(57)【要約】【課題】偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造において、チューブ製造用板状体の製作時の隆起加工を容易にするとともに隆起加工用工具の摩耗を抑制する。【解決手段】アルミニウム板(11)の一方の面に、長手方向に沿って仕切壁形成部(15)を隆起させてチューブ製造用板状体(10)とし、このチューブ製造用板状体(10)を曲げ加工して幅方向の端部どうしを接合することによりチューブを成形するとともに、前記仕切壁形成部(15)を接合してチューブ内を複数の熱交換媒体通路に仕切る偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造方法であって、前記チューブ製造用板状体(10)における接合予定部(15)にろう材およびフラックスを付着させた後に曲げ加工してチューブを成形する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム板の一方の面に、長手方向に沿って仕切壁形成部を隆起させてチューブ製造用板状体とし、このチューブ製造用板状体を曲げ加工して幅方向の端部どうしを接合することによりチューブを成形するとともに、前記仕切壁形成部を接合してチューブ内を複数の熱交換媒体通路に仕切る偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造方法であって、
前記チューブ製造用板状体における接合予定部にろう材およびフラックスを付着させた後に曲げ加工してチューブを成形することを特徴とする熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項２】
前記チューブ製造用板状体は、熱交換媒体通路の内壁となる面にインナーフィンが隆起してなる請求項１に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項３】
前記チューブ製造用板状体は、幅方向の両端部および中央部に側壁形成部が隆起してなる請求項１または２に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項４】
前記ろう材およびフラックスの付着を、粉末ろう材および粉末フラックスにバインダーを混合したろう材混合物を塗布することにより行う請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項５】
前記ろう材混合物をローラで塗布する請求項４に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項６】
前記ろう材およびフラックスの付着を、粉末ろう材および粉末フラックスを高速で噴射することにより行う請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項７】
前記粉末ろう材の平均粒径が３〜５０μｍである請求項４〜６のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項８】
前記ろう材がＡｌ−Ｓｉ系合金である請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項９】
前記アルミニウム板は、心材の少なくとも一方の面が異種材料で被覆されたクラッド材であり、かつチューブの内面となる内皮材がろう材ではない請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項１０】
前記クラッド材の心材は、Ｍｇ濃度が０．２〜１．５質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金で構成されている請求項９に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項１１】
前記クラッド材は、チューブの外面となる外皮材として犠牲腐食材がクラッドされている請求項９または１０に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項１２】
前記クラッド材は、チューブの内面となる内皮材として、Ｍｎ：０．５〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金材がクラッドされている請求項９〜１１のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項１３】
前記クラッド材は、チューブの内面となる内皮材として、Ｍｎ：０．５〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｎ：０．３〜１．５質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金材がクラッドされている請求項９〜１１のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項１４】
前記ろう材およびフラックスを付着させたチューブ製造用板状体を曲げ加工してチューブに成形した後に加熱し、付着させたろう材およびフラックスを溶融させてろう付する請求項１〜１３のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれかに記載された方法により製造され、熱交換媒体通路の内壁にろう材およびフラックスが付着していない部分を有することを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項１６】
請求項１４に記載された方法により製造され、熱交換媒体通路の内壁に溶融したろう材が付着していない部分を有することを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項１７】
チューブ製作用板状体が内皮材を有するクラッド材で構成され、ろう付後の内皮材における平均結晶粒径が３０μｍ以上である請求項１６に記載の熱交換器用チューブ。
【請求項１８】
チューブとフィンとを交互に重ねて配置するとともに、前記チューブにヘッダータンクを連結した状態でコア部を仮組みし、仮組みしたコア部を加熱して前記チューブとフィン、およびチューブとヘッダータンクをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブとして請求項１５に記載の熱交換器用チューブを用い、
前記加熱により、チューブ製作用板状体に付着させたろう材およびフラックスを溶融させて熱交換器用チューブのろう付を行うことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブ製作用板状体の曲げ加工によって製作される偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造方法、ならびにその関連技術に関する。
【０００２】
本明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」の語は純アルミニウムおよびアルミニウム合金の両方を含む意味で用いられる。
【背景技術】
【０００３】
偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造方法として、アルミニウム板の一面側に、溝付ロールによる圧延、金型成形、ロール成形等により複数の仕切壁形成部等を隆起させてチューブ製造用板状体とし、このチューブ製造用板状体をヘアピン状に折り曲げて縁部をろう付してチューブ状に形成するとともに、突き合わせた仕切壁形成部をろう付してチューブ内を複数の熱交換媒体通路に仕切る方法が知られている。また、前記チューブ製造用板状体にはインナーフィンとなる突起を隆起させることもある。この製造方法によれば、チューブの薄肉化が可能であり、ひいては熱交換器の小型軽量化が可能である（特許文献１、２参照）。
【０００４】
また、熱交換器用チューブの強度、耐食性、ろう付性を向上させるために、材料のアルミニウム板として、心材にＺｎを含有する犠牲腐食材（外皮材）およびＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材（内皮材）をクラッドさせた３層クラッド材、あるいは心材と内皮材との間に中間材を設けた４層クラッド材を用いることが知られている（特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特開平６−２８１３７３号公報
【特許文献２】特開２００６−７８１６３号公報
【特許文献３】特許第２８４２６６７号公報
【特許文献４】特開２００７−９２１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した３層クラッド材または４層クラッド材でチューブ製造用板状体を製作する場合、内皮材（ろう材）側の面に仕切壁形成部を隆起させ、内皮材側を内側にして折り曲げ後に内皮材（ろう材）により縁部および仕切壁形成部の接合を行う。
【０００６】
一般に、平板素材から仕切壁形成部を隆起させる成形は材料に大きな負荷が加わる。しかも、クラッド材の仕切壁形成部を隆起させる面はＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材であるために加工性が悪く、隆起加工用の工具の摩耗が激しいという問題があった。また、クラッド材であるからインナーフィンもろう材に被覆されているので、ろう付によってろう材が流れると、インナーフィンの高さがろう材の厚さ分だけ低くなり、所期する熱交換効率が得られないという問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、チューブ製造用板状体の製作時の隆起加工を容易にするとともに隆起加工用工具の摩耗を抑制し、さらにインナーフィンの高さを確保できる熱交換器用チューブの製造方法、およびその関連技術の提供を目的とする。
【０００８】
また、本発明において、「熱交換器用チューブ」の語は、ろう付加熱前のチューブおよびろう付加熱後のチューブの両方の状態を表す語として用いられる。
【０００９】
即ち、本発明の熱交換器用チューブの製造方法およびその関連技術は、下記［１］〜［１８］に記載の構成を有する。
【００１０】
［１］アルミニウム板の一方の面に、長手方向に沿って仕切壁形成部を隆起させてチューブ製造用板状体とし、このチューブ製造用板状体を曲げ加工して幅方向の端部どうしを接合することによりチューブを成形するとともに、前記仕切壁形成部を接合してチューブ内を複数の熱交換媒体通路に仕切る偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造方法であって、
前記チューブ製造用板状体における接合予定部にろう材およびフラックスを付着させた後に曲げ加工してチューブを成形することを特徴とする熱交換器用チューブの製造方法。
【００１１】
［２］前記チューブ製造用板状体は、熱交換媒体通路の内壁となる面にインナーフィンが隆起してなる前項１に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１２】
［３］前記チューブ製造用板状体は、幅方向の両端部および中央部に側壁形成部が隆起してなる前項１または２に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１３】
［４］前記ろう材およびフラックスの付着を、粉末ろう材および粉末フラックスにバインダーを混合したろう材混合物を塗布することにより行う前項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１４】
［５］前記ろう材混合物をローラで塗布する前項４に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１５】
［６］前記ろう材およびフラックスの付着を、粉末ろう材および粉末フラックスを高速で噴射することにより行う前項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１６】
［７］前記粉末ろう材の平均粒径が３〜５０μｍである前項４〜６に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１７】
［８］前記ろう材がＡｌ−Ｓｉ系合金である前項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１８】
［９］前記アルミニウム板は、心材の少なくとも一方の面が異種材料で被覆されたクラッド材であり、かつチューブの内面となる内皮材がろう材ではない前項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００１９】
［１０］前記クラッド材の心材は、Ｍｇ濃度が０．２〜１．５質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金で構成されている前項９に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００２０】
［１１］前記クラッド材は、チューブの外面となる外皮材として犠牲腐食材がクラッドされている前項９または１０に記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００２１】
［１２］前記クラッド材は、チューブの内面となる内皮材として、Ｍｎ：０．５〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金材がクラッドされている前項９〜１１のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００２２】
［１３］前記クラッド材は、チューブの内面となる内皮材として、Ｍｎ：０．５〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｎ：０．３〜１．５質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金材がクラッドされている前項９〜１１のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００２３】
［１４］前記ろう材およびフラックスを付着させたチューブ製造用板状体を曲げ加工してチューブに成形した後に加熱し、付着させたろう材およびフラックスを溶融させてろう付する前項１〜１３のいずれかに記載の熱交換器用チューブの製造方法。
【００２４】
［１５］前項１〜１３のいずれかに記載された方法により製造され、熱交換媒体通路の内壁にろう材およびフラックスが付着していない部分を有することを特徴とする熱交換器用チューブ。
【００２５】
［１６］前項１４に記載された方法により製造され、熱交換媒体通路の内壁に溶融したろう材が付着していない部分を有することを特徴とする熱交換器用チューブ。
【００２６】
［１７］チューブ製作用板状体が内皮材を有するクラッド材で構成され、ろう付後の内皮材における平均結晶粒径が３０μｍ以上である前項１６に記載の熱交換器用チューブ。
【００２７】
［１８］チューブとフィンとを交互に重ねて配置するとともに、前記チューブにヘッダータンクを連結した状態でコア部を仮組みし、仮組みしたコア部を加熱して前記チューブとフィン、およびチューブとヘッダータンクをろう付する熱交換器の製造方法において、
前記チューブとして前項１５に記載の熱交換器用チューブを用い、
前記加熱により、チューブ製作用板状体に付着させたろう材およびフラックスを溶融させて熱交換器用チューブのろう付を行うことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
上記［１］に記載の発明にかかる熱交換器用チューブの製造方法は、偏平多穴型の熱交換器用チューブの接合に必要なろう材およびフラックスはチューブ製作用板状体に付着させるものであるから、チューブ製作用板状体の材料となるアルミニウム板にはチューブの内面となる側にろう材をクラッドさせておく必要がない。このため、チューブ製作用板状体の製作において、仕切壁形成部の隆起加工はろう材ではない面に施すので、加工性が良く隆起加工用工具の摩耗量を低減できる。また、隆起加工後にろう材を付着させると、ろう材で被覆されたクラッド材を隆起加工するよりもアルミニウム板（クラッド材においては心材）中に含有されるＭｇとろう材中のＳｉとの相互拡散が減少し、これらの相互拡散に起因するろう付性低下が抑制されて良好にろう付することができる。また、接合されない部分にはろう材およびフラックスを付着させる必要がないので、付着させない部位を設定することができる。
【００２９】
上記［２］に記載の発明によれば、熱交換媒体通路にインナーフィンが隆起した熱交換器用チューブが製造される。本発明ではろう材およびフラックスを付着させない部位を設定することができ、インナーフィンにこれらを付着させないことによって、隆起させたインナーフィンの高さをろう付後も維持できる。
【００３０】
上記［３］に記載の発明によれば、チューブ製作用板状体の製作時に側壁形成部を隆起
させることにより、偏平多穴型の熱交換器用チューブにおいて厚肉の側壁を形成することができる。
【００３１】
上記［４］［５］［６］の記載の各発明によれば、ろう材およびフラックスを接合予定部に選択的に付着させる方法として適している。
【００３２】
上記［７］に記載の発明によれば、粉末ろう材の粒子を効率良く付着させることができる。
【００３３】
上記［８］に記載の発明によれば、良好なろう付を達成できる。
【００３４】
上記［９］に記載の発明によれば、チューブ製作用板状体の材料となるアルミニウム板として、内皮材がろう材ではないクラッド材を用いることにより隆起加工時の加工性を保ちつつ、熱交換器用チューブにクラッドされた異種材料による特性を付与できる。
【００３５】
上記［１０］に記載の発明によれば、クラッド材の心材組成により、強度の高い熱交換器用チューブを製造することができる。
【００３６】
上記［１１］に記載の発明によれば、心材の外皮材として犠牲腐食材を有するクラッド材を用いることにより、耐食性に優れた熱交換器用チューブを製造することができる。
【００３７】
上記［１２］に記載の発明によれば、内皮材の組成により、強度およびろう付性に優れた熱交換器用チューブを製造することができる。
【００３８】
上記［１３］に記載の発明によれば、内皮材の組成により、強度が優れ、かつ特にろう付性に優れた熱交換器用チューブを製造することができる。
【００３９】
上記［１４］に記載の発明によれば、チューブ製作用板状体の接合予定部に付着させたろう材およびフラックスが溶融し、曲げ加工したチューブ製作用板状体の幅方向の端部どうし、および仕切壁形成部がろう付された熱交換器用チューブを製造することができる。
【００４０】
上記［１５］に記載の発明にかかる熱交換器用チューブは、上記［１］〜［１３］のいずれかに記載の方法によって製造されたろう付前のチューブであり、接合予定部ではない熱交換媒体通路の内壁にろう材およびフラックスが付着していない部分を有する。
【００４１】
上記［１６］に記載の発明にかかる熱交換器用チューブは、上記［１４］の方法によって製造されたろう付後のチューブであり、接合部ではない熱交換媒体通路の内壁に溶融したろう材が付着していない部分を有する。
【００４２】
上記［１７］に記載の発明にかかる熱交換器用チューブは、ろう付後の内皮材における平均結晶粒径が３０μｍ以上となされているため、良好にろう付されている。
【００４３】
上記［１８］に記載の発明によれば、熱交換器の製造において、熱交換器用チューブのろう付、熱交換器用チューブとヘッダーとのろう付、熱交換器用チューブとアウターフィンとのろう付を同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１に、本発明によって製造する熱交換器用チューブ(1)の一例を示す。この熱交換器用チューブ(1)は対向する上下の平坦壁(2)(3)と左右の側壁(4)(5)によってチューブ状に形成され、チューブ内が仕切壁(6)によって複数の熱交換媒体通路(7)に仕切られた扁平多穴型のチューブである。なお、説明の便宜上、図面における上下方向および左右方向をチューブの上下左右としているが、これらの方向はチューブの配置方向を限定するものではない。
【００４５】
前記熱交換器用チューブ(1)は、図２に示すように、帯状のチューブ製造用板状体(10)を曲げ加工し、当接部をろう付することにより製造されたものである。
【００４６】
チューブ製造用板状体(10)は、帯状の平板部(11)の一方の面に、長手方向に沿って複数種の隆起部を有する略板状体である。前記平板部(11)の中央部に右側壁(4)となる右側壁形成部(14)が突設され、この右側壁形成部(14)の左右の部分が下平坦壁形成部(12)および上平坦壁形成部(13)となされている。各平坦壁形成部(12)(13)には、所定間隔で仕切壁形成部(15)が突設され、隣接する仕切壁形成部(15)(15)間には上下の平坦壁形成部(12)(13)で交互に仕切壁形成部(15)よりも高さの低いインナーフィン(16)が突設されている。また、下平坦壁形成部(12)の端部に第１左側壁形成部(17)が突設され、上平坦壁形成部(13)の端部から内側に退入した部分に第２左側壁形成部(18)が突設されている。前記上平坦壁形成部(13)の端部は側壁覆い部(19)となされている。即ち、前記チューブ製造用板状体(10)は、平板部(11)の一方の面に、右側壁部(14)、第１左側壁形成部(17)、第２左側壁形成部(18)、複数の仕切壁形成部(15)、複数のインナーフィン(16)が突設され、前記仕切壁形成部(15)およびインナーフィン(16)が突設された領域が実質的に上下の平坦壁形成部(12)(13)である。以下の説明において、平板部(11)から突出する部分のうちの複数種を示す場合は「隆起部」と称する。
【００４７】
前記チューブ製造用板状体(10)は、平板を素材とし、この素材に前記隆起部(14)〜(18)を隆起させる加工を施すことにより製作される。
【００４８】
前記隆起部(14)〜(18)の隆起加工は、上下一組の圧延ロールを複数組直列に配列した圧延装置を用い、素材を圧延しながら隆起部(14)〜(18)を形成する方法を例示できる。
【００４９】
図３は、圧延装置における一組の圧延ロール(30)(31)による成形中の状態を模式的に示すものであり、図面の左右方向が素材(32)の幅方向を示している。各組の圧延ロール(30)(31)間の隙間間隔は、素材(32)の挿入側から出側に向けて素材(32)の厚さよりも狭くなるように設定されている。また、各組の圧延ロールは、平坦周面を有してチューブの外面側を成形するフラットな下側ロール(30)に対し、チューブの内面側を成形する上側ロール(31)には隆起部(14)〜(18)形成用の複数種の環状溝(33)(34)が形成されている（２つの環状溝のみ図示）。前記環状溝(33)(34)の形状は形成する隆起部(14)〜(18)に応じて異なる。配列した複数の上側ロール(31)は隆起部(14)〜(18)に応じた複数種の環状溝を有するが、いずれの環状溝も素材(32)の挿入側から出側に向けて溝幅が徐々に狭くかつ深くなるように設計され、最後のロールの溝形状がチューブ製造用板状体(10)の隆起部(14)〜(18)形状に対応する。
【００５０】
そして、上記構成の圧延装置に素材(32)を通すことにより、素材(32)は圧延作用によって肉厚が徐々に減じられるとともに、減肉分の金属が徐々に環状溝(33)(34)側に寄せられて隆起し、隆起部(14)〜(18)が成形される。
【００５１】
上述した溝付ロールによる圧延によれば、複数の形状の異なる隆起部を同時に隆起成形することができる。なお、本発明に用いるチューブ製造用板状体の製造方法は溝付ロールによる圧延に限定されるものではない。他の方法として、金型による隆起成形やロールによる隆起成形を例示できる。
【００５２】
前記チューブ製作用板状体(10)から偏平多穴型のチューブへの成形は曲げ加工により行い、曲げ加工によって当接した部分をろう付して接合することにより熱交換器用チューブ(1)となる。本発明においては、曲げ加工に先だって接合予定部にろう材およびフラックスを付着させる。このため、隆起部(14)〜(18)の隆起加工に供する素材(32)の加工面、換言すればチューブの内面となる面にろう材をクラッドしておく必要が無いので、隆起加工を容易に行え、加工用工具の摩耗も低減できる。
【００５３】
前記チューブ製作用板状体(10)から偏平多穴型の熱交換器用チューブ(1)への成形は、図１、２に参照されるように、以下の工程で行う。
【００５４】
前記チューブ製作用板状体(10)は、右側壁形成部(14)を中心にして下平坦壁形成部(12)と上平坦壁形成部(13)とを折り曲げ、最後にヘアピン状に折り曲げると、右側壁形成部(14)はそのまま右側壁(4)となる。また、第１左側壁形成部(17)と第２左側壁形成部(18)とが突き合わされ、さらに側壁覆い部(19)を曲げてかしめると、これらが密着して左側壁(5)を形成し、上下の平坦壁(2)(3)と左右の側壁(4)(5)によるチューブ形状となる。同時に、下平坦壁形成部(12)の仕切壁形成部(15)と上平坦壁形成部(13)の仕切壁形成部(15)がそれぞれに突き合わされて仕切壁(6)となり、チューブ内が複数の熱交換媒体通路(7)に仕切られる。また、インナーフィン(16)はどこにも当接することなく、熱交換媒体通路(7)の内壁に突出している。
【００５５】
前記チューブ製作用板状体(10)において、接合予定部は第１左側壁形成部(17)と第２左側壁形成部(18)の突き合わせ部、および仕切壁形成部(15)(15)の突き合わせ部であり、これらの隆起部(17)(18)(15)の先端面にろう材およびフラックスを付着させる必要がある。さらに、突き合わせた第１よび第２左側壁形成部(17)(18)の側面と側面覆い部(19)との間、右側壁形成部(14)の側面と折り曲げた上下の平坦壁形成部(12)(13)との間もろう付することが好ましい。また、接合されない部分にはろう材およびフラックスを付着させる必要がないので、付着させない部位を設定することができる。本実施形態において、前記チューブ製作用板状体(10)において、付着させない部位はインナーフィン(16)である。
【００５６】
ろう材の種類は限定されないが、良好なろう付を達成できるＡｌ−Ｓｉ系合金が好ましく、Ｓｉ：６〜１５質量％を含有するＡｌ−Ｓｉ系合金を例示できる。具体的には、ＪＩＳ  Ａ４３４３やＪＩＳ  Ａ４０４５を例示できる。また、ろう材としてＳｉ単体を使用することができる。Ｓｉ単体を付着させた場合も、加熱により母材のＡｌとＡｌ−Ｓｉ合金を形成するため、実質的にＡｌ−Ｓｉ合金ろう材を用いたと同等にろう付されるからである。また、単体のＡｌと単体のＳｉとを混合して用いることもできる。
【００５７】
また、フラックスの種類は限定されないが、非腐食性であり、熱交換器用チューブ(1)の耐食性を高め得る点で、ＫＡｌＦ４、ＣｓＦ、ＫＺｎＦ３、ＫＦ、ＡｌＦ３、Ｋ２ＡｌＦ５、Ｋ３ＡｌＦ６、ＺｎＦ２、ＬｉＦ、ＢｉＦ３等のフッ化物系フラックスが好ましく、特にフラックス残渣が非腐食性である点でＫＡｌＦ４およびＣｓＦのうちの少なくとも一方を用いることが好ましい。これらのフラックスは１種を単独で使用することも、ろう付温度に適した融点となるように複数種を混合して使用することもできる。
【００５８】
付着方法は、付着部位を任意に設定でき、接合予定部に選択的に付着させることができる方法が好ましい。このような付着方法として、塗布または高速噴射法を例示できる。
【００５９】
前者は、粉末状のろう材およびフラックスをバインダーと混合して、液状またはペースト状とし、このろう材混合物を接合予定部に塗布する方法である。バインダーは接着力が強くろう付炉中で蒸発または燃焼しやすいものが適しており、アクリル系、パラフィン系、ポロエチレン系の樹脂を例示できる。図４に示すように、前記チューブ製作用板状体(10)と同等幅とローラ(35)を用いると右側壁形成部(14)、仕切壁形成部(15)、第１および第２左側壁形成部(17)(18)の先端面に同時に塗布することができ、これらの隆起部(14)(15)(17)(18)の先端面以外の部分にろう材混合物(36)が付着することもない。インナーフィン(16)はこれらの隆起部(14)(15)(17)(18)よりも高さが低いのでろう材混合物(36)は付着しない。このとき、チューブ製作用板状体(10)を隆起部(14)(15)(17)(18)が下向きになるように配置し下側に配置したローラ(35)で塗布すれば、過剰分のろう材混合物(36)はローラ(35)側に落下するので、隆起部(14)(15)(17)(18)間の凹みに流れ込むことなく隆起部(14)(15)(17)(18)の先端面のみに付着させることができる。
【００６０】
なお、右側壁形成部(14)の先端面はろう付されないが、先端面に付着させたろう材が溶融すると、右側壁形成部(14)の側面と折り曲げた上下の平坦壁形成部(12)(13)との間に入り込んでこの部分のろう付に供される。また、第１左側壁形成部(17)および第２左側壁形成部(18)の先端面に付着させたろう材は、突き合わせ部のろう付に供され、さらに左側壁形成部(17)(18)の側面と側面覆い部(19)との間も入り込んでこの部分のろう付にも供される。
【００６１】
また、図４の塗布装置は、容器(37)内のろう材混合物(36)にローラ(35)の一部が浸かるようにローラ(35)を配置する一方で、ローラ(35)の上方にチューブ製作用板状体(10)を隆起部(14)(15)(17)(18)が下向きに突出するように配置し、ローラ(35)を回転させつつチューブ製作用板状体(10)を長手方向に移動させることにより連続的に塗布している。また、落下したろう材混合物(36)は容器(37)内に回収される。付着させるろう材とフラックスの割合はろう材混合物(36)を調製する際に調節でき、付着量はろう材混合物(36)の粘度、塗布回数等によって調節することができる。チューブ製作用板状体(10)の進路上に複数組の上記塗布装置を配置すれば、複数回の塗布を行っても余分な時間を要しない。
【００６２】
また、表面に突起や溝を設けたローラを用いれば、隆起部(14)(15)(17)(18)の側面、側面覆い部(19)、インナーフィン(16)を除く平坦壁形成部(12)(13)の壁面にも塗布することができる。また、各隆起部毎にローラを設置しても良いし、ローラ以外の塗布具を用いても良い。
【００６３】
後者の高速噴射法とは、粉末ろう材および粉末フラックスを高速で噴射し、粒子を接合予定部に衝突させてバインダーを介さずに付着させる方法である。具体的には噴射装置のノズルから粉末状のろう材およびフラックスをキャリアガスによって高速で噴射し、１００ｍ／ｓｅｃ以上の平均衝突速度で接合予定部に衝突させて付着させる。ろう材とフラックスと別々に付着させることもできるし、噴射材料としてろう材粉末とフラックス粉末の混合物を用いれば、これらを同時に付着させることができ、付着させるろう材とフラックスの割合は噴射材料における混合比率によって調節することができる。また、粒子を高速噴射するためのキャリアガスの種類は限定されないが、空気、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス等を例示できる。噴射用材料を酸化させないために、特に窒素ガスやアルゴンガス等の非酸化性雰囲気下で噴射することが好ましい。
【００６４】
また、付着方法がろう材混合物の塗布、高速噴射法のいずれの場合においても、前記粉末ろう材の好ましい平均粒径は３〜５０μｍである。粒径が大きすぎると付着しにくくなって付着効率が低下するおそれがある。また、高速噴射法の場合は、粒径が小さくなり過ぎると粒子の慣性力が小さくなり、チューブ製作用板状体(10)近くで流速が遅くなって付着効率が低下するおそれがある。特に好ましい粉末ろう材の平均粒径は３〜２０μｍである。また、同様の理由により、粉末フラックスの平均粒径は３〜２０μｍが好ましく、特に５〜１５μｍが好ましい。
【００６５】
チューブ製作用板状体の接合予定部にろう材およびフラックスを付着させ、チューブに成形した後にろう付加熱を行うと、各突き合わせ部はろう材およびフラックスによってろう付されて偏平多穴型の熱交換器用チューブが製作される。ろう材は接合予定部にのみ付着しているので、インナーフィン(16)はろう付後においても成形時と同じ高さが維持されている。即ち、内皮材としてろう材がクラッドされた従来の素材で製作して熱交換媒体通路全体がろう材で被覆されている場合とは異なり、ろう付によってろう材が流れてインナーフィンが低くなる、というような不都合は生じない。また、素材に隆起加工した後にろう材を付着させると、クラッド材のろう材被覆面を隆起加工するよりも素材（クラッド材においては心材）中に含有されるＭｇとろう材中のＳｉとの相互拡散が減少し、これらの相互拡散に起因するろう付性低下が抑制されて良好にろう付することができる。
【００６６】
本発明において、チューブ製作用板状体の隆起部形状は図示したもの限定されない。例例えば、図示例のチューブ製作用板状体(10)は側壁形成部(14)(17)(18)を隆起させることで側壁(4)(5)を厚肉化してチューブ強度を高めているが、側壁形成部を隆起させることなく平板を曲げ加工するだけでも側壁を形成することができる。また、仕切壁(6)は仕切壁形成部(15)の高さを高くして他方の平坦壁形成部に当接させるようにしても良い。さらに、インナーフィン(16)の有無や位置も限定されない。
【００６７】
本発明において、チューブ製作用板状体(10)を成形した後にろう材を付着させるのは、隆起部(14)〜(18)の隆起加工を容易に行うことが目的の一つである。
【００６８】
従って、既に隆起加工を完了したチューブ製作用板状体(10)において、接合予定部以外の部分にろう材およびフラックスを付着させることは任意に設定できる。換言すれば、本発明は少なくとも接合予定部にろう材およびフラックスを付着させれば良く、接合されない部分への付着は任意である。上述したチューブ製作用板状体(10)においては、隆起部(14)〜(18)を形成する面の接合されない部分、あるいは面の全体にろう材およびフラックスを付着させる場合も本発明に含まれる。また、インナーフィン(16)に付着させたろう材が溶融して流れても、隆起加工時に所要の高さに成形されているので、それ以上に低くなることはなくインナーフィン(16)による熱交換効率は確保される。本発明に用いる素材と従来の素材（内皮材としてろう材を合わせたクラッド材）とで同じ高さのインナーフィンを成形した場合、本発明品はろう付後も成形時に高さを確保できるが、従来品ではろう材の厚さ分が低くなる。従来の素材を用い、流れるろう材の厚さ分を見越してインナーフィンの高さを高く加工しようとすれば、ますます隆起加工が困難になるばかりである。従って、接合予定部以外の部分にろう材およびフラックスを付着させる場合も既に隆起加工の加工容易性という本発明の効果は得ており、かつインナーフィンに付着させた場合でさえもインナーフィン高さの確保という本発明の効果を得ることができる。
【００６９】
また、隆起加工の加工容易性という観点より、素材となるアルミニウム板は単層材に限定されず、隆起加工の加工性を低下させない限り、心材の少なくとも一方の面を異種材料で被覆したクラッド材を使用することとができる。即ち、チューブの内面となる内皮材としてろう材がクラッドされていない限り、クラッド材を用いて熱交換器用チューブに優れた特性を付与することができる。例えば、チューブの外面となる側には外皮材として犠牲腐食材を被覆したクラッド材を用いることが好ましく、かかるクラッド材の使用により耐食性を向上させることができる。また、チューブの内面となる側には内皮材として高強度のアルミニウム合金材で被覆したクラッド材を用いることが好ましく、かかるクラッド材の使用によりチューブの強度を向上させることができる。クラッド材は、心材の片面に外皮材または内皮材のどちらか一方のみを有する２層クラッド材、心材の両面に外皮材および内皮材を有する３層クラッド材のいずれでも用いることができる。
【００７０】
前記心材は、Ｍｇ濃度が０．２〜１．５質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金で構成されていることが好ましい。Ｍｇは強度を向上させるために添加され、０．２質量％未満では強度向上効果が少なく、１．５質量％を超えるとろう付性が低下する。Ｍｇ濃度の好ましい範囲は０．４〜１質量％である。また、前記アルミニウム合金には、熱交換器用チューブとしての特性を損なわない範囲で他の元素を添加することができる。上述したアルミニウム合金の組成は、単層材を構成するアルミニウム合金としても推奨できる。
【００７１】
前記外皮材となる犠牲腐食材は、ろう付後に心材を防食するために犠牲腐食させる層であり、ろう付後に心材の電位に対して卑な電位を有する層である。ろう付後に形成される層の表面電位が心材の電位に対して卑であれば、その組成は限定されないが、犠牲腐食材としてはＡｌ−Ｚｎ合金やＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金であることが好ましい。これらの合金において、Ｚｎは外皮材の電位を卑とする元素であり、Ｚｎ濃度は０．５〜４質量％が好ましい。０．５質量％未満では心材に対する防食効果が少なく、４質量％を超えると早期に腐食して長期的な耐食性が低下する。特に好ましいＺｎ濃度は０．６〜３質量％である。さらに、前記範囲内において、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金中の好適なＺｎ濃度はＡｌ−Ｚｎ合金中のＺｎ濃度よりも高い目となる。前記また、後者のＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金はＳｉ：６〜１５質量％を含有するろう材であっても良い。隆起加工を施すのは内皮材側の面であるから、外皮材としてろう材を有するクラッド材を使用しても隆起加工性を低下させることはない。
【００７２】
前記内皮材は、Ｍｎ：０．５〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金、またはＭｎ：０．５〜１．６質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．３質量％、Ｚｎ：０．３〜１．５質量％を含有し、残部が不可避不純物およびＡｌからなるアルミニウム合金で構成されていることが好ましい。これらの合金において、Ｍｎは強度を向上させるために添加され、０．５質量％未満では強度向上効果が少なく、１．６質量％を超えると成形性が低下して、隆起部の隆起成形が困難になる。特に好ましいＭｎ濃度は０．８〜１．５質量％である。Ｆｅは積極的に添加する元素ではなく、ろう付後の結晶粒を大きくして良好なろう付性を得るために規制する元素である。良好なろう付性を得るには０．３質量％以下に規制する必要があるが、０．０５質量％未満に規制するには材料コストが高くなる。特に好ましいＦｅ濃度は０．０８〜０．２質量％である。また、心材がＭｇ含有合金で構成されている場合、心材中のＭｇが付着させたろう材およびフラックス中に拡散し、Ｍｇとフラックスとの反応物が生成される。この生成物が増加するとろう付性を低下させろう付接合部の強度を低下させるおそれがある。このような事象に対し、内皮材用アルミニウム合金にＺｎを添加することにより、心材中のＭｇの拡散を抑制し、ろう付性を向上させることができる。Ｚｎ濃度は、０．３質量％ではろう付性向上効果が少なく、１．５質量％を超えるとろう付部の耐食性が劣化するおそれがある。特に好ましいＺｎ濃度は０．４〜１．２質量％である。前記アルミニウム合金には、熱交換器用チューブとしての特性を損なわない範囲で他の元素を添加することができる。
【００７３】
前記犠牲腐食材の厚さは２０〜８０μｍが好ましく、この範囲において最も優れた耐食性を得ることができる。前記内皮材の厚さは５〜５０μｍが好ましく、この範囲において小型軽量化と高強度とを兼ね備えたチューブを製造することができる。
【００７４】
また、前記内皮材はろう付後の平均結晶粒径が３０μｍ以上であることが好ましい。内皮材における結晶粒径が微細であると、ろう材による侵食が大きくなり、またろう材の流動性が低下するために、ろう付性が低下する。良好なろう付性を得るための特に好ましい平均結晶粒径は４０〜１００μｍである。
【００７５】
熱交換器用チューブのろう付加熱は、チューブ単独で行っても良いし、図５に示すように、成形した熱交換器用チューブをヘッダー等の他部材とともに仮組した状態で行っても良い。
【００７６】
図５に示す熱交換器(20)は、複数の熱交換器用チューブ(1)が相互間にアウターフィン(21)を介在させた状態で積層されるとともに、熱交換器用チューブ(1)の両端がヘッダー(22)に連通接続され、熱交換器用チューブ(1)、アウターフィン(21)、ヘッダー(22)がろう付けにより接合一体化されたコア部を有するものである。図中、(23)はサイドプレートである。
【００７７】
曲げ加工により成形した熱交換器用チューブ(1)とブレージンシートからなるアウターフィン(21)とを交互に積み重ねるとともに、熱交換器用チューブ(1)の両端をブレージングシートからなるヘッダー(22)の扁平孔に差し込んで仮組みする。この仮組物にフラックスを塗布し、加熱する。この加熱により、熱交換器用チューブ(1)はチューブ製作用板状体(10)に付着させたろう材およびフラックスが溶融し、第１左側壁形成部(17)と第２左側壁形成部(18)、突き合わせた仕切壁成形部(15)(15)が互いにろう付接合される。かつ、ヘッダー(22)のろう材層によって熱交換器用チューブ(1)とヘッダー(22)がろう付接合され、フィン(21)のろう材層によって、熱交換器用チューブ(1)とアウターフィン(21)がろう付接合される。
【実施例】
【００７８】
［実施例１、２］
単層のアルミニウム板（Ｍｇ：０．４質量％、残部：不可避不純物およびＡｌ）を図３の隆起部成形用の環状溝(33)(34)を有する上側ロール(31)とフラットな下側ロール(30)とを用いて圧延し、図２に示すチューブ製作用板状体(10)を製作した。チューブ製作用板状体(10)において、最も薄い部分の厚さが２５０μｍとなるように圧延した。
【００７９】
一方で、Ａｌ−１０質量％Ｓｉ合金ろう材（平均粒径：１０μｍ）ＫＡｌＦ４フラックス（平均粒径：５μｍ）とアクリル系樹脂バインダーを質量比で５：５：１の比率で混合し、液状のろう材混合物を調製した。
【００８０】
実施例１は、前記チューブ製作用板状体(10)の右側壁形成部(14)の先端面、仕切壁形成部(15)の先端面、第１および第２左側壁形成部(17)(18)の先端面、上下の平坦壁形成部(12)(13)におけるこれらの隆起部(14)(15)(16)(17)の近傍に、前記ろう材混合物をローラで塗布した。但し、インナーフィン(16)にはろう材混合物を塗布しなかった。
【００８１】
実施例２は、図４に示す塗布装置により、前記チューブ製作用板状体(10)の右側壁形成部(14)の先端面、仕切壁形成部(15)の先端面、第１および第２左側壁形成部(17)(18)の先端面にのみ、前記ろう材混合物を塗布した。
【００８２】
［実施例３］
実施例１、２と同じ方法で製作したチューブ製作用板状体(10)に対し、高速噴射法により粉末ろう材および粉末フラックスを付着させた。噴射材料として、平均粒径１０μｍのＡｌ−１０質量％合金と平均粒径５μｍのＫＡｌＦ４フラックスとを、質量比１：１で混合したものを用い、Ｎ２ガスにより高速噴射し、平均衝突速度３００ｍ／ｓｅｃで付着させた。付着部位は右側壁形成部(14)の先端面、仕切壁形成部(15)の先端面、第１および第２左側壁形成部(17)(18)の先端面、側壁覆い部(19)とした。
【００８３】
［比較例］
実施例１〜３の単層アルミニウム板と同一組成のＭｇ含有アルミニウム合金を心材とし、内皮材としてＡｌ−１０質量％Ｓｉ合金を合わせたクラッド材（内皮材のクラッド率：７％）に対し、実施例１〜３と同じ上側ロール(31)とフラットな下側ロール(30)とを用いて圧延し、図２に示すチューブ製作用板状体(10)を製作した。チューブ製作用板状体(10)において、最も薄い部分の厚さが２５０μｍとなるように圧延した。
【００８４】
実施例１〜３のチューブ製作用板状体(10)の製作工程および比較例のチューブ製作用板状体(10)の製作工程において、それぞれ３０００ｍの素材をロール圧延した後の上側ロール(31)の摩耗量を調べ、摩耗量が比較例の１／２以下であった場合をロール寿命が長いと評価し、表１において「○」で表した。
【００８５】
さらに、図１、２に参照されるように、実施例１〜３および比較例で製作した各チューブ製作用板状体(10)を曲げ加工して偏平多穴型の熱交換器用チューブ(1)に成形した。そして、図５に参照されるように、これらの熱交換器用チューブ(1)を、別途製作したあるアウターフィン(21)、ヘッダー(22)とともに、図５に示す熱交換器(20)のコア部を仮組みしてフラックスを塗布し、６００℃の窒素ガス雰囲気中で５分間加熱してろう付した。
【００８６】
ろう付後、下記の方法でろう付性を評価した。
【００８７】
（ろう付性）
目視観察とコア部内に８ＭＰａの内圧を加えた結果により下記の基準で評価した。
○：仕切壁および側壁が良好にろう付され、かつ内圧を加えてもチューブに膨れや破壊が発生しない。
△：ろう付部にＭｇとフラックスとの反応生成物が多く認められるが、内圧を加えてもチューブに膨れや破壊が発生しない。
×：仕切壁および側壁が良好にろう付されておらず、内圧を加えるとチューブに膨れまたは破壊が発生した。
【００８８】
表１に、熱交換器用チューブの製造方法の概略と評価結果を示す。
【００８９】
【表１】
2010112671.tif 000003
【００９０】
表１の結果より、実施例１〜３はチューブ製作用板状体の製造に際し、ろう材がクラッドされていない素材を用いることで隆起部(14)〜(18)を成形するための上側ロール(30)の摩耗量を低減でき、ろう付性も良好であることを確認した。
【００９１】
［実施例４〜９］
３層クラッド材を素材とし、内皮材側の面に実施例１〜３と同じ方法で隆起部(14)〜(18)を隆起成形してチューブ製作用板状体(10)を製作した。クラッド材の各層におけるアルミニウム合金組成は表２に示すものであり、外皮材のクラッド率は１．５％、内皮材のクラッド率は７％である。また、チューブ製作用板状体(10)において、最も薄い部分の厚さが２５０μｍとなるように圧延した。
【００９２】
各チューブ製作用板状体(10)の製作工程において、それぞれ３０００ｍの素材を圧延した後の溝付の上側ロール(31)の摩耗量を調べ、摩耗量が表１の比較例の１／２以下であるものをロール寿命が長いと評価し、表２において「○」で表した。
【００９３】
製作したチューブ製作用板状体(10)に対し、表２に示す粉末ろう材、平均粒径５μｍの粉末ＫＡｌＦ４フラックス、アクリル系樹脂バインダーを実施例１、２と同じ比率で混合してろう材混合物を調製し、ローラで塗布した。ろう材混合物の付着部位は右側壁形成部(14)の先端面、仕切壁形成部(15)の先端面、第１および第２左側壁形成部(17)(18)の先端面、側壁覆い部(19)とし、インナーフィン(16)には塗布しなかった。
【００９４】
実施例１〜３と同様に、製作した各チューブ製作用板状体(10)を曲げ加工して偏平多穴型の熱交換器用チューブ(1)に成形し、熱交換器(20)のコア部を仮組みしてフラックスを塗布し、６００℃の窒素ガス雰囲気中で５分間加熱してろう付した。
【００９５】
ろう付後、表１と同じ方法でろう付性を評価し、さらに耐食性および強度についても評価した。
【００９６】
（耐食性）
製作した各熱交換器に対し、ＡＳＴＭ−Ｇ８５−Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴ試験を実施した。腐食試験液は、ＡＳＴＭ  Ｄ１１４１による人工海水を作製し、この人工海水に酢酸を添加してｐＨ３に調製した腐食試験液を用いた。また、試験条件は０．５時間噴霧−湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを４８０時間実施して以下の基準で評価した。
【００９７】
○：クラッド境界部で腐食が止まっているもの
△：Ｚｎ拡散層内で腐食が止まっているもの
×：Ｚｎ拡散層厚さを超えて腐食したもの
【００９８】
（強度）
ろう付後のチューブに対し引張試験を行い、ＪＩＳ  Ａ３００３を基準として下記の基準で評価した。
◎：ＪＩＳ  Ａ３００３の１．５倍以上の引張強度を有する。
○：ＪＩＳ  Ａ３００３の１倍を越え１．５倍未満の引張強度を有する。
△：ＪＩＳ  Ａ３００３の１倍以下の引張強度を有する。
【００９９】
【表２】
2010112671.tif 000004
【０１００】
表２の結果より、チューブ製作用板状体の素材として内面側にろう材を含まないクラッド材を用いることにより、単層材を用いた場合と同様に、隆起部(14)〜(18)を成形するための上側ロール(30)の摩耗量を低減でき、かつ良好にろう付できることを確認した。そして、クラッドした外皮材により優れた耐食性が得られ、内皮材により高い強度および良好なろう付性が得られることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、チューブ製作用板状体を製作した後にろう材を付着させることで該板状体の製作を容易にするものであり、チューブ製作用板状体を材料とする偏平多穴型の熱交換器用チューブの製造に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の方法によって製造される熱交換器用チューブの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の熱交換器用チューブの製造方法において、チューブ製造用板状体を曲げ加工する工程を示す断面図である。
【図３】図２のチューブ製造用板状体の製造方法を示す図である。
【図４】図２の熱交換器用チューブにろう材およびフラックスを付着させる方法を示す斜視図である。
【図５】図１の熱交換器用チューブを用いた熱交換器の正面図である。
【符号の説明】
【０１０３】
1…熱交換器用チューブ
2…下平坦壁
3…上平坦壁
4…右側壁
5…左側壁
6…仕切壁
7…熱交換媒体通路
10…チューブ製造用板状体
11…平板部
12、13…平坦壁形成部
14…右側壁形成部（側壁形成部）
15…仕切壁形成部
16…インナーフィン
17…第１左側壁形成部（側壁形成部）
18…第２左側壁形成部（側壁形成部）
19…側壁覆い部
20…熱交換器
21…アウターフィン
22…ヘッダー
【図１】
2010112671.tif 000005
【図２】
2010112671.tif 000006
【図３】
2010112671.tif 000007
【図４】
2010112671.tif 000008
【図５】
2010112671.tif 000009