(57)【要約】【課題】ヘッダ壁面の孔部と伝熱管との隙間を確実にロウ付けするとともに、伝熱管の先端位置も統一できるようにする。【解決手段】熱交換器１のヘッダ壁面２１の孔部２２と伝熱管３との隙間をロウ付けする場合、そのロウ材６を、ヘッダ壁面２１に接触しうる接触部６１と、当該接触部６１をヘッダ壁面２１に接触させた状態で伝熱管３の先端を当接させる当接部６２とを有するように構成しておく。そして、このようなロウ材６を用いて伝熱管３との隙間をロウ付けする場合、ヘッダ壁面２１にロウ材６を接触させ、その状態で、伝熱管３の先端をロウ材６に設けられた当接部６２に当接させる。そして、高温の炉内でロウ材６を溶解させる。また、このロウ材６として、孔部２２に対応した小径孔を形成し、そこにバリで形成して、そのバリを孔部２２に挿入した状態で伝熱管３の先端を位置決めする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッダと、当該ヘッダを構成するヘッダ壁面に形成された孔部に挿入される伝熱管とを備え、当該ヘッダ壁面の孔部に伝熱管を挿入してそれぞれの隙間をロウ材でロウ付けする伝熱管のロウ付け方法において、
前記ロウ材を、前記ヘッダ壁面に接触しうる接触部と、当該接触部をヘッダ壁面に接触させた状態で前記伝熱管の先端を当接させる当接部とを有するように構成しておき、
当該ロウ材を、前記ヘッダ壁面に接触させる工程と、
当該ロウ材をヘッダ壁面に接触させた状態で、前記伝熱管の先端をロウ材に設けられた当接部に当接させる工程と、
当該伝熱管の先端を前記当接部に当接させた状態でロウ材を溶解させて前記孔部と伝熱管との隙間をロウ付けする工程と、
を備えるようにしたことを特徴とする伝熱管のロウ付け方法。
【請求項２】
前記当接部が、前記孔部よりも小径に構成された小径孔で構成されるものである請求項１に記載の伝熱管のロウ付け方法。
【請求項３】
前記当接部が、前記ヘッダ壁面の孔部の内側に屈曲するように構成されるものである請求項１に記載の伝熱管のロウ付け方法。
【請求項４】
ヘッダと、当該ヘッダを構成するヘッダ壁面の孔部に挿入される伝熱管とを備えてなり、当該ヘッダ壁面の孔部に伝熱管を挿入してそれぞれの隙間をロウ材でロウ付けする熱交換器において、前記ロウ材が、
前記ヘッダ壁面に接触しうる接触部と、
当該接触部をヘッダ壁面に接触させた状態で、前記伝熱管の先端を当接させる当接部と、
を備えて構成されるものであることを特徴とする熱交換器。
【請求項５】
前記当接部が、前記孔部よりも小径に構成された小径孔で構成されるものである請求項４に記載の伝熱管のロウ付け方法。
【請求項６】
前記当接部が、前記ヘッダ壁面の孔部の内側に屈曲するように構成されるものである請求項４に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッダ壁面に伝熱管を取り付ける際に、ヘッダ壁面の孔部と伝熱管との隙間を確実にロウ付けするとともに、その挿入された伝熱管の先端位置を揃えることができるようにした熱交換器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的なシェルアンドチューブ式の熱交換器の構造を図６に示す。図６において、符号７１はヘッダであり、符号７２は伝熱管、符号７３はバッフルプレート、符号７４はシェルである。
【０００３】
このようなシェルアンドチューブ式の熱交換器を製造する場合は、複数の伝熱管７２をヘッダ壁面７１０の孔部７１１に挿入し、そのヘッダ壁面７１０に挿入される伝熱管７２の先端位置を揃えた状態で伝熱管７２と孔部７１１との隙間をロウ付けする。この伝熱管７２と孔部７１１の隙間をロウ付けする方法としては、例えば、粉状のロウ材を隙間に塗布し、この粉状のロウ材を溶解させて伝熱管との隙間をロウ付けする方法や、伝熱管の表面にメッキを形成しておき、このメッキを溶解させて伝熱管との隙間をロウ付けする方法などが一般的に行われている。また、下記の特許文献１には、図７に示すように、先端部分を細くして段差７２２を有するようにした伝熱管７２を形成し、この先端部分からリングロウ７５を挿入して、段差７２２とヘッダ壁面７１０との間にリングロウ７５を挟み込んで溶解させるようにした方法なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３０４７９２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、このような従来のロウ付けの方法では次のような問題を生ずる。
【０００６】
すなわち、従来のような粉状のロウ材を隙間に塗布して溶解させる方法では、伝熱管の本数が多いとその塗布の作業に時間がかかり、また、塗布むらを生じてしまった場合は、冷媒の漏れを生じてしまう可能性がある。また、伝熱管の周囲に形成されたメッキを溶解させてロウ付けする方法では、伝熱管と孔部との隙間が大きいとメッキによって隙間を埋めることができず、冷媒が漏れてしまう可能性がある。さらには、図７に示すようなリングロウを伝熱管に取り付けてロウ付けする方法では、リングロウをヘッダ壁面に押圧させるための段差を形成しておかなければならず、その段差の形成のために製造コストがかかってしまう。このとき、段差を形成することなくリングロウを取り付けてロウ付けする方法も考えられるが、このような段差を形成しないと、伝熱管をヘッダ壁面の孔部に挿入する際、伝熱管の先端部分の挿入量を調整することが難しくなり、伝熱管をヘッダ壁面に挿入し過ぎたりして挿入量にばらつきを生じてしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、ヘッダ壁面の孔部と伝熱管との隙間を確実にロウ付けするとともに、伝熱管の先端位置も揃えることができるようにした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】
【０００８】
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、ヘッダと、当該ヘッダを構成するヘッダ壁面に形成された孔部に挿入される伝熱管とを備え、当該ヘッダ壁面の孔部に伝熱管を挿入してそれぞれの隙間をロウ材でロウ付けする伝熱管のロウ付け方法において、前記ロウ材を、前記ヘッダ壁面に接触しうる接触部と、当該接触部をヘッダ壁面に接触させた状態で前記伝熱管の先端に当接させる当接部とを有するように構成しておき、前記ヘッダ壁面に前記ロウ材を接触させる工程と、当該ロウ材をヘッダ壁面に接触させた状態で、前記伝熱管の先端をロウ材に設けられた当接部に当接させる工程と、当該伝熱管の先端を前記当接部に当接させた状態でロウ材を溶解させて前記孔部と伝熱管との隙間をロウ付けする工程とを備えるようにしたものである。
【０００９】
このようにすれば、伝熱管の先端をロウ材に当接させた状態でロウ付けするので、伝熱管の先端部分を揃えることができるとともに、板状のロウ材でロウ付けするので、充分かつ均一に伝熱管と孔部との隙間を埋めることができるようになる。
【００１０】
また、前記当接部を構成する場合、前記孔部よりも小径に構成された小径孔によって当接部を構成する。
【００１１】
このようにすれば、ロウ材に小径孔を設けているため、その小径孔によって伝熱管の先端部分を穴埋めしてしまうようなことがなくなり、伝熱管の詰まりを防止することができるようになる。
【００１２】
さらには、前記当接部として、前記ヘッダ壁面の孔部の内側に屈曲させる屈曲部を有するように構成する。
【００１３】
このようにすれば、屈曲部を孔部の内側に挿入することによって、小径孔と孔部との位置合わせを行うことができ、その状態で簡単に伝熱管を挿入させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ヘッダと、当該ヘッダを構成するヘッダ壁面に形成された孔部に挿入される伝熱管とを備え、当該ヘッダ壁面の孔部に伝熱管を挿入してそれぞれの隙間をロウ材でロウ付けする伝熱管のロウ付け方法において、前記ロウ材を、前記ヘッダ壁面に接触しうる接触部と、当該接触部をヘッダ壁面に接触させた状態で前記伝熱管の先端に当接させる当接部とを有するように構成しておき、前記ヘッダ壁面に前記ロウ材を接触させる工程と、当該ロウ材をヘッダ壁面に接触させた状態で、前記伝熱管の先端をロウ材に設けられた当接部に当接させる工程と、当該伝熱管の先端を前記当接部に当接させた状態でロウ材を溶解させて前記孔部と伝熱管との隙間をロウ付けする工程とを備えるようにしたので、伝熱管の先端部分を揃えることができるとともに、板状のロウ材でロウ付けするので、充分かつ均一に伝熱管と孔部との隙間を埋めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施の形態における熱交換器を示す図
【図２】伝熱管が突出した状態でロウ付けした状態を示す図
【図３】第一の実施の形態におけるロウ材を使用した状態を示す図
【図４】第二の実施の形態におけるロウ材を使用した状態を示す図
【図５】第三の実施の形態におけるロウ材を使用した状態を示す図
【図６】従来の一般的なシェルアンドチューブ式の熱交換器を示す図
【図７】従来例におけるリングロウを使用したロウ付けを示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。この実施の形態における熱交換器１は、図１に示すように、ヘッダ２や伝熱管３、バッフルプレート４、シェル５などを備えてなるものであって、そのヘッダ２を構成するヘッダ壁面２１に孔部２２を形成して伝熱管３を挿入し、その伝熱管３と孔部２２との隙間をロウ付けするようにしたものである。そして、特徴的には、そのロウ付けを行う場合に、図２から図５などに示すように、ヘッダ壁面２１の大きさに対応した板状のロウ材６を用意しておき、そのロウ材６をヘッダ壁面２１に接触させるとともに、そのロウ材６に伝熱管３の先端部を当接させてロウ付けするようにしたものである。以下、本実施の形態における熱交換器１の構造およびその製造方法について説明する。
【００１７】
まず、この実施の形態における熱交換器１は、図１に示すように、左右に設けられたヘッダ２や、これらヘッダ２の間に設けられる複数本の伝熱管３、その伝熱管３の軸方向と直交する方向に設けられるバッフルプレート４、これらの伝熱管３やバッフルプレート４を覆うシェル５などを備えて構成されている。このヘッダ２は、シェル５とヘッダ壁面２１とによって囲まれた領域で構成されており、ここに冷媒である第一流体を第一流入口２３から流入させ、そこから各伝熱管３に分岐させるようにしている。一方、伝熱管３は、そのヘッダ壁面２１に設けられた孔部２２に挿入された状態でロウ付けされ、その外側表面やバッフルプレート４などを介して第一流体の熱を外部に拡散させるようにしている。
【００１８】
このような熱交換器１において熱交換の対象となる第二流体を冷却もしくは加熱させる場合、第一流体を一方のヘッダ２の第一流入口２３から流入させ、そのヘッダ２からそれぞれの伝熱管３に分岐させるとともに、反対側のヘッダ２を介して第一排出口２４から排出させる。一方、ヘッダ２を介してそれぞれの伝熱管３に分岐された第一流体については、その伝熱管３の外側表面やバッフルプレート４を介して熱を外部に拡散させる。また、第二流体については、左右のヘッダ壁面２１とシェル５によって囲まれた中央の仕切空間Ｓ内に第二流入口５１から流入され、伝熱管３やバッフルプレート４に蓄えられた熱と熱交換しながら第二排出口５２から排出される。
【００１９】
このような構成において、一般的に冷媒である第一流体は、比較的高圧な状態でヘッダ２内に流入されるため、ヘッダ壁面２１と伝熱管３との隙間を確実にロウ付けしておかなければならない。また、伝熱管３の先端については、ヘッダ壁面２１からの突出量がばらついていると、各伝熱管３への流入量がばらつく可能性があり、さらには、ロウ付けする際に、図２に示すように、表面張力によって突出している伝熱管３の先端側にロウ材６が流れてしまい、無駄なロウ材が発生してしまう。そこで、ロウ材６を用いて伝熱管３と孔部２２の隙間をロウ付けする際には、確実にロウ材６を伝熱管３との隙間に流し込むようにするとともに、伝熱管３の突出量を統一できるようにしておく。
【００２０】
このようなロウ材６としては、第一の実施の形態では、図３に示すように無孔円板状のロウ材６を用いるようにする。このロウ材６は、ヘッダ壁面２１の大きさや形状に対応した大きさや形状を有するもので、ヘッダ壁面２１と重ね合わせて使用される。このロウ材６を用いて伝熱管３との隙間をロウ付けする場合は、まず、ロウ材６の表面である接触部６１をヘッダ壁面２１の表面に接触させ、その状態で反対側の孔部２２から伝熱管３を挿入する。すると、その伝熱管３の先端部分がロウ材６に当接し、そこで挿入量が揃えられる。そして、このように先端部分を揃えた状態で高温の炉内でロウ材６を溶解させ、ロウ材６を伝熱管３と孔部２２との隙間を穴埋めする。
【００２１】
なお、このように円板状のロウ材６を用いて伝熱管３との隙間をロウ付けする場合、伝熱管３における先端の開口部分がロウ材６で覆われているため、そのロウ材６によって開口部分が塞がれてしまう可能性がある。そこで、図３の下図に示すように、伝熱管３の軸方向に棒状のロウ材６０を挿入し、その先端を円板状のロウ材６に当接させる。すると、その棒状のロウ材６０の溶解によって伝熱管３の開口部に位置する円板状のロウ材６を伝熱管３の内側に引き込むことができ、その開口部を塞いでしまうことを防止することができる。この棒状のロウ材６０を挿入して溶解させる際は、同時に、伝熱管３の内側にスパイラス状のコイルスプリングを挿入しておき、このコイルスプリングを棒状のロウ材６０によって伝熱管３の内壁に溶着させるようにする。
【００２２】
また、第二の実施の形態では、図４に示すように、円板状のロウ材６にヘッダ壁面２１の孔部２２に対応して小径孔を形成しておき、その小径孔と孔部２２とを一致させてロウ付けする方法を用いることもできる。ここで、その小径孔としては、図４の下図に示すように、孔部２２に挿入された伝熱管３の先端部分を当接させることができるような内径を有するものであって、しかも、伝熱管３の先端部分の開口部を塞いでしまわないような内径にしておく。そして、このようなロウ材６を用いて伝熱管３をロウ付けする場合は、ロウ材６の表面である接触部６１をヘッダ壁面２１に接触させ、ヘッダ壁面２１の孔部２２とロウ材６の小径孔とを一致させる。そして、このように孔部２２と小径孔を一致させた状態で、ヘッダ壁面２１の反対側から伝熱管３を挿入し、その先端部分をロウ材６に当接させる。このとき、伝熱管３の先端部分の開口部は、ロウ材６の小径孔の開口部分によって開口した状態となっている。そして、このように伝熱管３を当接させた状態で、ロウ材６を高温の炉内で溶解し、そのロウ材６を伝熱管３と孔部２２の隙間に流し込んでロウ付けする。なお、この第二の実施の形態では、棒状のロウ材６０を使用しなくても伝熱管３の開口部を塞いでしまうことがないが、スパイラススプリングをロウ付けする場合は、同様に、その棒状のロウ材６０の先端を小径孔の縁などに接触させ、棒状のロウ材６０の挿入量を規制するようにしてもよい。
【００２３】
さらに、第三の実施の形態では、図５に示すように、円板状のロウ材６にヘッダ壁面２１の孔部２２に対応した小径孔を形成するようにしたものであって、その小径孔の縁に、孔部２２の内側に屈曲した挿入部６３を形成するようにしたものである。この挿入部６３を形成する場合、例えば、パンチングやドリルなどによって小径孔の縁にバリを形成し、そのバリを孔部２２に挿入できるようにする方法や、小径孔の縁の一部を強制的に屈曲させて孔部２２内に挿入できるようにする方法を用いることができる。そして、このような挿入部６３を形成したロウ材６で伝熱管３をロウ付けする場合、その小径孔の挿入部６３を孔部２２に挿入させ、ロウ材６の表面である接触部６１とヘッダ壁面２１とを接触させる。そして、その状態で、ヘッダ壁面２１の反対側から伝熱管３を挿入し、その伝熱管３の先端部分を挿入部６３の先端部分である当接部６２に当接させる。このとき、伝熱管３の先端部分は、孔部２２に完全に挿入されていない状態となっている。そして、このように伝熱管３を挿入部６３に当接させた状態で高温の炉内で加熱させ、ロウ材６を溶解させて伝熱管３との隙間を穴埋めする。このように孔部２２の内側へと屈曲させた挿入部６３を設けておけば、その溶解によってヘッダ壁面２１の表面のロウ材６を孔部２２の縁部分から内側へと引き込むことができ、より多くのロウ材６を孔部２２側に導くことができるようになる。
【００２４】
また、この挿入部６３を形成する場合、その先端部については、伝熱管３と孔部２２との隙間に挟み込ませることができる程度の薄さにしておき、伝熱管３を挿入する際、その挿入部６３の先端部を孔部２２との間に挟み込ませて固定できるようにすることもできる。このようにした場合は、その隙間に挟み込まれたロウ材６によって、伝熱管３との隙間に確実にロウ材６を染み込ませることができるとともに、その挟み込みによってロウ材６をヘッダ壁面２１に保持させることができるため、ロウ材６を溶解させる際に、ロウ材６をヘッダ壁面２１に押圧させて接触させておく必要がなくなるというメリットを得ることができる。
【００２５】
そして、このようにヘッダ壁面２１に伝熱管３をロウ付けした後、その周囲にシェル５を取り付け、そのシェル５とヘッダ壁面２１との隙間をロウ付けして、ヘッダ２や仕切空間を形成するようにする。
【００２６】
このように上記実施の形態によれば、ヘッダ２と、当該ヘッダ２を構成するヘッダ壁面２１に形成された孔部２２に挿入される伝熱管３とを備え、当該ヘッダ壁面２１の孔部２２に伝熱管３を挿入してそれぞれの隙間をロウ材６でロウ付けする伝熱管３のロウ付け方法において、前記ロウ材６を、前記ヘッダ壁面２１に接触しうる接触部６１と、当該接触部６１をヘッダ壁面２１に接触させた状態で前記伝熱管３の先端を当接させる当接部６２とを有するように構成しておき、前記ヘッダ壁面２１にロウ材６を接触させた後、伝熱管３の先端をロウ材６の当接部６２に当接させてロウ付けするようにしたので、伝熱管３の先端位置を揃えることができるとともに、板状のロウ材６でロウ付けするため、充分かつ均一に伝熱管３と孔部２２との隙間を埋めることができるようになる。
【００２７】
また、第二の実施の形態では、ヘッダ壁面２１の孔部２２よりも小径に構成された小径孔を設け、その小径孔の縁近傍に伝熱管３を当接させるようにしたので、ロウ材６によって伝熱管３の開口部分が穴埋めされてしまうことがなくなり、伝熱管３の詰まりを防止することができるようになる。
【００２８】
さらに、第三の実施の形態では、当接部６２として、ヘッダ壁面２１の孔部２２の内側に屈曲する挿入部６３の先端に設けるようにしたので、その挿入部６３を孔部２２に挿入させることによって、ロウ材６の小径孔とヘッダ壁面２１の孔部２２とを簡単に位置合わせすることができるようになる。
【００２９】
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。
【００３０】
例えば、上記実施の形態では、シェルアンドチューブ式の熱交換器１を例に挙げて説明したが、シェルアンドチューブ式の熱交換器以外の熱交換器においても、同様の構成を用いることができる。
【００３１】
また、上記実施の形態では、ヘッダ壁面２１とシェル５で囲まれる空間でヘッダ２を構成するようにしたが、チューブもしくはボックス状のヘッダを用いる場合は、そのチューブもしくはボックス状のヘッダにおける伝熱管を挿入する面をヘッダ壁面とし、そのヘッダ壁面の内側（すなわち、チューブやボックスの内部空間側）にロウ材を挿入して同様にロウ付けするようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上記実施の形態では、ロウ材６としてヘッダ壁面２１に対応して円板状のロウ材６を用いるようにしたが、このロウ材については種々の形状や大きさのものを用いるようにしてもよく、例えば、チューブ状のヘッダを用いる場合は、そのチューブの内面に対応する湾曲形状のロウ材を用いるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１・・・熱交換器
２・・・ヘッダ
２１・・・ヘッダ壁面
２２・・・孔部
２３・・・第一流入口
２４・・・第一排出口
３・・・伝熱管
４・・・バッフルプレート
５・・・シェル
５１・・・第二流入口
５２・・・第二排出口
６・・・ロウ材
６０・・・棒状のロウ材
６１・・・接触部
６２・・・当接部
６３・・・挿入部
【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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