(57)【要約】【課題】  螺旋コイル管等を筒体等にろう付けしてなる熱交換器において、金属材料コストを削減することに加えて、成形加工時の割れ等が生じるのを防止する。【解決手段】  筒体１０の外周面に銅材を溶射することにより、その外周面に螺旋形の銅溶射層２０を形成する。次に、螺旋コイル管３０の開口端から、螺旋コイル管３０の内側に筒体１０を挿通し、螺旋コイル管３０が銅溶射層２０に重なるように位置合わせする。次に、螺旋コイル管３０と銅溶射層２０とを親和性のよい銅ろうを用いてろう付けすることにより、螺旋コイル管３０と筒体１０とを強固に接合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒体（１０）の外周面に金属材を溶射することにより、外周面に螺旋形の金属溶射層（２０）を形成する工程と、
螺旋コイル管（３０）の開口端（３１）から、螺旋コイル管（３０）の内側に筒体（１０）を挿通し、螺旋コイル管（３０）が金属溶射層（２０）に重なるように位置合わせする工程と、
螺旋コイル管（３０）と金属溶射層（２０）とを親和性のよいろう材（４０）でろう付けすることにより、螺旋コイル管（３０）と筒体（１０）とを接合する工程と、を備える熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記筒体（１０）がステンレスからなり、前記金属溶射層（２０）が銅からなり、前記螺旋コイル管（３０）が銅からなり、ろう材（４０）が銅ろうからなる請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記筒体（１０）がステンレスからなり、前記金属溶射層（２０）がニッケルからなり、前記螺旋コイル管（３０）がステンレスからなり、ろう材（４０）がニッケルろうからなる請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項４】
箱体（５０）の平坦な表面に金属材を溶射することにより、該表面にサーペンタイン形に蛇行する金属溶射層（６０）を形成する工程と、
サーペンタイン形に曲げ加工して蛇行した蛇行管（７０）を金属溶射層（６０）に重なるように位置合わせする工程と、
蛇行管（７０）と金属溶射層（６０）とを親和性のよいろう材（８０）でろう付けすることにより、蛇行管（７０）と箱体（５０）とを接合する工程と、を備える熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記箱体（５０）がステンレスからなり、前記金属溶射層（６０）が銅からなり、前記蛇行管（７０）が銅からなり、ろう材（８０）が銅ろうからなる請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
前記箱体（５０）がステンレスからなり、前記金属溶射層（６０）がニッケルからなり、前記蛇行管（７０）がステンレス製からなり、ろう材（８０）がニッケルろうからなる請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
筒体（１０）と、
筒体（１０）の外周面にコーティングされた螺旋形の金属溶射層（２０）と、
螺旋コイル管（３０）と、を備え、
筒体（１０）は、螺旋コイル管（３０）の開口端（３１）から螺旋コイル管（３０）の内側に挿通され、螺旋コイル管（３０）が金属溶射層（２０）に重ねられ、
螺旋コイル管（３０）と金属溶射層（２０）とが親和性のよいろう材（４０）でろう付けされることにより、螺旋コイル管（３０）と筒体（１０）とが接合された熱交換器。
【請求項８】
箱体（５０）と、
箱体（５０）の平坦な表面にコーティングされてなるサーペンタイン形に蛇行した金属溶射層（６０）と、
サーペンタイン形に折り曲げ加工して蛇行した蛇行管（７０）と、を備え、
蛇行管（７０）は金属溶射層（６０）に重ねられ、蛇行管（７０）と金属溶射層（６０）とが親和性のよいろう材（８０）でろう付けされることにより、蛇行管（７０）と箱体（５０）とが接合された熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、螺旋コイル管等を筒体等にろう付けしてなる熱交換器の製造方法及び熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ステンレス材で構成された筒体等の外周面に銅製の螺旋コイル管をろう付けにより接合し、螺旋コイル管の中に第１流体（例えば、ＣＯ２等の高温冷媒）を流通させ、筒体等の中に第２流体（例えば、水）を流通させ、両流体間の熱交換を行う熱交換器が知られている。
【０００３】
この場合、ろう付けの強度を高めるためには、ろう材が母材との間で親和性を持っていることが必要である。そこで、ステンレス材に銅材を貼り合わせてなるクラッド材で筒体等を構成し、銅材表面に螺旋コイルを銅ろうを用いてろう付けする方法、またはステンレス材の表面に銅メッキ処理を施して、銅メッキ表面に螺旋コイル等を銅ろうを用いてろう付けする方法が用いられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２２３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、筒体等をクラッド材で構成する方法では、ステンレス材の全面に銅材を貼り合わせることが通例であり、筒体等をステンレス材で構成し、銅メッキ処理を施す方法でも、ステンレス材の全面にメッキ処理を施すことが通例であることから、いずれにしても金属材料コスト（この場合は銅コスト）が高いという問題があった。
【０００６】
また、熱交換器の筒体等に対して、所定の成形加工（絞り加工や、拡げ加工等）を施すことが必要なことが多い。筒体等をクラッド材で構成する場合には、クラッド材そのものに成形加工を施すことになるが、その成形加工の形状によっては、クラッド材の剥がれや割れ等の不具合が生じることがあった。
【０００７】
筒体等をメッキ処理する場合でも、メッキ処理後に成形加工を施すことになるが、成形加工時にメッキの剥がれや割れ等の不具合が生じることがあった。このため、熱交換器の成形加工に制約が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題に鑑み、本発明による熱交換器の製造方法は、筒体（１０）の外周面に金属材を溶射することにより、外周面に螺旋形の金属溶射層（２０）を形成する工程と、螺旋コイル管（３０）の開口端（３１）から、螺旋コイル管（３０）の内側に筒体（１０）を挿通し、螺旋コイル管（３０）が金属溶射層（２０）に重なるように位置合わせする工程と、螺旋コイル管（３０）と金属溶射層（２０）とを親和性のよいろう材（４０）でろう付けすることにより、螺旋コイル管（３０）と筒体（１０）とを接合する工程と、を備える。
【０００９】
また、本発明による熱交換器の製造方法は、箱体（５０）の平坦な表面に金属材を溶射することにより、該表面にサーペンタイン形に蛇行する金属溶射層（６０）を形成する工程と、サーペンタイン形に曲げ加工して蛇行した蛇行管（７０）を金属溶射層（６０）に重なるように位置合わせする工程と、蛇行管（７０）と金属溶射層（６０）とを親和性のよいろう材（８０）でろう付けすることにより、蛇行管（７０）と箱体（５０）とを接合する工程と、を備える。
【００１０】
また、本発明による熱交換器は、筒体（１０）と、筒体（１０）の外周面にコーティングされた螺旋形の金属溶射層（２０）と、螺旋コイル管（３０）と、を備え、筒体（１０）は、螺旋コイル管（３０）の開口端（３１）から螺旋コイル管（３０）の内側に挿通され、螺旋コイル管（３０）が金属溶射層（２０）に重ねられ、  螺旋コイル管（３０）と金属溶射層（２０）とが親和性のよいろう材（４０）でろう付けされることにより、螺旋コイル管（３０）と筒体（１０）とが接合されたものである。
【００１１】
また、本発明による熱交換器は、箱体（５０）と、箱体（５０）の平坦な表面にコーティングされてなるサーペンタイン形に蛇行した金属溶射層（６０）と、  サーペンタイン形に折り曲げ加工して蛇行した蛇行管（７０）と、を備え、蛇行管（７０）は金属溶射層（６０）に重ねられ、蛇行管（７０）と金属溶射層（６０）とが親和性のよいろう材（８０）でろう付けされることにより、蛇行管（７０）と箱体（５０）とが接合されたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、螺旋コイル管等を筒体等にろう付けしてなる熱交換器において、金属溶射層を筒体等の表面に螺旋コイル管等の形に合わせて部分的に形成し、この金属溶射層と螺旋コイル管等とをろう付けしているので、金属材料コストを削減することができる。      
【００１３】
また、熱交換器の筒体等の成形加工時における金属材の剥がれや割れ等を防止して、成形加工の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における熱交換器を示す図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態における熱交換器を示す図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の実施形態における熱交換器及びその製造方法を図１乃至図４に基づいて説明する。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、熱交換器１００Ａを示す図で、図１（ａ）はその正面図と両端の部分断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）における螺旋形の銅溶射層を示す正面図、図１（ｃ）は熱交換器１００Ａの右側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図である。
【００１７】
図示のように、熱交換器１００Ａは、ステンレス製の筒体１０と、筒体１０の外周面にコーティングされた螺旋形の銅溶射層２０と、細長の銅管を螺旋コイル巻きして形成された螺旋コイル管３０と、を備えて構成される。銅溶射層２０は、螺旋コイル管３０と重ね合わせ可能なように同じ螺旋形に形成される。螺旋コイル管３０と銅溶射層２０とは、銅ろう４０を用いてろう付けされることにより、螺旋コイル管３０と筒体１０とが強固に接合されている。銅ろう４０は、母材である銅溶射層２０及び銅製の螺旋コイル管３０との間でよい親和性を持っている。
【００１８】
筒体１０は、円筒形状をなした外筒１１と、この外筒１１の中に挿通され円筒形状をなした内筒１２で構成され、外筒１１の表面に螺旋形の銅溶射層２０がコーティングされている。外筒１１と内筒１２の両端部は蓋体１３ａ，１３ｂにろう付けや溶接等により接合され、外筒１１と内筒１２の間に密封空間が形成される。筒体１０の一方の蓋体１３ａには、密封空間に連通する流入管体１４、他方の蓋体１３ｂには、密封空間に連通する流出管体１５が接続されている。
【００１９】
筒体１０は、螺旋コイル管３０の開口端３１から螺旋コイル管３０の内側に挿通され、螺旋コイル管３０が螺旋形の銅溶射層２０に重ねられる。螺旋コイル管３０を銅溶射層２０の幅の中に位置させるために、螺旋コイル管３０と銅溶射層２０のピッチは同じとし、銅溶射層２０の幅Ｗ１は、螺旋コイル管３０の幅Ｗ２より大きく形成してある。
【００２０】
しかして、熱交換器１００Ａは、螺旋コイル管３０の中に第１流体（例えば、ＣＯ２等の高温冷媒）を流通させ、筒体１０の密閉空間の中に第２流体（例えば、水）を流通させ、両流体間の熱交換を行うことができる。
【００２１】
次に、熱交換器１００Ａの製造方法を説明する。先ず、筒体１０の成形加工（絞り加工や、拡げ加工等）を必要に応じて行う。
【００２２】
次に、筒体１０の外周面に、銅材を溶射することにより、外周面に螺旋形の銅溶射層２０を形成する。この「溶射」は、表面処理法として知られた技術であり、銅材、好ましくは銅粉末を加熱により液滴化もしくは微粒子化して、高速ガス流に乗せて噴射ノズルから処理対象である筒体１０の外周面に吹き付けるというものである。この銅微粒子等が筒体  １０の外周面で凝固し密着することで銅溶射層２０が形成される。    
【００２３】
この溶射による銅溶射層２０の形成は、金属微粒子を吹き付けるという構成上、筒体１０の成形加工後であって、筒体１０が複雑な形状を有している場合にも容易に行うことができる。
【００２４】
この場合、噴射ノズルの噴射口を筒体１０に向けて固定しておき、筒体１０を筒軸の周りに一定速度で自転させ、かつ一定速度で水平移動させながら溶射を行うことで、一定のピッチを持った螺旋形の銅溶射層２０を形成することができる。
【００２５】
その後、螺旋コイル管３０の開口端３１から、螺旋コイル管３０の内側に筒体１０を挿通し、螺旋コイル管３０が銅溶射層２０に重なるように位置合わせする。そして、銅ろう棒を螺旋コイル管３０の上にセットし、加熱炉に搬入することで図２に示すように、螺旋コイル管３０と銅溶射層２０とをろう付けすることができる。
【００２６】
このように、この実施形態によれば、銅材を筒体１０の外周全面に形成するのではなく、螺旋コイル管３０の螺旋形に合わせて部分的に形成したので、金属材料コストを削減することができる。また、筒体１０の成形加工を施した後に、銅溶射層２０を形成することができるので、成形加工時に銅溶射層２０の割れ等の不具合が生じるおそれはない。
【００２７】
なお、螺旋コイル管３０を筒体１０と同じステンレスで構成し、銅溶射層２０に代えてニッケル溶射層を採用し、ろう材として、銅ろう４０に代えてニッケルろうを採用しても同じ効果を得ることができる。この場合、ニッケルろうは、母材であるニッケル溶射層及びニッケル製の螺旋コイル管３０との間でよい親和性を持っている。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
図３は、熱交換器１００Ｂを示す図で、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は、その正面図、図３（ｃ），（ｄ）はサーペンタイン形に蛇行する銅溶射層を示す平面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線における断面図である。
【００２９】
図示のように、熱交換器１００Ｂは、ステンレス製で扁平直方体形の箱体５０と、箱体５０の平坦な表面（広い上面と裏面）にコーティングされてなるサーペンタイン形に蛇行した銅溶射層６０と、細長の銅管をサーペンタイン形に折り曲げ加工して蛇行した銅製の一対の蛇行管７０と、を備えて構成される。銅溶射層６０は、蛇行管７０と重ね合わせ可能なように同じサーペンタイン形に形成される。
【００３０】
一対の蛇行管７０は、それぞれ箱体５０の上面と裏面で銅溶射層６０に重ねられ、それぞれの蛇行管７０と銅溶射層６０とが、銅ろう８０によりろう付けされることにより、一対の蛇行管７０と箱体５０とが強固に接合されている。銅ろう８０は、母材である銅溶射層６０及び銅製の蛇行管７０との間でよい親和性を持っている。
【００３１】
箱体５０の狭い側面とその対向面には、箱体５０の内部密閉空間に連通する流入管体５１と流出管体５２がそれぞれ接続されている。一対の蛇行管７０の流体入口７１は入口ヘッダー７２に接続され、一対の蛇行管７０の流体出口７３は出口ヘッダー（不図示）に接続されている。
【００３２】
蛇行管７０を銅溶射層６０の幅の中に位置させるために、銅溶射層６０と蛇行管７０のピッチは同じとし、銅溶射層６０の幅Ｗ１は、蛇行管７０の幅Ｗ２より大きく形成してある。
【００３３】
サーペンタイン形に蛇行した銅溶射層６０は図３（ｃ）に示すように、蛇行管７０の形に合わせて、コーナー部で滑らかに屈曲させてもよいし、図３（ｄ）に示すように直角に屈曲させてもよい。なお、図３中の○印は、蛇行管７０の設置位置を示している。
【００３４】
しかして、熱交換器１００Ｂは、蛇行管７０の中に第１流体（例えば、ＣＯ２等の高温冷媒）を流通させ、箱体５０の内部密閉空間の中に第２流体（例えば、水）を流通させ、両流体間の熱交換を行うことができる。
【００３５】
次に、熱交換器１００Ｂの製造方法を説明する。先ず、箱体５０の成形加工（絞り加工や、拡げ加工等）を必要に応じて行う。
【００３６】
次に、箱体５０の平坦な表面（広い上面と裏面）銅材を溶射することにより、該表面にサーペンタイン形に蛇行する銅溶射層６０を形成する。この場合、噴射ノズルを箱体５０に対して走査することにより、銅溶射層６０を形成することができる。
【００３７】
その後、細長の銅管をサーペンタイン形に曲げ加工してなる蛇行した蛇行管７０を銅溶射層６０に重なるように位置合わせする。そして、銅ろう棒を蛇行管７０の上にセットし、加熱炉に搬入することで図４に示すように、蛇行管７０と銅溶射層６０とをろう付けすることができる。
【００３８】
このように、この実施形態によれば、銅材を箱体５０の蛇行管７０の設置面の全面に形成するのではなく、蛇行管７０のサーペンタイン形に合わせて部分的に形成したので、金属材料コストを削減することができる。また、箱体５０の成形加工を施した後に、銅溶射層６０を形成することができるので、成形加工時に銅溶射層６０の割れ等の不具合が生じるおそれはない。
【００３９】
なお、蛇行管７０を箱体５０と同じステンレスで構成し、銅溶射層６０に代えてニッケル溶射層を採用し、ろう材として、銅ろう８０に代えてニッケルろうを採用しても同じ効果を得ることができる。この場合、ニッケルろうは、母材であるニッケル溶射層及びニッケル製の蛇行管７０との間でよい親和性を持っている。
【符号の説明】
【００４０】
１０  筒体
１１  外筒
１２  内筒
１３ａ，１３ｂ  蓋体
１４  流入管体
１５  流出管体
２０  銅溶射層
３０  螺旋コイル管
３１  開口端
４０  ろう材
５０  箱体
５１  流入管体
５２  流出管体
６０  銅溶射層
７０  蛇行管
７１  流体入口
７２  入口ヘッダー
７３  流体出口
８０  ろう材
【図１】
2017125630.tif 000003
【図２】
2017125630.tif 000004
【図３】
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【図４】
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