熱交換器、環境試験装置及び熱交換器の製造方法
【課題】防食被膜処理が施された伝熱管を有する熱交換器において、熱伝達効率の低下を抑制できるようにする。
【解決手段】熱交換器は、ヘアピン２０及びＵベント２４を有する伝熱管と、ヘアピン２０に外嵌される放熱フィン１５と、第１被膜４０及び第２被膜４６を有する防食被膜４８と、を備える。第１被膜４０は、放熱フィン１５が外嵌される部位を含めてヘアピン２０の外周面に密着するように形成され、第２被膜４６は、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆うとともに第１被膜４０に密着している。
【解決手段】熱交換器は、ヘアピン２０及びＵベント２４を有する伝熱管と、ヘアピン２０に外嵌される放熱フィン１５と、第１被膜４０及び第２被膜４６を有する防食被膜４８と、を備える。第１被膜４０は、放熱フィン１５が外嵌される部位を含めてヘアピン２０の外周面に密着するように形成され、第２被膜４６は、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆うとともに第１被膜４０に密着している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、環境試験装置及び熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、伝熱管に耐食性被覆処理が施された熱交換器が知られている。この特許文献１に開示された熱交換器では、銅パイプからなる伝熱管に耐食性の被膜処理が施されており、この被膜材料としては、アルミ粉含有塗料（銀粉塗料）又はカーボン塗料が用いられている。この熱交換器において、伝熱管に放熱フィンを組み付けるには、多数の放熱フィンに、被膜処理が施された銅パイプを通し、この状態で銅パイプ内に拡管プラグを圧挿することにより銅パイプを拡管させる。これにより、銅パイプに放熱フィンを圧着接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の熱交換器の製造方法では、被膜処理が施された銅パイプを拡管させることによって放熱フィンを接合させるようにしている。このため、使用時の温度変化によって伝熱管が膨張、収縮することにより、放熱フィンと伝熱管との間に隙間ができる虞があり、その場合、伝熱管と放熱フィンとの熱伝達効率が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、防食被膜処理が施された伝熱管を有する熱交換器において、熱伝達効率の低下を抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明は、第１管材と、この第１管材に接合された第２管材とを有する伝熱管と、前記第１管材に外嵌される放熱フィンと、第１被膜及び第２被膜を有する防食被膜と、を備え、前記第１被膜は、前記放熱フィンが外嵌される部位を含めて前記第１管材の外周面に密着するように形成され、前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着している熱交換器である。
【０００７】
本発明では、第２被膜が、放熱フィンにおいて第１被膜に接触する部位の周囲を覆っている。言い換えると、第１管材において放熱フィンが外嵌される部位が第２被膜によって覆われる。このため、第２被膜の存在する分だけ、伝熱管の第１管材と放熱フィンとの間の伝熱面積が増加する。しかも、第１被膜と第２被膜とが密着することにより、第１被膜と放熱フィンとの接合力が補強され、この結果、使用時の温度変化によって伝熱管が膨張、収縮したとしても、放熱フィンと伝熱管との間の熱伝達経路を確保することができる。したがって、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる。また、第１被膜と第２被膜との接着効果により、放熱フィンの接合強度を増大させることができる。また、第１管材と放熱フィンとの間の隙間に油分や薬液が残留すること防止することができる。また、第１被膜が形成された第１管材に放熱フィンを外嵌し、その上で第２被膜が形成されるので、管材の脱脂不良に起因するピンホールの発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みは、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄くてもよい。この態様では、伝熱管の第１管材と放熱フィンとがより近づくため、熱伝達効率をより向上することができる。
【０００９】
また、前記第２被膜は、前記放熱フィンの外面を全て覆うように形成されていてもよい。この態様では、多数のフィンの全体に一括して第２被膜を塗装することができるので、熱交換器の製造コストを抑えることができる。また、放熱フィンの素材を耐食素材に限る必要がなくなるため、素材選択の自由度を向上することができる。
【００１０】
また、前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも形成されていてもよい。この態様では、放熱フィンの成形時に切断面がむき出しになる放熱フィン周縁部を覆うように第２被膜が形成されるため、放熱フィンの腐食を効果的に防止することができる。
【００１１】
また、前記第２被膜は、前記第２管材の外面にも形成されていてもよい。この態様では、第２管材についても耐食性を発揮させることができる。
【００１２】
また、前記防食被膜は、カチオン電着塗装、ニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成された被膜であってもよい。この態様では、熱交換器の構造によらず、膜厚を一定の厚みにすることができる。また、ＶＯＣ（揮発性物質）が発生しないため、環境試験装置に使用される場合であっても、試料に悪影響を与えないようにすることができる。
【００１３】
本発明は、試験室と空調室とを備え、前記空調室には、前記熱交換器が設けられ、前記熱交換器で熱交換された空気が前記試験室に導入される環境試験装置である。
【００１４】
本発明は、熱交換器の製造方法であって、伝熱管用の第１管材の外周面に密着するように防食用の第１被膜を設ける第１被覆工程と、前記第１被膜が設けられた前記第１管材に放熱フィンを外嵌するフィン取付工程と、前記放熱フィンが外嵌された前記第１管材に第２管材を接合して伝熱管を形成する伝熱管形成工程と、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着するように、防食用の第２被膜を設ける第２被覆工程と、前記第１被膜及び前記第２被膜を硬化させる焼付け工程と、が含まれている熱交換器の製造方法である。
【００１５】
本発明による熱交換器の製造方法では、第１管材の外周面に防食用の第１被膜を設け、その後、第１管材に放熱フィンを外嵌するとともに、第１管材に第２管材を接合して伝熱管を形成する。そして、放熱フィンにおいて第１被膜に接触する部位の周囲を覆うように第２被膜を形成する。このため、第２被膜の存在する分だけ、伝熱管の第１管材と放熱フィンとの間の伝熱面積が増加する。これにより、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる熱交換器を得ることができる。
【００１６】
前記フィン取付工程では、前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みが、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄くなるように前記放熱フィンを前記第１管材に外嵌するようにしてもよい。
【００１７】
前記第２被覆工程では、前記放熱フィンの外面を全て覆うように前記第２被膜を形成するようにしてもよい。この態様では、多数のフィンの全体に一括して第２被膜を塗装することができるので、熱交換器の製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また、前記第２被覆工程では、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも前記第２被膜を形成するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記伝熱管形成工程では、Ｕ字状に曲げられた形状の前記第２管材を前記第１管材に接合し、前記第２被覆工程では、前記第２管材にも前記第２被覆を形成するようにしてもよい。この態様では、第２管材に第２被膜を形成する前に、第２管材は予めＵ字状に曲げ加工される。このため、第２管材の曲がり変形に伴って膜厚が薄くなることを回避することができる。
【００２０】
また、前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記製造方法には、前記フィン取付工程の前に前記第１被膜を半硬化した状態にする予備加熱工程が含まれていてもよい。この態様では、第１被膜及び第２被膜のいずれをもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜及び第２被膜のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜が形成されることを防止することができる。また、第２被覆工程の際には、第１被膜が半硬化した状態となっているため、第１被膜と第２被膜とを密着させ易くすることができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜が半硬化した状態となっているため、放熱フィンの外嵌時に組み立て易く、また第１管材を拡管加工するとしても、被膜のひび割れを効果的に防止することができる。
【００２１】
また、前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記焼付け工程には、前記第１被膜を硬化させる第１硬化工程と、前記第２被膜を硬化させる第２硬化工程とが含まれており、前記第１硬化工程は前記フィン取付工程の前に行われ、前記第２硬化工程は前記第２被覆工程の後に行われるようにしてもよい。この態様では、第１被膜が第１硬化工程において硬化する一方、第２被膜が第２硬化工程において硬化する。そして、第１被膜及び第２被膜のいずれもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜及び第２被膜のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜が形成されることを防止することができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜が既に硬化しているが、この構成においても、放熱フィンを取り付けるべく第１管材を拡管加工する場合において、被膜の弾力性により第１被膜のひび割れを防止することができる。
【００２２】
また、前記第１被覆工程及び前記第２被覆工程では、前記第１被膜及び前記第２被膜をニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、防食被膜処理が施された伝熱管を有する熱交換器において、熱伝達効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】前記熱交換器に設けられ、表面に第１被膜を有するヘアピンの断面図である。
【図３】前記ヘアピンが放熱フィンに挿通された状態を示す断面図である。
【図４】前記ヘアピンが拡管された状態を示す断面図である。
【図５】図４の一部拡大図である。
【図６】前記ヘアピンにＵベントが接続された状態を示す断面図である。
【図７】伝熱管及び放熱フィンに第２被膜が形成された状態を示す断面図である。
【図８】図７のＡ部を拡大した図である。
【図９】前記熱交換器が設けられる環境試験装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る熱交換器１０の斜視図であり、同図に示すように、この熱交換器１０は、伝熱管１２と放熱フィン１５とを有する、いわゆるフィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。
【００２７】
伝熱管１２は、第１管材であるヘアピン２０（図２参照）と、第２管材であるＵベント２４と、を有する。ヘアピン２０及びＵベント２４は、何れもＵ字状に曲げられた銅管である。Ｕベント２４の一方の端部にヘアピン２０の一方の端部を接合する一方、Ｕベント２４の他方の端部に別のヘアピン２０の端部を接合している。複数のヘアピン２０，２０，・・及びＵベント２４，２４，・・を順次繋げていくことにより、蛇行した形状の１本の伝熱管１２が形成される。図例では、この伝熱管１２が２本設けられた熱交換器１０を示しているが、この構成に限られるものではない。
【００２８】
放熱フィン１５は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の平板によって構成されており、この平板に穴あけ加工及びバーリング加工を施すことにより、図３に示すように、放熱フィン１５には、多数の貫通孔１５ａが形成されるとともに、貫通孔１５ａの周囲が一方向に曲がった状態のフランジ部２６が形成されている。そして、フランジ部２６が同じ方向に突出するように多数の放熱フィン１５が所定の間隔をおいて放熱フィン１５の厚み方向に並べられ、この状態で各放熱フィン１５の貫通孔１５ａにそれぞれヘアピン２０の直線部２０ａが挿通されている。
【００２９】
複数（図例では２本）の伝熱管１２，１２の端部は、ヘッダ２８に接続されており、このヘッダ２８は、流れてきた熱媒体を各伝熱管１２に分配し、また、各伝熱管１２を流れてきた熱媒体を合流させるようになっている。ヘッダ２８は、外部の配管（図示省略）に接続される。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る熱交換器１０の製造方法について説明する。
【００３１】
図２に示すように、ヘアピン２０は、湾曲した湾曲部２０ｂを中央部に有しており、この湾曲部２０ｂの一端部から直線部２０ａが延びるとともに、湾曲部２０ｂの他端部からも直線部２０ａが延びている。これら２つの直線部２０ａ，２０ａは互いに平行となっている。このヘアピン２０には、外周面に密着するように防食用の第１被膜４０が設けられる。この第１被膜４０は、両直線部２０ａ，２０ａの端部の除いたヘアピン２０の全体に亘って形成される。なお、第１被膜４０が形成されない端部は、Ｕベント２４を接合するための部位である。
【００３２】
ヘアピン２０に第１被膜４０を形成する第１被覆工程では、例えばカチオン電着塗装によってヘアピン２０の所定部位の外周面に塗膜を形成する。すなわち、銅管をＵ字状に曲げてヘアピン２０とした上で、外周面に塗膜を形成する。
【００３３】
カチオン電着塗装では、電着槽（図示省略）内に貯溜された水溶性の電着塗料中に陽極電極（図示省略）を配置するとともに、この電着塗料中にヘアピン２０（被塗装物）を浸漬し、この状態で、陽極電極とヘアピン２０との間に直流電流が印加される。これにより、ヘアピン２０の外表面に塗膜（第１被膜４０）が形成される。
【００３４】
そして、ヘアピン２０を電着槽から取り出すとともに加熱し、ヘアピン２０外周面上の塗膜（第１被膜４０）を半硬化させる（予備加熱工程）。この予備加熱工程では、第１被膜４０が表面に形成されたヘアピン２０を約４０〜７０℃の雰囲気下に曝すことにより、第１被膜４０を半硬化させる。この半硬化した状態とは、具体的には、指で触ると指紋が付かない程度に固まった軟質の状態、又は塗料が自重で垂れない程度の軟質の状態である。第１被膜４０は、例えば２０μｍ程度の厚みに形成されている。ヘアピン２０は、第１被膜４０を形成する前に予め所定の形状に曲げられているので、第１被膜４０を形成してから曲げ加工する必要はない。なお、塗料は、アクリル樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料の何れであってもよい。
【００３５】
次に、ヘアピン２０に放熱フィン１５を外嵌する（フィン取付工程）。このフィン取付工程には、放熱フィン１５の貫通孔１５ａにヘアピン２０を挿通する挿通工程と、放熱フィン１５の貫通孔１５ａに挿通されたヘアピン２０の直線部２０ａを拡げて放熱フィン１５に接合させる接合工程とが含まれる。
【００３６】
挿通工程は、図３に示すように、多数の放熱フィン１５，１５，・・を所定間隔をおいて配置し、これらの放熱フィン１５，１５，・・の貫通孔１５ａ，１５ａ，・・に、第１被膜４０を有するヘアピン２０を順次挿通する。この段階では、ヘアピン２０の直線部２０ａの外径が貫通孔１５ａの内径よりも小さくなっているので、放熱フィン１５における貫通孔１５ａの内周面と、ヘアピン２０の直線部２０ａ上の第１被膜４０の外面との間に隙間が形成されている。したがって、ヘアピン２０を貫通孔１５ａに挿通する際に、第１被膜４０が傷付けられることを防止できる。
【００３７】
接合工程では、図４に示すように、ヘアピン２０の直線部２０ａを拡げて放熱フィン１５に接合する。直線部２０ａを拡げるために、拡管用部材４３が用いられる。この拡管用部材４３をヘアピン２０内に挿入することにより、直線部２０ａが押し拡げられて外径が大きくなる。これにより、直線部２０ａが第１被膜４０を介して放熱フィン１５のフランジ部２６の内周面に当接し、ヘアピン２０と放熱フィン１５とが第１被膜４０を挟んだ状態で接合される。このとき、図５に示すように、フランジ部２６に接触したところでは、第１被膜４０が押しつぶされて、第１被膜４０の厚みがその他の部位での第１被膜４０の厚みよりも薄くなる。フランジ部２６によって第１被膜４０が押しつぶされる厚みは５μｍ程度である。このように、第１被膜４０は、放熱フィン１５が外嵌される部位を含めてヘアピン２０の直線部２０ａの外周面に密着するように形成されている。
【００３８】
次に、図６に示すように、第１被膜４０の形成されていないヘアピン２０の端部にＵベント２４を接続して伝熱管１２を形成する（伝熱管形成工程）。この工程では、ヘアピン２０の端部にＵベント２４の端部を嵌め、両者の接合部を溶接することにより、ヘアピン２０とＵベント２４とを接続する。この接続時には、ヘアピン２０の端部のうち、第１被膜４０が形成されていない部分が一部露出していてもよい。
【００３９】
そして、図７に示すように、伝熱管１２及び放熱フィン１５に第２被膜４６を形成する（第２被覆工程）。この工程では、例えばカチオン電着塗装によって塗膜（第２被膜４６）を形成する。本実施形態では、伝熱管１２及び放熱フィン１５を電着槽（図示省略）内の電着塗料中に浸漬するため、第１被膜４０及び第２被膜４６によって放熱フィン１５及びＵベント２４の外面が全て覆われるように、第２被膜４６が形成される。
【００４０】
第２被膜４６もカチオン電着塗装によって形成する場合には、第２被膜４６は、主として第１被膜４０の形成されていない部位や伝熱管形成工程で損傷した部位に形成される。また、例えば放熱フィン１５の外面については、第１被膜４０と接触している部位の周囲にも第２被膜４６が形成される。そして、第２被膜４６は、放熱フィン１５のフランジ部２６において第１被膜４０から離間した部位（先端部）と第１被膜４０との間の間隙を埋めるように形成されて第１被膜４０と密着する。その周辺（例えばフランジ部２６の先端部周辺）では、第２被膜４６が盛り上がり、そこでの第２被膜４６の厚みは、図８にも示すように、他の部位での厚みよりも厚くなる。これにより、第２被膜４６は、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆うように第１被膜４０に密着する形態となる。このとき、第１被膜４０及び第２被膜４６は、直線部２０ａの外周面において周方向の全体に亘って同様の形態となっている。そして、第１被膜４０が半乾き状態にあるため、第２被膜４６は第１被膜４０に密着しやすい。なお、第２被覆工程では、Ｕベント２４が既に曲げられた状態となっているため、第２被膜４６を形成した後に、Ｕベント２４を曲げ加工をする必要がない。このため、後加工において第２被膜４６の厚みが薄くなるということはない。
【００４１】
そして、第１被膜４０及び第２被膜４６を硬化させる焼付け処理を行う（焼付け工程）。この焼付け工程では、伝熱管１２に放熱フィン１５が組み付けられた組付け体を約８０〜３００℃の雰囲気下に曝すことにより、第１被膜４０及び第２被膜４６を硬化させる。これにより、伝熱管１２及び放熱フィン１５に、第１被膜４０と第２被膜４６とを有する防食被膜４８が形成された状態とする。そして、ヘッダ２８を接続することにより、熱交換器１０が完成する。
【００４２】
本実施形態の熱交換器１０は、例えば図９に示すように、環境試験装置５０の中で使用することができる。この環境試験装置５０は、試料を収納可能な試験室５２と、この試験室５２内の空気の温度及び湿度を調整するための空調室５４と、を備え、例えば恒温恒湿槽として構成されている。空調室５４には、加湿器５６と、本実施形態の熱交換器１０と、加熱器５８と、送風機６０とが配設されている。この熱交換器１０は、空気を冷却する冷却器として用いられる。なお、加熱器５８を、本実施形態の熱交換器１０によって構成してもよい。
【００４３】
なお、環境試験装置５０は、前記の一槽式に限られるものではなく、熱衝撃試験装置等の三槽式の環境試験装置５０としてもよく、また、前記恒温恒湿槽に代えて、恒温槽として構成してもよい。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の熱交換器１０では、第２被膜４６が、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆っている。言い換えると、ヘアピン２０において放熱フィン１５が外嵌される部位が第２被膜４６によって覆われる。このため、第２被膜４６の存在する分だけ、伝熱管１２の第１管材と放熱フィン１５との間の伝熱面積が増加する。しかも、第１被膜４０と第２被膜４６とが密着することにより、第１被膜４０と放熱フィン１５との接合力が補強され、この結果、使用時の温度変化によって伝熱管１２が膨張、収縮したとしても、放熱フィン１５と伝熱管１２との間の熱伝達経路を確保することができる。したがって、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる。また、第１被膜４０と第２被膜４６との接着効果により、放熱フィン１５の接合強度を増大させることができる。また、ヘアピン２０と放熱フィン１５との間の隙間に油分や薬液が残留すること防止することができる。また、第１被膜４０が形成されたヘアピン２０に放熱フィン１５を外嵌し、その上で第２被膜４６が形成されるので、管材の脱脂不良に起因するピンホールの発生を防止することができる。
【００４５】
本実施形態では、ヘアピン２０において、放熱フィン１５が外嵌されているところでの第１被膜４０の厚みがその他の部での厚みよりも薄くなっているので、伝熱管１２のヘアピン２０と放熱フィン１５とがより近づくため、熱伝達効率をより向上することができる。
【００４６】
また本実施形態では、第２被膜４６が放熱フィン１５の外面を全て覆うように形成されているので、多数のフィン１５の全体に一括して第２被膜４６を塗装することができる。このため、熱交換器１０の製造コストを抑えることができる。また、放熱フィン１５の素材を耐食素材に限る必要がなくなるため、素材選択の自由度を向上することができる。
【００４７】
また本実施形態では、第２被膜４６がＵベント２４の外面にも形成されているので、Ｕベント２４についても耐食性を発揮させることができる。
【００４８】
また本実施形態では、焼付け前の第２被膜４６を、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆うように形成する。そして、第１被膜４０及び第２被膜４６の焼付け処理をする。このため、第１被膜４０と第２被膜４６とを密着させ易くすることができる。また、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる熱交換器１０を得ることができる。
【００４９】
また本実施形態では、伝熱管形成工程において、Ｕ字状に曲げられた形状のＵベント２４をヘアピン２０に接合する。すなわち、Ｕベント２４に第２被膜４６を形成する前に、Ｕベント２４は予めＵ字状に曲げ加工されているので、第２被膜４６の形成後にＵベント２４の曲げ加工をする必要がない。このため、Ｕベント２４の曲がり変形に伴って膜厚が薄くなることを回避することができる。
【００５０】
また本実施形態では、第１被膜４０及び第２被膜４６のいずれをもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜４０及び第２被膜４６のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜４０が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜４６が形成されることを防止することができる。また、第２被覆工程の際には、第１被膜４０が半硬化した状態となっているため、第１被膜４０と第２被膜４６とを密着させ易くすることができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜４０が半硬化した状態となっているため、放熱フィン１５の外嵌時にヘアピン２０を拡管加工するとしても、被膜のひび割れを効果的に防止することができる。
【００５１】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、放熱フィン１５がヘアピン２０と部分的に接触する部位を有する構成としてもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、第２被膜４６が放熱フィン１５の全体を覆うように形成される構成としたが、この構成に限られるものではない。第２被膜４６は、例えば、放熱フィン１５が第１被膜４０と接触する部位の周囲以外に、放熱フィン１５の周縁部のみに形成するようにしてもよい。この構成では、放熱フィン１５の成形時に切断面がむき出しになる放熱フィン１５周縁部（平板の周縁部）を覆うように第２被膜４６が形成されるため、放熱フィン１５の腐食を効果的に防止することができる。
【００５３】
また、放熱フィン１５が耐食素材によって形成される場合には、放熱フィン１５の第２被膜４６は、第１被膜４０との接触部の周囲のみに形成するようにしてもよい。この場合において、接合されたＵベント２４にも第２被膜４６を形成すればよい。そうすれば、Ｕベント２４においても耐食性を発揮させることができる。
【００５４】
前記実施形態では、第１被覆工程において、第１被膜４０を半硬化状態としたが、これに限られるものではない。例えば、焼付け工程には、第１被膜４０を硬化させる第１硬化工程と、第２被膜４６を硬化させる第２硬化工程とが含まれており、第１硬化工程がフィン取付工程の前に行われる一方で、第２硬化工程が第２被覆工程の後に行われるようにしてもよい。この場合には、第１被膜４０が形成されて、電着槽から取り出されたヘアピン２０を約８０〜３００℃の雰囲気下に配置することにより、第１被膜４０を完全に硬化させるようにすればよい。そして、このヘアピン２０に放熱フィン１５を取り付ければよい。また、第２硬化工程では、第１被膜４０及び第２被膜４６が形成された組付け体を約８０〜３００℃の雰囲気下に配置させることにより、第２被膜４６を硬化させる。この製造方法では、第１被膜４０及び第２被膜４６のいずれをもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜４０及び第２被膜４６のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜４０が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜４６が形成されることを防止することができ、全体として均一な厚みの防食被膜を得ることができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜４０が既に硬化しているが、この構成においても、放熱フィン１５を取り付けるべくヘアピン２０を拡管加工する場合に、第１被膜４０のひび割れを防止することができる。
【００５５】
前記実施形態では、ヘアピン２０に第１被膜４０を形成した後、予備加熱（予備加熱工程）又は加熱（第１硬化工程）を行うようにしたが、これに限られるものではない。すなわち、ヘアピン２０に第１被膜４０のための塗料を塗装した後、予備加熱や加熱を行わずに、放熱フィン１５を組み付け、その後、第２被膜４６を形成して焼付けを行うようにしてもよい。
【００５６】
前記実施形態では、放熱フィン１５及びＵベント２４には第１被膜４０を形成しない構成について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、放熱フィン１５及びＵベント２４の少なくとも一方に第１被膜４０を形成してもよい。この場合、ヘアピン２０の端部（第１被膜４０が形成されていない部位）及び溶接部には第２被膜４６のみが形成されることとなる。
【００５７】
前記実施形態では、第１被膜４０及び第２被膜４６をカチオン電着塗装によって形成する方法について説明したが、第１被膜４０及び第２被膜４６をニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成するようにしてもよい。ニッケル・フッ素樹脂の複合めっきは、ニッケル（Ｎｉ）を主体として最大３８%のフッ素樹脂を含有するとともに多層共重合体構造を有する塗膜を表面に形成するコーティング処理である。このコーティング処理も、電着によるコーティングである。一方、フッ素樹脂コーティングは、静電粉体塗料を吹き付ける方法（静電吸着法）や、めっきによる方法を利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 熱交換器
１２ 伝熱管
１５ 放熱フィン
１５ａ 貫通孔
２０ ヘアピン
２０ａ 直線部
２０ｂ 湾曲部
２４ Ｕベント
２６ フランジ部
２８ ヘッダ
４０ 第１被膜
４６ 第２被膜
４８ 防食被膜
５０ 環境試験装置
５２ 試験室
５４ 空調室
５６ 加湿器
５８ 加熱器
６０ 送風機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器、環境試験装置及び熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に開示されているように、伝熱管に耐食性被覆処理が施された熱交換器が知られている。この特許文献１に開示された熱交換器では、銅パイプからなる伝熱管に耐食性の被膜処理が施されており、この被膜材料としては、アルミ粉含有塗料（銀粉塗料）又はカーボン塗料が用いられている。この熱交換器において、伝熱管に放熱フィンを組み付けるには、多数の放熱フィンに、被膜処理が施された銅パイプを通し、この状態で銅パイプ内に拡管プラグを圧挿することにより銅パイプを拡管させる。これにより、銅パイプに放熱フィンを圧着接合することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２０８４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の熱交換器の製造方法では、被膜処理が施された銅パイプを拡管させることによって放熱フィンを接合させるようにしている。このため、使用時の温度変化によって伝熱管が膨張、収縮することにより、放熱フィンと伝熱管との間に隙間ができる虞があり、その場合、伝熱管と放熱フィンとの熱伝達効率が低下するという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、防食被膜処理が施された伝熱管を有する熱交換器において、熱伝達効率の低下を抑制できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するため、本発明は、第１管材と、この第１管材に接合された第２管材とを有する伝熱管と、前記第１管材に外嵌される放熱フィンと、第１被膜及び第２被膜を有する防食被膜と、を備え、前記第１被膜は、前記放熱フィンが外嵌される部位を含めて前記第１管材の外周面に密着するように形成され、前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着している熱交換器である。
【０００７】
本発明では、第２被膜が、放熱フィンにおいて第１被膜に接触する部位の周囲を覆っている。言い換えると、第１管材において放熱フィンが外嵌される部位が第２被膜によって覆われる。このため、第２被膜の存在する分だけ、伝熱管の第１管材と放熱フィンとの間の伝熱面積が増加する。しかも、第１被膜と第２被膜とが密着することにより、第１被膜と放熱フィンとの接合力が補強され、この結果、使用時の温度変化によって伝熱管が膨張、収縮したとしても、放熱フィンと伝熱管との間の熱伝達経路を確保することができる。したがって、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる。また、第１被膜と第２被膜との接着効果により、放熱フィンの接合強度を増大させることができる。また、第１管材と放熱フィンとの間の隙間に油分や薬液が残留すること防止することができる。また、第１被膜が形成された第１管材に放熱フィンを外嵌し、その上で第２被膜が形成されるので、管材の脱脂不良に起因するピンホールの発生を防止することができる。
【０００８】
ここで、前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みは、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄くてもよい。この態様では、伝熱管の第１管材と放熱フィンとがより近づくため、熱伝達効率をより向上することができる。
【０００９】
また、前記第２被膜は、前記放熱フィンの外面を全て覆うように形成されていてもよい。この態様では、多数のフィンの全体に一括して第２被膜を塗装することができるので、熱交換器の製造コストを抑えることができる。また、放熱フィンの素材を耐食素材に限る必要がなくなるため、素材選択の自由度を向上することができる。
【００１０】
また、前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも形成されていてもよい。この態様では、放熱フィンの成形時に切断面がむき出しになる放熱フィン周縁部を覆うように第２被膜が形成されるため、放熱フィンの腐食を効果的に防止することができる。
【００１１】
また、前記第２被膜は、前記第２管材の外面にも形成されていてもよい。この態様では、第２管材についても耐食性を発揮させることができる。
【００１２】
また、前記防食被膜は、カチオン電着塗装、ニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成された被膜であってもよい。この態様では、熱交換器の構造によらず、膜厚を一定の厚みにすることができる。また、ＶＯＣ（揮発性物質）が発生しないため、環境試験装置に使用される場合であっても、試料に悪影響を与えないようにすることができる。
【００１３】
本発明は、試験室と空調室とを備え、前記空調室には、前記熱交換器が設けられ、前記熱交換器で熱交換された空気が前記試験室に導入される環境試験装置である。
【００１４】
本発明は、熱交換器の製造方法であって、伝熱管用の第１管材の外周面に密着するように防食用の第１被膜を設ける第１被覆工程と、前記第１被膜が設けられた前記第１管材に放熱フィンを外嵌するフィン取付工程と、前記放熱フィンが外嵌された前記第１管材に第２管材を接合して伝熱管を形成する伝熱管形成工程と、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着するように、防食用の第２被膜を設ける第２被覆工程と、前記第１被膜及び前記第２被膜を硬化させる焼付け工程と、が含まれている熱交換器の製造方法である。
【００１５】
本発明による熱交換器の製造方法では、第１管材の外周面に防食用の第１被膜を設け、その後、第１管材に放熱フィンを外嵌するとともに、第１管材に第２管材を接合して伝熱管を形成する。そして、放熱フィンにおいて第１被膜に接触する部位の周囲を覆うように第２被膜を形成する。このため、第２被膜の存在する分だけ、伝熱管の第１管材と放熱フィンとの間の伝熱面積が増加する。これにより、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる熱交換器を得ることができる。
【００１６】
前記フィン取付工程では、前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みが、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄くなるように前記放熱フィンを前記第１管材に外嵌するようにしてもよい。
【００１７】
前記第２被覆工程では、前記放熱フィンの外面を全て覆うように前記第２被膜を形成するようにしてもよい。この態様では、多数のフィンの全体に一括して第２被膜を塗装することができるので、熱交換器の製造コストを抑えることができる。
【００１８】
また、前記第２被覆工程では、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも前記第２被膜を形成するようにしてもよい。
【００１９】
また、前記伝熱管形成工程では、Ｕ字状に曲げられた形状の前記第２管材を前記第１管材に接合し、前記第２被覆工程では、前記第２管材にも前記第２被覆を形成するようにしてもよい。この態様では、第２管材に第２被膜を形成する前に、第２管材は予めＵ字状に曲げ加工される。このため、第２管材の曲がり変形に伴って膜厚が薄くなることを回避することができる。
【００２０】
また、前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記製造方法には、前記フィン取付工程の前に前記第１被膜を半硬化した状態にする予備加熱工程が含まれていてもよい。この態様では、第１被膜及び第２被膜のいずれをもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜及び第２被膜のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜が形成されることを防止することができる。また、第２被覆工程の際には、第１被膜が半硬化した状態となっているため、第１被膜と第２被膜とを密着させ易くすることができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜が半硬化した状態となっているため、放熱フィンの外嵌時に組み立て易く、また第１管材を拡管加工するとしても、被膜のひび割れを効果的に防止することができる。
【００２１】
また、前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、前記焼付け工程には、前記第１被膜を硬化させる第１硬化工程と、前記第２被膜を硬化させる第２硬化工程とが含まれており、前記第１硬化工程は前記フィン取付工程の前に行われ、前記第２硬化工程は前記第２被覆工程の後に行われるようにしてもよい。この態様では、第１被膜が第１硬化工程において硬化する一方、第２被膜が第２硬化工程において硬化する。そして、第１被膜及び第２被膜のいずれもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜及び第２被膜のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜が形成されることを防止することができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜が既に硬化しているが、この構成においても、放熱フィンを取り付けるべく第１管材を拡管加工する場合において、被膜の弾力性により第１被膜のひび割れを防止することができる。
【００２２】
また、前記第１被覆工程及び前記第２被覆工程では、前記第１被膜及び前記第２被膜をニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明によれば、防食被膜処理が施された伝熱管を有する熱交換器において、熱伝達効率の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る熱交換器の斜視図である。
【図２】前記熱交換器に設けられ、表面に第１被膜を有するヘアピンの断面図である。
【図３】前記ヘアピンが放熱フィンに挿通された状態を示す断面図である。
【図４】前記ヘアピンが拡管された状態を示す断面図である。
【図５】図４の一部拡大図である。
【図６】前記ヘアピンにＵベントが接続された状態を示す断面図である。
【図７】伝熱管及び放熱フィンに第２被膜が形成された状態を示す断面図である。
【図８】図７のＡ部を拡大した図である。
【図９】前記熱交換器が設けられる環境試験装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る熱交換器１０の斜視図であり、同図に示すように、この熱交換器１０は、伝熱管１２と放熱フィン１５とを有する、いわゆるフィン・アンド・チューブ式の熱交換器である。
【００２７】
伝熱管１２は、第１管材であるヘアピン２０（図２参照）と、第２管材であるＵベント２４と、を有する。ヘアピン２０及びＵベント２４は、何れもＵ字状に曲げられた銅管である。Ｕベント２４の一方の端部にヘアピン２０の一方の端部を接合する一方、Ｕベント２４の他方の端部に別のヘアピン２０の端部を接合している。複数のヘアピン２０，２０，・・及びＵベント２４，２４，・・を順次繋げていくことにより、蛇行した形状の１本の伝熱管１２が形成される。図例では、この伝熱管１２が２本設けられた熱交換器１０を示しているが、この構成に限られるものではない。
【００２８】
放熱フィン１５は、アルミニウム製又はアルミニウム合金製の平板によって構成されており、この平板に穴あけ加工及びバーリング加工を施すことにより、図３に示すように、放熱フィン１５には、多数の貫通孔１５ａが形成されるとともに、貫通孔１５ａの周囲が一方向に曲がった状態のフランジ部２６が形成されている。そして、フランジ部２６が同じ方向に突出するように多数の放熱フィン１５が所定の間隔をおいて放熱フィン１５の厚み方向に並べられ、この状態で各放熱フィン１５の貫通孔１５ａにそれぞれヘアピン２０の直線部２０ａが挿通されている。
【００２９】
複数（図例では２本）の伝熱管１２，１２の端部は、ヘッダ２８に接続されており、このヘッダ２８は、流れてきた熱媒体を各伝熱管１２に分配し、また、各伝熱管１２を流れてきた熱媒体を合流させるようになっている。ヘッダ２８は、外部の配管（図示省略）に接続される。
【００３０】
ここで、本実施形態に係る熱交換器１０の製造方法について説明する。
【００３１】
図２に示すように、ヘアピン２０は、湾曲した湾曲部２０ｂを中央部に有しており、この湾曲部２０ｂの一端部から直線部２０ａが延びるとともに、湾曲部２０ｂの他端部からも直線部２０ａが延びている。これら２つの直線部２０ａ，２０ａは互いに平行となっている。このヘアピン２０には、外周面に密着するように防食用の第１被膜４０が設けられる。この第１被膜４０は、両直線部２０ａ，２０ａの端部の除いたヘアピン２０の全体に亘って形成される。なお、第１被膜４０が形成されない端部は、Ｕベント２４を接合するための部位である。
【００３２】
ヘアピン２０に第１被膜４０を形成する第１被覆工程では、例えばカチオン電着塗装によってヘアピン２０の所定部位の外周面に塗膜を形成する。すなわち、銅管をＵ字状に曲げてヘアピン２０とした上で、外周面に塗膜を形成する。
【００３３】
カチオン電着塗装では、電着槽（図示省略）内に貯溜された水溶性の電着塗料中に陽極電極（図示省略）を配置するとともに、この電着塗料中にヘアピン２０（被塗装物）を浸漬し、この状態で、陽極電極とヘアピン２０との間に直流電流が印加される。これにより、ヘアピン２０の外表面に塗膜（第１被膜４０）が形成される。
【００３４】
そして、ヘアピン２０を電着槽から取り出すとともに加熱し、ヘアピン２０外周面上の塗膜（第１被膜４０）を半硬化させる（予備加熱工程）。この予備加熱工程では、第１被膜４０が表面に形成されたヘアピン２０を約４０〜７０℃の雰囲気下に曝すことにより、第１被膜４０を半硬化させる。この半硬化した状態とは、具体的には、指で触ると指紋が付かない程度に固まった軟質の状態、又は塗料が自重で垂れない程度の軟質の状態である。第１被膜４０は、例えば２０μｍ程度の厚みに形成されている。ヘアピン２０は、第１被膜４０を形成する前に予め所定の形状に曲げられているので、第１被膜４０を形成してから曲げ加工する必要はない。なお、塗料は、アクリル樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料の何れであってもよい。
【００３５】
次に、ヘアピン２０に放熱フィン１５を外嵌する（フィン取付工程）。このフィン取付工程には、放熱フィン１５の貫通孔１５ａにヘアピン２０を挿通する挿通工程と、放熱フィン１５の貫通孔１５ａに挿通されたヘアピン２０の直線部２０ａを拡げて放熱フィン１５に接合させる接合工程とが含まれる。
【００３６】
挿通工程は、図３に示すように、多数の放熱フィン１５，１５，・・を所定間隔をおいて配置し、これらの放熱フィン１５，１５，・・の貫通孔１５ａ，１５ａ，・・に、第１被膜４０を有するヘアピン２０を順次挿通する。この段階では、ヘアピン２０の直線部２０ａの外径が貫通孔１５ａの内径よりも小さくなっているので、放熱フィン１５における貫通孔１５ａの内周面と、ヘアピン２０の直線部２０ａ上の第１被膜４０の外面との間に隙間が形成されている。したがって、ヘアピン２０を貫通孔１５ａに挿通する際に、第１被膜４０が傷付けられることを防止できる。
【００３７】
接合工程では、図４に示すように、ヘアピン２０の直線部２０ａを拡げて放熱フィン１５に接合する。直線部２０ａを拡げるために、拡管用部材４３が用いられる。この拡管用部材４３をヘアピン２０内に挿入することにより、直線部２０ａが押し拡げられて外径が大きくなる。これにより、直線部２０ａが第１被膜４０を介して放熱フィン１５のフランジ部２６の内周面に当接し、ヘアピン２０と放熱フィン１５とが第１被膜４０を挟んだ状態で接合される。このとき、図５に示すように、フランジ部２６に接触したところでは、第１被膜４０が押しつぶされて、第１被膜４０の厚みがその他の部位での第１被膜４０の厚みよりも薄くなる。フランジ部２６によって第１被膜４０が押しつぶされる厚みは５μｍ程度である。このように、第１被膜４０は、放熱フィン１５が外嵌される部位を含めてヘアピン２０の直線部２０ａの外周面に密着するように形成されている。
【００３８】
次に、図６に示すように、第１被膜４０の形成されていないヘアピン２０の端部にＵベント２４を接続して伝熱管１２を形成する（伝熱管形成工程）。この工程では、ヘアピン２０の端部にＵベント２４の端部を嵌め、両者の接合部を溶接することにより、ヘアピン２０とＵベント２４とを接続する。この接続時には、ヘアピン２０の端部のうち、第１被膜４０が形成されていない部分が一部露出していてもよい。
【００３９】
そして、図７に示すように、伝熱管１２及び放熱フィン１５に第２被膜４６を形成する（第２被覆工程）。この工程では、例えばカチオン電着塗装によって塗膜（第２被膜４６）を形成する。本実施形態では、伝熱管１２及び放熱フィン１５を電着槽（図示省略）内の電着塗料中に浸漬するため、第１被膜４０及び第２被膜４６によって放熱フィン１５及びＵベント２４の外面が全て覆われるように、第２被膜４６が形成される。
【００４０】
第２被膜４６もカチオン電着塗装によって形成する場合には、第２被膜４６は、主として第１被膜４０の形成されていない部位や伝熱管形成工程で損傷した部位に形成される。また、例えば放熱フィン１５の外面については、第１被膜４０と接触している部位の周囲にも第２被膜４６が形成される。そして、第２被膜４６は、放熱フィン１５のフランジ部２６において第１被膜４０から離間した部位（先端部）と第１被膜４０との間の間隙を埋めるように形成されて第１被膜４０と密着する。その周辺（例えばフランジ部２６の先端部周辺）では、第２被膜４６が盛り上がり、そこでの第２被膜４６の厚みは、図８にも示すように、他の部位での厚みよりも厚くなる。これにより、第２被膜４６は、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆うように第１被膜４０に密着する形態となる。このとき、第１被膜４０及び第２被膜４６は、直線部２０ａの外周面において周方向の全体に亘って同様の形態となっている。そして、第１被膜４０が半乾き状態にあるため、第２被膜４６は第１被膜４０に密着しやすい。なお、第２被覆工程では、Ｕベント２４が既に曲げられた状態となっているため、第２被膜４６を形成した後に、Ｕベント２４を曲げ加工をする必要がない。このため、後加工において第２被膜４６の厚みが薄くなるということはない。
【００４１】
そして、第１被膜４０及び第２被膜４６を硬化させる焼付け処理を行う（焼付け工程）。この焼付け工程では、伝熱管１２に放熱フィン１５が組み付けられた組付け体を約８０〜３００℃の雰囲気下に曝すことにより、第１被膜４０及び第２被膜４６を硬化させる。これにより、伝熱管１２及び放熱フィン１５に、第１被膜４０と第２被膜４６とを有する防食被膜４８が形成された状態とする。そして、ヘッダ２８を接続することにより、熱交換器１０が完成する。
【００４２】
本実施形態の熱交換器１０は、例えば図９に示すように、環境試験装置５０の中で使用することができる。この環境試験装置５０は、試料を収納可能な試験室５２と、この試験室５２内の空気の温度及び湿度を調整するための空調室５４と、を備え、例えば恒温恒湿槽として構成されている。空調室５４には、加湿器５６と、本実施形態の熱交換器１０と、加熱器５８と、送風機６０とが配設されている。この熱交換器１０は、空気を冷却する冷却器として用いられる。なお、加熱器５８を、本実施形態の熱交換器１０によって構成してもよい。
【００４３】
なお、環境試験装置５０は、前記の一槽式に限られるものではなく、熱衝撃試験装置等の三槽式の環境試験装置５０としてもよく、また、前記恒温恒湿槽に代えて、恒温槽として構成してもよい。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の熱交換器１０では、第２被膜４６が、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆っている。言い換えると、ヘアピン２０において放熱フィン１５が外嵌される部位が第２被膜４６によって覆われる。このため、第２被膜４６の存在する分だけ、伝熱管１２の第１管材と放熱フィン１５との間の伝熱面積が増加する。しかも、第１被膜４０と第２被膜４６とが密着することにより、第１被膜４０と放熱フィン１５との接合力が補強され、この結果、使用時の温度変化によって伝熱管１２が膨張、収縮したとしても、放熱フィン１５と伝熱管１２との間の熱伝達経路を確保することができる。したがって、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる。また、第１被膜４０と第２被膜４６との接着効果により、放熱フィン１５の接合強度を増大させることができる。また、ヘアピン２０と放熱フィン１５との間の隙間に油分や薬液が残留すること防止することができる。また、第１被膜４０が形成されたヘアピン２０に放熱フィン１５を外嵌し、その上で第２被膜４６が形成されるので、管材の脱脂不良に起因するピンホールの発生を防止することができる。
【００４５】
本実施形態では、ヘアピン２０において、放熱フィン１５が外嵌されているところでの第１被膜４０の厚みがその他の部での厚みよりも薄くなっているので、伝熱管１２のヘアピン２０と放熱フィン１５とがより近づくため、熱伝達効率をより向上することができる。
【００４６】
また本実施形態では、第２被膜４６が放熱フィン１５の外面を全て覆うように形成されているので、多数のフィン１５の全体に一括して第２被膜４６を塗装することができる。このため、熱交換器１０の製造コストを抑えることができる。また、放熱フィン１５の素材を耐食素材に限る必要がなくなるため、素材選択の自由度を向上することができる。
【００４７】
また本実施形態では、第２被膜４６がＵベント２４の外面にも形成されているので、Ｕベント２４についても耐食性を発揮させることができる。
【００４８】
また本実施形態では、焼付け前の第２被膜４６を、放熱フィン１５において第１被膜４０に接触する部位の周囲を覆うように形成する。そして、第１被膜４０及び第２被膜４６の焼付け処理をする。このため、第１被膜４０と第２被膜４６とを密着させ易くすることができる。また、経時変化によって熱伝達効率が低下することを抑制することができる熱交換器１０を得ることができる。
【００４９】
また本実施形態では、伝熱管形成工程において、Ｕ字状に曲げられた形状のＵベント２４をヘアピン２０に接合する。すなわち、Ｕベント２４に第２被膜４６を形成する前に、Ｕベント２４は予めＵ字状に曲げ加工されているので、第２被膜４６の形成後にＵベント２４の曲げ加工をする必要がない。このため、Ｕベント２４の曲がり変形に伴って膜厚が薄くなることを回避することができる。
【００５０】
また本実施形態では、第１被膜４０及び第２被膜４６のいずれをもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜４０及び第２被膜４６のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜４０が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜４６が形成されることを防止することができる。また、第２被覆工程の際には、第１被膜４０が半硬化した状態となっているため、第１被膜４０と第２被膜４６とを密着させ易くすることができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜４０が半硬化した状態となっているため、放熱フィン１５の外嵌時にヘアピン２０を拡管加工するとしても、被膜のひび割れを効果的に防止することができる。
【００５１】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、放熱フィン１５がヘアピン２０と部分的に接触する部位を有する構成としてもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、第２被膜４６が放熱フィン１５の全体を覆うように形成される構成としたが、この構成に限られるものではない。第２被膜４６は、例えば、放熱フィン１５が第１被膜４０と接触する部位の周囲以外に、放熱フィン１５の周縁部のみに形成するようにしてもよい。この構成では、放熱フィン１５の成形時に切断面がむき出しになる放熱フィン１５周縁部（平板の周縁部）を覆うように第２被膜４６が形成されるため、放熱フィン１５の腐食を効果的に防止することができる。
【００５３】
また、放熱フィン１５が耐食素材によって形成される場合には、放熱フィン１５の第２被膜４６は、第１被膜４０との接触部の周囲のみに形成するようにしてもよい。この場合において、接合されたＵベント２４にも第２被膜４６を形成すればよい。そうすれば、Ｕベント２４においても耐食性を発揮させることができる。
【００５４】
前記実施形態では、第１被覆工程において、第１被膜４０を半硬化状態としたが、これに限られるものではない。例えば、焼付け工程には、第１被膜４０を硬化させる第１硬化工程と、第２被膜４６を硬化させる第２硬化工程とが含まれており、第１硬化工程がフィン取付工程の前に行われる一方で、第２硬化工程が第２被覆工程の後に行われるようにしてもよい。この場合には、第１被膜４０が形成されて、電着槽から取り出されたヘアピン２０を約８０〜３００℃の雰囲気下に配置することにより、第１被膜４０を完全に硬化させるようにすればよい。そして、このヘアピン２０に放熱フィン１５を取り付ければよい。また、第２硬化工程では、第１被膜４０及び第２被膜４６が形成された組付け体を約８０〜３００℃の雰囲気下に配置させることにより、第２被膜４６を硬化させる。この製造方法では、第１被膜４０及び第２被膜４６のいずれをもカチオン電着塗装によって形成するので、第１被膜４０及び第２被膜４６のむらを防止することができる。また、被膜は管材の地金の部分に、より形成され易いため、第２被覆工程において、第１被膜４０が形成されている部分と地金の部分に同じ厚みの第２被膜４６が形成されることを防止することができ、全体として均一な厚みの防食被膜を得ることができる。また、フィン取付工程においては、第１被膜４０が既に硬化しているが、この構成においても、放熱フィン１５を取り付けるべくヘアピン２０を拡管加工する場合に、第１被膜４０のひび割れを防止することができる。
【００５５】
前記実施形態では、ヘアピン２０に第１被膜４０を形成した後、予備加熱（予備加熱工程）又は加熱（第１硬化工程）を行うようにしたが、これに限られるものではない。すなわち、ヘアピン２０に第１被膜４０のための塗料を塗装した後、予備加熱や加熱を行わずに、放熱フィン１５を組み付け、その後、第２被膜４６を形成して焼付けを行うようにしてもよい。
【００５６】
前記実施形態では、放熱フィン１５及びＵベント２４には第１被膜４０を形成しない構成について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、放熱フィン１５及びＵベント２４の少なくとも一方に第１被膜４０を形成してもよい。この場合、ヘアピン２０の端部（第１被膜４０が形成されていない部位）及び溶接部には第２被膜４６のみが形成されることとなる。
【００５７】
前記実施形態では、第１被膜４０及び第２被膜４６をカチオン電着塗装によって形成する方法について説明したが、第１被膜４０及び第２被膜４６をニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成するようにしてもよい。ニッケル・フッ素樹脂の複合めっきは、ニッケル（Ｎｉ）を主体として最大３８%のフッ素樹脂を含有するとともに多層共重合体構造を有する塗膜を表面に形成するコーティング処理である。このコーティング処理も、電着によるコーティングである。一方、フッ素樹脂コーティングは、静電粉体塗料を吹き付ける方法（静電吸着法）や、めっきによる方法を利用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 熱交換器
１２ 伝熱管
１５ 放熱フィン
１５ａ 貫通孔
２０ ヘアピン
２０ａ 直線部
２０ｂ 湾曲部
２４ Ｕベント
２６ フランジ部
２８ ヘッダ
４０ 第１被膜
４６ 第２被膜
４８ 防食被膜
５０ 環境試験装置
５２ 試験室
５４ 空調室
５６ 加湿器
５８ 加熱器
６０ 送風機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１管材と、この第１管材に接合された第２管材とを有する伝熱管と、
前記第１管材に外嵌される放熱フィンと、
第１被膜及び第２被膜を有する防食被膜と、を備え、
前記第１被膜は、前記放熱フィンが外嵌される部位を含めて前記第１管材の外周面に密着するように形成され、
前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着している熱交換器。
【請求項２】
前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みは、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄い請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２被膜は、前記放熱フィンの外面を全て覆うように形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第２被膜は、前記第２管材の外面にも形成されている請求項１から４の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記防食被膜は、カチオン電着塗装、ニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成された被膜である請求項１から５の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
試験室と空調室とを備え、
前記空調室には、請求項１から６の何れか１項に記載の熱交換器が設けられ、
前記熱交換器で熱交換された空気が前記試験室に導入される環境試験装置。
【請求項８】
熱交換器の製造方法であって、
伝熱管用の第１管材の外周面に密着するように防食用の第１被膜を設ける第１被覆工程と、
前記第１被膜が設けられた前記第１管材に放熱フィンを外嵌するフィン取付工程と、
前記放熱フィンが外嵌された前記第１管材に第２管材を接合して伝熱管を形成する伝熱管形成工程と、
前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着するように、防食用の第２被膜を設ける第２被覆工程と、
前記第１被膜及び前記第２被膜を硬化させる焼付け工程と、が含まれている熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記フィン取付工程では、前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みが、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄くなるように前記放熱フィンを前記第１管材に外嵌する請求項８に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記第２被覆工程では、前記放熱フィンの外面を全て覆うように第２被膜を形成する請求項８又は９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記第２被覆工程では、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも前記第２被膜を形成する８又は９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記伝熱管形成工程では、Ｕ字状に曲げられた形状の前記第２管材を前記第１管材に接合し、
前記第２被覆工程では、前記第２管材にも前記第２被覆を形成する請求項８から１１の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記フィン取付工程の前に前記第１被膜を半硬化した状態にする予備加熱工程が含まれている請求項８から１２の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１４】
前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記焼付け工程には、前記第１被膜を硬化させる第１硬化工程と、前記第２被膜を硬化させる第２硬化工程とが含まれており、
前記第１硬化工程は前記フィン取付工程の前に行われ、前記第２硬化工程は前記第２被覆工程の後に行われる請求項８から１２の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１５】
前記第１被覆工程及び前記第２被覆工程では、前記第１被膜及び前記第２被膜をニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成する請求項８から１２の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１】
第１管材と、この第１管材に接合された第２管材とを有する伝熱管と、
前記第１管材に外嵌される放熱フィンと、
第１被膜及び第２被膜を有する防食被膜と、を備え、
前記第１被膜は、前記放熱フィンが外嵌される部位を含めて前記第１管材の外周面に密着するように形成され、
前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着している熱交換器。
【請求項２】
前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みは、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄い請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記第２被膜は、前記放熱フィンの外面を全て覆うように形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第２被膜は、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも形成されている請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第２被膜は、前記第２管材の外面にも形成されている請求項１から４の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記防食被膜は、カチオン電着塗装、ニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成された被膜である請求項１から５の何れか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
試験室と空調室とを備え、
前記空調室には、請求項１から６の何れか１項に記載の熱交換器が設けられ、
前記熱交換器で熱交換された空気が前記試験室に導入される環境試験装置。
【請求項８】
熱交換器の製造方法であって、
伝熱管用の第１管材の外周面に密着するように防食用の第１被膜を設ける第１被覆工程と、
前記第１被膜が設けられた前記第１管材に放熱フィンを外嵌するフィン取付工程と、
前記放熱フィンが外嵌された前記第１管材に第２管材を接合して伝熱管を形成する伝熱管形成工程と、
前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲を覆うとともに前記第１被膜に密着するように、防食用の第２被膜を設ける第２被覆工程と、
前記第１被膜及び前記第２被膜を硬化させる焼付け工程と、が含まれている熱交換器の製造方法。
【請求項９】
前記フィン取付工程では、前記放熱フィンが外嵌されているところでの前記第１被膜の厚みが、その他の部位での前記第１被膜の厚みよりも薄くなるように前記放熱フィンを前記第１管材に外嵌する請求項８に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記第２被覆工程では、前記放熱フィンの外面を全て覆うように第２被膜を形成する請求項８又は９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記第２被覆工程では、前記放熱フィンにおいて前記第１被膜に接触する部位の周囲に加え、前記放熱フィンの周縁部にも前記第２被膜を形成する８又は９に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１２】
前記伝熱管形成工程では、Ｕ字状に曲げられた形状の前記第２管材を前記第１管材に接合し、
前記第２被覆工程では、前記第２管材にも前記第２被覆を形成する請求項８から１１の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１３】
前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記フィン取付工程の前に前記第１被膜を半硬化した状態にする予備加熱工程が含まれている請求項８から１２の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１４】
前記第１被覆工程では、前記第１被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記第２被覆工程では、前記第２被膜をカチオン電着塗装により形成し、
前記焼付け工程には、前記第１被膜を硬化させる第１硬化工程と、前記第２被膜を硬化させる第２硬化工程とが含まれており、
前記第１硬化工程は前記フィン取付工程の前に行われ、前記第２硬化工程は前記第２被覆工程の後に行われる請求項８から１２の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１５】
前記第１被覆工程及び前記第２被覆工程では、前記第１被膜及び前記第２被膜をニッケル・フッ素樹脂の複合めっき又はフッ素樹脂コーティングによって形成する請求項８から１２の何れか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１６３６４９（Ｐ２０１１−１６３６４９Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６５１４（Ｐ２０１０−２６５１４）
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月９日（２０１０．２．９）
【出願人】（０００１０８７９７）エスペック株式会社 (282)
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