JP2011089680A

JP2011089680A - 捩り管形熱交換器の製造方法

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Publication number: JP2011089680A
Application number: JP2009242320A
Authority: JP
Inventors: masaaki Wagatsuma; 正章我妻; Hideki Mori; 秀樹森; Takahiko Kawai; 孝彦河合
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【課題】配管相互の接続段階からロウ付け工程を無くすことができるようにする。
【解決手段】互いに連結すべき配管における一方の配管２Ａの端部に他方２Ｂ又は２Ｃの配管の拡管または縮管した端部を嵌め入れて長尺管２を作成し、作成した長尺管２の外周に螺旋状に冷媒管３を巻き付けて組付管１０を作成し、作成した組付管１０を所定寸法に曲げ加工した後、曲げ加工した組付管１０をはんだが溶融されたはんだ槽４に浸漬して、配管相互の接合部、及び配管と冷媒管との接合部、の各接合界面にはんだ５を充填することで、これら接合部を同時に接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば水と冷媒とを熱交換させる熱交換器、特に芯管となる水管の外周に冷媒管を巻き付けてなる捩り管形熱交換器の製造方法に関する。

従来より、熱交換器の配管相互の接続方法として、ロウ材を用いたガスロウ付けや炉中ロウ付けが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、芯管（直管）の外周に、螺旋状に冷媒管を巻き付けてなる組付管を有する捩り管形熱交換器において、芯管と冷媒管の伝熱接合のために、これらをロウ付けやはんだ付けにより接合するようにしたものも知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１７１６７５号公報（図２）特開２００５−１６４１６６号公報（図１）

しかしながら、前述のようにロウ材を用いたガスロウ付けや炉中ロウ付けにより配管相互を接続するようにしたものにあっては、ロウ材が配管内部に流入することで配管が詰るロウ詰まりが起きたり、余分なロウ材が配管外周下部に垂れるロウ垂れが起こることがある。配管内でロウ詰まりが起きた場合、その熱交換器は使用不能となる。

また、ロウ材を用いたガスロウ付けや炉中ロウ付けにより配管相互を接続してなる長尺の芯管を用いて、前述のように捩り管形熱交換器を製造する場合、芯管外周にロウ垂れが起きると、芯管の外周に巻き付けられる冷媒管がロウ垂れ部に乗り上げ、潰れて変形してしまう。このため、冷媒管の強度が低下するなど、品質面での問題が発生する。

本発明は、以上の点に鑑み、配管相互の接続段階からロウ付け工程を無くすことのできる捩り管形熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る捩り管形熱交換器の製造方法は、互いに連結すべき配管における一方の配管の端部に他方の配管の拡管または縮管した端部を嵌め入れて長尺管を作成する工程と、作成した長尺管の外周に螺旋状に冷媒管を巻き付けて組付管を作成する工程と、作成した組付管を所定寸法に曲げ加工する工程と、曲げ加工した組付管をはんだが溶融されたはんだ槽に浸漬して、配管相互の接合部、及び配管と冷媒管との接合部、の各接合界面にはんだを充填することで、これら接合部を同時に接合する工程と、を有することを特徴としている。

本発明の捩り管形熱交換器の製造方法によれば、互いに連結すべき配管における一方の配管の端部に他方の配管の拡管または縮管した端部を嵌め入れただけの長尺管に、冷媒管を巻き付けた後、所定寸法に曲げ加工を施し、配管と冷媒管の伝熱接合のためのはんだディップ、すなわちはんだが溶融されたはんだ槽に浸漬して、配管相互の接合部、及び配管と冷媒管との接合部、の各接合界面にはんだを充填して、これら接合部を同時に接合するようにしているので、従来のようなロウ付けによる配管相互の接続工程は不要となる。これにより、製造工程数の削減が可能となり、製造コストを削減することができる。
また、ロウ付け工程が無くなるので、従来問題であったロウ垂れによる冷媒管の潰れの心配はなくなり、品質も向上する。

本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図である。本発明の実施の形態１に係る捩り管形熱交換器の製造方法により接続された配管相互の接合部を冷媒管を除いた状態で示す管軸に沿って切断した断面図である。従来接合方法であるロウ付けによる配管相互の接合部に起こり得る可能性のあるロウ詰まりやロウ垂れの説明図である。従来接合方法によりロウ垂れが起きた状況で冷媒管を巻き付けた際に起こり得る可能性のある冷媒管潰れの説明図である。本発明の実施の形態１及び実施の形態２に係る捩り管形熱交換器の製造方法による配管相互の接合部、及び配管と冷媒管との接合部、のはんだの濡れの様子を示す管軸に沿って切断した断面図である。本発明の実施の形態２に係る捩り管形熱交換器の製造方法により接続された配管相互の接合部を冷媒管を除いた状態で示す管軸に沿って切断した断面図である。

実施の形態１．
以下、図示実施形態により本発明を説明する。
図１は本発明の実施の形態１に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す工程図、図２はこの捩り管形熱交換器の製造方法により接続された配管相互の接合部を冷媒管を除いた状態で示す管軸に沿って切断した断面図、図３は従来接合方法であるロウ付けによる配管相互の接合部に起こり得る可能性のあるロウ詰まりやロウ垂れの説明図、図４は従来接合方法であるロウ付けによるロウ垂れが起きた状況で冷媒管を巻き付けた際に起こり得る可能性のある冷媒管潰れの説明図、図５はこの捩り管形熱交換器の製造方法による配管相互の接合部、及び配管と冷媒管との接合部、のはんだの濡れの様子を示す管軸に沿って切断した断面図である。なお、ここでは製造される捩り管形熱交換器は給湯機用熱交換器であり、芯管となる配管は水配管であるものとする。

本実施の形態に係る捩り管形熱交換器すなわち給湯機用熱交換器１は、図１及び図５に示すように芯管となる配管すなわち水配管（銅管）を複数本（ここでは２本）２Ａ，２Ｂ、又は２Ａ，２Ｃ接合した長尺の水配管（以下、これを「長尺管」という）の外周に冷媒管（銅管）３を螺旋状に複数条巻き付けたもの（以下、これを「組付管」という）から構成される。なお、図１（ａ）も図２乃至図５と同様に水配管２の管軸に沿って切断した断面を示している。

これを更に詳述すると、水配管２Ａ，２Ｂの組み合わせは、図５（ａ）に示すように互いに連結すべき水配管の一方の水配管２Ａの端部に他方の水配管２Ｂの拡管した端部を嵌め入れて長尺管２としたもの、同じく水配管２Ａ，２Ｃの組み合わせは、図５（ｂ）に示すように互いに連結すべき水配管の一方の水配管２Ａの端部に他方の水配管２Ｃの縮管した端部を嵌め入れて長尺管２としたものである。なお、長尺管２は２本以上の本数接続した場合でも各接続部の構成は同様である。

次に、本実施の形態に係る捩り管形熱交換器すなわち給湯機用熱交換器１の製造方法について、図１に基づき図２乃至図５を参照しながら説明する。まず、外周に複数条の螺旋溝２ａを設けた水配管（銅管）２Ａの端部に、同じく外周に複数条の螺旋溝２ａを有し、予め端部に拡管または縮管加工が施された水配管（銅管）２Ｂ又は２Ｃを嵌め入れて図１（ａ）のように必要な長さを有する長尺管２を得る。

次に、図１（ｂ）のように長尺管２の螺旋溝２ａに添って複数条の冷媒管３を巻き付けて組付管１０を得る。次いで、図１（ｃ）のように冷媒管３を巻き付けた組付管１０を所定の寸法、つまり給湯機用室外機内に納まるサイズに曲げ加工した後、図１（ｄ）のようにはんだが溶融されたはんだ槽４に浸漬するはんだディップを行い、水配管２Ａ，２Ｂ相互の接合部、又は２Ａ，２Ｃ相互の接合部と、水配管（長尺管２）と冷媒管３との接合部、の各接合界面にはんだ５を充填することで、これら接合部を同時に接合し、図５のような給湯機用熱交換器１を得る。

このように、水配管２Ａに水配管２Ｂ又は２Ｃを嵌め入れただけの長尺管２に冷媒管３を巻き付けて組付管１０とした後、冷媒管３と共に長尺管２をはんだディップすることで、水配管２Ａと水配管２Ｂ又は２Ｃの接合部となるクリアランス部には毛管現象が働き、はんだ５が流入し、図２のように接合される。これにより、水配管を複数本接続するために従来行われていたロウ付け工程が無くとも水配管を接合することができる。このため、製造工程数が削減でき、製造コストも削減することができる。

ここで、図３のように従来のロウ付け接合を用いた場合、水配管外周下部に余分なロウ材が垂れるロウ垂れ８が発生し、水配管２に冷媒管３を巻き付ける際、このロウ垂れ部８に冷媒管３が乗り上げ、ロウ垂れ部８に乗り上げた冷媒管３が図４のように潰れや異常な変形を起こす。しかし、本実施の形態に係る給湯機用熱交換器１においては、水配管２Ａに水配管２Ｂ又は２Ｃを嵌め入れて、冷媒管３を巻き付けた後に、はんだディップを行うため、例えはんだ垂れ部が発生したとしても、冷媒管３が後から発生したはんだ垂れ部を乗り上げるようなことはありえず、図５のように冷媒管３の潰れや異常な変形は起こらず、品質が向上する。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る捩り管形熱交換器の製造方法を示す配管接続部の断面図であり、図中、前述の実施の形態１と同一部分には、同一符号を付してある。なお、説明に当っては前述の図１、図３乃至図５を参照するものとする。また、ここでも製造される捩り管形熱交換器は給湯機用熱交換器であり、芯管となる配管は水配管であるものとする。

本実施の形態に係る捩り管形熱交換器すなわち給湯機用熱交換器は、水配管２Ａ，２Ｂ、又は２Ａ，２Ｃ相互の接合部の内奥端となる部位（図６に波線で囲った部分）６の少なくとも一方の側に予め酸化処理を施した点に特徴を有している。それ以外の構成は前述の実施の形態１と同様である。

次に、本実施の形態に係る捩り管形熱交換器すなわち給湯機用熱交換器の製造方法について図６に基づき図１、図３乃至図５を参照しながら説明する。まず、外周に複数条の螺旋溝２ａを有し、互いに連結すべき水配管２Ａ，２Ｂ、又は２Ａ，２Ｃを用意し、互いの接合部の内奥端となる部位６の一方の側、又は両方に酸化処理を施す。

次いで、水配管（銅管）２Ａの端部に、予め端部に拡管または縮管加工が施された水配管（銅管）２Ｂ又は２Ｃを嵌め入れて図１（ａ）のように必要な長さを有する長尺管２を得る。

次に、図１（ｂ）のように長尺管２の螺旋溝２ａに添って複数条の冷媒管３を巻き付けて組付管１０を得る。次いで、図１（ｃ）のように冷媒管３を巻き付けた組付管１０を所定の寸法、つまり給湯機用室外機内に納まるサイズに曲げ加工した後、図１（ｄ）のようにはんだが溶融されたはんだ槽４に浸漬するはんだディップを行い、水配管２Ａ，２Ｂ相互の接合部、又は２Ａ，２Ｃ相互の接合部と、水配管（長尺管２）と冷媒管３との接合部、の各接合界面にはんだ５を充填することで、これら接合部を同時に接合し、図６のような給湯機用熱交換器１を得る。

ここで、水配管２Ａに水配管２Ｂ又は２Ｃを嵌め入れただけの長尺管２を、そのままはんだ槽４に浸漬させた場合、図３で説明したような従来のロウ付け接合を行ったときに見られるロウ詰り７と同様な不具合で、はんだ５が水配管の接合部内に流入してしまい、水配管内を詰らせてしまうはんだ詰りを起こす恐れがある。
しかし、本実施の形態の給湯機用熱交換器は、水配管２Ａ，２Ｂ、又は２Ａ，２Ｃ相互の接合部の内奥端となる部位６の少なくとも一方の側に予め酸化処理を施しているため、はんだ詰りを抑制することができる。すなわち、酸化処理した部位６ははんだが濡れないため、酸化処理を施した部位６より先にははんだ５が流れず、はんだ詰りが抑制される。

１給湯機用熱交換器（捩り管形熱交換器）、２長尺管、２Ａ水配管（一方の配管）、２Ｂ，２Ｃ水配管（他方の配管）、３冷媒管、４はんだ槽、５はんだ、６配管相互の接合部の内奥端となる部位、１０組付管。

Claims

互いに連結すべき配管における一方の配管の端部に他方の配管の拡管または縮管した端部を嵌め入れて長尺管を作成する工程と、
作成した長尺管の外周に螺旋状に冷媒管を巻き付けて組付管を作成する工程と、
作成した組付管を所定寸法に曲げ加工する工程と、
曲げ加工した組付管をはんだが溶融されたはんだ槽に浸漬して、配管相互の接合部、及び配管と冷媒管との接合部、の各接合界面にはんだを充填することで、これら接合部を同時に接合する工程と、
を有することを特徴とする捩り管形熱交換器の製造方法。
前記配管相互の接合部の内奥端となる部位の少なくとも一方の側に予め酸化処理が施されていることを特徴とする請求項１記載の捩り管形熱交換器の製造方法。