(57)【要約】【課題】鉄製管板と銅製伝熱管とのろう付けを、可能な限り安価に、かつ製造効率良く実現する。【解決手段】シェル・アンド・チューブ型熱交換器等の熱交換器における鉄製の管板１ａ，１ｂと該管板１ａ，１ｂに貫装支持される銅製の伝熱管２，２・・・とを、炉中ろう付けの可能なりん青銅よりなるろう材によって接合一体化するようにした。【選択図】　　　　図４
2004108741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄製の管板（１ａ），（１ｂ）と該管板（１ａ），（１ｂ）に貫装支持される銅製の伝熱管（２），（２）・・・とが、りん青銅ろう材によって接合一体化されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
りん青銅ろう材の組成は、Ｓｎが重量比７．０〜９．０％、Ｐが重量比０．０３〜０．３５％で、Ｃｕが重量比その残量％であることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
管板（１ａ），（１ｂ）と伝熱管（２），（２）・・・は、腐食性流体を扱うシェル・アンド・チューブ型熱交換器の熱交換器部分を構成するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
管板（１ａ），（１ｂ）と伝熱管（２），（２）・・・とは、腐食性流体との接触面側の隙間に置きろうすることにより、ろう付けされていることを特徴とする請求項３記載の熱交換器。
【請求項５】
鉄製の管板（１ａ），（１ｂ）と該管板（１ａ），（１ｂ）に貫装支持される銅製の伝熱管（２），（２）・・・との多数の貫装部の各々を、りん青銅よりなるろう材を用いて、炉中ろう付けにより一括して接合一体化するようにしたことを特徴とするとする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、熱交換器およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば蓄熱剤や海水その他の腐食性流体を扱う鉄製の胴体と銅製の伝熱管よりなるシェル・アンド・チューブ型熱交換器において、それら管板と伝熱管との接合一体化は、一般に銀ろうＢＡｇ−２（Ａｇ３５％，Ｃｕ２６％，Ｚｎ２１％，Ｃｄ１８％）よりなるろう材を用いて手ろう付けすることにより構成されていたが、次のような問題があった。
【０００３】
▲１▼　手ろう付けのために、管の本数が増加すると、ろう付け工数が増え、ろう付け作業が大変になるとともに、各ろう付け部の品質の安定性の確保が困難となる。
【０００４】
▲２▼　酸化防止剤としてフラックスを使うが、腐食防止のために、ろう付け後には当該フラックスを除去することが必要となる。したがって、その分さらに作業工数が多くなる。
【０００５】
▲３▼　ろう材自体が、非常に高価（例えば１０，０００円／ｋｇ程度）である。
【０００６】
一方、これに対して、例えばクロスフィンコイル型熱交換器等の冷凍機ユニットでは、その多数本の伝熱管端部と連絡管とのろう材による接合を、所定のカバー内に、それら接合部の数に対応した数の誘導加熱手段等の加熱手段を備えたろう付けユニットを使用して、所定の還元雰囲気中で、一度に全てのろう付け部を均一な条件でろう付けすることができるようにしたものがある。（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
このようなろう付け方法および装置によると、ろう付け工数を大幅に低減でき、品質も安定し、製造効率が大幅に向上する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−５８１３０号公報。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまでのところ上述した鉄製の管板と伝熱管とのろう付けに関して、このような特許文献１のような対策は全く採用されていない。
【００１０】
したがって、同ケースでは、上述の▲１▼〜▲３▼の問題が、そのまま残されている。
【００１１】
本願発明は、上記のような事情に鑑み、りん青銅を用い、可及的安価に、鉄製の管板と銅製の伝熱管とのフラックスを必要としないろう付けによる接合を可能にした熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、上記の問題を解決するために、次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１３】
（１）　第１の課題解決手段（請求項１の発明）
本願発明の第１の課題解決手段は、鉄製の管板１ａ，１ｂと該管板１ａ，１ｂに貫装支持される銅製の伝熱管２，２・・・とが、りん青銅ろう材によって接合一体化されている。
【００１４】
りん青銅ろう材（Ｓｎ，Ｐ，Ｃｕ）は、先ず従来の銀ろう材（ＢＡｇ−２：Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ）に比べて遥かに安価（１／５程度）であり、ろう付けコストを大幅に低下させることができる。
【００１５】
また、炉中ろう付けが可能であり、炉中ろう付けによって、多数のろう付け部が一括してろう付けされるので、伝熱管の本数が多い場合にも、製造効率が高く、製造コストが大きく低減される。
【００１６】
さらに、真ちゅうろう材などに比べて、耐食性も高い。
【００１７】
（２）　第２の課題解決手段（請求項２の発明）
本願発明の第２の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段の構成において、そのりん青銅ろう材の組成は、Ｓｎが重量比７．０〜９．０％、Ｐが重量比０．０３〜０．３５％で、Ｃｕが重量比その残量％のものが選ばれており、同組成のりん青銅ろう材を用いると、上記第１の課題解決手段の特徴を活かした適切なろう付けが実現される。
【００１８】
（３）　第３の課題解決手段（請求項３の発明）
本願発明の第３の課題解決手段は、上記第１又は第２の課題解決手段の構成を前提とし、その管板１ａ，１ｂと伝熱管２，２・・・が、腐食性流体を扱うシェル・アンド・チューブ型熱交換器の熱交換器部分を構成するものとなっている。
そして、同構成では、そのようなシェル・アンド・チューブ型熱交換器の鉄製の管板１ａ，１ｂと銅製の伝熱管２，２・・・に、上述の特徴を活かした、安価で、製造効率が高く、しかも耐食性も高い適切な接合を行うことができる。
【００１９】
（４）　第４の課題解決手段（請求項４の発明）
本願発明の第４の課題解決手段は、上記第３の課題解決手段の構成を前提とし、同構成において、管板１ａ，１ｂと伝熱管２，２・・・とは、腐食性流体との接触面側の隙間に置きろうすることにより、ろう付けされている。
【００２０】
このような構成によると、ろう付け終了後、腐食性流体と接触する接合部側に銅材と鉄材との隙間が生じず、有効に耐食性が向上する。
【００２１】
（５）　第５の課題解決手段（請求項５の発明）
本願発明の第５の課題解決手段は、鉄製の管板１ａ，１ｂと該管板１ａ，１ｂに貫装支持される銅製の伝熱管２，２・・・との多数の貫装部の各々を、りん青銅ろう材を用いて、炉中ろう付けにより一括して接合一体化している。
【００２２】
りん青銅ろう材（Ｓｎ，Ｐ，Ｃｕ）は、先ず従来の銀ろう材（ＢＡｇ−２：Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ）に比べて遥かに安価（１／５程度）であり、ろう付けコストを大幅に低下させることができる。
【００２３】
また、炉中ろう付けが可能であり、炉中ろう付けによって、多数のろう付け部が一括してろう付けされるので、伝熱管の本数が多い場合にも、製造効率が高く、製造コストが大きく低減される。
【００２４】
さらに、真ちゅうろう材などに比べて、より耐食性も高い。
【００２５】
【発明の効果】
以上の結果、本願発明の熱交換器およびその製造方法によると、
▲１▼　多数のろう付け部について、炉中ろう付けでの一括接合が可能となり、工数を大幅に低減でき、品質も安定する。
【００２６】
▲２▼　酸化防止剤としてのフラックスを必要としないので、フラックス除去作業が不要になる。
【００２７】
▲３▼　ろう材がそのもの安価（例えば２，０００円／ｋｇ程度）である。
【００２８】
▲４▼　真ちゅうろう材などに比べて、より高い耐食性を確保することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は、本願発明の実施の形態に係る熱交換器の構成および同熱交換器の製造方法を示している。
【００３０】
先ず、この実施の形態における熱交換器は、例えば図１に例示するように多数本の銅製の伝熱管２，２・・・を左右に２列の状態で、上下方向に屈曲させて平行に配置した縦長のシェルチューブ型のタンク部１内に、例えば酢酸ナトリウム、塩化リチウムなどの蓄熱剤３を充填し（該蓄熱剤は、一般に腐食性を有している）、同伝熱管２，２・・・中に例えば熱媒として水（冷水又は温水）を流して上記蓄熱剤３を冷却又は加熱して蓄熱するようにした蓄熱装置の蓄熱槽として構成されている。そして、同蓄熱槽を構成する上記タンク部１は、上記複数列多数本の銅製の伝熱管２，２・・・を、その前後両側で支持する２枚の管板１ａ，１ｂと、該管板１ａ，１ｂの周囲を囲む天板部１ｃ、底板部１ｄ、左右両側板１ｅ，１ｅ（但し、１ｅ，１ｅは、図面上見えないので図中での表示を省略している）よりなる鉄製の胴体部とから構成されている。
【００３１】
なお、図１中における符号４ａ，４ｂは、上記各列伝熱管２，２・・・、２，２・・・への冷媒の入口および出口となる上下分配ヘッダ部である。また、符号５ａ，５ａ・・・、５ｂ，５ｂ・・・は各列の伝熱管２，２・・・、２，２・・・の上下管端部２ａ，２ａ・・・、２ａ，２ａ・・・、２ｂ，２ｂ・・・、２ｂ，２ｂ・・・同士を相互に連通させるＵ状の連絡管である。
【００３２】
ところで、上記管板１ａ，１ｂは、例えば図２、図３に示すように、各列の各伝熱管２，２・・・、２，２・・・に対応した伝熱管貫装孔１３，１３・・・、１３，１３・・・を有して、それら各伝熱管２，２・・・、２，２・・・を貫装支持している管板部本体１１の上下左右に各々所定の幅の接合用の縁部１４，１５、１２，１２を備え、それら接合用の縁部１４，１５，１２，１２を介して、上記胴体部側の上記天板部１ｃ、底板部１ｄ、左右両側側板部１ｅ，１ｅ（図示省略）の内側に嵌合された状態で箱形に接合一体化されるようになっている。
【００３３】
そして、これらの各管板１ａ，１ｂ部分も上記天板部１ｃ、底板部１ｄ、側板部１ｅ，１ｅよりなる胴体部分と同様の鉄製材料により形成されている。
【００３４】
ところで、これら各管板１ａ，１ｂの上記伝熱管貫装孔１３，１３・・・部分は、例えば図５のように、バーリング加工が施され、その内側から外側に所定の寸法筒状に突出し、かつ内縁側に所定幅ａを有するフィレット部を形成している。
【００３５】
そして、該フィレット部が形成された孔径φ２の伝熱管貫装孔１３，１３・・・に対して、その外径φ１が当該孔径φ２よりも少しだけ大きい伝熱管２，２・・・の管板端部（銅製の所定の長さの内外伝熱管との連結管部）２ａ，２ａ・・・、２ｂ，２ｂ・・・が同軸方向に圧入され、上記バーリング加工されたフィレット部で同軸方向に安定して支持される。次に同圧入され、安定して支持された状態において、図４のように、上記十分な幅ａのフィレット部内縁側（腐食性流体である蓄熱剤との接触面側）の隙間部を利用して、ろう材が配置（置きろう）され、「ろう付け」が行われる。
【００３６】
この「ろう付け」には、従来のような銀ろう（例えば、ＢＡｇ−２：Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ）ではなく、特にＪＩＳ規格Ｃ５１９１における「りん青銅ろう材（各重量比で、Ｓｎが７．０〜９．０％、Ｐが０．０３〜０．３５％、Ｃｕが残りの％）」を用い、しかも「手ろう付け」ではなく、「炉中ろう付け」によるろう付け作業を行う。
【００３７】
これらの結果、図４の状態に示すように、最終的に、バーリング加工により形成されたフィレット部の圧入で安定して支持され、かつ十分な幅ａのフィレット部で、十分な量のろう材が十分な広さの接合面積で接合されることによる、シール性、応力強度共に高い銅製伝熱管２，２・・・の鉄製管板１ａ，１ｂへのろう付け支持が可能となる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の熱交換器の構造および製造方法では、先ずろう材として「りん青銅ろう材」が用いられている。りん青銅ろう材は、銀ろう（ＢＡｇ−２：Ａｇ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄ・・・１０，０００円／ｋｇ）に比べて遥かに安価であり（２，０００円／ｋｇ程度）、ろう付けコストを大幅に低下させることができる。
【００３９】
また、炉中ろう付けが可能であり、炉中ろう付けによって多数の各ろう付け部が一括してろう付けされるので、製造効率が高く、製造コストが大きく低減される。
【００４０】
また、上記りん青銅ろう材の組成は、Ｓｎが重量比７．０〜９．０％、Ｐが重量比０．０３〜０．３５％で、Ｃｕが重量比その残量％のものが選ばれており、同組成のりん青銅ろう材を用いると、上記特徴を活かした一層適切なろう付けが実現される。
【００４１】
また、以上の構成では、その管板１ａ，１ｂと伝熱管２，２・・・が、例えば腐食性流体を扱うシェル・アンド・チューブ型熱交換器の熱交換器部分を構成するものとなっている。
【００４２】
したがって、同構成では、そのようなシェル・アンド・チューブ型熱交換器の鉄製の管板１ａ，１ｂと銅製の伝熱管２，２・・・に、上述の特徴を活かした、安価で、製造効率が高く、しかも耐食性も高い適切な接合を行うことができるようになる。
【００４３】
しかも、以上の構成では、そのような腐食性流体を扱うシェル・アンド・チューブ型熱交換器の構成において、管板１ａ，１ｂと伝熱管２，２・・・とは、当該腐食性流体との接触面側のフィレット部の隙間に置きろうすることにより、ろう付けされるようになっている。
【００４４】
したがって、例えば図４からも明らかなように、ろう付け終了後、腐食性流体と接触する接合部側に全く銅材と鉄材との隙間が生じず、有効に耐食性が向上する。
【００４５】
以上の結果、本実施の形態の熱交換器およびその製造方法によると、
▲１▼　多数のろう付け部について、炉中ろう付けでの一括接合が可能となり、工数を大幅に低減でき、品質も安定する。
【００４６】
▲２▼　酸化防止剤としてのフラックスを必要としないので、フラックス除去作業が不要になる。
【００４７】
▲３▼　ろう材がそのもの安価（例えば２，０００円／ｋｇ程度）である。
【００４８】
▲４▼　真ちゅうろう材などに比べて、より高い耐食性を確保することができる。
【００４９】
（その他の実施の形態）
以上の実施の形態では、本願発明の適用例として、蓄熱装置の蓄熱槽の場合を例にとって説明したが、本願発明は、要するに腐食性流体を扱うシェル・アンド・チューブ型の鉄製管板と銅製伝熱管の接合構造を有する各種の熱交換器、例えば海水用熱交換器、空冷吸収式冷凍機の空冷吸収器などにも任意に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の実施の形態に係る熱交換器による構成を採用し、本願発明の実施の形態に係る熱交換器製造方法により製造された熱交換器の全体的な構成を示す断面図である。
【図２】同熱交換器の要部である管板部分の一部切欠正面図である。
【図３】同管板部分の上面図である。
【図４】同管板の伝熱管貫装部の貫装構造を示す要部の拡大断面図である。
【図５】同管板の伝熱管貫装孔部の構造を示す要部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１は蓄熱槽タンク部、１ａ，１ｂは管板、２は伝熱管、３は蓄熱剤、１１は管板部本体、１３は伝熱管貫装孔である。
【図１】
2004108741.tif 000003
【図２】
2004108741.tif 000004
【図３】
2004108741.tif 000005
【図４】
2004108741.tif 000006
【図５】
2004108741.tif 000007