JPH07124742A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱交換器の製造方法において、治具を使用せ
ずに、各部材のろう付けが行える。 【構成】 伝熱隔壁３、偏平管状冷媒通路部材５および
高温ガス流規制部材１１の各部材の左右両側寄り部分の
対応する位置に、ボルト挿入孔をそれぞれ一以上形成す
ると共に、偏平管状冷媒通路部材５と高温ガス流規制部
材１１のボルト挿入孔のうち、少なくともいずれか一方
のボルト挿入孔の内周面に雌ねじを設け、この雌ねじを
設けた部材と反対側の部材におけるボルト挿入孔からボ
ルト１６を挿入して、最終的に雌ねじを設けたボルト挿
入孔にねじ嵌合せしめることにより、伝熱隔壁３、偏平
管状冷媒通路部材５および高温ガス流規制部材１１を一
体的に締付けて密着状態とした後、これらをろう付けす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば夏季には冷
房に用いられるとともに、冬季には暖房に用いられる冷
暖房装置に使用される熱交換器の製造方法に関し、さら
に詳しくは夏季には冷房用の冷媒として利用されるフレ
オン等を、冬季に石油バーナまたはガスバーナ等の燃焼
熱により加熱して蒸発させ、その潜熱を利用して暖房を
行う冷暖房装置において、冷媒をバーナの燃焼熱により
加熱するのに使用される熱交換器を製造する方法に関す
る。

【０００２】この明細書において、「アルミニウム」と
いう語には、純アルミニウムのほかにアルミニウム合金
を含むものとする。

【０００３】

【従来の技術】この発明者らは、図８に示すように、ア
ルミニウム製伝熱隔壁(41)と、伝熱隔壁(41)の前面(41
a) にろう付けされ且つ内部に複数の冷媒通路を有する
アルミニウム製偏平管状冷媒通路部材(42)と、伝熱隔壁
(41)の後面(41b) にろう付けされている高温ガス流規制
部材(43)と、一端にバーナが取付けられる筒状燃焼胴
（図示せず）を備えた熱交換器の製造方法を先に提案し
ている（特開平４−３７４６７号公報参照）。

【０００４】この製造方法は、伝熱隔壁(41)の前面(41
a) に偏平管状冷媒通路部材(42)を添わせる工程と、偏
平管状冷媒通路部材(42)の両端屈曲部の先端にヘッダ(4
4)素材を被せる工程と、伝熱隔壁(41)の後面(41b) に高
温ガス流規制部材(43)を添わせる工程と、伝熱隔壁(41)
と偏平管状冷媒通路部材(42)および高温ガス流規制部材
(43)とを治具で固定し、伝熱隔壁(41)と偏平管状冷媒通
路部材(42)、偏平管状冷媒通路部材(42)とヘッダ(44)、
および伝熱隔壁(41)と高温ガス流規制部材(43)とをそれ
ぞれろう付けする工程から構成されるものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記製
造方法において、伝熱隔壁(41)に偏平管状冷媒通路部材
(42)と高温ガス流規制部材(43)をそれぞれろう付けする
場合、図９に示すように、高温ガス流規制部材(43)の後
面に板状治具(45)を当て、この板状治具の前面から突出
する４本の雄ねじ部(46)の先端部分を、偏平管状冷媒通
路部材(42)の前面の両側寄り部分にそれぞれ配された棒
状治具(47)両端部の挿入孔(48)に嵌合させると共にナッ
ト(49)で締付けることにより、伝熱隔壁(41)と偏平管状
冷媒通路部材(42)および高温ガス流規制部材(43)を互い
に密着させる必要があった。また、ろう付け後において
は、上記各治具を再び外す必要があり、そのため、上記
ろう付け作業にかなりの時間を要するという問題があっ
た。

【０００６】この発明の目的は、治具を使用せずに、各
部材のろう付けが行える熱交換器の製造方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、一端にバー
ナが取付けられる筒状燃焼胴と、筒状燃焼胴の他端開口
を閉鎖する伝熱隔壁と、伝熱隔壁の前面にろう付けされ
かつ内部に複数の冷媒通路を有する偏平管状冷媒通路部
材と、伝熱隔壁の後面にろう付けされている高温ガス流
規制部材とを備えた熱交換器を製造する方法であって、
伝熱隔壁、偏平管状冷媒通路部材および高温ガス流規制
部材の各部材の左右両側寄り部分の対応する位置に、ボ
ルト挿入孔をそれぞれ一以上形成すると共に、偏平管状
冷媒通路部材と高温ガス流規制部材のボルト挿入孔のう
ち、少なくともいずれか一方のボルト挿入孔の内周面に
雌ねじを設け、この雌ねじを設けた部材と反対側の部材
におけるボルト挿入孔からボルトを挿入して、最終的に
雌ねじを設けたボルト挿入孔にねじ嵌合せしめることに
より、伝熱隔壁、偏平管状冷媒通路部材および高温ガス
流規制部材を締付けて密着状態とした後、これらをろう
付けするものである。

【０００８】

【作用】この発明の製造方法によれば、ボルトを介し
て、互いに密着状態とした伝熱隔壁、偏平管状冷媒通路
部材および高温ガス流規制部材を、そのままろう付けす
るため、ろう付けに当たって上記各部材を密着させてお
く治具が不要となり、また該治具の組立ておよび分解作
業も省略できる。

【０００９】

【実施例】次に、この発明の実施例を、図面にしたがっ
て説明する。

【００１０】以下の説明において、前後、左右は図２を
基準とし、前とは図２の上側を指し、後とはこれと反対
側を指すものとする。また、左とは図２の左側を指し、
右とはこれと反対側を指すものとする。更に、上とは図
２の図面紙葉の表側を指し、下とはこれと反対側を指す
ものとする。

【００１１】図１〜図７において、熱交換器(1) は、両
端が開口した横向き筒状の燃焼胴(2) と、燃焼胴(2) の
後端に取付けられかつ石油を燃料とするバーナ(B) と、
燃焼胴(2) の前端開口を閉鎖するアルミニウム製の伝熱
隔壁(3) と、伝熱隔壁(3) の後面に上下に分割してろう
付けされているアルミニウム押出型材製の高温ガス流規
制部材(11)と、内部に上下方向にのびる複数の冷媒通路
(6) を有し且つ伝熱隔壁(3) 前面にろう付されたアルミ
ニウム押出型材製の偏平管よりなる冷媒通路部材(5) と
から構成されている。

【００１２】また、伝熱隔壁(3) 、偏平管状の冷媒通路
部材(5) の各部材の左右両側寄り部分の上下に二箇所
に、ボルト(16)のボルト挿入孔(14a)(14b)がそれぞれ形
成され、また上下に分割された高温ガス流規制部材(11)
は、それぞれの左右両側寄り部分に、ボルト(16)のボル
ト挿入孔(14c) が形成され、この高温ガス流規制部材(1
1)のボルト挿入孔(14c) の内周面にのみ雌ねじ(14d) が
設けられている。そして、ステンレス製のボルト(16)は
冷媒通路部材(5) および伝熱隔壁(3) の各ボルト挿入孔
(14a)(14b)を通って最終的に高温ガス流規制部材(11)の
ボルト挿入孔(14c) にねじ嵌合されており、伝熱隔壁
(3) 、偏平管状の冷媒通路部材(5) および高温ガス流規
制部材(11)はろう付けされ且つ上記ボルト(16)により一
体に重ね合わされている。

【００１３】燃焼胴(2) は、円筒部(2a)と、円筒部(2a)
の前端部に形成された拡開部(2b)とを備えており、円筒
部(2a)内が燃焼室(8) となされている。また、円筒部(2
a)の内周面は断熱材(21)で覆われている。拡開部(2b)内
には高温ガス通路(4) が設けられている。

【００１４】伝熱隔壁(3) は、芯材および芯材の両面を
覆うろう材製皮材からなるブレージングシートで形成さ
れている。ブレージングシートの芯材は、亜鉛０．９〜
１．４重量％、マンガン１．０〜１．５重量％、クロム
０．０３〜０．１２重量％を含み、残部アルミニウムお
よび不可避不純物からなるアルミニウム合金で形成され
ている。

【００１５】皮材は、ケイ素７．９〜９．５重量％、鉄
０．４〜０．５重量％、亜鉛０．５〜３重量％を含み、
残部アルミニウムおよび不可避不純物からなるアルミニ
ウム合金ろう材で形成されている。皮材中の亜鉛含有量
は、０．９〜１．４重量％の範囲内にあることが好まし
い。伝熱隔壁(3) の上端部には、排気管(9) が接続され
ている。

【００１６】高温ガス通路(4) は、上下に所定間隔をお
いて配置された２つのアルミニウム押出型材製の高温ガ
ス流規制部材(11)を備えている。

【００１７】各高温ガス流規制部材(11)は、上下方向に
のびる左右側壁部(11a) 、左右側壁部(11a) の後縁部ど
うしを連結する後壁部(11b) 、および左右側壁部(11a)
の幅の中央部どうしを連結する中間壁部(11c) を備えて
おり、後壁部(11b) と中間壁部(11c) との間、および中
間壁部(11c) の前面にそれぞれこれらと直角をなすよう
に、第１伝熱フィン(11d) および第２伝熱フィン(11e)
が一体に設けられ、隣り合う両伝熱フィン(11d)(11e)間
および左右両端の両伝熱フィン(11d)(11e)と左右側壁部
(11a) との間の通路部分(13)に高温の燃焼排気ガスが流
れるようになっている。

【００１８】下側の高温ガス流規制部材(11)の隣り合う
伝熱フィン(11d)(11e)間のピッチは、上側の高温ガス流
規制部材(11)のそれよりも小さくされて、伝熱フィン(1
1d)(11e)の数が多くなっており、伝熱面積が大きくなる
ようになされていることが好ましい。

【００１９】上下の高温ガス流規制部材(11)の左右側壁
部(11a) どうしの間には、後端が左右側壁部(11a) の後
縁まで達しており、かつ両高温ガス流規制部材(11)間か
らの排気ガスの側方への流出を防止するガス漏れ防止部
分(17)が設けられている。各高温ガス流規制部材(11)
は、その第２伝熱フィン(11e) の先端が伝熱隔壁(3) に
ろう付けされており、後壁部(11b) の後面には、燃焼胴
(2) における円筒部(2a)の前端部周縁が当接されてい
る。

【００２０】したがって、燃焼室(8) 内で生じた高温の
燃焼排気ガスは、上下の高温ガス流規制部材(11)の間に
形成された連通口(30)を通って高温ガス通路(4) 内に流
入するようになっている。

【００２１】また、高温ガス通路(4) には、上側の高温
ガス流規制部材(11)の上方に存在し、かつ上側の高温ガ
ス流規制部材(11)の通路部分(13)の上端と排気管(9) と
を連通させる案内路(31)が設けられるとともに、下側の
高温ガス流規制部材(11)の下側および両高温ガス流規制
部材(11)の左右両側に存在し、かつ下側の高温ガス流規
制部材(11)の通路部分(13)の下端と排気管(9) とを連通
させる案内路(32)が設けられている。

【００２２】偏平管状の冷媒通路部材(5) の上下両端部
は、それぞれ前方に水平に向くように曲げられており、
その先端がヘッダ(22)に接続されている。上記屈曲部を
(5b)で示す。下側のヘッダ(22)が入口側ヘッダであり、
その左端部に冷媒入口管(23)が接続されている。冷媒中
にはコンプレッサのオイルが常に溶存しており、冷媒を
加熱気化させると次第にこのオイルが溜まり、その粘性
と低伝熱性により冷媒の気化および循環を阻害するの
で、これを防止する目的で入口側ヘッダ(22)の右端部に
オイル抜き管(24)が接続されている。

【００２３】上側のヘッダ(22)は出口側ヘッダであり、
その左端部に冷媒出口管(25)が接続されている。両ヘッ
ダ(22)の周壁には、それぞれ軸線方向にのびる長孔(26)
が形成されており、冷媒通路部材(5) の屈曲部(5b)の先
端がこの長孔(26)を通ってヘッダ(22)内に挿入され、ヘ
ッダ(22)の周壁にろう付されている。両ヘッダ(22)は、
図３に示すように、芯材(22a) の両面がろう材製皮材(2
2b) で覆われたブレージングシート(22)の両側縁に、そ
れぞれ相互に重ね合わされる傾斜部(28)が形成され、傾
斜部(28)どうしが重なり合うようにブレージングシート
(22)が円筒状に成形されてヘッダ素材とされ、ヘッダ素
材の傾斜部(28)どうしがろう付されることにより形成さ
れたものである。傾斜部(28)どうしのろう付はヘッダ(2
2)と冷媒通路部材(5) および他の部材のろう付と同時に
行われる。

【００２４】このような構成において、バーナ(B) の燃
焼ガスは、上下の高温ガス流規制部材(11)間に形成され
た連通口(30)を通って上下の高温ガス通路(4) 内に入
り、上側の高温ガス流規制部材(11)の通路部分(13)内を
上方に流れ、さらに案内路(31)を通って排気管(9) から
排出される。また、同じく下側の高温ガス流規制部材(1
1)の通路部分(13)内を下方に流れ、さらに案内路(32)を
通って排気管(9) から排出される。排気ガスの有する熱
は、高温ガス通路(4) 内を流れる間に、直接または伝熱
フィン(11d)(11e)を経て伝熱隔壁(3) に伝わり、伝熱隔
壁(3) および冷媒通路部材(5) の周壁を通ってその冷媒
通路(6) 内を流れる冷媒に伝わる。そして、この冷媒
は、バーナ(B) の燃焼熱により加熱気化され、その潜熱
を利用して暖房が行われる。このとき、冷媒は、まず冷
媒通路部材(5) 内の下部において加熱されて部分的に気
化し、気化した冷媒の作用によって冷媒通路(6) 内を自
然に上昇し、全体が気化する。

【００２５】そして、下側の高温ガス流規制部材(11)の
隣り合う伝熱フィン(11d)(11e)間のピッチが、上側の高
温ガス流規制部材(11)のそれよりも小さくされて、伝熱
面積が大きくなっていると、下部における冷媒への伝熱
量が大きくなって上記自然上昇力が大きくなる。

【００２６】以下、熱交換器(1) を製造する方法につい
て、図２、図４および図５を参照して説明する。

【００２７】予め、アルミニウムブレージングシート製
の伝熱隔壁(3) 、偏平管状の冷媒通路部材(5) 、高温ガ
ス流規制部材(11)、およびアルミニウムブレージングシ
ートを円筒状に成形してなりかつ長孔(26)を有するヘッ
ダ素材(29)を用意しておく。上記伝熱隔壁(3) および冷
媒通路部材(5) のそれぞれの両側縁部寄り部分の上下二
箇所には、予めボルト挿入孔(14a)(14b)を形成すると共
に、２つの高温ガス流規制部材(11)には予め内周面に雌
ねじ(14d) を有するボルト挿入孔(14c) を形成してお
く。この場合、各挿通孔(14a)(14b)(14c) は、互いに連
通するように、それぞれ所定位置に設けられる。

【００２８】そして、先ず伝熱隔壁(3) 、冷媒通路部材
(5) および高温ガス流規制部材(11)の挿通孔(14a)(14b)
(14c) を互いに連通するように重ね合わせる。次に、ボ
ルト(16)を、冷媒通路部材(5) の挿通孔(14a) から挿入
し、更に伝熱隔壁(3) の挿通孔(14b) を経て、最終的に
高温ガス流規制部材(11)のボルト挿入孔(14c) 内にねじ
嵌合せしめる。この際、伝熱隔壁(3) 、冷媒通路部材
(5) および高温ガス流規制部材(11)は、ボルト(16)のね
じ嵌合に伴って徐々に締付けられ、最後には密着され
る。 また、ヘッダ素材(29)の長孔(26)に屈曲部(5b)の
先端を挿入しておく。

【００２９】そして、伝熱隔壁(3) と高温ガス流規制部
材(11)、伝熱隔壁(3) と冷媒通路部材(5) 、ヘッダ素材
(29)の傾斜部(28)どうし、および冷媒通路部材(5) とヘ
ッダ素材(29)の長孔(26)の周縁部をそれぞれ炉中ろう付
する。

【００３０】また、このろう付工程時の加熱によって、
伝熱隔壁(3) の皮材に含まれていた亜鉛が芯材のアルミ
ニウム中に拡散させられて、防食のための亜鉛拡散層が
形成される。

【００３１】さらに、伝熱隔壁(3) を燃焼胴(2) に固定
することによって、熱交換器(1) が製造される。

【００３２】なお、上記実施例においては、伝熱隔壁
(3) 、冷媒通路部材(5) および高温ガス流規制部材(11)
を４本のボルト(16)で締付ける構成としたが、この発明
は、これに限定されず、必要に応じて、ボルト(16)の数
およびその挿入位置を適宜変更するものである。また、
上記実施例において、ボルト(16)の孔は、伝熱隔壁(3)
および冷媒通路部材(5) において、雌ねじのない挿通孔
(14a)(14b)とすると共に、高温ガス流規制部材(11)につ
いて、雌ねじ(14d) を有するボルト挿入孔(14c)とする
ことにより、ボルト(16)が挿入孔(14a)(14b)を即座に通
過してボルト挿入孔(14c) とねじ嵌合し得ることとし
た。このため、伝熱隔壁(3) 、冷媒通路部材(5) および
高温ガス流規制部材(11)のボルト(16)による締付け作業
が迅速に行える。しかし、この発明では、上記実施例と
は逆に冷媒通路部材(5) の挿入孔(14a) に雌ねじを設け
ることもあり、また、高温ガス流規制部材(11)と冷媒通
路部材(5) の両方の挿入孔(14a)(14c)にそれぞれ雌ねじ
を設けたり、更には、伝熱隔壁(3) 、高温ガス流規制部
材(11)および冷媒通路部材(5) のすべての挿入孔(14a)
(14b)(14c) に雌ねじを設けても差支えない。

【００３３】この他、上記実施例では、ろう付けの手段
として、伝熱隔壁(3) の前後両面をブレージングシート
からなる皮材で構成したが、本発明はこれに限らず、公
知の他のろう付け手段を用いても良い。

【００３４】また、高温ガス流規制部材は、上記実施例
では上下二部材に分割した構成としたが、本発明はこれ
に限定されない。すなわち、一部材構成とした高温ガス
流規制部材を伝熱隔壁の上方にずらして設けても良い
し、或いは同じく一部材構成としたものの中央付近に高
温ガス流が流入する窓孔を形成することもある。

【００３５】

【発明の効果】本発明にかかる熱交換器の製造方法によ
れば、ろう付けの際、各部材を固定するための治具が全
く不要となる。また、上記治具による各部材の固定作業
およびろう付け後の治具の取外し作業も完全に省略され
るため、ろう付け作業の能率を大幅に高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法により製造した熱交換器の一部
切欠き斜視図である。

【図２】図１の熱交換器の水平拡大断面図である。

【図３】この発明の方法により製造した熱交換器におけ
る偏平管状冷媒通路部材の要部拡大図である。

【図４】この発明の方法により製造される熱交換器の主
要部材の分解斜視図である。

【図５】図４の熱交換器の主要部材を組立てた状態の正
面図である。

【図６】伝熱隔壁、高温ガス流規制部材、および固定部
材の仮組前の配置状態を示す部分拡大斜視図である。

【図７】伝熱隔壁、冷媒通路部材、高温ガス流規制部材
およびヘッダのろう付前の状態を示す概略断面図であ
る。

【図８】従来の製造方法を示す熱交換器の主要部材の平
面図である。

【図９】図８における主要部材の平面図である。

【符号の説明】

(1) 熱交換器 (2) 筒状燃焼胴 (3) 伝熱隔壁 (5) 偏平管状冷媒通路部材 (6) 冷媒通路 (11) 高温ガス流規制部材 (16) ボルト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端にバーナ(B) が取付けられる筒状燃
   焼胴(2) と、筒状燃焼胴(2) の他端開口を閉鎖する伝熱
   隔壁(3) と、伝熱隔壁(3) の前面にろう付けされかつ内
   部に複数の冷媒通路(6) を有する偏平管状冷媒通路部材
   (5) と、伝熱隔壁(3) の後面にろう付けされている高温
   ガス流規制部材(11)とを備えた熱交換器を製造する方法
   であって、伝熱隔壁(3) 、偏平管状冷媒通路部材(5) お
   よび高温ガス流規制部材(11)の各部材の左右両側寄り部
   分の対応する位置に、ボルト挿入孔(14a)(14b)(14c) を
   それぞれ一以上形成すると共に、偏平管状冷媒通路部材
   (5) と高温ガス流規制部材(11)のボルト挿入孔(14a)(14
   c)のうち、少なくともいずれか一方のボルト挿入孔の内
   周面に雌ねじ(14d) を設け、この雌ねじを設けた部材と
   反対側の部材におけるボルト挿入孔からボルト(16)を挿
   入して、最終的に雌ねじ(14d) を設けたボルト挿入孔に
   ねじ嵌合せしめることにより、伝熱隔壁(3) 、偏平管状
   冷媒通路部材(5) および高温ガス流規制部材(11)を一体
   的に締付けて密着状態とした後、これらをろう付けする
   ことを特徴とする、熱交換器の製造方法。