JP3438341B2 - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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勝 伊東
敬 澤田
正夫 野口
保広 近藤
隆仁 石井
良一 古閑
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、吸収式ヒートポンプ装
置の冷媒として用いられるアンモニア等の腐食性流体を
バーナにより加熱するための熱交換器に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、水等の非腐食性流体をバーナに
より加熱するための熱交換器として湯沸器等に実用化さ
れている例は、図4に示すような構成となっていた。
【0003】図中、1は伝熱管、2は伝熱フィン、3は
伝熱管1と伝熱フィン2により構成される熱交換部4の
外周を覆う熱交換ドラム、5は伝熱管1の端末を接続す
るUベンド、6は熱交換部4とバーナ7との間の燃焼室
8を覆う燃焼室ドラム、9は燃焼室ドラム6の外周を取
り巻き、燃焼室ドラム6に密接して配管された水管であ
る。
【0004】以上の構成において、バーナ7を除いて全
ての部品の材料は銅を用いて構成されており、全ての部
品の接合・固定は銅ろう(通常は、りん銅ろう)を用い
た一括炉中ろう付け加工により成型・組み立てを行って
いた。
【0005】なお、10はファン、11は燃料パイプで
ある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成においては、種々の熱交換器形式のなかで小型・
軽量であるという長所はあるものの、アンモニア等の腐
食性流体の加熱を行うには配管材料である銅の腐食性か
らそのままでは使用できず、伝熱管・Uベンド等の配管
にステンレス鋼等の高耐食性鉄系材料を用いる必要があ
った。また配管相互を接合するためのろう材について
も、アンモニアに対する耐食性を確保するためにニッケ
ル系ろう材を用いる必要があった。
【0007】ところがアンモニアと接触する配管の接合
にニッケル系ろう材を用いて、伝熱管1と伝熱フィン2
等のアンモニアと接触しない部分に接合に用いるろう材
として従来の銅ろう材を用いた場合、ろう付け加工にお
ける生産性が低下し、加工コストが上昇するという課題
があった。
【0008】つまりニッケル系ろう材のろう付け加工温
度は約1000℃であるのに対し、従来の銅ろう材の加
工温度は約800℃と異なっているため部品の接合・固
定を行うための炉中ろう付け加工を、異なった温度で2
回に分けて行う必要があり、ろう付け加工による成型・
組み立てに要する時間が長くなり、生産性が低くなって
しまうばかりか生産コストも上昇してしまう問題があっ
た。
【0009】これに対し従来の銅ろう材を用いずに、全
ての部分をニッケル系ろう材を用いて一括炉中ろう付け
加工により成型・組み立てを行なうことも考えられる。
【0010】しかしながら、ろう材としての性状が銅ろ
う材は棒状であるのに対しニッケル系ろう材は粉状であ
り、ろう付け部へのろう材の装填にニッケル系ろう材は
長時間を要していた。そのため生産性が低くなってしま
うばかりか、従来の銅ろう材に比べてニッケル系ろう材
は高価であり材料費の上昇による生産コストの上昇も招
いてしまう問題があった。
【0011】本発明は上記課題を解決するもので、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、短
時間での加工による高い生産性および低コストの熱交換
器を得ることを第1の目的としている。
【0012】第2の目的は、信頼性が高く、さらに高生
産性および低コストの熱交換器を得ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るため本発明は、銅の伝熱フィンを貫通する鉄系材料よ
りなる伝熱管と、伝熱管の端部を接続する鉄系材料より
なる接続管とを備え、伝熱管と接続管とをニッケル系ろ
う材を用いて接続し、また伝熱管と伝熱フィンとを青銅
系ろう材を用いて固定したものである。
【0014】また第2の目的を達成するため本発明は、
伝熱フィンの端部に接して鉄系材料よるなる熱交換ドラ
ムを配置するとともに、伝熱フィンの端部と熱交換ドラ
ムとを青銅系ろう材を用いてろう接したものである。
【0015】
【作用】本発明は上記構成によって、従来の熱交換部に
おけるコンパクト性を保持しつつ配管のアンモニアに対
する耐食性を確保し、かつ伝熱管と接続管および伝熱管
と伝熱フィンとを1回の炉中ろう付け加工により接合す
ることができる。
【0016】また、ろう付け加工時の高温に対する熱交
換ドラムの強度を保持しつつ、上記ろう付け加工との同
時ろう付け加工ができる。
【0017】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面にもとづいて説
明する。
【0018】図1において、12は比較的薄肉の複数の
伝熱管、13は伝熱管12の外側に固定された薄肉の多
数の伝熱フィン、14は内部を熱交換部15とした熱交
換ドラム、16は伝熱管12の端部間を接続するU字状
の接続管、17は燃焼室18を覆う断熱材、19は燃焼
室ドラム、20はバーナ、21はファン、22は燃料
管、23は入口管、24は出口管である。
【0019】ここで伝熱管12と接続管16および入口
管23、出口管24は、ステンレス鋼等の鉄系の材料に
て構成するとともに、これらを接続するろう材もニッケ
ル系ろう材を用いて吸収式ヒートポンプ装置の作動媒体
であるアンモニア等の腐食性流体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13は銅系の高熱伝
導材料を用いて構成されるとともに、青銅ろう材を用い
て伝熱管12に接続されており、バーナ20から供給さ
れる高温の燃焼ガスから伝熱管12への伝熱を促進して
いる。これにより、従来と同様のコンパクトな熱交換部
15が構成されている。
【0020】また、さらに熱交換ドラム14は、ステン
レス鋼等の鉄系の材料にて構成されるとともに伝熱フィ
ン13の端部と接しており、この接触部は伝熱管12と
伝熱フィン13と同様に青銅ろう材を用いてろう接され
ている。これにより燃焼ガスにより加熱される熱交換ド
ラム14は、伝熱フィン13に熱を逃がし熱交換ドラム
14の低温化と熱交換器としての熱効率の向上が可能と
なる。さらに熱交換ドラム14の材料(ステンレス鋼)
の高い高温強度により、ろう接加工時の高温に対しても
強度低下は少なく、輸送時等に受ける荷重に対しても十
分な強度を保持しているために変形することはなく、よ
り信頼性の高い熱交換器を得ることができる。
【0021】ここで上記の青銅ろう材は従来の銅ろう材
と同様に棒状であり、ろう付け部への装填が極めて簡単
で、ろう付け加工における高い生産性を有している。こ
れを図2および図3により説明する。図は熱交換器のろ
う付け部へろう材を装填し組立てを行い、ろう付け加工
するために加熱炉に挿入する直前の状態を示したもので
ある。図中、伝熱フィン13においては、伝熱管12と
の上部かん合部に切り欠き25が設けてあり、各伝熱フ
ィン13の切り欠き25を貫いて棒状の青銅ろう材26
が装填される。また伝熱管12と接続管16との接続部
には、糊状のニッケルろう材27が塗布される。
【0022】また加熱炉に挿入する前の熱交換器の組立
てにあたっては、伝熱管12に所定枚数の伝熱フィン1
3を挿入した後に、棒状の青銅ろう材26を切り欠き2
5に挿入する。つぎに熱交換ドラム14に伝熱フィン1
3を包むとともに、熱交換ドラム14と伝熱フィン13
との接触部に同じく棒状の青銅ろう材26を配置する。
さらに伝熱管12の端部に接続管16と入口管23およ
び出口管24を接続し、接続部に糊状のニッケルろう材
27を塗布することになる。このように、極めて簡単か
つ短時間に熱交換器の組立てを行うことができる。
【0023】ここで用いる青銅ろう材26およびニッケ
ルろう材27の溶融温度は、ともに約1000℃とほぼ
同じ温度であり、上記のように組立てられた熱交換器は
高温の加熱炉に挿入されると、青銅ろう材26・ニッケ
ルろう材27はほぼ同時に溶融し、ろう付け加工が完了
することになる。
【0024】つまりアンモニア等の腐食性流体に対する
管路内の耐食性を確保するために、伝熱管12と接続管
16等の接続にニッケルろう材27を用いても、伝熱フ
ィン13と伝熱管12の接続に棒状の青銅ろう材26を
用いることにより、ろう付け加工前におけるろう材の装
填が容易であるばかりか、1回の炉中ろう付け加工によ
り熱交換器として接合・完成することが可能となる。こ
のように短い加工時間とニッケルろう材に比べて安価な
青銅ろう材を用いて、高い生産性および低コストの熱交
換器を得ることができる。
【0025】
【発明の効果】本発明は以上の説明から明らかのよう
に、鉄系材料よりなる伝熱管と、この伝熱管の外側に取
付けられる銅系の伝熱フィンと、隣接する伝熱管の端部
を接続する鉄系材料よりなる接続管とを備え、伝熱管と
接続管とをニッケル系ろう材を介して固定したので、ア
ンモニア等の腐食性流体に対する配管の耐食性を確保し
つつ、コンパクトかつ高い生産性および低コストの熱交
換器を得ることができる。
【0026】また伝熱フィンの端部に接して鉄系材料よ
りなる熱交換ドラムを配置するとともに、伝熱フィンの
端部を熱交換ドラムを青銅系ろう材を介しろう接したの
で、高い生産性および低コストを保持しつつ信頼性の高
い熱交換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における熱交換器の縦断面図
【図2】本発明の熱交換器のろう付け加工直前の組立て
状態を示す縦断面図
【図3】図2のA−A断面矢視図
【図4】従来の熱交換器の縦断面図
【符号の説明】
12 伝熱管 13 伝熱フィン 14 熱交換ドラム 16 接続管 26 青銅ろう材 27 ニッケルろう材
フロントページの続き (72)発明者 近藤 保広 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 石井 隆仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 古閑 良一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−174334(JP,A) 特開 昭63−26260(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 33/00 B23K 1/00 330 F28F 21/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】鉄系材料よりなる複数の伝熱管と、この伝
    熱管の外側に取付けられる銅系の高熱伝導材料よりなる
    複数の伝熱フィンと、隣接する伝熱管の端部を接続する
    鉄系材料よりなる接続管とを備え、前記伝熱管と接続管
    とをニッケル系ろう材を介して接続し、また伝熱管と伝
    熱フィンとを青銅系ろう材を介して固定した熱交換器。
  2. 【請求項2】伝熱管と伝熱フィンとの接続部を内包する
    ように鉄系材料よりなる熱交換ドラムを配置するととも
    に、伝熱フィンと熱交換ドラムとを青銅系ろう材を介し
    て接合した請求項1記載の熱交換器。
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