JP4037477B2 - 硬質半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半田を含む層と腐食しない融剤がフラットパイプの外側面に塗布され、乾燥後に不活性の、特に窒素雰囲気内で加熱されることによって他の部品と接合される、硬質半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム成分またはアルミニウム合金成分を次のようにして、すなわちカリウムフルオアルミナート（Ｋａｌｉｕｍｆｌｕｏａｌｕｍｉｎａｔ）融剤とアルミニウム半田合金を細かく分配された融剤と金属粉末とからなる懸濁液として、半田付けすべき少なくとも１つの成分上に塗布し、塗布されたフィルムを乾燥させて、不活性ガス雰囲気内で加熱により成分を半田付けすることによって、互いに半田付けすることが知られている（ＤＥ−Ａ−２６１４８７２）。「ノコローク（ＮＯＣＯＬＯＫ）方法」の名称で知られ、半田付け後に融剤の残滓を除去する必要のないこの半田付け方法は、実際にアルミニウム熱交換器を形成するために、相変わらず世間に認められている。融剤を用いて作業しなければならず、その融剤は通常吹き付けられ、その次に乾燥させなければならないので、融剤を狭い横断面積に塗布しなければならないところでは常に困難が発生する。これは例えば、空調装置用の熱交換器など、熱交換器を小さい内法幅を有するフラットパイプから形成しなければならない場合のことである。このようにパイプが薄いと融剤は非常に大きな手間をかけないと、パイプ内部へ塗布しさらにまた乾燥させることはできない。
【０００３】
従って、すでに知られているアルミニウム熱交換器（ＤＥ−Ｕ９３１８５２５）においては、連続した仕切り壁を形成し、あるいは支持部材並びに乱流挿入片（＊）を形成するために持ちいられる、例えば連続した条溝あるいはパイプ内部へ圧入された突起の互いに接している先端間に融剤をもたらすために、互いに接している箇所に円筒状または球状の面部分が形成され、その面部分に開口部を通して外部から融剤を供給することができ、融剤はそこに形成された毛細管間隙に進入する。しかし、このように構成された熱交換器は比較的複雑であって、フラットパイプの内部で融剤が十分に乾燥しないうちに半田付けが行われることによって、不十分な半田付け箇所が発生するという危険を有する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、この種のフラットパイプの内側にもはや融剤を設ける必要がなく、しかしその他においては公知の半田付け方法からずれる必要のない、冒頭で挙げた種類の方法を提案することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、冒頭で挙げた種類の方法において、アルミニウム合金からなるフラットパイプが使用され、その外側にはＡｌＳｉベースの半田メッキが設けられ、それに対して内側はブランクであり（覆われていない）、かつ乱流挿入片が設けられ、乱流挿入片の両側にＡｌＳｉベースのメッキと０．２から１．５％のマグネシウム添加物が設けられる。
【０００６】
驚くべきことに、公知の「ノコローク」方法のためにはそれ自体望ましくないマグネシウム添加物を使用したにもかかわらず、半田付け処理のために不利な結果は発生せず、かつ驚くべきことにノコローク方法に従って作動する半田炉内でも、融剤を設けないパイプ内側部分の永続的かつ堅固な半田付けを行うことができることが明らかにされた。しかしこのようにして前処理されたパイプと乱流挿入片を使用することによって、通常の好ましい半田付け方法を維持することができ、パイプ内部における融剤塗布が重要になることはない。従ってこの新しい方法は、パイプ外側には公知のように腐食しない融剤が吹き付けられ、パイプの開放している側はこの工程の際には密封されていることによって、極めて簡単かつ効果的に実施される。その後通常のようにして乾燥とその後の半田付け工程を導入することができる。
【０００７】
この新しい方法は特に、例えば数ミリメートルの大きさの、わずかな内法幅を有するフラットパイプに極めて適している。フラットパイプの外側半田メッキがパイプ壁厚みの約１０％の層厚を有し、かつ乱流挿入片のメッキが乱流薄板の厚みの約１０％の層厚を有すると、効果的であることが明らかにされた。
硬質半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成するために所定のフラットパイプを使用するという考え方は、乱流挿入片を備えたフラットパイプを有する熱交換器を使用する場合に用いられるだけでなく、ＤＥＵ９３１８５２５に基づく上述の熱熱交換器の種類において、アルミニウムフラットパイプに内法幅の約半分だけ側方へ圧入された条溝が設けられ、その条溝が半田付け後に連続した支持壁になる、硬質半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法においても使用される。
【０００８】
その場合に本発明によれば、ノコローク方法に適した合金からなる、溶接されたフラットパイプが使用され、その外側にＡｌＳｉベースの半田メッキが設けられ、内側にはＡｌＳｉベースのメッキと０．２から１．５％のマグネシウム添加物が設けられる。ここでは公知のように、フラットパイプをまとめて溶接する前にメッキが行われる。この場合にもパイプの外側にだけ融剤を設ければよく、内側は融剤がなくても永続的かつ堅固な半田付けが行われることが明らかにされている。
【０００９】
この場合にもメッキが所定の層厚で行われると効果的であることが明らかにされている。すなわち、フラットパイプの内側メッキはパイプ壁厚みの約５％の層厚を有し、外側メッキがパイプ壁厚みの約１０％の層厚を有すると効果的である。このようにして形成されたフラットパイプは、上述の乱流挿入片を有するフラットパイプと同様に、公知のようにしてパイプ間に設けられた波形フィン並びにパイプ底と結合される。
【００１０】
以下に、実施例を用いて本発明を図面に示し、以下で詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】
図１と２にはアルミニウム−マンガン−銅−合金（ＡｌＭｎＣｕ）からなるフラットパイプ（１）が図示されており、フラットパイプの内側の中空室（２）には乱流挿入片（３）が設けられている。ノコローク（Ｎｏｃｏｌｏｋ）方法に適した他の合金、例えばＡｌ、ＡｌＭｎなどから形成することもできるフラットパイプ（１）の外側（１ａ）には、不図示の方法で層（４）がメッキされており、その層厚はフラットパイプ（１）のパイプ壁の厚み（ａ）の約１０％に相当する。この半田メッキ層はＡｌＳｉベースで形成されており、例えばＡｌＳｉ１０とすることができる。フラットパイプ（１）の内側、従って内部空間（２）を画成する側はブランクである。
【００１２】
内部空間（２）へ挿入された乱流挿入片（３）も同様にＡｌＭｎＣｕからなり、その両側に層（５）がメッキされており、この層はＡｌＳｉベースで形成され、かつ０．２から１．５％のマグネシウム添加物が設けられている。その場合に乱流挿入片（３）のメッキ層（５）は、乱流薄板（３）の厚み（ｂ）の約１０％である。
【００１３】
このように構成されたフラットパイプは熱交換器を形成するために、公知のようにして、他のフラットパイプ、パイプ底、場合によっては収集ボックス並びにフラットパイプ間に設けるべき波形フィンと共に熱交換器としてまとめられて、その後脱脂される。その後両側のパイプ開口部が覆われ、層（４）を有する外壁に融剤が供給される。次いで乾燥された後に、前処理された熱交換器が半田炉へ装入されて、公知の方法により比較的短時間約６００℃に加熱されることによって最終形状になるように半田付けされる。パイプ内部に挿入された乱流挿入片も、そこには融剤は設けられなかったが、フラットパイプ（１）と固定的に結合されることが明らかにされた。
【００１４】
図３と４によれば、溶接されたパイプとして形成されたフラットパイプ（６）が設けられている。すなわちこのフラットパイプはまず平坦なプレートから条溝（７）を形成し、かつ屈曲することによって最終形状にされ、その後一方の幅狭側（８）に図示しない溶接継目が設けられる。
フラットパイプ（６）はアルミニウム−マンガン−銅−合金（ＡｌＭｎＣｕ）からなる。パイプ形状に屈曲して溶接する前に原材料の両側に半田メッキが、特に後の外側がパイプ壁厚み（ａ）の約１０％の厚みの層（９）を有するように（図４を参照）、設けられる。この半田層はＡｌＳｉベースで構成され、例えばＡｌＳｉ１０とすることができる。フラットパイプ（６）の内側にはＡｌＳｉベースの層、例えば０．２から１．５％のマグネシウム添加物を有する同様にＡｌＳｉ１０を設けることができる。この層（１０）はパイプ壁厚み（ａ）の約５％の層厚を有する。
【００１５】
このように構成されたパイプ（６）はその後、図１と２の実施例の場合と同様に、公知の方法で熱交換器にまとめられて、その端部が密封されて、後の半田付け工程に必要な融剤が吹き付けられる。パイプ内側へ達することのないこの融剤が外側で乾燥した後に、熱交換器が半田炉内へ装入されて、ノコローク方法に従って半田付けされる。
【００１６】
このようにして、それぞれ内法幅の半分だけ内側へ押圧された条溝の互いに接する端部も堅固に、かつ永続的に互いに結合することができ、しかもパイプ内側の面倒な流動化は不要であることが明らかにされた。
【００１７】
【発明の効果】
このように本発明によれば、フラットパイプの内側にもはや融剤を設ける必要がなく、しかしその他においては公知の半田付け方法からずれる必要のない、硬質半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に基づく方法によって半田付けすることのできる、乱流挿入片を有するフラットパイプの概略的な斜視図である。
【図２】図２は、図１のＩＩの部分を拡大して示すものである。
【図３】図３は、本発明に基づく方法によって半田付けすることのできる、内側の仕切り壁を有するフラットパイプの概略的な斜視図である。
【図４】図４は、図３のＩＶの部分を拡大して示すものである。
【符号の説明】
１…フラットパイプ
２…フラットパイプの内側の中空室（内部空間）
３…乱流挿入片
４…フラットパイプ１の外側メッキ層
５…乱流挿入辺３の両側メッキ層
６…溶接されたパイプとして形成されたフラットパイプ
７…条溝
８…幅狭側
９…フラットパイプ６の外側メッキ層
１０…フラットパイプ６の内側メッキ層

Claims (8)

1. 半田のメッキ層と非腐食性の融剤とをフラットパイプの外面に設け、乾燥した後に、不活性の雰囲気中で加熱することによって上記フラットパイプと他の部品とを半田付けして結合する、半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法において、
   Ａｌ合金からなる上記フラットパイプ（１）の外面には、ＡｌＳｉ合金からなる上記半田のメッキ層（４）と上記非腐食性の融剤とを設け、該フラットパイプの内部には、ＡｌＳｉ合金に０．２〜１．５％のＭｇを添加した合金のメッキ層（５）を両面に設けた乱流挿入片（３）を挿入することを特徴とする半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法。
2. 上記不活性の雰囲気が、窒素ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記フラットパイプ（１）のメッキ層（４）がパイプ壁厚（ａ）の１０％の厚みを有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 上記乱流挿入片（３）のメッキ層（５）が該乱流挿入片（３）の厚み（ｂ）の１０％の厚みを有することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
5. 半田のメッキ層と非腐食性の融剤とをフラットパイプ（６）の外面に設け、乾燥した後に、不活性の雰囲気中で加熱することによって、両側のパイプ内壁に予め成形されている突起の先端同士が半田付けにより結合され、連続した支持壁を形成する、半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法において、
   Ａｌ合金からなる上記フラットパイプ（６）の外面には、ＡｌＳｉ合金からなる上記半田のメッキ層（９）と上記非腐食性の融剤とを設け、該フラットパイプ（６）の内面には、ＡｌＳｉ合金に０．２〜１．５％のＭｇを添加した合金のメッキ層（１０）を設けることを特徴とする、半田付けされたアルミニウム熱交換器を形成する方法。
6. 上記不活性の雰囲気が、窒素ガス雰囲気であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 上記フラットパイプ（６）の内面のメッキ層（１０）がパイプ壁厚（ａ）の５％の厚みを有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
8. 上記フラットパイプ（６）の外面のメッキ層（９）がパイプ壁厚（ａ）の１０％の厚みを有することを特徴とする請求項５に記載の方法。

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