JP2002035929A - チタン製プレート式熱交換器の製造方法 - Google Patents
チタン製プレート式熱交換器の製造方法Info
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Abstract
られるチタン製プレート式熱交換器の製造方法を提供す
ること。 【解決手段】 複数のチタン製ヘリンボーンプレート4
を積層し、各ヘリンボーンプレート4の間に流路を形成
したチタン製プレート式熱交換器1の製造方法におい
て、ヘリンボーンプレート4の間の接合個所にそれぞれ
ロウ材18,19を装填又は塗布した後、これを真空加
熱炉内に入れて徐々に加熱しながら真空脱ガス処理を行
い、所定の真空圧力が得られてから更に昇温してロウ付
接合する。
Description
式熱交換器の製造方法に関する。
製のプレートを複数枚積層し、各プレートの間に熱交換
を行う流体の流路を形成したチタン製プレート式熱交換
器が知られている。従来、チタン製プレート式熱交換器
においては、プレート間の隙間及びニップルとプレート
との隙間に、ゴム、アスベスト、テフロン(登録商標)
等より成るガスケットや、嫌気性接着剤等の隙間構成材
を使用して気密性を維持している。また、価格的な面か
ら、異種金属より成るキャリングプレートや締結用のボ
ルト・ナットを用いている。このため、比較的短期間で
隙間腐食が生じて、流体の漏れ等が発生する心配があ
る。特に、熱交換器を海水中や高温雰囲気中等の過酷な
条件下で使用すると、耐久性が著しく低下してしまう。
久性があり、完全なシール状態が得られて、ロウ付接合
部分が剥離する虞の無いチタン製プレート式熱交換器の
製造方法を提供することを課題とする。
製ヘリンボーンプレートを積層し、各ヘリンボーンプレ
ートの間に流路を形成したチタン製プレート式熱交換器
の製造方法に関し、ヘリンボーンプレートの間の接合個
所にそれぞれペーストロウ材又はクラッドロウ材を塗布
又は装填した後、これを真空加熱炉内に入れて徐々に加
熱しながら真空脱ガス処理を行い、所定の真空圧力が得
られてから更に昇温してロウ付接合する。
て、真空排気しながら200℃〜450℃に加熱する
と、各ヘリンボーンプレートに吸収された水素、酸素、
窒素、炭素等が放出され、各ヘリンボーンプレートの酸
化を防ぐと共に、その表面が活性化して、ロウ材の濡れ
状態を良くする。この真空圧力を保ったままさらに昇温
して、850℃以上の温度下でロウ付接合を行うと、ガ
ス状になったロウ材のバインダーが、狭い各プレート間
の隙間に残留せずに排出され、溶けたロウ材が毛細管現
象によって狭い隙間にも流入して、漏れのないロウ付け
が行われる。
真空加熱炉内で加熱することにより、温度コントロール
を容易に、且つ、正確に行うことができ、均一な温度分
布が得られる。ロウ材として、母材であるヘリンボーン
プレートと同様の耐食性を有するチタンを含有するロウ
材、例えば、銅−チタン−ニッケル−ジルコニウム合
金、チタンを分散させた銀−銅ロウ材等を用いることも
可能である。
基づいて詳細に説明する。図1及び図2に示すように、
本発明に係るチタン製プレート式熱交換器1は、上下の
チタン製カバープレート2,3の間に複数のチタン製ヘ
リンボーンプレート4が積層されると共に、上下に重な
るカバープレート2,3及びヘリンボーンプレート4が
互いにロウ付け接合されて成り、カバープレート2,3
とヘリンボーンプレート4の間及び各ヘリンボーンプレ
ート4の間に熱交換される2流体の流路が形成されてい
る。
り、図3に示すように、下のカバープレート3の四隅に
は、それぞれ2流体の出入り口となる第1乃至第4の透
孔5,6,7,8が穿設されている。そして、下のカバ
ープレート3の第1の透孔5には、一方の流体を供給す
るための第1のニップル9が連結され、その対角線上に
対向する第2の透孔6には、一方の流体を排出するため
の第2のニップル10が連結される。また、他の対角線
の一端部にある第3の透孔7には、他方の流体を供給す
るための第3のニップル11が連結され、これに対向す
る第4の透孔8には、他方の流体を排出するための第4
のニップル12が連結される。
4には、面積を増大させると共に、流路を流れる流体に
乱流を発生させるために、凹凸状のヘリンボーン模様1
3が形成されている。また、ヘリンボーンプレート4の
周縁に沿って、ヘリンボーンプレート4の間に形成され
る流路の厚みよりやや高い縁壁14が立設されている。
ヘリンボーンプレート4の四隅には、それぞれ2流体が
上昇及び下降するための円形孔15が穿設されると共
に、一方の対角線の両端部に形成された円形孔15の周
縁には、それぞれスペーサとなる筒部16が立設されて
いる。なお、最も上段のヘリンボーンプレート4には、
図4に示すように、円形孔15が穿設されず、1本の対
角線の両端部にそれぞれ3個の補強用突起17が形成さ
れている。
に配置されたもののヘリンボーン模様13が逆向きにな
るように、且つ、円形孔15の周囲に形成された筒部1
6が一枚おきに上下に対向するように積層される。そし
て、上下に配置されたカバープレート2,3及びヘリン
ボーンプレート4の周縁がロウ付け接合されると共に、
筒部16の先端とその上段のヘリンボーンプレート4の
下面とがロウ付け接合される。従って、カバープレート
2,3及びヘリンボーンプレート4の間に形成される流
路は、1層おきに連通している。
ル10は下のカバープレート3にロウ付けされ、第3の
ニップル11及び第4のニップル12は、最も下段のヘ
リンボーンプレート4にロウ付けされている。そして、
第1のニップル9及び第2のニップル10が連結される
第1の透孔5及び第2の透孔6の直上には、最も下段の
ヘリンボーンプレート4の筒部16を有する円形孔15
が配置され、第3のニップル11及び第4のニップル1
2下が連結される第3の透孔7及び第4の透孔8の直上
には、最も下段のヘリンボーンプレート4の筒部16を
有しない円形孔15が配置される。
及び第1の透孔5を通して、チタン製プレート式熱交換
器1の内部に流入し、筒部16で遮られて他方の流体の
流路に進入することなく、その流体圧力によって一方の
流体流路の最も上段に達し、1層おきに連通する流路を
下って、第2のニップル10及び第2の透孔6からチタ
ン製プレート式熱交換器1の外部に排出される。また、
他方の流体は、第3のニップル11及び第3の透孔7を
通して、チタン製プレート式熱交換器1の内部に流入
し、同様にして、一方の流体の流路に進入することな
く、他方の流体流路の最も上段に達し、1層おきに連通
する流路を下って、第4のニップル12及び第4の透孔
8からチタン製プレート式熱交換器1の外部に排出され
る。そして、この間に、一方の流体と他方の流体との間
で効率よく熱交換が行われる。
うに製造される。下のカバープレート3、複数のヘリン
ボーンプレート4及び上のカバープレート2を、各プレ
ート間にそれぞれチタンを含有するロウ材より成るフィ
ラープレート18を挟んで積層し、第1のニップル9及
び第2のニップル10と下のカバープレート3との間、
並びに、第3のニップル11及び第4のニップル12と
最下段のヘリンボーンプレート4との間に、チタンを含
有するロウ材より成る円形フィラー19をそれぞれ介在
して、熱交換器組立体を形成する。
付けするもの以外のフィラープレート18には、ヘリン
ボーンプレート4の縁壁14を接合しやすいように、そ
の周縁に沿って起立壁20が形成され、各フィラープレ
ート18の四隅には、円形孔15と対応する位置に、円
形の切除部21が形成されている。また、フィラープレ
ート18は、原料コストを削減するために、ヘリンボー
ンプレート4の接合部のみに配置されたロウ材より成る
網状体を、上記のようなプレート状に形成することもで
きる。さらに、チタンを含有するロウ材としては、銅−
チタン−ニッケル−ジルコニウム合金、チタンを分散さ
せた銀−銅ロウ材等がある。
に入れて、真空ポンプで排気しながら徐々に加熱して真
空脱ガス処理を施す。真空加熱炉内を真空度10-4Torr
以下にして200℃〜450℃に加熱し、一定時間経過
すると、カバープレート2,3及びヘリンボーンプレー
ト4に吸収された水素、酸素、窒素、炭素等が放出さ
れ、カバープレート2,3及びヘリンボーンプレート4
の酸化を防ぐと共に、その表面が活性化して、ロウ材と
の濡れ性が良くなる。
し、850℃以上になると、フィラープレート18及び
円形フィラー19が溶けて、カバープレート2,3、ヘ
リンボーンプレート4及び第1乃至第4のニップル9,
10,11,12がロウ付け接合される。この時、アル
ゴン等の不活性ガス中でのロウ付けのように、ガス置換
が行われずに空気が残留することが無く、また、フィラ
ープレート18及び円形フィラー19のバインダーもガ
ス状になって確実に排出されるので、溶けたロウ材は、
毛細管現象によりカバープレート2,3及びヘリンボー
ンプレート4間の狭い隙間に流れ込み、漏れの無いロウ
付けが得られる。なお、ロウ材は、プレート状或いは円
形に形成せず、ペースト状のものをロウ付け接合部分に
塗布しておくこともできる。また、チタン製プレート式
熱交換器の細部の構造、例えば、ヘリンボーンプレート
の枚数、ヘリンボーン模様の形状等は、必要に応じて適
宜選択可能である。
スケットや接着剤によって隙間を密封したものや、ボル
ト・ナットでカバープレート及びヘリンボーンプレート
を結合したものに比べて、海水中や高温下で使用しても
隙間部分の腐食が生じにくくて耐久性に富み、気密性も
高く、しかも、チタン製品の特長である軽さと強度を生
かすことができる。また、各ヘリンボーンプレートに吸
収された各種ガスが放出されて、その酸化を防ぐと共
に、その表面が活性化して、ロウ材の濡れ状態が良くな
り、ロウ付け強度が増す。
に比べて、狭いヘリンボーンプレート間の隙間に空気が
残留し難く、しかも、ガス状になったロウ材のバインダ
ーが、上記狭い隙間に残留せずに排出されるので、溶け
たロウ材が毛細管現象によって狭い隙間に流入して、漏
れのないロウ付けが行われ、完全なシール性が得られ
る。この結果、熱交換が行われる2流体の間に圧力の差
があっても、圧力の高い流体が低い側に流入してロウ付
け部分が剥離する心配がない。請求項4に係る発明によ
れば、ロウ付け部分の耐久性を高めて、完全なシール性
を長期間維持することができる。
交換器の分解斜視図
Claims (4)
- 【請求項1】 複数のチタン製ヘリンボーンプレートを
積層し、各ヘリンボーンプレートの間の接合個所にペー
ストロウ材又はクラッドロウ材をそれぞれ塗布又は装填
した後、これを真空加熱炉内に入れて徐々に加熱しなが
ら真空脱ガス処理を行い、所定の真空圧力が得られてか
ら更に昇温してロウ付接合することを特徴とするチタン
製プレート式熱交換器の製造方法。 - 【請求項2】 前記ロウ付接合を真空度10-4Torr以下
の真空圧力で行うことを特徴とする請求項1に記載のチ
タン製プレート式熱交換器の製造方法。 - 【請求項3】 前記ロウ付接合を850℃以上の温度下
で行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のチタン
製プレート式熱交換器の製造方法。 - 【請求項4】 前記ロウ材として、チタン含有ロウ材を
用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記
載のチタン製プレート式熱交換器の製造方法。
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