JP2006275353A - 熱交換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 チューブの外面に付与したろう材による犠牲腐食層への影響を抑えた熱交換器と、その製造方法を提供する。
【解決手段】チューブ３０は複数の凹凸が形成された第１芯材部分３５と、複数の凹凸が形成され第１芯材部分とともに内部通路３３を形成する第２芯材部分４５とから成る。両芯材部分は内面凸部４１と内面凸部５１との間に介在された内面ろう材層４３及び５３でろう付されている。両芯材部分の外面には犠牲腐食層５５、６１がクラッドされ、外面凸部３７、４７の犠牲腐食層５５ａ、６１ａの上には外面ろう材層５７、６３が塗布されている。外面凸部及び外面凸部にはそれぞれ外面ろう材層でフィン６５がろう付けされている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、車両などの空調装置で使用する凝縮器や蒸発器等の熱交換器、及びその製造方法に関する。

凝縮器（コンデンサ）や蒸発器（エバポレータ）等の熱交換器は一般に、所定間隔で並設されたチューブと、隣接するチューブ間に介在されたフィンとから成る。チューブは複数の冷媒流通路を区画し、冷媒が冷媒流通路を流れる際周辺の空気等との間で熱交換される。強度、重量及び加工性などを考慮して、チューブ及びフィンの材質としてアルミニウムを使用する場合が多い。

アルミニウム製のチューブは押出成形で製造することもできる（特許文献１参照）が、強度を重視してアルミニウム合金の成分を選択したときは、押出し性が劣ることがある。そこで、複数の凸条が所定間隔で形成された二枚の板材（芯材）を接合してチューブを形成する場合がある（特許文献２参照）。特許文献２の熱交換器は、アルミニウム製の第１芯材の凸条間の接合部の内面と第２芯材の凸条間の接合部の内面とをろう付けしている。

チューブを構成する第１芯材及び第２芯材の接合部の内面は外気にさらされないので腐食のおそれが小さいが、外気にさらされる外面は腐食し易い。芯材の腐食を防止するために、芯材の外面に犠牲腐食層を形成することもある（特許文献３参照）。犠牲腐食層は腐食しやい材質から成り、自らが腐食して芯材（母材）を腐食から保護する。
特開２００１−１５３５７１号公報 特開２００３−２４０３７８号公報 特開２０００−２０５７８５号公報

ところが、上記従来例には以下のような問題点があった。第１に、ろう材層をクラッドする場合は、製造上の理由からクラッド率（全板厚に対するクラッドする板厚の割合）に制限があり、また粉末ろう材を塗布する場合はろう付け時に粉末ろう材が犠牲腐食層を溶かしてろう材層を形成する。そのため、薄肉化したチューブにおいて犠牲腐食層の厚さを確保することが困難になる。第２に、ろう材層が犠牲腐食層に比べて電位的に貴であり犠牲腐食層の腐食を促進するため、耐腐食性が劣る。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は改良された熱交換器と、その製造方法を提供することである。本発明の他の目的は、チューブの外面に付与したろう材による犠牲腐食層への影響を抑えた熱交換器と、その製造方法を提供することである。

本発明は更に、外面に耐食性の確保及びフィンなどのろう付けのために犠牲腐食層及び外面ろう材層を形成する際、フィンなどのろう付け強度が維持され、しかもろう材層による耐腐食性の低下を抑えた熱交換器及びその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の熱交換器は、熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブと、チューブの外面にろう付けされた被接合部材とを備える熱交換器であって、その特徴は前記チューブは複数の凹凸が形成された第１芯材部分と、複数の凹凸が形成され前記第１芯材部分とともに前記内部通路を形成する第２芯材部分とを有する。前記第１芯材部分と前記第２芯材部分とは、前記第１芯材部分の内面凸部と前記第２芯材部分の内面凸部との間に介在された内面ろう材層でろう付されている。前記第１芯材部分の外面に犠牲腐食層がクラッドされ、外面凸部の前記犠牲腐食層上に外面ろう材層がクラッド塗布され、前記第２芯材部分の外面に犠牲腐食層がクラッドされ、外面凸部の前記犠牲腐食層上に外面ろう材層が塗布されている。前記第１芯材部分の前記外面凸部及び前記第２芯材部分の前記外面凸部にそれぞれ前記外面ろう材層で前記被接合部材ががろう付けされている。

請求項２に記載の熱交換器は、前記内面ろう材層は、前記第１芯材部分の内面凸部の内面及び／又は前記第２芯材部分の内面凸部の内面に塗布されていることを特徴とする。請求項３に記載の熱交換器は、前記内面ろう材層は、前記第１芯材部分の内面全体及び／又は前記第２芯材部分の内面全体にそれぞれクラッドされていることを特徴とする。請求項４に記載の熱交換器は、前記内面ろう材層及び前記外面ろう材層はそれぞれろう材粉末及びフラックスを含むことを特徴とする。

請求項５に記載の熱交換器は、前記第１芯材部分の複数の凹凸及び前記第２芯材部分の複数の凹凸はそれぞれ複数本の凸条及び複数の凹溝で形成され、前記凸条同士が対向し前記内部通路を形成していることを特徴とする。請求項６に記載の熱交換器は、前記第１芯材部分の複数の凹凸及び前記第２芯材部分の複数の凹凸はそれぞれ複数個の突起及び複数個のくぼみで形成され、前記第１芯材部分の突起の一部と前記第２芯材部分の突起の一部とが前記内部通路を形成するように連通していることを特徴とする。

請求項７に記載の熱交換器は、前記第１芯材部分と前記第２芯材部分とは別体で形成され、重ねられていることを特徴とする。請求項８に記載の熱交換器は、前記第１芯材部分及び前記第２芯材部分は一枚の芯材を折り曲げて成り、一体であることを特徴とする。請求項９に記載の熱交換器は、前記被接合部材はコルゲート形状のフィンであることを特徴とする。請求項１０に記載の熱交換器は、前記第１芯材部分及び前記第２芯材部分の板厚は０．１から０．２ｍｍで、前記被接合部材の板厚は０．０３から０．０７ｍｍであることを特徴とする。

請求項１１に記載の熱交換器の製造方法は、熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブと、チューブの外面にろう付けされた被接合部材とを有する熱交換器の製造方法であって、外面に犠牲腐食層がクラッドされた第１芯材部分、及び外面に犠牲腐食層がクラッドされた第２芯材部分にそれぞれ多数の凹凸を形成する凹凸形成工程と、前記第１芯材部分の外面凸部の犠牲腐食層及び前記第２芯材部分の外面凸部の犠牲腐食層の上にそれぞれ外面ろう材層を塗布する塗布工程と、前記第１芯材部分と前記第２芯材部分とを、前記第１芯材部分の内面凸部と前記第２芯材部分の内面凸部との間に介在された内面ろう材層でろう付けし、前記第１芯材部分の外面凸部及び前記第２芯材部分の外面凸部にそれぞれ前記外面ろう材層で前記被接合部材をろう付するろう付工程と、を備えることを特徴とする。

請求項１２に記載の熱交換器の製造方法は、前記内面ろう材層は、前記凹凸形成工程の前に前記第１芯材部分の内面及び前記第２芯材部分の内面にそれぞれクラッドされることを特徴とする。請求項１３に記載の熱交換器の製造方法は、前記内面ろう材層は、前記塗布工程で前記第１芯材部分の内面凸部の内面及び前記第２芯材部分の内面凸部の内面にそれぞれ塗布されることを特徴とする。請求項１４に記載の熱交換器の製造方法は、前記塗布工程において、前記外面ろう材層は回転するローラで塗布することを特徴とする。請求項１５に記載の熱交換器の製造方法は、前記被接合部材としてのフィンにろう材層を設けないことを特徴とする。

請求項１６に記載の熱交換器は、内部通路に熱交換媒体が流通されるチューブと、前記チューブの外側にろう付けにより接合された被接合部材とを備える熱交換器であって、前記チューブの壁は、複数の凹凸が形成された金属板により形成されており、前記チューブは、前記金属板の対向する内側凸部の頂部間をろう付けにより接合するとともに、前記金属板の縁部間をろう付けにより接合して、前記内部通路を形成している。前記金属板は、芯材と、前記チューブの外側に位置するように前記芯材にクラッド形成された犠牲腐食層と、前記金属板の前記内側凸部の頂部に設けられた内側ろう材と、前記金属板の外側凸部の頂部にのみ塗布された外側ろう材とを備え、前記チューブと前記被接合部材とが前記外側ろう材によってろう付けされていることを特徴とする。

請求項１７に記載の熱交換器は、前記被接合部材は、板材をコルゲート成形したフィンであることを特徴とする。請求項１８に記載の熱交換器は、前記チューブは、２枚の前記金属板を重ねて、２枚の前記金属板の２対の縁部間をろう付けにより接合して構成されていることを特徴とする。請求項１９に記載の熱交換器は、前記チューブは、１枚の前記金属板を折り曲げて、前記金属板の両側の縁部間をろう付けにより接合して構成されていることを特徴とする。請求項２０に記載の熱交換器は、前記内側ろう材は、前記金属板の前記内側凸部の頂部を含む内側面の全体を覆うように前記芯材にクラッド形成された内側ろう材層であることを特徴とする。請求項２１に記載の熱交換器は、前記内側ろう材は、前記金属板の前記内側凸部の頂部のみに塗布された内側ろう材層であることを特徴とする。

請求項１に記載の第１発明の熱交換器によれば、 第１芯材部分の内面凸部と第２芯材部分の内面凸部とが内面ろう材層でろう付けされ、第１芯材部分及び第２芯材部分の外面凸部にそれぞれ犠牲腐食層を介して外面ろう材層で被接合部材がろう付けされている。第１芯材部分及び第２芯材部分は外面全体に犠牲腐食層がクラッドされているので、耐腐食性に優れている。また、外面ろう材層は外面凸部の外面（頂面）にしか塗布しないので、外面ろう材層による犠牲腐食層の厚さ減少及び腐食促進を最低限に抑制できる。

請求項２の熱交換器によれば、内面ろう材層を第１芯材部分及び第２芯材部分の内面凸部の内面（頂面）のみに塗布しているので、内面ろう材層の使用量が節約できる。請求項３の熱交換器によれば、予めクラッド材の内面全体に内面ろう材層をクラッドできるので、内面ろう材層の形成が容易になる。請求項４の熱交換器によれば、内面ろう材層及び外面ろう材層がろう材粉末の他にフラックスを含むので、第１芯材部分及び第２芯材部分の酸化膜を除去することができ、ろう付けしやすくなる。

請求項５の熱交換器によれば、第１芯材部分の外面凸条と第２芯材部分の外面凸条とで直線状の内部通路が区画でき、内部通路の区画が容易である。請求項６の熱交換器によれば、第１芯材部分の外面突起と第２芯材部分の外面突起とでラビリンス状の内部通路が区画でき、熱交換効率が良い。請求項７の熱交換器によれば、第１芯材部分と第２芯材部分とが別体であるので凹凸の形成が容易である。請求項８の熱交換器によれば、第１芯材部分と第２芯材部分とが一体であるので、部品点数を減らすことができる。請求項９の熱交換器によれば、隣接するチューブに配置されたフィンが効果的な熱交換を可能にする。

請求項１１に記載の第２発明の熱交換器の製造方法によれば、第１芯材部分及び第２芯材部分の外面に凹凸を形成する前に犠牲腐食層をクラッドするので、外面全体の耐腐食性が向上する。また、外面ろう材層は外面凸部にしか塗布しないので、隣接する外面凸部間の凹部（内面凸部の背後部分）の犠牲腐食層は溶けず、広い範囲で犠牲腐食層の厚さが確保できる。

請求項１２の製造方法によれば、凹凸形成工程以前にすでに第１芯材部分及び第２芯材部分の内面に内面ろう材層がクラッドされているので、内面凸部への内面ろう材層の形成が容易である。請求項１３の製造方法によれば、内面ろう材層を塗布工程で第１芯材部分及び第２芯材部分の内面凸部のみに塗布するので、内面ろう材層の使用量が節約できる。請求項１４の製造方法によれば、外面ろう材層が回転するローラにより外面凸部の犠牲腐食層の上に均一に塗布できる。請求項１５の製造方法によれば、板厚がうすいフィンにろう材層をクラッドしないので、フィンの粒界腐食の発生が防止できる。

請求項１６に記載の第３発明の熱交換器によれば、外側ろう材層による犠牲腐食層への影響を抑えることができる。請求項１７に記載の熱交換器によれば、フィンとのろう付けのために外側ろう材が使用される場合にも、フィンとの接合を確実にしながら、ろう材による犠牲腐食層への影響を抑えることができる。請求項１８に記載の熱交換器によれば、２枚の金属板を重ねてそれらの間に内部通路を構成することができる。請求項１９に記載の熱交換器によれば、１枚の金属板からチューブを構成することができる。請求項２０に記載の熱交換器によれば、内側ろう材層を確実に設けることができる。請求項２１に記載の熱交換器によれば、内側ろう材層のろう材量を抑えることができる。

本発明の実施形態では、板状の第１芯材部分及び第２芯材部分の外面に犠牲腐食層をクラッドした後に、複数の凹凸を形成し、その後両方の芯材部分の外面凸部に外面ろう材層を塗布する製造方法及び構造を採用する。

熱交換器は、熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブと、チューブの外面にろう付けされた被接合部材とを備える熱交換器である。チューブは複数の凹凸が形成された第１芯材部分と、複数の凹凸が形成され第１芯材部分とともに内部通路を形成する第２芯材部分とを有する。第１芯材部分と第２芯材部分とは、第１芯材部分の内面凸部と第２芯材部分の内面凸部との間に介在された内面ろう材層でろう付されている。第１芯材部分の外面に犠牲腐食層がクラッドされ、外面凸部の犠牲腐食層上に外面ろう材層がクラッド塗布され、第２芯材部分の外面に犠牲腐食層がクラッドされ、外面凸部の犠牲腐食層上に外面ろう材層が塗布されている。第１芯材部分の外面凸部及び第２芯材部分の外面凸部にそれぞれ外面ろう材層で被接合部材ががろう付けされている。

以下、熱交換器の構成要素の種々の態様を説明する。熱交換器としては、例えば車両の空調装置に使用される凝縮器（コンデンサ）や蒸発器（エバポレータ）がある。コンデンサは圧縮機から送り込まれる高温高圧のガス冷媒を送風機で供給される外気とを熱交換し、冷媒を冷却して凝縮液化させる熱交換器である。エバポレータはコンデンサで液化され、膨張弁で低温低圧状態になった冷媒を蒸発させることにより、周辺を流れる空気から熱を奪い冷気にする熱交換器である。但し、車両用に限定されず家庭用の空調装置にも適用できる。熱交換器は熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブと、チューブの外面にろう付けされた被接合部材とを有することができる。

チューブは複数の凹凸が形成された第１芯材部分と、複数の凹凸が形成され第１芯材部分とともに内部通路を形成する第２芯材部分とを備えることができる。第１芯材部分は軽量のアルミニウム又はその合金から成り、板厚は０．１から０．３ｍｍの範囲で選定できる。複数の凹凸の凸として、例えば第１芯材部分に外面側に突出した複数の外面凸条を、凹として内面側に突出した複数の内面凸条（外面側から見ると凹溝）を、外面凸条と交互に形成できる。

また、凸として第１芯材部分に外面側に突出する複数の外面突起を、凹として内面側に突出する複数の内面突起（外面から見るとくぼみ）を、外面突起とずれた位置に形成できる。第１芯材部分の外面（外面凸部及びそれ以外の部分）に次述する犠牲腐食層がクラッドされ、外面凸部の犠牲腐食層の上に次述する外面ろう材層が塗布されている。

第２芯材部分は基本的に第１芯材と同じ材料から成り、同じ板厚を持ち、ろう付け面に対して第１芯材部分と対象な構成を持つことができる。第２芯材の外面全体（外面凸部及びそれ以外の部分）に犠牲腐食層がクラッドされ、外面凸部の犠牲腐食層の上に外面ろう材層が塗布される。

第１芯材部分の外面凸条は第２芯材部分の外面凸条と対向し、直線状の内部通路を区画することができる。第１芯材部分の外面突起と第２芯材部分の外面突起とが平面視で一部重なり重なり部で連通するようにすれば、屈曲したラビリンス状の内部通路が区画される。第１芯材部分と第２芯材部分とは別体であり互いに重ねられても良いし、一枚の芯材を折り曲げて成り一体であっても良い。何れの場合でも、第１芯材部分の内面凸部と第２芯材部分の内面凸部とが次述する内面ろう材層でろう付けされている。

犠牲腐食層は第１芯材部分及び第２芯材部分の外面の腐食を防止するもので、第１芯材部分及び第２芯材よりも電位的に卑で、両方の芯材部分に対して犠牲腐食作用を示すアルミニウム合金等から成る。外面ろう材層は第１芯材部分の外面凸部及び第２芯材部分の外面凸部に犠牲腐食層を介して被接合部をろう付けするもので、それぞれ外面凸部にクラッドされている。

内面ろう材層は、第１芯材部分の内面凸部と第２芯材部分の内面凸部とをろう付けするもので、少なくとも一方の内面凸部の内面（頂面）に塗布されている。なお、内面ろう材層を第１芯材部分及び第２芯材部分の内面全体（内面凸部及びそれ以外の部分）にそれぞれクラッドしても良い。

外面ろう材層も内面ろう材層もろう材粉末のみから成っても良いが、ろう材粉末の他にフラックスを含むことが望ましい。ろう材粉末としてはＳｉ粉末、Ａｌ−Ｓｉ粉末合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ粉末合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ粉末合金、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ−Ｚｎ粉末合金等が挙げられる。フラックスとしてはフッ化物系フラックスが適しており、ＫＡｌＦ４、Ｋ３ＡｌＦ４、Ｋ３ＡｌＦ６、ＡｌＦ３，Ｋ２ＡｌＦ５，ＫＺｎＦ３等が挙げられる。

第１芯材部分及び第２芯材部分の外面凸部に、それぞれ外面ろう材層で被接合部材がろう付けされている。被接合部材の代表側はコルゲート形状のフィンであるが、チューブでも良い。フィンの場合、芯材のみから成りろう材層をクラッドされていないことが望ましい。フィンの板厚は、チューブを形成する第１芯材芯材及び第２芯材芯材の板厚よりも薄く、具体的には０．０３から０．０７ｍｍの範囲で選定できる。

熱交換器の製造方法は、熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブと、チューブの外面にろう付けされた被接合部材とを有する熱交換器の製造方法であって、外面に犠牲腐食層がクラッドされた第１芯材部分、及び外面に犠牲腐食層がクラッドされた第２芯材部分にそれぞれ多数の凹凸を形成する凹凸形成工程と、第１芯材部分の外面凸部の犠牲腐食層及び第２芯材部分の外面凸部の犠牲腐食層の上にそれぞれ外面ろう材層を塗布する塗布工程と、第１芯材部分と第２芯材部分とを、第１芯材部分の内面凸部と第２芯材部分の内面凸部との間に介在された内面ろう材層でろう付けし、第１芯材部分の外面凸部及び第２芯材部分の外面凸部にそれぞれ外面ろう材層で被接合部材をろう付するろう付工程と、を備える。

以下、熱交換器の製造方法の各工程の種々の態様を説明する。凹凸形成工程では外面に犠牲腐食層がクラッドされた第１芯材部分、及び外面に犠牲腐食層がクラッドされた第２芯材部分に、プレス加工などによりそれぞれ複数の凹凸を形成する。なお、この凹凸形成工程以前に内面ろう材層を第１芯材部分の内面及び第２芯材部分の内面にそれぞれクラッドしても良く、この場合は凹凸を形成したとき、内面全体に内面ろう材層が形成されることになる。なお、内面ろう材層は次述する塗布工程で塗布しても良い。

塗布工程では、第１芯材部分の外面凸部上の犠牲腐食層、及び第２芯材部分の外面凸部上の犠牲腐食層の上にそれぞれ外面ろう材層を塗布する。なお、外面ろう材層の塗布と併行して、その前又はその後に、内面ろう材層を第１芯材部分の内面凸部の内面（頂面）及び第２芯材部分の内面凸部の内面（頂面）にそれぞれ塗布しても良い。また、塗布工程でも他の工程でも、被接合部材がフィンの場合、フィンにはろう材層をクラッドしないことが望ましい。

ろう付け工程では、第１芯材部分と第２芯材部分とを、第１芯材部分の内面凸部と第２芯材部分の内面凸部との間に介在された内面クラッド層でろう付けする。また、外面ろう材層で第１芯材部分の外面凸部及び第２芯材部分の外面凸部にそれぞれ被接合部材をろう付する。第１芯材部分と第２芯材部分とのろう付けと、第１芯材部分及び第２芯材部分への被接合部材のろう付けとは、何れを先に行っても良いし、併行して行っても良い。

＜実施形態＞
以下、本発明の最良の形態につき添付図面を参照しつつ説明する。

（イ）構成
図１に空調装置を構成する冷凍サイクルを示し、図２に空調装置で使用される凝縮器 を示す。冷凍サイクルは圧縮機１０、凝縮器２０、膨張弁１２及び蒸発器１６から成る。凝縮器２０はコア部２１と、その両端の一対のヘッダタンク部２３及び２５とを含む。コア部２１は複数のチューブ３０を含み、冷媒をＵターンさせる構造となっており、一方ヘッドタンク２３に冷媒の入口部２４ａ及び出口部２４ｂが形成されている。他方ヘッダタンク２５には受液器（レシーバ）２７が一体化されている。

詳述すると、コア部２１は２つのヘッダタンク２３及び２５間を連通する複数のチューブ３０と、それらの間に介装された複数のコルゲート状のフィン６５とを備える。ヘッダタンク２３及び２５は両端を閉塞された筒状であって、内部がセパレータ板によっていくつかの部屋に仕切られている。コア部２１に面する壁に複数のスリットが形成され、チューブ３０の端部が挿入されろう付けされている。複数のチューブ３０への冷媒分配部と、複数のチューブ３０からの冷媒集合部とを提供する。レシーバ２７は凝縮器３０が形成する流路の途中に設けられ、余剰冷媒を貯留するとともに、気液分離機能を有する。

図３及び図４にチューブ３０及びフィン６５の詳細を示す。但し、図３は模式図であり、理解の容易化のために一部の部材、部品は図示を省略している。チューブ３０は第１芯材３５と第２芯材４５とをろう付けして成る。第１芯材３５は所定の幅ｗ及び長さｌを持ち、長さ方向に延びる複数の外面凸条３７と内面凸条４１とが幅方向で交互に形成されている。外面凸条３７は外面側（図３及び図４で上方側）に突出し内面側で開口し、外壁部３８と一対の側壁部３９とを含み、断面コ字形状を持つ。内面凸条４１は一対の側壁部３９と内壁部４２とで形成される。

第２芯材４５はろう付け面に関して第１芯材３５とほぼ対象な形状を持ち、長さ方向に延びる複数の外面凸条４７と複数の内面凸条５１とが幅方向で交互に形成されている。外面凸条４７は外面側（図３及び図４で下方側）に突出し内面側で開口し、外壁部４８と一対の側壁部４９とを含み、断面コ字形状を持つ。内面凸条５１は一対の側壁部４９と内壁部５２とで形成される。

互いに対向する外面凸条３７と外面凸条４７とは同じ幅を持ち、両者で横断面矩形状の冷媒流通路３３を区画している。互いに対向する内面凸条４１と内面凸条５１とは同じ幅を持ち、ろう材から成る内面ろう材層４３及び５３によりろう付けされている。内面ろう材層４３は外壁部３８の内面、側壁部３９の内側面及び内壁部４２にそれぞれクラッドされている。第１芯材３５の板厚に対する内面ろう材層４３の層厚の割合であるクラッド率は２０％である。第２芯材４５についても同様に、外壁部４８の内面、側壁部４９の内側面及び内壁部５２の内面にそれぞれ内面ろう材層５３がクラッドされている。内面凸条４１の内面と内面凸条５１の内面とが内面ろう材層４３及び５３によりろう付けされている。

第１芯材３５の外面凸条３７の外壁部３８に犠牲腐食層５５を介して、ろう材粉末にフラックスを混ぜた外面ろう材層５７によりコルゲート状のフィン６５がろう付けされている。より詳細には、第１芯材３５の外壁部３８の外面、側壁部３９の外側面、内壁部４２の外面に、それぞれ犠牲腐食層４５がクラッドされている。外壁部３８の外面上の犠牲腐食層５５ａの上に塗布された外面ろう材層５７によりフィン６５の頂部６７がろう付けされている。外面ろう材層５７のクラッド率は１５％である。

第２芯材４５についても同様に、外壁部４８の外面、側壁部４９の外側面、内壁部５２の外面に、それぞれ犠牲腐食層６１がクラッドされている。外壁部４８の外面上の犠牲腐食層６１ａの上に塗布された外面ろう材層６３によりフィン６５の頂部６７がろう付けされている。

図３に示すように、チューブ３０の幅方向両側の平坦な両側部３１ａがろう付けされている。また、図５から分かるように、チューブ３０の長手方向の一端部３２には外面凸条３７及び４７は形成されていない。これは、一端部３２をヘッダタンク２３のスリットに挿入するためである。この事情は、チューブ３０の長手方向の他端部についても同様である。

（製造方法）
以下、凝縮器の製造方法を第１芯材３５、第２芯材４５及びフィン６５から成るセットを例にして、図６を参照しつつ説明する。まず図６（ａ）に示すように、板厚が０．２０ｍｍで矩形平板状の第１芯材１５の外面３５ａ全体に犠牲腐食材５５（図４参照）をクラッドし、内面３５ｂ全体に内面ろう材層（粉末ろう材のみから成る）４２をクラッドしたクラッド材を準備する。内面３５ｂへの内面ろう材層４２のクラッド率は約２０％である。この事情は図６には図示しない第２芯材４５についても同様である。

次に、図６（ｂ）に示すように、プレス加工により第１芯材３５を外面側に突出させて、複数の外面凸条３７を所定間隔で形成する。すると、隣接する外面凸条３７間に複数の内面凸条４１が形成される。外面凸条３７は外面側（図６で上面側）に突出し内面側に開口し、複数の外面凸条３７は互いに平行である。また、第１芯材３５の幅方向の一側及び他側にそれぞれ傾斜部３１ｂが形成される。

次に、図６（ｃ）に示すように、第１芯材３５の外面凸条３７の犠牲腐食層５５の上に、ロール塗布装置７０で外面ろう材層（粉末ろう材及びフラックス）５７を塗布する。ロール塗布装置７０は互いに接触するピックアップロール７１、トランスファロール７２及びアプリケーションロール７３と、アプリケーションロール５３に対向して配置されたバックアップロール７５とを含む。このうちピックアップロール７１は、貯蔵ケース７７に収容された外面ろう材層５７を取りあげるもので、トランスファロール７２は取り上げられた外面ろう材層５７を移送するものである。アプリケーションロール７３は、移送された外面ろう材層５７をアプリケーションロール７３と共同して第１芯材３５に適用するものである。ここで、第１芯材３５のろう材から成る内面ろう材層４３にクラックスを塗布する。

図６（ｄ）に示すように、加圧機（不図示）で第１芯材３５の軸方向の一端部及び他端部を厚さ方向（上下方向）に加圧する。その結果、両端の外面凸条３７及び内面凸条４１はつぶされ、両端の第１芯材３５の幅方向中間に平坦部が形成される。第２芯材４５についても同様である。続いて、図６（ｅ）に示すように、第１芯材３５の外面凸条３７の外面に、先に塗布した外面ろう材層５７でフィン６５をろう付けする。フィン６５は板厚が０．０５ｍｍで、芯材のみから成り表面にも裏面にもろう材層はクラッドされていない。フィン６５のろう付けと併行して、内面ろう材層４３及び５３で第１芯材３５の内面凸部４１と第２芯材４５の内面凸部５１とをろう付けする。

（作用）
図１及び図２において、圧縮機１０で圧縮された高温高圧の冷媒が凝縮器２０の一方ヘッダタンク２３の入口部２４ａから流入し、コア部２１の一側（上方側）の複数のチューブ３０ａに分流する。その際、チューブ３０ａと直交する方向に流れる外気と熱交換しつつ流れ、他方ヘッダタンク２５に流入して分流する。冷媒は受液器（レシーバ）２７で気液分離され、他側（下方側）のチューブ３０ｂには液冷媒のみが流入され、出口部２４ｂから流出する。つまり、他側のチューブ３０ｂは過冷却部を形成している。流出した液冷媒は膨張弁１４で減圧膨張され、蒸発器１６で蒸発する。

（腐食試験）
次に、腐食試験（乾湿繰返し腐食試験）について説明する。腐食試験は上記実施形態の凝縮器２０の他、比較例１、比較例２及び比較例３の凝縮器について行った。比較例１は第１芯材３５の内面凸条４１の内面に内面ろう材層４３がクラッドされ、外面凸条３７の外面に外面ろう材層５７のみがクラッドされている。第２芯材４５についても同様である。フィン６５にはろう材層はクラッドされていない。

比較例２は第３芯材３５の内面凸条４１の内面に内面ろう材層４３がクラッドされ、外面凸条３７の外面に犠牲腐食層５５のみがクラッドされている。第２芯材４５についても同様である。ろう付けのためにフィン６５は芯材にろう材層がクラッドされている。また、比較例３は第１芯材３５の内面凸条４１の内面に内面ろう材層４３がクラッドされ、外面凸条３７の外面に犠牲腐食層５５及び外面ろう材層５７がクラッドされている。第２芯材４５についても同様である。フィン６５にはろう材層はクラッドされていない。

上記実施形態及び比較例１から３のチューブ３０の芯材３５及び４５と、クラッド層４３、５３、５７及び６３と、フィン６５の芯材及びろう材層（比較例のみ）との成分を表１に示す。

腐食試験の試験条件は以下の通りである。腐食液の噴霧を２時間噴射し、６時間湿潤させ、４時間乾燥させるサイクルを繰り返した。その際、温度は５０℃とした。初めの５サイクルは腐食水、Ｃｌイオンが６０００ｐｐｍ、ＳＯ４イオンが２００ｐｐｍ、Ｃｕイオンが１０ｐｐｍとした。その後のサイクルは腐食水、Ｃｌイオンが６０００ｐｐｍ、ＳＯ₄イオンが２００ｐｐｍとした。

試験結果を示す図７において横軸は試験時間で、縦軸はチューブ内の最大腐食深さである。実施形態では、曲線ａから分かるように、時間が経過してもチューブ３０の腐食はそれほど進行していない。これに対して、曲線ｂから分かるように、比較例１（第１芯材３５の外面に外面ろう材層４７のみをクラッドしている）では腐食の進行が非常に早い。また、曲線ｃから分かるように、比較例３（第１芯材３５の外面に犠牲腐食層５５及び外面ろう材層５７をクラッドしている）では、腐食の進行が比較例１よりは遅いが実施形態よりも早く、十分とは言えない。

これは二つの理由によると考えられる。一つ目の理由は、犠牲腐食層５５の厚さが十分でないためである。即ち、比較例３のように第１芯材３５の内面に内面ろう材層４３をクラッドし、外面に犠牲腐食層５５及びクラッド層５７をクラッドする場合、製造上の理由により、クラッド材の板厚は所定値以下に抑える必要がある。クラッド材の厚さが厚すぎると、押付け力が十分に伝わらず、十分にクラッドされないおそれがある。しかも、第１芯材３５の厚さが薄くなるほど要求される所定厚さが小さくなる。第１芯材３５に凹凸を形成する前に外面に犠牲腐食層５５及び外面ろう材層５７をクラッドすると、このようなことが発生する。

二つ目の理由は、外面ろう材層５７の電位が犠牲腐食層５５よりも貴であるために、犠牲腐食層５５ａ腐食が促進されたためと考えられる。

実施形態での腐食の進行は、曲線ｄで示す比較例２（第１芯材３５の外面に犠牲腐食材５５のみをクラッドしている）とほぼ同じレベルである。比較例２では、第１芯材３５における腐食の問題は発生しないが、ろう材層がクラッドされたフィン６５に、Ｓｉの拡散により粒界腐食が発生し易くなる。ここで、「粒界腐食」とは，Ｓｉの濃度が高くなる結晶粒が電位的に貴となり、その周辺部分が選択的に腐食されることである。粒界腐食の発生は写真でも確認されている。これは、フィン６５の板厚が薄く、ろう材層（クラッド率１０％）がクラッドされているために発生すると考えられる。

（効果）
実施形態の凝縮器によれば、以下の効果が得られる。第１に、チューブ３０は第１芯材３５と第２芯材４５とをろう付けして成るので、押出加工上の制約を受けない。アルミニウム合金から成るので重量が軽く、また各成分を強度が大きくなるように選択できる。第２に、第１芯材３５及び第２芯材４５の外面は、フィン６５をろう付けする部分以外は全て犠牲腐食層５５及び６１で覆われているので、耐食性に優れている。特に、隣接する外面凸条３７及び４７間の凹溝（内面凸部４１及び５１の背後部分）は内壁面に犠牲腐食層５５ｂ及び６１ｂがクラッドされているので、防食される。また、フィン６５は外面凸条３７及び４７に塗布した外面ろう材層５７及び６３でろう付けされ、フィン６５にはろう材層はクラッドしないので、粒界腐食が発生しにくい。

実施形態の凝縮器の製造方法によれば、第１に、図６（ａ）（ｂ）に示す凹凸形成工程
を経た後図６（ｃ）に示す塗布工程を行うことで、フィンとの接合部となるチューブの外面凸部にのみ外面ろう材層５７及び６３を塗布することができるため、広範囲の塗布されていない隣接する外面凸状３７及び４７間の凹溝では外面ろう材層５７及び６３による犠牲腐食層５５ｂ及び６１ｂの厚さの減少がなく、耐食性が向上する。また、図６（ｃ）に示す塗布工程で十分な層厚の外面ろう材層５７及び６３を塗布できるので、フィン６５の第１芯材３５及び第２芯材３５へのろう付け力が不足する心配もない。

第２に、凹凸を形成するクラッド材に予め内面ろう材層４３等をクラッドしているので、第１芯材３５の内面凸部４１の内面及び第２芯材４５の内面凸部５１の内面への内面ろう材層４３及び５３の形成が容易である。第３に、外面ろう材層５７及び６３はロール塗布装置７０で効率よく塗布され、しかも均一に塗布できる。

＜変形例＞
（１）第１変形例
図８に上記実施形態の変形例を示す。この変形例は実施形態と比べて、内面ろう材層８０及び８２の構成（成分）、及び第１芯材３５及び第２芯材４５への内面ろう材層８０及び８２の形成の仕方が異なり、その他の点は基本的に実施形態と同じである。以下、異なる点を中心に説明する。

図８から分かるように、第１芯材３５の内面凸条４１の内面のみに内面ろう材層８０が塗布されている。この内面ろう材層８０はろう材粉末にフラックスが混入されたもので、上記図６（ｃ）の塗布工程で塗布された。従って、図６（ａ）に示すクラッド材には内面ろう材層８０はクラッドされていない。第２芯材４５の内面凸条５１にも同様に、ろう材粉末にフラックスが混入された内層ろう材層８２が塗布されている。この変形例によれば、クラッド材が内面ろう材を含まないのでその板厚をうすくでき、また内面ろう材層８０及び８２の使用量を節約できる。

（２）第２変形例
図９及び図１０に示す第２変形例では、第１芯材３５に、長さ方向に所定長さを持つ複数の外面突起９０が所定間隔で形成されている。外面突起９０は第１芯材３５を外面側に突出させて形成され、その結果幅方向及び長さ方向で隣接する突起９０間には複数の内面突起（外面から見るとくぼみ）９２が形成されている。第２芯材４５にも同様に、複数の外面突起９４及び内面突起９６が形成されている。

外面突起９４は幅方向では上記外面突起９０と同じ位置にあるが、長さ方向では外面突起９０からずれた位置にある。平面視（図１０（ａ）参照）で、第１芯材３５の突起９０と第２芯材４５の突起９４とは長さ方向の端部同士が少し重なり、重なり部分は連通部９８で上下方向に連通している。第１芯材３５の内面突起９２及び第２芯材４５の内面突起９６にはろう材粉末にフラックスを混入した内面ろう材層８０及び８２（図８参照）が塗布されている。なお、第１芯材３５の内面全体及び第２芯材４５の内面全体に内面ろう材層４３及び５３（図４参照）を塗布しても良い。

この変形例によれば、端部同士が連通された第１芯材３５の外面突起９０、第２芯材４５の外面突起９４、第１芯材３５の外面突起９０、・・が屈曲した内部通路を区画する。その結果、内部通路の表面積が広くなり、冷媒と外気との熱交換の効率が高まる。

本発明の実施形態を含む空調装置の全体説明図である。 本発明の実施形態に係る凝縮器の斜視図である。 上記凝縮器の要部を破断して示す斜視図である。 上記熱交換器のチューブの一部を拡大して示す断面図である。 チューブの端部を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）は凝縮器の製造工程を示す説明図である。 実施形態及び比較例の試験結果を示すグラフである。 実施形態の第１変形例を示す、図４に対応する断面である。 第２変形例を示す斜視図である。 （ａ）は第２変形例の要部平面図、（ｂ）は同じく要部正面図である。

符号の説明

２０：凝縮器 ３０：チューブ ３５：第１芯材 ４５：第２芯材 ３７、４７：外面凸条
４１、５１：内面凸条 ４３、５３：内面ろう材層
５５、６１：犠牲腐食層 ５７、６３：外面ろう材層
６５：フィン

Claims (21)

1. 熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブ（３０）と、チューブの外面にろう付けされた被接合部材（６５）とを備える熱交換器であって、
   前記チューブは複数の凹凸（３７，４１）が形成された第１芯材部分（３５）と、複数の凹凸（４７，５１）が形成され前記第１芯材部分とともに前記内部通路（３３）を形成する第２芯材部分（４５）とを有し、
   前記第１芯材部分と前記第２芯材部分とは、前記第１芯材部分の内面凸部（４１）と前記第２芯材部分の内面凸部（５１）との間に介在された内面ろう材層（４３，５３）でろう付され、
   前記第１芯材部分の外面に犠牲腐食層（５５）がクラッドされ、外面凸部（３７）の前記犠牲腐食層（５５ａ）上に外面ろう材層（５７）がクラッド塗布され、前記第２芯材部分の外面に犠牲腐食層（６１）がクラッドされ、外面凸部（４７）の前記犠牲腐食層（６１ａ）上に外面ろう材層（６３）が塗布され、
   前記第１芯材部分の前記外面凸部及び前記第２芯材部分の前記外面凸部にそれぞれ前記外面ろう材層で前記被接合部材が（６５）がろう付けされていることを特徴とする熱交換器。
2. 前記内面ろう材層は、前記第１芯材部分の内面凸部の内面及び／又は前記第２芯材部分の内面凸部の内面に塗布されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記内面ろう材層は、前記第１芯材部分の内面全体及び／又は前記第２芯材部分の内面全体にそれぞれクラッドされていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
4. 前記内面ろう材層及び前記外面ろう材層はそれぞれろう材粉末及びフラックスを含むことを特徴とする請求項２に記載の熱交換器。
5. 前記第１芯材部分の複数の凹凸及び前記第２芯材部分の複数の凹凸はそれぞれ複数本の凸条及び複数の凹溝で形成され、前記凸条同士が対向し前記内部通路を形成していることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の熱交換器。
6. 前記第１芯材部分の複数の凹凸及び前記第２芯材部分の複数の凹凸はそれぞれ複数個の突起及び複数個のくぼみで形成され、前記第１芯材部分の突起の一部と前記第２芯材部分の突起の一部とが前記内部通路を形成するように連通していることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の熱交換器。
7. 前記第１芯材部分と前記第２芯材部分とは別体で形成され、重ねられていることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の熱交換器。
8. 前記第１芯材部分及び前記第２芯材部分は一枚の芯材を折り曲げて成り、一体であることを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の熱交換器。
9. 前記被接合部材はコルゲート形状のフィンであることを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載の熱交換器。
10. 前記第１芯材部分及び前記第２芯材部分の板厚は０．１から０．２ｍｍで、前記被接合部材の板厚は０．０３から０．０７ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項９の何れかに記載の熱交換器。
11. 熱交換媒体が流通する内部通路を有する複数のチューブ（３０）と、チューブの外面にろう付けされた被接合部材（６５）とを有する熱交換器の製造方法であって、
    外面に犠牲腐食層（５５）がクラッドされた第１芯材部分（３５）、及び外面に犠牲腐食層（６１）がクラッドされた第２芯材部分（４５）にそれぞれ多数の凹凸（３７，４１、４７，５１）を形成する凹凸形成工程と、
    前記第１芯材部分の外面凸部（３７）の犠牲腐食層（５５ａ）及び前記第２芯材部分の外面凸部（４７）の犠牲腐食層（６１ａ）の上にそれぞれ外面ろう材層（５７，６３）を塗布する塗布工程と、
    前記第１芯材部分と前記第２芯材部分とを、前記第１芯材部分の内面凸部（４１）と前記第２芯材部分の内面凸部（５１）との間に介在された内面ろう材層（４３，５３）でろう付けし、前記第１芯材部分の外面凸部（４１）及び前記第２芯材部分の外面凸部（５１）にそれぞれ前記外面ろう材層で前記被接合部材（６５）をろう付するろう付工程と、
    を備えることを特徴とする熱交換器の製造方法。
12. 前記内面ろう材層は、前記凹凸形成工程の前に前記第１芯材部分の内面及び前記第２芯材部分の内面にそれぞれクラッドされることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器の製造方法。
13. 前記内面ろう材層は、前記塗布工程で前記第１芯材部分の内面凸部の内面及び前記第２芯材部分の内面凸部の内面にそれぞれ塗布されることを特徴とする請求項１１に記載の熱交換器の製造方法。
14. 前記塗布工程において、前記外面ろう材層は回転するローラで塗布することを特徴とする請求項１１から請求項１３の何れかに記載の熱交換器の製造方法。
15. 前記被接合部材としてのフィンにろう材層を設けないことを特徴とする請求項１１から請求項１４の何れかに記載の熱交換器の製造方法。
16. 内部通路に熱交換媒体が流通されるチューブと、前記チューブの外側にろう付けにより接合された被接合部材とを備える熱交換器であって、
    前記チューブの壁は、複数の凹凸が形成された金属板により形成されており、
    前記チューブは、前記金属板の対向する内側凸部の頂部間をろう付けにより接合するとともに、前記金属板の縁部間をろう付けにより接合して、前記内部通路を形成しており、
    前記金属板は、
    芯材と、
    前記チューブの外側に位置するように前記芯材にクラッド形成された犠牲腐食層と、
    前記金属板の前記内側凸部の頂部に設けられた内側ろう材と、
    前記金属板の外側凸部の頂部にのみ塗布された外側ろう材とを備え、
    前記チューブと前記被接合部材とが前記外側ろう材によってろう付けされていることを特徴とする熱交換器。
17. 前記被接合部材は、板材をコルゲート成形したフィンであることを特徴とする請求項１６に記載の熱交換器。
18. 前記チューブは、２枚の前記金属板を重ねて、２枚の前記金属板の２対の縁部間をろう付けにより接合して構成されていることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の熱交換器。
19. 前記チューブは、１枚の前記金属板を折り曲げて、前記金属板の両側の縁部間をろう付けにより接合して構成されていることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の熱交換器。
20. 前記内側ろう材は、前記金属板の前記内側凸部の頂部を含む内側面の全体を覆うように前記芯材にクラッド形成された内側ろう材層であることを特徴とする請求項１６から１９の何れかに記載の熱交換器。
21. 前記内側ろう材は、前記金属板の前記内側凸部の頂部にのみ塗布された内側ろう材層であることを特徴とする請求項１６から請求項１９の何れかに記載の熱交換器。

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