JPH01254377A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はサーペンタイン型のコンデンサーまたはエバポ
レーターをろう付けまたははんだ付けで製造する方法に
関し、特に薄肉のフィン材の使用を可能としてコアの軽
量化を図ったものである。

〔従来の技術〕

一般にサーペンタイン型のコンデンサーやエバポレータ
ーは第３図（イ）（ロ）に示すようにＡｌ又はＡｌ合金
製の押出偏平多穴管（６）を複数箇所でベンダー加工を
施しＣ蛇行状に成形し、該多穴管（６）とコルゲート加
工したフィン（８）とを治具組付けしてろう付は加熱し
てコア（１１）を形成したものである。このようなフィ
ン（８）は第３図（ロ）に示すようにＡｌ又はＡｌ合金
の条体の両面にろう材をクラッドし、かつ該条体長手方
向の両側部に２〜３条からなるスリット部（７Ｈ７°）
を隔設したプレージングシートをこれら長手方向のスリ
ット部（７）とスリット部（７°）との間で順次山形、
谷形に折り曲げるコルゲート加工を施したもので必って
該フィン（８）と上記多穴管（６）との接合部にはフィ
ン（８）の折り曲げ部（９）と多穴管（６）との接触部
に溶融ろう材によるフィレット（１０）を形成して両者
を接合している。

このようなろうイ」（）接合方法としては例えばコンデ
ンサーの場合は真空ろう付は法（以下ＶＢと略記）、塩
化物系フラックス使用のフラックスろう例（）法（以−
ドＦＢと略記）またはフッ生物系フシックス使用のフラ
ックスろう付は法（以下ＮＢと略記）等かあるか、これ
に使用される偏平多穴管の材質はＪＩＳ　１０５０材（
Ａｌ〉９９、５ｗｔ％以」二）　、ＪＩＳ　１１００合
金（０，０５〜０．２ｗｔ％Ｃｕ−Ａｌ合金）　、ＪＩ
Ｓ　３００３００３合金０５〜０．２ｗｔ％Ｃｕ　−１
，０〜１．５　ｗｔ％Ｍｎ−／１合金）又はＡｌ−０．
５ｗｔ％Ｃｕ合金等であって代表的な寸法は肉厚０．８
＃、管の厚さ５＃Ｉ＋及び管の幅２２、で穴数は４〜８
個である。

一層フインはＪＩＳ　３００３００３合金はこれに犠牲
作用を待たせるためにＺｎ、Ｓｎ、ｌ　ｎ等を添加した
合金を芯材とし、その両面にＦ　Ｂ及びＮＢ用としては
Ａｌ−５；系合金であるＪＩＳ４３４３合金（６，８〜
８．２ｗｔ％５ｉ−Ａｊ２合金）又はＪＩＳ　４０４５
０４５合金０〜１１．０ｗｔ％５ｉ−Ａ！！合金）ろう
材もしくはこれらろう材にｚｎ、３ｎ。

Ｉｎ簀を添加した合金ろう材を７〜１５％のクラツド率
でクラッドしたプレージングシートを使用したり、また
はＶＢ用としてはＡｌ−５１−Ｍｇ系の月３４００４０
０４合金０〜１０．５ｗｔ％５ｉ−１，０〜２．０ｗｔ
％Ｍｇ−Ａｌ合金）又は［３ｉを添加した月３４Ｎ０４
合金（１１，０〜１３．０ｖｔ％５ｉ−１，０〜２．０
　ｗｔ％Ｍｇ−ＡＪ！合金）ろう材またはこれらろう材
にＺｎ、Ｓｎ、Ｉｎ等を添加した合金ろう材を７〜１５
％のクラツド率でクラッドしたプレージングシートを使
用したりしており、その板厚は通常０．１６＃である。

ところが近年これら熱交換器に対する４”［化の要求が
強いため、その部品であるフィンにおいても薄肉化が求
められている。

しかし上記プレージングシートを用いたろう付は方法に
おいてはいずれのろう付は方法による場合でも６００　
’Ｃ程度の高温に加熱してろう材を溶融するものでおる
ため、溶融ろう材による芯材の侵食や高温での芯材、即
ちフィンの強度低下等によりコルゲート加工したフィン
の座屈が起こり易くなりコアの変形やつぶれ等の問題が
発生する。従ってフィンの板厚を現在以上に薄くすると
フィン自体がろう付は加熱で温度が上昇し易くなり、溶
融ろう材の芯材への拡散が著しくなって残留芯材厚ざが
減少して高温強度は一層低下してしまうためフィンの薄
肉化は非常に困難であった。

（発明が解決しようとする課題〕 これに対処してコア軽量化を図るため従来法のような方
策が提案されている。即ら、ろう材をクラッドしない芯
材のみからなる］ルゲートフィンをベンダー加工した押
出偏平多穴管の間隙に配置する際にフィンと多穴管とで
ろう材の薄いシート（箔）を挟持して治具組付【ノした
後ろう付Ｃノ加熱する方法、または押出偏平多穴管にろ
う材をメツキもしくは溶射等により付着させた後ペング
ー加工し、その間隙に上記芯材のみからなる］ルゲート
フィンを配置し治具組付（プした後ろう付は加熱する方
法がある。

ところが前者の方法ではベンダー加工した押出偏平多穴
管とコルゲートフィン及びろう祠の箔とを治具組付けす
るのが非常に煩雑でおり、また接着の方法では押出偏平
多穴管へのろう材の付着量のコントロールが困ガ１で必
ってコアの軽量化は望めない。

［課題を解決するための手段］ 本発明はこれに鑑み種々検問し、従来のプレージングシ
ートからなるフィンと多穴管との接合部に形成されるフ
ィレット部を詳細に調査したところ接合に必要なフィレ
ッ１〜を形成するろう材の罪は芯材の両面にクラッドし
た当初のろう材の星の約１７３であることを知見した。

即ら一般にフィレット部及びフィンの断面の寸法は第４
図に示すようにベンダー加工した押出偏平多穴色・（６
）の間隙は１６〜２０ｍｍ、従って１つのフイレン１−
（１０）を形成するろう材はフィン（８）を高さ方向で
２分υ１した一方の側の両面にクラッドされていたろう
材に相当覆るはずであり、そしてこの部分のフィン（８
）の長さは約２０ｍであるからろう材を両面に１５％の
クラツド率でクラッドしである場合は当初のろう材量は
断面積で表わすと第（１）式に示ずように０．９６−で
おる。

０．１６ｍＸ０．１５Ｘ　２Ｘ２０ｍ＝０．９６７・・
・（１）また実際に測定したフィレット（１０）の断面
積は０．２７−であった。従って第（２）式に示匁よう
にフィレッ１へ形成に実際に使用されるろう材は当初ク
ラッドしたろう材の約３０％になる。

なお他の約７０％は芯材中への拡散、芯材表面への１４
着又は第４図に示すようにフィン（８）の折り曲げ部（
９）の上面内側の溜り（１２）等で消費されている。

ぞしてざらに検討した結果従来と同様の治具組付は方法
であっても、耐サグ性に優れた薄肉フィンを使用してコ
アの軽量化を可能にした熱交換器の製造方法を開発した
ものである。

即ら本発明の１つはＡｌ又はＡｌ合金条体の両面長手方
向に１条又は２条以上のＡｌ合金ろう材またはＡｌはん
だ材を固着した後コルゲート加工したフィンと、蛇行状
にベンダー加工した押出偏平管とを組付けて加熱し、該
ろう材またはは／νだ祠を溶融させてフィンと押出偏平
管とを接合することを特徴とするものでおり、本発明の
伯の１つはコルゲート加工されたＡｌ又はＡｌ合金条体
の折り曲げ部の外側表面部にＡｌ合金ろう材またはＡｌ
はんだ材を固着したフィンと、蛇行状にベンダー加工し
た押出偏平管とを組付けて加熱し、該ろう材またははん
だ材を溶融させてフィンと押出偏平管とを接合すること
を特徴とするものである。

〔作　用〕

このように表面の一部にろう材及びはんだ材（以下ろう
材等という）を固着したフィンを用いるのは、フィレッ
ト形成に必要な川だけのろう材等をあらかじめフィンの
表面に固着させておくことにより接合加熱時に溶融ろう
材等を効率よくフィレット部へ供給でき、これらろう材
等により接合性の確保が十分可能となるからでおる。

さらに不必要なろう材等が少ないのでフィンの浸食も少
なく強度が低下することがなくなる利点がある。即ち前
記の如くフィンの接合加熱時の座屈やサグはろう材等の
芯材への拡散により接合加熱時の同相厚さ（即ち残留芯
材厚ざ）の減少か起こって促進される。従ってろう材等
が芯材の両側全面に固着している従来のプレージングシ
ートからなるフィンではフィンの薄肉化が進む程座屈は
顕著になるため板厚は０．１６〜０、１４．が限界であ
った。

これに対して必要量だけのろう材等を固着ざＵた本発明
に係るフィン（以下ペアフィンという）によれば０．１
０−０．０８７１１１１１程度まで薄肉化が可能となり
、フィンの耐サグ性を低下させることなく接合加熱が行
なえるのでコアの軽量化が図れる特徴を右する。

またフィンの長手方向にろう材等の条体を固着するには
例えばフィンとなるＡｌ又はＡｌ合金条体の圧延中に長
手方向に所定の凹溝を形成した後、該凹溝内にろう材等
の条体を配置して熱間圧着圧延を行なえばよい。

そしてろう材等の条体を固着したペアフィンの形態はコ
ルゲート加工を施す前の状態で表わすと下記の如く第５
図（イ）　（ロ）（ハ）に示すものが効果的である。

（ａ）第５図（イ）に示すものは八ｌ又はＡｌ合金条休
からなるペアフィン（１３）の両側部のスリット部を設
ける位置の両面に片面２条づつのろう相等条体（１４）
を固着形成したもので必って、耐サグ性はスリット形成
部以外の部分で担わせている。

（ｂ）第５図（ロ）に示すものはＡｌ又はＡｌ合金条体
からなるペアフィン（１３）の中央部の両面に片面１条
づつのろう相等条体（１４）を固着形成したもので必っ
て、若干該条体（１４）の厚さは大きくなるが、ろう材
等が溶融した際の流動性が良くなり、均一なフィレット
が形成できる。

（Ｃ）第５図（ハ）に示すものはペアフィン（１３）の
片端の両面に片面１条づつのろう相等条体（１４）を因
む形成したものであるが、これはフィンと偏平多穴管と
を治具組付（プしてろう付【プ加熱する際にこの組付【
）品を横倒しの状態にしてろう付【ノ加熱する平置きろ
う付けを行なう場合に有効な方法であって、上記条体（
１４）を固着したペアフィン（１３）の片端側を上にす
る平置きにすれば溶融したろう材等は効率よく下方へ流
れて十分良好な接合性が確保できる。

また第６図に示すようにコルゲート加工されたＡで又は
Ａｌ合金条体のフィン（８）の折り曲げ部（９）の外側
表面部にろう材等（１５）を溶射、メツキ、蒸希その他
の方法で固着して治具組付けし、接合加熱すれば固着す
るろう材等の担は最小ｍで済み、かつＡｌ又はＡｌ合金
条体の溶融したろう材等による侵食も最小限に抑えるこ
とができる。

なお本発明に係るＡｌ又はＡｌ合金条体としてはＪＩＳ
　１１００合金、ＪＩＳ　３００３００３合金ＩＳ　６
９５１９５１合金、　２０〜０．５０ｗｔ％３　ｉ　−
０，１５〜０．４０ｗｔ％ＣＬＪ　−０，４０−０，８
ｗｔ％Ｍ９−Ａｊ！合金）等の一般合金又はこれに犠牲
作用をもたせるためＺｎ。

３ｎ、ｌｎ等を適聞含んだ合金を用いることができる。

また上記Ａｌ又はＡｌ合金条体に固着するろう材として
はＡｌ−５　ｒ系のＪＩＳ　４３４３３４３合金はＪＩ
Ｓ　４０４５０４５合金Ａｊ！−３ｉ　−Ｍｙ系のＪＩ
Ｓ　４００４００４合金はＪＩＳ　４ＮＯ４合金さらに
これらの合金に犠牲作用をもたせるためにＺ「）。

３ｎ、ｌｎ等を適量添加したものを使用することが可能
であり、またＡｌはんだ材としては例えばＺｎ系や／Ｍ
！−Ｚｎ系合金等を使用できる。

そしてこれらはんだ材は４００’Ｃ程度の温度では／υ
だ付けされるためＡｌ又はＡｌ合金の軟化温度である３
６０〜４００　’Ｃよりも高温であるが本発明に係るフ
ィンを使用すればフィンの変形を防止することができる
。

またこれらろう材の固着量は従来のＡ７３程度になるよ
うに固着率及び幅でコントロールすればよい。

（実施例〕 次に本発明の実施例について説明する。

第１図に示すように通常のろう材であるＪＩＳ４３４３
合金のろう材条体（１）を第１表に示すクラツド率及び
幅で５０ｍ厚さのＪＩＳ　３００３００３合金るＡｌ合
金条体（２）の両面の長手方向に設けた複数条の凹溝内
に配置して全体を５００℃に加熱した後熱間圧百圧延を
行ない、その後冷間圧延を施してｌ」１４調質された多
数条クラツド材（３）を第１表に示すように０．１６〜
０．０８ｍｍの厚さで製造した。

次に第５図（ロ）に示すように条体の長手方向の中央部
の両面にろう材条体を固着した形状のペアフィンを１９
るため上記第１図に示す多数条クラツド材（３）からろ
う材条体（１）が２２ｍ幅のペアフィンの両面中央部に
位置するように切り出して試験片とし、次のサグテスト
及びろうイ」けテストに供してその結果を第１表に併記
しＩこ　。

なお上記ＪＩＳ　３００３００３合金とし、この両面仝
面にＪＩＳ　４３４３３４３合金を片面１５％のクラツ
ド率でクラッドした従来のプレージングシートを第１表
に示す厚さで１し、それぞれ２２　ＪＩＢ幅の条体のフ
ィンを切り出して試験片とし、Ｉｈ１じくサグテスト及
びろう付はテストに供してその結果を第１表に併記した
。

〈サグデス１〜〉 上記試験片（以下フィンという）をそれぞれ第２図に示
すように固定台（４）の一端から５０ｍの艮ざだけ突き
出して固定台（４）側のフィン（５）を固定し、全体を
６００°ＣＸｌ０ｍ団間大気中で加熱してフィン（５）
の先端の垂下長さで（サグ早）によりフィンの座屈強度
を判定した。

くろう付はテスト〉 上記フィンをコルゲート加工した後、ベンター加工した
ＪＩＳ　１０５０合金からなる押出偏平多穴管と治具組
付けしてコンデンサーコアとし、ＮＢ法によりフラック
ス濃度５％で６００　”Ｃ：、　ｘ　１０ｍ１ｎのろう
付は加熱を行なった。このテストではフィンのろう切れ
状況、コアの座屈状況などのろう付性を調査し、次の３
段階で評価した。

良・・・フィレット大ぎくろう付性良好適・・・フィレ
ットは小さいがろう切れなく実用可能 不良・・・フィン座屈のためコア変形 また第１表中ろう材間はクラッドしたろう材の損を次式
のようにその断面積で示したものである。

ろう材間＝（フィンの板厚）×（クラツド率）×２×（
ろう材幅） 第１表 第１表から明らかなように本発明法によるフィンは板厚
が０．０８．のちのでもザブ徂は１０ｍ程度であり従来
の一般的なフィンであるＮα１５に比較して同等もしく
はそれ以上の座屈強度及びろう付性を有していることが
判る。これに苅してフィンの板厚の薄い従来法フィンＮ
Ｑ１６．　Ｎα１７はいずれもフィンの座屈によりコア
が変形してしまった。

（発明の効果） このように本発明によればろう付性を低下させることな
くフィン材のザブ性を向上してフィンの薄肉化を可能に
し、しかもコアの変形を防止でき、従ってコアの軽量化
が大幅に進められる等工業上顕著な効果を秦するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の多数条クラツド材を示づ斜
視図、第２図はリーグテストを示づ側面図、第３図（イ
）（ロ）はコンアン１ノーコアを示すもので（イ）は正
面図、（ロ）は（イ）の要部拡大図、第４図はフィンと
偏平多穴管との接合部のフィレット形成部を示す側面図
、第５図（イ）　（ロ）（ハ）はそれぞれ本発明で用い
る好ましいフィンの形態を示す斜視図、第６図はざらに
他の好ましいフィンの形態を示す斜視図である。 １・・・・・・・・ろう材条体 ２・・・・・・・・Ａｌ合金条体 ３・・・・・・・・多数条クラツド材 ４・・・・・・・・固定台 ５・・・・・・・・フィン ６・・・・・・・・押出偏平多穴管 ７．７゛・・・・・・スリット部 ８・・・・・・・・フィン ９・・・・・・・・折り曲げ部 １０・・・・・・・・フィレット １１・・・・・・・・コア １２・・・・・・・・溜り １３・・・・・・・・ペアフィン １４・・・・・・・・ろう材又ははんだ材条体１５・・
・・・・・・ろう材又ははんだ材第３図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第４図 第５図 第６図 Ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１）Ａｌ又はＡｌ合金条体の両面長手方向に１条又は
   ２条以上のＡｌ合金ろう材またはＡｌはんだ材を固着し
   た後コルゲート加工したフィンと、蛇行状にベンダー加
   工した押出偏平管とを組付けて加熱し、該ろう材または
   はんだ材を溶融させてフィンと押出偏平管とを接合する
   ことを特徴とする熱交換器の製造方法。 　２）コルゲート加工されたＡｌ又はＡｌ合金条体の折
   り曲げ部の外側表面部にＡｌ合金ろう材またはＡｌはん
   だ材を固着したフインと、蛇行状にベンダー加工した押
   出偏平管とを組付けて加熱し、該ろう材またははんだ材
   を溶融させてフィンと押出偏平管とを接合することを特
   徴とする熱交換器の製造方法。