(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、少なくともフラックスを含む粒子を該フラックスの融点よりも５０〜１５０℃低い温度で噴射し、衝突させることにより、前記粒子を機械的に付着させるに際し、
前記フラックス粒子の含水量が２％以下であり、
前記噴射用フラックス粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と平均衝突速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、ｘ≧３、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２０、ｙ≦４５０、ｙ≦８．３３ｘ＋３２５を満たす領域内に存在することを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【請求項２】
前記フラックスはフッ化物系フラックスである請求項１に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項３】
前記フラックスはＫＡｌＦ４およびＣｓＦのうちの少なくとも一方を含む請求項２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項４】
前記少なくともフラックスを含む粒子は、フラックス粒子およびろう材粒子を混合したものである請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項５】
前記少なくともフラックスを含む粒子は、フラックス粒子およびＺｎ粒子を混合したものである請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項６】
前記少なくともフラックスを含む粒子は、フラックス粒子、ろう材粒子およびＺｎ粒子を混合したものである請求項１〜３のいずれか熱交換器用部材の製造方法。
【請求項７】
前記基材は押出材である請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【請求項８】
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、フィン、ヘッダータンクのいずれかとして、請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法で製作したものを用い、ろう付時の加熱によって付着させたフラックスを溶融させ、溶融したフラックスにより基材表面を活性化させてろう付を行うことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項９】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外面に、少なくともフラックスを含む粒子が機械的に付着してなり、請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用部材の方法で製造されたことを特徴とする熱交換器用部材
【請求項１０】
前記フラックス粒子の付着量が０．３〜３０ｇ／ｍ２である請求項９に記載の熱交換器用部材。
【請求項１１】
前記熱交換器用部材はチューブ、ヘッダータンク、フランジのいずれかである請求項９または１０に記載の熱交換器用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばろう付によって製作されるアルミニウム製熱交換器の構成部材として用いられ、特にろう付性を要求される部材に好適に用いられる熱交換器用部材の製造方法およびこの方法で製造した熱交換器用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム製熱交換器の製作においては、多数のろう付箇所があり、それらのろう付部位にフラックスが用いられる。
【０００３】
アルミニウム材の表面にフラックスを供給する方法としては、従来より、フラックスを水に懸濁させて塗布する方法が採用されている。しかし、かかる方法でフラックスを供給すると、ろう付前に水分を蒸発させる工程が必要であり、また凹凸部分や曲面部分に対してはフラックス懸濁液が付着しにくく所定量のフラックスを供給することが困難であった。
【０００４】
上記問題に対し、フラックスとろう付時に分解・揮発するバインダを配合したフラックス組成物を用いてフラックスの付着性を改善する技術（特許文献１）や、静電気によってフラックスを付着させる技術（特許文献２）が提案されている。
【特許文献１】特開平０９−２９４８７号公報
【特許文献２】特許第３６０３７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、バインダを用いる方法では、ろう付中にバインダがろう付炉を汚染するという問題がある。また、静電気によってフラックスを付着させる方法では、付着力が弱くハンドリング時にフラックスが落下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記のような技術的背景に鑑みてなされたものであって、バインダのようなろう付時に不要となる物質を介在させることなく、ろう付部位に所定量のフラックスを安定して付着させて、良好なろう付性が得られる熱交換器用部材の製造方法の提供を目的とする。
【０００７】
即ち、本発明の熱交換器用部材の製造方法、熱交換器の製造方法、および熱交換器用部材は下記［１］〜［１６］に記載の構成を有する。
【０００８】
［１］アルミニウムまたはその合金からなる基材の表面に、少なくともフラックスを含む粒子を該フラックスの融点よりも３０℃以上低い温度で噴射し、１００ｍ／ｓｅｃ以上の平均速度で衝突させることにより、前記粒子を機械的に付着させることを特徴とする熱交換器用部材の製造方法。
【０００９】
［２］噴射用フラックス粒子の平均粒径が３〜２５μｍである前項１に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１０】
［３］前記フラックス粒子の平均衝突速度が１００〜５００ｍ／ｓｅｃである前項１または２に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１１】
［４］前記噴射用フラックス粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と平均衝突速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、ｘ≧３、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２０、ｙ≦４５０、ｙ≦８．３３ｘ＋３２５を満たす領域内に存在する前項１〜３のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１２】
［５］前記少なくともフラックスを含む粒子を、該フラックスの融点よりも５０〜１５０℃低い温度で噴射する前項１〜４のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１３】
［６］前記フラックス粒子の含水量が２％以下である前項１〜５のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１４】
［７］前記フラックスはフッ化物系フラックスである前項１〜６のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１５】
［８］前記フラックスはＫＡｌＦ４およびＣｓＦのうちの少なくとも一方を含む前項７に記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１６】
［９］前記少なくともフラックスを含む粒子は、フラックス粒子およびろう材粒子を混合したものである前項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１７】
［１０］前記少なくともフラックスを含む粒子は、フラックス粒子およびＺｎ粒子を混合したものである前項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００１８】
［１１］前記少なくともフラックスを含む粒子は、フラックス粒子、ろう材粒子およびＺｎ粒子を混合したものである前項１〜８のいずれか熱交換器用部材の製造方法。
【００１９】
［１２］前記基材は押出材である前項１〜１１のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法。
【００２０】
［１３］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、フィン、ヘッダータンクのいずれかとして、前項１〜１２のいずれかに記載の熱交換器用部材の製造方法で製作したものを用い、ろう付時の加熱によって付着させたフラックスを溶融させ、溶融したフラックスにより基材表面を活性化させてろう付を行うことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【００２１】
［１４］アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外面に、少なくともフラックスを含む粒子が機械的に付着してなることを特徴とする熱交換器用部材
［１５］前記フラックス粒子の付着量が０．３〜３０ｇ／ｍ２である前項１４に記載の熱交換器用部材。
【００２２】
［１６］前記熱交換器用部材はチューブ、ヘッダータンク、フランジのいずれかである前項１４または１５に記載の熱交換器用部材。
【発明の効果】
【００２３】
上記［１］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、少なくともフラックスを含む粒子を機械的に付着させることができる。このフラックスを含む粒子は基材に対して機械的に付着しているのでハンドリング時に落下することなく所定量のフラックスを安定して供給でき、良好なろう付を達成できる。また、フラックス粒子はバインダーのような介在物を用いることなく付着させたものであるから、ろう付炉を汚染することもない。
【００２４】
上記［２］［３］［４］［５］に記載の各熱交換器用部材の製造方法によれば、フラックスを含む粒子を効率良く基材に付着させることができる。
【００２５】
上記［６］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、噴射用材料の流動性を高めてフラックスを含む粒子を均一に付着させることができる。
【００２６】
上記［７］［８］に記載の各熱交換器用部材の製造方法によれば、非腐食性フラックスを付着させることにより、耐食性に優れた熱交換器用部材を製造できる。
【００２７】
上記［９］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、噴射用材料の流動性を高めてフラックス粒子およびろう材粒子を均一に付着させることができるとともに、ろう付性を向上させることができる。
【００２８】
上記［１０］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、噴射用材料の流動性を高めてフラックス粒子およびＺｎ粒子を均一に付着させることができるとともに、犠牲腐食層を形成して耐食性を向上させることができる。
【００２９】
上記［１１］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、噴射用材料の流動性を高めてフラックス粒子、ろう材粒子およびＺｎ粒子を均一に付着させることができるとともに、ろう付性を向上させ、かつ犠牲腐食層を形成して耐食性を向上させることができる。
【００３０】
上記［１２］に記載の熱交換器用部材の製造方法によれば、基材のダイスラインを除去することができる。
【００３１】
上記［１３］に記載の熱交換器の製造方法によれば、ろう付加熱によって付着させたフラックスが溶融して基材の表面が活性化されるので良好なろう付を達成できる。
【００３２】
上記［１４］に記載の熱交換器用部材において、フラックスを含む粒子が機械的に付着されているから、ハンドリング時に落下することなく、ろう付加熱によりろう付部に適量のフラックスを供給して良好なろう付を達成できる。また、フラックス粒子はバインダーを介することなく付着しているので、ろう付炉を汚染することもない。
【００３３】
上記［１５］に記載の熱交換器用部材は、特に好適量のフラックスが供給されて良好なろう付を達成できる。
【００３４】
上記［１６］に記載の熱交換器用部材は、ろう付性の良いチューブ、ヘッダータンクまたはフランジである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明の熱交換器用部材は、基材の表面にフラックスを含む粒子を高速噴射によって付着させたフラックス付着層を有している。
【００３６】
本発明において、熱交換器用部材の種類は問わない。例えば図１に示した熱交換器(1)は、チューブ(2)とフィン(3)とが交互に積層されるとともに、前記チューブ(2)の端部をヘッダータンク(4)に連通接続され、チューブ(2)とフィン(3)、チューブ(2)とヘッダータンク(4)がろう付接合されることにより、コア部が形成されたものである。本発明の熱交換器用部材は、チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)のいずれにも適用でき、特にチューブ(2)およびヘッダータンク(4)を推奨できる。なお、図１の熱交換器(1)においては、最外側のフィン(3)にサイドプレート(5)がろう付されている。
【００３７】
本発明の製造方法は熱交換器用部材がろう付される前であれば適用でき、ろう付前の各々の熱交換器用部材に適用できるのはもちろん、フィン、チューブ、ヘッダ等の熱交換器用部材を製造する前の板材や管材等の材料に本発明を適用しても良い。また、図５に示すようなヘッダータンク支持部材のフランジ(6)に適用することもできる。
【００３８】
図２に、本発明の熱交換器用部材の一例として扁平多穴型の熱交換器用チューブ(2)を示す。前記熱交換器用チューブ(2)は、基材(2a)の対向する２つの平坦壁にフラックス付着層(10)を有する。
【００３９】
前記フラックス付着層(10)は、フラックスを含む粒子を基材(2a)に機械的に付着させることにより形成したものである。機械的付着とは、バインダーを介さずフラックス等の粒子が基材(2a)に直接付着している状態であり、例えばフラックスを含む粒子を高速噴射してフラックス等の粒子を基材(2a)に衝突させることにより機械的に付着させることができる。
【００４０】
上述したフラックス付着層(10)は、例えば噴射装置のノズルからフラックスを含む噴射用材料をキャリアガスによって高速で噴射し、基材(2a)の表面にフラックス等の粒子を衝突させて付着させることによって形成することができる。基材(2a)に衝突したフラックス等の粒子は衝撃によって扁平に変形した状態で機械的に付着し、少ない付着量でも均一なフラックス付着層(10)が形成される。噴射用材料における粒子は球状または付着した粒子よりも球状に近い形状であるが、扁平に変形して付着することで球状のままで付着するよりも広い面積を覆うことができる。その結果、均一なフラックス付着層(10)が形成され、ひいてはろう付部に対してフラックスを均一に供給することができる。
【００４１】
前記フラックス付着層(10)においてフラックスの種類は限定されないが、非腐食性であり、熱交換器用部材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。例えば、ろう付温度が５８０〜６２０℃の場合はＫＡｌＦ４またはＣｓＦを主体とする混合フラックスを用いる。前記フラックスの付着量は、ろう付部の活性化に必要な量として０．３〜３０ｇ／ｍ２が好ましく、特に２〜２０ｇ／ｍ２が好ましい。
【００４２】
フラックス粒子を噴射装置にスムーズに供給し、均一な噴射を行って均一なフラックス付着層を形成するには粒子の流動性が良好であることが好ましい。具体的には、粒子同士が離れていて塊になっていない状態であることが好ましい。アルミニウムのろう付に用いるフラックスは一般に吸湿性の高いものであり、含水量が多い場合は塊になりやすい。このため、フラックスの粒子を十分に乾燥させて粒子がばらばらに離れている状態にしておくことが好ましい。フラックス粒子がばらばらに離れていることでフラックス粒子を噴射装置に均一に供給でき、粒子が均一に噴射されて均一なフラックス付着層（１０）を形成することができる。具体的には、含水量が２％以下の状態、特に好ましくは１％以下の状態で噴射装置に供給することが好ましい。
【００４３】
また、噴射に供するフラックス粒子に流動性の良い粒子を混合しておくことで、噴射用材料の流動性を改善することができ、ひいては均一なフラックス付着層(10)を形成することができる。また、流動性を改善するための混合量として、フラックス粒子１００質量部に対して１０〜５０質量部を混合することが好ましく、特に好ましい混合量は２０〜３０質量部である。噴射用材料の流動性を改善するためにフラックスに混合する粒子として、ろう材粒子およびＺｎ粒子を例示でき、少なくとも一方を混合することによって流動性を改善することができる。
【００４４】
噴射用材料にろう材粒子および／またはＺｎ粒子を混合することにより、フラックス付着層はこれらを含む層となり、フラックス付着層に以下の機能を付与することができる。
【００４５】
本発明の熱交換器用部材は他の部材とろう付する部材であるから、基材の表面に付着させたろう材は接合用金属として機能し、ろう付性が向上する。ろう材組成は何ら限定されず、Ａｌ−Ｓｉ系合金を例示できる。接合用金属としてろう材を付着させる場合の好ましい付着量は、３〜８０ｇ／ｍ２であり、特に好ましい付着量は５〜５０ｇ／ｍ２である。但し、接合に必要なろう材は他の部材とともに供給することも別途供給することも可能であるから、フラックス付着層中のろう材が接合の必要量に満たない量であっても良い。接合に不足するろう材量であっても噴射材料の流動性を高める効果が得られるからである。
【００４６】
また、Ｚｎ粒子を付着させることにより、ろう付時の加熱により基材の表層部に犠牲腐食層を形成して熱交換器用部材の耐食性を高めることができる。Ｚｎは、Ｚｎ単体の他、Ａｌ−Ｚｎ合金、ＫＺｎＦ３，ＺｎＦ２，ＺｎＣｌ２等の化合物としても用いることができる。付着させるＺｎ量は０．５〜２０ｇ／ｍ２が好ましい。０．５ｇ／ｍ２未満では犠牲腐食に必要なＺｎ量を満たしておらず耐食性の確保が困難である。２０ｇ／ｍ２を越えるとフィレット部が優先腐食し易くかつ不経済でもある。特に好ましい付着量は１〜１５ｇ／ｍ２である。なお、前記付着量は、金属を金属単体、合金、化合物のいずれの物質として付着させる場合もその元素の正味量である。例えば、Ａｌ−Ｚｎ合金やＫＺｎＦ３として付着させる場合のＺｎ量である。なお、Ｚｎもろう材と同様に、上述した耐食性向上に必要な量に満たない付着量であっても良い。犠牲腐食効果を得るには不足する量であっても噴射材料の流動性を高める効果が得られ、さらにＺｎのみを噴射する等の方法によりＺｎを追加することもできるからである。
【００４７】
本発明において、基材の全表面にフラックス粒子を付着させる必要はなく、フラックスが必要な部分、換言すればろう付予定部にのみに部分的に付着させれば良い。但し、Ｚｎ粒子を混合して犠牲腐食層を形成する場合は、ろう付予定部でなくても付着させても良い。部分的に付着させる場合は、一部の面の面全体に付着させても良いし、一つの面内の一部分にのみ付着させても良い。例えば、図示例の扁平チューブ(2)では、フィンがろう付される対向する２つの平坦壁にのみ付着させている。
【００４８】
また、上述したフラックスの付着量は付着させた領域における量であり、基材の全表面における付着量ではない。同様に、ろう材およびＺｎも付着領域における付着量である。
【００４９】
フラックスを含む噴射用材料の噴射条件は、効率良く粒子を付着させるために以下の諸条件を推奨できる。図３は、噴射用フラックス粒子の平均粒径（ｘ）と平均衝突速度（ｙ）との関係を示すものであり、図３を参照しつつ噴射条件について詳述する。
【００５０】
噴射用フラックス粒子は、その粒子の平均粒径（ｘ）が２５μｍ以下のものを用いることが好ましい。（図３の（ａ）参照）。粒径が大きすぎると基材(2a)に付着しにくくなって付着効率が低下するおそれがある。噴射用フラックス粒子の下限値は限定されないが、小さくなり過ぎると粒子の慣性力が小さくなり、基材(2a)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ため、３μｍ以上が好ましい（図３の（ｂ）参照）。噴射用フラックス粒子の特に好ましい平均直径（ｘ）は３〜２０μｍである（図３の（ｂ）（ｃ）参照）。
【００５１】
噴射温度は、フラックス粒子の変形および付着効率に影響を及ぼす因子である。噴射温度が高すぎるとフラックスが変成してフラックスとしての機能が低下するおそれがあるため、フラックスの融点より３０℃以上低い温度で噴射する必要があり、５０℃以上低い温度で噴射することが好ましい。噴射温度の下限値は限定されないが、常温（２５℃）程度であれば付着させることができる。但し、温度が低すぎるとフラックス粒子が十分に軟化せず、付着効率が低下するのでフラックスの融点との温度差が１５０℃以内であることが好ましい。即ち、好ましい噴射温度はフラックスの融点よりも３０〜１５０℃低い温度であり、特に好ましい噴射温度はフラックスの融点よりも５０〜１５０℃低い温度である。なお、本発明において噴射温度とは、噴射時の粒子温度である。
【００５２】
また、粒子が基材(2a)の表面に衝突する速度は粒子の付着性に影響する因子であり、基材(2a)の表面への平均衝突速度（ｙ）を１００ｍ／ｓｅｃ以上とする（図３（ｄ）参照）。平均衝突速度（ｙ）が１００ｍ／ｓｅｃ未満では、付着せずに脱落する粒子が多くなって付着効率が悪く不経済である。一方、平均衝突速度が速くなりすぎると、平均衝突速度が速すぎて衝突時の衝撃で基材(2a)が変形するおそれがあるので５００ｍ／ｓｅｃ以下が好ましい（図３（ｅ）参照）。特に好ましい平均衝突速度（ｙ）は１５０〜４５０ｍ／ｓｅｃである（図３（ｆ）（ｇ）参照）。
【００５３】
また、フラックス粒子は、その粒径が大きくなるほど速い速度で基材に衝突させることにより付着効率を上げることができ、熱交換器用部材を効率良く製造することができる。具体的には、上述したフラックス粒子の平均粒径（ｘ）および平均衝突速度（ｙ）の好適範囲より、前記フラックス粒子の平均粒径ｘ（μｍ）と平均衝突速度ｙ（ｍ／ｓｅｃ）とが、図３の式（ｂ）（ｆ）（ｈ）（ｃ）（ｇ）（ｉ）で囲まれた領域内、即ちｘ≧３、ｙ≧１５０、ｙ≧２０ｘ−１４０、ｘ≦２０、ｙ≦４５０、ｙ≦８．３３ｘ＋３２５を満たす領域内で設定することが好ましい。
【００５４】
なお、粒子の平均粒径（ｘ）は粒度分布測定器で測定することができ、粒子の平均衝突速度（ｙ）は粒子速度測定器で測定することができる。
【００５５】
上述したフラックス粒子の好ましい平均粒径および噴射条件は噴射用材料にろう材粒子および／またはＺｎ粒子が混合されている場合にも好適な条件であり、ろう材粒子およびＺｎ粒子の付着効率も良好となる。
【００５６】
前記噴射用フラックス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。
【００５７】
本発明の熱交換器用チューブ(2)の製造は、基材(2a)となる扁平多穴管をコア組みするための寸法にしてからフラックス付着層(10)を形成しても良いし、長尺の基材(2a)に対してフラックス付着層(10)を形成した後に所要寸法に切断しても良い。例えば図４に示すように、押出成形した扁平多穴管からなる基材(2a)をコイル状に巻き取り、コイル(21)をほどく一方で基材(2a)の上下に微粒子高速噴射装置のノズル(20)を配置し、走行中の基材(2a)の上下両面にフラックスを含む粒子を噴射する方法を示したものである。このように長尺の基材(2a)に対して連続的にフラックス付着層(10)を形成することにより、熱交換器用チューブ(2)を効率良く製造することができる。
【００５８】
前記基材の製造方法は何ら限定されないが、押出材を推奨できる。押出材にはダイスラインが形成されることがあるが、フラックス等の粒子の高速噴射よってダイスラインを除去できるので、ダイスラインへのろう材流入によるエロージョンを防ぐことができる。このため、本発明の熱交換器用部材の製造方法を押出材に適用する意義は大きい。
【００５９】
本発明の熱交換器用部材において、基材の材料はアルミニウムまたはその合金である限り限定されず、周知のものを適宜使用できる。チューブ材料として、ＪＩＳ  １０００系のアルミニウム合金、微量のＣｕ、Ｍｎを添加したアルミニウム合金、ＪＩＳ  ３０００系のアルミニウム合金を推奨できる。また、フィン材料としてはＪＩＳ  ３２０３にＺｎを添加したアルミニウム合金を推奨でき、ヘッダータンク材料としてはＪＩＳ  ３００３合金を推奨できる。また、フランジ材料としてはＪＩＳ  ３００３、ＪＩＳ  ６０６３を推奨できる。
【００６０】
図示例の熱交換器(1)の製造において、前記熱交換器用チューブ(2)、フィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組した状態でろう付加熱され、適量のフラックスを含むフラックス付着層が溶融して基材表面を活性化し、各部材が良好にろう付接合される。ろう付時の加熱温度は、５８０〜６２０℃が好ましい。前記フラックス付着層(10)にはバインダーのような介在物を含まれていないので、介在物がろう付炉を汚染したり、ろう付を阻害することがなく良好なろう付が達成される。また、フラックス粒子は機械的に付着しているのでハンドリング時に落下することもなく、付着させた所定量のフラックスを確実に機能させることができる。また、ろう材を付着させた場合はろう材が溶融して良好なろう付が達成される。また、Ｚｎを付着させた場合は、ろう付時の加熱によって基材の表層部に犠牲腐食層が形成され、この犠牲腐食層により熱交換器(1)は耐食性に優れたものとなる。
【実施例】
【００６１】
〔試験１〕  噴射用フラックス粒子の平均粒径と平均衝突速度の関係
〈熱交換器用チューブの製作〉
熱交換器用チューブ(2)の基材(2a)の材料として、ＪＩＳ  １０００系アルミニウム合金（Ｃｕ：０．４質量％、Ｍｎ：０．２質量％含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなる）を用いた。そして、前記組成のアルミニウム合金ビレットに対して均熱処理を施し、押出機から図２に示す幅１６ｍｍ×高さ３ｍｍ×肉厚０．５ｍｍの多穴扁平管(2a)を押出し、コイル(21)に巻き取った。
【００６２】
次に、図４に示すように、コイル(21)をほどく一方で多穴扁平管(2a)の上下に噴射装置のノズル(20)を配置し、走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁の表面にフラックス粒子を高速噴射してフラックス付着層(10)を連続形成した。フラックスは、表１のＡを含水量が１％となるように乾燥させたものを用いた。噴射用フラックス粒子は平均粒径が２μｍ、３μｍ、５μｍ、１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、２５μｍ、３０μｍの８種類とし、平均衝突速度は５０ｍ／ｓｅｃ、１００ｍ／ｓｅｃ、２００ｍ／ｓｅｃ、３００ｍ／ｓｅｃ、４００ｍ／ｓｅｃ、５００ｍ／ｓｅｃ、５５０ｍ／ｓｅｃの７段階とし、５６通りの組み合わせで噴射してフラックス付着層(10)を形成した。他の条件は全て共通とし、コイルの走行速度は一定、噴射温度は５００℃とした。前記噴射温度とフラックスの融点との差は６２℃である。
【００６３】
【表１】
0005485539.tif 000002
【００６４】
フラックス付着層(10)を形成した多穴扁平管(2a)は所定長さにカッティングし、これを熱交換器用チューブ(2)とした。
〈熱交換器の製作およびろう付性〉
各熱交換器用チューブ(2)、ブレージングフィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組みし、ろう付することにより図１に示す表熱交換器(1)を作製した。ろう付加熱は６００℃×１０ｍｉｎとした。
【００６５】
ろう付した各熱交換器について、チューブ(2)とフィン(3)の接合率を下記の３段階で評価してろう付性を評価し、その結果を図３に示す。
【００６６】
○：９５％以上
△：８０％以上９５％未満
×：８０％未満
図３に示したろう付性の結果より、フラックス粒子の平均粒径が３〜２５μｍ、噴射時の平均衝突速度が１００〜５００ｍ／ｓｅｃのとき、即ち式（ａ）（ｂ）（ｅ）（ｄ）で囲まれた領域において好適量のフラックスを付着させて良好なろう付を行う他ことができる。式（ｂ）（ｆ）（ｈ）（ｃ）（ｇ）（ｉ）で囲まれた領域においてはさらにろう付性が良好であった。
〔試験２〕  種々のフラックス付着層を有する熱交換器用チューブ
〈熱交換器用チューブの製作〉
上記試験１と同じ方法で押出した多穴扁平管(2a)をコイル(21)に巻き取り、図４に示すように、コイル(21)をほどく一方で走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁に種々の噴射用材料を高速噴射してフラックス付着層(10)を形成した。
【００６７】
噴射用材料は、表１から選択したいずれかのフラックス、ろう材としてＡｌ−１０質量％Ｓｉ合金粒子、ＺｎとしてＺｎ粒子を用い、フラックスの含水量が１％となるように乾燥した後、表２に示す材料を単独で、あるいは２種以上を混合したものを用いた。各例で用いた噴射用材料の組成、粒径、噴射条件は表２に示すとおりである。
【００６８】
上述した噴射用材料の高速噴射により、多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁にフラックス付着層(10)が形成され、付着したフラックス、ろう材、Ｚｎ量は表２に示す量となった。フラックス付着層(10)を形成した多穴扁平管(2a)は所定長さにカッティングし、これを熱交換器用チューブ(2)とした。
〈熱交換器の製作〉
作製した各例の熱交換器用チューブ(2)、ブレージングフィン(3)、ヘッダータンク(4)を仮組みし、ろう付することにより図１に示す表熱交換器(1)を作製した。ろう付加熱は６００℃×１０ｍｉｎとした。
〈ろう付性〉
ろう付した各熱交換器について、試験１と同じく、チューブとフィンの接合率にもとづいて３段階でろう付性を評価した。評価結果を表２に示す。
【００６９】
さらに、Ｚｎを含むフラックス付着層を形成した実施例６および実施例８のろう付後の熱交換器に対し、下記の試験方法および基準で耐食性を評価した。評価結果を表２に示す。
〈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時間実施するものとした。
【００７０】
前記腐食試験後に以下の基準で耐食性を評価した。
【００７１】
○：良好にろう付されてエロージョンの発生がなく、フィレットの優先腐食が無かった。
【００７２】
【表２】
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【００７３】
表２の結果より、各実施例の熱交換器用チューブはフラックスを含む粒子の高速噴射により適量のフラックスを付着させることができ、良好なろう付が達成された。さらに、Ｚｎを付着させることによって耐食性を向上させることができた。
〔試験３〕  フラックス粒子の含水量
上記試験１と同じ方法で押出した多穴扁平管(2a)をコイル(21)に巻き取り、図４に示すように、コイル(21)をほどく一方で走行中の多穴扁平管(2a)の上下の平坦壁に含水量の異なるフラックス粒子を高速噴射してフラックス付着層(10)を形成した。
【００７４】
フラックス粒子は表１のＡ（平均粒径５μｍ）を使用し、表３に示す含水量に調製した。噴射条件およびフラックスの付着量は、上記試験２の実施例１と同じ条件とした。
【００７５】
そして、高速噴射装置へのフラックス粒子の供給性（送り性）および形成されたフラックス付着層の均一性について下記の基準で評価した。
【００７６】
○：フラックス粒子の流動性が極めて良好であり、高速噴射装置に均一に供給して極めて安定した噴射を行うことができた。また、極めて均一なフラックス付着層が形成された。
【００７７】
△：「○」と評価したものに比べるとやや劣るものの、フラックス粒子の供給性および噴射安定性は良好であり、均一なフラックス付着層を形成することができた。
【００７８】
【表３】
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【００７９】
表３の結果より、フラックス粒子の含水量を制限して流動性を高めることにより、粒子の供給性および噴射安定性が増して、より一層均一なフラックス付着層を形成できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の方法により製造された熱交換器用部材はろう付部に対してフラックスの均一供給が可能であり、優れたろう付性を有するものであるから、各種熱交換器の構成部品として好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の熱交換器の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明の熱交換器用部材の一実施形態を示す断面図である。
【図３】本発明の熱交換器用部材の製造方法において、フラックス粒子の平均粒径と平均衝突速度の関係を示す図である。
【図４】実施例において噴射装置のノズルの配置例を示す説明図である。
【図５】本発明の熱交換器用部材であるフランジを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
1…熱交換器
2…熱交換器用チューブ（熱交換器用部材）
2a…基材（多穴扁平管）
3…フィン
4…ヘッダータンク
6…フランジ（熱交換器用部材）
10…フラックス付着層
【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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