(57)【要約】【課題】伝熱管と伝熱管との距離が短くなった場合であっても、バリや歪み、亀裂などを生じることなく、また、孔と孔の隙間を一定に保つことができるようにした邪魔板の製造方法を提供する。【解決手段】熱交換の対象となる第一の流体を内部に流通させる複数の伝熱管２と、その伝熱管２の両端側に設けられたヘッダ５と、伝熱管２の外周部分に取り付けられる邪魔板３とを備えてなる多管式熱交換器１において、邪魔板３を製造する場合、伝熱管２を挿入させることのできるリング状のリング部材３１ａを複数形成し、その形成された複数のリング部材３１ａを配列して、リング部材３１ａとリング部材３１ａの隙間をロウ材３２で穴埋めして邪魔板３を形成する。もしくは、伝熱管２を挿入させることのできる鞘管３１を並べてロウ付けし、その軸を横切る方向に切断して邪魔板３を形成する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換の対象となる第一の流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられたヘッダと、当該伝熱管の外周部分に取り付けられる邪魔板とを備えてなる熱交換器における邪魔板の製造方法において、
前記伝熱管を挿入することのできるリング状のリング部材を複数形成する工程と、
当該形成されたリング部材を複数配列し、リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして邪魔板を形成する工程と、
を備えるようにしたことを特徴とする邪魔板の製造方法。
【請求項２】
熱交換の対象となる第一の流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられたヘッダと、当該伝熱管の外周部分に取り付けられる邪魔板とを備えてなる熱交換器における邪魔板の製造方法において、
前記伝熱管を挿入することのできる鞘管を複数本形成する工程と、
当該形成された複数の鞘管を束ね、鞘管と鞘管との隙間を穴埋めする工程と、
当該穴埋めされた複数の鞘管を、その鞘管の軸を横切るように切断して邪魔板を形成する工程と、
を備えるようにしたことを特徴とする邪魔板の製造方法。
【請求項３】
前記鞘管と鞘管との隙間に隙間挿入部材を配置し、その後、鞘管と鞘管との隙間を穴埋めするようにした請求項２に記載の邪魔板の製造方法。
【請求項４】
熱交換の対象となる第一の流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられたヘッダと、当該伝熱管の外周部分に取り付けられる邪魔板とを備えてなる熱交換器の製造方法において、
前記伝熱管を挿入することのできるリング状のリング部材を複数形成する工程と、
当該形成されたリング部材を複数配列し、リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして邪魔板を形成する工程と、
当該邪魔板を伝熱管に通して固定する工程と、
を備えるようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項５】
熱交換の対象となる第一の流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられたヘッダと、当該伝熱管の外周部分に取り付けられる邪魔板とを備えてなる熱交換器の製造方法において、
前記伝熱管を挿入することのできる鞘管を複数本形成する工程と、
当該形成された複数の鞘管を束ね、鞘管と鞘管との隙間を穴埋めする工程と、
当該穴埋めされた複数の鞘管を、その鞘管の軸を横切るように切断して邪魔板を形成する工程と、
当該形成された邪魔板を伝熱管に通して固定する工程と、
を備えるようにしたことを特徴とする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、熱交換器の伝熱管に取り付けられる邪魔板の製造方法に関するものであり、より詳しくは、伝熱管と伝熱管との距離が短くなった場合であっても、その距離に応じて正確な孔を形成して伝熱管に挿入できるようにした邪魔板を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、多管式熱交換器は、図７に示すように、左右両側に設けられたヘッダ６Ｌ、６Ｒと、これらのヘッダ６Ｌ、６Ｒの間に設けられる複数の伝熱管２と、これらの伝熱管２を収容するシェル４とを備えて構成される。そして、熱交換の対象となる第一の流体を熱交換させる場合は、その第一の流体をヘッダ６Ｌを介して伝熱管２に流入させるとともに、シェル４で囲まれた胴内空間Ｓに第二の流体を通し、伝熱管２の外周部分を介して第一の流体と熱交換をさせるようにしている。
【０００３】
また、このような構成において、第二の流体を胴内空間で蛇行させるために、図７に示すように上下交互に邪魔板７を配置して第二の流体を蛇行させるようにしたものや（特許文献１）、シェルに内接するリング状の邪魔板と（図示せず）、そのリング状の中空部に対応させた円形の邪魔板とを交互に配置して第二の流体を蛇行させるようにしたものなどが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１０５７７号公報
【特許文献２】特表２００２−５２５５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような邪魔板を製造する場合、一般的には、ドリルやパンチなどを用いて薄板に伝熱管を挿入させる孔を形成するが、ドリルやパンチを用いると、孔の周囲にバリを発生させる場合があり、そのバリが発生して内側に変形してしまうと、内径が狭くなって伝熱管を通すことができなくなってしまう。
【０００６】
また、より多くの第一の流体を通すためには伝熱管の本数を多くする必要があるが、邪魔板の孔と孔との隙間を小さくすると、薄板に歪みや亀裂などを生じてしまい、伝熱管との間に隙間を生じて、そこから第二の流体が漏れてしまう可能性がある。
【０００７】
さらには、邪魔板に孔を形成する場合、伝熱管と伝熱管との距離を設定して孔を形成しなければならないが、その距離の設定や穴開け作業にも時間がかかるといった問題も生じる。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、伝熱管と伝熱管との距離を短くした場合であっても、バリや歪み、亀裂などを生じることなく、また、孔と孔の隙間を一定に保つことができるようにした邪魔板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、熱交換の対象となる第一の流体を内部に流通させる複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられたヘッダと、当該伝熱管の外周部分に取り付けられる邪魔板とを備えてなる熱交換器における邪魔板の製造方法において、前記伝熱管を挿入することのできるリング状のリング部材を複数形成する工程と、当該形成された複数のリング部材を配列し、リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして邪魔板を形成する工程とを備えるようにしたものである。
【００１０】
このように、伝熱管を挿入することのできるリング部材を複数個用意しておき、そのリング部材を平面状に並べた後、それぞれのリング部材の隙間をロウ付けして邪魔板を形成すれば、従来のように薄板をドリルやパンチで孔開けする必要がなくなり、バリや歪み、亀裂を生じることがなくなる。また、リング部材同士を密着させた状態でそれぞれの隙間を穴埋めすれば、リング部材の肉厚によって伝熱管同士の隙間を均一に設定することができるようになる。
【００１１】
また、別の発明では、伝熱管を挿入することのできる鞘管を複数形成する工程と、当該形成された複数の鞘管を束ね、鞘管と鞘管の隙間を穴埋めする工程と、当該穴埋めされた複数の鞘管を、その鞘管の軸を横切るように切断して邪魔板を形成することもできる。
【００１２】
このようにすれば、穴埋めされた複数の鞘管を切断することによって一度に大量の邪魔板を形成することができるようになる。
【００１３】
また、このような発明において、前記鞘管と鞘管との隙間に隙間挿入部材を配置し、その後、鞘管と鞘管との隙間を穴埋めするようにすることもできる。
【００１４】
このようにすれば、その隙間挿入部材によって鞘管同士の隙間を小さくしてロウ材の量を減らすことができるとともに、隙間挿入部材を使って毛細管現象によりロウ材を鞘管の奥深くまで浸透させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、伝熱管を挿入することのできるリング部材を複数個用意しておき、そのリング部材を平面状に並べた後、それぞれのリング部材の隙間をロウ付けして邪魔板を形成すれば、従来のように薄板をドリルやパンチで孔開けする必要がなくなり、バリや歪み、亀裂を生じることがなくなる。また、リング部材同士を密着させた状態でそれぞれの隙間を穴埋めすれば、リング部材の肉厚によって伝熱管同士の隙間を均一に設定することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態における多管式熱交換器の概略図
【図２】同形態における邪魔板や伝熱管、シェルを示す斜視図
【図３】同形態における邪魔板を示す概略斜視図
【図４】同形態における邪魔板の製造工程を示す図
【図５】他の実施の形態における邪魔板の製造工程を示す図
【図６】伝熱管を挿入するための字具を示す図
【図７】従来例における多管式熱交換器の概略図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。この実施の形態における多管式熱交換器１は、図１に示すように、伝熱管２の両側に仕切板５３を含むヘッダ５を設けて、伝熱管２に第一の流体を流入・排出させるとともに、この伝熱管２内を流れる第一の流体に対して、その伝熱管２の外側から第二の流体を接触させて第一の流体と熱交換させるようにしたものであって、シェル４で囲まれた胴内空間Ｓに複数の邪魔板３を交互に配置させるようにしたものである。そして、特徴的には、図３に示すように、その邪魔板３を、複数のリング部材３１ａと、そのリング部材３１ａを密着させた場合におけるそれぞれの隙間をロウ付けするロウ材３２とで構成し、その邪魔板３のリング部材３１ａの孔に伝熱管２を挿入して固定できるようにしたものである。以下、この実施の形態における多管式熱交換器１の構成、および、それに使用される邪魔板３の製造方法について説明する。
【００１８】
まず、この多管式熱交換器１における伝熱管２は、内側に第一の流体を通すことができる熱伝導性の高い金属製のパイプで構成されるもので、例えば、外径寸法が１．６ｍｍ、内径寸法が１．３ｍｍ程度の極細のパイプで構成される。この伝熱管２の中央部分は、図１に示すように、ヘッダ５の仕切板５３とシェル４によって密閉された胴内空間Ｓの内部に設けられており、一方、左右の端部については、ヘッダ５と胴内空間Ｓとを仕切る仕切板５３に取り付けられている。このシェル４の上部には第二の流体を流入させる第二流入部４３を設けており、また、他端側の下部には第二排出部４４を設けてそこから第二の流体を排出せるようにしている。このシェル４については、束ねられた伝熱管２を軸方向に挿入できるような筒状体に構成してもよく、あるいは、図２に示すように、長手方向に沿って分割した胴部要素４１ａ、４１ｂを対向させて溶着せるようにしてもよい。この胴部要素４１ａ、４１ｂを溶着せる場合は、あらかじめ、図１に示す第二流入部４３や第二排出部４４を取り付けるための半円状の切欠部４２を設けておき、この半円状の切欠部４２に筒状の第二流入部４３や第二排出部４４をロウ付けできるようにしておく。また、仕切板５３と内接する部分についても、同様に、ロウ付けできるようにして第一の流体や第二の流体をそれぞれ漏れないようにしておく。
【００１９】
一方、ヘッダ５は、仕切板５３の孔に挿入された伝熱管２に第一の流体を流入せるとともに、他端側でその第一の流体を排出せるようにしたものである。この熱交換の対象となる第一の流体を流入せる場合は、一方のヘッダ５側に、第一の流体を流入せる第一流入部５１を設けておき、また、他方側のヘッダ５側に、第二の流体を排出せる第一排出部５２を設けておいて、そこから排出せるようにしている。
【００２０】
そして、このような構成において、邪魔板３は胴内空間Ｓの伝熱管２に取り付けられ、伝熱管２の熱を拡散せる作用と、胴内空間Ｓに流入された第二の流体を蛇行せる作用とを担うように構成される。
【００２１】
まず、この邪魔板３は、図３に示すように、伝熱管２を挿入させることができるようなリング状のリング部材３１ａを複数設けておき、これらのリング部材３１ａを平面状に並べて密着させた状態で、それぞれの隙間（すなわち、リング部材３１ａとリング部材３１ａの隙間）をロウ付けするように構成されている。このリング部材３１ａとしては、例えば、外径寸法が約２．０ｍｍ、内径寸法１．６ｍｍ程度（肉厚が０．４ｍｍ）の金属製部材によって構成され、軸方向の厚みについては、第二の流体を蛇行せる際の圧力に耐えられる程度の薄さに設定される。ここでロウ付けするためのロウ材３２としては、銀やアルミ、リン銅、鉛などの粉末を含むものが用いられ、これをリング部材３１ａの隙間に封入して加熱することによってリング部材３１ａの隙間を封入させるようにしている。また、このロウ材３２については比較的コストがかかるため、図３に示すように、リング部材３１ａとリング部材３１ａの略三角形状をなす隙間にワイヤーなどの線材３３（図３においては線材３３を切断した状態を示している）を設け、隙間空間を小さくした状態でロウ材３２を注入せるようにしてもよい。このとき、この線材３３については、各リング部材３１ａを密着させた状態で、その隙間に挿入できる程度の細さのものであってもよく、あるいは、各リング部材３１ａの隙間を広げたい場合は、その線材３３を太くして各リング部材３１ａの隙間を広げるようにしてもよい。
【００２２】
次に、このように構成された邪魔板３の製造方法について図４や図５を用いて説明する。
【００２３】
この邪魔板３を製造する場合は、まず、伝熱管２を挿入することのできる鞘管３１を複数本用意し、それぞれの鞘管３１を互いに密着させた状態で、シェル４に収まるような円形に束ねておく。この鞘管３１を束ねる場合は、密着して整列された一列目の鞘管３１の谷間に二列目の鞘管３１が収まるようにし、このように各列の鞘管３１を交互に密着させていく（図４（ａ））。
【００２４】
次に、このように束ねられた鞘管３１をシェル４の大きさに対応した筒状体３５で囲い込み、各鞘管３１と鞘管３１の隙間や筒状体３５との隙間にロウ材３２を注入する。このとき、必要に応じてその隙間に線材３３を挿入してロウ材３２を注入することもできる。線材３３を挿入しておくと、ロウ材３２の量を減らすことができるとともに、その線材３３に伝って毛細管現象で鞘間の隙間にロウ材３２を浸透せることができるようになる。なお、図４においては線材３３を省略している。そして、このように、ロウ材３２を注入させた後、高熱でロウ材３２を溶かして穴埋めし、全体として円形の鞘管３１の束を形成する（図４（ｂ））。
【００２５】
このように鞘管３１の束を形成した後、今度は、その側面に軸方向に沿った目印３４を複数入れ、その鞘管３１の束を軸を横切る方向（好ましくは直角方向）に切断する（図４（ｃ））。そして、これをほぼ半円状に切断して、邪魔板３を形成する（図４（ｄ））。
【００２６】
また、このようにロウ材３２で隙間などを埋めた後に切断するのではなく、図５に示すように、先に、束ねられた鞘管３１の束（図５（ａ））を軸を横切る方向に切断し（図５（ｂ））、その後、その切断によって得られたリング部材３１ａを平面状に並べて筒状体３５で囲い込み、それらの隙間をロウ付けする（図５（ｃ））。このように先に切断してからロウ付けすると、ロウ材３２を確実に隙間に注入せることができるというメリットがある。一方、前者のように全体をロウ付けした後に切断する方法を用いれば、切断工程で各鞘管３１の配列状態が崩れることがなくなるというメリットがある。このため、これらの製造方法のいずれかを選択するかについては、いずれかのメリットを適宜選択して用いるようにするとよい。
【００２７】
そして、この円形状にロウ付けされた邪魔板３をほぼ半円状に切断し（図５（ｄ））、第二の流体を蛇行せるための邪魔板３を形成する。なお、ここでは、円形状に邪魔板３を形成した後に半円状に切断するようにしているが、鞘管３１を半円状に束ねて半円筒状の筒状体３５で囲い込み、その後、各隙間をロウ付けするようにしてもよい。また、ここでは、半円状の邪魔板３を形成する場合について説明するが、リング状の邪魔板３と、その中空部に対応した円形の邪魔板３を形成するようにしてもよく、あるいは、他の形状をなすように形成してもよい。
【００２８】
そして、このように構成された邪魔板３に伝熱管２を挿入していく（図２および図３）。邪魔板３に伝熱管２を通す場合、まずは、邪魔板３の側面に設けられた目印３４を一致させて複数の邪魔板３を重ね合わせ、その状態で伝熱管２を邪魔板３のリング部材３１ａの内側に通す。
【００２９】
なお、このとき、細い鞘管３１の内部に伝熱管２を通すのには時間がかかるため、図６に示すような治具３６を用いて鞘管３１内に伝熱管２を挿入せるようにしてもよい。この治具３６は、その鞘管３１とほぼ同じ外径寸法を有し、内径寸法が上部に行くに従って大きくなるようにしたものであって、その鞘管３１と同様にリング部材を密着させてロウ付けしたものである。そして、このように外径寸法を同じにすることによって、切断された鞘管３１と同じ配列状態にし、かつ、内径寸法の大きな上側部分から伝熱管２を挿入していくことにより、最終的に、最下方の鞘管３１に挿入せるようにしている。
【００３０】
そして、このように伝熱管２を通し終えた後、それぞれの邪魔板３を一定間隔おきに配置して（図２）、それぞれの邪魔板３を伝熱管２にロウ付けしていく。すると、各伝熱管２の隙間については、リング部材３１ａの肉厚の寸法で統一された状態となり、肉厚の薄いリング部材３１ａを用いることにより、伝熱管２の隙間を小さくして多くの伝熱管２を取り付けることができるようになる。
【００３１】
このように、上記実施の形態の形態によれば、伝熱管２を挿入せることのできるリング部材３１ａを複数個用意しておき、そのリング部材３１ａを平面状に並べてそれぞれのリング部材３１ａの隙間をロウ付けして邪魔板３を形成するようにしたので、従来のように薄板をドリルやパンチを用いて孔開けする必要がなくなり、バリや歪み、亀裂を生じることがなくなる。また、リング部材３１ａ同士を密着させた状態でそれぞれの隙間を穴埋めすれば、リング部材３１ａの肉厚によって伝熱管２同士の隙間を均一に設定することができるようになる。
【００３２】
また、鞘管３１と鞘管３１との隙間に隙間挿入部材である線材３３を配置し、その後、鞘管３１と鞘管３１との隙間を穴埋めするようにしたので、その隙間挿入部材によって鞘管３１同士の隙間を小さくしてロウ材３２の量を減らすことができるとともに、隙間挿入部材を使って毛細管現象によりロウ材３２を鞘管３１の奥深くまで浸透せることができるようになる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。
【００３４】
例えば、上記実施の形態では、左右にヘッダ５を有する多管式熱交換器１に邪魔板３を取り付ける場合について説明したが、一本の長い伝熱管２をＵ字状に屈曲させて流入側のヘッダ５と排出側のヘッダ５を上下に隣接せる多管式熱交換器１に邪魔板を取り付けるようにしてもよい。
【００３５】
また、上記実施の形態では、リング部材３１ａとして外形が円形状をなすものを用いたが、外形については矩形状であってもよい。例えば、長方形状をなすリング部材３１ａを用いる場合は、各リング部材３１ａを密着させた場合、それぞれの隙間が密着するようになるため、ほとんどロウ材３２を使用することなく溶着させることができるというメリットがある。
【００３６】
さらに、上記実施の形態では、伝熱管２として断面が円形のものを用いたが、断面が矩形状もしくは扁平状をなすものを用いてもよい。このとき、リング部材３１ａや鞘管３１については、これに対応して、その矩形状や扁平状をなす伝熱管２に内接せるようなものを用いるとよい。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・多管式熱交換器
２・・・伝熱管
３・・・邪魔板
３１・・・鞘管
３１ａ・・・リング部材
３２・・・ロウ材
３３・・・線材
３４・・・目印
３５・・・筒状体
３６・・・治具
４・・・シェル
４０・・・胴内空間
４１ａ、４１ｂ・・・胴部要素
４２・・・切欠部
４３・・・第二流入部
４４・・・第二排出部
５・・・ヘッダ
５１・・・第一流入部
５２・・・第一排出部
５３・・・仕切板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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