JPH02217158A

JPH02217158A - 熱交換器

Info

Publication number: JPH02217158A
Application number: JP27394688A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Muramatsu; 村松　利明
Original assignee: Showa Aluminum Corp
Current assignee: Altemira Co Ltd
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1990-08-29

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熱交換器、例えば、給湯機、ラジェーター、
温風器等に使用される熱交換器に関するものである。

従来の技術及び課題従来、このような用途に使用される熱交換器は、チュー
ブとフィンのいずれもが鋼材にて構成されたものとなさ
れている。これは次の理由による。まずチューブを鋼材
にて構成するのは、銅が水に対する耐食性に優れている
からであり、またフィンを鋼材にて構成するのは、銅が
熱伝導性に優れているということもさることながら、銅
製のチューブとの接合上の都合による。

しかしながら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、特に給湯用熱交、換器においては、
次のような問題がある。

即ち、給湯用熱交換器においては、熱交換器の外面が燃
焼ガスにて加熱されるのであるが、８分の多い都市ガス
では、燃焼サイクルの条件により該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、そのドレーンが
原因て熱交換器の外面に腐食、いわゆる低温腐食が発生
することになる。しかもこの低温腐食にともなって生成
されるＣｕＳＯ４・５Ｈ２０がフィンを閉塞してしまい
、熱交換器の性能か低下することになる。またこのこと
は耐久性、安全性の面でも問題がある。なお、この低温
腐食の防止対策として、いわゆるｐｂディッピングが行
われることもあるが、コスト、安全、公害等の面で問題
がある。

また、給湯・用熱交換器に限らず、ラジェータ温風器等
に使用される熱交換器においても、熱交換器全体を銅材
にて構成すると、熱交換器の重量が大きくなると共に、
コスト高を招来することになる。

この発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので
、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を提供するこ
とを目的とする。

課題を解決するための手段そこで、上記のような欠点を解消するためには、燃焼ガ
スの当る部分、即ちフィン、チュブの表面を低温腐食に
対して比較的強いアルミニウム材で構成することか考え
られる。しかしこの場合においても、アルミニウム材は
水に対する耐食性に問題があるため、チューブの内面に
ついては従来同様に銅材にて構成する必要がある。つま
りフィン、チューブの外面をアルミニウム材にて構成す
ると共に、チューブの内面を銅材にて構成するのである
。このような構成により、上記したような低温腐食、ひ
いてはフィン閉塞の発生を防止することかでき、また熱
交換器の軽量化、低コスト化を実現することか可能とな
る。

そこで、このような熱交換器を具体的にどのようにして
構成するかが問題であるが、その１つの方法として、ア
ルミニウム又はアルミニウム合金製のプレート状フィン
のチューブ挿通孔周縁に設けられているフィンカラーに
て銅製のチューブの外面を間断なく連続して覆い、その
うえでフィンカラーの内面とチューブの外面とを接合す
る方法が考えられる。

この方法においては、さらに接合方法が問題となるが、
例えば、拡管等の機械的な接合方法では、伝熱性能の点
で問題があると共に、アルミニウム材と鋼材の線膨張率
の相違に起因【７て接合部に緩みを生じ易いという欠点
があり、好ましくない。そこで伝熱性能、部材の線膨張
率の相違に起因する問題を解決しうる方法として、金属
的接合法が考えられる。

金属的接合法としては、高温域のブレージングによるも
のも考えられるが、アルミニウム材と鋼材との異種金属
の接合にこの方法を使用した場合にはエロージョン発生
の危険性が高く、現状ではやはり実施困難である。

そこで、その他の金属接合方法として、特に異種金属の
接合にも優れた反応ろう付け法の採用が考えられる。こ
の反応ろう付け法は、塩化亜鉛反応ろう付け法、アルフ
ユーズ（商標名）法などとも称され、公知のように、塩
化亜鉛、塩化アンモニウム等の塩化１′りと亜鉛粉末を
スラリーとし、そのスラリーを部品に塗布した上で、約
４２０℃で加熱し、溶剤の燃焼によって亜鉛を拡散し、
部品を接合する方法である。この方法によれば、反応温
度が低いことから製品の変形や溶けがなく、また合金系
の接合が可能である。

最後の問題は、上記したように、チューブの外面をフィ
ンカラーにて間断なく連続して覆う態様が採られるため
、反応ろう付け法において、上記のスラリーをいかにし
てフィンカラーの内面とチューブの外面との間に充填さ
せるかということである。

この発明は、上記の思索過程を経てこの最後の問題を解
決してなされたもので、チューブ挿通孔と鎖孔の周縁に
筒状のフィンカラーを有するアルミニウム又はアルミニ
ウム合金製の複数のプレート状フィンが、銅製のチュー
ブに、そのフィンカラーでチューブの外面を間断なく連
続して覆う態様において平行状に外装されてなリ、フィ
ンカラーの内周面とチューブの外面との間に環状隙間が
設けられると共に、プレート状フィンにおいてチューブ
挿通孔の周囲側近に、環状隙間と、フィンカラーの外側
の空間とを連通ずる連通部が設けられ、チューブとプレ
ート状フィンとが反応ろう付け法により接合されてなる
ことを要旨としている。

作用上記の結果、反応ろう付け法において塗布されるスラリ
ーは、フィンカラーの外側の空間より連通部を通してフ
ィンカラーの内周面とチュブの外面との間の環状隙間に
充填されることになる。また環状隙間へのスラリーの充
填にともない連通部にもスラリーが充填される。そして
、加熱を実施すると、環状隙間には合金層が形成され、
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
、チューブの外面の露出が防止されることになる。また
連通部においても同様に合金層が形成され、連通部を通
してのチューブの外面の露出も防止されることになる。

その結果、外面に銅の露出しない熱交換器が得られる。

実施例次にこの発明の実施例に係る熱交換器を図面に基づいて
説明する。

第１図ないし第５図には、この発明の一実施例を示して
いる。（１）は銅製のチューブ、（２）・・・はアルミ
ニウム又はアルミニウム合金製のプレート状フィンであ
る。

プレート状フィン（２）には、チューブ挿通孔（５）が
設けられると共に、その周縁に筒状のフィンカラー（３
）が設けられており、このフィンカラー（３）を通して
チューブ（１）が挿通されるものとなされている。そし
てチューブ（１）には、フィンカラー（３）・・・でチ
ュブ（１）の外面を間断なく連続して覆う態様において
複数のプレート状フィン（２）・・・が平行状に外装さ
れている。

上記フィンカラー（３）は先端側に向けてテーバ−状に
拡径されており、フィンカラー（３）にチューブ（１）
が挿通された状態において、フィンカラー（３）の内周
面とチューブ（１）の外面との間にくさび状の環状隙間
（４）が形成されるものとなされている。

またプレート状フィン（２）においてフィンカラー（３
）の基端近傍の位置、即ちフィンカラー（３）のチュー
ブ挿通孔（５）の周囲側近には、周方向に沿い等間隔を
おいて複数（この実施例では４つ）のスリット孔（６）
・・・が形成され、これらのスリット孔（６）・・・に
より、フィンカラー（３）の外側の空間と、環状隙間（
４）とを連通ずる連通部（７）が形成されている。

この状態において、反応ろう付け法におけるスラリーの
塗布が、吹付け、ディッピング等により実施される。こ
の塗布より、スラリーは、第５図に示されるように、フ
ィンカラー（３）の外側の空間より連通部（７）・・・
を介して環状隙間（４）内に移行し、この環状隙間（４
）、及び連通部（７）がスラリーで充填される。なお、
上記のようにフィンカラー（３）は先端側に向けて拡径
され、環状隙間（４）が奥細状となっているので、スラ
リーが環状隙間（４）内に移行する際に環状隙間（４）
内の空気か容易に抜け、環状隙間（４）へのスラリーの
浸透が良好に行なわれることになる。そしてスラリか充
填されたところで加熱を行う。この加熱により、スラリ
ー内の亜鉛が拡散され、環状隙間（４）内において、Ｚ
ｎ−ＡΩ−Ｃｕ合金層（８）が形成され、フィンカラー
（３）の内面とチューブ（１）の外面とが面接合される
。また連通部（７）・・・内も合金層が形成され、連通
部（７）・・・が閉塞される。この結果、チューブ（１
）の外面は完全に外部から遮断されることになる。

第６図ないし第９図には、他の実施例を示している。こ
の実施例においては、フィンカラ（１３）の内径をチュ
ーブ（１１）の外径よりもやや大きいものとすることに
よりフィンカラ（１３）の内面とチューブ（１１）の外
面との間全体に亘る環状隙間（■４）が形成されている
。なお環状隙間（１４）の厚さｔは０．１＋ｎ１１程度
である。これは、厚さｔが大きすぎると毛細管現象によ
るスラリーの環状隙間（１４）への浸透が充分に行なわ
れ難くなり、また小さすぎるとスラリーの充填量が充分
でなくなり、またフィンカラー（１３）とチューブ（１
１）との嵌合が行い難いものとなる等の理由による。さ
らにプレート状フィン（１２）においてフィンカラー（
１３）の基端近傍位置、即ちフィンカラー（１３）のチ
ューブ挿通孔（１５）の周囲側近には、その円周方向に
沿い該側近部をフィンカラー（１３）側に凹陥して形成
された段部（１６）・・・が等間隔をおいて複数（この
実施例では８つ）設けられ、これらの断部（１６）・・
・と、隣接するプレート状フィン（１２）のフィンカラ
ー（１３）の先端部に形成されている鍔部（１９）との
間に複数の連通部（１７）・・・が形成され、これらの
連通部（１７）・・・を通してフィンカラー（１３）の
外側の空間と環状隙間（１４）とを連通ずるものとなさ
れている。

これらの断部（１６）・・・はそれぞれ、例えば、幅す
が２−５ｍｍ、深さｄが０．１〜１ｍｍ、特にｄは０．
３ｍｍに形成される。これは、それらの寸法が大きすぎ
ると反応ろう付け後おいてチュブ（１１）の外面が露出
したり、また合金層の露出面積が大きくなり酸化等によ
る腐食の問題が生じ、また小さすぎると環状隙間（１４
）へのスラリーの供給に支障を生じることになる等の理
由による。

この実施例においては、スラリーは、第９図に示される
ように、フィンカラー（１３）の外側の空間から連通部
（１７）・・・を通して環状隙間（１４）内に毛細管現
象により移行し、この環状隙間（１４）内、及び連通部
（１７）内に充填される。そして加熱を行うことにより
、環状隙間（１４）内において、Ｚｎ−Ａ、Ｑ−Ｃｕ合
金層（１８）が形成され、フィンカラー（１３）の内面
とチューブ（１１）の外面とが面接合される。また段部
（１６）・・・と鍔部（１９）との間、即ち連通部（１
７）・・・にはＺｎ−Ａβ合金層か形成され、これをも
ってチューブ（１１）の外面は完全に外部から遮断され
ることになる。なおこの実施例においては、連通部（１
７）・・・を形成するために、段部（１６）・・・を設
けたものについて説明しているが、そのほかの態様とし
て、このような段部を相互に波状に連続したものとして
構成し、これをもって連通部を形成するものとすること
もできる。要は、プレート状フィン（１２）間の空間と
、環状隙間（１４）とが連通されるような連通部が形成
されるものであれば、種々の態様を採ることが可能であ
る。

発明の効果上記の次第で、この発明においては、チュブ挿通孔と鎖
孔の周縁に筒状のフィンカラーを有するアルミニウム又
はアルミニウム合金製の複数のプレート状フィンが、銅
製のチューブに、そのフィンカラーでチューブの外面を
間断なく連続して覆う態様において平行状に外装されて
なり、フィンカラーの内周面とチューブの外面との間に
環状隙間が設けられると共に、プレート状フィンにおい
てチューブ挿通孔の周囲側近に、環状隙間と、フィンカ
ラーの外側の空間とを連通ずる連通部が設けられ、チュ
ーブとプレト状フィンとが反応ろう付け法により接合さ
れてなるものであるから、反応ろう付け法において、ス
ラリーはフィンカラーの外側゛の空間より連通部を通し
て環状隙間、及び連通部に充填され、その状態において
加熱を実施すると、環状隙間、及び連通部には合金層が
形成されることになる。従って、フィン、チューブの外
面がアルミニウム等の材料で構成されると共に、チュー
ブの内面が鋼材で構成された熱交換器を実現することが
できる。その結果、該熱交換器を給湯用熱交換器として
使用する場合には、Ｓ含有ガスの結露による低温腐食の
発生を防止することができ、ひいてはフィンの閉塞の危
惧を解消することが可能である。しかも全体を銅製とす
るのに比べて、軽量化、低コスト化を実現することが可
能となる。

また、フィンカラーの内面とチューブの外面とは合金層
にて略全体が隙間なく接合されることになるので、線膨
張率の相違に基づく接合部の欠陥の発生かなく、また伝
熱性能にも優れたものとなる。

さらに、環状隙間内に形成された合金層は、アルミニウ
ム又はアルミニウム合金製のフィンカラーにて覆われ、
空気等との接触が遮断されるので、酸化等による腐食の
おそれがなく、接合状態の劣化が軽減され、熱交換器の
耐久性を向上することが可能である。

なお、この発明の熱交換器は給湯用熱交換器に限らず、
ラジェーター、温風器等の通水部を要する熱交換器であ
ればいずれの熱交換器にも適用することができ、その場
合においても、上記したように軽量化、低コスト化を図
ることかできるのはもとより、熱交換器の外面部に対す
る酸化等による腐食が軽減され、熱交換器の耐久性を向
上することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る熱交換器を示す部分
断面図、第２図は該実施例に係るプレート状フィンの正
面図、第３図は該プレート状フィンの断面図、第４図は
第２図のプレート状フィンをＡ−Ａ線断面として見た場
合の熱交換器の部分断面図、第５図は反応ろう付け法に
おけるスラリーの移行状態を示す拡大断面図、第６図は
この発明の他の実施例に係るプレート状フィンの正面図
、第７図は該プレート状フィンの断面図、第８図は第６
図のプレート状フィンをＢ−Ｂ線断面として見た場合の
熱交換器の拡大断面図、第９図は反応ろう付け法におけ
るスラリーの移行状態を示す拡大要部断面図である。（１）　　（１１）・・・チューブ、（２）　　（１２
）・・・プレート状フィン、（３）　　（１３）・・・
フィンカラ（４）　　（１４）・・・環状隙間、（５）
　　（＋５）・・・チュブ挿通孔、（７）　　（１７）
・・・連通部。以上

Claims

【特許請求の範囲】

　チューブ挿通孔と該孔の周縁に筒状のフィンカラーを
有するアルミニウム又はアルミニウム合金製の複数のプ
レート状フィンが、銅製のチューブに、そのフィンカラ
ーでチューブの外面を間断なく連続して覆う態様におい
て平行状に外装されてなり、フィンカラーの内周面とチ
ューブの外面との間に環状隙間が設けられると共に、プ
レート状フィンにおいてチューブ挿通孔の周囲側近に、
環状隙間と、フィンカラーの外側の空間とを連通する連
通部が設けられ、チューブとプレート状フィンとが反応
ろう付け法により接合されてなる熱交換器。