JP2011092983A

JP2011092983A - 熱交換器の製造方法、熱交換器、ヒートポンプ式給湯装置

Info

Publication number: JP2011092983A
Application number: JP2009251102A
Authority: JP
Inventors: Eiji Kuwabara; 永治桑原; Toshiki Wakatsuki; 俊樹若月; Hiroshi Fujimori; 寛藤森; Tetsumi Nakatani; 哲巳中谷
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2009-10-30
Filing date: 2009-10-30
Publication date: 2011-05-12

Abstract

【課題】直管に細管と線状のろう材を同時に巻き付け、加熱して、細管を直管に沿ってろう付けすることで、ろう材の細管への設置、ペースト状のろう材の塗布作業をなくし、加工費が低減され、安価に熱交換器を製造できる熱交換器の製造方法を提供する。
【解決手段】本熱交換器の製造方法は、直管を用意し、この直管よりも直径の小さな細管とこの細管よりも細い線状のろう材とを、直管の長手方向に沿って直管に同時に巻き付け、しかる後、炉内で加熱し、細管を直管にろう付けする。
【選択図】図６

Description

本発明は熱交換器の製造方法、熱交換器、ヒートポンプ式給湯装置に係り、特に直管に細管をろう付けするのに用いるろう材の巻回方法を改良した熱交換器の製造方法、この方法を用いた熱交換器、この熱交換器を用いたヒートポンプ式給湯装置に関する。

ヒートポンプ式給湯装置に用いるヒートポンプユニットは、圧縮機、給湯用熱交換器（冷媒側）、冷媒流量を調整する膨張弁、送風機を備える空気熱交換器を順次配管接続してなり、給湯ユニットは貯湯タンクと給湯用熱交換器（水側）を給湯配管により連通している。

給湯用熱交換器は、トラック形状に巻かれた比較的直径の大きな水管と、この水管に巻かれ、ろう付された水管よりも直径が小さい冷媒管からなっている。

従来のろう付を用いた給湯用熱交換器の製造方法は、水管に１本または、複数本の冷媒管を螺旋状に巻き付け、水管をトラック形状に曲げ加工し、さらに、冷媒管上にトラック形状のろう材を置き、加熱炉内で加熱して、冷媒管を水管にろう付けしている。

また、トラック形状のろう材を用いるのに代えて、ペースト状のろう材を冷媒管上に塗布し、加熱炉内で加熱して、冷媒管を水管にろう付けしている。

前者は最も一般的なろう付け方法であるが、ワイヤで縛る等、ろう材の配置とその固定に手間がかかり、また、ろう材をトラック形状に曲げ加工する必要があり、さらに、ろう材が冷媒管から脱落して、ろう付け不良になる問題がある。

後者は人手でペースト状のろう材を冷媒管上に塗布することができるので、塗布作業は簡単であるが、ペースト状のろう材は高価であり、また、塗布量と管理が難しく、多く塗布し過ぎて不経済になり、高価になる。

なお、特許文献１には、芯管の外面に形成されている凹み部にあらかじめペースト状のろう材を塗布した後、管をその上に配置して加熱炉によりろう付けを行なう方法、あるいは、巻管の上にペースト状のろう材を塗布した後、加熱炉によりろう付けを行う方法、さらに、巻管の上に線形のろう材を配置した後、加熱炉によりろう付けを行う方法が提案されている。

特開２００６−３１７１１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の熱交換器の製造方法は、いずれも、上記従来の給湯用熱交換器の製造時と同様の問題がある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたものであり、直管に細管と線状のろう材を同時に巻き付け、加熱して、細管を直管に沿ってろう付けすることで、ろう材の細管への設置、ペースト状のろう材の塗布作業をなくし、加工費が低減され、安価に熱交換器を製造できる熱交換器の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、安価な熱交換器を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る熱交換器の製造方法は、直管を用意し、この直管よりも直径の小さな細管とこの細管よりも細い線状のろう材とを、直管の長手方向に沿って直管に同時に巻き付け、しかる後、炉内で加熱し、細管を直管にろう付けすることを特徴とする。

また、本発明に係る熱交換器は、上記熱交換器の製造方法により製造される。

さらに、本発明に係るヒートポンプ式給湯装置は、上記熱交換器、圧縮機、膨張弁、送風機を備える空気熱交換器を順次配管接続してなる。

本発明に係る熱交換器の製造方法によれば、加工費が低減され、安価に熱交換器を製造できる熱交換器の製造方法を提供することができる。

また、本発明に係る熱交換器によれば、安価な熱交換器を提供することができる。

さらに、本発明に係るヒートポンプ式給湯装置によれば、安価なヒートポンプ式給湯装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るヒートポンプ式給湯装置の概念図。本発明の一実施形態に係る熱交換器の概念図。本発明の一実施形態に係る熱交換器の管断面図。本発明の一実施形態に係る熱交換器の製造方法の製造工程のフロー図。（ａ）は本発明の一実施形態に係る熱交換器の製造方法のろう材巻き付け工程の説明図、（ｂ）はろう材巻き付け工程の後の熱交換器の概念図、（ｃ）は（ｂ）の管部分の拡大図。本発明の一実施形態に係る熱交換器の製造方法の曲げ加工工程の後の熱交換器の平面図。（ａ）は本発明の一実施形態に係る熱交換器の製造方法の炉中ろう付け工程後の熱交換器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の一部を示す拡大図。

本発明に係る熱交換器の製造方法、熱交換器、ヒートポンプ式給湯装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。

最初に、本発明に係る熱交換器の製造方法により製造された熱交換器を備えたヒートポンプ式給湯装置の一実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置１は、圧縮機２、水熱交換器４、冷媒を膨張させる膨張弁５、送風機６ａを有する空気熱交換器６を順次配管接続してなる冷凍サイクルを備える。

また、水熱交換器４は給水ポンプ７、配管ジョイント８を介して貯湯タンク９の給水側に配管接続して給湯水回路１０を形成し、貯湯タンク９には給湯配管１１と、給水配管１２が接続される。

水熱交換器４には、本発明に係る熱交換器が用いられ、水が流れる水側熱交換部４Ｗと冷媒が流れる冷媒側熱交換部４Ｃからなる。

図２ないし図５に示すように、水熱交換器４は、水側熱交換部４Ｗとなる水管４１と、この水管４１の長手方向に沿って水管４１に巻き付けられてろう付けされ、冷媒側熱交換部４Ｃとなる複数本、例えば３本の冷媒管４２からなる。

水管４１は銅製で、トラック形状に折曲された状態で複数回巻回され、さらに、複数層、例えば４層に積層されている。

冷媒管４２は銅合金製で、外径が４ｍｍ、螺旋ピッチが３０ｍｍで水管４１に巻き付けられている。

さらに、３本の冷媒管４２の両端は、中間継手パイプ４３、４４を介してディストリビュータ４５、４６に連通されている。

図１に示すヒートポンプ式給湯装置１において、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は、水熱交換器４の水側熱交換部４Ｗに流れ、冷媒側熱交換部４Ｃを介して給湯水回路１０へ放熱しながら凝縮され、冷媒から放熱された熱を給湯水回路１０の水に与えて湯生成する。生成された湯は、貯湯タンク９に貯湯される。

次に、本発明の一実施形態に係る熱交換器の製造方法について、図４に示す製造工程フロー図に沿って説明する。

（らせん巻工程）
ろう材は、スプリングバックを防ぎ、巻き付け作業を容易にするため、予め焼鈍しておくのが好ましい。

図５（ａ）に示すように、細い線状のろう材１３が冷媒管４２に隣り合うように、水管４１に冷媒管４２および細い線状のろう材１３の先端部分を巻き付けた後、冷媒管４２および細い線状のろう材１３が所定ピッチになるように巻き付け治具Ｊにセットし、回転装置により水管４１を回転させるとともに、これと同期して例えば３本の冷媒管４２および３本の細い線状のろう材１３を送る。

この工程により、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、水管４１に冷媒管４２および細い線状のろう材１３が、冷媒管４２に隣り合うように所定ピッチでらせん状に巻き付けられる。

従来のろう材取り付けは、トラック形状の水管に巻かれた冷媒管上にトラック形状のろう材を置くため、ろう材を置く手間、曲げ加工、脱落などの問題、ペースト状のろう材を冷媒管上に塗布することで、塗布量と管理が難しく、多く塗布し過ぎて不経済になり、高価になるのとは異なり、本工程では、水管４１に冷媒管４２と線状のろう材１３を同時に巻き付けるので、加工費が低減される。

（曲げ成形工程）
曲げ治具を用いて、直管状の水管４１を、図６に示すように、トラック形状に折曲された状態で複数回巻回（渦巻状）するように成形する。

（炉中ろう付け工程）
冷媒管４２および細い線状のろう材１３が巻き付けられトラック形状に折り曲げられた水管４１を、炉内で加熱し、ろう材１３を溶かし、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、冷媒管４２が水管４１にろう付けされる。

この工程では、冷媒管４２に隣り合うようにろう材１３が巻き付けられているので、冷媒管４２の両側から溶融したろう材１３により、空隙がなく冷媒管４２が確実に水管４１にろう付けされる。

（組み立てろう付け工程）
冷媒管４２がろう付けされたトラック形状の水管４１を所定の段数、例えば４層積層して接続し、中間継手パイプ４３、４４およびディストリビュータ４５、４６をろう付けし、図２に示すような水熱交換器４が完成する。

（つまり・気密試験工程）
完成した水熱交換器４のつまり・気密試験を行い、パスしたものが製品となり、ヒートポンプ式給湯装置１に用いられる。

本実施形態の熱交換器の製造方法によれば、加工費が低減され、安価に熱交換器を製造できる熱交換器の製造方法が実現される。

また、本実施形態の熱交換器によれば、安価な熱交換器が実現される。

さらに、本実施形態のヒートポンプ式給湯装置によれば、安価なヒートポンプ式給湯装置が実現される。

なお、本実施形態の熱交換器の製造方法として、水管への冷媒管及びろう材の巻き付け工程と、曲げ加工工程と、炉中ろう付け工程と、組み立て工程とを行う製造方法を説明したが、本発明の熱交換器の製造方法は、少なくとも、直管よりも直径の小さな細管とこの細管よりも細い線状のろう材とを、直管の長手方向に沿って直管に同時に巻き付ける巻き付け工程と、炉内で加熱し、細管を直管にろう付けする炉中ろう付け工程とを行えばよい。

また、本実施形態では、熱交換器としてヒートポンプ式給湯装置に用いる水熱交換器を例にとり、直管をトラック形状に折り曲げ、複数回巻回し、複数積層する例で説明したが、本発明は、単に直管にこの直管よりも直径の小さな細管をろう付した熱交換器、冷凍サイクル装置などの熱交換器の製造方法にも適用できる。

４…水熱交換器、１３…ろう材、４１…水管（直管）、４２…細管（冷媒管）、４３、４４…中間継手パイプ、４５、４６…ディストリビュータ。

Claims

直管を用意し、この直管よりも直径の小さな細管とこの細管よりも細い線状のろう材とを、直管の長手方向に沿って直管に同時に巻き付け、しかる後、炉内で加熱し、細管を直管にろう付けすることを特徴とする熱交換器の製造方法。
複数本の細管と、この細管に隣り合うように同数本のろう材を同時に巻き付け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。
前記ろう材は、予め焼鈍しておくことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱交換器の製造方法。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法により製造された熱交換器。
請求項４に記載の熱交換器、圧縮機、膨張弁、送風機を備える空気熱交換器を順次配管接続してなるヒートポンプ式給湯装置。