JPH046465B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換素子の製造方法に係り、特に
パイプ部材に所定形状のフイン部材を接合せしめ
ることによつて熱交換素子を製造するに際して、
かかる熱交換素子の軽量化、更にははんだ乃至は
ろう材の使用量の効率化を図り得る方法に関する
ものである。

従来より、自動車のラジエーターやヒーターコ
ア等に用いられる熱交換素子として、熱交換流体
が流通せしめられるパイプ部材の外面に、波形等
の所定形状のフイン部材を接合せしめることによ
つて構成されたものがある。この熱交換素子は、
第１図及び第２図に示される如く、例えば、互い
に平行な複数の流体流通孔１を一列に有する偏平
な多孔管よりなる、パイプ部材たる熱交換管２の
間に、芯材４の両面にろう材６，８をクラツドし
た放熱フイン１０を組み込み（第１図）、そして
これを炉中に入れて加熱し、ろう材６，８のみを
溶融せしめることによつて、第２図の如く放熱フ
イン１０が熱交換管２にろう付け接合された構造
を有している。

しかしながら、このような従来の熱交換素子の
構造においては、放熱フイン１０が、ろう材６，
８をクラツドしたクラツド材にて構成されている
ところから、かかるろう材６，８の分を薄肉化で
きず、また芯材４をあまり薄肉化すると、ろう付
け中におけるろう材の拡散によつて、芯材成分が
変動し、強度が低下する虞があり、それ故クラツ
ド材からなる放熱フイン１０の薄肉化、軽量化は
極めて困難であつた。

また、このようなクラツド材である放熱フイン
１０の製造には、よく知られているように、多大
な工数や費用が必要とされるのである。けだし、
芯材４とろう材６，８のクラツド直前における洗
浄作業や、芯材の結晶粒度の調整、ろう材厚の管
理、ろう材成分の母材への拡散防止等の対策や処
置を取る必要があるからである。

さらに、かかる放熱フイン１０の両面の全面に
わたつて、ろう材６，８が存在せしめられている
ところから、熱交換管２との接合部以外の場所に
存在するろう材は不用なものとなり、かかる放熱
フイン１０の表面、特にその凹所に、１２，１４
等として残り、これがろう材の消費量を多くする
問題の他、熱交換素子全体の重量を増大せしめる
一つの原因にもなつているのである。

本発明は、かかる事情を背景にして為されたも
のであつて、その目的とするところは、互いに平
行な複数の流体流通孔を一列に有する偏平な多孔
管からなるパイプ部材の偏平な外面に所定形状の
フイン部材を接合せしめて所定の熱交換素子を製
造するに当たり、かかるフイン部材のろう材乃至
ははんだによる強度低下、溶解等の問題を回避し
つつ、その薄肉化を達成し、またろう材乃至はは
んだの使用量を節減し、更には熱交換器全体とし
ての軽量化を達成せしめることにあり、そのため
に、かかる熱交換素子の製造に際して、パイプ部
材の偏平な外面のフイン部材が接合されるべき部
分に、はんだ若しくはろう材の溶滴の吹付けによ
つて、所定のはんだ／ろう材層を形成せしめ、そ
してかかるはんだ／ろう材層を介して、該パイプ
部材とフイン部材とを接合せしめるようにしたの
である。

すなわち、第３図に示されているように、かく
の如き本発明に従つて製造される熱交換素子は、
パイプ部材としての偏平な多孔管からなる熱交換
管２に対して、波形の放熱フイン１０がろう付け
部１６において所定のろう材乃至ははんだにて接
合されて構成されているが、従来の熱交換素子と
は異なり、放熱フイン１０の表面やその凹所に
は、残留ろう材は何等存在していないのである。

これは、第４図に示される如く、熱交換管２の
外周面の前記フイン１０が接合せしめられるべき
偏平な部分（その周辺部分を含む）にのみ、はん
だ若しくはろう材の溶滴の吹付けによつて所定厚
さではんだ／ろう材層１８を形成し、これに第５
図の如き芯材４のみからなる波形の放熱フイン
（裸フイン）１０を組み合わせて、炉中ろう付け
手法等の手法によつて接合せしめることにより、
組み付けられたものであるからである。

なお、このような所定厚さのはんだ／ろう材層
１８を、熱交換管２の偏平な外表面の必要箇所に
部分的に形成せしめるためには、各種の方法が採
用され得るものであるが、一般に、粉末状、ワイ
ヤ状等の形態のろう材を、電弧放電、プラズマ放
電、ガス焔等を熱源として、微細粒子状の溶滴と
為し、同時に高速のガス流を噴射せしめることに
よつて、目的とする熱交換管２の少なくとも接合
部分の表面に集中的に溶射することにより形成さ
れ、これによつて、第４図に示される如き、はん
だ／ろう材層１８を部分的に有する熱交換管２
が、効果的に形成されることとなるのである。

より具体的には、ろう材の溶滴化には、第６図
に示される如き電弧、プラズマ放電によるろう材
粉末２０の溶射手法や、第７図の如き電弧放電に
よる棒状、ワイヤ状のろう材２２の溶射手法、更
には第８図の如きガス焔による棒状、ワイヤ状の
ろう材２４の溶射手法等の公知の溶射手法が採用
されることとなるが、アルミニウム合金等の酸化
し易いろう材料を用いる場合には、前記の溶射ガ
スとしては、不活性ガスが好適に用いられ、また
溶滴を空気中からシールドするために、シールド
ボツクスを使用する等の対策が好適に採用される
こととなる。

また、このように溶射せしめられるろう材とし
ては、前記熱交換管２や放熱フイン１０がアルミ
ニウム材料にて構成されている場合には、アルミ
合金用ろう材：JIS規格のBA4343、4045、4145、
4047及びAA規格の4003、4004及び4005相当品等
であり、Al−６〜13％Siに、必要に応じて３〜
５％Cu或いは0.2〜３％Mgを添加し、またBe、
Bi等を微量添加したものが用いられ、更にはん
だが、かかるろう材に代わつて用いられる場合に
あつては、アルミ合金用Pb−Sn、Sn−Zn、Zn−
Cd、Zn−Sn、Zn−Al、及びZn系はんだ材が、
一般に用いられることとなる。

さらに、かくの如き本発明に従つて、熱交換管
（パイプ部材）２の偏平な外表面に部分的に形成
されるはんだ／ろう材層１８は、接合されるべき
他の部材（はんだ／ろう材層の設けられていない
フインとの関係において、種々なる厚さ、幅にお
いて設けられるものであるが、それが溶射によつ
て形成される場合にあつては、一般に５〜500μ
ｍの溶射厚さ（見掛け）において形成され、また
そのような溶射形成層たるはんだ／ろう材層１８
が緻密であれば、その厚さを薄くすることが可能
である。

そして、このようなはんだ／ろう材層１８を部
分的に形成した熱交換管２に対して、所定の放熱
フイン１０をろう付け組付けするに際しては、浸
漬ろう付け、雰囲気ろう付け等の公知の各種の接
合手法を適用することが可能である。すなわち、
第４図の如く、熱交換管２の表面に設けられたは
んだ／ろう材層１８の形成部分（接合部）に対し
て、第５図に示される放熱フイン１０が当接する
ように組み付けて、適当な冶具にて仮固定し、こ
れを炉中ろう付け手法等により加熱せしめて、か
かるはんだ／ろう材層１８を溶融せしめ、以て第
３図に示されるように、熱交換管２と放熱フイン
１０とを、その当接部分において接合せしめるの
である。なお、熱交換管２と放熱フイン１０との
接合部に分布するろう付け部１６は、熱交換管２
の表面に設けられたはんだ／ろう材層１８の溶融
によつて形成されたものである。

このように、本発明にあつては、熱交換管２の
偏平な外表面の必要な箇所にのみ部分的に形成せ
しめられたはんだ／ろう材層１８を介して、他方
の部材たるはんだ／ろう材層を有しない放熱フイ
ン１０とを組み合わせ、接合せしめるものである
ところから、はんだ若しくはろう材は、必要な箇
所に必要な量において使用されることとなつて、
その使用量を可及的に少なく為し得、ろう付け等
の接合工程の経済性を著しく高め得ることとなつ
た他、残存するろう材による放熱フイン１０等の
表面の美観の悪化をも解消せしめ得ると共に、少
なくとも残留ろう材分の軽量化が達成され得るこ
ととなつたのである。

しかも、このように、両面にろう材をクラツド
せしめた従来の如き放熱フインを用いるものでは
なく、単に芯材のみからなる放熱フインを用いる
ものであるため、かかる放熱フインを薄肉化で
き、これによつても、熱交換素子の軽量化を図る
ことが出来ることとなつたのである。特に、本発
明にあつては、はんだ／ろう材層１８が熱交換管
２の偏平な外表面に設けられて、放熱フイン１０
に設けられるものではないところから、はんだ／
ろう材層１８の溶射時やろう付け時の加熱によつ
て放熱フイン１０が溶融乃至は溶解される恐れが
ないところから、かかる放熱フイン１０の厚さを
より一層薄くすることが出来るのである。これに
対して、放熱フイン１０に対してはんだ／ろう材
層１８を形成せしめる場合にあつては、その溶射
吹付け時において放熱フイン１０が溶けてしまつ
たり、またろう付け時やはんだ付け時においても
フイン側がろう材やはんだによつて溶解され、ろ
う付け／はんだ付け不良となる問題があり、更に
はフインの波形部に均一な厚さでろう材やはんだ
を吹き付けることが難しく、そのため不均一な厚
さとなつてしまい、その結果、接合不良を惹起す
る等の不都合が生じるのである。加えて、従来の
如きクラツド材を用いることなく、熱交換素子が
形成され得るところから、その構成部品、すなわ
ち放熱フイン、熱交換管の作製に際して、その工
数、費用が著しく軽減され、その生産性が高めら
れ得て、そのコストダウンをも図り得るのであ
る。けだし、本発明に従えば、部分的に形成され
るはんだ／ろう材層１８は、通常の溶射手法によ
つて、熱交換管２の所定箇所に、極めて容易且つ
簡単に形成され得るものであるからである。

また、かかる本発明に従つて、熱交換管２の偏
平な外表面に形成されるはんだ／ろう材層１８
は、放熱フイン１０（芯材）からは分離されてい
ることによつて、従来のクラツド材の如く芯材と
ろう材との間の合金化が可等惹起せしめられるも
のでなく、そしてろう材の付与される熱交換管２
にあつても、単に溶射によつてろう材が熱交換管
２表面に付着した状態にあり、それらの間では、
金属結合が殆ど形成されていないところから、ろ
う付け工程中において、ろう材の熱交換管２の放
熱フイン１０への拡散が少なく、従つてデプリー
テツドゾーン（depleted zone）の形成や、熱交
換管２や放熱フイン１０の強度低下などが惹起さ
れることは殆どないのであり、これによつて、放
熱フインの更なる薄肉化が達成でき、そしてその
軽量化も効果的に果たされ得るのである。

因みに、アルミニウム合金製エバポレータ
（幅：104mm×高さ：210mm×長さ：235mm）につい
て、放熱フインをクラツド材とした従来構造のも
のにあつては、かかる放熱フインとしては160μ
ｍの厚さのものを使用する必要があり、またその
時の放熱フイン重量は845ｇであるのに対し、前
記第４図及び第５図の方式において構成した、本
発明に従つて製造されたエバポレータにあつて
は、放熱フインの厚さを100μｍとすることがで
き、また重量もろう材と放熱フインで665ｇとな
り、従来構造の熱交換器に比べて、180ｇの著し
い重量軽減を達成することが出来たのである。ま
た、このように本発明に従つて得られたエバポレ
ータのろう付け部１６について、その断面顕微鏡
写真を調べたところ、そのろう付部として、何れ
も健全なろう付け部が得られていることが認めら
れた。

なお、本発明において、熱交換管の如きパイプ
部材の表面に対して部分的に形成されるはんだ／
ろう材層１８の配置形態にあつては、フイン部材
との接合形態、更には熱交換素子の構造等に応じ
て、各種の分布パターンにおいてパイプ部材の平
坦な表面に部分的に配置、形成せしめられるもの
である。

さらに、その他、本発明は、その趣旨を逸脱し
ない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々
なる変更、修正、改良等を加えた形態において実
施され得るものであり、そのような実施形態のも
のが本発明の範囲に含まれるものであること、ま
た言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ従来の熱交換素子
の構造の一例を示すものであつて、第１図は熱交
換管と放熱フインの接合前の組付け状態を示す要
部斜視説明図、第２図はそれらの接合後の状態を
示す要部斜視説明図である。第３図は本発明に従
う熱交換素子の一例を示す要部斜視説明図、第４
図及び第５図はそれぞれ第３図に示される熱交換
素子を構成する熱交換管と放熱フインの一例を示
す斜視図であり、第６図〜第８図をそれぞれ熱交
換管の表面に部分的にはんだ／ろう材層を形成せ
しめるための手法の一例を示す説明図である。 ２：熱交換管、４：芯材、６，８：ろう材、１
０：放熱フイン、１２，１４：残留ろう材、１
６：ろう付け部、１８：はんだ／ろう材層、２
０：ろう材粉末、２２，２４：棒状、ワイヤ状の
ろう材、２６：熱交換管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 互いに平行な複数の流体流通孔を一列に有す
   る偏平な多孔管からなる偏平な形状のパイプ部材
   とフイン部材とを接合せしめて、所定の熱交換素
   子を製造するにあたり、該パイプ部材の偏平な外
   面の該フイン部材が接合されるべき部分に、はん
   だ若しくはろう材の溶滴の吹付けによつて所定の
   はんだ／ろう材層を形成せしめ、該はんだ／ろう
   材層を介して、該パイプ部材と該フイン部材とを
   接合せしめるようにしたことを特徴とする熱交換
   素子の製造方法。 (2) 前記はんだ／ろう材層が、はんだ若しくはろ
   う材の溶射によつて形成され、且つ５〜500μｍ
   の溶射厚さを有している特許請求の範囲第１項記
   載の製造方法。