(57)【要約】      （修正有）【課題】  熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすること。【解決手段】  チューブ２０及びフィン３０を積層してなるコア１０と、チューブの端部を接続したタンク体４０とを備え、チューブを流通する媒体がコアに伝わる熱にて熱交換をする熱交換器の製造方法において、熱交換器は、複数種の構成部材を組み付けて、これを炉中ろう付けしてなるものであり、チューブは、帯状の素材を成形してなる構成部材を炉中ろう付けにてろう付けしてなるものであり、炉中ろう付けの際、チューブの構成部材よりも熱容量の大きい構成部材４０を予め加熱することにより、チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間と、熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間との格差を低減する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ及びフィンを積層してなるコアと、前記チューブの端部を接続したタンク体とを備え、前記チューブを流通する媒体が前記コアに伝わる熱にて熱交換をする熱交換器の製造方法において、
前記熱交換器は、複数種の構成部材を組み付けて、これを炉中ろう付けしてなるものであり、
前記チューブは、帯状の素材を成形してなる構成部材を前記炉中ろう付けにてろう付けしてなるものであり、
前記炉中ろう付けの際、前記チューブの構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、前記チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間と、前記熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間との格差を低減することを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記チューブには、Ｓｉ又はＺｎが拡散していない非拡散層が形成されることを特徴とする請求項１記載の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、チューブ及びフィンを積層してなるコアと、チューブの端部を接続したタンク体とを備え、チューブを流通する媒体がコアに伝わる熱にて熱交換をする熱交換器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のラジエータや、冷凍サイクルにおけるコンデンサ、エバポレータ等の熱交換器は、扁平型のチューブとコルゲート型のフィンとを交互に積層してなるコアと、チューブの端部が接続されたタンク体とを備え、チューブ及びフィンに伝わる熱によって媒体の熱交換を行うように構成されている。媒体は、タンク体に設けられた入口部から内部に取り入れられて、コアを伝わる熱によって熱交換をしつつチューブを通過した後、タンク体に設けられた出口部から外部に排出される。
【０００３】
このような熱交換器は、チューブ、フィン、及びタンク体等の構成部材を組み付けて、その組み付け体を炉中ろう付けして製造される。チューブとしては、ろう材がクラッドされた帯状のアルミ合金素材を所定の形状にロール成形し、これを炉中ろう付けにてろう付けしてなるものもが知られている。特許文献１及び２には、炉中ろう付けされる帯状の素材の構成が開示されている。
【特許文献１】特開平５−６５５８２号公報
【特許文献２】特開平５−２３０５７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて近年、熱交換器のチューブは、熱交換器の性能を向上すべく小型化且つ精密化される傾向にあり、前述した炉中ろう付けは、チューブの性能、耐食性、及び製造性を十分に考慮して行う必要がある。
【０００５】
例えば、チューブの素材にはろう材層が設けられるところ、炉中ろう付けの加熱によれば、ろう材層に含まれるＳｉが芯材に拡散する。また、チューブの素材にはＺｎ含有層が設けられる場合もあり、炉中ろう付けの加熱によれば、そのＺｎが芯材に拡散する。Ｓｉ拡散層はその粒界に沿って浸食が進行する特性を有し、Ｓｉが素材の厚さ方向に拡散すると、粒界腐食により素材の厚さ方向に侵食が進行する。一方、Ｚｎ拡散層は面状腐食の特性を有し、芯材との電位差により板厚方向への浸食進行を低減させる。材料のそれぞれの表面にクラッドされたＡｌ−Ｓｉ層とＡｌ−Ｚｎ合金層が加熱されることにより、板厚方向に形成されたＳｉ拡散層とＺｎ拡散層が互いに接触状態になった場合には、Ｚｎ拡散層を進行した腐食がＳｉ拡散層に達した時点で板厚方向への腐食速度が加速され、防食効果が極端に低下する。ＳｉやＺｎの拡散は、素材を成形してなるチューブの構成部材がろう付け温度に達している時間に応じて進行するので、炉中ろう付けにおいては、その時間を適切に設定する必要がある。
【０００６】
しかし、熱交換器の構成部材としては、チューブの構成部材よりも熱容量の大きいものがある。タンク体の構成部材等である。このため、チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間は、熱交換器全体をろう付けする必要から、不要に長くなってしまうのが現状である。ＳｉやＺｎが拡散していない非拡散層を確保するためには、芯材を厚くせざるを得ず、これがチューブの一層の小型化且つ精密化を妨げる原因となっている。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願第１請求項に記載した発明は、チューブ及びフィンを積層してなるコアと、前記チューブの端部を接続したタンク体とを備え、前記チューブを流通する媒体が前記コアに伝わる熱にて熱交換をする熱交換器の製造方法において、前記熱交換器は、複数種の構成部材を組み付けて、これを炉中ろう付けしてなるものであり、前記チューブは、帯状の素材を成形してなる構成部材を前記炉中ろう付けにてろう付けしてなるものであり、前記炉中ろう付けの際、前記チューブの構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、前記チューブの構成部材がろう付け温度に達している時間と、前記熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間との格差を低減する構成の熱交換器の製造方法である。
【０００９】
本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記チューブには、Ｓｉ又はＺｎが拡散していない非拡散層が形成される構成の熱交換器の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１に示す熱交換器１は、自動車に搭載される車内空調用冷凍サイクルの放熱器である。この熱交換器１は、扁平型のチューブ２０とコルゲート型のフィン３０とを交互に積層してなるコア１０と、各チューブ２０の長手方向両端部をそれぞれ接続した一対のタンク体４０とを備えたものである。コア１０の積層方向の上下側部には、補強部材５０を設けており、各補強部材５０の長手方向の両端部は、それぞれタンク体４０に支持されている。タンク体４０には、チューブ２０及び補強部材５０の端部を挿入して接続する孔部が設けられている。また、タンク体４０の要所には媒体（つまり冷凍サイクルを循環する冷媒）の入口部４１及び出口部４２が設けられており、入口部４１から流入した媒体は、コア１０に伝わる熱にて熱交換されつつチューブ２０を流通し、出口部４２から流出する構成となっている。
【００１２】
熱交換器１の構成部材、すなわちチューブ２０、フィン３０、タンク体４０、及び補強部材５０を構成する各部材は、それぞれアルミ合金製のものであり、ジグを用いて組み付けて、その組み付け体を炉中で過熱処理して一体にろう付けしている。このような炉中ろう付けをするにあたり、各構成部材の要所には、ろう材及びフラックスが設けられる。尚、入口部４１及び出口部４２は、炉中ろう付けにてタンク体４０にろう付けしてもよいし、炉中ろう付けの後にタンク体４０に溶接してもよい。
【００１３】
図２は、本例のチューブ２の断面を示す説明図である。このチューブ２０は、ろう材がクラッドされたアルミ合金製の帯状の素材を所定の形状にロール成形し、これを炉中ろう付けにてろう付けしてなるものである。素材の板厚は０．２０〜０．２５ｍｍとなっている。チューブ２０の内部は、その素材を成形してなるビード２１にて区画し、ビード２１の頂部は、チューブ２０の内面にろう付けしている。図例は、対抗するビード２１の頂部同士をろう付けしてなるものである。ロール成形においては、素材の要所にビード２１を設けるとともに、素材の幅方向両端部２２，２３を所定の形状に成形し、素材の要所を屈曲してこれを２つ折りとし、素材の幅方向両端部２２，２３を互いに係合する。つまり、チューブ２０の幅方向の一方の端部には、素材の幅方向両端部２２，２３を互いに係合し且つろう付けしてなる係合部２４が設けられる。また、チューブ２０の幅方向の他方の端部には、素材を折り曲げてなる折り曲げ部２５が設けられる。チューブ２０の内部には、ビード２１にて区画された複数の流路２６が設けられる。
【００１４】
図３は、チューブ２０の素材１００の断面構造を示す説明図である。この素材１００は、芯材１１０の一方の面にろう材層１２０を設け、他方の面にＺｎ含有層１３０を設けてなるものである。芯材１１０はＡｌ−Ｍｎ系合金、ろう材層１２０はＡｌ−Ｓｉ系合金、Ｚｎ含有層１３０はＡｌ−Ｚｎ系合金又はＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金となっている。ろう材層１２０の厚さ及びＺｎ含有層１３０の厚さは、それぞれ全体の厚さの１６パーセント以下となっている。例えば、厚さ０．２１ｍｍの芯材１１０に、厚さ０．０２ｍｍのろう材層１２０と、厚さ０．０２ｍｍのＺｎ含有層１３０をクラッドしたものである。この場合、素材１００の厚さに対するろう材層１２０の厚さ及びＺｎ含有層１３０の厚さは、それぞれ８パーセントとなる。
【００１５】
炉中ろう付けによると、ろう材層１２０及びＺｎ含有層１３０からＳｉ及びＺｎが拡散し、拡散層１２１、１３１が形成される。本例では、以下に説明する構成により、ろう材層１２０側の拡散層１２１とＺｎ含有層１３０側の拡散層１３１が交わることがないようにしている。両拡散層１２１，１３１の間には、芯材１１０が残る。つまり、ＳｉやＺｎが拡散していない非拡散層が形成されている。その結果、チューブ２０の耐食性は、非拡散層の存在によって向上される。非拡散層の厚さは、０．０５ｍｍ前後となっている。
【００１６】
図４は、炉中ろう付けにおける温度特性グラフである。（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本発明の実施例を示している。本例では、炉中ろう付けの際、チューブ２０の構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、チューブ２０の構成部材がろう付け温度に達している時間ｔａと、熱容量の大きい構成部材がろう付け温度に達している時間ｔｂとの格差を低減している。同グラフの縦軸Ｔは温度、横軸ｔは時間である。常温が２５度、ろう付け温度が５７７度となっている。実線は、チューブ２０の構成部材の温度変化を示し、鎖線は、チューブ２０の構成部材よりも熱容量の大きい構成部材たるタンク体４０の温度変化を示している。
【００１７】
図４（ａ）の従来例によると、熱交換器１全体をろう付けするには、ｔｂの長さを所定の長さに設定しなければならなず、熱容量の関係から、ｔａが不要に長くなる。これは、チューブ２０の構成部材の温度上昇が比較的早いためである。
【００１８】
この点、図４（ｂ）の本例によると、チューブ２０の構成部材よりも熱容量の大きいタンク体４０の構成部材を予め加熱しているので、ｔａとｔｂの格差が低減される。同グラフでは、ｔａとｔｂがほぼ同じ長さとなっている。ｔｃは、タンク体４０の構成部材を加熱している時間を示している。その加熱方法は、特に限定はしないが、本例では組み付け体を炉内に搬送するコンベアの脇にバーナーを設置し、タンク体４０の構成部材をそのバーナーで局所的に加熱する方法を採用している。
【００１９】
このような構成によると、チューブ２０のろう付け性を確実に向上することができる。すなわち、ろう付け時間を熱容量の大きい構成部材に合せて設定すると、ｔａが不要に長くなり、チューブ２０の素材１００としては、非拡散層を確保するために芯材を厚くせざるを得ない。しかし本例によれば、熱容量の大きい構成部材を予め加熱することにより、ｔａとｔｂの格差を低減するので、ｔａの長さを適切に設定することが可能となり、そのような不都合を回避することができる。従って、チューブ２０の一層の小型化且つ精密化も可能となる。
【００２０】
尚、炉中ろう付けの際に用いるジグは、熱容量の小さいものが望ましい。これは、ジグの熱容量が大きいと、その余熱がｔａの長さに影響するためである。そこで本例では、ジグの部品として中空パイプを採用することにより、その熱容量の低下を達成している。
【００２１】
以上説明したように、本例の熱交換器の製造方法によれは、熱交換器のチューブをより合理的にろう付けすることができる。尚、本例における構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。
【００２２】
次に、本発明の第２実施例を図５及び図６に基づいて説明する。図５は、本例のチューブ２０の断面を示す説明図である。本例のチューブ２０は、インナーフィン２７たる第２素材を挟み込むように帯状の素材をロール成形してなるものである。その内部は、インナーフィン２７にて区画されている。
【００２３】
図６は、チューブ２０の素材１００，２００の断面構造を示す説明図である。チューブ２０の外郭を構成する素材１００は、芯材１１０の一方の面にＺｎ含有層１３０を設けてなるものである。芯材１１０はＡｌ−Ｍｎ系合金、Ｚｎ含有層１３０はＡｌ−Ｚｎ系合金又はＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金となっている。例えば、厚さ０．２１ｍｍの芯材１１０に、厚さ０．０２ｍｍのＺｎ含有層１３０をクラッドしたものである。第２素材２０は、芯材２１０の両面にろう材層２２０を設けてなるものである。芯材２１０はＡｌ−Ｍｎ系合金、ろう材層２２０はＡｌ−Ｓｉ系合金となっている。例えば、厚さ０．０９ｍｍの芯材２１０の両面に、厚さ０．０１ｍｍのろう材層２２０をクラッドしたものである。炉中ろう付けによると、ろう材層２２０及びＺｎ含有層１３０からＳｉ及びＺｎが拡散し、拡散層２２１、１３１が形成される。その他の基本構成は、前述した実施例と同様である。
【００２４】
以上のように、チューブ２０の構成部材よりも熱容量の大きい構成部材を予め加熱する構成は、インナーフィン２７を設けるチューブ２０にも応用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によれば、冷凍サイクルのコンデンサ、エバポレータ、自動車のラジエータ、ヒータコア等の熱交換器を良好に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例に係り、熱交換器を示す正面図である。
【図２】本発明の実施例に係り、チューブの断面を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例に係り、チューブの素材の断面構造を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例に係り、炉中ろう付けにおける温度特性グラフであって、（ａ）は従来例を示し、（ｂ）は本発明の実施例を示している。
【図５】本発明の実施例に係り、チューブの断面を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例に係り、チューブの素材の断面構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１      熱交換器
１０      コア
２０      チューブ
２１      ビード
２２      端部
２３      端部
２４      係合部
２５      折り曲げ部
２６      流路
２７      インナーフィン
３０      フィン
４０      タンク体
４１      入口部
４２      出口部
５０      補強部材
１００      チューブの素材
１１０      芯材
１２０      ろう材層
１２１      拡散層
１３０      Ｚｎ含有層
１３１      拡散層
２００      チューブの第２素材
２１０      芯材
２２０      ろう材層
２２１    拡散層
【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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【図６】
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