JP2002144078A - 線状アルミニウムろう材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で接合部にのみ局所的にフラックスとろ
う材を供給できる、変形自在なフラックス付きろう材を
提供しようとするものである。 【解決手段】 表面にバインダーを使用してフラックス
を付着させた線状ろう材とした。ろう材表面にバインダ
ーを使用してフラックスが強固に付着されているので、
変形加工した場合にもフラックスの脱落が無く、接合部
分に適正量のろう材とフラックスを供給できるので、ろ
う付け接合が完全に行われ、しかも奇麗に仕上げること
ができる。その上特別高価な設備も必要としないので、
安価にろう材を大量供給することができる。このフラッ
クス付き線状ろう材を使用すれば、ヘッダーパイプとキ
ャップとの接合部等のろう付け接合をする箇所に局所的
に適量のろう材とフラックスを供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば一対のヘ
ッダーパイプとこれらのヘッダーパイプ間に架設され
た、複数の扁平チューブと該扁平チューブに付設された
フィンとを有する熱交換器の製造等に使用するのに有用
な線状ろう材に関するものであって、さらに詳しくは、
表面にバインダーを使用してフラックスを付着させた線
状ろう材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空調機や自動車用に使用されてい
る熱交換器においては、ヘッダーパイプと称される左右
一対の管体の間に、ヘッダーパイプと直角に互いに平行
に間隔を保って多数のチューブを架設し、各チューブの
端部をヘッダーパイプの側面に接続して、各チューブの
内部空間とヘッダーパイプの内部空間とを連通させ、複
数のチューブの間にフィン部材を配置して、熱交換性を
高めた構造の、いわゆるパラレルフロー形式の熱交換器
が知られている。この形式の熱交換器においては、ヘッ
ダーパイプの内部と各チューブの内部を熱媒体が循環
し、各チューブ間に配置されたフィンを介して熱媒体が
熱交換できるようになっている。通常、この形式の熱交
換器は、熱伝導率の良いアルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金で構成され、ヘッダーパイプとチューブあるい
はチューブとフィンとはろう材により接合されている。

【０００３】ヘッダーパイプには、ろう付性を考慮して
アルミ−シリコン（Ａｌ−Ｓｉ）合金等のろう材層をあ
らかじめアルミニウム合金プレートにクラッド圧着した
ブレージングシートを用い、このブレージングシートを
円筒形になるように張り合わせてろう付したヘッダーパ
イプが用いられている。あるいはまた、アルミニウム合
金製のパイプの表面に粉末ろう材をバインダーと共に塗
布して、あらかじめパイプ表面にろう材層を形成したヘ
ッダーパイプも用いられている。ヘッダーパイプの端末
はキャップを取り付けて封止してあり、ヘッダーパイプ
の側面にコネクタパイプを取り付けて熱媒体の出入り口
としている。また、ヘッダーパイプの内部には、ところ
どころに仕切板を挿入して熱媒体をできるだけ長い経路
で循環させて、熱効率を向上させるようにしてある。ま
た、チューブには、ろう材とクラッドしたブレージング
材を成形した断面円形のチューブや、押出成形加工され
た多穴扁平チューブが多用されている。この多穴扁平チ
ューブにもあらかじめ扁平チューブ表面に溶射や粉末ろ
う材の塗布によりろう材層を形成した扁平チューブが用
いられている（特開平１０−２４６５９２、特開平９−
２６９２００参照）。そしてこれらのヘッダーパイプに
扁平チューブ挿入用のスリットを形成しておき、このス
リットに扁平チューブを差し込み、扁平チューブ表面に
所定の間隔を保ってフィンを取り付け、該ろう材の融点
以上の温度に加熱して、ヘッダーパイプ表面及び扁平チ
ューブ表面のろう材層を加熱溶融させて流動化させて、
ヘッダーパイプと扁平チューブとの接合部分及び扁平チ
ューブとフィンとの接合部分をろう材で覆った後冷却し
て、ヘッダーパイプと扁平チューブもしくは扁平チュー
ブとフィンをろう付接合して、熱交換器としている。あ
るいはまた、フィン材としてろう材がクラッドされたク
ラッドフィンを使用し、フィンを扁平チューブに接合し
て熱交換器としている。

【０００４】熱交換器のヘッダーパイプのキャップ、コ
ネクタパイプ、仕切り板、フランジあるいはブラケット
等は主にヘッダーパイプに使用しているブレージングシ
ートのろう材によってろう付けされている。しかし、ブ
レージングシートのろう材は、ろう付けに必要な部分の
みに設置することができないため、ろう付けの必要でな
い部分にも無駄なろう材が設置されるので、材料のコス
トアップの要因となっていた。また、フラックスについ
ても同様である。接合部材の全面にわたって多量のフラ
ックスが必要でない部分にもフラックスが塗布されるた
め、フラックスが無駄になりコストアップの要因となっ
ていた。さらに、余分に塗布されたフラックスはろう付
炉内を汚染するので炉内をクリーニングする頻度を増や
さねばならない事態を招いていた。また余剰のフラック
スは、ろう付け後の接合部材の表面に残留して灰色ない
し白色のシミを生じ、色調ムラを呈して外観体裁を損な
うばかりか、その後の表面処理の支障となるといった問
題があった。

【０００５】この問題を解決するため、特開平４−１１
１９９４号公報には、表面にフラックス皮膜を形成した
線状のろう材を準備し、この線状ろう材を接合しようと
する当接部に配置してろう付けする方法が開示されてい
る。この方法によれば、接合部材にフラックスを塗布す
る必要が無くなるから、接合部位及びその周辺部に多量
のフラックスが付着するのを防止でき、ろう付炉内の汚
染や炉内へのフラックスの蓄積等に対する、炉内クリー
ニングの頻度を少なくできるようになるとされている。
さらに、ろう付けに必要とする以上のフラックスの無駄
な使用を回避できるのでコストダウンが可能となり、残
留フラックスによる接合後のシミや色調ムラの発生を回
避することが可能とされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記の技術は
主にドライプロセスでフラックスを付着させるので、真
空設備等の大がかりで特殊な成膜設備を必要とし、ろう
材のコストダウンに逆行する結果を招く。また、フラッ
クスの付着量も少なく、十分な量のフラックスを付着さ
せるには生産性も上がらず高価な物になり、大量生産す
る熱交換器の製造に使用するろう材としては適さない難
点がある。また、パラレルフロー形式の熱交換器を製造
する際に、ヘッダーパイプのキャップ部分等の複雑な局
面の接合部にのみ、局所的に供給できる変形自在のフラ
ックス付きろう材が有れば、ろう材やフラックスの使用
量を大幅に節減することが可能となるが、このような用
途に適するフラックス付きろう材は、未だ知られていな
い。本発明の目的は、上記問題点を解消し、安価で複雑
な曲面の接合部にのみ局所的にフラックスとろう材を供
給できる、変形自在なフラックス付きろう材を提供しよ
うとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解消するた
め本発明の線状アルミニウムろう材は、表面にバインダ
ーを使用してフラックスを付着させた線状ろう材とし
た。このような線状ろう材とすれば、ろう材表面にバイ
ンダーを使用してフラックスが強固に付着しているの
で、線状ろう材を変形加工した場合にもフラックスの脱
落が無く、接合部分に適正量のろう材とフラックスを供
給できるので、ろう付け接合が完全に行われ、しかも奇
麗に仕上げることができる。その上ろう材やフラックス
の節減がはかれて、かつ特別高価な設備も必要としない
ので、安価にろう材を供給することができる。

【０００８】本発明の線状アルミニウムろう材では、フ
ラックスの付着量は２〜１００ｇ／ｍ² とするのが適当
である。また、バインダーには５５０℃以下の温度で分
解・蒸発する樹脂組成物、例えばアクリル系樹脂などを
使用するのが適する。フラックスは接合部分の部材表面
の酸化膜を分解除去して、ろう材による接合を確実なも
のとする機能を有し、フラックス量が少なすぎると接合
が不完全になる恐れがあり、フラックス量が多すぎると
接合部にシミや色ムラが残ると共に、後続の表面処理の
障害となる。また、バインダーはフラックスを線状ろう
材の表面に強固に付着させる接着剤の役目をするもので
あって、ろう付けには直接関係ない。従って、ろう付け
温度に達したならば分解・蒸発して揮散するアクリル系
樹脂などの樹脂組成物が好んで使用できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で使用する線状アルミニウ
ムろう材は、融点、接合部の耐食性、強度あるいは作業
性等の点からＡｌ−Ｓｉ系合金が用いられる。アルミニ
ウムろう材は、JIS Z 3263に規定されている JIS 4343,
4045等のＡｌ−Ｓｉ合金が使用できる。太さは直径０．
５〜３．２ｍｍ程度が適する。フラックスはアルミニウ
ム表面の酸化皮膜を除去し、溶融ろう材の濡れ性及び流
動性を良くするためのものである。本発明で使用するフ
ラックスは、非腐食性フラックスが使用でき、特に限定
するものではないが、たとえばＫＡｌＦ₄ とＫ ₃ＡｌＦ₆
からなるフッ化物系フラックスを好んで用いることがで
きる。

【００１０】バインダーは線状アルミニウムろう材の表
面にフラックスを強固に付着させるためのものであり、
ろう付けには直接作用を及ぼさない。従って、常温では
適度な粘着力を有し、５５０℃以下の温度で分解・蒸発
する樹脂組成物が望ましい。例えば、分子量が１０００
〜１００００のアクリル系、メタクリル系、セルロース
系、ポリウレタン系、エポキシ系、フェノール系あるい
はポリビニルアルコール系等の樹脂組成物を使用するの
が好ましい。これらバインダーとなる樹脂組成物を水、
アルコール類等の溶剤中に溶かし、さらにフラックスを
分散させたものを線状アルミニウムろう材表面に付着さ
せる。付着の方法も特に制限はなく、浸漬、スプレー、
フローコーターあるいは刷毛塗り等、ろう材の太さとフ
ラックスの付着量に応じて適宜選択すれば良い。線状ろ
う材表面へのフラックスの付着量は、線状ろう材の太さ
によっておのずと限界があるが、２〜１００ｇ／ｍ² 程
度が適する。フラックスの付着量が２ｇ／ｍ²未満で
は、ろう付けに際して充分な流動性が得られない場合が
起こり、１００ｇ／ｍ² を越えるとフラックス過剰とな
って流出し、シミや色ムラの原因となる恐れがある。ろ
う付け部材の形状、寸法等の状況を基に線状ろう材の太
さを選択し、さらに繰り返し塗布する等の手段でフラッ
クスの付着量を最適値に選択した後、乾燥して本発明の
線状アルミニウムろう材を得る。

【００１１】次に、上記のようにして得た線状アルミニ
ウムろう材を使用して、例えば熱交換器を製造する方法
について説明する。図１は、パラレルフロー型の熱交換
器の一例を示すもので、この熱交換器１００は左右に配
置されたヘッダーパイプ１，２と、これらのヘッダーパ
イプ１，２の間に相互に間隔を保って平行に、かつヘッ
ダーパイプ１，２に対して直角に接合された複数の扁平
多穴チューブ３と、扁平多穴チューブ３に付設された波
形のフィン４を主体として構成されている。ヘッダーパ
イプ１，２の端末はキャップ５を取り付けて封止されて
いる。また、ヘッダーパイプ１，２の側面には、外部の
熱媒体と接続するためのコネクタパイプ６が取り付けら
れている。さらに、ヘッダーパイプ１，２の途中には、
熱媒体の流れを扁平多穴チューブ３の方向に導くための
仕切板７が挿入されている。これらヘッダーパイプ１，
２、扁平多穴チューブ３、フィン４、キャップ５、コネ
クタパイプ６及び仕切板７等は、それぞれ熱伝導性の良
いアルミニウム合金から構成されている。

【００１２】例えばヘッダーパイプ１，２の一端にキャ
ップ５を接合する場合には、本発明のバインダーを使用
してフラックスを表面に付着させた線状ろう材８を、図
２に示すようにキャップ５の直径に合わせて円環状に曲
げ加工し、この環状の線状ろう材８を図３（ａ）に示す
ようにキャップ５中央の凸部にはめ込み、図３（ｂ）に
示すようにろう材付きのキャップとした後、ヘッダーパ
イプ１，２の先端部にキャップ５を挿入し、ろう材の溶
融温度以上に加熱して該ヘッダーパイプと該キャップと
をろう付け接合する。また、コネクタパイプ６をヘッダ
ーパイプ１，２に接合するには、図４に示すようにコネ
クタパイプ６に本発明のバインダーを使用してフラック
スを表面に付着させた線状ろう材８を巻き付け、ヘッダ
ーパイプ１，２の取付孔に差し込んで、ろう材の溶融温
度以上に加熱することにより該ヘッダーパイプと該コネ
クタパイプとをろう付け接合する。

【００１３】さらに、仕切板７をヘッダーパイプ１，２
に接合するには、図５（ａ）に示すように仕切板７の周
縁に本発明のバインダーを使用してフラックスを表面に
付着させた線状ろう材８を配置し、この線状ろう材を具
備した仕切板７を図５（ｂ）に示すようにヘッダーパイ
プ１，２に設けたスリット９に挿入した後、ろう材の溶
融温度以上に加熱することにより該ヘッダーパイプと該
仕切板とをろう付け接合する。この方法によれば接合部
近傍にのみフラックスとろう材を配置するので、フラッ
クス及びろう材の使用量を必要最小限に抑えられ、材料
の無駄が無くなるのでコストダウンに寄与することがで
きる。また、余分なフラックスを使用しないですむので
フラックスの流出も無く、奇麗な仕上がりとなる。

【００１４】

【作用】本発明は、線状ろう材の表面にバインダーを使
用して適量のフラックスを強固に付着させ、線状ろう材
を曲げ加工してもフラックスが脱落しないようにして複
雑な曲面にも適応可能なフラックス付き線状ろう材とし
た。従って、本発明の線状ろう材を使用して、一対のヘ
ッダーパイプと、これらヘッダーパイプ間に架設された
複数の扁平チューブと、扁平チューブに付設されたフィ
ンを具備してなる熱交換器において、局所的にろう材を
使用する部位のみに必要適量のろう材とフラックスを供
給するようにした。その結果、無駄なろう材とフラック
スの使用を避け、過剰フラックスによる接合面の汚れが
回避できるようになる。

【００１５】

【実施例】以下実施例を用いて説明する。 （実施例）熱交換器を製造するのに際し、ヘッダーパイ
プ先端に直径２５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの３００３合金
からなるキャップを接合した。接合にあたっては、ろう
付け接合用の線状ろう材として、表１に示すような線径
のろう材（ＪＩＳ ４０４５）を準備し、フラックスと
してＫＡｌＦ₄ とＫ₃ＡｌＦ₆からなるフッ化物系フラッ
クスを使用し、表１に示す量でろう材表面に付着させ
た。フラックスを付着させる方法は、バインダーとして
分子量５０００のポリアクリル酸ブチルを使用し、イソ
プロピルアルコール１０００重量部に対してバインダー
１００重量部及びフラックス６５０重量部を配合したス
ラリーを作り、線状ろう材表面にスプレーして乾燥させ
た。フラックスの付着量はスプレーの繰り返しにより調
整した。上記のようにして得た線状ろう材を、図２に示
すようにヘッダーパイプの外形に合わせ、直径２５ｍｍ
の円環状に加工した。この際、線状ろう材の曲げ加工に
よる表面のフラックスの脱落の有無を観察した。この結
果を表１に併記する。

【００１６】

【表１】

【００１７】線状ろう材の曲げ加工性の評価方法は、表
１の線状ろう材の加工性の評価において、付着させたフ
ラックスの脱落の認められないものに◎印を、極少量の
フラックスの脱落が認められたものに○印を、少量のフ
ラックス脱落が認められたものに△印、フラックスの脱
落が著しいものに×印を付した。

【００１８】次いで、図３（ａ）に示すようにこの円環
状の線状ろう材８をヘッダーパイプ５中央部の凸部には
め込んで図３（ｂ）のように配置し、次いで、この線状
ろう材を具備したキャップ５をヘッダーパイプの端部に
載せてかぶせ、扁平多穴チューブとフィンとを所定の寸
法・形状に組み立てた後、窒素雰囲気中で６００℃×３
分の条件で加熱し、ろう付接合して熱交換器を製造し
た。この際のろう付け性を、形成されたフィレットの形
状とろう材の流動性から評価した。その結果も表１に併
記する。表１のろう付性の評価においては、ヘッダーパ
イプとキャップとの接合部について、接合状態を目視観
察して溶融したろう材がフィレットを形成し、ヘッダー
パイプとキャップとの間に大きなフィレットを形成して
いる場合は◎印、フィレットの大きさが中程度の場合は
○印、フィレット大きさがやや小さい場合は△印を付
し、フィレットの形成が不完全な場合には×印を付し
た。また、比較のためバインダーを使用せずに、フラッ
クスの粘着力のみを利用して線状ろう材にフラックスを
付着させて、実施例と同様にしてヘッダーパイプとキャ
ップとを接合した。この結果も表１に併記する。

【００１９】表１の結果から、本発明の線状ろう材を使
用した場合には、ヘッダーパイプとキャップとの接合部
には綺麗なフィレットが形成されてフラックスの流出も
無く、良好なろう付接合が得られることが判明した。

【００２０】

【発明の効果】本発明の線状ろう材は特殊な成膜設備を
必要とせずにフラックスをろう材表面に付着させること
ができ、フラックスは強固にろう材表面に付着している
ので、複雑な曲げ加工をしてもフラックスが脱落するこ
とはない。また、本発明の熱交換器の製造方法によれ
ば、パラレルフロー形式の熱交換器を製造する際に、ヘ
ッダーパイプのキャップ部分や仕切板、コネクタパイプ
あるいはフランジ等の複雑な曲面の接合部にのみ、局所
的にろう材やフラックスを供給できるので、ろう材やフ
ラックスの使用量を大幅に節減することが可能となる。
その結果、効率良い熱交換器の製造方法を提供すること
ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 熱交換器の構造を説明する外観図である。

【図２】 本発明の線状ろう材を円環状に加工した外観
を示す図である。

【図３】 本発明の線状ろう材を使用してヘッダーパイ
プとキャップとを接合する工程を説明する図である。

【図４】 コネクタパイプに本発明の線状ろう材を巻き
付けた際の外観を示す図である。

【図５】 ヘッダーパイプに本発明の線状ろう材を取り
付けた仕切板を接合する方法を説明する図である。

【符号の説明】

１，２・・・・・ヘッダーパイプ、３・・・・・扁平多穴チュー
ブ、４・・・・・フィン、５・・・・・キャップ、６・・・・・コネク
タパイプ、７・・・・・仕切板、８・・・・・線状ろう材、１００
・・・・・熱交換器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状アルミニウムろう材表面に、バイン
   ダーを使用してフラックスを付着させてなることを特徴
   とする線状アルミニウムろう材。
2. 【請求項２】 フラックスの付着量が２〜１００ｇ／ｍ
   ² であることを特徴とする請求項１に記載の線状アルミ
   ニウムろう材。
3. 【請求項３】 バインダーが５５０℃以下の温度で分解
   ・蒸発する樹脂組成物であることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載の線状アルミニウムろう材。
4. 【請求項４】 バインダーがアクリル系樹脂であること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の
   線状アルミニウムろう材。