JPH1133709A - アルミニウム合金製チューブ及び熱交換器 - Google Patents
アルミニウム合金製チューブ及び熱交換器Info
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- JPH1133709A JPH1133709A JP19129697A JP19129697A JPH1133709A JP H1133709 A JPH1133709 A JP H1133709A JP 19129697 A JP19129697 A JP 19129697A JP 19129697 A JP19129697 A JP 19129697A JP H1133709 A JPH1133709 A JP H1133709A
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- tube
- brazing material
- coated
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
- F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ろう材合金を外面に溶射により被覆した、ろ
う付性の安定したアルミニウム合金製チューブを提供す
る。 【解決手段】 ろう材合金を外面に溶射により被覆した
アルミニウム合金製チューブにおいて、チューブ母材面
が深さ１０μｍ以上の凹凸粗面を有し、この母材面での
最凸部とその上に被覆したろう材層の最凸部の差が３〜
２５μｍである溶射によりろう材合金を外面に被覆した
アルミニウム合金製チューブ。
う付性の安定したアルミニウム合金製チューブを提供す
る。 【解決手段】 ろう材合金を外面に溶射により被覆した
アルミニウム合金製チューブにおいて、チューブ母材面
が深さ１０μｍ以上の凹凸粗面を有し、この母材面での
最凸部とその上に被覆したろう材層の最凸部の差が３〜
２５μｍである溶射によりろう材合金を外面に被覆した
アルミニウム合金製チューブ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、外面にろう材を有
するアルミニウム合金製チューブを提供するものであ
り、さらに詳しくは、ろう付性が安定したチューブとそ
れを用いた熱交換器を提供するものである。
するアルミニウム合金製チューブを提供するものであ
り、さらに詳しくは、ろう付性が安定したチューブとそ
れを用いた熱交換器を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウム合金製熱交換器の例とし
て、パラレルフロータイプのコンデンサーの一例を図１
に正面図で示す。チューブ（押出多穴扁平チューブ）１
は押出による多穴管が使用され、コルゲートフィン２と
してはろう材をクラッドしたブレージングシートフィン
が使用され（図１では繰り返しの一部を省略して示
す）、ブレージング工法により一体に製造されている。
３はチューブ１が連通するヘッダーパイプである。近
年、熱交換器の小型、軽量化のため、薄肉化に限界があ
るコルゲートフィン２をベアフィンにして薄肉化し、チ
ューブ１の外側に溶射によりろう材を被覆し、これらを
組み合わせてブレージングにより一体化する製造方法が
提案されている（特開昭６３−３４４９５号、同２−８
４２６１号など）。しかし、このような押出チューブに
ろう合金を溶射したチューブで熱交換器を製造しようと
した場合、ろう付性の点で工業的に満足できるものは得
られていない。その理由として以下の２つのろう付上の
問題が生じるためであると考えられる。まず、一つはろ
う切れがある。これは、従来からもろう材量が少ないブ
レージングシートでろう付を行うと生じやすい不具合で
あるが、ろう材を溶射したチューブで特に発生しやす
い。ろう材溶射のコストが高いことから、溶射でろう材
層を被覆する場合、ろう材層の厚さは通常５０ｇ／ｍ2
以下であり、この量は一般に電縫管として熱交換器に使
用されている０．４ｍｍのブレージングシート（ろう材
の被覆率１０％）の半分以下である。したがって、溶射
したろうがマクロ的に均一に付着していない場合に、ろ
う材が少ない部分はろう付ができない（フィレットが形
成されない）不具合としてろう切れが生じることがあ
る。
て、パラレルフロータイプのコンデンサーの一例を図１
に正面図で示す。チューブ（押出多穴扁平チューブ）１
は押出による多穴管が使用され、コルゲートフィン２と
してはろう材をクラッドしたブレージングシートフィン
が使用され（図１では繰り返しの一部を省略して示
す）、ブレージング工法により一体に製造されている。
３はチューブ１が連通するヘッダーパイプである。近
年、熱交換器の小型、軽量化のため、薄肉化に限界があ
るコルゲートフィン２をベアフィンにして薄肉化し、チ
ューブ１の外側に溶射によりろう材を被覆し、これらを
組み合わせてブレージングにより一体化する製造方法が
提案されている（特開昭６３−３４４９５号、同２−８
４２６１号など）。しかし、このような押出チューブに
ろう合金を溶射したチューブで熱交換器を製造しようと
した場合、ろう付性の点で工業的に満足できるものは得
られていない。その理由として以下の２つのろう付上の
問題が生じるためであると考えられる。まず、一つはろ
う切れがある。これは、従来からもろう材量が少ないブ
レージングシートでろう付を行うと生じやすい不具合で
あるが、ろう材を溶射したチューブで特に発生しやす
い。ろう材溶射のコストが高いことから、溶射でろう材
層を被覆する場合、ろう材層の厚さは通常５０ｇ／ｍ2
以下であり、この量は一般に電縫管として熱交換器に使
用されている０．４ｍｍのブレージングシート（ろう材
の被覆率１０％）の半分以下である。したがって、溶射
したろうがマクロ的に均一に付着していない場合に、ろ
う材が少ない部分はろう付ができない（フィレットが形
成されない）不具合としてろう切れが生じることがあ
る。
【０００３】もう一つは熱交換器の局部的な未着部の発
生である。局部的な未着部の発生はろう材を溶射したチ
ューブ特有の現象であり、これを図２に模式図を示す。
ろう材を溶射したチューブ１とコルゲートしたフィン２
とを組み合わせて数段のコアを作製し、ろう付加熱した
場合には問題なくろう付できるが、４０段近い多段で実
際の熱交換器をろう付する場合にところどころにコルゲ
ートフィンがチューブに全くろう付されない部分Ｄが発
生する。このような欠陥の原因が解明されていない。ろ
う切れの発生を防止するための考えうる最も簡単な方法
は、ろう材量を十分に増やす方法である。十分なろう材
があれば、ろう材の付着量がばらついてもろうは廻るの
である。しかし、ろう材量が増えれば前記のような多段
では後述するようにそれだけ局部的な未着部の発生がし
やすくなる。そのため、ろう材付着量を増すことは難し
い。そこで、これを解決する方法として、ろう材をでき
るだけ均一に被覆することが考えられる。ろう材が均一
に付着すれば、最低量のろう材でフィレットが形成され
るはずである。しかし、溶射により均一にろう材を付着
することは技術的に困難である。局部的な未着部の発生
を防止するには、理論的には、ろうを薄く、かつ、ミク
ロ的な凹凸を減らし、ろう材の充填密度を高めればよ
い。すなわち、ろうが薄くなれば、それだけろう付前後
でのチューブ厚さの変化が少なくなるため、コアが多段
でも局部的な未着部の発生は生じにくくなる。しかし、
ろうを薄くするということはろう材量を減らすことなの
で、局部的な未着部の発生を防止できても今度はろう切
れを生じてしまう。また、ろう材にミクロ的な凹凸が生
じると、先に述べたように熱交換器をコア組する際にフ
ィンはろう材の凸の部分に接しているため、ろう付後に
フィンとチューブの間にすきまが生じやすい。前記のろ
う材の充填密度とは、後記の図３に示したチューブの表
面からろうの最大付着高さ部までの間にろうが完全に存
在した場合に１００％となるものである。凹凸が大きい
ほど充填密度は少なくなる傾向にあり、従来からろう付
に使用されているブレージングシートではほぼ１００％
の充填密度であるが、ろう材溶射チューブではろう材溶
射量は２５ｇ／ｍ2 程度（従来のＡｌ−１２％Ｓｉ合金
でろう付が可能な最小の量）でもろう材高さは５０μｍ
以上となり、（１００％の密度でろう材が付着した場合
のろう材高さ（平均ろう材高さ）は約８μｍ）であるの
で、充填密度は２０％以下であり大きく低下する。
生である。局部的な未着部の発生はろう材を溶射したチ
ューブ特有の現象であり、これを図２に模式図を示す。
ろう材を溶射したチューブ１とコルゲートしたフィン２
とを組み合わせて数段のコアを作製し、ろう付加熱した
場合には問題なくろう付できるが、４０段近い多段で実
際の熱交換器をろう付する場合にところどころにコルゲ
ートフィンがチューブに全くろう付されない部分Ｄが発
生する。このような欠陥の原因が解明されていない。ろ
う切れの発生を防止するための考えうる最も簡単な方法
は、ろう材量を十分に増やす方法である。十分なろう材
があれば、ろう材の付着量がばらついてもろうは廻るの
である。しかし、ろう材量が増えれば前記のような多段
では後述するようにそれだけ局部的な未着部の発生がし
やすくなる。そのため、ろう材付着量を増すことは難し
い。そこで、これを解決する方法として、ろう材をでき
るだけ均一に被覆することが考えられる。ろう材が均一
に付着すれば、最低量のろう材でフィレットが形成され
るはずである。しかし、溶射により均一にろう材を付着
することは技術的に困難である。局部的な未着部の発生
を防止するには、理論的には、ろうを薄く、かつ、ミク
ロ的な凹凸を減らし、ろう材の充填密度を高めればよ
い。すなわち、ろうが薄くなれば、それだけろう付前後
でのチューブ厚さの変化が少なくなるため、コアが多段
でも局部的な未着部の発生は生じにくくなる。しかし、
ろうを薄くするということはろう材量を減らすことなの
で、局部的な未着部の発生を防止できても今度はろう切
れを生じてしまう。また、ろう材にミクロ的な凹凸が生
じると、先に述べたように熱交換器をコア組する際にフ
ィンはろう材の凸の部分に接しているため、ろう付後に
フィンとチューブの間にすきまが生じやすい。前記のろ
う材の充填密度とは、後記の図３に示したチューブの表
面からろうの最大付着高さ部までの間にろうが完全に存
在した場合に１００％となるものである。凹凸が大きい
ほど充填密度は少なくなる傾向にあり、従来からろう付
に使用されているブレージングシートではほぼ１００％
の充填密度であるが、ろう材溶射チューブではろう材溶
射量は２５ｇ／ｍ2 程度（従来のＡｌ−１２％Ｓｉ合金
でろう付が可能な最小の量）でもろう材高さは５０μｍ
以上となり、（１００％の密度でろう材が付着した場合
のろう材高さ（平均ろう材高さ）は約８μｍ）であるの
で、充填密度は２０％以下であり大きく低下する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明はろ
う付性が安定したアルミニウム合金製チューブを提供す
ることを目的とする。より詳しくいえば、ろう材合金を
外面に溶射により被覆したアルミニウム合金製チューブ
であって、コルゲートフィンとコア組みしてろう付接合
により熱交換器を組み立てる際に、局部的なろう付未着
部の発生のない、アルミニウム合金製チューブを提供す
ることを目的とする。さらに本発明はろう付性と耐食性
の優れた熱交換器を提供することを目的とする。
う付性が安定したアルミニウム合金製チューブを提供す
ることを目的とする。より詳しくいえば、ろう材合金を
外面に溶射により被覆したアルミニウム合金製チューブ
であって、コルゲートフィンとコア組みしてろう付接合
により熱交換器を組み立てる際に、局部的なろう付未着
部の発生のない、アルミニウム合金製チューブを提供す
ることを目的とする。さらに本発明はろう付性と耐食性
の優れた熱交換器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み鋭意検討し、ろう付性に優れた溶射によりろう材
を被覆したアルミニウム合金製チューブを見出したもの
である。すなわち本発明は、（１）ろう材合金を外面に
溶射により被覆したアルミニウム合金製チューブにおい
て、チューブ母材面が深さ１０μｍ以上の凹凸粗面を有
し、この母材面での最凸部とその上に被覆したろう材層
の最凸部の差が３〜２５μｍであることを特徴とする溶
射によりろう材合金を外面に被覆したアルミニウム合金
製チューブ、（２）ろう材がＳｉを１５〜５０ｗｔ％含
有するアルミニウム合金であることを特徴とする（１）
項記載のアルミニウム合金製チューブ、及び（３）
（１）又は（２）項記載のアルミニウム合金製チューブ
を用いて組み立ててなることを特徴とする熱交換器を提
供するものである。
に鑑み鋭意検討し、ろう付性に優れた溶射によりろう材
を被覆したアルミニウム合金製チューブを見出したもの
である。すなわち本発明は、（１）ろう材合金を外面に
溶射により被覆したアルミニウム合金製チューブにおい
て、チューブ母材面が深さ１０μｍ以上の凹凸粗面を有
し、この母材面での最凸部とその上に被覆したろう材層
の最凸部の差が３〜２５μｍであることを特徴とする溶
射によりろう材合金を外面に被覆したアルミニウム合金
製チューブ、（２）ろう材がＳｉを１５〜５０ｗｔ％含
有するアルミニウム合金であることを特徴とする（１）
項記載のアルミニウム合金製チューブ、及び（３）
（１）又は（２）項記載のアルミニウム合金製チューブ
を用いて組み立ててなることを特徴とする熱交換器を提
供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明では押出により製造したア
ルミニウム合金チューブの外面にろう材合金を溶射した
アルミニウム合金製チューブである。ここでいう押出と
は、直接押出、間接押出、コンフォーム押出のいずれで
あってもよい。チューブの材質は、ブレージングを行
え、かつ、耐食性が良好なアルミニウム合金であればよ
い。チューブとして、好ましくはアルミニウム合金製熱
交換器用のチューブや配管に用いられる押出による多穴
管やパイプを挙げることができる。本発明のチューブ
は、母材が所定の凹凸表面を有する必要がある。凹凸は
先に述べたように熱交換器を製造する際に局部的な未着
部の発生を防止するために必須である。それ自体が上記
の規定する凹凸部を有していればよいが、そうでない場
合は表面の加工により形成する。凹凸の付け方として
は、押出時に型に凹凸を付ける方法、押出後にサンドブ
ラストやワイヤーブラシで付ける方法などがある。サン
ドブラストの場合は最初凹部が形成され、十分ブラスト
を行なうと平坦な面がほとんどなくなるため凹凸面とな
る。この凹凸は不均一で凹部の中に小さな凸部がある場
合がある。またワイヤーブラシでは筋状の凹凸が形成さ
れる。凹凸の深さは１０μｍ以上６０μｍ以下が望まし
い。１０μｍ未満では局部的な未着部の発生を防止する
効果がなく、６０μｍを越えると凹凸が深すぎるためフ
ィレットに十分なろうが廻らなくなる。
ルミニウム合金チューブの外面にろう材合金を溶射した
アルミニウム合金製チューブである。ここでいう押出と
は、直接押出、間接押出、コンフォーム押出のいずれで
あってもよい。チューブの材質は、ブレージングを行
え、かつ、耐食性が良好なアルミニウム合金であればよ
い。チューブとして、好ましくはアルミニウム合金製熱
交換器用のチューブや配管に用いられる押出による多穴
管やパイプを挙げることができる。本発明のチューブ
は、母材が所定の凹凸表面を有する必要がある。凹凸は
先に述べたように熱交換器を製造する際に局部的な未着
部の発生を防止するために必須である。それ自体が上記
の規定する凹凸部を有していればよいが、そうでない場
合は表面の加工により形成する。凹凸の付け方として
は、押出時に型に凹凸を付ける方法、押出後にサンドブ
ラストやワイヤーブラシで付ける方法などがある。サン
ドブラストの場合は最初凹部が形成され、十分ブラスト
を行なうと平坦な面がほとんどなくなるため凹凸面とな
る。この凹凸は不均一で凹部の中に小さな凸部がある場
合がある。またワイヤーブラシでは筋状の凹凸が形成さ
れる。凹凸の深さは１０μｍ以上６０μｍ以下が望まし
い。１０μｍ未満では局部的な未着部の発生を防止する
効果がなく、６０μｍを越えると凹凸が深すぎるためフ
ィレットに十分なろうが廻らなくなる。
【０００７】溶射は高速フレーム溶射が好ましい。この
溶射方法では、溶射のエネルギーが大きいために溶射時
にろう材が溶けてチューブに付着することでチューブの
凹部にろうが集まりやすくなるためである。溶射するろ
う材合金はＳｉを１５〜５０ｗｔ％含有するアルミニウ
ム合金が特に好ましい。Ｓｉ含有量を通常のろう材合金
より多くすることで、溶射するろう材の量を減らしても
ろう切れが生じない。溶射するろう材量を減らすこと
で、局部的な未着部の発生を防止する効果がある。Ｓｉ
以外のＺｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ等の元素
は、ろう付性に影響を与えない範囲で、耐食性向上等の
目的で添加してもよい。例えばＺｎは、４０％程度まで
添加しても問題はない。溶射するろう材の量は、好まし
くは４０ｇ／ｍ2 以下、より好ましくは２５ｇ／ｍ2 以
下である。これはろう材が少ないほど局部的な未着部の
発生を防止する効果があるからである。なお、下限はろ
う切れの発生しない範囲であればよく、１５ｗｔ％のＳ
ｉを添加したろう材合金を溶射する場合で２０ｇ／ｍ2
程度であるが、ろう材中のＳｉ量が増えるとさらに少な
い付着量でもろう切れは発生しない。
溶射方法では、溶射のエネルギーが大きいために溶射時
にろう材が溶けてチューブに付着することでチューブの
凹部にろうが集まりやすくなるためである。溶射するろ
う材合金はＳｉを１５〜５０ｗｔ％含有するアルミニウ
ム合金が特に好ましい。Ｓｉ含有量を通常のろう材合金
より多くすることで、溶射するろう材の量を減らしても
ろう切れが生じない。溶射するろう材量を減らすこと
で、局部的な未着部の発生を防止する効果がある。Ｓｉ
以外のＺｎ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｉｎ、Ｓｎ等の元素
は、ろう付性に影響を与えない範囲で、耐食性向上等の
目的で添加してもよい。例えばＺｎは、４０％程度まで
添加しても問題はない。溶射するろう材の量は、好まし
くは４０ｇ／ｍ2 以下、より好ましくは２５ｇ／ｍ2 以
下である。これはろう材が少ないほど局部的な未着部の
発生を防止する効果があるからである。なお、下限はろ
う切れの発生しない範囲であればよく、１５ｗｔ％のＳ
ｉを添加したろう材合金を溶射する場合で２０ｇ／ｍ2
程度であるが、ろう材中のＳｉ量が増えるとさらに少な
い付着量でもろう切れは発生しない。
【０００８】本発明では溶射後のチューブに軽い圧下量
のパスの圧延を行うことで、チューブの表面に付着した
ろう材の凸部を潰すのが好ましい。このようにして、チ
ューブ母材面での最凸部とろう材の最凸部の差が３〜２
５μｍとすることで、ろう付性に優れたチューブが得ら
れる。チューブ母材面での最凸部とろう材の最凸部の差
が３μｍ未満の場合、ろう材不足のためろう切れが発生
し、２５μｍを越えると局部的な未着部が発生する。チ
ューブ母材面での最凸部とろう材の最凸部の差は好まし
くは５〜２０μｍである。チューブ母材の凹凸の深さお
よび母材面での最凸部とろう材の最凸部の差はチューブ
の断面１０箇所以上を研磨後、チューブの幅方向の中心
部を１００倍にて光学顕微鏡により観察して求めればよ
い。断面を１０箇所以上とするのは、溶射は付着のばら
つきが大きいためであり、平均的にチューブ母材面での
最凸部とろう材の最凸部の差が３〜２５μｍとなってい
ればろう付上問題はないためである。
のパスの圧延を行うことで、チューブの表面に付着した
ろう材の凸部を潰すのが好ましい。このようにして、チ
ューブ母材面での最凸部とろう材の最凸部の差が３〜２
５μｍとすることで、ろう付性に優れたチューブが得ら
れる。チューブ母材面での最凸部とろう材の最凸部の差
が３μｍ未満の場合、ろう材不足のためろう切れが発生
し、２５μｍを越えると局部的な未着部が発生する。チ
ューブ母材面での最凸部とろう材の最凸部の差は好まし
くは５〜２０μｍである。チューブ母材の凹凸の深さお
よび母材面での最凸部とろう材の最凸部の差はチューブ
の断面１０箇所以上を研磨後、チューブの幅方向の中心
部を１００倍にて光学顕微鏡により観察して求めればよ
い。断面を１０箇所以上とするのは、溶射は付着のばら
つきが大きいためであり、平均的にチューブ母材面での
最凸部とろう材の最凸部の差が３〜２５μｍとなってい
ればろう付上問題はないためである。
【０００９】本発明のろう材被覆チューブのろう付性が
向上するメカニズムについては次のように推定される。
図３の上段はろう付を行う前にコア組を行った際のチュ
ーブ１１とコルゲートフィン１２の接触の状態を示した
模式図である。（Ａ）がろう材１３を溶射したもの、
（Ｂ）がろう材１３を前もってクラッドしたブレージン
グシート１４とフィン１２とを組み合わせたものであ
る。図中に示した芯材とフィンとの距離１５（見かけの
ろう材厚さ）は（Ａ）のろう材溶射チューブ１１で１０
０μｍ程度であり、（Ｂ）の同量のろう材をクラッドし
たブレージングシート１４では２０μｍ以下である。
（Ａ）の見かけのろう材厚さが厚くなるのはろう材を溶
射した場合、ろう材に凹凸や空洞を有するためである。
図３（Ｃ）は（Ａ）のろう付後の状態を示す。このよう
な状態でろう付を行うとろう付後には（Ｃ）のようにチ
ューブとフィン１２とはフィレット１６を形成して接合
し、両者の距離はなくなる。そのため、ろう材溶射チュ
ーブの場合、１本のチューブ当たり２００μｍ（１００
μｍで両面）縮みが生じ、これが数本分から数十本分蓄
積されて数ｍｍのひずみとなり、ろう付されないすきま
（局部的な未着部の発生）となると考えられる。
向上するメカニズムについては次のように推定される。
図３の上段はろう付を行う前にコア組を行った際のチュ
ーブ１１とコルゲートフィン１２の接触の状態を示した
模式図である。（Ａ）がろう材１３を溶射したもの、
（Ｂ）がろう材１３を前もってクラッドしたブレージン
グシート１４とフィン１２とを組み合わせたものであ
る。図中に示した芯材とフィンとの距離１５（見かけの
ろう材厚さ）は（Ａ）のろう材溶射チューブ１１で１０
０μｍ程度であり、（Ｂ）の同量のろう材をクラッドし
たブレージングシート１４では２０μｍ以下である。
（Ａ）の見かけのろう材厚さが厚くなるのはろう材を溶
射した場合、ろう材に凹凸や空洞を有するためである。
図３（Ｃ）は（Ａ）のろう付後の状態を示す。このよう
な状態でろう付を行うとろう付後には（Ｃ）のようにチ
ューブとフィン１２とはフィレット１６を形成して接合
し、両者の距離はなくなる。そのため、ろう材溶射チュ
ーブの場合、１本のチューブ当たり２００μｍ（１００
μｍで両面）縮みが生じ、これが数本分から数十本分蓄
積されて数ｍｍのひずみとなり、ろう付されないすきま
（局部的な未着部の発生）となると考えられる。
【００１０】以上より、発明者らは、ろう切れを発生し
ない十分な量のろう材（平均厚さで８μｍ以上のろう
材）を被覆しながら、局部的な未着部の発生を防ぐに
は、図４に示すように、チューブに凹凸を設け、チュー
ブ凹部に主にろう材を付着させればよいことを見出し
た。本発明の構成は図４に示される。図中、２１はチュ
ーブ母材の表面を示し、２１ａは表面の母材表面の凹部
の中でも最も深い凹部、２１ｂは凸部の中でも最も高い
凸部である。２２は母材表面にクラッドしたろう材であ
り、２２ａはろう材の凸部の中でも最も高い凸部であ
る。２３はチューブ母材内の基準線を示す。このとき距
離ｃ、ｄ、ｅは次の関係であることが必要である。 ｃ − ｅ ＞ １０μｍ ｄ − ｃ ＝ ３〜２５μｍ これは図４に示したように、ろう材が付着するとろう付
前にはフィンは図中の２２ａの部分でチューブと接する
が、ろう付時には図中の２１ｂの部分でチューブと接す
るため、ろう付前後での寸法の変化が小さくなり、局部
的な未着部の発生を防止できるのである。
ない十分な量のろう材（平均厚さで８μｍ以上のろう
材）を被覆しながら、局部的な未着部の発生を防ぐに
は、図４に示すように、チューブに凹凸を設け、チュー
ブ凹部に主にろう材を付着させればよいことを見出し
た。本発明の構成は図４に示される。図中、２１はチュ
ーブ母材の表面を示し、２１ａは表面の母材表面の凹部
の中でも最も深い凹部、２１ｂは凸部の中でも最も高い
凸部である。２２は母材表面にクラッドしたろう材であ
り、２２ａはろう材の凸部の中でも最も高い凸部であ
る。２３はチューブ母材内の基準線を示す。このとき距
離ｃ、ｄ、ｅは次の関係であることが必要である。 ｃ − ｅ ＞ １０μｍ ｄ − ｃ ＝ ３〜２５μｍ これは図４に示したように、ろう材が付着するとろう付
前にはフィンは図中の２２ａの部分でチューブと接する
が、ろう付時には図中の２１ｂの部分でチューブと接す
るため、ろう付前後での寸法の変化が小さくなり、局部
的な未着部の発生を防止できるのである。
【００１１】
【実施例】以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明する。ＪＩＳ Ａ１０５０ アルミニウムの円筒
状のビレットを多穴扁平管（高さ１．８ｍｍ、幅１６ｍ
ｍ、１９孔）に押出した後、冷間でサンドブラスト処理
を行い、約２０μｍの凹凸を有するチューブを得た。こ
れにＡｌ−２２ｗｔ％Ｓｉ−２０ｗｔ％Ｚｎ合金（不純
物元素を０．３ｗｔ％以下含有）のろう材粉末（窒素ガ
スアトマイズ法にて製造、粒径１００μｍ以下）を高速
ガス炎溶射法により片面当たり溶射後の付着ろう材の量
を５〜５０ｇ／ｍ2 となるように両面に溶射した。高速
ガス炎溶射はプロピレンガスと酸素と空気の混合ガス
（それぞれ１５０ｐｓｉ、１００ｐｓｉ、８０ｐｓｉ）
で行った。ろう材付着量はチューブ３００ｍｍでの平均
ろう材厚さが所定量となるように、溶射の際の粉末供給
量をコントロールした。なお、平均ろう材厚さとは、ろ
う材の付着重量を、ろう材の密度で割って得られた値
を、さらに被溶射チューブの端面を除く外側の全表面積
で割ることにより求めた値である。得られたろう材被覆
チューブにロールギャップ１．８ｍｍの圧延を行ったサ
ンプルも作製した。また、従来例および比較例として、
押出直後のチューブに熱間で同様の溶射をＡｌ−１２ｗ
ｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％Ｚｎ合金（不純物元素を０．３ｗｔ
％以下含有）のろう材粉末で行ったチューブも作製し
た。これらのチューブの断面２０箇所、チューブの幅方
向の中心部を１００倍にて光学顕微鏡により観察して、
チューブ母材の凹凸の深さおよびチューブ母材面での最
凸部とろう材の最凸部の差を調べた結果を表１に示す。
得られた多孔管を長さ５８０ｍｍに切断し、板厚０．０
７ｍｍのコルゲート加工したＡｌ−０．５ｗｔ％Ｓｉ−
１ｗｔ％Ｆｅ−０．５ｗｔ％Ｎｉ−２ｗｔ％Ｚｎ合金フ
ィンと３００３合金のヘッダーパイプと組み合わせ、図
１に示す熱交換器コアを２台組み立てた。得られたコア
にフッ化物系のフラックスを塗布し、窒素雰囲気中で５
９５℃×３．５分の加熱条件でろう付した。
に説明する。ＪＩＳ Ａ１０５０ アルミニウムの円筒
状のビレットを多穴扁平管（高さ１．８ｍｍ、幅１６ｍ
ｍ、１９孔）に押出した後、冷間でサンドブラスト処理
を行い、約２０μｍの凹凸を有するチューブを得た。こ
れにＡｌ−２２ｗｔ％Ｓｉ−２０ｗｔ％Ｚｎ合金（不純
物元素を０．３ｗｔ％以下含有）のろう材粉末（窒素ガ
スアトマイズ法にて製造、粒径１００μｍ以下）を高速
ガス炎溶射法により片面当たり溶射後の付着ろう材の量
を５〜５０ｇ／ｍ2 となるように両面に溶射した。高速
ガス炎溶射はプロピレンガスと酸素と空気の混合ガス
（それぞれ１５０ｐｓｉ、１００ｐｓｉ、８０ｐｓｉ）
で行った。ろう材付着量はチューブ３００ｍｍでの平均
ろう材厚さが所定量となるように、溶射の際の粉末供給
量をコントロールした。なお、平均ろう材厚さとは、ろ
う材の付着重量を、ろう材の密度で割って得られた値
を、さらに被溶射チューブの端面を除く外側の全表面積
で割ることにより求めた値である。得られたろう材被覆
チューブにロールギャップ１．８ｍｍの圧延を行ったサ
ンプルも作製した。また、従来例および比較例として、
押出直後のチューブに熱間で同様の溶射をＡｌ−１２ｗ
ｔ％Ｓｉ−５ｗｔ％Ｚｎ合金（不純物元素を０．３ｗｔ
％以下含有）のろう材粉末で行ったチューブも作製し
た。これらのチューブの断面２０箇所、チューブの幅方
向の中心部を１００倍にて光学顕微鏡により観察して、
チューブ母材の凹凸の深さおよびチューブ母材面での最
凸部とろう材の最凸部の差を調べた結果を表１に示す。
得られた多孔管を長さ５８０ｍｍに切断し、板厚０．０
７ｍｍのコルゲート加工したＡｌ−０．５ｗｔ％Ｓｉ−
１ｗｔ％Ｆｅ−０．５ｗｔ％Ｎｉ−２ｗｔ％Ｚｎ合金フ
ィンと３００３合金のヘッダーパイプと組み合わせ、図
１に示す熱交換器コアを２台組み立てた。得られたコア
にフッ化物系のフラックスを塗布し、窒素雰囲気中で５
９５℃×３．５分の加熱条件でろう付した。
【００１２】得られたコアの外観を観察し、局部的な未
着部が生じているか調べた結果を表２に示す。さらに、
１台目のコアから、局部的な未着部が生じていない部分
からフィン２０山分のチューブを切り出して、ろう付状
況をフィンの接着率で評価した。すなわち、チューブか
らフィンを剥がし、完全に接着されているものの接着率
を１００％とし、未接着部があるものは、（接着されて
いる部分の長さ）／（接着されている部分の長さ＋未接
着部の長さ）を１００倍して接着率（％）とした。結果
を表２に示す。また、一つのコアはＣＡＳＳ試験を行
い、耐食性について調べた。試験結果を表２に示す。
着部が生じているか調べた結果を表２に示す。さらに、
１台目のコアから、局部的な未着部が生じていない部分
からフィン２０山分のチューブを切り出して、ろう付状
況をフィンの接着率で評価した。すなわち、チューブか
らフィンを剥がし、完全に接着されているものの接着率
を１００％とし、未接着部があるものは、（接着されて
いる部分の長さ）／（接着されている部分の長さ＋未接
着部の長さ）を１００倍して接着率（％）とした。結果
を表２に示す。また、一つのコアはＣＡＳＳ試験を行
い、耐食性について調べた。試験結果を表２に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【表２】
【００１５】本発明のチューブは、局部的な未着部が発
生せず、フィンの接合率が高く、耐食性も良好である。
対して、従来例および比較例では、局部的な未着部やろ
う切れが発生している。そのため、耐食試験でも貫通孔
食が発生している。
生せず、フィンの接合率が高く、耐食性も良好である。
対して、従来例および比較例では、局部的な未着部やろ
う切れが発生している。そのため、耐食試験でも貫通孔
食が発生している。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明のアルミニウム合
金製ろう材被覆チューブは、コア組による熱交換器の製
造においてろう付性、耐食性に優れたものの製造を可能
にし、工業上顕著な効果を有するものである。本発明の
アルミニウム合金製チューブは、ろう付性が安定してお
り、コルゲートフィンとコア組みして熱交換器を組み立
てる際に、局部的なろう付未着部の発生を起こすことが
ない。また、本発明のろう材合金を外面に溶射により被
覆したアルミニウム合金製チューブは、従来のものと異
なり、ろう付の被覆量の大小による、ろう切れ、局部的
な未着部の発生の問題と無関係のものである。
金製ろう材被覆チューブは、コア組による熱交換器の製
造においてろう付性、耐食性に優れたものの製造を可能
にし、工業上顕著な効果を有するものである。本発明の
アルミニウム合金製チューブは、ろう付性が安定してお
り、コルゲートフィンとコア組みして熱交換器を組み立
てる際に、局部的なろう付未着部の発生を起こすことが
ない。また、本発明のろう材合金を外面に溶射により被
覆したアルミニウム合金製チューブは、従来のものと異
なり、ろう付の被覆量の大小による、ろう切れ、局部的
な未着部の発生の問題と無関係のものである。
【図１】コンデンサーの一例の正面図である。
【図２】不具合の発生したコンデンサーの模式図であ
る。
る。
【図３】ろう材被覆チューブとコルゲートフィンのろう
付の状態を説明する図であり、（Ａ）はろう材を溶射し
たチューブの場合、（Ｂ）はブレージングシートの場合
の、それぞれ接合直前の状態（コア組を行った状態）を
示す側面図、（Ｃ）は（Ａ）の場合に対応する接合後の
状態を示す側面図である。
付の状態を説明する図であり、（Ａ）はろう材を溶射し
たチューブの場合、（Ｂ）はブレージングシートの場合
の、それぞれ接合直前の状態（コア組を行った状態）を
示す側面図、（Ｃ）は（Ａ）の場合に対応する接合後の
状態を示す側面図である。
【図４】本発明のろう材被覆チューブの説明図である。
１ チューブ ２ コルゲートフィン ３ ヘッダーパイプ ４ サイドプレート １１ ろう材溶射チューブ １２ コルゲートフィン １３ ろう材 １４ ブレージングシート １５ 芯材とフィンの距離 １６ フィレット ２１ チューブの母材表面 ２１ａ 最凹部 ２１ｂ 最凸部 ２２ チューブの母材表面にクラッドしたろう材 ２２ａ ろう材の最凸部 ２３ チューブ母材内の基準線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ２８Ｆ 1/30 Ｆ２８Ｆ 1/30 Ｂ // Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｃ２２Ｃ 21/00 Ｄ Ｊ (72)発明者 加藤 治 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 外山 猛敏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 内川 章 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 阪根 高明 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 平上 浩司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 高達 誉 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内
Claims (3)
- 【請求項１】 ろう材合金を外面に溶射により被覆した
アルミニウム合金製チューブにおいて、チューブ母材面
が深さ１０μｍ以上の凹凸粗面を有し、この母材面での
最凸部とその上に被覆したろう材層の最凸部の差が３〜
２５μｍであることを特徴とする溶射によりろう材合金
を外面に被覆したアルミニウム合金製チューブ。 - 【請求項２】 ろう材がＳｉを１５〜５０ｗｔ％含有す
るアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１記
載のアルミニウム合金製チューブ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のアルミニウム合金
製チューブを用いて組み立ててなることを特徴とする熱
交換器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19129697A JPH1133709A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | アルミニウム合金製チューブ及び熱交換器 |
| EP98305546A EP0892080B1 (en) | 1997-07-16 | 1998-07-13 | Aluminum alloy tube and heat exchanger, and method of metal spraying a filler alloy |
| DE69808565T DE69808565T2 (de) | 1997-07-16 | 1998-07-13 | Rohr und Wärmetauscher aus Aluminiumlegierung, und Verfahren zum Metallspritzen eines Schweisszusatzwerkstoffes |
| US09/116,254 US6186222B1 (en) | 1997-07-16 | 1998-07-16 | Aluminum alloy tube and heat exchanger, and method of metal-spraying a filler alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19129697A JPH1133709A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | アルミニウム合金製チューブ及び熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1133709A true JPH1133709A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16272210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19129697A Pending JPH1133709A (ja) | 1997-07-16 | 1997-07-16 | アルミニウム合金製チューブ及び熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1133709A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005125379A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Furukawa Sky Kk | ろう付け性に優れた自動車熱交換器用樹脂被覆アルミニウム扁平多穴管およびその製造方法 |
| WO2005097389A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Showa Denko K.K. | Heat exchanger tube, heat exchanger, and manufacturing method thereof |
| JP2005321186A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-11-17 | Showa Denko Kk | 熱交換器用チューブ、熱交換器及びそれらの製造方法 |
| JP2013170730A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Keihin Thermal Technology Corp | 蓄冷機能付きエバポレータの製造方法 |
| CN103801783A (zh) * | 2014-03-06 | 2014-05-21 | 牛济泰 | 高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料固液两相区钎焊方法 |
| JP2015073993A (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-20 | 株式会社Uacj | アルミニウム材料の半田付け方法 |
| CN103551701B (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具及钎焊方法 |
| CN105026087A (zh) * | 2012-12-03 | 2015-11-04 | 霍尔泰克国际股份有限公司 | 钎焊组合物及其用途 |
| CN104148760B (zh) * | 2014-08-13 | 2016-08-24 | 天津宏华焊研机器人科技有限公司 | 一种黄铜制品的钎焊方法 |
| WO2019240203A1 (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 株式会社デンソーエアシステムズ | 熱交換器における二重管の接合方法 |
| US11504814B2 (en) | 2011-04-25 | 2022-11-22 | Holtec International | Air cooled condenser and related methods |
-
1997
- 1997-07-16 JP JP19129697A patent/JPH1133709A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005125379A (ja) * | 2003-10-24 | 2005-05-19 | Furukawa Sky Kk | ろう付け性に優れた自動車熱交換器用樹脂被覆アルミニウム扁平多穴管およびその製造方法 |
| WO2005097389A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-20 | Showa Denko K.K. | Heat exchanger tube, heat exchanger, and manufacturing method thereof |
| JP2005321186A (ja) * | 2004-04-08 | 2005-11-17 | Showa Denko Kk | 熱交換器用チューブ、熱交換器及びそれらの製造方法 |
| US11504814B2 (en) | 2011-04-25 | 2022-11-22 | Holtec International | Air cooled condenser and related methods |
| JP2013170730A (ja) * | 2012-02-20 | 2013-09-02 | Keihin Thermal Technology Corp | 蓄冷機能付きエバポレータの製造方法 |
| US10512990B2 (en) | 2012-12-03 | 2019-12-24 | Holtec International, Inc. | Brazing compositions and uses thereof |
| CN105026087A (zh) * | 2012-12-03 | 2015-11-04 | 霍尔泰克国际股份有限公司 | 钎焊组合物及其用途 |
| JP2015073993A (ja) * | 2013-10-04 | 2015-04-20 | 株式会社Uacj | アルミニウム材料の半田付け方法 |
| CN103551701B (zh) * | 2013-11-15 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种用于钎焊医用吻合器氧化锆陶瓷/不锈钢固定钳头的卡具及钎焊方法 |
| CN103801783A (zh) * | 2014-03-06 | 2014-05-21 | 牛济泰 | 高体积分数碳化硅颗粒增强铝基复合材料固液两相区钎焊方法 |
| CN104148760B (zh) * | 2014-08-13 | 2016-08-24 | 天津宏华焊研机器人科技有限公司 | 一种黄铜制品的钎焊方法 |
| WO2019240203A1 (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 株式会社デンソーエアシステムズ | 熱交換器における二重管の接合方法 |
| JP2019215122A (ja) * | 2018-06-12 | 2019-12-19 | 株式会社デンソーエアシステムズ | 熱交換器における二重管の接合方法 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Effective date: 20040202 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
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| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Effective date: 20040324 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 |