JPH02205254A

JPH02205254A - 熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JPH02205254A
Application number: JP1703489A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Muramatsu; 村松　利明
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1989-01-26
Filing date: 1989-01-26
Publication date: 1990-08-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は、主として給湯機に用いられる熱交換器の製
造方法に関する。

なお、この明細書においてアルミニウムの語はアルミニ
ウム合金を含む意味で用いる。

従来の技術燃焼ガスによりフィンやチューブの表面に付与した熱を
チューブ内の流通水に伝達してこれを加熱する給湯機用
熱交換器は、従来、チューブ、フィンいずれも鋼材から
なるものが用いられていた。チューブを鋼材で形成する
のは水に対する腐蝕性が良いからであり、またフィンノ
こ。

も銅材を用いるのは、熱伝導性に優れておりかつ同材質
のチューブとの充分な接合を実現しうるからである。

発明が解決しようとする課題しかしながら、このようにチューブとフィンのいずれも
が鋼材にて構成された熱交換器では、次のような欠点が
あった。

即ち、給湯機用熱交換器では、熱交換器の外面が燃焼ガ
スにて加熱さ、れるが、８分の多い都市ガスでは燃焼サ
イクルの条件により燃焼ガスが露点以下に冷却されてガ
ス中の水蒸気が結露し、そのドレーンによる腐食（いわ
ゆる低温腐食）が発生し易いという欠点があった。しか
もこの低温腐食によりＣｕＳＯ４Φ５Ｈ２０が生成され
、これがフィンを閉塞してしまい、熱交換器の性能低下
や耐久性、安全性の低下を来たす原因となっていた。こ
のような欠点は、近時、熱交換器の小型化、高効率化が
図られるにつれ、より顕著に発生する傾向にあった。も
とより全体が銅製であるために、重量が増大するととも
にコスト高につくという欠点もあった。もっとも、低温
腐食に対してはその防止策としてｐｂディッピングが行
われることもあるが、コスト、安全性、環境汚染等の面
で別の問題を派生するものであった。

この発明はかかる技術的背景に鑑みてなされたものであ
って、特に給湯用熱交換器として使用する場合にＳ含有
の燃焼ガスの結露によって生じるドレーンが原因の低温
腐食、ひいてはフィン閉塞の発生を防止することができ
、しかも軽量化、低コスト化が可能な熱交換器の提供を
目的とする。

課題を解決するための手段上記目的を達成するためには、チューブ、フィンを低温
腐食に対して比較的強くかつ重量的にも軽量なアルミニ
ウムで構成することが一応考えられるが、流通水に対す
る耐食性の点からチューブをアルミニウム製のものとす
るのは問題が大きい。

そこでミ発明者は、チューブを基本的に銅製のものとす
るとともに、フィンをアルミニウム製とし、これらの組
合せにおいてチューブ表面の低温腐食を防止でき、かつ
チューブとフィンとを不具合なく接合しうるちのとなす
べく種々実験と研究を繰返した結果、本発明を完成しえ
たものである。

即ち、この発明は、表面に亜鉛被覆層を形成した銅製チ
ューブの長さ方向に、チューブ挿通孔と該孔の周縁に筒
状のフィンカラーを有する複数のアルミニウム製プレー
ト状フィンを、そのフィンカラーでチューブの外面を間
断なく覆う態様で平行状に外装したのち、フィンに設け
た空隙部からチューブとフィンカラーとの隙間へ実質的
に亜鉛粉末を含まない反応ろう何月スラリーを浸透せし
め、次いで加熱することにより前記チューブ表面の亜鉛
被覆層を利用してチューブとフィンとを反応ろう付する
ことを特徴とする熱交換器の製造方法を要旨とする。

作用反応ろう付性において塗布したスラリーは、フィンに設
けた浸透用間隙からチューブとフィンカラーとの隙間へ
浸透する。そして加熱を実施すると、チューブとフィン
カラーとの隙間には、チューブ表面の亜鉛被覆層中の亜
鉛による合金層が形成され、フィンカラーの内周面とチ
ューブの外面とが面接合され、チューブ外面の露出が防
止される。かつチューブとフィンとの充分な接合も達成
される。また、フィンはアルミニウム製であるから、鋼
材に較べて低温腐食に強いうえ、熱交換器全体の軽量化
も図られる。

実施例次にこの発明の実施例を図面を参照して説明する。

まず、第２図に示す銅製のチューブ（１）と第３図に示
すアルミニウム製のプレート状フィン（２）を用意する
。チューブ（１）はその外表面に予め亜鉛被覆層（３）
を形成しておく。

亜鉛被覆層（３）の形成は、亜鉛粉末の塗布や溶融亜鉛
メツキ等により行う。プレート状フィン（２）には、そ
の中央部にチューブ（１）の外径よりもやや大きい直径
のチューブ挿通孔（４）を設けるとともに、その周縁に
筒状のフィンカラー（５）を立設しておく。かつフィン
カラー（５）の先端周面には、周方向に沿う波形凹凸（
５ａ）を形成しておく。

そして、上記プレート状フィン（２）の複数枚を各チュ
ーブ挿通孔（４）おいてチューブ（１）に挿通するとと
もに、そのフィンカラー（５）でチューブ（１）の外面
を間断なく覆う態様でチューブ（１）の長さ方向に平行
状に外装し、第１図に示すような熱交換器組立体とする
。この状態において、フィンカラー（５）の先端とその
前に位置するフィン（２）との間には、第４図に示すよ
うに前記凹凸に基く空隙部（６）が形成されたものとな
る。この空隙部（６）は後述の反応ろう付性によるスラ
リーを、チューブ（１）とフィンカラー（５）との間隙
に浸透充填させる役割を果すものである。

次に、反応ろう付性を実施してチューブ（１）とフィン
（２）とを接合する。反応ろう付性は、塩化亜鉛その他
金属塩化物や塩化アンモニウムと溶剤とによるスラリー
を接合部に塗布したのち、約４２０℃程度に加熱して接
合部に亜鉛を析出拡散せしめ、部材相互を接合する方法
の総称であり、塩化亜鉛反応ろう付性とも呼ばれる。

ここに、接合部に析出する亜鉛として、通常は亜鉛粉末
をスラリー中に含めてこの粉末と塩化亜鉛中の亜鉛とを
利用するものであるが、この発明では亜鉛粉末の替わり
にチューブ（１）の表面に予め被覆した前記亜鉛被覆層
（３）を利用し、スラリーには実質的に亜鉛粉末を含め
ないものとする。ここに、「実質的に」とは亜鉛粉末の
完全排除の場合はもとよりわずかに含む場合をも許容す
る趣旨である。かかる構成とするのは次の理由による。

即ち、スラリーの塗布は浸漬法、吹付は等により行われ
るため、熱交換器の全体にスラリーが塗布されることに
なるが、スラリー中に亜鉛粉末が含まれていると、接合
後にフィン表面等にＺｎ分が塩化物とともに大量に付着
し、これが完成品の表面を白色化せしめ外観品質を損う
とともに、給湯機としての使用中に燃焼による白粉が目
立つという欠点を派生するからである。また、表面に付
着した亜鉛の除去作業が実に面倒でもあるからである。

さらにまた、亜鉛を接合部即ちチューブ（１）とフィン
カラー（５）との間隙に充分介在させられない虞れもあ
る。そこで、接合に寄与する亜鉛を予めチューブ表面に
被覆しておき、スラリーに亜鉛粉末を含ませる上記不都
合を排除したものである。また、亜鉛粉末を含まないス
ラリーは接合部への浸透性が良いから、上記の空隙部（
６）は小さくて済み、この実施例では凹凸（５ａ）の高
さを０．　３１１ｍ程度に設定しである。

吹付け、浸漬法等により熱交換器に塗布した上記スラリ
ーは、空隙部（６）を介してチューブ（１）外面とフィ
ンカラー（５）内面との隙間に浸透充填される。この状
態で加熱し反応ろう付を行う。この加熱により、亜鉛被
覆層（３）中の亜鉛がフィンカラー（５）に拡散され、
チューブ（１）とフィンカラー（５）との間にＺｎによ
る合金層（７）が形成され、チューブ（１）外面とフィ
ンカラー（５）内面とが面接合される。この結果、チュ
ーブ（１）の外面はアルミニウム材で覆われ完全に外部
から遮断されることになる。

その後、図示は省略したがチューブの各開放端をＵ字管
等で連通接続して一連の通水バイブとし、その一端に水
の出口を他端にお湯の出口を設ける。

なお、上記実施例では、スラリー浸通用の空隙部（６）
を、フィンカラー（５）の先端周面の波形凹凸（５ａ）
により形成したが、これに限定されることはなく、例え
ばフィンカラー（５）に貫通孔を設けても良く、要はチ
ューブ（１）とフィンカラー（５）との間隙にスラリー
を浸透させうる態様のものであれば良い。

発明の効果この発明は、上述の次第で、銅製のチューブと、フィン
カラーでチューブの外面を間断なく覆う態様で該チュー
ブに外装したアルミニウム製フィンとを接合するから、
得られた熱交換器はチューブ表面がアルミニウムで被覆
された状態となる。このアルミニウムはＳ含有ガスの結
露により発生する低温腐食に対し、銅よりも耐低温腐食
性に優れているから、全体が銅製である従来品に較べて
熱交換器全体としての耐低温腐食性を向上することがで
き、ひいてはフィンの閉塞の危惧を解消することができ
る。しかも、製品重量の多くを占めるフィン部分を軽量
、安価なアルミニウムで構成したから、全体としての軽
量化、低コスト化を図った熱交換器を製作しうる。また
、チューブとフィンカラーとはこれらをチューブの表面
に形成した亜鉛被覆層を利用した反応ろう付性により接
合するから、両部材の隙間の略仝体に合金層を確実に介
在させることができ、接合欠陥のない充分な接合強度を
保障しうるとともに、伝熱性にも優れたものとなしうる
。さらに、上記亜鉛被覆層を利用することで反応ろう付
性において用いるスラリーに亜鉛粉末を含ませる必要が
な（なるから、該スラリーの接合部への浸透も容易とな
り、益々接合不良の危険をなくしうる。さらにまた、ス
ラリーに亜鉛粉末を含まないため接合後におけるフィン
表面の亜鉛付着も少なくなり、該亜鉛の洗浄除去作業を
容易となしうるとともに、付着亜鉛による外観の白色化
も抑制でき、外観品質の優れた商品価値の高い熱交換器
を提供しうる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を説明するためのもので、第
１図は熱交換器組立体の部分断面図、第２図はチューブ
単体の断面斜視図、第３図はプレート状フィン単体の斜
視図、第４図は第１図に示す熱交換器組立体の部分拡大
図、第５図はチューブとプレートとの接合前の拡大断面
図、第６図は同じ（接合後の拡大断面図である。（１）・・・チューブ、（２）・・・プレート状フィン
、（３）・・・亜鉛被覆層、（５）・・・フィンカラ（
６）・・・空隙部、（７）・・・合金層。以上チューブ第４図第１図

Claims

【特許請求の範囲】

表面に亜鉛被覆層を形成した銅製チューブの長さ方向に
、チューブ挿通孔と該孔の周縁に筒状のフィンカラーを
有する複数のアルミニウム製プレート状フィンを、その
フィンカラーでチューブの外面を間断なく覆う態様で平
行状に外装したのち、フィンに設けた空隙部からチュー
ブとフィンカラーとの隙間へ実質的に亜鉛粉末を含まな
い反応ろう付用スラリーを浸透せしめ、次いで加熱する
ことにより前記チューブ表面の亜鉛被覆層を利用してチ
ューブとフィンとを反応ろう付することを特徴とする熱
交換器の製造方法。