JPH08112679A - パイプを収納する台座の壁にパイプを溶接する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、パイプ（５）の外側表面（５ａ）
及びパイプ（５）を収納するため筒状の台座（５）の壁
（４）との溶接方法、及び壁（４）と表面（５ａ）との
間の実質的に管状の間隔部（Ｓ）を真空にして密閉し
て、それに引き続くパイプ（５）の内部加圧と加熱を複
合した工程を与える方法に関する。 【構成】 したがって、所望の溶接部が形成され、且つ
加圧及び加熱の結果としてパイプが半径方向に一度膨張
すると、その中で圧縮されて前述の膨張が抑制されて空
気の間隔部（Ｓ）内の堆積を防止できる。この単一性及
び柔軟性に起因して、本発明の方法は、熱交換器素子の
構造で起こるような、一つのパイプの溶接或いは複数の
パイプの溶接を同時にする双方に用いることができる。
この後者の場合、種々のパイプ（５）の間隔部（Ｓ）
は、それらの覆いを形成するため交換素子の回りを覆う
金属箔を用い密閉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイプの外側表面とパ
イプが装入される筒状収納台座の壁を溶接する方法に関
し、実質的に管状の間隔部は外側表面及び壁との間で規
定される。

【０００２】

【従来の技術】本発明の適用分野をより良く定義するた
め、熱交換器素子の製造に対してだけではないが、特に
適切であることは有益な指摘である。一つは既に公知で
あり、且つ電気エネルギーを発生するための種々のプラ
ントにおける熱の伝達のための構成部品として用いられ
ている。すなわち、このような素子は、プレート状の形
或いはその他の幾何学的形状、例えば、筒形等のパネル
によって、実質的に構成されていて、その中で筒形台座
は、プラントの目的に依存して冷却或いは加熱された液
体を輸送するパイプを収納するために並んで形成され
る。

【０００３】これらの熱交換器素子に必要とする重要な
性質は、熱を有効且つ一定に導くことである。これらの
必要条件を満足するため、液体を運ぶためのパイプとそ
れらが収納される台座の壁との間の溶接品質が、決定的
に重要であると見なされる。最近の熱交換器素子の生産
に使用される技術は、台座に装入されたパイプとパネル
にろう付け処理を施すことである。すなわち、このパイ
プとこの台座の壁との間に挟み込まれる付加材料は、加
熱サイクルの結果として溶融されて、パイプと壁との間
の接合を生じる。

【０００４】初めに、この明細書と請求の範囲におい
て、溶接という用語は、並んで配置されて、単一の金属
でなく異種でもある二つの素子或いは表面部の間の連続
的結合を、最も一般的に示すことを意図するものであ
る。ここに記載されるろう付けと同様に、結合は、素子
或いは並んで配置された表面の局部的溶融、或いはろう
付け溶接の結果、或いはこの問題についてのイタリアス
タンダード（ＵＮＩ）の説明書にあるその他の方法で行
う。

【０００５】特に、前述の公知の技術は、変換器素子が
例えば核技術に用いられ、変換器素子が曝される用途を
考慮した場合、不満足な性能である幾つかの欠点を有す
る。実際、この最も重大な欠点には、変換器素子の製造
中になされる熱処理の結果、一度ろう付けを目的とする
付加物質が溶融し、それが収縮して、パイプとその台座
の壁との間に隙間のある間隔部が生じることが注目され
る。これは、その中の隙間のある領域の存在により熱交
換素子の熱伝導度を低下させ、したがって、最適条件に
比較してその熱交換容量を減少する。すなわち、熱交換
器が使用される状態における設計条件と比較したこれら
の熱交換容量の減少が、それらが部品となる系にかなり
の危険が生じることを指摘する価値がある。

【０００６】これまでに、この問題を乗り越えるために
他に取るべき解決策が追求されていて、これらの内の幾
つかは、付加物質がパイプを収納するための筒状台座を
連通する逃げに続いて配置されていた。しかしながら、
この結果も満足できなくて、付加物質が溶融する結果と
して、この逃げも隙間のある領域を有し、実際問題とし
て、先の方法で生じると同様に同じ状況が発生する。

【０００７】熱交換器素子は本発明の個々の適用に付い
てのみ考慮すべきであるが、実際は、対応する台座の壁
に溶接されなければならない一つ或いはそれ以上のパイ
プの適用全を一般的に意図し、それらは、熱交換器素子
に関してはパネル、或いは、例えば、いわゆるバイメタ
ルパイプの製品において生ずるような溶接するためこれ
らを覆う外側パイプのいずれかを形成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、さら
に一般的に、パイプの外側表面とパイプを装入する台座
の壁との間を溶接することであって、先行技術に関連し
述べた問題を解決する特徴を有する。この目的は、溶接
部を形成する方法により、すなわち請求の範囲を特徴と
する作用工程により達成できる。

【０００９】本発明のなおその上の特徴及び有利な点
は、添付された図面に係わる指示に制限されない次に示
される幾つかの実施例の記載で明確にする。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】図面、特に図１
に関して、本発明に従う熱交換器素子の部位は全体とし
て１で示される。この素子部位１は、個々の筒状の壁４
により定義され且つパネル２内に並んで配列する複数の
台座３が存在してる板状のパネル２を含む。個々の台座
３は適合するパイプ５を収納すること（ハウジング）を
意図する（理解を容易にするため、図１は、個々のパイ
プが未だ存在しない第一の台座３、既に装入されたパイ
プが見える第二の台座、及び収納されるパイプが装入さ
れいる第三の台座を示す）。各パイプ５の外側表面５ａ
及びパイプが収納される台座３と結合される対応する筒
状壁４との間の管状の間隔部Ｓは、この結合の幾何学的
許容範囲にしたがい、種々の作用因子に依存して選択さ
れて定義され、すなわち、これらの因子は、次の記載か
らさらに明確にされるように、パイプ５とパネルが作ら
れる物質及び付加されるろう材の存在とを含む。

【００１１】本発明の方法を実行するため、パイプ５が
装入されている素子１を覆うため金属箔のぴったりした
取り付け（フィティング) が考えられる。さらに具体的
には、この箔６は台座に装入されたパイプを有する素子
１上にぴったりと取り付けられ、外部から素子を隔離し
て密閉した枠組みを形成するようにし、一方でパイプ５
の内部は、この方法の後の工程を実行することを可能に
するため周囲雰囲気と連通した状態を保持する。

【００１２】ひとたび素子１が箔６で覆われたならば、
これらの工程が、それにより減圧排気してその後密閉す
るため形成される外被部（ケーシング）を与える。

【００１３】

【実施例】この形成工程、すなわち、減圧排気は、図示
されていない一般の吸収手段に接続され、且つ箔６を貫
通して延長する管７を通じて外被部の中に含まれる空気
の排気により達成される。真空にするため、簡単な溶接
部８が箔６と各台座３から突き出たパイプ５の端部との
間の外被部に形成されることが注目される。前述の工程
を行う順序は、まず溶接部８の形成して、その後、管７
の密閉が完成し、結果として閉ざされた外被部が設けら
れ、空気が排気される。

【００１４】したがって、準備された変換器素子は、そ
の後従来の等圧プレス１０を用いた処理による加熱と加
圧を複合した工程にかけられる。加熱容器は空気或いは
その他のガスで加圧することができる実質的にはオーブ
ンであり、これは、図２に点線で単に模式的に示されて
いて、さらに説明はしない。加熱と加圧の複合工程が等
圧プレス内で実施された後、変換素子１を製造する方法
は以下に結論されると考えられる。つまり、この圧力の
効果は、等圧プレスにかけられた熱の結果としてさらに
容易に変形できるパイプ５の外側表面５ａがもたらされ
且つ壁４に密着した接触を保持する、一方で、このパイ
プにもたらされた温度が、互いに溶接されるため結合さ
れた表面と壁を生じることを確実にする。

【００１５】パイプとパイプを収納するため、台座の壁
との間に溶接部を形成する本発明に従う方法により達成
される結果は、注目すべきであり、記載された実施態様
から推論することができる。特に、得られた溶接部は非
常に優れた品位であることを指摘できる。実際に、パイ
プ５の加圧及び加熱の複合された効力の結果として、こ
れらを作っている物質が塑性変形を受け半径方向に膨張
するので、各パイプ外側表面は個々の台座の壁に接合さ
れて、隙間のある間隔部が残ることは無くなる。

【００１６】結合された外側表面と壁との間の完全な接
合を目的とするため、箔で覆われたパイプの台座内を真
空にしてそれを密閉する前の工程が、決定的な役割とし
て振る舞うことがまた強調できる。実際に、もし外側表
面５ａと壁４の間の管状間隔部Ｓを真空にすること、そ
の後直ちに外被部の適応によりそれを密閉することが可
能でないならば、等圧プレスの圧力のガスがこの間隔部
に放出して、パイプの変形、すなわち、壁４に溶接され
ることを妨げることが考えられる。実際に、この間隔部
を真空にして密閉するこれらの工程が与えられなけれ
ば、パイプの壁が、パイプの壁の両側から加わる等圧プ
レスの圧力の下でのガスの推力で生じる二つの相対する
力を局部的に受けるであろう。

【００１７】前述の代案として、既に述べた覆い部（ラ
ッピング）内を真空にするために、等圧プレス１０の使
用が考慮できることをまた注目すべきである。実際に、
このプレスは、その加圧のために必要な手段に加えて、
その内部を真空にするため適切なポンプ手段を設けるこ
とにより、それらの減圧のために簡単、容易に適用でき
る。この場合は、一度、素子１が導入され、等圧プレス
内で真空が達成されたならば、この外被部（ケーシン
グ）の密閉はこのプレス内の周囲温度で達成される。も
ちろん、このような場合は、この方法の工程が、管７を
使用でもって正確に連続物に連結されないであろう、つ
まり、プレス１０内の真空の下での操作により、これら
の条件で箔６をぴったりと取り付け、その後直接それに
よって形成された覆い部を密閉することを考慮できる。

【００１８】前述の方法の実行で得られるその他の考慮
すべき利点は、パイプを収納するための台座が形成され
る素子が形成され、この場合は、バランスした状態で応
力を加えるため、パネル２により構成されることが可能
になることである。言い換えれば、等圧プレス内のガス
により加わった圧力は、それらの膨張したパイプ内側、
及び覆い部外側の両面に明らかに均一に加わり、パネル
が受ける応力を補償する。すなわち、本発明のこの特徴
は、もしパネルが、熱交換器素子によく用いられるセラ
ミック或いはグラファイトのような壊れやすい物質でで
きているならば、特に適切である。本発明の方法の単純
性及び柔軟性が注目されるのは、非常にうまく制御して
パイプの変形を可能にし、溶接部を常に良好にすること
を確実にすることである。もっと明確に言えば、プロセ
スの基本因子を変更することにより、すなわち、これを
適用する加圧圧力、加熱温度及び時間がパイプの変形制
御を完全なものにし、これにより溶接部を達成すること
ができる。

【００１９】本発明で達成され、且つ指摘すべきその他
の重要な結果は、幾つかのパイプで同時に行う望みの溶
接が可能となることである。言い換えれば、正に記載さ
れた実施例において、この台座内の一本のパイプ５の固
定が類似のもう一本のパイプの固定と同時に行われる、
すなわち、一回に一本のパイプを溶接する操作工程を何
度も実行する必要ないことが認められ満足できる。明ら
かに、この特徴は、特に、多くの溶接されるパイプが存
在する熱交換素子に対して、かなりの節約を伴う製造回
数を抜本的に減少する。もちろん、改良及び変更が前述
の方法の実施態様に適用されるだろう、特に前述のよう
なことに関しては、例えば、バイメタルのパイプを製造
する場合に、対応する台座の壁に一本のパイプでも溶接
する必要であるときは何時でも、本発明が効果的に用い
られるであろう。

【００２０】ところで、バイメタルパイプは、内側の部
位をある金属、そして外側の部位を別の金属で一般に形
成している特別なパイプである。パイプ内を頻繁に巡回
する液体が、特別な、すなわち、高価な金属或いは合金
の使用を必要とするような化学的特徴を有するので、管
状で共軸のこれらの部位が主に経済的理由で提供され
る。これが、内側部位のみが特別な金属で形成さるてい
るパイプの分離構造の理由である。

【００２１】本発明をさらに説明するため、既に述べた
バイメタルパイプを製造するため、もう一つの外側パイ
プ２０のように形成された対応する台座３に溶接される
単一のパイプに適用した本方法の実施例を図４及び５を
参照して以下に記載する。この第２の実施例において、
既に前述されたものと構成そして機能的に同等の素子は
同一の参照番号を有し、したがってさらに詳細には説明
しない。

【００２２】単一のパイプ５の溶接を行うために、既に
示したようなプレートを覆う金属のぴったりした取り付
けが余分となり、したがって、一度外側表面５ａ及び壁
４の間も間隔部Ｓが真空になれば、この箔はパイプ５の
端部に適用される管状の一対の密閉ビード２１により都
合良く取って代わることができる。この実施例において
は、溶接することにより形成されるこれらのビード２１
は、外側表面５ａ及び台座３の壁４との間で定義される
領域Ｓを密閉する効果を有する。前に示したように、従
って、この実施例の方法においては、配列されたパイプ
５と２０は等圧プレス１０で処理され、それにより加圧
され且つ加熱されてパイプ５の膨張の結果として望みの
溶接を達成できる。

【００２３】もちろん、本発明の第２の実施例は、特に
間隔部Ｓの密閉に関して改良でき、事実、記載されたビ
ード２１はゴム密閉リング或いは同等物によって明確に
等しく巧く変更することができる。本発明の成果は、本
発明の第２の実施態様を先行例と比較解析してさらに説
明する。

【００２４】実際、パイプの外側表面と対応する台座の
壁との間の溶接部の品位に関するかぎりでは、実質的な
相違はなく、溶接が同じ原理（間隔部Ｓを真空にするこ
と及び密閉すること、対応する台座のパイプを加熱する
こと及びその加圧）に基づいて行われるので、本発明の
方法は多面性及び柔軟性が強調されものであり、この独
特で望ましい態様は、既に記載された二つの実施態様の
作動的態様を比較することにより非常に理解することが
できる。

【００２５】一般に、単一のパイプ或いは複数のパイプ
のどちらでも溶接部を形成することが可能であることを
本方法でもって示すことができるが、さらに詳しくは、
第１の実施例に示されるのと同一の方法で処理すること
により、同時に複数のバイメタルパイプを溶接すること
を考慮できることは指摘する価値がある。言い換えれ
ば、溶接ビード２１に置き換えること及び金属プレート
６と溶接されるためバイメタルパイプの束を覆うこと、
すなわち既に記載された条件を再現することが考慮でき
る。しかしながら、このような場合には、金属箔自体が
密閉のための必要な素子と並びに、パイプを互いに保持
する手段を構成することは価値がある。すなわち、熱交
換器素子に適用する第１の実施態様において、パネル２
は、パイプを溶接するための台座３を形成して且つ互い
に密接して支持する構造物支持物を実質的に構成すると
いう事実が注目される。したがって、台座を支持するた
めの同様の構造物素子が別の方法で作ることができるの
で、すなわち、パネルの形成の必要はない。したがっ
て、並んだ複数のバイメタルパイプを支持するため適切
な構造物、例えば、それらは前述の技術にしたがう金属
箔で直ちに覆うことができるので、単純に支持されるこ
のパイプをそれと変えることを考慮できる。

【００２６】さらに図３を参照して、金属箔６を有する
外被物の準備を容易にするため、対応する台座３に装入
され且つ、この場合、パネル内に形成されるパイプ５と
箔との間に砂或いはその他の粒状物質である不活性物質
９を間に装入することが可能である。しかしながら、不
活性物質の存在は、本発明方法を構成する前述の工程の
実質的変更でない。

【００２７】今までの考慮されたことに関するその他の
可能な変更調査を続けるため、添付図面が、対応する台
座に装入されたパイプ部位を図示することを教えてくれ
る。本発明の方法は、図示されたこの部位が単一の巻き
付けられたパイプとなる場合に同様にうまく用いること
ができることを意図し、例えば、このパイプは小さいバ
ッテリー内の液体の循環のためのパイプのようなもので
ある。この場合、各々の筒状の収容台座の壁にパイプ部
位を溶接する方法についてさらに正確に言及できる。し
かし、この変更は、本記載に続く請求の範囲で定義され
る本発明の構想の内にある。

【００２８】パイプと壁の間をろう付け或いはブレイズ
溶接により接合するため、付加された物質がパイプの外
側表面と対応する台座の間に装入される場合、この観察
と今までの記載の構想から本発明の方法は、同様にうま
く行うことができることがまた明確にされる。実際に、
これは前もってろう材が装入されている間隔部Ｓの真空
と密閉を与えることを含む。

【００２９】

【発明の効果】最後に、この記述の最初に示した溶接定
義に関し、溶接される台座３とパイプ５を構成している
物質は異質であってもよくて、すなわち、この物質はパ
ネルにはセラミック或いはグラファイト及びパイプには
金属とすることができることを付け加えることが適切で
あると考える。この場合、本発明の方法は、接続される
表面の溶接を強化するため特別な付加物質を使用して任
意に実行することができる。パイプと壁のあいだに装入
される付加物質の存在或いは不足、例えば溶接される物
質の多様性が、パイプと壁のあいだで定義される空間Ｓ
の形状に影響を及ぼすことがまた指摘できる。換言すれ
ば、先に記載された実施態様において、実質的に管状の
この間隔部は異なる幾何学的形状とすることができ、先
に指摘した結果を達成するためそれを真空及び密閉する
ために役立てるのに必要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法で製作された熱交換器素子の斜視
図である。

【図２】図１の交換素子に適用された本発明の方法の一
工程の実施態様を示す断面図である。

【図３】図１の交換素子に適用された本発明の方法の一
工程の実施態様を示す断面図である。

【図４】本発明の一工程の中のバイメタルパイプの長手
方向の断面図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ線で切断した横断面図である。

【符号の説明】

１…熱交換器素子 ２…パネル ３…台座 ４…筒状の壁 ５…パイプ ５ａ…パイプ外側表面 ６…金属箔 ８…溶接部 ９…不活性物質 １０…等圧プレス ２０…外側パイプ ２１…ビード Ｓ…間隔部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に管状の間隔部（Ｓ）は外側表面
   （５ａ）及び壁（４）の間で定義され、パイプ（５）の
   前記外側表面（５ａ）及び前記パイプが装入される筒状
   の収納台座（３）の前記壁（４）を溶接する方法におい
   て、 前記間隔部（Ｓ）内を真空にしてそれを密閉する工程、
   及び前記パイプ５の加熱及び内部加圧を複合させて、そ
   れによって、前記加熱及び前記加圧の複合効果により前
   記パイプ（５）の塑性変形の結果として溶接を行う工
   程、 を含んでなることを特徴とする前記パイプ（５）の前記
   外側表面（５ａ）及び前記パイプが装入される筒状の収
   納前記台座（３）の前記壁（４）を溶接する方法。
2. 【請求項２】 前記パイプ（５）の加熱及び加圧を等圧
   プレス（１０）で行うことを特徴とする請求項１記載の
   溶接方法。
3. 【請求項３】 実質的に各々の管状の間隔部（Ｓ）は外
   側表面（５ａ）及び対応する壁（４）の間で定義され、
   複数のパイプ（５）の前記外側表面（５ａ）及び前記パ
   イプ（５）が装入される筒状の各々の収納台座（３）の
   前記対応する壁（４）を溶接する方法において、 前記パイプ（５）及びそれらが装入される前記台座
   （３）を金属箔（６）で囲って、前記パイプ（５）及び
   前記台座（３）を囲う覆い物を形成し、外部に連通した
   状態で内部（５）にパイプを残す工程、 箔（６）で形成された覆い物内を真空にしてそれを密閉
   する工程、及び複合した加熱及び前記パイプ５と前記箔
   （６）により覆われた台座３の内部加圧を行い、それに
   よって、前記加熱及び前記加圧の複合効果により前記パ
   イプ（５）の塑性変形の結果として溶接を行う工程、 を含んでなることを特徴とする前記パイプ（５）の前記
   外側表面（５ａ）及び前記パイプが装入される筒状の収
   納前記台座（３）の前記壁（４）を溶接する方法。
4. 【請求項４】 前記加熱及び加圧工程が等圧プレス（１
   ０）内で行うことを特徴とする請求項３記載の溶接方
   法。
5. 【請求項５】 前記台座（４）がパネル（２）内に形成
   されることを特徴とする請求項３及び４のいずれか１項
   に記載の溶接方法。
6. 【請求項６】 不活性物質（９）が箔及びそれらの間に
   装入されたパイプ５を有する複数の台座（３）との間に
   置かれることを特徴とする請求項３から５のいずれか１
   項に記載の溶接方法。
7. 【請求項７】 付加するろう材が、少なくとも１つのパ
   イプ（５）の外側表面（５ａ）及びパイプを収納するた
   めの対応する台座（３）の壁（４）との間で定義された
   間隔部（Ｓ）の間に装入されることを特徴とする請求項
   １から６のいずれか１項記載の溶接方法。