JPS63157759A - 積層型アルミニウム製熱交換器の製造方法 - Google Patents

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） 本発明はアルミニウムブレージングシートを成形し、積
層してコルゲートフィンと組合せた後ろう付けにより熱
交換器を製造する方法に関し、特にろう付は接合部のろ
う切れを防いだものである。

〔従来の技術〕

自動車用エバポレーター、オイルクーラー及びインター
クーラー等、積層型の熱交換器は熱伝導性及び耐食性に
優れ、成形性が良好で、かつ軽量なアルミニウム合金で
造られている。このような積層型熱交換器の中で代表的
なドロンカップ型熱交換器は第５図（イ）、（ロ）に示
すように、プレス成形したチューブシート（１４）を内
側の長手方向に流路（１５）、　（１Ｂ）が形成される
ように重ね合わせ、これを１ユニツトとして上下に積層
し、その両端に流路（１５）、　（１６）に通じる流路
（１７）、　（１８）を上下方向に形成し、ざらに積層
したチューブシート（１４）のユニット間にそれぞれコ
ルゲート加工したフィン（１９）を配置して構成されて
いる。

上記熱交換器のように複雑で、接合部の極めて多い場合
の一体化結合には一般に真空ろう付けが実施されており
、このためチューブシートには芯材の両面にろう材をク
ラッドしたブレージングシートを用いている。

ブレージングシートはＡｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｍｇ
系又はＡｌ−Ｍｎ−Ｍｇ−Ｃｕ系合金からなる芯材の両
面にＡｌ−５　ｒ　−Ｍｇ系合金からなるろう材を片面
当り７〜１５％のクラツド率で合せ圧延した後、冷間圧
延と焼鈍とを繰返して所望のシート厚さとし、ざらに最
終焼鈍を施して造られる。

このように造られたブレージングシートはチューブシー
トにプレス成形し、コルゲート加工したフィンと第５図
（イ）、（ロ）のように組み付けて治具により固定し、
上下から適当な圧力を加えて保持し、真空炉内に挿入し
た後、排気し、約６００℃の温度に加熱してろうを溶融
・流動させ、各部品間の接触部に集め、冷却・凝固して
接合させ一体化している。

このような真空ろう付けはろう材溶融時に、ろう材中か
らＭｇが急激に蒸発するため、ろう付性を阻害するＡｌ
２Ｏ３等の酸化皮膜の破壊及び還元が行なわれ、かつＭ
ｇは炉中に残留する酸素、水分等酸化性ガスを除去する
作用があり、ろう付は時のフラックスが不要である等の
特徴を有している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記真空ろう付けで製造されている積層型熱交換器のろ
う付は部で特に第５図（イ）、〈口）のようにチューブ
シート同士の重な゛り部の如き面接触している部分（第
５図中（２０）、（２１）　）ではろう付は加熱によっ
て溶融・流動したろう材が互いに接触している面の縁に
集まり、これが冷却・同化（以下フィレットと記す）し
て接合の役目を果しており、該フィレットの縦切断面の
表面形状は第６図に示すように滑らかな凹状（第６図中
（２２ａ）、（２２ｂ）、（２２ｃ）　）をなし、これ
が接触面の縁に連続して形成される。ところが上記フィ
レットはろう付は温度に加熱後、全範囲に亘って同時に
形成されるものではなく、接触面の縁に治って断続的に
溶融点が生じ、それらが次第につながって連続的なフィ
レットが形成されるため、フィレット部を観察するとフ
ィレットが接触面の縁に沿って連続しておらずとぎれて
穴のめいた箇所即ちろう切れ部が見い出される場合があ
る。

このようなろう切れが生ずると、ろう付けによって内側
に冷媒又は油の流路が形成されている場合は、接合部の
耐圧強度や疲労寿命の低下及び外部付着水の凍結により
ろう切れ部でクラックが発生して冷媒又は油の液洩れが
生じる場合があり問題となっている。外側フィレットの
ろう切れはおる程度トーチろう付等で補修可能であるが
、ろう切れの多い場所又は複雑な部分のろう切れは補修
が難しく、内側フィレットのろう切れは補修不可能であ
る。

（問題点を解決するための手段〕 本発明はこれに鑑み種々検討の結果、ろう切れ発生の原
因は接合部でブレージングシートを面接触させているた
め、ろう付は加熱時に面接触しているろう材中のＭ３の
蒸発が緩慢かつ微■となり、接触界面で酸化皮膜を還元
及び破壊する効果が十分でなく、特にろう付けにより内
側に流路が形成される場合の流路側では加熱により蒸発
したＭ３等が十分排気されないために滞り、従ってＭｇ
の蒸発速度が遅くなり、酸化皮膜の破壊が不十分となる
ことより、酸化皮膜が残り、ろう材の流動性を阻害する
ことを知見し、更に検討の結果、真空ろう付けで製造さ
れる積層型熱交換器の面接触した接合部のろう切れを防
止し、熱交換器の寿命を伸ばしたもので、Ａｌ又はＡｌ
合金芯材の両面にＡｌ−５　ｒ　−Ｍｇ系合金をろう材
としてクラッドしたアルミニウムブレージングシートを
成形し、これを積層してコルゲートフィンと組合せた後
、ろう付けして熱交換器を製造する方法において、本発
明の一つは積層するブレージングシートの互いに接合す
る面間に０．０５〜０．２ｍの間隙を設けてろう付けす
ることを特徴とするもので必り、本発明の他の一つは積
層するブレージングシートの互いに接合する面間に０．
０５〜０．２ｍｍのｌ？ｆｉ隙を設け、かつ互いに接合
する面の少なくとも一方に貫通孔を設けてろう付けする
ことを特徴とするものである。

しかして上記の面間隙を設ける一つの方法はブレージン
グシートの成形の際に少なくとも一方の接合面上の長手
方向に連続的又は断続的にリブを所望の高さに突出させ
るものであり、この間隙の大きさ即ちリブの高さはろう
材のクラツド率によって上記の如き適正な値に設定する
必要があるが、リブの平面形状は特に規定しない。他の
方法は接合面間に所望の厚さのスペーサーを接合面の長
手方向に一定の間隔で挿入して組みイ」けるものであり
、スペーサーの形並びに大きさは特に規定するものでは
ないが、材質は純Ａｌ又はろう材であるＡｌ−８ｉ　−
ＭＵＭ合金等のＡｌ合金を用いる。

また接合面に設ける貫通孔は、その形状並びに数は特に
限定するものではなく、接合面の大きざ等により適正な
ものとする必要がある。なお、このような接合部品はプ
レス成形により製作するためすべて同一形状のものであ
り、これらを組み付けるには冷媒用の流路を形成するよ
うに２つの接合部品の同一面同士を互いに向き合せて組
んだものを多数積層する。従って接合部品の接合面に設
ける上記貫通孔は接合部品のプレス成形面内で対称に設
けると、２つの接合部品の同一面を互いに向き合せて組
み付けたとき、貫通孔同士が重なってしまい、ろう付後
接合部に穴があいたことになってしまい強度低下等の原
因となるため、貫通孔は非対称に設けるのがよい。

（作　用〕 ブレージングシートの互いに接合する面間にすきまを形
成させるのは、ろう付は加熱時に接合面のろう材中のＭ
ｇの蒸発を活発に起こし、酸化皮膜の破壊を効率よく行
なわせるためであり、面間隙をＯ，ＯＳ〜０．２ａｉと
限定したのは面間隙が０．０５ｓ未満では蒸発したＭｇ
の排気が十分に行なわれないので、酸化皮膜が完全に破
壊されずに残り、ろう切れが発生するからであり、また
面間隙が０．２．を超えるとＭ７蒸発は十分活発となり
、酸化皮膜は除かれるが間隙が大き過ぎるため、通常の
ブレージングシー１〜では連続したフィレットを形成す
るにはろう材が不十分であり、その結果ろう切れ箇所が
発生してしまうからである。

次にブレージングシートを成形して、接合面間に面間隙
を設け、さらに少なくとも一方の接合面に貫通孔を設け
るのは蒸発するＭ３を該貫通孔を通して速やかに排気す
るためであり、その大ぎさは大きいほど排気の効果は大
きいが、冷媒等が流れる流路を形成している接合面の流
路側に貫通孔を設けた場合は、該貫通孔によって２つの
接合面の合わせ部分が現出するため、その部分から腐食
が進行する場合には早期に内側流路まで腐食が達し、液
洩れ等が発生して寿命が短くなってしまう。従って貫通
孔は接合面の流路側から遠い場所、即ち接合面の巾方向
の中央より外側部分に設けるのがよい。

〔実施例〕

ＪＩＳ　３００３合金（Ｍｎ１．２％、　ＣｕＯ，１２
％、残部Ａｌ＞を常法により溶解・鋳造して得られた６
０ｘ　１８０　Ｘ　１８０　ｍｍの鋳塊を片面５Ｉｒｖ
ｎずつ面前し厚ざ５０．とじた後、６００℃の温度で３
時間のソーキングを施し芯材とした。次にＪＩＳ　４０
０４合金（Ｓｉ１０％、Ｍｇ１．５％、残部Ａｌ）を上
記と同様に鋳造９面側後５００℃の温度で熱間圧延して
厚さ１０．７ｍのろう材、即ち皮材とし、該皮材を芯材
の両面に合せ５００℃の温度で熱間圧延し、その後冷間
圧延と最終焼鈍とを施して板厚０．６ｍのブレージング
シートを造った。

実施例（１） 上記ブレージングシートを第１図（イ）。

（ロ）に示すような中央部に排気口（１）を設け、かつ
７ランジ（２）の内縁に沿って１０＃の間隔で巾１＃、
長さくａ）１〜３ｍのリブ（３）を０．０２５〜０．１
ｍの高さに突出させたリブ付カップ（４）にプレス成形
し、これを２個内側に空間が形成されるようにそれぞれ
のフランジ（２）面に突出したリブ（３）を互いに付き
合せて組み合せたものを３段に積み重ね、上下から治具
で押えて各段の上下フランジ間に０．０５〜０．２ｍの
間隙を形成した。しかる後、真空度５×１叶５　ｔＯｒ
ｒ及び５　Ｘ　１０−４　ｔｏｒｒの真空中に６００　
’Ｃで３分間保持して真空ろう付けを施して一体化し、
３段の積層タンク状のもの（以下コアと記す）をそれぞ
れ１０個作製した。

実施例（２） 上記ブレージングシートを第４図に示すような中央部に
排気口（５）を設け、表面が平坦なフランジ（６）を有
する偏平カップ（７）にプレス成形した後、第２図（イ
）、（ロ）に示すように該カップ２個を内側に空間を形
成するようにそれぞれのフランジ（６）面同士を向い合
わせ、それら円形のフランジ（６）面の間に紬Ａｌ又は
Ａｌ−８１−Ｍｇ系合金からなる板厚０．０５〜０．２
で５Ｘ５ｍの寸法のスペーサー（８）４枚をそれぞれ等
間隔に配置して組み合せたものを３段に積み重ね、上下
から治具で押えて各段の上下フランジ間に０，０５〜０
．２．の間隙を形成した。

しかる後、実施例（１）と同一条件にて真空ろう付けを
施し、コアをそれぞれ１０個作製した。

実施例（３） 上記ブレージングシートを第３図（イ）。

（ロ）に示すような中央部に排気口（９）を設け、かつ
フランジ（１０）の内縁に沿って１０＃の間隔で巾１履
、長さ２Ｍ及び高さ０．０５．のリブ（１１）を突出さ
せ、さらにフランジ（１０）の巾方向の中央より外側部
分に直径１〜３ｍでフランジ（１０）の外縁に沿って５
〜１０＃の間隔（ｂ）を有した貫通孔（１２）を７ラン
ジ（１０）に設けたリブ・孔付カップ（１３）にプレス
成形し、これを２個内側に空間が形成されるようにそれ
ぞれのフランジ（１０）面に突出したリブ（１１）を互
いに付き合せて組み合せたものを３段に積み重ね、上下
から治具で押えて各段のフランジ間に０．１ｍの間隙を
形成した。しかる後実施例（１）と同一条件にて真空ろ
う付けを施し、コアをそれぞれ１０個作製した。

次に第４図に示すようなプレス成形した偏平カップ（７
）２個を内側に空間を形成するようにそれぞれのフラン
ジ（６）面同士を従来の方法に従い密着して組み合せた
ものを３段に積み重ね、上下から治具で押えた後、実施
例（１）と同一条件にて真空ろう付けを施し、コアをそ
れぞれ１０個作製した。

以上のように作製したコアについてろう切れ数及びフィ
レットの大きさを比較した。

ろう切れ数はコア各段のフランジ接合部の外縁に沿って
形成されている外側フィレットと接合部の内縁に沿って
形成される内側フィレットのそれぞれの表面を目視て！
しろう切れ箇所を数え、全段のろう切れ数を内側とタト
側で別々に合計し、ざらに１０個のコアについて全ての
ろう切れ数を内側と外側で別々に合計した数を第１表に
示した。

次にフィレットの大ぎさはコアの縦切断面を研摩後、フ
ランジ接合部に形成された外側フィレット表面と内側フ
ィレット表面との距離（第６図の１で示す）を６箇所の
フランジ接合部について測定し、ざらに１０個のコアの
全ての測定値を平均した値を第１表に併記した。

第１表から明らかなように、フランジの接合面にリブを
設けて積層したもの（Ｎ０１〜Ｎα６）、７ランジの接
合面間にスペーサーを挿入して積層したもの（Ｎ０７〜
Ｎα１０）及びフランジの接合面にリブを設け、かつフ
ランジ部に貫通孔をあけたもの（Ｎα１１〜Ｎα１４）
のろう付は後のろう切れ数はいずれの真空度においても
、従来例の場合と比較して極めて減少していることがわ
かる。

ざらに本発明実施例はいずれも従来例と比較してフィレ
ットの大きさが大きくなっており、ろう材の流動性が著
しく向上していることがわかる。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、面接触部でのろう付は性が
安定することから、積層型熱交換器の製造方法に使用す
ることでフィレット部の耐圧強度、疲労寿命及び耐凍結
割れ性が向上し、かつ補修作業が減少することから量産
性を著しく向上させる等工業上顕著な効果を奏するもの
でおる。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ〉、（ロ）は本発明の一実施例を示すもので
（イ）は側断面図、（ロ）は平面図、第２図（イ）、（
ロ）は本発明の他の実施例を示すもので（イ）は側断面
図、（ロ）は平面図、第３図（イ）、（ロ）は本発明の
さらに他の実施例を示すもので（イ）は側断面図、（ロ
）は平面図、第４図は偏平カップの側断面図、第５図（
イ）、（ロ）はドロンカップ型熱交換器を示すもので（
イ）は斜視図、（ロ）は側面図、第６図はろう付は接合
面のフィレットを示す説明図である。 １．５．９・・・・・・・・排気孔 ２．６．１０・・・・・・・・フランジ３．１１・・・
・・・・・・・リブ ４・・・・・・・・・・・・リブイ寸カップ７・・・・
・・・・・・・・偏平カップ８・・・・・・・・・・・
・スペーサー１２・・・・・・・・・・・・貫通孔 １３・・・・・・・・・・・・リブ・孔付カップ１４・
・・・・・・・・・・・チューブシート１５．１６・・
・・・・・・長手方向流路１７．１８・・・・・・・・
上下方向流路１９・・・・・・・・・・・・フィン ２０、２１・・・・・・・・面接触部 ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ　・・フィレット第１図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第
２図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）第５
図 （イ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ａｌ又はＡｌ合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ−Ｍ
   ｇ系合金をろう材としてクラッドしたアルミニウムブレ
   ージングシートを成形し、これを積層してコルゲートフ
   ィンと組合せた後、ろう付して熱交換器を製造する方法
   において、積層するブレージングシートの互いに接合す
   る面間に０．０５〜０．２ｍｍの間隙を設けてろう付す
   ることを特徴とする積層型アルミニウム製熱交換器の製
   造方法。
2. （２）　積層するブレージングシートの互いに接合する
   面の少なくとも一方にリブを突出させて、接合する面間
   に間隙を設ける特許請求の範囲第１項記載の積層型アル
   ミニウム製熱交換器の製造方法。
3. （３）　積層するブレージングシートの互いに積層する
   面間にスペーサーを挿入して、接合する面間に間隙を設
   ける特許請求の範囲第１項又は第２項記載の積層型アル
   ミニウム製熱交換器の製造方法。
4. （４）　Ａｌ又はＡｌ合金芯材の両面にＡｌ−Ｓｉ−Ｍ
   ｇ系合金をろう材としてクラッドしたアルミニウムブレ
   ージングシートを成形し、これを積層してコルゲートフ
   ィンと組合せた後、ろう付して熱交換器を製造する方法
   において、積層するブレージングシートの互いに接合す
   る面間に０．０５〜０．２ｍｍの間隙を設け、かつ互い
   に接合する面の少なくとも一方に貫通孔を設けてろう付
   することを特徴とする積層型アルミニウム製熱交換器の
   製造方法。
5. （５）　積層するブレージングシートの互いに接合する
   面の少なくとも一方にリブを突出させて、接合する面間
   に間隙を設ける特許請求の範囲第４項記載の積層型アル
   ミニウム製熱交換器の製造方法。
6. （６）　積層するブレージングシートの互いに接合する
   面間にスペーサーを挿入して、接合する面間に間隙を設
   ける特許請求の範囲第４項又は第５項記載の積層型アル
   ミニウム製熱交換器の製造方法。