JP3867741B2

JP3867741B2 - 熱交換器用偏平熱交換管

Info

Publication number: JP3867741B2
Application number: JP08203897A
Authority: JP
Inventors: 敏弘鈴木; 保明浜野谷; 義人沖
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2017-03-14
Also published as: JPH10258333A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱交換器用偏平熱交換管に関するもので、更に詳細には、例えばアルミニウム合金製ヘッダーパイプ及びフィンとろう付されて熱交換器を構成する熱交換器用偏平熱交換管の改良に係るものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルミニウム合金製ヘッダーパイプ及びアルミニウム合金製フィンとアルミニウム合金製熱交換管とをろう付したアルミニウム合金製熱交換器が広く使用されており、また、熱交換効率の向上を図るために、熱交換管にアルミニウム合金製押出形材にて形成される押出偏平管が採用されている。
【０００３】
このように構成される熱交換器は、例えば図５に示すように、上下に略平行に配設される一対のヘッダーパイプ１，１間に適宜間隔をおいて多数の偏平熱交換管２を連結すると共に、各偏平熱交換管２，２間に例えばコルゲートフィン３を介在させて、これらヘッダーパイプ１、偏平熱交換管２及びコルゲートフィン３をろう付により一体成形してなる。
【０００４】
上記のように構成される熱交換器に使用される偏平熱交換管２は、一般に、図６に示すように、両端が円弧状に形成されている。また、この偏平熱交換管２の表面にろう付用フラックス又はろう付用組成物を塗布する方法の一つに浸漬塗布方法が知られている。この浸漬塗布方法では、例えばろう付用フラックスの粉末を添付したろう付用組成物のスラリー液に偏平熱交換管を浸漬した後、垂直に引き上げる方法が多く行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこの種の偏平熱交換管２ではスラリー液から引き上げると、図７に示すように、表面張力の関係で円弧部２ｂに付着した液１５が偏平熱交換管２の平坦面２ａ側に流れ出し、それが集合、堆積し平坦面２ａの両端が線状の塗布量の多い領域となり、塗布むらが発生するという問題があった。
【０００６】
このような塗布むらが顕著になると、付着物の局部剥離が生じてヘッダーパイプ１やフィン３とのろう付が不良になるという問題が生じたり、またろう付後に一部が溶けるというエロージョンが発生したり、更に整直切断時における偏平熱交換管２の表面に凹凸が生じヘッダーパイプ１との接続部の精度が低下する虞れがあるなどの問題がある。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、ろう付用フラックス又はろう付用組成物の塗布むらを少なくしてヘッダーパイプとのろう付を良好にすると共に、ろう付後のエロージョンの発生を抑制し、かつ精度の向上を図れるようにした熱交換器用偏平熱交換管を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の熱交換器用偏平熱交換管は、ろう付用フラックス又はろう付用組成物のスラリー液に浸漬後、略垂直に引き上げる浸漬塗布方法により、ろう付用フラックス又はろう付用組成物が塗布されるアルミニウム合金製押出形材にて形成される熱交換器用偏平熱交換管において、略平行な一対の平坦面の端部に少なくとも２つの角部を設けると共に、この角部と上記平坦面とのなす内角を９０度以上で１６０度以下に設定し、角部のスラリー液を分散してろう付用フラックス又はろう付用組成物の塗布むらを少なくするように形成してなることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明において、上記端部は、少なくとも２つの角部が設けられ、角部と平坦面とのなす内角が９０度以上で１６０度以下であれば、端部の形状は任意でよく、例えば２つの角部を有する端部の角部と平坦面とのなす内角を直角（９０度）にしてもよく、あるいは３つの角部を有する三角形状、４つの角部を有する台形状、あるいは６つの角部を有する多角形状等任意の形状とすることができる。なお、台形状又は多角形状に形成した場合には、平坦面となす角部以外に小さな曲面を設けることは可能である。
【００１０】
上記のように構成されるこの発明の偏平熱交換管によれば、浸漬塗布方法により表面にろう付用フラックス又はろう付用組成物のスラリー液に浸漬して引き上げた状態においても、平坦面の両端角部（稜線部分）をスラリー液が越えることがなく、スラリー液を分散させることができる。したがって、ろう付用フラックス又はろう付用組成物の塗布むらを少なくしてヘッダーパイプとのろう付を良好にすると共に、精度の向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。ここでは、この発明の偏平熱交換管をアルミニウム合金製熱交換器に適用した場合について説明する。なお、熱交換器は図５に示した従来の構造と同じであるので、ここでは主要部の構造の説明は省略する。
【００１２】
この発明の偏平熱交換管４は、図１に示すように、略平行な一対の平坦面４ａの両端部に２つの角部４ｂを設けてなり、この角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角が９０°（度）に設定されている。なお、偏平熱交換管４の平坦面４ａ，４ａ間には複数（図面では３個の場合を示す）の仕切壁４ｃが設けられている。
【００１３】
上記説明では、偏平熱交換管４の端部の角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角が９０度で角部４ｂが２つの場合について説明したが、角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角は必ずしも９０°である必要はなく、また角部４ｂの数は必ずしも２つである必要はなく、例えば図２（ａ）に示すように、端部の形状を、角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角を１２０°とした３つの角部４ｂを有する三角形状としてもよく、あるいは図２（ｂ）に示すように、角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角を１５０°とした４つの角部４ｂを有する台形状にしてもよい。また、図２（ｃ）に示すように、角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角を１５８°とした６つの角部４ｂを有する六角形（多角形）にすることも可能である。なおこの場合、例えば図２（ｂ）又は図２（ｃ）に示す台形状又は多角形状においては、平坦面４ａと隣接する角部４ｂ以外は、図２に二点鎖線で示すように小さな曲面とすることも可能である。なお、上記説明では、偏平熱交換管４に仕切壁４ｃを設けた場合について説明したが、必ずしも仕切壁４ｃを設ける必要はなく、仕切壁４ｃのない偏平熱交換管としてもよい。
【００１４】
上記のように成形される偏平熱交換管４とコルゲートフィン３とをろう付するには、例えば後述する塗布装置を用いて例えば偏平熱交換管４の表面にろう付用組成物（図示せず）を塗布して、ヘッダーパイプ１及びコルゲートフィン３をろう付することができる。
【００１５】
上記塗布装置は、図３に示すように、一側の中間部に被塗布体すなわち偏平熱交換管４の搬入口１１を有し、他側の上部側に搬出口１２を有する容器からなる装置本体１０と、この装置本体の下部に設けられる浸漬槽１３と、浸漬槽１３内に偏平熱交換管４を案内すると共に、浸漬槽１３から略垂直に引上げる被塗布体搬送手段１４と、引上げ途中の偏平熱交換管４の両平坦面に接触して偏平熱交換管４に付着する余分なスラリーを除去する液切り手段２０と、引上げられた偏平熱交換管４の表面に付着するスラリー１５を乾燥すると共に、焼付ける乾燥手段１８とを具備してなる。
【００１６】
この場合、上記浸漬槽１３内には、バインダーを溶解したアルコール溶液中にろう付用金属粉末とろう付用フラックスの混合粉末を添加したろう付用組成物のスラリー１５が収容されており、撹拌器１６によって濃度等が均一に維持されている。
【００１７】
上記被塗布体搬送手段１４は、搬入口１１付近に位置してコイル状に卷回された偏平熱交換管４の供給部１７から引出された偏平熱交換管４を浸漬槽１３内に案内する第１のガイドローラ１４ａと、浸漬槽１３内に位置して浸漬槽１３内に供給された偏平熱交換管４を上方へ案内する第２のガイドローラ１４ｂと、浸漬槽１３から略垂直に引上げられた偏平熱交換管４を略水平方向に案内する第３のガイドローラ１４ｃとで構成されている。
【００１８】
また、上記乾燥手段１８は、浸漬槽１３の上方に位置して偏平熱交換管４の両面を乾燥・焼付けする一対の乾燥器１８ａにて形成されており、浸漬槽１３から略垂直に引上げられた偏平熱交換管４に塗布（付着）されたスラリー１５の過剰分が液切り手段２０によって除去されて、平衡状態になった時点でスラリー（ろう付用組成物）の焼付けを行うように構成されている。
【００１９】
一方、上記液切り手段２０は、偏平熱交換管４の両平坦面４ａに接触して偏平熱交換管４の引上げに伴なって回転する一対の例えばスチール製のローラ２１にて形成されている。このように、偏平熱交換管４の両平坦面４ａに一対のローラ２１を接触させ、偏平熱交換管４の引上げに伴なってローラ２１を回転することにより、偏平熱交換管４の表面に付着されたスラリーの余分な量を掻き取って除去することができ、偏平熱交換管４の表面に“垂れむら”や“筋”が生じるのを抑制することができる。なおこの場合、ローラ２１は、表面にクロームメッキを施したもの、あるいは、表面にバフ（図示せず）を張り付けたものなどを使用することができる。
【００２０】
上記のように構成される塗布装置を用いて偏平熱交換管４の表面にろう付用組成物を塗布するには、まず、バインダーを溶解した溶剤例えばアルコール溶液中にろう付金属粉末とろう付用フラックスの混合粉末を添加したスラリー１５を作成し、浸漬槽１３内に収容する。次に、予めコイル状に卷回された被塗布体すなわち偏平熱交換管４のコイル体から引出された偏平熱交換管４を装置本体１０の搬入口１１から第１のガイドローラ１４ａを介して浸漬槽１３内に浸漬した後、第２のガイドローラ１４ｂによって略垂直方向に引上げる。この引上げ時に偏平熱交換管４の両平面部に接触するローラ２１が偏平熱交換管４の引上げに伴なって回転して過剰の付着スラリーは掻き取られて除去され、偏平熱交換管４に付着するスラリーの“垂れむら”や“筋”が抑制される。その後、乾燥手段１８によって乾燥すると共に焼付けを行う。そして、第３のガイドローラ１４ｃによって偏平熱交換管４は垂直状態から水平状態に姿勢変換された後、搬出口１２から取り出し、矯正によって整直すると共に、所定の長さに切断する。
【００２１】
したがって、上記塗布方法によれば、偏平熱交換管４を完全に浸漬させてしまうため、表面全域がスラリー１５に覆われることにより押出偏平管表面全面がむらなく均一に塗布することができる。また、垂直に引上げると共に、一対のローラ２１によって余分なスラリーを掻き取って除去することにより、表裏面における付着量の差が発生することがなく、しかも、“垂れむら”や“筋”の発生を抑制することができるので、塗布効率の向上を図ることができる。
【００２２】
この発明で用いるろう付用組成物はろう付用金属粉末と非腐食性フラックスの混合粉末とからなり、上記金属粉末としては、アルミニウム合金製押出偏平管表層と合金化して溶融し、ろうを形成するＳｉ粉末若しくはＺｎ粉末，Ｃｕ粉末又はこれらを主体とした合金粉末やこれら粉末の混合物が使用できる。また、粉末自体が溶融してろうとなるＡｌ−Ｓｉ系合金粉末やＡｌ−Ｚｎ系合金粉末も適用できる。これらのものの粉末の寸法は平均で５０μｍ以下で、好ましくは平均で１〜３０μｍである。上記非腐食性フラックスは、ＬｉＦ，ＮａＦ，ＫＦ，ＣａＦ₂，ＡｌＦ₃，ＳｉＦ₄等のフッ化物の粉末混合物、若しくはこれらを溶融後粉末としたもの、あるいは上記フッ化物の錯化合物、例えばＫＡｌＦ₄，Ｋ₂ＡｌＦ₅（Ｋ₂ＡｌＦ₅・Ｈ₂Ｏ），Ｋ₃ＡｌＦ₆，Ｋ₂ＳｉＦ₆等の単味若しくは混合物又はこれらを溶融後粉末としたもの等であって、このようなフッ化物系のフラックスは何れのものもアルミニウムに対して塩化物の如き腐食性を持たない。また、これらのものの粉末の寸法は平均で０．１〜３０μｍ程度のもので、好ましくは平均で１〜１０μｍである。
【００２３】
上記ろう付用組成物を懸濁する溶剤としては、例えばイソプロピルアルコールが、ろう付用組成物を押出偏平管表面に固着させるバインダーとしては、例えば熱可塑性アクリル樹脂が、それぞれ良好な実施形態として用いられる。
【００２４】
【実施例】
次に、この発明の偏平熱交換管４と従来の偏平熱交換管２の塗布状態の影響を調べるための実験について説明する。
【００２５】

上記条件のスラリー１５中に従来の偏平熱交換管２（従来例）と本発明の偏平熱交換管４（実施例１〜４）及び比較例１〜２を浸漬した後、略垂直方向に引上げ、平坦面４ａの両端部の塗布むら発生状況についてそれぞれ調べたところ、表１に示すような結果が得られた。また、従来例と実施例１〜３の角部の塗布むらの発生状況は図７及び図４（ａ）〜（ｃ）に示すような状態であった。
【００２６】
【表１】

【００２７】
上記実験の結果、従来例のものでは、図７に示すように、円弧部２ｂのスラリー液は表面張力で平坦面２ａに引き寄せられて平坦面２ａ両端部にスラリー液１５の多い領域が生じ塗布むらに起因するろう付時のエロージョン発生率が１０％以上であった。これに対し実施例１〜３のものにおいては、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、平坦面４ａの両端にスラリー液の多い領域が発生せず、直線が交わった部分（角部４ｂの稜線部分）に若干濃度の濃い部分が発生する程度であり、塗布むらに起因するろう付時のエロージョン発生率が０％であった。また、比較例１（角度１６２°）においては、塗布むらに起因するろう付時のエロージョン発生率が１０％未満であり、比較例２（角度１６５°）の場合には、塗布むらに起因するろう付時のエロージョン発生率が１０％以上であった。したがって、角部４ｂと平坦面４ａとのなす内角が９０°〜１６０°の範囲の場合においては、塗布むらに起因するろう付時のエロージョン発生率を０％又はその近似の数％にすることができることが判った。
【００２８】
なお、稜線部分が多い程スラリー液の集中箇所を増やし、分散させることができるが、角度が１６０°より大きくなり過ぎると、スラリー液が稜線を越えるため効果が薄くなるものと推測される。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、浸漬塗布方法により表面にろう付用フラックス又はろう付用組成物のスラリー液に浸漬して引き上げた状態においても、平坦面の両端角部（稜線部分）をスラリー液が越えることがなく、スラリー液を分散させることができるので、ろう付用フラックス又はろう付用組成物の塗布むらを少なくしてヘッダーパイプとのろう付を良好にすると共に、ろう付後のエロージョンの発生を抑制することができ、また精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の偏平熱交換管の一例を示す断面図である。
【図２】この発明の偏平熱交換管の別の実施形態を示す要部断面図である。
【図３】上記偏平熱交換管にろう付用組成物のスラリー液を塗布する塗布装置を示す断面図である。
【図４】この発明の偏平熱交換管の実施例のスラリー液の塗布状態を示す概略断面図である。
【図５】上記偏平熱交換管を有する熱交換器の一例を示す側面図ある。
【図６】従来の偏平熱交換管の断面図である。
【図７】従来の偏平熱交換管におけるろう付用組成物のスラリーの付着状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
４偏平熱交換管
４ａ平坦面
４ｂ角部

Claims

ろう付用フラックス又はろう付用組成物のスラリー液に浸漬後、略垂直に引き上げる浸漬塗布方法により、ろう付用フラックス又はろう付用組成物が塗布されるアルミニウム合金製押出形材にて形成される熱交換器用偏平熱交換管において、
略平行な一対の平坦面の端部に少なくとも２つの角部を設けると共に、この角部と上記平坦面とのなす内角を９０度以上で１６０度以下に設定し、角部のスラリー液を分散してろう付用フラックス又はろう付用組成物の塗布むらを少なくするように形成してなることを特徴とする熱交換器用偏平熱交換管。