JP2006145060A - アルミニウム熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 板材にて構成されるチューブと板材にて構成されるフィンとをろう付けするアルミニウム熱交換器において、チューブおよびフィン双方の耐食性向上を図る。
【解決手段】 チューブ１０用の板材は、芯材１０ｂと、芯材１０ｂのうち、チューブ１０の外側面となる一方の面にクラッドされた犠牲腐食材１０ｃとを有し、フィン用の板材は、ろう材をクラッドしていないアルミニウムベア材であり、チューブ１０の外側面にろう材粉末とフラックスとの混合組成物１０ｅを塗布し、この混合組成物１０ｅを用いてチューブ１０とフィンをろう付けし、このろう付け後もチューブ１０の外側面に犠牲腐食材１０ｃが残存している。
【選択図】 図３

Description

本発明は、板材により構成されるチューブの孔食防止と、板材により構成され、チューブの外側面にろう付けされるフィンの粒界腐食防止とを図るアルミニウム熱交換器に関するもので、車両用空調装置の凝縮器、蒸発器等に用いて好適なものである。

従来、車両用空調装置の凝縮器、蒸発器等に用いられるアルミニウム熱交換器では、チューブを押出多孔チューブで構成することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来技術では、チューブを押出多孔チューブで構成しているので、チューブにろう材をクラッドできない。そこで、Ａｌと共晶合金を形成してろう材として作用するＳｉ粉末とフラックスとの混合組成物を押出多孔チューブの表面に塗布することにより、この混合組成物のＳｉ粉末がろう材作用を発揮して、チューブとフィンとをろう付けするようにしている。なお、チューブにろう付けされるフィンは、波形状に曲げ成形された板材からなるコルゲートフィンが代表的である。

また、チューブを板材により構成するアルミニウム熱交換器も種々知られており、この場合は、後述の図８に例示するように、チューブを構成する板材またはフィンを構成する板材の芯材にろう材をクラッドして、チューブとフィンとの間をろう付けするようにしている。
特許第３３３７４１６号公報

ところで、車両用アルミニウム熱交換器においては、軽量化および材料費の低減のためにその構成部材の薄肉化が要求されている。この薄肉化のためには、高強度アルミニウム材料、具体的には比較的高濃度のＭｇを含有したＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金の適用が有効である。

しかし、この高強度アルミニウム材料は、材料強度の上昇に伴って変形抵抗が増大するので、押し出し成形性が低下する。従って、高強度アルミニウム材料をチューブ材として用いると、押出多孔チューブの生産性が低下するという問題が生じる。

この結果、高強度アルミニウム材料をチューブ材として用いる場合は、押出多孔チューブよりも、板材により構成されたチューブの方が生産性確保のために有利である。

図８は、チューブを板材により構成する従来技術のアルミニウム熱交換器において、チューブ用板材とフィン用板材との具体的材質の組み合わせ例１〜４を示す。なお、例１〜３のチューブ材は、芯材の両面に外側ろう材と内側ろう材とをクラッドした両面クラッド材である。

この外側ろう材はチューブとフィンとの接合用であり、一方、内側ろう材はチューブ用板材自体の接合用である。このため、例１〜３では、フィン材としてろう材をクラッドしていないアルミニウムベア材を用いている。

例１では、アルミニウム合金からなる芯材にろう材をクラッドしているだけであるので、芯材に対する犠牲腐食作用を発揮できず、チューブ材の耐食性（孔食防止作用）が実用上不十分である。

そこで、例２では、チューブ材の芯材と外側ろう材との間にＺｎを添加したアルミニウム合金からなる犠牲腐食材を設けてチューブ材の耐食性（孔食防止作用）を向上させている。ここで、犠牲腐食材は、アルミニウムよりも電位が卑となって、犠牲腐食作用を発揮するＺｎを添加したアルミニウム合金である。

また、例３では、アルミニウムに対する犠牲腐食作用を発揮するＺｎをろう材中に添加して、チューブ材の耐食性（孔食防止作用）の向上を図っている。

更に、例４では、フィン材として、芯材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材を用い、このフィン側のろう材によりチューブとフィンとをろう付けする。これにより、チューブ材の芯材の外側面には犠牲腐食材のみをクラッドして、チューブ材の耐食性（孔食防止作用）を向上させている。一方、チューブ材の芯材の内側面にはチューブ用板材の合わせ面の接合を行う内側ろう材をクラッドしている。

例２の構成において、チューブ芯材の片側面に対するクラッド率は、製造上の理由から例１のごとく外側ろう材のみをクラッドする場合も、例２のごとく外側ろう材と犠牲腐食材の両方をクラッドする場合も同じである。そして、外側ろう材のクラッド厚さはろう付け性確保のために犠牲腐食材のクラッド厚さよりも優先して設定される。

この結果、犠牲腐食材のクラッド厚さの必要量の確保が困難となって、犠牲腐食作用が不足するので、チューブ材の耐食性が低下することになる。特に、近年ではチューブ材の薄肉化が進展しているので、例２の構成であると、犠牲腐食材のクラッド厚さの確保、ひいてはチューブ材の耐食性の確保がますます困難となる。

また、例３の構成ではろう材自体に犠牲腐食用のＺｎを添加しているので、熱交換器使用状態においてろう材の選択的腐食が発生して、ろう付け部の耐食性低下が起きる。この結果、フィンがチューブより脱離する等の現象が比較的早期に発生する。

また、例４の構成では、チューブ材の芯材の外側面にクラッドした犠牲腐食材によりチューブ材の耐食性を向上できるが、その反面、ろう材がクラッドされるフィン材においては、ろう材中のＳｉがフィン芯材に拡散して、フィン芯材に粒界腐食を引き起こす。

すなわち、ろう付け加熱時に、ろう材中のＳｉが芯材内部の結晶粒の境界部分（粒界）に沿って優先的に拡散するという現象が発生する。特に、フィン材の板厚が０．０５ｍｍ程度の小さな値になっているので、Ｓｉの拡散がフィン材の板厚を貫通してしまう。

そして、この芯材内部へのＳｉ拡散部分（粒界部分）が周囲のＡｌ合金の結晶粒部分よりも電気化学的に電位が貴となる部分を形成するので、Ｓｉ拡散部分（粒界部分）の周囲が相対的に電位が卑となる部分を形成する。この結果、このＳｉ拡散部分（粒界部分）の周囲が選択的に腐食する。これがフィン芯材の粒界腐食であり、フィンの耐食性低下の大きな原因となっている。

なお、特許文献１では、チューブが押出多孔チューブであるので、ろう材と同様に犠牲腐食材もチューブにクラッドできない。そこで、押出多孔チューブの表面に犠牲腐食用のＺｎ溶射層を形成して、チューブの耐食性を向上することが考えられるが、この対策であると、Ｚｎ溶射層の形成のための特別な工程を追加する必要があり、コスト面で不利である。

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたもので、板材にて構成されるチューブと板材にて構成されるフィンとをろう付けするアルミニウム熱交換器において、チューブおよびフィン双方の耐食性向上を図ることを目的とする。

また、本発明は、製造コストの低減に有利なアルミニウム熱交換器を提供することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、板材にて構成されるチューブ（１０）と、板材にて構成されるフィン（１２）とをろう付けするアルミニウム熱交換器において、
前記チューブ（１０）用の板材は、芯材（１０ｂ）と、前記芯材（１０ｂ）のうち、前記チューブ（１０）の外側面となる一方の面にクラッドされた犠牲腐食材（１０ｃ）とを有し、
前記フィン（１２）用の板材は、ろう材をクラッドしていないアルミニウムベア材であり、
前記チューブ（１０）と前記フィン（１２）は、ろう材粉末を用いてろう付けされ、
前記チューブ（１０）の外側面には、ろう付け後も前記犠牲腐食材（１０ｃ）が残存していることを特徴としている。

これによると、チューブ（１０）とフィン（１２）をろう材粉末を用いてろう付けするから、チューブ（１０）用の板材およびフィン（１２）用の板材のいずれにもろう材をクラッドする必要がない。

このため、チューブ（１０）用の板材の外側面には犠牲腐食材（１０ｃ）のみをクラッドすればよく、そのため、チューブ（１０）用の板材を薄肉化しても犠牲腐食材（１０ｃ）の必要厚さを確保して、チューブ（１０）の耐食性（チューブ孔食防止効果）を確保できる。この結果、チューブ（１０）の耐食性確保と、チューブ（１０）の軽量化、材料コストの低減とを両立できる。

また、フィン（１２）を、ろう材をクラッドしていないアルミニウムベア材で構成するから、ろう材をクラッドしたクラッド材でフィン（１２）を構成する場合に比較して、ろう材成分であるＳｉのフィン材への拡散を格段と抑制でき、これにより、フィン（１２）の粒界腐食を防止できる。

また、チューブ（１０）を板材にて構成しているから、チューブ（１０）用板材の芯材（１０ｂ）を、比較的高濃度のＭｇを含有した高強度のＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系合金で構成しても押出多孔チューブのような押出成形性の低下といった不具合が発生しない。従って、チューブ（１０）の強度を向上できると同時に、チューブ（１０）を高い生産性で効率よく成形できる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のアルミニウム熱交換器において、具体的には、前記ろう材粉末とフッ化物系フラックスとを混合した混合組成物（１０ｅ）を、前記チューブ（１０）用の板材のうち、前記犠牲腐食材（１０ｃ）の表面に塗布することにより、前記チューブ（１０）と前記フィン（１２）とがろう付けされることを特徴としている。

これによると、フィン（１２）用の板材に混合組成物（１０ｅ）を塗布する場合に比較して、ろう材成分のフィン材への拡散を抑制できるとともに、フッ化物系フラックスの使用によりＡｌ合金に対する非腐食性を発揮でき、フラックス残留物の処理を廃止あるいは簡略化できる。

請求項３に記載の発明のように、請求項１または２に記載のアルミニウム熱交換器において、前記ろう材粉末は、具体的にはＳｉ粉末を用いればよい。

請求項４に記載の発明のように、請求項１または２に記載のアルミニウム熱交換器において、前記ろう材粉末はＳｉ粉末とＡｌ粉末との混合粉末であってもよい。

このように、ろう材粉末としてＳｉ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を用いると、ろう付け時にＳｉ粉末がＡｌ粉末と反応してＡｌ−Ｓｉ系合金（ろう材）を生成するから、Ｓｉ粉末ろうによる犠牲腐食材（１０ｃ）の溶解深さを減少できる。従って、犠牲腐食材（１０ｃ）のろう付け後の残存厚さを確保しやすくなる。

請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器において、前記チューブ（１０）用の板材の前記芯材（１０ｂ）のうち、前記チューブ（１０）の内側面となる他方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材（１０ｄ）をクラッドし、このＡｌ−Ｓｉ系ろう材（１０ｄ）により前記チューブ（１０）用板材の合わせ面（１０ａ）をろう付けすればよい。

請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器において、前記チューブ（１０）用板材の前記芯材（１０ｂ）のうち、前記チューブ（１０）の内側面となる他の片側面に、ろう材粉末とフッ化物系フラックスとの混合組成物を塗布することにより、前記チューブ（１０）用板材の合わせ面（１０ａ）をろう付けしてもよい。

請求項７に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器において、前記チューブ（１０）の内部に配置されるインナーフィン（１３）を有し、
前記インナーフィン（１３）は、芯材（１０ｂ）と、前記芯材（１０ｂ）にクラッドされたろう材（１３ｂ、１３ｃ）とを有する板材により構成され、
前記インナーフィン（１３）のろう材（１３ｂ、１３ｃ）により前記チューブ（１０）用板材の合わせ面（１０ａ）をろう付けしてもよい。

これによると、インナーフィン（１３）側のろう材（１３ｂ、１３ｃ）をそのまま用いて、チューブ合わせ面（１０ａ）をろう付けできるので、チューブ（１０）用の板材の内側面へのろう材供給が不要となる。

請求項８に記載の発明のように、請求項１ないし７のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器において、前記犠牲腐食材（１０ｃ）のろう付け後残存層の厚さを０．０１５ｍｍ以上にすれば、犠牲腐食材（１０ｃ）によるチューブ孔食防止効果を確実に発揮できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本実施形態は車両用空調装置の蒸発器に本発明を適用した例であり、最初に、車両用空調装置の蒸発器の概要を図１〜図３により説明すると、蒸発器は冷媒が流れる多数本のチューブ１０の長手方向の両端部をヘッダータンク１１内部に連通させた状態にてチューブ１０とヘッダータンク１１をろう付けにより接合している。

チューブ１０は本例では図３（ａ）に示すように１枚のアルミニウム板材を折り曲げることにより断面偏平状の通路形状を形成するようになっている。チューブ１０の偏平断面の一端部に通路形状の結合部をなす合わせ面１０ａが設けてある。

ヘッダータンク１１は、チューブ１０の積層方向（図１、図２の左右方向）に延びる細長いタンク形状になっており、このタンク形状の内部にチューブ１０の長手方向の両端部を連通させる連通空間を構成する。ヘッダータンク１１には、図２に示すようにチューブ１０の長手方向の両端部を挿入する偏平状の貫通穴１１ａが開けてある。

この貫通穴１１ａにチューブ１０の長手方向の両端部を挿入して、貫通穴１１ａの部位にてヘッダータンク１１とチューブ１０とをろう付けするようになっている。

多数本のチューブ１０の相互間には、アウターフィンをなすフィン１２がチューブ長手方向に延びるように配置される。このフィン１２はアルミニウム板材を波形状に折り曲げ成形したコルゲートフィンであり、その波形状の頂部は左右両隣りのチューブ１０の外側面に接触してろう付けされる。

蒸発器では、チューブ１０とフィン１２により構成される熱交換コア部の空隙部を空気が図１の矢印Ａ方向に送風され、この送風空気とチューブ１０内を通過する冷媒とが、チューブ１０およびフィン１２を介して熱交換を行って、冷媒の蒸発潜熱が送風空気から吸熱されて、送風空気が冷却される。

次に、図３（ｂ）および図４に基づいてチューブ１０およびフィン１２の具体的な材料構成を説明する。チューブ１０は図３（ｂ）に示すように芯材１０ｂと、芯材１０ｂの一方の面にクラッドされた犠牲腐食材１０ｃと、芯材１０ｂの他方の面にクラッドされたろう材１０ｄとを有する板材（両面クラッド材）にて構成される。

ここで、犠牲腐食材１０ｃは、芯材１０ｂのうちチューブ１０の外側面（空気側の面）となる一方の面にクラッドされ、ろう材１０ｄは、芯材１０ｂのうちチューブ１０の内側面（冷媒側の面）となる他方の面にクラッドされる。

図４はチューブ１０およびフィン１２の具体的な材料組成を質量％で表している。チューブ１０の芯材１０ｂについては、（１）（２）の２つの例を示している。この（１）（２）の芯材１０ｂはともに比較的高濃度のＭｇを含有したＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ系の高強度アルミニウム合金である。なお、図４において記号（−）は、添加量が０．０質量％であること、あるいは不可避的な僅少量であることを示している。

ここで、Ｍｇの好ましい添加範囲は０．１〜１．０質量％で、Ｍｎの好ましい添加範囲は１．０〜１．８質量％である。なお、図示の例では、Ｍｇの添加量が０．４質量％で、Ｍｎの添加量が１．６５質量％になっている。

（１）の芯材１０ｂは、（２）の芯材１０ｂに対してＣｕを０．５質量％添加しているものであって、このＣｕの添加は、チューブ芯材１０ｂの強度向上のためである。

そして、外側クラッド層をなす犠牲腐食材１０ｃは具体的にはＺｎを４．０質量％添加したアルミニウム合金である。ここで、犠牲腐食材１０ｃはＺｎの添加により芯材１０ｂよりも電位が卑となって、芯材１０ｂに対する犠牲腐食作用を発揮する。

また、内側クラッド層をなすろう材１０ｄは、一般的なＡｌ−Ｓｉ系合金であり、ＳｉがＡｌと共晶合金を形成することにより、ろう材１０ｄの融点は芯材１０ｂの融点よりも所定温度低い温度となる。

一方、フィン１２を構成する板材は、ろう材をクラッドしていないアルミニウムベア材からなる。このフィン用アルミニウムベア材は、Ｍｇを添加していないＡｌ−Ｍｎ系のアルミニウム合金である。このフィン用アルミニウムベア材にＺｎを１．４質量％添加しているのは、フィン１２自体によってチューブ１０に対する犠牲腐食効果を発揮するためである。

チューブ１０用板材の外側面、すなわち、犠牲腐食材１０ｃのクラッド層表面には、チューブ１０とフィン１２とのろう付けを行うためのろう材粉末とフラックスとの混合組成物１０ｅを塗布している。ここで、ろう材粉末は具体的にはＳｉ粉末である。ろう材粉末としてＳｉ粉末を単独で用いてもよいが、Ｓｉ粉末とＡｌ粉末との混合粉末をろう材粉末として用いてもよい。

また、フラックスはフッ化物系のフラックス（非腐食性フラックス）であって、より具体的には、ＫＡｌＦ4、Ｋ３ＡｌＦ６、Ｋ２ＡｌＦ５、ＡｌＦ３、およびＫＺｎＦ３のうち、いずれか１つの単体、または複数の混合物を用いる。

また、チューブ１０用板材の内側面、すなわち、ろう材１０ｄのクラッド層表面にはフラックス１０ｆを塗布している。このフラックス１０ｆは上記混合組成物１０ｅのフラックスと同じもの（フッ化物系フラックス）である。

なお、本実施形態では、チューブ１０用板材の板厚ｔ、すなわち、両面クラッド層１０ｃ、１０ｄを含む全板厚ｔは０．２０ｍｍであって、外側クラッド層である犠牲腐食材１０ｃのクラッド率を２０％とし、内側クラッド層であるろう材１０ｄのクラッド率は１５％としている。従って、犠牲腐食材１０ｃの厚さは０．０４ｍｍとなり、ろう材１０ｄの厚さは０．０３ｍｍとなる。

そして、フィン１２の板厚（フィン用アルミニウムベア材の板厚）は０．０５ｍｍである。また、ヘッダータンク１１はチューブ１０等を支持する強度部材であるため、その板厚は上記チューブ１０およびフィン１２に比して十分大きく、例えば０．６ｍｍである。ヘッダータンク１１は、芯材の両面にろう材をクラッドした両面クラッド材により構成される。

次に、本実施形態によるアルミニウム熱交換器の製造方法を説明する。本実施形態による製造方法は、（１）熱交換器構成部品への混合組成物１０ｅ、フラックス１０ｆ等の塗布工程および各部品の成形工程と、（２）熱交換器構成部品の組付工程と、（３）ろう付け工程とに大別される。

最初に、各部品のフラックス等の塗布工程および各部品の成形工程について説明すると、チューブ１０用板材は、芯材１０ｂと、外側クラッド層である犠牲腐食材１０ｃと、内側クラッド層であるろう材１０ｄとからなる両面クラッド材であり、この両面クラッド材が平板状であるときに、その外側面（犠牲腐食材１０ｃの表面）にろう材用のＳｉ粉末とフッ化物系フラックスとの混合組成物１０ｅを塗布する。

ここで、混合組成物１０ｅの塗布に際しては、樹脂系のバインダを含む溶剤中にＳｉ粉末とフラックス粉末とを溶かし込んだ適度の粘度を持つ溶液を作り、この混合組成物１０ｅの溶液を、ロールコート法、噴霧法等の公知の方法によりチューブ１０用板材の外側面に塗布する。ここで、溶液とはペースト状のものを含む。

また、チューブ１０用板材の内側面（ろう材１０ｄの表面）には、フラックス１０ｆを塗布する。このフラックス１０ｆの塗布に際しても、具体的には樹脂系のバインダを含む溶剤中にフラックス粉末を溶かし込んだ適度の粘度を持つフラックス１０ｆの溶液を上記公知の方法にてチューブ１０用板材の内側面に塗布すればよい。

このように、混合組成物１０ｅとフラックス１０ｆを塗布した後に、チューブ１０用板材を図３（ａ）に示すように断面扁平な通路形状となるように曲げ形成し、かつ、その曲げ端部に合わせ面１０ａを成形する。

フィン１２用板材は前述のアルミニウムベア材をそのまま波状に曲げ成形してコルゲートフィンを形成する。

ヘッダータンク１１用板材は前述のクラッド材を図２に示すタンク形状に成形する。ヘッダータンク１１用板材にもフラックス（具体的にはフッ化物系フラックス）を上記公知の方法にて塗布する。

次に、組付工程を説明すると、熱交換器のチューブ１０、ヘッダータンク１１、フィン１２等の各部品を図１、図２に示す所定構造に組み付け、その組付体（仮の組付状態）をワイヤ等の治具により締結して保持する。

次に、ろう付け工程を説明すると、上記組付体を治具にて保持してろう付け用加熱炉内に搬入して、上記組付体をろう付け温度に加熱することにより、熱交換器の各部品間を一体ろう付けする。

ここで、チューブ１０の外側面（犠牲腐食材１０ｃの表面）に塗布された混合組成物１０ｅのＳｉ粉末は、犠牲腐食材１０ｃのＡｌと反応して共晶合金を作り、ろう付け温度にて溶融することによりろう材としての役割を果たす。すなわち、この混合組成物１０ｅのＳｉ粉末を用いて、チューブ１０とフィン１２とをろう付けすることができる。

また、チューブ１０の合わせ面相互間は、チューブ１０の内側面にクラッドされたろう材１０ｆにてろう付けすることができる。

また、ヘッダータンク１１とチューブ１０の両端部との間は、ヘッダータンク１１にクラッドされたろう材およびチューブ１０側の混合組成物１０ｅのＳｉ粉末を用いてろう付けすることができる。

このろう付け工程において、チューブ１０の外側面（犠牲腐食材１０ｃの表面）に塗布された混合組成物１０ｅのフラックス粉末、チューブ１０の内側面に塗布されたフラックス１０ｆ、およびヘッダータンク１１に塗布されたフラックスはろう付け温度で溶融状態（液体状態）となって、各部品間の接合面に均一に行き渡る。

この溶融フラックス成分により、各部品のアルミニウム材表面の酸化皮膜を還元して、溶融ろう材とアルミニウム母材表面との間の濡れ性を良好にする。また、ろう付け用加熱炉内はＮ₂ガス等の不活性ガスの雰囲気に維持されており、アルミニウム材表面の再酸化を防止する。以上により、各部品相互間の良好なろう付け性を確保する。

また、上記各部のフラックスはいずれもフッ化物系フラックスであり、このフッ化物系フラックスはアルミニウム材に対して非腐食性であるから、ろう付け後のフラックス残留物除去のための水洗工程を廃止、若しくは簡略化できる。

ところで、本実施形態によると、混合組成物１０ｅのＳｉ粉末は前述のように犠牲腐食材１０ｃのＡｌと反応して共晶合金を作り、ろう材としての役割を果たすため、犠牲腐食材１０ｃにこのＳｉ粉末ろうによる溶解孔が発生して、犠牲腐食材１０ｃの板厚減少が発生する。

図５はこのＳｉ粉末ろうによる溶解深さ（単位：ｍｍ）を示すもので、評価対象のチューブ１０およびフィン１２の材料組成は図４に示す通りである。なお、チューブ１０の芯材１０ｂは図４の（１）および（２）のいずれを用いても、溶解深さが同じ結果になっている。

図５において、評価対象の熱交換器合計数（Ｎの合計）は２２個であり、Ｓｉ粉末ろうによる溶解深さ（ｍｍ）の分布を０．００１ｍｍ間隔で示している。評価対象の平均溶解深さは０．０１５ｍｍであった。

ここで、チューブ１０用板材の板厚ｔは前述のごとく０．２０ｍｍで、犠牲腐食材１０ｃのクラッド率が２０％であるから、犠牲腐食材１０ｃのろう付け前の厚さ（クラッド厚さ）は０．０４ｍｍである。従って、犠牲腐食材１０ｃのろう付け後の平均的な厚さは、０．０４−０．０１５＝０．０２５ｍｍとなる。

本発明者らの検討によると、犠牲腐食材１０ｃの厚さは、チューブ１０の耐食性確保のためには最低でも０．０１５ｍｍ以上必要であることが分かっている。本実施形態のものでは、この最低必要厚さを大きく上回る犠牲腐食材１０ｃの厚さをろう付け後に残存できるから、犠牲腐食材１０ｃによるチューブ１０の耐食性確保を良好に達成できる。

次に、図６は犠牲腐食材１０ｃの最低必要厚さ＝０．０１５ｍｍを確保できる条件を示す図であって、横軸はチューブ１０用板材の板厚ｔであり、縦軸はチューブ１０用板材の外側面のクラッド厚さを示す。直線Ａは、外側面のクラッド率＝２０％の条件における板厚ｔとクラッド厚さとの関係を示す。

上述のように、平均溶解深さ＝０．０１５ｍｍ、犠牲腐食材１０ｃの最低必要厚さ＝０．０１５ｍｍであるから、犠牲腐食材クラッド厚さは０．０１５ｍｍ＋０．０１５ｍｍ＝０．０３ｍｍあればよい。従って、板厚ｔは０．１５ｍｍ以上あればよいことになる。

しかるに、従来技術の図８の例２のように犠牲腐食材とろう材の両方をチューブ１０用板材の外側面に多層クラッドする構成であると、ろう材の必要厚さが最低でも０．０３５ｍｍとされ、これに犠牲腐食材１０ｃの最低必要厚さ＝０．０１５ｍｍを加えると、必要な合計クラッド厚さ＝０．０５ｍｍとなり、板厚ｔは０．２５ｍｍ以上にしなければなない。このことから、本実施形態に比較してチューブ１０用板材の厚肉化が必要となる。

換言すると、本実施形態では、従来技術の図８の例２に比較して、チューブ１０の耐食性の確保と、チューブ１０の薄肉化との両立を達成できる。よって、アルミニウム熱交換器の軽量化、材料コストの低減に貢献できる。

なお、第１実施形態では、混合組成物１０ｅのろう材粉末としてＳｉ粉末を単独で用いているが、混合組成物１０ｅのろう材粉末としてＳｉ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を用いてもよい。

このように、ろう材粉末としてＳｉ粉末とＡｌ粉末との混合粉末を用いると、ろう付け時にＳｉ粉末がＡｌ粉末と反応してＡｌ−Ｓｉ系合金（ろう材）を生成するから、Ｓｉ粉末ろうによる犠牲腐食材１０ｃの溶解深さを減少できる。従って、犠牲腐食材１０ｃのろう付け後の残存厚さを確保しやすくなるという利点がある。

（第２実施形態）
第１実施形態では、チューブ１０用板材の内側面にクラッドしたろう材１０ｄを用いて、チューブ１０の合わせ面１０ａをろう付けしているが、第２実施形態では、図７に示すようにチューブ１０の内部に配置されるインナーフィン１３側のろう材１３ｂ、１３ｃを用いてチューブ１０の合わせ面１０ａをろう付けするようにしている。

第２実施形態をより具体的に説明すると、インナーフィン１３は図７（ａ）のように波形状に曲げ成形されたコルゲートフィンであって、チューブ１０の内部に配置されて内部流体（冷媒）側の伝熱面積を拡大するものである。インナーフィン１３はチューブ１０の長手方向（図１、図２の上下方向）の全長にわたって配置され、インナーフィン１３の波形状の頂部はチューブ１０の内側面に接触してろう付けされる。

このインナーフィン１３用の板材は図７（ｂ）に示すように心材１３ａの両面にろう材１３ｂ、１３ｃをクラッドした両面クラッド材にて構成される。インナーフィン１３用の板材の板厚ｔｉは、チューブ１０の外側面にろう付けされるフィン（アウターフィン）１２と同様に０．０５０ｍｍである。

インナーフィン１３には、チューブ１０の合わせ面１０ａの間にサンドウイッチ状に挟持される端部１３ｄが設けてある。これにより、インナーフィン１３側のろう材１３ｂ、１３ｃをチューブ１０の合わせ面１０ａに供給して、チューブ１０の合わせ面１０ａをろう付けできる。

従って、第２実施形態では、チューブ１０用の板材の芯材１０ｂの内側面に第１実施形態のろう材１０ｄをクラッドする必要がなくなる。これに伴って、第１実施形態におけるフラックス１０ｆはチューブ１０用の板材の芯材１０ｂの内側面に直接塗布すればよい。ここで、フラックス１０ｆをチューブ１０用の板材の芯材１０ｂの内側面ではなく、インナーフィン１３用の板材のろう材１３ｂ、１３ｃの表面に塗布するようにしてもよい。

なお、第１実施形態では、チューブ１０用の板材の両端部を重合するだけでチューブ１０の合わせ面１０ａを形成しているが、第２実施形態では、チューブ１０用の板材の一端部を他端部上に巻締める巻締め形状を形成して、チューブ１０の合わせ面１０ａを形成している。

（第３実施形態）
第１実施形態では、チューブ１０用板材の内側面にクラッドしたろう材１０ｄを用いて、チューブ１０の合わせ面１０ａをろう付けしているが、第３実施形態では、チューブ１０用の板材の芯材１０ｂの内側面に第１実施形態のろう材１０ｄをクラッドすることをやめて、その代わりに、第１実施形態のろう材粉末とフラックス粉末との混合組成物１０ｅと同じ混合組成物をチューブ１０用の板材の芯材１０ｂの内側面に直接塗布し、この混合組成物のろう材粉末を用いて、チューブ１０の合わせ面１０ａをろう付けする。

第２、第３実施形態のようなチューブ合わせ面１０ａのろう付け構造を採用しても、チューブ１０とフィン１２との間のろう付け構造としては第１実施形態と共通の構造を採用できるので、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

（他の実施形態）
なお、上記の実施形態では、チューブ１０を板材により構成するに際して、１枚の板材を折り曲げて断面扁平状の通路形状を構成する場合を説明したが、２枚の板材を張り合わせてチューブ１０の断面扁平状の通路形状を構成してもよい。

また、本発明は、車両用空調装置のアルミニウム熱交換器に限らず、種々な用途のアルミニウム熱交換器に広く適用できるものである。

本発明の第１実施形態を適用する車両空調用蒸発器の斜視図である。 図１の一部の模式的な概略破断斜視図である。 （ａ）は第１実施形態におけるチューブの破断斜視図、（ｂ）はチューブ材の断面図である。 第１実施形態におけるチューブ材とフィン材の具体的材料組成を例示する図表である。 第１実施形態におけるＳｉ粉末ろうによる溶解深さの評価結果の説明図である。 チューブ板材の板厚とクラッド厚さとの関係を示すグラフである。 （ａ）は第２実施形態におけるチューブの破断斜視図、（ｂ）はインナーフィン材の断面図である。 従来技術によるチューブ材とフィン材の組み合わせ例を示す図表である。

符号の説明

１０…チューブ、１０ａ…合わせ面、１０ｂ…芯材、１０ｃ…犠牲腐食材、
１０ｃ…ろう材、１０ｅ…ろう材粉末とフラックスとの混合組成物、
１２…フィン（アウターフィン）、１３…インナーフィン。

Claims (8)

1. 板材にて構成されるチューブ（１０）と、板材にて構成されるフィン（１２）とをろう付けするアルミニウム熱交換器において、
   前記チューブ（１０）用の板材は、芯材（１０ｂ）と、前記芯材（１０ｂ）のうち、前記チューブ（１０）の外側面となる一方の面にクラッドされた犠牲腐食材（１０ｃ）とを有し、
   前記フィン（１２）用の板材は、ろう材をクラッドしていないアルミニウムベア材であり、
   前記チューブ（１０）と前記フィン（１２）は、ろう材粉末を用いてろう付けされ、
   前記チューブ（１０）の外側面には、ろう付け後も前記犠牲腐食材（１０ｃ）が残存していることを特徴とするアルミニウム熱交換器。
2. 前記ろう材粉末とフッ化物系フラックスとを混合した混合組成物（１０ｅ）を、前記チューブ（１０）用の板材のうち、前記犠牲腐食材（１０ｃ）の表面に塗布することにより、前記チューブ（１０）と前記フィン（１２）とがろう付けされることを特徴とする請求項１に記載のアルミニウム熱交換器。
3. 前記ろう材粉末はＳｉ粉末であることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム熱交換器。
4. 前記ろう材粉末はＳｉ粉末とＡｌ粉末との混合粉末であることを特徴とする請求項１または２に記載のアルミニウム熱交換器。
5. 前記チューブ（１０）用の板材の前記芯材（１０ｂ）のうち、前記チューブ（１０）の内側面となる他方の面に、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材（１０ｄ）がクラッドされ、
   前記Ａｌ−Ｓｉ系ろう材（１０ｄ）により前記チューブ（１０）用板材の合わせ面（１０ａ）がろう付けされることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器。
6. 前記チューブ（１０）用板材の前記芯材（１０ｂ）のうち、前記チューブ（１０）の内側面となる他の片側面に、ろう材粉末とフッ化物系フラックスとの混合組成物を塗布することにより、前記チューブ（１０）用板材の合わせ面（１０ａ）がろう付けされることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器。
7. 前記チューブ（１０）の内部に配置されるインナーフィン（１３）を有し、
   前記インナーフィン（１３）は、芯材（１０ｂ）と、前記芯材（１０ｂ）にクラッドされたろう材（１３ｂ、１３ｃ）とを有する板材により構成され、
   前記インナーフィン（１３）のろう材（１３ｂ、１３ｃ）により前記チューブ（１０）用板材の合わせ面（１０ａ）がろう付けされることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器。
8. 前記犠牲腐食材（１０ｃ）のろう付け後残存層の厚さが０．０１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器。

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