(57)【要約】【課題】アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管と、がロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器及びその製造方法において、接合時間の短時間化を図るとともに、冷媒管のエロージョンの発生を抑える。【解決手段】水熱交換器（２２）の製造方法では、冷媒管（６０）と水管（４０）とを対向させた状態の熱交集合体（２２ａ）を、ロウ材又はハンダ材が溶けたディップ浴（１１０）に浸漬するとともに、振動部材（１０２）を介して熱交集合体（２２ａ）を超音波加振することによって、冷媒管（６０）と水管（４０）とを接合する超音波式のロウ付け又はハンダ付けを使用し、その際に、水管（４０）だけが振動部材（１０２）に接触した状態になるように、熱交集合体（２２ａ）をディップ浴（１００）に浸漬させるようにしている。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管（６０）と、前記冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管（４０）と、がロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器の製造方法において、
前記ロウ付け又はハンダ付けとして、前記冷媒管と前記水管とを対向させた状態の熱交集合体（２２ａ）を、ロウ材又はハンダ材が溶けたディップ浴（１００）に浸漬するとともに、振動部材（１０２）を介して前記熱交集合体を超音波加振することによって、前記冷媒管と前記水管とを接合する超音波式のロウ付け又はハンダ付けを使用しており、
前記超音波式のロウ付け又はハンダ付けを行う際に、前記水管だけが前記振動部材に接触した状態になるように、前記熱交集合体を前記ディップ浴に浸漬させる、
水熱交換器（２２）の製造方法。
【請求項２】
前記水管（４０）に前記冷媒管（６０）の外形よりも外側に突出した水管側外形突出部（４４）を設け、
前記水管外形突出部を前記振動部材（１０２）に接触させることによって、前記水管だけが前記振動部材に接触した状態にする、
請求項１に記載の水熱交換器（２２）の製造方法。
【請求項３】
前記冷媒管（６０）と前記振動部材（１０２）との隙間を２ｍｍ以上空ける、
請求項１又は２に記載の水熱交換器（２２）の製造方法。
【請求項４】
前記水管（４０）の前記冷媒管（６０）に対向する面（４２）に目粗し処理を施し、
前記水管の前記目粗し処理が施された面と前記冷媒管とを対向させることによって前記熱交集合体（２２ａ）を形成する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水熱交換器（２２）の製造方法。
【請求項５】
前記目粗し処理によって、前記水管（４０）の前記冷媒管（６０）に対向する面（４２）に、前記熱交集合体（２２ａ）を前記ディップ浴（１００）に浸漬する方向に沿って延びる多数の凹凸（４２ａ）を形成する、
請求項４に記載の水熱交換器（２２）の製造方法。
【請求項６】
前記水管（４０）の前記冷媒管（６０）に対向する面（４２）にステンレス鋼よりもロウ材又はハンダ材のぬれ性が高い金属層（４２ｂ）を形成するメッキ処理を施し、
前記水管の前記メッキ処理が施された面と前記冷媒管とを対向させることによって前記熱交集合体（２２ａ）を形成する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水熱交換器（２２）の製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された水熱交換器（２２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水熱交換器及びその製造方法、特に、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管と、がロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷媒と水とを熱交換させる水熱交換器として、特許文献１（特開２０１０−１９０５６４号公報）に示すように、アルミニウム製の扁平管からなる冷媒管及び水管をロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成されたものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の水熱交換器においては、水管の耐食性を高めるために、水管の材質をアルミニウムからステンレス鋼に変更することが考えられる。
【０００４】
しかし、水管をステンレス鋼製に変更すると、アルミニウム製の冷媒管とステンレス鋼製の水管とをロウ付け又はハンダ付けによって接合する必要がある。ここで、ロウ材又はハンダ材は、ステンレス鋼へのぬれ性が低いため、接合時間が長くなる、又は、十分な接合強度が得られないおそれがある。また、接合時間が長くなると、アルミニウム製の冷媒管において、ロウ材又はハンダ材が母材である冷媒管内に拡散して母材の溶融（エロージョン）が発生するおそれがある。
【０００５】
このため、水熱交換器として、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管とをロウ付け又はハンダ付けによって接合した構成を採用する場合には、接合時間の短縮化を図るとともに、冷媒管のエロージョンの発生を抑えることが必要となる。
【０００６】
本発明の課題は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管と、がロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器及びその製造方法において、接合時間の短時間化を図るとともに、冷媒管のエロージョンの発生を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の観点にかかる水熱交換器の製造方法は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管と、がロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器の製造方法である。この製造方法では、ロウ付け又はハンダ付けとして、冷媒管と水管とを対向させた状態の熱交集合体を、ロウ材又はハンダ材が溶けたディップ浴に浸漬するとともに、振動部材を介して熱交集合体を超音波加振することによって、冷媒管と水管とを接合する超音波式のロウ付け又はハンダ付けを使用している。そして、超音波式のロウ付け又はハンダ付けを行う際に、水管だけが振動部材に接触した状態になるように、熱交集合体をディップ浴に浸漬させるようにしている。
【０００８】
この製造方法によれば、冷媒管に比べてエロージョンが発生しにくい水管を優先的に超音波加振しながら、ロウ付け又はハンダ付けを行うことができる。このため、超音波加振による冷媒管のエロージョンの発生を極力抑えつつ、水管と冷媒管との接合を促進することができる。これにより、冷媒管と水管との接合時間の短縮化を図ることができ、冷媒管のエロージョンの発生を抑えることができる。
【０００９】
第２の観点にかかる水熱交換器の製造方法は、第１の観点にかかる水熱交換器の製造方法において、水管に冷媒管の外形よりも外側に突出した水管側外形突出部を設け、水管外形突出部を振動部材に接触させることによって、水管だけが振動部材に接触した状態にしている。
【００１０】
この製造方法によれば、水管に水管側外形突出部を設けることによって、水管だけが振動部材に接触した状態を容易に実現することができる。
【００１１】
第３の観点にかかる水熱交換器の製造方法は、第１又は第２の観点にかかる水熱交換器の製造方法において、冷媒管と振動部材との隙間を２ｍｍ以上空けるようにしている。
【００１２】
この製造方法によれば、冷媒管と振動部材との隙間を２ｍｍ以上空けることによって、超音波加振による冷媒管のエロージョンの発生を抑えつつ水管と冷媒管との接合を促進する作用を確実に得ることができる。
【００１３】
第４の観点にかかる水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水熱交換器の製造方法において、水管の冷媒管に対向する面に目粗し処理を施し、水管の目粗し処理が施された面と冷媒管とを対向させることによって熱交集合体を形成するようにしている。
【００１４】
この製造方法によれば、水管の目粗し処理によって、水管の冷媒管に対向する面におけるロウ材又はハンダ材のぬれ性が改善されるため、接合時間の短縮化をさらに図ることができ、また、ぬれ性の改善による接合時間の短縮化によって、冷媒管のエロージョンの発生もさらに抑えることができる。
【００１５】
第５の観点にかかる水熱交換器の製造方法は、第４の観点にかかる水熱交換器の製造方法において、目粗し処理によって、水管の冷媒管に対向する面に、熱交集合体をディップ浴に浸漬する方向に沿って延びる多数の凹凸を形成するようにしている。
【００１６】
この製造方法によれば、水管の目粗し処理によって、水管の冷媒管に対向する面に多数の凹凸が規則的に形成されるため、水管の冷媒管に対向する面に対するロウ材又はハンダ材のぬれ性をムラなく改善することができる。
【００１７】
第６の観点にかかる水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水熱交換器の製造方法において、水管の冷媒管に対向する面にステンレス鋼よりもロウ材又はハンダ材のぬれ性が高い金属層を形成するメッキ処理を施し、水管のメッキ処理が施された面と冷媒管とを対向させることによって熱交集合体を形成するようにしている。
【００１８】
この製造方法によれば、水管のメッキ処理によって、水管の冷媒管に対向する面におけるロウ材又はハンダ材のぬれ性が改善されるため、接合時間の短縮化をさらに図ることができ、また、ぬれ性の改善による接合時間の短縮化によって、冷媒管のエロージョンの発生をさらに抑えることができる。
【００１９】
第７の観点にかかる水熱交換器は、第１〜第６の観点のいずれかにかかる製造方法によって製造されたものである。
【発明の効果】
【００２０】
以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００２１】
第１及び第７の観点にかかる水熱交換器及びその製造方法では、冷媒管に比べてエロージョンが発生しにくい水管を優先的に超音波加振しながら、ロウ付け又はハンダ付けを行うことができるため、超音波加振による冷媒管のエロージョンの発生を極力抑えつつ、水管と冷媒管との接合を促進することができ、これにより、冷媒管と水管との接合時間の短縮化を図ることができ、冷媒管のエロージョンの発生を抑えることができる。
【００２２】
第２の観点にかかる水熱交換器の製造方法では、水管だけが振動部材に接触した状態を容易に実現することができる。
【００２３】
第３の観点にかかる水熱交換器の製造方法では、超音波加振による冷媒管のエロージョンの発生を抑えつつ水管と冷媒管との接合を促進する作用を確実に得ることができる。
【００２４】
第４の観点にかかる水熱交換器の製造方法では、水管の冷媒管に対向する面におけるロウ材又はハンダ材のぬれ性が改善されるため、接合時間の短縮化をさらに図ることができ、また、ぬれ性の改善による接合時間の短縮化によって、冷媒管のエロージョンの発生もさらに抑えることができる。
【００２５】
第５の観点にかかる水熱交換器の製造方法では、水管の冷媒管に対向する面に多数の凹凸が規則的に形成されるため、水管の冷媒管に対向する面に対するロウ材又はハンダ材のぬれ性をムラなく改善することができる。
【００２６】
第６の観点にかかる水熱交換器の製造方法では、水管の冷媒管に対向する面におけるロウ材又はハンダ材のぬれ性が改善されるため、接合時間の短縮化をさらに図ることができ、また、ぬれ性の改善による接合時間の短縮化によって、冷媒管のエロージョンの発生をさらに抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかる水熱交換器が採用されたヒートポンプ式給湯装置の概略構成図である。
【図２】温水熱源ユニットの内部を示す概略断面図である。
【図３】水熱交換器の全体構成図である。
【図４】水熱交換器の外観を示す部分斜視図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ断面図である。
【図６】第１実施形態の水熱交換器の水管を構成するＳＵＳプレートを示す平面図である。
【図７】図６のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図８】ＳＵＳプレートを重ね合わせた状態を示す平面図である。
【図９】第１実施形態の水熱交換器の平面構成を模式的に示す平面図である。
【図１０】（ａ）第１接合工程を経た水管及び出入口ポートを示す断面図、（ｂ）組合工程を示す部分斜視図、（ｃ）第２接合工程を示す概念図である。
【図１１】第１実施形態の水熱交換器の右側出入口部の周辺の構造を示す断面図である。
【図１２】第３接合工程における水熱交換器と振動部材との接触状態を示す図である。
【図１３】第２実施形態の水熱交換器を示す図であって、水管と冷媒管との接合面付近を拡大して示す断面図である。
【図１４】第２実施形態の水熱交換器の水管を構成するＳＵＳプレートを示す平面図である。
【図１５】第３実施形態の水熱交換器を示す図であって、水管と冷媒管との接合面付近を拡大して示す断面図である。
【図１６】第３実施形態の水熱交換器の水管を構成するＳＵＳプレートを示す平面図である。
【図１７】第４実施形態の水熱交換器を示す図であって、図４のＩ−Ｉ断面図に相当する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明にかかる水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、本発明にかかる水熱交換器及びその製造方法の実施形態は、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。また、本発明にかかる水熱交換器は、冷媒としてＲ４１０Ａ等のフロン系冷媒や二酸化炭素等の自然冷媒を使用しているが、以下においては、冷媒として二酸化炭素を使用した水熱交換器を例に挙げて説明する。
【００２９】
＜ヒートポンプ式給湯装置の構成＞
−全体構成−
図１は、本発明にかかる水熱交換器２２が採用されたヒートポンプ式給湯装置１の概略構成図である。
【００３０】
ヒートポンプ式給湯装置１は、主として、温水熱源ユニット２と、貯湯ユニット３とを有している。
【００３１】
温水熱源ユニット２は、主として、圧縮機２１と、水熱交換器２２と、膨張弁２３と、空気熱交換器２４とを有しており、これらの機器が接続されることによって冷媒回路２０を構成している。
【００３２】
貯湯ユニット３は、主として、貯湯タンク３１と、水循環ポンプ３２とを有している。そして、水熱交換器２２と貯湯タンク３１と水循環ポンプ３２とが接続されることによって水循環回路３０が構成されている。
【００３３】
−温水熱源ユニット−
図２は、温水熱源ユニット２の内部を示す概略断面図である。
【００３４】
図２において、断熱壁２ｃの右側区画が機械室２ａであり、断熱壁２ｃの左側区画がファン室２ｂである。機械室２ａには、圧縮機２１や膨張弁２３等が配置されている。ファン室２ｂには、ファン２７が配置されている。ファン２７の後方には、ファン２７を駆動するモータ（図示せず）が、モータ支持台２８に固定された状態で配置されている。ファン室２ｂの下方には、断熱壁２ｄを隔てて水熱交換器２２が配置されている。水熱交換器２２内にて、圧縮機２１によって臨界圧力を超える圧力まで圧縮されて吐出される冷媒と、水循環ポンプ３２から吐出される水との間で熱交換が行われる。また、図２において、空気熱交換器２４は、ファン室２ｂの左側壁と背面壁に沿って配置されており、空気熱交換器２４の右端は機械室２ａの中央まで延出している。機械室２ａの上部には、制御ボックス４が配置されている。
【００３５】
尚、ここでは、冷媒と水との熱交換を行う水熱交換器２２を備えた装置構成として、ヒートポンプ式給湯装置１を例示しているが、これに限定されるものではなく、冷媒と水との熱交換を行う水熱交換器を備えた水冷式の冷凍装置等であれば、他の装置構成であってもよい。また、冷媒と熱交換を行う水としては、水そのものだけでなく、ブラインや海水等の水を主成分として含む水媒体を使用してもよい。
【００３６】
＜水熱交換器及びその製造方法＞
−全体構成−
図３は、水熱交換器２２の全体構成図である。図４は、水熱交換器２２の外観を示す部分斜視図である。図５は、図４のＩ−Ｉ断面図である。
【００３７】
水熱交換器２２は、冷媒（ここでは、圧縮機２１から吐出される高圧の冷媒）と水（ここでは、水循環ポンプ３２から吐出される低圧の水）とを熱交換させる熱交換器である。水熱交換器２２は、主として、複数（ここでは、５つ）の扁平管からなる水管４０と、複数（ここでは、４つ）の扁平管からなる冷媒管６０と、水管４０用の出入口部５０と、冷媒管６０用の出入口分配管７０とを有している。尚、ここでは、図４及び図５に示すように、水管４０と冷媒管６０とが交互に積層された構成が採用されているが、これら積層される水管４０と冷媒管６０の数は、要求される性能などに応じて適宜選定されるものである、また、ここでは、最下段及び最上段に水管４０が配置されているが、冷媒管６０を最下段や最上段に配置してもよい。
【００３８】
水管４０には、水に対する耐食性が要求されることから、ステンレス鋼製のものが使用されている。ここで、水管４０に使用されるステンレス鋼としては、例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ等が使用されている。
【００３９】
冷媒管６０には、高圧の冷媒に対する耐圧性が要求されることから、多数の細い流路６１が形成された扁平多穴管が使用されている。ここで、扁平多穴管は、押し出し加工によって製造されるため、冷媒管６０としては、加工性に優れたアルミニウム又はアルミニウム合金製のものが使用されている。
【００４０】
そして、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管６０と、冷媒管６０に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管４０とは、後述のように、ロウ付け又はハンダ付けによって接合されている。
【００４１】
また、水熱交換器２２は、図３に示すように、水管４０及び冷媒管６０が水平に配置された状態において、出入口部５０として、水管４０の右端部に配置される右側出入口部５１と、左端部に配置される左側出入口部５２とを有している。左側出入口部５２の端部や図４に示す右側出入口部５１の端部には、水循環回路３０を構成する水配管等に接続される出入口ポート５４が設けられている。尚、ここでは、説明を分かり易くするために図３の状態に水熱交換器２２を置いた場合について説明しているが、水熱交換器２２は、必ずしも図３の状態で使用されなければならないものではない。例えば、右側出入口部５１を上に配置すると共に左側出入口部５２を下に配置して水熱交換器２２を使用することもできる。
【００４２】
水管４０の側においては、水は、まず、左側出入口部５２に入り、５つの水管４０に分かれてその中を左から右に向かって流れ、右側出入口部５１から出る。そして、水は、水管４０の中を流れる間に冷媒管６０の中を流れる冷媒から与えられる熱によって加熱されるようになっている。
【００４３】
また、水熱交換器２２には、出入口分配管７０として、冷媒管６０の右端部に配置される右側出入口分配管７１と、左端部に配置される左側出入口分配管７２とを有している。冷媒は、左側出入口分配管７２に入り、４つの冷媒管６０に分かれてその中を左から右に向かって流れ、右側出入口分配管７１から出る。そして、冷媒は、冷媒管６０の中を流れる間に水管４０の中を流れる水に熱を奪われることによって冷却されるようになっている。
【００４４】
−第１実施形態の水熱交換器−
次に、第１実施形態にかかる水熱交換器２２の詳細構造及び製造方法について説明する。
【００４５】
（１）水管の構造
図６は、本実施形態の水熱交換器２２の水管４０を構成するＳＵＳプレート８０を示す平面図である。図７は、図６のＩＩ−ＩＩ断面図である。図８は、ＳＵＳプレート８０を重ね合わせた状態を示す平面図である。
【００４６】
水管４０及び出入口部５１、５２は、ステンレス鋼製のＳＵＳプレート８０によって構成されている。ＳＵＳプレート８０は、図６に示すように、その平面形状が左右に長い略長方形状をなしており、左右の両端部に２つの膨出部８１、８２が形成されている。ＳＵＳプレート８０の右側端部に形成された膨出部が右側膨出部８１であり、左側端部に形成された膨出部が左側膨出部８２である。右側膨出部８１には円形状の右側開口部９１が形成され、左側膨出部８２には円形状の左側開口部９２が形成されている。また、右側開口部９１及び左側開口部９２は、ＳＵＳプレート８０の幅方向の一方（図６における紙面上方）に向かって突出している。ただし、開口部９１、９２の形状は、水漏れしにくくするために同じ形状であればよく、円形には限られない。また、配置される位置や大きさは水の流量等に応じて設定される。
【００４７】
ＳＵＳプレート８０には、図７に示すように、凹面部９４がプレス加工によって形成されている。凹面部９４は、ＳＵＳプレート８０の外周８３に沿って形成されている所定幅の周縁部８４の内側の領域を占めている。そして、右側開口部９１及び左側開口部９２は凹面部９４に形成されている。右側開口部９１及び左側開口部９２は、凹面部９４の中でもさらに一段深くなった凹部９５に配置されている。また、ここでは採用していないが、プレス加工によって凹面部９４を形成する際に、伝熱促進のためのディンプルやシェブロンも形成してもよい。
【００４８】
そして、一対のＳＵＳプレート８０は、図５及び図８に示すように、周縁部８４が重なるように重ね合わされる。ＳＵＳプレート８０が重ね合わされると、２つの凹面部９４によって水が流れる流路２１が形成される。流路２１は、右側開口部９１及び左側開口部９２まで続いている。ＳＵＳプレート８０が重ね合わされることによって、右側開口部９１同士及び右側開口部９２同士が対向して配置される。これにより、出入口部５０が真直ぐに形成される。ＳＵＳプレート８０において重なっている周縁部８４がロウ付けや溶接によって接合されて扁平管からなる水管４０が形成される。ここで、水管４０の冷媒管６０に対向する面、すなわち、ＳＵＳプレート８０の凹面部９４の流路２１とは反対側の面を接合面４２とする。また、接合面４２に対向する面、すなわち、冷媒管６０の水管４０に対向する面を接合面６２とする。
【００４９】
（２）水管と冷媒管との積層構造
図９は、本実施形態の水熱交換器２２の平面構成を模式的に示す平面図である。図９においては、冷媒管６０の接合面６２が見えるようにするために、図４に示す最上段の水管４０の記載を省略している。
【００５０】
水管４０及び冷媒管６０は、平面視において、真直ぐな形状を有している。右側出入口部５１及び左側出入口部５２が冷媒管６０の脇に形成されている。一方、右側出入口分配管７１及び左側出入口分配管７２は、冷媒管６０の両端部に設けられている。
【００５１】
また、水管４０には、図５及び図９に示すように、冷媒管６０の外形よりも外側に突出した水管側外形突出部４４が設けられている。ここでは、水管側外形突出部４４は、水管４０及び冷媒管６０の平面視において、冷媒管６０の幅方向の端部（すなわち、図５における左端部、図９における下端部）よりも外側に突出した水管４０の一部である。ここで、水管側外形突出部４４は、図５及び図９に示すように、冷媒管６０の幅方向の端部に対して距離Ｌだけ外側に突出している。そして、水管側外形突出部４４は、図５に示すように、ＳＵＳプレート８０の周縁部８４及びその近傍部分によって構成されている。また、水管側外形突出部４４は、図９に示すように、水管４０の長手方向の全体にわたって設けられている。尚、図９に示すように、水管４０の出入口部５１、５２や出入口部５１、５２間の上端部（図５における右端部）についても、冷媒管６０の幅方向の端部よりも外側に突出していることから、その意味では、これらの部分も水管側外形突出部４４であるといえる。しかし、ここでは、後述の水熱交換器２２の製造方法の説明の便宜上、水管４０のうち振動部材１０２（後述）に接触させる部分だけが水管側外形突出部４４を意味するものとする。
【００５２】
（３）水熱交換器の製造方法
図１０は、（ａ）第１接合工程を経た水管４０及び出入口ポート５４を示す断面図、（ｂ）組合工程を示す部分斜視図、（ｃ）第３接合工程を示す概念図である。図１１は、本実施形態の水熱交換器２２の右側出入口部５１の周辺の構造を示す断面図である。図１２は、第３接合工程における水熱交換器２２と振動部材１０２との接触状態を示す図である。
【００５３】
まず、ステンレス鋼板のプレス加工を行うことによって、図６に示すＳＵＳプレート８０を成形する。すなわち、プレス加工によって、ステンレス鋼板が外周８３に沿って打ち抜かれ、右側開口部９１及び左側開口部９２が形成される。
【００５４】
次に、図１０（ａ）に示すように、ＳＵＳプレート８０を順に重ね合わせながら、周縁部８４同士、右側開口部９１同士及び左側開口部９２同士をロウ付け又は溶接によって接合する。ここで、周縁部８４同士の接合部分が接合部Ａであり、右側開口部９１同士及び左側開口部９２同士の接合部分が接合部Ｂである。これにより、扁平管からなる水管４０が形成されるとともに、水管４０間を連通させる開口部９１、９２が接続される。また、出入口ポート５４を最上段の水管４０にロウ付け又は溶接によって接合する。ここで、最上段の水管４０と出入口ポート５４との接合部分が接合部Ｃである。このような第１接合工程によって、水管接合体４３が形成される。
【００５５】
また、水管接合体４３を形成する第１接合工程と並行して、押し出し加工によって成形された扁平多穴管からなる冷媒管６０と、右側出入口分配管７１及び左側出入口分配管７２とを、ロウ付けや溶接によって接合する。これにより、冷媒管６０間が出入口分配管７１、７２によって連通する。このような第２接合工程によって、冷媒管接合体６３が形成される。
【００５６】
次に、図１０（ｂ）に示すように、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２とが対向するように、冷媒管接合体６３と水管接合体４３とを組み合わせることによって、熱交集合体２２ａを形成する。これにより、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２とが対向した状態になる。ここで、図５及び図９に示すように、水管４０の水管側外形突出部４４が冷媒管６０の幅方向の端部よりも外側に突出した状態が得られることになる。
【００５７】
次に、図１０（ｃ）に示すように、冷媒管６０と水管４０とを対向させた状態の熱交集合体２２ａを、ロウ材又はハンダ材が溶けたディップ浴１００に浸漬するとともに、振動部材１０２を介して熱交集合体２２ａを超音波加振することによって、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２とをハンダ付けする。すなわち、超音波式のロウ付け又はハンダ付けによって、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２とを接合する。そして、ここでは、図１２に示すように、超音波式のロウ付け又はハンダ付けを行う際に、水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態になるように、熱交集合体２２ａをディップ浴１００に浸漬させるようにしている。すなわち、水管４０の水管外形突出部４４を振動部材１０２に接触させることによって、水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態にしている。ここで、冷媒管６０の幅方向の端部に対して水管外形突出部４４が外側へ突出している距離Ｌは、２ｍｍ以上（好ましくは、５ｍｍ以上）になっており、これによって、冷媒管６０と振動部材１０２との隙間が、距離Ｌと同じ２ｍｍ以上（好ましくは、５ｍｍ以上）空いた状態になっている。
【００５８】
より具体的には、アルミニウム−亜鉛系やアルミニウム−スズ系のハンダ材をディップ浴１００に溶かしておき、ディップ浴１００に熱交集合体２２ａを浸漬する。ここでは、ディップ浴１００に超音波振動子１０１によって超音波加振される振動部材１０２を浸漬するようにしており、これにより、フラックスを使用することなくハンダ付けを行えるようにしている。そして、ここでは、図１２に示すように、水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態になるように、熱交集合体２２ａをディップ浴１００に浸漬させるようにしている。
【００５９】
このように、熱交集合体２２ａをディップ浴１００に浸漬するとともに、振動部材１０２を介して熱交集合体２２ａを超音波加振すると、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２との間にハンダ材が行き渡り、冷媒管６０と水管４０とのハンダ付けが行われる。ここで、図１１に示すように、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２との接合部分が接合部Ｄである。
【００６０】
ここで、水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態になるように熱交集合体２２ａをディップ浴１００に浸漬させることによって、冷媒管６０に比べてエロージョンが発生しにくい水管４０を優先的に超音波加振しながら、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２との間にハンダ材を行き渡らせることができる。このため、超音波加振によって水管４０と冷媒管６０との接合を促進するとともに、冷媒管６０が振動部材１０２に接触した状態で超音波加振する場合に比べて、母材であるアルミニウム又はアルミニウム合金製の冷媒管６０内にハンダ材に含まれる亜鉛やスズの拡散の進行を抑制することができるようになり、これにより、冷媒管６０のエロージョンの発生を極力抑えることができる。しかも、ここでは、水管４０に水管側外形突出部４４を設けることによって、水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態を容易に実現することができている。さらに、ここでは、冷媒管６０と振動部材１０２との隙間（ここでは、距離Ｌ）を２ｍｍ以上空けることによって、超音波加振による冷媒管６０のエロージョンの発生を抑えつつ水管４０と冷媒管６０との接合を促進する作用を確実に得ることができる。
【００６１】
尚、ここでは、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２との接合に、ディップ式のハンダ付けを採用しているがこれに限定されるものではなく、例えば、アルミニウム−ケイ素系のロウ材を使用した超音波式のロウ付けを採用してもよい。この場合においても、上記の超音波式のハンダ付けの場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００６２】
−第２実施形態の水熱交換器−
次に、第２実施形態にかかる水熱交換器２２の詳細構造及び製造方法について説明する。図１３は、本実施形態の水熱交換器２２を示す図であって、水管４０と冷媒管６０との接合面４２、６２付近を拡大して示す断面図である。図１４は、本実施形態の水熱交換器２２の水管４０を構成するＳＵＳプレート８０を示す平面図である。
【００６３】
本実施形態の水熱交換器２２は、第１実施形態の水熱交換器２２の水管４０の構造が異なっている。具体的には、第１実施形態の水管４０を構成するＳＵＳプレート８０では、水管４０の冷媒管６０に対向する面である接合面４２に特別な処理を施していないが、本実施形態では、図１３及び図１４に示すように、目粗し処理を施し、水管４０の目粗し処理が施された接合面４２と冷媒管６０の接合面６２とを対向させることによって熱交集合体２２ａを形成するようにしている。
【００６４】
具体的には、水管４０の冷媒管６０に対向する面、すなわち、ＳＵＳプレート８０の凹面部９４の流路２１とは反対側の面であるである接合面４２には、図１３及び図１４に示すように、目粗し処理が施されている。ここでは、水管４０（すなわち、ＳＵＳプレート８０）の幅方向（図１４における紙面上下方向）に向かって略直線状に延びる多数の凹凸４２ａが形成されるような目粗し処理が接合面４２に施されている。このような水管４０の接合面４２への目粗し処理は、水管４０の接合面４２に対するロウ材又はハンダ材のぬれ性を改善するために施されている。尚、目粗し処理によって水管４０の接合面４２に形成される多数の凹凸４２ａは、水管４０の幅方向のような一定の方向に向かって略直線状に延びるものに限られるものではない。しかし、水管４０の接合面４２に対するロウ材又はハンダ材のぬれ性をムラなく改善するという観点から、水管４０の接合面４２に多数の凹凸４２ａが規則的に形成されるように、水管４０の幅方向の他、水管４０の長手方向や斜め方向等のように、一定の方向に向かって略直線状に延びる凹凸４２ａを形成することが好ましい。また、上述のように、超音波式のロウ付け又はハンダ付けによって水管４０と冷媒管６０との接合を行う場合には、ロウ材やハンダ材を冷媒管６０と水管４０との間に行き渡りやすくするという観点から、冷媒管６０及び水管４０をディップ浴に浸漬する方向（ここでは、水管４０の幅方向）に沿って延びる多数の凹凸４２ａを形成することが好ましい。また、接合面４２は、目粗し処理によって、図１３に示すように、冷媒管６０の水管４０に対向する面である接合面６２よりも表面粗さが大きい状態になっている。すなわち、押し出し加工によって製造された冷媒管６０には、目粗し処理が施されておらず、表面粗さが小さい状態になっている。これにより、冷媒管６０の接合面６２と水管４０の接合面４２との間で、ロウ材又はハンダ材のぬれ性の程度を均等化させることができている。尚、目粗し処理は、プレス加工によってＳＵＳプレート８０を形成した後に施してもよいし、また、プレス加工を行う前のステンレス鋼板に施してもよい。
【００６５】
尚、本実施形態の水熱交換器２２の詳細構造は、水管４０に目粗し処理を施す点を除いて、第１実施形態の水熱交換器２２の詳細構造と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６６】
そして、このような水管４０への目粗し処理によって、水管４０の接合面４２におけるロウ材又はハンダ材のぬれ性が改善されているため、超音波式のロウ付け又はハンダ付けの際に、水管４０の目粗し処理を行わない場合に比べて、さらに短い時間で接合を完了することができる。また、ぬれ性の改善による接合時間の短縮化によって、母材であるアルミニウム又はアルミニウム合金製の冷媒管６０内にハンダ材に含まれる亜鉛やスズの拡散の進行をさらに抑制することができ、これにより、冷媒管６０のエロージョンの発生もさらに抑えることができる。しかも、目粗し処理によって水管４０の接合面４２に形成されている多数の凹凸４２ａは、一定の方向（ここでは、水管４０の幅方向）に向かって略直線状に規則的に延びているため、水管４０の接合面４２に対するハンダ材のぬれ性をムラなく改善することができる。また、多数の凹凸４２ａによって形成されるディップ浴１００に浸漬する方向に沿って延びる冷媒管６０と水管４０との間の隙間が、毛細管現象を発生して、冷媒管６０及び水管をディップ浴に浸漬する際に、ハンダ材を冷媒管６０と水管４０との間に行き渡りやすくすることができる。また、目粗し処理によって、水管４０の接合面４２が、冷媒管６０の接合面６２よりも表面粗さが大きい状態になっているため、接合面４２と接合面６２との間で、ハンダ材のぬれ性の程度を均等化させることができるため、接合時間の短縮化を確実に図ることができる。
【００６７】
−第３実施形態の水熱交換器−
次に、第３実施形態にかかる水熱交換器２２の詳細構造及び製造方法について説明する。図１５は、本実施形態の水熱交換器２２を示す図であって、水管４０と冷媒管６０との接合面４２、６２付近を拡大して示す断面図である。図１６は、本実施形態の水熱交換器２２の水管４０を構成するＳＵＳプレート８０を示す平面図である。
【００６８】
本実施形態の水熱交換器２２は、第２実施形態の水熱交換器２２の水管４０の構造が異なっている。具体的には、第２実施形態の水管４０を構成するＳＵＳプレート８０では、冷媒管６０との接合面４２に目粗し処理を施しているが、本実施形態では、図１５及び図１６に示すように、目粗し処理に代えて、接合面４２にステンレス鋼よりもロウ材又はハンダ材のぬれ性が高い金属層４２ｂを形成するメッキ処理を施すようにしている。尚、本実施形態の水熱交換器２２の詳細構造や製造方法は、水管４０の目粗し処理に代えてメッキ処理を行う点を除いて、第２実施形態の水熱交換器２２の詳細構造や製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６９】
そして、上記のような水管４０のメッキ処理によって、第２実施形態と同様に、水管４０の冷媒管６０に対向する接合面４２に対するロウ材又はハンダ材のぬれ性を改善して、接合時間のさらなる短縮化を図り、冷媒管４０のエロージョンの発生をさらに抑えることができる。
【００７０】
ここで、メッキ処理によって形成される金属層４２ｂとしては、ロウ材又はハンダ材のぬれ性が優れている銅又はニッケル層が考えられる。このような金属層４２ｂのメッキ処理としては、シアン化塩メッキ法や硫酸塩メッキ法等がある。そして、水管４０のメッキ処理は、プレス加工によってＳＵＳプレート８０を形成した後に施してもよいし、また、プレス加工を行う前のステンレス鋼板に施してもよい。
【００７１】
−第４実施形態の水熱交換器−
尚、水熱交換器２２の具体的な構成は、上記のものに限定されるものではなく、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、ステンレス鋼製の扁平管からなる水管とがロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器であれば、他の機器構成であってもよい。
【００７２】
第１〜第３実施形態の構成では、冷媒管６０と水管４０とが複数積層された構成が採用されているが、これに限定されるものではなく、例えば、図１７に示すように、１つの冷媒管６０と１つの水管４０とがロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水熱交換器２２であってもよい。
【００７３】
また、第１〜第３実施形態の水熱交換器の製造方法では、水管４０に水管外形突出部４４を設けることによって、超音波式のロウ付け又はハンダ付けを行う際に、水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態になるようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、ここでは図示しないが、振動部材１０２の水管４０と接触する部分を水管４０側に向かって突出させることによって、冷媒管６０と振動部材１０２との間の隙間を空けて水管４０だけが振動部材１０２に接触した状態になるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、アルミニウム又はアルミニウム合金製の扁平管からなる冷媒管と、冷媒管に対向するステンレス鋼製の扁平管からなる水管と、がロウ付け又はハンダ付けによって接合されることによって構成される水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。
【符号の説明】
【００７５】
２２    水熱交換器
２２ａ  熱交集合体
４０    水管
４２    接合面（水管の冷媒管に対向する面）
４２ａ  凹凸
４２ｂ  金属層
４４    水管側外形突出部
６０    冷媒管
１００  ディップ浴
１０２  振動部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７６】
【特許文献１】特開２０１０−１９０５６４号公報
【図１】
2014030830.tif 000003
【図２】
2014030830.tif 000004
【図３】
2014030830.tif 000005
【図４】
2014030830.tif 000006
【図５】
2014030830.tif 000007
【図６】
2014030830.tif 000008
【図７】
2014030830.tif 000009
【図８】
2014030830.tif 000010
【図９】
2014030830.tif 000011
【図１０】
2014030830.tif 000012
【図１１】
2014030830.tif 000013
【図１２】
2014030830.tif 000014
【図１３】
2014030830.tif 000015
【図１４】
2014030830.tif 000016
【図１５】
2014030830.tif 000017
【図１６】
2014030830.tif 000018
【図１７】
2014030830.tif 000019