JP3858685B2 - アルミニウム熱交換器の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム熱交換器の製造方法に関するもので、例えば、車両用空調装置の蒸発器のようにチューブ材料やフィン材料の薄肉化を図ったアルミニウム熱交換器の製造方法に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置においてはアルミニウム熱交換器の軽量化、小型化のためにチューブ材料やフィン材料の薄肉化が進んでおり、具体的には、チューブ材料の板厚は例えば、０．２ｍｍ程度、チューブ内に配置されるインナーフィン材料の板厚は０．０５ｍｍ程度まで薄肉化されている。これに対し、チューブやフィンの組付状態を拘束するヘッダー部材（タンク部材）は強度部材としての役割を果たすので、その板厚は０．６ｍｍ程度であり、チューブやインナーフィンに比較してはるかに大きい。この板厚の差異から、部材の単位面積当たりのろう材保有量や熱容量が大きく異なるアルミニウム部材を組み合わせて熱交換器を構成せざるを得ない状況になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム熱交換器はチューブやフィン、更にはヘッダー部材等の複数のアルミニウム部材を所定の熱交換器構造に組み付け、その組付体を適宜の治具により保持してろう付け用の加熱炉内に搬送し、この加熱炉内にて組付体をアルミニウム部材のろう材の融点以上に加熱して、組付体全体を一体ろう付けしている。
【０００４】
ところで、チューブの内面側にインナフィンを有する熱交換器では、チューブとインナフィンとによって微小な冷媒通路を形成して熱交換性能を高めている。チューブとインナフィンの接合部は、それらの少なくとも一方にクラッドされたろう材あるいは組付け前に塗布された粉末ろう材によって接合されることとなる。一方、ヘッダ部材（タンク部材）とチューブも同時にろう付けされ、それらの接合部は主としてヘッダ部材（タンク部材）が保有するろう材によって接合される。
【０００５】
この接合がなされるとき、ヘッダ部材（タンク部材）の保有する余剰なろう材がチューブの内部へ侵入し、チューブとインナフィンの接合部へ補填されるとともに、さらには微小な冷媒通路を埋めるように進展する危険性が高いのである。冷媒通路がろうで塞がれると、熱交換性能に多大な悪影響を及ぼす。
【０００６】
一方、前述のとおり、ヘッダ部材（タンク部材）の板厚とチューブ及びインナフィンの板厚差は顕著に異なるため、単位表面積当たりの両者の熱容量差が大きくなる。そのため、ろう付け加熱時においてはヘッダ部に比べてチューブ及びインナフィン部の昇温は速い。従って、チューブまたはインナフィン部のろう材が先に溶融し、ヘッダ部材のろう材が後から溶融する。
【０００７】
このとき、ヘッダ部から余剰のろうがチューブ内部へ流れ込んでくるので、そのろうの流れによってチューブが溶解破断したり、冷媒通路に充填されたろうによってインナフィンが溶解破断する危険性が高いのである。ろう付け時のチューブの破断は直ちに洩れ不良品となり、インナフィンの破断は耐圧強度を著しく低下させるので、これらの問題点は熱交換器製造上、確実に回避しなくてはならない。
【０００８】
これらの問題点を解決するため、従来では冷媒通路の形状や寸法を工夫したり、ヘッダ部（タンク部）のろう材量あるいはろう材中のＳｉ含有量を低減したり、ろう付け加熱時の昇温を遅くして温度差を少なくするなどの方策が試みられてきた。しかしながら、冷媒通路の形状や寸法の制限は熱交換性能の劣化を伴い、ヘッダ部（タンク部）のろう材量あるいはろう材中のＳｉ含有量の低減はヘッダ部材（タンク部材）とチューブとの接合性を不安定にし、加熱時の昇温を遅くするので、生産性を低下させることとなる。このため、性能の良い熱交換器を効率よくかつ安定して生産することが困難であった。
【０００９】
以上の点に鑑み、本発明は性能の良いアルミニウム熱交換器を効率よくかつ安定して生産する製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
このために、本発明ではヘッダ部材（タンク部材）が有する余剰なろうがチューブ内部へ侵入したり、微小な冷媒通路を埋めるように進展することを防ぐために、チューブ、インナフィンあるいはろう材中にＭｇを添加して、ろうの濡れ性を抑制するとともに、チューブあるいはインナフィンが保有するろうもしくは組付け前に塗布された粉末状のろうによってチューブとインナフィンの接合部を確実に接合せしめる方法を提供するものである。
【００１１】
フッ化物系フラックスを用いたろう付けでは、主としてフラックス作用の強弱によってろうの濡れ性が左右される。その点、フラックスの塗布量を減ずることでろうの濡れ性を低下させることは一見可能であるが、フラックスの塗布量を減ずると、塗布ムラによってフラックスの塗られていない部位が多数生ずることとなり、接合すべき場所にフラックスが供給されない不具合によって、接合不良の発生確率が高まるのが実状である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、フラックスの塗布量を減ずることなくフラックス作用を低下させる手段として、接合対象であるチューブあるいはインナフィンに、アルミニウムよりもイオン化傾向の大きいＭｇを添加し、そのＭｇをフラックスと反応させることによってフラックスの作用を低下、すなわち、ろうの濡れ性を低下させることを試みた。ここで、Ｍｇとフッ化物系フラックス（ＫＡｌＦ4）との反応は下記の化学式１のようになされると推定される。
【００１３】
【化１】
ＫＡｌＦ4＋２／３Ｍｇ →ＫＭｇＦ3＋１／２ＭｇＦ2＋Ａｌ
この反応で生じるフッ化Ｍｇ化合物の融点は１０００℃を越えるため、ろう付け温度（６００℃付近）においても分解されることなく残存すると考えられる。したがって、部材中へのＭｇの添加によって、フッ化物系フラックスの作用を確実にかつ定量的に安定して低下させることが可能となる。
【００１４】
ここで、化学式１によってＭｇと反応したフラックスは、フラックスとしての作用を果たさなくなり、Ｍｇと反応しない余剰のフラックスの作用によってろうの濡れ性が確保される。従って、適度なろうの濡れ性の調整は、部材中へのＭｇ添加量とフラックスの塗布量（付着量）のバランスによって決定されることとなるが、部材中へのＭｇ添加量が少なすぎるとろうの濡れ性の低下が困難となり、逆に、Ｍｇ添加量が多すぎるとフラックス塗布量を増しても所望の濡れ性を確保することが困難となる。
【００１５】
従って、濡れ性調整の効果をもたらす部材中へのＭｇ添加量には下限値と上限値が存在することを見出したのである。さらには、部材がろう材をクラッドしたブレージングシートである場合には、Ｍｇを芯材に添加するかろう材に添加するかの違いによって適正なＭｇ添加量の上下限値が異なってくることをも見出したのである。
【００１６】
Ｍｇを部材の芯材あるいは接合対象となる犠牲腐食材に添加する場合、さらに部材が単板の場合はその単板にＭｇを添加する場合、Ｍｇ添加量が０．０６％未満であるとフラックス塗布量を減じても濡れ性の抑制効果が乏しくなり、Ｍｇ添加量が０．５％を越えるとフラックス塗布量を増しても安定した濡れ性の確保が困難であった。
【００１７】
一方、Ｍｇを部材のろう材に添加する場合、Ｍｇ添加量が０．０６％未満であるとフラックス塗布量を減じても濡れ性の抑制効果が乏しくなり、Ｍｇ添加量が０．３％を越えるとフラックス塗布量を増しても安定した濡れ性の確保が困難であった。なお、本明細書において、Ｍｇ添加量の％はすべて重量（ｗｔ）％である。
【００１８】
以上の知見に基づいて請求項１に記載の発明では、アルミニウム部材の表面にフッ化物系フラックスを塗布するとともに、前記アルミニウム部材を所定構造に組み付け、前記所定構造の組付体を不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付けするアルミニウム熱交換器の製造方法において、
前記アルミニウム部材として、少なくとも熱交換流体が流れるチューブと、前記チューブの内面側に配置されるインナフィンと、前記チューブの内部通路に連通する空間を形成するとともに前記チューブを支持するヘッダー部材とを有し、
前記ヘッダー部材の板厚は前記チューブおよび前記インナフィンの板厚より大きくなっており、
前記インナフィンを構成するアルミニウム部材はアルミニウム合金芯材の表面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなり、このブレージングシートの片面あるいは両面のろう材に、０．０６％〜０．３％のＭｇを添加して前記ろう付けを行うことを特徴としている。
【００１９】
これにより、ヘッダー部材からチューブ内へ過剰なろうが進入することをブレージングシートのろう材へのＭｇ添加によって抑制して、チューブやインナフィンが過剰なろうにより溶解することを抑制できるとともに、チューブ内部の接合部におけるろうの濡れ性を適正な範囲に確保して、チューブとインナフィンの接合性を良好に維持できる。この結果、性能の良いアルミニウム熱交換器を効率よくかつ安定して製造できる。
【００３５】
請求項２に記載の発明では、アルミニウム部材の表面にフッ化物系フラックスを塗布するとともに、前記アルミニウム部材を所定構造に組み付け、前記所定構造の組付体を不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付けするアルミニウム熱交換器の製造方法において、
前記アルミニウム部材として、少なくとも熱交換流体が流れるチューブと、前記チューブの内面側に配置されるインナフィンと、前記チューブの内部通路に連通する空間を形成するとともに前記チューブを支持するヘッダー部材とを有し、
前記ヘッダー部材の板厚は前記チューブおよび前記インナフィンの板厚より大きくなっており、
前記チューブを構成するアルミニウム部材はアルミニウム合金芯材のチューブ内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなり、
このブレージングシートのろう材に０．０６％〜０．３％のＭｇを添加して前記ろう付けを行うことを特徴としている。
【００３６】
これにより、チューブを構成するブレージングシートのろう材へのＭｇ添加によりチューブとインナーフィンの溶解を抑制できる。
【００３９】
請求項３に記載の発明のように、請求項２において、前記アルミニウム合金芯材のチューブ外面側に犠牲腐食材をクラッドしてよい。
【００４０】
これにより、チューブ外面側に犠牲腐食材をクラッドしたブレージングシートのチューブ内面側のろう材へのＭｇ添加によりチューブとインナーフィンの溶解を抑制できる。
【００４３】
請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、前記チューブの内面側及び前記インナフィン表面の少なくとも一方に塗布する前記フッ化物系フラックスの塗布量を１〜１２ｇ／ｍ2に制限すれば、上記各請求項のＭｇ添加によるフラックス作用の調整、すなわち、ろうの濡れ性の調整をより適正なものとすることができる。
【００４４】
なお、本発明者の実験検討によると、フッ化物系フラックスの塗布量は、３〜８ｇ／ｍ2に制限すると、チューブとインナフィンの接合性向上のためにより一層好ましいことが判明している。
【００４５】
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つにおいて、前記チューブは、前記アルミニウム部材の板材を重合して構成され、前記チューブの重合部に前記インナフィンの端部を挟み込み、前記インナフィンの端部及び前記チューブ重合部の少なくとも一方に粉末ろう材を塗布して前記ろう付けを行うようにしてよい。
【００４６】
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つにおいて、前記チューブの内面側及び前記インナフィンの表面の少なくとも一方に粉末ろう材を塗布して前記ろう付けを行うようにしてよい。
【００４７】
請求項５、６のように、粉末ろう材を塗布してチューブとインナフィンをろう付けする方法においても、本発明は同様にチューブとインナフィンの良好な接合性を確保できる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。本実施形態は車両用空調装置の蒸発器に本発明方法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部材１１内部に連通させた状態にてチューブ１０とヘッダー部材１１をろう付けにより接合している。
【００４９】
チューブ１０は本例では図２、３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巻き締め結合部１０ａが設けてある。
【００５０】
チューブ１０の内部にはアルミニウム板材を波形状に折り曲げ成形したインナーフィン１２がチューブ１０の長手方向（図１の上下方向）の全長にわたって配置され、インナーフィン１２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ようになっている。なお、本例では、インナーフィン１２の波形状の一端部がチューブ１０の巻き締め結合から構成される重合部１０ａにより挟み込まれて保持されるようになっている。
【００５１】
ヘッダー部材１１は図２に示すように第１ヘッダー部材１１ａと第２ヘッダー部材１１ｂとをろう付けにより接合することにより、チューブ積層方向（図１の左右方向）に延びる細長いタンク形状を構成する。第１、第２ヘッダー部材１１ａ、１１ｂはアルミニウム板材を成形したものであり、第１ヘッダー部材１１ａにはチューブ１０の長手方向の両端部を挿入する偏平状の貫通穴１１ｃが開けてある。
【００５２】
この貫通穴１１ｃにチューブ１０の長手方向の両端部を挿入して、貫通穴１１ｃの部位にて第１ヘッダー部材１１ａとチューブ１０とをろう付けするようになっている。以上により、ヘッダー部材１１はチューブ１０の内部通路と連通する空間を形成するとともにチューブ１０の端部を支持する。
【００５３】
多数本のチューブ１０の相互間には、アルミニウム板材を波形状に折り曲げ成形したアウターフィン１３がチューブ１０の長手方向に延びるように配置され、このアウターフィン１３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ようになっている。
【００５４】
蒸発器では、チューブ１０とアウターフィン１３により構成される熱交換コア部の空隙部を空気が矢印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、インナーフィン１２およびアウターフィン１３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。
【００５５】
なお、チューブ１０の板厚は例えば０．２ｍｍ、インナーフィン１２の板厚は例えば０．０５ｍｍ、アウターフィン１３の板厚は例えば０．０５ｍｍである。これに対し、第１、第２ヘッダー部材１１ａ、１１ｂはチューブ１０等を支持する強度部材であるため、その板厚は上記各部材１０、１２、１３に比して十分大きくしてあり、例えば０．６ｍｍである。
【００５６】
図３は折り曲げ成形したチューブ１０とインナーフィン１２の位置関係を断面図で示したものである。図２及び図３ではインナフィン１２の端部をチューブ１０のかしめ部である重合部１０ａに挟んだ形態を示しているが、請求項１５に記載の発明の実施形態を除けば、インナフィン１２の端部をチューブ１０の巻き締め結合部１０ａに挟むことに限定するものではない。
【００５７】
図４および図５はチューブ１０とインナーフィン１２の具体的な材料構成を例示する図表である。
【００５８】
第１〜第３実施形態は、アルミニウム合金芯材の内面側にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２との組み合わせ構成に関するものであって、第１実施形態はＭｇをインナフィン１２の単板に添加し、第２実施形態はＭｇをチューブ１０の芯材に添加し、更に、第３実施形態はＭｇをチューブ１０の内面ろう材に添加したものである。Ｍｇの添加量については図８以降の表に基づいて後述する。なお、図４、図５において、３００３はＪＩＳ Ａ３００３の略称であり、４０４５はＪＩＳ Ａ４０４５（Ａｌ−Ｓｉ系ろう材）の略称であり、犠材は犠牲腐食材（Ｚｎ等を含むアルミニウム材）の略称である。
【００５９】
第４〜第６実施形態は、外面側に犠牲腐食材をクラッドし、内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２との組み合わせ構成に関するものであって、第４実施形態はＭｇをインナフィン１２の単板に添加し、第５実施形態はＭｇをチューブ１０の芯材に添加し、更に、第６実施形態はＭｇをチューブ１０の内面ろう材に添加したものである。
【００６０】
第７〜第１０実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０と両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２の芯材、インナフィン１２の両側のろう材、インナフィン１２の片側のろう材、チューブ１０の単板に添加したものである。
【００６１】
第１１〜第１４実施形態は、アルミニウム合金芯材の内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２の芯材、インナフィン１２の両側のろう材、チューブ１０の芯材、チューブ１０の内面ろう材に添加したものである。
【００６２】
第１５実施形態は、アルミニウム合金芯材の外面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材、内面側に犠牲腐食材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成に関するものであって、Ｍｇをチューブ１０の内面の犠牲腐食材に添加したものである。
【００６３】
第１６〜第１８実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２の芯材あるいはチューブ１０の単板に添加するとともに、樹脂バインダに混合した粉末状のＡｌ−１２％Ｓｉろう材をそれぞれチューブ１０の重合部１０ａ、重合部１０ａに挟み込むインナフィン１２の端部、チューブ１０重合部１０ａと重合部１０ａに挟み込むインナフィン１２端部の双方に塗布したものである。
【００６４】
第１９実施形態と第２０実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２の組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２、チューブ１０に添加するとともに、樹脂バインダに混合した粉末状のＡｌ−１２％Ｓｉろう材をそれぞれチューブ１０内面側、重合部１０ａに挟み込むインナフィン１２の表面全体に塗布したものである。
【００６５】
第２１実施形態は、アルミニウム合金芯材の内面側にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをチューブ１０の芯材、チューブ１０のろう材、インナフィン１２の単板のすべてに添加したものである。
【００６６】
第２２実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをチューブ１０の単板、インナフィン１２の芯材、インナフィン１２のろう材のすべてに添加したものである。
【００６７】
比較例１は、内面側にろう材をクラッドしたチューブ１０と単板のインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをいずれの部位にも添加しないものである。
【００６８】
比較例２は、単板のチューブ１０と両面にろう材をクラッドしたインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをいずれの部位にも添加しないものである。
【００６９】
比較例３は、単板のチューブ１０と単板のインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをいずれの部位にも添加しないで、チューブ１０の内面側にバインダに混合した粉末状のＡｌ-１２％Ｓｉろう材を塗布したものである。
【００７０】
以上の各実施形態において、単板、芯材、犠牲腐食材、ろう材に添加するＭｇ量は、０．０３％、０．０６％、０．３％、０．５％、０．７％の５水準とした。また、フラックスの塗布量については、０．５ｇ／ｍ2、１ｇ／ｍ2、３ｇ／ｍ2、５ｇ／ｍ2、８ｇ／ｍ2、１２ｇ／ｍ2、２０ｇ／ｍ2の中から適宜選定して実施した。
【００７１】
次に、本発明の実施形態及び比較例の構成によるアルミニウム熱交換器（具体例としての蒸発器）の製造方法を図６により具体的に説明する。
【００７２】
本発明におけるアルミニウム熱交換器の製造方法は、図６に示すように、
（１）熱交換器構成部品へのフラックス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。
【００７３】
最初に、各部品のフラックス塗布工程および各部品の成形工程について説明すると、図６では、部品成形工程を先に行い、その後にフラックス塗布工程を行う状態を図示している。すなわち、コイル状に巻回された素材（アルミニウム板材）を巻き戻して、この素材に対して所定の成形加工を行って、チューブ１０１０、インナーフィン１２１２、アウターフィン１２１３、第１ヘッダー部材１１ａ、第２ヘッダー部材１１ｂおよびその他の部材をそれぞれ成形する。
【００７４】
上記の部品成形工程を行った後に、インナーフィン１２１２、アウターフィン１２１３、および第１、第２の両ヘッダー部材１１ａ、１１ｂの表面（各板材の表裏両面）にフラックス塗布を行う。
【００７５】
なお、上記例とは逆に、フラックス塗布工程を素材段階で先に行い、その後に部品成形工程を実施してもよく、フラックス塗布工程と部品成形工程の前後はいずれが先でもよい。
【００７６】
ここで、フラックスは弗化物系の非腐食性フラックス（ＫＡｌＦ4）であり、このフラックス成分を、樹脂系のバインダを含む溶剤中に溶かし込んでフラックス溶液を作り、このフラックス溶液をノズル式噴霧器により上記部品の表面に噴霧してフラックスを塗布する方法、あるいはフラックス溶液中に上記部品を浸漬してフラックスを塗布する方法等をフラックス塗布方法として使用できる。
【００７７】
フラックス塗布工程を部品成形工程の前に行う場合であれば、板状のアルミニウム素材を複数のローラ間に通過させながら、バインダ樹脂を用いた塗料状のフラックス溶液をアルミニウム素材に塗布するロールコート法を用いてもよい。また、スクリーン転写法によりフラックス塗布を行ってもよい。
【００７８】
更に、フラックス溶液を用いる湿式の塗布方法に限らず、粉体状のフラックス成分を上記部品の表面に静電塗布する乾式のフラックス塗布方法も使用できる。これらのフラックス塗布方法は、塗布対象物の形状に合わせて塗布効率のよい方法を選択すればよい。
【００７９】
なお、チューブ１０とインナーフィン１２については、インナーフィン１２をチューブ１０内部に挿入し、図３に示すようにインナーフィン１２をチューブ１０に一体化しておく。
【００８０】
次に、組付工程を説明すると、熱交換器の各構成部品を図１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。なお、図２はこの熱交換器組付工程で組付けた後のチューブ１０とインナーフィン１２と第１、第２ヘッダー部材１１ａ、１１ｂの状態を示す。
【００８１】
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、熱交換器の各部品間を一体ろう付けする。ここで、ろう付け温度は各部品のアルミニウム材にクラッドされたろう材の融点を僅かに上回る６００°Ｃ付近の温度であり、このろう付け温度では弗化物系フラックス（非腐食性フラックス）が溶融状態（液体状態）となって、各部品間の接合面に均一に行き渡る。
【００８２】
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。
【００８３】
上記組付体は所定のろう付け時間の間加熱炉内に置かれ、このろう付け時間が経過すると加熱炉から取り出され、上記組付体のろう付けが終了する。これにより、アルミニウム熱交換器の組付が完成する。
【００８４】
以上が本発明の実施形態と比較例におけるアルミニウム熱交換器の製造方法の説明であるが、次に本発明の適用部位であるチューブ１０とインナフィン１２とのろう付け部位へのＭｇ添加の技術的意義を図７により説明する。
【００８５】
図７（ａ）はチューブ１０とインナフィン１２とのろう付け部位にＭｇを添加していない従来技術を示している。チューブ１０とインナフィン１２によって形成される冷媒通路は、熱交換性能を高めるために通常は狭い空間を形成している。ところが、ここでろうの濡れ性が良好であると、毛細管現象によってろうが冷媒通路を埋めるように進展しようとする。
【００８６】
このとき、ろうがチューブ１０及びインナフィン１２のみから供給されるのであれば、ろうが冷媒通路を埋めるほどの量に満たないため問題を生じないのであるが、大量のろうを有するヘッダ部材１１ａ、１１ｂからろうが流れ込んでくるため、図７（ａ）のＢで示したように、冷媒通路がろうで満たされる不具合が容易に発生する。ヘッダ部材１１ａ、１１ｂからろうが流れ込む現象は表面張力の作用による毛細管現象であり、冷媒通路が狭ければ必然的に発生する現象である。図７（ａ）のＢの領域がろうで充填されると、その後の温度上昇によってチューブ１０やインナフィン１２が容易に溶解破断することとなる。また、ヘッダ部材１１ａ、１１ｂからのろうはチューブ１０の重合部１０ａを伝って流れてくるため、チューブ１０の重合部１０ａにおいて溝状に溶解が進展して、チューブ１０を破断させる不具合も発生する。
【００８７】
このような溶解破断による不具合の発生を、熱交換性能、接合品質及び生産性を低下させることなく防止するには、チューブ１０内部でのろうの濡れ性を精度良く調整して、過度の毛細管現象の作用を確実に抑制するのが最も好ましい。本発明では、ろうの濡れ性の制御を、材料の各部位へのＭｇの添加によって実現させたのである。
【００８８】
図７（ｂ）は、本発明の実施形態のうち、第３、５、６、１０、１４、１５、１８及び２０の各実施形態に共通したメカニズムを説明したものである。チューブ１０の内面側に位置する部位にイオン化傾向の大きいＭｇが添加されていると、ろう付けの加熱工程においてＭｇがフッ化物系フラックスと反応し、まずはフラックスの機能を低下させる。さらに反応によって生じた高融点のフッ化Ｍｇ化合物Ｃが材料表面に残存するため、ろうの濡れ性が確実に低下する。したがって、図７（ａ）のＢのような冷媒通路へのろうの充填が発生しないのである。
【００８９】
さらにこのとき、添加したＭｇ量に対応して、化学式１で反応しきれない十分なフラックスが塗布されていると、チューブ１０の重合部１０ａやチューブ１０とインナフィン１２の接合部にろうのフィレットを形成させるだけの濡れ性を確保することができる。すなわち、厳密に言えば、ろうの濡れ性は添加するＭｇ量とフラックスの塗布量によって決まるのであるが、各種の材料を試作して評価を行った結果、通常、実施されているフラックスの塗布量（１〜１２ｇ／ｍ2）の範囲において、材料に添加して効果をもたらすＭｇの量が、Ｍｇを母材に添加するかろう材に添加するによって違いはあるものの、それぞれほぼ一定の範囲を示すことを見出したのである。
【００９０】
続いて、本発明の実施形態による評価の結果について説明する。
【００９１】
図８、図９は第１実施形態と比較例１の評価結果を示したものである。第１実施形態は、３００３合金を芯材とし、内面側にＡｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材を有したチューブ１０と３００３合金にＭｇを添加したインナフィン１２とで構成される。図８以降の図表において「〃」は上の欄と同じ内容であることを示しており、また、評価欄において◎は溶解、未接合、フラックス塊残存のいずれもが全くない良好なものを示し、○は溶解、未接合（フレット形成）、フラックス塊残存のいずれかにおいて軽微な兆候が認められるものの、実用上問題のないレベルを示している。
【００９２】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．０３％の場合の評価結果は次のようであった。
【００９３】
・フラックス塗布量が０．５ｇ／ｍ2であると、フラックスの塗布ムラによって未接合部が発生した。
【００９４】
・フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると、チューブ１０やインナフィン１２の各部に品質上好ましくない溶解が発生した。
【００９５】
・フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解が発生するとともに、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【００９６】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．０６％の場合は、次のような結果であった。
【００９７】
・フラックス塗布量が０．５ｇ／ｍ2であると、フラックスの塗布ムラ及びフラックスとＭｇとの反応によって未接合部が発生した。
【００９８】
・フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると、良好な結果が得られた。特に、フラックス塗布量が３及び８ｇ／ｍ2では接合部のフィレットが十分に安定して形成され、冷媒通路に残存するフラックス塊もほとんど認められず、良好であった。
【００９９】
・フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解は認められないものの、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【０１００】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．３％の場合は、フラックス塗布量が１ｇ／ｍ2で未接合が認められたが、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2では良好であり、特にフラックス塗布量が８及び１２ｇ／ｍ2では接合部のフィレットが十分に安定して形成され、良好であった。
【０１０１】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．５％の場合は、フラックス塗布量が１ｇ／ｍ2で未接合が認められたが、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2ではほぼ良好であった。
【０１０２】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．７％の場合は、いずれのフラックス塗布量においても未接合部が認められた。フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2では冷媒通路にフラックス塊が残存した。
【０１０３】
一方、比較例１の場合は、フラックス塗布量０．５ｇ／ｍ2では塗布ムラによる未接合部が発生し、フラックス塗布量１、３、８及び１２ｇ／ｍ2ではいずれも溶解が発生した。また、フラックス塗布量２０ｇ／ｍ2では溶解が発生するとともに、冷媒通路にフラックス塊が残存した。
【０１０４】
以上の結果より、第１実施形態ではＭｇ添加量が０．０６〜０．５％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１０５】
図１０、図１１は第２実施形態の評価結果を示したものである。第２実施形態は、３００３合金にＭｇを添加したものを芯材とし、内面側にＡｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材をクラッドしたチューブ１０と、３００３合金の単板によるインナフィン１２とで構成される。
【０１０６】
チューブ１０の芯材へのＭｇ添加量が０．０３％の場合の結果は、第１実施形態と同様に、フラックス塗布量が０．５ｇ／ｍ2でフラックスの塗布ムラによって未接合部が発生し、フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると、チューブ１０やインナフィン１２の各部に品質上好ましくない溶解が発生し、フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解が発生するとともに、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【０１０７】
Ｍｇ添加量が０．０６％の場合は、フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると良好な結果が得られた。特にフラックス塗布量が３及び８ｇ／ｍ2では接合部のフィレットが十分に安定して形成され、冷媒通路に残存するフラックス塊もほとんど認められず、良好であった。フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解は認められないものの、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【０１０８】
Ｍｇ添加量が０．３％及び０．５％の場合は、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2で良好であった。Ｍｇ添加量が０．７％の場合は、いずれのフラックス塗布量においても未接合部が認められた。
【０１０９】
以上の結果より、第２実施形態でもＭｇ添加量が０．０６〜０．５％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１０】
図１２、図１３は第３実施形態の評価結果を示したものである。第３実施形態は、３００３合金を芯材とし、内面側にＡｌ-１０％Ｓｉ合金にＭｇを添加したろう材をクラッドしたチューブ１０と、３００３合金の単板によるインナフィン１２とで構成される。
【０１１１】
チューブ１０の内面側ろう材へのＭｇ添加量が０．０３％の場合の結果は、第２実施形態と同様に、フラックス塗布量によって未接合部、溶解、フラックスの塊の残存が発生した。Ｍｇ添加量が０．０６％の場合は、フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると良好な結果が得られた。Ｍｇ添加量が０．３％の場合は、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2で良好であった。Ｍｇ添加量が０．７％及び０．５％の場合は、フラックス塗布量によって未接合部やフラックス塊の残存が認められた。
【０１１２】
以上の結果より、ろう材にＭｇを添加した第３実施形態では、Ｍｇ添加量が０．０６〜０．３％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１３】
以下、同様にして第４〜第２２実施形態までの評価結果を図１４〜図２４に示した。すなわち、図１４は第４、第５実施形態の評価結果であり、図１５は第６実施形態の評価結果である。図１６は第７、第８実施形態の評価結果であり、図１７は第９、第１０実施形態と比較例２の評価結果である。図１８は第１１、第１２実施形態の評価結果であり、図１９は第１３、第１４実施形態の評価結果である。図２０は第１５実施形態の評価結果である。
【０１１４】
図２１は第１６、第１７実施形態の評価結果であり、図２２は第１８実施形態の評価結果である。図２３は第１９、第２０実施形態と比較例３の評価結果である。図２４は第２１、第２２実施形態の評価結果である。
【０１１５】
図１４〜図２４ではろう材、芯材、犠牲腐食材の配置を変えたり、塗布ろう材を使って評価を行った結果、共通して次のような結果が得られた。
【０１１６】
・Ｍｇを芯材に（単板の場合はその単板に）添加する場合、Ｍｇ添加量０．０６〜０．５％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１７】
・Ｍｇをろう材に添加する場合、Ｍｇ添加量０．０６〜０．３％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１８】
・上記Ｍｇ添加材料に適応するフラックス塗布量は１〜１２ｇ／ｍ2、より好ましくは３〜８ｇ／ｍ2である。
【０１１９】
・Ｍｇは構成材料の複数の部位に添加しても有効性を発揮する。
【０１２０】
以上のように、本発明では、厚肉の強度部材であるヘッダ部材１１ａ、１１ｂに支持されるチューブ１０と、インナフィン１２とにより微小な冷媒通路を構成する熱交換器において、ヘッダ部材１１ａ、１１ｂからチューブ１０内部へのろうの侵入を抑制し、薄肉部材であるチューブ１０やインナフィン１２が溶解破断するのを合理的かつ確実に防ぐ方策として、チューブ１０及びインナフィン１２の各部位にＭｇを添加する方法を提示しており、その効果を様々な実施形態を用いて説明してきた。
【０１２１】
従って、耐食性、強度、成形性などの観点から、各材料の成分、材料の製造方法あるいは部材の成形方法や寸法を変更した場合においても明確な効果を発揮するものである
なお、本発明は、冷房用蒸発器に限らず、高温、高圧の冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器、温水の熱を放熱して空気を加熱する暖房用の温水式熱交換器、水冷式エンジンの冷却水を冷却するラジエータ等のアルミニウム熱交換器一般に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する車両空調用蒸発器の概略斜視図である。
【図２】図１の要部の拡大斜視図である。
【図３】図１のチューブ１０の部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１〜第１５実施形態によるチューブおよびインナーフィンの材料構成を示す図表である。
【図５】本発明の第１６〜第２２実施形態および比較例１〜３によるチューブおよびインナーフィンの材料構成を示す図表である。
【図６】本発明の実施形態による製造方法の概要説明図である。
【図７】状来技術および本発明によるろう材流動挙動の相違を説明するチューブの部分拡大断面図である。
【図８】第１実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図９】第１実施形態および比較例１によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１０】第２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１１】第２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１２】第３実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１３】第３実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１４】第４、第５実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１５】第６実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１６】第７、第８実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１７】第９、第１０実施形態および比較例２によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１８】第１１、第１２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１９】第１３、第１４実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２０】第１５実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２１】第１６、第１７実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２２】第１８実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２３】第１９、第２０実施形態および比較例３によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２４】第２１、第２２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【符号の説明】
１０…チューブ１０、１１、１１ａ、１１ｂ…ヘッダー部材、
１２…インナーフィン１２。
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム熱交換器の製造方法に関するもので、例えば、車両用空調装置の蒸発器のようにチューブ材料やフィン材料の薄肉化を図ったアルミニウム熱交換器の製造方法に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両用空調装置においてはアルミニウム熱交換器の軽量化、小型化のためにチューブ材料やフィン材料の薄肉化が進んでおり、具体的には、チューブ材料の板厚は例えば、０．２ｍｍ程度、チューブ内に配置されるインナーフィン材料の板厚は０．０５ｍｍ程度まで薄肉化されている。これに対し、チューブやフィンの組付状態を拘束するヘッダー部材（タンク部材）は強度部材としての役割を果たすので、その板厚は０．６ｍｍ程度であり、チューブやインナーフィンに比較してはるかに大きい。この板厚の差異から、部材の単位面積当たりのろう材保有量や熱容量が大きく異なるアルミニウム部材を組み合わせて熱交換器を構成せざるを得ない状況になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム熱交換器はチューブやフィン、更にはヘッダー部材等の複数のアルミニウム部材を所定の熱交換器構造に組み付け、その組付体を適宜の治具により保持してろう付け用の加熱炉内に搬送し、この加熱炉内にて組付体をアルミニウム部材のろう材の融点以上に加熱して、組付体全体を一体ろう付けしている。
【０００４】
ところで、チューブの内面側にインナフィンを有する熱交換器では、チューブとインナフィンとによって微小な冷媒通路を形成して熱交換性能を高めている。チューブとインナフィンの接合部は、それらの少なくとも一方にクラッドされたろう材あるいは組付け前に塗布された粉末ろう材によって接合されることとなる。一方、ヘッダ部材（タンク部材）とチューブも同時にろう付けされ、それらの接合部は主としてヘッダ部材（タンク部材）が保有するろう材によって接合される。
【０００５】
この接合がなされるとき、ヘッダ部材（タンク部材）の保有する余剰なろう材がチューブの内部へ侵入し、チューブとインナフィンの接合部へ補填されるとともに、さらには微小な冷媒通路を埋めるように進展する危険性が高いのである。冷媒通路がろうで塞がれると、熱交換性能に多大な悪影響を及ぼす。
【０００６】
一方、前述のとおり、ヘッダ部材（タンク部材）の板厚とチューブ及びインナフィンの板厚差は顕著に異なるため、単位表面積当たりの両者の熱容量差が大きくなる。そのため、ろう付け加熱時においてはヘッダ部に比べてチューブ及びインナフィン部の昇温は速い。従って、チューブまたはインナフィン部のろう材が先に溶融し、ヘッダ部材のろう材が後から溶融する。
【０００７】
このとき、ヘッダ部から余剰のろうがチューブ内部へ流れ込んでくるので、そのろうの流れによってチューブが溶解破断したり、冷媒通路に充填されたろうによってインナフィンが溶解破断する危険性が高いのである。ろう付け時のチューブの破断は直ちに洩れ不良品となり、インナフィンの破断は耐圧強度を著しく低下させるので、これらの問題点は熱交換器製造上、確実に回避しなくてはならない。
【０００８】
これらの問題点を解決するため、従来では冷媒通路の形状や寸法を工夫したり、ヘッダ部（タンク部）のろう材量あるいはろう材中のＳｉ含有量を低減したり、ろう付け加熱時の昇温を遅くして温度差を少なくするなどの方策が試みられてきた。しかしながら、冷媒通路の形状や寸法の制限は熱交換性能の劣化を伴い、ヘッダ部（タンク部）のろう材量あるいはろう材中のＳｉ含有量の低減はヘッダ部材（タンク部材）とチューブとの接合性を不安定にし、加熱時の昇温を遅くするので、生産性を低下させることとなる。このため、性能の良い熱交換器を効率よくかつ安定して生産することが困難であった。
【０００９】
以上の点に鑑み、本発明は性能の良いアルミニウム熱交換器を効率よくかつ安定して生産する製造方法を提供することを目的としている。
【００１０】
このために、本発明ではヘッダ部材（タンク部材）が有する余剰なろうがチューブ内部へ侵入したり、微小な冷媒通路を埋めるように進展することを防ぐために、チューブ、インナフィンあるいはろう材中にＭｇを添加して、ろうの濡れ性を抑制するとともに、チューブあるいはインナフィンが保有するろうもしくは組付け前に塗布された粉末状のろうによってチューブとインナフィンの接合部を確実に接合せしめる方法を提供するものである。
【００１１】
フッ化物系フラックスを用いたろう付けでは、主としてフラックス作用の強弱によってろうの濡れ性が左右される。その点、フラックスの塗布量を減ずることでろうの濡れ性を低下させることは一見可能であるが、フラックスの塗布量を減ずると、塗布ムラによってフラックスの塗られていない部位が多数生ずることとなり、接合すべき場所にフラックスが供給されない不具合によって、接合不良の発生確率が高まるのが実状である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明では、フラックスの塗布量を減ずることなくフラックス作用を低下させる手段として、接合対象であるチューブあるいはインナフィンに、アルミニウムよりもイオン化傾向の大きいＭｇを添加し、そのＭｇをフラックスと反応させることによってフラックスの作用を低下、すなわち、ろうの濡れ性を低下させることを試みた。ここで、Ｍｇとフッ化物系フラックス（ＫＡｌＦ4）との反応は下記の化学式１のようになされると推定される。
【００１３】
【化１】
ＫＡｌＦ4＋２／３Ｍｇ →ＫＭｇＦ3＋１／２ＭｇＦ2＋Ａｌ
この反応で生じるフッ化Ｍｇ化合物の融点は１０００℃を越えるため、ろう付け温度（６００℃付近）においても分解されることなく残存すると考えられる。したがって、部材中へのＭｇの添加によって、フッ化物系フラックスの作用を確実にかつ定量的に安定して低下させることが可能となる。
【００１４】
ここで、化学式１によってＭｇと反応したフラックスは、フラックスとしての作用を果たさなくなり、Ｍｇと反応しない余剰のフラックスの作用によってろうの濡れ性が確保される。従って、適度なろうの濡れ性の調整は、部材中へのＭｇ添加量とフラックスの塗布量（付着量）のバランスによって決定されることとなるが、部材中へのＭｇ添加量が少なすぎるとろうの濡れ性の低下が困難となり、逆に、Ｍｇ添加量が多すぎるとフラックス塗布量を増しても所望の濡れ性を確保することが困難となる。
【００１５】
従って、濡れ性調整の効果をもたらす部材中へのＭｇ添加量には下限値と上限値が存在することを見出したのである。さらには、部材がろう材をクラッドしたブレージングシートである場合には、Ｍｇを芯材に添加するかろう材に添加するかの違いによって適正なＭｇ添加量の上下限値が異なってくることをも見出したのである。
【００１６】
Ｍｇを部材の芯材あるいは接合対象となる犠牲腐食材に添加する場合、さらに部材が単板の場合はその単板にＭｇを添加する場合、Ｍｇ添加量が０．０６％未満であるとフラックス塗布量を減じても濡れ性の抑制効果が乏しくなり、Ｍｇ添加量が０．５％を越えるとフラックス塗布量を増しても安定した濡れ性の確保が困難であった。
【００１７】
一方、Ｍｇを部材のろう材に添加する場合、Ｍｇ添加量が０．０６％未満であるとフラックス塗布量を減じても濡れ性の抑制効果が乏しくなり、Ｍｇ添加量が０．３％を越えるとフラックス塗布量を増しても安定した濡れ性の確保が困難であった。なお、本明細書において、Ｍｇ添加量の％はすべて重量（ｗｔ）％である。
【００１８】
以上の知見に基づいて請求項１に記載の発明では、アルミニウム部材の表面にフッ化物系フラックスを塗布するとともに、前記アルミニウム部材を所定構造に組み付け、前記所定構造の組付体を不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付けするアルミニウム熱交換器の製造方法において、
前記アルミニウム部材として、少なくとも熱交換流体が流れるチューブと、前記チューブの内面側に配置されるインナフィンと、前記チューブの内部通路に連通する空間を形成するとともに前記チューブを支持するヘッダー部材とを有し、
前記ヘッダー部材の板厚は前記チューブおよび前記インナフィンの板厚より大きくなっており、
前記インナフィンを構成するアルミニウム部材はアルミニウム合金芯材の表面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなり、このブレージングシートの片面あるいは両面のろう材に、０．０６％〜０．３％のＭｇを添加して前記ろう付けを行うことを特徴としている。
【００１９】
これにより、ヘッダー部材からチューブ内へ過剰なろうが進入することをブレージングシートのろう材へのＭｇ添加によって抑制して、チューブやインナフィンが過剰なろうにより溶解することを抑制できるとともに、チューブ内部の接合部におけるろうの濡れ性を適正な範囲に確保して、チューブとインナフィンの接合性を良好に維持できる。この結果、性能の良いアルミニウム熱交換器を効率よくかつ安定して製造できる。
【００３５】
請求項２に記載の発明では、アルミニウム部材の表面にフッ化物系フラックスを塗布するとともに、前記アルミニウム部材を所定構造に組み付け、前記所定構造の組付体を不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付けするアルミニウム熱交換器の製造方法において、
前記アルミニウム部材として、少なくとも熱交換流体が流れるチューブと、前記チューブの内面側に配置されるインナフィンと、前記チューブの内部通路に連通する空間を形成するとともに前記チューブを支持するヘッダー部材とを有し、
前記ヘッダー部材の板厚は前記チューブおよび前記インナフィンの板厚より大きくなっており、
前記チューブを構成するアルミニウム部材はアルミニウム合金芯材のチューブ内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなり、
このブレージングシートのろう材に０．０６％〜０．３％のＭｇを添加して前記ろう付けを行うことを特徴としている。
【００３６】
これにより、チューブを構成するブレージングシートのろう材へのＭｇ添加によりチューブとインナーフィンの溶解を抑制できる。
【００３９】
請求項３に記載の発明のように、請求項２において、前記アルミニウム合金芯材のチューブ外面側に犠牲腐食材をクラッドしてよい。
【００４０】
これにより、チューブ外面側に犠牲腐食材をクラッドしたブレージングシートのチューブ内面側のろう材へのＭｇ添加によりチューブとインナーフィンの溶解を抑制できる。
【００４３】
請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つにおいて、前記チューブの内面側及び前記インナフィン表面の少なくとも一方に塗布する前記フッ化物系フラックスの塗布量を１〜１２ｇ／ｍ2に制限すれば、上記各請求項のＭｇ添加によるフラックス作用の調整、すなわち、ろうの濡れ性の調整をより適正なものとすることができる。
【００４４】
なお、本発明者の実験検討によると、フッ化物系フラックスの塗布量は、３〜８ｇ／ｍ2に制限すると、チューブとインナフィンの接合性向上のためにより一層好ましいことが判明している。
【００４５】
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つにおいて、前記チューブは、前記アルミニウム部材の板材を重合して構成され、前記チューブの重合部に前記インナフィンの端部を挟み込み、前記インナフィンの端部及び前記チューブ重合部の少なくとも一方に粉末ろう材を塗布して前記ろう付けを行うようにしてよい。
【００４６】
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つにおいて、前記チューブの内面側及び前記インナフィンの表面の少なくとも一方に粉末ろう材を塗布して前記ろう付けを行うようにしてよい。
【００４７】
請求項５、６のように、粉末ろう材を塗布してチューブとインナフィンをろう付けする方法においても、本発明は同様にチューブとインナフィンの良好な接合性を確保できる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図に示す実施形態に基づいて具体的に説明する。本実施形態は車両用空調装置の蒸発器に本発明方法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部材１１内部に連通させた状態にてチューブ１０とヘッダー部材１１をろう付けにより接合している。
【００４９】
チューブ１０は本例では図２、３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巻き締め結合部１０ａが設けてある。
【００５０】
チューブ１０の内部にはアルミニウム板材を波形状に折り曲げ成形したインナーフィン１２がチューブ１０の長手方向（図１の上下方向）の全長にわたって配置され、インナーフィン１２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ようになっている。なお、本例では、インナーフィン１２の波形状の一端部がチューブ１０の巻き締め結合から構成される重合部１０ａにより挟み込まれて保持されるようになっている。
【００５１】
ヘッダー部材１１は図２に示すように第１ヘッダー部材１１ａと第２ヘッダー部材１１ｂとをろう付けにより接合することにより、チューブ積層方向（図１の左右方向）に延びる細長いタンク形状を構成する。第１、第２ヘッダー部材１１ａ、１１ｂはアルミニウム板材を成形したものであり、第１ヘッダー部材１１ａにはチューブ１０の長手方向の両端部を挿入する偏平状の貫通穴１１ｃが開けてある。
【００５２】
この貫通穴１１ｃにチューブ１０の長手方向の両端部を挿入して、貫通穴１１ｃの部位にて第１ヘッダー部材１１ａとチューブ１０とをろう付けするようになっている。以上により、ヘッダー部材１１はチューブ１０の内部通路と連通する空間を形成するとともにチューブ１０の端部を支持する。
【００５３】
多数本のチューブ１０の相互間には、アルミニウム板材を波形状に折り曲げ成形したアウターフィン１３がチューブ１０の長手方向に延びるように配置され、このアウターフィン１３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ようになっている。
【００５４】
蒸発器では、チューブ１０とアウターフィン１３により構成される熱交換コア部の空隙部を空気が矢印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、インナーフィン１２およびアウターフィン１３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。
【００５５】
なお、チューブ１０の板厚は例えば０．２ｍｍ、インナーフィン１２の板厚は例えば０．０５ｍｍ、アウターフィン１３の板厚は例えば０．０５ｍｍである。これに対し、第１、第２ヘッダー部材１１ａ、１１ｂはチューブ１０等を支持する強度部材であるため、その板厚は上記各部材１０、１２、１３に比して十分大きくしてあり、例えば０．６ｍｍである。
【００５６】
図３は折り曲げ成形したチューブ１０とインナーフィン１２の位置関係を断面図で示したものである。図２及び図３ではインナフィン１２の端部をチューブ１０のかしめ部である重合部１０ａに挟んだ形態を示しているが、請求項１５に記載の発明の実施形態を除けば、インナフィン１２の端部をチューブ１０の巻き締め結合部１０ａに挟むことに限定するものではない。
【００５７】
図４および図５はチューブ１０とインナーフィン１２の具体的な材料構成を例示する図表である。
【００５８】
第１〜第３実施形態は、アルミニウム合金芯材の内面側にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２との組み合わせ構成に関するものであって、第１実施形態はＭｇをインナフィン１２の単板に添加し、第２実施形態はＭｇをチューブ１０の芯材に添加し、更に、第３実施形態はＭｇをチューブ１０の内面ろう材に添加したものである。Ｍｇの添加量については図８以降の表に基づいて後述する。なお、図４、図５において、３００３はＪＩＳ Ａ３００３の略称であり、４０４５はＪＩＳ Ａ４０４５（Ａｌ−Ｓｉ系ろう材）の略称であり、犠材は犠牲腐食材（Ｚｎ等を含むアルミニウム材）の略称である。
【００５９】
第４〜第６実施形態は、外面側に犠牲腐食材をクラッドし、内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２との組み合わせ構成に関するものであって、第４実施形態はＭｇをインナフィン１２の単板に添加し、第５実施形態はＭｇをチューブ１０の芯材に添加し、更に、第６実施形態はＭｇをチューブ１０の内面ろう材に添加したものである。
【００６０】
第７〜第１０実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０と両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２の芯材、インナフィン１２の両側のろう材、インナフィン１２の片側のろう材、チューブ１０の単板に添加したものである。
【００６１】
第１１〜第１４実施形態は、アルミニウム合金芯材の内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２の芯材、インナフィン１２の両側のろう材、チューブ１０の芯材、チューブ１０の内面ろう材に添加したものである。
【００６２】
第１５実施形態は、アルミニウム合金芯材の外面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材、内面側に犠牲腐食材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成に関するものであって、Ｍｇをチューブ１０の内面の犠牲腐食材に添加したものである。
【００６３】
第１６〜第１８実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２の芯材あるいはチューブ１０の単板に添加するとともに、樹脂バインダに混合した粉末状のＡｌ−１２％Ｓｉろう材をそれぞれチューブ１０の重合部１０ａ、重合部１０ａに挟み込むインナフィン１２の端部、チューブ１０重合部１０ａと重合部１０ａに挟み込むインナフィン１２端部の双方に塗布したものである。
【００６４】
第１９実施形態と第２０実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２の組み合わせ構成において、Ｍｇをそれぞれインナフィン１２、チューブ１０に添加するとともに、樹脂バインダに混合した粉末状のＡｌ−１２％Ｓｉろう材をそれぞれチューブ１０内面側、重合部１０ａに挟み込むインナフィン１２の表面全体に塗布したものである。
【００６５】
第２１実施形態は、アルミニウム合金芯材の内面側にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるチューブ１０とアルミニウム合金の単板からなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをチューブ１０の芯材、チューブ１０のろう材、インナフィン１２の単板のすべてに添加したものである。
【００６６】
第２２実施形態は、アルミニウム合金の単板からなるチューブ１０とアルミニウム合金芯材の両面にろう材をクラッドしたブレージングシートからなるインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをチューブ１０の単板、インナフィン１２の芯材、インナフィン１２のろう材のすべてに添加したものである。
【００６７】
比較例１は、内面側にろう材をクラッドしたチューブ１０と単板のインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをいずれの部位にも添加しないものである。
【００６８】
比較例２は、単板のチューブ１０と両面にろう材をクラッドしたインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをいずれの部位にも添加しないものである。
【００６９】
比較例３は、単板のチューブ１０と単板のインナフィン１２との組み合わせ構成において、Ｍｇをいずれの部位にも添加しないで、チューブ１０の内面側にバインダに混合した粉末状のＡｌ-１２％Ｓｉろう材を塗布したものである。
【００７０】
以上の各実施形態において、単板、芯材、犠牲腐食材、ろう材に添加するＭｇ量は、０．０３％、０．０６％、０．３％、０．５％、０．７％の５水準とした。また、フラックスの塗布量については、０．５ｇ／ｍ2、１ｇ／ｍ2、３ｇ／ｍ2、５ｇ／ｍ2、８ｇ／ｍ2、１２ｇ／ｍ2、２０ｇ／ｍ2の中から適宜選定して実施した。
【００７１】
次に、本発明の実施形態及び比較例の構成によるアルミニウム熱交換器（具体例としての蒸発器）の製造方法を図６により具体的に説明する。
【００７２】
本発明におけるアルミニウム熱交換器の製造方法は、図６に示すように、
（１）熱交換器構成部品へのフラックス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。
【００７３】
最初に、各部品のフラックス塗布工程および各部品の成形工程について説明すると、図６では、部品成形工程を先に行い、その後にフラックス塗布工程を行う状態を図示している。すなわち、コイル状に巻回された素材（アルミニウム板材）を巻き戻して、この素材に対して所定の成形加工を行って、チューブ１０１０、インナーフィン１２１２、アウターフィン１２１３、第１ヘッダー部材１１ａ、第２ヘッダー部材１１ｂおよびその他の部材をそれぞれ成形する。
【００７４】
上記の部品成形工程を行った後に、インナーフィン１２１２、アウターフィン１２１３、および第１、第２の両ヘッダー部材１１ａ、１１ｂの表面（各板材の表裏両面）にフラックス塗布を行う。
【００７５】
なお、上記例とは逆に、フラックス塗布工程を素材段階で先に行い、その後に部品成形工程を実施してもよく、フラックス塗布工程と部品成形工程の前後はいずれが先でもよい。
【００７６】
ここで、フラックスは弗化物系の非腐食性フラックス（ＫＡｌＦ4）であり、このフラックス成分を、樹脂系のバインダを含む溶剤中に溶かし込んでフラックス溶液を作り、このフラックス溶液をノズル式噴霧器により上記部品の表面に噴霧してフラックスを塗布する方法、あるいはフラックス溶液中に上記部品を浸漬してフラックスを塗布する方法等をフラックス塗布方法として使用できる。
【００７７】
フラックス塗布工程を部品成形工程の前に行う場合であれば、板状のアルミニウム素材を複数のローラ間に通過させながら、バインダ樹脂を用いた塗料状のフラックス溶液をアルミニウム素材に塗布するロールコート法を用いてもよい。また、スクリーン転写法によりフラックス塗布を行ってもよい。
【００７８】
更に、フラックス溶液を用いる湿式の塗布方法に限らず、粉体状のフラックス成分を上記部品の表面に静電塗布する乾式のフラックス塗布方法も使用できる。これらのフラックス塗布方法は、塗布対象物の形状に合わせて塗布効率のよい方法を選択すればよい。
【００７９】
なお、チューブ１０とインナーフィン１２については、インナーフィン１２をチューブ１０内部に挿入し、図３に示すようにインナーフィン１２をチューブ１０に一体化しておく。
【００８０】
次に、組付工程を説明すると、熱交換器の各構成部品を図１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。なお、図２はこの熱交換器組付工程で組付けた後のチューブ１０とインナーフィン１２と第１、第２ヘッダー部材１１ａ、１１ｂの状態を示す。
【００８１】
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、熱交換器の各部品間を一体ろう付けする。ここで、ろう付け温度は各部品のアルミニウム材にクラッドされたろう材の融点を僅かに上回る６００°Ｃ付近の温度であり、このろう付け温度では弗化物系フラックス（非腐食性フラックス）が溶融状態（液体状態）となって、各部品間の接合面に均一に行き渡る。
【００８２】
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。
【００８３】
上記組付体は所定のろう付け時間の間加熱炉内に置かれ、このろう付け時間が経過すると加熱炉から取り出され、上記組付体のろう付けが終了する。これにより、アルミニウム熱交換器の組付が完成する。
【００８４】
以上が本発明の実施形態と比較例におけるアルミニウム熱交換器の製造方法の説明であるが、次に本発明の適用部位であるチューブ１０とインナフィン１２とのろう付け部位へのＭｇ添加の技術的意義を図７により説明する。
【００８５】
図７（ａ）はチューブ１０とインナフィン１２とのろう付け部位にＭｇを添加していない従来技術を示している。チューブ１０とインナフィン１２によって形成される冷媒通路は、熱交換性能を高めるために通常は狭い空間を形成している。ところが、ここでろうの濡れ性が良好であると、毛細管現象によってろうが冷媒通路を埋めるように進展しようとする。
【００８６】
このとき、ろうがチューブ１０及びインナフィン１２のみから供給されるのであれば、ろうが冷媒通路を埋めるほどの量に満たないため問題を生じないのであるが、大量のろうを有するヘッダ部材１１ａ、１１ｂからろうが流れ込んでくるため、図７（ａ）のＢで示したように、冷媒通路がろうで満たされる不具合が容易に発生する。ヘッダ部材１１ａ、１１ｂからろうが流れ込む現象は表面張力の作用による毛細管現象であり、冷媒通路が狭ければ必然的に発生する現象である。図７（ａ）のＢの領域がろうで充填されると、その後の温度上昇によってチューブ１０やインナフィン１２が容易に溶解破断することとなる。また、ヘッダ部材１１ａ、１１ｂからのろうはチューブ１０の重合部１０ａを伝って流れてくるため、チューブ１０の重合部１０ａにおいて溝状に溶解が進展して、チューブ１０を破断させる不具合も発生する。
【００８７】
このような溶解破断による不具合の発生を、熱交換性能、接合品質及び生産性を低下させることなく防止するには、チューブ１０内部でのろうの濡れ性を精度良く調整して、過度の毛細管現象の作用を確実に抑制するのが最も好ましい。本発明では、ろうの濡れ性の制御を、材料の各部位へのＭｇの添加によって実現させたのである。
【００８８】
図７（ｂ）は、本発明の実施形態のうち、第３、５、６、１０、１４、１５、１８及び２０の各実施形態に共通したメカニズムを説明したものである。チューブ１０の内面側に位置する部位にイオン化傾向の大きいＭｇが添加されていると、ろう付けの加熱工程においてＭｇがフッ化物系フラックスと反応し、まずはフラックスの機能を低下させる。さらに反応によって生じた高融点のフッ化Ｍｇ化合物Ｃが材料表面に残存するため、ろうの濡れ性が確実に低下する。したがって、図７（ａ）のＢのような冷媒通路へのろうの充填が発生しないのである。
【００８９】
さらにこのとき、添加したＭｇ量に対応して、化学式１で反応しきれない十分なフラックスが塗布されていると、チューブ１０の重合部１０ａやチューブ１０とインナフィン１２の接合部にろうのフィレットを形成させるだけの濡れ性を確保することができる。すなわち、厳密に言えば、ろうの濡れ性は添加するＭｇ量とフラックスの塗布量によって決まるのであるが、各種の材料を試作して評価を行った結果、通常、実施されているフラックスの塗布量（１〜１２ｇ／ｍ2）の範囲において、材料に添加して効果をもたらすＭｇの量が、Ｍｇを母材に添加するかろう材に添加するによって違いはあるものの、それぞれほぼ一定の範囲を示すことを見出したのである。
【００９０】
続いて、本発明の実施形態による評価の結果について説明する。
【００９１】
図８、図９は第１実施形態と比較例１の評価結果を示したものである。第１実施形態は、３００３合金を芯材とし、内面側にＡｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材を有したチューブ１０と３００３合金にＭｇを添加したインナフィン１２とで構成される。図８以降の図表において「〃」は上の欄と同じ内容であることを示しており、また、評価欄において◎は溶解、未接合、フラックス塊残存のいずれもが全くない良好なものを示し、○は溶解、未接合（フレット形成）、フラックス塊残存のいずれかにおいて軽微な兆候が認められるものの、実用上問題のないレベルを示している。
【００９２】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．０３％の場合の評価結果は次のようであった。
【００９３】
・フラックス塗布量が０．５ｇ／ｍ2であると、フラックスの塗布ムラによって未接合部が発生した。
【００９４】
・フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると、チューブ１０やインナフィン１２の各部に品質上好ましくない溶解が発生した。
【００９５】
・フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解が発生するとともに、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【００９６】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．０６％の場合は、次のような結果であった。
【００９７】
・フラックス塗布量が０．５ｇ／ｍ2であると、フラックスの塗布ムラ及びフラックスとＭｇとの反応によって未接合部が発生した。
【００９８】
・フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると、良好な結果が得られた。特に、フラックス塗布量が３及び８ｇ／ｍ2では接合部のフィレットが十分に安定して形成され、冷媒通路に残存するフラックス塊もほとんど認められず、良好であった。
【００９９】
・フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解は認められないものの、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【０１００】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．３％の場合は、フラックス塗布量が１ｇ／ｍ2で未接合が認められたが、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2では良好であり、特にフラックス塗布量が８及び１２ｇ／ｍ2では接合部のフィレットが十分に安定して形成され、良好であった。
【０１０１】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．５％の場合は、フラックス塗布量が１ｇ／ｍ2で未接合が認められたが、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2ではほぼ良好であった。
【０１０２】
インナフィン１２へのＭｇ添加量が０．７％の場合は、いずれのフラックス塗布量においても未接合部が認められた。フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2では冷媒通路にフラックス塊が残存した。
【０１０３】
一方、比較例１の場合は、フラックス塗布量０．５ｇ／ｍ2では塗布ムラによる未接合部が発生し、フラックス塗布量１、３、８及び１２ｇ／ｍ2ではいずれも溶解が発生した。また、フラックス塗布量２０ｇ／ｍ2では溶解が発生するとともに、冷媒通路にフラックス塊が残存した。
【０１０４】
以上の結果より、第１実施形態ではＭｇ添加量が０．０６〜０．５％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１０５】
図１０、図１１は第２実施形態の評価結果を示したものである。第２実施形態は、３００３合金にＭｇを添加したものを芯材とし、内面側にＡｌ−１０％Ｓｉ合金ろう材をクラッドしたチューブ１０と、３００３合金の単板によるインナフィン１２とで構成される。
【０１０６】
チューブ１０の芯材へのＭｇ添加量が０．０３％の場合の結果は、第１実施形態と同様に、フラックス塗布量が０．５ｇ／ｍ2でフラックスの塗布ムラによって未接合部が発生し、フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると、チューブ１０やインナフィン１２の各部に品質上好ましくない溶解が発生し、フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解が発生するとともに、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【０１０７】
Ｍｇ添加量が０．０６％の場合は、フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると良好な結果が得られた。特にフラックス塗布量が３及び８ｇ／ｍ2では接合部のフィレットが十分に安定して形成され、冷媒通路に残存するフラックス塊もほとんど認められず、良好であった。フラックス塗布量が２０ｇ／ｍ2であると、溶解は認められないものの、フラックスの塊が冷媒通路に残存する不具合を生じた。
【０１０８】
Ｍｇ添加量が０．３％及び０．５％の場合は、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2で良好であった。Ｍｇ添加量が０．７％の場合は、いずれのフラックス塗布量においても未接合部が認められた。
【０１０９】
以上の結果より、第２実施形態でもＭｇ添加量が０．０６〜０．５％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１０】
図１２、図１３は第３実施形態の評価結果を示したものである。第３実施形態は、３００３合金を芯材とし、内面側にＡｌ-１０％Ｓｉ合金にＭｇを添加したろう材をクラッドしたチューブ１０と、３００３合金の単板によるインナフィン１２とで構成される。
【０１１１】
チューブ１０の内面側ろう材へのＭｇ添加量が０．０３％の場合の結果は、第２実施形態と同様に、フラックス塗布量によって未接合部、溶解、フラックスの塊の残存が発生した。Ｍｇ添加量が０．０６％の場合は、フラックス塗布量が１〜１２ｇ／ｍ2であると良好な結果が得られた。Ｍｇ添加量が０．３％の場合は、フラックス塗布量が３、８及び１２ｇ／ｍ2で良好であった。Ｍｇ添加量が０．７％及び０．５％の場合は、フラックス塗布量によって未接合部やフラックス塊の残存が認められた。
【０１１２】
以上の結果より、ろう材にＭｇを添加した第３実施形態では、Ｍｇ添加量が０．０６〜０．３％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１３】
以下、同様にして第４〜第２２実施形態までの評価結果を図１４〜図２４に示した。すなわち、図１４は第４、第５実施形態の評価結果であり、図１５は第６実施形態の評価結果である。図１６は第７、第８実施形態の評価結果であり、図１７は第９、第１０実施形態と比較例２の評価結果である。図１８は第１１、第１２実施形態の評価結果であり、図１９は第１３、第１４実施形態の評価結果である。図２０は第１５実施形態の評価結果である。
【０１１４】
図２１は第１６、第１７実施形態の評価結果であり、図２２は第１８実施形態の評価結果である。図２３は第１９、第２０実施形態と比較例３の評価結果である。図２４は第２１、第２２実施形態の評価結果である。
【０１１５】
図１４〜図２４ではろう材、芯材、犠牲腐食材の配置を変えたり、塗布ろう材を使って評価を行った結果、共通して次のような結果が得られた。
【０１１６】
・Ｍｇを芯材に（単板の場合はその単板に）添加する場合、Ｍｇ添加量０．０６〜０．５％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１７】
・Ｍｇをろう材に添加する場合、Ｍｇ添加量０．０６〜０．３％の範囲で効果が認められ、比較例に対する優位性が明確である。
【０１１８】
・上記Ｍｇ添加材料に適応するフラックス塗布量は１〜１２ｇ／ｍ2、より好ましくは３〜８ｇ／ｍ2である。
【０１１９】
・Ｍｇは構成材料の複数の部位に添加しても有効性を発揮する。
【０１２０】
以上のように、本発明では、厚肉の強度部材であるヘッダ部材１１ａ、１１ｂに支持されるチューブ１０と、インナフィン１２とにより微小な冷媒通路を構成する熱交換器において、ヘッダ部材１１ａ、１１ｂからチューブ１０内部へのろうの侵入を抑制し、薄肉部材であるチューブ１０やインナフィン１２が溶解破断するのを合理的かつ確実に防ぐ方策として、チューブ１０及びインナフィン１２の各部位にＭｇを添加する方法を提示しており、その効果を様々な実施形態を用いて説明してきた。
【０１２１】
従って、耐食性、強度、成形性などの観点から、各材料の成分、材料の製造方法あるいは部材の成形方法や寸法を変更した場合においても明確な効果を発揮するものである
なお、本発明は、冷房用蒸発器に限らず、高温、高圧の冷媒を冷却して凝縮させる凝縮器、温水の熱を放熱して空気を加熱する暖房用の温水式熱交換器、水冷式エンジンの冷却水を冷却するラジエータ等のアルミニウム熱交換器一般に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する車両空調用蒸発器の概略斜視図である。
【図２】図１の要部の拡大斜視図である。
【図３】図１のチューブ１０の部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第１〜第１５実施形態によるチューブおよびインナーフィンの材料構成を示す図表である。
【図５】本発明の第１６〜第２２実施形態および比較例１〜３によるチューブおよびインナーフィンの材料構成を示す図表である。
【図６】本発明の実施形態による製造方法の概要説明図である。
【図７】状来技術および本発明によるろう材流動挙動の相違を説明するチューブの部分拡大断面図である。
【図８】第１実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図９】第１実施形態および比較例１によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１０】第２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１１】第２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１２】第３実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１３】第３実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１４】第４、第５実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１５】第６実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１６】第７、第８実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１７】第９、第１０実施形態および比較例２によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１８】第１１、第１２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図１９】第１３、第１４実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２０】第１５実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２１】第１６、第１７実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２２】第１８実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２３】第１９、第２０実施形態および比較例３によるろう付け状態評価結果の図表である。
【図２４】第２１、第２２実施形態によるろう付け状態評価結果の図表である。
【符号の説明】
１０…チューブ１０、１１、１１ａ、１１ｂ…ヘッダー部材、
１２…インナーフィン１２。
Claims (6)
- アルミニウム部材の表面にフッ化物系フラックスを塗布するとともに、前記アルミニウム部材を所定構造に組み付け、前記所定構造の組付体を不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付けするアルミニウム熱交換器の製造方法において、
前記アルミニウム部材として、少なくとも熱交換流体が流れるチューブと、前記チューブの内面側に配置されるインナフィンと、前記チューブの内部通路に連通する空間を形成するとともに前記チューブを支持するヘッダー部材とを有し、
前記ヘッダー部材の板厚は前記チューブおよび前記インナフィンの板厚より大きくなっており、
前記インナフィンを構成するアルミニウム部材はアルミニウム合金芯材の表面にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなり、このブレージングシートの片面あるいは両面のろう材に、０．０６％〜０．３％のＭｇを添加して前記ろう付けを行うことを特徴とするアルミニウム熱交換器の製造方法。 - アルミニウム部材の表面にフッ化物系フラックスを塗布するとともに、前記アルミニウム部材を所定構造に組み付け、前記所定構造の組付体を不活性ガス雰囲気の加熱炉内においてろう付けするアルミニウム熱交換器の製造方法において、
前記アルミニウム部材として、少なくとも熱交換流体が流れるチューブと、前記チューブの内面側に配置されるインナフィンと、前記チューブの内部通路に連通する空間を形成するとともに前記チューブを支持するヘッダー部材とを有し、
前記ヘッダー部材の板厚は前記チューブおよび前記インナフィンの板厚より大きくなっており、
前記チューブを構成するアルミニウム部材はアルミニウム合金芯材のチューブ内面側にＡｌ−Ｓｉ系ろう材をクラッドしたブレージングシートからなり、このブレージングシートのろう材に０．０６％〜０．３％のＭｇを添加して前記ろう付けを行うことを特徴とするアルミニウム熱交換器の製造方法。 - 前記アルミニウム合金芯材のチューブ外面側に犠牲腐食材をクラッドしたことを特徴とする請求項２に記載のアルミニウム熱交換器の製造方法。
- 前記チューブの内面側及び前記インナフィン表面の少なくとも一方に塗布する前記フッ化物系フラックスの塗布量を１〜１２ｇ／ｍ2に制限することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のアルミニウム熱交換器の製造方法。
- 前記チューブは、前記アルミニウム部材の板材を重合して構成され、前記チューブの重合部に前記インナフィンの端部を挟み込み、
前記インナフィンの端部及び前記チューブ重合部の少なくとも一方に粉末ろう材を塗布して前記ろう付けを行う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の製造方法。 - 前記チューブの内面側及び前記インナフィンの表面の少なくとも一方に粉末ろう材を塗布して前記ろう付けを行う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の製造方法。
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