(57)【要約】【課題】本発明は、ろう付け時にヘッダーパイプとチューブの接合部分に必要な量のろう材量を確保することができる構造を採用したヘッダーパイプおよびそれを備えた熱交換器の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、チューブ３の端部が挿入されるヘッダーパイプ１の側壁１Ａの表面が、前記ヘッダーパイプ１の横断面視にてその内部側に湾曲する第１の凹面１ａとされてなることを特徴とする。また、ヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面に第２の凹面１ｂを形成し、ヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面両端側に溝部１ｃを設けて第３の凹面１ｄを設けることもできる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであり、
前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであって、
前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の表面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその内部側に湾曲する第１の凹面が形成されてなり、前記第１の凹面の曲率半径（Ｒ１）が５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下とされてなることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項２】
複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであり、
前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであって、前記ヘッダーパイプが横断面矩形状とされてなり、
前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の内面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその外部側に湾曲する第２の凹面が形成されてなり、前記第２の凹面の曲率半径（Ｒ２）が５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とされてなることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項３】
複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであり、
前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであって、前記ヘッダーパイプが横断面矩形状とされてなり、
前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁内面のコーナ部にヘッダーパイプの長さ方向に沿う溝部が形成されてなり、前記溝部が横断面視にて丸形に形成され、その曲率半径（Ｒ３）が０.２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にされてなることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項４】
前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の内面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその外部側に湾曲する第２の凹面が形成されてなり、前記第２の凹面の曲率半径（Ｒ２）が５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とされてなることを特徴とする請求項１または３に記載の熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項５】
前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁内面のコーナ部にヘッダーパイプの長さ方向に沿う溝部が形成されてなり、前記溝部が横断面視丸形に形成され、その曲率半径（Ｒ３）が０.２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にされてなることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項６】
複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであり、
前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであって、
前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の表面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその内部側に湾曲する第１の凹面が形成され、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の内面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその外部側に湾曲する第２の凹面が形成され、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁内面のコーナ部にヘッダーパイプの長さ方向に沿う溝部が形成されてなることを特徴とする熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項７】
ろう付け用純Ｓｉ粉末及び／またはＡｌ-Ｓｉ合金粉末とフラックスとバインダを含むろう付け用組成物が塗布されてなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項８】
前記チューブまたはヘッダーパイプがろう材層を備えたクラッド材からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱交換器用ヘッダーパイプ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の熱交換器用ヘッダーパイプとチューブとフィンとを具備し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、フィンとチューブとヘッダーパイプとがろう付けにより組み立てられる形式の熱交換器に適用されるヘッダーパイプ及びそれを備えた熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでラジエターやコンデンサなどの水冷式の自動車用熱交換器におけるろう付け方法として従来、真空ろう付け方法と、ろう付け前にフラックスを塗布し、Ｎ２ガスなどの不活性ガス雰囲気中でろう付けする方法の２種類が知られている。
これらのろう付け方法においては、ろう材が予め塗布あるいはクラッドされた形式のヘッダーパイプ、チューブあるいはフィン材を治具で拘束して目的の形状に組み付け、組み付け品にフラックスを塗布し、Ｎ２ガス雰囲気とした不活性雰囲気ガス炉に投入し、５８０〜６１０℃のろう付け温度まで加熱してフラックス及びフィン材表面のろうを溶融して金属的な接合を得た後、冷却してろう付けを完了している。
【０００３】
ところが最近では、前述のようなクラッド材を使用することなくろう付けする技術が開発されてきており（特許文献１参照）、この特許文献１には、アルミニウム、銅、黄銅、鋼などの表面にＳｉ、Ｃｕ、Ｇｅとフラックスからなる組成物を塗布してろう付けする方法が記載されている。この特許文献１に記載の技術は、カーエアコンのコンデンサなどに応用され、チューブに塗布したろう材組成物とフィンとの組み合わせにより接合した熱交換器が実用化されている。
【０００４】
ここで前述した組成物を塗布してろう付けする方法において粉末ろう付けは、以下のような過程で進行する。
（１）ろう付け熱処理の昇温過程においてフラックスが加熱されて活性化する。
（２）活性化したフラックスがアルミニウム合金材料表面とＳｉ粉末表面の酸化皮膜を破壊する。
（３）酸化皮膜が破壊された後、それぞれの金属が接触することにより固相拡散が進行し、Ａｌ-Ｓｉ合金共晶組成となった部分から溶解し、ろう材層を形成する。
【０００５】
また、粒径が３０μｍ以下の微細なＳｉ粉末とフッ化物系フラックスを被ろう付材に事前に塗布した押出管をろう付けに供し、ろうの供給を上述のブレージングシートに頼らない新規な方式が提案されている。（特許文献２参照）
【特許文献１】特表平６−５０４４８５号公報
【特許文献２】特開２００４−３３０２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが本発明者らの研究により、ヘッダーパイプとチューブとフィンを熱交換器の形状に組み付けしてから加熱してろう付けする際、ヘッダーパイプとチューブ間の接触部付近に存在している溶融ろうの一部が、毛細管による表面張力が得られるチューブとフィンの接合部にチューブ表面を伝わって流れてしまい、ヘッダーパイプとチューブの間に存在するべきろう材量が不足し、ヘッダーパイプとチューブの接合欠陥につながるおそれを有することが判明した。
例えば、図７に示す如くヘッダーパイプ５０の側面に形成された透孔５１を介してチューブ５２が挿入され、チューブ５２がヘッダーパイプ５０にろう付け部５３によりろう付けされている構造において、このろう付け部５３に最も近い位置にあるフィン５５のろう付け部５６を構成するろう材と、先のろう付け部５３を構成するろう材とが、ろう付け時の溶融状態においてつながっている場合に、チューブ５２に接触したフィン材５５のカーブ部分で生じる表面張力により溶融状態のろう材が引き寄せられ、ろう付け部５６においては十分なろう材が供給される反面、ろう付け部５３においてろう材量が低下し、チューブ５２のヘッダーパイプ１に対する接合欠陥につながるおそれがあった。
また、ヘッダーパイプ５０とチューブ５２の接合部分のろう材量の不足を補うためにヘッダーパイプ５０やチューブ５２に塗布するろう材の供給量を増やすと、ろう付けするために要する全体のろう材量が増加するのでろう付けコストが上昇する問題がある。
【０００７】
そこで本発明者は、上述の観点から、ヘッダーパイプに独特の形状を付与することにより、チューブとフィンの接合部分にろう材が不用に移動してしまう現象を抑制し、ろう付け時にヘッダーパイプとチューブの接合部分に必要な量のろう材量を確保することができる構造を採用し、ヘッダーパイプとチューブの接合欠陥を無くすることができるようにした熱交換器用ヘッダーパイプ、およびそれを備えた熱交換器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明のヘッダーパイプは、複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであって、前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであり、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の表面が、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその内部側に湾曲する第１の凹面とされてなり、前記第１の凹面の曲率半径（Ｒ１）が５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下とされてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のヘッダーパイプは、複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであって、前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであり、前記ヘッダーパイプが横断面矩形状とされてなり、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の内面が、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその外部側に湾曲する第２の凹面とされてなり、前記第２の凹面の曲率半径（Ｒ２）が５ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下とされてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明のヘッダーパイプは、複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであって、前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであり、前記ヘッダーパイプが横断面矩形状とされてなり、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁内面のコーナ部にヘッダーパイプの長さ方向に沿う溝部が形成されてなり、前記溝部が横断面視にて丸形に形成され、前記溝部の曲率半径（Ｒ３）が０.２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にされてなることを特徴とする。
【００１１】
本発明のヘッダーパイプは、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の外面が、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその内部側に湾曲する第１の凹面とされてなり、前記ヘッダーパイプの側壁の第１の凹面の曲率半径（Ｒ１）が５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下とされてなることを特徴とする。
本発明のヘッダーパイプは、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁内面のコーナ部にヘッダーパイプの長さ方向に沿う溝部が形成されてなり、前記溝部の曲率半径（Ｒ３）が０.２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下にされてなることを特徴とする。
本発明のヘッダーパイプは、複数のヘッダーパイプと、これらのヘッダーパイプ間に架設された複数のチューブと、前記複数のチューブに付設されたフィンとを具備してなる熱交換器に適用されるヘッダーパイプであり、前記ヘッダーパイプの側壁に前記チューブの端部を挿入するための透孔が形成されるとともに、前記ヘッダーパイプは前記透孔を介して挿入された前記チューブがろう付けされるものであって、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の表面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその内部側に湾曲する第１の凹面が形成され、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁の内面に、前記ヘッダーパイプの横断面視にてその外部側に湾曲する第２の凹面が形成され、前記チューブの端部が挿入される前記ヘッダーパイプの側壁内面のコーナ部にヘッダーパイプの長さ方向に沿う溝部が形成されてなることを特徴とする。
本発明のヘッダーパイプは、ろう付け用純Ｓｉ粉末及び／またはＡｌ-Ｓｉ合金粉末とフラックスとバインダを含むろう付け用組成物が塗布されてなることを特徴とする。
本発明のヘッダーパイプは、前記チューブまたはヘッダーパイプがろう材層を備えたクラッド材からなることを特徴とする。
本発明の熱交換器は、先のいずれかに記載の熱交換器用ヘッダーパイプとチューブとフィンとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ヘッダーパイプとチューブとフィンをろう付けすることにより熱交換器が構成される場合、ヘッダーパイプとチューブとフィンとが隣接する部位において、ろう材が溶融し、ヘッダーパイプとチューブの接合部分とチューブとフィンとの接合部分の双方に溶融状態のろう材が流動しようとした場合、平面よりも凹面の方が流体が集まりやすい性質を利用し、ヘッダーパイプのチューブ側の側壁の凹面が溶融状態のろう材を滞留させ、凹面とチューブとの境界部分に溶融状態のろう材を留めるので、ヘッダーパイプとチューブの接合部分に必要十分な量のろう材を確保することができ、ヘッダーパイプとチューブの接合部分におけるろう付け不良を無くすることができる。
本発明によれば、ヘッダーパイプの側壁の内面に形成した第２の凹面が平面よりも流体を滞留させ易い性質を有し、ヘッダーパイプとチューブとフィンとが隣接する部位において、ろう材が溶融した場合であっても、第２の凹面側に溶融状態のろう材を滞留させるので、溶融状態のろう材がチューブとフィンとの接合部分側に多く流動してしまう現象を抑制できる結果として、ヘッダーパイプとチューブの接合部分に必要量のろう材を確保することができ、ヘッダーパイプとチューブの接合部分におけるろう付け不良を無くすることができる。
【００１３】
本発明によれば、ヘッダーパイプの側壁内面コーナ部に設けた溝が、ろう付け時に溶融しているろう材を滞留しようとするので、特に扁平型のチューブを用いた場合であって、チューブ側壁とヘッダーパイプとの境界部分まわりのろう材が滞留し難い部分に対し、必要十分な量のろう材を滞留させることができ、ヘッダーパイプとチューブの接合部分におけるろう付け不良を無くすることができるようになる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明において限定する事項について説明する。
図１は本発明に係るヘッダーパイプを備えて構成された熱交換器の一例を示しており、この実施の形態の熱交換器Ａは、離間して左右に配置されている一対のヘッダーパイプ１、１と、これらヘッダーパイプ１、１の間に互いに並行に間隔をあけて設けられた扁平型のチューブ３と、これら隣接するチューブ３、３の間に架設されるように、あるいは、上端側のチューブ３の上側および下端側のチューブ３の下側に付属するように設けられた波形のフィン５とから構成されている。本実施形態の熱交換器Ａにおいてヘッダーパイプ１とチューブ３はいずれも後述するアルミニウム合金の押出材からなる。
そして、熱交換器Ａにおいて前記ヘッダーパイプ１とチューブ３は、ヘッダーパイプ１の内側面に複数整列形成されたスロット状の差込孔（透孔）に各チューブ３の端部を差し込み、差込部分の周りに形成した後述のろう材組成物を用いて両者を相互にろう付けするとともに、チューブ３とフィン５は、チューブ３の上下面に塗布した後述のろう材組成物を用いて両者の接触部分を相互にろう付けすることで組み立てられている。
前記構造の熱交換器Ａは、チューブ３の内部に形成された流通孔とヘッダーパイプ１の内部空間を介して冷媒を循環させ、前記フィン５を介して効率良く熱交換ができるように構成されている。
【００１５】
本実施形態の熱交換器Ａにおいてヘッダーパイプ１とチューブ３は、例えばＳｉ、Ｍｎを含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる組成を有するアルミニウム合金の押出材から構成されている。なお、ヘッダーパイプ１をアルミニウム合金の押出材ではなく、板材やクラッド材（ブレージングシート：ろう材層を貼り合わせたアルミニウム合金シート材）からなる構成としても良く、クラッド材あるいはクラッド材と押出材との２ピース管あるいは３ピース管からなる構成としても良い。
また、これらのヘッダーパイプ１とチューブ３を構成する押出材として、前記組成に加え、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｚｎのうちの１種以上を更に必要に応じて含有する組成のアルミニウム合金からなる押出材とすることもできる。
【００１６】
前記熱交換器Ａに用いられているヘッダーパイプ１は、図２と図３に示す如く横断面視長方形型に形成され、その内側（チューブ３側）の側面が特殊な形状にされている。
即ち、チューブ３が接続されているヘッダーパイプ１の側壁１Ａにおいて、その表面には第１の凹面１ａが形成されている。この第１の凹面１ａは、ヘッダーパイプ１の横断面視にてその内部側に湾曲する凹曲面、換言すると側壁１Ａの幅方向両側よりも幅方向中央部側が窪んだ凹曲面とされ、ヘッダーパイプ１の全長に形成されている。なお、この第１の凹面１ａは、滑らかで形の整った凹曲面である必要はなく、凹面の一部に多少の凹凸や不定形の部分を有していても全体として凹面となって後述する溶融状態のろう材を滞留させるという作用を奏する形状であれば良い。
また、前記ヘッダーパイプ１の側壁Ａにおいて、その裏面側（ヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面側）には、ヘッダーパイプ１の外部側に向いて凸となり、ヘッダーパイプ１の内側に凹となる第２の凹面１ｂがヘッダーパイプ１の全長にわたり形成されるとともに、ヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面の両側には縦長の溝部１ｃがヘッダーパイプ１の全長にわたり形成され、この溝部１ｃの内面が横断面視丸形に形成されて第３の凹面１ｄとされている。
【００１７】
本実施の形態において、前記第１の凹面１ａは、凹面に対して溶融状態のろう材が集まりやすい性質を利用し、この第１の凹面１ａに最も近い位置のフィン５との間に溶融状態のろう材が存在した場合に、フィン５側にろう材が主に吸い寄せられることを抑制し、第１の凹面１ａとチューブ３とが接する部分まわりに必要なろう材を滞留させるための凹面とされている。このような観点から、第１の凹面１ａの曲率半径Ｒ１は、５ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の範囲、好ましくは、２０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。
曲率半径Ｒ１が２０ｍｍ未満であると、ろう材を集める効果が大きくなりすぎて凹面の中央部分にのみろう材が集中し、特に５ｍｍ未満であると、その他の部分においてろう材量が不足するおそれがあり、逆に、曲率半径Ｒ１が２００ｍｍを超える値であると、第１の凹面１ａが平面に近くなり、多少の凹面であっても溶融状態のろう材のフィン側への過剰流動を抑制する効果が少なくなり、フィン５側にろう材が多く残りやすくなる傾向となる。
【００１８】
前記第２の凹面１ｂにおいても先の第１の凹面１ａと同様なろう材の滞留効果があり、第２の凹面１ｂを設けておくことによりヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面側でのろう材量不足を抑制することができる。このような観点から、第２の凹面１ｂの曲率半径Ｒ２は、５〜２５０ｍｍの範囲、換言すると、先の第１の凹面１ａの曲率半径であるＲ１以上、２５０ｍｍ以下であり、２０〜２５０ｍｍの範囲であることが好ましい。
前記溝部１ｃの第３の凹面１ｄにおいても先の凹面１ａ、１ｂと同様な溶融ろう材滞留効果があり、第３の凹面１ｄを設けておくことによりヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面両端側でのろう材量不足を抑制することができる。
このような背景から、溝部１ｃの第３の凹面１ｄにおける曲率半径Ｒ３は、０.２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲が好ましい。
なお、特に、ヘッダーパイプ１の内部に挿入されている扁平型のチューブ３の周囲部分おいて、チューブ３の短辺側（厚さ方向に沿う側面側）の部分回りには溶融状態のろう材が集まり難い問題があるが、前記溝部１ｃをヘッダーパイプ１の側壁内面の両側に形成しておくことでチューブ３の短辺側の部分回りに溶融状態のろう材を確実に滞留させることができる。
【００１９】
従って、曲率半径Ｒ３が０.２ｍｍ未満の場合は溝部１ｃの溝幅が少なくなりすぎて溶融ろう材を留める効果が少なくなり、曲率半径Ｒ３が１０ｍｍを越える値ではこの種の熱交換器用のヘッダーパイプ１の一般的な肉厚から鑑みて、ヘッダーパイプ１の肉厚を薄くし過ぎるので好ましくない。
【００２０】
図３に本実施形態のヘッダーパイプ１とチューブ３を適用した熱交換器Ａの場合のろう付け部分回りの一構造例を示す。
図３に示す如くヘッダーパイプ１の側壁１Ａにおいて第１の凹面１ａとチューブ３の外周面の境界部分に第１のろう材層７ａがチューブ３を囲むように形成され、第１のろう材層７ａはチューブ３の全周を囲んで側壁１Ａとチューブ３の隙間を閉じるように形成されている。
ヘッダーパイプ１の側壁１Ａにおいて第２の凹面１ｂの縁部とチューブ３の外周面の境界部分に第２のろう材層７ｂが形成され、第２のろう材層７ｂはチューブ３の上面と第２の凹面１ｂとの境界部分を覆ってチューブ３と第２の凹面１ｂとの隙間を閉じるように形成されている。
更に、ヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内側において側壁１Ａの両端部分の溝部１ｃに第３のろう材層７ｃが形成され、このろう材層７ｃが扁平型のチューブ３の両側壁の外側に位置して、チューブ３の両側壁とヘッダーパイプ１との間の隙間が閉じられている。
【００２１】
前述の熱交換器Ａを組み立てるためのろう材層は、例えば、純度９８.０％以上の高純度の純Ｓｉ粉末及び／またはＳｉ系合金粉末を含有し、更にフッ化物系フラックスと、バインダを含む混合物のろう材組成物からなる。前記フッ化物系フラックスとして、Ｋ１−３ＡｌＦｅ４−６、ＫＺｎＦ３、Ｋ２ＳｉＦ６などのフラックスを例示できる。フラックスは、ろう付け熱処理過程においてアルミニウム基材およびＳｉ粉末の酸化皮膜を破壊するために使用する。塗布量が少ない場合は酸化皮膜を破壊する効果が不純分となり易い。また、残余のフラックスが多い場合はその残渣の存在により熱交換器の外観が損なわれるのでフラックス量も適量とすることが好ましい。
【００２２】
上記ろう材組成物をチューブ３の上面または下面に必要量塗布したもの、更には上記ろう材組成物を側面あるいは内面に必要量塗布したヘッダーパイプ１を用いてフィン５とともに目的とする熱交換器Ａの形状に治具等を用いて組み付けた後、加熱炉などに装入して適当な雰囲気で適温に加熱して、ろう材を溶解させる。この際の加熱温度としては５８０〜６１０℃程度とすることができる。
ろう材組成物の溶融後に全体を常温まで冷却することにより溶融状態であったろう材組成物が固化し、ヘッダーパイプ１とチューブ３との境界部分及びチューブ３とフィン５との境界部分において適切な厚さのろう材層が形成されて図１〜図３に示す状態でろう付けされた構造の熱交換器Ａが得られる。
【００２３】
図３に示すろう付け構造において、曲率半径Ｒ１の第１の凹面１ａがヘッダーパイプ１の側壁１Ａの表面に形成されているので、ろう付け時にろう材が溶融した場合、隣接するフィン５との間においてフィン５とチューブ３との接合部分に生じる表面張力によって溶融ろう材を吸引する作用が生じた場合であっても、第１の凹面１ａ側に溶融状態のろう材が所定量留まろうとするので、第１の凹面１ａとチューブ３との境界部分に必要な量のろう材を確保できる結果として、良好なろう付け状態を得ることができる。
また、曲率半径Ｒ２の第２の凹面１ｂをヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面側に有するので、第２の凹面１ｂとチューブ３との境界部分においても必要十分な量のろう材を確保することができ、良好なろう付け状態を得ることができる。
更に、曲率半径Ｒ３の第３の凹面１ｄを有する溝部１ｃをヘッダーパイプ１の側壁１Ａの内面側両隅部に有するので、溝部１ｃにろう材を吸引できる結果として扁平型のチューブ３の幅方向両側部分に十分な量のろう材を確保することができ、チューブ３の幅方向両側部分の良好なろう付け状態を得ることができる。
【００２４】
次に本発明において、ヘッダーパイプ１の形状は断面四角形状に限らず、丸形パイプ状のヘッダーパイプであっても良い。丸形のヘッダーパイプの場合は、チューブ３を接続する側の面を部分的に凹面状に形成しておくことで本発明を適用できる。
【実施例】
【００２５】
「実施例１」
図２あるいは図３に示す断面４角形状（縦４０ｍｍ×横２０ｍｍ）のＡｌ合金押出材からなるヘッダーパイプに対し、外形幅１６ｍｍ、外形厚さ５ｍｍの複数の扁平パイプ状のチューブを挿通し、Ａｌ−Ｓｉ合金粉末とＫＡｌＦ３の組成のフラックスとアクリル系バインダとアルコール系溶剤を混合してなるろう材組成物を用いてろう付け試験を行った。
ろう材組成物は、１５０ｇ／ｍ２の塗布量になるようにヘッダーパイプ外面に塗布したものを利用した。
ろう付け試験の後、ヘッダーパイプとチューブとの接合部フィレットの形状を測定した。フィレットとは一般に、図４（Ａ）に示す如く基板１０に対して湾曲した接合板１１をほほ直角に立てかけて当接部分をろう付けした場合、図４（Ｂ）に示す如く境界部分に広がった断面三角型のろう材層部分１２、１３を示し、フィレットのど厚とは、基板１０と接合板１１の当接部分を基点として基板１０からほぼ４５度の角度で矢印方向に立ち上がる方向のろう材層厚さ（ｄ１またはｄ２）を測定したものである。
【００２６】
また、このろう付け試験で組み立てた熱交換器において測定したフィレットのど厚（ｍｍ）とは、図３に示す側壁１Ａに挿入したチューブ３に対し、その幅方向中央部に対応する位置において測定したものについてチューブ中央と表記し、チューブ中央と図３のチューブ左端部との中間点ａに対応する位置において測定したものについてチューブ途中部分と表記し、図３のチューブ側壁部と第３の凹面との境界部分において測定したものについてチューブ短辺と表記し、それぞれ以下の表１に示す。
また、チューブ中央、チューブ途中、チューブ短辺のそれぞれの位置でのフィレットのど厚の外側部分、内側部分を測定した。これらののど厚において、チューブ中央の外のフィレットのど厚とはヘッダーパイプの側壁の第１の凹面の外側に形成されているフィレットののど厚を示し、チューブ中央の内ののど厚とはヘッダーパイプの側壁の第２の凹面の脇の部分に形成されているのど厚を示す。また、チューブ短辺の外ののど厚とはヘッダーパイプの側壁の第１の凹面の外周縁側に露出しているフレットののど厚に相当する。
【００２７】
更に、ヘッダーパイプに形成する第１の凹面と第２の凹面と第３の凹面について、それらの曲率半径の異なる試料を複数用意し、各凹面の曲率半径の大小に合わせてフィレットのど厚がどのように変化するか、各試料毎に測定した。
なお、表１においてＮｏ.１３の試料はＲ２、Ｒ３が無限大（∞）であるので、図５に示すように側壁２０Ａが平板状のヘッダーパイプ２０の場合の測定結果を示し、Ｎｏ.１４の試料は図６に示す如く側壁を含めて全体が円筒状のヘッダーパイプ３０の場合の測定結果を示す。Ｎｏ.１３の試料では側壁２０Ａの外面にろう材組成物２１を塗布して試験に供し、Ｎｏ.１４の試料ではヘッダーパイプ３０のチューブ３側の面にろう材組成物３１を塗布して試験に供した。
【００２８】
【表１】
2007147160.tif 000003
【００２９】
前記した表１におけるフィレットのど厚の評価として、チューブ中央、チューブ途中においてはフィレットのど厚が０.２８ｍｍ以上の試料であれば望ましいフィレット形成と判断し、チューブ短辺においてはフレットのど厚が０.２ｍｍ以上の試料であれば望ましいフレット形成と判断することができる。
また、フレットのど厚は大きい方が望ましいが、極端に厚いフレットが形成された場合は、他の部分に形成されるフィレットのど厚が不足するおそれもある。
表１に示す結果から、第１の凹面と第２の凹面と第３の凹面を本発明で規定した範囲とした試料であれば、いずれの部位のフレットのど厚についても良好なものが得られることがわかり、ろう付け欠陥の生じ難い構造を提供できることが明らかとなった。
【００３０】
次に、ヘッダーパイプに形成する第１の凹面と第２の凹面と第３の凹面の個々の凹面がろう付け性に与える影響について試験した。
上記の試験条件と同等の試験条件において第２の凹面と第３の凹面を略して平面状に形成し、第１の凹面のみを形成したヘッダーパイプについてろう付け性を試験した。その結果を以下の表２に示す。
【００３１】
【表２】
2007147160.tif 000004
【００３２】
表２に示す結果から、第１の凹面のみを設けた構造においてもろう材を集める効果を有し、曲率半径Ｒ１が２０ｍｍ以上、２００ｍｍ以下が好ましいことが判明した。
先の試験条件と同等の試験条件において第１の凹面と第３の凹面を略して平面状に形成し、第２の凹面のみを形成したヘッダーパイプについてろう付け性を試験した。その結果を以下の表３に示す。
【００３３】
【表３】
2007147160.tif 000005
【００３４】
表３に示す結果から、第２の凹面のみを設けた構造においてもろう材を集める効果を有し、曲率半径Ｒ２が２０ｍｍ以上、２５０ｍｍ以下が好ましいことが判明した。
先の試験条件と同等の試験条件において第１の凹面と第２の凹面を略して平面状に形成し、第３の凹面のみを形成したヘッダーパイプについてろう付け性を試験した。その結果を以下の表４に示す。
【００３５】
【表４】
2007147160.tif 000006
【００３６】
表３に示す結果から、第３の凹面のみを設けた構造においてもろう材を集める効果を有し、曲率半径Ｒ３が０.２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下が好ましいことが判明した。
以上説明の如く表１〜表４に示す試験結果から、第１の凹面、第２の凹面、第３の凹面を単独で個々に適用する構造においてもろう材を集める効果を有し、ヘッダーパイプに対して各凹面を個々に適用しても有効であることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は本発明に係る熱交換器の一実施形態を示す正面図。
【図２】図２は同熱交換器のヘッダーパイプとチューブの接合部分を示す斜視図。
【図３】図３はチューブとヘッダーパイプの接合部分の平面図。
【図４】図４はろう付け試験の試験結果から得られるフィレットのど厚について説明するための図であって、図４（Ａ）は基板上に接合板を設置した状態を示す斜視図、図４（Ｂ）は基板と接合板の境界部分のろう材層とフレットのど厚とを示す断面図。
【図５】図５は側壁を平板状とした場合のヘッダーパイプとチューブの接合状態を示す説明図。
【図６】図６は円管状のヘッダーパイプとチューブとの接合状態を示す説明図。
【図７】図７は一般的な従来のろう付け構造におけるろう材層形成時の状態を説明するための断面図。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ          熱交換器
１          ヘッダーパイプ
１Ａ        側壁
１ａ        第１の凹面
１ｂ        第２の凹面
１ｃ        第３の凹面
３          チューブ
５          フィン
７ａ、７ｂ、７ｃ    ろう材層
１２、１３  フィレット
ｄ１、ｄ２  フレットのど厚
【図１】
2007147160.tif 000007
【図２】
2007147160.tif 000008
【図３】
2007147160.tif 000009
【図４】
2007147160.tif 000010
【図５】
2007147160.tif 000011
【図６】
2007147160.tif 000012
【図７】
2007147160.tif 000013