(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管と、
前記伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換するフィンとを備えた熱交換器において、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、
前記開口部の縁の前記伝熱管を取り囲む部分に、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンカラーと前記伝熱管は、溶接によって仮留めされており、
前記フィンカラーは、前記伝熱管の軸方向に突出する、溶接用突出部を有する熱交換器。
【請求項２】
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための複数の開口部を有し、前記溶接は、各前記フィンの両端のフィンカラーにのみ施されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記溶接は、前記フィンカラーの少なくとも中央頂部に施している請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記溶接は、スポット溶接又はレーザ溶接である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フィンカラーと前記伝熱管は接着固定されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換する熱交換器用フィンにおいて、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、前記開口部の前記伝熱管を取り囲む部分に、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンカラーは、更に前記伝熱管の軸方向に突出する溶接用突出部を有する熱交換器用フィン。
【請求項７】
前記溶接用突出部は、少なくとも前記フィンカラーの中央頂部に設けられている請求項６に記載の熱交換器用フィン。
【請求項８】
伝熱管と、
前記伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換するフィンとを備えた熱交換器の製造方法において、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、
前記開口部の縁には、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンを、前記フィンカラーが前記伝熱管に密着するように前記開口部に装着するフィン装着工程と、
前記フィンカラーと、前記伝熱管を仮留めする溶接工程と、
前記フィンカラーと、前記伝熱管を接着固定する接着工程とを有し、
前記フィンカラーは、前記伝熱管の軸方向に突出する、溶接用突出部を有し、
前記溶接工程では、前記溶接用突出部と前記伝熱管とを溶接する熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記溶接工程では、スポット溶接又は、レーザ溶接を実施する請求項８に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィン・チューブ型熱交換器における、フィンと断面円形の伝熱管との接合方法として、フィンに設けられた孔に伝熱管を挿入後、伝熱管内部から外側へ圧力を加え、拡管することにより、フィンと伝熱管を密接させる拡管方式が最も一般的な方法として知られている。
しかし、熱交換器の性能向上のために、伝熱管に円管を用いず、扁平管を適用した場合には、拡管方式は加工技術上、もしくは製造コスト上の理由から採用できない。
【０００３】
そこで、扁平管を用いた熱交換器においては、従来、扁平管と放熱フィンとの接合には、ろう付け方式が採用されてきた。
しかし、室内機向け扁平管熱交換器の扁平管とフィンの接合方法として、ろう付け方式を採用すると、製造コストが大幅に上がる。
すなわち、室内機向け熱交換器のフィン表面には、フィン表面に結露した水滴が製品の送風口から飛び出すこと（露飛び）を防止するために、親水性膜のコーティングを施す必要がある。
【０００４】
扁平管とフィンの接合をろう付けで行う場合、ろう材の溶融温度が親水性膜の溶融温度よりも高いため、ろう付けを行った後にフィン表面へ親水性膜を塗布するポストコート加工工程が必要となる。
これは、円管熱交換器に用いられるフィン用板材に親水性膜を先にコーティングし、プレコートされた板材をプレス加工してフィン形状を成形する加工方法に比べて、製造工程の増加、大幅な製造コストの上昇となる。
【０００５】
このため、特にフィン表面に親水性膜が必要とされる室内機向け扁平管熱交換器においては、扁平管とフィンの接合には、加熱処理を要しない、または溶融、硬化温度が親水性
膜の溶融温度よりも低い接着剤を用いた方法が用いられる。
【０００６】
このような公知技術として、開口部からフィンに管材を挿入し、伝熱管を加締め、その後フィンと伝熱管の隙間に塗装膜を形成する方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００７】
また、フィンと伝熱管とを電気抵抗溶接による溶着によって接合する方法として特許文献２に記載するような技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−１４５２８２号公報
【特許文献２】昭６１−１０６７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、伝熱管とフィンとの固定に接着剤を用いる場合、次のような問題が生じていた。
接着剤の熱伝導率がろう付けの金属結合に対して低くなるため、高い熱交換率を得るためには、フィンと伝熱管との密着性を高める必要がある。
そのため、特許文献１では、塗装膜を利用するのであるが、塗装の前処理として、フィンを伝熱管に装着して伝熱管の直管部を加締めて、塗装中にフィンが動かないように仮固定している。（段落００３８）
このような方法で、伝熱管を変形させると、変形部分ではフィンと伝熱管との密着性が大きく低下するという課題があった。
【００１０】
また、伝熱管として扁平管を採用し、フィンの伝熱管装着部がＵ字形状で、片側が開放孔となる場合においては、更に次のような課題があった。
すなわち、フィンの伝熱管装着部に設けたフィンカラーと熱伝導管とを密着させるためには、フィンカラーを扁平伝熱管に押し付けながら、扁平伝熱管を断面長手方向の両端部から加締める必要がある。
その押し付け荷重及び加締め荷重により、フィンに歪みが生じる。
この歪みにより、扁平伝熱管がフィンの伝熱管用開口部の外側方向へずれる現象が起こり、フィンの開口部のＵ字形状閉塞端部におけるフィンカラーと扁平伝熱管との密着性が損なわれるという課題があった。
【００１１】
更に、フィンと扁平形状伝熱管にフィンを組み付けた後、接着剤を塗布、硬化させるまでの間は、フィンと扁平形状伝熱管は固定されていないので、例えば、搬送時の振動、取り扱い時の外部からの荷重負荷などの外乱を受けた場合、フィンの伝熱管装着部において扁平形状伝熱管がずれて、上述のＵ字形状閉塞端部におけるフィンカラーと扁平伝熱管との密着性が損なわれるという課題があった。
【００１２】
この発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、フィンと伝熱管との初期の密着性を維持しながら、接着剤によってフィンと伝熱管を固定できる、熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る熱交換器は、
伝熱管と、
前記伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換するフィンとを備えた熱交換器において、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、
前記開口部の縁の前記伝熱管を取り囲む部分に、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンカラーと前記伝熱管は、溶接によって仮留めされており、
前記フィンカラーは、前記伝熱管の軸方向に突出する、溶接用突出部を有するものである。
【００１４】
また、本発明に係る熱交換器用フィンは、
伝熱管に、伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換する熱交換器用フィンにおいて、
フィンは、伝熱管に装着するための開口部を有し、開口部の伝熱管を取り囲む部分に、伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
フィンカラーは、更に伝熱管の軸方向に突出する溶接用突出部を有するものである。
【００１５】
また、本発明に係る熱交換器の製造方法は、
伝熱管と、
前記伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換するフィンとを備えた熱交換器の製造方法において、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、
前記開口部の縁には、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンを、前記フィンカラーが前記伝熱管に密着するように前記開口部に装着するフィン装着工程と、
前記フィンカラーと、前記伝熱管を仮留めする溶接工程と、
前記フィンカラーと、前記伝熱管を接着固定する接着工程とを有し、
前記フィンカラーは、前記伝熱管の軸方向に突出する、溶接用突出部を有し、
前記溶接工程では、前記溶接用突出部と前記伝熱管とを溶接するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る熱交換器は、
伝熱管と、
前記伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換するフィンとを備えた熱交換器において、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、
前記開口部の縁の前記伝熱管を取り囲む部分に、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンカラーと前記伝熱管は、溶接によって仮留めされており、
前記フィンカラーは、前記伝熱管の軸方向に突出する、溶接用突出部を有するものなので、
フィンと伝熱管の間の隙間がフィン装着工程中に広がらず、良好な伝熱性能を発揮できる。
【００１７】
また、本発明に係る熱交換器用フィンは、
、伝熱管に装着するための開口部を有し、開口部の伝熱管を取り囲む部分に、伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
フィンカラーは、更に伝熱管の軸方向に突出する溶接用突出部を有するものなので、溶接する場所の位置決め精度にも余裕が生じ、溶接の作業性が向上する。
【００１８】
また、本発明に係る熱交換器の製造方法は、
伝熱管と、
前記伝熱管に、前記伝熱管の軸方向に対して垂直方向に装着され、前記伝熱管を通過する媒体と外気との間で熱交換するフィンとを備えた熱交換器の製造方法において、
前記フィンは、前記伝熱管に装着するための開口部を有し、
前記開口部の縁には、前記伝熱管の軸方向に張り出したフィンカラーを有し、
前記フィンを、前記フィンカラーが前記伝熱管に密着するように前記開口部に装着するフィン装着工程と、
前記フィンカラーと、前記伝熱管を仮留めする溶接工程と、
前記フィンカラーと、前記伝熱管を接着固定する接着工程とを有し、
前記フィンカラーは、前記伝熱管の軸方向に突出する、溶接用突出部を有し、
前記溶接工程では、前記溶接用突出部と前記伝熱管とを溶接するものなので、仮留めの溶接によりフィンの開口部を伝熱管の所定の位置に仮固定でき、フィンと伝熱管との良好な密着性を有する初期状態を維持しながら伝熱管とフィンの接着工程を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る熱交換器フィンの要部斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る熱交換器用伝熱管の要部拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るフィンの伝熱管への取り付け部近傍の拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るフィンの伝熱管への取り付け部近傍の拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るフィンの伝熱管への取り付け部近傍の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法を図を用いて説明する。
図１は、フィン・チューブ型熱交換器１００（以下、熱交換器１００という）の概観斜視図である。
図２は、熱交換器１００用のフィン３の概観斜視図である。
図３は、熱交換器１００用の伝熱管２の要部拡大図である。
図１に示すように、熱交換器１００は、２つの分配管１の間に所定の間隔ＤＰを開けて梯子状に配管された扁平な伝熱管２に、帯板状に成形されたフィン３を所定の間隔ＦＰごとに複数枚数装着して構成されている。
【００２１】
伝熱管２の端部は、分配管１にろう付によって接合されている。また、伝熱管２とフィン３は、溶接によって仮留めした後、接着剤によって接合されている。
分配管１を通じて伝熱管２の内部に冷媒が流れ、フィン３と外気の間で熱交換を行う。
【００２２】
図２に示すフィン３の材料としては、主としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金を原料とする厚さ０．０９〜０．２ｍｍの薄板が用いられる。
薄板の表面には、防蝕、防汚、親水或いは撥水を目的とする表面膜処理が予め施されていることが望ましい。
【００２３】
フィン３のベース面３１には、伝熱管２にフィン３を装着するための開口部３２が、フィン３の長手方向に所定の間隔ＤＰを開けて設けられている。
開口部３２は、伝熱管２の外周面に概略沿う形状であるとともに、一端が開放された切り欠き形状であって、その周縁に沿ってフィンカラー３３が成形されている。
フィンカラー３３は、上述の薄板からフィン３と一体として構成されていて、伝熱管２とフィン３の密着性を高め、熱交換効率を向上させるために設けられている。
【００２４】
フィン３の隣り合う開口部３２の間にはフィン３のベース面３１から放熱板３４，３５が切り起こして成形されている。
放熱板３４，３５の対向する２辺（図２では、上下の２辺）は、ベース面３１から切断されていて、スリット３６を構成する。
放熱板３４，３５がベース面３１から切り起こされる高さは、フィン３の配置間隔ＦＰの概略半分程度であることが望ましい。
【００２５】
フィンカラー３３のベース面３１からの高さは、複数装着されるフィン３の間隔ＦＰの値を超えない範囲でＦＰとほぼ等しい高さであることが望ましい。
フィンカラー３３のベース面３１からの高さを、ＦＰの値を超えない範囲で十分高くすることによって、フィン３と伝熱管２との密着面積を広く取ることができ、伝熱性能を良好にすることができる。
ＦＰの値は、熱交換器の特性により決定されるが、一般に１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度である。
【００２６】
図３に示すように、伝熱管２は、その長手方向に垂直な断面が略長円形の扁平形状をしていて、短辺となる円弧状Ｒ部２１と、長辺となる平面部２２により外形が構成される。
また、内部に隔壁２３を有する多穴管である。
多穴管を用いることによって、伝熱管２の内面と、内部を流れる冷媒との接触面積を大きく取ることが可能となり、熱交換効率の向上を図ることができる。
伝熱管２の材料は主としてアルミニウムあるいはアルミニウム合金であり、押し出し成形、引き抜き成形等の加工方法により成形される。
【００２７】
図４は、フィン３の伝熱管２への取り付け部近傍の拡大図である。
熱交換器１００は、まず分配管１に接続された伝熱管２に、フィン３を差し込むフィン装着工程によって組み立てられる。
組立時においては、フィン３の開口部３２が下側に開口する姿勢で組み立てる。
組み立てられた直後においては、フィンカラー３３と伝熱管２の密着性は良好に保たれている。
従って、フィン装着工程に引き続いて、そのままの姿勢で次の溶接工程を実施する。
溶接工程では、フィン３と伝熱管２を、溶接箇所１３の部分でスポット溶接、もしくはレーザ溶接等によって金属結合することにより、伝熱管２がフィン３の開口部３２からずれることを防止する。
溶接箇所１３は、１つのフィンカラー３３につき、最低１箇所とし、特に、フィンカラー中央頂部３３ａを溶接することが望ましい。
フィンカラー３３の側面であるフィンカラー側面部３３ｂについても、１点〜４点程度の溶接をしてもよい。
溶接する領域は、約φ０．５ｍｍ〜φ２．０ｍｍ程度の狭小領域であり、フィン３と伝熱管２の仮留めをできれば良い。
【００２８】
溶接工程による仮留めにより、フィン３の開口部３２が伝熱管２の所定の位置に仮固定され、良好な密着性を有する初期状態を維持することができる。
開口部３２は開放端を有する形状であるが、仮留めの溶接により伝熱管２が外側に抜けることを防止できる。
そこで、次の接着工程において、フィン３の開口部３２が上側になるように熱交換器１００を設置し直し、開放端部側からフィンカラー３３と伝熱管２の隙間に接着剤を注入して当該隙間に接着層を形成し、両部材を完全に固定する。
【００２９】
この発明の実施の形態１に係る熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法によれば、フィン３を伝熱管２に装着するための開口部３２の、一番奥のフィンカラー中央頂部３３ａにおいて、伝熱管２とフィンカラー３３との良好な密着性を確保できる。
これにより、所期の熱伝導性能を有する熱交換器１００を得ることができる。
【００３０】
また、フィン３と伝熱管２を複数箇所において溶接により金属結合させれば、フィン３と伝熱管２の間の熱伝導性も向上し、熱交換性能は更に増大する。
【００３１】
さらに、開口部３２は開放端を有する形状であるが、仮留めの溶接により伝熱管２が外側に抜けることを防止できるので、フィン３と伝熱管２を溶接後、フィン３の開放端部側を上側に向け直して熱交換器１００を設置し、フィン３と伝熱管２の間の隙間に容易に接着剤を注入できる。
これにより、接着工程を容易な方法で実施することができる。
【００３２】
また、接着材が完全に硬化する前であっても、フィン３と伝熱管２は溶接により仮固定されているので、熱交換器１００を移動等させてもフィン３と伝熱管２の密着関係が損なわれることはない。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、フィン３を１枚ずつ伝熱管２に装着する例を示したが、フィン３を所定の数だけまとめて積層し、積層したフィン部材として伝熱管２に装着しても良い。
【００３４】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２に係る熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法を図を用いて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図５は、フィン２０３の伝熱管２への取り付け部近傍の拡大図である。
本実施の形態に係る熱交換器は、実施の形態１と同様のフィン・チューブ型熱交換器であり、フィン２０３、伝熱管２、分配管１は、実施の形態１と同様に構成される。
【００３５】
フィンカラー２３３は、フィンカラー中央頂部２３３ａ及びフィンカラー側面部２３３ｂから外側にはり出した突出部２３３ｃ及び突出部２３３ｄを有している。
これらの突出部２３３ｃ，２３３ｄは、フィンカラー中央頂部２３３ａに一箇所、フィンカラー側面部２３３ｂに１〜４箇所程度設けられていて、伝熱管２の軸方向に張り出す量は、前後に配置されたフィン２０３に干渉しない程度の量である。
フィンカラー２３３を伝熱管２に溶接する際は、スポット溶接を採用する場合であれば、電極をこれらの突出部２３３ｃ，２３３ｄに接触させて溶接を行う。
【００３６】
この発明の実施の形態２に係る熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法によれば、突出部２３３ｃ，２３３ｄを設けることで、電極の接触面積を大きく取ることができ、より強固に溶接を行うことが可能となる。
また、電極を接触させる際の位置決め精度にも余裕が生じるため、溶接工程における作業性が向上するといった利点もある。
【００３７】
また、レーザ溶接を採用する場合も同様に、溶接面積を大きく確保することができるので、より強靭な仮固定をすることでフィン２０３と伝熱管２との良好な密着性を維持することが可能となる。
さらに、レーザの照射位置精度に余裕が生まれるため、溶接作業性の向上が可能となる。
【００３８】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３に係る熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法を図を用いて、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
図６は、フィン３の伝熱管２への取り付け部近傍の拡大図である。
本実施の形態に係る熱交換器は、実施の形態１と同様のフィン・チューブ型熱交換器であり、フィン３、伝熱管２、分配管１は、実施の形態１と同様に構成される。
【００３９】
図６に示すとおり、複数本、等間隔で配置される伝熱管２の間にフィン３のベース面３１が挟まれる基本構成であるが、両端の伝熱管２の外側に位置するフィン３のベース面３１については、片側が開放端となり、伝熱管２の間に挟まれる構成とはならない。
このため、フィン３の両端に位置するフィンカラー中央頂部３３ａと伝熱管２の密着性が最も悪くなり、当該部分の密着性が劣化する方向へのフィンが変形すると、これが伝熱管２の間に挟まれている他の部分にも連鎖して悪影響をもたらす。
【００４０】
そこで、本実施の形態ではスポット溶接またはレーザー溶接する箇所を、当該フィン３の最も外側にあるフィンカラー中央頂部３３ａのみとすることにした。
この発明の実施の形態３に係る熱交換器、熱交換器用フィン、熱交換器の製造方法によれば、溶接作業時間を最短に抑えるとともに、フィン３と伝熱管２の良好な密着性を維持し、所期の伝熱性能を得ることが可能となる。
【００４１】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  フィン・チューブ型熱交換器（熱交換器）、１  分配管、２  伝熱管、
２１  円弧状Ｒ部、２２  平面部、２３  隔壁、３  フィン、２０３  フィン、
３１  ベース面、３２  開口部、３３，２３３  フィンカラー、
３３ａ，２３３ａ  フィンカラー中央頂部、３３ｂ，２３３ｂ  フィンカラー側面部、
２３３ｃ，２３３ｄ  突出部、３４，３５  放熱板、３６  スリット、１３  溶接箇所。
【図１】
0005726042.tif 000002
【図２】
0005726042.tif 000003
【図３】
0005726042.tif 000004
【図４】
0005726042.tif 000005
【図５】
0005726042.tif 000006
【図６】
0005726042.tif 000007