JP2004190931A - ろう付用材料、それを用いたろう付品およびその製造方法、ならびにろう付用熱交換チューブ、それを用いた熱交換器およびその製造方法、ならびに車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう材箔の付与作業を簡略化するとともに、フラックスの均一供給が可能ｎなろう付用熱交換チューブ、このろう付用熱交換チューブを用いた熱交換器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ろう付用熱交換チューブＳは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる熱交換チューブ３の外周面に、アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔１１がスパイラル状に巻き付けられることによって該ろう材箔１１が付与されてなる。そして、前記ろう付用熱交換チューブＳとフィン４とを組み付けてろう付接合することにより熱交換器を製造する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ろう付用材料、このろう付用材料を用いたろう付品およびその製造方法、さらには、例えば自動車用、家庭用、業務用のエアコンにおける凝縮器、蒸発器の他、ラジエータ等として使用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器に用いられる熱交換チューブ、この熱交換チューブを用いた熱交換器、および熱交換器の製造方法、ならびに熱交換器を搭載した車両に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用のラジエーター、クーラーのコンデンサまたはエバポレータとして用いられる熱交換器として、アルミニウム製の偏平型の熱交換チューブとコルゲートフィンとが交互に積層配置された状態でろう付け一体化された熱交換器コア部を有するものが周知である。
【０００３】
このような熱交換器の製造において、熱交換チューブまたはフィン、あるいは両者が芯材のろう材層をクラッドしたブレージング材で構成されることがある。また近年では、ろう材の使用量の低減による熱交換器の軽量化やコストダウンを目的として、ブレージング材を用いず、ベア材から熱交換器を製造する方法が考案されている。例えば、粉末ろう材を構成部材に塗布するろう付法や、チューブの表面にろう材箔とともにＺｎを溶射してろう材層を形成し、このチューブとフィンとをろう付する方法や、ろう材組成の溶湯を水冷ロールの表面に溶射してろう材の薄板を形成し、このろう材薄板をチューブに貼り付けてフィンをろう付する方法がある（例えば特許文献１〜３）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３２１２９２７号公報（請求項６、段落番号００１９、００２０）
【０００５】
【特許文献２】
特開平２−２９９７７５号公報（請求項１）
【０００６】
【特許文献３】
特開平１−２０２３９３号公報（請求項２、第４頁右上欄第４行から最終行）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した熱交換器の製造において、良好なろう付を達成するために熱交換チューブのろう材層はチューブ表面に均一形成されていることが望ましい。この点では、ろう材の付与方法として粉末ろう材の塗布よりもろう材薄板、換言すればろう材箔を貼り付ける方法が優れている。
【０００８】
しかしながら、薄いろう材箔のハンドリングは手数がかかるため、工程数の多い付与方法、あるいは複雑な動作を必要とする付与方法は好ましくない。また、チューブの表面にフラックスが十分に供給されることも必要である。
【０００９】
上述した熱交換器の製造方法のうち、ろう材箔を用いる特許文献２およ特許文献３はいずれもろう材箔の付与に手数がかかるものである。しかも、特許文献２では、ろう材箔をチューブ表面に付与する点に関し、ろう材箔の上からＺｎ溶射するだけではろう材箔とチューブを量産レベルで安定して接合することは困難である。一方、特許文献３は単なる置きろうであるから、チューブとフィンとの組立や搬送の際にろう材箔が破損や脱落するおそれがある。また図面に参照されるように、偏平チューブのフラット部に略同形のろう材箔を置いてチューブとフィンとの接合部にフラックスを塗布した場合、フラックスがチューブとろう材箔との界面に侵入したとしてもフラット部の幅方向で不均一になり易く、ひいては良好なろう付けが達成されないことがある。
【００１０】
このような欠点は、熱交換器だけでなく他のろう付品のろう付接合においても同様に生じるものである。
【００１１】
この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、ろう材箔の付与作業を簡略化でき、かつフラックスの均一供給が可能なろう付用材料、このろう付用材料を用いたろう付品およびその製造方法を提供し、さらには、ろう付用熱交換チューブ、このろう付用熱交換チューブを用いた熱交換器、および熱交換器の製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、発明者は鋭意研究し、この発明を完成し得たものである。
【００１３】
即ち、
（１） アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外周面に、アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔がスパイラル状に配置されていることを特徴とするろう付用材料。
【００１４】
（２） 前記ろう材箔は、１０ｍｍ以下の隙間を介して配置されている前項１に記載のろう付用材料。
【００１５】
（３） 前記ろう材箔は、Ｓｉ：４〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成されている前項１または２のいずれか１項に記載のろう付用材料。
【００１６】
（４） 前記ろう材箔は、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成されている請求項３に記載のろう付用材料。
【００１７】
（５） 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである前項１〜４のいずれか１項に記載のろう付用材料。
【００１８】
（６） 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである前項１〜５のいずれか１項に記載のろう付用材料。
【００１９】
（７） 前記ろう材箔は、その両端部において超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって基材に接合されている前項１〜６のいずれか１項に記載のろう付用材料。
【００２０】
（８） 前項１〜７のいずれか１項に記載のろう付用材料と他の接合部材とが、前記ろう付用材料のろう材箔を介してろう付されてなることを特徴とするろう付品。
【００２１】
（９） アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔を、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の表面にスパイラル状に配置させることによりろう付用材料を準備する工程と、
前記ろう付用材料と他の接合部材とを組み合わせて加熱することにより、前記ろう材箔を介して前記ろう付用材料と他の接合部材をろう付接合する工程と、
を含むことを特徴とするろう付品の製造方法。
【００２２】
（１０） 前記ろう材箔を１０ｍｍ以下の隙間をもって配置させる前項９に記載のろう付品の製造方法。
【００２３】
（１１） 前記ろう材箔を、Ｓｉ：４〜１５質量％含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成する前項９または１０に記載のろう付品の製造方法。
【００２４】
（１２） 前記ろう材箔を、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成する前項１１に記載のろう付品の製造方法。
【００２５】
（１３） 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである前項９〜１２のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
【００２６】
（１４） 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである前項９〜１３のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
【００２７】
（１５） 前記ろう材箔の両端部において、超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって該ろう材箔を基材に接合する前項９〜１４のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
【００２８】
（１６） 前記ろう付接合する工程は、常圧下で行う前項９〜１５のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
【００２９】
（１７） 前記ろう付接合する工程は、ろう付用材料の外部からフラックスを供給して行う前項９〜１６のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
【００３０】
（１８） アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる熱交換チューブの外周面に、アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔がスパイラル状に配置されていることを特徴とするろう付用熱交換チューブ。
【００３１】
（１９） 前記ろう材箔は、１０ｍｍ以下の隙間を介して配置されている前項１８に記載のろう付用熱交換チューブ。
【００３２】
（２０） 前記ろう材箔は、Ｓｉ：４〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成されている請求項１８または１９のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
【００３３】
（２１） 前記ろう材箔は、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成されている前項２０に記載のろう付用熱交換チューブ。
【００３４】
（２２） 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである前項１８〜２１のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
【００３５】
（２３） 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである前項１８〜２２のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
【００３６】
（２４） 前記ろう材箔は、その両端部において超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって熱交換チューブに接合されている前項１８〜２３のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
【００３７】
（２５） 前項１８〜２４のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブとフィンとが、前記ろう付用熱交換チューブのろう材箔を介してろう付されてなることを特徴とする熱交換器。
【００３８】
（２６） アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔を、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる熱交換チューブの外周面にスパイラル状に配置させることによりろう付用熱交換チューブを準備する工程と、
前記ろう付用熱交換チューブとフィンとを組み合わせて加熱することにより、前記ろう材箔を介して前記ろう付用熱交換チューブとフィンをろう付接合する工程と、
を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【００３９】
（２７） 前記ろう材箔を１０ｍｍ以下の隙間をもって配置させる前項２６に記載の熱交換器の製造方法。
【００４０】
（２８） 前記ろう材箔を、Ｓｉ：４〜１５質量％含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成する前項２６または２７に記載の熱交換器の製造方法。
【００４１】
（２９） 前記ろう材箔を、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成する前項２８に記載の熱交換器の製造方法。
【００４２】
（３０） 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである前項２６〜２９のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【００４３】
（３１） 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである前項２６〜３０のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【００４４】
（３２） 前記ろう材箔の両端部において、超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって該ろう材箔を熱交換チューブに接合する前項２６〜３１のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【００４５】
（３３） 前記ろう付接合する工程は、常圧下で行う前項２６〜３２のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【００４６】
（３４） 前記ろう付接合する工程は、ろう付用熱交換チューブの外部からフラックスを供給して行う前項２６〜３３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【００４７】
（３５） 圧縮器、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えており、前記凝縮器が前項２５に記載の熱交換器からなることを特徴とする車両。
【００４８】
（３６） 圧縮器、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えており、前記蒸発器が前項２５に記載の熱交換器からなることを特徴とする車両。
【００４９】
この発明のろう付用材料の一例としては、自動車用、家庭用、業務用のエアコンにおける凝縮器、蒸発器の他、ラジエータ等として使用されるアルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換器に用いられ、フィンとろう付される熱交換チューブを挙げることができる。以下の説明においては、「ろう付用材料またはろう付用熱交換チューブ」「基材または熱交換チューブ」「ろう付品または熱交換器」は、「ろう付用材料等」「基材等」「ろう付品等」と省略し、主としてろう付用材料がろう付用熱交換チューブであり、ろう付品が熱交換器である場合を例にとって説明するが、ろう付用材料、ろう付品の種類はこれに限定されるものではない。
【００５０】
この発明のろう付用材料等において、基材等の外周面にテープ状のろう材箔がスパイラル状に配置されることによって、接合に必要なろう材箔が付与されいる。そして、このろう付用材料等を用いてろう付品等を製造することが可能となる。
【００５１】
前記ろう付用材料等について、図１および図２に示す熱交換器の構成材料である熱交換チューブ（３）を例に挙げて図面を参照しつつ説明する。
【００５２】
前記熱交換器では、熱交換チューブ（３）の厚さ方向の両面にフィン（４）がろう付され、熱交換チューブ（３）として図３に示す本発明のろう付用熱交換チューブ（Ｓ）が用いられている。
【００５３】
ろう付用熱交換チューブ（Ｓ）において、熱交換チューブ（３）の外周面にテープ状のろう材箔（１１）がスパイラル状に配置されることによってチューブ表面にろう材箔（１１）が付与されている。
【００５４】
このようにろう材箔（１１）を熱交換チューブ（３）の外周面にスパイラル状に配置させる方法としては、ろう材箔（１１）を熱交換チューブ（３）の外周面にスパイラル状に巻き付ける方法が例示される。同図では、この巻き付け方法によってろう材箔（１１）が配置されている。なお、この発明では、ろう材箔（１１）をスパイラル状に配置させる方法は、この巻き付け方法に限定されるものではない。
【００５５】
このろう付用熱交換チューブ（Ｓ）は、例えば、熱交換チューブの（３）の長さ方向の一端部にテープ状のろう材箔（１１）を斜めに配置してろう材箔（１１）を固定しておき、熱交換チューブ（３）を回転させてろう材箔（１１）を他端方向に巻き進め、ろう材箔（１１）が他端部に達したら残余部分を切断することによって製作されている。このとき、熱交換チューブ（１１）とろう材箔（１１）との間に過剰な隙間を生じさせないように、ろう材箔（１１）に若干の引張力を加えながら巻回することが好ましい。過剰な隙間があると、搬送やフィン（４）との組み付けの際にろう材箔（１１）が破損しやすく、ろう材箔（１１）の脱落の原因ともなるからである。
【００５６】
ろう材箔（１１）の巻き付けの始端部と終端部（即ちろう材箔（１１）の両端部）においては、ろう材箔（１１）が外れないようにチューブ（３）の外周面に接合しておくことが好ましく、ろう材箔（１１）の接合によって搬送時やフィン（４）との組み付け作業時にろう材箔（１１）の破損や脱落を防ぎ、これらの作業性を高めるとともに、ろう材不足によるろう付不良を回避することができる。始端部の接合は上述した巻回作業のためのろう材箔（１１）の固定と兼ねることができ、図３において、（１６）は巻回作業のための固定を兼ねた接合位置を示している。接合方法は、超音波接合、レーザー接合、接着剤による接合を推奨できる。超音波接合は、高周波振動を与えて原子を振動させ接合界面の酸化膜を破壊して接合するものであるから、基材等への荷重負担が小さく、熱交換チューブのような中空材に対しても変形させることなく接合することができる。また、接合ツールの汚れが少ないため、清浄化、ツール交換といったメンテナンス処理も少なくて済む。一方、レーザー接合は、ＹＡＧ等のレーザーを照射して発熱させて溶融溶接するものであるが、加熱は局部的であるから基材等を変形させることなく接合することができる。これらの接合方法は、いずれも短時間でろう材箔を接合することができ、狭い範囲の接合に適している。また、接着剤を用いる方法では、ホットメルト系、アクリル系、メタクリル系、ＥＶＡ系、ゴム系の樹脂等各種接着剤を使用することができる。部分的な接合であるから、接着剤の使用量はごく僅かであり、分解ガスによるろう付加熱炉の汚染や分解ガスの処理作業といったもごく僅かにすぎない。
【００５７】
なお、ろう材箔（１１）の接合はろう付加熱までの仮止めであり、搬送や組み付け時に破損や脱落を防止できれば良く、巻回の始端部と終端部とを接合すれば良い。但し、複雑形状の基材や寸法の大きい基材でろう材箔の付与状態が不安定な場合は、中間部で適宜接合しても良い。また、巻回の始端部および終端部では、例えば接合したろう材箔の残余部分を切断する等の方法で適宜端末処理する。端末処理方法は何ら限定されない。
【００５８】
図３に示すように、ろう材箔（１１）をスパイラル状に巻き付ける際には、次に周回されるろう材箔とは若干の隙間（１５）を設けることが好ましい。ろう材箔（１１）（１１）間に隙間があると、外部から供給したフラックスが毛管現象によって熱交換チューブ（３）とろう材箔（１１）との界面に入りやすく、フラックスが均一に供給され、ひいては良好なろう付接合が達成される。また、この隙間（１５）は熱交換チューブ（３）の外周面全域にスパイラル状に形成されるから、長さが長く、かつ熱交換チューブ（３）の任意の断面において必ず存在する。このため、フラックスの侵入可能箇所が広く、かつ均一供給が可能である。また、フラックスの事前塗布を行わずとも熱交換チューブ（３）とろう材箔（１１）の界面にフラックスを確実に供給することができる。前記隙間（１５）はわずかでもあればフラックスの侵入が促進され、隙間（１５）の幅（ｄ）の最小値に制限はない。一方、１０ｍｍを越えるとろう材が不足したり不均一となるおそれがある。よって、隙間（１５）の幅（ｄ）は１０ｍｍ以下好ましく、巻回作業の容易性を考慮して、特に好ましい隙間（１５）の幅（ｄ）は１〜７ｍｍ、更に好ましくは２〜５ｍｍである。
【００５９】
なお、本発明は、周回するろう材箔間に隙間（１５）がないもの（突き合わせ）や、ろう材箔が重なったものを排除するものではない。これらにおいても毛管現象によってフラックスの侵入は可能である。しかし、前記隙間（１５）を設けることによってフラックスを確実かつ均一に侵入させることができる。また、本発明は、外部から供給したフラックスを熱交換チューブ（３）とろう材箔（１１）との界面に供給し得るものであるが、フラックスを塗布した熱交換チューブ（３）にろう材箔（１１）を巻いたろう付用熱交換チューブを排除するものではない。
【００６０】
ここで、本発明以外のろう材箔の付与方法について言及する。図４に示すろう付用熱交換チューブ（Ｓ’）は、熱交換チューブ（３）の全周に対応する幅を有するろう材箔（１２）を用い、熱交換チューブ（３）の全外周面をその長さ方向に沿って巻くように覆い、ろう材箔（１２）の両端を平坦部上で突き合わせ、突き合わせ線（１３）においてチューブ（３）に接合されて製作されたものである。この付与方法は、熱交換チューブ（３）の全外周面をろう材箔（１２）が覆い、一見均一なろう材層であるように見える。しかし、熱交換チューブ（３）とろう材箔（１２）との間に過剰な隙間ができないように覆うには、ろう材箔（１２）の長さ（チューブの長さ）の全域で均等に引張力を加える必要があり、本発明のテープ状のろう材箔（１１）に引張力を加えるよりもはるかに面倒であり、作業に時間を要する。また、熱交換チューブ（３）の全長で接合しなければならないから、巻回の始端部と終端部のみの接合で済む本発明よりも接合面積が大きくなる。また、スパイラル巻きよりもフラックスの侵入箇所がはるかに狭くなるため、フラックスを均一供給する上でも難点がある。従って、本発明のスパイラル巻きは、ろう材箔（１１）を短時間で簡単にかつ隙間なく巻回することができ、かつ外部から供給したフラックスを熱交換チューブ（３）とろう材箔（１１）との界面に均一供給できる点で優れている。
【００６１】
この発明において、前記基材等はアルミニウムまたはアルミニウム合金のうちから任意の組成のもので構成する。また、ろう材箔は箔に成形できるものであれば良く、基材等またはろう付の相手材の材質、あるいはろう付品の用途により適宜選定する。例えば、Ａｌ−Ｓｉ系合金を用いることができ、あるいはさらにＳｉに加えてＺｎを含有するＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなるろう材箔を用いることができる。特にＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金を用いる場合は、ろう付後の基材等の表面にＺｎ拡散層が形成され、犠牲腐食層による防食効果を付与しうる防食設計となる。防食設計にはＺｎ犠牲腐食が効果的であって、特に熱交換チューブにおいて有意義に発揮され、耐食性に優れたチューブとなし得、ひいては耐食性に優れた熱交換器となし得る。
【００６２】
なお、本発明においてろう材とは基材および接合の相手材よりも低融点金属を意味し、熱溶融によって基材と相手材を接合し得るものである。従って、例え「はんだ」と称される低融点金属も本発明のろう材に含まれる。
【００６３】
本発明に用いるアルミニウム合金ろう材として、Ｓｉ：４〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金、あるいはさらに、Ｚｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金を推奨できる。
【００６４】
前記アルミニウム合金において、Ｓｉは融点を下げてろう材として機能させるものであるが、４質量％未満の含有量では融点を下げる効果に乏しく、１５質量％を超えると箔への成形が困難となるとともに、Ｚｎ含有合金においてはＺｎの均一拡散が困難となる。好ましいＳｉ含有量は６〜１３質量％であり、さらに好ましいＳｉの含有量は７〜１０質量％である。
【００６５】
Ｚｎは、上述したように、ろう付時の加熱により例えば熱交換器における熱交チューブの表面に拡散して犠牲防食のためのＺｎ拡散層を形成し、ろう付後の耐食性を向上させる役割を果たす。犠牲防食を目的とした場合、Ｚｎが１質量％未満ではＺｎの絶対量が不足して十分な防食効果が得られず、１０質量％を超えるとＺｎの拡散集中が生じやすくなり、接合相手材例えば熱交換チューブと接合されるフィンの剥がれの原因ともなり、Ｚｎの均一拡散が困難となる。好ましいＺｎの含有量は１．５〜６質量％である。なお、Ｚｎを含有しないろう材箔を付与したろう付用材料等およびろう付品等も本発明の対象であり、ろう材箔による耐食性向上を目的としない場合はＺｎを含有しないろう材箔を用いることができる。
【００６６】
Ａｌはろう材箔の母材として含有されるものである。
【００６７】
なお、アルミニウムまたはアルミニウム合金製熱交換チューブの材質は特に限定されることはなく、各種のアルミニウムまたはアルミニウム合金等を用いればよいが、主としてＪＩＳ Ａ１０００系合金が用いられることが多い。
【００６８】
前記ろう材箔は、常法による箔の製造方法と同じ方法によって製造しうるが、その箔厚を５〜１００μｍとするのが望ましい。箔厚が５μｍ未満では、ろう材の組成にもよるが、ろう材量が少なすぎて十分なろう付を行うことができないおそれがある。一方、１００μｍを超えると、ろう付用材料等ひいてはろう付品等の重量が増すとともに、コスト面でも不利である。好ましい箔厚は１０〜７０μｍ、特に好ましくは１５〜４０μｍである。また、ろう材箔の幅（Ｗ）は任意であるが、スパイラル状に巻回する際の取り扱い易さ、作業性という点で３〜３０ｍｍが好ましく、更に５〜２０ｍｍが好ましい。
【００６９】
次に、ろう付品の一例としての図１および図２に示すパラレルフロータイプの熱交換器の製造方法について説明する。
【００７０】
図２において、（１）（２）はヘッダー、（３）はアルミニウムまたはアルミニウム合金製の熱交換チューブ、（４）はコルゲート状フィン、（５）は熱交換媒体の導入口、（６）は熱交換媒体の導出口、（８）および（９）はサイドプレート、（１０）は熱交換器コア部である。
【００７１】
まず、図２に示すように、熱交換チューブ（３）の外周面にろう材箔（１１）が付与されたろう付用熱交換チューブ（Ｓ）を複数本準備した後、これらの熱交換チューブ（３）の両端部を、ヘッダー（１）（２）の長さ方向に形成されたチューブ挿入孔に挿入し、次いでコルゲート状フィン（４）を各熱交換チューブ（３）（３）間に組み付けて熱交換器コア部（１０）を有する熱交換器組立体を製作する。
【００７２】
次いで、必要に応じてフラックスを供給したのち加熱する。この加熱により、熱交換チューブ（３）の表面のろう材箔（１１）が溶融して、熱交換チューブ（３）とコルゲート状フィン（４）とが良好にろう付接合される。また、適量のＺｎを含有するろう材箔（１１）の場合は、このろう付と同時にＺｎが熱交換チューブ（３）の表層部に均一に拡散してＺｎ拡散層が形成され、このＺｎ拡散層により熱交換チューブ（３）自体の耐食性が向上し、ひいては熱交換器全体の耐食性が向上する。
【００７３】
しかも、従来のように、フィン（４）としてろう材をクラッドしたブレージングシートを用いなくても良く、ろう材をクラッドしないベア材を用いることができるから、ろう付品の重量減、コストダウンの効果が得られる。
【００７４】
ろう付条件は常法に従えば良いが、常圧下のろう付を推奨できる。真空ろう付ではろう材箔中のＺｎが蒸発するため、十分にＺｎ犠牲腐食層が形成されず、優れた耐食性が得られない。
【００７５】
また、外部からフラックスを供給した場合には、熱交換チューブ（３）とろう材箔（１１）との界面にフラックスが均一に供給されて良好なろう付が達成される。前記フラックスは、ろう材箔、基材等、ろう付接合の相手材に応じて任意のものを用いることができる。例えば、上述したアルミニウム製の熱交換チューブであれば、フッ化物系フラックスを推奨できる。
【００７６】
また、この発明に係る熱交換器は、圧縮器、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えた車両（例えば自動車や鉄道車両）に、凝縮器または／および蒸発器として特に好適に搭載される。
【００７７】
【実施例】
熱交換チューブにろう材箔を付与した種々のろう付用熱交換チューブを製作するとともに、このろう付用熱交換チューブとフィンとをコア組みしてろう付し、ろう付品について評価した。
【００７８】
以下の実施例、比較例において用いた熱交換チューブおよびフィンは、図２に示した偏平形状の多孔管（３）およびコルゲート状フィン（４）である。前記熱交換チューブ（３）は、ＪＩＳ Ａ１１００合金からなり、高さ３ｍｍ×幅２０ｍｍ×長さ２５０ｍｍである。また、フィン（４）はＪＩＳ Ａ１１００合金からなる。
Ｉ．ろう材箔の付与方法によるろう付性の評価
Ｓｉ：８質量％、Ｚｎ：３質量％、残部Ａｌおよび不純物からなり、箔厚：２０μｍのろう材箔を用い、ろう材箔の付与方法によるろう付性を評価した。
〈実施例〉
図３に示すように、ろう材箔（１１）を幅（Ｗ）：１〜５０ｍｍのテープ状に成形した。これらのろう材箔（１１）の一端側を熱交換チューブ（３）に対して斜めに配置し、外周面上の所定接合位置（１６）において後述の超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかの方法によって接合した。ろう材箔（１１）に引張力を加えながら熱交換チューブ（３）を回転させ、ろう材箔（１１）間に表１に示す幅（ｄ）の隙間（１５）を設けるようにして他端方向に巻き進め、他端部に達しところで始端部と同様にろう材箔（１１）を熱交換チューブ（３）の外周面に接合し、ろう材箔（１１）の残余部分を切断し（図示省略）、これをろう付用熱交換チューブ（Ｓ）とした。製作したろう付用熱交換チューブ（Ｓ）を肉眼で観察したところ、ろう材箔（１１）が熱交換チューブ（３）に隙間なく付与され、ろう材箔（１１）の破損もなかった。
（接合方法）
超音波接合：４０ｋＨｚの周波数で幅３ｍｍの円盤状のローラー型のツールを用い、直径１ｍｍの丸点で接合した。
【００７９】
レーザー接合：５０Ｗ型のパルス式のＹＡＧレーザを用い、接合時間０．５ｍｓで照射し、直径１ｍｍの丸点で接合した。
【００８０】
接着剤：ホットメルト系接着剤を塗布して直径１ｍｍの丸点で接合した。
〈比較例〉
ろう材箔（１２）を熱交換チューブ（３）の外周面に対応する寸法の長方形に切断した。そして図４に示すように、ろう材箔（１２）を熱交換チューブ（３）の外周面に巻き、ろう材箔（１２）の幅方向の両端を平坦部の中央部で突き合わせ、突き合わせ線（１３）において、表１に示す方法で接合し、これをろう付用熱交換チューブ（Ｓ’）とした。
【００８１】
如上の方法で製作したろう付用熱交換チューブ（Ｓ）（Ｓ’）をフィン（４）とともにコア組みした後に、ＫＡｌＦ系フラックスをスプレー塗布により５〜１０ｇ／ｍ^２の割合で供給し、常圧、不活性雰囲気下で６００℃×５分間の加熱を行った。
【００８２】
そして、ろう付品についてろう材箔の付与作業性およびろう付性を下記の基準で評価した。
【００８３】
ろう材箔の付与作業性ついては、作業の簡単なものから手間のかかかるものを順に◎、○、×の３段階で評価した。
【００８４】
ろう付性は、ろう付品においてフィンの接合率が９０％以上のものを◎、９０％未満８０％以上のものを○、８０％未満のものを×とした。
【００８５】
さらに、総合評価として、付与作業性とろう付性の両方をが極めて良いものを◎、良いものを○、一方でも悪いものを×とした。
【００８６】
これらの結果を表１に示す。
【００８７】
【表１】

【００８８】
表１の結果より、テープ状のろう材箔をスパイラル状に巻き付けたろう付用熱交換チューブ（Ｓ）は、フラックスがチューブ（３）とろう材箔（１１）の界面に均一供給されて良好なろう付を達成できることを確認した。しかも、ろう材箔付与作業も簡単であった。特に、Ｎｏ．１〜１１はＮｏ．１２、１３よりも巻回時にろう材箔の切れやしわの発生がなく、さらに材箔付与作業性が優れていた。また、Ｎｏ．１〜１１は大きい隙間（ｄ）をもって巻回したＮｏ．１４よりもろう付性が優れていた。
ＩＩ．ろう材箔組成によるろう付性および耐食性の評価
表２に示す組成、箔厚、幅（Ｗ）：１０ｍｍに成形されたＮｏ．１７〜３８のテープ状のろう材箔を用意した。なお、これらのろう材箔組成において、ＳｉおよびＺｎを除く残部はＡｌおよび不純物である。
【００８９】
そして、上述のＩ．と同様に、熱交換チューブ（３）の外周面にテープ状のろう材箔（１１）を、幅（ｄ）：３ｍｍの隙間（１５）を形成しながらスパイラル状に巻き付け、ろう材箔（１１）の巻回の始端部および終端部を熱交換チューブ（３）に超音波接合してろう付用熱交換チューブ（Ｓ）を製作した。なお、比較例Ｎｏ．３６はＳｉ量が過剰であったため、箔に成形することができず、ろう付用熱交換チューブ（Ｓ）を製作することができなかった。
【００９０】
如上の方法で製作したろう付用熱交換チューブ（Ｓ）をフィン（４）とともにコア組みした後にＫＡｌＦ系フラックスをスプレー塗布により５〜１０ｇ／ｍ^２の割合で供給し、常圧、不活性雰囲気下で６００℃×５分間の加熱を行った。
【００９１】
そして、ろう付品についてろう付性、耐食性について下記の基準でを評価した。
【００９２】
ろう付性は、ろう付品においてフィンの接合率が８０％以上のものを○、８０％未満のものを×とした。
【００９３】
さらに、耐食性試験として、ＣＡＳＳ試験１０００時間を行った。そして、ろう付品のフィン剥がれ率が３０％以上のものを×とし、３０％未満のものを○とした。
【００９４】
さらに、総合評価として、ろう付性と耐食性の両方が良いものを○、一方でも悪いものを×とした。
【００９５】
なお、本試験はチューブとフィンとをろう付接合する熱交換器製造において、ろう付性およびＺｎ添加による耐食性向上効果を試験するものであって、Ｚｎを含有しないＮｏ．２４がＮｏ．１７〜３４（Ｎｏ．２４を除く）よりも耐食性が不十分であるにしても、ろう材箔付与作業性およびフラックスの均一供給によるろう付性を確保した本発明品であることに変わりはない。また、Ｓｉ含有量が４〜１５質量％を外れ、あるいはＺｎ含有量が１０％を越え、あるいは箔厚が５〜１００μｍを外れるＮｏ．３５〜３８についても、ろう材箔の付与作業性を確保した本発明品であるが、Ｎｏ．１７〜３４との関係において便宜上比較例として挙示したものである。
【００９６】
これらの結果を表２に示す。
【００９７】
【表２】

【００９８】
表２の結果より、実施例組成のろう材箔を用いることによって良好なろう付が達成され、さらにＺｎを含有するろう材箔を用いることによって優れた耐食性が得られることを確認した。
【００９９】
さらに、本発明の熱交換器を自動車や鉄道車両等の車両に、ラジエーター、凝縮器又は蒸発器として搭載することにより、効果的な熱交換性能を発揮した。
【０１００】
【発明の効果】
第１の発明によれば、スパイラル状に配置させるという簡単な作業でろう材箔が付与され、ろう付の相手材との組み付け後でも基材とろう材箔との間にフラックスを均一に供給できるから、良好で安定したろう付性が発揮するろう付用材料となし得る。
【０１０１】
第２の発明によれば、特にフラックスの均一供給がなされ、かつ適正量のろう材が付与されたろう付用材料となし得る。
【０１０２】
第３の発明によれば、特に良好なろう付性を発揮しうる。
【０１０３】
第４の発明によれば、ろう付用材料の表面にＺｎが拡散する結果、耐食性にも優れたものとなし得る。
【０１０４】
第５の発明によれば、特にろう材箔の配置作業が容易であり、かつ適正量のろう材が付与されたろう付用材料となし得る。
【０１０５】
第６の発明によれば、特にろう材箔の配置作業が容易である。
【０１０６】
第７の発明によれば、基材に付与されたろう材箔の保持安定性が優れている。
【０１０７】
第８の発明によれば、ろう付用材料と他の接合部材とが良好に接合されたろう付品となし得る。
【０１０８】
第９の発明によれば、ろう付用材料と他の接合部材とが良好に接合されたろう付品を製造することができる。
【０１０９】
第１０の発明によれば、特にフラックスを均一供給し、かつ適正量のろう材を付与されたろう付用材料を製造でき、ひいては良好に接合されたろう付品を製造することができる。
【０１１０】
第１１の発明によれば、特に良好にろう付接合されたろう付品を製造することができる。
【０１１１】
第１２の発明によれば、特に良好にろう付接合され、かつ耐食性に優れたろう付品を製造することができる。
【０１１２】
第１３の発明によれば、容易にろう材箔の配置作業を行え、かつ適正量のろう材を付与することができ、ひいては簡単な工程で良好にろう付接合されたろう付品を製造することができる。
【０１１３】
第１４の発明によれば、容易にろう材箔の配置作業を行え、簡単な工程で良好にろう付接合されたろう付品を製造することができる。
【０１１４】
第１５の発明によれば、基材に付与されたろう材箔の保持安定性が良く、他の接合部材との組み付け作業性に優れている。また、ろう材箔の破損や脱落を防いでろう材不足によるろう付不良を回避することができる。
【０１１５】
第１６の発明によれば、良好なろう付接合を行え、特にＺｎ含有ろう材箔を用いる場合にはＺｎ犠牲腐食層を良好に形成できる。
【０１１６】
第１７の発明によれば、基材とろう材箔の界面にフラックスを均一に供給でき、良好なろう付接合を行える。
【０１１７】
第１８の発明によれば、スパイラル状に配置させるという簡単な作業でろう材箔が付与され、フィンとの組み付け後でも熱交換チューブとろう材箔との間にフラックスを均一に供給できるから、良好で安定したろう付性が発揮するろう付用熱交換チューブとなし得る。
【０１１８】
第１９の発明によれば、特にフラックスの均一供給がなされ、かつ適正量のろう材が付与されたろう付用熱交換チューブとなし得る。
【０１１９】
第２０の発明によれば、特に良好なろう付性を発揮しうる。
【０１２０】
第２１の発明によれば、ろう付用熱交換チューブの表面にＺｎが拡散する結果、耐食性にも優れたものとなし得る。
【０１２１】
第２２の発明によれば、特にろう材箔の配置作業が容易であり、かつ適正量のろう材が付与されたろう付用熱交換チューブとなし得る。
【０１２２】
第２３の発明によれば、特にろう材箔の配置作業が容易である。
【０１２３】
第２４の発明によれば、熱交換チューブに付与されたろう材箔の保持安定性が優れている。
【０１２４】
第２５の発明によれば、ろう付用熱交換チューブとフィンとが良好に接合された熱交換器となし得る。
【０１２５】
第２６の発明によれば、ろう付用熱交換チューブとフィンとが良好に接合された熱交換器を製造することができる。
【０１２６】
第２７の発明によれば、特にフラックスを均一供給し、かつ適正量のろう材を付与されたろう付用熱交換チューブを製造でき、ひいては良好に接合された熱交換器を製造することができる。
【０１２７】
第２８の発明によれば、特に良好にろう付接合された熱交換器を製造することができる。
【０１２８】
第２９の発明によれば、特に良好にろう付接合され、かつ耐食性に優れた熱交換器を製造することができる。
【０１２９】
第３０の発明によれば、容易にろう材箔の配置作業を行え、かつ適正量のろう材を付与することができ、ひいては簡単な工程で良好にろう付接合された熱交換器を製造することができる。
【０１３０】
第３１の発明によれば、容易にろう材箔の配置作業を行え、簡単な工程で良好にろう付接合された熱交換器を製造することができる。
【０１３１】
第３２の発明によれば、熱交換チューブに付与されたろう材箔の保持安定性が良く、フィンとの組み付け作業性に優れている。また、ろう材箔の破損や脱落を防いでろう材不足によるろう付不良を回避することができる。
【０１３２】
第３３の発明によれば、良好なろう付接合を行え、特にＺｎ含有ろう材箔を用いる場合にはＺｎ犠牲腐食層を良好に形成できる。
【０１３３】
第３４の発明によれば、熱交換チューブとろう材箔の界面にフラックスを均一に供給でき、良好なろう付接合を行える。
【０１３４】
第３５の発明によれば、優れた熱交換特性を有する凝縮器を搭載した車両を提供できる。
【０１３５】
第３６の発明によれは、優れた熱交換特性を有する蒸発器を搭載した車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る熱交換器の正面図である。
【図２】同じく熱交換器のコア部の要部を示す斜視図である。
【図３】この発明の一実施形態に係るろう付用熱交換チューブにおいてろう材箔の付与方法を示す斜視図である。
【図４】比較例のろう付用熱交換チューブにおいてろう材箔の付与方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｓ…ろう付用熱交換チューブ（ろう付用材料）
３…熱交換チューブ（基材）
４…フィン
１０…コア部
１１…テープ状のろう材箔
１５…隙間
１６…接合位置
Ｗ…ろう材箔の幅
ｄ…隙間の幅

Claims (36)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の外周面に、アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔がスパイラル状に配置されていることを特徴とするろう付用材料。
2. 前記ろう材箔は、１０ｍｍ以下の隙間を介して配置されている請求項１に記載のろう付用材料。
3. 前記ろう材箔は、Ｓｉ：４〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成されている請求項１または２のいずれか１項に記載のろう付用材料。
4. 前記ろう材箔は、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成されている請求項３に記載のろう付用材料。
5. 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載のろう付用材料。
6. 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載のろう付用材料。
7. 前記ろう材箔は、その両端部において超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって基材に接合されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のろう付用材料。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のろう付用材料と他の接合部材とが、前記ろう付用材料のろう材箔を介してろう付されてなることを特徴とするろう付品。
9. アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔を、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる基材の表面にスパイラル状に配置させることによりろう付用材料を準備する工程と、
   前記ろう付用材料と他の接合部材とを組み合わせて加熱することにより、前記ろう材箔を介して前記ろう付用材料と他の接合部材をろう付接合する工程と、
   を含むことを特徴とするろう付品の製造方法。
10. 前記ろう材箔を１０ｍｍ以下の隙間をもって配置させる請求項９に記載のろう付品の製造方法。
11. 前記ろう材箔を、Ｓｉ：４〜１５質量％含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成する請求項９または１０に記載のろう付品の製造方法。
12. 前記ろう材箔を、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成する請求項１１に記載のろう付品の製造方法。
13. 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである請求項９〜１２のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
14. 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである請求項９〜１３のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
15. 前記ろう材箔の両端部において、超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって該ろう材箔を基材に接合する請求項９〜１４のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
16. 前記ろう付接合する工程は、常圧下で行う請求項９〜１５のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
17. 前記ろう付接合する工程は、ろう付用材料の外部からフラックスを供給して行う請求項９〜１６のいずれか１項に記載のろう付品の製造方法。
18. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる熱交換チューブの外周面に、アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔がスパイラル状に配置されていることを特徴とするろう付用熱交換チューブ。
19. 前記ろう材箔は、１０ｍｍ以下の隙間を介して配置されている請求項１８に記載のろう付用熱交換チューブ。
20. 前記ろう材箔は、Ｓｉ：４〜１５質量％を含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成されている請求項１８または１９のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
21. 前記ろう材箔は、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成されている請求項２０に記載のろう付用熱交換チューブ。
22. 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである請求項１８〜２１のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
23. 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである請求項１８〜２２のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
24. 前記ろう材箔は、その両端部において超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって熱交換チューブに接合されている請求項１８〜２３のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブ。
25. 請求項１８〜２４のいずれか１項に記載のろう付用熱交換チューブとフィンとが、前記ろう付用熱交換チューブのろう材箔を介してろう付されてなることを特徴とする熱交換器。
26. アルミニウム合金からなるテープ状のろう材箔を、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる熱交換チューブの外周面にスパイラル状に配置させることによりろう付用熱交換チューブを準備する工程と、
    前記ろう付用熱交換チューブとフィンとを組み合わせて加熱することにより、前記ろう材箔を介して前記ろう付用熱交換チューブとフィンをろう付接合する工程と、
    を含むことを特徴とする熱交換器の製造方法。
27. 前記ろう材箔を１０ｍｍ以下の隙間をもって配置させる請求項２６に記載の熱交換器の製造方法。
28. 前記ろう材箔を、Ｓｉ：４〜１５質量％含有し、残部がＡｌおよび不純物からなるアルミニウム合金で構成する請求項２６または２７に記載の熱交換器の製造方法。
29. 前記ろう材箔を、さらにＺｎ：１０質量％以下を含有するアルミニウム合金で構成する請求項２８に記載の熱交換器の製造方法。
30. 前記ろう材箔の箔厚は５〜１００μｍである請求項２６〜２９のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
31. 前記ろう材箔の幅は３〜３０ｍｍである請求項２６〜３０のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
32. 前記ろう材箔の両端部において、超音波接合、レーザー接合、接着剤のいずれかによって該ろう材箔を熱交換チューブに接合する請求項２６〜３１のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
33. 前記ろう付接合する工程は、常圧下で行う請求項２６〜３２のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
34. 前記ろう付接合する工程は、ろう付用熱交換チューブの外部からフラックスを供給して行う請求項２６〜３３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
35. 圧縮器、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えており、前記凝縮器が請求項２５に記載の熱交換器からなることを特徴とする車両。
36. 圧縮器、凝縮器および蒸発器を有する冷凍サイクルを備えており、前記蒸発器が請求項２５に記載の熱交換器からなることを特徴とする車両。

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