であることを示している。

図４は本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の防食保護層を施す範囲の説明図である。
図４に示すように、捩り管形熱交換器１は、組付管１０の両端部に防食保護層形成範囲５が設定されている。ここで、組付管１０の両端部とは、水管２に対する冷媒管３の巻き始め側の位置を当該組付管１０の一端部、水管２に対する冷媒管３の巻き終わり側の位置を当該組付管１０の他端部とするものである。

図５は本発明の実施の形態に係る捩り管形熱交換器の防食保護層を施した後の状態を示す水管軸線方向に沿う断面図である。
図５及び図４に示すように、捩り管形熱交換器１は、組付管１０の両端部に設定した防食保護層形成範囲５に断熱性を有する防食保護層６が施されている。つまり、防食保護層６は、半田層４によって覆われた組付管１０の両端部の外表面を覆うように設けられている。

次に動作について説明する。
このように構成された捩り管形熱交換器１においては、防食保護層６が組付管１０の両端部の水管２、冷媒管３、及び半田層４の外表面を覆うため、結露水や腐食性雰囲気から冷媒管３（銅管）を保護することができる。

さらに、防食保護層６によって、外部からの水濡れなどから捩り管形熱交換器１の両端部（＝組付管１０の両端部）についても保護することができる。その際、保護する範囲としては、捩り管形熱交換器１すなわち組付管１０の両端から、組付管１０の全長の最低５％の範囲で、望ましくは１０％の範囲で保護することが良い。

以上のように、防食保護層６によって捩り管形熱交換器１の端部の外表面が保護されているため、冷媒管３（銅管）の腐食を抑制することができる。

また、防食保護層６は、断熱性を有しているので、熱交換の際の放熱ロスが減少し、熱交換性能が向上する。

ここで、防食保護層６の材料としては、例えば中空のセラミックスビーズが含まれた断熱塗料が有効である。中空のセラミックスビーズが含まれた断熱塗料であれば、含まれないものと比べて断熱性能が高くなる。

また、捩り管形熱交換器１を例えば空気調和機の室外機などの製品に搭載する際には、発泡スチロールの箱などの梱包材に梱包された状態で組み付けられ得る。そのため、防食保護層６は、捩り管形熱交換器１を梱包する梱包材の熱伝導率以下の熱伝導率を有する材料であることが、冬場の保管、搬送時の結露を防止する上で好ましい。梱包材として発泡スチロールを用いる場合には、防食保護層６は、一般的な発泡スチロールの熱伝導率０．０４［Ｗ／ｍＫ］以下の熱伝導率の材料であれば良い。

また、防食保護層６の材料としては、既述した中空のセラミックスビーズを含む断熱塗料以外に、例えば断熱性能の高い熱収縮チューブを用いることができる。このような場合でも既述したセラミックスビーズが含まれた断熱塗料と同様の効果が得られる。熱収縮チューブを用いる利点としては、塗料を用いる場合と比べ、塗料の飛散などがないため、生産設備のメンテナンス性や作業性が向上する。

１捩り管形熱交換器、２水管、２ａ螺旋溝、３冷媒管、４半田層、５防食保護層形成範囲、６防食保護層、１０組付管、Ａ冷媒、Ｗ水。

Claims

外周に複数の螺旋溝を有する水管と、
前記螺旋溝に沿って巻き付けられ前記水管と共に組付管を構成する銅製の複数の冷媒管と、
前記水管と前記冷媒管との間の隙間及び前記冷媒管の露出部分を覆う半田層と、
前記半田層によって覆われた前記組付管の少なくとも一端部の外表面を覆う断熱性を有する防食保護層と、
を備えた捩り管形熱交換器。
前記防食保護層は、熱伝導率が０．０４［Ｗ／ｍＫ］以下の熱伝導率を有する材料で構成されている請求項１記載の捩り管形熱交換器。
前記防食保護層は、前記組付管の両端部について、少なくとも当該組付管全長の５％の長さの範囲に設けられている請求項１又は２記載の捩り管形熱交換器。
前記防食保護層は、中空のセラミックビーズを含む塗料である請求項１〜３のいずれか一項に記載の捩り管形熱交換器。
前記防食保護層は、熱収縮性チューブである請求項１〜３のいずれか一項に記載の捩り管形熱交換器。