JPH06248380A - 積層型熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

積層型熱交換器及びその製造方法

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JPH06248380A
JPH06248380A JP3328793A JP3328793A JPH06248380A JP H06248380 A JPH06248380 A JP H06248380A JP 3328793 A JP3328793 A JP 3328793A JP 3328793 A JP3328793 A JP 3328793A JP H06248380 A JPH06248380 A JP H06248380A
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JP
Japan
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weight
brazing
tube plate
fin
heat exchanger
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Application number
JP3328793A
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English (en)
Inventor
Shigeo Sakai
茂男 酒井
Hiroshi Ikagawa
博 五百川
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィン材及びチューブプレート材の耐食性を
向上し、真空炉内の汚染を低減して量産性を向上する。 【構成】 Alに適量のZn,Mg,Zrを添加してフ
ィン材を、AlにCu,Mn,Zrを適量添加してチュ
ーブプレート材の芯材をそれぞれ形成し、同芯材の両面
にはAlに適量のSi,Mg及び適量のBi,Beの1
種又は2種を添加して皮材を形成し、上記フィン材とチ
ューブプレート材を組合せ、真空ろう付を行うことによ
って、所定の強度を維持し、フィン部の白粉発生を抑制
し、プレート部の耐食性を向上させた熱交換器を実現す
るとともに、蒸発元素であるMg,Znを減少させるた
め、真空炉内の汚染を減少させることができ、量産性に
優れた製造方法を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オールアルミニウム製
のエバポレータ及びオイルクーラに適用される積層型熱
交換器及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の真空ろう付法で製造される積層型
熱交換器においては、フィン材としてはMnを1.0〜
1.5重量%添加したAl−Mn合金をベースとし、フ
ィン材を犠牲陽極材としてチューブプレート材を防食す
るために、これに1.0〜2.0重量%のZn、0.0
05〜0.2重量%のIn、0.01〜0.2重量%S
nのうちの1種又は2種を添加したものが用いられてい
た。
【0003】ここで、Znを添加したフィン材を用いる
場合には、真空ろう付工程中でのZnの蒸発を抑制する
ようにコントロールし、ろう付後のZnの残留量を0.
3%以上にする方法が用いられていた。
【0004】一方、チューブプレート材としては、Mn
を1.0〜1.5%含有したAl−Mn系合金を芯材と
し、その両面にSiを9.0〜10.5%、Mgを1.
0〜2.0%含有したアルミニウム合金ろう材を皮材と
してなるブレージングシートが用いられていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱交換器及びそ
の製造方法においては、下記の課題があった。
【0006】(1)フィン材を犠牲陽極材として作用さ
せ、チューブプレート材を防食するために、フィン材に
Zn,In,Sn等が添加されているが、これらの元素
は、フィン材自身の耐食性を大きく低下させる。そのた
め、エバポレータとして使用した際には早期に白粉が発
生し、これが臭気発生の一原因となっている。
【0007】(2)フィン材の犠牲陽極効果によりチュ
ーブプレート材を防食していたが、フィン材との未接触
部での耐食性が十分でなく、また部材の薄肉化により耐
食性向上が必要となっている。
【0008】(3)アルミ合金中へ添加されるMg及び
Zn等の蒸気圧の高い元素は、真空ろう付中に蒸発し、
真空炉の炉内を汚染する。このため、定期的に炉内を清
掃する必要が生じ、量産性を低下させている。 本発明は上記の課題を解決しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の積層型熱交換器は、Znを0.1〜0.
5重量%、Mgを0.05〜0.3重量%及びZrを
0.05〜0.2重量%含有し、残部がAl及びその他
不可避的不純物からなるアルミニウム合金によりフィン
材を構成し、Cuを0.2〜0.4重量%、Mnを0.
8〜1.2重量%及びZrを0.05〜0.2重量%含
有し、残部がAl及びその他不可避的不純物がらなるア
ルミニウム合金を芯材とし、その両面にSiを9.5〜
11.0重量%、Mgを0.7〜1.0重量%及び0.
03〜0.10重量%のBiと2〜7ppm のBeの1種
又は2種を含有し、残部がAl及びその他不可避的不純
物からなるアルミニウム合金ろう材を皮材としてなるブ
レージングシートをもってチューブプレート材を構成
し、真空ろう付によりフィン材とチューブプレート材を
接合してなることを特徴としている。
【0010】(2)本発明の積層型熱交換器の製造方法
は、請求項1に記載の積層型熱交換器において、請求項
1に記載の組成物によりフィン材とチューブプレート材
を構成し、同フィン材とチューブプレート材の真空ろう
付による接合を行い、フィン材中の蒸発元素であるZn
量を真空ろう付後0.1重量%以下及びMg量を0.1
重量%以下に抑制することを特徴としている。
【0011】
【作用】上記発明(1)において、装置を構成するフィ
ン材は、従来の装置のフィン材のようにIn,Snの添
加を行わず、Znもろう付加熱時に蒸発し、ろう付後に
はほとんど残留しないレベルの量を添加することによ
り、フィン材の耐食性の向上を図っている。ここで、Z
n添加量をゼロとしないのは、真空ろう付時のもう一つ
の蒸発元素であるMgが単独で真空炉内を汚染し、炉壁
にMgの付着物を形成すると、Mgが非常に活性なため
に炉内清掃時に発火し非常に危険となるためである。
【0012】また、本発明においては、従来の装置のフ
ィン材に添加されていたMn,Cu等も添加せず、耐食
性を向上させるとともに、フィン材の電位の向上を抑え
ている。
【0013】チューブプレート材の芯材についてはCu
を微量添加し、フィン材とプレート材の電位差を確保し
ながら、プレート材の皮材と芯材間に電位差を与え、皮
材が犠牲陽極材となりプレート材の耐食性を向上させて
いる。
【0014】上記フィン材とチューブプレート材は、一
定の重量%の範囲の組成物により構成されるものとして
いるが、以下にそれぞれについてこの内容を説明する。
なお、以下の記載においては、重量%の重量を省略して
%のみを記載する。
【0015】フィン材に添加されるZnは、真空ろう付
時に蒸発し、プレート材のろう材より蒸発するMgとの
合金を作り、炉内壁に付着し、Mg単独での付着を防止
し清掃時の安全の確保に寄与する。
【0016】ここで、Znは、0.1%以上含有されて
いないと、Mgとの合金を作ってもMgの発火性を防止
することができない。また、0.5%以上になると、ろ
う付時に蒸発しきれず、0.1%以上のZnが残留する
可能性があり、フィン材の耐食性を低下させる。したが
って、Zn量としては0.1〜0.5%が最適である。
【0017】Mgは、真空ろう付中に蒸発してしまう元
素であるが、Mgが蒸発することにより、Znの蒸発が
安定化する。また、フィン材にMgを添加することによ
り、ろう付性を低下させずに、皮材であるろう材中のM
g量を減少させることが可能となる。
【0018】ここで、Mgが0.05%以下では、前述
の効果はない。また、0.3%以上添加すると、ろう付
後にMgが0.1%以上残留する可能性があり、フィン
材の耐食性を低下させる。したがって、Mgは0.05
〜0.3%の添加が最適である。
【0019】本発明のフィン材は、電位コントロールを
Znを用いず行なうため、電位を高くするMn,Cuの
添加は行っていない。そのため、強度(高温強度)を付
与するためにZrを添加している。ここで、Zrは0.
05%以下では強度向上効果がなく、0.2%以上で
は、強度向上効果が飽和するとともに、耐食性も低下さ
せる。そのため、Zrの添加量は0.05〜0.2%の
範囲が適切である。
【0020】チューブプレート材の皮材であるろう材に
ついては、Mg蒸発量を減少させるためにその量を減ら
してあるが、Mgが0.7%以下では十分なろう付性が
確保されない。また、1.0%以上添加した場合は蒸発
量を減少できないため、0.7〜1.0%が最適であ
る。
【0021】また、Mg添加量が少ないためのろう付性
低下を抑えるために、Bi及びBeの添加が必要であ
る。ここで、Biはろう材の流動性を向上させる効果が
あるが、0.03%以下ではその効果がなく、0.10
%以上では、ろう材の流動による芯材の浸食が発生する
ため、0.03〜0.10%の範囲が最適である。
【0022】また、Beは、表面酸化防止効果がある
が、2ppm 以下ではその効果が十分でなく、7ppm 以上
では、効果が飽和する傾向にある。したがって、添加量
としては、2〜7ppm で十分である。
【0023】また、チューブプレート材の芯材について
は、ろう材に対して電位を貴にするためにCuを添加し
ている。ここで、Cu量は、0.2%以下では電位を十
分貴にできない。また、0.4%以上では、ろう付時に
ろう材中へCuが拡散し、Al−Si−Cuの共晶を作
り、これによりろう付部の耐食性を低下させる可能性が
ある。そのため、Cu量としては0.2〜0.4%が最
適である。
【0024】また、強度向上のため、Mnが0.8〜
1.2%添加されているが、より強度を向上させるため
に、Zrを0.05〜0.2%添加している。これによ
り、プレートの薄肉化が可能となる。
【0025】上記により、フィン材とチューブプレート
材の耐食性の向上が可能な熱交換器を実現する。
【0026】上記発明(2)においては、フィン材及び
チューブプレート材に添加する蒸発元素のMg及びZn
を減少させ、更に、Mgに対するZnを適量とすること
によって、上記発明(1)において記載したように、M
gとZnの蒸発量を減少させて炉内汚染を低減させると
ともに、Mg単独での真空炉内への付着を減少させて炉
内清掃時の発火を抑制する。
【0027】また、チューブプレート材のろう材に適量
のBiを添加することにより、上記発明(1)において
記載のようにろう材の流動性を向上させ、Mg添加量が
少ないことによるろう付性の低下を抑制している。
【0028】上記により、炉内清掃を容易とし、ろう付
性が維持されるため、量産性に優れた熱交換器の製造を
可能とする。
【0029】
【実施例】本発明の一実施例について以下に説明する。
本実施例においては、厚さ0.120mmのフィン材と厚
さ0.60mm(皮材はクラッド率10%で両面にクラッ
ドする)のチューブプレート材を下記の表1の上欄にそ
の重量%を示す組成物を用いて形成し、上記フィン材と
チューブプレート材を組合せて真空ろう付を行い積層型
熱交換器を製造している。
【0030】
【表1】
【0031】上記において、真空ろう付は5×10-5To
rr、605℃×5分の条件で実施し、真空ろう付後の蒸
発元素Mg,Znの残留量は、フィン材でMgが0.0
5重量%、Znが0.05重量%、チューブプレート材
の皮材でMgが0.1重量%であった。
【0032】本実施例との比較のため、上記表1の下欄
にその重量%を示す組成物により形成されたフィン材と
チューブプレート材を組合せ、上記と同一条件で真空ろ
う付けした従来品について蒸発元素Mg,Znの残留量
を測定したところ、フィン材でZnが0.5%、チュー
ブプレート材の皮材でMgが0.1%であった。
【0033】上記の残留量を比較すると、従来品に対し
て本実施例の蒸発元素量は、1/2以下となっており、
炉内汚染は大幅に低減され、耐食性の大幅改善が可能で
あることが判る。
【0034】上記本実施例と従来の熱交換器について
は、その耐食性を比較するため、50℃×98%RHの
湿潤試験を行い、それぞれの白粉発生状況を比較した。
240時間後の腐食発生状況は、フィン表面積1m2
たりの重量増でみると、従来品の約8g/m2 に対し、
本実施例では1/2以下の約1g/m2 であり、本実施
例の熱交換器の耐白粉性が優れていることを確認するこ
とができた。
【0035】また、両熱交換器のチューブプレート部の
耐食性を確認するため塩水噴霧試験(35℃、5%Na
Cl連続噴霧)を行っており、その結果は図1に示す通
りであった。
【0036】即ち、5500h後のチューブプレート部
での発生最大孔食深さは、従来品の0.4mmに対し、本
実施例は0.15mmと1/2以下の深さであり、耐食性
が大幅に向上していることが確認できた。
【0037】上記のように、本実施例においては、真空
炉内の汚染を大幅に低減することができ、量産性の向上
で可能となるとともに、フィン部及びプレート部の耐食
性を向上することが可能となった。
【0038】
【発明の効果】本発明の積層型熱交換器及びその製造方
法においては、Alに適量のZn,Mg,Zrを添加し
てフィン材を、AlにCu,Mn,Zrを適量添加して
チューブプレート材の芯材をそれぞれ形成し、同芯材の
両面にはAlに適量のSi,Mg及び適量のBi,Be
の1種又は2種を添加して皮材を形成し、上記フィン材
とチューブプレート材を組合せ、真空ろう付を行うこと
によって、所定の強度を維持し、フィン部の白粉発生を
抑制し、プレート部の耐食性を向上させた熱交換器を実
現するとともに、蒸発元素であるMg,Znを減少させ
るため、真空炉内の汚染を減少させることができ、量産
性に優れた製造方法を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る熱交換器の腐食試験結
果の説明図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Znを0.1〜0.5重量%、Mgを
    0.05〜0.3重量%及びZrを0.05〜0.2重
    量%含有し、残部がAl及びその他不可避的不純物から
    なるアルミニウム合金によりフィン材を構成し、Cuを
    0.2〜0.4重量%、Mnを0.8〜1.2重量%及
    びZrを0.05〜0.2重量%含有し、残部がAl及
    びその他不可避的不純物がらなるアルミニウム合金を芯
    材とし、その両面にSiを9.5〜11.0重量%、M
    gを0.7〜1.0重量%及び0.03〜0.10重量
    %のBiと2〜7ppm のBeの1種又は2種を含有し、
    残部がAl及びその他不可避的不純物からなるアルミニ
    ウム合金ろう材を皮材としてなるブレージングシートを
    もってチューブプレート材を構成し、真空ろう付により
    フィン材とチューブプレート材を接合してなることを特
    徴とする積層型熱交換器。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の積層型熱交換器におい
    て、請求項1に記載の組成物によりフィン材とチューブ
    プレート材を構成し、同フィン材とチューブプレート材
    の真空ろう付による接合を行い、フィン材中の蒸発元素
    であるZn量を真空ろう付後0.1重量%以下及びMg
    量を0.1重量%以下に抑制することを特徴とする積層
    型熱交換器の製造方法。
JP3328793A 1993-02-23 1993-02-23 積層型熱交換器及びその製造方法 Withdrawn JPH06248380A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT3122B (en) 1992-04-29 1994-12-27 Lonza Ag Microbiological process for preparing malonyl-7-aminocephalosporanic acid derivatives
JP2014097511A (ja) * 2012-11-13 2014-05-29 Showa Denko Kk 熱交換器の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Legal Events

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