JP2512972B2 - 熱交換器のろう付け方法 - Google Patents

熱交換器のろう付け方法

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JP2512972B2
JP2512972B2 JP62314918A JP31491887A JP2512972B2 JP 2512972 B2 JP2512972 B2 JP 2512972B2 JP 62314918 A JP62314918 A JP 62314918A JP 31491887 A JP31491887 A JP 31491887A JP 2512972 B2 JP2512972 B2 JP 2512972B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/001Casings in the form of plate-like arrangements; Frames enclosing a heat exchange core

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱交換器のろう付け方法に関し、例えば自動
車用エンジンラジエータもしくは自動車空調装置のエバ
ポレータ等に用いて有効である。
〔従来の技術およびその問題点〕
従来、自動車用ラジエータ等では、チューブとコルゲ
ートフィンとを組付けてコア部を形成し、そのコア部を
ろう付け治具1で保持した状態で(第8図図示)、炉内
に搬入してろう付けを行なっていた。尚、従来のろう付
け治具1としては、第8図図示形状の他に、実開昭61−
4866号公報に開示されているように、帯状金属板の両端
に鉤部設けたものが知られている。
しかしながら、このような治具は又ステンレス等で作
製された剛体であることから、熱交換器の形状、大きさ
(寸法)が変更するたびに治具を変更・交換しなければ
ならず、生産効率面では改善が必要とされている。
又、米国特許第4,433,227号明細書には、電磁誘導加
熱で熱交換器のろう付けを行なう際、熱交換器の側壁の
外方を固定具にて固定し、更に、この固定具をワイヤに
て補給という技術が開示されている。しかし、この従来
技術もスチール製の特別な固定具を必要としており、上
述の例と同様熱交換器の形状、大きさに応じた多種類の
固定具を容易し、その変更のたびに固定具を交換しなけ
ればならず、作業性が悪いという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記点に鑑みて案出されたもので、熱交換器
ろう付け用の治具として、寧交換器の形状大きさ等の変
動に容易に対応できるものを提供することを目的とす
る。
〔発明の構成および作動〕
上記目的を達成するため本発明のろう付け方法では、
ろう付け治具としてワイヤを用いるという構成を採用す
る。しかも、本発明のろう付け方法においては、単に治
具としてワイヤを用いるというだけはなく、ワイヤをろ
う付け治具として用いる上で、最も望ましい使用態様を
採用するようにしている。
すなわち、本発明方法では、ワイヤが第8図図示ろう
付け治具1に比較して剛性が低く、伸びやすいという性
質を利用する。そのため、ワイヤを熱交換器より熱膨張
率が低い金属材料により形成し、熱交換器ろう付け時に
熱交換器が熱膨張した際には、熱膨張を受けてワイヤが
引き伸ばされるようにする。このワイヤの引き伸ばしを
容易に行うことができるように、本発明ではワイヤの総
断面積を2.6mm2以下とする。
一方本発明では、炉内で熱交換器が膨張する際であっ
ても、常に所定の押圧保持力をワイヤが維持できるよう
にする。そのため本発明ではワイヤの総断面積を0.2mm2
(1ヶ所当り)以上とする。
本発明のろう付け方法では、このように総断面積が0.
2mm2〜2.6mm2(1ヶ所当り)のワイヤを用い、このワイ
ヤで熱交換器のコア部を所定張力で巻き締め固定した後
にコア部を炉内に搬入し炉中でろう付けを行うという構
成を採用する。
従って本発明のろう付け方法では、ろう付け時にワイ
ヤが熱交換器膨張に追従して伸長しつつ、かつ同時に十
分な押圧保持力をコア部に与えることができる。
〔発明の効果〕
本発明のろう付け方法では上述したように、ろう付け
治具としてワイヤを用いたため、熱交換器の形状、大き
さが種々変更されても容易に対応することができる。し
かも、本発明のワイヤ治具はその全体重量が従来のろう
付け治具に比し大幅に軽量化されているため、熱交換器
のろう付け炉への搬入、搬出等が容易に行なえる。
更にワイヤ治具としたため、治具の熱容量を大幅に減
少させることができる。そのため本発明方法により成形
された熱交換器では、ワイヤ治具近傍においても他の部
位と同様にろう付けを行うことができる。しかも本発明
ではワイヤ治具を用いたため、治具に要する費用が大幅
に低減できるという実用上の優れた効果を有する。
〔実施例〕
以下本発明方法の一実施例を図に基づいて説明する。
第1図は本発明方法の全体工程を示した工程図である。
この第1図に示されるように、本発明方法においてはま
ず偏平チューブ10、コルゲートフィン11、サイドプレー
ト12、ヘッドプレート13を組合わせて熱交換器コア部を
成形する。
すなわち第3図に示すように熱交換器コア部20を組立
てる。第3図において、コルゲートフィン11および偏平
チューブ10はアルミニウムマンガン系合金よりなる。ま
たサイドプレート12およびヘッドプレート13は、その剛
性を高めるため、アルミニウムマンガンマグネシウム系
合金により形成される。そして偏平チューブ10、サイド
プレート12およびヘッドプレート13にはその片面にろう
材があらかじめクラッドされている。
コア組立工程100が終了後、組立てられた熱交換器コ
ア20にワイヤ治具30を巻付ける。このワイヤ巻き工程10
1は第2図に示すようにワイヤ治具30を両サイドプレー
ト12間を覆うようにして巻付ける。すなわちワイヤ治具
30は偏平チューブ10の軸方向と直角方向に巻き掛けられ
る。このことは、ワイヤ治具30により偏平チューブ10と
コルゲートフィン11の山部との間の接触が維持できるよ
うにするためである。このワイヤ巻き工程101において
は、ワイヤに巻かれる前の状態の熱交換器コア20が良好
にその形状を保持されるよう、両サイドプレート12の外
方にバネクランプ31が配設され、バネクランプ31が熱交
換器コア20をその両側より押し付けるようにして挟持し
ている。すなわち、ワイヤ治具30が巻き付けられる状態
では、偏平チューブ10とコルゲートフィン11との間およ
びコルゲートフィン11とサイドプレート12との間はバネ
クランプ31により所定の押圧力が保持されるようになっ
ている。
尚、本例ではワイヤ治具30を2ケ所に用いている。そ
して、このようにワイヤ治具30を2ケ所に用いる場合に
は、保持力のバランスを図るべく、上端からの間隔A2
下端からの間隔A1とを等しくする。更に、この間隔A1,A
2は、コア高さHの1/4〜1/3程度とするのが望しい。
熱交換器コア20に巻かれたワイヤ治具30は次にその両
端がねじられて連結する。すなわちワイヤ両端の連結工
程102が行われる。
両端が連結されたワイヤ治具30は更に端部がねじられ
ワイヤ治具30全体の長さを減少させる。すなわち、ワイ
ヤ治具30が所定の張力で熱交換器コアと係合するように
する。
ワイヤ締め工程103が終了した後に熱交換器コア20の
側方に配設されていたバネクランプ31を引き離す。すな
わち、ワイヤ締め工程103が終了した後は、ワイヤ治具3
0のみにより熱交換器コア20の形状が保持されることと
なる。
尤も上述の例ではワイヤ連結工程102とワイヤ締め工
程103と別工程として説明したが、実際には、ワイヤ端
部を連結した後(ワイヤ連結工程102)、直ちにワイヤ
の張力調整を行うようにしてもよい(ワイヤ締め工程10
3)。
ワイヤ締め工程103が終了した後、熱交換器コア20は
洗浄される。この洗浄工程104によりコア20外表面に付
着したいた油分を取り除く。しかる後、コア20にはフラ
ックスが塗布される。本例では、このフラックス塗布工
程105として、融点が560℃程度のKAlF4をコア20に塗布
する。
フラックスが塗布された熱交換器コア20は次いで第4
図に示すようにろう付け炉50に搬入される(搬入工程10
6)。ろう付け炉50は第4図に示すように、前室51、予
熱室52、加熱室53および冷却室54よりなる。熱交換器コ
ア20は各室51,52,53,54にそれぞれ8分程度ずつ保持さ
れる。また予熱室52では、熱交換器コア20を460℃程度
まで予熱する。予熱が終了した後の熱交換器コア20は、
次いで加熱室53で640℃程度まで加熱される。この加熱
によりろう付け工程107が達成され、偏平チューブ10、
サイドプレート12およびヘッドプレート13にクラッドさ
れていたろう材が炉50内に溶融する。このろう材の溶融
により、偏平チューブ10とコルゲートフィン11との間、
コルゲートフィン11とサイドプレート12との間および偏
平チューブ10とヘッドプレート13との間のろう付けが達
成される。
なお上述したように本例では熱交換器コア20はアルミ
ニウム合金により成形されている。一方本例でワイヤ治
具30は鉄材よりなる。ここでアルミニウム合金の熱膨張
率は2.3×10-5であり、一方鉄材料の熱膨張率は1.1×10
-5である。そのため、熱交換器コア20とワイヤ治具30と
の間には大きな熱膨張差が生ずることになる。この熱膨
張差に基づき、熱交換器コア20に巻き締めされたワイヤ
治具30は引き伸ばされることになる。
換言すれば、熱交換器コア20はワイヤ治具30を引き伸
ばしつつ炉50内で膨張し、かつろう付けがなされること
になる。すなわち、ワイヤ治具30はその引き伸ばし時に
発生する張力でもって熱交換器コア20の形状を保持する
ことになる。ここで、ワイヤ治具30の剛性があまり高く
ては、ワイヤ治具30が十分に伸長しない。その結果、大
きな熱応力を熱交換器コア20に生じさせることになり、
熱交換器コアのうち、特に強度が弱いフィン部分におい
て座屈が生ずる恐れがある。一方ワイヤ治具30の剛性が
あまりに低くては、ろう付け時に十分な張力を熱交換器
コア20に与えることはできない。その結果ろう付け時に
偏平チューブ10とコルゲートフィン11との間が離脱し、
フィンのろう付け不良が生ずる恐れがある。
第5図はワイヤ治具30の総断面積と、フィン11・偏平
チューブ10間の接着状態との関係につき本発明者らが行
った検討結果を示す図である。なおここでワイヤ治具30
の総断面積とは、巻きつけ1ケ所当りのワイヤ治具30の
総断面積である。例えば本例では直径1mmのワイヤ治具3
0を用いているため、総断面積は0.79mm2となる(2重に
巻けば、2倍の1.57mm2となる)。また第5図において
フィン未接着とは、フィン11のコルゲートフィン11の山
部19と偏平チューブ10との間に十分なフィレット18が生
じない状態をいう。同様に第5図においてコア変形不良
とは、コルゲートフィン11が座屈を起こす状態をいう。
この第5図より明らかなように、ワイヤ治具30の総断
面積が3mm2以上となればコア20に変形不良が多くなるこ
とになる。これは、上述したようにワイヤ治具30の剛性
が高すぎるためであると考えられる。一方ワイヤ治具30
の総断面積の0.15mm2以下としたのでは、フィンの未接
着率が高くなる。これは、ワイヤ治具30は十分な張力を
維持できず、フィン11と偏平チューブ10との間が離れて
しまうからである。
従って第5図図示実験検討結果に基づき、本発明で
は、ワイヤ治具の総断面積を0.2mm2(1ケ所当り)以上
かつ2.6mm2以下とすることにしている。
ろう付け工程107が終了した後、熱交換器コア20は路5
0より搬出される(搬送工程108)。しかる後、ろう付け
が終了した熱交換器コア20よりワイヤ治具30が取り外
す。この取外し工程109は、単にワイヤ治具30を切り取
るだけで容易に行うことができる。従って本例において
はワイヤ取外し工程109は極めて容易に達成できること
になる。
ワイヤ治具30が取外された熱交換器コア20には、次い
でタンク15がヘッドプレート13に取付けられる。その状
態でヘッドプレート13がめられ(工程110)、タン
ク15の固定が行われる。このめ工程110により熱交換
器の成形が終了する。成形された熱交換器は、次いで洩
れテスト111がなされ、品質の管理がなされる。洩れテ
スト111終了後熱交換器に塗装112がなされ次いで仕上げ
工程113がなされる。
なお上述の例では、熱交換器をフラックスとしてKAlF
4を用いるいわゆるノコロックろう付けを採用したが、
他のろう付け方法を用いてもよいことはもちろんであ
る。例えば、ろう付け方法として真空ろう付けを用いて
もよい。この場合にはろう付け炉50内を真空にしてお
く。そしてこの真空ろう付けでは熱交換器にフラックス
を塗布する工程が不要となる。
また、通常のいわゆるフラックスろう付け方法を用い
てもよい。この場合にはろう付け工程107前にフラック
ス塗布工程105が必要となり、かつろう付け工程107終了
後に洗浄工程が必要となる。
また上述の例では熱交換器として自動車用ラジエータ
を使用したが、本発明のろう付け方法は他の熱交換器に
も使用できることはもちろんである。例えば、第6図第
7図に示すようにすいわゆるサーペンタイン型の熱交換
器に使用しもよい。この熱交換器は自動車空調装置のエ
バポレータとして用いられるもので、サーペンタインチ
ューブ16の間にコルゲートフィン11が配設される。この
コルゲートフィン11の山部19がサーペンタインチューブ
16にろう付けされることは、上述の熱交換器コア20と同
様である。またこの場合であってもワイヤ治具30は、コ
ルゲートフィン11の山部とサーペンタインチューブ16と
の接触を保持する方向に巻き締めされる。更に本発明で
は、2枚の板部材によりチューブ部分を形成し、かつこ
のチューブ部分の間にコルゲートフィンを配設した点い
わゆるドロンカップ形式の熱交換器にも適用することが
できる。
本発明者らの検討によれば、このように本発明方法が
適用される熱交換器の形状および大きさを種々変更して
もワイヤ治具の総断面積を0.2mm2以上2.6mm2(1ケ所当
り)以下とすれば良好なろう付けが行われることが確か
められた。すなわち、本発明のろう付け方法によれば、
少なくとも需要者に搭載される熱交換器には常に良好に
適用可能であることが確かめられた。なお自動車に搭載
される熱交換器は通常その高さが200〜600mm程度となっ
ている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一例を示す工程図、第2図は第1
図図示ワイヤ治具組付工程を示す説明図、第3図はワイ
ヤ治具が取付けられた状態の熱交換器コアを示す正面
図、第4図はろう付け炉を示す説明図、第5図はワイヤ
治具の総断面積とろう付け状態との関係を示す説明図、
第6図は本発明方法の適用される熱交換器の他の例を示
す正面図、第7図は第6図図示熱交換器の側面図、第8
図は従来のろう付け治具の斜視図である。 10……チューブ,11……コルゲートフィン,100……コア
組立工程,101……ワイヤ巻き工程,102……ワイヤ連結工
程,103……ワイヤ締め工程,106……搬入工程,107……ろ
う付け工程,108……搬送工程,109……ワイヤ取外し工
程。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】熱交換流体の通路をなすチューブと、この
    チューブに熱的結合し熱交換流体の熱交換を促進するコ
    ルゲートフィンとを、前記コルゲートフィンの屈曲部が
    前記チューブ側面に接触するようにして組付けるコア組
    立工程と、 組立てられたチューブとフィンとを囲うようにして前記
    チューブ及び前記コルゲートフィン材料より熱膨張率が
    低い金属材料よりなるワイヤを巻くワイヤ巻き工程と、 ワイヤの両端部を連結させるワイヤ連結工程と、 前記ワイヤにより保持されたコアをろう付け炉に搬入す
    る搬入工程と、 ろう付け炉内で前記コアを加熱し前記チューブと前記コ
    ルゲートフィンとろう付け結合するろう付け工程と、 前記コアを前記ろう付け炉より搬送する搬送工程と、 前記コアより前記ワイヤを取外すワイヤ取外し工程とよ
    りなり、 かつ前記ワイヤの総断面積が0.2mm2(1ヵ所当り)から
    2.6mm2以下として、前記ろう付け工程において、熱交換
    器コアと前記ワイイとの熱膨張差により前記ワイヤに生
    じる張力に伴う保持力によって、前記熱交換器コアの形
    状を保持することを特徴とする熱交換器のろう付け方
    法。
JP62314918A 1986-12-22 1987-12-11 熱交換器のろう付け方法 Expired - Lifetime JP2512972B2 (ja)

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KR100587156B1 (ko) 2004-10-20 2006-06-08 모딘코리아 유한회사 열교환기용 튜브 제조방법 및 이를 이용한 열교환기

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US4433227A (en) 1982-09-20 1984-02-21 General Motors Corporation Method of inductively heating workpieces to a uniform temperature

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