JP2971685B2 - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents
熱交換器およびその製造方法Info
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Description
収式ヒートポンプ装置用発生器等の腐食性作動媒体を取
り扱う熱交換器およびその製造方法に関するものであ
る。
い吸収液として水を用いる吸収式ヒートポンプ装置は図
7に示すような基本構成になっている。
発生器1と称する)においては、バーナ2により加熱さ
れポンプ3により加圧供給されるアンモニアを含有した
水(濃溶液)からアンモニアガスが発生する。発生器1
において発生し高温高圧状態下のアンモニアガスと、ア
ンモニアがガスとして分離したことにより濃度が低下し
た溶液(希溶液)は2相状態にて気液分離器4に流入
し、ここでガスと液体(希溶液)に分離される。分離さ
れたガス状態のアンモニアは凝縮器5に流入し、冷却さ
れて高圧状態の液化アンモニアとなる。液化アンモニア
は膨張弁6を通過することによりその圧力が下がり、蒸
発器7にて気化が行われて、この時の蒸発潜熱により冷
凍作用が発生する。蒸発器7にて気化し再びガスとなっ
たアンモニアは吸収器8に流入し、気液分離器4より絞
り弁9を介して吸収器8に流入するアンモニア濃度の低
い吸収液(希溶液水)に吸収されて吸収液のアンモニア
濃度は再び高くなり濃溶液となる。この時に発生する吸
収熱は、冷却手段により除去されるとともに低圧状態の
濃溶液としてポンプ3に吸入される。
の動作を行い、蒸発器6における冷凍作用を発生させる
ためには、発生器1・気液分離器4・凝縮器5等の高圧
側圧力を15〜20気圧とし、蒸発器7・吸収器8の低
圧側圧力を1〜5気圧に保つ必要があった。そのため特
に高圧側に配置された要素部品には高い耐圧強度が要求
される。この要求に対し、凝縮器5は通常は比較的細い
パイプにて構成されるため、耐圧強度に関する問題は少
ないが、発生器1・気液分離器4は通常は比較的大きな
容積を持つ容器にて構成され、強度・重量等において課
題があった。
おける発生器の一例を示したものであるが、この装置に
おいては図9の発生器1と気液分離器4が一体化した構
造となっている。すなわち内胴10と外胴11によりそ
の内部空間に溶液溜め12を形成し、内胴10の内側下
部にはバーナ13が配置されるとともに内胴10には伝
熱面積を拡大するためのビード加工14が施されてい
る。また15は燃焼ガスから内胴10への伝熱を促進す
るためのバッフル板である。一方外胴11の上方には、
ポンプ吐出口に接続されアンモニア濃溶液が供給される
給液管16および発生したアンモニアガスが排出される
ガス吐出管17が開口しており、外胴11の下方には、
アンモニアがガスとして排出された事によりアンモニア
濃度を下げた希溶液の液吐出管18が開口している。
アンモニア濃溶液は、給液管16より溶液溜め12に入
り液面を形成する。ここでバーナ13からの燃焼熱によ
り、アンモニアガスが分離され、ガスのみがガス吐出管
17より排出され、アンモニア濃度を下げた希溶液は液
吐出管18より流出することになる。
例においては、内胴10は燃焼ガスの排気経路を形成す
るために比較的大きな管路とすることが必要であるとと
もに、その外側を溶液溜め12としていることから、外
胴11の外形はかなり大きくならざるを得なかった。し
かもこの発生器は15〜20気圧もの高圧経路内に配置
されることから、耐圧強度を確保するために内胴10お
よび外胴11を構成する材料の肉厚は厚くならざるを得
ず、また使用材料はアンモニアに対する耐食性を確保す
るために鉄系の材料を用いることから発生器重量はかな
り大きくならざるを得なかった。
式ヒートポンプ装置の発生器として用いる熱交換器を、
耐圧強度を確保しつつ小型化・軽量化することを第1の
目的としている。
ろう材を用いて熱交換器を組み立てる製造方法を提供す
ることにある。
類のろう材を用いつつ、より能率的な熱交換器の製造方
法を提供することにある。
るため本発明は、熱交換器である発生器を気液分離器と
分離するとともに、鉄系材料で薄肉細径の伝熱管と、軽
合金材料または銅系材料等の薄肉の伝熱フィンをろう接
により接続し、隣接する伝熱管の端部を接続するU字状
の接続管等をろう接により固定したものである。
伝熱管と伝熱フィンを低融点のろう材にてろう接後、冷
却手段にてこのろう接部分を冷却しつつ鉄系材料の接続
管等と伝熱管とをろう接するものである。
伝熱管と伝熱フィンのろう接を行う低温度炉と伝熱管と
接続管等のろう接を行う高温度炉とを冷却遮熱体をかい
して隣接させ、伝熱管を冷却遮熱体により保持して伝熱
フィンと接続管等を同時に異なった温度の炉中に臨ませ
てろう接するようにしたものである。
続が得られるとともに燃焼ガスから伝熱管への伝熱部が
コンパクトになるばかりか、耐圧強度を確保しつつ比較
的薄肉の材料にて伝熱管等を構成することが可能とな
り、熱交換器を小型化・軽量化することができる。
熱フィン部分を冷却しつつ接続管等と伝熱管とのろう接
を行う熱交換器の製造方法においては、融点の異なる2
種類のろう材を用いて伝熱フィンおよび接続管等のろう
接か可能となり、小型・軽量でありながらアンモニアに
対する管路内の耐食性を確保した熱交換器を製造するこ
とができる。
かいして隣接・配置し、伝熱フィンおよび接続管等と伝
熱管とのろう接を行う熱交換器の製造方法においては、
融点の異なる2種類のろう材を用いつつ同時ろう接が可
能となり、より短時間で効率的に熱交換器を製造するこ
とができる。
て説明する。
プ装置の発生器19である熱交換器(以降、発生器19
と称する)は、複数で比較的に薄肉細径の伝熱管20
と、伝熱管20に貫通されるとともにほぼ平行に配置さ
れた複数で薄肉の伝熱フィン21と、隣接した伝熱管2
0の端部を接続して複数の伝熱管20を1本の管路に形
作るU字状の接続管22と、この形作られた管路の両端
に接続されるポンプからの入口管23および気液分離器
への出口管24により構成されている(ポンプおよび気
液分離器ともに図示せず)。また発生器19の下方には
バーナ25が配置され、発生器19への加熱を行ってい
る。26は燃焼室を形成するドラム、27は燃焼ファ
ン、28は燃料管である。
3および出口管24は、ステンレス鋼等の鉄系の材料に
て構成されており、吸収式ヒートポンプ装置の作動媒体
であるアンモニアに対する管路内の耐食性を確保してい
る。また伝熱フィン21は銅またはアルミニウム等の高
熱伝導率材料にて構成されており、燃焼ガスから伝熱管
20への伝熱を促進している。ここで伝熱管20への接
続管22および入口管23・出口管24の接続・固定
は、ニッケル系ろう材を用いたろう接加工により行われ
ており、アンモニアに対する耐食性を確保しつつ気密性
および接続の確実性を確保している。また鉄系材料の伝
熱管20への伝熱フィン21の接続・固定には、伝熱フ
ィン21がアルミニウムで構成されている場合にはアク
ミニウム系ろう材を用い、伝熱フィン21が銅で構成さ
れている場合には銅系またはニッケル系ろう材を用いた
ろう接加工が行われ、確実な接続により伝熱フィン21
から伝熱管20への熱抵抗が低減されている。
きな伝熱面積をもつ複数の伝熱フィン21をろう接によ
り熱抵抗を小さく接続したために、発生器19のコンパ
クト化が可能となるとともに、伝熱管20およびそれに
付随する接続管22を細径としたために耐圧強度を確保
しつつ薄肉化が可能となり、発生器を軽量化することが
できる。また図示はしていないが、発生器19の出口側
に接続される気液分離器も小型化・軽量化することがで
きるため、吸収式ヒートポンプ装置全体としての小型化
・軽量化が可能となる。
を用いて説明する。なお前記一実施例におけるものと同
部品は同番号を付し説明を省略する。図3および図4に
おいて前記実施例と異なる点は、伝熱管を第1伝熱管2
9と第1伝熱管29の外周に空間を隔てて配設された第
2伝熱管30との2重管式伝熱管とし、前記空間に第1
伝熱管29と第2伝熱管30とを熱的に抵抗小さく接続
する伝熱体31を設け、第2伝熱管30の両端部に閉鎖
板32を配設して前記空間を閉塞するとともに、この空
間に温度検知手段33および圧力検知手段34を臨ませ
たことにある。また前記実施例と同様の伝熱フィン21
が第2伝熱管30の外周に接続されており、第1伝熱管
29を鉄系材料を用いて前記実施例と同様に接続管22
および入口管23・出口管24に接続・構成している。
り捕捉されたバーナ25からの燃焼熱は、第2伝熱管3
0と伝熱体31をかいして第1伝熱管29に伝えられ、
第1伝熱管29の中を流れる吸収式ヒートポンプ装置の
作動媒体であるアンモニアが加熱される。この構成によ
り、バーナ25により加熱されて運転中に、アンモニア
の腐食等により、第1伝熱管29に穴が開いてしまった
場合、第1伝熱管29と第2伝熱管30との間の空間に
高温高圧のアンモニアが流出し、この空間の温度および
圧力が急激に上昇することになる。そこで温度検知手段
33および圧力検知手段34によりこの温度および圧力
の変化を検出し、装置の故障としてバーナ25等の装置
の運転を停止することにより、安全を確保することがで
きる。また、第1伝熱管29に穴が開いても装置外部へ
のアンモニアの流出を防止することができるため、臭気
の発生・拡散を防止できる。
いての説明においては、アンモニアを用いた吸収式ヒー
トポンプ装置の発生器として用いた場合の説明を行った
が、他の腐食性流体の加熱を行う熱交換器あるいは通常
の水の加熱を行う熱交換器として用いても良いことは言
うまでもない。
と軽合金または銅系の材料を用いた伝熱フィン、および
伝熱管と同じく鉄系の材料を用いた接続管または入口管
ないし出口管を、それぞれろう接により接続・固定し
て、熱交換器の成型・組み立てを行う製造方法を示すも
のである。
20の外周にはあらかじめ、アルミニウムまたは銅の薄
板を用いた伝熱フィン21が炉中ろう付け加工により固
定されている。この時、伝熱フィン21がアルミニウム
である場合にはアルミニウム系ろう材が用いられ、銅で
ある場合には銅系ろう材が用いられている。図5は、こ
の状態の伝熱管20の端部に、伝熱管20と同じくステ
ンレス鋼製の接続管22および入口管23ないし出口管
を、それぞれろう接する場合を示したものである。
ートポンプ装置の媒体に用いられるアンモニアに対する
耐食性を確保するためにニッケル系ろう材が用いられる
が、このニッケル系ろう材の融点は約1000℃であ
る。これに対し伝熱フィン21のろう接に使用するろう
材の融点はアルミニウム系ろう材の場合で約600℃、
銅系ろう材の場合で約850℃である。このため、伝熱
管20の端部に接続管22および入口管23ないし出口
管をろう接する際に、単に約1000℃もの高温の雰囲
気炉に入れてしまうと、伝熱フィン21を伝熱管20に
固定していたろう材が溶けてろう接部が外れてしまうば
かりか、伝熱フィン21がアルミニウムである場合には
伝熱フィン21そのものが溶けてしまうという課題が発
生する。
℃まで上昇する高温雰囲気炉35の中に、あらかじめ伝
熱フィン21がろう接された伝熱管20と、その両端に
取り付けられた接続管22および入口管23等が配置さ
れるとともに、上冷却体36と下冷却体37が伝熱フィ
ン21と伝熱管20とのろう接部を覆うように配置され
ている。上冷却体36と下冷却体37の内部には冷却通
水路38、39がそれぞれ設けられており、高温雰囲気
炉35の外部から供給される水により冷却されている。
図中に示す矢印は、給水系統を示している。40は炉壁
である。
ニッケル系ろう材にて接続管22および入口管23等を
ろう接できるような高温の雰囲気にあっても、伝熱フィ
ン21および伝熱管20とのろう接部を低温に保持する
ことが可能となり、アルミニウム系ろう材とニッケル系
ろう材という異なった融点をもつ2種類のろう材を用い
てアンモニアに対する耐食性を確保しつつ、小型・軽量
な熱交換器を製造できる。
た融点をもつ2種類のろう材を用いつつ、さらに能率的
に熱交換器を製造する他の製造方法を示したものであ
る。
却遮熱体42をかいして高温炉43が配置されていると
ともに、冷却遮熱体42は上下から伝熱管20を保持し
て、伝熱フィン21およびそのろう接部を低温炉41に
臨ませ、接続管22や入口管23等およびそのろう接部
(伝熱管20の端部)を高温炉43に臨ませている。ま
た冷却遮熱体42の内部には冷却通水路44がそれぞれ
設けられており、外部から供給される水により冷却して
いる。ここで低温炉41は伝熱フィン21をのろう接用
ろう材の融点まで昇温され、高温炉43は接続管22や
入口管23等のろう接用ろう材であるニッケル系ろう材
の融点まで昇温されるが、冷却遮熱体42によりお互い
の炉は断熱遮断されるとともに、伝熱管20も冷却遮熱
体42に保持されているためそれぞれの炉中に臨んでい
る部分の温度がそれぞれ影響し合うことがない。
異なった2種類の温度をかけることができるため、異な
った融点をもつ2種類のろう材を用いつつ、伝熱管20
への伝熱フィン21と接続管22および入口管23等の
同時ろう接が可能となり、能率的に熱交換器を製造する
ことができる。つまり図5に示す製造方法のように、伝
熱管20にあらかじめ伝熱フィン21をろう接・固定し
ておく必要がない。
が得られる。 (1)発生器として用いる熱交換器を、鉄系材料で比較
的薄肉細径の伝熱管と、伝熱管に貫通されろう接により
接続された軽合金材料または銅系材料等を用いた薄肉の
伝熱フィンと、鉄系材料で伝熱管の端部に接続される接
続管、入口管および出口管とにより構成したので、吸収
式ヒートポンプ装置の動作圧力に対する耐圧性を確保し
つつ熱交換器の小型・軽量化が可能となるばかりか、吸
収式ヒートポンプ装置全体を小型・軽量化できると共
に、熱交換器の製造方法として、伝熱管と伝熱フィンの
ろう接を行った後に、冷却手段にてこのろう接部分を冷
却しつつ、接続管および入口管・出口管と伝熱管とをろ
う接するようにしているため、異なった融点をもつ2種
類のろう材を用いてアンモニア等の腐食性流体に対する
耐食性を確保しつつ小型・軽量な熱交換器を製造でき
る。 (2)また、熱交換器の製造方法として、低温加熱炉と
高温加熱炉とを冷却遮熱体を介して隣接して設け、伝熱
管を冷却遮熱体にて保持し、伝熱フィン部分を前記低温
加熱炉内に臨ませ、かつ接続管・入口管・出口管部分を
前記高温加熱炉内に臨ませるようにしているため、異な
った融点をもつ2種類のろう材を用いつつ同時ろう接が
可能となり、能率的に熱交換器う製造することができ
る。
断面図
面図
施例を示す概略図
縦断面図
Claims (2)
- 【請求項1】鉄系材料で構成される複数の伝熱管と、こ
の伝熱管に貫通されろう接により接続される軽合金材料
または銅系材料等の複数の伝熱フィンと、互いに隣接す
る前記伝熱管の端部をろう接によって、互いに接続し前
記複数の伝熱管を1本の管路に形成する鉄系材料の接続
管と、前記管路の端部にろう接によってそれぞれ接続さ
れる鉄系材料の入口管および出口管とから成る熱交換器
において、前記伝熱フィンと前記伝熱管とを前記伝熱フ
ィンの溶融温度以下の融点をもつろう材にてろう接を行
った後、冷却手段にてこのろう接部分をろう材の融点以
下の温度に保持して、前記伝熱管に前記接続管と前記入
口管と前記出口管とのろう接を行う熱交換器の製造方
法。 - 【請求項2】鉄系材料で構成される複数の伝熱管と、こ
の伝熱管に貫通されろう接により接続される軽合金材料
または銅系材料等の複数の伝熱フィンと、互いに隣接す
る前記伝熱管の端部をろう接によって、互いに接続し前
記複数の伝熱管を1本の管路に形成する鉄系材料の接続
管と、前記管路の端部にろう接によってそれぞれ接続さ
れる鉄系材料の入口管および出口管とから成る熱交換器
において、前記伝熱フィンの溶融温度以下で前記伝熱フ
ィンと前記伝熱管とをろう接するろう材の融点以上の温
度に保持された低温加熱炉と、鉄系材料の伝熱管・接続
管・入口管および出口管の溶融温度以下でこれらをろう
接するろう材の融点以上の温度に保持された高温加熱炉
とを冷却遮熱体を介し隣接して設けるとともに、前記伝
熱フィンと前記接続管との間および前記伝熱フィンと前
記入口管・出口管との間の伝熱管部分を冷却遮熱体にて
保持し、前記伝熱フィンの部分を前記低温加熱炉内に臨
ませ、かつ前記それぞれの接続管・入口管・出口管の部
分を前記高温加熱炉内に臨ませることにより、前記伝熱
管と前記それぞれの伝熱フィン・接続管・入口管・出口
管とのろう接を同時に行う熱交換器の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32648692A JP2971685B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱交換器およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32648692A JP2971685B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱交換器およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06174334A JPH06174334A (ja) | 1994-06-24 |
JP2971685B2 true JP2971685B2 (ja) | 1999-11-08 |
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ID=18188363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP32648692A Expired - Fee Related JP2971685B2 (ja) | 1992-12-07 | 1992-12-07 | 熱交換器およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4577286B2 (ja) * | 2006-09-12 | 2010-11-10 | 株式会社デンソー | 吸着器の製造方法 |
JP4830799B2 (ja) * | 2006-11-08 | 2011-12-07 | 株式会社デンソー | 吸着モジュール |
JP5202029B2 (ja) * | 2008-02-26 | 2013-06-05 | 株式会社ケーヒン・サーマル・テクノロジー | 二重管式熱交換器 |
-
1992
- 1992-12-07 JP JP32648692A patent/JP2971685B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH06174334A (ja) | 1994-06-24 |
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