冷蔵庫用熱交換器及びその製造方法 - 特開２００８－１４５７１

トップ :: F 機械工学照明加熱武器爆破 :: F28 熱交換一般

【発明の名称】	冷蔵庫用熱交換器及びその製造方法
【発明者】	【氏名】春日司【氏名】細見和弘
【要約】	【課題】近年の高機能型家庭用冷蔵庫において、十分満足できる耐食性及び親水性の機能を有する冷蔵庫用熱交換器を提供すること。【構成】銅あるいは銅合金からなる冷媒配管１をアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるフィン材２に設けられた円筒状のカラー部２１内に挿入配設することにより冷媒配管１とフィン材２とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる冷蔵庫用熱交換器である。上記カラー部２１と上記冷媒配管１との接合部分１２の外表面を含む上記クロスフィンチューブの表面には、合成樹脂からなる第１塗膜層３が形成され、第１塗膜層３の表面には、親水性樹脂からなる第２塗膜層４が形成されている。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅あるいは銅合金（以下、銅合金）からなる冷媒配管をアルミニウムあるいはアルミニウム合金（以下、アルミニウム合金）からなるフィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより上記冷媒配管と上記フィン材とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる冷蔵庫用熱交換器であって、
上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分の外表面を含む上記クロスフィンチューブの表面には、合成樹脂からなる第１塗膜層が形成され、
該第１塗膜層の表面には、親水性樹脂からなる第２塗膜層が形成されていることを特徴とする冷蔵庫用熱交換器。
【請求項２】
請求項１において、上記第１塗膜層を形成する上記合成樹脂は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂であることを特徴とする冷蔵庫用熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２において、上記第１塗膜層の塗膜量は、１０～１００ｍｇ／ｄｍ²であることを特徴とする冷蔵庫用熱交換器。
【請求項４】
請求項１～３のいずれか一項において、上記第２塗膜層の塗膜量は、１～５０ｍｇ／ｄｍ²であることを特徴とする冷蔵庫用熱交換器。
【請求項５】
請求項１～４のいずれか一項において、上記第２塗膜層は、主成分として、ポリビニルアルコール及びシリカを含有することを特徴とする冷蔵庫用熱交換器。
【請求項６】
銅合金からなる冷媒配管をアルミニウム合金からなるフィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより上記冷媒配管と上記フィン材とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる冷蔵庫用熱交換器の製造方法であって、
上記冷媒配管を上記フィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入して両者を一体化させた上記クロスフィンチューブを組み立てる組立工程と、
上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分の外表面を含む上記クロスフィンチューブの表面に合成樹脂を塗布し、第１塗膜層を形成する第１塗装工程と、
上記第１塗膜層の表面に、さらに、親水性樹脂を塗布し、第２塗膜層を形成する第２塗装工程とを有することを特徴とする冷蔵庫用熱交換器の製造方法。
【請求項７】
請求項６において、上記第１塗膜層を形成する上記合成樹脂は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂であることを特徴とする冷蔵庫用熱交換器の製造方法。
【請求項８】
請求項６または７において、上記第１塗装工程における合成樹脂の塗布は、外合成樹脂を蓄えた浸漬槽に、上記クロスフィンチューブを浸漬することにより行うことを特徴とする冷蔵庫用熱交換器の製造方法。
【請求項９】
請求項６～８のいずれか一項において、上記第２塗装工程における親水性樹脂の塗布は、親水性樹脂を蓄えた浸漬槽に、上記第１塗膜層を形成したクロスフィンチューブを浸漬することにより行うことを特徴とする冷蔵庫用熱交換器の製造方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫用熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫には、熱交換器として、クロスフィンチューブ熱交換器が一般的に用いられている。このクロスフィンチューブ熱交換器を構成するクロスフィンチューブは、空気側のアルミニウムあるいはアルミニウム合金からなるフィン材と、冷媒側の銅または銅合金からなる冷媒配管とから構成されている。クロスフィンチューブは、所定のカラー部が形成されたフィン材を積層した後、上記の円筒状のカラー部内に冷媒配管を挿入し、その後、冷媒配管をフィン材に拡張固着することにより得ることができる。
【０００３】
近年、高機能型家庭用冷蔵庫として、野菜室が氷温室や冷凍庫の間にある形態や、観音開きドア等の仕様や、温度補償用ヒーター、製氷用給水経路凍結防止用ヒーター等の機能を有する高機能型家庭用電気冷蔵庫が普及してきた。
その普及に呼応して、ＪＩＳＣ９８０１（家庭用電気冷蔵庫及び電気冷蔵庫の特性及び試験方法）も改正された。
【０００４】
これら近年の動きにより、冷蔵庫に用いられる熱交換器において、冷蔵庫内の食品から出るガスにより、冷媒配管とフィン材との間に電食が発生しやすくなる状況となることから、より高度な耐食性が必要となった。また、フィン材表面の氷結により粒状の氷が固着し、風路の狭小化を招き、熱交換機能の低下がより発生しやすくなることから、より高度な親水性が必要となった。また、熱交換器の小型化が求められている。このような状況下において、従来の熱交換器では、耐食性及び親水性において十分満足できるものではなくなってきた。
【０００５】
熱交換器としては、ルームエアコンやパッケージエアコン等に多用されているプレコート型フィン（特許文献１～４）が報告されている。これらの技術では、板材の状態で塗装し、その後冷媒配管を挿入固定するためにカラーをプレス成形し、冷媒配管を挿入し拡張固着するため、冷媒配管はむき出しのままとなる。そのような状態では、一般のエアコンでは必要十分な耐食性が得られるとしても、上述した過酷な環境で用いられる冷蔵庫用熱交換器としては、十分に満足できる耐食性を得ることはできない。
【０００６】
また、熱交換器に組み立てた後に塗装するポストコート型フィン（特許文献５）が報告されている。この技術は、一度の表面処理で、耐食性及び親水性の機能を持たせるものであるが、耐食性及び親水性を満足できるものではなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１－２１１３７７号公報
【特許文献２】特開平１０－２９８７７６号公報
【特許文献３】特開平１０－１０３８８５号公報
【特許文献４】特開昭６３－１７０４９２号公報
【特許文献５】特開昭６３－３１８４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、近年の高機能型家庭用冷蔵庫において、十分満足できる耐食性及び親水性の機能を有する冷蔵庫用熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明は、銅あるいは銅合金（以下、銅合金）からなる冷媒配管をアルミニウムあるいはアルミニウム合金（以下、アルミニウム合金）からなるフィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより上記冷媒配管と上記フィン材とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる冷蔵庫用熱交換器であって、
上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分の外表面を含む上記クロスフィンチューブの表面には、合成樹脂からなる第１塗膜層が形成され、
該第１塗膜層の表面には、親水性樹脂からなる第２塗膜層が形成されていることを特徴とする冷蔵庫用熱交換器にある（請求項１）。
【００１０】
本発明の冷蔵庫用熱交換器は、上述したごとく、クロスフィンチューブを組み立てた後に、上記クロスフィンチューブの上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分の外表面を含む実質的に全表面に上記第１塗膜層を形成する。そのため、特に、上記冷媒配管と上記フィン材との接合部分が外部に露出しないように、上記合成樹脂が接合部分全体を外側から被覆する。そのため、食品から発生するガス等が上記冷媒配管と上記フィン材との間の接合部分に侵入することを防ぐ役割を担うことで、耐食性が格段に向上する。
【００１１】
また、上記第１塗膜層の表面に、上記第２塗膜層を形成する。そのため、高度な親水性を保つことができ、フィン材表面において、粒状の氷が生成し難くなり、十分な風路を確保することができ、熱交換機能の低下を防ぐことができる。
それ故、近年の高機能型家庭用冷蔵庫において、十分満足できる耐食性及び親水性の機能を有する冷蔵庫用熱交換器を得ることができる。
【００１２】
第２の発明は、銅合金からなる冷媒配管をアルミニウム合金からなるフィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより上記冷媒配管と上記フィン材とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる冷蔵庫用熱交換器の製造方法であって、
上記冷媒配管を上記フィン材に設けられた円筒状のカラー部内に挿入して両者を一体化させた上記クロスフィンチューブを組み立てる組立工程と、
上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分の外表面を含む上記クロスフィンチューブの表面に合成樹脂を塗布し、第１塗膜層を形成する第１塗装工程と、
上記第１塗膜層の表面に、さらに、親水性樹脂を塗布し、第２塗膜層を形成する第２塗装工程とを有することを特徴とする冷蔵庫用熱交換器の製造方法にある（請求項６）。
【００１３】
本発明の冷蔵庫用熱交換器の製造方法は、上述したごとく、組立工程、第１塗装工程、第２塗装工程の順に行われるものであり、熱交換器を構成するクロスフィンチューブを組み付けた後に、第１塗装工程で耐食性を与える第１塗膜層を形成し、その後、第１塗膜層の表面に第２塗装工程で親水性を与える第２塗膜層を形成する。そのため、上記冷媒配管と上記フィン材との接合部分が外部に露出しないように、その接合部分全体を外側から上記合成樹脂により被覆することができ、近年の高機能型家庭用冷蔵庫において、十分満足できる耐食性及び親水性の機能を有する冷蔵庫用熱交換器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明の冷蔵庫用熱交換器は、上記クロスフィンチューブの上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分の外表面を含む実質的に全表面には、合成樹脂からなる第１塗膜層が形成される。上記合成樹脂を塗布して、上記第１塗膜層を形成する方法としては、例えば、シャワー、スプレー、ディッピング等が挙げられる。
【００１５】
また、上記合成樹脂を塗布した後、焼き付けを行うことが好ましい。焼き付け温度は１００～１８０℃が好ましく、焼き付け時間は５～３０分が好ましい。上記焼き付け温度が１００℃を下回ると、焼き付けが不十分となって樹脂の硬化が十分に進まないおそれがあり、一方、上記焼き付け温度が１８０℃を上回ると、塗装割れが発生するおそれがある。また、上記焼き付け時間が５分を下回ると、焼き付けが不十分となるおそれがあり、一方、上記焼き付け時間が３０分を上回ると、塗装割れが発生するおそれがある。
【００１６】
上記合成樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
また、合成樹脂としては、水溶性、溶媒系のいずれも使用することができる。
【００１７】
また、上記冷蔵庫用熱交換器は、上記第１塗膜層の表面に、親水性樹脂からなる第２塗膜層が形成されている。上記第２塗膜層を形成するための、親水性樹脂の塗布方法としては、例えば、シャワー、スプレー、ディッピング等が挙げられる。
【００１８】
また、上記親水性樹脂を塗布した後、焼き付けを行うことが好ましい。焼き付け温度は１３０～２００℃が好ましく、焼き付け時間は５～３０分が好ましい。上記焼き付け温度が１３０℃を下回ると、焼き付けが不十分となり親水性が低下するおそれがあり、一方、上記焼き付け温度が２００℃を上回ると、焼きすぎで親水性が低下するおそれがある。また、上記焼き付け時間が５分を下回ると、焼き付けが不十分となり、親水性が低下するおそれがあり、一方、上記焼き付け時間が３０分を上回ると、焼き過ぎとなり、親水性が低下するおそれがある。
【００１９】
また、上記親水性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリルアミド系樹脂等が挙げられる。
また、親水性樹脂は、水溶性、溶媒系のいずれも使用することができる。
また、上記第２塗膜層には、界面活性剤等の種々の添加物を添加することも可能である。その含有量は、全体の１％以下であることが好ましい。
【００２０】
上記第１塗膜層を形成する上記合成樹脂は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂が優れた耐食性を有するため、さらに優れた耐食性を有する上記第１塗膜層を形成することができる。
【００２１】
上記アクリル樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル等が挙げられる。
また、上記エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２２】
また、上記第１塗膜層の塗膜量は、１０～１００ｍｇ／ｄｍ²であることが好ましい（請求項３）。
上記第１塗膜層の塗膜量が１０ｍｇ／ｄｍ²未満の場合には、十分な耐食性を得ることができないおそれがあり、一方、上記第１塗膜層の塗膜量が１００ｍｇ／ｄｍ²を超える場合には、耐食性の向上効果が得られないとともに、焼き付けが不十分となり、長時間の耐食性を発揮できなくなるおそれがある。
【００２３】
また、上記第２塗膜層の塗膜量は、１～５０ｍｇ／ｄｍ²であることが好ましい（請求項４）。
上記第２塗膜層の塗膜量が１～５０ｍｇ／ｄｍ²未満である場合には、十分な親水性を得ることができないというおそれがあり、一方、第２塗膜層の塗膜量が５０ｍｇ／ｄｍ²を超える場合には、親水性の効果に向上が得られなくなるとともに、焼き付けが不十分となり、第１塗膜層との密着性が損なわれるというおそれがある。
【００２４】
また、上記第２塗膜層は、主成分として、ポリビニルアルコール及びシリカを含有することが好ましい（請求項５）。
この場合には、特に高度な親水性を有することができる。
また、上記第２塗膜層形成後の固形分において、上記ポリビニルアルコールは、全体の５～９０％の範囲であることが好ましく、また、上記シリカは、全体の１０～９５％の範囲にあることが好ましい。
【００２５】
第２の発明の冷蔵庫用熱交換器の製造方法において、上記第１塗膜層を形成する上記合成樹脂は、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂であることが好ましい（請求項７）。
この場合には、耐食性に優れた第１塗膜層を有する冷蔵庫用熱交換器を製造することができる。
【００２６】
また、上記第１塗装工程における合成樹脂の塗布は、該合成樹脂を蓄えた浸漬槽に、上記クロスフィンチューブを浸漬すること、すなわちディッピングにより行うことが好ましい（請求項８）。
この場合には、浸漬によって塗装を行うため、合成樹脂をクロスフィンチューブの実質的に全表面の隅々まで容易に行き渡らせることができ、電食が発生しやすい上記クロスフィンチューブの上記カラー部と上記冷媒配管との接合部分外表面において、合成樹脂が存在し、この接触界面に腐食性のガスが侵入しないように蓋をする役割を果たすことができるため、優れた耐食性を得ることができる。
【００２７】
また、上記第２塗装工程における親水性樹脂の塗布は、親水性樹脂を蓄えた浸漬槽に、上記第１塗膜層を形成したクロスフィンチューブを浸漬すること、すなわちディッピングにより行うことが好ましい（請求項９）。
この場合には、浸漬によって塗装を行うため、親水性樹脂をクロスフィンチューブの実質的に全表面の隅々まで容易に行き渡らせることができ、優れた親水性を得ることができる。
【実施例】
【００２８】
（実施例１）
本例では、本発明の冷蔵庫用熱交換器にかかる実施例について図１～図３を用いて説明する。
図１、図２に示すごとく、銅合金からなる冷媒配管１をアルミニウム合金からなるフィン材２に設けられた円筒状のカラー部２１内に挿入配設することにより上記冷媒配管１と上記フィン材２とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる冷蔵庫用熱交換器である。
上記カラー部２１と上記冷媒配管１との接合部分１２の外表面を含む上記クロスフィンチューブの表面には、合成樹脂からなる第１塗膜層３が形成されている。
上記第１塗膜層３の表面には、親水性樹脂からなる第２塗膜層４が形成されている。
以下、これを詳説する。
【００２９】
本例では、表１に示すごとく、本発明の実施例として複数種類の試料（熱交換器）を作製し、その特性を評価した。
各試料について、用いた合成樹脂及びその塗膜量、親水性樹脂及びその塗膜量を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
各試料を製作するに当たっては、図３に示すフローチャートに従って、組立工程Ｓ１、第１塗装工程Ｓ２、第２塗装工程Ｓ３を行った。
熱交換器の作製方法を、図１～図３を用いて説明する。
【００３２】
まず、組立工程Ｓ１では、銅合金からなる冷媒配管１と、アルミニウム合金からなるフィン材２とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブ５を作製した。具体的には、まず、ステップ１０１において、上記フィン材２に設けられた円筒状のカラー部２１内に上記冷媒配管１を挿入した。次いで、ステップ１０２において、冷媒配管１を拡張し、フィン材２と冷媒配管１とを固着することによりクロスフィンチューブ５を作製した。
冷媒配管１に用いる銅合金として、φ６．３５ｍｍの内面溝付き管を用い、フィン材２に用いるアルミニウム合金として、板厚１３５ｍｍのＡ１０５０－Ｈ２４アルミニウム合金板を用いた。
【００３３】
次に、第１塗装工程Ｓ２では、上記カラー部２１と上記冷媒配管１との接合部分１２の外表面を含む上記クロスフィンチューブ５の実質的に全表面（図２のＭの範囲）に合成樹脂を塗布し、第１塗膜層３を形成した。
まず、ステップＳ２０１において、上記組立工程Ｓ１で作製したクロスフィンチューブ５を合成樹脂を蓄えた浸漬槽に浸漬するディッピングにより塗装を行った。その後、ステップＳ２０２において、１４０℃で３０分焼き付けを行うことで第１塗膜層３を形成した。
上記合成樹脂としては、溶媒系のアクリル樹脂あるいはエポキシ樹脂を用いた。
【００３４】
次に、第２塗装工程Ｓ３について説明する。形成した第１塗膜層３の表面（図２のＭの範囲）に、さらに、親水性樹脂を塗布し、第２塗膜層４を形成する。
まず、ステップＳ３０１において、上記第１塗膜層３を形成したクロスフィンチューブ５を、親水性樹脂を蓄えた浸漬槽に浸漬するディッピングにより塗装を行った。その後、ステップＳ３０２において、１７０℃で１７分焼き付けを行い、第２塗膜層を形成した。
上記親水性樹脂としては、固形分でポリビニルアルコール５４％、シリカ４５％、界面活性剤０．７５％、キレート材０．２５％である水溶性塗料を用いた。
【００３５】
次に、各試料について、２種類の耐食性、着除霜性についての評価を実施した。結果を表２に示す。
＜耐食性１＞
作製した試料に塩水を噴霧し２４０時間経過した後のカラー部の残存状況を目視にて確認し、第１の耐食性評価項目としての耐食性１を評価した。評価が○及び△の場合を合格とし、評価が×の場合を不合格とした。
（評価基準）
○：８０％以上のカラー部が残存している場合
△：５０％以上８０％未満のカラー部が残存している場合
×：５０％未満のカラー部が残存している場合
【００３６】
＜耐食性２＞
各試料を１％のギ酸雰囲気に４週間放置した後の腐食状況を目視で確認し、第２の耐食性評価項目としての耐食性２を評価した。評価が○の場合を合格とし、評価が×の場合を不合格とした。
（評価基準）
○：変色が見られない場合
×：変色が見られる場合
【００３７】
＜着除霜性＞
実機に各試料を取り付け、通常運転を行った場合の、着除霜性を目視で確認し、評価した。評価が○の場合を合格とし、評価が×の場合を不合格とした。
（評価基準）
○：着除霜運転時に、粒状の氷の生成が見られない場合
×：着除霜運転時に、粒状の氷の生成が見られる場合
【００３８】
表２に示すごとく、本例の実施例としての試料Ｅ１～試料Ｅ３は、２種類の耐食性、着除霜性のすべての項目において、良好な結果を示した。これより、十分満足できる耐食性及び親水性の機能を有する冷蔵庫用熱交換器を得ることができた。
【００３９】
（比較例１）
本例では、本発明の冷蔵庫用熱交換器にかかる比較例について説明する。表１に示すごとく、複数種類の試料（試料Ｃ１～試料Ｃ４）を作製し、その特性を評価した。
各試料について、用いた合成樹脂及びその塗膜量、親水性樹脂及びその塗膜量を表１に示す。
【００４０】
試料Ｃ１は、実施例１の第２塗装工程を行わない例である。その他は、実施例１と同様に作製した。
また、試料Ｃ２は、実施例１の第１塗装工程を行わない例である。その他は、実施例１と同様に作製した。
【００４１】
また、試料Ｃ３は、実施例１の第１塗装工程及び第２塗装工程を行わない例である。その他は、実施例１と同様に作製した。
また、試料Ｃ４は、板材の状態で、実施例１と同様のアクリル樹脂からなる塗膜量４０ｍｇ／ｄｍ²の耐食性樹脂塗膜と、実施例１と同様の水溶性塗料からなる塗膜量１５ｍｇ／ｄｍ²の親水性塗膜を塗装し、プレコートアルミニウム合金板とした後、該プレコートアルミニウム合金板に円筒状のカラー部をプレス成形した。その後、冷媒配管を上記フィン材に設けられたカラー部内に挿入し、該冷媒配管をフィン材に拡張固着することで作製した。
【００４２】
次に、実施例１と同様に、試料Ｃ１～試料Ｃ４について、２種類の耐食性、着除霜性についての評価を実施した。結果を表２に示す。
本例の比較例としての試料Ｃ１は、第２塗膜層を有していないため、親水性を有しておらず、着除霜性が不合格であった。
【００４３】
また、本例の比較例としての試料Ｃ２は、第１塗膜層を有していないため、耐食性を得ることができず、耐食性１及び耐食性２が不合格であった。
また、本例の比較例としての試料Ｃ３は、第１塗膜層及び第２塗膜層を有していないため、耐食性及び親水性が得られず、すべての評価項目において、不合格であった。
【００４４】
また、本例の比較例としての試料Ｃ４は、塗装工程の後に組み立て工程を行ってあるため、銅管外表面に塗膜がなく、耐食性が十分でなくなるため、耐食性２が不合格であった。
【００４５】
【表２】

【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例１における、冷媒配管とフィン材との固着部及び第１、２塗膜層を示す説明図。
【図２】実施例１における、クロスフィンチューブを示す説明図。
【図３】実施例１における、フローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１冷媒配管
１２接合部分
２フィン材
２１カラー部
３第１塗膜層
４第２塗膜層

特許の図

【出願人】	【識別番号】０００００２２７７【氏名又は名称】住友軽金属工業株式会社
【出願日】	平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【代理人】	【識別番号】１０００７９１４２【弁理士】【氏名又は名称】高橋祥泰【識別番号】１００１１０７００【弁理士】【氏名又は名称】岩倉民芳【識別番号】１００１３０１５５【弁理士】【氏名又は名称】高橋祥起
【公開番号】	特開２００８－１４５７１（Ｐ２００８－１４５７１Ａ）
【公開日】	平成２０年１月２４日（２００８．１．２４）
【出願番号】	特願２００６－１８６４９０（Ｐ２００６－１８６４９０）