JP2006320935A - Method for manufacturing heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、チューブ及びフィンを積層してなるコアと、チューブの端部を接続したタンク体とを備え、チューブを流通する媒体がコアに伝わる熱にて熱交換をする熱交換器の製造方法に関する。 The present invention includes a core formed by stacking tubes and fins, and a tank body connected to the ends of the tubes, and a heat exchanger manufacturing method for exchanging heat by heat transmitted to the core through a medium flowing through the tubes About.
自動車のラジエータや、冷凍サイクルにおけるコンデンサ、エバポレータ等の熱交換器は、扁平型のチューブとコルゲート型のフィンとを交互に積層してなるコアと、チューブの端部が接続されたタンク体とを備え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって媒体の熱交換を行うように構成されている。媒体は、タンク体に設けられた入口部から内部に取り入れられて、コアを伝わる熱によって熱交換をしつつチューブを通過した後、タンク体に設けられた出口部から外部に排出される。 Heat exchangers such as automobile radiators, condensers and evaporators in refrigeration cycles have a core formed by alternately laminating flat tubes and corrugated fins, and a tank body to which the ends of the tubes are connected. Provided, and heat exchange of the medium is performed by heat transmitted to the tube and the fin. The medium is taken into the inside from an inlet portion provided in the tank body, passes through the tube while exchanging heat by heat transmitted through the core, and then discharged to the outside from an outlet portion provided in the tank body.
このような熱交換器は、チューブ、フィン、及びタンク体等の構成部材を組み付けて、その組み付け体を炉中ろう付けして製造される。チューブとしては、ろう材がクラッドされた帯状のアルミ合金素材を所定の形状にロール成形し、これを炉中ろう付けにてろう付けしてなるものもが知られている。特許文献1及び2には、炉中ろう付けされる帯状の素材の構成が開示されている。
さて近年、熱交換器のチューブは、熱交換器の性能を向上すべく小型化且つ精密化される傾向にあり、前述した炉中ろう付けは、チューブの性能、耐食性、及び製造性を十分に考慮して行う必要がある。 In recent years, heat exchanger tubes have tended to be miniaturized and refined to improve the performance of heat exchangers, and the brazing in the furnace described above sufficiently improves the performance, corrosion resistance, and manufacturability of the tubes. It is necessary to consider this.
例えば、チューブの素材にはろう材層が設けられるところ、炉中ろう付けの加熱によれば、ろう材層に含まれるSiが芯材に拡散する。また、チューブの素材にはZn含有層が設けられる場合もあり、炉中ろう付けの加熱によれば、そのZnが芯材に拡散する。Si拡散層はその粒界に沿って浸食が進行する特性を有し、Siが素材の厚さ方向に拡散すると、粒界腐食により素材の厚さ方向に侵食が進行する。一方、Zn拡散層は面状腐食の特性を有し、芯材との電位差により板厚方向への浸食進行を低減させる。材料のそれぞれの表面にクラッドされたAl−Si層とAl−Zn合金層が加熱されることにより、板厚方向に形成されたSi拡散層とZn拡散層が互いに接触状態になった場合には、Zn拡散層を進行した腐食がSi拡散層に達した時点で板厚方向への腐食速度が加速され、防食効果が極端に低下する。SiやZnの拡散は、素材を成形してなるチューブの構成部材がろう付け温度に達している時間に応じて進行するので、炉中ろう付けにおいては、その時間を適切に設定する必要がある。 For example, a brazing material layer is provided on the tube material, and Si contained in the brazing material layer diffuses into the core material by brazing heating in the furnace. In addition, the tube material may be provided with a Zn-containing layer, and the Zn diffuses into the core material by heating in the furnace. The Si diffusion layer has a characteristic that erosion progresses along the grain boundary. When Si diffuses in the thickness direction of the material, erosion progresses in the thickness direction of the material due to grain boundary corrosion. On the other hand, the Zn diffusion layer has surface corrosion characteristics, and reduces the progress of erosion in the thickness direction due to the potential difference with the core material. When the Al-Si layer and the Al-Zn alloy layer clad on the respective surfaces of the material are heated, the Si diffusion layer and the Zn diffusion layer formed in the plate thickness direction are brought into contact with each other. When the corrosion that has progressed through the Zn diffusion layer reaches the Si diffusion layer, the corrosion rate in the thickness direction is accelerated, and the anticorrosion effect is extremely reduced. Since diffusion of Si and Zn proceeds according to the time when the constituent members of the tube formed from the material reach the brazing temperature, it is necessary to set the time appropriately in brazing in the furnace. .
しかし、熱交換器の構成部材としては、チューブの構成部材よりも熱容量の大きいものがある。タンク体の構成部材等である。このため、チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間は、熱交換器全体をろう付けする必要から、不要に長くなってしまうのが現状である。SiやZnが拡散していない非拡散層を確保するためには、芯材を厚くせざるを得ず、これがチューブの一層の小型化且つ精密化を妨げる原因となっている。 However, some heat exchanger components have a larger heat capacity than tube components. It is a structural member of a tank body. For this reason, the time when the constituent members of the tube reach the brazing temperature is unnecessarily long because the entire heat exchanger needs to be brazed. In order to secure a non-diffusion layer in which Si and Zn are not diffused, the core material has to be thick, which is a cause of hindering further miniaturization and refinement of the tube.
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすることである。 This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to braze the tube of a heat exchanger more rationally.
本願第1請求項に記載した発明は、チューブ及びフィンを積層してなるコアと、前記チューブの端部を接続したタンク体とを備え、前記チューブを流通する媒体が前記コアに伝わる熱にて熱交換をする熱交換器の製造方法において、前記熱交換器は、複数種の構成部材を組み付けて、これを炉中ろう付けしてなるものであり、前記チューブは、帯状の素材を成形してなる構成部材を前記炉中ろう付けにてろう付けしてなるものであり、前記炉中ろう付けの際、前記チューブの構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、前記チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間と、前記熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間との格差を低減する構成の熱交換器の製造方法である。
The invention described in
本願第2請求項に記載した発明は、請求項1において、前記チューブには、Si又はZnが拡散していない非拡散層が形成される構成の熱交換器の製造方法である。
The invention described in claim 2 of the present application is the method of manufacturing a heat exchanger according to
本発明によれば、熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすることができる。 According to the present invention, the tube of the heat exchanger can be brazed more rationally.
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図1に示す熱交換器1は、自動車に搭載される車内空調用冷凍サイクルの放熱器である。この熱交換器1は、扁平型のチューブ20とコルゲート型のフィン30とを交互に積層してなるコア10と、各チューブ20の長手方向両端部をそれぞれ接続した一対のタンク体40とを備えたものである。コア10の積層方向の上下側部には、補強部材50を設けており、各補強部材50の長手方向の両端部は、それぞれタンク体40に支持されている。タンク体40には、チューブ20及び補強部材50の端部を挿入して接続する孔部が設けられている。また、タンク体40の要所には媒体(つまり冷凍サイクルを循環する冷媒)の入口部41及び出口部42が設けられており、入口部41から流入した媒体は、コア10に伝わる熱にて熱交換されつつチューブ20を流通し、出口部42から流出する構成となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. A
熱交換器1の構成部材、すなわちチューブ20、フィン30、タンク体40、及び補強部材50を構成する各部材は、それぞれアルミ合金製のものであり、ジグを用いて組み付けて、その組み付け体を炉中で過熱処理して一体にろう付けしている。このような炉中ろう付けをするにあたり、各構成部材の要所には、ろう材及びフラックスが設けられる。尚、入口部41及び出口部42は、炉中ろう付けにてタンク体40にろう付けしてもよいし、炉中ろう付けの後にタンク体40に溶接してもよい。
The constituent members of the
図2は、本例のチューブ2の断面を示す説明図である。このチューブ20は、ろう材がクラッドされたアルミ合金製の帯状の素材を所定の形状にロール成形し、これを炉中ろう付けにてろう付けしてなるものである。素材の板厚は0.20〜0.25mmとなっている。チューブ20の内部は、その素材を成形してなるビード21にて区画し、ビード21の頂部は、チューブ20の内面にろう付けしている。図例は、対抗するビード21の頂部同士をろう付けしてなるものである。ロール成形においては、素材の要所にビード21を設けるとともに、素材の幅方向両端部22,23を所定の形状に成形し、素材の要所を屈曲してこれを2つ折りとし、素材の幅方向両端部22,23を互いに係合する。つまり、チューブ20の幅方向の一方の端部には、素材の幅方向両端部22,23を互いに係合し且つろう付けしてなる係合部24が設けられる。また、チューブ20の幅方向の他方の端部には、素材を折り曲げてなる折り曲げ部25が設けられる。チューブ20の内部には、ビード21にて区画された複数の流路26が設けられる。
FIG. 2 is an explanatory view showing a cross section of the tube 2 of this example. The
図3は、チューブ20の素材100の断面構造を示す説明図である。この素材100は、芯材110の一方の面にろう材層120を設け、他方の面にZn含有層130を設けてなるものである。芯材110はAl−Mn系合金、ろう材層120はAl−Si系合金、Zn含有層130はAl−Zn系合金又はAl−Si−Zn系合金となっている。ろう材層120の厚さ及びZn含有層130の厚さは、それぞれ全体の厚さの16パーセント以下となっている。例えば、厚さ0.21mmの芯材110に、厚さ0.02mmのろう材層120と、厚さ0.02mmのZn含有層130をクラッドしたものである。この場合、素材100の厚さに対するろう材層120の厚さ及びZn含有層130の厚さは、それぞれ8パーセントとなる。
FIG. 3 is an explanatory view showing a cross-sectional structure of the
炉中ろう付けによると、ろう材層120及びZn含有層130からSi及びZnが拡散し、拡散層121、131が形成される。本例では、以下に説明する構成により、ろう材層120側の拡散層121とZn含有層130側の拡散層131が交わることがないようにしている。両拡散層121,131の間には、芯材110が残る。つまり、SiやZnが拡散していない非拡散層が形成されている。その結果、チューブ20の耐食性は、非拡散層の存在によって向上される。非拡散層の厚さは、0.05mm前後となっている。
According to brazing in the furnace, Si and Zn are diffused from the
図4は、炉中ろう付けにおける温度特性グラフである。(a)は従来例を示し、(b)は本発明の実施例を示している。本例では、炉中ろう付けの際、チューブ20の構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、チューブ20の構成部材がろう付け温度に達している時間taと、熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間tbとの格差を低減している。同グラフの縦軸Tは温度、横軸tは時間である。常温が25度、ろう付け温度が577度となっている。実線は、チューブ20の構成部材の温度変化を示し、鎖線は、チューブ20の構成部材よりも熱容量の大きい構成部材たるタンク体40の温度変化を示している。
FIG. 4 is a temperature characteristic graph in brazing in a furnace. (A) shows a conventional example, and (b) shows an example of the present invention. In this example, when brazing in the furnace, the structural member having a larger heat capacity than the structural member of the
図4(a)の従来例によると、熱交換器1全体をろう付けするには、tbの長さを所定の長さに設定しなければならなず、熱容量の関係から、taが不要に長くなる。これは、チューブ20の構成部材の温度上昇が比較的早いためである。
According to the conventional example of FIG. 4A, in order to braze the
この点、図4(b)の本例によると、チューブ20の構成部材よりも熱容量の大きいタンク体40の構成部材を予め加熱しているので、taとtbの格差が低減される。同グラフでは、taとtbがほぼ同じ長さとなっている。tcは、タンク体40の構成部材を加熱している時間を示している。その加熱方法は、特に限定はしないが、本例では組み付け体を炉内に搬送するコンベアの脇にバーナーを設置し、タンク体40の構成部材をそのバーナーで局所的に加熱する方法を採用している。
In this regard, according to the present example of FIG. 4B, since the constituent members of the
このような構成によると、チューブ20のろう付け性を確実に向上することができる。すなわち、ろう付け時間を熱容量の大きい構成部材に合せて設定すると、taが不要に長くなり、チューブ20の素材100としては、非拡散層を確保するために芯材を厚くせざるを得ない。しかし本例によれば、熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、taとtbの格差を低減するので、taの長さを適切に設定することが可能となり、そのような不都合を回避することができる。従って、チューブ20の一層の小型化且つ精密化も可能となる。
According to such a structure, the brazing property of the
尚、炉中ろう付けの際に用いるジグは、熱容量の小さいものが望ましい。これは、ジグの熱容量が大きいと、その余熱がtaの長さに影響するためである。そこで本例では、ジグの部品として中空パイプを採用することにより、その熱容量の低下を達成している。 In addition, it is desirable that the jig used for brazing in the furnace has a small heat capacity. This is because if the heat capacity of the jig is large, the residual heat affects the length of ta. Therefore, in this example, the reduction of the heat capacity is achieved by adopting a hollow pipe as a jig part.
以上説明したように、本例の熱交換器の製造方法によれは、熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすることができる。尚、本例における構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。 As explained above, according to the manufacturing method of the heat exchanger of this example, the tube of the heat exchanger can be brazed more reasonably. It should be noted that the configuration in the present example can be appropriately changed in design within the technical scope described in the claims, and is of course not limited to the one described in the drawings.
次に、本発明の第2実施例を図5及び図6に基づいて説明する。図5は、本例のチューブ20の断面を示す説明図である。本例のチューブ20は、インナーフィン27たる第2素材を挟み込むように帯状の素材をロール成形してなるものである。その内部は、インナーフィン27にて区画されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an explanatory view showing a cross section of the
図6は、チューブ20の素材100,200の断面構造を示す説明図である。チューブ20の外郭を構成する素材100は、芯材110の一方の面にZn含有層130を設けてなるものである。芯材110はAl−Mn系合金、Zn含有層130はAl−Zn系合金又はAl−Si−Zn系合金となっている。例えば、厚さ0.21mmの芯材110に、厚さ0.02mmのZn含有層130をクラッドしたものである。第2素材20は、芯材210の両面にろう材層220を設けてなるものである。芯材210はAl−Mn系合金、ろう材層220はAl−Si系合金となっている。例えば、厚さ0.09mmの芯材210の両面に、厚さ0.01mmのろう材層220をクラッドしたものである。炉中ろう付けによると、ろう材層220及びZn含有層130からSi及びZnが拡散し、拡散層221、131が形成される。その他の基本構成は、前述した実施例と同様である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a cross-sectional structure of the
以上のように、チューブ20の構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱する構成は、インナーフィン27を設けるチューブ20にも応用することが可能である。
As described above, the configuration in which the component member having a larger heat capacity than the component member of the
本発明によれば、冷凍サイクルのコンデンサ、エバポレータ、自動車のラジエータ、ヒータコア等の熱交換器を良好に製造することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to manufacture favorably heat exchangers, such as a condenser of a refrigerating cycle, an evaporator, a radiator of a motor vehicle, and a heater core.
1 熱交換器
10 コア
20 チューブ
21 ビード
22 端部
23 端部
24 係合部
25 折り曲げ部
26 流路
27 インナーフィン
30 フィン
40 タンク体
41 入口部
42 出口部
50 補強部材
100 チューブの素材
110 芯材
120 ろう材層
121 拡散層
130 Zn含有層
131 拡散層
200 チューブの第2素材
210 芯材
220 ろう材層
221 拡散層
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記熱交換器は、複数種の構成部材を組み付けて、これを炉中ろう付けしてなるものであり、
前記チューブは、帯状の素材を成形してなる構成部材を前記炉中ろう付けにてろう付けしてなるものであり、
前記炉中ろう付けの際、前記チューブの構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、前記チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間と、前記熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間との格差を低減することを特徴とする熱交換器の製造方法。 In a method of manufacturing a heat exchanger, comprising: a core formed by stacking tubes and fins; and a tank body connected to an end of the tube, wherein a medium flowing through the tube exchanges heat with heat transmitted to the core. ,
The heat exchanger is formed by assembling a plurality of types of components and brazing them in a furnace,
The tube is formed by brazing a component formed by molding a strip-shaped material by brazing in the furnace,
At the time of brazing in the furnace, by heating in advance the structural member having a larger heat capacity than the structural member of the tube, the time for the structural member of the tube to reach the brazing temperature, and the structural member having the large heat capacity A method of manufacturing a heat exchanger, characterized by reducing a difference from a time when the brazing temperature is reached.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005146389A JP2006320935A (en) | 2005-05-19 | 2005-05-19 | Method for manufacturing heat exchanger |
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JP2010107108A (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-13 | Furukawa-Sky Aluminum Corp | Method of brazing aluminum alloy heat exchanger |
JP2010196931A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Showa Denko Kk | Method of manufacturing heat exchanger |
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2005
- 2005-05-19 JP JP2005146389A patent/JP2006320935A/en active Pending
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