(57)【要約】  本発明は、冷却放熱器および熱交換器で利用する液体流管(3)の表面などの金属表面を、金属含有材料の薄い層でコーティングする方法に関する。本方法では、コーティング用材料(6)を、容器状空間(5)で管に付着させ、その後、液体流管(3)を容器状空間(5)から送り出し、コーティング形成用の材料層(15)を所望の位置および厚さに調整する。本方法によると、液体流管(3)の長くされた側面(14)は互いの方へとつぶされ、その後、液体流管(3)は容器状空間(5)内へと送られ、そこで、コーティング材料(6)が管(3)の表面へ付着させられる。付着後、管(3)の最初のプロファイルが、管(3)の長くされた側面(14)を互いに外側へと曲げさせることにより、回復する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却放熱器および熱交換器で利用する液体流管(3)の表面などの金属表面を、金属含有材料の薄い層でコーティングする方法であって、該方法では、前記コーティングすべき液体流管(3)の金属表面を、金属表面のコーティング用材料(6)を含む容器状空間(5)に移動させ、該コーティング用材料(6)を、前記容器状空間(5)で前記液体流管(3)の金属表面に付着させ、その後、該液体流管(3)の金属表面を前記容器状空間(5)から送り出し、コーティング形成用の材料層(15)を所望の位置および厚さに調整する方法において、前記液体流管(3)の表面および端面から、望ましくないコーティング材料(15)の少なくともいくらかを除去することにより、前記コーティング形成用の材料層(15)を、前記容器状空間(5)からの抜け出しにおいて所望の位置および厚さに調整することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体流管(3)の表面をコーティングする方法において、長くされた側面(14)を互いの方へとつぶし、その後、前記液体流管(3)を前記容器状空間(5)内へ送り、そこにおいて、コーティング用材料(15)を前記金属表面に付着させ、付着後、前記液体流管(3)の最初の断面プロファイルを、前記液体流管(3)の長くされた側面(14)を互いに外側に曲げさせることにより回復させることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の液体流管(3)の表面をコーティングする方法において、前記液体流管(3)が前記容器状空間(5)から出て来た後に、前記端面の表面に加圧空気を吹き付けることにより望ましくないコーティング材料(15)を前記液体流管(3)の端面から除去することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の液体流管(3)の表面をコーティングする方法において、少なくとも前記コーティング作業中は前記液体流管(3)を前記容器状空間(5)に対して前記管の方向に移動させ続けることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の方法において、前記コーティング材料(6)は液体ハンダ付用材料ペーストからなることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載の方法において、前記コーティング材料(6)は、前記コーティングすべき金属表面(3)に電荷を用いて固定される粉末のハンダ付用材料からなることを特徴とする方法。
【請求項７】
金属含有材料の薄い層で金属表面(3)をコーティングする装置であって、該装置は、コーティング材料(6)を含む容器状空間(5)を含み、該空間は、コーティングすべき金属表面(3)用の供給開口(12)と出力開口(13)を有し、これらの開口のうちの少なくとも１つは、前記コーティング材料(6)の上側表面より下に配置される装置において、前記コーティングすべき金属表面は平らな液体流管(3)であり、該コーティング装置は、前記管の移動方向において前記容器状空間(5)の前に配置された圧縮装置(4)を有し、該圧縮装置(4)は、前記液体流管(3)の長くされた側面(14)を互いの方へとつぶし、該コーティング装置は、実質的に同じ移動方向に前記容器状空間(5)の後に配置された押圧装置(7)を含み、該押圧装置(7)は、前記液体流管(3)の長くされた側面(14)を互いに外側へと曲げさせて実質的に前記最初の断面を回復することを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、前記圧縮装置(4)は、プレスローラ(10)からなる二重ローラ装置であり、該プレスローラ(10)は、前記液体流管(3)の長くされた側面(14)を互いのほうへと押すように配置されており、前記押圧装置(7)は、少なくとも２つのローラからなるユニットであり、該ローラは、前記液体流管(3)をその狭い端部から押して、前記液体流管(3)の長くされた側面(14)がその最初の形状に実質的に曲がって戻るようにすることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の装置において、前記出力開口(13)の最小の高さは実質的に、前記コーティングすべき液体流管(13)の断面プロファイルの最大の高さに等しく、前記出力開口(13)の最小の幅は実質的に、前記押圧装置(7)の前で計測した前記コーティングすべき液体流管(3)の最大の幅に等しく、前記供給開口(12)および前記出力開口(13)は、前記液体流管(3)の移動方向にすそ広がりであり、各開口の領域は、前記管が前記開口に入る側において、前記管が前記開口を出る側におけるよりも大きいことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項７から９までのいずれかに記載の装置において、該装置は、前記管の移動方向に前記出力開口(13)の後に置かれた送風装置(17)を有し、該送風装置(17)は、少なくとも１つのノズル(16)を有し、該ノズルは、前記管(3)の短い端面の方へ向けられており、該ノズルを通して空気流を送り、前記管(3)の短い端面からコーティング材料(6)を除去することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【詳細な説明】
【０００１】
本発明は、金属含有の薄い層によって金属表面をコーティングする請求項１の前段に記載の方法および請求項７の前段に記載の装置に関するものである。
【０００２】
本発明の解決策は、金属含有の薄い層でいくつかの表面材料をコーティングすることに適用可能である。本発明の解決策は、金属表面をハンダ付用材料でコーティングするために、よく適しており、たとえば、熱交換器および液冷車両用放熱器などを製造するときに、液体流を運ぶ配管をハンダ付用材料でコーティングするために非常によく適しており、ハンダ付用材料により、優れた熱輸送能力を有する折りたたみ銅フィンを、液体流を運ぶ管の間でハンダ付けすることができる。
【０００３】
ペースト状のハンダ付用材料は主として、通常75%の比率の銅と、ニッケルと、スズと、けい光体からなる。この混合物は粉末化されて、粒子の大きさが１〜90μmである微粉末構造にされる。混合物の特性重量は、約5.5kg/dm3である。滑らかなコーティングを得るため、および所望の場所に材料を塗ることを容易にするために、前記の乾燥粉末混合物を適切な液体媒体に混合する。さらに、熱可塑性ポリマまたは網状ポリマなどの結合剤を混合物に加える。このような結合剤はたとえば、アクリルポリマ、ワックス、またはホットワックスである。重い粉末の沈降を防ぐために、分散段階中に適切な補助剤を混合物に加える。さらに、620oCに達する温度での加熱段階の後、最終的な混合物は、ハンダ付け接合部にハンダ付け残留物、たとえば炭素または同様なものを残すいかなる物質も含むべきでないことが重要である。なんらかの残留物が残る場合は、人手により除去しなければならない。
【０００４】
従来技術に係る方法では、ペースト状のハンダ付用材料を平らな液体管表面に、少なくとも２つの異なる方向から噴霧する。この方法では、あらかじめ適切な長さに切断された管を、このために作られた台に並べる。噴霧後、管を熱風トンネルで処理して、すべての液体を蒸発させ、また管の表面に皮膜を固定させる。上記の解決策の欠点は、噴霧中にハンダ付用材料の20%が回収できずに、浪費されるということである。材料は、たとえば、管を通り過ぎて噴霧されるため、また、ハンダ付用材料が必要でない管表面の部分に噴霧されるため、または、ハンダ付用材料層の厚さを制御することが困難であるために浪費される。別の欠点は、ハンダ混合物はとりわけ金属粒子からなるので非常に重いため、噴霧容器内でハンダ付用材料を均一な状態に維持することが困難なことである。他の欠点は、噴霧装置が詰まることがあるということであり、このため、ハンダ付用材料からなるコーティングの厚さがかなりばらつくことがある。さらに別の欠点は、従来技術の解決策は比較的遅く、多くの作業段階と少なくとも二人の操作者が必要であり、それぞれ異なる管の長さを追加的に再調整する必要があるということである。また別の欠点は、ハンダ付用材料が管を通り過ぎて噴霧されるとき、溶剤放出が起こるということである。従来技術の解決策による装置は、またサイズが大きく、購入するには高価である。最後に、従来技術の解決策はまた、存在するすべてのハンダ付用材料合成物を利用できず、またすべての凝固技術を利用できないという欠点がある。
【０００５】
一般に、上記の方法以外にも、ハンダ付用材料を塗布する他の方法がある。これらには、ローリング施工、シルクスクリーン印刷施工および、注入もしくは押出し施工がある。しかしこれらの方法は、ハンダ付用材料で前記のように管をコーティングするためには、前述の噴霧施工よりも、さらに不適である。
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の欠点を克服して、金属を含有する薄い層によって金属表面をコーティングするための可能な限り放出のない、小型で、経済的で、信頼できる、効果的な方法および装置を達成することである。以下では、この方法および装置を単に本発明の解決策と呼ぶ。本発明の方法は、請求項１の特徴部に記載されるものによって特徴づけられ、本発明の装置は、請求項７の特徴部に記載されるものによって特徴づけられる。本発明の他の実施例は、他の請求項に記載されるものによって特徴づけられる。
【０００７】
本発明の解決策は、塗布すべきコーティング材料を所望の表面領域に正確に集中させることができるという利点があり、これは、たとえばハンダ付用材料を管のコーティングに用いるときに、前述の噴霧施工と比較してハンダ付用材料の約20%を節約できるということを意味する。別の利点は、管の端部の短い面から望ましくないハンダ付用材料ペーストを吹き飛ばすことにより、ハンダ付用材料の12%をさらに節約しながら、端部の面を簡単にきれいにすることができるということである。管の製造およびコーティングにおけるその他の利点は、管を管製造ユニットからコーティング装置を通して非常に高速で押すことができるということである。したがって、大変大きなコーティング能力、すなわち既述の噴霧施工方法の２倍をも越える能力が達成できる。さらに、コーティングの皮膜厚さが一定であるため、高速においても良好で均質な皮膜が維持される。また、必要ならば、機械的に調整可能なリミッタを用いて、コーティングの皮膜厚さを容易に調整できるという利点がある。前述の噴霧方法と比較すると、本発明の解決策は、液体流を搬送する管の製造において大変有利である。節約されるハンダ付用材料の量は40%を十分も越え、さらに、２倍を越えるコーティング速度、および本発明の解決策は二人以上の操作者を必要としないということによって節約がなされる。別の利点は、コーティング材料容器を閉じておくことができるということであり、このため、コーティング作業中に汚染物質が空中に漏れることを防げる。追加の利点は、連続コーティング管を、コーティング材料を凝固するために比較的小さい直径の凝固管内に送ることができるということである。これによりエネルギーと空間の両方を節約する。さらに別の利点は、本発明の解決策は多くの施工に適しているということである。この解決策は、利用可能なペースト状、または液体または粉末のハンダ付け用およびコーティング用材料のいずれも利用することが可能であり、さまざまな目的のためのさまざまな大きさおよび形状の金属表面をコーティングするために利用することができる。
【０００８】
以下では本発明を、添付の図面を参照して実施例により詳細に説明する。
【０００９】
図１および図２は、本発明による解決策を示し、この解決策は、管の製造において液体ハンダ付用材料ペーストで液体流管をコーティングすることに適用される。管製造ラインには管製造機械が含まれ、この機械は図示しない。機械にはたとえば、管の原料として利用される薄い青銅のバンドが巻かれるリールがある。青銅のバンドはリールから管製造機械へ送られ、そこで平らな青銅の管３がバンドから形成される。バンドは、作動ローラシステムとして機能する圧縮装置４によって引き抜き加工され、さらに、管製造機械から送り出される。バンドが管製造機械を出るときは、液体流管として利用される管３は、図３に示す断面を有し、それは、より短い端面と連結した２つの対向する長い面14を有する。少なくとも長い面14は反っており、すなわち、凸面である。そして、端面は、同様に凸面であってもよい。
【００１０】
圧縮装置４は、プレスローラ10からなり、プレスローラ10は、液体流管３の両側に配置され、それぞれの側で別々にベルト11と連結している。プレスローラ10は円柱形でもよく、また、実施例に示すように凸面の側面を有してもよく、この側面は、外に向かって膨らむ、すなわち、プレスローラ10の直径は、ローラの長手方向の軸の中間で最も大きく、ローラの端部に向かって減少する。圧縮装置４の機能は、矢印２で示す管の移動方向に管３を動かすことと、管の長い面14を、管の断面の反りが図４に示す形状に変わるように、プレスすることの両方である。プレスローラ10の最も大きい直径は実質的に、直立した配置で動かされる管３の側面14の中間部分と同じ高さである。プレスローラは回転し、図示しない作動機構により管３に押し付けられる。
【００１１】
管３の移動方向に圧縮装置４の直後にコーティング材料容器５が置かれる。容器５はたとえば、開いたもしくは閉じた上面を有する空間であり、たとえば液体ハンダ付用材料ペースト６を含む。管３はハンダ付用材料ペースト６内部を通過しなければならないように、コーティング材料容器５に向けられ、この容器を通るように押される。コーティング材料容器５から出てきた管はさらに冷却ユニット８に向けられ、冷却ユニット８は、容器の後に置かれ、これは、管形状の空間節約型の薄い要素でもよい。冷却ユニットでは、たとえば二酸化炭素を、ポート９を通して冷却ユニット８に供給することにより、ハンダ付用材料ペーストを凝固させ、その結果、ハンダ付用材料を凝固させて、管の表面に薄い皮膜状の層を形成する。この後、管３を切断ユニット内に送り、その後さらに別の処理のために貯蔵部に送る。
【００１２】
図１および図２はまた、コーティング材料容器５の前部の壁にある供給開口12を示す。供給開口は実質的に、液体流管３の断面プロファイルの形に形づくられており、少なくとも容器５の内側表面において可能な限り隙間がないようにされ、ハンダ付用材料ペースト６がコーティング材料容器から開口を通って流れ出ないようにしている。必要ならば、シーリングを用いてもよい。しかし供給開口は、管が開口を通過するときに、実質的に摩擦を増やさない程度にぴったりとしている。供給開口12の側面端部、上側端部および下側端部はいずれも管３の供給方向にすそ広がりにし、供給開口の表面領域が、容器５の外側表面において、容器５の内側表面におけるよりも大きくなるようにする。これにより管の供給が容易になる。
【００１３】
供給開口12に対向する壁には、コーティング材料容器５の容器部分に、出力開口13がある。出力開口13の機能は、ハンダ付用材料層が必要とされない液体流管３の表面領域からハンダ付用材料層を除去すること、および、必要ならば、ハンダ付用材料層15の厚さおよび幅を適切に調整することである。適切な出力開口のプロファイルは長方形であり、ここでは、出力開口13の最小の高さは、実質的に、コーティングすべき液体流管３の断面プロファイルの最大高さに等しい。同様に、管がコーティング材料容器５から出るときに、出力開口13の最小幅は実質的に、コーティングすべき液体管３の最大幅に等しい。このように最大の高さは、管３の断面プロファイルの最終的な高さに相当するため、管が出力開口13から出るときに、出力開口は同時に管３の端面から望ましくないハンダ付用材料層を除去する。同様に出力開口13の最大の幅が、管の端面における管３の断面の幅に相当する。なぜならば管の長い面14は、内側へつぶれているからである。管３がコーティング材料容器５の内部にある間、それは、図４に示す断面形状である。管３が出力開口13を通って出てくるとき、管のつぶれた側面14に付着しているハンダ付用材料層15は、出力開口13より大きい断面のところで掻き落される一方、ハンダ付用材料のいくらかは残る。このように管３とハンダ付用材料層15の共通の断面プロファイルは実質的に、出力開口13と同じ大きさと形状である。ハンダ付用材料ペースト６が開口を通ってコーティング材料容器から確実に流れでないように、出力開口13は少なくとも容器５の外表面において可能な限り隙間がない。必要ならば,シーリングを利用してもよい。しかし出力開口は、管が開口を通って移動するときに実質的に摩擦を増やすほどに隙間がないわけではない。管３が、より容易に通過できるようにするために、出力開口13の側端、上側端部、および下側端部も管３の供給方向にすそ広がりにしており、供給開口の表面領域は、容器５の内側表面におけるよりも容器５の外側表面において小さい。
【００１４】
装置には送風装置17が設けられており、送風装置17はコーティング材料容器５の後に置かれ、少なくとも１つのノズル16を有する。送風装置17の機能は冷却の前に、管３のより短い端面からハンダ付用材料ペーストを吹き飛ばすことであり、より短い端面ではハンダ付用材料ペーストは不要である。吹き飛ばしの結果、端面が清浄になり、ハンダ付用材料の量は、吹き飛ばしが行なわれないときに必要な量の約12%に相当する量が節約される。
【００１５】
さらに、装置は、押圧装置７を含み、押圧装置７は、管の移動方向に見て送風装置17の後に置かれる。押圧装置は、上下に置かれた２つのローラからなり、液体流管３はそれらの間を通過する。ローラは、管の側面14がその最初の位置に曲がって戻るように、管３を適切な力で断面の端部から押す。このようにして管の凸面のプロファイルが回復する。側面のハンダ付用材料層15も同時に外側に曲がり、断面全体の凸状が増す。この段階で管３は所望の形状に達している。対応する断面を図６に示す。
【００１６】
本発明の方法の原則によれば、他の金属表面と同様に液体流管を以下のようにコーティングする。コーティングすべき金属表面３を最初に、コーティング材料容器として機能する空間５内に運ぶ。空間５には、金属表面のコーティング用材料６がある。前述のコーティング材料６を空間５で金属表面３に付着させ、つぎに、コーティングを形成する材料層15が所望の位置と厚さに調節されるように、金属表面は空間５から送り出される。
【００１７】
液体流管３をハンダ付用材料ペーストでコーティングするとき、管製造機械から送られてきた管は最初に圧縮装置４へ送られ、さらに容器の前部の壁の供給開口12を通ってコーティング材料容器５内へと送られる。この段階で、コーティング材料容器は空、もしくはハンダ付用材料ペースト６の表面は、供給開口および出力開口13より下の高さまで下げられている。つぎに、管３の先端は、先端がコーティング材料容器５から外へ伸びるように、さらに出力開口13内へと向けられ、そして、それを通るように向けられる。
【００１８】
このとき、コーティング材料容器の開口は十分に、隙間がないようになっており、容器をハンダ付用材料ペーストで所望の上側リミットまで満たすことができる。その後、実際のコーティング作業を開始することができ、この後は、工程は、図１および図２に示す実施例に記載のように続く。圧縮装置４は、管の長くされた側面14を内側につぶし、管３を最初、コーティング材料容器５を通過するように押す。ここではコーティングを形成するためのハンダ付用材料ペースト６が管の表面へ付着させられる。管を出力開口13に通すことにより、所望の厚さと形状のハンダ付用材料層15が管の長くされた側面14に形成される。ハンダ付用材料層15は、通されることにより所望の形状に調整される。この後、管３は、まず送風装置17へ送られ、送風装置17は、管の端面からハンダ付用材料ペーストを吹き飛ばす。その後、管３は、さらに押圧装置７へ送られ、管の長くされた側面14は、外に曲げられて、実質的にその最初の形状になり、管は最終的に冷却ユニット８内へと送られ、そこで、ハンダ付用材料層15は、二酸化炭素によって、たとえば+85〜+95oCの温度から約+45〜+50oCの温度まで急速に冷却されて、凝固する。それから管は適切な長さに切断されて、将来の使用に備えて貯蔵される。
【００１９】
図７は、ハンダ付用材料ペーストが管３の短い端面からどのように吹き飛ばされるかをさらに詳細に図示する。管がコーティング材料容器５から出てきたとき、その外表面全体にペースト15があり、ただし管の短い端面上のペースト層は、より薄い。なぜならば出力開口13が、そのうちのいくらかを掻き落しているからである。ここで高圧が管の短い端面に加えられて、送風装置17の細いノズル16を通る空気で短い端面をブラストする。結果として、ハンダ付用材料ペースト15は、図に示す空気流により管３の側壁へと流出するか、または、管の下に設けた収集容器内へと流出する。結果は、ハンダ付用材料ペーストのない管端面である。
【００２０】
本発明は上述の例に限られるものではなく、上記の特許請求の範囲内で変えられることはいわゆる当業者には明らかである。したがって本発明の解決策は、上述のハンダ付用材料ペーストで流管３をコーティングすることに限られるものではない。そのかわりに、本発明は、十分な耐熱性のある材料を金属含有材料でコーティングするすべてのタイプのコーティング作業に適用することができ、たとえば耐食表面、耐衝撃表面、芸術的装飾表面等を製造することが可能になる。
【００２１】
同様に、本発明は、液体ハンダ付用材料ペーストまたは同様なコーティング材料の利用に限定されるものではない。コーティング材料容器５もしくは同等な物は、粉末形状のコーティング材料６を含んでもよく、コーティングは、粉末塗装工程のように電荷を用いて行なうことができる。使用する結合材料は以下の材料のいずれかからなる。水希釈可能結合剤、アクリル酸、ポリエチレン、エポキシ、ポリエステル、共重合体または他の等価な結合剤などの溶剤希釈可能熱可塑性または網状ポリマ、ワックスまたはホットワックス、粉末材料。
【００２２】
コーティング材料の凝固に関しても本発明は、上述の方法に限られない。その代わりに、二酸化炭素または同等の物を利用した冷却に加えて、凝固は、加熱により、もしくは、たとえば紫外光や赤外光などの短波長光を用いることにより、または、これらのいくつかの組合せを用いることにより行なうことができる。
【００２３】
さらに、ハンダ付用材料の材料組成は本発明では厳密に規定されない。たとえば、ハンダ付用材料の結合剤の量は、ハンダ金属の乾物として計算したときに、１〜30%の間で変わり得る。さらに、ハンダ付用材料の金属成分(Cu, Zn, Ni, P)の融解温度は200〜1000oCの範囲内で変わってよい。
【００２４】
さらに,さまざまな管の大きさまたはプロファイル用の、またはまったく他のプロファイル用の供給開口および出力開口を別個の要素として含んでもよい。このような要素を替えることにより、各々の管の大きさおよびプロファイル用の、または他のプロファイル用の適切な開口を容易に設けることができる。また、開口の形状および大きさは調整可能でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は本発明の装置を、簡略化した側面図で示す。
【図２】図２は本発明の装置を、簡略化した平面図で示す。
【図３】図３は、本発明の装置に管が送られる前の状況のときのコーティングすべき液体流管の断面プロファイルを示す。
【図４】図４は、本発明の装置のコーティング材料容器に管が送られる前の状況のときのコーティングすべき液体流管の断面プロファイルを示す。
【図５】図５は、本発明の装置のコーティング材料容器から管が出てきたときの状況におけるハンダ付用材料でコーティングされた液体流管の断面プロファイルを示す。
【図６】図６は、管がその最初の形状に復元された後の状況におけるハンダ付用材料でコーティングされた液体流管の断面プロファイルを示す。
【図７】図７は、ハンダ付用材料でコーティングされた液体流管を、斜め上から見た簡略化した斜視図で示す。
【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】
2005515303.tif 000010
2005515303.tif 000011
2005515303.tif 000012