JPH0749190A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えばステンレス鋼製パイプ＋アルミニウム
製フィンよりなる熱交換器の製造方法であって、パイプ
とフィンの未接合部分および接合不良等の発生がなく、
パイプを全周にわたってフィンと強固に接合する。熱伝
達性能にバラツキが少なく、性能の良い熱交換器を得
る。空炊き、異常燃焼等に対する不具合発生の心配が少
なく、耐久性を増大する。コストダウンを図る。 【構成】 ステンレス鋼製のパイプ1 と並列状のプレー
ト・フィン2 とをブレージング法により一括してろう付
けするにあたり、ろう付け時にパイプ1 側を治具11,12
で略水平状に支持する。加熱により膨脹したプレート・
フィン2 のパイプ挿通孔の内径がパイプ1 の外径より大
きくなったさい、パイプ1 とこれにぶら下がり状に保持
されたフィン2 の孔の下縁部との間に間隙が生じる。溶
融したろう材がこの間隙内に流れ込み、パイプ1 は、全
周にわたってフィン2 とろう付けされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱交換器の製造方
法、とりわけアルミニウム製フィンとステンレス鋼製パ
イプとを備えた熱交換器の製造方法に関するものであ
る。

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

【０００３】

【従来の技術】従来、アルミニウム製フィンとステンレ
ス鋼パイプ等の鉄系パイプとよりなる熱交換器におい
て、両者の接合をフラックス・ブレージングまたは真空
ブレージングにより行なうのは既知の通りである。この
ようなステンレス鋼（ＳＵＳ）製パイプ＋Ａｌ製フィン
よりなる熱交換器は、風呂釜、給湯器および加熱器等の
燃焼機器用熱交換器としてメリットが大であり、実用化
に向けて開発が行なわれている。

【０００４】しかし、燃焼機器用の熱交換器であるた
め、燃焼ガスの流速が大きく、かつ熱交換器自体が高温
となるため、ＳＵＳ製パイプとＡｌ製フィンとの接合が
不充分、不具合であると、フィン融解等の不具合発生の
可能性が高くなった。

【０００５】ところで、一般に接合性の良否は、ブレー
ジング温度、時間、フラックス濃度および付着状態、部
材間のクリアランス、清浄度、ブレージング時の姿勢
（治具での設置状態）等に左右される。とくにＳＵＳ製
パイプとＡｌ製フィンとの場合は、ブレージング時の設
置状態により接合の良否が大きく異なることが、判明し
た。

【０００６】すなわち、従来、例えば図７に示すよう
に、風呂釜の吸熱缶(20)を製造するには、複数のステン
レス鋼製の通水管(21)と、通水管挿通孔(23)を有してい
てこれらの通水管(21)に交差状に嵌め被せられたアルミ
ニウム・ブレージング・シート製の並列状のプレート・
フィン(22)とを組み合わせて、これらの組合わせ物を所
定の治具(27)上に載置して、真空ブレージング法により
炉中で一括してろう付けしていた。各プレート・フィン
(22)にあけられた通水管挿通孔(23)の周縁部に、それぞ
れ一側方に突出した環状凸部(24)が設けられていた。

【０００７】

【発明の解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来法によれば、例えば図８に示すように、ろう付
け時、炉内温度が約６００℃になると、プレート・フィ
ン(22)の通水管挿通孔(23)は、熱膨脹率の差により通水
管(21)の外径よりも大きくなり、このため通水管(21)が
自重により下がって、通水管(21)がフィン(22)の孔(23)
下縁部に接し、従って隙間、とくに通水管(21)の上縁部
とフィン(22)の孔(23)の上縁部との間の隙間(25)が大き
くなり、しかもろう付けのさい溶融したろう材(26)が通
水管(21)とフィン(22)の接触部分を伝いかつ管(21)の外
面に沿って下方に流れるため、上方の隙間(25)側のろう
材(26)の量が少なくなって、未接合または接合不良が生
じるという問題があった。

【０００８】この発明の目的は、上記の従来技術の問題
を解決し、ＳＵＳ製パイプとＡｌ製フィンの未接合部分
および接合不良等の発生がなく、パイプを全周にわたっ
てフィンと強固に接合することができて、熱伝達性能に
バラツキが少なく、性能の良い熱交換器を製造できると
ともに、空炊き、異常燃焼等に対する不具合発生の心配
が少なくなり、耐久性が増大するうえに、コストダウン
を図り得る熱交換器を製造する方法を提供しようとする
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、ステンレス鋼製のパイプに、パイプ
挿通孔を有するアルミニウム・ブレージング・シート製
の並列状プレート・フィンを交差状に嵌め被せて、パイ
プとプレート・フィンとをブレージング法により一括し
てろう付けする熱交換器の製造方法であって、ろう付け
時にパイプ側を治具で略水平状に支持し、加熱により膨
脹した各プレート・フィンのパイプ挿通孔の内径がパイ
プの外径より大きくなったさい、パイプと、これにぶら
下がり状に保持された各フィンのパイプ挿通孔の下縁部
との間に間隙が生じるようにしたことを特徴とする、熱
交換器の製造方法を要旨としている。

【００１０】

【作用】上記の方法によれば、ろう付け時に、ステンレ
ス鋼製のパイプ側を治具で略水平状に支持して、熱膨脹
率の差による間隙を、パイプと、これにぶら下がり状に
保持された各フィンのパイプ挿通孔の下縁部との間に生
じるようにしたから、パイプと、各フィンのパイプ挿通
孔の上縁部とは、相互に接触していて、確実にろう付け
されるとともに、パイプと、これにぶら下がり状に保持
された各フィンのパイプ挿通孔の下縁部との間の間隙に
は、溶融した充分な量のろう材が流れ込み、やはり確実
にろう付けすることができる。従って、この発明の方法
によれば、ＳＵＳ製パイプとＡｌ製フィンの未接合部分
および接合不良等の発生がなく、パイプが全周にわたっ
てフィンと強固に接合される。そのため、熱伝達性能に
バラツキが少なく、かつ性能の良い熱交換器を製造でき
るとともに、空炊き、異常燃焼等に対する不具合発生の
心配が少なくなり、耐久性が増大する。

【００１１】一方、熱交換器の生産上においては、ろう
材のクラッド率をある程度ラフに設定できるとともに、
ブレージング条件、フラックス量等も管理幅をある程度
大きくでき、製造が容易で、能率の向上を図ることがで
き、不良率の低下と合わせて、熱交換器のコストダウン
を図り得るものである。

【００１２】

【実施例】つぎに、この発明の実施例を図面を参照して
説明する。

【００１３】この明細書において、前後、左右は図５を
基準とし、前とは図５の下側、後とは同上側をいゝ、ま
た左とは同図左側、右とは同右側をいうものとする。

【００１４】なお、実施例は、この発明の方法を風呂釜
の吸熱缶(10)の製造に適用した場合を示すものである。

【００１５】まず図５において、風呂釜の吸熱缶(10)
は、ステンレス鋼製の通水管(1) と、通水管挿通孔(3)
を有していてこれらの通水管(1) に交差状に嵌め被せら
れたアルミニウム・ブレージング・シート製の並列状プ
レート・フィン(2) とよりなり、４本の通水管(1) の両
端部は、一対のステンレス鋼製の出入口ヘッダ（図示
略）にそれぞれ連通状に接続されている。

【００１６】そして、吸熱缶(10)の各プレート・フィン
(2) にあけられた４つの通水管挿通孔(3) の周縁部に、
それぞれ一側方に突出した環状凸部(4) が設けられ、か
つ環状凸部(4) の４か所に隣接プレート・フィン(2) 側
に伸びる間隔保持突起(5) が設けられており、間隔保持
突起(5) 以外の環状凸部(4) の先端と、隣接プレート・
フィン(2) との間がろう付けフラックス侵入兼ろう材受
入れ用間隙(6) となされている。また各フィン(2) の左
右両端部に、それぞれ間隔保持凸部(7)(7)が、同端部の
全長にわたってかつ環状凸部(4) と同側方に突出するよ
うに設けられている。

【００１７】この発明の吸熱缶(10)の製造方法は、第１
実施例の図１〜図４に示すように、ステンレス鋼製の通
水管(1) に、通水管挿通孔(3) を有するアルミニウム・
ブレージング・シート製の並列状プレート・フィン(2)
を交差状に嵌め被せて、通水管(1) とプレート・フィン
(2) とをフラックス・ブレージング法により一括してろ
う付けするさい、通水管(1) 側を治具(11)(12)で略水平
状に支持することを特徴とするものである。

【００１８】なお、この第１実施例では、治具として方
形枠体(11)と通水管支持筒体(12)とを使用しており、各
通水管(1) 内に挿通された支持筒体(12)の前後両端部
が、方形枠体(11)の前後側壁部(11a)(11b)に設けられた
凹部(13)(13)に嵌め入れられて、支持されている。

【００１９】こうして、治具である方形枠体(11)と支持
筒体(12)を介して各通水管(1) 側を略水平状に支持する
と、図３と図４に詳しく示すように、加熱により膨脹し
た各プレート・フィン(2) の通水管挿通孔(3) の内径が
通水管(1) の外径より大きくなったさい、通水管(1)
と、これにぶら下がり状に保持された各フィン(2) の通
水管挿通孔(3) の下縁部(3b)との間に間隙(8) が生じ
る。これにより、通水管(1) と、各フィン(2) の通水管
挿通孔(3) の上縁部(3a)とは相互に接触していて、確実
にろう付けされる。また、溶融したろう材(9) は、通水
管(1) とフィン(2)の接触部分を伝いかつ通水管(1) の
外面に沿って下方に流れるため、下方に至るほどろう材
(9) の量が多くなり、通水管(1) と、これにぶら下がり
状に保持された各フィン(2) の通水管挿通孔(3) の下縁
部(3b)との間の間隙(8) には、溶融した充分な量のろう
材(9) が流れ込んで、間隙(8) がろう材(9) で埋めら
れ、確実なろう付けを果たし得るものである。従って、
この発明の方法によれば、通水管(1) とフィン(2) の未
接合部分および接合不良等の発生がなく、通水管(1) が
全周にわたってフィン(2) と強固に接合される。そのた
め、熱伝達性能にバラツキが少なく、かつ性能の良い吸
熱缶(10)を製造でき、かつ空炊き、異常燃焼等に対する
不具合発生の心配が少なくなり、耐久性が増大する。

【００２０】また、この第１実施例では、治具として方
形枠体(11)と、通水管(1) 内に挿通された支持筒体(12)
とを使用しているので、通水管(1) の内径の大きさにか
ゝわらず、一定の治具(11)(12)を使用し得る利点があ
る。

【００２１】なお、各プレート・フィン(2) の貫通孔
(3) 周縁部の環状凸部(4) に設けられた間隔保持突起
(5) の両側立上がり部は、できるだけ大きなアール（丸
み）を付けるか、または間隔保持突起(5) の先端部の両
側に例えば３０〜６０°の角度を有する傾斜部を設け
て、これらの傾斜部に連なる立上がり基部にそれぞれア
ールを付けると良い。各間隔保持突起(5) の立上がり部
にこのようなアールを付けることにより、フィン(2) の
加工時、あるいはまた燃焼時や空炊き時にもフィン(2)
のひび割れを防止し得る利点がある。

【００２２】上記吸熱缶(10)では、隣接プレート・フィ
ン(2)(2)同志の間は、環状凸部(4)とこれの４か所に設
けられた間隔保持突起(5) とによって保持されるので、
フィン・ピッチは一定となり、フィン・ピッチの不揃
い、フィン(2) 間接合、フィン(2) の曲りなどが無くな
り、品質の向上を図り得るとともに、不良率の低減を図
ることができる。しかもフィン間隔を一定にするための
治具等は一切不要であり、製作時の通水管(1) とフィン
(2) のセットが容易である。

【００２３】なお、上記ステンレス鋼製の通水管(1)
と、アルミニウム・ブレージング・シート製のプレート
・フィン(2) とを組み合わせた状態で、上記フラックス
・ブレージング法により一括してろう付けすると、間隔
保持突起(5) 以外の環状凸部(4) の残部と、隣接プレー
ト・フィン(2) との間がフラックス浸入用凹部(6) とな
されているので、ろう付けのさいには、該凹部(6) より
フラックスが、フィン(2) の環状凸部(4) と通水管(1)
との間に充分に入り込み、通水管(1) とプレート・フィ
ン(2) の未接合、不完全接合等の不具合の発生がなく、
耐久性および熱交換性能を向上し得る。また上記突起
(5) 以外の環状凸部(4) の残部と隣接プレート・フィン
(2) との間の凹部(6) の存在により、該凹部(6) に溶融
したろう材を溜めることができるので、いわゆるろうだ
れを防止することができて、通水管(1) とフィン(2) と
を確実に接合することができる。

【００２４】上記風呂釜において、吸熱缶(10)の下方に
配置された図示しないバーナに点火すると、水は、ステ
ンレス鋼製の通水管(1) の管壁、およびこれの外面に接
合されたアルミニウム製プレート・フィン(2) を介して
熱交換され、加熱される。

【００２５】図６は、この発明による方法の第２実施例
を示すものである。ここで、上記第１実施例の場合と異
なる点は、通水管(1) 側を略水平状に支持する治具(11)
にある。すなわち、この第２実施例では、治具として方
形枠体(11)のみを使用していて、方形枠体(11)の前後側
壁部(11a)(11b)に通水管(1)(1)の前後両端部を嵌め入れ
る凹部(14)(14)が設けられている。

【００２６】従って、ろう付け時に、この方形枠体(11)
よりなる治具を介して各通水管(1)側を略水平状に直接
支持すると、同様に、通水管(1) と、これにぶら下がり
状に保持された各フィン(2) の通水管挿通孔(3) の下縁
部(3b)との間に間隙(8) が生じ、これにより、通水管
(1) とフィン(2) の接合不良を無くして、性能が良く、
かつ耐久性にすぐれた吸熱缶(10)を製造し得る点は、上
記第１実施例の場合と同じである。

【００２７】なお、この第２実施例によれば、治具とし
て方形枠体(11)のみで良く、第１実施例での支持筒体(1
2)の使用を省略し得る利点がある。

【００２８】この第２実施例のその他の点は上記第１実
施例の場合と同様であるので、図面において同一のもの
には同一の符号を付した。

【００２９】なお、この発明の方法に用いる治具は、上
記実施例に記載のものに限らず、その他の構造を有する
ものであっても良い。

【００３０】

【発明の効果】この発明は、上述のように、ステンレス
鋼製のパイプに、パイプ挿通孔を有するアルミニウム・
ブレージング・シート製の並列状プレート・フィンを交
差状に嵌め被せて、パイプとプレート・フィンとをブレ
ージング法により一括してろう付けする熱交換器の製造
方法であって、ろう付け時にパイプ側を治具で略水平状
に支持し、加熱により膨脹した各プレート・フィンのパ
イプ挿通孔の内径がパイプの外径より大きくなったさ
い、パイプと、これにぶら下がり状に保持された各フィ
ンのパイプ挿通孔の下縁部との間に間隙が生じるように
しているから、パイプと、各フィンのパイプ挿通孔の上
縁部とは、相互に接触していて、確実にろう付けされる
とともに、パイプと、これにぶら下がり状に保持された
各フィンのパイプ挿通孔の下縁部との間の間隙には、溶
融した充分な量のろう材が流れこみ、やはり確実にろう
付けすることができる。従って、この発明の方法によれ
ば、未接合部分および接合不良等の発生がなく、パイプ
が全周にわたってフィンと強固に接合される。そのた
め、熱伝達性能にバラツキが少なく、かつ性能の良い熱
交換器を提供できるとともに、空炊き、異常燃焼等に対
する不具合発生の心配が少なくなり、耐久性が増大す
る。

【００３１】一方、熱交換器の生産上においては、ろう
材のクラッド率をある程度ラフに設定でき、換言すれ
ば、クラッド率がシビアーでなくても、不具合の発生が
少なく、またブレージング条件、フラックス量等も管理
幅をある程度大きくでき、製造がやりやすくなることか
ら、能率の向上が図れるとともに、不良率の低下と合わ
せて、熱交換器のコストダウンを図り得るという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の方法により風呂釜の吸
熱缶を製造する状態を示す部分斜視図である。

【図２】同要部横断面図である。

【図３】図１のろう付け時のパイプとプレート・フィン
の要部拡大正面図で、パイプとこれにぶら下がり状に保
持されたフィンの孔の下縁部との間に間隙が生じた状態
が示されている。

【図４】同縦断面図である。

【図５】この発明の方法により製造した風呂釜の吸熱缶
の部分切欠き平面図である。

【図６】この発明の第２実施例の方法により風呂釜の吸
熱缶を製造する状態を示す部分斜視図である。

【図７】従来法により風呂釜の吸熱缶を製造する状態を
示す部分斜視図である。

【図８】従来法のろう付け時のパイプとプレート・フィ
ンの要部拡大正面図で、パイプが自重により下がって、
間隙がパイプの上縁部とフィンの孔上縁部との間に生じ
た状態が示されている。

【符号の説明】

１ 通水管（パイプ） ２ プレート・フィン ３ 通水管挿通孔（パイプ挿通孔） ３ｂ 下縁部 ８ 間隙 ９ ろう材 １０ 吸熱缶（熱交換器） １１ 方形枠体（治具） １２ 通水管支持筒体（治具）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼製のパイプ(1) に、パイプ
   挿通孔(3) を有するアルミニウム・ブレージング・シー
   ト製の並列状プレート・フィン(2) を交差状に嵌め被せ
   て、パイプ(1) とプレート・フィン(2) とをブレージン
   グ法により一括してろう付けする熱交換器の製造方法で
   あって、ろう付け時にパイプ(1) 側を治具(11)(12)で略
   水平状に支持し、加熱により膨脹した各プレート・フィ
   ン(2)のパイプ挿通孔(3) の内径がパイプ(1) の外径よ
   り大きくなったさい、パイプ(1) と、これにぶら下がり
   状に保持された各フィン(2) のパイプ挿通孔(3) の下縁
   部(3b)との間に間隙(8) が生じるようにしたことを特徴
   とする、熱交換器の製造方法。