(57)【要約】  室外熱交換器１は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された複数のフィン１ａ、複数の伝熱管１ｂ及びヘッダー２，３を備えている。また、室外熱交換器１は、銅又は銅合金で形成された少なくとも１つの銅製冷媒配管２２と、ヘッダー３が銅製冷媒配管２２よりも上方となるように両者を接続したＡＣジョイント２０と、少なくともＡＣジョイント２０の周囲を覆う溶射層３０と、を備えている。そして、溶射層３０は、当該溶射層３０の厚さＬとＡＣジョイント２０の外径Ｄとの比であるＬ／Ｄが０．００５より大きくなるように大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成された構成、あるいは、セラミックを溶射して形成された構成となっている。
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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で形成され、一定の間隔を介して積層された複数のフィンと、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記フィンの積層方向に沿って配置された複数の伝熱管と、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記伝熱管に接続された少なくとも１つの第１冷媒配管と、
銅又は銅合金で形成された少なくとも１つの第２冷媒配管と、
前記第１冷媒配管が前記第２冷媒配管よりも上方となるように両者を接続した接続構造部と、
少なくとも前記接続構造部の周囲を覆う溶射層と、
を備え、
前記溶射層は、当該溶射層の厚さＬと前記接続構造部の外径Ｄとの比であるＬ／Ｄが０．００５より大きくなるように大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成された構成、あるいは、セラミックを溶射して形成された構成である熱交換器。
【請求項２】
前記溶射層は、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない前記金属を溶射して形成された構成であり、
前記溶射層に熱処理が施されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない前記金属は、アルミニウム又は亜鉛である請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記溶射層は、セラミックを溶射して形成された構成であり、
前記接続構造部と前記溶射層との間に、鉄及びクロムのうちの少なくとも一方を含む中間層が形成されている請求項１に記載の熱交換器。
【請求項５】
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、一定の間隔を介して積層された複数のフィンと、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記フィンの積層方向に沿って配置された複数の伝熱管と、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記伝熱管に接続された少なくとも１つの第１冷媒配管と、
銅又は銅合金で形成された少なくとも１つの第２冷媒配管と、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された肉厚Ｌの第１配管の内側に、銅又は銅合金で形成された外径Ｄの第２配管を接合し、一方の端部である第１端部が前記第１配管で覆われており、他方の端部である第２端部に前記第２配管が露出した接続構造部と、
を備え、
前記接続構造部は、
Ｌ／Ｄが０．００５よりも大きくなっており、
前記第１冷媒配管が前記第２冷媒配管よりも上方となるように、前記第１冷媒配管と前記第１端部とが接続され、前記第２冷媒配管と前記第２端部とが接続されている熱交換器。
【請求項６】
圧縮機、室外熱交換器、減圧機構及び室内熱交換器を備え、
前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器のうちの少なくとも一方に、請求項１〜請求項５に記載の熱交換器が用いられている空気調和機。
【請求項７】
銅又は銅合金で形成された前記第２冷媒配管は、前記圧縮機と接続された冷媒配管である請求項６に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器のうちの少なくとも一方に、請求項２に記載の熱交換器が用いられており、
前記溶射層の形成範囲に曲げ加工が施されている請求項６又は請求項７に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の冷媒配管に用いられる材質の多くは銅又は銅合金製（以下、単に銅製と称する場合もある）の円管であるが、近年の銅価格高騰等により、熱交換器の冷媒配管（伝熱管、該伝熱管に接続された冷媒流出入用の冷媒配管等）としてアルミニウム又はアルミニウム合金製（以下、単にアルミ製と称する場合もある）の円管が使用される場合がある。つまり、アルミ製の複数のフィン及び冷媒配管で構成された熱交換器が、従来より提案されている。また、熱交換器の高性能化を図るため、アルミ製の扁平管が使用される場合もある。【０００３】
一方、上述のように熱交換器にアルミ製の冷媒配管を用いた場合であっても、圧縮機周りには、一般に、銅製の冷媒配管が用いられている。これは、アルミニウムは銅より軟く、強度が小さいため、圧縮機からの振動応力に耐えるためには銅製冷媒配管よりも肉厚を厚くしなければならない等の問題点があるためである。【０００４】
このため、アルミ製冷媒配管を有する熱交換器を用いた従来の空気調和機には、接続構造部において、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを接続する必要がある。ここで、当該接続構造部とは、例えば、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを共晶接合した箇所である。また例えば、接続構造部とは、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管との間にステンレス製冷媒配管を設け、これらをろう付け等によって接続した箇所である。なお、以下では、接続構造部をＡＣジョイントと称する場合もある。ＡＣジョイントのＡはＡｌｕｍｉｎｉｕｍ、ＣはＣｕｐｐｅｒを意味する。【０００５】
ここで、異種金属の接合部は、金属表面に水滴、銅イオン及び塩素等の腐食因子が付着すると、腐食因子により金属が酸化反応を起こし、腐食（錆）が発生する。酸化反応は金属中の電子が消失すると生じるが、電子は電位の低い方から高い方へ移動するため、低電位の金属が先に腐食する。電位の高低はイオン化傾向やその金属が置かれた周囲環境などにより決まる。アルミニウムと銅の場合、アルミニウムの方が銅よりも低電位となる。このため、アルミニウムと銅とが接合された場合、アルミニウムが先に腐食する。以下、低電位を卑、高電位を貴と記す。例えば、アルミニウムと銅との場合、アルミニウムが卑、銅が貴となる。【０００６】
このため、アルミ製冷媒配管を有する熱交換器を用いた従来の空気調和機は、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを接続するＡＣジョイントに水滴等が付着した場合、ＡＣジョイントのアルミ製冷媒配管又はＡＣジョイント近傍のアルミ製冷媒配管が先に腐食し、腐食が進行するといずれアルミ製冷媒配管に穴が開く。この場合、冷媒漏れが発生し、空気調和機が所定の動作をしなくなる。従って、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを接続するＡＣジョイントにおいて、異種金属接合による腐食対策を施す必要がある。【０００７】
そこで、アルミ製冷媒配管を有する熱交換器を用いた従来の空気調和機には、ＡＣジョイントのアルミ製冷媒配管の腐食を抑制するため、ＡＣジョイントの周囲を被覆部材で覆うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。被覆部材は一般にゴムチューブが用いられ、アルミ製冷媒配管、銅製冷媒配管及びステンレス製冷媒配管より径が大きい円筒状のゴムチューブの内面に接着剤を塗布し、ドライヤー等で加熱することによりゴムチューブをアルミ製冷媒配管、銅製冷媒配管及びステンレス製冷媒配管の大きさに収縮させ、ゴムチューブとこれら冷媒配管とを接着することにより、腐食因子の侵入を防ぐ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−２６８３号公報（段落［０００２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、アルミ製冷媒配管を有する熱交換器を用いた従来の空気調和機は、ゴムチューブでＡＣジョイントの周囲を覆っている。しかしながら、ゴムチューブは収縮後の長さがばらつきやすいため、ゴムチューブの長さが短いとＡＣジョイントの周囲を覆えなくなってしまうという課題があった。また、これを抑えるためには、必要以上にゴムチューブの長さを長くする必要があるという課題があった。【００１０】
また、熱交換器のアルミ製冷媒配管及び圧縮機周辺の銅製冷媒配管と、その他の冷媒配管とをろう付けすることにより、閉回路（冷凍サイクル回路）が構成されることとなる。つまり、複数箇所において冷媒配管をろう付けすることで閉回路が構成される。このとき、円筒状のゴムチューブはろう付け前に冷媒配管に挿入する必要があるため、ゴムチューブがろう付けの熱で融解するのを防ぐには、ゴムチューブをろう付け部から十分離す必要がある。しかしながら、閉回路において冷媒配管の配管径は様々であるため、ゴムチューブの径を大きくしないと、ゴムチューブをろう付け部から十分離すことができないという課題があった。一方、ゴムチューブの径を必要以上に大きくすると、収縮後の取付け位置にばらつきが生じやすくなり、その機能を果たさない恐れがあるという課題があった。【００１１】
また、熱交換器のアルミ製冷媒配管及び圧縮機周辺の銅製冷媒配管と、その他の冷媒配管とをろう付け後にゴムチューブを取り付ける方法として、ゴムチューブに切り込みを入れる方法がある。しかしながら、ゴムチューブに切り込みを入れると、加熱後の形状や取付け位置を適切に制御するのが困難であるという課題があった。【００１２】
また、ゴムチューブは経年劣化しやすく、ゴムチューブとＡＣジョイントとを接着する接着剤も経年劣化しやすいため、従来のＡＣジョイントの防食構造は、年数を経るにつれてその機能を果さなくなってしまうという課題があった。【００１３】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを接続する接続構造部を従来よりも容易に被覆でき、従来よりも経年劣化を抑制することができる防食構造を有する熱交換器及び空気調和機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る熱交換器は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、一定の間隔を介して積層された複数のフィンと、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記フィンの積層方向に沿って配置された複数の伝熱管と、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記伝熱管に接続された少なくとも１つの第１冷媒配管と、銅又は銅合金で形成された少なくとも１つの第２冷媒配管と、前記第１冷媒配管が前記第２冷媒配管よりも上方となるように両者を接続した接続構造部と、少なくとも前記接続構造部の周囲を覆う溶射層と、を備え、前記溶射層は、当該溶射層の厚さＬと前記接続構造部の外径Ｄとの比であるＬ／Ｄが０．００５より大きくなるように大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成された構成、あるいは、セラミックを溶射して形成された構成となっている。【００１５】
また、本発明に係る空気調和機は、圧縮機、室外熱交換器、減圧機構及び室内熱交換器を備え、前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器のうちの少なくとも一方に、本発明に係る熱交換器が用いられているものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、アルミ製冷媒配管である第１冷媒配管と銅製冷媒配管である第２冷媒配管とを接続する接続構造部（ＡＣジョイント）の周囲に溶射層を形成して接続構造部を被覆し、接続構造部での異種金属接合による腐食を防止している。溶射範囲を適切な範囲に制御すること、つまり、溶射層によって適切な位置を被覆することは、ゴムチューブを用いた場合と比べて容易である。また、溶射層は、ろう付けの熱で溶融することはないため、接続構造部とろう付け部との間の自由度を向上させることができる。むしろ、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属で溶射層を形成した場合には、ろう付け時の熱によって溶射層が合金化されるため、接続構造部と溶射層との密着力が強くなるという効果さえ得られる。また、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属又はセラミックで形成された溶射層は、ゴムチューブに比べて経年劣化が少ない。
このため、本発明は、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを接続する接続構造部を従来よりも容易に被覆でき、従来よりも経年劣化を抑制することができる防食構造を有する熱交換器及び空気調和機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る空気調和機を示すシステム図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る空気調和機のＡＣジョイント近傍を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る空気調和機のＡＣジョイントの別の一例の近傍を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るＡＣジョイントに塩水噴霧試験を行った際の試験結果を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態４に係る空気調和機の接続部材を示す横断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る空気調和機の接続部材を示す縦断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に係る空気調和機の接続部材の別の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機を示すシステム図である。
本実施の形態１に係る空気調和機２００は、圧縮機４、室内熱交換器５、減圧機構である膨張弁６及び室外熱交換器１を備えている。そして、これらの構成要素が冷媒配管で接続され、閉回路である冷凍サイクル回路が構成されている。詳しくは、圧縮機４の吐出口と室内熱交換器５とは、冷媒配管７で接続されている。室内熱交換器５と室外熱交換器１とは冷媒配管８で接続され、該冷媒配管８の途中には膨張弁６が設けられている。室外熱交換器１と圧縮機４の吸入口とは、冷媒配管９で接続されている。また、空気調和機２００を構成するこれらの構成要素は、圧縮機４、膨張弁６及び室外熱交換器１が室外機１０に収容され、室内熱交換器５が室内機１１に収容されている。
【００１９】
上述のように構成された冷凍サイクル回路は室内機１１で暖房運転を行うものであり、図１の矢印で示すように、圧縮機４、冷媒配管７、室内熱交換器５、冷媒配管８及び膨張弁６、室外熱交換器１、冷媒配管９の順に冷媒が流れる。
【００２０】
なお、図１に示す構成要素の収納箇所は、あくまでも一例である。例えば、膨張弁６を室内機１１に収納してもよい。また、図１で示した冷凍サイクル回路の構成も、あくまでも一例である。例えば、冷媒の流れを逆にして、冷房運転用の冷凍サイクル回路にしてもよい。また例えば、圧縮機４から吐出された冷媒の流路を変更する四方弁等の流路変更装置を設け、室内機１１で冷房及び暖房の双方を行える冷凍サイクル回路としてもよい。また例えば、圧縮機４の吐出側の冷媒配管（図１では冷媒配管７）に、冷媒と潤滑油とを分離するオイルセパレーターを設けてもよい。
【００２１】
ここで、本実施の形態１に係る室外熱交換器１は、近年の銅価格高騰等の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金製（アルミ製）の伝熱管１ｂを採用している。詳しくは、本実施の形態１に係る室外熱交換器１は、一定の間隔を介して積層された複数のアルミ製のフィン１ａと、フィン１ａの積層方向に沿って配置された複数のアルミ製の伝熱管１ｂと、伝熱管１ｂの冷媒流入側の端部に接続されたアルミ製のヘッダー２と、伝熱管１ｂの冷媒流出側の端部に接続されたアルミ製のヘッダー３とを備えている。
ここで、ヘッダー２，３が、本発明の第１冷媒配管に相当する。
【００２２】
また、本実施の形態１に係る空気調和機２００では、圧縮機４に接続された冷媒配管７，９を、圧縮機４の振動抑制のため、銅又は銅合金製（銅製）の冷媒配管としている。冷媒配管７，９をアルミ製にすると、圧縮機４の振動が冷媒配管７，９へ伝わり、冷媒配管７，９が破損しやすくなる等の問題点が生じるからである。また、この問題を解消するために、冷媒配管７，９をアルミ製にして配管の肉厚を厚くするという方法も考えられるが、配管の肉厚を厚くすることにより、冷媒の圧損増加及びコストアップの問題点等が生じてしまう。
ここで、冷媒配管９が、本発明の第２冷媒配管に相当する。
【００２３】
このため、本実施の形態１に係る空気調和機２００では、ＡＣジョイント（接続構造部）において、アルミ製冷媒配管であるヘッダー３と銅製の冷媒配管９とを接続している。ここで、ＡＣジョイントとは、例えば、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを共晶接合した箇所である。また例えば、ＡＣジョイントとは、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管との間にステンレス製冷媒配管を設け、これらをろう付け等によって接続した箇所である。
【００２４】
ここで、異種金属の接合部は、金属表面に水滴、銅イオン及び塩素等の腐食因子が付着すると、腐食因子により金属が酸化反応を起こし、腐食（錆）が発生する。酸化反応は金属中の電子が消失すると生じるが、電子は電位の低い方から高い方へ移動するため、低電位の金属が先に腐食する。電位の高低はイオン化傾向やその金属が置かれた周囲環境などにより決まる。アルミニウムと銅の場合、アルミニウムの方が銅よりも低電位となる。このため、アルミ製冷媒配管であるヘッダー３と銅製の冷媒配管９とを接続するＡＣジョイントにおいては、アルミ製冷媒配管であるヘッダー３が先に腐食する。そして、ヘッダー３の腐食が進行すると、いずれ、ヘッダー３に穴が開く。この場合、冷媒漏れが発生し、空気調和機２００が所定の動作をしなくなる。
【００２５】
これを防ぐため、本実施の形態１に係る空気調和機２００においては、ＡＣジョイントに以下のような防食構造を採用している。
【００２６】
図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機のＡＣジョイント近傍を示す断面図である。
図２に示すように、本実施の形態１に係るＡＣジョイント２０は、アルミ製冷媒配管２１と銅製冷媒配管２２とを共晶接合したものである。さらに、本実施の形態１では、ＡＣジョイント２０に、当該ＡＣジョイント２０の周囲を覆う溶射層３０が形成されている。
【００２７】
図２のように構成されたＡＣジョイント２０は、アルミ製冷媒配管２１の端部２１ａが室外熱交換器１のヘッダー３の端部とろう付けされる。また、銅製冷媒配管２２の端部２２ａが銅製の冷媒配管９の端部とろう付けされる。これにより、アルミ製冷媒配管２１がヘッダー３の一部となり、銅製冷媒配管２２が冷媒配管９の一部となる。つまり、アルミ製冷媒配管２１も本発明の第１冷媒配管に相当し、銅製冷媒配管２２も本発明の第２冷媒配管に相当する。
【００２８】
アルミ製冷媒配管２１の端部２１ａが室外熱交換器１のヘッダー３の端部とろう付けされ、銅製冷媒配管２２の端部２２ａが銅製の冷媒配管９の端部とろう付けされた状態においては、図２に示すように、アルミ製冷媒配管２１が銅製冷媒配管２２よりも上方に配置されることとなる。
【００２９】
なお、ヘッダー３と銅製冷媒配管２２とを共晶接合してＡＣジョイント２０を構成してもよいし、アルミ製冷媒配管２１と銅製の冷媒配管９とを共晶接合してＡＣジョイント２０を構成してもよいし、ヘッダー３と銅製の冷媒配管９とを共晶接合してＡＣジョイント２０を構成してもよい。また、本実施の形態１ではＡＣジョイント２０のみに溶射層３０を形成したが、ＡＣジョイント２０近傍の冷媒配管（図２ではアルミ製冷媒配管２１、銅製冷媒配管２２）にわたって溶射層３０を形成してもよい。つまり、少なくともＡＣジョイント２０に溶射層３０を形成すればよい。また、本実施の形態１に係るＡＣジョイント２０は、図２に示す構成に限定されるものでもない。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機のＡＣジョイントの別の一例の近傍を示す断面図である。
例えば図３に示すように、アルミ製冷媒配管２１と銅製冷媒配管２２との間にステンレス製冷媒配管２３を設け、これらをろう付け等によって接続してＡＣジョイント２０を構成してもよい。
【００３１】
続いて、本実施の形態１に係る溶射層３０の詳細構成について説明する。
本実施の形態１に係る溶射層３０は、例えば、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成されたものである。ここで、溶射は金属を液状にし、ＡＣジョイント２０に噴霧することにより行われる。
【００３２】
この場合、ＡＣジョイント２０の表面は同一金属であるから、表面電位は均一化され、ＡＣジョイント２０の表面に腐食因子が付着しても異種金属接合による腐食は生じない。なお、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属としてアルミニウムを用いる場合には、ＡＣジョイント２０と接続された銅製の冷媒配管（図２，３の場合、銅製冷媒配管２２）及びステンレス製冷媒配管２３に溶射を施せばよく、アルミ製冷媒配管（図２，３の場合、アルミ製冷媒配管２１）には溶射しなくてもＡＣジョイント２０の表面電位は均一化される。
【００３３】
溶射範囲を適切な範囲に制御すること、つまり、溶射層３０によって適切な位置を被覆することは、ゴムチューブを用いた従来の防食構造と比べて容易である。また、溶射層３０は、端部２１ａ，２２ａをろう付けする際の熱で溶融することはないため、ＡＣジョイント２０とろう付け部との間の自由度を向上させることができる。むしろ、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属で溶射層３０を形成した場合には、ろう付け時の熱によって溶射層３０が合金化されるため、ＡＣジョイント２０と溶射層３０との密着力が強くなり、溶射層３０が剥離しにくくなるという効果さえ得られる。
【００３４】
また例えば、本実施の形態１に係る溶射層３０は、セラミックのような絶縁物を溶射して形成されたものである。この場合、ＡＣジョイント２０の表面は絶縁物で覆われるため、ＡＣジョイント２０の表面に腐食因子が付着しても異種金属接合による腐食は生じない。上述のように、セラミックのような絶縁物を溶射する場合においても、溶射範囲を適切な範囲に制御すること、つまり、溶射層３０によって適切な位置を被覆することが、ゴムチューブを用いた従来の防食構造と比べて容易である。また、溶射層３０は、端部２１ａ，２２ａをろう付けする際の熱で溶融することはないため、ＡＣジョイント２０とろう付け部との間の自由度を向上させることができる。また、セラミックのような絶縁物で形成された溶射層は、ゴムチューブに比べて経年劣化が少ないため、長期にわたってＡＣジョイント２０の腐食を抑制することもできる。
【００３５】
ここで、ＡＣジョイント２０の表面に、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して溶射層３０を形成した場合、溶射層３０は時間経過とともに徐々に薄くなり、いずれ消失する。ＪＩＳ規格によると、９６０時間の塩水噴霧試験を行った後の状態で、溶射層３０が残存し、ＡＣジョイント２０部分の冷媒配管の腐食が進行していなければ、塩害地域において製品寿命１５年の防食性を保つことができる。
【００３６】
以下に塩水噴霧試験の簡単な説明をする。
金属、又は、金属に溶射、メッキ若しくは塗装膜を施した部品の耐食性を評価するものである。試験方法としては、温度３５℃及び相対湿度９８％の環境下において、５％の塩化ナトリウム水溶液を部品に噴霧する。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１に係るＡＣジョイントに塩水噴霧試験を行った際の試験結果を示す図である。この図４は、ＡＣジョイントの腐食確率（腐食発生確率）を表したものであり、縦軸がＡＣジョイント２０の腐食確率、横軸が溶射層３０の溶射厚さＬとＡＣジョイント２０の外径Ｄとの比であるＬ／Ｄとなっている。ここで、Ｌ／ＤをパラメータとしてＡＣジョイント２０の腐食確率を試験したのは、ＡＣジョイント２０の外径Ｄが異なることにより、つまり、ＡＣジョイント２０の表面積が異なることにより、溶射層３０に付着する塩化ナトリウム水溶液（腐食因子）の量が異なってくるため、溶射層３０の溶射厚さＬが同じでも、ＡＣジョイント２０の外径Ｄが異なることによって溶射層３０の腐食度合いが異なってくるからである。
【００３８】
なお、図４に示す塩水噴霧試験では、９６０時間５％の塩化ナトリウム水溶液をＡＣジョイント２０近傍に噴霧した。また、アルミ製冷媒配管２１を銅製冷媒配管２２の上方に配置した。また、溶射層３０を形成する大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属として、亜鉛及びアルミニウムを用いた。これは、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属のうち、ＡＣジョイント２０に溶射できるものは、現在のところ亜鉛及びアルミニウムが想定されるからである。ここで、図４中の曲線Ａが亜鉛で形成された溶射層３０の試験結果を示し、図４中の曲線Ｂがアルミニウムで形成された溶射層３０の試験結果を示している。
ここで、水溶液中のイオン化傾向では、アルミニウムの方が亜鉛よりも卑となる。しかしながら、大気環境下においては、アルミニウムの表面に酸化皮膜が形成されるため、アルミニウムの方が亜鉛よりも貴となることを付言しておく。
【００３９】
図４の曲線Ａが示すように、亜鉛で形成された溶射層３０の場合、Ｌ／Ｄ＞０．００５のとき、ＡＣジョイント２０の腐食確率が０％になっている。つまり、亜鉛で形成された溶射層３０の場合、９６０時間の塩水噴霧試験後において、Ｌ／Ｄ＞０．００５のとき、溶射層３０が残存している。
【００４０】
また、図４の曲線Ｂが示すように、アルミニウムで形成された溶射層３０の場合、Ｌ／Ｄ＞０．００３７のとき、ＡＣジョイント２０の腐食確率が０％になっている。つまり、アルミニウムで形成された溶射層３０の場合、９６０時間の塩水噴霧試験後において、Ｌ／Ｄ＞０．００３７のとき、溶射層３０が残存している。
【００４１】
これは、大気環境下においてアルミニウムの方が亜鉛よりも貴であるためである。
【００４２】
なお、銅製冷媒配管２２をアルミ製冷媒配管２１の上方に配置して９６０時間の塩水噴霧試験を行った場合、亜鉛で形成された溶射層３０が残存する条件はＬ／Ｄ＞０．０１６であり、アルミニウムで形成された溶射層３０が残存する条件はＬ／Ｄ＞０．０１３であった。この結果は、以下のような理由による。つまり、腐食因子である水滴は上から下に流れる。銅製冷媒配管２２をアルミ製冷媒配管２１の上方に配置した場合は、銅製冷媒配管２２に付着した水滴が、銅イオンを含んだ状態で、重力により溶射層３０へ流れる。この際、銅は亜鉛及びアルミに対して貴であるため、溶射層３０の腐食を進行させたためである。従って、空気調和機２００において、室外熱交換器１を蒸発器として用いる場合、室外熱交換器１近傍の冷媒配管は周囲の大気温度よりも低く、冷媒配管表面に結露水が生じるため、ＡＣジョイント２０において銅製冷媒配管２２及びアルミ製冷媒配管２１のどちらを上側に配置するかが重要となる。
【００４３】
従って、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して溶射層３０を形成した場合、アルミ製冷媒配管２１が銅製冷媒配管２２の上方となるように両者をＡＣジョイント２０で接続しＬ／Ｄ＞０．００５とすることにより、経年劣化を抑制でき、長期にわたってＡＣジョイント２０の腐食を抑制することもできる（ＡＣジョイント２０に製品寿命１５年の防食性を保たせることができる）。また、Ｌ／Ｄ＞０．００５を満たす範囲で溶射層３０を薄く形成することにより、ＡＣジョイント２０のコストダウンを図ることができる。
【００４４】
以上、本実施の形態１のように構成された空気調和機２００においては、アルミ製冷媒配管２１が銅製冷媒配管２２よりも上方となるように両者をＡＣジョイント２０で接続し、Ｌ／Ｄ＞０．００５となるように大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成された溶射層３０、あるいは、セラミックを溶射して形成された溶射層３０により、ＡＣジョイント２０の周囲を覆っている。このため、ＡＣジョイント２０を従来よりも容易に被覆でき、従来よりも経年劣化を抑制することができる防食構造を有する空気調和機２００を得ることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では、室外熱交換器１のヘッダー２と冷媒配管８との接続構成について特に言及しなかったが、冷媒配管８が銅製冷媒配管の場合、上記のような溶射層３０で周囲が覆われたＡＣジョイント２０で両者を接続することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
また、本実施の形態１では、室内熱交換器５の構成については特に言及しなかったが、室内熱交換器５を室外熱交換器１と同様の構成としても勿論よい。つまり、銅製の冷媒配管と室内熱交換器５のアルミ製冷媒配管とを溶射層３０で周囲が覆われたＡＣジョイント２０で接続する構成としても勿論よい。
【００４７】
また、本実施の形態１で示した室外熱交換器１、又は、本実施の形態１と同構成の室内熱交換器５のみを製造及び販売することも想定される。この場合、当該熱交換器のアルミ製冷媒配管に図２，３で示したアルミ製冷媒配管２１をろう付けし、溶射層３０で周囲が覆われたＡＣジョイント２０を介して銅製冷媒配管２２を接続することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
実施の形態２．
室外熱交換器１の配置構成等、空気調和機２００の構成によっては溶射層３０の形成範囲で冷媒配管の曲げ加工を行う場合もある。このような場合、溶射層３０を次のように構成してもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００４９】
大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成された溶射層３０の形成範囲を曲げ加工した場合、ＡＣジョイント２０付近における冷媒配管設置エリアの省スペース化を図れることがある。しかし、溶射層３０に曲げ加工すると、溶射層３０が剥脱しやすくなり、防食性が低下する。
【００５０】
そこで、本実施の形態２では、溶射層３０の剥脱を防止するため、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属を溶射して形成された溶射層３０に熱処理を施し、溶射層３０を合金化することにより、ＡＣジョイント２０と溶射層３０の密着力を向上させている。
【００５１】
ここで、溶射層３０の形成範囲の曲げＲが当該形成範囲の冷媒配管径と同一、曲げ角度が１８０°の条件で、溶射層３０が剥脱しない熱処理温度及び時間条件を求めた結果、３２０℃以上、１分間以上であった。曲げＲが溶射層３０の形成範囲の冷媒配管径よりも大きい場合、あるいは、曲げ角度が１８０°よりも小さい場合には、上記の条件の場合よりも、溶射層３０の剥脱は生じにくくなる。このため、曲げＲが溶射層３０の形成範囲の冷媒配管径よりも大きい場合、あるいは、曲げ角度が１８０°よりも小さい場合には、３２０℃以上、１分間以上の熱処理を施せば、溶射層３０の剥脱は生じない。
【００５２】
以上、本実施の形態２のように溶射層３０を形成することにより、溶射層３０の剥脱を抑制しつつ、つまり、ＡＣジョイント２０の防食性を確保しつつ溶射層３０の形成範囲を曲げ加工でき、ＡＣジョイント２０付近における冷媒配管設置エリアの省スペース化を図ることができる。
【００５３】
実施の形態３．
セラミック等の絶縁物を溶射して形成された溶射層３０の場合、次のように溶射層３０を構成してもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００５４】
空気調和機２００の室外熱交換器１を凝縮器として用いた場合、特に、運転開始時のように室外熱交換器１の冷媒配管（伝熱管１ｂ、ヘッダー２，３）が周囲空気温度と略等しくなっている状態で、当該冷媒配管に圧縮機４から吐出された高温の冷媒が流入した場合、当該冷媒配管が温度差により伸張する。
【００５５】
ここで、セラミックの熱膨張係数は、ＡＣジョイント２０を構成する銅、アルミニウム及びステンレスに対し、その値が約半分となる。このため、温度差による伸張は、セラミックの方が銅、アルミニウム及びステンレスよりも小さい。従って、室外熱交換器１の冷媒配管に圧縮機４から吐出された高温の冷媒が流入した際の温度差による伸張によって、溶射層３０（つまりセラミック）に亀裂が生じる場合がある。
【００５６】
なお、室外熱交換器１の冷媒配管（伝熱管１ｂ、ヘッダー２，３）に流入する冷媒の温度と、室外熱交換器１の周囲空気温度との温度差とにより、溶射層３０（つまりセラミック）の亀裂有無を測定した結果、温度差が７９℃以上の場合、溶射層３０（つまりセラミック）に亀裂が生じた。これは、空気調和機２００の室外熱交換器１を凝縮器として用いた場合に想定し得る温度差よりも小さい場合がある。溶射層３０（つまりセラミック）に亀裂が生じると、亀裂により生じた隙間に腐食因子である水滴等が侵入し、ＡＣジョイント２０が異種金属接合により腐食が生じる。
【００５７】
そこで、本実施の形態３では、溶射層３０（つまりセラミック）に亀裂が生じる上記の温度差を大きくするため、ＡＣジョイント２０と溶射層３０（つまりセラミック）の間に、鉄及びクロムのうちの少なくとも一方を含む中間層を形成した。これにより、溶射層３０（つまりセラミック）に亀裂が生じる温度差を１７７℃に向上することができた。これは、中間層の熱膨張係数が、ＡＣジョイント２０を構成する銅、アルミ及びステンレスの熱膨張係数と、セラミックの熱膨張係数との中間の値となるため、銅、アルミ及びステンレスの伸張がセラミックに与える影響を緩和する働きをするためである。また、上記の１７７℃という値は、空気調和機２００の室外熱交換器１を凝縮器として用いた場合に想定し得る温度差よりもよりも大きい値である。
【００５８】
以上、本実施の形態３のように溶射層３０を形成することにより、ＡＣジョイントの防食をさらに防ぐことができる。また、室外熱交換器１の冷媒配管（伝熱管１ｂ、ヘッダー２，３）に流入する冷媒の温度と、室外熱交換器１の周囲空気温度との温度差とが大きい場合でも、溶射層３０に亀裂が生じることを防止することもできる。
【００５９】
実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３においては、アルミ製冷媒配管（本発明の第１冷媒配管）と銅製冷媒配管（本発明の第２冷媒配管）とを接続する接続構造部を溶射層３０で被覆することにより、接続構造部での異種金属接合による腐食を防止した。これに限らず、アルミ製冷媒配管（本発明の第１冷媒配管）と銅製冷媒配管（本発明の第２冷媒配管）とを次のように接続し、接続構造部での異種金属接合による腐食を防止してもよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態２のいずれかと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態４に係る空気調和機の接続部材を示す横断面図である。また、図６は、この接続部材を示す縦断面図である。
本実施の形態４に係る接続部材１００は、図５及び図６に示すように、第１配管１０２の内側に第２配管１０４を配置して、これらを接合したものである。ここで、接続部材１００が、本発明の接続構造部に相当する。
【００６１】
詳しくは、図５及び図６に示すように、本実施の形態４に係る接続部材１００は、アルミ製で肉厚Ｌの第１配管１０２と、銅製で外径Ｄの第２配管１０４とで構成されており、第１配管１０２の内側に第２配管１０４が収容されている。第１配管１０２の内径は、第２配管１０４の外径よりも大きく形成してあり、第１配管１０２に第２配管１０４を挿入し、第１配管１０２を縮管し、第１配管１０２の内径を第２配管１０４の外径と等しくする。また、接続部材１００は、一方の端部である第１端部１００ａが第１配管１０２で覆われており、他方の端部である第２端部１００ｂに第２配管１０４が露出した構成となっている。
【００６２】
本実施の形態４では、第１配管１０２の内周面と第２配管１０４の外周面とは、ＨＩＰ処理又は真空ホットプレス等により圧接によって接合される。ここで、圧接とは、接合面を高温、高圧、または高温、真空の状態にすることにより、原子間引力で接合するものであり、第１配管１０２を縮管し、第２配管１０４と接合するものである。
なお、圧接の他に、図７に示すように第１配管１０２と第２配管１０４とを接合してもよい。つまり、第１端部１００ａに金属からなる配管１０６を設け、該配管１０６と第１配管１０２及び第２配管１０４とを摩擦圧接してもよい。
【００６３】
後述のように、アルミ製冷媒配管（ヘッダー３、又はヘッダー３に接続されたアルミ製冷媒配管２１等）の端部に第１端部１００ａが挿入され、両者がろう付けされる。このため、アルミ製冷媒配管を流れる大気圧よりも高圧の冷媒が、第１配管１０２と第２配管１０４との間を通って、大気圧の第２端部１００ｂ外周側へ漏れ出すことを防止する必要がある。ここで、ＨＩＰ処理及び真空ホットプレスでも、配管１０６を用いた摩擦圧接でも、上記の冷媒漏れを防止することができる。しかしながら、ＨＩＰ処理及び真空ホットプレスは高コストであるため、配管１０６を用いた摩擦圧接の方が、低コストで上記の冷媒漏れを防止することができる。なお、アルミ製冷媒配管の端部に第１端部１００ａが挿入されて両者がろう付けされるため、配管１０６はアルミ製冷媒配管で覆われることとなり、異種金属接合による腐食については考慮する必要がない。このため、配管１０６の材質は任意である。
【００６４】
このように構成された接続部材１００は、アルミ製冷媒配管（ヘッダー３、又はヘッダー３に接続されたアルミ製冷媒配管２１等）の端部に第１端部１００ａが挿入され、両者がろう付けされる。また、銅製冷媒配管（冷媒配管９、又は冷媒配管９に接続された銅製冷媒配管２２等）の端部に第２端部１００ｂが挿入され、両者がろう付けされる。
【００６５】
図４で説明したように、Ｌ／Ｄ≧０．００５とすれば、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とを接続する接続構造部において異種金属接合による腐食が発生することを防止できる。なお、接続部材１００の第２端部１００ｂ付近はゴムチューブや溶射層により、防食処理を施してもよい。
【００６６】
この接続部材１００を用いることにより、図２及び図３で示したＡＣジョイント２０と異なり、アルミ製冷媒配管と銅製冷媒配管とをを単にろう付けのみで接続することができるため、コスト低減を図ることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  室外熱交換器、１ａ  フィン、１ｂ  伝熱管、２  ヘッダー、３  ヘッダー、４  圧縮機、５  室内熱交換器、６  膨張弁、７  冷媒配管、８  冷媒配管、９  冷媒配管、１０  室外機、１１  室内機、２０  ＡＣジョイント（接続構造部）、２１  アルミ製冷媒配管、２１ａ  端部、２２  銅製冷媒配管、２２ａ  端部、２３  ステンレス製冷媒配管、３０  溶射層、１００  接続部材、１００ａ  第１端部、１００ｂ  第２端部、１０２  第１配管、１０４  第２配管、１０６  配管、２００  空気調和機。
【図１】
2015155826.tif 000003
【図２】
2015155826.tif 000004
【図３】
2015155826.tif 000005
【図４】
2015155826.tif 000006
【図５】
2015155826.tif 000007
【図６】
2015155826.tif 000008
【図７】
2015155826.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年5月19日(2016.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る熱交換器は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成された複数のフィンと、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記フィンの配列方向に沿って配置された複数の伝熱管と、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記伝熱管に接続された少なくとも１つの第１冷媒配管と、銅又は銅合金で形成された少なくとも１つの第２冷媒配管と、ステンレス製冷媒配管と、前記第１冷媒配管が前記第２冷媒配管よりも上方となるように配置され、前記ステンレス製冷媒配管が、前記第１冷媒配管と接続されているとともに、前記第２冷媒配管と接続されている接続構造部と、前記接続構造部の少なくとも前記第２冷媒配管と前記ステンレス製冷媒配管との周囲を覆う被覆層と、を備えるものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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で形成された複数のフィンと、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記フィンの配列方向に沿って配置された複数の伝熱管と、
アルミニウム又はアルミニウム合金で形成され、前記伝熱管に接続された少なくとも１つの第１冷媒配管と、
銅又は銅合金で形成された少なくとも１つの第２冷媒配管と、
ステンレス製冷媒配管と、
前記第１冷媒配管が前記第２冷媒配管よりも上方となるように配置され、前記ステンレス製冷媒配管が、前記第１冷媒配管と接続されているとともに、前記第２冷媒配管と接続されている接続構造部と、
前記接続構造部の少なくとも前記第２冷媒配管と前記ステンレス製冷媒配管との周囲を覆う被覆層と、
を備える熱交換器。
【請求項２】
前記被覆層は、溶射層であり、前記溶射層は、大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない金属、あるいは、セラミックで構成され、当該溶射層の厚さＬと前記接続構造部の外径Ｄとの比であるＬ／Ｄが０．００５より大きい請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
大気環境下においてアルミニウムよりも貴でない前記金属は、アルミニウム又は亜鉛である請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記溶射層は、セラミックで構成されており、
前記接続構造部と前記溶射層との間に、鉄及びクロムのうちの少なくとも一方を含む中間層が形成されている請求項２に記載の熱交換器。
【請求項５】
圧縮機、室外熱交換器、減圧機構及び室内熱交換器を備え、
前記室外熱交換器及び前記室内熱交換器のうちの少なくとも一方に、請求項１〜請求項４に記載の熱交換器が用いられている空気調和機。
【請求項６】
銅又は銅合金で形成された前記第２冷媒配管は、前記圧縮機と接続された冷媒配管である請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
前記溶射層の形成範囲に曲げ加工が施されている請求項５又は請求項６に記載の空気調和機。
【国際調査報告】
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