JP5552827B2 - Heat pump type water heater equipped with stacked heat exchanger - Google Patents

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Description

本発明は、水と冷媒との間で熱交換させる熱交換器及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a heat exchanger that exchanges heat between water and a refrigerant, and a method for manufacturing the same.

従来から、ヒートポンプ給湯機などにおいて水と冷媒との間で熱交換させるための熱交換器が知られている。この熱交換器は、冷媒が流通する流路と水が流通する流路とを備えており、軽量化及び低コスト化のために材料として例えばアルミニウムが用いられている。しかし、水が流通する流路がアルミニウムにより形成されている場合には、その流路の内面が腐食しやすい。   Conventionally, a heat exchanger for exchanging heat between water and a refrigerant in a heat pump water heater or the like is known. This heat exchanger includes a flow path through which refrigerant flows and a flow path through which water flows, and aluminum, for example, is used as a material for weight reduction and cost reduction. However, when the channel through which water flows is formed of aluminum, the inner surface of the channel tends to corrode.

例えば、水が循環する閉回路のシステムの場合、水にインヒビターを含有させて耐食性を向上させる方法が考えられるが、例えば給湯機などのように熱交換により加熱された水をユーザーが使用する場合には、インヒビターを用いることができない。   For example, in the case of a closed circuit system in which water circulates, a method of improving the corrosion resistance by adding an inhibitor to the water can be considered, but the user uses water heated by heat exchange such as a water heater Inhibitors cannot be used.

そこで、水が流通する水用金属管の内面に、例えばエポキシ樹脂などの合成樹脂製の有機皮膜を形成して水に対する耐食性を向上させる方法が考えられる。また、例えば特許文献１及び特許文献２には、金属部材の表面にフッ素樹脂層を設けた水の加熱装置が開示されている。   Therefore, a method of improving the corrosion resistance against water by forming an organic film made of a synthetic resin such as an epoxy resin on the inner surface of the water metal pipe through which water flows is conceivable. Further, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a water heating apparatus in which a fluororesin layer is provided on the surface of a metal member.

特開２００３−１１５３６５号公報JP 2003-115365 A 特開２０００−３３７７１０号公報JP 2000-337710 A

ところで、熱交換器においては、冷媒の温度が低温から高温まで大きく変動するので、エポキシ樹脂製の有機皮膜は、氷点下から百数十度まで変動する温度に対する耐熱性が要求される。また、エポキシ樹脂製の有機皮膜は、高温雰囲気下においては、水蒸気が皮膜を透過して皮膜がふくれる現象（ブリスター）が生じやすい。また、前記フッ素樹脂層は、前記エポキシ樹脂などと比べて耐熱性の点で優れているが、低温と高温との間で繰り返し変化する温度環境では必ずしも十分な耐熱性を備えているとは言えない。   By the way, in the heat exchanger, since the temperature of the refrigerant largely fluctuates from a low temperature to a high temperature, the organic film made of epoxy resin is required to have heat resistance against a temperature fluctuating from below freezing to a few hundred degrees. In addition, an organic film made of epoxy resin tends to cause a phenomenon (blister) that water vapor permeates through the film and the film swells under a high temperature atmosphere. The fluororesin layer is superior in heat resistance compared to the epoxy resin or the like, but it can be said that the fluororesin layer does not necessarily have sufficient heat resistance in a temperature environment that repeatedly changes between a low temperature and a high temperature. Absent.

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、耐熱性に優れ、しかも水に対する耐食性に優れた積層型熱交換器を提供することにある。   Therefore, the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a stacked heat exchanger that is excellent in heat resistance and excellent in corrosion resistance to water.

本発明のヒートポンプ式給湯機は、積層型熱交換器を備えている。前記積層型熱交換器は、アルミニウム又はその合金を主成分とし、水の流路となる水用金属管（４７）と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、前記水用金属管（４７）との間で熱交換可能であり、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）とを備えている。前記水用金属管（４７）は、その内面に、水希釈性の有機官能基を有するシラン結合剤を含む無機塗料を用いて形成された無機皮膜（７１）を有している。
The heat pump type hot water heater of the present invention includes a stacked heat exchanger. The laminated heat exchanger has aluminum or an alloy thereof as a main component and a water metal pipe (47) serving as a water flow path, and aluminum or an alloy thereof as a main component and the water metal tube (47). And a refrigerant metal pipe (45) serving as a refrigerant flow path. The said metal pipe for water (47) has the inorganic membrane | film | coat (71) formed using the inorganic coating material containing the silane coupling agent which has a water dilutable organic functional group on the inner surface.

この構成では、前記水用金属管（４７）は、その内面に、水希釈性の有機官能基を有するシラン結合剤を含む無機塗料を用いて形成された無機皮膜（７１）を有している。この無機皮膜（７１）は、従来の有機皮膜と比べて耐熱性に優れており、しかも高温雰囲気下においても水蒸気が皮膜を透過しにくい。したがって、本発明の積層型熱交換器は、耐熱性に優れ、しかも水に対する耐食性に優れている。
In this configuration, the metal pipe for water (47) has an inorganic coating (71) formed on the inner surface thereof using an inorganic paint containing a silane binder having a water-dilutable organic functional group . . This inorganic film (71) is excellent in heat resistance as compared with a conventional organic film, and water vapor hardly penetrates the film even in a high temperature atmosphere. Therefore, the laminated heat exchanger of the present invention has excellent heat resistance and excellent corrosion resistance against water.

また、前記無機皮膜（７１）は、粒状金属（７３）を含み、前記粒状金属（７３）は、亜鉛若しくはその合金、アルミニウム若しくはその合金、又はこれらの混合物により構成されている。
Further, the inorganic coating (71), a particulate metal (73) seen including, said granular metal (73) is composed of zinc or an alloy thereof, aluminum or alloys thereof, or mixtures thereof.

この構成では、無機皮膜（７１）が金属フレーク、金属粒子などの粒状金属（７３）を含み、粒状金属（７３）は、亜鉛若しくはその合金、アルミニウム若しくはその合金、又はこれらの混合物により構成されているので、これらを含まない場合と比べて、無機皮膜（７１）の線膨張係数が基材であるアルミニウム又はその合金に近づいている。したがって、積層型熱交換器の使用雰囲気が低温から高温まで変動する場合であっても、基材と無機皮膜（７１）との間に繰り返し生じる応力が緩和されるので、無機皮膜（７１）の基材に対する密着性が低下するのを抑制することができる。したがって、無機皮膜（７１）は、低温と高温の間で繰り返し温度変化する環境下において、フッ素樹脂などにより構成される有機皮膜に比べて密着性に優れている。また、無機皮膜（７１）が粒状金属（７３）を含んでいるので、無機皮膜（７１）の熱伝導性が向上している。これにより、積層型熱交換器の熱交換効率が向上する。 In this configuration, the inorganic film (71) is a metal flake, saw containing a particulate metal (73) such as metal particles, particulate metals (73) is constituted by a zinc or an alloy thereof, aluminum or alloys thereof, or mixtures thereof since it has, as compared with the case of not including them, the linear expansion coefficient of the inorganic coating (71) is approaching aluminum or an alloy thereof as a base material. Therefore, even if the use atmosphere of the laminated heat exchanger varies from low temperature to high temperature, the stress repeatedly generated between the base material and the inorganic film (71) is relieved, so that the inorganic film (71) It can suppress that the adhesiveness with respect to a base material falls. Therefore, the inorganic coating (71) is superior in adhesion to an organic coating composed of a fluororesin or the like in an environment where the temperature is repeatedly changed between a low temperature and a high temperature. Moreover, since the inorganic membrane | film | coat (71) contains the granular metal (73), the thermal conductivity of the inorganic membrane | film | coat (71) is improving. Thereby, the heat exchange efficiency of a laminated heat exchanger improves.

具体的には、例えば、前記冷媒用金属管（４５）及び前記水用金属管（４７）は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、これらが厚み方向に積層された構造であってもよい。   Specifically, for example, the refrigerant metal pipe (45) and the water metal pipe (47) each have a flat shape whose width is larger than the thickness, and these are laminated in the thickness direction. It may be a structure.

以上説明したように、本発明によれば、耐熱性に優れ、しかも水に対する耐食性に優れた積層型熱交換器を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a stacked heat exchanger having excellent heat resistance and excellent corrosion resistance to water.

ヒートポンプ式給湯機の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a heat pump type water heater. 本発明の一実施形態にかかる積層型熱交換器を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the lamination type heat exchanger concerning one Embodiment of this invention. 図２のIII-III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図３のIV-IV線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3. 前記積層型熱交換器の水用金属管の内面を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the inner surface of the metal pipe for water of the said laminated heat exchanger was expanded.

以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

＜ヒートポンプ式給湯機＞
図１に示すように、ヒートポンプ式給湯機１１は、冷媒を循環させる冷媒回路１３と、この冷媒回路１３の冷媒との熱交換により低温水を沸き上げてタンク１５に高温水を貯湯するための貯湯回路１７とを備えている。 <Heat pump water heater>
As shown in FIG. 1, the heat pump type hot water heater 11 is used to boil low-temperature water by heat exchange between a refrigerant circuit 13 that circulates refrigerant and the refrigerant in the refrigerant circuit 13 and store hot water in a tank 15. And a hot water storage circuit 17.

冷媒回路１３は、圧縮機１９と、熱交換器（水熱交換器）２１と、膨張弁２３と、蒸発器２５と、これらを接続する配管とを有している。冷媒回路１３を循環する冷媒としては例えば二酸化炭素などが用いられる。   The refrigerant circuit 13 includes a compressor 19, a heat exchanger (water heat exchanger) 21, an expansion valve 23, an evaporator 25, and a pipe connecting them. As the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 13, for example, carbon dioxide is used.

貯湯回路１７は、水が貯留されるタンク１５と、このタンク１５の水を熱交換器２１に送る入水配管２７と、熱交換器２１との熱交換により加熱された水をタンク１５に戻す出湯配管２９と、貯湯回路１７内において水を循環させるポンプ３１とを有している。   The hot water storage circuit 17 includes a tank 15 in which water is stored, a water inlet pipe 27 that sends water from the tank 15 to the heat exchanger 21, and a hot water that returns water heated by heat exchange with the heat exchanger 21 to the tank 15. A pipe 29 and a pump 31 for circulating water in the hot water storage circuit 17 are provided.

この給湯機１１では、冷媒回路１３の圧縮機１９が駆動するとともに貯湯回路１７のポンプ３１が駆動することにより、タンク１５の底部に設けられた出水口からタンク１５内の低温水が入水配管２７を通じて熱交換器２１に送られる。熱交換器２１に送られてきた低温水は、熱交換器２１において加熱され、出湯配管２９を通じてタンク１５の上部に設けられた入水口からタンク１５内に戻される。   In the water heater 11, the compressor 19 of the refrigerant circuit 13 is driven and the pump 31 of the hot water storage circuit 17 is driven, so that the low-temperature water in the tank 15 is supplied from the water outlet provided at the bottom of the tank 15. To the heat exchanger 21. The low-temperature water sent to the heat exchanger 21 is heated in the heat exchanger 21 and returned to the tank 15 from a water inlet provided in the upper part of the tank 15 through the hot water piping 29.

タンク１５は、貯湯された高温水をタンク１５の上部から取り出して浴槽などへ給湯するための給湯配管３５と、タンク１５の底部に水道水などの低温水を供給するための給水配管３７とを備えている。   The tank 15 includes a hot water supply pipe 35 for taking out the stored hot water from the upper part of the tank 15 and supplying hot water to a bathtub or the like, and a water supply pipe 37 for supplying low temperature water such as tap water to the bottom of the tank 15. I have.

＜積層型熱交換器＞
図２は本発明の一実施形態にかかる熱交換器２１を示す斜視図である。図２に示すように、この積層型熱交換器２１は、長手方向の一端４１が内側に配置され、長手方向の他端４３が外側に配置されるように渦巻き状に巻かれた構造を有している。 <Laminated heat exchanger>
FIG. 2 is a perspective view showing a heat exchanger 21 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the stacked heat exchanger 21 has a structure wound in a spiral shape so that one end 41 in the longitudinal direction is disposed on the inner side and the other end 43 in the longitudinal direction is disposed on the outer side. doing.

この熱交換器２１は、図１の給湯機１１において冷媒回路１３を循環する冷媒と貯湯回路１７を循環する水との間で熱交換を行う。熱交換器２１内を冷媒および水がそれぞれ通過する間に水と冷媒との間で熱交換されて水の温度調節を行うことができる。   The heat exchanger 21 performs heat exchange between the refrigerant circulating in the refrigerant circuit 13 and the water circulating in the hot water storage circuit 17 in the water heater 11 of FIG. While the refrigerant and water pass through the heat exchanger 21, heat is exchanged between the water and the refrigerant so that the temperature of the water can be adjusted.

図３は図２のIII−III線断面図である。図３に示すように、熱交換器２１は、冷媒用金属管４５、水用金属管４７および冷媒用金属管４９がこの順に厚み方向に積層配置された構造を有している。冷媒用金属管４５の外面６５は、水用金属管４７の外面６１と接合され、冷媒用金属管４９の外面６７は、水用金属管４７の外面６３と接合されている。   3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. As shown in FIG. 3, the heat exchanger 21 has a structure in which a refrigerant metal tube 45, a water metal tube 47, and a refrigerant metal tube 49 are stacked in this order in the thickness direction. The outer surface 65 of the refrigerant metal tube 45 is joined to the outer surface 61 of the water metal tube 47, and the outer surface 67 of the refrigerant metal tube 49 is joined to the outer surface 63 of the water metal tube 47.

冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有している。これらの冷媒用金属管４５，４９の内部には、長手方向に延びる冷媒流路５１が複数形成されている。複数の冷媒流路５１は互いに独立しており、幅方向に一列に並んで配列されている。各冷媒流路５１には、冷媒回路１３を循環する冷媒が流れる。冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９は、前記のような多穴管であるので、冷媒流路５１を流れる冷媒の偏流を抑制することができる。   The refrigerant metal tube 45 and the refrigerant metal tube 49 have flat shapes each having a width larger than the thickness. A plurality of refrigerant flow paths 51 extending in the longitudinal direction are formed inside these metal pipes 45 and 49 for refrigerant. The plurality of refrigerant flow paths 51 are independent from each other, and are arranged in a line in the width direction. The refrigerant circulating in the refrigerant circuit 13 flows through each refrigerant channel 51. Since the refrigerant metal pipe 45 and the refrigerant metal pipe 49 are multi-hole pipes as described above, the drift of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 51 can be suppressed.

水用金属管４７は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状を有している。この水用金属管４７の内部には、長手方向に延びる流体流路５３が形成されている。この流体流路５３には、貯湯回路１７を循環する水が流れる。   The water metal pipe 47 has a flat shape with a width larger than a thickness. A fluid channel 53 extending in the longitudinal direction is formed inside the metal pipe for water 47. Water circulating in the hot water storage circuit 17 flows through the fluid flow path 53.

図４は図３のIV−IV線断面図である。図３および図４に示すように、水用金属管４７は、その流体流路５３内に複数の突起部５５を有している。各突起部５５は、水用金属管４７の厚み方向の一方側の内面５７又は他方側の内面５７から厚み方向に突出している。前記一方側の内面５７に設けられた突起部５５と前記他方側の内面５７に設けられた突起部５５は、互いに厚み方向に対向する位置に設けられており、互いの先端部同士が近接又は当接している。   4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the water metal tube 47 has a plurality of protrusions 55 in the fluid flow path 53. Each protrusion 55 protrudes in the thickness direction from the inner surface 57 on the one side in the thickness direction of the metal pipe for water 47 or the inner surface 57 on the other side. The protruding portion 55 provided on the inner surface 57 on the one side and the protruding portion 55 provided on the inner surface 57 on the other side are provided at positions opposed to each other in the thickness direction. It is in contact.

したがって、積層型熱交換器２１を例えば図２に示すように渦巻状に曲げ加工して用いる場合であっても、水用金属管４７が湾曲した部分において厚み方向に過度に変形するのを抑制できる。また、図２に示す直線状の部分では、水用金属管４７の突起部５５は、流体流路５３を流れる流体が衝突して適度に乱流となるような障害物として機能する。流体が適度に乱流となることにより、流体と水用金属管４７との間で伝熱が促進されるので、熱交換効率が向上する。   Therefore, even when the laminated heat exchanger 21 is used by being bent into a spiral shape as shown in FIG. 2, for example, the water metal tube 47 is prevented from being excessively deformed in the thickness direction at the curved portion. it can. Moreover, in the linear part shown in FIG. 2, the protrusion part 55 of the metal pipe 47 for water functions as an obstruction which the fluid which flows through the fluid flow path 53 collides, and becomes a moderate turbulent flow. Since the fluid becomes moderately turbulent, heat transfer is promoted between the fluid and the metal pipe for water 47, so that the heat exchange efficiency is improved.

水用金属管４７、冷媒用金属管４５および冷媒用金属管４９を構成する材料は、アルミニウム又はその合金を主成分としている。図５は、水用金属管４７の流体流路５３を構成する内面の一部を拡大した断面図である。図５に示すように、水用金属管４７は、その内面に無機塗料を用いて形成された無機皮膜７１を有している。この無機皮膜７１は、水用金属管４７の内面のうち流体流路５３を流れる水が接触する部分に形成されている。すなわち、無機皮膜７１は、流体流路５３を構成する内面のほぼ全体に形成されている。   The materials constituting the water metal tube 47, the refrigerant metal tube 45, and the refrigerant metal tube 49 are mainly composed of aluminum or an alloy thereof. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a part of the inner surface constituting the fluid flow path 53 of the water metal pipe 47. As shown in FIG. 5, the water metal tube 47 has an inorganic coating 71 formed on the inner surface using an inorganic paint. The inorganic coating 71 is formed on the inner surface of the water metal tube 47 where water flowing through the fluid flow path 53 comes into contact. That is, the inorganic coating 71 is formed on almost the entire inner surface that constitutes the fluid flow path 53.

無機皮膜７１は、皮膜本体７２と、この皮膜本体７２内に分散して含まれる複数の金属フレーク７３とを有している。金属フレーク７３は、例えば亜鉛又はその合金、アルミニウム又はその合金などにより構成されている。図５では、無機皮膜７１が金属フレーク７３を含む場合を例に挙げて説明しているが、無機皮膜７１は、金属フレーク７３とともに、又は金属フレーク７３に代えて金属粒子（金属粉末）を含んでいてもよい。   The inorganic film 71 has a film body 72 and a plurality of metal flakes 73 dispersed and contained in the film body 72. The metal flake 73 is made of, for example, zinc or an alloy thereof, aluminum or an alloy thereof. In FIG. 5, the case where the inorganic coating 71 includes metal flakes 73 is described as an example. However, the inorganic coating 71 includes metal particles (metal powder) together with or instead of the metal flakes 73. You may go out.

＜積層型熱交換器の製造方法＞
次に、積層型熱交換器２１の製造方法の一例について説明する。 <Method for producing laminated heat exchanger>
Next, an example of the manufacturing method of the laminated heat exchanger 21 will be described.

（金属管の成形方法）
まず、金属管の成形方法について説明する。冷媒用金属４５，４９は、例えば図３に示すような断面形状を有する押出出口を備えた金型を用いて金属材料を押出成形することにより得られる。水用金属管４７は、前記した突起部５５を有していない場合には、冷媒用金属管４５，４９と同様に押出成形により成形することができる。突起部５５を有している場合には、水用金属管４７は、例えば板金の所定の位置に予め複数の突起部５５を形成し、この板金を折り曲げ加工して板金の両サイドの端辺同士を対向させて管状に成形し、前記端辺同士を溶接などの方法により接合することにより得られる。 (Metal tube forming method)
First, a method for forming a metal tube will be described. The refrigerant metals 45 and 49 are obtained by extruding a metal material using a mold having an extrusion outlet having a cross-sectional shape as shown in FIG. 3, for example. In the case where the water metal tube 47 does not have the protrusion 55 described above, the water metal tube 47 can be formed by extrusion molding in the same manner as the metal tube for refrigerant 45, 49. When the projections 55 are provided, the water metal tube 47 is formed with a plurality of projections 55 in advance at a predetermined position of the sheet metal, for example, and the edges of both sides of the sheet metal are bent. It is obtained by forming them into a tubular shape facing each other and joining the end sides by a method such as welding.

ついで、冷媒用金属管４５、水用金属管４７及び冷媒用金属管４９をこの順に厚み方向に積層し、これらの外面同士を接合する。これらの金属管４５，４７，４９は、対向する外面同士が例えばろう付け、はんだ付け、溶接などの方法により接合されて一体化される。   Next, the refrigerant metal tube 45, the water metal tube 47, and the refrigerant metal tube 49 are laminated in this order in the thickness direction, and their outer surfaces are joined to each other. These metal pipes 45, 47, and 49 are integrated by joining opposing outer surfaces by a method such as brazing, soldering, or welding.

なお、水用金属管４７の内面に設けられる無機皮膜７１は、水用金属管４７を管状に成形した後に後述する方法により膜形成してもよく、管状に成形される前の板金に対して膜形成してもよい。   The inorganic coating 71 provided on the inner surface of the water metal tube 47 may be formed into a film by the method described later after the water metal tube 47 is formed into a tubular shape. A film may be formed.

［塗料について］
次に、無機皮膜７１を形成する塗料の一例について説明する。 [About paint]
Next, an example of the coating material that forms the inorganic film 71 will be described.

（塗料組成物の一例）
無機皮膜７１を形成するための塗料としては、例えば水性溶媒、高沸点有機液体、粒状金属、増粘剤、シラン結合剤（シランカップリング剤）などを含む組成物が例示できる。 (Example of paint composition)
Examples of the coating material for forming the inorganic film 71 include a composition containing an aqueous solvent, a high boiling point organic liquid, a granular metal, a thickener, a silane binder (silane coupling agent), and the like.

水性溶媒（例えば水）は、塗料組成物の総重量の３０〜６０ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。   The aqueous solvent (for example, water) is preferably included in an amount of 30 to 60 wt% of the total weight of the coating composition.

高沸点有機液体は、塗料組成物の総重量の１〜３０ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。高沸点有機液体は、分子量が４００以下で、沸点が１００℃を超えるものをいう。このような高沸点有機液体としては、例えばトリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、これらのグリコールのモノメチルエーテル、ジメチルエーテル及びエチルエーテル、液体ポリプロピレングリコール、ジアセトンアルコール、ジエチレングリコールの低分子量エーテル、及びこれらの混合物からなる群から選択されるオキソヒドロキシ液体が例示できる。   The high boiling point organic liquid is preferably contained in an amount of 1 to 30 wt% of the total weight of the coating composition. A high boiling point organic liquid has a molecular weight of 400 or less and a boiling point exceeding 100 ° C. Examples of such high-boiling organic liquids include triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, monomethyl ether, dimethyl ether and ethyl ether of these glycols, liquid polypropylene glycol, diacetone alcohol and diethylene glycol. Illustrative are oxohydroxy liquids selected from the group consisting of molecular weight ethers and mixtures thereof.

粒状金属としては、金属粉末、金属フレーク、金属粉末と金属フレークの混合物などを用いることができる。粒状金属の粒径は、全ての金属粉末及び金属フレークが１００メッシュ以下であるのが好ましい。粒状金属は、例えば亜鉛又はその合金、アルミニウム又はその合金、亜鉛又はアルミニウムの合金、これらの混合物、又は亜鉛とアルミニウムの金属間化合物などにより構成されている。具体的には、例えば、粒状金属は、塗料組成物の総重量の約１０〜３５ｗｔ％%の粒状亜鉛と、塗料組成物の総重量の約１．５〜３５ｗｔ％の粒状アルミニウムとから構成されるものが挙げられる。   As the granular metal, metal powder, metal flake, a mixture of metal powder and metal flake, or the like can be used. The particle size of the granular metal is preferably 100 mesh or less for all metal powders and metal flakes. The granular metal is made of, for example, zinc or an alloy thereof, aluminum or an alloy thereof, zinc or an aluminum alloy, a mixture thereof, or an intermetallic compound of zinc and aluminum. Specifically, for example, the granular metal is composed of about 10 to 35 wt% of the granular zinc of the total weight of the coating composition and about 1.5 to 35 wt% of the granular aluminum of the total weight of the coating composition. Can be mentioned.

増粘剤は、塗料組成物の総重量の約０．０５〜２．０ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。増粘剤は、例えばセルロース増粘剤、キサンタンガム、変性クレー及び複合増粘剤からなる群から選択できる。   The thickener is preferably included in an amount of about 0.05 to 2.0 wt% of the total weight of the coating composition. The thickener can be selected from the group consisting of, for example, a cellulose thickener, xanthan gum, a modified clay, and a composite thickener.

シラン結合剤は、塗料組成物の総重量の約３〜２０ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。シラン結合剤としては、例えば水希釈性の有機官能基シラン、具体的にはエポキシ官能性シランを例示できる。また、シラン結合剤としては、例えばエチルトリメトキシシラン及びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの一つ又はこれらの混合物を用いることができる。この場合、シラン結合剤は、塗料組成物の総重量の約５〜１２ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。   The silane binder is preferably included in an amount of about 3 to 20 wt% of the total weight of the coating composition. Examples of the silane binder include water-dilutable organic functional group silane, specifically epoxy functional silane. As the silane binder, for example, one of ethyltrimethoxysilane and γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane or a mixture thereof can be used. In this case, the silane binder is preferably included in an amount of about 5-12 wt% of the total weight of the coating composition.

（塗料組成物の他の例）
無機皮膜７１を形成するための塗料は、水性溶媒、低沸点有機液体、粒状金属、シラン結合剤、湿潤剤などを含む組成物であってもよい。 (Other examples of coating compositions)
The coating material for forming the inorganic film 71 may be a composition containing an aqueous solvent, a low boiling point organic liquid, a granular metal, a silane binder, a wetting agent, and the like.

水性溶媒（例えば水）は、塗料組成物の総重量の２０〜７０ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。   The aqueous solvent (for example, water) is preferably included in an amount of 20 to 70 wt% of the total weight of the coating composition.

低沸点有機液体は、塗料組成物の総重量の約１〜３０ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。低沸点有機液体は、例えば低分子量アルコール類、水溶性ケトン類、アセトン及びこれらの混合物からなる群から選択できる。   The low boiling point organic liquid is preferably included in an amount of about 1-30 wt% of the total weight of the coating composition. The low boiling point organic liquid can be selected from the group consisting of, for example, low molecular weight alcohols, water-soluble ketones, acetone and mixtures thereof.

粒状金属としては、前記と同様のものを用いることができる。   As the granular metal, the same ones as described above can be used.

シラン結合剤は、塗料組成物の総重量の約５〜約１５ｗｔ％の量で含まれるのが好ましい。シラン結合剤としては、例えばアルコキシ基を含む水で希釈可能な有機官能性シラン結合剤を用いることができる。また、シラン結合剤としては、例えば水で希釈可能な非−ゲル化シランを用いることができる。また、シラン結合剤としては、例えばビニル基、メタクリルオキシ基、アミノ基、エポキシ基又はこれらの一つ以上の有機官能基を有したものが例示できる。   The silane binder is preferably included in an amount of about 5 to about 15 wt% of the total weight of the coating composition. As the silane binder, for example, an organofunctional silane binder that can be diluted with water containing an alkoxy group can be used. As the silane binder, for example, non-gelled silane that can be diluted with water can be used. Examples of the silane binder include vinyl groups, methacryloxy groups, amino groups, epoxy groups, and those having one or more organic functional groups.

湿潤剤は、塗料組成物の総重量の約０．０１〜約３ｗｔ％の量で含まれているのが好ましい。湿潤剤としては、例えば非イオン性湿潤剤、アニオン性湿潤剤、これらの混合物などを用いることができる。   The wetting agent is preferably included in an amount of about 0.01 to about 3 wt% of the total weight of the coating composition. As the wetting agent, for example, a nonionic wetting agent, an anionic wetting agent, a mixture thereof, or the like can be used.

（塗料組成物の具体的な配合例）
塗料の具体的な配合例を以下に示す。塗料としては、例えば高沸点有機液体としてジプロピレングリコールを塗料組成物の総重量の約１〜約４ｗｔ％含み、粒状金属を塗料組成物の総重量の約１０〜約３５ｗｔ％含み、増粘剤として水性セルロースエーテルを塗料組成物の総重量の約０．０５〜約２ｗｔ％含み、シラン結合剤としてエポキシ官能性シランを塗料組成物の総重量の約３〜約２０ｗｔ％含み、水を塗料組成物の総重量の約３０〜約６０ｗｔ％含むものが例示できる。前記粒状金属としては、例えば亜鉛微粉又は亜鉛フレークを約９５〜約９８ｗｔ％含み、アルミニウム微粉又はアルミニウムフレークを約２〜約５ｗｔ％含むものが例示できる。なお、前記配合例で示した塗料組成物は、前記成分以外に他の成分を含んでいてもよい。 (Specific formulation example of coating composition)
A specific formulation example of the paint is shown below. Examples of the coating material include dipropylene glycol as a high boiling point organic liquid from about 1 to about 4 wt% of the total weight of the coating composition, and from about 10 to about 35 wt% of the granular metal of the total weight of the coating composition, As an aqueous cellulose ether as a silane binder, epoxy functional silane as a silane binder, from about 3 to about 20 wt% of the total weight of the coating composition, and water as a coating composition. Examples include those containing about 30 to about 60 wt% of the total weight of the product. Examples of the particulate metal include those containing about 95 to about 98 wt% zinc fine powder or zinc flakes and about 2 to about 5 wt% aluminum fine powder or aluminum flakes. In addition, the coating composition shown by the said compounding example may contain another component other than the said component.

［無機皮膜の塗装方法］
次に、前記した塗料を用いて水用金属管４７の内面に無機皮膜７１を塗装する方法について説明する。水用金属管４７の内面又はこれを成形する前の板金の表面に前記塗料組成物を用いて無機皮膜７１を形成する。 [Inorganic coating method]
Next, a method for applying the inorganic coating 71 to the inner surface of the water metal tube 47 using the above-described paint will be described. An inorganic coating 71 is formed on the inner surface of the water metal tube 47 or on the surface of the sheet metal before forming the metal tube 47 using the coating composition.

前記塗料は、その塗料中に塗布対象（水用金属管４７の内面又は前記板金の表面）を浸漬する方法、具体的には例えば浸漬ドレーン及び浸漬回転法を含む含浸法等の種々の方法により前記塗布対象に塗布することができる。塗布対象が塗料に対して濡れ性が高いときには、流し塗り、ブラシ塗り、ローラー塗り又はこれらの組み合わせにより塗布することもできる。また、吹付法、吹付法と回転法、吹付法とブラシ塗り等の組み合わせで塗料組成物を塗布することもできる。高温の塗布対象を十分に冷却せずに浸漬回転、浸漬ドレーンまたは吹付塗り等の方法で塗布することもできる。また、スプレー法、スプレー法とスピン法、スプレー法とブラシ法などの組合せで塗料組成物を塗布することもできる。   The paint is applied by various methods such as a method of immersing the application target (the inner surface of the water metal tube 47 or the surface of the sheet metal) in the paint, specifically, for example, an impregnation method including an immersion drain and an immersion rotation method. It can apply | coat to the said application | coating object. When the application target has high wettability with respect to the paint, it can also be applied by flow coating, brush coating, roller coating, or a combination thereof. Also, the coating composition can be applied by a combination of spraying method, spraying method and rotation method, spraying method and brush coating. It is also possible to apply a high-temperature application object by a method such as immersion rotation, immersion drain or spray coating without sufficiently cooling. Also, the coating composition can be applied by a combination of spray method, spray method and spin method, spray method and brush method.

前記のようにして塗布対象に塗布された塗料組成物は、所定の条件で硬化される。例えば、塗料組成物が塗布された塗布対象を、２００〜３５０℃程度の温度で少なくとも５分程度（例えば１０〜４０分程度）加熱することによって塗料組成物が熱硬化して無機皮膜７１が形成される。硬化のための加熱処理の前に、３０〜１３０℃程度で約２〜２５分程度予備硬化（乾燥）させてもよい。   The coating composition applied to the application object as described above is cured under predetermined conditions. For example, the coating composition is heated and heated at a temperature of about 200 to 350 ° C. for at least about 5 minutes (for example, about 10 to 40 minutes), whereby the coating composition is thermally cured to form the inorganic film 71. Is done. Prior to the heat treatment for curing, preliminary curing (drying) may be performed at about 30 to 130 ° C. for about 2 to 25 minutes.

以上説明したように、本実施形態によれば、水用金属管４７は、その内面に、無機塗料を用いて形成された無機皮膜７１を有している。この無機皮膜７１は、従来の有機皮膜と比べて耐熱性に優れており、しかも高温雰囲気下においても水蒸気が皮膜を透過しにくい。したがって、本発明の積層型熱交換器２１は、耐熱性に優れ、しかも水に対する耐食性に優れている。   As described above, according to the present embodiment, the water metal tube 47 has the inorganic film 71 formed on the inner surface using the inorganic paint. This inorganic film 71 is excellent in heat resistance as compared with a conventional organic film, and water vapor hardly penetrates the film even in a high temperature atmosphere. Therefore, the laminated heat exchanger 21 of the present invention has excellent heat resistance and excellent corrosion resistance against water.

また、本実施形態では、無機皮膜７１が粒状金属７３を含んでいるので、これらを含まない場合と比べて、無機皮膜７１の線膨張係数が基材であるアルミニウム又はその合金に近づいている。したがって、積層型熱交換器２１の使用雰囲気が低温から高温まで変動する場合であっても、基材と無機皮膜７１との間に繰り返し生じる応力が緩和されるので、無機皮膜７１の基材に対する密着性が低下するのを抑制することができる。また、無機皮膜７１が粒状金属７３を含んでいるので、無機皮膜７１の熱伝導性が向上している。これにより、積層型熱交換器２１の熱交換効率が向上する。   Moreover, in this embodiment, since the inorganic membrane | film | coat 71 contains the granular metal 73, compared with the case where these are not included, the linear expansion coefficient of the inorganic membrane | film | coat 71 is approaching the aluminum which is a base material, or its alloy. Therefore, even if the use atmosphere of the laminated heat exchanger 21 varies from low temperature to high temperature, the stress repeatedly generated between the base material and the inorganic film 71 is relieved. It can suppress that adhesiveness falls. Moreover, since the inorganic film 71 contains the granular metal 73, the thermal conductivity of the inorganic film 71 is improved. Thereby, the heat exchange efficiency of the laminated heat exchanger 21 is improved.

以上、本発明の実施形態について説明したが、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、前記実施形態では、前記積層型熱交換器をヒートポンプ式給湯機に用いた場合を例に挙げて説明したが、本発明の積層型熱交換器はヒートポンプ式給湯機以外の用途に適用することもできる。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and improvements can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the said embodiment, although the case where the said laminated heat exchanger was used for the heat pump type hot water heater was mentioned as an example, the laminated type heat exchanger of this invention is applied to uses other than a heat pump type hot water heater. You can also.

また、前記実施形態では、前記積層型熱交換器が渦巻き状に巻かれた構造を有している場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。前記積層型熱交換器は、前記実施形態のように曲げ加工せずに直線状の構造のまま用いてもよく、また、例えば蛇行した構造に曲げ加工するなどして用いてもよい。   Moreover, although the said embodiment gave and demonstrated as an example the case where the said laminated heat exchanger had the structure wound by the spiral shape, it is not limited to this. The laminated heat exchanger may be used as it is without being bent as in the above embodiment, or may be used after being bent into a meandering structure.

また、前記実施形態では、前記積層型熱交換器が３層構造である場合を例に挙げて説明したが、一つの冷媒用金属管と一つの水用金属管とからなる２層構造であってもよく、４層以上の多層構造であってもよい。   In the above embodiment, the case where the laminated heat exchanger has a three-layer structure has been described as an example. However, the multilayer heat exchanger has a two-layer structure composed of one refrigerant metal tube and one water metal tube. It may be a multilayer structure of four or more layers.

４５，４９ 冷媒用金属管
４７ 水用金属管
５１ 冷媒流路
５３ 流体流路
５５ 突起部
７１ 無機皮膜
７２ 皮膜本体
７３ 金属フレーク 45, 49 Metal pipe for refrigerant 47 Metal pipe for water 51 Refrigerant flow path 53 Fluid flow path 55 Protrusion 71 Inorganic film 72 Film body 73 Metal flake

Claims (2)

積層型熱交換器を備えたヒートポンプ式給湯機であって、
前記積層型熱交換器は、アルミニウム又はその合金を主成分とし、水の流路となる水用金属管（４７）と、アルミニウム又はその合金を主成分とし、前記水用金属管（４７）との間で熱交換可能であり、冷媒の流路となる冷媒用金属管（４５）とを備え、
前記水用金属管（４７）は、その内面に、水希釈性の有機官能基を有するシラン結合剤を含む無機塗料を用いて形成された無機皮膜（７１）を有しており、
前記無機皮膜（７１）は、粒状金属（７３）を含み、
前記粒状金属（７３）は、亜鉛若しくはその合金、アルミニウム若しくはその合金、又はこれらの混合物により構成されている、ヒートポンプ式給湯機。 A heat pump type water heater equipped with a laminated heat exchanger,
The laminated heat exchanger has aluminum or an alloy thereof as a main component and a water metal pipe (47) serving as a water flow path, and aluminum or an alloy thereof as a main component and the water metal tube (47). A metal pipe for refrigerant (45) that can exchange heat between the refrigerant and serve as a refrigerant flow path,
The aqueous metal tube (47) has on its inner surface, has a mineral coating (71) formed with an inorganic coating material containing a silane coupling agent having a water-dilutable organic functional group,
The inorganic coating (71) includes a granular metal (73),
The said granular metal (73) is a heat pump type hot water supply machine comprised with zinc or its alloy, aluminum or its alloy, or these mixtures . 前記冷媒用金属管（４５）及び前記水用金属管（４７）は、厚みよりも幅の方が大きい扁平な形状をそれぞれ有し、厚み方向に積層されている、請求項１に記載のヒートポンプ式給湯機。
The heat pump according to claim 1, wherein the refrigerant metal pipe (45) and the water metal pipe (47) each have a flat shape having a width larger than a thickness and are laminated in the thickness direction. Type water heater .
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