JPS61235072A - アルミニウム熱交換器の製法 - Google Patents

アルミニウム熱交換器の製法

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JPS61235072A
JPS61235072A JP7618585A JP7618585A JPS61235072A JP S61235072 A JPS61235072 A JP S61235072A JP 7618585 A JP7618585 A JP 7618585A JP 7618585 A JP7618585 A JP 7618585A JP S61235072 A JPS61235072 A JP S61235072A
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tube
alloy
heat exchanger
fin
coated
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Kenji Nekura
根倉 健二
Yoshiharu Hasegawa
義治 長谷川
Toshio Ohara
敏夫 大原
Hiroshi Kawase
川瀬 寛
Motoyoshi Yamaguchi
山口 元由
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Furukawa Aluminum Co Ltd
Denso Corp
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Furukawa Aluminum Co Ltd
NipponDenso Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F21/081Heat exchange elements made from metals or metal alloys
    • F28F21/084Heat exchange elements made from metals or metal alloys from aluminium or aluminium alloys

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車両搭載用空気調和装置のコンデンサ、エバ
ポレータなどに用いられるアルミニウム熱交換器の製造
方法に関する。
(従来の技術) 車重軽減による燃費性能の向上が重要な技術課題をなし
ている自動車業界においては、車載空調装置用熱交換器
に対しても軽量化対策が求められつつある。コンデンサ
あるいはエバポレータといったこの種の熱交換器の一般
的な製法としては、まずアルミニウム合金で押出し成形
された冷媒流通用の多穴チューブを蛇行状に折り曲げて
本体部分を形成し、しかる後相隣るチューブ間の間隙に
、その表面にあらかじめろう付は用のろう材をクラッド
させた、肉厚が0.16mm内外のごく薄いアルミニウ
ム合金製のコルゲートフィンを挿入し、治具を用いてこ
の組合せ構造を保持させたうえで、全体を加熱炉内に納
めてろう材の溶融温度まで加熱することによって、ろう
付けによるチューブとフィンとの組立を完成させる方法
がとられてきた。
そして、上記フィンの材質としてはチューブ材料より電
極電位の卑なアルミニウム合金を用い、腐食の起こりや
すい条件下ではフィンの方がチューブより先に腐食され
る、いわゆる犠牲腐食効果を発揮して、チューブの耐食
性向上を図るように考慮されていた。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、フィンの表面にあらかじめクラッドされるろ
う材には融点降下のためにSi成分が多量に配合されて
おり、ろう付は時の高温下でこのSi成分がフィンの心
材中に移行して、フィン自体の溶融温度をも低下させて
しまう現象が現れるので、ろう付は治具による加圧力に
よってフィンが座屈しやすくなり、このことがフィンの
肉厚節減のための障害をなしていた。
一方、チューブの防食対策の面からみると、チューブの
屈曲部にはフィンが存在セず、前述のごときフィンによ
る犠牲腐食効果を期待できないので、この部分になんら
かの防食手段を講する必要があり、例えば犠牲腐食用の
板材を別に用意して取付けるとか、犠牲腐食性のある被
膜材を塗布するなどの方法が考えられたが、少なからぬ
コストアップを招く点で実用性に乏しかった。
別のチューブ防食対策としては、チューブ表面に亜鉛拡
散処理を施す方法も案出されているが、処理浴廃液の終
始束に支出を要する難点があった。
さらに組立用のろう材をごく薄肉のコルゲートフィンに
クラッドする代りに、フィンよりはるかに肉厚の厚いチ
ェーブ側にろう材層をクラッドすることによって、前述
のごときろう材中のSi成分の融点降下作用に基づくフ
ィン材の劣化問題を避ける方法も本願発明者などによっ
てすでに試みられているが、フィンの如く単純な平坦な
シート材にろう材層を設けるのと異なり、押出し加工に
よる偏平多穴チューブの場合には、ろう材をクラッドし
たシートを多穴チューブ状に加工する際に、ろう材の一
部がチューブの穴の内側に移動して、チューブとフィン
とのろう付は時に前記穴の内側におけるろう材が溶融し
て、前記穴の通路面積を減じるとか貫通穴が生じるなど
の不具合があった。
本発明は、上述の諸点に鑑みてなされたもので、アルミ
ニウム熱交換器の軽量化と耐食性向上を図ることができ
る製造方法を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本発明は上記目的を達成するために、 (a)押出し加工により多数の穴を有するアルミニウム
製チューブを成形し、 山)該チューブの表面にZn−Al1合金を被覆し、(
c)このZn−Al合金の被覆工程の前後のいずれかに
おいて前記チューブを蛇行状に折り曲げ、(d)前記チ
ューブの平行部間にアルミニウム製コルゲートフィンを
挿入した後、 (e)前記Zn−Al合金の溶融温度に加熱して前記チ
ューブと前記コルゲートフィンを前記Zn−A4合金層
を介して一体に接合するという技術的手段を採用する。
(作 用) 上記技術的手段によれば、押出し成形された多穴チュー
ブ表面に予め被覆したZn−Aj!合金層を介して多穴
チューブとコルゲートとを接合しているので、従来のご
とくコルゲートフィンにAl−3i合金からなるろう材
をクラッドしておく必要がなくなり、そのためフィン接
合時にSi成分量化を図ることができる。
しかも、Zn−Al合金はチューブ材に比して電極電位
が十分界であり、犠牲腐食効果を有しており、またチュ
ーブ全面に亘って施されているので、従来のような特別
の後工程を要することなく、チューブの耐食性を大幅に
向上できる。
また、Zn−Al合金は、従来のAA−3t系ろう材よ
り融点が低いため、多穴チューブの表面に比較的低温度
にて溶融メッキ等により容易に被覆することができ、作
業性を向上することができる。
(実施例) 以下本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。
第1図は本発明の製法によって作られた車載空調装置用
コンデンサとしての熱交換器の斜視図であって、第2図
の斜視図にみられるように、流体(冷媒)の流れ方向に
沿って内部に複数条の仕切壁1aを設けて多数の六1b
を形成した偏平チューブ1を所定間隙を保って蛇行状に
折り曲げることによって、熱交換器の主体成分が構成さ
れており、偏平チューブ1の平行部間には、アルミニウ
ムまたはアルミニウム合金製のごく薄肉の伝熱面積増大
用コルゲートフィン2が挿入され、このチューブ1とフ
ィン2とは、チューブ1の表面にあらかじめ被覆しであ
るZn−Aj?合金層3の溶融時接合力によって一体的
に半田付またはろう付接合されている。チューブ1の両
開口端には、冷媒配管に接続するためのバイブ接手4お
よび5がろう付されている。
次に本発明の製法を工程順に説明する。まず、押出し成
形機にて前述した断面形状(第2図参照)を有するアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金製の多穴偏平チュー
ブ1を成形する。この偏平チューブ1は、第3図におい
て左方から右方に連続的に供給され、始めにフラックス
塗布装置Aに送り込まれて、その表面に噴流ポンプDに
よってフラックス6が塗布される。ここで、フラックス
6としては、1nc1.を主成分とするものを用いる。
フラックス6を塗布されたチューブ1は、次に予熱装置
Bに送入される。この予熱装置BはガスバーナEによっ
てチューブ1を100〜200℃程度の温度に予熱する
。次いで、チューブ1は溶融メッキ装置Cに送入される
。この溶融メッキ装置Cでは、溶融メッキを行なうZn
−Al合金3゛をその融点以上に加熱して、Zn−Aj
!合金3“を溶融状態に維持している。ここで、Zn−
Al合金3゛の共晶成分(Zn95wt%−Al5wt
%)の場合、その融点は382℃である。
溶融メッキ方式として、本例では噴流ポンプFによって
供給されるZn−A6合金3゛の噴流中にチューブ1を
通すことによ、って、チューブ1の表面にZn−A42
合金3゛を溶融メンキする。従来用いられていたAj!
−3i系合金の共晶成分の融点(577℃)に比してZ
n−Al合金3′の融点ぼ大幅に低下できるので、実際
の製造工程上、作業がし易くなり、作業性が向上する。
なお、Zn−A42合金3゛はZn量が減少すると融点
が高くなり、溶融メッキの作業性が低下するので、Zn
量は60wt%(Zn60wt%場合、Zn−Al合金
の融点は約550℃)以上とすることが好ましい。ここ
で、Zn−Al合金3′ とは、ZnおよびAnを主成
分とするものであるが、不可避的不純物をある程度含有
していることはもちろんであり、また必要に応じZn、
Ai!以外の適宜の成分を多少添加してもよい。
第4図は上記Zn−Aj!合金3′を被覆したチューブ
lの横断面を示す。Zn−Am!合金層3で表面を覆わ
れたチューブ1は、その後、所定の間隙を保って蛇行状
に折り曲げて熱交換器本体部分を形成し、次にチューブ
1の平行部間にフィン2を挿入し、治具で固定保持した
後、前述の溶融メッキ時に用いたフラックスと同じフラ
ックスをスプレーにてチューブ1とフィン2の組付体に
塗布する。
次に、この組付体を450℃〜500℃に保たれた加熱
炉内で約10分間加熱し、Zn−Al合金層3を溶融さ
せることによってチューブ1とフィン2との接合を完了
する。
前述のフラックスはZnCj!、を主成分とするもので
あって、腐食性を有しているので、上記の接合工程終了
後に組付体を水洗により洗浄してフラックス残渣を除去
する。
コルゲートフィン2の肉厚は、従来のフィン表面にろう
材のクラッド層を設ける方法によれば、ろう材中のSi
成分に由来する前述の座屈強度低下現象のために最低限
0.13mmを保つ必要があったが、本発明製法によれ
ば、この種の座屈現象はほとんど起こり得ないので、肉
厚のより薄いフィン2を用いても、フィン2とチューブ
lを良好に接合し得る。
そこで、フィン2の肉厚を0.16〜0.06mmの範
囲でさまざまに変えた場合に、フィン接合時の座屈現象
がどのくらいの厚さ以下になった時、起こり始めるか従
来の熱交換器の製法と、本発明の製法とを比較しつつ実
験を行なった。第1表はその実験結果を示すものである
(以下余白) 第1表 〈フィンの接合実験結゛果〉 この第1表から明らかなように、フィンの表面にあらか
じめろう材をクラッドしてお〈従来法では、フィン肉厚
が0゜12mm以下に下がると確実に座屈が起こうたの
に対して、本発明の製法によった場合には、フィン肉厚
が0.06mm以下に下がった時、初めて座屈を生じる
ことがわかり、本発明の製法が製品の軽量化に大きく役
立つことが実証された。
次に、熱交換器の製法と製品の耐食性との関連について
、特に腐食の最も生じやすいチューブ1の屈曲部分に着
目して評価テストを行った結果を下記第2表A−Bにま
とめた。
(以下余白) 第2表B チューブの腐食試験結果(従来品)上表にお
ける材料組成の数字はwt%を示す。
テストは3種類のチューブ材料を用い、それぞれ従来製
法と本発明製法によって熱交換器を作り、J I S 
DO201に規定する腐食試験(cASS試験法)を試
みた。上記第2表A、Bに明らかなように、従来製法に
よった製品はチューブの材質の如何にかかわらず、テス
ト開始後300〜500時間後に、チューブ1の屈曲部
から漏れが生じ始めたのに対して、本発明の製法による
ものは、テストした3種類の材質のいずれについても、
700時間経過後においても冷媒洩れが認められず、耐
食性の優秀さを確認することができた。
上記の実施例は、自動車搭載用空調機の熱交換器に関す
るものであるが、これと同種の構造をもったさまざまな
熱交換器についても本発明を同様に適用できることはも
ちろんである。また上記実施例では、チューブ1を蛇行
状に曲げ加工する前にZn−Al合金3′を溶融メッキ
しているが、チュー・ブ1を蛇行状に曲げ加工した後に
、チューブ1の表面にZn−Al合金3゛を溶融メッキ
してもよい。
(発明の効果) 上述したように本発明によれば、フィン接合時にSi成
分によってコルゲートフィンが座屈しやすくなるという
現象を解消できるので、フィンの薄肉化が可能となり、
熱交換器の軽量化を図ることができる。
しかも、Zn−Al合金層はチューブ材に比して電極電
位が十分環であり、犠牲腐食効果を有しており、またチ
ューブ全面に亘って施されているので、従来のような特
別の後工程を要することなく、チューブの耐食性を大幅
に向上できる。
また、Zn−Aj!合金は、従来のAl−3i系ろう材
より融点が低いため、多穴チューブの表面に比較的低温
度にて溶融メッキ等により容易に被覆することができ、
作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の製法によって作られた熱交換器の斜視
図、第2図は第1図に示す熱交換器においてチューブの
折り曲げ形状を示す一部断面斜視図、第3図は本発明製
法の一実施例を示す工程概要図、第4図は本発明製法に
よりZn−Aj!合金層を被覆したチューブの横断面図
である。 1・・・チューブ、2・・・フィン、3・・・Zn−A
l合金層、3゛・・・Zn−Al合金、A・・・フラッ
クス塗布装置、B・・・予熱装置、C・・・溶融メッキ
装置。 代理人弁理士  岡 部   隆 第1図 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)押出し加工により多数の穴を有するアルミ
    ニウム製チューブを成形し、 (b)該チューブの表面にZn−Al合金を被覆し、(
    c)このZn−Al合金の被覆工程の前後のいずれかに
    おいて前記チューブを蛇行状に折り曲げ、(d)前記チ
    ューブの平行部間にアルミニウム製コルゲートフィンを
    挿入した後、 (e)前記Zn−Al合金の溶融温度に加熱して前記チ
    ューブと前記コルゲートフィンを前記Zn−Al合金層
    を介して一体に接合することを特徴とするアルミニウム
    熱交換器の製法。
  2. (2)前記Zn−Al合金を溶融メッキにより前記チュ
    ーブの表面に被覆することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のアルミニウム熱交換器の製法。
  3. (3)前記Zn−Al合金におけるZn含有量が60w
    t%以上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    または第2項記載のアルミニウム熱交換器の製法。
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