JP2010179310A - シート状ろう材の製造方法ならびにその方法により製造されたシート状ろう材とその使用方法およびそれを用いた熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】多種のろう材に適用でき、特に、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金などのろう付けに用いられるろう材のシート化にも好適なシート状ろう材の製造方法、その方法により製造されるシート状ろう材とその使用方法、およびそれにより得られる熱交換器を提供する。
【解決手段】（１）粉末状のろう材とバインダーおよび溶媒を混合して得られた原料スラリーを、離型シート上に供給してシート状にし、乾燥させた後、離型シートから剥がす。
（２）この方法により製造されるシート状ろう材。ろう付けの作業性を著しく向上させ、また、厚さが均一なので、ろう付け部の品質を向上させることができる。（３）このシート状ろう材を熱交換器、特に一次伝面型の熱交換器の組み立てに用いるシート状ろう材の使用方法。（４）前記シート状ろう材を用いて組み立てられた熱交換器。
【選択図】なし

Description

本発明は、ろう付けに使用されるシート状ろう材の製造方法に関し、特に、プレートフィン型熱交換器や一次伝面型熱交換器の本体部分（以下、「伝熱コア部」または単に「コア部」という）やヘッダーを組み立て一体化する際に用いられるシート状ろう材であって、特に、ステンレス鋼、Ｎｉ基耐熱合金など高温で使用される材料からなる伝熱コア部を構成する際に、さらには伝熱コア部とヘッダーを結合する際に用いられるシート状ろう材の製造方法、ならびにその方法により製造されたシート状ろう材、そのろう材の使用方法およびそのろう材を使用して各部を接合した熱交換器に関する。

ろう付けは、接合する母材の接合部に母材より溶融点がわずかに低いろう材を介在させ、炉内に装入するなどして加熱し、ろう材のみを溶融した後、冷却、凝固させて接合を行う方法である。母材を溶融させる必要がないため、母材への熱影響が少なく、母材の性質の劣化が少ない。薄肉材や、複雑な形状をもつ材料の接合ができる。また、ろう材の種類を選択することにより、異種材料や特殊な材料の接合も可能である。

例えば、プレートフィン型熱交換器は、高温流体を流通させる通路と低温流体を流通させる通路が交互に積層配置された熱交換器であり、小型軽量で熱交換効率に優れた熱交換器として、広範囲にわたる産業分野で使用されている。このプレートフィン型熱交換器の伝熱コア部を組み立て、一体化する際に、ろう付けが行われている。

図１は、プレートフィン型熱交換器の伝熱コア部の基本的な構成例およびろう付け部位について説明する斜視図である。図１に示すように、コア部は、低温流体Ｌの通路と高温流体Ｈの通路を仕切る板状のチューブプレート１と、伝熱促進用のコルゲートフィン２が交互に積層され、また、チューブプレート１、１の間隔を保ち、流路を密封するためのスペーサーバー３が両側面に並べられる。それぞれの流体用通路では、コルゲートフィン２およびスペーサーバー３がチューブプレート１にろう付けされ、コア部全体が一体化されている。

この図１に例示した構成を有するプレートフィン型熱交換器においては、コルゲートフィンは低温流体と高温流体の両者とは接しておらず、当該両者と接するチューブプレートを介して熱交換が行われる。

これに対して、例えば、ステンレス鋼の薄い合金シートを波形に形成すること等により、当該合金シートの両側（つまり、一部材の両面）で高温流体および低温流体と直接接触するように構成された一次伝面型熱交換器が開発されている。この熱交換器は、温度サイクルに対する高い耐久性を備えている。なお、一部材の両面で高温流体および低温流体と直接接触する面を一次伝熱面という。

プレートフィン型熱交換器や一次伝面型熱交換器のコア部を構成する母材がＡｌ系、Ａｌ−Ｍｎ系などの純アルミニウムやアルミニウム合金の場合は、溶融温度が比較的低いＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系のろう材が使用される。一方、コア部を構成する母材が高温で使用されるステンレス鋼や、インコネルなどのＮｉ基耐熱合金の場合は、ろう材として、母材に適した（すなわち、耐熱性、耐酸化性等に優れた）粉末ニッケルろう、アモルファスニッケルろうなどが用いられる。

ろう材を使用するに際して、接合の対象物（母材）が軽金属およびその合金（アルミニウムやアルミニウム合金など）の場合は、粉末のろう材をバインダーおよび溶媒と混ぜ合わせ、刷毛塗りや噴霧（スプレー）により母材の接合部に塗布し、炉内で所定温度に加熱してろう付けを行う。しかし、刷毛塗りでは、時間がかかるとともに、多大な工数を要し、ろう付け厚さのコントロールも難しい。また、スプレー塗布では周囲に飛び散ることによるろう材の損失量が大きい。そのため、ろう付けの対象によっては、芯材にろう材をクラッドしたブレージングシートが用いられることも多い。プレートフィン型熱交換器のコア部を組み立て、一体化する場合には、このブレージングシートが用いられる。

一方、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けには、箔あるいは粉末のろう材が用いられている。箔を使用する場合は、箔をろう付けする対象物の間に挟み、ろう付けを行う。粉末のろう材を使用する場合は、前記と同様に、バインダーと混ぜ合わせて刷毛塗りあるいはスプレーにより対象物に塗布し、ろう付けする。

しかし、箔のろう材を使用する場合は、ろう材の種類が限定されるという問題がある。ろう材が硬くなければ箔化することができないので、流れ特性の悪いろう材しか使用できないからである。また、粉末のろう材をバインダーと混ぜ合わせて刷毛塗りする場合は、多大な工数を必要とするとともに、塗布工程でろう材の厚さの均一性を確保することが難しく、スプレーによる塗布では、周囲に飛散する量が多い、という問題がある。特に一次伝面型熱交換器では一次伝熱面どうしを強固に接合する必要があり、流れ特性の良いろう材を使用する必要がある。

ろう材およびその製造方法については、これまでも研究開発がなされており、例えば特許文献１には、ろう材の粉末に、熱、紫外線などで硬化する有機質バインダーを混ぜてペーストとし、これをシート状にした後、硬化させ、プレス加工を行ってプリフォーム材とするろう材の成形方法が開示されている。この方法で得られるプリフォーム材は、ろう材としてそのまま使用でき、セッティングが簡単で作業性がよく、ろう材の厚さが均一でろう切れなどの発生が少ない、とされている。

しかし、同文献に記載の方法で成形の対象とされているろう材は、低融点の難加工性ろう材（Ａｇ−Ｃｕ−Ｓｎ系、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ系等）であり、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金のろう材として使用される高融点の粉末ニッケルろうなどへの適用の可否については、不明である。また、プリフォーム材とするには、シート状にした後、硬化処理、プレス加工が必要であり、工程数が多いことも難点である。

ろう材が具備すべき特性の一つであるろう付け施工性の観点から言えば、箔もしくはシートをろう付けの対象物（母材）間に挟んでろう付けするのが望ましい。また、箔もしくはシート状にする場合には、ろう材の特性（例えば、溶融したときの流れ特性など）や、母材の種類、用途等に合わせて最適のろう材を選択できるように、様々な種類のろう材に適用できる箔化もしくはシート化方法の開発が望まれる。

特開平５−３１５９６号公報

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、多くの種類のろう材に適用することができ、特に、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに用いられるろう材のシート化にも好適なシート状ろう材の製造方法、ならびにその方法により製造されるシート状ろう材、そのろう材の使用方法およびそのろう材を使用して各部を接合した熱交換器を提供することを目的としている。

本発明者らは、上記の課題を解決するために検討を重ねる過程で、ろう材をシート化する際に離型シートを使用するという着想を得た。すなわち、バインダーおよび溶媒と混合してスラリー状としたろう材を離型シート上でシート化する方法である。これにより、破損し易くシート化が難しいろう材等も含め、多くの種類のろう材をシート状にすることが可能となる。また、ろう材を使用に供する直前まで離型シートに貼り付いた状態としておくこともできるので、搬送等の取扱いが容易になり、シート化したろう材の破損を防止することもできる。

本発明は、このような着想とそれに基づく検討の結果なされたもので、下記（１）のシート状ろう材の製造方法、ならびにその方法により製造された下記（２）のシート状ろう材、下記（３）のシート状ろう材の使用方法、およびそのろう材を使用して得られた下記（４）の熱交換器を要旨としている。

（１）ろう付けに用いるろう材の製造方法であって、下記（ａ）〜（ｅ）の工程を含むことを特徴とするシート状ろう材の製造方法。
（ａ）粉末状のろう材とバインダーおよび溶媒を混合して、原料スラリーとする
（ｂ）原料スラリーを離型シート上に供給する
（ｃ）離型シート上の原料スラリーをシート状にする
（ｄ）シート状のろう材を離型シートとともに乾燥する
（ｅ）シート状ろう材を離型シートから剥がす。

前記（１）に記載のシート状ろう材の製造方法において、粉末状のろう材としてニッケルろうを用いる実施形態を採ることとすれば、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに用いられるろう材をシート化できるので望ましい。

ここで言う「ニッケルろう」とは、ＪＩＳ Ｚ ３２６５で規定されるニッケルろうＢＮｉを含むものである。

（２）前記（１）に記載のシート状ろう材の製造方法（前記実施形態を含む）により製造されたことを特徴とするシート状ろう材。

（３）前記（１）に記載のシート状ろう材の製造方法（前記実施形態を含む）により製造されたシート状ろう材を、熱交換器における組み立てに用いることを特徴とするシート状ろう材の使用方法。

ここで言う「熱交換器」とは、高温流体（例えば、燃焼排ガス）の通路と、低温流体（例えば、冷却用空気）の通路とが交互に積層配置されたコア部をハウジングに収容し、当該コア部の側面に、高温流体および低温流体をそれぞれコア部に供給し、排出するためのヘッダーを取り付けた熱交換器である。したがって、前記の「熱交換器における組み立て」には、コア部の組み立ておよびハウジングへの収容、ヘッダーの組み立ておよびコア部側面への取り付けが含まれる。

また、前記の「熱交換器」には、コア部に組み込まれているフィンが高温流体および低温流体と直接接触しておらず、当該両者と接触するチューブプレートを介して間接的に高温流体および低温流体と接触する方式の熱交換器（前記図１に例示したプレートフィン型熱交換器はこれに該当する）と、フィンがその両面で高温流体および低温流体と直接接触する（すなわち、フィンが一次伝熱面を構成する）方式の一次伝面型の熱交換器とが含まれる。

前記（３）に記載のシート状ろう材の使用方法において、前記シート状ろう材を、一次伝面型の熱交換器における一次伝熱面の形成に用いる実施形態を採ることとすれば、一次伝熱面どうしを強固に接合できるので望ましい。

（４）前記（１）に記載の製造方法（前記実施形態を含む）により製造されたシート状ろう材を用いて、コア部の形成、または、コア部の形成および当該コア部とヘッダーの接合が行われたことを特徴とする熱交換器。

本発明のシート状ろう材の製造方法は、工程が簡素であり、シート化し難いろう材を含む種々のろう材に適用できる。したがって、ろう材の特性を考慮し、母材の種類、用途等に合わせて、用いるシート状ろう材を選択することが可能になる。特に、ステンレス鋼、Ｎｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに用いられるろう材（例えば、ニッケルろうＢＮｉ）のシート化にも適用できる。

本発明のシート状ろう材は、この方法により製造されたろう材である。このシート状ろう材を使用することにより、ろう付けの作業性を著しく向上させることができる。厚さが均一なので、ろう付け不良などの欠陥を生じさせず、ろう付け部の品質を向上させることができる。また、シート化した後、離型シートに貼り付いた状態としておくこともできるので、搬送等の取扱いが容易であり、シート化したろう材の破損を防止できる。

本発明のシート状ろう材の使用方法は、同ろう材を熱交換器における組み立てに用いる方法である。特に、一次伝面型熱交換器におけるコア部の形成に用いれば、一次伝熱面どうしを強固に接合して、熱交換器の耐圧性のより一層の向上に寄与できる。

また、本発明の熱交換器は、本発明の方法により製造されたシート状ろう材を用いて得られた熱交換器である。ろう付け部の品質が優れており、耐圧性に優れるなどの特性を備えている。

プレートフィン型熱交換器の伝熱コア部の基本的な構成例およびろう付け部位について説明する斜視図である。 一次伝面型熱交換器の製造方法を加工工程に沿って説明する図である。

本発明のシート状ろう材の製造方法は、前記のとおり、（ａ）〜（ｅ）の工程を含む製造方法である、以下、工程順に説明する。

（ａ）粉末状のろう材とバインダーおよび溶媒を混合して、原料スラリーとする：
ろう材としては、母材の種類や用途等に応じて種々のろう材を対象とすることが可能である。ステンレス鋼（ＳＵＳ３２１，ＳＵＳ３４７等）、Ｎｉ基耐熱合金（インコネル６２５、ハステロイＸ等）などのろう付けに用いられる各種のニッケルろうＢＮｉを用いることもできる。

これらのろう材の多くは粉末状のものを入手できるので、それを使用すればよい。バインダーおよび溶媒と均一に混合できるように、粉の塊は除去しておくことが望ましい。必要に応じて適当な目開きの篩でふるうのがよい。

バインダーとしては、従来、刷毛塗り用またはスプレー塗布用のろう材スラリーの調製に使用されている各種の樹脂が使用できる。用いるろう材にもよるが、例えば、ポリビニルブチラール樹脂、酢酸ビニル樹脂などが好適であり、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエチレンオキサイド樹脂なども使用できる。低温で気化するものの方がろう付け部の品質への影響が小さく、望ましい。

溶媒についても、従来ろう材スラリーの調製に使用されている各種の溶媒が使用できるが、ろう材とバインダーの組み合わせに応じて適切なものを選択することが必要である。例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）は、多くのバインダーと相性がよく、９０℃程度で気化するので作業性もよく、また、水系の溶媒とは異なり、ろう材粉末を酸化させることもないので好適である。

ろう材粉末とバインダーおよび溶媒との混合には、混練機を用いるのがよい。それらを均一に混合できるものであればよく、混練機の種類等に限定はない。従来からろう材スラリーの調製に使用されている混練機を用いることも可能である。

ろう材粉末、バインダーおよび溶媒の配合比は特に限定しない。本発明のシート状ろう材の製造方法はろう材をシート化することが目的であるから、この目的が達せられるように、ろう材の種類、これに混合するバインダーおよび溶媒の種類、得られるシート状ろう材（以下、「ろう材シート」ともいう）の厚さ等に応じて配合比を適宜調整する。ろう材シートの厚さなどにもよるが、一般的には、質量比で、ろう材粉末１に対して、バインダーを０．０１〜０．３の範囲、溶媒を０．３〜２．０の範囲とするのが望ましい。

（ｂ）原料スラリーを離型シート上に供給する：
離型シートは、原料スラリーがシート化された後、ろう材シートから剥がされるので、離型性が良好であることが必要である。しかし、離型性がよすぎると原料スラリーがシートになじまず、シート化がうまくいかない。離型シートとしては、例えば、ポリエステル繊維、その中でも、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートにＳｉコーティングしたものが、適度の離型性を有しており、好適である。

原料スラリーに対して離型性があまりにもよすぎる場合や、離型シートが後に行われる工程で乾燥し難い場合には、離型シートとしてアルミニウムの箔を用いると、良好なろう材シートが得られる。

離型シートとしては、紙に適度な離型性のコーティングが施されたものも使用できる。

（ｃ）離型シート上の原料スラリーをシート状にする：
離型シート上に供給された原料スラリーを、ドクターブレード装置（ドクターブレード式のシート成形機）などを用いて所定の厚さに調整し、シート状にする。これらの装置には、装置に固定されている台もしくはその台上に載置された離型シートからの距離（ギャップ）を調節できるブレード（刃）が取り付けられており、ブレードを離型シートに沿って移動させることにより原料スラリーをシート化することができる。

シートの厚さは、ろう材の種類、ろう付けの対象（母材）によっても異なるが、通常は、５０〜１００μｍ（離型シートの厚さも含めた全厚さで２００〜３００μｍ）とするのが望ましい。

シート化の速度は、ブレードの移動速度により決まる。ブレードの移動速度によってシート化の出来映え（良否）が若干変わってくるので、原料スラリーおよび使用する離型シートに応じてブレードの移動速度を適宜調整することが望ましい。

（ｄ）シート状のろう材を離型シートとともに乾燥する：
乾燥が早すぎると、シート化したろう材にひび割れが生じたりするので、室温もしくは１００℃以下で徐々に乾燥させる。用いるバインダー、溶媒の種類、配合比などにより異なるが、通常は、１５分〜６時間とするのが望ましい。

（ｅ）シート状ろう材を離型シートから剥がす：
離型シートとしてはシート状ろう材との離型性が良好なものを用いているので、シート状ろう材の剥離は容易である。通常は、乾燥後のシート状ろう材の端部をカッターナイフ等で剥がすと、容易にシート状ろう材全体を剥がすことができる。

なお、この工程（ｅ）は、その前工程の乾燥が終了した後、直ちに行う必要はなく、ろう材を使用に供する直前まで、シート状ろう材が離型シートに貼り付いた状態としておいてもよい。これにより、搬送等の取扱いが容易になり、シート化したろう材の破損を防止することができる。

本発明のシート状ろう材の製造方法の大きな特徴は、バインダーおよび溶媒と混合してスラリー状としたろう材を離型シート上でシート化することにある。これにより、破損し易くシート化が難しいろう材であってもシート状にすることができ、低融点のろう材、高融点のろう材を含む種々のろう材のシート化が可能となる。また、シート化した後、硬化処理、プレス加工等を必要とせず、工程が簡素である。

上述した本発明のシート状ろう材の製造方法において、工程（ａ）の粉末状のろう材として、特にニッケルろうを用いる実施形態を採用することが望ましい。これによって、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに用いられるろう材をシート化でき、次に述べるように、多大な効果が得られる。

本発明のシート状ろう材は、本発明の方法により製造されたシート状ろう材である。このシート状ろう材を使用するに際しては、ろう付けする箇所の間にシート状ろう材を挟むだけでよく、ろう付けの作業性を著しく向上させることができる。

本発明のシート状ろう材は、厚さが均一なので、ろう付け不良などの欠陥を生じさせず、ろう付け部の品質を向上させることができる。この効果は、特に、ニッケルろうをシート化したシート状ろう材において大きい。ニッケルろうは、ろう付け部の高温強度が高く、耐熱性、耐食性に優れているので、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに適したろう材である。

ニッケルろうは、ＮｉにＢ（３．５０質量％以下）やＳｉ（１０．５０質量％以下）、またはＰ（１２．０質量％以下）を添加して融点を下げたろうであり、Ｃｒが含まれるものが多い。これらの成分の含有量によって、ＡＷＳ（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ）規格やＩＳＯ規格では各種のＮｉろうが規定されており、これに準じて、ＪＩＳ Ｚ ３２６５では、ＢＮｉ−１、ＢＮｉ−１Ａ、ＢＮｉ−２〜ＢＮｉ−７の８種類が規定されている。

これらニッケルろうを使用するに際し、従来は、アモルファスの箔として使用に供されるニッケルろうＡＷＳ ＢＮｉ−２（ＪＩＳによる呼称も同じくＢＮｉ−２である）を除いて、いずれも刷毛塗り施工されており、多大な工数を要している。これらのニッケルろうについて、本発明の方法を適用してシート化したシート状ろう材を使用すれば、ろう付けの工数を大幅に削減することができ、さらに、シート化したろう材の厚さが均一なので、ろう付け不良を起こすことなく、ろう付け部の品質を向上させることができる。

また、本発明のシート状ろう材の特徴の一つは、ろう材を離型シートに貼り付いた状態としておくことができる点にある。これにより、搬送等の取扱いが容易になり、シート化したろう材の破損を防止することができる。

本発明のシート状ろう材の使用方法は、前述した本発明のシート状ろう材の製造方法（前記実施形態を含む）により製造されたシート状ろう材を、熱交換器における組み立てに用いることを特徴とする使用方法である。

具体的には、後述する実施例に示すように、コア部の組み立て、組み立てたコア部のハウジングへの収容（取り付け）に用いる。さらに、ヘッダーの組み立て、および組み立てたヘッダーのコア部側面への接合にも用いることができる。

本発明のシート状ろう材の使用方法によれば、本発明のシート状ろう材をろう付けする対象物の間に挟むだけでよく、ろう付けの作業性を著しく向上させることができる。また、ろう材の厚さが均一なので、ろう付け不良などの欠陥を生じさせることなく、ろう付け部の品質を向上させることができる。

本発明のシート状ろう材の使用方法において、前記シート状ろう材を、特に、一次伝面型の熱交換器における一次伝熱面の形成に用いることとすれば、欠陥のない高品質のろう付け部が得られ、一次伝熱面どうしを強固に接合することができる。

一次伝面型熱交換器は、温度サイクルに対する高い耐久性を備えているが、本発明のシート状ろう材の使用方法によれば、ろう材の厚さを均一化してろう付け部の品質を向上させることができるので、一次伝面型熱交換器の耐圧性のより一層の向上に寄与することができる。

さらに、使用条件として厳しい高温環境で使用される場合にも、ステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに適している前記のニッケルろうをシート化したシート状ろう材を一次伝面型熱交換器のコア部の形成に用いると、性能向上に極めて有効である。

本発明の熱交換器は、前述した本発明の製造方法（前記実施形態を含む）により製造されたシート状ろう材を用いて、コア部の形成、または、コア部の形成および当該コア部とヘッダーの接合が行われたことを特徴とする熱交換器である。

本発明の熱交換器は、コア部の形成が本発明の製造方法によるシート状ろう材を用いて行われ、当該コア部とヘッダーとの接合は溶接、接着等、ろう付け以外の方法で行われたものであってもよいし、コア部の形成だけではなく、コア部とヘッダーとの接合も含めて全てが本発明の製造方法によるシート状ろう材を用いて行われたものであってもよい。

本発明の熱交換器は、前述のように、ろう付け部が欠陥がなく高品質であり、特に、一次伝面型熱交換器が高温環境で使用される場合には、温度サイクルに対する高い耐久性を有するなど、優れた性能を発揮する。

本発明のシート状ろう材の製造方法を適用し、ろう材として粉末状のニッケルろう（ＡＷＳ ＢＮｉ−８）を用いてシート状ろう材を作製した。さらに、このシート状ろう材を一次伝面型熱交換器の製造に適用した。

（Ｉ）シート状ろう材の作製
〔原料スラリーの調製〕
市販の粉末状の前記ニッケルろうを準備し、粉の塊（ダマ）を除去した後、ビーカー内に入れ、バインダーおよび溶媒を加えて混合し、スラリー状にした。バインダーとしては、ポリビニルブチラール樹脂（積水化学工業社製“エスレックＢＬ−Ｓ”）を使用し、溶媒としては、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を使用した。バインダーおよび溶媒の配合比は、質量比で、ろう材１に対して、バインダー０．２、溶媒１．６とした。

〔シート化〕
シート化には、スクリーン印刷機を使用した。この装置は、台を備え、その上に台とのギャップを調節できるブレードが取り付けられており、ギャップを一定に保持したまま、ブレード装着部分が移動できるように構成されている。

離型シートには、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のシートにＳｉコーティングしたものを使用した。スクリーン印刷機の台上にガラス板を載せ、その上に前記離型シートをセットして、離型シートとブレードの隙間が所定の間隔（ここでは、２００μｍ）になるように設定した。この間隔がシート状ろう材の厚さになる。

シート化に際しては、ブレード手前の離型シートの上に原料スラリーを流し、ブレードを移動させて原料スラリーをシート状にした。その後、ガラス板を装置から取り外し、室温で６時間放置して乾燥させた。十分乾燥していることを確認した後、ろう材シートを端部から剥がしてシート状ろう材を得た。この離型シートからの剥離は容易に行えた。

得られたシート状ろう材は、寸法が２００ｍｍ×３００ｍｍであり、破損その他の欠陥が認められず、均一な厚さを有する健全なものであった。

（II）シート状ろう材の一次伝面型熱交換器製造への適用
図２は、一次伝面型熱交換器の製造方法を加工工程に沿って説明する図であり、（ａ）は一次伝熱面プレートにスペーサーバーを接合する工程を、（ｂ）は単位セルを構成する工程を、（ｃ）は単位セルを多段に積層する工程を、（ｄ）は伝熱コアを組み立てる工程を示している。図２では、中間押し潰し加工（一次伝熱面プレートの中間部に押し潰された部位が構成される加工）を施したコルゲートフィンで構成される一次伝熱面プレート４を用いた。

図２（ａ）に示すように、一次伝熱面プレートにスペーサーバーを接合する工程では、プレス加工で外周面を押し潰された一次伝熱面プレート４の両端に一対のスペーサーバー３を接合し、さらに、押し潰された部位４ａの裏面の他の両端部にも他の一対のスペーサーバー３を接合した。これらスペーサーバー３を接合する際に、前記（Ｉ）で得られたシート状ろう材を適度の寸法に切断して、ぞれぞれの接合部に貼着した後、真空炉内に装入し、ろう付け温度に達した後、徐冷してろう付けを完了した。

次に、図２（ｂ）に示すように、前記スペーサーバー３を接合した一次伝熱面プレート４同士を組み合わせて接合し、単位セル５を構成した。この接合においても、適度の寸法に切断したシート状ろう材をスペーサーバー３の接合面および積み重なる一次伝熱面プレート４のフィンの頂部に貼着し、図２（ａ）の場合と同様にろう付けを行った。なお、この場合、接合する一方の一次伝熱面プレート４をフィン方向が他方の一次伝熱面プレート４のフィン方向に対し９０°の角度を有するように回転させ、低温流体Ｌと高温流体Ｈが直交する直交流型の流体通路を構成した。

次に、図２（ｃ）に示すように、単位セル５を多段に積層して伝熱コア部６とし、さらに、同図（ｄ）に示すように、伝熱コア部６をハウジング７内に収容して、一次伝面型熱交換器とした。前記単位セル５の積層、伝熱コア部６のハウジング７内への収容においても、前期と同様にろう付けを行った。

ろう付け後の状態を目視観察した結果、ろう付け不良は全く認められず、極めて良好であった。従来の刷毛塗りに比べて作業性も良好であった。

上記シート状ろう材の作製では、ろう材として粉末状のニッケルろうＡＷＳ ＢＮｉ−８を用いたが、他のニッケルろうについても、バインダーおよび溶媒の配合比等を適宜調整することにより、欠陥のない、均一な厚さを有するシート状ろう材が得られることを確認した。

本発明のシート状ろう材の製造方法によれば、種々のろう材、特に、ステンレス鋼、Ｎｉ基耐熱合金など、高温で使用される材料のろう付けに用いられるろう材（例えば、ニッケルろうＢＮｉ）を対象として、簡素な工程でシート化することができる。

この方法により製造される本発明のシート状ろう材を用いれば、ろう付けの作業性を著しく向上させることができる。また、ろう材シートの厚さが均一なので、ろう付け部の品質を向上させることができる。さらに、本発明のシート状ろう材を一次伝面型熱交換器のコア部の形成用に用いれば、一次伝面型熱交換器のろう付け部の品質を向上させ得るので、耐圧性のより一層の向上に寄与できる。本発明の熱交換器は、本発明の製造方法により製造されたシート状ろう材を用いて得られた熱交換器であり、高い耐久性を有するなど、優れた性能を発揮する。

したがって、本発明は、シート状ろう材の製造に、さらには熱交換器の製造、特に一次伝面型熱交換器を製造する際の各部のろう付けに有効に利用することができる。

１：チューブプレート、 ２：コルゲートフィン、 ３：スペーサーバー、
４：一次伝熱面プレート、 ５：単位セル、 ６：伝熱コア部、
７：ハウジング

Claims (6)

1. ろう付けに用いるろう材の製造方法であって、
   下記（ａ）〜（ｅ）の工程を含むことを特徴とするシート状ろう材の製造方法。
   （ａ）粉末状のろう材とバインダーおよび溶媒を混合して、原料スラリーとする
   （ｂ）原料スラリーを離型シート上に供給する
   （ｃ）離型シート上の原料スラリーをシート状にする
   （ｄ）シート状のろう材を離型シートとともに乾燥する
   （ｅ）シート状ろう材を離型シートから剥がす。
2. 前記粉末状のろう材がニッケルろうであることを特徴とする請求項１に記載のシート状ろう材の製造方法。
3. 請求項１または２に記載の方法により製造されたことを特徴とするシート状ろう材。
4. 請求項１または２に記載の方法により製造されたシート状ろう材を、熱交換器における組み立てに用いることを特徴とするシート状ろう材の使用方法。
5. 一次伝面型の熱交換器における一次伝熱面の形成に用いることを特徴とする請求項４に記載のシート状ろう材の使用方法。
6. 請求項１または２に記載の方法により製造されたシート状ろう材を用いて、コア部の形成、または、コア部の形成および当該コア部とヘッダーの接合が行われたことを特徴とする熱交換器。

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