JP2006226613A - 熱交換器用偏平チューブ - Google Patents

Abstract

【課題】 高強度であり、かつ、ろう付け性に優れた熱交換器用偏平チューブを提供する。
【解決手段】 Ｍｇを含む犠牲材層５と、芯材層３と、ろう材層４と、の順に構成されたアルミニウム合金製のブレージングシート２を曲折して管内面側に前記犠牲材層５が配置されるように偏平管状に形成された熱交換器用偏平チューブ１において、前記熱交換器用偏平チューブ１の一部に、前記ろう材層４，４同士が密着するように管内面側に向かって突出させた補強部６と、前記ブレージングシート２の両縁部分を曲折して設けた前記補強部６と接合する接合部７，７と、を備え、前記補強部６は、前記犠牲材層５の少なくとも一部を除去した除去部６ａを有し、前記除去部６ａと、前記接合部７，７のろう材層４，４と、をろう付けしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カーエアコン等に用いられるアルミニウム合金製の熱交換器用偏平チューブに関する。

一般に、カーエアコン等の熱交換器用チューブとしては、図５の断面図に示すように、アルミニウム合金からなる帯状金属板（ブレージングシート１０２）を曲折して成形された熱交換器用偏平チューブ１００が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

この種の熱交換器用偏平チューブ１００は、帯状金属板を成形ロールにより幅方向に曲折して偏平管状に成形されるが、薄肉の管壁を補強するために管壁を部分的に折り曲げて補強部１０６を設け、この補強部１０６と帯状金属板の両縁部分とをろう付けして形成されている。

このような熱交換器用偏平チューブ１００に用いられる帯状金属板は、図５に示すように、その芯材層１０３の一の面に、ろう付け用のろう材層１０４と、芯材層１０３の他の面に、腐蝕防止用の犠牲材層１０５と、をクラッドしたブレージングシート１０２が用いられている。

近年、熱交換器のさらなる軽量化が要求されており、熱交換器用偏平チューブ１００のブレージングシート１０２としては、芯材層１０３または犠牲材層１０５のアルミニウム合金にＭｇ（マグネシウム）を添加することで高強度化などの効果を獲得し、例えば、ろう付け後引張り強さ（ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準じた方法）を１８０ＭＰａ（１８０Ｎ／ｍｍ²）以上とした高強度のブレージングシート１０２を使用することで、より一層の薄肉化を図り熱交換器の軽量化の要求に応えている。
特開２００１−９１１７８号公報（請求項１、段落、０００２、０００５および０００６、図１および図２）

しかし、ろう付けを行う熱交換器用偏平チューブ１００にＭｇを添加すると、添加したＭｇが、ろう付けに使用するフラックスと化合物を生成し、ろう付け性を阻害（劣化）させるという問題があった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、高強度であり、かつ、ろう付け性に優れた熱交換器用偏平チューブを提供することを目的とする。

前記課題を解決した本発明に係る熱交換器用偏平チューブは、Ｍｇを含む犠牲材層と、芯材層と、ろう材層と、の順に構成されたアルミニウム合金製のブレージングシートを曲折して管内面側に前記犠牲材層が配置されるように偏平管状に形成された熱交換器用偏平チューブにおいて、熱交換器用偏平チューブの一部に、前記ろう材層同士が密着するように管内面側に向かって突出させた補強部と、ブレージングシートの両縁部分を曲折させて前記補強部と接合する接合部と、を備え、補強部は、前記犠牲材層の少なくとも一部を除去した除去部を有し、除去部と、接合部のろう材層と、をろう付けしている。

このように、ろう材層と当接する補強部の犠牲材層の少なくとも一部を除去した除去部を備えることにより、ろう付けの際にフラックスと化合物を生成するＭｇの量を減らすことができるので、ろう付け性を向上させた熱交換器用偏平チューブとすることができる。

また、本発明の熱交換器用偏平チューブは、補強部を中央として、その両側に偏平管を形成するように接合部のろう材層と除去部とを接合するのがよい。

このように、補強部を中央として、その両側に偏平管を形成するように接合部のろう材層と除去部とを接合するので、補強部との接合面積を大きくすることができる。つまり、接合強度が向上し、ろう付け性をさらに向上させた熱交換器用偏平チューブとすることができる。

また、本発明の熱交換器用偏平チューブは、ブレージングシートの両方の接合部のろう材層同士を当接させ、補強部を中央としてその両側に偏平管を形成し、さらに、この両方の接合部を、補強部の除去部に当接させてろう付けするのがよい。

このように、ブレージングシートの両方の接合部のろう材層同士を当接させ、補強部を中央としてその両側に偏平管を形成し、さらに、この両方の接合部を、補強部の除去部に当接させてろう付けすれば、ろう付けの際にフラックスと化合物を生成するＭｇの量を減らすことができるので、ろう付け性を向上させた熱交換器用偏平チューブとすることができる。

本発明の熱交換器用偏平チューブは、接合部のろう材層と、当該ろう材層とろう付けされる補強部の犠牲材層を間欠的、または、全て除去したものとするのがよい。

このように、ブレージングシートの接合部のろう材層とろう付けされる補強部が、犠牲材層を間欠的に除去したものとすれば、ろう付けの際にフラックスと化合物を生成するＭｇが少なくなるので、ろう付け性を向上させた熱交換器用偏平チューブを具現することができる。また、かかる犠牲材層を全て除去したものとすれば、ろう付けの際にフラックスと化合物を生成するＭｇがなくなるので、ろう付け性をさらに向上させた熱交換器用偏平チューブを具現することができる。

本発明の熱交換器用偏平チューブは、補強部の犠牲材層を適宜除去してろう付けすることにより、ろう付けの際にフラックスと化合物を生成するＭｇを減らすことができるので、高強度でありながら、ろう付け性に優れたものとすることができる。

以下に、本発明の熱交換器用偏平チューブの第１実施形態について、適宜図面を参照して説明する。参照する図面において、図１は、熱交換器用偏平チューブの構成を示す断面図であって、（ａ）は、補強部の犠牲材層を除去した本発明の第１実施形態に係る熱交換器用偏平チューブの構成を示す断面図であり、（ｂ）は、第１実施形態に係る熱交換器用偏平チューブを用いて作製した熱交換器の要部断面図である。また、図２は、補強部の犠牲材層を除去した様子を示す斜視図であって、（ａ）は、補強部の側部の犠牲材層の一部を間欠的に除去した様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、補強部の犠牲材層の全部を除去した様子を示す斜視図である。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る熱交換器用偏平チューブ１は、図１（ａ）に示すように、芯材層３の一側面にＭｇを含む犠牲材層５をクラッドさせ、さらに、芯材層３の他側面にろう材層４をクラッドさせたアルミニウム合金製のブレージングシート２を、成形ロールなどにより幅方向に曲折して管内面側に犠牲材層５が配置されるように偏平管状に形成されている。

ここで、前記の犠牲材層５は、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金、Ａｌ−Ｉｎ−Ｍｇ系合金、およびＡｌ−Ｓｎ−Ｍｇ系合金のうち少なくとも１つを含んで構成されるものであり、その組成中にＭｇを含むものである。犠牲材層５に含まれるＭｇは、アルミニウム合金板中に固溶することによる固溶強化、およびろう付け加熱処理によって、芯材層３中へ拡散し、芯材層３中のＳｉ等との間で化合物を形成する。このようにして形成された化合物は、析出することによって、析出硬化などの効果によって、ブレージングシートの強度を高める働きを有する。
また、芯材層３は、Ａｌ−Ｍｎ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ−Ｓｉ系合金や、犠牲材層５よりも少ないＭｇを含むＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金、Ａｌ−Ｚｎ−Ｍｇ系合金などのうち少なくとも１つを含んで構成されている。
また、前記のろう材層４は、Ａｌ−Ｓｉ系合金などで構成されている。
これら犠牲材層５およびろう材層４のクラッド率は、芯材層３に対して、それぞれ１０％前後を有していればよい。

なお、熱交換器用偏平チューブ１のろう付けには、例えば、フラックスろう付けを用いることで行うことができる。フラックスとしては、例えば、ＮａＣｌ，ＫＣｌ，ＬｉＣｌ，ＺｎＣｌ₂等の塩化物、ＫＦ，ＡｌＦ₃，ＬｉＦ，ＫＡｌＦ₄，Ｋ₃ＡｌＦ₆，ＺｎＦ₂等のフッ化物、またはこれらの混合物、といったような通常のフラックスろう付けに用いられるフラックスを用いることができる。なお、フラックスの供給は、これらの化合物を、水、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、アルデヒド類、ニトリル類、エステル類、ラクトン類、およびエーテル類などの溶剤に溶かし、これをスプレー塗布するなどの適宜な手段で行うことができる。

そして、熱交換器用偏平チューブ１は、図１（ａ）に示すように、熱交換器用偏平チューブ１の一部に、ろう材層４，４同士が密着するように管内面側に向かって突出させた補強部６と、ブレージングシート２の両縁部分を、犠牲材層５が近付く方向に９０°曲折して補強部６と接合する接合部７，７が形成されている。そして、この熱交換器用偏平チューブ１は、接合部７，７のろう材層４，４が、犠牲材層５の少なくとも一部または全てが除去された除去部６ａ（図２（ａ）（ｂ）参照）を有する補強部６を中央として、その除去部６ａに両側から接合されることで、補強部６の両側に偏平管１ａを形成するように成形ロールなどによって成形される。
なお、接合部７，７は、補強部６とろう付け接合することができればその形状はどのようなものでもよく、これを形成するために曲折する角度は９０°に限定されるものではない。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、犠牲材層５の少なくとも一部を除去した除去部６ａを有する補強部６は、熱交換器用偏平チューブ１を成形ロールで成形する際に、スリット状切り込み、打ち抜き、研削、ブラッシングなどを行うことにより形成することができる。

除去部６ａは、図２（ａ）に示すように、接合部７が当接する部分において、補強部６の一部の犠牲材層５を間欠的に除去して形成することができる。
このように除去部６ａを形成すれば、接合部７，７と補強部６とをろう付けする際に、補強部６の犠牲材層５が間欠的に除去されているために、フラックスろう付けを行う際に、フラックスと、犠牲材層５に含まれるＭｇとが反応して化合物を生成しにくくなり、ろう付け性が向上し、良好なろう付け接合部を得ることができる。
また、このように除去部６ａを間欠的に設ける場合は、除去部６ａの設定間隔や、犠牲材層５と除去部６ａの面積比、除去部６ａの形状等については、特に限定されるものではなく、補強部６に含まれているＭｇとフラックスとの関係、および、ろう付け性との関係から適宜に設定することができる。

また、図２（ｂ）に示すように、補強部６に接合部７，７が接合する位置全体に渡って犠牲材層５を除去して形成することもできる。
このように除去部６ａを形成すれば、接合部７，７と補強部６とをろう付けする際に、補強部６の犠牲材層５が全て除去されているために、フラックスろう付けを行う際に、フラックスと、犠牲材層５に含まれるＭｇとが反応して化合物を生成しないので、ろう付け性がさらに向上し、より良好なろう付け接合部を得ることができる。

そして、かかる構成の熱交換器用偏平チューブ１は、図１（ｂ）に示すように放熱用のフィン材Ｆ，Ｆに挿通された後、６００℃付近に加熱されることで、ろう材層４を使用して各当接部分をろう付けするとともに、前記のフィン材Ｆ，Ｆとろう付けすることで、熱交換器Ｈを作製することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の熱交換器用偏平チューブの第２実施形態について、適宜図面を参照して説明する。参照する図面において、図３は、本発明の第２実施形態に係る熱交換器用偏平チューブの断面図である。図４は、補強部の犠牲材層を除去した様子を示す斜視図であって、（ａ）は、補強部の頂部の犠牲材層の一部を間欠的に除去した様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、補強部の頂部の犠牲材層の全部を除去した様子を示す斜視図である。

第２実施形態に係る熱交換器用偏平チューブ１０は、図３に示すように、芯材層１３の一側面にＭｇを含む犠牲材層１５をクラッドさせ、さらに、芯材層１３の他側面にろう材層１４をクラッドさせたアルミニウム合金製のブレージングシート１２を、成形ロールなどにより幅方向に曲折して管内面側に犠牲材層１５が配置されるように偏平管状に形成されている。

なお、犠牲材層１５、芯材層１３、および、ろう材層１４は、前記した第１実施形態の中の犠牲材層５、芯材層３、および、ろう材層４と同様であるので、詳細な説明は省略する。
また、熱交換器用偏平チューブ１０のろう付け、および、これに用いるフラックスについても、第１実施形態の中で説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。

かかる熱交換器用偏平チューブ１０は、図３に示すように、熱交換器用偏平チューブ１０の一部に、ろう材層１４，１４同士が密着するように管内面側に向かって突出させた補強部１６と、ブレージングシート１２の両縁部分を、犠牲材層１５が近付く方向に１８０°曲折させることで、補強部１６と接合する接合部１７，１７が形成されている。そして、この接合部１７，１７のろう材層１４，１４同士を当接させ、この補強部１６を中央としてその両側に偏平管１０ａを形成し、さらに、この両方の接合部１７，１７を、犠牲材層１５の少なくとも一部または全てが除去された除去部１６ａ（図４（ａ）（ｂ）参照）を有する補強部１６の頂部に当接させるように、成形ロールなどによって成形している。
なお、接合部１７，１７は、補強部１６とろう付けすることができればその形状はどのようなものでもよく、これを形成するために曲折する角度は１８０°に限定されるものではない。

ここで、除去部１６ａは、図４（ａ）に示すように、接合部１７が当接する部分において、補強部１６の頂部における犠牲材層１５を間欠的に除去して形成することができる。
このように除去部１６ａを形成すれば、接合部１７，１７と補強部１６とをろう付けする際に、補強部１６の犠牲材層１５が間欠的に除去されているために、フラックスろう付けを行う際に、フラックスと、犠牲材層１５に含まれるＭｇとが反応して化合物を生成しにくくなり、ろう付け性が向上し、良好なろう付け接合部を得ることができる。
また、このように除去部１６ａを間欠的に設ける場合は、第１実施形態の熱交換器用偏平チューブ１と同様に、除去部１６ａの設定間隔や、犠牲材層１５と除去部１６ａの面積比、除去部１６ａの形状等については、特に限定されるものではなく、補強部１６に含まれているＭｇとフラックスとの関係、および、ろう付け性との関係から適宜に設定することができる。

また、図４（ｂ）に示すように、補強部１６の頂部の全体に渡って犠牲材層１５を除去して形成することもできる。
このようにすれば、接合部１７，１７と補強部１６とをろう付けする際に、補強部１６の犠牲材層１５の一部またはその全てが除去されているために、フラックスろう付けを行う際に、フラックスと、犠牲材層１５に含まれるＭｇとが反応して化合物を生成しないので、ろう付け性がさらに向上し、より良好なろう付け接合部を得ることができる。

そして、かかる構成の熱交換器用偏平チューブ１０は、第１実施形態の熱交換器用偏平チューブ１と同様、放熱用のフィン材Ｆ（図１（ｂ）参照）に挿通された後、６００℃付近に加熱されることで、ろう材層１４を使用して各当接部分とともに、前記のフィン材Ｆ（図１（ｂ）参照）とろう付けすることで、熱交換器を作成することができる。

第２実施形態の熱交換器用偏平チューブ１０を前記のように構成すると、第１実施形態の熱交換器用偏平チューブ１と同様に、補強部１６の犠牲材層１５と、接合部１７，１７のろう材層１４，１４とが当接しないために、フラックスろう付けを行った場合でも、犠牲材層１５に含まれるＭｇとフラックスとが反応して化合物を生成することがない。したがって、ろう付け性を向上させることができ、良好なろう付け接合を得ることができる。また、このように構成すれば、第１実施形態の熱交換器用偏平チューブ１よりも少ない量を研削等するだけで除去部１６ａを形成できるので、除去部１６ａの形成作業が省力化できる点でメリットもある。また、同じ大きさのブレージングシート１２を用いた場合でも、熱交換器用偏平チューブ１０の偏平管１０ａの容積を、第１実施形態の熱交換器用偏平チューブ１の偏平管１ａの容積よりも大きくすることが可能であるので、熱交換能力の向上を図ることも可能となる。

以上、本発明の熱交換器用偏平チューブについて詳細に説明したが、本発明の内容はこれに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で広く変更・修正して用いることができることはいうまでもない。

熱交換器用偏平チューブの構成を示す断面図であって、（ａ）は、補強部の犠牲材層を除去した本発明の第１実施形態に係る熱交換器用偏平チューブの構成を示す断面図であり、（ｂ）は、第１実施形態に係る熱交換器用偏平チューブを用いて作製した熱交換器の要部断面図である。 補強部の犠牲材層を除去した様子を示す斜視図であって、（ａ）は、補強部の側部の犠牲材層の一部を除去した様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、補強部の犠牲材層の全部を除去した様子を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る熱交換器用偏平チューブの断面図である。 補強部の犠牲材層を除去した様子を示す斜視図であって、（ａ）は、補強部の頂部の犠牲材層の一部を除去した様子を示す斜視図であり、（ｂ）は、補強部の頂部の犠牲材層の全部を除去した様子を示す斜視図である。 従来の熱交換器用偏平チューブの構成を示す断面図である。

符号の説明

１，１０ 熱交換器用偏平チューブ
１ａ，１０ａ 偏平管
２，１２ ブレージングシート
３，１３ 芯材層
４，１４ ろう材層
５，１５ 犠牲材層
６，１６ 補強部
６ａ，１６ａ 除去部
７，１７ 接合部
Ｆ フィン材
Ｈ 熱交換器

Claims (5)

1. Ｍｇを含む犠牲材層と、芯材層と、ろう材層と、の順に構成されたアルミニウム合金製のブレージングシートを曲折して管内面側に前記犠牲材層が配置されるように偏平管状に形成された熱交換器用偏平チューブにおいて、
   前記熱交換器用偏平チューブの一部に、前記ろう材層同士が密着するように管内面側に向かって突出させた補強部と、
   前記ブレージングシートの両縁部分を曲折させて前記補強部と接合する接合部と、を備え、
   前記補強部は、前記犠牲材層の少なくとも一部を除去した除去部を有し、
   前記除去部と、前記接合部のろう材層と、をろう付けしたことを特徴とする熱交換器用偏平チューブ。
2. 前記補強部を中央として、その両側に前記偏平管を形成するように前記接合部のろう材層と除去部とを接合したことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用偏平チューブ。
3. 前記ブレージングシートの両方の接合部のろう材層同士を当接させ、前記補強部を中央としてその両側に前記偏平管を形成し、さらに、この両方の接合部を、前記補強部の除去部に当接させてろう付けしたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換器用偏平チューブ。
4. 前記接合部のろう材層と、当該ろう材層とろう付けされる前記補強部が、前記犠牲材層を間欠的に除去したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器用偏平チューブ。
5. 前記接合部のろう材層と、当該ろう材層とろう付けされる前記補強部が、前記犠牲材層を全て除去したものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の熱交換器用偏平チューブ。

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