JP2015504371A - チューブプレートフィン型熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・フラックス(一般的にフッ化カリウムアルミニウム)
・フィラー材料又はクラッド材料(一般的にAA4XXXシリーズ)
・保護雰囲気(一般的に窒素)の特性、及び
・金属結合形成ためにフィラー材料又はクラッド材料を溶融するのに必要な高温での曝露
に大きく左右される。
・不動態
・犠牲
・接合部形成用のろう付け材料
・腐食防止のためのZn
・チューブ上の腐食防止のための、ろう付け材料からのSi
・酸化層を除去するためのフラックス
・フラックス残渣の水溶性を制限し、それにより動かない水(stationary water)からの攻撃を制限されたものとするためのLi
を用いて得ることができる。
本発明による円形チューブフィン型熱交換器(TFP)1は図1に示されるようなものを包含する。ヘアピン(hair pin)2はフィンチューブ型熱交換器の基本要素である。ヘアピンは積み重ねたフィン6に挿入される。拡管後、戻し曲管がはめ込まれ、循環する流体(図示せず)のための連絡入口及び出口管端部4、5とろう付け3される。チューブには、フィン6が順次設けられる。
図2a)及びb)に示されるように、フィンカラー7がそれぞれに設けられたフィン6は、通常、管の外壁がフィンカラー7に機械的に取り付けられるように管2を拡管することにより、円形管に取り付けられる。図2b)に示されるように、各管に押し込まれるマンドレル8を用いて拡管が実施される。
・TFP型熱交換器の構成部品を、チューブ2及びカラー7を備えるプレートフィン6の形態で提供する工程、
・フィラー材料を含む予備ろう付けをチューブ2上に提供するか、又はフラックスコーティングを含む(溶接)クラッドチューブ2を提供する工程、
・フィン6を円形チューブ2に取り付ける工程、
・円形チューブ2及びフィン6を加熱し、それらの間にろう付け接合部を形成する工程
を含む。
1.チューブ上の腐食防止の改善(高密度の帯状の沈殿物)、電気防食の改善
2.金属と金属との直接的な接触(伝熱の改善)
3.フィンピッチ縮小の可能性?(カラーの必要高さにより決定される)
4.フィン厚減少の潜在的な可能性?(洗浄時に必要とされるフィンの機械的強度により決定される?)
5.熱交換器(HX)はいまだにRTPFであり、ろう付けされた波形フィンの解決策ではない
フルオロケイ酸カリウムK2SiF6は、Alと反応して、フィラー金属としてのAlSi12を形成するSi金属を生じる。更に、フッ化リチウムアルミニウムLi3AlF6は、フラックス残渣の水溶性を制限し、それにより動かない水からの攻撃を制限するために添加される。
ろう付け後のフラックス残渣の効果を得るためには的確な組成が必要である。
Mg含有量の高い合金に対しては、任意でフッ化カリウムアルミニウム(上記参照)に機械的に混合されるフッ化セシウムアルミニウムCsAlF4を添加してもよい。
追加の増粘剤がコーティング材料に添加されてもよく(セルロース)、アクリルポリマーに関連して約14重量%の含有量。
異なるフラックスの粒子の比は、下記表から明らかであるように変化する。
アルミニウム構成部品に塗布されるコーティングは、8g/m2〜16g/m2の間の様々な全塗布量により更に変化し得る。これに関しては下記表を参照。
・適当な混合器内で攪拌することにより溶剤及び結合材を混合すること、
・攪拌を継続しながら溶剤及び結合材の組成物にフラックス粒子を添加すること、
・コーティング材料の特定のパラメーターに対して所望の性質が得られるまで組成物を完全に混合すること
に基づいて混合することにより製造される。
コーティングされた構成部品の乾燥は、別個の乾燥工程(例えばIR光又は他の加熱源を用いて)で行われてもよい。
1層コーティングとは、本発明の好ましい実施形態を表し、全フラックス成分が結合材及び溶剤と混合されて1工程でアルミニウム表面に塗布されるということを意味する。
多層コーティングとは、コーティングが別々のコーティングとして結合材及び溶剤と混合されて以下のように2、3又は4層に塗布されたものであると理解される。
<2層コーティング>
・第一層でフラックス、フッ化カリウムアルミニウム、及びフィラー材料又はフィラー生成材料がアルミニウム表面に塗布される
・第二層でトリフルオロ亜鉛酸カリウムが塗布される
・Liフラックス分を有するコーティングが第一層又は第二層のずれかに塗布され得る
(2つの層が逆であること、第一層としてトリフルオロ亜鉛酸カリウムを有することも可能である。)
<3層コーティング>
・各成分が単一のコーティング層として塗布される
・フラックスのコーティング層
・フィラー材料又はフィラー生成材料のコーティング層
・トリフルオロ亜鉛酸カリウムのコーティング層
・Li分がそれぞれのコーティング層内に塗布され得る
<4層コーティング>
・各成分が上記3層コーティングのように別々のコーティング層として塗布されるが、
・Li分は単一の層としても塗布される
多層コーティングの場合、一部の層は不連続に塗布されてもよい。
Claims (9)
- 主としてアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属構成部品をろう付けすることによりチューブフィン(TFP)型熱交換器を製造する方法であって、以下:
チューブ(2)及びフィンカラー(7)を備えるプレートフィン(6)を含む熱交換器構成部品を作製する工程と、
フィラー材料を含む予備ろう付けコーティングを前記チューブ(2)上に提供するか、又はフラックスコーティングを含む(溶接)クラッドチューブ(2)を提供する工程と、
前記フィン(6)を前記チューブ(2)に取り付けることを含む、前記構成部品を組み立てる工程と、
組み立てられた前記構成部品を加熱し、前記チューブ(2)と前記フィン(6)との間にろう付け接合部を形成する工程と
を含む、方法。 - 前記コーティングが、フッ化カリウムアルミニウムK1〜3AlF4〜6、トリフルオロ亜鉛酸カリウムKZnF3、フッ化リチウムアルミニウムLi3AlF6の形態のフラックスと、金属Si粒子、Al−Si粒子及び/又はフルオロケイ酸カリウムK2SiF6の形態のフィラー材料と、溶剤と、メタクリル酸ホモポリマー又はメタクリル酸コポリマーを主成分とする合成樹脂を少なくとも10重量%含む結合材とから構成されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コーティングを1層コーティング又は多層コーティングとして混合することであって、1層コーティングとしては、全てのフラックス成分及びフィラー材料を結合材及び溶剤と混合し、また、多層コーティングとしては、フラックス成分及びフィラー材料を別々のコーティングとして結合材及び溶剤と混合することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
- 前記多層コーティングが、結合材及び溶剤を1種以上のフラックス成分及び/又はフィラー材料若しくはフィラー生成材料と個々に混合したものにそれぞれが基づく2つ、3つ又は4つのコーティング要素を含むことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の方法。
- 前記フルオロアルミン酸カリウムK1〜3AlF4〜6が、KAlF4、K2AlF5、K3AlF6を含有するフラックスであるか、又はこれらのフラックスの組合せであることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の方法。
- 前記アルミニウム構成部品が、Mg含有量の高いアルミニウム合金をベースとするものであり、フッ化セシウムアルミニウムCsAlF4の形態の追加フラックスが添加されていることを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
- 粒子と結合材との比が3:1〜4:1であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コーティング中の成分の異なる粒子の比が、0〜5.2g/m2のSi、1.41〜16g/m2のZnフラックス(KZnF3)、2.2〜9.2g/m2のカリウムフラックス(KAlF4/K3AlF6)及び0.1〜5g/m2のLiフラックス(Li3AlF6)の塗布量に対応することを特徴とする請求項1〜5の何れか一項に記載の方法。
- 前記コーティングが、スプレーコーティング法又はディップコーティング法により前記構成部品上に提供されることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の方法。
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