JP2004050185A

JP2004050185A - 熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JP2004050185A
Application number: JP2002206961A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Nishikawa; 西川　宏之; Satoshi Nohira; 野平　智
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2002-07-16
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】ろう付け予定部にフラックスを含む溶融層７を形成した後に仮組み付けを行う熱交換器の製造方法において、チューブ３とフィン４とのろう付け不良を防止する。
【解決手段】ろう付けを行う前の状態での、溶融層７の１層分の厚さを５０μｍ以下とする。これによると、ろう付け時に溶融層７のフラックス等が溶融してチューブ３とフィン４とのろう付け予定部に隙間が発生しても、その隙間が小さいためフィン４の反発力によりフィン４がチューブ３に確実に密着し、従ってチューブ３とフィン４とのろう付け不良を防止することができる。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ろう付け接合されるアルミニウム製熱交換器の製造方法に関し、例えば車両用空調装置の冷媒蒸発器や凝縮器に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的なアルミニウム製熱交換器においては、チューブ内にインナフィンを配置し、チューブとアウターフィンとを交互に積層して仮組み付けした後、仮組み付けしたものを加熱してチューブと各フィンとをろう付けするようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、ろう付け予定部にろう材およびフラックスを保持させた後に仮組み付けを行う場合には、ろう付け時にろう材およびフラックスが溶融してチューブと各フィンとのろう付け部に隙間が発生する。そして、フィンはその反発力によりチューブに密着しようとするが、フィンの反発力以上に隙間が大きい場合にはフィンはチューブに密着できず、いわゆるコア割れと称する、チューブと各フィンとのろう付け不良が発生する。
【０００４】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ろう付け予定部にフラックスを含む溶融層を形成した後に仮組み付けを行う熱交換器の製造方法において、チューブとフィンとのろう付け不良を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、内部に流体通路（２）を有し積層配置されたアルミニウム製の多数のチューブ（３）と、チューブ（３）間に配置されたアルミニウム製の波形状のアウターフィン（４）とを備え、チューブ（３）とアウターフィン（４）とのろう付け予定部に、フラックスを含むと共にろう付け時に溶融する溶融層（７）を形成した後、チューブ（３）とアウターフィン（４）とを所定構造に組み付けてチューブ（３）とアウターフィン（４）とをろう付けする熱交換器の製造方法において、ろう付けを行う前の状態での、溶融層（７）の１層分の厚さを５０μｍ以下とすることを特徴とする。
【０００６】
これによると、ろう付け時に溶融層のフラックス等が溶融してチューブとフィンとのろう付け予定部に隙間が発生しても、その隙間が小さいためフィンの反発力によりフィンがチューブに確実に密着し、従ってチューブとフィンとのろう付け不良を防止することができる。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、内部に流体通路（２ａ）を有し積層配置されたアルミニウム製の多数のチューブ（３ａ）と、チューブ（３ａ）の内部に配置されたアルミニウム製の波形状のインナーフィン（８）と、チューブ（３ａ）間に配置されたアルミニウム製の波形状のアウターフィン（４）とを備え、チューブ（３ａ）とインナーフィン（８）とのろう付け予定部に、フラックスを含むと共にろう付け時に溶融する第１溶融層を形成し、チューブ（３ａ）とアウターフィン（４）とのろう付け予定部に、フラックスを含むと共にろう付け時に溶融する第２溶融層を形成した後、チューブ（３ａ）とインナーフィン（８）とアウターフィン（４）とを所定構造に組み付けてチューブ（３ａ）とインナーフィン（８）とアウターフィン（４）とをろう付けする熱交換器の製造方法において、ろう付けを行う前の状態での第１溶融層の１層分の厚さを第１溶融層厚さ（ｔ１）とし、ろう付けを行う前の状態での第２溶融層の１層分の厚さを第２溶融層厚さ（ｔ２）としたとき、第１溶融層厚さ（ｔ１）と第２溶融層厚さ（ｔ２）との和を５０μｍ以下とすることを特徴とする。
【０００８】
これによると、ろう付け時に溶融層のフラックス等が溶融して、チューブとインナーフィンおよびアウターフィンとのろう付け予定部に隙間が発生しても、その隙間が小さいためインナーフィンおよびアウターフィンの反発力によりインナーフィンおよびアウターフィンがチューブに確実に密着し、従ってチューブとインナーフィンおよびアウターフィンとのろう付け不良を防止することができる。
【０００９】
なお、本明細書でいうアルミニウムは、純アルミニウム、およびアルミニウム合金の両方を含む。
【００１０】
また、上記した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１、図２は本発明を車両用空調装置の冷凍サイクルにおける冷媒蒸発器１に適用した第１実施形態を示している。なお、図１はこの蒸発器１の全体構成を示す正面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図２はろう付けを行う前の状態を示している。
【００１３】
蒸発器１は、内部に多数の流体通路２を押し出し加工で成形した押し出し多穴偏平チューブ３が積層して配置され、隣接するチューブ３間に波板状のアウターフィン４が配置されている。チューブ３の積層方向の両端にはサイドプレート５が配置され、チューブ３およびサイドプレート５の長手方向の両端には、チューブ３への冷媒の分配或いはチューブ３からの冷媒の集合を行うタンク６が配置されている。
【００１４】
上記構成になる蒸発器１は、車両用空調装置の空調ユニットケース（図示せず）内に設置され、送風機（図示せず）からの送風空気が図１の紙面垂直方向に流れるようになっている。また、図示しない膨張弁で減圧され膨張した低温低圧の気液二相冷媒が、一方のタンク６に導入された後、各チューブ３に分配されて流体通路２に流入するようになっている。そして、このチューブ３内の流体通路２を流れる冷媒とチューブ３の外部を流れる送風空気とを熱交換させて、送風空気を冷却・除湿するようになっている。
【００１５】
蒸発器１の各構成部品はいずれもアルミニウム（アルミニウム合金を含む）よりなる。そして、本実施形態では、チューブ３およびアウターフィン４はろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材（例えばＡ３００３）よりなり、チューブ３とアウターフィン４とのろう付け予定部に、ペースト状のろう材およびフラックスを塗布して、溶融層７を形成している。
【００１６】
次に、蒸発器１の製造方法を説明する。まず、蒸発器１の各構成部品を所定形状に加工する。次に、チューブ３とアウターフィン４とのろう付け予定部に溶融層７を形成する。次いで、蒸発器１の各構成部品を図に示す所定の熱交換器構造に仮組み付けする。そして、チューブ３の積層方向両側から適宜の治具にて締めつけ力を加えて、熱交換器構造の仮組み付け状態を保持する。
【００１７】
次に、この仮組み付け状態を保持したまま、ろう付け炉内に仮組付体を搬入し、不活性ガスが充填されたろう付け炉内にて仮組付体をろう材の融点まで加熱して、仮組付体各部のろう付け予定部をろう付けする。これにより、蒸発器１全体の組付けを完了する。
【００１８】
ここで、ろう付けを行う前の状態での溶融層７の厚さｔ（以下、溶融層厚さという）をパラメータとし、コア割れ量でろう付け性の評価を行った。
【００１９】
なお、コア割れ量の定義は次の通りである。すなわち、図３に示すように、ろう付け後においてチューブ３とアウターフィン４とが密着していない部位の、チューブ積層方向の隙間寸法を１段あたりのコア割れ量ｔｃとし、各段毎のコア割れ量ｔｃを合計したものをコア割れ量としている。
【００２０】
図４は溶融層厚さｔに対するコア割れ量の評価結果を示すもので、図４中の白丸はアウターフィン４の板厚が１００μｍの場合の結果であり、図４中の黒丸はアウターフィン４の板厚が５０μｍの場合の結果である。
【００２１】
図４に示すように、アウターフィン４の板厚が１００μｍの場合は、溶融層厚さｔを５０μｍ以下にしたときに、コア割れ量が０となり、ろう付け不良は発生しない。すなわち、ろう付け時に溶融層７のろう材およびフラックスが溶融して、チューブ３とアウターフィン４とのろう付け予定部に隙間が発生しても、溶融層厚さｔが小さければその隙間も小さいためアウターフィン４の反発力によりアウターフィン４がチューブ３に確実に密着し、ろう付け不良を防止することができる。なお、アウターフィン４の板厚が５０μｍの場合は、溶融層厚さｔを３０μｍ以下にしたときにコア割れ量が０となる。
【００２２】
（第２実施形態）
上記実施形態では押し出し加工で成形した多穴偏平チューブ３を用いたのに対し、本実施形態では、偏平状にプレス成形して内部に流体通路２ａを形成したチューブ３ａを用いている。なお、図５はチューブ３ａ近傍の要部の断面図、図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００２３】
図５、図６に示すように、流体通路２ａ中に波板状のアルミニウム製のインナーフィン８を配置している。そして、本実施形態では、インナーフィン５は、ろう材をクラッドしてないアルミニウムベア材（例えばＡ３００３）よりなる。一方、チューブ３およびアウターフィン４は、アルミニウム芯材（例えばＡ３０００番系の材料）にろう材（例えばＡ４０００番系の材料）をクラッドしたクラッド材よりなる。より詳細には、チューブ３は、アルミニウム芯材層３１の内側にろう材層３２が配置された片面クラッド材であり、アウターフィン４は、アルミニウム芯材層４１の両側にろう材層４２が配置された両面クラッド材である。
【００２４】
本実施形態の蒸発器１を製造するにあたっては、まず、フラックスの付着性をよくするためのバインダーや溶剤を混合したフラックス液中に、チューブ３を浸漬して、チューブ３の表面にフラックスを塗布し、フラックス層９を形成する。次いで、蒸発器１の各構成部品を所定の熱交換器構造に仮組み付けし、以下、第１実施形態と同様の手順で仮組付体各部のろう付け予定部をろう付けする。
【００２５】
ここで、チューブ３とインナーフィン８とのろう付け予定部における、チューブ３のろう材層３２とフラックス層９は、本発明の第１溶融層に相当し、チューブ３とアウターフィン４とのろう付け予定部における、アウターフィン４のろう材層４２とフラックス層９は、本発明の第２溶融層に相当する。
【００２６】
そして、ろう付けを行う前の状態での第１溶融層の１層分の厚さを第１溶融層厚さｔ１とし、ろう付けを行う前の状態での第２溶融層の１層分の厚さを第２溶融層厚さｔ２としたとき、第１溶融層厚さｔ１と第２溶融層厚さｔ２との和である溶融層厚さｔを、５０μｍ以下とすることにより、コア割れ量を０にすることができる。
【００２７】
すなわち、ろう付け時にろう材層３２、４２のろう材およびフラックス層９のフラックスが溶融して、チューブ３と各フィン４、５とのろう付け予定部に隙間が発生しても、溶融層厚さｔが小さければその隙間も小さいため各フィン４、５の反発力により各フィン４、５がチューブ３に確実に密着し、ろう付け不良を防止することができる。
【００２８】
（他の実施形態）
▲１▼上記第１実施形態では、共にアルミニウムベア材からなるチューブ３とアウターフィン４とをろう付けするために、ペースト状のろう材およびフラックスを塗布して溶融層７を形成したが、フラックスとＳｉ粉末とバインダとを混合したノコロックシルをチューブ３とアウターフィン４とのろう付け予定部に塗布して溶融層７を形成してもよい。
【００２９】
この場合、ろう付け時の加熱によりノコロックシルのＳｉがチューブ３やアウターフィン４のアルミニウムと反応して、アルミニウムより融点の低い共晶組成が形成され、それによりチューブ３とアウターフィン４とがろう付けされる。
【００３０】
▲２▼上記第１実施形態では、チューブ３およびアウターフィン４を共にアルミニウムベア材としたが、アウターフィン４を両面クラッド材としてもよい。この場合、ろう材が不要であるため、フラックスのみを塗布して溶融層７を形成する。
【００３１】
▲３▼上記第２実施形態では、インナーフィン５はベア材とし、チューブ３およびアウターフィン４はクラッド材としたが、例えば、チューブ３をベア材とし、アウターフィン４およびインナーフィン５を両面クラッド材としてもよい。さらには、チューブ３を両面クラッド材とし、アウターフィン４およびインナーフィン５をベア材としてもよい。
【００３２】
▲４▼蒸発器以外の熱交換器（例えば、空調用の凝縮器、ヒータコア、エンジン冷却用ラジエータ）にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う要部の断面図である。
【図３】コア割れ部を示す要部の模式図である。
【図４】溶融層厚さｔとコア割れ量との関係を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の要部の断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１…蒸発器（熱交換器）、２、２ａ…流体通路、３、３ａ…チューブ、
４…アウターフィン、７…溶融層。

Claims

内部に流体通路（２）を有し積層配置されたアルミニウム製の多数のチューブ（３）と、前記チューブ（３）間に配置されたアルミニウム製の波形状のアウターフィン（４）とを備え、
前記チューブ（３）と前記アウターフィン（４）とのろう付け予定部に、フラックスを含むと共にろう付け時に溶融する溶融層（７）を形成した後、前記チューブ（３）と前記アウターフィン（４）とを所定構造に組み付けて前記チューブ（３）と前記アウターフィン（４）とをろう付けする熱交換器の製造方法において、
前記ろう付けを行う前の状態での、前記溶融層（７）の１層分の厚さを５０μｍ以下とすることを特徴とする熱交換器の製造方法。
内部に流体通路（２ａ）を有し積層配置されたアルミニウム製の多数のチューブ（３ａ）と、前記チューブ（３ａ）の内部に配置されたアルミニウム製の波形状のインナーフィン（８）と、前記チューブ（３ａ）間に配置されたアルミニウム製の波形状のアウターフィン（４）とを備え、
前記チューブ（３ａ）と前記インナーフィン（８）とのろう付け予定部に、フラックスを含むと共にろう付け時に溶融する第１溶融層を形成し、前記チューブ（３ａ）と前記アウターフィン（４）とのろう付け予定部に、フラックスを含むと共にろう付け時に溶融する第２溶融層を形成した後、前記チューブ（３ａ）と前記インナーフィン（８）と前記アウターフィン（４）とを所定構造に組み付けて前記チューブ（３ａ）と前記インナーフィン（８）と前記アウターフィン（４）とをろう付けする熱交換器の製造方法において、
前記ろう付けを行う前の状態での前記第１溶融層の１層分の厚さを第１溶融層厚さ（ｔ１）とし、前記ろう付けを行う前の状態での前記第２溶融層の１層分の厚さを第２溶融層厚さ（ｔ２）としたとき、前記第１溶融層厚さ（ｔ１）と前記第２溶融層厚さ（ｔ２）との和を５０μｍ以下とすることを特徴とする熱交換器の製造方法。