(57)【要約】【課題】接合領域における鑞材の厚さが過大となるのを防止しうる、自動車の熱交換器用波形チューブの鑞接方法を提供する。【解決手段】チューブ10の第１の部分20を、チューブの第２の部分22における接合領域Ｚに当接させる工程と、接合領域Ｚにおいて、充填材と鑞材を用いて、第１の部分20と第２の部分22を鑞接する工程とを含む熱交換器用チューブの鑞接方法において、鑞材32を、制御された条件の下で、第２の部分22における接合領域Ｚから距離Ｄだけ離れた位置に塗布する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブ(10)の第１の部分(20)を、チューブの第２の部分(22)における接合領域(Ｚ)に当接させる工程と、前記接合領域(Ｚ)において、充填材と鑞材を用いて、前記第１の部分(20)と第２の部分(22)を鑞接する工程とを含む熱交換器用チューブの鑞接方法において、鑞材(32)を、制御された条件下で、接合領域(Ｚ)から距離(Ｄ)だけ離れた位置に塗布することを特徴とする鑞接方法。
【請求項２】
前記距離(Ｄ)は、６mm以下であることを特徴とする請求項１記載の鑞接方法。
【請求項３】
前記鑞材を、前記接合領域(Ｚ)の片側に塗布することを特徴とする請求項１または２記載の鑞接方法。
【請求項４】
前記鑞材を、前記接合領域(Ｚ)の両側に塗布することを特徴とする請求項１または２記載の鑞接方法。
【請求項５】
前記鑞材を、長さ(Ｌ)が０．５〜３mmの短冊状に塗布することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項６】
前記鑞材を、パテ状態で塗布することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項７】
前記鑞材を、制御された雰囲気下で塗布することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項８】
前記鑞材を、制御された雰囲気下で、密度２〜１２０g/m2のパテ状態で塗布することを特徴とする請求項６または７記載の鑞接方法。
【請求項９】
前記第１の部分(20)は、チューブ(10)を形成する金属片の縁部を折り曲げたものであり、前記第２の部分(22)は、チューブ(10)の内面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項１０】
前記チューブ(10)は、アルミニウム片から形成されたものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項１１】
前記充填材をも塗布することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項１２】
前記充填材と鑞材を混合して塗布することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項１３】
窒素を主体とする雰囲気下で行うことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の鑞接方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の鑞接方法によって製造されたことを特徴とする熱交換器用チューブ。
【請求項１５】
単一の金属片から形成され、かつ断面が概ねＢ字形であることを特徴とする請求項１４記載の熱交換器用チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用の熱交換器に係り、より詳しくは、自動車の熱交換器用波形チューブの鑞接方法に関する。この方法は、チューブを形成する金属片の縁部である第１の部分を、この第１の部分を折り曲げた結果、隣接することとなるチューブの第２の部分に当接させて、接合領域を形成する工程と、両チューブを、接合領域において、鑞材によって接合する工程とを含む。
【背景技術】
【０００２】
鑞接を用いると、２つの平行な流体の流路を区画しうる、断面略Ｂ字形の熱交換器用チューブの製造が容易になる。また、この鑞接は、１つまたは複数の金属片から、他の断面形状を有するチューブを製造する際にも用いられる。
【０００３】
この分野で公知となっている鑞接方法によれば、チューブの第１の部分と第２の部分は、互いに当接され、この状態で炉の中に通される。この際、通常は、チューブアセンブリを形成するため、複数のチューブを、曲がりくねった形状のフィンと組み合わせて、鑞接する。
【０００４】
鑞接の際には、鑞材を、充填材とともに、チューブを形成する金属片の表面に塗布する。鑞材の主成分である硬鑞は、共晶合金であり、その融点は、金属片のそれよりも低い。
【０００５】
鑞接の際には、鑞材が溶融し、接合領域の表面に自然に形成されていた酸化膜を溶解させる。また、溶融した鑞材は、接合領域を濡らしつつ、この表面上に拡がる。
【０００６】
従来は、鑞接工程の前に、鑞材を、接合領域、より詳しくは、鑞接が行われる第２の部分の表面に塗布していた。
【０００７】
鑞接は、接合領域における鑞材の挙動を好ましいものにするため、窒素雰囲気下で行われることが多い。また、硬鑞には、Nocolok(登録商標)がよく用いられる。
【０００８】
上記のような鑞接の方法については、種々のものが知られている。
【０００９】
特許文献１には、液状の鑞材を、チューブの内面に噴霧し、鑞接の前に、この鑞材を乾燥する方法が開示されている。
【００１０】
特許文献２には、鑞材の粘液を、チューブを折り曲げ加工している最中に、接合領域に塗布する方法が開示されている。
【００１１】
特許文献３には、ペースト状の鑞材を、チューブを形成する金属片の接合領域に塗布し、その後、金属片を断面Ｂ字形に折り曲げて、縁部を鑞材に圧着することによりチューブを鑞接する方法が開示されている。
【００１２】
上述の方法は、液状、スラリー状、またはペースト状の鑞材を、後に接合領域となる金属の接合領域へ送り込むものであるが、いくつかの不具合が知られている。
【００１３】
まず、特にペースト状の鑞材の場合に、接合領域における鑞材の厚さが過大となるおそれがある。すると、その後チューブアセンブリを形成する際に、各チューブの過大な厚さが合算されて、チューブアセンブリ全体の大きさが過大になる。この要因は、チューブアセンブリの大きさが過大となる原因として、チューブの数が多いことよりも、大きく影響する。
【００１４】
また、チューブの厚さが過大になると、チューブアセンブリを形成する際に、フィンとチューブの組み付けに支障を生ずる。チューブ間のスペースが大きければ、この過大な厚さを吸収することができるが、反面、フィンとチューブの鑞接が不良となりやすい。
【００１５】
さらに、上記の鑞接方法においては、鑞材層の厚さが過大となることに伴って、鑞材の消費量が増大する。
【００１６】
その外、上記の方法では、接合領域において、鑞材が所望の拡散をすることができないため、正確な鑞接が困難である。また、鑞材を位置させる面を下向きとした状態で折り曲げ加工をするチューブにおいては、このような方法を用いることができない場合がある。
【００１７】
外にも、上記の方法には、チューブの折り曲げ形状によって鑞接の出来具合がばらつき、再現性に欠けるという短所がある。
【特許文献１】米国特許第６１１９３４１号明細書
【特許文献２】米国特許第６４１２１７４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／１４５４６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記の問題点を解消しうるようにした、自動車の熱交換器用チューブの鑞接方法、およびこの方法によって製造される熱交換器用チューブを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
このため、本発明は、本明細書冒頭の「技術分野」で述べたような、制御された条件下で、チューブの接合領域の近傍に、鑞材を塗布しておく鑞接方法を提供するものである。
【００２０】
本発明の鑞接方法は、接合領域自体に鑞材を塗布する公知の鑞接方法とは対照的に、接合領域から若干離れた位置に鑞材を塗布する。本発明者は、このように、鑞材を接合領域自体に塗布しなくても、鑞材が期待される役割を果たすことを発見した。
【００２１】
特に理論的に説明できるわけではないが、鑞材は、鑞接の際に溶融すると、チューブを形成する金属片の表面に自然に形成されている酸化膜を溶解しつつ、接合領域へ移行して、鑞接箇所を濡らす。
【００２２】
鑞材の塗布位置と接合領域とは、十分に調整して近接させる。両者の距離は、６mm以下であるのが好ましい。
【００２３】
鑞材は、接合領域の片側に塗布することも、両側に塗布することもできる。いずれの場合にも、鑞材は、長さ０．５〜３mmにわたって、短冊状に塗布するのが好ましい。
【００２４】
鑞材は、ローラで塗布しうるよう、パテ状態とするのが好ましい。
【００２５】
鑞材の密度は、チューブの単位面積当たりの鑞材量が、所定のものとなるように調整する。好ましい実施形態においては、鑞材は、制御された雰囲気下で、密度を２〜１２０g/m2として塗布する。
【００２６】
好ましい実施形態においては、チューブの第１の部分は、チューブを形成する金属片の折り曲げられた縁部であり、第２の部分は、チューブの内面である。チューブの断面は、流体の２つの流路を区画しうるよう、Ｂ字形とするのが好ましい。
【００２７】
本発明の方法は、金属片(板）、好ましくはアルミニウム片から、チューブを形成するために用いられる。
【００２８】
充填材は、チューブを形成する金属片の外面と内面の少なくとも一方に塗布するが、内面に塗布する場合は、鑞材と混合して塗布することもできる。
【００２９】
鑞材の接合領域への移行が良好に行われるよう、鑞材を単独で塗布する代わりに、充填材と鑞材の混合物を塗布することもできる。
【００３０】
本発明の方法は、窒素を主体とする雰囲気下で行うのが好ましい。
【００３１】
本発明は、上述の鑞接方法によって製造される熱交換器用チューブをも提供する。このチューブは、単一の金属片から形成することができ、かつ断面を概ねＢ字形とすることができる。
【００３２】
また、本発明の方法は、上記以外の、１個または複数個の金属片を折り曲げて形成する熱交換器用チューブを製造する際にも用いることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、接合領域における鑞材の厚さが過大となるのを防止しうる、自動車の熱交換器用チューブの鑞接方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００３５】
図１は、折曲げ加工を終え、本発明の一実施形態に係る方法によって鑞接される前の状態における熱交換器用チューブ10の軸方向断面図である。チューブ10は、アルミ基材の金属片から形成されており、２つの湾曲部16と18を介して連なっている、互いに平行な平坦部12と14を有する。
【００３６】
チューブ10は、金属片の一方の縁部を折曲げて形成した第１の部分20を有し、この第１の部分20は、平坦部12の内面である第２の部分22（下方を向いている）の接合領域と当接している。
【００３７】
金属片のもう一方の縁部24も、折り曲げられており、第２の部分22と連なる部分26とともに、流体の２つの平行な流路30,30を区画する隔壁28を形成している。熱交換器用チューブのこのような断面形状は、すでに知られている。チューブの第１の部分20は、最終的に鑞接される接合領域Ｚ（図２参照）に当接している。
【００３８】
チューブ10を鑞接する際には、従来と同様に、鑞材と充填材を用いる。充填材は、通常、金属片の内面と外面の少なくとも一方に塗布されるが、この実施形態においては、金属片の内面、すなわち第２の部分22に塗布されている。
【００３９】
図１および図２に示すように、本発明の方法においては、予め、鑞材32を、所定の条件下において、第２の部分22の接合領域Ｚから距離Ｄ（０〜６mm）だけ離間した近接領域に塗布しておく。すなわち、鑞材32は、第２の部分22において、接合領域自体ではなく、この近傍に塗布する。この結果、鑞材32は、隔壁28と向かい合うこととなる。
【００４０】
図１と図２に示すように、鑞材32は、接合領域Ｚの右側に位置している。鑞材32は、長さが０．５〜３mmの短冊状である。
【００４１】
鑞材32は、種々の条件を制御することにより、パテ状とするのが好ましい。鑞接の際に、炉の中で、充填材を溶融させるのに十分な温度に高めると、鑞材は、接合領域に移行し、第１および第２の部分20,22を接合させる。
【００４２】
鑞材は、溶融すると、接合領域の表面に自然に形成されている酸化膜を溶解する。さらに、溶融した鑞材は、接合領域を濡らすため、充填材が、この領域において拡散する。溶融した鑞材の接合領域への移行は、接合のために、第１および第２の部分20,22を互いに押し付けることによっても促進される。
【００４３】
鑞材32は、接合領域Ｚの外側に位置しているため、鑞接の後、接合領域が、チューブの幅、すなわち、平面12と14の距離を拡大するような過大な厚さとなることはない。
【００４４】
多数のチューブと、隣合うチューブ間に位置するフィンとからなるチューブアセンブリの鑞接を、ただ１度の工程で行いうることは、大きな利点である。
【００４５】
本発明の方法によれば、チューブの接合領域における厚さが過大にならず、鑞接の出来具合の再現性が良好となる。また、各チューブおよびチューブアセンブリの大きさの再現性も高まる。
【００４６】
図３は、上記実施形態の変形例に係る熱交換器用チューブを示す。鑞材32は、上記実施形態とは反対側、すなわち接合領域Ｚの左側に塗布されている。
【００４７】
図４は、もう１つの変形例に係る熱交換器用チューブを示す。接合領域Ｚの両側に、短冊状の２つの鑞材32,32が、互いに平行に塗布されている。
【００４８】
本発明の方法においては、鑞接を制御された条件下、好ましくは窒素雰囲気下で行う。また、鑞材は、主成分をNocolok(登録商標)とし、これに結合材と増量材を混合したパテ状のものを用いるのが好ましい。
【００４９】
本発明の方法においては、鑞材の密度は、２〜１２０g/m2であるのが好ましい。この密度は、第２の部分22における接合領域Ｚからの距離Ｄが長くなればなるほど、大きくしなければならない。例えば、距離Ｄが６mmの場合には、距離Ｄがこれより小さい場合よりも、パテ状の鑞材を厚くして塗布するか、または鑞材の密度を大きくしなければならない。なお、塗布される短冊状の鑞材の長さは、密度が２g/m2のときは３mm、密度が１２０g/m2のときは０．５mmであるのが望ましい。
【００５０】
鑞材は、製造ラインにおいて、ローラを用いて、連続的に塗布するのが好ましい。鑞材は、シート状態で巻き付けたボビンから連続的に引き延ばした、油分を除く前の金属片に塗布する。ついで、この金属片は、所望の断面形状となるように折り曲げ、さらに個々のチューブに裁断する。こうして得られた複数のチューブに、曲がりくねった形状のフィンを取り付け、さらに炉の中に通すことによって、ただ１度の工程でチューブアセンブリを鑞接することができる。
【００５１】
鑞材の組成（重量％）は、以下の通りである。
Nocolok(登録商標)           ４５％（±１％）
Ｎ−メチル−２−ピロリドン  １０％（±０．５％）
２−ブトキシエタノール      １０％（±０．５％）
脱塩水                      ３５％（±１％）
【００５２】
上記の実施形態および変形例においては、短冊状の鑞材の長さＬは１．５mmであり、接合領域Ｚからの距離Ｄは、２〜２．５mmである。パテ状の鑞材は、油分を除く前の金属表面に、ローラによって塗布される。また、鑞材の密度は、４９g/m2である。
【００５３】
図５は、パテ状鑞材（混合物）の温度(単位：℃)と粘度(単位：cP)との関係を、各組成成分を混合する際の攪拌速度を異ならせた鑞材ごと（曲線Ｃ1〜Ｃ5）に見たグラフである。曲線Ｃ1、Ｃ2、Ｃ3、Ｃ4、およびＣ5によって示す鑞材の攪拌速度は、それぞれ、３回転／分、６回転／分、１２回転／分、３０回転／分、および１００回転／分である。攪拌速度が大きくなればなるほど、粘度は小さくなっている。粘度は、攪拌速度によって、１５℃においては、約２０００〜約１５０００cPの開きがあり、他方、５５℃においては、約１０００〜約８０００cPの開きがある。したがって、鑞材の粘度は、実際に塗布する前に、制御しうることが分かる。
【００５４】
本発明の方法によって製造された熱交換器用チューブは、公知の方法に製造されたチューブに比べて、鑞接箇所が破れにくいことが証明された。
【００５５】
図６は、本発明の方法によって鑞接されたチューブ10の内部（平坦部12の内面）を示す模式的な図である。この図においては、接合領域における鑞材32の存在箇所を示してある。チューブを形成する金属片を展開した際の幅は、通常、２７mm以上である。
【００５６】
金属片は、便宜的に帯状の８つの区画（左から右へＲ1〜Ｒ8）に分けてある。鑞材32は、区画Ｒ4に塗布されており、第１の部分20は、区画Ｒ4と区画Ｒ5に跨って、破線で示す箇所に位置決めされる。区画Ｒ4と区画Ｒ5については、鑞材が存在するか否かを検査する。
【００５７】
区画Ｒ4には、鑞材が塗布されていることを示す多数の斜線が存在している。一方、区画Ｒ4に隣接する区画Ｒ3と区画Ｒ5には、検査しても、鑞材はほとんど存在していない。さらに、区画Ｒ1および区画Ｒ2（左側）ならびに区画Ｒ6〜Ｒ8（右側）には、鑞材を示す斜線はまったく存在していない。
【００５８】
接合領域Ｚの近傍に塗布された鑞材は、一定の範囲にわたって移行して、鑞接機能を発揮する。
【００５９】
すでに説明したように、充填材と鑞材を混合物として塗布することにより、鑞材を拡散させることができる。
【００６０】
チューブがアルミニウム製の場合には、上記混合物に、シリコンを添加する。シリコンは、鑞接の際に、アルミニウムと共晶合金を生成するからである。この場合も、鑞材は、接合領域自体ではなく、その近傍に塗布する。アルミニウム製のチューブを鑞接する際に好適な鑞材(混合物)としては、次のものがある。
−一般に「Silflux」と呼ばれている鑞材：シリコン粉末およびNocolok (登録商標) 100（合わせて３３重量％）、ならびに接合領域１ｍ2当たり３〜６ｇのシリコンを存在させうる結合材（６６重量％）を含む。
−一般に「AlSi12」と呼ばれている鑞材：Nocolok(登録商標)を含む。
−「AlSi12」に近い組成を有する鑞材であって、接合領域１ｍ2当たり４〜１０ｇのAlSi12を含むこととなるようにするもの。
−「AlSi12」を含むパテ状の鑞材。
【００６１】
本発明の方法によれば、単一または複数の金属片から、熱交換器に用いる種々のチューブを製造することができる。
【００６２】
断面Ｂ字形のチューブ以外にも、複数の平行な流体の流路を区画するため、曲がりくねったインサートを有するチューブを製造することができる。インサートは、金属片自体から形成することも、金属片とは別個の部材から形成することもできる。
【００６３】
同様に、本発明の方法は、チューブの外側から、壁体を部分的に陥入させることによって複数の隔壁を形成し、この隔壁によって仕切られた複数の隣合う流路を有するチューブを製造する際にも用いることができる。
【００６４】
本発明の方法は、自動車の熱交換器の製造に用いるのに特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】折曲げ加工を終え、本発明の一実施形態に係る方法によって鑞接される前の状態における、断面Ｂ字形をなす熱交換器用チューブの断面図である。
【図２】図１に示すチューブを拡大した部分的な断面図である。
【図３】図１に示す実施形態の変形例に係る熱交換器用チューブの部分的な拡大断面図である。
【図４】同じく、もう一つの変形例に係る熱交換器用チューブの部分的な拡大断面図である。
【図５】本発明の方法において用いる鑞材の粘度と温度との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の方法によって鑞接されるチューブの内部を示す模式的な展開図である。
【符号の説明】
【００６６】
10  熱交換器用チューブ
12,14  平坦部
16,18  湾曲部
20  第１の部分
22  第２の部分
24  縁部
28  隔壁
30  流路
32  鑞材
Ｚ  接合領域
【図１】
2008545944.tif 000003
【図２】
2008545944.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2008545944.tif 000009
2008545944.tif 000010
2008545944.tif 000011
2008545944.tif 000012
2008545944.tif 000013
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