(57)【要約】【目的】アルミニウム製フィンと銅製の伝熱管からなる熱交換器において、伝熱管の内面溝を潰すことなく製造できる熱交換器及びその製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとから構成される熱交換器であって、フィンは親水性及び半田濡れ性を備えた第１表面と、少なくとも親水性を備えた第２表面とを有し、チューブの外側表面と第１表面とは、Ｓｎ及びＺｎを含有する接合材を介して接合される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとから構成される熱交換器において、
上記フィンは親水性及び半田濡れ性を備えた第１表面と、親水性を備えた第２表面とを有し、
上記チューブの外側表面と上記第１表面とは、Ｓｎ及びＺｎを含有する接合材を介して接合されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとを接合して構成される熱交換器の製造方法において、
上記熱交換器を仮組みする第１工程は、
上記チューブの外側表面と接合される上記フィンの第１表面に半田濡れ性を付与する工程と、
上記フィンの第１表面及び／又は第２表面に親水性を付与する工程と、
上記チューブの外側表面に、上記フィンの第１表面を対向させて設ける工程と、
上記チューブの外側表面にＳｎを主成分とするＳｎ接合材を設け、上記フィンの第１表面にＺｎを主成分とするＺｎ接合材を設ける工程とを含み、
上記第１工程により仮組みされた熱交換器を構成する上記フィンと上記チューブを接合する第２工程は、
上記仮組みされた熱交換器を所定の温度で加熱処理する工程を含む、
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項３】
アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとを接合して構成される熱交換器の製造方法において、
上記熱交換器を仮組みする第１工程は、
上記チューブの外側表面と接合される上記フィンの第１表面に半田濡れ性を付与する工程と、
上記フィンの第１表面及び／又は第２表面に親水性を付与する工程と、
上記チューブの外側表面に、上記フィンの第１表面を対向させて設ける工程と、
上記チューブの外側表面上にＳｎを主成分とするＳｎ接合材を設け、さらにＳｎ接合材上にＺｎを主成分とするＺｎ接合材を設ける工程とを含み、
上記第１工程により仮組みされた熱交換器を構成する上記フィンと上記チューブを接合する第２工程は、
上記仮組みされた熱交換器を所定の温度で加熱処理する工程を含む、
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項４】
アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとを接合して構成される熱交換器の製造方法において、
上記熱交換器を仮組みする第１工程は、
上記チューブの外側表面と接合される上記フィンの第１表面に半田濡れ性を付与する工程と、
上記フィンの第１表面及び／又は第２表面に親水性を付与する工程と、
上記チューブの外側表面に、上記フィンの第１表面を対向させて設ける工程と、
上記フィンの第１表面上にＺｎを主成分とするＺｎ接合材を設け、さらに上記Ｚｎ接合材上にＳｎを主成分とするＳｎ接合材を設ける工程とを含み、
上記第１工程により仮組みされた熱交換器を構成する上記フィンと上記チューブを接合する第２工程は、
上記仮組みされた熱交換器を所定の温度で加熱処理する工程を含む、
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項５】
アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとを接合して構成される熱交換器の製造方法において、
上記熱交換器を仮組みする第１工程は、
上記チューブの外側表面と接合する上記フィンの第１表面に半田濡れ性を付与する工程と、
上記フィンの第１表面及び／又は第２表面に親水性を付与する工程と、
上記チューブの外側表面に、上記フィンの第１表面を対向させて設ける工程と、
上記チューブの外側にＳｎ及びＺｎを主成分とする環状の接合材を設ける工程とを含み、
上記第１工程により仮組みされた熱交換器を構成する上記フィンと上記チューブを接合する第２工程は、
上記仮組みされた熱交換器を所定の温度で加熱処理する工程を含む、
ことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項６】
請求項２〜４に記載の熱交換器の製造方法において、上記接合材はフラックス成分又はヤニ成分を含有したテープ半田である熱交換器の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の熱交換器の製造方法において、上記フィンは上記チューブの外側に複数形成されるものであって、上記環状の接合材は上記チューブに嵌められ、上記複数のフィンの間に設けられる熱交換器の製造方法。
【請求項８】
請求項２〜７に記載の熱交換器の製造方法において、上記加熱処理は上記仮組みした熱交換器を１８０℃から３００℃の温度に加熱する熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、熱交換器及び熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン等の空調機器や冷蔵・冷凍装置などに用いられる放熱部材として、内面溝を有する伝熱管の外側に複数のフィンを設けた熱交換器が使用されている。図９に、クロスフィン型の熱交換器を示す。伝熱管９１の内部を相変化しながら流れる冷媒と、フィン９２の間を流れる空気９３とを間接的に熱交換するものである。      
従来、伝熱管とフィンとの接合については、各種の方法が提案されている。例えば、図１０は機械拡管方式による伝熱管とフィンとの接合を示す図である。伝熱管１０１には、内面溝１０２が形成され、伝熱管１０１の外側には、伝熱管１０１の外径よりも僅かに径の大きいフィンカラー部１０３を有する複数のフィン１０４を伝熱管１０１に設け、伝熱管１０１の中に拡管プラグ１０５を挿入し、伝熱管１０１を内部から拡管して、フィンカラー部１０３と伝熱管１０１の外側面１０６とを密着させる。（特許文献１、２参照）
【０００３】
機械拡管方式以外にも、伝熱管とフィンとを半田付けやろう付けにより接合する方式や、クラッド材を用いて接合する方式も検討されている。（特許文献３、４、５参照）
またフィンの表面には、通常、熱交換器の特性を維持するため、親水性処理が施されている。親水性を付与する方法としては、アクリル、ポリビニルアルコールなどの有機系樹脂系、または、無機系シリカを含有した樹脂、水ガラスなどがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１６０３７４号公報
【特許文献２】特開２００６−９０６１２号公報
【特許文献３】特開２００７−１３６４９０号公報
【特許文献４】特開２００７−１８５７０９号公報
【特許文献５】特開平６−２０７２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、機械拡管方式による伝熱管とフィンとの接合は、伝熱管の内面に形成された内面溝（リブ）が、拡管プラグにより押しつぶされ、変形する問題がある。内面溝の変形は、伝熱管の熱伝達効率の低下を引き起こす問題がある。機械拡管方式を用いても、内面溝が押しつぶされないよう、さまざまな検討が行われているが、伝熱管とフィンとの密着性が弱くなったり、接合の工程以外の工程が増えコスト増を引き起こす等の問題がある。
また機械拡管方式に対し、半田付けやろう付け、クラッド材による接合方法は、伝熱管やフィンの材質によっては、接合条件に大きな制約が加わる。
【０００６】
通常、アルミニウム材を半田により加熱接合する場合には、活性かつ腐食性の強いフラックス処理が必要となる。さらに、アルミニウム材の融点より十分低い温度、例えば３００℃以下の接合は困難であり、また大気雰囲気炉での接合も極めて困難となる。
特許文献３には、アルミ材に半田濡れ性を向上させる表面処理することで、低温下におけるアルミフィンとアルミ伝熱管との接合を行うことが記載されている。しかし、表面処理を施したアルミ材であっても半田接合性は容易ではなく、例えばフィンと伝熱管との接合部に半田ペーストを精確に塗布する必要がある。そのため、熱交換器の製造コスト増加が避けられない問題となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、上記課題を解決し、内面溝の変形を防ぐと共に、伝熱管とフィンとの良好な接合を備える熱交換器、及び熱交換器の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の熱交換器は、アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとから構成される熱交換器であって、上記フィンは親水性及び半田濡れ性を備えた第１表面と、親水性を備えた第２表面とを有し、上記チューブの外側表面と上記第１表面とは、Ｓｎ及びＺｎを含有する接合材を介して接合されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の熱交換器の製造方法は、アルミニウムを主成分とする板状のフィンと、銅を主成分とするチューブとを接合して構成される熱交換器の製造方法であって、上記熱交換器を仮組みする第１工程は、上記チューブの外側表面と接合される上記フィンの第１表面に半田濡れ性を付与する工程と、上記フィンの第１表面及び／又は第２表面に親水性を付与する工程と、上記チューブの外側表面に、上記フィンの第１表面を対向させて設ける工程と、上記チューブの外側表面にＳｎを主成分とする接合材を設け、上記フィンの第１表面にＺｎを主成分とするＺｎ接合材を設ける工程とを含み、上記第１工程により仮組みされた熱交換器を構成する上記フィンと上記チューブを接合する第２工程は、上記仮組みされた熱交換器を所定の温度で加熱処理する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に拠れば、伝熱管の内面溝をつぶすことなく、伝熱管とフィンとの良好な接合を実現すると共に、コスト低減を可能とするものである
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１（ａ）は、本発明の熱交換器であって、第１の実施形態である加熱処理前の仮組み断面図を示す。
本実施の形態では、アルミ製のフィン（以下、Ａｌフィン）と伝熱管である銅製のチューブ（以下、Ｃｕチューブ）を用いてクロス型の熱交換器を構成した。
図１のＡｌフィン２は、Ｃｕチューブ３と接合される側の面（フィンの第１表面）４ａに、表面処理により半田濡れ性が付与されている。Ｃｕチューブ３の外側表面には、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３との半田接合のための、Ｓｎ−Ｚｎ成分を含む接合材１０が設けられる。
図１のとおり、Ａｌフィン２は、Ｃｕチューブ３に接合される接合部７と、接合部７に対してフィン付け根部８において略９０度の傾きが設けられた放熱部６とから形成される。
このように本実施の形態では、内面溝５を有するＣｕチューブ３に、Ａｌフィン２の接合部７を、表面処理された第１表面４ａがＣｕチューブ３に対向するように設けられることで、図９と同様のクロスフィン型の熱交換器１ａを仮組みしている。
Ａｌフィンは、表面処理されたＡｌ板材に、金型を用いたプレス成型、例えば、深絞り成型、伸びフランジ成型、張り出し成型、又はこれらの組合せにより、Ｃｕチューブが挿入される貫通穴が設けられて形成される。
本実施形態では、Ｃｕチューブ３の外側表面に形成される接合材１０は、内層がＳｎ、外層がＺｎの２層構造としてもよい。２層構造の接合材としては、例えば、Ｃｕチューブの表面に、純Ｓｎを電気メッキにより所定の厚さに形成し、その後、Ｚｎを電気メッキにより所定の厚さに形成されて設けられる。
【００１２】
熱交換器の耐食性要求としては、ＡｌフィンよりもＣｕチューブが優先されるので、Ａｌフィンを犠牲腐食させることでＣｕチューブの耐食性を向上させることを検討した。上記２層構造では、Ｃｕチューブ側にＳｎを主成分とするＳｎ接合材、Ａｌフィン側にＺｎを主成分とするＺｎ接合材を形成することで、Ａｌフィンの犠牲腐食によりＣｕチューブの耐食性を向上させる構造とした。これにより、相対的に、化学的に活性の高い（イオン化傾向の高い）金属であるＺｎがＡｌフィン側に設けられ、安定な（イオン化傾向の低い）金属であるＳｎがＣｕチューブ側に設けられる構造となるので、Ｚｎ接合材側、つまりＡｌフィン側から腐食が起こる構造が形成できると考えられる。
【００１３】
図１（ｂ）は、本発明の熱交換器であって、加熱処理後の熱交換器の断面図を示す。
仮組みした熱交換器１ａを、所定の温度を有する炉中に設けて加熱処理すると、Ｃｕチューブ３に形成された接合材１０のＳｎ成分と、Ａｌフィン２のＡｌ成分との間に半田接合の反応が起こり、図１（ｂ）に示す、半田接合層１５によりＡｌフィン２とＣｕチューブ３とが金属接合した熱交換器１ｂを得ることができる。
【００１４】
図２は、第２の実施形態の熱交換器の加熱処理前を示す断面図である。
本実施の形態の熱交換器２０では、Ａｌフィン２の第１表面４ａにＳｎ−Ｚｎ成分を含む接合材１２を形成している点で、第１の実施の形態と異なるものである。図２では、接合材１２は、Ａｌフィン２の第１表面４ａ前面に設けられているが、少なくとも接合部７とＣｕチューブ３との間に介在するように設けられればよい。
本実施形態においても、Ａｌフィン側を犠牲腐食させるために、Ａｌフィン２上に設けられる接合材１２は、Ａｌフィン側からＺｎを主成分とするＺｎ接合材を設け、さらにＺｎ接合材上にＳｎを主成分とするＳｎ接合材を設ける構成としてもよい。
【００１５】
図３は、第３の実施形態の熱交換器の加熱処理前を示す断面図である。
本実施の形態の熱交換器３０では、Ｃｕチューブ３の外側表面にＳｎ接合材３１を設け、さらにＡｌフィン２の第１表面４ａ上にＺｎ接合材３２を設ける点で、第１又は第２の実施形態の熱交換器と異なるものである。
【００１６】
図４は、第４の実施形態の熱交換器の加熱処理前を示す断面図である。
本実施の形態の熱交換器４０では、第１の実施形態のようにＣｕチューブ３の外側表面に電気メッキにより接合層を形成する代わりに、Ｃｕチューブ３の外側表面に、接合材をテープ状に形成した接合テープ１１が設けられる。図４に示すとおり、Ｃｕチューブ３に設けられた接合テープ１１は、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３との間に介在させるよう形成される。また接合テープ１１は、ヤニ入り・ヤニ無しのどちらでもよく、適宜、所定の厚さ、幅のものが選定される。一例として、テープサイズとして、テープ厚さ１０μｍ、テープ幅５ｍｍのものが使用され、Ｃｕチューブ３にテープ巻きにより巻きまわして設けられる。
接合テープ１１は、Ｚｎを主成分とするＺｎ接合材とＳｎを主成分とするＳｎ接合材の２層から構成され、本実施形態では、Ｓｎ接合材をＣｕチューブ側に、Ｚｎ接合材をＡｌフィン側に設ける構成とした。また、本実施の形態では、接合テープ１１をＣｕチューブ３に設ける際に、ある周回の接合テープ１１とその次の周回の接合テープ１１とは、重なる部分が小さくなるよう形成した。これは、Ａｌフィン側にＺｎ接合材が設けられる構成とすることで、Ａｌフィンの犠牲腐食を確実に行うためである。
本実施形態の変形例として、接合テープをＺｎ接合テープ、Ｓｎ接合テープの２種類を用いても良い。この場合、Ｃｕチューブの外側表面にＳｎ接合材テープを巻き回し、Ｓｎ接合材テープ上にＺｎ接合材が設けられるようにすればよい。また、Ｃｕチューブ側のＳｎ接合テープのみ、テープ間の隙間が生じないようテープを巻き回し、Ｚｎ接合テープは、隙間を生じるよう設けてもよい。
【００１７】
図５、図６は、それぞれ第５の実施形態、第６の実施形態の熱交換器５０、６０の加熱処理前を示す断面図である。第５、第６の実施形態では、加熱処理前の仮組みの際に、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３との間に、接合材を介在させない点で、これまでの実施形態と異なる。
【００１８】
まず、第５の実施形態では、Ｃｕチューブ３の外径と略同じ内径又はわずかに内径の大きいリング状の接合材１３を準備し、Ｃｕチューブ３の所定の位置に接合材１３を嵌めて、熱交換器５０の仮組みを行った。
図５では、接合材１３は各Ａｌフィン２の間に設けられ、付け根部８に近接する位置に設けられている。これは、付け根部８に近接して設けることで、仮組みした熱交換器５０を加熱処理して接合材１３を溶融させた際に、溶融した接合材１３がＡｌフィン２とＣｕチューブ３との間に、毛細管力により入り込む構造が好ましいからである。
【００１９】
第６の実施形態では、リング状の接合材１３に代わり、ワッシャ型の接合材１４を用いた点で、第５の実施形態と異なる。本実施の形態では、Ｃｕチューブ３の外径よりもわずかに内径の大きいＳｎメッキ付ワッシャ型の接合材１４を準備した。例えば、真鍮を主成分とするワッシャに厚さ１０μｍのＳｎメッキを施すことで、接合材１４が形成される。
接合材１４を、第５の実施形態と同様に、Ｃｕチューブ３の所定の位置に嵌めて、熱交換器６０の仮組みを行った。
図７は、第６の実施形態の変形例を示す。第６の実施形態の接合材１４（Ｓｎメッキ付ワッシャ）に加えて、Ｃｕチューブ３に接合材１０を設ける点で、第６の実施形態と異なる。接合材１０を設けることで、接合材１４だけの場合と比較し、接合不良の低減を図ることができる。
【００２０】
以上の実施形態では、第１表面にのみ表面処理を施したＡｌフィンを用いて説明したが、第２表面にも表面処理を施してもよい。また、表面処理の方法としては、メッキによるものだけでなく、蒸着やスパッタにより行うことができる。通常、金属を最表面にこれらの表面処理により形成すると、その表面状態は親水性となる。また、スパッタによる表面処理では、半田濡れ性を向上させる表面処理だけでなく、親水性の付与も同時に制御する上で好ましい方法であり、工程削減・コスト低減が期待できる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。表１は、各実施形態に基づく実施例をまとめ、後述する評価方法により各実施例におけるＡｌフィンとＣｕチューブとの接合結果を評価したものである。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
以下の実施例では、基本構造として、Ａｌフィン用板材として、厚さ０．１ｍｍのものを用意した。このＡｌフィン用板材の一方の面には、Ｎｉメッキ処理が施されている。Ｎｉメッキ処理としては、アルミ板材を酸洗し、Ｚｎ置換メッキを下地層として形成し、さらにＮｉメッキを所定の厚さに形成するものである。本発明の実施例では、Ｎｉメッキを１μｍとした。この場合、金属の最表面には圧延とは別途の製法により形成された金属層を有するため、アルミの表面状態は撥水でなく親水性となる。また、Ｎｉ層が形成されている半田濡れ性及び親水性の付与されたＡｌフィン用板材が用意できる。
通常の仕上げの圧延加工の施された無垢の金属板材の厚さ数１０ナノメートルの最表面層は、非晶質層（アモルフォスなど）を層となっており、このような表面層は金属表面を親水性でなく撥水性の表面状態となる。しかし、金属の再表面に圧延とは別途手法である、めっきなどにより金属層を形成すればその表面は、通常、親水性とすることができる。
なお、Ｃｕチューブは、内面に溝リブを有するエアコン用の銅製伝熱管である。外径はφ９．５２のものを使用した。
【００２４】
上記Ａｌフィン用板材から形成されるＡｌフィン（サイズ：５０ｍｍ×５０ｍｍ）を１０枚、Ｃｕチューブ（長さ：１００ｍｍ）を用いて、各実施形態に基づく熱交換器（実施例１〜４７）を作製した。Ａｌフィンは、予め半田濡れ性と親水性のための表面処理を施したＡｌ板材に、金型工具を用いたプレス成型、すなわち、貫通孔を開け、及び、曲げと折り曲げ変形による伸びフランジ成型により、Ａｌフィンは、Ａｌフィン用板材にＣｕチューブ挿通用の穴を形成することで、接合部と放熱部とが形成される。
図８に各実施例における熱交換器の評価方法を説明するための概要図を示す。熱交換器の仮組みにおいては、各フィンのピッチは５．５ｍｍ、Ｃｕチューブ３の一端側（図中Ｘ側）から、第１番目のフィンまでの距離を２５ｍｍとなるように仮組みした。このときの一端側のフィンと他端側のフィンの距離は略５０ｍｍである。
【００２５】
また、以下の実施例では、加熱処理のために、組み立て後にフラックス処理を施している。具体的には、千住金属のフラックス、型式ＥＳＲ−２５０を用いた。このフラックスはＲＭＡ（弱活性）仕様であり、塩素含有濃度０．０１５％相当の、腐食性、活性ともに弱いタイプのものである。
【００２６】
加熱処理の条件を、最大温度を１８０℃〜３００℃とし、最大温度までを５分で上昇させ、最大温度を１分保持するような温度プロファイルに設定した炉中加熱により、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３との接合を実施した。加熱処理を実施した炉は、両端が開放された連続炉である。炉中雰囲気は窒素を主成分とする雰囲気下に設定するが、炉の構造上、試料の加熱部は、大気成分よりもやや低い濃度の酸素を含む環境になっているものと考える。
【００２７】
実施例１−１６は、第１の実施形態に基づく熱交換器である。
実施例１−５では、接合材１０はＳｎ接合材とＺｎ接合材の２層からなる。例えば、実施例１では、Ｃｕチューブ３の外側表面に、純Ｓｎを電気メッキによりＳｎ接合材を１０μｍ形成し、さらにＺｎ接合材を電気メッキにより０．９μｍ形成した。実施例２−５についても同様に、Ｓｎ接合材とＺｎ接合材のメッキ厚の異なる条件のサンプルを形成した。
各実施例による熱交換器１ａを仮組みし、フラックス処理後、最大温度２５０℃の炉中加熱処理を行い、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３とを接合した。
実施例１−５では、Ｃｕチューブに形成されたＳｎ成分及びＺｎ成分と、Ａｌフィンのアルミニウム成分との間に半田接合の反応が起こり、図１ｂに示すようなＳｎ半田接合層１５が形成され、ＡｌフィンとＣｕチューブとが金属接合した構造の熱交換器が形成される。
【００２８】
実施例６−１０では、接合材１０としてＳｎ−１２ｗｔ％Ｚｎを用いた。具体的には、Ｃｕチューブ３の表面に、Ｓｎ−１２ｗｔ％Ｚｎを電気メッキにより形成し、５種類のメッキ厚（５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、６０μｍ）のものを準備した。各実施例による熱交換器１ａを仮組みし、フラックス処理の後、最大温度２５０℃の炉中加熱処理を行い、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３とを接合した。
【００２９】
実施例１１−２０は、第２の実施形態に基づく熱交換器である。
上記表面処理をしたＡｌフィン用板材の表面には、半田接合材を形成することができる。実施例１１−１５では、Ａｌフィンの表面処理された第１表面に、電気メッキにより純ＺｎからなるＺｎ接合材を形成し、Ｚｎ接合材上にＳｎ接合材を形成した。例えば、実施例１１では、Ａｌフィンの第１表面（半田濡れ性を有する面）に、Ｚｎ接合材を電気メッキで、１．５μｍ厚さに形成し、その後、純Ｓｎを厚さ１０μｍで設けることで、Ｓｎ接合材を形成した。実施例１２−１５も同様に、Ｚｎ接合材とＳｎ接合材の厚さが異なる条件のサンプルを作製した。
実施例１６−２０では、表１に示すように、半田濡れ性処理としてＮｉメッキの施された第１表面上に、Ｓｎ−１０ｗｔ％Ｚｎからなる接合材を形成した。実施例６−１０と同様に、５種類のメッキ厚（５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、６０μｍ）のものを準備した。各実施例による熱交換器２０を仮組みし、フラックス処理の後、最大温度２５０℃の炉中加熱処理を行い、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３とを接合した。
第２の実施形態に基づく各実施例では、Ａｌフィン上に形成されるＳｎ成分、Ｚｎ成分と、Ａｌフィンのアルミニウム成分、Ｃｕチューブの銅成分により半田接合の反応が起こり、ＡｌフィンとＣｕチューブが金属接合した構造の熱交換器が形成される。
【００３０】
実施例２１−３３は、第３の実施形態に基づく熱交換器である。
表１に示すように、実施例２１−３３では、Ｃｕチューブの接合材とＡｌフィンの接合材の材質及び厚さの異なるサンプルを作製した。そして、これまでの実施例と同様に、炉中加熱処理によりＡｌフィンとＣｕチューブとを接合し、熱交換器を形成した。
【００３１】
実施例３４−３５は、第４の実施形態に基づく熱交換器である。
実施例３４では、ヤニ無しのＳｎ−９ｗｔ％Ｚｎ合金、厚さ３０μｍの接合テープを、隣り合うテープ間に隙間が生じないようにＣｕチューブにテープ巻きした。その後、表１に示すような最大温度設定にて炉中加熱処理を施し、ＡｌフィンとＣｕチューブとを接合し、熱交換器を形成した。
【００３２】
実施例３５では、ヤニ入りの半田テープであるＳｎ−０．７Ｃｕ合金（ホーザンＨＳ−３７２）、厚さ４０μｍのものを用いた。これをＣｕチューブにテープ巻きにすることにより、Ｓｎ成分からなるＳｎ接合材をＣｕチューブの外側表面に形成した。さらに、Ｓｎ−９ｗｔ％Ｚｎを重ね巻きして設けた。接合テープは、隣り合うテープ間に隙間が生じないようＣｕチューブにテープ巻きした。
Ｓｎ−０．７Ｃｕ合金は、ヤニ入り半田であり、半田のヤニ成分は、塩素含有量が０．１ｗｔ％以下であり、かつ弱活性である。一方、Ｓｎ−９ｗｔ％Ｚｎはヤニ無しとした。
熱交換器の仮組み後は、表１に示す炉中加熱処理を行うことにより、ＡｌフィンとＣｕチューブとを接合した熱交換器が形成される。
【００３３】
実施例３６は、第５の実施形態に基づく熱交換器である。
接合材１３として、Ｃｕチューブの外径（φ９．５２）より内径の大きい半田リングを準備した。半田リングの形状は、内径：φ１０、外径：φ１３、リング太さ：φ１．５である。半田リングを構成する半田材は、Ｓｎ−９ｗｔ％Ｚｎのヤニ無しタイプを用いた。図５に示すように、接合材（半田リング）１３をＣｕチューブ３の外側で、ＡｌフィンとＡｌフィンとの間に挿入するよう（フィン付け根部８に位置するよう）熱交換器を仮組みし、その後、フラックス処理をし、同様に最大温度２５０℃の炉中加熱処理を行いＡｌフィンとＣｕチューブとを接合し、熱交換器を形成した。
炉中加熱処理により、接合材（半田リング）１３が溶融し、毛細管力によりフィン付け根部８から、接合材がＡｌフィン２とＣｕチューブ３との間に入り込むことで、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３とは、熱交換器として十分な接合面積を得ることができる。
【００３４】
実施例３７は、第６の実施形態に基づく熱交換器である。
接合材１４として、Ｃｕチューブの外径（φ９．５２）より内径の大きい半田メッキのワッシャを準備した。半田メッキ前のワッシャの形状は、内径φ１０ｍｍ、外径φ１５、厚さ０．２ｍｍであって、材質が真鍮のものを用いた。この真鍮のワッシャの両面に、接合材の厚さが１０μｍの厚さとなるよう、Ｓｎ−９ｗｔ％Ｚｎを全面にメッキすることで、接合材（半田メッキワッシャ）１４を形成した。図６に示すように、接合材（半田メッキワッシャ）１４をＣｕチューブ３の外側で、ＡｌフィンとＡｌフィンとの間に挿入するよう（Ａｌフィン１の第１表面の放熱部近傍に位置するよう）熱交換器を仮組みし、その後、フラックス処理をし、同様に最大温度２５０℃の炉中加熱処理により、ＡｌフィンとＣｕチューブとを接合し、熱交換器を形成した。
Ｓｎ−ＺｎメッキワッシャのＳｎとＺｎ成分を介して、アルミフィンとＡｌとＳｎとＺｎの間に半田接合反応が起こり、さらに、ＣｕチューブのＣｕとも半田が接触しており、ＡｌフィンとＣｕチューブとの間で金属接合が行われる。
炉中加熱処理の際に、接合材（半田メッキワッシャ）１４は溶融し、毛細管力によりフィン付け根部８から、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３との間に入り込むことで、Ａｌフィン２とＣｕチューブ３とは、熱交換器として十分な接合面積を得ることができる。
【００３５】
実施例３８は、第６の実施形態の変形例に基づく熱交換器である。
本実施例では、実施例２３で作製した厚さ１０μｍのＳｎメッキを施したＣｕチューブ及び実施例３７で準備したワッシャ（Ｓｎ−９ｗｔ％Ｚｎメッキ品）を用いた。図７に示すように、接合材１４をＳｎメッキが施されたＣｕチューブ３の外側に、Ａｌフィン２とＡｌフィン２との間に挿入されるよう熱交換器を仮組みする。その後、フラックス処理をし、同様に最大温度２７０℃の炉中加熱処理により、ＡｌフィンとＣｕチューブとを接合し、熱交換器を形成した。
【００３６】
加熱接合後の熱交換器におけるＡｌフィンとＣｕチューブの接合の評価方法を、図８を用いて説明する。
図８に示すように、Ｃｕチューブの一端側Ｘと、所定のＡｌフィンの端部Ｙとの間の電気抵抗値を測定し、仮組みした際の電気抵抗値と熱処理後の電気抵抗値とを比較することで、ＡｌフィンとＣｕチューブ３との接合を評価した。本発明における実施例では、一端側のＡｌフィンから６枚目のＡｌフィンを評価点に用いているが、他のＡｌフィンとしても同様の比較はできることは言うまでもない。
【００３７】
各実施例の評価結果を検討した。
実施例１−３８において、接合材が１０μｍ以上形成されているものは、ほぼ電気抵抗が低くなったことが確認でき、良好な接合が実現していると考えられる。実施例１を用いて、接合性・熱交換性能を確認したが、熱交換器として良好な結果が得られた。
次に、電気抵抗が増加した、実施例６、１６、２１の接合性及び熱交換性能を確認した。いずれの熱交換器においても、実用に耐えうる接合性・熱交換性能を有しているものであった。電気抵抗値にほとんど変化のなかった実施例２２については、接合性、熱交換性能の確認を省略したが、電気抵抗値が微増であった実施例で問題がなかったため、同様に熱交換器としての特性に問題がないものと考えられる。
【００３８】
尚、上記実施例においては、半田濡れ性を付与したアルミ板材として、Ｎｉメッキしたアルミ板材を用いた例で説明したが、半田濡れ性を有する状態であれば、Ｎｉメッキでなくてもよい。また、フィン厚さについても特に限定されるものではない。さらに、半田濡れ性を付与する表面処理を両面に施してもよい。特に、スパッタによる表面処理では、Ａｌフィン又はＡｌフィン用板材に半田濡れ性と、親水性を同時に付与することができるので、工程削減・コスト低減が可能となる。また、本発明構造が完成した後の工程にて、親水性付与をさらに強固にするために、追加として、従来手法である塗料系の材料をアルミフィンに塗布してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）第１の実施形態における加熱処理前の熱交換器の断面図である。（ｂ）第１の実施形態における加熱処理後の熱交換器の断面図である。
【図２】第２の実施形態における加熱処理前の熱交換器の断面図である。
【図３】第３の実施形態における加熱処理前の熱交換器の断面図である。
【図４】第４の実施形態における加熱処理前の熱交換器の断面図である。
【図５】第５の実施形態における加熱処理前の熱交換器の断面図である。
【図６】第６の実施形態における加熱処理前の熱交換器の断面図である。
【図７】第６の実施形態の変形例における加熱処理前の熱交換器の断面図である。
【図８】各実施例における熱交換器の評価方法を説明するための概要図である。
【図９】熱交換器（クロスフィン型）の基本構造を示す図である。
【図１０】従来の熱交換器におけるフィンと伝熱管との接合方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ａ  加熱処理前の第１の実施形態の熱交換器
１ｂ  加熱処理後の第２の実施形態の熱交換器
２  Ａｌフィン
３  Ｃｕチューブ
４ａ  フィンの第１表面
４ｂ  フィンの第２表面
５  内面溝
６  放熱部
７  接合部
８  フィン付け根部
１０  接合材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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