JP2005037062A - アルミニューム製熱交換器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 芯材１の外周面にろう材２が被覆されると共に、内面側に犠牲陽極材３が被覆されたアルミニューム製の帯状材を用い、その帯状材を幅方向に曲折して偏平チューブ５が構成され、その偏平チューブ５を多数並列してフラックスを用い炉中ろう付けで接合されてなるアルミニューム製熱交換器において、
ろう付けを良好に行い得ると共に、ろう付け後の強度の高いアルミニューム製熱交換器の提供。
【解決手段】 ろう材２がＡｌ−Ｓｉ合金であり、芯材１がＳｉを０．４〜１．２重量％含むＡｌ−Ｓｉ合金であり、犠牲陽極材３はＭｇが０．３〜０．７５重量％含まれるＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金を用いてなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、芯材にろう材と犠牲陽極材とを有するアルミニュームの帯状材を幅方向に曲折して偏平チューブを構成し、それを多数並列して熱交換器コアを構成し、ろう付け用のフラックスを用いて炉中で一体にろう付け固定してなるアルミニューム製熱交換器に関する。
外表面にろう材を被覆した帯状材を偏平管状に曲折し、その継目をろう材により一体に接合したアルミニューム製熱交換器が知られている。
さらには、偏平チューブとして断面Ｂ字状に形成したものも知られている。このように外表面にろう材を被覆した偏平チューブを等間隔に並列すると共に、各偏平チューブ間にコルゲート型のフィンを配置し、偏平チューブの両端をチューブプレートのチューブ挿通孔に挿通してコアを構成する。そしてろう材の表面等に予めフラックスを付着させ、不活性ガスの雰囲気で炉中ろう付けを行って熱交換器を完成していた。
また、偏平チューブの内面に犠牲陽極材を被覆し、チューブ内面側の腐蝕を防止することも行われていた。
さらには、チューブの強度を向上させるため、犠牲陽極材にＭｇを１％以上含有するものを使用する場合もあった。このＭｇはろう付け後に母材側のＳｉ成分と結合し、母材にＭｇ2 Ｓｉ層を形成して、チューブの強度を増していた。
ところが、犠牲陽極材にＭｇを１％以上含有するものを使用する場合、フラックスを介し外面側のろう材と内面側の犠牲陽極材との間のろう付けを行うと、犠牲陽極材中のＭｇとフラックスが反応してろう付け性を悪化させることが判った。即ち、偏平チューブの接合部に漏れが生じることがある。
そこで本発明は、偏平チューブの強度を保ちつつ且つ接合部のろう付けを良好に行い得ることを課題とする。
請求項１に記載の本発明は、芯材(1) の外面側にろう材(2) が被覆されると共に、内面側に犠牲陽極材(3) が被覆されたアルミニューム製の帯状材を用い、その帯状材を幅方向に曲折して偏平チューブ(5) が構成され、
その偏平チューブ(5) を多数並列して、熱交換器コアが構成され、それらの各部品が一体にろう付け固定されてなるアルミニューム製熱交換器において、
前記ろう材(2) がＡｌ−Ｓｉ合金であり、前記芯材(1) がＳｉを０．４〜１．２重量％含むＡｌ−Ｓｉ合金であり、前記犠牲陽極材(3) はＭｇが０．３〜０．７５重量％含まれるＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金であり、前記ろう材(2) を介し且つ、ろう付け用のフラックスを用いて炉中ろう付けで接合されてなるアルミニューム製熱交換器である。
請求項２に記載の本発明は、請求項１において、
前記ろう材(2) がＳｉを７．５〜１２重量％含むアルミニューム合金であり、前記芯材(1) がＡ３００３のアルミニューム材にＳｉが０．４〜１．２重量％が加えらたものに相当し、前記犠牲陽極材(3) がＡ７０７２にＭｇが０．３〜０．７５重量％が加えられたものに相当するアルミニューム製熱交換器である。
本発明のアルミニューム製熱交換器は、その偏平チューブ５の外面側に被覆されたろう材２を介して、フラックスを用いて炉中ろう付けによって接合されるものである。そしてその芯材１は、Ａｌ−Ｓｉ合金であり、チューブ内面に被覆された犠牲陽極材３がＭｇを０．３〜０．７５重量％含むＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金である。
このように犠牲陽極材３にＭｇを０．３〜０．７５重量％含めることにより、ろう付け後にそのＭｇと芯材１のＳｉとが結合して、母材強度が向上する。しかもＭｇが０．７５重量％以下に抑えられているため、ろう材２によるろう付け性を充分確保し、気密性および液密性の高いアルミニューム製熱交換器を提供できる。
次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は本発明の熱交換器の偏平チューブのろう付け前における要部横断面拡大図であり、図２が同熱交換器の組立状態を示す要部平面図、図３は図２の III− III矢視断面略図、図４は同熱交換器の要部正面図である。
この熱交換器は、図４に示す如く定間隔に並列された多数の偏平チューブ５と各偏平チューブ５間に配置されたコルゲート型のフィン10とを有し、夫々の偏平チューブ５の両端がチューブプレート６のチューブ挿通孔に挿通されてコアが組立てられるものである。
この偏平チューブ５は、一例として図１及び図２に示す如く帯状材を曲折して断面Ｂ字状に形成したものである。なお、本発明の偏平チューブは、中央に仕切部のないものも含まれる。
この帯状材は芯材１の外面側にろう材２が被覆されると共に、内面側に犠牲陽極材３が被覆されたものである。
芯材１は一例として、Ａ３００３のアルミニューム材にＳｉを０．４〜１．２重量％加えた板材からなり、ろう材２はＳｉを７．５〜１２重量％含むアルミニューム合金である。
また、犠牲陽極材３はＡ７０７２にＭｇを０．３〜０．７５重量％加えたものに相当するアルミニューム合金である。そしてそれらの板材を圧接接合して３層のブレージングシートを形成したものである。
このような帯状材を、一例としてロールホーミングにより連続的に曲折し、幅方向の中央部を折り返し立ち上げすることにより仕切部４を形成し、帯状材の両縁部を内面側に折り返して、そこに折り返し縁部７を形成し、全体を偏平管状に曲折し、仕切部４の頂部に折り返し縁部７のろう材２が接触するように形成する。
なお、仕切部４の頂部には予めフラックス８が付着される。その付着方法は、一例として図５に示す如くチューブの成形の途中で、帯状材が断面略門形の状態のとき、その内面中央の仕切部４の頂部に容器12のフラックス８をフラックス塗布車13を介して付着させる。そのフラックス塗布車13は回転駆動され、その環状溝14にフラックス８を付着した状態で、仕切部４の中央部にそれを転写するものである。
また、フラックス８は、後に帯状材の両折り返し縁部７の突き当て面にも供給されると共に、偏平チューブ５の外面側にも付着される。
なお、フラックス８は公知のもの塩化物系或いはフッ化物系の何れでも用いることができる。一例として、ＫＦ−ＡｌＦ3 がある（また商品名ノコロックを用いることができる）。それらに粘着剤としてアクリル樹脂系のバインダーを用い、希釈剤としては、機械油や油等を用いることができる。
実験例
次に、本発明の材料成分を有するものと、それから外れた材料成分を有するものとを用意し、それらのろう付け性と強度を比較実験した。
先ず、犠牲陽極材は、それに含むＭｇの量を０．２％，０．３％，０．６％，０．７５％，０．８％，１．０％と夫々表１の如く変化させ、犠牲陽極材に含まれる他の成分はＡ７０７２と同等で、Ｚｎが１．０％，残部はＡｌである。
また、芯材はＡ３００３相当の材料にＳｉを１．０％加えたものである。即ち、Ｃｕが０．１５％，Ｓｉが１％，Ｍｎが１．２％，残部がＡｌである。
さらに、ろう材はＳｉを１０％含み残部がＡｌである。
このように犠牲陽極材のＭｇの各含有量に対し、ろう付け後の強度と、ろう付け性とを夫々確かめた。
Figure 2005037062
その結果、犠牲陽極材に含まれるＭｇの量が０．３％の場合は、強度が１４０ｋｇ／ｍｍ2 以上確保でき、Ｍｇの量がが０．２％では１２５ｋｇ／ｍｍ2 で所望の強度１４０ｋｇ／ｍｍ2 よりも小さい。
また、Ｍｇの量が０．８％の場合及び１．０％の場合は、強度が充分であるもののろう付け性に問題がある。即ち、フラックスとＭｇが反応してろう付け性を悪化させていた。従って、犠牲陽極材に含めるＭｇの量は強度とろう付け性の両者を満足するものとして、０．３〜０．７５重量％のＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金である。
なお、芯材にはＳｉを０．４〜１．２重量％程度含ませることができる。その場合でも、前記同様の結果が得られた。
本発明のアルミニューム製熱交換器の偏平チューブであって、ろう付け前における要部拡大図。 同熱交換器の組立状態を示す要部平面図。 図２の III− III矢視断面略図。 本発明のアルミニューム製熱交換器の要部正面図。 同熱交換器の偏平チューブの仕切部４におけるフラックス塗布状態を示す説明図。
符号の説明
１ 芯材
２ ろう材
３ 犠牲陽極材
４ 仕切部
５ 偏平チューブ
６ チューブプレート
７ 折り返し縁部
８ フラックス
９ チューブ挿通孔
10 フィン
11 タンク本体
12 容器
13 フラックス塗布車
14 環状溝

Claims (2)

  1. 芯材(1) の外面側にろう材(2) が被覆されると共に、内面側に犠牲陽極材(3) が被覆されたアルミニューム製の帯状材を用い、その帯状材を幅方向に曲折して偏平チューブ(5) が構成され、
    その偏平チューブ(5) を多数並列して、熱交換器コアが構成され、それらの各部品が一体にろう付け固定されてなるアルミニューム製熱交換器において、
    前記ろう材(2) がＡｌ−Ｓｉ合金であり、前記芯材(1) がＳｉを０．４〜１．２重量％含むＡｌ−Ｓｉ合金であり、前記犠牲陽極材(3) はＭｇが０．３〜０．７５重量％含まれるＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ合金であり、そのろう材(2) を介し且つ、ろう付け用のフラックスを用いて炉中ろう付けで接合されてなるアルミニューム製熱交換器。
  2. 請求項１において、
    前記ろう材(2) がＳｉを７．５〜１２重量％含むアルミニューム合金であり、前記芯材(1) がＡ３００３のアルミニューム材にＳｉが０．４〜１．２重量％が加えらたものに相当し、前記犠牲陽極材(3) がＡ７０７２にＭｇが０．３〜０．７５重量％が加えられたものに相当するアルミニューム製熱交換器。
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