(57)【要約】【課題】  有効な接触面積を大幅に拡大でき、かつ工程の簡素化による低コスト接合技術と実使用時の信頼性を共に確保できるようにする。【解決手段】  水配管２の外周に設けた螺旋溝２ａに沿わせて冷媒管３を巻き付けた後、これら水配管２と冷媒管３を、溶融半田槽４に一定時間浸漬し、次いで溶融半田槽４から水配管２と冷媒管３を引き上げつつ、これら水配管２と冷媒管３に大気中で溶融半田５を吹き付け、その後、溶融半田５が吹き付けられた水配管２と冷媒管３を更に引き上げつつ、これら水配管２と冷媒管３にホットエア９を吹き付けて余分な溶融半田５を除去する。【選択図】        図１
2006284010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に複数条の螺旋溝を設けた水配管に、前記螺旋溝に沿わせて冷媒管を巻き付けた後、これら水配管と冷媒管を密着接合させる捩り管形熱交換器の製造方法であって、
前記冷媒管巻回後の水配管と冷媒管を、溶融半田槽に一定時間浸漬する工程と、
溶融半田槽から水配管と冷媒管を引き上げつつ、これら水配管と冷媒管に大気中で溶融半田を吹き付ける工程と、
溶融半田が吹き付けられた水配管と冷媒管を更に引き上げつつ、これら水配管と冷媒管にホットエアを吹き付けて余分な溶融半田を除去する工程と、
を有することを特徴とする捩り管形熱交換器の製造方法。
【請求項２】
溶融半田槽に浸漬される水配管と冷媒管には、予めフラックスが塗布されていることを特徴とする請求項１記載の捩り管形熱交換器の製造方法。
【請求項３】
外周に複数条の螺旋溝を設けた水配管に、前記螺旋溝に沿わせて冷媒管を巻き付けた後、これら水配管と冷媒管を密着接合させる捩り管形熱交換器の製造方法であって、
前記巻回後の冷媒管に、高圧の液を注入し、拡管させて水配管との密着性を上げることを特徴とする捩り管形熱交換器の製造方法。
【請求項４】
冷媒管の液圧拡管に用いる注入液として冷凍機油を使用することを特徴とする請求項３記載の捩り管形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、捩り管形熱交換器、特に芯管となる水配管の外周に冷媒管を巻き付けてなる熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、芯管となる水配管の外周に冷媒管を巻き付けてなる捩り管形熱交換器が知られている。このようなものにおいて、水配管と冷媒管は、通常の場合、熱伝導率の高い銅合金から構成され、これらが炉中でろう付け又は半田付により接合されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、このようなものにおいて、芯管となる水配管とその周りに巻回される冷媒管を密着させるために、芯管となる水配管の内部に液圧をかけて拡管したり、芯管となる水配管の内部に拡管用ダイスを通して拡管し、これによって相対的に冷媒管の締付力を大きくして、冷媒管を水配管の外周面に対して食い込ませて密着させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、芯管とその周りに巻回される冷媒管を溶融半田槽内にどぶ漬けしてから引き上げることで、芯管と冷媒管を接合するようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
また、熱交換用の一方のパイプに溶融半田を吹き付けて塗布しながらこれに他方のパイプを重ねて、これら２つのパイプを熱交換可能に接合させるようにしたものも知られている（例えば、特許文献４参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２２８３７０号公報
【特許文献２】特開２００４−９３０５７号公報
【特許文献３】特開２００２−１３０８８１号公報
【特許文献４】特開２００３−１５４４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、水配管と冷媒管を炉中でろう付け又は半田付により接合する方式の場合、事前に冷媒管と水配管の間にろう材を入れておく必要があり、さらに炉中ろう付け工程では水配管、冷媒管の高温酸化を抑制するため不活性もしくは還元雰囲気でのろう付が必要であり、高価なろう付設備を必要とする。
【０００８】
また、芯管となる水配管をその内部に液圧（例えば油圧）をかけて拡管することで、水配管とその周りに巻回された冷媒管を密着させる機械的接合方式の場合、液圧拡管時の水配管の形状変形は、外周に巻付けた冷媒管の影響を受け、部分的に偏肉し、実使用時の耐圧低下の起因となる可能性があった。
また、芯管となる水配管の内部に拡管用ダイスを通して拡管することで、水配管とその周りに巻回された冷媒管を密着させる機械的接合方式の場合、拡管時に水配管内部を傷付け、実使用運転時に孔食または潰食等、腐食の起因となる難点があった。
【０００９】
また、半田付け接合において、例えば線半田を使用する場合は、ろう材と同様に事前に配管間に半田を巻いておく工程が必要であり、浸漬半田においては、浸漬槽表面に半田の酸化物が形成されるため、半田濡れの低下、半田酸化物が接合部に残存することによる熱伝導性能の低下、さらには酸化物の付着による外観意匠の低下を起こす可能性があり、溶融状態あるいは半溶融状態の半田を吹き付けにより使用する場合は、半田の偏りや余分な半田の付着が発生して、適正な量の半田を均等に供給することが難しく、それが配管相互の伝熱面積の拡大の妨げになるという難点があった。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、有効な接触面積を大幅に拡大でき、かつ工程の簡素化による低コスト接合技術と実使用時の信頼性を共に確保できる捩り管形熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る捩り管形熱交換器の製造方法は、外周に複数条の螺旋溝を設けた水配管に、前記螺旋溝に沿わせて冷媒管を巻き付けた後、これら水配管と冷媒管を密着接合させる捩り管形熱交換器の製造方法であって、冷媒管巻回後の水配管と冷媒管を、溶融半田槽に一定時間浸漬する工程と、溶融半田槽から水配管と冷媒管を引き上げつつ、これら水配管と冷媒管に大気中で溶融半田を吹き付ける工程と、溶融半田が吹き付けられた水配管と冷媒管を更に引き上げつつ、これら水配管と冷媒管にホットエアを吹き付けて余分な溶融半田を除去する工程と、を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の捩り管形熱交換器の製造方法によれば、冷媒管巻回後の水配管と冷媒管を、溶融半田槽に一定時間浸漬することで、半田の偏りが防止される。また、その際、半田酸化物が接合部に付着することがあっても、その後の大気中での溶融半田の吹き付けにより、接合部に付着した半田酸化物を洗い流し、吹き付けによる溶融半田と置換できるので、半田濡れの低下や、半田酸化物が接合部に残存することによる熱伝導性能の低下等の問題の発生を回避できる。また、溶融半田の吹き付け後に、水配管と冷媒管にホットエアを吹き付けて余分な溶融半田を除去するので、吹き付けにより溶融半田の偏りが発生しても余分な半田の付着が防止される。この結果、適正な量の半田が均等に供給されることとなり、水配管と冷媒管間での半田の濡れが向上し、それが配管相互の伝熱面積の拡大に繋がり、伝熱効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る捩り管形熱交換器の製造方法に使用される装置を示す模式図、図２は本実施形態に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す前処理を含む工程図、図３は本実施形態の製造方法により製造された捩り管形熱交換器を水配管の管軸に沿って切断して示す要部断面図である。
【００１４】
本実施形態に係る捩り管形熱交換器１は、図３に示すように外周に複数条の螺旋溝２ａを設けた捩り管すなわち水配管２と、水配管２に螺旋溝２ａに沿って巻き付けた冷媒管３ａ，３ｂ，３ｃとから構成される。
【００１５】
水配管２とこれに巻き付けた冷媒管３とを接合する装置は、図１のように半田槽４と、半田槽４の外郭に設置されて半田槽内の半田（以下、溶融されているものとして「溶融半田」という）５を間接的に加熱するヒータ６と、捩り管形熱交換器１を半田槽内に浸漬可能に昇降させる図示しない昇降装置と、半田槽内に設置された噴流ポンプ７ａ，７ｂと、噴流ポンプ７ａ，７ｂから送り込まれた溶融半田５を、昇降装置により半田槽内より引き上げられる水配管２と冷媒管３すなわち捩り管形熱交換器１に向けて大気中で吹き付ける（又は流しかける）噴流ノズル８ａ，８ｂと、噴流ノズル８ａ，８ｂよりも高位置に配置されて、溶融半田が吹き付けられて昇降装置により引き上げられる捩り管形熱交換器１にホットエア９を吹き付けて、余分な溶融半田を除去し半田槽４内に落下させるホットエアブローノズル（以下、単にノズルという）１０ａ，１０ｂと、浸漬槽表面に形成される半田酸化物を除去可能に半田槽４の側面に設置されたガイド１１とから構成されている。
【００１６】
次に、本実施形態の捩り管形熱交換器の製造方法について、図１及び図２に基づき図３を参照しながら説明する。なお、ここでは水配管２に、その螺旋溝２ａに沿わせて予め冷媒管３が巻き付けられ、さらに冷媒管３を巻き付けた水配管２が所定寸法に曲げ加工されて捩り管形熱交換器１に形成されているものとする。まず、前処理として、図２に示すように捩り管形熱交換器１にフラックス（酸化皮膜除去剤）を浸漬塗布した後、フラックスの溶媒除去とフラックスの活性化のために予備加熱を行う。以上が前処理である。その後、図１及び図２の中段以降に示す半田接合処理に以降する。
【００１７】
半田接合処理は、まず冷媒管巻回後の水配管２と冷媒管３、つまり捩り管形熱交換器１を、溶融半田槽４に一定時間浸漬する。次いで、噴流ポンプ７ａ，７ｂを起動し、噴流ノズル８ａ，８ｂから溶融半田の噴出を開始させてから、昇降装置によって溶融半田槽４から捩り管形熱交換器１を引き上げていき、捩り管形熱交換器１の水配管２と冷媒管３に大気中で溶融半田５を吹き付ける。以上の浸漬処理および吹き付け工程で使用される半田材として、ここでは環境影響の小さい無鉛半田が用い、これに酸化物発生抑制のために添加元素としてＰ（リン）、Ｇｅ（ゲルマニウム）を少量添加した組成のものを用いた。
【００１８】
大気中で噴流ノズル８ａ，８ｂから溶融半田５が吹き付けられつつ上昇する捩り管形熱交換器１が所定位置まで引き上げられると、次にノズル１０ａ，１０ｂからホットエア９を噴出させ、溶融半田吹き付け後の捩り管形熱交換器１にホットエアを吹き付けて、余分な溶融半田を除去し半田槽４内に落下させて回収するとともに、水配管２と冷媒管３を半田接合する。
【００１９】
このように、本実施形態の捩り管形熱交換器の製造方法においては、冷媒管巻回後の水配管２と冷媒管３を、溶融半田槽４に一定時間浸漬するので、半田の偏りが防止される。また、その際、半田酸化物が接合部に付着しても、その後の大気中での溶融半田５の吹き付けにより、接合部に付着した半田酸化物を洗い流し、吹き付けによる溶融半田と置換できるので、半田濡れの低下や、半田酸化物が接合部に残存することによる熱伝導性能の低下等の問題の発生を回避できる。また、溶融半田５の吹き付け後に、連続して水配管２と冷媒管３にホットエアを吹き付けて余分な溶融半田を除去するので、大気中での溶融半田５の吹き付けにより溶融半田の偏りが発生しても、その直後のホットエア吹き付けにより余分な半田の付着が防止される。この結果、適正な量の半田が均等に供給されることとなり、水配管２と冷媒管３間での半田の濡れが向上し、それが配管相互の伝熱面積の拡大に繋がり、伝熱効率が向上し、意匠上も優れた外観となる。
【００２０】
ところで、酸化皮膜除去を目的にフラックスを塗布する前述した前処理は、その後の水配管２と冷媒管３の半田接合工程を簡素化して、高価な設備を不要とするために行うものである。しかし本実施形態においては、溶融半田槽４の側面に、浸漬槽表面に形成される半田酸化物を除去可能なガイド１１を設けるとともに、後段の半田塗布処理が２段階の工程（浸漬処理→大気中での吹き付け処理）に分かれていて、浸漬処理により半田酸化物が接合部に付着するようなことがあっても、その後の大気中での溶融半田吹き付け処理により洗い流し、吹き付けによる溶融半田と置換できるため、前記前処理は必ずしも必要とするものではない。
【００２１】
また、本実施形態においては、ヒータ６を半田槽４の外郭に設置する間接加熱方式を採用しているので、半田槽内温度の均一化とヒータ６の長寿命化を両立させることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には同一符号を付してある。
【００２３】
図４に示すように本実施形態の捩り管形熱交換器の製造方法は、水配管２の外周の螺旋溝２ａに冷媒管３Ａを巻き付けた後（図４（ａ））、冷媒管３Ａに高圧の液（例えば冷凍機油）を注入し、冷媒管３Ａを拡管させて水配管２との密着性を上げて、配管間接触面積を増大させることで、伝熱効果を向上させ、同時に図４（ｂ）のように拡管された冷媒管３Ｂと水配管２を機械的に接合するものである。
【００２４】
本実施形態の捩り管形熱交換器の製造方法においては、芯管である水配管２の周りに巻回される冷媒管３Ａ側に高圧の液を注入し、拡管させて水配管２との密着性を上げるようにしているので、従来の水配管２側に高圧の液を注入して拡管させる場合のような水配管２内の傷付きは発生せず、配管の変形も小さくて済み、実使用時の腐食、耐圧等の信頼性が向上する。
【００２５】
また、冷媒管３Ａの液圧拡管に用いる注入液として冷凍機油を使用することで、冷媒管へのコンタミネーションの問題が発生せず、実使用時の信頼性が向上する。
【００２６】
ちなみに、冷媒管の肉厚は、拡管後の肉厚が０.５mm〜０.８mmになるように予め拡張代を設けておくことで、必要とする耐圧強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係る捩り管形熱交換器の製造方法に使用される装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す前処理を含む工程図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る製造方法により製造された捩り管形熱交換器を水配管の管軸に沿って切断して示す要部断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  捩り管形熱交換器、２  水配管、２ａ  螺旋溝、３  冷媒管、３Ａ  液圧拡管処理前の冷媒管、３Ｂ  液圧拡管処理後の冷媒管、４  半田槽、５  溶融半田、７ａ，７ｂ  噴流ポンプ、８ａ，８ｂ  噴流ノズル、９  ホットエア、１０ａ，１０ｂ  ホットエアブローノズル、１１  ガイド。
【図１】
2006284010.tif 000003
【図２】
2006284010.tif 000004
【図３】
2006284010.tif 000005
【図４】
2006284010.tif 000006