JPH0211291A - アルミニウム熱交換器 - 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、芯材が強く、薄肉のチューブ、コする。

〔従来技術〕

従来、真空ろう付は法で製造されるアルミニウム熱交換
器は、ウォータチューブなど冷却水に接触する部分の材
料として、下記のろう材と芯材と犠牲陽極層の３層から
なるクランド材が用いられていた。即ち、芯材としては
　アルミニウム・マンガン（Ａｆｆ−Ｍｎ）合金に強度
を高めるためマグネシウム（Ｍｇ）を０．３〜１．０％
添加した合金を用いている。そして、更に耐食性を向上
させるため、その芯材の水側面にアルミニウム・亜鉛Ｃ
Ａｌ−Ｚｎ）合金　Ａ／！−Ｚｎ−Ｍｇ合金若しくは純
Ａｆｆｉからなる犠牲陽極層がクラッドされている。そ
して、芯材の大気側はフィン等をろう付けするためＡＮ
−Ｓｉ（シリコン）系合金がクラッドされている。

また、芯材とろう材との間に犠牲陽極層を介在させた３
層構造のプレージングシートも提案されている（特公昭
６３−１４９号公報）。

また、これらのプレージングシートは、ろう付は処理が
容易なフッ化物系フラックスを用いて。

ろう付けすることが提案されている。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら、フン化物系フラックスを用いて。

窒素（Ｎ２）雰囲気中でろう付けする方法においては、
前記芯材の強度向上に必要な成分であるＭｇが、ろう付
は時フラックスと反応しチューブ表面にＭｇの化合物５
例えばフン化マグネシウムカリウム（ＫＭｇＦｚ）ある
いはフッ化マグネシウム（ＭｇＦｘ）が生成される。

そして、このＭｇ化合物によりＡｊｌ！−Ｓｔ金合金う
の流動が阻害され、ろう付けが困難となる。

そのため５例えばフィンとチューブとのろう付けが不完
全となり、熱交換器の製造自体が不可能となるおそれが
あった。

また、Ｍｇを含まないＡｊ！−Ｍｎ合金を芯材として用
いる場合には強度が不充分なため、熱交換器材料の薄肉
化、軽量化が困難である。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑み、ろう付は性に優
れ、芯材が強く薄肉のチューブ、コアプレート等を有す
るアルミニウム熱交換器を提供しようとするものである
。

〔課題の解決手段］ 本発明は、プレージングシートをフッ化物系のフラック
スを用いてろう付は組付けしてなるアルミニウム熱交換
器において、上記プレージングシートは、Ａｆｆｉ−Ｍ
ｇ系合金の芯材と、Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材と、上記
芯材とろう材との間に設けた拡散防止層と、上記芯材表
面に設けたＡｌ−Ｚｎ系合金の犠牲陽極層とからなる４
Ｎのクラッド材からなり、かつ上記拡散防止層はＭｎ０
．２〜２．０％、Ｚｒ（ジルＤ、ｌ−ウム）０．０５〜
０゜３５％を含有し残部が／ｌと不可避不純物からなる
ことを特徴とするアルミニウム熱交換器にある。

本発明において注目すべきことは、芯材とろう材との間
にＭｇの拡散防止層を設けると共に、芯材表面には上記
犠牲陽極層を設けた４層構造にしたことにある。しかし
て、この拡散防止層は５Ｍｎ０．２〜２．０％，Ｚｒ０
．３５％を含有し、残部がＡｌと不可避不純物とからな
る合金である。Ｍｎ及びＺｒがこれより少ない場合には
、ろう付は時に芯材中のＭｇがフラックス中へ拡散し、
充分なろう付けを行うことができない。

また１Ｍｎ及びＺｒがこれ以上となると、巨大晶出物の
生成などによりプレージングシートの製造が困難になる
という問題を生ずる。また、拡散防止層の厚みは１０−
１００μｍとすることが好ましい。１０．ｕｍ以下では
、Ｍｇの拡散を阻止し難＜、ＬＯＯｕｍを越えるとフ゛
レージングシート自体の厚みが増し、またコスト高とな
る。

また、芯材はＡｆｆｉ−Ｍｇ系合金を用いる。ここに、
Ｍｇは０．３〜１．５％とすることが好ましい。０．３
％未満では十分な芯材強度を得難く。

１．５％を越えると芯材の加工性が低下するおそれがあ
る。また、芯材は更に強度向上のためＭｎを０．２〜１
．５％、Ｃｕ（銅）を０．１〜１゜０％、Ｓｉ、Ｆｅを
０．１−０．９％含有することが好ましい。

また、ろう材はＡＮ−Ｓｉ系合金を用いる。ここに、Ｓ
ｉは７〜１５％とすることが好ましい。

７％未満では、ろう材としての作用が低く、一方１５％
を越えるとろう付性を害するおそれがある。

また、犠牲陽極層はＡｌ−Ｚｎ系合金を用いる。

ここに、Ｚｎは０．３〜２．０％とすることが好ましい
。０，３％未満ではろう付は処理後に犠牲陽極層に残留
するＺｎ量が少なくなり、芯材に対して電気化学的に卑
になり難く耐食性が低下するおそれがある。また、２％
を越えると犠牲陽極層が消耗し易く、犠牲陽極効果が長
期間持続しないおそれがある。

また、これらは、ろう材、拡散防止層、芯材。

犠牲陽極層の順で４層に積層したクラッド材としてプレ
ージングシートを構成する。また、フッ化物系ノフラン
クスとは、ＫＡｊ２Ｆ４　、Ｋｊ　ＡｅＦ６等をいう、
また、このろう付けは主としてＮ２ガス雰囲気中におい
て行う。

（作用及び効果） 本発明においては、前記拡散防止層が芯材とろう材との
間に介在されている。そのため、従来のごとく、ろう付
は時にフッ化物系のフラックスと芯材中のＭｇとが接触
することがない、そのため。

従来のごとく芯材中のＭｇがフラックスと反応してろう
材の流動性を阻止し、ろう付は不良を生ずるということ
がない。

また、それ故に芯材中のＭｇは当初のまま芯材中に残留
し、芯材の強度向上に寄与することができる。また、そ
のため熱交換器を構成するためのプレージングシートは
全体として薄肉とすることができる。

したがって１本発明によれば、ろう付は性に優れ、芯材
の強度が高く薄肉のチューブ、コアプレート等を存する
アルミニウム熱交換器を提供することができる。

また３本発明において上記プレージングシートは、チュ
ーブのみならず、コアプレート、インサートなど熱交換
器用材料として用いることができることは勿論である。

〔実施例〕

次に１本例のアルミニウム熱交換器を、第１図及び第２
図を用いて説明する。

本例の熱交換器の全体構成は、第２図に示すごとく　上
下のコアプレート９４．９４の両側に設けたサイドプレ
ート９５．９５と、これらの間において上下のタンク９
２．９２の間に配設した多数のチューブ１と、該チュー
ブｌの間に設けたフィン８とよりなる。上記チューブ１
．フィン８コアプレート９４．９４．　　サイドプレー
ト９５゜９５は互いにろう付けされている。上記コアプ
レート９４は、ゴムリング（省図示）を介して、上下樹
脂タンク９２．９２と機械的にかしめ結合されている。

なお、同図の符号９３は入口バイブ９６は出口バイブで
ある。

また、第１図は上記チューブ１とフィン８との接合部の
拡大断面図である。同図に示すようにチューブ１は、ろ
う材１１．拡散防止層１２．芯材１３．犠牲陽極層１４
を順次積層した４層のクラッド材からなるプレージング
シートである。そして、該チューブｌのろう材ｌｌ側が
フィン８とろう付けされ、犠牲陽極層が冷却水側に位置
する。

次に５上記プレージングシートを用いた熱交換器の強度
およびろう付性の評価をするため２次のようにして熱交
換器を組付けた。

まず、チューブとして次の各種類のものを作製した。即
ち、芯材１３として表−１，２に示す組成のＡｆｆｉ合
金を用い５この芯材１３の水側面（チューブ内側）にＡ
！−１％Ｚｎ合金よりなる犠牲陽極Ｆｉ１４をクラッド
した。この犠牲陽極Ｆｉ１４の厚みは、プレージングシ
ートの全厚みの１０％であった０次に、大気側面（チュ
ーブ外側）に下表に示すＭｎ、Ｚｒを含有するＡ１合金
からなる拡散防止層１２をプレージングシート全厚みの
１０％クランドした。そして、更に該拡散防止層１２の
表面にＡＩ！！−１０％Ｓｉ合金からなるろう材１１を
クラッドした。そして、全厚み０．４−のプレージング
シートとした。

しかして、上記プレージングシートをロールフォーミン
グして偏平管形状に成形し、その端部を溶接してチュー
ブｌを作製した。

一方、コアプレート９４は、Ａ！−１％Ｍｎ合金の芯材
の一方側に前記と同様のろう材を、他方側に前記と同様
の犠牲陽極層をクラッドしたものを用い５ブレスにてク
ラッド率が１０％、板厚が１．２薗となるように成形し
た。

また、サイドプレート９５は、Ａ３００３合金を用い、
フィンと熱的接合するためフィン側のみ。

ろう材をクラッドしたものである。

そして、上記チューブｌにフィン８およびサイドプレー
ト９５を組付けてコア部を形成し９次いでチューブ１の
上下両端にコアプレート９４．９４を挿入する。この様
にして熱交換器の構造部材を組付け、その状態をろう付
は治具で保持し、３〜５％水溶液のフッ化物系フラック
スを塗布、乾燥したのちＮ、雰囲気ろう付は炉へ搬入し
た。

ろう付は炉内は露点−４０〜−５０°Ｃ程度にしておき
、かつ６００°Ｃ程度の高温に保持されている。そして
、このろう付は炉内で３〜５分程度加熱してチューブ１
上の前記ろう材１１．及びその他の材料のろう材を溶融
し、チューブｌ、フィン８、サイドプレート９５．コア
プレート９４のろう付けを行う。そしてＯリングを介し
て、樹脂タンク９２．９２をコアプレート９４に重ね２
両者を機械的かしめにより取付ける。

次に、上記のごとく構成した本発明のＡｌ熱交ｔａｇｓ
（Ｎα１〜Ｎｌｌｌ０）について、引っ張り強度及びろ
う付は評価を行った。ろう付は評価は、フィンの未接着
率を調査することにより行った。

その結果を１表−１，２に示す、なお、同表には拡散防
止層を設けていない従来の熱交換器（漱Ｃ１−Ｃ３）に
ついても、その評価結果を併示した。

同表より知られるごとく、比較例Ｃ１はフィン＜着率は
０．２％以下と好ましいが、引っ張り強３は１４　、　
２　ｋｇ／　ｍｓ”と低い。これは、芯材のＭ；号が少
ないためである。また、比較例Ｃ２，Ｃ］はＭｇ世が多
いため引っ張り強さは高いが、未１率が高くろう付は性
が極めて悪いことが分る。

これに対して１本発明に係る４層クランド材よ１なるＮ
αｌ−Ｎ［Ｌｌｏは、引っ張り強さが比較例Ｎα〕１の
約１．４〜１．７倍の約２０〜２４ｋｇ／胴に達する。

また、そのフィン未接着率は、いずＬも０．２％以下と
、極めて優れたろう付は性を飛している。

このように１本例にかかるアルミニウム熱交換Ｊは、優
れたろう付は性及び強度を存することが−る。

以上のごとく１本発明にかかるアルミニウム熱で換器は
、フッ化物系フランクスによるろう付け（可能であり、
またその芯材強度も高いので、ｙｉｊ化によるコストダ
ウンが可能になる。また、上」では本発明を自動車用ラ
ジェータに適用した態様を示したが１本発明熱交換器は
自動車用暖房装置の温水放熱器、冷房装置の冷媒凝縮器
、蒸発器等としても利用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例におけるチューブとフィンの接合部分の
断面図、第２図は実施例における熱交換器の一部切欠正
面図である。 ・チューブ。 ・ろう材 ・拡散防止層 ・芯材 ・犠牲陽極層 ・フィン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　プレージングシートをフッ化物系のフラックスを用い
   てろう付け組付けしてなるアルミニウム熱交換器におい
   て， 上記プレージングシートは，Ａｌ−Ｍｇ系合金の芯材と
   ，Ａｌ−Ｓｉ系合金のろう材と，上記芯材とろう材との
   間に設けた拡散防止層と，上記芯材表面に設けたＡｌ−
   Ｚｎ系合金の犠牲陽極層とからなる４層のクラッド材か
   らなり，かつ上記拡散防止層はＭｎ０．２〜２．０％（
   重量比，以下同じ），Ｚｒ０．０５〜０．３５％を含有
   し残部がＡｌと不可避不純物からなることを特徴とする
   アルミニウム熱交換器。