(57)【要約】【課題】  溶接不良を生ずることなく、管板と伝熱管との隙間を塞ぎ、隙間腐食を簡易に防止すること。【解決手段】  伝熱管４の先端部を前記管板２に溶接して固定する熱交換器の製造方法において、伝熱管４の溶接による溶融部５を除く外表面に樹脂塗料６を塗布し、樹脂塗料６を塗布した伝熱管４を管穴３に挿入してその先端部を溶接し、溶接により管穴３の反胴側開口縁部３Ａと伝熱管４との隙間７を封止し、塗布した樹脂塗料６により管穴３の胴側開口縁部３Ｂと伝熱管４との隙間７を封止することを特徴とする。【選択図】図１
2014040929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管板に貫通して設けられた管穴に伝熱管を挿入し、挿入した前記伝熱管の先端部を前記管板に溶接して固定する熱交換器の製造方法において、
前記伝熱管の溶接による溶融部を除く外表面に樹脂塗料を塗布し、
前記樹脂塗料を塗布した伝熱管を前記管穴に挿入してその先端部を溶接し、
溶接により前記管穴の反胴側開口縁部と前記伝熱管との隙間を封止し、塗布した樹脂塗料により前記管穴の胴側開口縁部と前記伝熱管との隙間を封止することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記溶接に伴う加熱により前記樹脂塗料を乾燥させることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
管板に貫通して設けられた管穴に伝熱管を挿入し、挿入した前記伝熱管の先端部を前記管板に溶接して固定する熱交換器において、
前記伝熱管の溶接による溶融部を除く外表面に樹脂塗料を塗布した前記伝熱管が前記管穴に挿入され、
前記伝熱管の先端部の溶接により前記管穴の反胴側開口縁部と伝熱管との隙間を封止し、
前記樹脂塗料により前記管穴の胴側開口縁部と前記伝熱管との隙間を封止したことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱交換器の製造方法および熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
シェルアンドチューブ式熱交換器においては、管板と伝熱管と間に隙間が存在し、その隙間で濃縮が生じると、隙間腐食が発生する。この隙間腐食の防止を目的として、管板と伝熱管との隙間を塞ぐために、伝熱管を拡管した後、溶接する方法が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３５７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の伝熱管を拡管した後、溶接する方法によると、拡管時に内部に保有された気体が溶接時に気泡として放出され、溶接不良が発生する。
【０００５】
この発明が解決しようとする主課題は、溶接不良を生ずることなく、管板と伝熱管との隙間を塞ぎ、隙間腐食を簡易に防止することである。また、副課題は、熱交換器の製造時間を短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、管板に貫通して設けられた管穴に伝熱管を挿入し、挿入した前記伝熱管の先端部を前記管板に溶接して固定する熱交換器の製造方法において、前記伝熱管の溶接による溶融部を除く外表面に樹脂塗料を塗布し、前記樹脂塗料を塗布した伝熱管を前記管穴に挿入してその先端部を溶接し、溶接により前記管穴の反胴側開口縁部と前記伝熱管との隙間を封止し、塗布した樹脂塗料により前記管穴の胴側開口縁部と前記伝熱管との隙間を封止することを特徴としている。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、溶接が困難な管穴の胴側開口縁部と伝熱管との隙間が樹脂塗料により封止されるので、隙間腐食を簡易に防止することができる。また、拡管を行うことなく前記隙間を封止すると共に、伝熱管の溶接による溶融部を除く外表面に樹脂塗料を塗布するので、樹脂塗料混入による溶接不良を防止することができるという効果を奏する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記溶接に伴う加熱により前記樹脂塗料を乾燥させることを特徴としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による効果に加えて、溶接に伴う加熱により樹脂塗料を乾燥させるので、樹脂塗料の乾燥に要する時間を短縮でき、熱交換器の製造に要する時間を短縮することができるという効果を奏する。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明は、管板に貫通して設けられた管穴に伝熱管を挿入し、挿入した前記伝熱管の先端部を前記管板に溶接して固定する熱交換器において、前記伝熱管の溶接による溶融部を除く外表面に樹脂塗料を塗布した前記伝熱管が前記管穴に挿入さ
れ、前記伝熱管の先端部の溶接により前記管穴の反胴側開口縁部と伝熱管との隙間を封止し、前記樹脂塗料により前記管穴の胴側開口縁部と前記伝熱管との隙間を封止したことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、溶接が困難な管穴の胴側開口縁部と伝熱管との隙間が塗布した樹脂塗料により封止されるので、隙間腐食を簡易に防止することができる。また、拡管を行うことなく前記隙間を封止すると共に、伝熱管の溶接による溶融部を除く外表面に樹脂塗料を塗布するので、樹脂塗料混入による溶接不良を防止した熱交換器を提供することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、溶接不良を生ずることなく、管板と伝熱管との隙間を塞ぎ、隙間腐食を簡易に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の熱交換器の製造方法の実施例により製造された熱交換器の要部縦断面の模式図である。
【図２】同実施例の一製造プロセスを説明する熱交換器の要部縦断面の模式図である。
【図３】同実施例の他の製造プロセスを説明する熱交換器の要部縦断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１４】
この発明の熱交換器の製造方法の実施例を図１〜図３に従い説明する。まず、同実施例の製造方法が適用された熱交換器１について説明する。この熱交換器１は、図１に示すように、熱交換器胴（図示省略）内に間隔を存して一対の管板２，２（一方の管板のみ図示）を配置して構成されている。
【００１５】
そして、一対の管板２，２に貫通して設けられた多数の管穴３，３，・・・のほぼ上端部まで多数本の伝熱管４，４，・・・を挿入し、挿入した各伝熱管４の上端部を管板２に溶接して製造される。各管板２および各伝熱管４の材質は、それぞれ同一材料（たとえば、ＳＵＳ）とするが、これに限定されず、異種材料や溶接が可能な材料とすることができる。
【００１６】
この熱交換器１は、代表的にはシェルアンドチューブ式熱交換器とするが、これに限定されるものではなく、蒸気ボイラの缶体とすることができる。シェルアンドチューブ式熱交換器としては、腐食性液体（たとえば、水）からなる第一流体Ｙが各伝熱管４の外側を流通し、各伝熱管４の内側を蒸気など気体または液体からなる第二流体Ｚが流通するものとする。
【００１７】
この発明の実施例の製造方法は、つぎを特徴とする。すなわち、図２に示すように、まず、各伝熱管４の溶接による溶融部５（図１参照）を除く外表面４Ａの管穴３の胴側開口縁部３Ｂの所定範囲Ｈに樹脂塗料としてのフッ素樹脂塗料６を塗布する。溶融部５とは、後記の溶接により伝熱管４が溶け込む部分をいい、管軸方向の溶け込み深さは、たとえば１〜２mm程度である。したがって、溶融部５を除く外表面４Ａにおいて、伝熱管４の先端から１〜２mmの範囲には、フッ素樹脂塗料６を塗布しない。溶接は、この実施例では、ＴＩＧ溶接としているが、これに限定されるものではなく、レーザ溶接など管穴３の反胴側開口縁部３Ａと伝熱管４との隙間７を埋めることができるものであれば良い。
【００１８】
ついで、図２に示すように、フッ素樹脂塗料６を隙間７より厚めに塗布した伝熱管４を矢示Ｘ方向にフッ素樹脂塗料６が乾燥する前に管穴３に挿入する。すると、図３に示すように、管穴３の胴側開口縁部３Ｂにより、フッ素樹脂塗料６の隙間７より厚い部分が削がれて、厚さの厚い厚肉部分６Ａが形成される。厚肉部分６Ａが形成は、フッ素樹脂塗料６が乾燥する前に、伝熱管４を管孔３に挿入することで、管穴３の胴側開口縁部３Ｂと伝熱管４との隙間７を効果的に埋めるように形成される。伝熱管４はその先端が管板２の反胴側表面２Ａとほぼ面一となるまで挿入される。
【００１９】
そして、図３に示すように、溶接トーチ８を旋回Ｒさせて伝熱管４の先端部を溶接することで、溶接トーチ８からのアークにより図１に示す環状の溶融部５を形成する。この溶融部５により管穴３の反胴側開口縁部３Ａと伝熱管４との隙間７を封止する。溶融部５が管板２の胴側表面２Ｂより盛り上がっているのは、溶接トーチ８による溶接時にフィラー（図示省略）を添えて溶接することによる。
【００２０】
この溶接において、溶融部５にフッ素樹脂塗料６の成分が混入すると、溶接欠陥を生ずる。この実施例による方法では、外表面４Ａのフッ素樹脂塗料６を塗布する範囲から溶融部５となる部分を除外しているので、フッ素樹脂塗料６の溶融部５への混入を防止でき、混入による溶接欠陥の生成を防止することができる。また、フッ素樹脂塗料６の塗布範囲Ｈを管軸方向において限定的なもの（管穴３の胴側開口縁部３Ｂにおいて、管板２の胴側表面２Ｂを挟む管軸方向の所定範囲）のとしているので、伝熱管４に対してフッ素樹脂塗料６をドブ漬けにより塗布するものと比較して、フッ素樹脂塗料６が熱抵抗になることを防止でき、所期の伝熱性能を維持することができる。
【００２１】
他方、管穴３の胴側開口縁部３Ｂと伝熱管４との隙間７は、前述のように、塗布されたフッ素樹脂塗料６により封止される。このフッ素樹脂塗料６により管穴３の胴側開口縁部３Ｂと伝熱管４との隙間７が封止されるので、この隙間７から侵入する腐食性液体が濃縮して生成される隙間腐食を防止することができる。
【００２２】
このフッ素樹脂塗料６による封止において、この実施例では、前記の先端部の溶接に伴う加熱（溶接方法にもよるが、たとえば溶接部から１mmの距離で３００〜１０００℃程度に加熱される。）により、塗布したフッ素樹脂塗料６を乾燥させている。フッ素樹脂塗料の自然乾燥には、８時間〜１２時間程度を要するが、実施例の方法によれば、フッ素樹脂塗料が３００〜４００℃で焼結、乾燥され、自然乾燥と比較して、乾燥時間を短縮できる。その結果、熱交換器１の製造に要する時間を短縮することができる。
【００２３】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではない。たとえば、上記実施例では、樹脂塗料として、フッ素樹脂塗料を用いているが、樹脂塗料としては、隙間７を封止する機能と、伝熱管４の表面に塗布できる機能と、自然乾燥または加熱により硬化する機能を備えているものであればよい。フッ素樹脂塗料以外には、たとえば、フッ素樹脂塗料と同様に揮発重合乾燥をするエポキシ樹脂塗料やポリウレタン樹脂塗料、アクリルシリコン樹脂塗料を用いることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１                    熱交換器
２                    管板
３                    管穴
３Ａ                  反胴側開口縁部
３Ｂ                  胴側開口縁部
４                    伝熱管
５                    溶融部
６                    フッ素樹脂塗料（樹脂塗料）
７                    隙間
【図１】
2014040929.tif 000003
【図２】
2014040929.tif 000004
【図３】
2014040929.tif 000005