JP2009293888A - 熱交換器の製造方法および熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】水通路を形成するプレート部材に孔食が発生することを抑制することが可能な熱交換器の製造方法およびその製造方法により形成される熱交換器を提供すること。
【解決手段】組付体１４Ａを形成する際に、箔ろう材２９をコアプレート２５、２６からなる箱状体２７の周縁部側の側壁面２７３から５ｍｍ以上離間して配置し、かつ、２つの箔ろう材２９を相互に５ｍｍ以上離間するように並設して、組付体１４Ａを加熱して各部材間をろう付した後に、コルゲート板２４の隣り合う稜線間においてコアプレート２５、２６の水通路側の内面が露出する、内接円の直径が１．２ｍｍ以上の露出領域３０、３１を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内部に水通路が形成される熱交換器の製造方法およびその製造方法により形成される熱交換器に関する。

従来技術として、下記特許文献１に開示された熱交換器がある。この熱交換器では、２枚のプレート部材の周縁部をろう付接合して薄型矩形の箱体を形成し、波形成形して開口を設けたコルゲート板を、上下折り返し面（コルゲート板の稜線部分）および稜線方向の端部をプレート部材にろう付接合して箱体内に収納して、２枚のプレート部材とコルゲート板との間に交互に折り返して蛇行する水通路が形成されている。

そして、この熱交換器を製造するときには、コルゲート板を収納しつつ、２枚のプレート部材の周縁に形成したフランジ部を当接して箱体を仮組みし、各接合面にろう材を設置して治具等で組立を行う。そして、組立品を加熱炉内に投入して加熱し、各接合面をろう付接合するようになっている。
特開２００３−３１４９７５号公報

上記従来技術の熱交換器を製造する際には、作業性の向上等を考慮して、ペースト状等の不定形のろう材ではなく定形のろう材、所謂置きろう材が多用される。定形のろう材を用いる場合には、２枚のプレート部材とコルゲート板部材との間においては例えば箔状のろう材を用い、コルゲート板の各上下折り返し面（各稜線部分）をプレート部材に接合するために、箔状ろう材をコルゲート板の稜線に直交する方向に延びるように配置する。そして、コルゲート板の稜線方向の端部をプレート部材に確実に接合するために、箔状ろう材をコルゲート板の上記端部位置、すなわち箱体の周縁部側の壁面に沿う位置にまで配置することが一般的である。

上述したようにプレート部材とコルゲート板部材との間にろう材を配置して加熱しろう付接合を行うと、コルゲート板の稜線方向の端部をプレート部材に確実に接合できるものの、コルゲート板部材の隣り合う稜線間における稜線方向の端部でプレート部材に水通路である内面側から孔食が起こるという不具合を発生する場合がある。

本発明者は、この不具合の発生原因について鋭意調査検討を行ったところ、以下に記すようなメカニズムにより孔食が発生することを見出した。

コルゲート板部材の隣り合う稜線間における稜線方向の端部側のプレート部材では、プレート部材の周縁部同士の当接部に配置したろう材とプレート部材とコルゲート板部材との間に配置したろう材とが、プレート部材のコルゲート板部材と接していない部分を覆いきれない被覆欠陥を生じたり、プレート部材とコルゲート板部材との間に配置したろう材がプレート部材とコルゲート板部材との接合部にフィレットを形成する際にヒケて被覆欠陥を生じたりする場合がある。そして、熱交換器の水通路に比較的腐食性の高い水が流通する状態が継続すると、プレート部材のろう材被覆欠陥部においてプレート部材とろう材との電位差によりガルバニック腐食が生じ、プレート部材に孔食が発生する。

本発明者は、上記知見から、プレート部材とろう材との間に電位差が発生しても電位差により流れる電流密度を低減してやれば、比較的困難な被覆欠陥の発生防止をすることなく、プレート部材の孔食を抑制することが可能であることを見出した。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、水通路を形成するプレート部材に孔食が発生することを抑制することが可能な熱交換器の製造方法およびその製造方法により形成される熱交換器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士を接合してなる箱状体（２７）の内部に波形に成形されたコルゲート板部材（２４）を備え、コルゲート板部材（２４）の稜線部（２４１）が第１、第２のプレート部材（２５、２６）に接合されているとともに、コルゲート板部材（２４）の稜線方向（ＲＲ）の端部が箱状体（２７）の周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）に接合されて、第１、第２のプレート部材（２５、２６）とコルゲート板部材（２４）との間に水通路（２２）を形成する熱交換器の製造方法であって、
第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）とを周縁部（２５１、２６１）同士が接触するように配置するとともに、第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との間の周縁部（２５１、２６１）の内側にコルゲート板部材（２４）を配置し、さらに、第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士の接触部に第１のろう材（２８）を配置するとともに、第１、第２のプレート部材（２５、２６）とコルゲート板部材（２４）との間に、コルゲート板部材（２４）の稜線に交差する方向（ＳＳ）に延びる定形の第２のろう材（２９）を配置して、第１、第２のろう材（２８、２９）を有し第１、第２のプレート部材（２５、２６）およびコルゲート板部材（２４）を相互に組み付けた組付体（１４Ａ）を形成する組付体形成工程と、
組付体形成工程の後に、組付体（１４Ａ）を加熱して第１、第２のろう材（２８、２９）を溶融し、第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士をろう付接合するとともに、第１、第２のプレート部材（２５、２６）とコルゲート板部材（２４）とを相互にろう付接合する接合工程とを備え、
組付体形成工程で、第２のろう材（２９）を箱状体（２７）の周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）から離間して配置することで、接合工程では、コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部で第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する露出領域（３０）を形成することを特徴としている。

これによると、第１、第２のプレート部材（２５、２６）にろう材が被覆していない比較的大きな露出領域（３０）を形成することができる。したがって、水通路（２２）に水が流通し第１、第２のプレート部材（２５、２６）とろう材（２８Ａ、２９Ａ）との間に電位差が発生しても、電位差により流れる電流密度を比較的小さくすることができる。このようにして、第１、第２のプレート部材（２５、２６）に孔食が発生することを抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明では、接合工程では、内接円の直径が１．２ｍｍ以上となる露出領域（３０）を形成することを特徴としている。

これによると、水通路（２２）に比較的腐食性が高い水が流通したとしても、第１、第２のプレート部材（２５、２６）に孔食が発生することを確実に抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明では、組付体形成工程では、第２のろう材（２９）を箱状体（２７）の前記周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）から５ｍｍ以上離間して配置することを特徴としている。

これによると、接合工程で、内接円の直径が１．２ｍｍ以上となる露出領域（３０）を容易かつ確実に形成することができる。

また、請求項４に記載の発明では、
コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部側で第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する露出領域（３０）を第１露出領域（３０）としたときに、
組付体形成工程では、第２のろう材（２９）を複数に分割して、それぞれがコルゲート板部材（２４）の稜線に交差する方向（ＳＳ）に延びるとともに、相互に離間するように並設することで、接合工程では、コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４）間において第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する、第１露出領域（３０）とは異なる第２露出領域（３１）を形成することを特徴としている。

これによると、コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部側以外の部分においても、第１、第２のプレート部材（２５、２６）にろう材が被覆していない比較的大きな第２露出領域（３１）を形成することができる。したがって、コルゲート板部材（２４）の稜線方向（ＲＲ）の端部側以外の部分においても、第１、第２のプレート部材（２５、２６）に孔食が発生することを抑制することができる。

また、請求項５に記載の発明では、接合工程では、内接円の直径が１．２ｍｍ以上となる第２露出領域（３１）を形成することを特徴としている。

これによると、水通路（２２）に比較的腐食性が高い水が流通したとしても、第２露出領域（３１）において第１、第２のプレート部材（２５、２６）に孔食が発生することを確実に抑制することができる。

また、請求項６に記載の発明では、組付体形成工程では、分割した第２のろう材（２９）を互いに５ｍｍ以上離間して配置することを特徴としている。

これによると、接合工程で、内接円の直径が１．２ｍｍ以上となる第２露出領域（３１）を容易かつ確実に形成することができる。

また、請求項７に記載の発明では、第１、第２プレート部材（２５、２６）は銅からなり、第１、第２のろう材（２８、２９）は銅−燐合金からなることを特徴としている。

これによると、第１、第２プレート部材（２５、２６）が卑な金属であり低電位部材となり、第１、第２のろう材（２８、２９）が貴な金属であり高電位部材となるが、第１、第２のプレート部材（２５、２６）に孔食が発生することを抑制することができる。

また、請求項８に記載の発明では、
第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士をろう付接合してなる箱状体（２７）の内部に波形に成形されたコルゲート板部材（２４）を備え、コルゲート板部材（２４）の稜線部（２４１）が第１、第２のプレート部材（２５、２６）にろう付接合されているとともに、コルゲート板部材（２４）の稜線方向（ＲＲ）の端部が箱状体（２７）の周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）にろう付接合されて、第１、第２のプレート部材（２５、２６）とコルゲート板部材（２４）との間に水通路（２２）が形成された熱交換器であって、
コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部で第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する露出領域（３０）が形成されている熱交換器であることを特徴としている。

この熱交換器は、請求項１に記載の発明の製造方法により形成することができる。

また、請求項９に記載の発明では、露出領域（３０）の内接円の直径が１．２ｍｍ以上である熱交換器であることを特徴としている。

この熱交換器は、請求項２に記載の発明の製造方法により形成することができる。

また、請求項１０に記載の発明では、
コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部で第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５１、２６１）が露出する露出領域（３０）を第１露出領域（３０）としたときに、
コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間において第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５１、２６１）が露出する、第１露出領域（３０）とは異なる第２露出領域（３１）が形成されている熱交換器であることを特徴としている。

この熱交換器は、請求項４に記載の発明の製造方法により形成することができる。

また、請求項１１に記載の発明では、第２露出領域（３１）の内接円の直径が１．２ｍｍ以上である熱交換器であることを特徴としている。

この熱交換器は、請求項５に記載の発明の製造方法により形成することができる。

また、請求項１２に記載の発明では、第１、第２プレート部材（２５、２６）は銅からなり、第１、第２のろう材（２８、２９）は銅−燐合金からなる熱交換器であることを特徴としている。

この熱交換器は、請求項７に記載の発明の製造方法により形成することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明を適用した実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明を適用した熱交換器を給湯用熱交換器１４としたヒートポンプ式給湯装置２０の全体構成を示す模式図である。

ヒートポンプ式給湯装置２０は、給湯用の湯を貯える貯湯タンク１、貯湯タンク１内から取水した水を沸き上げる給湯手段であるヒートポンプユニット２、貯湯タンク１とヒートポンプユニット２とを接続する循環回路３、ヒートポンプユニット２を制御する制御装置４を含んで構成される。

先ず、貯湯タンク１に関して説明する。貯湯タンク１は、耐食性に優れた金属、たとえばステンレス鋼からなり、縦長形状に形成され、外周部に断熱材（図示せず）が配置される。これによって高温の給湯用の湯を貯湯タンク１内にて長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク１の底面には導入口５が設けられ、この導入口５には貯湯タンク１内に水道水を導入する給水経路である導入管６が接続されている。導入管６の上流には減圧逆止弁（図示せず）を介して上水に接続されて、所定圧の水道水を導入するようになっている。

貯湯タンク１の最上部には導出口７が設けられ、導出口７には貯湯タンク１内の湯を導出するための給湯配管８が接続されている。給湯配管８の下流側は、たとえばカラン、シャワーおよび風呂等が設けられる。給湯配管８の経路途中には、水道水を給湯配管８に混合する湯水混合手段（図示せず）が接続される。これによって貯湯タンク１内の高温の湯と水道水とを混合させて所定温度の給湯水が得られるように構成されている。貯湯タンク１の下部には、貯湯タンク１内の水を循環回路３に吸入するための吸入口１ａが設けられ、貯湯タンク１の上部には、貯湯タンク１内に湯を循環回路３から吐出する吐出口１ｂが設けられている。

次に、循環回路３に関して説明する。循環回路３は、上流側が貯湯タンク１の吸入口１ａに接続され、下流側が貯湯タンク１の吐出口１ｂに接続される。また循環回路３は、ヒートポンプユニット２を構成する給湯用熱交換器１４の水通路２２に水を流通させる。したがって循環回路３の一部は、ヒートポンプユニット２を構成する給湯用熱交換器１４内に配置されている。循環回路３は、吸入口１ａから吸入した貯湯タンク１内の水を、給湯用熱交換器１４を通過する高温冷媒との間で給湯用熱交換器１４によって熱交換して加熱し、吐出口１ｂから貯湯タンク１内に戻す。これによって貯湯タンク１内の水を沸き上げる。

吸入口１ａの下流側には、沸き上げのときに循環回路３内に貯湯タンク１内の水を循環させる送水ポンプ９が設けられる。また送水ポンプ９の下流側であって、給湯用熱交換器１４の上流側には、循環回路３内を循環する流量を調節する流量調節手段である流量調節弁１０が設けられる。

また給湯用熱交換器１４の下流側であって、吐出口１ｂの上流側には、給湯用熱交換器１４から流出された水の沸き上げ温度を検出する水温センサ１１が設けられる。また送水ポンプ９の下流側であって、流量調節弁１０の上流側には、給湯用熱交換器１４に流入する給水の温度を検出する給水温度センサ１２が設けられる。水温センサ１１および給水温度センサ１２は検出した温度情報を制御装置４に与える。

次に、ヒートポンプユニット２に関して説明する。ヒートポンプユニット２は、本実施の形態では超臨界ヒートポンプによって実現される。ここでいう超臨界ヒートポンプとは、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となるヒートポンプサイクルであって、冷媒は、臨界温度の低い二酸化炭素（ＣＯ２）が用いられる。

ヒートポンプユニット２は、圧縮機１３、給湯用熱交換器１４、膨張弁１５、および蒸発用熱交換器１６を含み、これらを順に環状に冷媒配管１７によって接続して構成される。圧縮機１３は、内蔵する電動モータ（図示せず）によって駆動され、蒸発用熱交換器１６からの冷媒を一般的使用条件において臨界圧力以上まで圧縮して、給湯用熱交換器１４に吐出する。

給湯用熱交換器１４は、圧縮機１３より吐出された高圧のガス冷媒と貯湯タンク１内から取水した水とを熱交換する。これによって水が加熱される。給湯用熱交換器１４を流れる冷媒は、圧縮機１３で臨界圧力以上に加圧されているので、給湯用熱交換器１４を流通する水に放熱して温度低下しても凝縮することがない。

減圧手段である膨張弁１５は、給湯用熱交換器１４から流出する冷媒を弁開度に応じて減圧し、減圧した冷媒を蒸発用熱交換器１６に与える。膨張弁１５は、制御装置４によって弁開度が電気的に制御される。

蒸発用熱交換器１６は、膨張弁１５で減圧された冷媒を送風機（図示せず）によって送風される大気との熱交換によって蒸発させる。蒸発用熱交換器１６は、蒸発した気相冷媒を圧縮機１３に与える。

ヒートポンプユニット２は、このような構成によって冷媒を循環させることによって、給湯用熱交換器１４に高温の冷媒を供給することができる。ヒートポンプユニット２は、超臨界ヒートポンプであるので、一般的なヒートポンプサイクルよりも高温（たとえば８５℃以上９０℃以下程度）の給湯水を沸き上げることができる。

次に、制御装置４に関して説明する。制御装置４は、ヒートポンプユニット２を制御することによって、ヒートポンプユニット２の沸き上げ運転を行なって貯湯タンク１に給湯用の湯を貯えるものである。制御装置４は、操作盤（図示せず）からの操作信号、水温センサ１１および給水温度センサ１２による温度情報に基づいて、圧縮機１３、膨張弁１５、送水ポンプ９および流量調整弁１０を制御する。制御装置４は、水温センサ１１によって検出された沸き上げ温度情報に基づいて、流量調節弁１０を制御する。本実施形態では、沸き上げ温度が一定となる流量に制御されている。なお、流量の制御は流量調節弁によらず、送水ポンプの送水能力変更により行うものであってもよい。沸き上げ運転は、貯湯タンク１の外壁面に設けられた複数の水位サーミスタ（図示せず）の温度情報により貯湯量を検出し、所定の貯湯量以下となったときに沸き上げ運転を行なうように構成されている。

次に、給湯用熱交換器１４について説明する。図２は、給湯用熱交換器１４を示す正面図であり、図３は、給湯用熱交換器１４の水通路を構成する部材の積層構造を説明する斜視図である。

図３に示すように、給湯用熱交換器１４は、銅板を浅底容器形に絞り成形した上下２枚のプレート部材であるコアプレート２５、２６（第１、第２プレート部材に相当）と、銅板を波形に成形したコルゲート板２４（コルゲート板部材に相当）とを有している。コアプレート２５、２６は、その周縁部２５１、２６１同士をろう付接合して薄型矩形の箱状体２７を形成するようになっており、この箱状体２７内にコルゲート板２４が収納されている。

コルゲート板２４は、稜線部２４１を平坦な上下折り返し面（山面、谷面）とし、断面を連続する矩形波としたプレーン型に形成され、その外形（縦×横×高さ）が箱状体２７の内寸に適合している。コルゲート板２４の図示上下方向に延びる壁面には、図示左右方向（稜線方向ＲＲ）端部に切欠き開口部が形成され、コルゲート板２４の稜線部２４１がコアプレート２５、２６の底面部にろう付接合されているとともに、コルゲート板２４の稜線方向ＲＲの端部が箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３にろう付接合されている。

このような構成により、コアプレート２５、２６からなる箱状体２７内には、コルゲート板２４で区画され、各切欠き開口部で流れ方向を反転させる、比較的経路が長い蛇行した水通路２２（図４参照）が形成されている。コルゲート板２４は、伝熱面積を増加させる目的で設けられる。

そして、図２に示すように、給湯用熱交換器１４は、箱状体２７の外周に螺旋状に巻装され外周面に接合された複数のチューブ２３を備えている。チューブ２３内は、冷媒が流れる冷媒通路２１となっており、給湯用熱交換器１４は、冷媒通路２１を流れる冷媒の流れ方向と水通路２２を流れる水の流れ方向とが対向するように構成されている。そして、給湯用熱交換器１４は、前述したように圧縮機１３より吐出された高温冷媒（ホットガス）と送水ポンプ９により貯湯タンク１内から供給された水とを熱交換する。

次に、上記構成の給湯用熱交換器１４の製造方法について説明する。図４は、給湯用熱交換器１４の概略断面図であり、チューブ２３および箱状体２７の上下端部の図示を省略している。また、図５は、図４のＡ−Ａ線断面図であり、図６は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。図４〜図６は、本発明で言うところの組付体形成工程の状態を示している。図７は、図６に示した部位の断面図であり、本発明で言うところの接合工程の状態を示している。

図４〜６に示すように、組付体形成工程では、コアプレート２５、２６の周縁部２５１、２６１同士が接触するように配置するとともに、コアプレート２５とコアプレート２６との間の周縁部２５１、２６１の内側にコルゲート板２４を配置する。その際に、コアプレート２５とコアプレート２６との周縁部２５１、２６１同士の接触部（周縁部２５１と周縁部２６１との間）に、全周にわたって棒ろう材２８（第１のろう材に相当）を配置するとともに、コアプレート２５とコルゲート板２４との間、および、コルゲート板２４とコアプレート２６との間に、それぞれ箔ろう材２９（第２のろう材に相当）を配置する。

棒ろう材２８および箔ろう材２９は、いずれも銅−燐合金からなる定形のろう材（ペースト状等の不定形ではないろう材）である。

なお、図３では図示を省略していたが、コアプレート２５、２６からなる箱状体２７の内側に、図４図示左右方向端部において図示上下方向に延びる、銅材からなるサイドプレート３３を配置している。このサイドプレート３３は、内周面側は平面状をなし外周面側がコアプレート２５、２６の周縁部２５１、２６１同士の接合部形状（すなわち箱状体２７の側壁面２７３形状）に対応した形状をなしており、コルゲート板２４の稜線方向ＲＲの端部と箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３との接合を確実にして、水がターンするターン部における水のリークを防止するためのものである。

コアプレート２５、２６とサイドプレート３３とで箱状体２７を構成するものと言うこともでき、サイドプレート３３の内側面が、コルゲート板２４の稜線方向端部を接合するための実質的な箱状体側壁面であるとも言える。

棒ろう材２８は、コアプレート２５、２６の周縁部２５１、２６１同士を全周にわたって接合するとともに、両コアプレート２５、２６とサイドプレート３３とを接合するために配設する。

一方、箔ろう材２９は、箱状体２７の内面とコルゲート板２４と接合するために配設するものであり、コルゲート板２４の稜線に直交する方向ＳＳに延びて、コルゲート板２４のほぼ全長にわたるように配置する。箔ろう材２９は、箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３から５ｍｍ以上離して配置する。また、本例では、箔ろう材２９を２つに分割して、それぞれがコルゲート板２４の稜線に交差する方向ＳＳに延びるばかりでなく、相互に５ｍｍ以上離して並設している。すなわち、図４および図６に示す寸法Ｃをいずれも５ｍｍ以上としている。

このように、組付体形成工程では、コアプレート２５、２６、コルゲート板２４、サイドプレート３３、棒ろう材２８および箔ろう材２９を相互に組付けて組付体１４Ａ（相互の仮固定した仮固定体）を形成する。各部材の組付けは、例えば、コアプレート２６、箔ろう材２９、コルゲート板２４、サイドプレート３３、棒ろう材２８、箔ろう材２９、コアプレート２５の順に組付け、組付体１４Ａとすることができる。

組付体形成工程を完了したら、接合工程を実施する。接合工程では、組付体形成工程で形成した組付体１４Ａを加熱炉内に投入して所定温度まで加熱し、棒ろう材２８および箔ろう材２９を溶融させる。その後、組付体１４Ａを加熱炉から取り出して冷却し、溶融した棒ろう材２８および箔ろう材２９が再凝固したろう材２８Ａ、２９Ａにより各部材相互をろう付接合した給湯用熱交換器１４を得る。

図６に示したように、組付体形成工程において、箔ろう材２９を、箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３から５ｍｍ以上離して配置しているので、図７に示すように、接合工程を行ったときには、コルゲート板２４の稜線部２４１に沿って稜線方向ＲＲ端部までろう材が流れ、コルゲート板２４の稜線部２４１をコアプレート２５、２６の内面２５２、２６２に接合するとともに、コルゲート板２４の稜線方向ＲＲ端部をサイドプレート３３に接合する。これに対し、コルゲート板２４の隣り合う稜線部２４１間における稜線方向ＲＲの端部（図７では図示下方側右端部）では、端部方向に向かって若干のろう材流れはあるものの、コアプレート２５、２６の内面２５２、２６２の一部が露出する（銅材表面が露出する）露出領域３０（第１露出領域に相当）が形成される。

また、図６および図７では図示していないが、図４に示すように２つの箔ろう材２９を相互に５ｍｍ以上離して並設することで、接合工程では、コルゲート板２４の隣り合う稜線部２４間の略中央部においても、コアプレート２５、２６の内面２５２、２６２が露出する（銅材表面が露出する）、露出領域３０とは異なる露出領域３１（第２露出領域に相当）が形成される。

露出領域３０、３１は、いずれも各領域を挟んで対向するろう材の距離が１．２ｍｍ以上となっている。すなわち、内接円の直径が、いずれも１．２ｍｍ以上となるように、各露出領域３０、３１が形成されている。

上述の構成および製造方法によれば、組付体形成工程で、箔ろう材２９をコアプレート２５、２６からなる箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３から５ｍｍ以上離間して配置することで、接合工程では、コルゲート板２４の隣り合う稜線部２４１間における稜線方向ＲＲの端部でコアプレート２５、２６の内面２５２、２６２が露出する、内接円の直径が１．２ｍｍ以上の露出領域３０を形成している。

また、箔ろう材２９を２つに分割して、それぞれがコルゲート板２４の稜線に直交する方向ＳＳに延びるとともに、相互に５ｍｍ以上離間するように並設することで、接合工程では、コルゲート板２４の隣り合う稜線部２４間における稜線方向ＲＲの中央部でコアプレート２５、２６の内面２５２、２６２が露出する、内接円の直径が１．２ｍｍ以上の露出領域３１を形成している。

これによると、コアプレート２５、２６に、ろう材２８Ａ、２９Ａが被覆していない比較的大きな露出領域３０、３１を形成することができる。したがって、給湯用熱交換器１４の水通路２２に水が流通しコアプレート２５、２６とろう材２８Ａ、２９Ａとの間に電位差が発生しても、露出領域３０、３１が比較的広いので、電位差により流れる電流密度を比較的小さくすることができる。このようにして、コアプレート２５、２６に孔食が発生することを確実に抑制することができる。

本発明者は、図１１に比較例の給湯用熱交換器９１４を示すように、コルゲート板２４の稜線方向ＲＲの端部位置、すなわち箱状体２７の周縁部側の側壁面２７３に沿う位置（具体的にはサイドプレート３３に沿う位置）に箔ろう材２９を配置した場合には、コアプレート２５、２６に孔食を起こすことがあることを確認している。

図１１のＥ−Ｅ線断面を図１２に示すように、組付体形成工程において箔ろう材２９をコルゲート板２４の稜線方向ＲＲの端部にまで配置して、接合工程を実施すると、図１３に示すようにろう材が流れて各部材間のろう付接合が行われる。

このとき、コルゲート板２４の隣り合う稜線部間では、図１４に示すように、箱状体２７の底面部と側壁面部との角部において、コアプレート２６とサイドプレート３３とを接合するろう材２８Ａと、コアプレート２６とコルゲート板２４とを接合するろう材２９Ａとが、コアプレート２６の母材表面を覆いきれない被覆欠陥を生じ、熱交換器の水通路に例えば残留塩素、遊離炭酸の濃度が高い、比較的高腐食性の水が流通した場合に孔食が発生する。

また、コルゲート板２４の隣り合う稜線部間では、図１５に示すように、接合工程においてコルゲート板２４とコアプレート２５、２６とをろう付接合し、接合部にろう材フィレットが形成される際に、コアプレート２５、２６表面のろう材の一部がフィレットに引張られることでヒケが生じて被覆欠陥が発生し、熱交換器の水通路に例えば残留塩素、遊離炭酸の濃度が高い、比較的高腐食性の水が流通した場合に孔食が発生する。

これらの腐食（孔食）の主原因は、高電位部材と低電位部材の電位差により生じるガルバニック腐食である。ろう材が貴な金属であり高電位部材となり、母材が卑な金属であり低電位部材となり、更には狭い面積で、ろう材にも触れている腐食性の高い水とコアプレートの母材が接触することで加速的に腐食（孔食）が進むことを確認している。

本発明者は、コアプレートとろう材の材料の組み合わせにおいて、コアプレートとろう材との間の電位差が腐食に影響を及ぼす距離（すなわち腐食径）を調査したところ、腐食性の高い水を流通してコアプレートに孔食が進行する腐食径は１．２ｍｍであることを確認した。つまり腐食（孔食）は、腐食径１．２ｍｍの範囲内でろう材をなす高電位部材（以下カソード）と、コアプレートの母材をなす低電位部材（以下アノード）の面積比によって決まる。

そこで、本発明者は、図８に示すように、コルゲート板２４とコアプレート２５、２６との接合部位を用い、腐食径１．２ｍｍにおいてカソードとアノードの面積比率を変化させ、コアプレート母材の露出幅による腐食電流密度の大きさを測定してみたところ、アノード幅に対するカソード幅の比が０．３であれば、比が３の場合に対し電流密度が１／９となり、比が４７の場合に対し１／１３５となることを確認した。すなわち、腐食径内でコアプレート母材の露出幅が小さいほど、つまり狭いアノードになるほど腐食電流密度が大きくなり、腐食（孔食）が加速することを確認した。

したがって、ろう材で囲まれたとしても、腐食径１．２ｍｍ以上のコアプレート母材表面の露出幅であれば、腐食電流密度は小さくなり、概ね腐食（孔食）は防止できることを見出した。

上記知見から、コアプレート２５、２６の露出領域３０、３１は、内接円の直径が１．２ｍｍであることが好ましく、このような露出領域３０、３１を形成するためには、接合工程における溶融したろう材の流れ性を考慮して、組付体形成工程では、箔ろう材２９をコアプレート２５、２６からなる箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３から５ｍｍ以上離間して配置し、２つの箔ろう材２９を、相互に５ｍｍ以上離間するように並設することが好ましいことを、本発明者は見出した。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、箔ろう材２９をコルゲート板２４の稜線に直交する方向ＳＳに延びるように配置していたが、直交配置に限定されず、稜線と交差する方向に延び複数の稜線部に架かるように配置するものであればよい。

また、上記一実施形態では、箔ろう材２９を２つに分割して配置していたが、１つであってもよいし、３つ以上に分割して配置するものであってもよい。例えば、図９に示すように、接合に必要なろう材量を確保するために、上記一実施形態の箔ろう材２９に対し厚さが２倍の箔ろう材１２９を採用して、これを中央に１つのみ配置して配置面積を半減するものであってもよい。また、図１０に示すように、箔ろう材１２９を２つに分割した箔ろう材２２９を採用して、これらを離間しつつ並設し、設置面積およびろう材量を図９の場合と同一とするものであってもよい。

また、上記一実施形態では、組付体形成工程で、箔ろう材２９をコアプレート２５、２６からなる箱状体２７の周縁部２５１、２６１側の側壁面２７３から５ｍｍ以上離間して配置し、２つの箔ろう材２９を相互に５ｍｍ以上離間するように並設していたが、露出領域３０、３１の内接円の直径が１．２ｍｍ以上確保できるのであれば、これに限定されるものではない。

また、上記一実施形態では、第２のろう材を箔ろう材２９としていたが、定形のろう材であればこれに限定されるものではない。また、第１のろう材は棒ろう材２８であったが、これに限定されるものではなく、他の定形ろう材であってもよいし、不定形のろう材であってもよい。

また、上記一実施形態では、絞り成形した２枚コアプレート２５、２６を組み合わせて箱状体２７としていたが、プレート部材の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、絞り成形をしたプレート部材と平板状のプレート部材とを組み合わせて箱状体とするものであってもよい。

また、上記一実施形態では、給湯用熱交換器１４の本発明を適用した場合について説明したが、水通路を形成する熱交換器であれば本発明を適用して有効である。

本発明を適用した一実施形態における熱交換器を給湯用熱交換器１４としたヒートポンプ式給湯装置２０の全体構成を示す模式図である。 給湯用熱交換器１４を示す正面図である。 給湯用熱交換器１４の水通路を構成する部材の積層構造を説明する斜視図である。 給湯用熱交換器１４の概略断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 図６に示した部位の接合工程の状態を示す断面図である。 腐食電流密度を測定する際の接合部位の構成を示す斜視図である。 他の実施形態における給湯用熱交換器の概略断面図である。 他の実施形態における給湯用熱交換器の概略断面図である。 比較例の給湯用熱交換器９１４の概略断面図である。 図１１のＥ−Ｅ線断面図である。 図１２に示した部位の接合工程の状態を示す断面図である。 比較例における孔食の発生形態を示す断面図である。 比較例における孔食の発生形態を示す断面図である。

符号の説明

１４ 給湯用熱交換器
１４Ａ 組付体
２２ 水通路
２４ コルゲート板（コルゲート板部材）
２５ コアプレート（第１のプレート部材）
２６ コアプレート（第２のプレート部材）
２７ 箱状体
２８ 棒ろう材（第１のろう材）
２９ 箔ろう材（第２のろう材）
３０ 露出領域（第１露出領域）
３１ 露出領域（第２露出領域）
２４１ 稜線部
２５１、２６１ 周縁部（コアプレートの周縁部）
２５２、２６２ 内面（コアプレートの内面）
２７３ 側壁面（箱状体の側壁面）
ＲＲ 稜線方向
ＳＳ 稜線に直交する方向（稜線に交差する方向）

Claims (12)

1. 第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士を接合してなる箱状体（２７）の内部に波形に成形されたコルゲート板部材（２４）を備え、前記コルゲート板部材（２４）の稜線部（２４１）が前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）に接合されているとともに、前記コルゲート板部材（２４）の稜線方向（ＲＲ）の端部が前記箱状体（２７）の前記周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）に接合されて、前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）と前記コルゲート板部材（２４）との間に水通路（２２）を形成する熱交換器の製造方法であって、
   前記第１のプレート部材（２５）と前記第２のプレート部材（２６）とを周縁部（２５１、２６１）同士が接触するように配置するとともに、前記第１のプレート部材（２５）と前記第２のプレート部材（２６）との間の前記周縁部（２５１、２６１）の内側に前記コルゲート板部材（２４）を配置し、さらに、前記第１のプレート部材（２５）と前記第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士の接触部に第１のろう材（２８）を配置するとともに、前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）と前記コルゲート板部材（２４）との間に、前記コルゲート板部材（２４）の稜線に交差する方向（ＳＳ）に延びる定形の第２のろう材（２９）を配置して、前記第１、第２のろう材（２８、２９）を有し前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）および前記コルゲート板部材（２４）を相互に組み付けた組付体（１４Ａ）を形成する組付体形成工程と、
   前記組付体形成工程の後に、前記組付体（１４Ａ）を加熱して前記第１、第２のろう材（２８、２９）を溶融し、前記第１のプレート部材（２５）と前記第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士をろう付接合するとともに、前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）と前記コルゲート板部材（２４）とを相互にろう付接合する接合工程とを備え、
   前記組付体形成工程で、前記第２のろう材（２９）を前記箱状体（２７）の前記周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）から離間して配置することで、前記接合工程では、前記コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部で前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する露出領域（３０）を形成することを特徴とする熱交換器の製造方法。
2. 前記接合工程では、内接円の直径が１．２ｍｍ以上となる前記露出領域（３０）を形成することを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の製造方法。
3. 前記組付体形成工程では、前記第２のろう材（２９）を前記箱状体（２７）の前記周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）から５ｍｍ以上離間して配置することを特徴とする請求項２に記載の熱交換器の製造方法。
4. 前記コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部側で前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する露出領域（３０）を第１露出領域（３０）としたときに、
   前記組付体形成工程では、前記第２のろう材（２９）を複数に分割して、それぞれが前記コルゲート板部材（２４）の稜線に交差する方向（ＳＳ）に延びるとともに、相互に離間するように並設することで、前記接合工程では、前記コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４）間において前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する、前記第１露出領域（３０）とは異なる第２露出領域（３１）を形成することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
5. 前記接合工程では、内接円の直径が１．２ｍｍ以上となる前記第２露出領域（３１）を形成することを特徴とする請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
6. 前記組付体形成工程では、分割した前記第２のろう材（２９）を互いに５ｍｍ以上離間して配置することを特徴とする請求項５に記載の熱交換器の製造方法。
7. 前記第１、第２プレート部材（２５、２６）は銅からなり、前記第１、第２のろう材（２８、２９）は銅−燐合金からなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の熱交換器の製造方法。
8. 第１のプレート部材（２５）と第２のプレート部材（２６）との周縁部（２５１、２６１）同士をろう付接合してなる箱状体（２７）の内部に波形に成形されたコルゲート板部材（２４）を備え、前記コルゲート板部材（２４）の稜線部（２４１）が前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）にろう付接合されているとともに、前記コルゲート板部材（２４）の稜線方向（ＲＲ）の端部が前記箱状体（２７）の前記周縁部（２５１、２６１）側の側壁面（２７３）にろう付接合されて、前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）と前記コルゲート板部材（２４）との間に水通路（２２）が形成された熱交換器であって、
   前記コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部で前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５２、２６２）が露出する露出領域（３０）が形成されていることを特徴とする熱交換器。
9. 前記露出領域（３０）は、内接円の直径が１．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項８に記載の熱交換器。
10. 前記コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間における稜線方向（ＲＲ）の端部で前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５１、２６１）が露出する露出領域（３０）を第１露出領域（３０）としたときに、
    前記コルゲート板部材（２４）の隣り合う稜線部（２４１）間において前記第１、第２のプレート部材（２５、２６）の内面（２５１、２６１）が露出する、前記第１露出領域（３０）とは異なる第２露出領域（３１）が形成されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の熱交換器。
11. 前記第２露出領域（３１）は、内接円の直径が１．２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の熱交換器。
12. 前記第１、第２プレート部材（２５、２６）は銅からなり、前記第１、第２のろう材（２８、２９）は銅−燐合金からなることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれかに記載の熱交換器。

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