(57)【要約】【課題】熱交換器に用いられる配管同士の接着剤による接合強度を向上させることが可能な熱交換器、特に空気調和機用の熱交換器、および配管の接合方法を提供する。【解決手段】熱交換器１は、フィン２が取り付けられており、冷媒が流通する複数の第１配管３と、隣り合う第１配管３の端部７同士を接続する第２配管５と、第１配管３と第２配管５とを接合する接着剤１１からなる接着剤層と、第１配管３および第２配管５の接着面のうちの少なくとも一方に形成された凹凸面９ａとを含む。【選択図】図２
2009276013.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器であって、
フィンが取り付けられており、前記冷媒が流通する複数の第１配管と、
隣り合う前記第１配管の端部同士を接続する第２配管と、
前記第１配管と前記第２配管とを接合する接着剤からなる接着剤層と、
前記第１配管および前記第２配管の接着面のうちの少なくとも一方に形成された凹凸面と、
を備えた熱交換器。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器において、前記第２配管は、その端部が前記第１配管の前記端部に被せられた状態で該第１配管に接合されている熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱交換器において、前記凹凸面は、複数の溝によって構成されている熱交換器。
【請求項４】
請求項２に記載の熱交換器において、前記第２配管は、前記第１配管の第１端部に接合される第２端部と、該第２端部間で延びる配管中間部とを有しており、
前記第２端部は、前記第１端部に被せることが可能なように段差状に拡管されており、
前記第２端部が前記第１端部に被せられたときに前記第１端部と当接することで、前記第２配管の前記第１配管に対する位置決めが行われる熱交換器。
【請求項５】
請求項４に記載の熱交換器において、前記配管中間部は、前記第１配管の流路面積とほぼ等しい流路面積を有するように形成されている熱交換器。
【請求項６】
請求項２に記載の熱交換器において、前記第２配管の内径は、該第２配管の端部が前記第１配管の端部に被せることが可能なように該第２配管の全長にわたって前記第１配管の外径よりも大きく設定されている熱交換器。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器において、前記第２配管はＵ字管であり、
前記Ｕ字管の端部が前記第１配管の端部に被せられたときに前記第１配管の端部が前記Ｕ字管の曲がり部の内面に当接することで、前記第２配管の前記第１配管に対する位置決めが行われる熱交換器。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器を備えた空気調和機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器における第１配管と第２配管とを接着剤で接合する接合方法であって、
前記第１配管および第２配管の接着面のうちの少なくとも一方に凹凸面を形成するステップと、
端部が上方を向くように複数の前記第１配管を整列させるステップと、
前記第１配管の外面に対して前処理を行うステップと、
前記第１配管の外面および前記第２配管の内面のうちの少なくとも一方に前記接着剤を塗布するステップと、
前記第２配管を、隣り合う前記第１配管の各端部に上方から被せるステップと、
前記接着剤を硬化させるステップと、
を備えた配管の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器、特に空気調和機に用いられる熱交換器に関する。また、本発明は、その熱交換器を構成する配管同士を接合する接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機に用いられる熱交換器として、従来から、例えば特許文献１および特許文献２のものが知られている。特許文献１の熱交換器は、積層されたプレートフィンと、このプレートフィンに挿入され、冷媒が流通する複数本の熱交換パイプと、熱交換パイプに接合されて熱交換パイプ同士を連通させるＵ字管とを含む。
【０００３】
また、特許文献２の熱交換器では、フィンが取り付けられた金属管とＵ字管とを接着剤で接合している。
【特許文献１】特開平５−１８６９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１９４５４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２の熱交換器のように、配管同士を接着剤で接合させてもよいが、配管同士の接合を接着剤で行う接合方法は、ろう付けによる接合方法と比較して接合強度が低くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、熱交換器に用いられる配管同士の接着剤による接合強度を向上させることが可能な熱交換器、特に空気調和機用の熱交換器、および配管の接合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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱交換器は、冷媒と空気とを熱交換させる熱交換器であって、フィンが取り付けられており、前記冷媒が流通する複数の第１配管と、隣り合う前記第１配管の端部同士を接続する第２配管と、前記第１配管と前記第２配管とを接合する接着剤からなる接着剤層と、前記第１配管および前記第２配管の接着面のうちの少なくとも一方に形成された凹凸面とを含む。
【０００７】
本発明に係る熱交換器によれば、接着剤によって互いに接合される第１配管および第２配管の接着面のうちの少なくとも一方は、凹凸面に形成されているので、平滑面と比較して、接着剤と接触する表面積を大きくすることができる。これにより、第１配管と第２配管との接合強度を向上させることが可能である。また、接着剤は凹凸面の凹部に浸入して硬化するので、接着剤の凹凸面に対するアンカー効果を得ることができる。このアンカー効果も接合強度の向上に寄与する。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、前記第２配管は、その端部が前記第１配管の前記端部に被せられた状態で該第１配管に接合されている。
【０００９】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記凹凸面は、複数の溝によって構成されている。この構成によれば、凹凸面を溝とする簡単な構造で接合強度の向上を図ることができる。
【００１０】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記第２配管は、前記第１配管の第１端部に接合される第２端部と、該第２端部間で延びる配管中間部とを有しており、前記第２端部は、前記第１端部に被せることが可能なように段差状に拡管されており、前記第２端部が前記第１端部に被せられたときに前記第１端部と当接することで、前記第２配管の前記第１配管に対する位置決めが行われる。この構成によれば、第２端部は、第１端部に被せられたときに該第１端部と当接するので、第２配管の第１配管に対する位置決めを容易に行うことができる。その結果、第１配管の第１端部と第２配管の第２端部とが接着剤によって接合される範囲を安定させることができる。
【００１１】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記配管中間部は、前記第１配管の流路面積とほぼ等しい流路面積を有するように形成されている。この構成によれば、第１配管から第２配管の配管中間部にかけて流路面積が一定なので、安定した冷媒流れを確保することができる。
【００１２】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記第２配管の内径は、該第２配管の端部が前記第１配管の端部に被せることが可能なように該第２配管の全長にわたって前記第１配管の外径よりも大きく設定されている。この場合、前記第２配管はＵ字管であり、前記Ｕ字管の端部が前記第１配管の端部に被せられたときに前記第１配管の端部が前記Ｕ字管の曲がり部の内面に当接することで、前記第２配管の前記第１配管に対する位置決めが行われる。
【００１３】
この構成によれば、Ｕ字管の端部が第１配管の端部に被せられたとき、第１配管の端部はＵ字管の曲がり部の内面に当接するので、第２配管の第１配管に対する位置決めを容易に行うことができる。その結果、第１配管と第２配管とが接着剤によって接合される範囲を安定させることができる。
【００１４】
本発明に係る熱交換器は空気調和機に用いることができる。
【００１５】
また、本発明に係る接合方法は、熱交換器における第１配管と第２配管とを接着剤で接合する接合方法であって、前記第１配管および第２配管の接着面のうちの少なくとも一方に凹凸面を形成するステップと、端部が上方を向くように複数の前記第１配管を整列させるステップと、前記第１配管の外面に対して前処理を行うステップと、前記第１配管の外面および前記第２配管の内面のうちの少なくとも一方に前記接着剤を塗布するステップと、前記第２配管を、隣り合う前記第１配管の各端部に上方から被せるステップと、前記接着剤を硬化させるステップとを含む。
【００１６】
この接合方法によれば、第１配管の外面に対して行う前処理、例えば脱脂処理、研磨処理は、各第１配管の端部が上方を向いた状態で行われるので、脱脂処理で用いた脱脂液が第１配管の内部に入って第１配管の内面に浸透したり、研磨処理で発生した研磨粉が第１配管の内部に落ちたりすることを抑制できる。その結果、凹凸面の形成により第１配管および第２配管間の接合強度を向上させつつ、第１配管の品質や冷媒流路としての性能を確保することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る熱交換器によれば、配管同士の接着剤による接合強度を向上させることが可能である。また、本発明に係る配管の接合方法によれば、配管同士の接着剤による接合強度の向上に加え、配管の品質や性能を確保することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施形態に係る熱交換器を示す構成図である。熱交換器１は、空気調和機に用いられて冷媒と空気とを熱交換させるものであり、積層された薄板状のフィン２と、フィン２に形成された図略の貫通孔に挿通されてフィン２に取り付けられると共に、冷媒が流通する複数の金属管（第１配管）３と、隣り合う金属管３の端部（第１端部）７同士を接続して複数の金属管３同士を連通させるＵ字管（第２配管）５とを含む。この熱交換器１では、フィン２の外面に沿ってフィン２間を流れる空気と、金属管３内を流れる冷媒とを熱交換させて空気調和を行う。
【００２０】
金属管３は、例えば銅製であり、文字「Ｕ」の両端部を互いに平行に長く伸ばした形状を有する、所謂ヘアピンである。Ｕ字管５は、例えば銅製であり、隣り合う金属管３の各端部７に接合される両端部（第２端部）９と、それら端部９間に延びる配管中間部１０とを有する。金属管３とＵ字管５とは、本実施形態では接着剤で接合されている。その接着剤による接合状態を、図２を参照しながら説明する。
【００２１】
図１および図２に示すように、Ｕ字管５の両端部９を、隣り合う金属管３の端部７に被せた状態でＵ字管５と金属管３とを接着剤１１で接合している。具体的には、Ｕ字管５の端部９は、金属管３の端部７に被せることが可能なように拡管された端部であり、その内径は、配管中間部１０の内径よりも大きくなるように設定されている。したがって、Ｕ字管５の端部９と配管中間部１０との間には、段差１３が形成されている。また、配管中間部１０の内径は、金属管３の内径とほほ等しくなるように設定されている。これにより、配管中間部１０の流路面積と金属管３の流路面積とがほぼ等しく設定されている。
【００２２】
そして、Ｕ字管５の端部９の内周面９ａと金属管３の端部７の外周面７ｂとが重なった状態で、かつ金属管端部７の先端７ａが段差１３に当接した状態で前記内周面９ａと前記外周面７ｂとが接着剤１１で接合されている。このように、Ｕ字管端部９の内周面９ａおよび金属管端部７の外周面７ｂは接着面を構成する。
【００２３】
Ｕ字管５の端部９の内周面９ａは、該内周面９ａの周方向に延びる複数の溝９ｂから構成される凹凸面とされている。この凹凸面９ａの形成により、接着剤１１が塗布される接着面の表面積を大きくしている。Ｕ字管端部９の内周面９ａと金属管端部７の外周面７ｂとを接合する接着剤１１は、凹凸面９ａの凹部（溝）９ｂに浸入し、硬化して、接着剤層を形成している。
【００２４】
このように構成された熱交換器１によれば、Ｕ字管５の端部９の内周面９ａは、平滑面と比較して、接着剤１１と接触する表面積が大きくなるように凹凸面に形成されているので、Ｕ字管５と金属管３との接合強度を向上させることが可能である。また、接着剤１１は凹凸面９ａの凹部９ｂに浸入して硬化するので、接着剤１１の凹凸面９ａに対するアンカー効果を得ることができる。このアンカー効果もＵ字管５および金属管３間の接合強度の向上に寄与する。
【００２５】
また、金属管３の端部７の先端７ａは、Ｕ字管５の端部９が金属管３の端部７に被せられたときにＵ字管端部９の段差１３と当接するので、Ｕ字管５の金属管３に対する位置決めを容易に行うことができる。その結果、金属管３の端部７とＵ字管５の端部９とが接着剤１１によって接合される範囲を安定させることができる。
【００２６】
さらに、Ｕ字管５の配管中間部１０の流路面積を、金属管３の流路面積とほぼ等しなるように形成することにより、冷媒が流れる流路面積を金属管３およびＵ字管５にわたって一定にしているので、安定した冷媒流れを確保することができる。
【００２７】
なお、図１および図２に示す実施形態では、Ｕ字管５の端部９の内周面９ａを凹凸面としているが、金属管３の端部７の外周面７ｂを凹凸面としてもよい。この場合でも、接着剤１１と接触する表面積を大きくすることができると共に、アンカー効果を得ることができる。また、Ｕ字管端部９の内周面９ａおよび金属管端部７の外周面７ｂの両方を凹凸面としてもよい。さらに、凹凸面を構成する溝９ｂは、Ｕ字管端部９の内周面９ａの周方向に延びるように形成した場合につき説明したが、例えば前記周方向と直交する方向または前記周方向に対して斜め方向に延びるように形成してもよい。さらに、凹凸面９ａは、溝９ｂに代えてディンプル面によって構成してもよい。
【００２８】
図３は、図１および図２に示す熱交換器１の変形例を示している。具体的には、図１および図２に示す熱交換器１では、端部９と配管中間部１０とが段差１３で区切られたＵ字管５を用いていたが、図３に示すＵ字管２０は、その端部２１が金属管３の端部７に被せることが可能なようにＵ字管２０の全長にわたって金属管３の外径よりも大きく設定された、段差を有しない配管である。この熱交換器１では、Ｕ字管２０の端部２１が金属管３の端部７に被せられたときに金属管３の端部７の先端７ａ（図２）が、一点鎖線で囲まれた部分Ａで示すようにＵ字管２０の曲がり部２２の内面に当接することで、Ｕ字管２０の金属管３に対する位置決めが行われている。この位置決めによっても、金属管３とＵ字管２０とが接着剤１１によって接合される範囲を安定させることができる。なお、Ｕ字管２０の端部２１の内周面を凹凸面とすること等の構成については、図１および図２に示す構成と同様である。
【００２９】
次に、図４を参照しながら金属管とＵ字管とを接着剤で接合する接合方法について説明する。Ｕ字管は、図１および図２に示すＵ字管５および図３に示すＵ字管２０のどちらでもよいが、以下の説明では、Ｕ字管５を用いている。この接合方法では、まず、Ｕ字管５の端部９の内周面９ａ（図２）および金属管３の端部７の外周面７ｂ（図２）のうちの少なくとも一方に凹凸面を形成する。次に、各金属管３の端部７が上方を向くように複数の金属管３を整列させ、金属管端部７の外周面７ｂに対して前処理を行う。ここで、前処理とは、接着剤１１の接着性を高めるために金属管端部７の外周面７ｂ上の油分を除去する脱脂処理や、金属管端部７の外周面７ｂ上の異物を除去する研磨処理等のことをいう。前処理は、金属管端部７が上方を向いた状態でその外周面７ｂに対して行われるので、脱脂処理で用いた脱脂液が外周面７ｂに沿って下方に流れ落ちるとしても、また研磨処理で発生した研磨粉（本実施形態では銅粉）が外周面７ｂからそのまま下方に落下するとしても、脱脂液や研磨粉が金属管３の内部に侵入することが抑制される。
【００３０】
前処理を行った後、金属管端部７の外周面７ｂおよびＵ字管５の端部９の内周面９ａのうちの少なくとも一方に接着剤１１を塗布する。次に、Ｕ字管端部９を、矢印で示すように金属管端部７に上方から被せ、接着剤１１を硬化させる。これにより、金属管３とＵ字管５とは互いに接合される。
【００３１】
この接合方法によれば、金属管端部７の外周面７ｂに対して行う前処理は、金属管端部７が上方を向いた状態で行われるので、脱脂処理で用いた脱脂液が金属管３の内部に入って金属管３の内周面７ｃに浸透したり、研磨処理で発生した研磨粉が金属管３の内部に落ちたりすることを抑制できる。その結果、凹凸面の形成により金属管３およびＵ字管５間の接合強度を向上させつつ、金属管３の品質や冷媒流路としての性能を確保することができる。
【００３２】
以上、本発明に係る熱交換器１を、Ｕ字管５の端部９を金属管３の端部７に被せてＵ字管５と金属管３との接合を行う場合につき説明してきたが、これに限らず、熱交換器１は、金属管３の端部７をＵ字管５の端部９に被せて前記接合を行う場合にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器を示す構成図である。
【図２】熱交換器の金属管とＵ字管との接合状態を示す断面図である。
【図３】図１および図２に示す熱交換器の変形例を示す構成図である。
【図４】熱交換器の金属管とＵ字管との接合方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  熱交換器
２  フィン
３  金属管（第１配管）
５  Ｕ字管（第２配管）
７  金属管端部（第１端部）
９  Ｕ字管端部（第２端部）
９ａ  内周面（凹凸面）
９ｂ  溝（凹部）
１０  配管中間部
１１  接着剤
１３  段差
【図１】
2009276013.tif 000003
【図２】
2009276013.tif 000004
【図３】
2009276013.tif 000005
【図４】
2009276013.tif 000006