JPH11508824A - 熱交換器の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 アルミニウムまたはアルミニウム合金製部材から熱交換器を形成する方法である。この方法は、少なくとも一つが管状部材（１０）である複数の部材の形成と、それら部材の組立てと、部材相互の鑞接とを含む。管状部材（１０）は薄板の反対両側の縁部（１０ａ）を互いに重ね合わせるようにして管形状に彎曲して形成され、該重合部分間の間隙（１２）が管状部材に沿って延在するようになされる。鑞接フラックス粒子を溶剤中に含むビード（１４）が前記間隙の露出端（１２ａ）に沿って管状部材（１０）に付与され、またビードの頂部に対して接着剤（１６）が付与されてフラックス材料を被包するようになされる。鑞接時に、フラックスが間隙（１２）内に流入して重合部分（１０ａ）間で鑞接結合がなされるように管状部材（１０）の方向づけがなされる。

Description

【発明の詳細な説明】 熱交換器の形成方法 本発明は、特に車輌で使用される熱交換器の形成方法に関するものである。 大部分がチューブ状である構成部材を組立て、それらを互いに鑞接して熱交換 器を形成することは一般に行われている。構成部材はアルミニウムまたはアルミ ニウム合金で作られており、通常は、アルミニウムとけい素から成る溶加材共晶 合金で被われる。表面酸化物を除去するため、鑞接用フラックスが接合部に付与 される。この鑞接用フラックスは、例えば米国特許第３９５１３２８号明細書に 記載されているように鑞接用フラックスを含む水性スラリー中に浸漬することに よって付与される。鑞接作業では、溶加材合金およびフラックスが溶融され、鑞 接結合部を形成する。 多くの熱交換器は、横方向横断面が細長い楕円形（すなわち、この横断面の一 方向の幅が該方向に対して直角方向の幅の数倍である）のチューブを組合わされ ている。従来、このようなチューブは、アルミニウムまたはアルミニウム合金の 薄板で形成されている。それらの縁部分が互いに結合されてチューブとして封止 される。従来より金属薄板はシーム接合されて信頼性のある密封状態を形成して いるが、この工程は難しい。このようなチューブの結合部を密封するために鑞接 が試みられた。この技術では、チューブを形成するための曲げ加工の前に溶加材 共晶合金でアルミニウムにクラッディング（cladding）を行い、反対両縁部をチ ューブ内方へ向かって曲げて互いに隣接する二つの平行フランジを形成するよう になすこと、そしてこれらのフランジの間の間隙の露出端部にフラックス含有ス ラリーを付与することが必要とされる。鑞接時に、間隙内をフラックスが流下し て、鑞接部分がフランジ全体に拡がるようにする。しかしながら、この工程の失 敗率は高い。 本発明の目的は、形成される管状部材の鑞接結合部を信頼できる熱交換器の形 成方法を提供することである。 本発明はアルミニウムまたはその合金で作られた少なくとも一つの表面層を有 する部材から熱交換器を形成する方法を提供し、この方法は、少なくともその一 つが管状である各種部材の形成、それらの部材の組立て、および部材どうしの鑞 接を含み、前記管状部材は、薄板の反対両側の縁部分を互いに重ね合わせる態様 で管形状に彎曲させて形成し、前記重ね合わせ部分間の間隙が前記部材に沿って 延在するような熱交換器の形成方法であって、前記間隙の露出端部に沿って管状 部材に付与される、鑞接フラックスの粒子を含むビードの付与、およびビードの 頂部に対する接着剤の付与をさらに含み、この液体接着剤は乾燥して固形残留物 を残し、この固形残留物は部材に付着してフラックスを所定位置に保持し、該固 形残留物は加熱によって除去でき、また管状部材は、鑞接時に溶融するフラック スが前記間隙内に流れ込んで重なり合い部分間で鑞接合がなされるように、鑞接 時に方向づけされることを特徴とする熱交換器の形成方法である。 「接着剤」という用語は、本明細書では、鑞接フラックス粒子を部材に付着さ せる適当な物質を意味し、したがって通常は接着剤と考えられないような幾つか の物質を含む。 本発明方法によれば、ビードは、管状部材に沿って信頼できる鑞接結合を形成 するために多量の供給を保証するフラックス貯溜部を与える。鑞接前にフラック スの損失を生じることなく構成部材を取扱うことができるように、接着剤がフラ ックスを被包する。 ビードは乾燥粒子を包含し得るが、加熱によって多量の残留物を残さずに除去 できるような溶媒に粒子が分散されて成るペーストの形態（糊状態）が好ましい 。ペーストに対する条件は、そのかなりの量が間隙から流れ落ちてしまわないこ とである。例えば溶媒は、トルエン、メチルエーテルケトンまたは塩化メチレン であってよい。ビードは、例えば１５〜２０重量％の溶媒を含んでよい。ビード は、幅約３ｍｍで厚さ（深さ）が少なくとも１ｍｍであってよい。ビードは、間 隙１センチメートル当たり２〜２０ミリグラムの粒子を含んでよい。 管状部材の前記重なり合い部分は部材の内部へ向けて互いに平行に延在させる のが好ましい。この管状部材の形状自体は周知であり、鑞結合のための大きな面 積を提供する。 ビードの付加的な空間を形成するために、前記間隙の露出端部が前記ビードを 受入れる溝の底部に位置するように前記薄板が彎曲される。 溶加材共晶合金でクラッドされた（被われた）薄板の使用を避けるには、ビー ドが溶加材共晶合金または近共晶(near eutectic)合金を含めばよい。例えば、 少なくとも部分的にフラックスで被覆された共晶または近共晶合金の粒子をビー ドが含んでよい。ＷＯ９４／２９０７２は、このような粒子を用いた鑞接方法を 記載しており、またＷＯ９４／１７９４１は、このような粒子の製造方法を記載 している。代替的に、前記粒子は、溶加材合金粒子と、互いに混合されたフラッ クス粒子とを含むことができる。 前記ビードと前記液体接着剤は同一溶媒を含むのが好ましい。使用される溶媒 は、トルエンであってよく、また前記構成部材は溶媒を除去するために乾燥可能 である（例えば、赤外線ヒーターで乾燥される）。 好ましくは、ビードを付与した後であって液体接着剤を付与する前または後に おいて、熱交換器の他の部材に対して管状部材を鑞接できるようにするために、 追加の鑞接フラックス含有粒子が乾燥状態で管状部材に付与されて前記他の部材 との鑞接結合部の形成に使用されるようになされ、該追加の鑞接フラックス含有 粒子は液体接着剤により前記管状部材に固定される。該追加の鑞接フラックス含 有粒子はまた溶加材共晶合金または近共晶合金を含むことができ、例えば該追加 の鑞接フラックス含有粒子は少なくとも部分的にフラックスで被覆された共晶ま たは近共晶合金を有する前記種類の粒子を含んでよく、または該追加の鑞接フラ ックス含有粒子は共晶合金粒子とフラックス粒子の混合物であってよい。該追加 の鑞接フラックス含有粒子は、管状部材の表面に散布して付与することができる 。追加の鑞接フラックス含有粒子を液体接着剤より後に付与すると、それらは接 着剤に付着し、また接着剤より前に付与すると、それらは接着剤によって被包さ れる。 液体接着剤はスプレー法（好ましくは、流体スプレー法（無空気スプレー法） としても知られている）によって被着することができる。 以下、添付図面を参照しながら本発明による熱交換器の形成方法について説明 する。 図面は例示法で作成された熱交換器の管状部材の図式的横断面図である。 この例示法は、図示部材１０のような管状部材を含む各種部材から熱交換器を 形成する方法である。これらの部材は、溶加材合金でクラッディングされていな いアルミニウムから成る。例示法は各種部材の形成を含み、部材１０の場合は厚 さ３２０ミクロンのアルミニウム薄板を彎曲させて形成される。例示法は、各種 部材の組立て、および各種部材相互の鑞接も含む。 管状部材１０は、薄板の反対両側の縁部分１０ａを互いに重なり合う関係にし て、図示された細長い楕円管形に薄板を彎曲して形成される。特にこれら重合部 分１０ａは、部材１０の中空内部に向かって互いに平行に延在している。重合部 分１０ａ間の間隙１２は、重合部分１０ａが互いに接近して非常に狭い。この間 隙１２は部材１０に沿って延在しているが、部材を水密にするために密封する必 要がある。部材１０は実質的に平坦な水平の上面１０ｂおよび下面１０ｃを有す る。上面１０ｂは中央部分から下方へ突き出る重合部分１０ａを有しており、こ の位置で薄板は下方へ向かって突き出して間隙１２の上露出端１２ａに至る溝１ ３を形成するように彎曲される。前記上露出端１２ａは溝１３の底部に位置する 。 例示法は、加熱除去できる溶剤中の鑞接フラックス粒子を含むペースト状のビ ード１４の付与も包含する。特にビード１４は、４０〜５０重量％のフッ化カリ ウムおよび５０〜６０重量％のフッ化アルミニウムから成る組成を有するフラッ クスで被覆されたけい素１１重量％とアルミニウム８９重量％から成る組成を有 する溶加材近共晶合金の粒子を含む。ビード１４は幅３ｍｍで溝１３内に押出さ れて間隙１２の上露出端１２ａに沿って管状部材１０に対して付与される。ビー ドは溝から僅かに盛り上がり、深さ約２ｍｍを有する。ビード１４は、間隙１２ の１センチメートル長につき約５．７ミリグラムの粒子を含有する。 さらに、例示法は、鑞接フラックスを含む粒子１５が乾燥状態で部材１０の上 面１０ｂに付与されることを包含する。粒子１５はビード１４中の粒子と同じ種 類であり、熱交換器の他の部材との鑞接結合を形成するために使用される。粒子 １５は振動篩いにより上面１０ｂ上に散布される。 例示法はまた、面１０ａを覆って前記ビード１４の頂部の上に液体接着剤１６ を付与することをも包含する。液体接着剤は、乾燥して固形残留物を残し、固形 残留物は部材１０に付着してビード１４を所定位置に保持し、また固形残留物は 加熱によって除去可能である。液体接着剤１６はまた、追加の粒子１５を面１０ ｂに固定する機能も有する。具体的には、液体接着剤１６はトルエンに溶解され たアクリル樹脂を含む。アクリル樹脂はポリメチルメタクリレートであるのが好 ましい。液体接着剤１６は流体スプレー法によって付与される。自明なことであ るが、スプレーは、面１０ｂ上の粒子１５が多量に排除されてしまわないように 十分静かに行わなければならない。 液体接着剤１６を付与した後、部材１０は乾燥炉を通過せしめられ、乾燥炉内 の赤外線熱により液体接着剤１６とビード１４中の溶剤が除去される。必要に応 じて、部材１０を反転させて粒子１５を下面１０ｃ上に散布し、さらに液体接着 剤１６をスプレーすることによって下面１０ｃに粒子１５を固定する。液体接着 剤１６は、その後乾燥される。このようにして、部材１０は、フラックスを多量 に失うことなく取扱うことができるようになり、熱交換器の他の部材と共に組立 てることができる。次いで、組立てられた熱交換器は鑞接炉に装入される。組立 てられた部材は、鑞接炉内で鑞接結合されるが、この鑞接中、部材１０は面１０ ｂが最上位になるように方向づけされて、ビード１４中のフラックスが溶融して 間隙１２内に流入し、これにより重合部分１０ａ間の鑞接結合が行われる。 例示法によれば、良好な信頼性をもって密封された管状部材１０を有する熱交 換器を製造できることが判った。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．アルミニウムまたはアルミニウム合金から成る表面層を、少なくとも有す る複数部材から熱交換器を形成する方法において、 該方法は、その少なくとも１つが管状である複数の部材（１０）を形成し、そ れらの部材を組立てて一体に鑞接する工程を包含し、 前記管状部材は、薄板を彎曲させて、その反対両側縁部分（１０ａ）が互いに 重なり合う関係になるようにして該重合部分間の間隙（１２）が前記管状部材に 沿って延在するように形成され、 前記方法が、更に、 前記管状部材に対し、前記間隙の露出端（１２ａ）に沿って鑞接フラックスの 粒子を含むビードを付与する工程と、 前記ビードの頂部に接着剤（１６）を付与する工程とを含み、 前記液体接着剤は、乾燥して固形残留物を残し、該固形残留物が前記部材に接 着して所定位置に前記フラックスを保持するとともに、加熱によって除去可能で あり、また 前記管状部材は、鑞接時に方向づけされ、もって鑞接の際に溶融する前記フラ ックスが前記間隙（１２）内に流入して前記重合部分（１０ａ）の間に鑞接結合 部分が形成されることを特徴とする熱交換器の形成方法。 ２．ビード（１４）が、加熱によって多量の残留物を残さずに除去できる溶剤 中に粒子を含有するペーストであることを特徴とする請求項１に記載された熱交 換器の形成方法。 ３．前記ペーストが１５〜２０重量％の溶剤を含有することを特徴とする請求 項２に記載された熱交換器の形成方法。 ４．管状部材の前記重合部分（１０ａ）が部材（１０）の内部へ向かって互い に平行に延在していることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一 項に記載された熱交換器の形成方法。 ５．前記間隙の前記露出端（１２ａ）が前記ビード（１４）を受入れる溝（１ ３）の底部に位置するように、前記薄板が彎曲加工されることを特徴とする請求 項４に記載された熱交換器の形成方法。 ６．前記ビード（１４）が溶加材共晶合金または溶加材近共晶合金をも含有す ることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載された熱交 換器の形成方法。 ７．前記ビード（１４）が少なくとも部分的にフラックスで被覆された共晶合 金または近共晶合金を含有することを特徴とする請求項６に記載された熱交換器 の形成方法。 ８．前記ビード（１４）と前記液体接着剤が同一溶剤を含有することを特徴と する請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載された熱交換器の形成方法 。 ９．前記ビード（１４）を付与した後であって前記液体接着剤（１６）を付与 する前または後において、追加の鑞接フラックス含有粒子（１５）が乾燥状態で 管状部材（１０）に付与されて他の部材との鑞接結合の形成に使用され、該追加 の鑞接フラックス含有粒子は液体接着剤により前記管状部材に固定されることを 特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載された熱交換器の形 成方法。 10．前記追加の鑞接フラックス含有粒子（１５）の少なくとも一部が少なくと も部分的にフラックスで被覆された溶加材共晶合金または溶加材近共晶合金を含 むことを特徴とする請求項９に記載された熱交換器の形成方法。