(57)【要約】  本発明は、ろう付けされた熱交換器を製造する方法および装置に関する。本方法は、熱交換器部品を組み立てて、コアビルダマシン内に少なくとも１つのろう付けされていない熱交換器コアを形成するステップと、コアビルダマシンから少なくとも１つの熱交換器コアを取り除くことなく、任意で、チャンバを排気し、および／または、制御された雰囲気でチャンバを充填して、チャンバを形成するように適合されたろう付けツールアレンジメントで熱交換器コアを囲むステップと、チャンバ内の熱交換器コアをろう付けするステップであって、ろう付けされた熱交換器を形成する、ステップと、を備える。
2019516563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を製造する方法であって、
ａ．      熱交換機器デバイスのための部品、特には、チューブ（２）、フィン（４）、ヘッダ（６）、側部支持部／部材、ブラケットおよび／または取付部品を提供するステップと、
ｂ．      前記熱交換器部品を組み立てて、コアビルダマシン（１０）内に少なくとも１つのろう付けされていない熱交換器コア（８）を形成するステップと、
ｃ．      前記コアビルダマシン（１０）から前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）を取り除くことなく、チャンバ（３５）の内部を加熱する手段（３８）を備える前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）の周りに前記チャンバ（３５）を形成するように適合されたろう付けツールアレンジメント（３０、３６）で前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）を少なくとも部分的に囲むステップと、
ｄ．      任意で、前記チャンバ（３５）を少なくとも部分的に排気し、および／または、不活性および／または反応性ガスで前記チャンバを少なくとも部分的に充填するステップと、
ｅ．      前記チャンバ内の前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）をろう付けするステップであって、少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を形成する、ステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記ろう付けステップは、典型的には約５３０℃から約６１５℃の範囲内の温度に、フィラー金属または種々の熱交換器部品を接合するろう材が溶融して濡れ広がるための十分に長い期間にわたって、誘導、放射および／または伝導加熱により前記チャンバ（３５）内の前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）を加熱することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記熱交換器部品（２、４、６）は、組み立てられる前に蒸発性潤滑剤で潤滑化され、少なくとも部分的な真空が、前記ろう付けステップの前に前記チャンバ（３５）内に生成されて、前記蒸発性潤滑剤の十分な部分が蒸発する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記熱交換器コア（８）は、ろう付けの前にフラックスが付けられていない、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記熱交換器部品（２、４、６）の少なくともいくつかは、片面または両面がフィラー合金で被覆されたコア層を含むアルミニウム合金ろう付けシートから製造され、前記コア合金は、ＡＡ１ｘｘｘ，ＡＡ３ｘｘｘ，ＡＡ５ｘｘｘ，ＡＡ６ｘｘｘ，ＡＡ７ｘｘｘまたはＡＡ８ｘｘｘシリーズに属する合金から選択され、前記フィラー合金は、ＡＡ４ｘｘｘシリーズに属している、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ろう付け（６６）は、５７０℃と６１０℃の間の温度で実行される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を製造するためのサイクル時間は、１秒と４５秒の間、より好ましくは５秒と２５秒の間である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ろう付け後に前記少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を、特には空冷により、急速冷却するステップを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を製造する装置であって、
チューブ（２）、フィン（４）、ヘッダ（６）、側部支持部／部材、ブラケットおよび／または取付部品のような熱交換器部品を組み立てるためのコアビルダマシン（１０）であって、ろう付けされていない熱交換器コア（８）を形成する、コアビルダマシン（１０）を備え、
前記コアビルダマシン（１０）は、
ｉ．少なくとも１つの熱交換器コア（８）を少なくとも部分的に囲む、チャンバ（３５）を形成するように適合されたろう付けツールアレンジメント（３０、３６）と、
ｉｉ．種々の熱交換器部品を接合するためにフィラー金属またはろう材を溶融し濡らすための十分に長い期間にわたって、前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）のろう付け温度まで前記チャンバ（３５）の内部を加熱する手段と、
を含む、装置。
【請求項１０】
前記ろう付けツールアレンジメント（３０、３６）は、誘導加熱を含むチャンバ壁（３０、３６）を備える、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記チャンバ内に真空ろう付けプロセスに適した真空を生成するために前記チャンバ（３５）と接続された真空ポンプシステム（４３）を備える、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
不活性ガスで前記チャンバ（３５）を少なくとも部分的に充填し、および／または、不活性ガスで前記少なくとも１つの熱交換器コア（８）を取り囲むための不活性ガス供給部（４７）を備える、請求項９から１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
制御された態様で前記チャンバ内のろう付け雰囲気に対して酸素獲得特性を有する反応性ガスを加えるための反応性ガス供給部を更に備える、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記チャンバは、単一の熱交換器コア（８）を囲むように適合される、請求項９から１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１から８のいずれか一項に記載の方法を実行するように適合される、請求項９から１３のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろう付けされた熱交換器、特にはアルミニウム合金部品から作製された熱交換器、を製造する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製品から作製された熱交換器は、パワートレイン冷却およびＨＶＡＣ＆Ｒ用途、並びに、例えば流体プロセスおよびＨＶＡＣ＆Ｒ用途のための家庭用および産業用冷却の目的のために、自動車産業のような、輸送産業で広く使用されている。ろう付けされた熱交換器は、典型的には、冷媒を保持するための少なくとも１つ以上のタンク構造部と、前記タンク構造部の少なくとも１つと連結された、複数の開口部を含むチューブまたはヘッダプレートと、複数の熱伝導フィンと、を備えている。複数の開口部に、実質的に平行なアレイに取り付けられた多様な流体移送チューブが接続されており、各々の移送チューブが前記ヘッダプレートまたはチューブ内の前記開口部の１つから実質的に垂直に延び、前記冷媒を受けるように構成されている。前記フィンは、前記複数の流体移送チューブと熱的に連通し、冷媒が流入または循環する際に前記冷媒を冷却するために、チューブから熱を移動させるように構成されている。
【０００３】
このようなろう付けされた熱交換器の製造プロセスにおいて、個々の部品（チューブ、フィンおよびヘッダ等）またはサブアセンブリが最初に製造され、これらの部品の少なくともいくつかがアルミニウム合金材料から作製され、フィラー合金またはろう材で被覆され、ろう付けによる熱交換器の接合を可能にしている。次に、個々の熱交換器部品は、いわゆるコアビルダマシンにより組み立てられる。このプロセスは、手動または完全自動作業で行われ得る。組み立て後、クランプまたは固定具または積載デバイスが、通常組み立てられた熱交換器部品に取り付けられて種々の部品を共に保持し、次に、固定された熱交換器コアアセンブリは、ろう付け炉に搬送される。大量かつ様々な熱交換器が要求される自動車産業にとって、異なるタイプの熱交換器を組み立てる幾つかのコアビルダマシンにより供給される１つ以上のろう付け炉を有することは珍しいことではない。
【０００４】
従来技術の製造プロセスにおいて、コアビルディングおよびろう付けプロセスは、別々の連続プロセスステップであり、２つの別々のマシンセルまたは設備レイアウトで実行され、コアビルディングマシンとろう付け炉との間で多数の作業および搬送ステップを要する。熱交換器は、ろう付けの前に緩く組み立てられるだけであるため、例えば特許文献ＵＳ６，１０８，８９９に開示されているような、ろう付けクランプまたはフレームでしっかりと固定される必要がある。
【０００５】
例示的なコアビルダマシンは、特許文献ＵＳ６，０６７，７０４に開示されており、参照によりここに組み込まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ろう付けされた熱交換器の製造、特にはろう付けされたアルミニウム合金の熱交換器の製造、の効率および作業の有効性を改善することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、より少ないプロセスステップ、より少ない取扱作業およびより少ない仕掛品の在庫を使用する、ろう付けされた熱交換器を製造する方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的および他の目的、並びに更なる利点は、請求項１に記載のろう付けされた熱交換器を製造する方法および請求項９に記載の対応する装置を提供する本発明により満たされるまたは越えられる。本発明の好ましい形態は、ここに記載され、従属請求項に明記される。
【０００９】
下記に理解されるように、別に指し示されている場合を除き、アルミニウム合金および質別記号は、２０１６年にアルミニウム協会により刊行された、アルミニウム規格およびデータ並びに登録記録の「鍛造アルミニウムおよび鍛造アルミニウム合金のための国際合金記号および化学組成限度」を参照し、当業者に周知である。
【００１０】
合金組成の記載については、パーセンテージの参照は、他に指し示されていなければ、重量パーセントによる。
【００１１】
本発明の基本的な考えは、従来は別々のコアビルディングと中央炉アレンジメントとを連結し、単一の統合プロセスへのコアビルディングおよびろう付け作業の両方を備える、専用工具を用いて完全に連続した熱交換器製造セルを可能にすることである。これにより、そのようなセルまたは製造装置が分散化され、熱交換器のエンドユーザ、例えば自動車用途では、ジャストインタイム配送およびシーケンシャルな自動車ビルドのサポートを改善した、オリジナル機器製造業者の（ＯＥＭの）組立施設、の近くに同じ場所に配置されることが可能になる。
【００１２】
その結果、ろう付けされた熱交換器を製造する方法は、次のステップを備える：
ａ．      熱交換機器デバイスのための部品、特には、チューブ、フィン、ヘッダ、側部支持部／部材、ブラケットおよび／または取付部品など、を提供するステップ；
ｂ．      熱交換器部品を組み立てて、コアビルダマシン内に少なくとも１つのろう付けされていない熱交換器コアを形成するステップ；
ｃ．      コアビルダマシンから少なくとも１つの熱交換器コアを取り除くことなく、チャンバの内部を加熱する手段を備える少なくとも１つの熱交換器コアの周りに完全なまたは部分的なチャンバを形成するように適合されたろう付けツールアレンジメントで少なくとも１つの熱交換器コアを少なくとも部分的に囲むステップ；
ｄ．      任意で、チャンバを少なくとも部分的に排気し、および／または、不活性および／または反応性ガスでチャンバを少なくとも部分的に充填するステップ；
ｅ．      チャンバ内の少なくとも１つの熱交換器コアをろう付けするステップであって、少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を形成する、ステップ。
【００１３】
ろう付けは、典型的には５３０℃から６１５℃の温度範囲、より典型的には５７０℃から６１０℃の温度範囲、例えば約５８０℃または約６００℃、でなされる。更に、好ましくは、ろう付けは、種々の熱交換器部品を接合するために熱交換器部品に存在する任意のろう材またはフィラー金属が溶融し濡れ広がるための十分に長い期間にわたって、なされる。
【００１４】
その結果、ろう付けプロセスステップは、熱交換器コアビルディングのプロセスステップと組み合わされる。まず、熱交換器部品は、例えば従来技術で知られている方法で、コアビルダマシン内で組み立てられる。部品の少なくともいくつかは、熱交換器部品を共に接合するためにろう付けの際に溶融し濡れ広がるようになっている、フィラー合金、フィラー合金生成フラックス化合物、または他のろう材のようなフィラー金属で少なくとも部分的に覆われている。例えば、部品の少なくともいくつかは、少なくとも一面がフィラー合金から作製された被覆層で被覆され、またはある温度でフィラー合金を生成する物質でコーティングされた、アルミニウム合金ろう付けシートから製造され、または、フィラー金属で被覆され、またはある温度でフィラー金属を生成する物質でコーティングされ得る、チューブのような押出製品から製造される。
【００１５】
それによって、組み立てられたがろう付けされていない熱交換器コアは、ろう付けの前にコアビルダマシンから取り除かれない。むしろ、ろう付けは、コアビルダマシン内、または隣接して、またはインラインで実行される。この文脈において、「取り除かれない」とは、人の介在は必要ではないが、コアビルダマシンは、熱交換器コアがろう付けされる、セクション（典型的なコアビルダマシン設計内に統合されていてもよいが、従来のまたは現存するコアビルダマシンに追加されていてもよい）を備えていることを意味する。
【００１６】
その結果、本発明は、ろう付け作業に要する熱が、延長されたコアビルダプロセスおよび発展したコアビルダマシンの部分として、組み立てられた熱交換器コアに局所的に配送されるため、多大な設備投資およびメンテナンス費用を要する、典型的な大規模ろう付け炉を要しない。従って、少なくとも１つの熱交換器は、ろう付け作業が完了した後にのみ新しいコアビルダマシンから取り除かれ、それは、他の要素の間でのろう付けクリップおよびクランプの必要性を回避し、対応する取扱作業を回避し、それは、単位熱交換器の生産能率当たりの可能なサイクル時間および単位熱交換器の利益当たりの関連する労働コストも供する。
【００１７】
本発明の他の利点は、専用の生産ラインが、関連する作業上およびスケジュール上の利益で生産され得ることである。従って、ろう付け熱交換器は、要求されたときはいつでもどこでも、コアビルディングの場所とろう付け作業の場所、および熱交換器製造施設とエンドユーザ施設の間で、中間貯蔵または搬送を要さずに、ジャストインタイムで生産されてもよい。
【００１８】
本発明による方法によれば、これらの新しい熱交換器製造セルを遠隔的に、すなわち集中化したろう付け炉施設から離して置くことが可能であり、これによって、ろう付けされた熱交換器が、例えば自動車のような、最終製品の組み立てまたは構築のために要求される生産地に近づくことができる。これにより、熱交換器の生産が、実際のライン側での使用とバランスを取ることもでき、完全なバリューストリームの中の種々の点で不必要な仕掛品の在庫を低減することができる。その結果、本発明の方法は、ろう付けされた熱交換器の製造において取扱コスト、ロジスティックコストおよび（脆弱な熱交換器の構造による）搬送損傷損失を低減または最小化する。
【００１９】
好ましい実施形態によれば、ステップ（ａ）から（ｅ）は、一度に１つ以上の熱交換器に対して、連続して実行され、そのプロセスは、他方の後に１つ以上のろう付けされ、接合され、または接着された熱交換器を生産する。
【００２０】
ほとんどの実施形態において、ろう付けツールアレンジメントが、単一の熱交換器コアを囲むように適合されるだろう。あまり好ましくはないが、コアビルディングマシンは、２つ（更にそれ以上、例えば３つまたは４つ）の熱交換器コアを組み立て終えることができ、それが１つのチャンバ内で積み重ねられ、ろう付けされる。従って、少なくとも１つの熱交換器が、一度に製造される。
【００２１】
ろう付けステップは、少なくとも１つの熱交換器コアが、チャンバの内部を加熱する手段を備える少なくとも１つの熱交換器コアの周りにチャンバを形成するように適合されたろう付けツールアレンジメントで少なくとも部分的に囲まれることを要する。好ましい実施形態において、チャンバは気密性を有し、チャンバの排気、および／または、可能であれば酸素獲得特性または局所的雰囲気修正特性を有する反応性ガスが添加された不活性ガスでチャンバを少なくとも部分的に充填することを可能にしてもよい。
【００２２】
ろう付けツールアレンジメントは、例えば１つまた幾つかのツーリング要素により形成される。好ましい実施形態において、チャンバは、コアビルダツーリングの一部分により形成され、それは、例えば、非作業位置からコアアセンブリおよびろう付け位置に旋回または直線移動してもよい複数のツーリング要素の組み合わせであり、それは熱交換器コアを囲み、それは好ましくは典型的なコアアセンブリ作業の部分として生じる。
【００２３】
少なくとも１つの熱交換器コアの周りにろう付けツールアレンジメントにより形成された、エンクロージャとも呼ばれるチャンバは、開いていても閉じていてもよいが、好ましくは、熱交換器コアの周りに局所的に制御された雰囲気および／または局所的な（部分的または完全な）真空の生成を可能にする。制御された雰囲気は、好ましくは合理的に可能な限り低い酸素含有量を有するべきであり、酸素含有量は、好ましくは約２００ｐｐｍ未満、より好ましくは約１００ｐｐｍ未満であり、例えば約２０ｐｐｍ以下である。更に、制御された雰囲気は、好ましくは乾燥しているべきであり、それは、露点が−４０℃より低く、より好ましくは−４５℃以下であることを意味する。好ましい実施形態において、制御された雰囲気は、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスを含有する。
【００２４】
ろう付けステップは、好ましくは、誘導、放射および／または伝導加熱の１つにより、チャンバ内の少なくとも１つの熱交換器コアを加熱することを含む。また、これらの加熱方法の組み合わせ、例えば、ラジエータと組み合わされたろう付けツールアレンジメント内の誘導コイル、が使用されてもよい。加えてまたは代わりに、例えば（限定されないが）レーザー溶接、電子ビーム溶接、赤外線加熱、拡散接合および／または他の接合技術の使用、例えば（限定されないが）接着剤および／または（締まりばね、リベット留め、スウェージングなどのような）機械的接合技術の使用のような、多数のろう付けおよび接合アプローチが採用され得る。
【００２５】
その結果、本発明は、例えば、誘導ろう付け、レーザー溶接、赤外線加熱、真空ろう付け、接着剤接合など、様々な潜在的な材料接合技術を、熱交換器コアの組み立て作業自体に統合することを可能にする。
【００２６】
好ましくは、コアビルダマシンおよび方法において、熱交換器は、部品組み立ておよびサイジングフェーズの間に組み立てられ、位置決めされ、ツーリング固定具にクランプされ、次に、直接的にろう付けされる。ろう付けは、例えばろう付けツールアレンジメントチャンバを使用して局所的な真空を引き、導電、放射および／または伝導加熱を経由してろう付けすることにより、または、適切な材料選択を使用して局所的に制御された雰囲気下でろう付けすることにより、また対象の／局所的な伝導、放射および／または誘導加熱によりなされる。好ましくは、Ｍｇが豊富なＡＡ４ｘｘｘシリーズのフィラー合金、フラックスフリー材料および／または低融点フィラー金属、または同様のものが使用される。
【００２７】
好ましくは、熱交換器コアは、ろう付けの前にフラックスが付けられていない、すなわち、フラックスフリーのろう付け技術が使用されている。これは、熱交換器部品において特別なアルミニウム合金の使用を要し、それは、ろう付けの間に酸化物層を破壊するためにろう付けフラックスを付与する必要なしにろう付けすることができる。一実施形態において、ろう付けコアビルダマシンは、反応性ガス、すなわち酸素獲得特性を含む反応性プロセス雰囲気ガスを使用する。このような反応性プロセスガスは、加熱されてもよい。
【００２８】
他の実施形態において、あまり好ましくはないが、コアビルダマシンは、Ｎｏｃｏｌｏｋ（登録商標）ベースのフラックス材のようなろう付けフラックス材をろう付けされていない熱交換器コアに付与するための装置、例えば、関連したキャリア、バインダおよび加熱制御を有する、ろう付けフラックス材供給部に接続されたスプレーノズルを含むツーリングアレンジメント、の使用を含むまた可能にする。このアレンジメントは、部品形成およびコアビルド作業の間に、フラックス可溶性、高精度、マイクロミストタイプの潤滑システムを含むことができる。このようなアレンジメントは、フラックス被覆率および湿潤性を改善するために界面活性剤の使用も可能にする。
【００２９】
好ましい実施形態によれば、熱交換器部品は、必要ならば、熱交換器コアを組み立てる前に蒸発性および／またはフラックス可溶性潤滑剤で潤滑化される。これによって、従来技術の製造プロセスにおいて要求された、部品組み立て後の脱脂ステップが、回避または最小化されることができる。いくつかの実施形態において、ろう付けステップの前にチャンバ内に少なくとも部分的な真空が生成されて、蒸発した潤滑剤の十分な部分が排気され、フィルターにかけられる。これによって、潤滑剤は、単にろう付けの前に少なくとも部分的な真空を引くことにより、別個の脱脂ステップなしで取り除かれることができる。代わりに、蒸発性部品潤滑剤の除去は、その後廃棄してフィルターにかけられる部分的な雰囲気内でアセンブリを予熱することにより達成され得る。
【００３０】
好ましい形態において、熱交換器部品の少なくともいくつかは、片面または両面がフィラー合金で被覆されたコア層またはフィラー合金が設けられた押出チューブを含むアルミニウム合金ろう付けシートから作製される。コア層は、ＡＡ１ｘｘｘ、ＡＡ３ｘｘｘ、ＡＡ５ｘｘｘ、ＡＡ６ｘｘｘ、ＡＡ７ｘｘｘまたはＡＡ８ｘｘｘシリーズの合金から選択されたアルミニウム合金で作製される。フィラー合金は、好ましくは、ＡＡ４ｘｘｘシリーズから選択される。
【００３１】
好ましい形態において、熱交換器部品の少なくともいくつかは、ＡＡ４ｘｘｘシリーズに属する合金で被覆されたアルミニウム合金ろう付けシートから製造される。
【００３２】
他の実施形態では、好ましくはないが、コアビルダろう付けマシンは、例えばフッ化アルミン酸カリウムのような、フラックス材を包含する、担持する、またはフラックス材で合金化されたアルミニウム材料の使用を含むまたは可能にする。
【００３３】
一実施形態において、ろう付け作業は、約５３０℃と約５９５℃との間、より好ましくは約５５０℃と約５８５℃との間の範囲内の比較的低い温度で実行される。これは、ろう付けシートまたは押出チューブを被覆するために使用されるフィラー合金の選択により実現されることができる。例えば、５％から１５％のＳｉを有し、フィラー合金の融点を下げるために約１０％までの亜鉛および／または銅の目的添加物を有するＡＡ４ｘｘｘシリーズのアルミニウム合金が、被覆合金または接合材料として使用されてもよい。
【００３４】
サイクル時間、すなわち１つの（またはいくつかの実施形態において幾つかの）熱交換器を組み立ててろう付けする１つのサイクルを完了するために必要な時間は、典型的には１秒と４５秒との間、より典型的には５秒と２５秒との間である。
【００３５】
また、本発明は、熱交換器部品を組み立てるためのコアビルダマシンを備え、少なくとも１つのろう付けされていない熱交換器コアを形成する、少なくとも１つのろう付けされた熱交換器を製造するための装置に向けられている。コアビルダマシンは、熱交換器コアを少なくとも部分的に囲むチャンバを形成するように適合されたろう付けツールアレンジメントと、種々の熱交換器コア部品を接合するために、フィラー金属またはろう材を溶融し濡らすための十分に長い期間にわたって、少なくとも１つの熱交換器コアのろう付け温度までチャンバの内部を加熱する手段と、を含んでいる。
【００３６】
好ましい実施形態において、加熱する手段は、ろう付けツールアレンジメントに含まれている。例えば、ろう付けツールアレンジメントは、例えば１つ以上の誘導加熱器を含む少なくとも１つの要素またはチャンバ壁、または抵抗加熱により加熱される要素またはチャンバ壁のような他の加熱手段、または対流加熱器で加熱され得るチャンバ、を備えていてもよい。
【００３７】
好ましい実施形態において、ろう付けツールアレンジメントまたはチャンバエンクロージャは、例えばセラミックツーリング要素のような、高い耐摩耗性、耐熱性のツーリングおよび／またはコーティングで構築されてもよい、またはその使用を要求してもよい。
【００３８】
更なる実施形態によれば、本装置は、チャンバ内に減圧または真空を生成するためにチャンバに相互接続された真空ポンプを備えてもよい。このような減圧または真空は、好ましくは、真空ろう付けプロセスに適している。チャンバ内部に生成される減圧または真空は、好ましくは、１０から１０−６Ｐａに対応する、中真空から高真空である。
【００３９】
更に、関連する職業上の衛生的な抽出要件を含む、チャンバからろう付け廃ガスまたは煙霧を抽出する抽出システムがあってもよい。
【００４０】
代わりにまたはそれに加えて、本装置は、不活性ガスで、いくつかの実施形態においては反応性ガス、すなわち制御された雰囲気を追加して、チャンバを少なくとも部分的に充填するために、および／または、不活性ガスおよび場合により反応性ガスで熱交換器コアを囲むために配置される不活性および／または反応性ガス供給または配送システムを備えてもよい。その結果、本装置は、ＣＡＢ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ  Ｂｒａｚｉｎｇ）プロセスとして知られる、制御された雰囲気条件下でろう付けプロセスを遂行するのに適している。不活性ガスは、好ましくは窒素であるが、アルゴンまたは同様のものでもよい。酸素獲得特性を有する反応性ガスの少量の追加は、局所的な酸素含有量を減少させ、材料の再酸化の危険性を回避するために使用されることができる。その結果、ろう付けツールアレンジメントにより形成／画定されるチャンバは、好ましくは、十分に気密性を有し、ガス配送システムは、好ましくは、わずかな加圧を達成し維持するための圧力調整器を含む。制御されたガス雰囲気は、好ましくは、可能な限り低い酸素含有量を有するべきであり、好ましくは約２００ｐｐｍ未満、更に好ましくは約１００ｐｐｍ未満であり、例えば２０ｐｐｍ以下である。更に、制御されたガス雰囲気は、好ましくは乾燥しているべきであり、それは、露点が−４０℃より低く、より好ましくは−４５℃以下であることを意味する。
【００４１】
一実施形態において、本方法は、特には強制空冷によって、ろう付け後のろう付けされた熱交換器を８０℃未満の温度に急速に冷却する更なるステップを備える。これは、コアビルダマシンで冷却空気または遮蔽ガス供給部に接続されたノズルを据え付けることにより実現されてもよい。
【００４２】
好ましくは、本装置は、この発明による方法を実行するために採用される。従って、ここで議論される全ての実施形態は、この発明による方法および装置の両方に適用可能である。
【００４３】
また、本発明は、添付図面を参照して記述される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、従来技術による熱交換器の製造プロセスのフローダイヤグラムを示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態によるろう付けされた熱交換器を製造する方法を示す。
【図３】図３は、コアビルディングマシンにより形成される例示的なコアビルディングプロセスの概略図である。
【図４】図４は、コアビルダマシンの概略上面図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態によるコアビルダマシンの熱交換器コアの周りにチャンバを形成するろう付けツールアレンジメントの概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施形態によるコアビルダマシンの熱交換器コアの周りにチャンバを生成するろう付けツールアレンジメントの概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施形態によるコアビルダマシンの熱交換器コアの周りにチャンバを生成するろう付けツールアレンジメントの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
図面において、同様の部品は、同じ参照番号で指定されている。
【００４６】
図１は、従来技術によるろう付けされた熱交換器を製造するプロセスの例である。チューブ、フィンおよびヘッダのような個々の熱交換器部品は、まずステップ５２において製造され、例えばアルミニウム合金ろう付けシートまたは押出チューブからのチューブを折り曲げ、または溶接し、アルミニウム合金フィン材料からの波形フィンを形成する。次に、個々の部品は、ステップ５３においてサブアセンブリ製造のためのコアビルダマシンに供給され、例えばチューブとフィンを共に交互に積み重ねて、熱交換器または「コア」の中央部を形成する。ステップ５４において、熱交換器の最終組み立てが、コアビルドステップにおいて行われる。組み立てられた、ろう付けされていないコアは、ろう付け炉に搬送される必要があるため、ろう付けフレームまたは固定具が、熱交換器コアを共に保持するために、ステップ５５において取り付けられる。ステップ５６において、成形および組み立てを容易にするために熱交換器部品に塗布された潤滑剤を取り除くために、コアがコアビルダマシンから取り除かれ、他の場所に搬送され、脱脂される（ステップ５７）。任意で、ろう付けフラックスが、ステップ５８において熱交換器コアに塗布される。更に、要求されれば、コアが、ステップ５９において脱水されてもよい。ステップ５７〜５９並びに次のろう付けおよび冷却ステップは、バッチ式で実行されてもよいが、連続式でもよい。
【００４７】
ステップ６０において、熱交換器コアは、場合によっては幾つかのコアビルダマシンから、従来の集中化された大規模のろう付け炉に搬送され、ろう付けされ、任意でステップ６１において（強制）冷却に続く。次に、ろう付けされた熱交換器は、ステップ６２において仕分けされ、最終組み立て（ステップ６３）、リークテスト（ステップ６４）および他の品質管理チェック、更に最終組み立てステップ、次に、梱包および出荷（ステップ６５）に続く。
【００４８】
この発明によるプロセスの一実施形態が、図２に描かれている。前述のように、チューブ、フィンおよび／またはヘッダのような熱交換部品は、ステップ５２において製造され、ステップ５３においてサブアセンブリ製造に続く。次に、新しいステップ６６、すなわち組み合わされた熱交換器コアビルドおよびろう付けステップに続く。ここで、熱交換器コアは組み立てられ、場合によっては熱交換器コアの周りのチャンバを形成するように適合されるろう付けツールアレンジメント内でクランプされる。次に、熱交換器を取り除くことなく、ろう付けされるように、局所的な減圧または真空または制御されたガス雰囲気が生成され、熱が付与される。
【００４９】
ろう付けステップの後に、前述したように、最終組み立て６３が続き、リークテスト６４並びに梱包および出荷が続く（ステップ６５）。その結果、従来技術において使用される、ろう付けフレームの取り付け、コアビルダからのろう付けされていない熱交換器コアの取り除き、および、ろう付け炉への搬送を含む幾つかのステップが、省略または回避され、完全な連続的な生産が可能になる。
【００５０】
図３は、コアビルダマシンが、チューブ２、フィン４およびヘッダ６から熱交換器コアを部分的に組み立てる方法の一実施形態を図示している。
【００５１】
多数の個々のチューブ２が積み重ねられてチューブスタック３を形成する。サブアセンブリ製造（ステップ５３ａ）の一部として、チューブ２が、互いに離間するようにインデックスされる。次に、フィン挿入機構が、隣り合う離間したチューブ２間のフィン４に挿入するために設けられる。フィン／チューブ圧縮デバイス７が、フィンを圧縮するために設けられて、チューブおよびフィンは、管理された形状および寸法交差の中間アセンブリまたはサブアセンブリ５（ステップ５３ｂ）を形成する。ステップ５４において、ヘッダ、マニホールドチューブおよび側部支持部材６が取り付けられて、ろう付けされていない熱交換器コア８を形成する。従来のコアビルダにおいては、ろう付けクランプがこのコア８に取り付けられ、コアビルダマシンから取り除かれて、更なるプロセッシング設備、特にはろう付け炉に搬送される。
【００５２】
このステップでは、機械的技術によって熱交換器組み立てプロセスを完了すること、すなわち、フィンとヘッダの配置を介してチューブを物理的に拡張し、いわゆる「機械的に組み立てられた熱交換器」コアを生産することも可能である。このビルド形式は、加熱ツーリング、すなわち誘導加熱、および制御された雰囲気を使用して、熱伝達および漏れ気密性のために局所的臨界表面を（例えばろう付けまたは半田付けにより）接合する一実施形態を有する、この発明の方法にも適用されることができる。
【００５３】
図４は、この発明によるコアビルダマシン１０の一実施形態を更に図示する。典型的には、このような装置は、テーブル１２に取り付けられる。チューブ３のスタックが、チューブマガジンまたはホッパー１３に設けられている。各チューブ２は、細長いテーブル１２の各側部に設置された一対の逆回転オーガ、ギヤホイールまたはベルトデバイス１５を含む、チューブインデックスデバイス内のテーブル１２上に分配される。各オーガは、チューブディスペンサアセンブリから分配されたチューブ２を受け取るため、およびチューブ２を互いに離間させるために、それらのそれぞれの表面に形成された螺旋溝または空間１６を有する。これにより、フィン４の挿入が可能になる。フィン４が挿入されると、フィン／チューブ位置決めおよび圧縮機構７が、中間センブリまたはサブアセンブリを形成するように作用する。このサブアセンブリ５は、コアアセンブリまたはヘッダ取り付けセクション１８に搬送される。ここで、ヘッダ６または同様のものが取り付けられ、ヘッダプレス２０が矢印の方向に前進してヘッダ６または同様のものをチューブの端部上に押圧する。これらのプレス２０は、駆動機構２２により前進されてもよい。その結果、熱交換器コア８が形成される。チューブおよびフィンも、要求されれば手動で構築および／または挿入されることができる。
【００５４】
図５から図７に描かれている次のステップにおいて、熱交換器コア８はろう付けされる。図５の断面図に描かれる本実施形態において、プレス２０は、その場所に留まり、場合によってはヘッダ６と接触している。しかしながら、プレート３０の形態のろう付けツールアレンジメントは、保持機構３４、例えば回転機構を介して上方から下降し、プレス２０と隣り合って下降して、熱交換器コア８の周りに閉じたチャンバまたはエンクロージャ３５を形成する。好ましくは、適切なシール３２が、エンクロージャを形成するろう付けツールアレンジメント３０、２０の異なる部分の間に供給される。チャンバ３５の前壁は、ろう付けツールアレンジメントの他の部分（不図示）により形成されてもよく、全ての開口部は、適切なシールが設けられていてもよい。
【００５５】
それによって、チャンバまたはエンクロージャ３５が、熱交換器コア８の周りのろう付けツールアレンジメントにより形成される。熱交換器コアをろう付けするために、局所的な加熱、および場合によっては局所的な真空または制御されたガス雰囲気のみが、チャンバ３５に付与される。それらの適切な設備の例が、図６に示される。
【００５６】
この実施形態において、熱交換器コア８の周りのチャンバ３５は、上方からテーブル１２上に下降され得る、フードまたはプラテン３６の形状の一体のろう付けツールアレンジメント３６により形成される。フード３６とテーブル１２との間の空間は、適切にシールされてもよい。チャンバ３５に減圧または真空を付与することができるために、真空バルブ４０が、フード（または隣り合うアセンブリ）内に設けられており、それは真空ポンプ４３またはポンプと真空チューブ４２を介して接続されている。いくつかの実施形態では、別個の／追加のポンプ（不図示）がチャンバに接続され、適切なろ過システムを経由して、エンクロージャ３５からろう付け煙霧および／または蒸発した潤滑剤を取り除くために使用されてもよい。加えてまたは代わりに、チャンバ３５は、バルブ４５およびチューブ４６を介して不活性ガス供給システム４７、および／または反応性ガス供給部（不図示）と接続されてもよい。それによって、チャンバ／エンクロージャ３５は、ろう付けのために、局所的な大気圧を越える少なくとも部分的な過圧まで、不活性ガスを含有する局所的に制御されたガス雰囲気で充填されてもよい。ろう付け作業に要する熱は、ろう付けツールフード３６、テーブル１２およびツーリング２０の内部の誘導コイル３８により発生されてもよい。代わりにまたは加えて、赤外線ヒータまたは対流ヒータまたは電気ヒータまたはそれらの組み合わせが存在してもよい。
【００５７】
図７は、他の実施形態を示し、チャンバ３５は、シールされておらず、開いている。それは、熱交換器コア８の上部にプレート３０または他のタイプのろう付けツールアレンジメントを下降することにより形成される。しかしながら、側部はまだ開いており、それによって側部に開いた空間３５（開いたチャンバ）を画定し、それは、チューブ４６またはノズル５０を介してガス供給部４７からの制御されたガス流を生成することによって不活性ガスで一時的に充填されてもよい。抽出は示されていない。このようにして、熱交換器コア８の重要な要素は、窒素またはアルゴンまたは同様のもののような流れる不活性ガスに少なくとも部分的に浸されて、ろう付け作業のための局所的に制御されたガス雰囲気を生成してもよい。加えて、ろう付け煙霧を取り除くためのデバイスが存在してもよい（不図示）。ろう付け作業に要する熱は、誘導コイル３８を介して提供され、それは、この場合、ろう付けツールプレート３０内とテーブル１２内の両方、およびサイドツーリング２０内に位置し、それによって、チャンバ３５内に局所的に加熱された環境を生成する。
【００５８】
本発明は、前述の実施形態に限定されず、添付された特許請求の範囲により定義される発明の範囲内で広く変更されてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
２    チューブ
３    チューブスタック
４    フィン
５    中間コアアセンブリ
６    ヘッダまたはチューブキャリアまたは同様のもの
７    フィン／チューブ圧縮デバイス
８    熱交換器コア
１０  コアビルダマシン
１２  テーブル／マシンベッド
１３  チューブマガジン
１４  中間アセンブリ
１５  一対の逆回転オーガ、ギヤホイールまたはベルトデバイス
１６  螺旋溝または空間
１８  ヘッダアタッチメント
２０  ヘッダプレスツーリング
２２  ヘッダ駆動機構
３０  ろう付けツールプレート
３２  シール
３４  保持機構
３５  チャンバ
３６  ろう付けツールアレンジメント／フード
３８  誘導コイル
４０  真空バルブ
４２  真空チューブ
４３  真空ポンプシステム
４５  不活性ガスバルブ
４６  チューブ
５０  ノズルアレンジメント
４７  不活性ガス供給システム
５２−６５  プロセスステップ
６６  組み合わされた熱交換器コアビルドおよびろう付けステップ
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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