JPH05180589A - 熱交換器用アルミニウムチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】チューブ内面においてフラックスろう付が行な
われるものでありながら、フラックス残渣による詰まり
を抑制できるブレージングシート製の熱交換器用アルミ
ニウムチューブを提供する。 【構成】 チューブは、芯材（10）の少なくとも片面に
フラックス含有ろう材（11）がクラッドされたアルミニ
ウムブレージングシートの偏平管状成形体からなる。か
つ該成形体の少なくとも内面側に前記フラックス含有ろ
う材（11）が配置されるとともに、該ろう材を介してチ
ューブ内部でろう付が行われるものとなされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、熱交換器用アルミニ
ウムチューブ、とくにカークーラー用凝縮器として使用
されるマルチフロー型のアルミニウム熱交換器に好適に
使用される扁平状チューブに関する。

【０００２】なおこの明細書において、アルミニウムの
語はその合金を含む意味で用いる。

【０００３】

【従来の技術】従来、カークーラー用凝縮器には一般に
サーペンタインチューブ型の熱交換器が使用されてい
る。即ち、ハーモニカチューブと称されるような多孔押
出扁平チューブを蛇行状に曲げ、その平行部間にフィン
を配置してコアを構成したものが一般に用いられてい
る。

【０００４】これに対し、近時、特に冷媒の流通抵抗の
減少、熱交換効率の向上、軽量化、薄型化等の要請に基
づき、凝縮器としてもいわゆるマルチフロー型の熱交換
器の使用が提案され実用化されるに至っている。このマ
ルチフロー型の熱交換器は、例えば図６に示すように左
右１対のパイプ製ヘッダー（21）（22）間に多数本の扁
平チューブ（23）を連通接続し、隣接するチューブ（2
3）（23）間にフィン（24）を配置し、かつヘッダー（2
1）（22）内を長さ方向の適宜位置において仕切部材（2
5）で仕切ることにより、一方のヘッダー（21）の上端
の冷媒入口（26）から他方のヘッダー（22）の下端の冷
媒出口（27）にかけて蛇行状の冷媒回路を形成したもの
である。

【０００５】かゝるマルチフロー型の熱交換器に使用さ
れるチューブ（23）としては、取扱う高圧のガス状冷媒
によって負荷される圧力に耐え得る十分な耐圧性を必要
とすることから、従来一般的にはいわゆるハモニカチュ
ーブと称されるようなアルミニウム押出材からなる多孔
扁平チューブが用いられていたが、チューブの薄肉化に
よるチューブ高さの減少ひいては空気流通抵抗の減少等
による熱交換効率の向上には限界があった。

【０００６】そこで、最近では、管壁の薄肉化を図り得
るものとして、アルミニウムブレージングシートの成形
体からなるチューブを用いることが提案されている。そ
して、かかるブレージングシート製のチューブを補強す
べく、チューブ内においてろう付を行い、管壁相互を部
分的にろう付して補強壁を設けることが行なわれてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
チューブ内のろう付は、熱交換器構成部材相互のろう付
と同じく一般的にはフラックスろう付により行われるた
め、ろう付に際してチューブをフラックス懸濁液に浸漬
して内面にフラックスを塗布しなければならず、作業が
面倒であった。

【０００８】しかも、フラックスを塗布した場合、該し
て付着フラックス量が多くなることから、チューブ内の
狭小な空間に多量のフラックス残渣が生じるため、これ
が詰まりの原因となり、ひいては性能低下、品質低下を
招くという欠点を派生するものであった。

【０００９】もとより、フラックス残渣を除去すること
によりチューブの詰まりはこれを解消し得るが、チュー
ブ内のフラックス残渣の除去は実際上容易ではなく、ブ
レージングシートを用いた内部ろう付の必要なアルミニ
ウムチューブについての新たな問題点となっていた。

【００１０】この発明は、かかる技術的背景に鑑みてな
されたものであって、チューブ内面においてフラックス
ろう付が行なわれるものでありながら、フラックス残渣
による詰まりを抑制できるブレージングシート製の熱交
換器用アルミニウムチューブの提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、基本的には、チューブ内面を構成する
ろう材としてフラックスを含有したものを用いることに
より、チューブ内面へのフラックス塗布をなくそうとい
うものである。

【００１２】即ち、この発明は、芯材の少なくとも片面
にフラックス含有ろう材がクラッドされたアルミニウム
ブレージングシートの偏平管状成形体からなり、かつ該
成形体の少なくとも内面側に前記フラックス含有ろう材
が配置されるとともに、該ろう材を介して成形体内部で
ろう付が行われるものとなされていることを特徴とする
熱交換器用アルミニウムチューブを要旨とする。

【００１３】

【作用】ろう付時には内面ろう材層中に含まれたフラッ
クスの作用によってろう材の十分な濡れ拡がりを確保す
ることができ、良好なろう付状態を実現できる。従っ
て、もはやチューブ外部からのフラックスの塗布は不要
となる。

【００１４】

【実施例】図３に示す実施例において、熱交換器用チュ
ーブ（１）は、相互間に例えば０．８mmの間隔を隔てゝ
対向する上下の平面壁部（２）（３）が、その一端にお
いてＵ字状の屈曲部（４）を介して連続し、他端におい
て突き合わせ状に溶接（５）されて断面長円形の扁平状
に形成された管状成形体としての電縫管からなるもので
ある。そして、上記上下の各平面壁部（２）（３）に
は、チューブ（１）の幅方向に互いに交互配置となる態
様において、それぞれ２個ずつの内方に突出した屈曲突
部（６）が形成されている。この屈曲突部（６）は、上
記平面壁部（２）を内方にＶ字状に折込みその両側壁を
密着させた屈曲二重壁として形成されたもので、チュー
ブ（１）の長さ方向に連続したものとなされている。そ
して、この各屈曲突部（６）はそれらの頂端がそれぞれ
相手方の平面壁部（２）（３）の内面に当接されると共
に、ろう付けによって該内面に接合一体化されると共
に、該屈曲突部（６）自体もその屈曲二重壁が両壁の密
着面をろう付け接合されて一体化されている。これらの
接合は、チューブ材として図２に示す様に芯材（10）の
内外両面にろう材層（11）（12）を有する両面アルミニ
ウムブレージングシート製の帯状素板（７）が用いられ
ることにより、そのろう材層を利用して行われるもので
ある。従ってまたその接合操作は、熱交換器の組立時に
おいて、フィン（24）とチューブ（１）、チューブ
（１）とヘッダー（21）（22）のろう付け接合操作と併
せてそれと同時に行われるものである。

【００１５】而してこの発明では、少なくとも内面側の
ろう材層（11）として、フラックス含有ろう材を用いる
ものとする。ここに、フラックス含有ろう材を用いるの
は、ろう付に際してのフラックス作用をろう材中のフラ
ックスをもって発揮させることにより、チューブ内面へ
のフラックス懸濁液の塗布をなくし、さらには多量のフ
ラックス残渣によるチューブの詰まりをなくすためであ
る。かかるフラックス含有ろう材は、Ｓｉとフッ化物系
フラックスを含み、さらにＡｌ及び不可避不純物を含
み、フッ化物系フラックスを除く元素の合計含有量に対
してＳｉ含有量が３〜１５wt％であり、かつフラックス
を除く元素の合計とフッ化物系フラックスとが重量比で
９９．９：０．１〜７０：３０の割合で配合され、かつ
密度が理論値の９０％以上である材料をもって形成され
るのが望ましい。このろう材について説明すると次のと
おりである。

【００１６】即ち、上記ろう材において、ＡｌとＳｉと
は、アルミニウム接合用のろう材として機能するもので
あるが、フッ化物系フラックスを除く元素の合計含有量
に対してＳｉ含有量が３wt％未満の場合、あるいは１５
wt％を越える場合には液相線温度が高くなりろう付が困
難となる。従って、Ｓｉ含有量はフラックスを除く元素
の合計値に対して３〜１５wt％の範囲に規定されるのが
良い。特に好ましいＳｉの含有範囲は６〜１２wt％であ
る。

【００１７】また、Ｓｉのほかに、ろう材の強度向上の
ためＣｕを含有せしめても良い。Ｃｕの含有量は、フラ
ックスを除く元素の合計値に対して０．０５〜５wt％と
するのが良い。

【００１８】前記フッ化物系フラックスの種類は特に限
定されるものではなく、例えばフッ化カリウム（ＫＦ）
とフッ化アルミニウム（ＡｌＦ₃ ）とを４５．８〜５
４．２の共晶組成ないしはそれに近い組成範囲に含んで
実質的に錯体化された錯体混合物、ＫＡｌＦ₄ 、Ｋ₂ Ａ
ｌＦ₅ 、Ｋ₃ ＡｌＦ6 等の錯体化物を用いれば良い。

【００１９】ろう材層中のＡｌ、Ｓｉ、フラックスの配
合比率は、フッ化物系フラックスを除く元素の合計量と
フラックスとが重量比で９９．９：０．１〜７０：３０
となるように設定されるのが望ましい。フラックスが重
量比で９９．９：０．１よりも少なくなると、十分なフ
ラックス作用を発揮できずろう付が困難となるからであ
る。一方、７０：３０を越えてフラックスが多くなる
と、両者を配合しての固形化が困難となりろう材そのも
のの製造が困難となる。フラックスを除く元素の合計と
フラックスとの特に好ましい配合比率は、重量比で９
９．９：０．１〜８５：１５であり、最も好ましくは重
量比で９８：２〜９０：１０である。

【００２０】上記のろう材（11）は、一般には、Ａｌ粉
末とＳｉ粉末とフラックス粉末あるいいはさらにＣｕ粉
末とを混合し、熱間プレス等により圧粉固化して製作さ
れるが、内部空気の残留により皮材の密度は、Ａｌ、Ｓ
ｉ、フラックス等単体のそれぞれの密度から計算される
理論値よりも一般には小さくなる。而してろう材の密度
は理論値に対して９０％以上とするのが良い。ろう材の
密度が理論値の９０％未満では、Ａｌ、Ｓｉ等とフラッ
クスとが固化しているものの内部までポアが連通して脆
いものとなっている危険が有り、その後の芯材（10）と
のクラッド加工も困難で実際上ブレージングシートに製
作することができない。特に好ましくは、ろう材の密度
はこれを理論値の９５％以上とするのが良い。

【００２１】ろう材（11）の好ましい具体的な製法を述
べると次のとおりである。即ち、まず出発材料としてＡ
ｌ粉末、Ｓｉ粉末、フラックス粉末或いはさらにＣｕ粉
末を用意する。これら粉末は、その均一混合を図るべく
Ａｌ粉末は平均粒径４４μｍ以下に、Ｓｉ粉末は平均粒
径５μｍ以下に、フラックス粉末は平均粒径３０μｍ以
下にそれぞれ微粉砕しておくのが好ましい。尚、出発材
料として必ずしもＡｌとＳｉ等を単体で用いなければな
らないものではなく、Ａｌ−３〜１５wt％Ｓｉ系合金の
粉末を用いても良い。

【００２２】次に、上記各粉末を、前述した所定の配合
比率になるように混合した後、Ａｌ缶等の容器に充填し
たのち、容器内を１ｍｍＨｇ以下に脱ガスし、次いで熱
間プレス等により加熱圧粉する。

【００２３】次に、得られた熱圧成形体の外側の缶体を
切削除去した後、成形体に押出加工を施して板状のろう
材を得る。

【００２４】上記ろう材（11）は、芯材（10）の片面ま
たは両面にクラッドされてブレージングシートとなされ
るが、ろう材（11）の厚さは片面で１０μｍ以上確保す
るのが良い。ろう材の厚さが１０μｍ未満ではろう付に
必要なろう材が不足し、ろう付困難となるからである。
特に好ましくはろう材の厚さを片面で２０μｍ以上確保
するのが良い。

【００２５】前記芯材（10）の組成は特に限定されるこ
とはなく、従来のアルミニウムブレージングシートの芯
材として用いられていた材料を用いれば良く、例えばＡ
３００３、３００５等の３０００系アルミニウム合金
や、Ａ６９５１等の６０００系アルミニウム合金を用い
れば良い。

【００２６】上記のようなフラックス含有ろう材（11）
が内面にクラッドされたチューブを大気中またはＮ2 ガ
ス中で所定温度に加熱することにより、ろう材中のフラ
ックスがそのフラックス作用を発揮し、ろう材（11）の
十分な濡れ拡がりをもたらし、外部からのフラックスの
供給がなくても良好なろう付が達成される。ろう付け後
においてチューブ（１）は、図１に示す様に、上下の平
面壁部（２）（３）と屈曲突部（６）とがフィレット
（９）を介して強固に接合されるとともに、その内部空
間が上記屈曲突部（６）を補強仕切壁として幅方向に複
数個の各独立した冷媒通路（８）に区画形成されたもの
となされている。

【００２７】なお、上記チューブ（１）の寸法は、好ま
しくはその管壁肉厚（ｔ）が０．１５〜０．５ｍｍ、特
に例えば０．４ｍｍ、チューブ幅（ｗ）が１２ｍｍ〜２
０ｍｍ、特に例えば１６ｍｍ、チューブ高さ（ｈ）が
１．２〜２．０ｍｍ、特に例えば１．６ｍｍに形成され
るものである。

【００２８】上記チューブ（１）の製造は、先ず図４
（ロ）に示すようにアルミニウムブレージングシートか
らなる所要幅の帯状素材（７）に対し、その幅方向中央
部の屈曲予定部を挾んだ左右両側部に、それぞれ片面側
（フラックス含有ろう材層側）に突出する１ないし複数
個の前記屈曲突部（６）を屈曲形成する。この屈曲突部
（６）の形成は、先ず、図４（イ）に示すように、予
め、屈曲突部（６）の形成位置を正しく設定するため一
方の側壁部を板面に垂直なものとし他方の側壁部を上記
一方の側壁部に対して例えば約３０度の角度（θ）をも
って傾斜せしめた変形略Ｖ字状のビード部（６´）とし
て形成し、次いで、図２（ロ）に示すように上記ビード
部（６´）の両側壁部を寄せ込んで密着状としかつ所定
形状に整形する整形トリム加工を施すことによって好適
に行いうるものである。

【００２９】次に、上記屈曲突部（６）を形成した帯状
素材（７）を、その幅方向中央部において図２（ハ）に
示すように所定の曲率半径をもって断面Ｕ字状に屈曲す
ると共に、両側縁部（７ａ）（７ａ）を対向方向に弯曲
状に屈曲し、その端面を突き合わせとなして電縫溶接
（５）し、所定寸法の断面長円形で扁平状をなす図２
（ニ）に一部を拡大して示すようなチューブ材に製作す
るものである。

【００３０】図５はチューブ（１´）の変形例を示すも
のであって、屈曲突部（６ａ）（６ｂ）が上下に対向す
る両平面壁部（２）（３）から互いの対応位置において
高さの低いものとして突出され、その対応位置の屈曲突
部（６ａ）（６ｂ）同志が頂端において突き合わせ状に
当接されかつ相互にろう付け接合一体化されたものであ
る。かかる屈曲突部（６ａ）（６ｂ）同志の接合も、内
面のフラックス含有ろう材の作用により、フラックスの
外部塗布なく行なわれたものである。その他の構成は、
前記実施例と同一であり、その製造も前記実施例に準じ
て行われるものである。

【００３１】図示した実施例においては、チューブ成形
体として、ブレージングシートの両端突き合わせ部を予
め溶接した電縫管を用いたが、ブレージングシートの両
端突き合わせ部を溶接することなく、チューブの内部ろ
う付と同時に突き合わせ部のろう付を行うものとしても
良い。

【００３２】また、チューブの形状は、図示実施例に限
定されることはない。例えば、上下両平面壁部を部分的
に内方に略半球状ないし断面略Ｕ字状に窪ませることに
よって多数個の点在するディンプル状の突部を形成し、
この突部を対向する平面壁部あるいは該壁部から突出し
た対応突部の頂端と当接されろう付される構成としても
良く、また屈曲突部を設けることなくチューブ内にイン
ナーフィンを挿入して、このインナーフィンとチューブ
内面とをろう付する構成としても良く、その他チューブ
内でろう付される態様であればいずれにあってもこの発
明を適用できる。また、フラックス含有ろう材層はチュ
ーブの内面側だけでなく、外面側にもクラッドされるも
のとしても良い。

【００３３】

【発明の効果】この発明に係る熱交換器用チューブは、
芯材の少なくとも片面にフラックス含有ろう材がクラッ
ドされたアルミニウムブレージングシートの偏平管状成
形体からなり、かつ該成形体の少なくとも内面側に前記
フラックス含有ろう材が配置されるとともに、該ろう材
を介して成形体内部でろう付が行われるものとなされて
いることを特徴とするものであるから、ろう付時には内
面ろう材層中に含まれたフラックスの作用によってろう
材の十分な濡れ拡がりを確保することができ、良好なろ
う付状態を実現できる。従って、もはやチューブ外部か
らのフラックスの塗布は不要となり、ろう付作業の簡略
化を図り得る。かつ、従来生じていたチューブ内のフラ
ックス残渣による詰まりもなくし得るから、熱好感媒体
の十分な流通を確保でき、熱交換効率の増大を図ること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図４（ニ）のＡ部拡大図である。

【図２】ブレージングシートからなるチューブ成形用の
帯状素材の断面図である。

【図３】この発明に係るチューブの斜視図である。

【図４】図３に示すチューブの製造工程を示す断面図で
ある。

【図５】チューブの変形例を示す断面図である。

【図６】この発明によるチューブが用いられる熱交換器
の一例を示す正面図である。

【符号の説明】

１、１´…チューブ、 ７…帯状素材（ブレージングシート） 10…芯材 11…フラックス含有ろう材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯材の少なくとも片面にフラックス含有
   ろう材がクラッドされたアルミニウムブレージングシー
   トの偏平管状成形体からなり、かつ該成形体の少なくと
   も内面側に前記フラックス含有ろう材が配置されるとと
   もに、該ろう材を介して成形体内部でろう付が行われる
   ものとなされていることを特徴とする熱交換器用アルミ
   ニウムチューブ。