(57)【要約】【課題】オールアルミニウム製の熱交換器において、伝熱管の接触腐食による孔食の発生を抑制するとともに、高い熱交換能力を得ることを目的とする。【解決手段】プレートフィン１の材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、伝熱管２は材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状の芯材２１の外面を、芯材２１より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆したアルミニウムクラッド管を用い、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の内面には伝熱管２の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィン２３を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔で平行に並べられるとともに、その間を気体が流動するプレートフィン群と、前記プレートフィン群に所定の段ピッチ・列ピッチで略直角に挿入され、内部を流体が流動する略円筒状の伝熱管群から構成され、前記伝熱管を拡管することなどにより前記プレートフィンに密着させるプレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器において、前記プレートフィンの材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、前記伝熱管は、材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状芯材の外面に芯材より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層を有するアルミニウムクラッド管を用い、アルミニウムクラッド管の前記伝熱管の内面には前記伝熱管の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンが形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記伝熱管の芯材はＪＩＳ  Ａ  ３００３など３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金を用い、前記伝熱管の外面の被覆層はＪＩＳ  Ａ  ７０７２など前記伝熱管の芯材より腐食電位が卑で、前記伝熱管の芯材の腐食に対して犠牲材となるＡｌ−Ｚｎ系合金を用いたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記プレートフィンのアルミニウムまたはアルミニウム合金の材質は、前記伝熱管の芯材の材質より腐食電位が同等以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記プレートフィンはＪＩＳ  Ａ  １０５０など１０００系の工業用純アルミニウム、または前記伝熱管の芯材と同じ材質のアルミニウム合金を用いたことを特徴とする請求項２〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記伝熱管の内部を流通させる流体として、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒またはＣＯ２冷媒のいずれかまたはそれらを１つ以上含む混合冷媒を使用することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルームエアコン、パッケージエアコン、カーエアコン、ヒートポンプ式給湯機、冷蔵庫、冷凍庫などに用いられる熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のオールアルミニウム製の熱交換器の伝熱管として、図４に示すように、特許文献１に記載されているＪＩＳで規定される１０００系の純アルミニウムや３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金など一種類の材質の円筒状伝熱管１２１の内面に、押出し加工時形成される管の長手方向に平行な拡管用の突起状フィン１２４と、拡管用の突起状フィンよりも高さが低く管の長手方向に平行な放熱用の突起状フィン１２２および、拡管用フィン１２４と放熱用フィン１２２に挟まれた管の長手方向に平行なフィン溝１２３を有するものを用い、またプレートフィンとしては、リサイクル性の観点から前記伝熱管の材質に近いアルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられることが多い（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また図５に示すように、特許文献２に記載されている円筒状の芯材２１２の外面に、芯材より腐食電位が卑な材質で被覆した被覆層２１０を有するアルミニウムクラッド管は、熱交換器の伝熱管として用いられることはないが、耐食性を必要とする配管用のアルミニウム管として用いられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８９５８５号公報
【特許文献２】特許第２６３５７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の特許文献１に記載されている構成では、伝熱管の内面の突起状フィン１２２，１２４は押出し加工時形成されるので伝熱管１２１の長手方向に平行なため、伝熱管の内部を流れる流体の螺旋流れを誘起できないため、伝熱性能の向上があまり大きくは期待できず、また、流通抵抗も大きくなるので伝熱管１２１の外部のプレートフィン群の間を流れる気体との温度差を小さくし、熱交換能力を低下させる要因となっている。また、熱交換器の設置環境によってはアルミニウム管がアルミニウムより腐食電位が貴な異種金属のイオンを含む水に濡れ、接触腐食による孔食が発生する恐れがある。
【０００５】
また、特許文献２に記載されているアルミニウムクラッド管は、耐食性を有しているが内面が平滑なため伝熱性能が悪いので、配管に用いられてはいるが、高性能が求められる熱交換器の伝熱管としては用いることができない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するために、プレートフィンの材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、伝熱管は材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状芯材の外面に芯材より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層を有するアルミニウムクラッド管を用い、アルミニウムクラッド管の前記伝熱管の内面には前記伝熱管の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンを形成する。その結果、オールアルミニウム製の熱交換器は耐食性を有する伝熱管に孔食が発生することがほとんどなく、また伝熱管の内面の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンにより高い熱交換能力を得ることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するため、プレートフィンの材質はアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金とし、伝熱管は材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状芯材の外面に芯材より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層を有するアルミニウムクラッド管を用い、アルミニウムクラッド管の前記伝熱管の内面には前記伝熱管の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンを形成するもので、この構成によって、オールアルミニウム製の熱交換器は耐食性を有する伝熱管に孔食が発生することがほとんどなく、また伝熱管の内面の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンにより高い熱交換能力を得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の熱交換器によれば、オールアルミニウム製であってもプレートフィンの材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、伝熱管は材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状芯材の外面に芯材より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層を有するアルミニウムクラッド管を用い、アルミニウムクラッド管の前記伝熱管の内面には前記伝熱管の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンを形成するので、耐食性を有する伝熱管には孔食が発生することがほとんどなく、また伝熱管の内面の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンにより高い熱交換能力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における熱交換器の斜視図、図２は同熱交換器に用いる伝熱管の断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１１】
図１において、プレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器は、一定間隔で平行に並べられるとともに、その間を気体３が流動する複数のプレートフィン１と、プレートフィン１に所定の段ピッチおよび列ピッチで略直角に挿入され、内部を流体４が流動する略円筒状の伝熱管２から構成され、伝熱管２は、伝熱管２の拡管や、接着、ろう付けなどによりプレートフィン１に密着している。
【００１２】
本発明の実施の形態１における熱交換器は、プレートフィン１の材質と伝熱管２の材質および、伝熱管２の内面形状に特徴がある。すなわち、プレートフィン１の材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、伝熱管２は、図２および図３に示すように、材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状の芯材２１の外面に、芯材２１より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層２２を有するアルミニウムクラッド管である。さらに、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の内面には伝熱管２の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィン２３が形成されている。
【００１３】
また、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の芯材２１はＪＩＳ  Ａ  ３００３など３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金を用い、伝熱管２の外面の被覆層２２にはＪＩＳ  Ａ  ７０７２など伝熱管２の芯材２１より腐食電位が卑で、伝熱管２の芯材２１の腐食に対して犠牲材となるＡｌ−Ｚｎ系合金を用いる。
【００１４】
また、プレートフィン１のアルミニウムまたはアルミニウム合金の材質は、伝熱管２の芯材２１の材質より腐食電位が卑であるものまたは同等であるものを用いる。例えば、プレートフィン１はＪＩＳ  Ａ  １０５０など１０００系の工業用純アルミニウム、または伝熱管２の芯材２１と同じ材質のアルミニウム合金を用い、すなわち、伝熱管２の芯材２１の材質がＪＩＳ  Ａ  ３００３であればプレートフィン１の材質としてもＪＩＳ  Ａ  ３００３を用いる。
【００１５】
伝熱管２の内部を流通させる流体４としては、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒またはＣＯ２冷媒のいずれか、またはそれらを１つ以上含む混合冷媒を使用する。
【００１６】
以上のように構成されたプレートフィンアンドチューブタイプのオールアルミニウム製の熱交換器は、プレートフィン１の材質をアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、伝熱管２は、材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状芯材２１の外面に芯材２１より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層２２を有するアルミニウムクラッド管とし、さらに、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の内面には伝熱管２の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィン２３が形成されているので、伝熱管２の内面に形成された伝熱管２の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィン２３による内面の伝熱面積の増大効果、および内面を流動する流体４への攪拌効果、および内面を流動する流体４が二相流のとき引き起こされるらせん流による液膜の掻き揚げ効果で、高い伝熱性能を得ることができるとともに、伝熱管２に何らかの要因による腐食が始まったときも、アルミニウムクラッド管の芯材２１より腐食電位が卑な材質の被覆層２２に先に腐食が進んで、被覆層２２が消滅するまで芯材２１が腐食することはなく、伝熱管２に腐食による貫通孔が発生して、内部を流動する流体４が外部に洩れる現象を遅らせることができる。
【００１７】
また、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の芯材２１はＪＩＳ  Ａ  ３００３など３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金を用い、伝熱管２の外面の被覆層２２にはＪＩＳ  Ａ  ７０７２などＡｌ−Ｚｎ系合金を用いるので、ＪＩＳ  Ａ  ３００３など３０００系のＡｌ−Ｍｎ系合金の材質の芯材２１より腐食電位が卑なＪＩＳ  Ａ  ７０７２などＡｌ−Ｚｎ系合金の材質の被覆層２２が芯材２１の腐食に対して犠牲材となって、被覆層２２が消滅するまで芯材２１が腐食することがなく、伝熱管２の腐食による貫通孔の発生を抑えることができる。
【００１８】
また、プレートフィン１のアルミニウムまたはアルミニウム合金の材質は、伝熱管２の芯材２１の材質より腐食電位が卑であるものまたは同等であるものを用いる。具体的には例えば、プレートフィン１はＪＩＳ  Ａ  １０５０など１０００系の工業用純アルミニウム、または伝熱管２の芯材２１と同じ材質のアルミニウム合金を用い、すなわち、伝熱管２の芯材２１の材質がＪＩＳ  Ａ  ３００３であればプレートフィン１の材質としてもＪＩＳ  Ａ  ３００３を用いるので、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の被覆層２２が芯材２１の腐食に対して犠牲材となり消滅してしまってからも、プレートフィン１の腐食電位が芯材２１の腐食電位と同等であれば芯材２１がプレートフィン１より先に腐食することがなく、さらにプレートフィン１の腐食電位が伝熱管２の芯材２１の腐食電位より卑であれば、プレートフィン１が伝熱管２の芯材２１の腐食に対し、伝熱管２の被覆層２２に替わって継続して犠牲材となって、芯材２１に腐食貫通孔が発生するのを遅らせることができる。
【００１９】
また、本発明の実施の形態１における熱交換器の伝熱管２の内部を流通させる流体４としては、ＨＦＣ冷媒またはＨＣ冷媒またはＣＯ２冷媒のいずれか、またはそれらを１つ以上含む混合冷媒を使用するので、地球環境に配慮した商品とすることができる。
【００２０】
なお、アルミニウムクラッド管の伝熱管２の内面に伝熱管２の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィン２３を形成する製造法としては、内面が平滑なアルミニウムクラッド管を押出し加工で作成してから転造加工で内面に複数のらせん状の微細な突起状フィン２３を設ける方法や、後で内側の芯材２１となる板と、後で外側の被覆層２２となる板を貼り合わせたものの後で内表面となる芯材２１の表面に、伝熱管２の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィン２３を機械加工してから、合せ
目を電縫溶接する方法が考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明にかかるオールアルミニウム製のプレートフィンアンドチューブタイプの熱交換器は、プレートフィンの材質はアルミニウムまたはアルミニウム合金とし、伝熱管は、材質がアルミニウムまたはアルミニウム合金の円筒状芯材の外面に、芯材より腐食電位が卑な材質のアルミニウム合金で被覆した被覆層を有するアルミニウムクラッド管を用い、アルミニウムクラッド管の伝熱管の内面には伝熱管の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状フィンを形成するもので、この構成によって、オールアルミニウム製の熱交換器は、耐食性を有する伝熱管に孔食が発生することがほとんどなく、また伝熱管の内面の長手方向と角度をなす方向に延びる複数の微細な突起状のフィンにより高い熱交換能力を得ることができるので、ルームエアコン、パッケージエアコン、カーエアコン、ヒートポンプ式給湯機、冷蔵庫、冷凍庫などの熱交換器として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における熱交換器の斜視図
【図２】本発明の実施の形態１における熱交換器に用いる伝熱管の断面図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】従来のオールアルミニウム製熱交換器に用いられている伝熱管の断面図
【図５】従来の内面が平滑なアルミニウムクラッド管の断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  プレートフィン
２  伝熱管
３  気体
４  流体
２１  芯材
２２  被覆層
２３  突起状フィン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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