(57)【要約】【課題】  薄肉化および軽量化が可能な熱交換器に用いられるフィンを提供することを目的とする。また、このフィンを用いた熱交換器を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のフィン材は、例えば一対のヘッダータンクと、該ヘッダータンクの間に設けられた複数のチューブと、該複数のチューブの間に設けられたフィンと、が具備されてなる熱交換器に使用される前記フィンであって、該フィンがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯材と、該芯材の一方の面のみに形成されたろう材とからなる。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯材と、該芯材の一方の面のみに形成されたろう材とからなることを特徴とするフィン材。
【請求項２】
前記フィン材の厚さが４０〜８０μｍであり、前記ろう材の厚みが４μｍ以上であり、クラッド率が５〜４０％であることを特徴とする請求項１に記載のフィン材。
【請求項３】
一対のヘッダータンクと、該ヘッダータンクの間に設けられた複数のチューブと、該複数のチューブの間に設けられたフィンと、が具備されてなる熱交換器であって、前記フィンがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯材と、該芯材の一方の面のみに形成されたろう材とからなり、前記ろう材が形成された面を外側にして前記フィンが螺旋形状に形成されてなることを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に使用されるフィン材に係り、特に、フィンの薄肉化および軽量化に関するものである。また、このフィンを用いた熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車にはラジエータ、カーエアコン、インタークーラ用などの種々の熱交換器が用いられている。
このような熱交換器の一例として、以下の特許文献１には、アルミニウム製熱交換器が開示されている。図５（ａ）に示すように、このアルミニウム製熱交換器２０は、一対の中空ヘッダー２３，２４と、この中空ヘッダー２３，２４間に平行配置された複数の熱交換チューブ２１と、隣接するチューブ２１間に配置されたフィン２２とからなる熱交換器本体２５を基本構成とし、さらに、この熱交換器本体２５には取付用ブラケット２６が設けられている。また、一方のヘッダー２３には冷媒供給口２７が設けられ、他方のヘッダー２４には冷媒排出口２８が設けられている。
フィン２２、ヘッダー２３，２４およびブラケット２６は、いずれも芯材２９の表面にライナー材３０をクラッドしたアルミニウムブレージングシート３１を所定の形状に加工して製造されており、ライナー材３０を介して相互の部材が強固にろう付されている。図５（ｂ）に示すように、このフィン２２は、芯材２９の両面にライナー材３０を形成した構造を有しており、図５（ｃ）に示すようにコルゲート状に形成されて使用されている。
【０００３】
このアルミニウム製熱交換器２０を組立・製造する場合には、上記のように製造されたフィン２２、ヘッダー２３，２４およびブラケット２６と、別途に製造した熱交換チューブ２１とを用いて、図５（ａ）に示すように各部材を組み立てた後、組み立て物を窒素雰囲気中において、例えば６００℃で１０分間加熱する。これにより、各部材の接合部のライナー材３０を溶融して各部材が接合され、アルミニウム製熱交換器３０が製造される。
【０００４】
ところで、最近では、自動車の快適性や省燃費が強く求められており、それに伴って、自動車に搭載される熱交換器に対する小型化や高性能化の要求は強まる一方である。特に、軽量化の観点から、熱交換器の構成部材の薄肉化が求められている。
【特許文献１】特開平６−１３４５６８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、特許文献１に記載のアルミニウム製熱交換器２０においては、芯材２９となるアルミニウム材の両面にろう材層であるライナー材３０がクラッドされてなるアルミニウムブレージングシートを用いてフィン２２、ヘッダー２３，２４およびブラケット２６が製造されているため、各部材が厚肉になる傾向があった。
特にコルゲート状に形成されたフィン２２は、隣接された熱交換チューブ２１同士の間に配置されてその両面が熱交換チューブ２１に接続されるためフィン２２の両面がろう材に覆われている必要があり、厚肉になる原因となっていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、薄肉化および軽量化が可能な熱交換器に用いられるフィン材を提供することを目的とする。また、このフィンを用いた熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明のフィン材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯材と、該芯材の一方の面のみに形成されたろう材とからなることを特徴とする。
かかる構成によれば、芯材の一方の面のみにろう材が形成されているので、フィンを薄肉化および軽量化することができる。
【０００８】
本発明のフィン材は、前記フィン材の厚さが４０〜８０μｍであり、前記ろう材の厚みが４μｍ以上であり、クラッド率が５〜４０％であることを特徴とする。
かかる構成によれば、ろう材が形成された芯材の一方の面を外側にしてフィンを螺旋形状に形成すると、このフィンの外面はろう材が形成された面となり、フィンの内面はろう材が形成されていない面となる。そのため、チューブが取り付けられるフィンの外面にはろう材が形成されているので、フィンとチューブとの接続が可能となり、一方、チューブが接続されないフィンの内面にはろう材が形成されていないので、フィンが厚肉にならない。したがって、フィンを薄肉化および軽量化することができる。
また、このフィンを用いて熱交換器を構成すると、チューブとフィンとの接合力を十分に確保できるとともにフィンの強度を十分に確保できる。そのため、このフィンを用いて構成した熱交換器の強度を十分に確保できる。
【０００９】
本発明の熱交換器は、一対のヘッダータンクと、該ヘッダータンクの間に設けられた複数のチューブと、該複数のチューブの間に設けられたフィンと、が具備されてなる熱交換器であって、前記フィンがアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる芯材と、該芯材の一方の面のみに形成されたろう材とからなり、前記ろう材が形成された面を外側にして前記フィンが螺旋形状に形成されてなることを特徴とする。
かかる構成によれば、ろう材が形成された芯材の一方の面を外側にしてフィンを螺旋形状に形成すると、このフィンの外面はろう材が形成された面となり、フィンの内面はろう材が形成されていない面となる。そのため、チューブが取り付けられるフィンの外面にはろう材が形成されているので、フィンとチューブとの接続が可能となり、一方、チューブが接続されないフィンの内面にはろう材が形成されていないので、フィンが厚肉にならない。したがって、このフィンを用いて構成した熱交換器は、薄肉化および軽量化されたものとなる。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本発明のフィン材によれば、芯材の一方の面のみにろう材が形成されているので、フィンを薄肉化および軽量化することができる。
また、本発明の熱交換器によれば、薄肉化および軽量化されたフィンを用いて熱交換器が構成されているので、熱交換器を薄肉化および軽量化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する
図１に、本発明の実施形態の熱交換器を示す。この熱交換器１１は、対向して配置された一対のヘッダータンク１２と、これらのヘッダータンク１２の間に互いに並行に間隔をあけて設けられたアルミニウム合金製の複数の偏平型のチューブ１３と、これらのチューブ１３の間に設けられるフィン１４とから概略構成されている。また、一対のヘッダータンク１２には、その両端を接続するように図示略のヘッダープレートが取り付けられている。
【００１２】
熱交換器１１において前記ヘッダータンク１２とチューブ１３は、ヘッダータンク１２の側面に複数整列形成された図示略のスロット（差込孔）に各チューブ１３の端部を差し込み、差込部分の周りに配置したろう材を用いて両者を相互にろう付けするとともに、チューブ１３とフィン１４は、フィン１４に形成されたろう材層を用いて両者を相互にろう付けすることによって組み立てられている。
この構造の熱交換器１１は、チューブ１３の内部に複数形成された流通孔とヘッダータンク１２の内部空間を介して冷媒を循環させ、フィン１４を介して効率よく熱交換ができるように構成されている。
【００１３】
図２に示すように、フィン材１５は、アルミニウム合金からなる芯材１６の一方の面にＡｌ−Ｓｉからなるろう材１７が被覆されたものを平板状に形成したものである。
芯材１６としては、アルミニウムあるいは一般的なアルミニウム合金が使用できるが、ＪＩＳ３００３合金が好適に使用できる。また、ろう材１７としては、一般的なＡｌ−Ｓｉ合金が使用できるが、ＪＩＳ４０４５合金が好適に使用できる。
【００１４】
このフィン材１５としては、ろう材１７のクラッド率を５〜４０％の範囲にすることが好ましい。ろう材１７のクラッド率が５％未満の場合には、ろう材が不足するため、フィン１４とチューブ１３との接合を十分に行うことができない。また、ろう材１７のクラッド率が４０％を超える場合には、フィン材の強度が低下するため、フィンとしての使用に適さない。
芯材１６およびろう材１７からなるフィン材１５の厚さは、４０〜８０μｍであることが好ましい。フィン材１５の厚さが４０μｍ未満では、フィン材の強度が低下するため、フィンとしての使用に適さない。フィン材１５の厚さが８０μｍを超えると、フィン材１５が厚くなり、薄肉化および軽量化に適さない。
尚、芯材クラッド率とは、フィン材の厚さに対する芯材の厚さの割合であり、ろう材クラッド率とは、フィン材の厚さに対するろう材の厚さの割合である。
【００１５】
図３に示すように、本実施形態のフィン１４は、ろう材１７が形成されている面を外側にしてフィン材１５を螺旋形状に形成したものである。すなわち、螺旋形状に形成された状態において、フィン１４の外面はろう材１７が形成された面てあり、内面はろう材１７が形成されていない面である。なお、螺旋の断面は円形に限定されず、楕円形、方形等、成形が可能であればどのような形でもよい。
また、図４に示すように、凹凸形状からなるルーバー１８を幅方向に設けたフィン材１５を用いてフィン１４を形成してもよい。なお、ルーバー１８は、縦方向に設けてもよい。ルーバー１８を設けることによって、フィン１４の周囲の外気とフィン１４との接触面積が増加するので、より熱交換の効率が向上する。
【００１６】
本発明の熱交換器１１を組み立てる場合には、一対のヘッダータンク１２の間に複数のチューブ１３を設けるとともに、複数のチューブ１３の間に上記のように形成したフィン１４を配置する。このように構成した組立体にフラックス等を塗布した上で窒素雰囲気中において所定温度に加熱することによって、各部材の接合部のろう材１７を溶融して各部材を接合し、熱交換器１１を製造することができる。
【実施例】
【００１７】
以下に実施例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。
（実施例１）
アルミニウム合金製のヘッダータンク１２，１２とチューブ１３とフィン１４とを用意し、概略構成が図１のような熱交換器１１を製造した。ヘッダータンク材としては、ＪＩＳ３００３／４３４３のクラッド材（クラッド率が１０％）を使用し、ろう材面が外側になるように筒状に電縫溶接した。チューブ１３としては、ＪＩＳ１０５０からなる押出扁平チューブを使用した。
フィン材１５としては、芯材１６となるＪＩＳ３００３合金の一方の面にろう材１７となるＪＩＳ４０４５合金を被覆したクラッド材を使用した。芯材クラッド率は９０％とし、ろう材クラッド率は１０％とし、厚さは７０μｍとした。フィン材１５を幅３ｍｍの薄板状に製造し、図３に示すように、螺旋形状に形成した。形成したフィン１４の半径は３ｍｍ、ピッチ間距離は４ｍｍとした。
【００１８】
上記のようなヘッダータンク１２、チューブ１３およびフィン１４を所定の構造に組立てた後、組立体を窒素雰囲気中において６００℃で３分間の条件で加熱し、ろう材を溶かして各部材を接合し、熱交換器１１を製造した。得られた熱交換器１１のフィン１４とチューブ１３との接合部の接合状態をフィン接合率とろう付性（耐ろう侵食性）の評価項目を用いて評価した。
フィン１４とチューブ１３の設置面積に対してろう材１７が形成されている面積をフィン接合率とし、９８％以上の場合を良（○印）、９５％以上の場合を可（△印）、９５％未満の場合を不可（×）として評価した。
また、熱交換器１１の組立体を加熱すると、フィン１４の芯材１６からろう材１７が拡散していき、フィン１４の芯材表面のろう材１７の厚さが減少する。すなわち、ろう材１７が拡散していくことにより、芯材１６とろう材１７からなるフィン１４は薄膜化する。そこで、ろう付処理後の熱交換器について、フィン／チューブ接合部断面を観察し、フィン材粒界へのろう侵食深さが、元の芯材板厚に対して３０％未満のものを○、３０％以上５０％未満のものを△、５０％以上のものを×として評価した。評価結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
（実施例２〜７）
フィン材１５の厚さおよびクラッド率を変えた以外は実施例１と同様に熱交換器を製造した。これらの熱交換器において、実施例１と同様にフィン接合率とろう付性（耐ろう侵食性）を評価した。評価結果を表１に示す。
【００２１】
（比較例１）
比較例として、図５（ｂ）に示すように、フィン材としては、芯材となるＪＩＳ３００３合金の両面にろう材となる４０４５合金を形成したクラッド材を使用した。
芯材の厚さを６３μｍとし、芯材の両面に厚さ３．５μｍのろう材を形成し、厚さ７０μｍのフィン材を形成した。次に、図５（ｃ）に示すように、このフィン材をコルゲート状に形成した。このように形成したフィンを用いた以外は実施例１と同様に熱交換器を製造し、実施例１と同様にフィン接合率とろう付性（耐ろう侵食性）を評価した。評価結果を表１に示す。
【００２２】
（比較例２）
フィン材のクラッド率を変えた以外は、比較例１と同様に熱交換器を製造し、フィン接合率とろう付性（耐ろう侵食性）を評価した。評価結果を表１に示す。
【００２３】
表１に示したように、実施例１〜７においては、コア接合率およびろう付性（耐ろう侵食性）において良好な結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の熱交換器の正面図である。
【図２】本発明のフィン材の断面図である。
【図３】本発明のフィンの正面図である。
【図４】本発明のフィンの変形例を示す正面図である。
【図５】（ａ）は従来の熱交換器を示す正面図、（ｂ）は従来のフィン材を示す断面図、（ｃ）は従来のフィンの正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１・・・熱交換器、１２・・・ヘッダータンク、１３・・・チューブ、１４・・・フィン、１５・・・フィン材、１６・・・芯材、１７・・・ろう材
【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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