(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、
アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低溶融点である銅又は珪素又はその両方と、フラックス粉末と、バインターとを混合して、上記押出偏平管表面に塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物と母材表面との合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項２】
アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、
アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低融点である銅又は珪素又はその両方と、アルミニウム粉末と、フラックス粉末と、バインダーとを混合して、上記押出偏平管表面に塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物の合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項３】
アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、
アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低融点である銅又は珪素又はその両方の粉末を、上記押出偏平管表面に溶射すると共に、フラックスを塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物と母材との合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項４】
アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、
アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低融点である銅又は珪素又はその両方の粉末と、アルミニウム粉末を、上記押出偏平管表面に溶射し、フラックスを塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物の合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム及びその合金製（以下にアルミニウム製という）熱交換器の製造方法に関するもので、更に詳細には、例えばアルミニウム製熱交換器を構成する押出偏平管とフィンのろう付方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、アルミニウム製フィンとアルミニウム製熱交換管とをろう付したアルミニウム製熱交換器が広く使用されており、また、熱交換効率の向上を図るために、熱交換管の形状は偏平管である。
【０００３】
このように構成される熱交換器を作製するために、従来ではフィンと押出偏平管とをろう付する方法として、
(1)Ａｌ−Ｓｉ系のろう材がクラッドされたブレージングシートを偏平電縫管にして、生地材からなるフィンとろう付する方法、
(2)フィン材に亜鉛を含有させて電位を押出偏平管より卑すなわち低電位にすることによりフィン材を犠牲陽極にして防食を図れるようにするろう付方法、
(3)押出偏平管表面に化学的に、あるいは溶射等の手段を用いて亜鉛等の電位が低い金属を付着させ、ろう付時の拡散で表面に電位が卑すなわち低電位の層（拡散層）を生成させて、表面を犠牲陽極にして防食を図れるようにしたろう付方法（特開昭６０−１８２９４号公報参照）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記(1)のろう付方法においては、Ａｌ−Ｓｉ系ろう材を用いることによって、押出偏平管表面に母材より高電位な層を設けることはできるが、偏平電縫管のままでは耐圧強度を確保できないという問題があった。耐圧強度を上げるためには、偏平電縫管内に隔壁を形成するインサートフィンを挿入して電縫管内面と接合して耐圧強度を増加させるなどの手段が必要であり、製造工程が煩雑になるという問題があった。
【０００５】
また、上記(2)のろう付方法においては、フィンピッチが粗い場合、又は押出偏平管にフィンの無い部分がある熱交換器の構造においては、部分的に著しく耐食性の劣る状態となるという問題があった。
【０００６】
一方、上記(3)のろう付方法においては、押出偏平管表面が犠牲防食の場合、腐食が進行すると押出偏平管とフィンとの剥離が生じて、熱交換器としての性能が維持できなくなるという問題があった。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みなされたもので、耐食性及び耐圧強度に優れたアルミニウム製熱交換器の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低溶融点である銅又は珪素又はその両方と、フラックス粉末と、バインターとを混合して、上記押出偏平管表面に塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物と母材表面との合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低融点である銅又は珪素又はその両方と、アルミニウム粉末と、フラックス粉末と、バインダーとを混合して、上記押出偏平管表面に塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物の合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低融点である銅又は珪素又はその両方の粉末を、上記押出偏平管表面に溶射すると共に、フラックスを塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物と母材との合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、アルミニウム偏平管及びアルミニウムフィンから構成される熱交換器の製造方法において、アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管より低融点である銅又は珪素又はその両方の粉末と、アルミニウム粉末を、上記押出偏平管表面に溶射し、フラックスを塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合物の合金化で上記押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、上記アルミニウムフィンとろう付を行うことを特徴とする。
【００１２】
この発明において、上記フラックスはフッ化物系フラックス、塩化物系フラックス等いずれでもよいが、非腐食性のフッ化物系フラックスが好ましい。        フッ化物系フラックスとしては、フッ化アルミニウム、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物及びこれらの複合物（例えば、ＫＡｌ4，Ｋ2ＡｌＦ5・Ｈ2Ｏ，Ｋ3ＡｌＦ6，ＡｌＦ3，ＬｉＦ，ＣａＦ2，ＮａＦ，Ｌｉ3ＡｌＦ6，ＲｂＦ，ＣｓＦ，ＢａＦ2，ＡｌＦ3ＢａＦ2等）あるいはこれらを主成分としたものが考えられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１４】
この発明により製造される熱交換器は、熱媒体の流入口１又は流出口２を有する一対の対峙するヘッダ管３と、互いに平行に配列されてヘッダ管３に連通する熱交換管としての複数の押出偏平管４と、押出偏平管４の間に配設されるフィン５とで構成されている。このように構成される熱交換器において、ヘッダ管３と押出偏平管４はアルミニウム合金製押出形材にて形成され、フィン５はアルミニウム合金製板材を蛇行状に屈曲形成してなり、そして、これらヘッダ管３、押出偏平管４及びフィン５を後述するろう付方法によって一体ろう付して熱交換器が構成されている。
【００１５】
例えば上記押出偏平管４とフィン５とをこの発明のろう付方法によってろう付するには、図２に示すように、上記押出偏平管４の母材より高電位のＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ又はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉのろう材粉末と、フラックス粉末と、バインダーとからなる混合物を、押出偏平管４の表面に塗布すると共に、ろう材溶融温度以上に加熱して、押出偏平管表面にろう材合金層６を生成させて、押出偏平管４とフィン５とをろう付することができる。
【００１６】
別のろう付方法としては、アルミニウムとの共晶点がアルミニウム製の押出偏平管４の母材より低溶融点である銅（Ｃｕ）又は珪素（Ｓｉ）とアルミニウムとの粉末を、例えばＫＡｌＦ4とＫ3ＡｌＦ6を混合したフッ化物系フラックス粉末と混合して押出偏平管４の表面に塗布し、共晶点以上に加熱して、上記混合粉末と母材との合金化で押出偏平管４表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、押出偏平管４とフィン５とをろう付することができる。
【００１７】
また、別のろう付方法としては、例えば押出偏平管４の母材より高電位のＡｌ−Ｓｉ，Ａｌ−Ｃｕ又はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉの合金を、押出偏平管表面に溶射する共に、フッ化物系フラックスを塗布し、上記合金の溶融温度以上に加熱して、押出偏平管表面にろう材合金層を生成させて、押出偏平管４とフィン５とをろう付することができる。
【００１８】
更に別のろう付方法としては、アルミニウムとの共晶点が例えば押出偏平管４の母材より低溶融点で、Ｃｕ又はＳｉ又は両方の粉末を、押出偏平管表面に溶射すると共に、フッ化物系フラックスを塗布し、上記共晶点以上に加熱して、押出偏平管表面に母材より高電位のろう材合金層を生成させて、押出偏平管４とフィン５とをろう付することができる。
【００１９】
上記のようにして、押出偏平管４とフィン５とをろう付あるいはヘッダ管３と押出偏平管４とをろう付することにより、従来のようにブレージングシートを伝縫管にした伝導管と比較して、押出偏平管４を用いることにより、断面形状の設計が自由になる。したがって、耐圧強度を加味した設計が可能となる。
【００２０】
また、フィンを犠牲陽極とした従来の防食設計では、フィンの無い部分の耐食性が不充分であるが、この発明によれば、押出偏平管４の表面全面にわたって防食されるため、押出偏平管４にフィン５の無い部分があるような熱交換器の設計可能である。
【００２１】
更には、押出偏平管表面に犠牲陽極となる層７を設けた熱交換器では、図３に示すように、腐食が進行すると押出偏平管４からフィン５が剥離し、熱交換器としての性能が著しく低下するが、この発明の方法においては、防食では腐食が進んでもフィン５の剥離は生じにくいため、熱交換器性能の低下の虞れはない。
【００２２】
なお、上記実施形態では、一対のヘッダ管３の間に複数の押出偏平管４を平行に配列し、押出偏平管４の間にフィン５を介在したパラレルフロー型熱交換器について説明したが、熱交換管としての押出偏平管を蛇行状に屈曲させてヘッダ管に連通し、隣接する押出偏平管の間にフィンを同様に介在させるようにしたサーペインタイン型熱交換器としてもよい。
【００２３】
【実施例】
次に、この発明のろう付方法の実施例と比較例との孔食深さについての比較ついて説明する。
0003627876.tif 000002
★実施例１
・Ａｌ−７．５％Ｓｉ−０．５％Ｃｕ粉末
・フッ化物系フラックス
・バインダー（熱可塑型アクリル・コポリマー）
の混合物を押出偏平管４表面上に塗布
ろう材溶融温度（例えば６００〜６１５℃）以上に加熱して、押出偏平管４表面にろう材合金層６を生成させ、フィン５とろう付した。
【００２４】
★実施例２
・Ｓｉ粉末
・フッ化物系フラックス
・バインダー（熱可塑型アクリル・コポリマー）
の混合物を押出偏平管４表面上に塗布
共晶温度５７７℃以上５９５℃に加熱して上記粉末と押出偏平管４の母材とで押出偏平管４表面に溶けた金属を生成させ、ろう材として寄与させることによりフィン５とろう付した。
【００２５】
★実施例３
・Ａｌ−１２％Ｓｉ
を押出偏平管４表面上にアーク溶射
押出偏平管４表面にフッ化物系フラックスを塗布し、ろう材溶融温度（例えば５９０〜５９５℃）以上に加熱して、フィン５とろう付した。
【００２６】
★実施例４
・Ｓｉ粉末
・Ｃｕ粉末
上記粉末混合物を押出偏平管４表面上にプラズマ溶射
押出偏平管４表面にフッ化物系フラックスを塗布し、共晶温度（例えば５６０〜５７０℃）以上に加熱して、上記粉末と押出偏平管４の母材とで押出偏平管４表面に溶けた金属を生成させ、ろう材として寄与させることによりフィンとろう付した。
【００２７】
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上記実施例１〜４のものと比較例のものを腐食促進試験したところ、表１に示すような結果が得られた。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
実験の結果、ＣＡＳＳ｛キャス試験（ＪＩＳ  Ｈ８６８１）｝５００時間（ｈｒ）においては、実施例１〜４のものは孔食深さが７５〜１１１μｍであるのに対し、比較例のものでは２４２μｍであり、１０００ｈｒにおいては、実施例１〜４のものは孔食深さ１２６〜１５３μｍであるのに対し、比較例のものにおいては貫通孔が生じた。また、１５００ｈｒにおいては、実施例１〜４のものにおいては孔食深さ１７７〜２３３μｍであった。また、ＳＳＴ｛塩水噴霧試験（ＪＩＳ  Ｚ２３７１）｝５０００ｈｒにおいては、実施例１〜４のものは孔食深さ１０８〜１３１μｍであるのに対し、比較例のものは２２７μｍであることが判り、実施例１〜４のものは比較例のものに比べて腐食の促進が少く、耐食性及び耐圧強度に富むことが判った。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明のアルミニウム製熱交換器の製造方法によれば、アルミニウム製熱交換器の耐食性及び耐圧強度性の向上を図ることができ、アルミニウム製熱交換器の寿命の増大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の製造方法によりろう付された熱交換器の一例を示す概略斜視図である。
【図２】この発明の製造方法によりろう付される押出偏平管とフィンのろう付部の拡大断面図である。
【図３】従来のろう付方法によりろう付される押出偏平管とフィンのろう付部の拡大断面図である。
【符号の説明】
４  アルミニウム製押出偏平管
５  アルミニウムフィン
６  ろう材合金層（アルミニウム合金層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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