JP2022549942A - Fins and heat exchangers for heat exchangers - Google Patents
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Abstract
熱交換器用のフィン(1)及び熱交換器である。前記熱交換器用のフィンは、芯層(11)と、第1層(12)第2層(13)と、を含み、芯層(11)の材料は、工業用純アルミニウム又はアルミニウム合金であり、第2層(13)の材料は、アルミニウム合金であり、芯層の厚さ方向において対向するように配置される両側のうち、少なくとも一側に、第2層(13)が設けられる。第1層(12)の材料の元素は、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素を含み、芯層(11)の厚さ方向と、第1層(12)の厚さ方向と、第2層(13)の厚さ方向とはほぼ平行である。第2層(13)の厚さ方向において芯層(11)に遠い一側に、第1層(12)が設けられる。第2層(13)の材料及び芯層(11)の材料の合金元素の種類が異なるか、合金元素の含量が異なる、又はその両方である。第2層(13)及び芯層(11)の材料の少なくとも一部の粒界は共用されない。本開示の実施形態は、熱交換器用のフィン(1)の、溶接後の耐食性能の向上に使用する。当該フィン(1)を熱交換器に応用すると、熱交換器の寿命を延長することができる。Fins (1) for heat exchanger and heat exchanger. Said heat exchanger fin comprises a core layer (11), a first layer (12) and a second layer (13), the material of the core layer (11) is industrial pure aluminum or aluminum alloy The material of the second layer (13) is an aluminum alloy, and the second layer (13) is provided on at least one of the two sides of the core layer that are arranged to face each other in the thickness direction. The element of the material of the first layer (12) contains an alloying element that does not react with the aluminum element to form a binary intermetallic compound, and the thickness direction of the core layer (11) and the thickness of the first layer (12) direction is substantially parallel to the thickness direction of the second layer (13). A first layer (12) is provided on one side of the second layer (13) that is farther from the core layer (11) in the thickness direction. The material of the second layer (13) and the material of the core layer (11) have different types of alloying elements, different alloying element contents, or both. At least some grain boundaries of the materials of the second layer (13) and the core layer (11) are not shared. Embodiments of the present disclosure are used to improve post-weld corrosion resistance performance of fins (1) for heat exchangers. Application of the fins (1) to a heat exchanger can extend the life of the heat exchanger.
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2019年9月30日に出願された中国特許出願第201910944330.9号の優先権と利益を主張するものであり、参照によりその全体が本出願に組み込まれる。
CROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS This application claims the priority and benefit of Chinese Patent Application No. 201910944330.9 filed on September 30, 2019, which is incorporated by reference into this application in its entirety.
本開示は、熱交換装置の技術分野、特に、熱交換器の曲げ用フィン及び熱交換器に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to the technical field of heat exchange devices, and in particular to bending fins and heat exchangers for heat exchangers.
熱交換器と空気との熱交換の応用において、フィンが隣接する伝熱管の間に設けられ、フィン及び隣接する伝熱管が溶接・接続されている。これにより、空気との熱交換を強化する。フィンの空気中における耐食性は、熱交換器の熱交換性能に影響を与えるほか、熱交換器の寿命に関連し、フィンの性能の重要な指標でもある。 In the application of heat exchange between a heat exchanger and air, fins are provided between adjacent heat transfer tubes, and the fins and adjacent heat transfer tubes are welded and connected. This enhances the heat exchange with the air. The corrosion resistance of the fins in air affects the heat exchange performance of the heat exchanger, is related to the life of the heat exchanger, and is an important indicator of the performance of the fins.
本開示は、発明者が下記の事実と問題の発見及び認識に基づいて作成したものである。
関連技術において、熱交換器のフィンは、アルミニウム合金芯層と、ろう接層と、を含み、芯層及び伝熱管を溶接しやすくするために、ろう接層は、直接アルミニウム合金芯層を覆っている。ろう接層の材料もアルミニウム合金である。しかし、出願人は、ろう接層が直接芯層を覆うとき、フィンの厚さに限りがあるため、溶接中、ろう接層にある合金元素が芯層材料の粒界へ拡散することを発見した。ここで、一部の合金元素は、アルミニウム元素と一緒に二元金属間化合物に形成されなく、これらの合金元素は、芯層の粒界に電位が比較的低い結晶相に形成される。溶接後、フィンの材料の粒間耐食性能は、溶接前より大幅に低下し、熱交換器の寿命に影響を与える。
The present disclosure is based on the inventor's discovery and recognition of the following facts and problems.
In the related art, the fin of the heat exchanger includes an aluminum alloy core layer and a brazing layer, and the brazing layer directly covers the aluminum alloy core layer to facilitate welding the core layer and the heat transfer tube. ing. The material of the brazing layer is also an aluminum alloy. However, the applicant found that when the brazing layer directly covers the core layer, due to the limited thickness of the fins, the alloying elements in the brazing layer diffuse to the grain boundaries of the core layer material during welding. did. Here, some alloying elements are not formed into a binary intermetallic compound together with the aluminum element, and these alloying elements are formed into a crystal phase with a relatively low potential at the grain boundaries of the core layer. After welding, the intergranular corrosion resistance performance of the fin material is significantly lower than before welding, affecting the life of the heat exchanger.
そこで、本開示の一態様の実施形態は、熱交換器用のフィンを提供する。当該フィンは、異なる合金元素の種類及び/又は合金元素を含む材料層を含み、溶接後、耐食性能が向上する。当該フィンを熱交換器に応用すると、熱交換器の寿命を延長することができる。 Accordingly, an embodiment of one aspect of the present disclosure provides a fin for a heat exchanger. The fin includes material layers containing different alloying element types and/or alloying elements to provide improved corrosion resistance after welding. Application of the fins to a heat exchanger can extend the life of the heat exchanger.
本開示の他の態様の実施形態は、熱交換器を提供する。 Another aspect of the present disclosure provides a heat exchanger.
本開示の第1の態様の実施形態における、熱交換器用のフィンは、芯層と、第1層と、第2層と、を含み、前記芯層の材料は、工業用純アルミニウム又はアルミニウム合金であって、前記芯層は、その厚さ方向において、対向するように配置される第1側面と、第2側面と、を含む。前記第2層の材料は、アルミニウム合金であって、前記芯層の第1側面及び第2側面のうち、少なくとも1つの側面の外側に前記第2層が設けられる。前記第1層の材料の元素は、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素を含み、前記芯層の厚さ方向と、前記第1層の厚さ方向と、前記第2層の厚さ方向とはほぼ平行である。前記第2層は、その厚さ方向において対向するように配置される2つの側面を含み、前記第2層の前記2つの側面のうち、1つの側面は前記芯層に遠い。前記第2層の前記1つの側面の外側に前記第1層が設けられる。前記第2層の材料及び前記芯層の材料の合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。また、前記第2層及び前記芯層の材料の少なくとも一部の粒界は共用されない。 In an embodiment of the first aspect of the present disclosure, the fin for heat exchanger includes a core layer, a first layer and a second layer, the material of the core layer is industrial pure aluminum or aluminum alloy The core layer includes a first side surface and a second side surface that are arranged to face each other in the thickness direction. The material of the second layer is an aluminum alloy, and the second layer is provided outside at least one of the first side and the second side of the core layer. The element of the material of the first layer includes an alloy element that does not react with the aluminum element to form a binary intermetallic compound, and the thickness direction of the core layer, the thickness direction of the first layer, and the second layer. It is substantially parallel to the thickness direction of the layer. The second layer includes two sides arranged to face each other in its thickness direction, one of the two sides of the second layer being far from the core layer. The first layer is provided outside the one side of the second layer. The material of the second layer and the material of the core layer have different types of alloying elements, different contents of one or more alloying elements, or both. Also, at least some grain boundaries of the materials of the second layer and the core layer are not shared.
本開示の実施形態の熱交換器用のフィンによれば、芯層及び第1層の間に第2層を追加することで、ろう接中に第1層において、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素は、第2層へ拡散する。当該合金元素は、第2層の粒界のところに多く拡散するが、第2層と芯層の材料が異なる(元素種類及び/又は元素含量が異なる)ため、少なくとも一部の第2層と芯層の結晶粒が融合せず、さらに多くの粒界となっている。また、これらの粒界が、第2層における粒界と直接つながっていないため、第2層粒界に沿って拡散してくる当該合金元素を延長又は妨害し、当該合金元素の芯層粒界における分布が減少して、フィンの耐食性能を向上させる。当該フィンを熱交換器に応用することにより、熱交換器の使用寿命を延長することができる。 According to the heat exchanger fin of the embodiment of the present disclosure, by adding the second layer between the core layer and the first layer, the first layer reacts with the aluminum element during brazing to form a binary Alloying elements that do not form intermetallic compounds diffuse into the second layer. The alloying element diffuses in a large amount at the grain boundary of the second layer, but since the materials of the second layer and the core layer are different (element types and/or element contents are different), at least a part of the second layer and The crystal grains of the core layer are not fused and form more grain boundaries. In addition, since these grain boundaries are not directly connected to the grain boundaries in the second layer, they extend or interfere with the alloying elements diffusing along the second layer grain boundaries, and the core layer grain boundaries of the alloying elements distribution is reduced, improving the corrosion resistance performance of the fin. By applying the fins to a heat exchanger, the service life of the heat exchanger can be extended.
一部の実施形態において、前記第1層の材料は、ケイ素元素を含み、前記第1層の材料はAl-Si基合金である。 In some embodiments, the material of the first layer comprises elemental silicon and the material of the first layer is an Al—Si based alloy.
一部の実施形態において、前記芯層の材料の固相線及び液相線の温度は、第2層の固相線及び液相線の温度よりも大きい、又は第2層の固相線及び液相線の温度に等しい。 In some embodiments, the solidus and liquidus temperatures of the material of the core layer are greater than the solidus and liquidus temperatures of the second layer, or the solidus and liquidus temperatures of the second layer equal to the liquidus temperature.
一部の実施形態において、前記第2層は、多層の材料を含み、前記第2層の複数層における、隣接層の材料の合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。 In some embodiments, the second layer comprises multiple layers of material, wherein the multiple layers of the second layer differ in the type of alloying element from the material of adjacent layers, or contain one or more alloying elements. Different or both.
一部の実施形態において、前記第1層の材料と、前記芯層の材料との合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。前記第1層の材料と、前記第2層の材料との合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。前記第1層と前記第2層との材料は、少なくとも一部の粒界が共用されない。 In some embodiments, the material of the first layer and the material of the core layer have different types of alloying elements, different contents of one or more alloying elements, or both. The material of the first layer and the material of the second layer have different types of alloying elements, different contents of one or more alloying elements, or both. The materials of the first layer and the second layer do not share at least some grain boundaries.
一部の実施形態において、前記フィンは、その厚さ方向において対向するように配置される第1側面と、第2側面とを含み、前記第1層は、その厚さ方向において前記第2層の1つの側面に遠く、前記フィンの第1側面又は第2側面となる。 In some embodiments, the fin includes a first side surface and a second side surface that are arranged to face each other in the thickness direction thereof, and the first layer overlaps the second layer in the thickness direction of the fin. becomes the first side or the second side of the fin.
一部の実施形態において、前記第1層の厚さは、前記フィンの厚さの3%~15%を占めている。 In some embodiments, the thickness of the first layer is 3% to 15% of the thickness of the fin.
一部の実施形態において、前記第2層の厚さは、前記フィンの厚さの10%~50%を占めている。 In some embodiments, the thickness of the second layer is between 10% and 50% of the thickness of the fin.
本開示の第2の態様の実施形態による熱交換器は、第1ヘッダー配管と、第2ヘッダー配管と、複数の伝熱管と、フィンと、を含む。前記第1ヘッダー配管と前記第2ヘッダー配管とは、間隔を置いて配置される。前記第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とをつなげるために、前記伝熱管の一端は第1ヘッダー配管と接続されており、前記伝熱管の他端は第2ヘッダー配管と接続されている。前記フィンは、隣接する前記伝熱管の間に設けられ、前記フィンは、前記いずれか1つの実施形態に係る熱交換器用のフィンである。前記フィンの芯層は、前記フィンの第1層を通して前記伝熱管と溶接される。前記フィンの第2層と芯層との材料の粒界は、少なくとも一部が共用されない。 A heat exchanger according to an embodiment of the second aspect of the present disclosure includes first header piping, second header piping, a plurality of heat transfer tubes, and fins. The first header pipe and the second header pipe are spaced apart. In order to connect the first header pipe and the second header pipe, one end of the heat transfer pipe is connected to the first header pipe, and the other end of the heat transfer pipe is connected to the second header pipe. The fins are provided between the adjacent heat transfer tubes, and the fins are the fins for the heat exchanger according to any one of the embodiments. A core layer of the fin is welded to the heat transfer tube through the first layer of the fin. The grain boundaries of the materials of the second layer of the fin and the core layer are at least partially unshared.
一部の実施形態において、前記伝熱管は、扁平管であって、前記フィンは、長さ、幅及び厚さを備える。前記フィンの長手方向と前記扁平管の厚さ方向とはほぼ平行であって、前記フィンの幅方向と前記扁平管の幅方向とはほぼ平行である。前記フィンには、複数の前記扁平管を組み合わせて設置するための複数の貫通穴又は溝穴が設けられる。 In some embodiments, the heat transfer tubes are flat tubes and the fins have a length, width and thickness. The longitudinal direction of the fins and the thickness direction of the flat tube are substantially parallel, and the width direction of the fins and the width direction of the flat tube are substantially parallel. The fins are provided with a plurality of through-holes or slots for installing a plurality of the flattened tubes in combination.
以下では、本開示の実施形態について詳しく説明する。前記実施形態の例を図面に示す。下記の図面によって説明されている実施形態は例示的なものであって、本開示を説明するために使用することが意図されており、本開示を限定するものではない。本開示の説明において、用語「中心」、「縦方向」、「横方向」、「長さ」、「幅」、「厚さ」、「上」、「下」、「前」、「後ろ」、「左」、「右」、「垂直」、「水平」、「上部」、「下部」、「内側」、「外側」、「時計回り」、「反時計回り」、「軸方向」、「径方向」、「周方向」などで示される方向又は位置関係は、図面に示す方向または位置関係に基づいたものであり、本開示の説明を容易にする、説明を簡略化することが意図されており、装置又は要素、治具が特定の方向にあり、特定の方向で構成および操作される必要があることを示したり暗示したりするものではないため、本開示に対する制限として解釈されるべきでない。 Embodiments of the present disclosure are described in detail below. Examples of said embodiments are shown in the drawings. The embodiments illustrated by the following drawings are exemplary and are intended to be used to explain, not limit, the present disclosure. In describing this disclosure, the terms "center", "longitudinal", "lateral", "length", "width", "thickness", "top", "bottom", "front", "back" , "left", "right", "vertical", "horizontal", "top", "bottom", "inner", "outer", "clockwise", "counterclockwise", "axial", " Directions or positional relationships indicated by "radial", "circumferential", etc. are based on the directions or positional relationships shown in the drawings and are intended to facilitate and simplify the description of the present disclosure. and should not be construed as a limitation on the present disclosure, as it does not indicate or imply that any device, element, or fixture should be in, or configured and operated in, any particular orientation. not.
図1~2に示すように、本開示の実施形態に係る熱交換器用のフィン1は、芯層11と、第1層12と、第2層13と、を含む。芯層11の材料は、工業純アルミニウム又はアルミニウム合金である。ここで、芯層11のアルミニウム合金は、防錆アルミニウム、アルミニウム合金、及びその他のアルミニウム合金であってもよい。具体的には、芯層11の材料の固相線と液相線の温度は、615℃以上である。
As shown in FIGS. 1-2, a
芯層11は、その厚さ方向において対向するように配置される第1側面と、第2側面と、を含む。図1に示すように、芯層11の厚さ方向は、上下方向にあり、芯層11は、上下方向において対向するように配置される上側面と、下側面と、を含む。
The
芯層11の第1側面及び第2側面のうち、少なくとも1つの側面の外側に第2層13が設けられる。すなわち、芯層11の第1側面の外側にのみ第2層13を設けても、芯層11の第2側面の外側にのみ第2層13を設けても、芯層11の第1側面及び第2側面の両方の外側に第2層13を設けてもよい。
A
第2層13の材料は、アルミニウム合金である。ここで、第2層13のアルミニウム合金は、防錆アルミニウム、及びその他のアルミニウム合金であってもよい。具体的には、第2層13の材料の固相線と液相線の温度は、615℃以上である。
The material of the
第1層12の材料の元素は、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素を含み、当該合金元素とアルミニウム元素とを加熱すると、固溶体のみになる。オプションとして、第1層12の材料は、ケイ素元素を含んでもよい。さらに、第2層13の材料は、Al-Si基合金である。
The element of the material of the
芯層11の厚さ方向、第1層12の厚さ方向、及び第2層13の厚さ方向はほぼ平行である。第2層13は、その厚さ方向において対向するように配置される2つの側面を含み、第2層13の2つの側面のうち、その1つの側面が芯層11に遠く、第2層13の当該1つの側面の外側に第1層12が設けられる。つまり、芯層11、第2層13及び第1層12は順次に配置され、芯層11及び第2層13は互いに接触しており、第2層13及び第1層12は互いに接触している。
The thickness direction of the
図1に示すように、芯層11の厚さ方向、第1層12の厚さ方向及び第2層13の厚さ方向はすべて上下方向にあり、第2層13は、上下方向において対向する上側面及び下側面を含む。第2層13は、芯層11の上側面に配置されている。つまり、第2層13の下側面及び芯層11の上側面は接続されており、第2層13の上側面に第1層12が配置されている。
As shown in FIG. 1, the thickness direction of the
ろう接中、第1層12の材料は、Siなどの多種類の合金元素が芯層11へ拡散する傾向がある。具体的には、第1層12の材料は、はんだであって、本開示の実施形態に係る熱交換器用のフィン1は第1層12を介して熱交換器のその他の部品にろう接される。
During brazing, the material of the
ここで、第2層13の材料と、芯層11の材料との合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。また、第2層13と、芯層11の材料との材料は、少なくとも一部の粒界が共用されない。
Here, the material of the
言い換えれば、第2層13の材料と、芯層11との材料の成分は一致しない。つまり、第2層13の材料と、芯層11の材料との合金元素の種類が異なるか、第2層13の材料と、芯層11の材料との合金元素の含量が異なるか、第2層13の材料と、芯層11の材料との合金元素の種類も含量も異なる。さらに、第2層13、及び芯層11の材料の間に一部の粒界が共用されていない。
In other words, the ingredients of the material of the
本開示の熱交換器用のフィン1によれば、芯層11及び第1層12の間に第2層13を追加することで、ろう接中に第1層12において、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素(Si元素など)は、第2層13へ拡散する。当該合金元素は、第2層13の粒界のところに多く拡散するが、第2層13と芯層11との材料の成分が異なる(元素種類及び/又は元素含量が異なる)ため、少なくとも一部の第2層13と芯層11の結晶粒が融合せず、さらに多くの粒界となっている。また、これらの粒界が、第2層13における粒界と直接つながっていないため、第2層13粒界に沿って拡散してくる当該合金元素を延長又は妨害し、当該合金元素の芯層11粒界における分布が減少して、フィン1の耐食性能を向上させる。当該フィン1を熱交換器に応用することにより、熱交換器の使用寿命を延長することができる。
According to the
具体的には、本開示の実施形態に係る熱交換器用のフィン1は、多層構造であって、多層構造のフィン1は、芯層11、第2層13、及び第1層12を熱間圧延で加工して複合(溶接)する。芯層11、第2層13、及び第1層12の材料の結晶粒の初期状態はまったく共用されていなく、熱間圧延などの圧延中、隣接層界面の近くにある結晶粒のうち、一部は1つとして融合する。つまり、一部の結晶粒は、両方に共用されるようになるが、すべての結晶粒に完全に共用されないということである。両側の材料の成分の差異が大きければ大きいほど、粒界の両側の結晶粒が融合する傾向が低く、融合する結晶粒の比率が低い。つまり、第2層13と、芯層11との材料の成分の差異が大きければ大きいほど、芯層11と、第2層13との材料の結晶粒が完全に1つの場所で成長せず、第2層13から、第1層12にあるSiなどの合金元素の拡散を妨害する効果がよい。
Specifically, the
圧延・ろう接中、第1層12にあるSiが第2層13へ拡散している間(粒界及び結晶粒内部の両方ともにおいて拡散が発生するが、粒界における拡散速度は結晶粒内部における拡散速度よりはるかに速い)、Siなどの合金元素が第2層13と、芯層11との界面に拡散してきた場合、界面の両側の結晶粒が共用されていれば(粒界も共用)、Siなどの合金元素が粒界に沿って芯層11へ比較的に拡散しやすくなる。界面の両側の結晶粒が共用されない場合(粒界も共用されない)、Siなどの合金元素から芯層11への拡散経路が長くなり、芯層11の粒界へ拡散するSiなどの合金元素が少なくなる。
While Si in the
さらに、芯層11及び第1層12の間に第2層13を設けることで、ろう接中、芯層11における元素から第1層12への拡散も制御される。そのため、芯層11にさらに多くの有益な合金元素を追加することで、芯層11の強度及び耐食性能を向上させながら、ろう接の性能に影響を与えず、フィン1の強度を改善することができる。高強度のフィン1の材料は、フィン1の厚さ及びコストを制御するために役に立つ。
Furthermore, by providing the
一部の実施形態において、芯層11の材料の固相線及び液相線の温度は、第2層13の固相線及び液相線の温度よりも大きい、又は第2層13の固相線及び液相線の温度に等しい。
In some embodiments, the solidus and liquidus temperatures of the material of the
一部の実施形態において、第2層13は、多層の材料を含み、第2層13の複数層における、隣接層の材料の合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。つまり、芯層11及び第1層12の間に多層の材料が設けられ、多層の材料において芯層11に隣接する1層の材料は、芯層11に接触しており、多層の第2層13において第1層12に隣接する1層の材料は、第3層に接触している。また、第2層13の隣接層の材料の成分は一致しない。つまり、第2層13の隣接層の材料の合金元素の種類が異なるか、第2層13の隣接層の材料の合金元素の含量が異なるか、第2層13の隣接層の材料の合金元素の種類も含量も異なる。
In some embodiments, the
これにより、第2層13の隣接層の材料が異なり、第2層13の隣接層の1層の材料のうち、少なくとも一部はもう1層の材料の結晶粒と融合せず、粒界が直接つながっていないため、第1層12にあるSiなどの合金元素が、第2層13にある多層の材料において拡散する時間が延びる。
Thereby, the material of the adjacent layer of the
一部の実施形態において、第1層12の材料と、芯層11の材料との合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。第1層12の材料と、第2層13の材料との合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。第1層12と第2層13との材料は、少なくとも一部の粒界が共用されない。つまり、第1層12の材料及び第2層13の材料の両方とも、芯層11の材料の成分とは異なり、また第1層12の材料及び第2層13の材料の成分は一致しない。第2層13及び芯層11の材料の間、第1層12及び芯層11の材料の間に一部の粒界が共用されていない。
In some embodiments, the material of the
ろう接中、第1層12にあるSi元素が、第2層13へ拡散する。第1層12及び第2層13の材料の成分が異なる(元素種類及び/又は元素含量が異なる)ため、少なくとも一部の第1層12及び第2層13の材料の結晶粒が融合していなく、第1層12から拡散してくるSiを延長・妨害することが可能であって、さらに芯層11粒界におけるSiの分布を減少して、フィン1の耐食性能を向上させる。当該フィン1を熱交換器に応用することにより、熱交換器の使用寿命を延長することができる。
During brazing, Si elements present in the
一部の実施形態において、図2に示すように、芯層11の厚さ方向に沿って対向するように配置される第1側面及び第2側面の両方とも第1層12が設けられ、芯層11及び芯層11の第1側面の第1層12の間に第2層13が設けられ、芯層11及び芯層11の第2側面の第1層12の間に第2層13が設けられる。つまり、芯層11は、その厚さ方向に沿って対向するように配置される第1側面及び第2側面を含み、芯層11の第1側面及び第2側面に第1層12が設けられ、芯層11及び芯層11の第1側面の第1層12の間に第2層13が設けられ、芯層11及び芯層11の第2側面の第1層12の間に第2層13が設けられる。
In some embodiments, as shown in FIG. 2, both the first side and the second side, which are arranged to face each other along the thickness direction of the
芯層11の対向するように配置される2つの面がすべて、はんだの第1層12として設けられる場合、芯層11と、芯層11の2つの面に対応する第1層12との間に第2層13を設けることで、フィン1の耐食性能をさらに向上させる。当該フィン1を熱交換器に応用すると、熱交換器の使用寿命をさらに延長することができる。
between the
さらに、フィン1は、その厚さ方向において対向するように配置される第1側面と、第2側面とを含み、第1層12は、その厚さ方向において第2層13の1つの側面に遠く、フィン1の第1側面又は第2側面となる。図1と図2に示すように、フィン1の厚さ方向は、上下方向にあり、フィン1は、上下方向において対向するように配置される上側面と、下側面と、を含む。図1に示す実施形態において、第1層12の下側面及び第2層13の上側面が互いに接触しており、第1層12の上側面が第2層13に遠い。第1層12の上側面がフィン1の上側面となり、芯層11の下側面がフィン1の下側面となる。図2に示す実施形態において、上の1つの第1層12の上側面がフィン1の上側面となり、下の1つの第1層12の下側面がフィン1の下側面となる。
Furthermore, the
ここで、第1層12は、はんだであって、フィン1が第1層12を介して熱交換器のその他の部品にろう接できるようにする。
Here, the
なお、図1に示すように、芯層11における対向するように配置される2つの面のうち、1つの面の上にのみ第1層12を設け、当該第1層12及び芯層11の間に第2層13を設けることができることを理解されたい。
In addition, as shown in FIG. 1, the
一部の実施形態において、第1層12の厚さは、フィン1の厚さの3%~15%を占めている。第1層12の厚さがフィン1の総厚さの3%~15%を占めるように設計することで、フィン1の強度及び可ろう接性を向上させて、さらに溶接後のフィン1の耐食性を改善することができる。
In some embodiments, the thickness of
一部の実施形態において、第2層13の厚さは、フィン1の厚さの10%~50%を占めている。第2層13の厚さがフィン1の総厚さの10%~50%を占めるように設計することで、フィン1の強度及び可ろう接性を向上させて、さらに溶接後のフィン1の耐食性を改善することができる。
In some embodiments, the thickness of the
なお、第1層12の厚さ、第2層13の厚さ及びフィン1の厚さはすべて、フィン1とその他の部品とを溶接する前の厚さである。
The thickness of the
図3に示すように、本開示の実施形態に係る熱交換器用のフィン1は、熱交換器に使用可能である。具体的には、当該熱交換器は、第1ヘッダー配管(図示せず)と、第2ヘッダー配管(図示せず)と、複数の伝熱管2と、フィンと、を含む。第1ヘッダー配管及び第2ヘッダー配管は、間隔を置いて配置される。具体的には、第1ヘッダー配管の長手方向と、第2ヘッダー配管の長手方向とは一致する。すなわち、第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とは平行に配置される。
As shown in FIG. 3, the
第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とをつなげるために、各伝熱管2の一端と第1ヘッダー配管とが接続されており、伝熱管2の他端と第2ヘッダー配管とが接続されている。言い換えれば、第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とをつなげるために、複数の伝熱管2は、第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管との間に接続されている。フィンは、隣接する伝熱管2の間に設けられる。ここで、フィンは本開示の実施形態に係る熱交換器用のフィン1であって、フィン1の芯層11は、フィン1の第1層12を介して伝熱管2に溶接されており、フィン1の第2層13及び芯層11の材料の結晶粒は、少なくとも一部が共用されない。
In order to connect the first header pipe and the second header pipe, one end of each
一部の具体的な実施形態において、伝熱管2は扁平管であって、扁平管は、扁平管の長手方向に沿って延びるチャネルを少なくとも1つ含み、チャネルの長さは、扁平管の長さである。扁平管は、チャネルを介して第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とをつなげる。図3に示すように、扁平管の長手方向は、前後方向に平行し、扁平管の厚さ方向は、上下方向に平行する。また、扁平管の幅方向は、左右方向に平行する。扁平管は、複数のチャネルを含み、各チャネルは、前後方向に沿って延び、扁平管を貫通する。複数のチャネルは、左右方向に沿って間隔を置いて配置される。
In some specific embodiments, the
フィン1は、長さ、幅及び厚さを備える。フィン1の長手方向と扁平管の厚さ方向とはほぼ平行であって、フィンの幅方向と扁平管の幅方向とはほぼ平行である。図3に示すように、フィン1の長手方向は、上下方向に平行し、フィン1の幅方向は、左右方向に平行する。また、フィン1の厚さ方向は、前後方向に平行する。
The
フィン1には、複数の前記扁平管を組み合わせて設置するための複数の貫通穴又は溝穴が設けられる。図3に示すように、フィン1には、前後方向に沿ってフィン1を貫通する貫通穴又は溝穴が設けられる。扁平管は、貫通穴又は溝穴を介してフィン1を貫通することができる。
The
熱交換器は、複数のフィン1を含み、複数のフィン1は、扁平管の長手方向に沿って間隔を置いて配置される。図3に示すように、複数のフィン1は、前後方向に沿って間隔を置いて配置され、複数のフィン1にある貫通穴又は溝穴は対応するように設けられる。扁平管は、その長手方向に沿って、対応するように設けられる、複数のフィン1の貫通穴又は溝穴を順次に通る。なお、扁平管及び貫通穴の壁面又は溝穴の壁面は、互いに接触していることを理解されたい。
The heat exchanger includes a plurality of
以下では、本開示の一実施形態に係る熱交換器用のフィンについて説明する。 A fin for a heat exchanger according to an embodiment of the present disclosure is described below.
フィン1は、3層の構造であって、順に第1層12、第2層13、芯層11である。第1層12は、AA4343アルミニウム合金を採用し、第2層13は、工業用純アルミニウムAA1100を採用し、芯層11は、AA3003を採用する。第1層12及び第2層13の厚さは、それぞれフィン1の厚さの10%及び30%を占めており、フィン1の完成品の厚さは、0.1mmである。
The
それぞれ半連続鋳造を採用して必要なAA4343、AA1100、AA3003インゴットを取得し、鋳塊を均質化し、圧延及び正面フライスを通じて必要な厚さ比のAA4343とAA1100を取得する。3つの板状の原材料を順番に積み重ねて、熱間圧延する。3~5mmの厚さまで熱間圧延したら、フィン1の必要な厚さまで冷間圧延する。
Semi-continuous casting is adopted to obtain the required AA4343, AA1100 and AA3003 ingots respectively, the ingot is homogenized, and the required thickness ratio of AA4343 and AA1100 is obtained through rolling and face milling. Three plate-shaped raw materials are stacked in order and hot-rolled. After hot rolling to a thickness of 3 to 5 mm, the
フィン1を熱交換器に応用するとき、熱交換器のフィンの必要なサイズによって裁ち切り、見返しを行う。見返しは、フィン1の第1層12が伝熱管によく接触するようにする必要がある。組み立てられた熱交換器の芯は炉内でろう接される。ろう接中、熱交換器の芯の実際の最高温度は590℃を超えるが、芯層11の材料の固相線温度よりも低くなる。590℃以上の持続時間は1分以上である。冷却後、フィン1と熱交換管とがよくろう接される熱交換器の芯が得られる。
When the
熱処理及びろう接加熱中、AA1100の第2層13は、第1層12のSiの芯層113003の粒界への拡散を低減し、芯層11が良好な粒間耐食性能を維持できるようにする。
During heat treatment and brazing heating, the
以下では、本開示の他の実施形態に係る熱交換器用のフィンについて説明する。 Fins for heat exchangers according to other embodiments of the present disclosure are described below.
フィン1は、3層の構造であって、順に第1層12、第2層13、芯層11である。第1層12は、AA4343アルミニウム合金を採用し、第2層13は、工業用純アルミニウムAA1050を採用し、芯層11は、1.5wt.%の亜鉛(Zn)を含むAA3003を採用する。第1層12及び第2層13の厚さは、それぞれフィン1の厚さの10%及び50%を占めており、フィン1の完成品の厚さは、0.1mmである。
The
それぞれ半連続鋳造を採用して必要なAA4343、AA1050、及び1.5wt.%のZnを含むAA3003インゴットを取得し、鋳塊を均質化し、圧延及び正面フライスを通じて必要な厚さ比のAA4343、AA1050、及び1.5wt.%のZnを含むAA3003を取得する。3つの板状の原材料を順番に積み重ねて、熱間圧延する。3~5mmの厚さまで熱間圧延したら、フィン1の必要な厚さまで冷間圧延する。
The required AA4343, AA1050, and 1.5 wt. % Zn, the ingot was homogenized, and the required thickness ratios of AA4343, AA1050, and 1.5 wt. AA3003 containing % Zn is obtained. Three plate-shaped raw materials are stacked in order and hot-rolled. After hot rolling to a thickness of 3 to 5 mm, the
フィン1を熱交換器に応用するとき、熱交換器のフィンの必要なサイズによって裁ち切り、見返しを行う。見返しは、フィン1の第1層12が伝熱管によく接触するようにする必要がある。組み立てられた熱交換器の芯は炉内でろう接される。ろう接中、熱交換器の芯の実際の最高温度は590℃を超えるが、芯層11の材料の固相線温度よりも低くなる。590℃以上の持続時間は1分以上である。冷却後、フィン1と熱交換管とがよくろう接される熱交換器の芯が得られる。
When the
熱処理及びろう接加熱中、AA1050の第2層13は、第1層12のSiの芯層11の粒界への拡散を低減し、芯層11が良好な粒間耐食性能を維持できるようにする。同時に、1.5wt.%のZnを含む芯層11の腐食電位は、はんだ接合部及び第2層13の腐食電位よりも低い。低電位の芯層11は、腐食環境において保護的役割を果たして、フィン1の腐食寿命をさらに向上させることができる。
During heat treatment and brazing heating, the
以下では、本開示のさらに他の実施形態に係る熱交換器用のフィンについて説明する。 Fins for heat exchangers according to still other embodiments of the present disclosure are described below.
フィン1は、3層の構造であって、順に第1層12、第2層13、芯層11である。第1層12は、AA4343アルミニウム合金を採用し、第2層13は、工業用純アルミニウムAA1100を採用し、芯層11は、AA3005を採用する。第1層12及び第2層13の厚さは、それぞれフィン1の厚さの10%及び30%を占めており、フィン1の完成品の厚さは、0.09mmである。
The
それぞれ半連続鋳造を採用して必要なAA4343、AA1100、AA3005インゴットを取得し、鋳塊を均質化し、圧延及び正面フライスを通じて必要な厚さ比のAA4343、AA1100及びAA3005を取得する。3つの板状の原材料を順番に積み重ねて、熱間圧延する。3~5mmの厚さまで熱間圧延したら、フィン1の必要な厚さまで冷間圧延する。
Semi-continuous casting is adopted to obtain the required AA4343, AA1100, AA3005 ingots respectively, the ingot is homogenized, and the required thickness ratio of AA4343, AA1100 and AA3005 is obtained through rolling and face milling. Three plate-shaped raw materials are stacked in order and hot-rolled. After hot rolling to a thickness of 3 to 5 mm, the
フィン1を熱交換器に応用するとき、熱交換器のフィンの必要なサイズによって裁ち切り、見返しを行う。見返しは、フィン1の第1層12が伝熱管によく接触するようにする必要がある。組み立てられた熱交換器は、炉内でろう接される。ろう接中、熱交換器の芯の実際の最高温度は590℃を超えるが、芯層11の材料の固相線温度よりも低くなる。590℃以上の持続時間は1分以上である。冷却後、フィン1と熱交換管とがよくろう接される熱交換器の芯が得られる。
When the
熱処理及びろう接加熱中、AA1100の第2層13は、第1層12のSiの芯層11の粒界への拡散を低減し、芯層11が良好な粒間耐食性能を維持できるようにする。同時に、第2層13は、芯層11内のMgの第1層12への拡散を制御することもできるため、Mgを含む多層フィン1の場合も、保護雰囲気ろう付け炉を使用してよくろう接することができる。また、AA3005材料の強度は、従来のAA3003アルミニウム合金よりも高いため、AA3005の芯層11を有するフィン1の厚さは、第1実施形態におけるAA3003の芯層11の厚さよりも適切に薄くすることができる。
During heat treatment and brazing heating, the
以下では、本開示の他の実施形態に係る熱交換器用のフィンについて説明する。 Fins for heat exchangers according to other embodiments of the present disclosure are described below.
フィン1は、3層の構造であって、順に第1層12、第2層13、芯層11である。第1層12は、AA4343アルミニウム合金を採用し、第2層13は、防錆アルミニウムAA3003を採用し、芯層11は、AA7072を採用する。第1層12及び第2層13の厚さは、それぞれフィン1の厚さの10%及び40%を占めており、フィン1の完成品の厚さは、0.1mmである。
The
それぞれ半連続鋳造を採用して必要なAA4343、AA3003、AA7072インゴットを取得し、鋳塊を均質化し、圧延及び正面フライスを通じて必要な厚さ比のAA4343、AA3003、及びAA7072を取得する。3つの板状の原材料を順番に積み重ねて、熱間圧延する。3~5mmの厚さまで熱間圧延したら、フィン1の必要な厚さまで冷間圧延する。
Semi-continuous casting is adopted to obtain the required AA4343, AA3003, AA7072 ingots respectively, the ingot is homogenized, and the required thickness ratio of AA4343, AA3003 and AA7072 is obtained through rolling and face milling. Three plate-shaped raw materials are stacked in order and hot-rolled. After hot rolling to a thickness of 3 to 5 mm, the
フィン1を熱交換器に応用するとき、熱交換器のフィンの必要なサイズによって裁ち切り、見返しを行う。見返しは、フィン1の第1層12が伝熱管によく接触するようにする必要がある。組み立てられた熱交換器は、炉内でろう接される。ろう接中、熱交換器の芯の実際の最高温度は590℃を超えるが、芯層11の材料の固相線温度よりも低くなる。590℃以上の持続時間は1分以上である。冷却後、フィン1と熱交換管とがよくろう接される熱交換器の芯が得られる。
When the
熱処理及びろう接加熱中、AA3003の第2層13は、第1層12のSiの芯層11の粒界への拡散を低減し、芯層11が良好な粒間耐食性能を維持できるようにする。同時に、約1%のZnを含むAA7072芯層11の腐食電位は、はんだ接合部及び第2層13の腐食電位よりも低い。低電位の芯層11は、腐食環境において保護的役割を果たして、フィン1の腐食寿命をさらに向上させることができる。
During heat treatment and brazing heating, the
以下では、本開示のさらに他の実施形態に係る熱交換器用のフィンについて説明する。 Fins for heat exchangers according to still other embodiments of the present disclosure are described below.
フィン1は、3層の構造であって、順に第1層12、第2層13、芯層11である。第1層12は、AA4045アルミニウム合金を採用し、第2層13は、工業用純アルミニウムAA1100を採用し、芯層11は、AA6063を採用する。第1層12及び第2層13の厚さは、それぞれフィン1の厚さの8%及び30%を占めており、フィン1の完成品の厚さは、0.08mmである。
The
それぞれ半連続鋳造を採用して必要なAA4045、AA1100、AA6063インゴットを取得し、鋳塊を均質化し、圧延及び正面フライスを通じて必要な厚さ比のAA4045、AA1100、及びAA6063を取得する。3つの板状の原材料を順番に積み重ねて、熱間圧延する。3~5mmの厚さまで熱間圧延したら、フィン1の必要な厚さまで冷間圧延する。
Semi-continuous casting is adopted to obtain the required AA4045, AA1100, AA6063 ingots respectively, the ingot is homogenized, and the required thickness ratio of AA4045, AA1100 and AA6063 is obtained through rolling and face milling. Three plate-shaped raw materials are stacked in order and hot-rolled. After hot rolling to a thickness of 3 to 5 mm, the
フィン1を熱交換器に応用するとき、熱交換器のフィンの必要なサイズによって裁ち切り、見返しを行う。見返しは、フィン1の第1層12が伝熱管によく接触するようにする必要がある。組み立てられた熱交換器は、炉内でろう接される。ろう接中、熱交換器の芯の実際の最高温度は590℃を超えるが、芯層11の材料の固相線温度よりも低くなる。590℃以上の持続時間は1分以上である。冷却後、フィン1と熱交換管とがよくろう接される熱交換器の芯が得られる。
When the
熱処理及びろう接加熱中、AA1100の第2層13は、第1層12のSiの芯層11の粒界への拡散を低減し、芯層11が良好な粒間耐食性能を維持できるようにする。同時に、第2層13は、芯層11内のMgの第1層12への拡散を制御することもできるため、Mgを含む多層フィン1の場合も、保護雰囲気ろう付け炉を使用してよくろう接することができる。また、AA6063材料は、一定時間内において強化効果を備えるため、溶接後のフィン1の強度は、従来のAA3003合金よりも高く、AA6063の芯層11を有するフィン1の厚さは、第1実施形態におけるAA3003の芯層11の厚さよりも適切に薄くすることができる。
During heat treatment and brazing heating, the
本明細書に記載の参考用語「一実施形態」、「一部の実施形態」、「例」、「具体的な例」、「一部の例」などの説明は、実施形態又は例に関連して説明される具体的な特徴、構造、材料又は特性が、本開示の少なくとも1つの実施形態又は例に含まれることを意味する。本明細書において、前記用語の例示的な説明は必ずしも同じ実施形態又は例を指しているわけではない。また、説明している具体的な特徴、構造、材料又は特性を、任意の1つ又は複数の実施形態又は例において、適切な方法で結合させることができる。さらに、互いに矛盾することがない場合、当業者は、本明細書に記載されている異なる実施形態又は実施例、及び異なる実施形態又は実施例の特徴を結合したり組み合わせたりすることができる。 References herein such as "one embodiment," "some embodiments," "examples," "specific examples," "some examples," and other descriptions may refer to embodiments or examples. are meant to be included in at least one embodiment or example of the present disclosure. The exemplary descriptions of such terms in this specification do not necessarily refer to the same embodiment or example. In addition, the specific features, structures, materials or characteristics described may be combined in any suitable manner in any one or more embodiments or examples. Moreover, where not contradicted by each other, persons of ordinary skill in the art can combine and combine different embodiments or implementations and features of different embodiments or implementations described herein.
本開示の実施形態は、上記のように示し、説明してきたが、上記の実施形態は例示的なものであって、本開示を限定するものとして解釈されるべきではなく、当業者は、本開示の範囲内で変更、修正、置換、及び修正を行えることが理解されるべきである。 While the embodiments of the present disclosure have been shown and described above, the above embodiments are illustrative and should not be construed as limiting the present disclosure, and those skilled in the art will appreciate the It should be understood that changes, modifications, substitutions and modifications can be made within the scope of the disclosure.
1:フィン
11:芯層
12:第1層
13:第2層
2:伝熱管
1: Fin 11: Core layer 12: First layer 13: Second layer 2: Heat transfer tube
第1層12の材料の元素は、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素を含み、当該合金元素とアルミニウム元素とを加熱すると、固溶体のみになる。オプションとして、第1層12の材料は、ケイ素元素を含んでもよい。さらに、第1層12の材料は、Al-Si基合金である。
The element of the material of the
一部の実施形態において、第2層13は、多層の材料を含み、第2層13の複数層における、隣接層の材料の合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方である。つまり、芯層11及び第1層12の間に多層の材料が設けられ、多層の材料において芯層11に隣接する1層の材料は、芯層11に接触しており、多層の第2層13において第1層12に隣接する1層の材料は、第1層に接触している。また、第2層13の隣接層の材料の成分は一致しない。つまり、第2層13の隣接層の材料の合金元素の種類が異なるか、第2層13の隣接層の材料の合金元素の含量が異なるか、第2層13の隣接層の材料の合金元素の種類も含量も異なる。
In some embodiments, the
熱処理及びろう接加熱中、AA1100の第2層13は、第1層12のSiのAA3003の芯層11の粒界への拡散を低減し、芯層11が良好な粒間耐食性能を維持できるようにする。
During heat treatment and brazing heating, the
Claims (10)
前記フィンは、芯層と、第1層と、第2層と、を含み、前記芯層の材料は、工業用純アルミニウム又はアルミニウム合金であって、前記芯層は、その厚さ方向において、対向するように配置される第1側面と、第2側面と、を含み、前記第2層の材料は、アルミニウム合金であって、前記芯層の第1側面及び第2側面のうち、少なくとも1つの側面の外側に前記第2層が設けられ、前記第1層の材料の元素は、アルミニウム元素と反応して二元金属間化合物にならない合金元素を含み、前記芯層の厚さ方向と、前記第1層の厚さ方向と、前記第2層の厚さ方向とはほぼ平行であって、前記第2層は、その厚さ方向において対向するように配置される2つの側面を含み、前記第2層の前記2つの側面のうち、1つの側面は前記芯層に遠く、前記第2層の前記1つの側面の外側に前記第1層が設けられ、前記第2層の材料及び前記芯層の材料の合金元素の種類が異なるか、1種類以上の合金元素の含量が異なる、又はその両方であって、前記第2層及び前記芯層の材料の少なくとも一部の粒界は共用されない、ことを特徴とする熱交換器用のフィン。 A fin for a heat exchanger,
The fin includes a core layer, a first layer, and a second layer, the material of the core layer is industrial pure aluminum or an aluminum alloy, and the core layer has, in its thickness direction, The material of the second layer is an aluminum alloy, and at least one of the first side and the second side of the core layer is provided. The second layer is provided on the outer side of one side, the element of the material of the first layer includes an alloy element that does not react with the aluminum element to form a binary intermetallic compound, and the thickness direction of the core layer; The thickness direction of the first layer and the thickness direction of the second layer are substantially parallel, and the second layer includes two side surfaces arranged to face each other in the thickness direction, One of the two sides of the second layer is far from the core layer, the first layer is provided outside the one side of the second layer, and the material of the second layer and the The materials of the core layer have different types of alloying elements, or have different contents of one or more alloying elements, or both, and at least part of the grain boundaries of the materials of the second layer and the core layer are shared. A fin for a heat exchanger, characterized in that:
前記熱交換器は、第1ヘッダー配管と、第2ヘッダー配管と、複数の伝熱管と、フィンを含み、前記第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とが間隔を置いて配置されており、
第1ヘッダー配管と第2ヘッダー配管とをつなげるために、前記伝熱管の一端と第1ヘッダー配管とが接続されており、前記伝熱管の他端と第2ヘッダー配管とが接続されており、
前記フィンは、隣接する前記伝熱管の間に設けられ、ここで、フィンは請求項1~8のいずれか1項に記載の熱交換器用のフィンであって、前記フィンの芯層は、前記フィンの第1層を介して前記伝熱管に溶接されており、前記フィンの第2層及び芯層の材料の結晶粒は、少なくとも一部が共用されない、ことを特徴とする熱交換器。 a heat exchanger,
the heat exchanger includes a first header pipe, a second header pipe, a plurality of heat transfer pipes, and fins, the first header pipe and the second header pipe being spaced apart;
In order to connect the first header pipe and the second header pipe, one end of the heat transfer pipe and the first header pipe are connected, and the other end of the heat transfer pipe and the second header pipe are connected,
The fins are provided between the adjacent heat transfer tubes, wherein the fins are the fins for a heat exchanger according to any one of claims 1 to 8, wherein the core layer of the fins comprises the A heat exchanger characterized in that the heat exchanger is welded to the heat transfer tubes through the first layer of fins, and at least some of the crystal grains of the material of the second layer of fins and the core layer are not shared.
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