WO2013005333A1 - 多管式熱交換器の製造方法、および、多管式熱交換器 - Google Patents

多管式熱交換器の製造方法、および、多管式熱交換器 Download PDF

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heat exchanger
tubes
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谷川茂利
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株式会社Cku
シーアイ化成株式会社
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F28F9/18—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger that allows a second fluid to flow around the outer periphery of a plurality of heat transfer tubes so that heat exchange can be performed with the first fluid flowing through the heat transfer tubes.
  • the present invention relates to a heat exchanger in which a large number of heat transfer tubes can be provided by devising a partition plate provided between headers and the gaps between the heat transfer tubes can be made uniform.
  • a multi-tube heat exchanger (shell-and-tube heat exchanger) has been proposed as a heat exchanger for cooling a fluid flowing in a heat transfer tube (see Patent Document 1 to Patent Document 4). .
  • reference numerals 91L and 91R are headers provided on the left and right sides
  • reference numeral 92 is a heat transfer tube provided between the left and right headers 91L and 91R, which is the first fluid along the axial direction. It is intended to pass through.
  • Partition plates 94 are provided at both ends of the heat transfer tube 92, and the left and right headers 91L and 91R are isolated by the partition plate 94.
  • Reference numeral 93 denotes a chamber divided by left and right partition plates 94, and allows the second fluid to pass from the inlet 95 to the outlet 96.
  • the 1st fluid when cooling the 1st fluid which passes the inside of the heat exchanger tube 92 using such a heat exchanger, the 1st fluid is made to flow in from one header 91L, and the other header 91R is passed through the heat exchanger tube 92. To the side.
  • the second fluid is introduced from the inlet 95 of the chamber 93, exchanges heat through the outer surface of the heat transfer tube 92, and is discharged from the outlet 96.
  • a multi-tube heat exchanger when a multi-tube heat exchanger is manufactured, a plurality of heat transfer tubes are prepared, and holes for passing the heat transfer tubes through the partition plate are formed in accordance with the outer diameter of the heat transfer tubes.
  • the hole is formed so that as many heat transfer tubes as possible can be passed, and the gap between the heat transfer tube and the heat transfer tube can be made uniform.
  • the heat transfer tube is passed through the hole of the partition plate, the gap is welded or brazed, and this is inserted into a hollow casing or the like to insert the header space, inlet or outlet Attach etc.
  • the present invention has been made paying attention to the above problems, and by devising the partition plate of the multi-tube heat exchanger, it is possible to provide as many heat transfer tubes as possible, and each heat transfer tube. It is an object of the present invention to provide a multitubular heat exchanger and a method for manufacturing the same, in which the gap between the heat transfer tube and the heat transfer tube can be made constant.
  • the present invention is surrounded by a plurality of heat transfer tubes through which the first fluid passes, a partition plate provided on both ends of the heat transfer tube, and left and right partition plates.
  • a method of manufacturing a multi-tube heat exchanger comprising a chamber and a header provided on an end side of the heat transfer tube, a plurality of ring members into which the heat transfer tube can be inserted are provided, and the ring A partition plate is formed by filling a gap between the member and the ring member, and the heat transfer tube is inserted into the formed partition plate to form a header and a chamber.
  • the gap between the heat transfer tubes can be made uniform. Further, by reducing the thicknesses of the inner and outer diameters of the ring member, the gap between the heat transfer tubes can be narrowed, and many heat transfer tubes can be attached.
  • a plurality of tubes into which heat transfer tubes can be inserted are prepared, a gap between the tubes is filled, and the filled tube is cut in a direction transverse to the axial direction to form a partition plate Form.
  • a plurality of tubes into which heat transfer tubes can be inserted are provided, the tubes are cut in a direction transverse to the axial direction to form a ring member, and a gap is formed between the ring member and the ring member to form a partition plate You can also do it.
  • a mark is provided for matching the position of the ring member on each partition plate, and after aligning the marks, the two partition plates are overlapped to transmit the heat transfer tube.
  • the heat pipe is inserted, and one partition plate is slid to the other end side of the heat transfer pipe.
  • the holes of the partition plate can be aligned and the heat transfer tube can be easily It can be inserted.
  • a plurality of heat transfer tubes through which the first fluid passes a partition plate provided on both ends of the heat transfer tube, a chamber surrounded by the left and right partition plates, and the heat transfer tube
  • a plurality of ring members into which the heat transfer tubes can be inserted are provided, and a gap between the ring member and the ring member is provided.
  • the partition plate was formed by filling the hole, and the heat transfer tube was inserted into the formed partition plate to form the header and the chamber, the partition plate was created by brazing the ring member through the heat transfer tube The hole-drilling process at the time becomes unnecessary, and the gap between the heat transfer tubes can be made uniform by passing the heat transfer tubes through the partition plates arranged in close contact with the ring members. Further, by reducing the thicknesses of the inner and outer diameters of the ring member, the gap between the heat transfer tubes can be narrowed, and many heat transfer tubes can be attached.
  • the multitubular heat exchanger 1 in this embodiment is configured such that a second fluid is brought into contact with the first fluid flowing in the heat transfer tube 2 from the outside of the heat transfer tube 2. Heat exchange can be performed with the first fluid.
  • An inflow portion 43 and a discharge portion 44 for allowing the second fluid to flow in and out are configured.
  • the partition plate 3 is connected to a plurality of ring members 31a (see FIG.
  • the heat transfer tube 2 in the multi-tube heat exchanger 1 is composed of a metal pipe having a high thermal conductivity that allows the first fluid to pass inside. It is composed of a very thin pipe with an inner diameter of about 1.3 mm.
  • the central portion of the heat transfer tube 2 is provided in the chamber 40 sealed by the partition plate 3 and the body portion 4, while the left and right end portions are sealed by the partition plate 3 and the header cover 5.
  • the header 50 is provided.
  • drum 4 the inflow part 43 for making a 2nd fluid flow in is provided in the upper side of the one end side of the heat exchanger tube 2, and the lower side in the other end side of the heat exchanger tube 2 is provided. Is provided with a discharge portion 44 for discharging the second fluid.
  • the body 4 may be a cylindrical body that can insert the bundled heat transfer tubes 2 in the axial direction, or, as shown in FIG. 2, the body element divided along the longitudinal direction. You may comprise so that 41a and 41b may be made to oppose and weld.
  • a semicircular cutout portion 42 for attaching the inflow portion 43 and the discharge portion 44 is provided in advance, and the semicircular cutout portion 42 has a cylindrical shape.
  • the inflow portion 43 and the discharge portion 44 are brazed.
  • the contact portion with the partition plate 3 is brazed so that the first fluid and the second fluid do not leak.
  • the header 50 is for allowing the first fluid to flow into or out of the end portion of the heat transfer tube 2 protruding from the partition plate 3, and is provided with a hole for attaching the inflow portion 51 or the discharge portion 52.
  • a tubular inflow portion 51 and a discharge portion 52 are attached to the holes.
  • an opening for closing the space of the header 50 on the other side is provided by the circular partition plate 3, and the partition plate 3 is inscribed in the opening to be welded. I have to.
  • the end of the heat transfer tube 2 is projected from the partition plate 3, but the end of the heat transfer tube 2 and the surface of the partition plate 3 may be flush with each other. Good.
  • the partition plate 3 plays the role which partitions off the header 50 and the chamber 40, and plays the role which forms a clearance gap uniformly in the state which made the clearance gap between each heat exchanger tube 2 small. It is structured as follows.
  • the partition plate 3 is provided with a ring member 31a that can be inserted in a state in which the heat transfer tube 2 is inscribed. (That is, the gap between the ring member 31a and the ring member 31a) is brazed.
  • the ring member 31a is made of a metal member having an outer diameter (diameter) of about 2.0 mm and an inner diameter (diameter) of about 1.6 mm (thickness is 0.2 mm), and has an axial thickness. Is set to a thickness dimension having a welding allowance that can withstand the pressure of the chamber 40 or the header 50 and can weld the body 4 and the header cover 5 to the periphery.
  • the brazing material 32 for brazing a material containing powder of silver, aluminum, phosphor copper, lead, or the like is used, and the gap can be enclosed by enclosing it in the gap of the ring member 31a and heating. I am doing so.
  • this brazing material 32 is put into the gap of the ring member 31a, for example, a disk-shaped brazing material having holes corresponding to the holes of the ring member 31a is placed on the bundled ring member 31a. By melting, it is allowed to penetrate into the narrow gap by capillary action. Further, since the brazing material 32 is relatively expensive, as shown in FIG.
  • a wire or a wire 33 having a shape filling the gap is provided in the triangular gap between the ring member 31a and the ring member 31a.
  • the brazing material 32 may be injected in a state in which is reduced.
  • the wire 33 may be of such a size that it can be inserted into the gap with the ring members 31a in close contact with each other, or when it is desired to widen the gap between the ring members 31a, the wire 33 may be thickened to widen the gap between the ring members 31a.
  • a plurality of tubes 31 into which the heat transfer tubes 2 can be inserted are prepared, and the plurality of tubes 31 are bundled so as to be in close contact with each other.
  • the second row of tubes 31 is placed in the valley of the first row of tubes 31 arranged in close contact with each other. (FIG. 4 (a)).
  • the pipes 31 bundled in this way are accommodated in a cylindrical body 36 having an outer diameter that can be accommodated in the body 4, and a gap between each pipe 31 and the pipe 31 and a gap between the pipe 31 and the cylindrical body 36.
  • the brazing material 32 is injected, and if necessary, the wire material 33 is inserted into the gap to inject the brazing material 32.
  • the wire 33 is abbreviate
  • the brazing material 32 is melted and filled with high heat to form a bundle of circular tubes 31 as a whole (FIG. 4B).
  • brazing material 32 When injecting the brazing material 32 into the gap between the elongated tube 31 and the tube 31, it is difficult to infiltrate the brazing material 32 deeply into the gap. It is also possible to insert the brazing material 32 into the gap between the pipe 31 and the gap between the pipe 31 and the pipe 31 to fill the gap.
  • the mark 34 along the axial direction is put on the side surface so that the bundle of the tube 31 crosses the axial direction (preferably Are cut in a right angle direction to form the partition plate 3 (FIG. 4C).
  • the bundle of tubes 31 previously bundled (FIG. 5A) is perpendicular to the axial direction. Then, the bundle of the cut pipes 31 (ring members 31a) is set inside the cylindrical body 36, and the gap between the pipes 31 and 31 and the pipes 31 and cylinders are set.
  • the brazing material 32 may be injected into the gaps of the shaped bodies 36 and brazed (FIG. 5C). When this brazing is performed, similarly, a disk-shaped brazing material having a hole corresponding to the hole of the ring member 31a is placed on the tube 31 bundled by the cylindrical body 36, and this is melted.
  • the gap between the pipe 31 and the pipe 31 is brazed.
  • the brazing material 32 can be reliably inject
  • the method of cutting after brazing the whole like the former is used, the arrangement state of the tubes 31 will not be destroyed in the cutting process, and then the holes of the tubes 31 are surely aligned and the heat transfer tubes There is a merit that 2 can be inserted. For this reason, it is preferable to select and use one of the merits as appropriate for selecting any one of these manufacturing methods.
  • the heat transfer tube 2 is passed through the partition plate 3 configured in this way (FIG. 3).
  • the marks 34 provided on the side surfaces of the partition plate 3 are matched to overlap the two partition plates 3, and the heat transfer tube 2 is passed inside the tube 31 in this state.
  • the heat transfer tube 2 is inserted into the tube 31 using a jig 35 as shown in FIG. 6. May be.
  • the jig 35 has the same outer diameter as that of the tube 31 and the inner diameter is made larger as it goes upward.
  • the jig 35 is brought into close contact with the tube 31 and brazed. .
  • the outer diameter dimensions it is possible to insert the heat transfer tube 2 into the tube 31 by inserting the heat transfer tube 2 from the upper portion having a larger inner diameter size, and the same arrayed body as the cut tubes 31. I have to.
  • the inflow chamber 43 sealed with the partition plate 3 and the trunk 4 is formed by attaching the inflow section 43 and the discharge section 44 for allowing the fluid to flow in and out.
  • the header cover 5 is attached to the partition plates 3 on both sides, the gap between the header 50 and the partition plate 3 is brazed, and finally, an inflow portion 51 for allowing the first fluid to flow into and out of the left and right ends, and The discharge part 52 is attached.
  • the clearance gap of the heat exchanger tube 2 can be made small, many heat exchanger tubes 2 can be provided, and also each clearance gap can be made uniform. Become.
  • the partition plates 3 provided on both ends of the heat transfer tubes 2, and the left and right partition plates 3.
  • a plurality of 31a are provided, and a gap between the ring member 31a and the ring member 31a is filled with a brazing material 32 to form the partition plate 3, and the heat transfer tube 2 is inserted into the formed partition plate 3 to fill the gap. Since the partition plate 3 is configured, a hole forming step is not required when creating a partition plate as in the prior art.
  • the clearance gap between the heat exchanger tubes 2 can be made uniform by letting the heat exchanger tubes 2 pass through the partition plates 3 arranged in close contact with the ring members 31a. Furthermore, by reducing the thickness of the inner diameter and the outer diameter of the ring member 31a, the gap between the heat transfer tube 2 and the heat transfer tube 2 can be narrowed, and many heat transfer tubes 2 can be attached.
  • the partition plate 3 When the partition plate 3 is formed, a plurality of pipes 31 into which the heat transfer pipes 2 can be inserted are provided, a gap between the pipes 31 and 31 is filled with a brazing material 32, and the filled pipes 31 are connected to the shaft 31. Since the partition plate 3 is formed by cutting in a direction perpendicular to the direction, a large amount of the partition plate 3 can be formed at a time by cutting the tube 31. Moreover, since it cut
  • the brazing material 32 is surely formed. Can be injected into the gap.
  • a mark 34 for matching the position of the tube 31 is provided, and after aligning the position of the mark 34, the two partition plates 3 are overlapped to form the heat transfer tube 2. Since one of the partition plates 3 is slid to the other end side of the heat transfer tube 2, it is easy to align the two partition plates 3 after cutting, and the heat transfer tube 2 can be easily inserted. Will be able to.
  • the second fluid is allowed to flow through the outer peripheral portion of the heat transfer tube 2 to cool the first fluid of the heat transfer tube 2, but the inner heat transfer tube is further provided inside the heat transfer tube 2.
  • a third fluid may be passed through the inner heat transfer tube to exchange heat with the first fluid from the inside and outside.
  • drum 4 and the header cover 5 were provided and the header 50 and the chamber 40 were formed, one cylindrical member was used. It may be provided, and the partition plate 3 and the heat transfer tube 2 may be inserted therein to close both ends.
  • the inner diameter of the ring member 31a and the inner diameter of the heat transfer tube 2 are set to be substantially the same.
  • a slight gap is provided so that the insertion work can be performed easily, and then the gap is brazed. It may be.

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Abstract

【課題】多管式熱交換器の仕切板を工夫することで、可能な限り多くの伝熱管を設けることができ、しかも、それぞれの伝熱管と伝熱管との隙間を一定にできるようにする。 【解決手段】第一の流体を通す複数の伝熱管２と、伝熱管２の両端側に設けられた仕切板３と、左右の仕切板３との間で囲まれた器室４０と、前記左右の仕切板３から前記伝熱管２の端部側に設けられたヘッダ５０とを備えてなる多管式熱交換器１を製造する場合、伝熱管２を挿入することのできる管３１を束ねて切断し、リング部材３１ａを複数設ける。そして、そのリング部材３１ａの隙間にロウ材３２を注入してロウ付けし、その後、そのリング部材３１ａに伝熱管２を挿入させて隙間を埋めて仕切板３を形成する。

Description

多管式熱交換器の製造方法、および、多管式熱交換器
　本発明は、複数の伝熱管の外周部に第二流体を流して、その伝熱管を流れる第一流体と間で熱交換を行えるようにした熱交換器に関するもので、より詳しくは、左右のヘッダの間に設けられる仕切板を工夫することによって伝熱管を多く設けられるようにし、かつ、伝熱管の隙間を均一にすることができるようにした熱交換器に関するものである。
　従来より、伝熱管内を流れる流体を冷却するための熱交換器として多管式熱交換器（シェルアンドチューブ式の熱交換器）が提案されている（特許文献１から特許文献４など参照）。
　この多管式熱交換器の一般的な構造を図７に説明する。図７において、符号９１Ｌ、９１Ｒは左右に設けられたヘッダであり、符号９２は、当該左右のヘッダ９１Ｌ、９１Ｒの間に跨って設けられる伝熱管であって軸方向に沿って第一の流体を通すようにしたものである。この伝熱管９２の両端には仕切板９４が設けられており、この仕切板９４によって左右のヘッダ９１Ｌ、９１Ｒは隔離されている。また、符号９３は、左右の仕切板９４によって仕切られた器室であり、流入口９５から排出口９６まで第二の流体を通すようにしたものである。そして、このような熱交換器を用いて伝熱管９２内を通る第一の流体を冷却させる場合は、一方のヘッダ９１Ｌから第一の流体を流入させ、伝熱管９２を介して他方のヘッダ９１Ｒ側へ排出させる。一方、これと同時に、器室９３の流入口９５から第二の流体を流入させ、伝熱管９２の外側表面を通って熱交換を行い、排出口９６から排出させるようにしている。
特開平０７－５５３７８号公報 特開平０７－１３３９９３号公報 特開２００３－２１４７８号公報 特開２００９－２５０４４３号公報
　ところで、このような多管式熱交換器を製造する場合、一般的には、次のような工程で製造される。
　まず、多管式熱交換器を製造する場合、複数本の伝熱管を用意し、その外径に合わせて仕切板に伝熱管を通すための孔を形成する。この孔を形成する場合は、可能な限り多くの伝熱管を通すことができるようにするとともに、伝熱管と伝熱管の隙間を均一にできるようにして孔を形成する。そして、このような孔を形成した後、伝熱管をその仕切板の孔に通してその隙間を溶接またはロウ付けし、これを中空のケーシングなどに挿入してヘッダの空間や流入口、排出口などを取り付ける。
　しかしながら、このような工程で多管式熱交換器を製造する場合、次のような問題を生ずる。
　すなわち、第一の流体の流量を確保するためには、可能な限り多くの伝熱管を設ける必要があるが、その仕切板にその伝熱管を通すための孔を多数設けると、隣接する孔と孔との距離が短くなり、バリや歪みなどによって正確に孔を開けることが困難になる。また、各伝熱管と伝熱管との隙間を一定に保つためには、あらかじめ孔開けのための位置設定をしなければならず、その設定作業や穴開け作業に時間がかかるといった問題を生じる。
　そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、多管式熱交換器の仕切板を工夫することで、可能な限り多くの伝熱管を設けることができ、しかも、それぞれの伝熱管と伝熱管との隙間を一定にすることができるようにした多管式熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
　すなわち、本発明は上記課題を解決するために、第一の流体を通す複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられた仕切板と、左右の仕切板との間で囲まれた器室と、前記伝熱管の端部側に設けられたヘッダとを備えてなる多管式熱交換器を製造する方法において、前記伝熱管を挿入することのできるリング部材を複数設け、当該リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして仕切板を形成し、当該形成された仕切板に前記伝熱管を挿入してヘッダと器室を形成するようにしたものである。
　このようにすれば、リング部材に伝熱管を通してロウ付けすることにより、仕切板作成に際しての穴開け工程が不要になり、また、リング部材を密着させて配列した仕切板に伝熱管を通すことによって伝熱管の隙間を均一にすることができる。さらには、そのリング部材の内径と外径の厚みを薄くすることによって、伝熱管の隙間を狭くすることができ、多くの伝熱管を取り付けることができるようになる。
　また、このような発明において、伝熱管を挿入することができる管を複数本用意し、当該管と管の隙間を穴埋めし、その穴埋めした管を、軸方向を横切る方向に切断して仕切板を形成する。
　このようにすれば、管を切断することによって一度に大量の仕切板を形成することができるようになる。
　もしくは、伝熱管を挿入することのできる管を複数設け、当該管を、軸方向に横切る方向に切断してリング部材を形成し、そのリング部材とリング部材の隙間を穴埋めして仕切板を形成することともできる。
　さらには、二枚の仕切板に伝熱管を挿入させる場合、それぞれの仕切板におけるリング部材の位置を一致させるための目印を設け、その目印を位置合わせした後に二枚の仕切板を重ねて伝熱管を挿入し、一方の仕切板を伝熱管の他端側へスライドさせるようにする。
　このようにすれば、例えば、あらかじめ目印を設けた状態で切断し、その目印を位置合わせして仕切板に伝熱管を挿入することで、仕切板の孔を位置合わせして簡単に伝熱管を挿入させることができるようになる。
　本発明によれば、第一の流体を通す複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられた仕切板と、左右の仕切板との間で囲まれた器室と、前記伝熱管の端部側に設けられたヘッダとを備えてなる多管式熱交換器を製造する方法において、前記伝熱管を挿入することのできるリング部材を複数設け、当該リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして仕切板を形成し、当該形成された仕切板に前記伝熱管を挿入してヘッダと器室を形成するようにしたので、リング部材に伝熱管を通してロウ付けすることにより、仕切板作成に際しての穴開け工程が不要になり、また、リング部材を密着させて配列した仕切板に伝熱管を通すことによって伝熱管の隙間を均一にすることができる。さらには、そのリング部材の内径と外径の厚みを薄くすることによって、伝熱管の隙間を狭くすることができ、多くの伝熱管を取り付けることができるようになる。
本発明の一実施の形態における多管式熱交換器の概略図 同形態における仕切板や伝熱管、胴部を示す斜視図 同形態における仕切板を示す斜視図 同形態における仕切板の製造方法を示す図 他の実施の形態における仕切板の製造方法を示す図 伝熱管を挿入するための治具を示す図 従来例における多管式熱交換器の概略図
　以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。この実施の形態における多管式熱交換器１は、図１に示すように、伝熱管２内を流れる第一の流体に対して、その伝熱管２の外側から第二の流体を接触させて第一の流体と熱交換を行えるようにしたものであって、伝熱管２に第一の流体を通すための左右のヘッダ５０と、左右の仕切板３によって仕切られた器室４０内に第二の流体を流入させて排出させるための流入部４３および排出部４４とを備えて構成される。そして、特徴的には、その仕切板３を、複数のリング部材３１ａと（図３など参照）、そのリング部材３１ａを密着させた際の各リング部材３１ａの隙間を封入させるためのロウ材３２とで構成し、その仕切板３のリング部材３１ａの孔に伝熱管２を挿入して、その隙間をロウ付けするようにしたものである。以下、この実施の形態における多管式熱交換器１の構成、および、その仕切板３の製造方法について説明する。
　まず、この多管式熱交換器１における伝熱管２は、内側に第一の流体を通すことができる熱伝導性の高い金属製のパイプで構成されるもので、例えば、外径寸法が１．６ｍｍ、内径寸法が１．３ｍｍ程度の極細のパイプで構成される。この伝熱管２の中央部分については、仕切板３と胴部４によって密閉された器室４０内に設けられており、一方、左右の端部については、仕切板３とヘッダカバー５で密閉されたヘッダ５０内に設けられている。このうち、胴部４については、伝熱管２の一端側の上側に第二の流体を流入させるための流入部４３が設けられており、また、その伝熱管２の他端側における下側には、その第二の流体を排出させるための排出部４４が設けられている。この胴部４は、束ねられた伝熱管２を軸方向に挿入できるような筒状体のものを用いてもよく、あるいは、図２に示すように、長手方向に沿って分割した胴部要素４１ａ、４１ｂを対向させて溶着させるように構成してもよい。この胴部要素４１ａ、４１ｂを溶着させる場合については、あらかじめ、流入部４３や排出部４４を取り付けるための半円状の切欠部４２を設けておき、この半円状の切欠部４２に筒状の流入部４３や排出部４４をロウ付けする。なお、仕切板３との接触部分については、ロウ付けして第一の流体や第二の流体がそれぞれ漏れないようにしておく。
　一方、ヘッダ５０は、仕切板３から突出している伝熱管２の端部に第一の流体を流入もしくは排出させるためのもので、流入部５１もしくは排出部５２を取り付けるための穴を設け、その穴に管状の流入部５１や排出部５２を取り付けている。また、そのヘッダ５０の他方側については、円形の仕切板３で他方側のヘッダ５０の空間をふさぐ為の開口部を設けており、その開口部に仕切板３を内接させて溶着させるようにしている。なお、本実施の形態では、伝熱管２の端部を仕切板３から突出させるようにしているが、伝熱管２の端部と仕切板３との表面とを面一にするようにしてもよい。
　そして、このような構成において、仕切板３は、ヘッダ５０と器室４０とを仕切る役割、および、各伝熱管２相互間の隙間を小さくした状態で均一に隙間を形成する役割を担うように次のように構成されている。
　まず、この仕切板３は、図３に示すように、伝熱管２を内接させた状態で挿入することができるようなリング部材３１ａを設け、このリング部材３１ａを互いに密着させて、その隙間（すなわち、リング部材３１ａとリング部材３１ａの隙間）をロウ付けするように構成されている。このリング部材３１ａとしては、例えば、外径寸法（直径）が約２．０ｍｍ、内径寸法（直径）１．６ｍｍ程度（肉厚が０．２ｍｍ）の金属製部材で構成され、軸方向の厚みについても器室４０あるいはヘッダ５０の圧力に耐えることができ、しかも、胴部４やヘッダカバー５を周囲に溶着させることができるような溶着代を有する厚み寸法に設定される。ここでロウ付けするためのロウ材３２としては、銀やアルミ、リン銅、鉛などの粉末を含むものが用いられ、これをリング部材３１ａの隙間に封入して加熱することによって隙間を封入できるようにしている。このロウ材３２をリング部材３１ａの隙間に入れる場合、例えば、束ねたリング部材３１ａの上にリング部材３１ａの穴に対応した穴を有する円板状のロウ材を載置し、このロウ材を溶かすことによって毛細管現象によって細い隙間に浸透させるようにする。また、このロウ材３２については比較的コストがかかるため、図３に示すように、リング部材３１ａとリング部材３１ａの三角形状をなす隙間にワイヤーや隙間を埋める形状の線材３３を設け、隙間空間を小さくした状態でロウ材３２を注入させるようにしてもよい。このとき、この線材３３については、各リング部材３１ａを密着させた状態で、その隙間に挿入できる程度のものであってもよく、あるいは、各リング部材３１ａの隙間を広げたい場合は、その線材３３を太くして各リング部材３１ａの隙間を広げるようにしてもよい。
　次に、このように構成された仕切板３の製造方法について図４や図５を用いて説明する。
　この仕切板３を製造する場合は、まず、図４に示すように、伝熱管２を挿入することのできる管３１を複数本用意し、これら複数本の管３１を互いに密着するように束ねる。この管３１を束ねる場合は、図３に示すように、密着して整列された一列目の管３１の谷間に二列目の管３１が収まるようにし、このように各列を交互に密着させていく（図４（ａ））。
　次に、このように束ねられた管３１を胴部４に収まるような外径を有する筒状体３６内に収納し、各管３１と管３１の隙間および管３１と筒状体３６の隙間にロウ材３２を注入し、また、必要に応じてその隙間に線材３３を挿入してロウ材３２を注入する。なお、図４や図５では線材３３を省略している。そして、このように、ロウ材３２を注入した後、高熱でロウ材３２を溶かして穴埋めし、全体として円形の管３１の束を形成する（図４（ｂ））。なお、このような細長い管３１と管３１の隙間にロウ材３２を注入する場合、隙間の奥深くにロウ材３２を浸透させることが難しい場合は、線状のロウ材３２を用意して、管３１と管３１の隙間に挟み込み、これとともに管３１の上部からロウ材３２を流し込んで隙間を埋めるようにしてもよい。
　このようにして筒状体３６で管３１を束ねてロウ付けした後、次は、その側面に軸方向に沿った目印３４を入れて、その管３１の束を軸方向を横切るように（好ましくは、直角方向）に切断して、仕切板３を形成する（図４（ｃ））。
　また、このようにロウ材３２で隙間を埋めた後に切断するのではなく、図５に示すように、先に、束ねられた管３１の束（図５（ａ））を軸方向と直角な方向に切断し（図５（ｂ））、その後、その切断された管３１（リング部材３１ａ）の束を筒状体３６の内側にセットし、管３１と管３１の隙間および管３１と筒状体３６の隙間にロウ材３２を注入してロウ付けするようにしてもよい（図５（ｃ））。このロウ付けを行う場合は、同様に、筒状体３６で束ねられた管３１の上に、リング部材３１ａの穴に対応する穴を有する円板状のロウ材を載置し、これを溶かすことによって管３１と管３１の隙間をロウ付けする。このように先に管３１を切断してからロウ付けすると、ロウ材３２を確実に隙間に注入することができるというメリットがある。一方、前者のように全体をロウ付けした後に切断する方法を用いれば、切断工程で各管３１の配列状態が崩れることがなくなり、その後、確実に各管３１の孔を位置合わせして伝熱管２を挿入することができるというメリットがある。このため、これらの製造方法のいずれかを選択するかについては、いずれかのメリットを適宜選択して用いるようにするとよい。
　そして、このように構成された仕切板３に伝熱管２を通すようにする（図３）。この伝熱管２を通す場合、まずは、仕切板３の側面に設けられた目印３４を一致させて２枚の仕切板３を重ね合わせ、その状態で伝熱管２を管３１の内側に通す。
　なお、このとき、極細に構成された管３１に伝熱管２を通すのには時間がかかるため、図６に示すような治具３５を用いて伝熱管２を管３１内に挿入するようにしてもよい。この治具３５は、その管３１と同じ外径寸法を有し、内径寸法が上部に行くに従って大きくなるようにしたもので、その管３１と同じ状態で密着させてロウ付けされたものである。そして、このように外径寸法を同じにすることによって、切断された管３１と同じ配列状体にし、かつ、内径寸法の大きな上側部分から伝熱管２を挿入して管３１内に挿入できるようにしている。
　そして、このように伝熱管２を通し終えた後、一方の仕切板３を伝熱管２の他端側の近傍までスライドさせ、それぞれの伝熱管２と仕切板３との隙間をロウ付けしていく。すると、各伝熱管２の隙間については、リング部材３１ａの肉厚（外径と内径の差）の寸法によって統一された状態となり、肉厚の薄いリング部材３１ａを用いれば用いるほど伝熱管２の隙間を小さくして多くの伝熱管２を設けることができる。
　そして、このように伝熱管２の両端に仕切板３を取り付けた後、図２に示すように、胴部要素４１ａ、４１ｂを上下もしくは左右から挟み込むように取り付けて隙間をロウ付けし、第二の流体を流入・排出させるための流入部４３や排出部４４を取り付けることによって、仕切板３や胴部４で密閉された器室４０を形成する。
　次に、この両側の仕切板３にヘッダカバー５を取り付け、ヘッダ５０と仕切板３の隙間をロウ付けし、最後に、左右両端に第一の流体を流入・排出させるための流入部５１および排出部５２を取り付ける。
　これにより、多管式熱交換器１を形成する場合に、伝熱管２の隙間を小さくして多くの伝熱管２を設けることができ、しかも、それぞれの隙間を均一にすることができるようになる。
　このように、上記実施の形態によれば、第一の流体を通す複数の伝熱管２と、当該伝熱管２の両端側に設けられた仕切板３と、左右の仕切板３との間で囲まれた器室４０と、伝熱管２の端部側に設けられたヘッダ５０とを備えてなる多管式熱交換器１を製造する場合に、伝熱管２を挿入することのできるリング部材３１ａを複数設け、当該リング部材３１ａとリング部材３１ａの隙間をロウ材３２で穴埋めして仕切板３を形成し、当該形成された仕切板３に前記伝熱管２を挿入させて隙間を埋めて仕切板３を構成するようにしたので、従来のような仕切板の作成に際して穴開け工程が不要になる。また、リング部材３１ａを密着させて配列した仕切板３に伝熱管２を通すことによって伝熱管２の隙間を均一にすることができる。さらには、そのリング部材３１ａの内径と外径の厚みを薄くすることによって、伝熱管２と伝熱管２の隙間を狭くすることができ、多くの伝熱管２を取り付けることができるようになる。
　また、この仕切板３を形成する場合に、伝熱管２を挿入することのできる管３１を複数設け、当該管３１と管３１の隙間をロウ材３２で穴埋めし、その穴埋めした管３１を軸方向と直角な方向に切断して仕切板３を形成するようにしたので、管３１を切断することによって一度に大量の仕切板３を形成することができるようになる。また、ロウ材３２で固定してから切断するので、管３１と管３１の配置関係がずれることがなくなり、仕切板３の孔の位置がずれるようなことがなくなる。
　さらに、束ねられた管３１を軸方向と直角な方向に切断し、その切断によって形成されたリング部材３１ａの間をロウ材３２で穴埋めして仕切板３を形成すれば、確実にロウ材３２を隙間に注入することができるようになる。
　また、仕切板３に伝熱管２を挿入する場合、管３１の位置を一致させるための目印３４を設け、その目印３４の位置を合わせた後に二枚の仕切板３を重ねて伝熱管２を挿入し、一方の仕切板３を伝熱管２の他端側へスライドさせるようにしたので、切断後に、２枚の仕切板３の位置合わせが容易になり、簡単に伝熱管２を挿入させることができるようになる。
　なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。
　例えば、上記実施の形態では、伝熱管２の外周部分に第二の流体を流して伝熱管２の第一の流体を冷却させるようにしたが、この伝熱管２の内側に、さらに内側伝熱管を設け、その内側伝熱管に第三の流体を通して、内側と外側から第一の流体と熱交換させるようにしてもよい。
　また、上記実施の形態では、多管式熱交換器１を製造する場合、胴部４とヘッダカバー５を設けてヘッダ５０や器室４０を形成するようにしたが、一つの円筒状部材を設け、その中に仕切板３や伝熱管２を挿入して両端部を閉じるようにしてもよい。
　さらに、上記実施の形態では、リング部材３１ａの内径と伝熱管２の内径をほぼ同一に設定したが、若干の隙間を設けて挿入作業を楽に行えるようにし、その後、その隙間をロウ付けするようにしてもよい。
１・・・多管式熱交換器
２・・・伝熱管
３・・・仕切板
３１・・・管
３１ａ・・・リング部材
３２・・・ロウ材
３３・・・線材
３４・・・目印
３５・・・治具
３６・・・筒状体
４・・・胴部
４０・・・器室
４１ａ、４１ｂ・・・胴部要素
４２・・・切欠部
４３・・・流入部
４４・・・排出部
５・・・ヘッダカバー
５０・・・ヘッダ
５１・・・流入部
５２・・・排出部

Claims (5)

  1. 第一の流体を通す複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられた仕切板と、左右の仕切板との間で囲まれた器室と、前記伝熱管の端部側に設けられたヘッダとを備えてなる多管式熱交換器の製造方法において、
    伝熱管を挿入することのできるリング部材を複数設け、当該リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして仕切板を形成する工程と、
    当該形成された仕切板に前記伝熱管を挿入する工程と、
    を備えたことを特徴とする多管式熱交換器の製造方法。
  2. 前記仕切板を形成する工程が、
    前記伝熱管を挿入することのできる管を複数設け、当該管と管の隙間を穴埋めする工程と、
    当該穴埋めした管を軸方向を横切る方向に切断して仕切板を形成する工程と、
    からなるものである請求項１に記載の多管式熱交換器の製造方法。
  3. 前記仕切板を形成する工程が、
    前記伝熱管を挿入することのできる管を複数設け、当該管を軸方向を横切る方向に切断する工程と、
    当該切断によって形成されたリング部材を複数設け、当該リング部材とリング部材の隙間を穴埋めして仕切板を形成する工程と、
    からなるものである請求項１に記載の多管式熱交換器の製造方法。
  4. 前記仕切板に、前記管の位置を一致させるための目印を設け、当該目印の位置を合わせた後に二枚の仕切板を重ね、伝熱管を挿入した後、一方の仕切板を伝熱管の他端側へスライドさせるようにした請求項２または３に記載の多管式熱交換器の製造方法。
  5. 第一の流体を通す複数の伝熱管と、当該伝熱管の両端側に設けられた仕切板と、左右の仕切板との間で囲まれた器室と、前記伝熱管の端部側に設けられたヘッダとを備えてなる多管式熱交換器において、前記仕切板を、
    前記伝熱管を挿入しうる複数のリング部材と、
    当該リング部材とリング部材との隙間を埋めるロウ材と、
    を設けて構成したことを特徴とする多管式熱交換器。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR892980A (fr) * 1942-04-09 1944-05-25 Ig Farbenindustrie Ag échangeur de chaleur tubulaire
FR1135923A (fr) * 1954-08-30 1957-05-06 Standard Thomson Corp Perfectionnements apportés aux noyaux d'échangeurs de chaleur et à leur procédéde fabrication

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