JP2015020183A - Al MEMBER FOR HEAT EXCHANGER PROVIDED WITH FINE PASSAGE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材及びその製造方法に係り、特に、通路断面積が極めて小さな微細通路の複数を、工業的に容易に、且つ同時に形成することの出来る構造において得られた熱交換器用Ａｌ部材と、それを経済的に有利に製造することの出来る方法に関するものである。 The present invention relates to an Al member for a heat exchanger having a fine passage and a method for manufacturing the same, and in particular, in a structure capable of industrially easily and simultaneously forming a plurality of fine passages having a very small passage cross-sectional area. The present invention relates to the obtained Al member for a heat exchanger and a method capable of producing it economically advantageously.
従来から、自動車用熱交換器に代表されるＡｌ製熱交換器においては、単管状のチューブの他、押出扁平多穴管状チューブ、成形加工された板チューブ、或はインナーフィンを内蔵した板チューブ等によって、冷媒通路が形成されている。そして、それらの通路部材には、ろう付け接合によってプレートフィンやコルゲートフィンが組み付けられて、目的とする熱交換器が構成されており、これによって、工業的に効率よく生産されているのである。また、航空機用や鉄道車両用のＡｌ製熱交換器は、上記の自動車用熱交換器に比較すると、やや大型であり、そして産業用の熱交換器は、更に大型になる場合が多いが、冷媒通路を構成する熱交換器用部材の構成には、類似性がある。なお、ここでは、Ａｌなる表示が、アルミニウム及びアルミニウム合金を含む総称としても、用いられていることに留意されるべきである。 Conventionally, in an Al heat exchanger represented by an automotive heat exchanger, in addition to a single tubular tube, an extruded flat multi-hole tubular tube, a molded plate tube, or a plate tube incorporating an inner fin Thus, a refrigerant passage is formed. And the plate fin and the corrugated fin are assembled | attached to those channel | path members by brazing joining, and the target heat exchanger is comprised, By this, it is industrially efficiently produced. In addition, Al heat exchangers for aircraft and railway vehicles are slightly larger than the above-mentioned automotive heat exchangers, and industrial heat exchangers are often even larger, There is a similarity in the configuration of the heat exchanger member constituting the refrigerant passage. Here, it should be noted that the expression Al is also used as a generic term including aluminum and aluminum alloys.
一方、昨今のハイブリッド車や電気自動車にみられるモーターによる自動車駆動方式の採用や、電子機器の高性能化及び小型化等によって、熱交換器も小型化する傾向にある。そして、この熱交換器の小型化に伴なって、通路部材に形成される冷媒通路を微細化する要望が高まってきているのであるが、板の成形加工やインナーフィンによる冷媒通路の縮小化には限界があり、また、押出多穴管における内孔寸法の縮小化も、既に限界の域に達しているのである。 On the other hand, heat exchangers tend to be downsized due to the adoption of an automobile drive system using a motor found in recent hybrid cars and electric cars, and higher performance and downsizing of electronic devices. And with the miniaturization of this heat exchanger, there is an increasing demand for miniaturizing the refrigerant passage formed in the passage member. There is a limit, and the reduction of the inner hole size in the extruded multi-hole tube has already reached the limit.
例えば、特許文献１や特許文献２等においては、扁平多穴管を用いて、熱交換器における冷媒通路を形成する場合において、かかる扁平多穴管には、Ａｌ材料（ビレット）の押出加工によって得られた形材を用いることが明らかにされているのであるが、そのような押出加工にて形成される押出形材中の多数の冷媒通路用孔は、押出ダイスの押出孔の形状によって規定されることとなるところから、かかる冷媒通路用孔の縮小化には、自ずから限界があり、一つの冷媒通路用孔の最小断面積としては、具体的には、矩形断面の孔において０．５ｍｍ2 程度、円形断面孔では０．２ｍｍ2 程度となる大きさの孔が、現状では最小と考えられている。押出ダイスにおいて、余りにも小さな押出孔は、構造的にも実現が困難であることに加えて、安定的に押出加工することが困難である等の問題を内在している。 For example, in Patent Document 1 and Patent Document 2, when a refrigerant passage in a heat exchanger is formed using a flat multi-hole tube, the flat multi-hole tube is formed by extruding Al material (billet). Although it has been clarified that the obtained profile is used, the number of holes for the refrigerant passage in the extruded profile formed by such an extrusion process is defined by the shape of the extrusion hole of the extrusion die. Therefore, there is a limit in reducing the size of the refrigerant passage hole, and the minimum cross-sectional area of one refrigerant passage hole is specifically 0.5 mm in a rectangular cross-sectional hole. A hole with a size of about 2 and a circular cross-sectional size of about 0.2 mm 2 is currently considered the smallest. In extrusion dies, too small extrusion holes are problematic in that, in addition to being difficult to realize structurally, it is difficult to stably extrude.
このため、特許文献３に開示の多孔扁平金属管ヒートパイプ式熱交換器において用いられる多孔扁平管にあっても、細孔の断面積は、幅０．５ｍｍ、深さ０．５ｍｍを最小限として設定されるとして、０．２５ｍｍ2 以上の大きさの断面積が対象とされるとされて、それよりも更に小さな細孔の形成については、何等明らかにされていない。 For this reason, even in the porous flat tube used in the porous flat metal tube heat pipe heat exchanger disclosed in Patent Document 3, the cross-sectional area of the pores is minimized to 0.5 mm in width and 0.5 mm in depth. It is assumed that a cross-sectional area of a size of 0.25 mm 2 or more is a target, and the formation of pores smaller than that is not disclosed at all.
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、通常の押出加工では製造が困難である、通路断面積が０．２ｍｍ2 よりも小さな微細通路を、工業的に有利に形成し得る構造の熱交換器用Ａｌ部材を提供することにあり、また、そのような熱交換器用Ａｌ部材を、低コストにて、簡単に且つ容易に製造することの出来る方法を提供することにある。 Here, the present invention has been made against the background of such circumstances, and the problem to be solved is that the cross-sectional area of the passage is less than 0.2 mm 2 , which is difficult to manufacture by ordinary extrusion processing. An object of the present invention is to provide an Al member for a heat exchanger having a structure in which a small fine passage can be formed industrially advantageously, and such an Al member for a heat exchanger can be easily and easily manufactured at a low cost. It is to provide a way that can be done.
そして、本発明にあっては、上記せる如き熱交換器用Ａｌ部材に係る課題を解決するために、溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材に対して、Ａｌ芯材とＡｌろう材とをクラッドして、それらＡｌ芯材とＡｌろう材とから一体的に構成されてなるブレージングシートを、該Ａｌ板材の溝形成面と該ブレージングシートのＡｌろう材側の面とが対向するように積層して、加熱ろう付けすることにより得られたろう付け製品にて構成され、該Ａｌ板材における前記通路形成用溝の両側部の頂部と前記ブレージングシートのＡｌ芯材とが接合せしめられて、該通路形成用溝と該Ａｌ芯材とに囲まれた微細な通路が製品内部に形成されていることを特徴とする微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材を、その要旨とするものである。 In the present invention, in order to solve the problems related to the Al member for a heat exchanger as described above, a passage forming groove having a groove cross-sectional area of 0.2 mm 2 or less is formed on the plate surface in a predetermined pattern. The Al sheet material is clad with an Al core material and an Al brazing material, and a brazing sheet formed integrally with the Al core material and the Al brazing material is formed on the groove forming surface of the Al sheet material. And a brazing product obtained by heat brazing by laminating the brazing sheet and the Al brazing material side surface of the brazing sheet, and on both sides of the passage forming groove in the Al plate material. A fine passage characterized in that a fine passage surrounded by the passage forming groove and the Al core material is formed inside the product by joining the top portion and the Al core material of the brazing sheet. A for heat exchanger The member is for its gist.
なお、かかる本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の望ましい態様の一つによれば、前記通路形成用溝の複数が、互いに平行に、前記Ａｌ板材の板面に形成されている。 According to one desirable aspect of the Al member for a heat exchanger according to the present invention, a plurality of the passage forming grooves are formed on the plate surface of the Al plate material in parallel with each other.
そして、本発明にあっては、有利には、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。 In the present invention, advantageously, the Al brazing material in the brazing sheet is composed of an Al-3.5 to 13 mass% Si alloy and is located on the passage forming groove. The brazing material is formed at a thickness that provides a volume of 20% or less of the volume of the channel forming groove.
特に、本発明にあっては、有利には、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。 In particular, in the present invention, the Al brazing material in the brazing sheet is preferably composed of an Al-3.5 to 6 mass% Si alloy and located on the passage forming groove. The brazing material is formed at a thickness that provides a volume of 40% or less of the volume of the channel forming groove.
また、本発明にあっては、上記した熱交換器用Ａｌ部材の製造方法に係る課題を解決するために、溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる通路形成用の溝を所定パターンで板面に形成してなるＡｌ板材に対して、Ａｌ芯材とＡｌろう材とをクラッドして、それらＡｌ芯材とＡｌろう材とから一体的に構成されてなるブレージングシートを、該Ａｌ板材の溝形成面と該ブレージングシートのＡｌろう材側の面とが対向するように積層して、該Ａｌ板材の通路形成用溝を該ブレージングシートにて覆蓋した後、それらＡｌ板材及びブレージングシートの積層物を加熱して、該ブレージングシートのＡｌろう材部位を溶融せしめて、該Ａｌ板材における前記通路形成用溝の両側部の頂部と前記ブレージングシートのＡｌ芯材とを接合せしめることにより、微細な通路が内部に形成されるようにしたことを特徴とする熱交換器用Ａｌ部材の製造方法を、その要旨とするものである。 Further, in the present invention, in order to solve the above-described problem relating to the method for producing the Al member for heat exchanger, the groove for forming the passage having a groove cross-sectional area of 0.2 mm 2 or less is formed in a predetermined pattern on the plate surface. The brazing sheet integrally formed from the Al core material and the Al brazing material is clad with the Al core material and the Al brazing material, and the groove of the Al plate material is formed. After laminating so that the forming surface and the Al brazing material side surface of the brazing sheet face each other and covering the passage forming groove of the Al plate with the brazing sheet, a laminate of the Al plate and brazing sheet To melt the Al brazing filler metal part of the brazing sheet and to join the tops of both sides of the channel forming groove in the Al plate and the Al core material of the brazing sheet. The manufacturing method of the heat exchanger Al member, characterized in that fine passage is to be formed therein, it is to its gist.
なお、かかる本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の製造方法の望ましい態様の一つによれば、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。 In addition, according to one desirable aspect of the manufacturing method of the Al member for heat exchangers according to the present invention, the Al brazing material in the brazing sheet is composed of an Al-3.5 to 13 mass% Si alloy. The Al brazing material located on the passage forming groove is formed to a thickness that gives a volume of 20% or less of the volume of the passage forming groove.
中でも、本発明にあっては、有利には、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成されると共に、前記通路形成用溝上に位置する該Ａｌろう材が、該通路形成用溝の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている。 Among them, advantageously, in the present invention, the Al brazing material in the brazing sheet is composed of an Al-3.5 to 6 mass% Si alloy and is located on the passage forming groove. The brazing material is formed at a thickness that provides a volume of 40% or less of the volume of the channel forming groove.
さらに、本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の製造方法に係る他の望ましい態様の一つによれば、前記ブレージングシートにおける前記Ａｌろう材の表面に対して、フッ化物系フラックスが１．５〜３ｇ／ｍ2 の割合で塗布されている一方、前記積層物の加熱によるろう付け接合操作が、酸素濃度が１００ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気中において、実施されることとなる。 Furthermore, according to one of the other desirable aspects concerning the manufacturing method of Al member for heat exchangers according to this invention, fluoride system flux is 1.5-3g with respect to the surface of the said Al brazing material in the said brazing sheet. while being applied at a rate of / m 2, brazing operation by heating of the laminate is, the oxygen concentration during the following inactive gas atmosphere 100 ppm, will be implemented.
このように、本発明に従う微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材にあっては、Ａｌ材料の押出加工によって製造されたものではなく、溝断面積が微小な通路形成用溝を板面に形成してなるＡｌ板材に対して、ブレージングシートを重ね合わせて積層し、加熱ろう付けすることにより得られるろう付け製品にて、構成されるものであるところから、微細な通路を形成するための押出加工上の各種の困難を伴なうことなく、単に、Ａｌ板材とブレージングシートとの積層物をろう付け接合するだけで、目的とする微細通路が内部に形成されたろう付け製品にて構成される熱交換器用Ａｌ部材を得ることが出来ることとなるのであり、しかも、通路の大きさはＡｌ板材の板面に形成される通路形成用溝の断面積にて規定されることとなるところ、そのような通路形成用溝は、切削加工やロール加工等の通常の溝加工手法にて、容易にＡｌ板材の板面に形成され得るところから、通路の微細化を工業的に有利に図り得ると共に、各種パターンの微細通路を、簡単に且つ容易に形成することが出来る特徴を有しているのである。 As described above, the Al member for a heat exchanger having a fine passage according to the present invention is not manufactured by extrusion processing of an Al material, and a passage forming groove having a minute groove cross-sectional area is formed on the plate surface. Extrusion to form fine passages from what is composed of brazing products obtained by laminating and laminating brazing sheets on the Al plate material, and heat brazing Without the various difficulties in processing, it is composed of a brazed product in which the desired microscopic passages are formed by simply brazing and joining the laminate of Al plate material and brazing sheet. An Al member for heat exchanger can be obtained, and the size of the passage is defined by the cross-sectional area of the passage forming groove formed on the plate surface of the Al plate material. Such a passage forming groove can be easily formed on the plate surface of the Al plate material by a normal groove processing technique such as cutting or roll processing, and therefore, the passage can be refined industrially advantageously. The microchannels having various patterns can be easily and easily formed.
また、本発明に従う微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材の製造方法にあっては、上述の如き通路形成用溝が設けられてなるＡｌ板材とブレージングシートとを積層して、かかる通路形成用溝をブレージングシートにて覆蓋した後、加熱し、ろう付け接合することにより、通路形成用溝の両側部の頂部がブレージングシートのＡｌ芯材に接合せしめられるようにすることにより、かかる通路形成用溝とブレージングシートの芯材にて囲まれる微細な通路が、簡単に形成されることとなるところから、目的とする微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材が簡単に且つ容易に製造することが出来、以て、その工業的実用性を格段に高め得ると共に、その製造コストの低減を有利に図り得るのである。 Further, in the method for producing an Al member for a heat exchanger having a fine passage according to the present invention, the Al plate material provided with the passage forming groove as described above and a brazing sheet are laminated to form the passage. Covering the groove with a brazing sheet, then heating and brazing to make the top of both sides of the passage forming groove join the Al core material of the brazing sheet. Since a minute passage surrounded by the groove and the core material of the brazing sheet is easily formed, an Al member for a heat exchanger having a desired fine passage can be easily and easily manufactured. As a result, the industrial utility can be remarkably improved and the manufacturing cost can be advantageously reduced.
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。 Hereinafter, in order to clarify the present invention more specifically, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
要するに、本発明は、図１に示されるように、多数の微細な通路形成用溝４を板面全面に互いに平行に設けてなる溝付きＡｌ板材２に対して、それぞれ板状のＡｌ芯材６とＡｌろう材８とがクラッドされて一体化されたブレージングシート１０を、かかるＡｌろう材８の層が溝付きＡｌ板材２の溝４形成側の面に対向するようにして、重ね合わせて積層し、その得られた積層物１２を加熱ろう付けすることにより、溝付きＡｌ板材２の溝４がブレージングシート１０のＡｌろう材８の層から生じた溶融ろうによって封孔（封止）されることなく、図２に示される如く、得られるろう付け製品１４において、微細な連続した通孔１６として形成され、これを、冷媒が流通せしめられる微細通路として利用し得ることを見出して、完成されたものである。 In short, as shown in FIG. 1, the present invention provides a plate-like Al core material for a grooved Al plate material 2 in which a large number of fine passage-forming grooves 4 are provided in parallel to each other on the entire plate surface. 6 and the brazing sheet 10 in which the Al brazing material 8 is clad and integrated so that the layer of the Al brazing material 8 faces the surface of the grooved Al plate 2 on the groove 4 forming side. By laminating and heat brazing the resulting laminate 12, the grooves 4 of the grooved Al plate material 2 are sealed (sealed) by the molten brazing generated from the Al brazing material 8 layer of the brazing sheet 10. FIG. 2 shows that the resulting brazed product 14 is formed as a fine continuous through hole 16 and can be used as a fine passage through which a refrigerant is circulated. What was done A.
このため、本発明にあっては、通常の押出加工手法では実現の困難な微細な通路（孔）を形成すべく、溝付きＡｌ板材２の板面に形成される通路形成用溝４は、その横断面における溝断面積が０．２ｍｍ2 以下となる寸法において設けられることとなる。この微細な通路形成用溝４は、機械加工（切削加工）やロール加工、押出加工等の公知の溝加工手法にて、Ａｌ板材２の板面に容易に形成され得るものであって、一般に、複数の溝４が、図１に示される如く、互いに平行に配設されてなるパターンが採用されることとなるが、目的とする熱交換器用Ａｌ部材の用途に応じて、そのような溝４の配設パターンは、適宜に選定し得るところであって、例えば、渦巻き形状や湾曲形状、蛇行形状、屈曲形状等の各種の配設パターンを採用することが可能である。また、そのような通路形成用溝４の断面形状にあっても、図示の如き三角形状の他、矩形形状やＵ字形状等の各種の溝断面形状を採用することが出来る。なお、溝断面積の下限は、一般に、板面に加工可能な溝の最低限の大きさに依存し、通常、０．０１ｍｍ2 程度が限界と考えられている。 For this reason, in the present invention, in order to form a fine passage (hole) that is difficult to realize by a normal extrusion technique, the passage forming groove 4 formed on the plate surface of the grooved Al plate material 2 is: The groove cross-sectional area in the cross section is provided in a dimension that is 0.2 mm 2 or less. The fine channel forming grooves 4 can be easily formed on the plate surface of the Al plate 2 by a known groove processing method such as machining (cutting), roll processing, extrusion processing, etc. As shown in FIG. 1, a pattern in which the plurality of grooves 4 are arranged in parallel to each other is adopted. However, depending on the intended use of the Al member for the heat exchanger, such grooves are used. The arrangement pattern 4 can be selected as appropriate. For example, various arrangement patterns such as a spiral shape, a curved shape, a meandering shape, and a bent shape can be adopted. In addition to the triangular shape as shown in the figure, various groove cross-sectional shapes such as a rectangular shape and a U-shape can be adopted even in such a cross-sectional shape of the passage forming groove 4. The lower limit of the groove cross-sectional area generally depends on the minimum size of the groove that can be processed on the plate surface, and is usually considered to be about 0.01 mm 2 .
一方、ブレージングシート１０は、それぞれ板状のＡｌ芯材６とＡｌろう材８とを、従来と同様にクラッドして、かかるＡｌ芯材６に対してＡｌろう材８の層を所定厚さで一体的に形成せしめてなるものであって、ここでは、片側にＡｌろう材８の所定厚さの層が形成されてなる片面ブレージングシートとして形成されている。なお、Ａｌろう材８としては、従来からブレージングシートに用いられてきているＡｌ合金ろうが適宜に用いられ得るところであるが、特に、本発明にあっては、合金成分としてＳｉを３．５質量％以上１３質量％以下の割合で含有するＡｌ−Ｓｉ系合金ろうが、有利に用いられることとなる。 On the other hand, the brazing sheet 10 is obtained by cladding a plate-like Al core material 6 and an Al brazing material 8 in the same manner as in the past, and forming a layer of the Al brazing material 8 on the Al core material 6 with a predetermined thickness. It is formed integrally, and here, it is formed as a single-sided brazing sheet in which a layer having a predetermined thickness of the Al brazing material 8 is formed on one side. As the Al brazing material 8, Al alloy brazing conventionally used for brazing sheets can be used as appropriate. In particular, in the present invention, 3.5 mass of Si is used as an alloy component. An Al—Si alloy brazing alloy contained in a proportion of not less than 13% and not more than 13% by mass is advantageously used.
このようなブレージングシート１０において、Ａｌ板材２における溝４の両側部の頂部にフィレットを均一に形成せしめて、溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０（特にＡｌ芯材６）との間の接合を良好に実現するには、ろう材８中のＳｉ量としては、３．５質量％以上が必要となる。なお、このＳｉ量が３．５質量％に満たないと、溶融するろう材量が少なくなるために、溝４の両側部の頂部とＡｌ芯材６との接合が不充分となるのである。尤も、ろう付け工程における到達温度を上げれば、溶融ろうの量を増やすことは出来るのであるが、この到達温度を上げ過ぎると、溝４の溶解や変形が生じ易くなる問題を惹起する。このため、ろう材８中のＳｉ量としては、３．５質量％が下限値となるのである。一方、ろう材８中のＳｉ量が１３質量％を超えるようになると、ろう材の溶融初期の流動が過度に進行するために、その溶融ろうによって、溝４が封止されるリスクが高まることに加えて、溶融ろうによる溝４の溶解量も増えるようになるところから、断面積が０．２ｍｍ2 以下の溝４による冷媒通路の形成が困難となるからである。なお、この合金成分としてのＳｉの他は、Ａｌと不可避的不純物とから、Ａｌ合金ろうが構成されるのであるが、また必要に応じて、公知の各種の合金成分を含有せしめることも可能である。 In such a brazing sheet 10, a fillet is uniformly formed on the tops of both sides of the groove 4 in the Al plate member 2, and bonding between the grooved Al plate member 2 and the brazing sheet 10 (particularly, the Al core member 6) In order to realize it satisfactorily, the amount of Si in the brazing material 8 needs to be 3.5% by mass or more. If the amount of Si is less than 3.5% by mass, the amount of the brazing material to be melted decreases, so that the top of both sides of the groove 4 and the Al core material 6 are insufficiently joined. However, if the ultimate temperature in the brazing process is increased, the amount of molten solder can be increased. However, if this ultimate temperature is excessively increased, the problem that the grooves 4 are likely to be melted or deformed is caused. For this reason, 3.5 mass% becomes a lower limit as the amount of Si in the brazing material 8. On the other hand, when the amount of Si in the brazing material 8 exceeds 13% by mass, the flow at the initial stage of melting of the brazing material proceeds excessively, so that the risk of sealing the groove 4 by the melting brazing increases. In addition to this, since the amount of melting of the groove 4 due to melting wax increases, it becomes difficult to form a refrigerant passage by the groove 4 having a cross-sectional area of 0.2 mm 2 or less. In addition to Si as an alloy component, Al alloy brazing is composed of Al and unavoidable impurities. However, various known alloy components can be included as required. is there.
また、かかるブレージングシート１０における板状のＡｌ芯材６は、溝付きＡｌ板材２に対してろう付け接合されて、目的とする熱交換器用Ａｌ部材を構成するものとなるところから、それらＡｌ芯材６や溝付きＡｌ板材２は、純アルミニウム又はアルミニウム合金からなる同様な材質にて形成されてなるものである。具体的には、それらＡｌ芯材６及び溝付きＡｌ板材２は、何れも、ＪＩＳ合金番号がＡ１０００系のアルミニウム材質にて形成される他、有利には、合金成分として、Ｓｉ：０．９質量％以下、Ｃｕ：０．８質量％以下、Ｍｎ：１．８質量％以下、Ｍｇ：０．２質量％以下、及びＺｎ：１．２質量％以下を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなるＡｌ合金にて形成されていることが、望ましい。この合金成分としてのＳｉやＣｕが、上記した上限値を超えるようになると、Ａｌ芯材６の固相線温度が低下し、特にＣｕについては、粒界腐食性も増大するようになるところから、好ましくないのである。また、Ｍｎが、その上限値を超えるようになると、ブレージングシート１０の製造時に割れが惹起され易くなる問題があり、更に、Ｍｇが、その上限値を超えると、ろう付け性（特に後述するノコロックろうを用いたろう付け性）が低下するようになるのであり、更にＺｎが、その上限値を超えると、腐食の進行が早くなるために、微細な冷媒通路を形成する材料としては、好ましくない。 Further, the plate-like Al core material 6 in the brazing sheet 10 is brazed and joined to the grooved Al plate material 2 to constitute a target heat exchanger Al member. The material 6 and the grooved Al plate material 2 are formed of a similar material made of pure aluminum or an aluminum alloy. Specifically, both of the Al core material 6 and the grooved Al plate material 2 are formed of an aluminum material having a JIS alloy number of A1000 series, and advantageously, as an alloy component, Si: 0.9 Contains not more than mass%, Cu: not more than 0.8 mass%, Mn: not more than 1.8 mass%, Mg: not more than 0.2 mass%, and Zn: not more than 1.2 mass%, with the balance being inevitable with Al. It is desirable that the Al alloy is formed of impurities. When Si or Cu as the alloy component exceeds the above upper limit value, the solidus temperature of the Al core material 6 is lowered, and particularly for Cu, the intergranular corrosion property is also increased. It is not preferable. Further, if Mn exceeds the upper limit, there is a problem that cracking is likely to occur during the production of the brazing sheet 10, and further, brazing properties (especially Nocolok described later) when Mg exceeds the upper limit. The brazing property using brazing is reduced, and if the Zn content exceeds the upper limit value, the progress of corrosion is accelerated, which is not preferable as a material for forming a fine refrigerant passage.
そして、かくの如き溝付きＡｌ板材２やブレージングシート１０は、それらの加熱によるろう付け接合にて、図２に示される如きろう付け製品１４を与えるものであるところから、目的とする熱交換器用Ａｌ部材の用途に応じて、それら溝付きＡｌ板材２やブレージングシート１０（特にＡｌ芯材６）の厚さが、適宜に選定されることとなる。尤も、ブレージングシート１０におけるＡｌろう材８の層は、それの溶融によって溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０のＡｌ芯材６のろう付け接合を行なうものであるところから、そのようなろう付け接合のためのフィレットを有効に形成せしめる上において、Ａｌろう材８の層厚さとしては、少なくとも０．００３ｍｍ以上とすることが望ましい。このＡｌろう材８の層厚さが余りにも薄くなると、ろう合金成分として用いられたＳｉが、ろう付けに際して、Ａｌ芯材６側に拡散して、ろう材としての機能が低下するようになるからである。 The grooved Al plate material 2 and the brazing sheet 10 as described above provide a brazed product 14 as shown in FIG. 2 by brazing and joining them by heating. Depending on the application of the Al member, the thicknesses of the grooved Al plate material 2 and the brazing sheet 10 (particularly the Al core material 6) are appropriately selected. However, the layer of the Al brazing material 8 in the brazing sheet 10 is for brazing and joining the grooved Al plate material 2 and the Al core material 6 of the brazing sheet 10 by melting it. In order to effectively form a fillet for the purpose, the layer thickness of the Al brazing material 8 is preferably at least 0.003 mm. When the layer thickness of the Al brazing material 8 is too thin, Si used as a brazing alloy component diffuses to the Al core material 6 side during brazing, and the function as the brazing material is lowered. Because.
さらに、かくの如き溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とを加熱して、ろう付け接合せしめて得られる、図２に示される如きろう付け製品１４においては、その横断面形状を拡大してモデル的に示す図３から明らかなように、ブレージングシート１０のＡｌろう材８の溶融によって生じた溶融ろうにて、通路形成用溝４の両側部の頂部に、フィレット１８がそれぞれ形成され、このフィレット１８によって、ブレージングシート１０のＡｌ芯材６と溝付きＡｌ板材２とが、効果的にろう付け接合されて、一体化せしめられると共に、そのような通路形成用溝４の開口部がブレージングシート１０（Ａｌ芯材６）にて覆蓋されて閉塞されることによって、かかる溝４に対応して、連続した通孔１６が互いに平行に配列した形態において形成されてなる構造が、実現されるのである。なお、溝付きＡｌ板材２とＡｌ芯材６との具体的な接合形態は、一般に、図３にも示される如く、ろう材層２０を介して接合されてなる形態を呈するものとなる。 Furthermore, in the brazed product 14 as shown in FIG. 2 obtained by heating and brazing and joining the grooved Al plate material 2 and the brazing sheet 10 as described above, the cross-sectional shape is enlarged and the model is expanded. As is apparent from FIG. 3, fillets 18 are respectively formed on the tops of both sides of the passage forming groove 4 by the molten brazing produced by the melting of the Al brazing material 8 of the brazing sheet 10. 18, the Al core material 6 and the grooved Al plate material 2 of the brazing sheet 10 are effectively brazed and joined together, and the opening of the passage forming groove 4 is formed in the brazing sheet 10. In a form in which the continuous through holes 16 are arranged in parallel to each other corresponding to the groove 4 by being covered and closed by the (Al core material 6). Made is made by structure, it is being realized. In addition, the concrete joining form of the grooved Al plate material 2 and the Al core member 6 generally exhibits a form in which joining is performed via the brazing filler metal layer 20 as shown in FIG.
因みに、図４の（ａ）及び（ｂ）には、かかる本発明に従う溝付きＡｌ板材（２）とブレージングシート（１０）とを用いて得られた、実際のろう付け製品（１４）の断面拡大写真が示されているが、それらの写真から明らかな如く、ブレージングシート（１０）におけるＡｌろう材（８）の溶融によって、フィレット（１８）が形成されて、溝付きＡｌ板材（２）の溝（４）両側部の頂部において、ブレージングシート（１０）のＡｌ芯材（６）が、かかる溝付きＡｌ板材（２）に対してろう付け接合されることにより、溝（４）に対応した通孔（１６）が、形成されていることを認めることが出来る。 4 (a) and 4 (b) are cross sections of an actual brazed product (14) obtained by using the grooved Al plate material (2) and the brazing sheet (10) according to the present invention. Enlarged photographs are shown. As is clear from these photographs, the fillet (18) is formed by melting the Al brazing material (8) in the brazing sheet (10), and the grooved Al plate (2) is formed. At the top of both sides of the groove (4), the Al core material (6) of the brazing sheet (10) is brazed to the grooved Al plate material (2) to correspond to the groove (4). It can be seen that the through holes (16) are formed.
このように、本発明にあっては、熱交換器用Ａｌ部材に微細な冷媒通路を形成するために、予め溝加工したＡｌ板材にブレージングシートを積層して、溝両側部の頂部をろう付け接合することにより、かかる溝に対応した通路（通孔）が形成されるようにするものであって、その際、Ａｌ板材に形成される溝の寸法を小さくすることによって、冷媒通路の縮小化が、形式的には可能となるのであるが、工業化するには注意すべき問題を内在している。それは、微細な溝であるが故に、溶融したろう材によって、ろう付け接合時に溝が埋まってしまい、冷媒通路が封孔（封止）されてしまうという問題であり、特にフラックスろう付け手法を採用する場合においては、残留フラックスが溝内で凝固して、冷媒通路を封孔（封止）する不具合も惹起される恐れがあるのである。 Thus, in the present invention, in order to form a fine refrigerant passage in the Al member for heat exchanger, a brazing sheet is laminated on a pre-grooved Al plate material, and the tops of both sides of the groove are brazed and joined. By doing so, a passage (through hole) corresponding to the groove is formed, and at that time, by reducing the size of the groove formed in the Al plate material, the refrigerant passage can be reduced. Although formally possible, there are inherent problems to be industrialized. Because it is a fine groove, it is a problem that the melted brazing material fills the groove when brazed and the coolant passage is sealed (sealed). In such a case, the residual flux may solidify in the groove, which may cause a problem of sealing (sealing) the refrigerant passage.
例えば、フラックスろう付け法において、現在実施されている手法は、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材を使用する一方、フッ化物系フラックスを塗布して、不活性ガス雰囲気中において接合する方法（雰囲気制御の意味からＣＡＢ法と呼称されたり、フラックスの商品名により、ノコロックろう付け法等と呼称される方法）が最も代表的であり、自動車用熱交換器の殆どが、このノコロックろう付け法にて生産されている。また、そこで用いられるノコロックフラックスは、ＫＦとＡｌＦ3 を基本組成としたフッ化物系フラックスであり、Ａｌ−Ｓｉ合金ろうが溶融する直前の温度（５６０℃程度）で溶融し、ろう材表面及び相手材の表面に濡れ広がり、ろう材表面及び相手材表面の酸化皮膜の亀裂に侵入して、酸化皮膜を分断したり、酸化皮膜を取り囲むようにして剥離する作用があるところから、その溶融したＡｌ−Ｓｉ合金ろうが相手材に濡れることを可能ならしめるものであるが、本発明が実現しようとする微細な冷媒通路の形成においては、留意すべき機能が存在している。それは、第一に、溶融したノコロックフラックスがアルミ酸化物に対して濡れ易いため、ブレージングシートの表面に塗布されて溶融したフラックスは、溝の内壁に向けて容易に濡れ広がり、溝内壁の酸化皮膜を破壊、除去するようになる。更に、不活性ガス雰囲気中で加熱すると、気化したフラックスが溝の内壁に接触し、その作用によっても、溝内壁の酸化皮膜が破壊、除去されるようになるために、溶融ろうにとって、微細な溝内は非常に濡れ易い状態となり、そのため、溶融ろうによって、溝が封止されるリスクが高まるのである。 For example, in the flux brazing method, an Al-Si alloy brazing material is currently used, while a fluoride-based flux is applied and bonded in an inert gas atmosphere (meaning atmosphere control). From the name of the CAB method, or by the name of the flux, the method called the Nocolok brazing method, etc.), and most of the heat exchangers for automobiles are produced by this Nocolok brazing method. ing. In addition, the nocolok flux used there is a fluoride-based flux having a basic composition of KF and AlF 3 , which melts at a temperature (about 560 ° C.) just before the Al—Si alloy brazing melts, Wet and spread on the surface of the mating material, penetrate into the cracks in the oxide film on the brazing filler metal surface and the mating material surface, split the oxide film, or peel off so as to surround the oxide film. Although the Al—Si alloy brazing can be wetted by the counterpart material, there is a function to be noted in the formation of the fine refrigerant passage to be realized by the present invention. First of all, since the melted Nocolok flux is easily wetted with aluminum oxide, the molten flux applied to the surface of the brazing sheet easily wets and spreads toward the inner wall of the groove and oxidizes the inner wall of the groove. The film is destroyed and removed. Furthermore, when heated in an inert gas atmosphere, the vaporized flux contacts the inner wall of the groove, and the action causes the oxide film on the inner wall of the groove to be destroyed and removed. The inside of the groove is very easily wetted, so that the risk of sealing the groove by melting wax increases.
また、ノコロックろう付け法では、ろう付け接合操作に先立って、フラックスが接合対象材に塗布されることとなるのであるが、そのフラックスの塗布量を減ずれば、過度な濡れ性の向上を避けることは可能であり、それと同時に、フラックス残渣による溝の封止を避けることも出来るのであるが、フラックス塗布量の減少による濡れ性の低下は、溝頂部での溶融ろうによるフィレット形成を不安定とするために、フラックス塗布量の調整のみによる安定的接合と溝封止回避の両立は困難となる。 Further, in the Nocolok brazing method, the flux is applied to the material to be joined prior to the brazing and joining operation. At the same time, it is possible to avoid the sealing of the groove due to the flux residue, but the decrease in wettability due to the decrease in the amount of flux applied makes the fillet formation due to the molten solder at the top of the groove unstable. Therefore, it is difficult to achieve both stable joining and avoiding groove sealing only by adjusting the flux application amount.
そこで、本発明においては、溶融ろうが溝を封止する基本的なモデルを検討して、ろう材料を制御することにより、上記の問題の発生が効果的に回避され得ることが明らかとなった結果、以下の如くして、目的とするろう付け製品をより一層有利に製造することが、推奨されるのである。 Therefore, in the present invention, it has been clarified that the occurrence of the above problem can be effectively avoided by examining the basic model in which the molten brazing seals the groove and controlling the brazing material. As a result, it is recommended that the intended brazed product be produced more advantageously as follows.
すなわち、ろう付けによって、溝の両側部を構成する凸部の両側にフィレットを形成して、冷媒通路を形成するためには、先ず、第一に、フィレットを確実に形成させるための濡れ性を確保することが必要であり、そのために、そのような濡れ性を得るのに必要なフラックスの塗布が有効となるのであるが、ろう材量が多くなると、溶融ろうが溝を封止するリスクが高まることとなるところから、かかるろう材量を制限することが望ましい、と言うことができる。そこで、溶融ろうが溝を封止する基本的なモデルとして、図５の（ａ）及び（ｂ）として示す、溝の断面形状が正三角形の場合と正方形の場合とを検討するに、そこにおいて、ノコロックろう付け法では、フラックスの作用で、溝の頂部の他に、溝底部の角部にも、フィレットが同時に形成されるようになるため、図５では、溝が溶融ろうで封止される直前のフィレット形成状態が交差斜線で示されている。この図５の交差斜線部の面積は、それぞれ、溝の断面積から溝に内接する円の面積を引いた面積であって、三角形の断面積をＡ、正方形の断面積をＢとしたときに、それぞれ、０．３９５Ａ及び０．２１５Ｂとして示すことが出来る。そして、このことから、溝の断面積のおおよそ２０〜４０％のフィレットが形成されると、溝封止の臨界点に至ると推定されるのである。尤も、実際のろう付けにおいては、ろう材の全てが溶融・流動する訳ではなく、一部が溶融して流動し、フィレットを形成することとなるのである。このフィレットの形成に寄与する割合（＝フィレットを形成したろう材の量／溶融前のろう材量）が流動係数と称され、この流動係数は、ろう材中のＳｉ量、ろう材厚さ、ろう付け温度等によって異なるものの、実用的な条件下では、おおよそ０．３〜１．０の範囲内にある。従って、基本的モデルから推定される臨界点と実用的な条件下における流動係数から、それぞれ厳しい方（正方形溝モデルにおいて流動係数が最大）を想定すると、溝を封止しないろう材量の臨界点は、溝体積の２０％前後になると推定される。 That is, in order to form a coolant passage by forming fillets on both sides of the convex portion that constitutes both sides of the groove by brazing, first of all, wettability for reliably forming the fillet is required. Therefore, it is necessary to apply the flux necessary for obtaining such wettability. However, when the amount of the brazing material increases, there is a risk that the molten braze seals the groove. From the point of increase, it can be said that it is desirable to limit the amount of the brazing material. Therefore, as a basic model for sealing the groove by the molten solder, the case where the cross-sectional shape of the groove is an equilateral triangle and a square shape shown in FIGS. In the Nocolok brazing method, fillets are simultaneously formed not only at the top of the groove but also at the corner of the groove bottom by the action of the flux. The fillet formation state immediately before the start is indicated by cross diagonal lines. The area of the cross hatched portion in FIG. 5 is the area obtained by subtracting the area of the circle inscribed in the groove from the cross-sectional area of the groove, where A is the triangular cross-sectional area and B is the cross-sectional area of the square. , Can be shown as 0.395A and 0.215B, respectively. From this, it is estimated that when a fillet of approximately 20 to 40% of the cross-sectional area of the groove is formed, the critical point for groove sealing is reached. However, in actual brazing, not all of the brazing material melts and flows, but a part of it melts and flows to form a fillet. The ratio contributing to the formation of the fillet (= the amount of brazing material that formed the fillet / the amount of brazing material before melting) is referred to as a flow coefficient, and this flow coefficient represents the amount of Si in the brazing material, the brazing material thickness, Although it varies depending on the brazing temperature or the like, it is approximately in the range of 0.3 to 1.0 under practical conditions. Therefore, assuming the critical point estimated from the basic model and the flow coefficient under practical conditions, assuming the severer one (the flow coefficient is the maximum in the square groove model), the critical point of the amount of brazing material that does not seal the groove Is estimated to be around 20% of the groove volume.
このため、本発明においては、ブレージングシート１０におけるＡｌろう材８がＡｌ−３．５〜１３質量％Ｓｉ合金から構成される場合において、通路形成用溝４上に位置するＡｌろう材８の層が通路形成用溝４の体積の２０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている構成が有利に採用され、これによって、有効な冷媒通路を与える通孔１６が内部に形成されてなるろう付け製品１４を、工業的に有利に得ることが出来るようにしたのであり、その辺の事情は、後述する実施例にても確認されているところである。 For this reason, in the present invention, when the Al brazing material 8 in the brazing sheet 10 is composed of an Al-3.5 to 13 mass% Si alloy, the layer of the Al brazing material 8 located on the passage forming groove 4 Is advantageously employed in a thickness that provides a volume that is 20% or less of the volume of the passage-forming groove 4, thereby forming a through hole 16 that provides an effective refrigerant passage therein. The attachment product 14 can be advantageously obtained industrially, and the circumstances of that area have been confirmed in the examples described later.
また、ろう材中のＳｉ量の低減は、溝の封止リスクを下げる上において有効である。そのため、ろう材中のＳｉ量を低減すれば、ろう材厚さの上限を上げることが出来るところから、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材中のＳｉ量を３．５〜６質量％とした場合には、その流動係数は０．５未満であるために、溝体積の４０％のろう材量まで、許容されることとなる。従って、本発明においては、前記したブレージングシート１０におけるＡｌろう材８が、Ａｌ−３．５〜６質量％Ｓｉ合金から構成される場合において、通路形成用溝４上に位置するＡｌろう材８の層が、通路形成用溝４の体積の４０％以下の体積を与える厚さにおいて形成されている構成が、有利に採用されることとなるのである。 Further, the reduction of the amount of Si in the brazing material is effective in reducing the risk of sealing the grooves. Therefore, if the amount of Si in the brazing material is reduced, the upper limit of the brazing material thickness can be increased, so when the Si amount in the Al—Si alloy brazing material is 3.5 to 6 mass%. Since the flow coefficient is less than 0.5, a brazing filler metal amount of 40% of the groove volume is allowed. Accordingly, in the present invention, when the Al brazing material 8 in the brazing sheet 10 described above is composed of an Al-3.5 to 6 mass% Si alloy, the Al brazing material 8 located on the passage forming groove 4. The structure in which the layer is formed in a thickness that gives a volume of 40% or less of the volume of the passage-forming groove 4 is advantageously employed.
なお、ここで、通路形成用溝４上に位置するＡｌろう材８の層の体積が、通路形成用溝４の体積の２０％以下又は４０％以下とは、図６の（ａ）に示される三角形溝や（ｂ）に示される矩形溝の場合の如く、通路形成用溝４の断面積：Ｘに対して、通路形成用溝４の左右に隣接するものとの境界線：ｂ１、ｂ２間の距離、換言すれば溝ピッチ幅に相当する長さにおいて、通路形成用溝４の延びる方向に位置するＡｌろう材８層の厚さによって与えられる体積：Ｙとの関係において、Ｙ≦０．２Ｘ、又はＹ≦０．４Ｘとなる関係を意味している。 Here, the volume of the layer of the Al brazing material 8 located on the passage forming groove 4 is 20% or less or 40% or less of the volume of the passage forming groove 4 as shown in FIG. As in the case of the triangular groove shown in FIG. 5B or the rectangular groove shown in (b), the cross-sectional area of the passage-forming groove 4: X, the boundary lines between the right and left adjacent to the passage-forming groove 4: b1, b2 In the relationship with the volume: Y given by the distance between the two, in other words, the length corresponding to the groove pitch width, the volume of the Al brazing material 8 layer positioned in the direction in which the passage forming groove 4 extends, Y ≦ 0 .2X or Y ≦ 0.4X.
ところで、上記した溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とをろう付け接合するに際しては、本発明に必要とされる条件を満足する限りにおいて、公知の各種のろう付け手法並びにろう付け条件を採用することが可能である。 By the way, when brazing and joining the grooved Al plate material 2 and the brazing sheet 10, various known brazing techniques and brazing conditions are employed as long as the conditions required for the present invention are satisfied. It is possible.
例えば、ろう付け手法としては、フラックスを用いたろう付け方法の他に、フラックスを用いないろう付け方法や真空ろう付け方法等が知られているが、本発明にあっては、特に、フラックスを用いたろう付け方法、中でも、フッ化物系フラックスを用いたろう付け方法が、好適に採用されることとなる。そこで、フッ化物系フラックスとしては、フッ化アルミニウム、アルカリ金属のフッ化物、アルカリ土類金属のフッ化物、及びこれらの複合フッ化物、例えば、ＡｌＦ3 、ＬｉＦ、ＫＦ、ＮａＦ、ＣｓＦ、ＣａＦ2 、ＢａＦ2 、Ｋ2 ＡｌＦ5 ・Ｈ2 Ｏ、ＫＡｌＦ4 、ＫＡｌＦ3 等や、或はこれらを主成分としたものが用いられることとなるが、本発明にあっては、一般に、ＫＦとＡｌＦ3 を基本組成としたノコロックフラックスが、有利に採用されることとなる。また、かかるフッ化物系フラックスとしては、ＺｎＦ2 やＫＺｎＦ3 等のＺｎ含有フッ化物系フラックスや、これに、上記したフッ化物系フラックスを組み合わせたもの、更には、かかるフッ化物系フラックスに、Ｓｉ粉末を組み合わせたもの等も、好適に採用されることとなる。 For example, as a brazing method, in addition to a brazing method using a flux, a brazing method without using a flux or a vacuum brazing method is known. In the present invention, in particular, a flux is used. A brazing method, in particular, a brazing method using a fluoride-based flux is preferably employed. Therefore, as the fluoride-based flux, aluminum fluoride, alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, and composite fluorides thereof such as AlF 3 , LiF, KF, NaF, CsF, CaF 2 , BaF 2 , K 2 AlF 5 .H 2 O, KAlF 4 , KAlF 3, etc., or those containing these as the main components are used. In the present invention, generally, KF and AlF 3 are used. A nocolok flux having a basic composition of is advantageously employed. Further, as such a fluoride-based flux, a Zn-containing fluoride-based flux such as ZnF 2 or KZnF 3 , a combination of this with the above-described fluoride-based flux, and further, such a fluoride-based flux with Si What combined powder etc. will be employ | adopted suitably.
そして、かかるフッ化物系フラックスは、従来と同様にして、ブレージングシート１０におけるＡｌろう材８の層の表面に塗布されることとなるのであるが、その際、フッ化物系フラックスは、１．５〜３ｇ／ｍ2 の割合で塗布されることが望ましい。溶融ろうではなく、フラックスの残渣が溝４を封止するリスクを下げるには、かかるフラックスの塗布量を３ｇ／ｍ2 以下にするのが有効であるからであり、また溝４の頂部に安定してフィレット１８を形成させるには、１．５ｇ／ｍ2 以上のフラックスを塗布することが、有効となるからである。なお、そのようなフラックスは、必要に応じて、溝付きＡｌ板材２の溝形成側の面の所定部位又は全面に塗布することも可能である。 The fluoride flux is applied to the surface of the layer of the Al brazing material 8 in the brazing sheet 10 in the same manner as in the past. At this time, the fluoride flux is 1.5. It is desirable to apply at a rate of ˜3 g / m 2 . This is because it is effective to reduce the application amount of the flux to 3 g / m 2 or less in order to reduce the risk that the residue of the flux, rather than the molten solder, seals the groove 4 and is stable at the top of the groove 4. In order to form the fillet 18, it is effective to apply a flux of 1.5 g / m 2 or more. In addition, such a flux can also be apply | coated to the predetermined part or the whole surface of the surface by the side of the groove | channel formation of the Al board | plate material 2 with a groove | channel as needed.
また、ろう付け雰囲気としては、一般に、窒素やＨｅ、Ａｒ等の不活性ガスが、従来と同様に用いられることとなるが、そのような不活性ガス中の酸素濃度が高くなると、ろう付け部の表面がろう付け炉内で酸化されるようになるため、ろう付け性が低下するという問題を惹起するようになるところから、かかる不活性ガス中の酸素濃度は、１００ｐｐｍ以下となるように調整されることが望ましい。 As the brazing atmosphere, generally, an inert gas such as nitrogen, He, or Ar is used in the same manner as in the past. However, when the oxygen concentration in such an inert gas increases, Since the surface of the metal is oxidized in the brazing furnace, the problem that the brazing property is lowered is caused. Therefore, the oxygen concentration in the inert gas is adjusted to 100 ppm or less. It is desirable that
そして、かくの如くして得られた、本発明に従うところの溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とのろう付け製品１４には、図２に示される如く、通路形成用溝４の存在によって、それよりも小さな、換言すれば０．２ｍｍ2 よりも小さな断面積の通路（通孔１６）が形成されることとなるのであり、しかも、そのような通孔１６の大きさは、溝付きＡｌ板材２の表面に通常の溝加工にて簡単に形成される通路形成用溝４の大きさに対応するものであるところから、目的とする大きさの冷媒通路を与える通孔１６を有するろう付け製品１４を、工業的に有利に且つ簡単に、しかも低コストにて、製造することが出来ることとなったのであり、以て、微細通路を備えた熱交換器用Ａｌ部材として有利に用いられ得るのである。 Then, the brazed product 14 of the grooved Al plate material 2 and the brazing sheet 10 according to the present invention obtained as described above has a passage forming groove 4 as shown in FIG. A passage (through hole 16) having a cross-sectional area smaller than that, in other words, smaller than 0.2 mm 2 is formed, and the size of such a through hole 16 is made of grooved Al. Brazing having a through-hole 16 for providing a coolant passage of a desired size from the size corresponding to the size of the passage-forming groove 4 that is easily formed on the surface of the plate member 2 by ordinary groove processing. The product 14 can be produced industrially advantageously, easily and at low cost, and can be advantageously used as an Al member for a heat exchanger having a fine passage. It is.
なお、図１〜図３に示される構造は、本発明に従う熱交換器用Ａｌ部材の基本的な構造であって、本発明は、そのような構造のみに、何等限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々なる変更、修正、改良等を加え得ることが、理解されるべきである。 The structure shown in FIGS. 1 to 3 is a basic structure of an Al member for a heat exchanger according to the present invention, and the present invention is not limited to such a structure. It should be understood that various changes, modifications, improvements and the like can be made without departing from the spirit of the present invention.
例えば、例示のブレージングシート１０の如く、その片面にＡｌろう材８の層を設けるのみならず、その両面にＡｌろう材層を設けてなる両面ブレージングシートを用いたり、或は、溝付きＡｌ板材２の両面に通路形成用の溝４を形成してなるものを両面ブレージングシートと共に用い、それらの複数を交互に組み合わせて積層し、ろう付け接合することにより、多段の微細冷媒通路（通孔１６）を形成してなるろう付け製品（１４）を得ることも可能であり、また、そのような多段の積層において、各段の溝方向（通孔１６形成方向）が交互に直交するように積層することで、２種類の冷媒間で熱交換させる熱交換器を製造するための部材として、製造することが出来る。また、溝付きＡｌ板材２の溝非形成側の面にろう材層を設けたり、或は、ブレージングシート１０を両面ブレージングシートとすることにより、他の裸部材を同時に接合せしめて、熱交換器を効率的に製造することも可能である。 For example, a double-sided brazing sheet in which not only an Al brazing material 8 layer is provided on one side of the brazing sheet 10 but also an Al brazing material layer is provided on both sides thereof, or a grooved Al plate material is used. 2 are used together with a double-sided brazing sheet, and a plurality of these layers are alternately combined and laminated, and brazed to form a multistage fine refrigerant passage (through hole 16). It is also possible to obtain a brazed product (14) formed by forming a multi-layered structure such that the groove directions (directions of through-holes 16) in each step are alternately orthogonal. By doing so, it can manufacture as a member for manufacturing the heat exchanger which heat-exchanges between two types of refrigerant | coolants. Further, by providing a brazing material layer on the surface of the grooved Al plate 2 on the non-grooved side, or by using the brazing sheet 10 as a double-sided brazing sheet, other bare members can be joined simultaneously to form a heat exchanger. Can also be produced efficiently.
また、溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０とのろう付け接合に際しては、例示の如く、溝４の両側部の頂部の両側に、通常、フィレット１８がそれぞれ形成されて、溝付きＡｌ板材２とブレージングシート１０のＡｌ芯材６との間の効果的な接合が実現されることとなるが、溝４の両側部の頂部が、図６（ｂ）に示されるように、平坦面を有する場合にあっては、フィレット１８が形成されないようにして、かかる平坦面のみにおいて、溝付きＡｌ板材２とＡｌ芯材６との間の接合、所謂面接合が行なわれるようにすることも可能である。 In addition, when brazing and joining the grooved Al plate material 2 and the brazing sheet 10, as illustrated, fillets 18 are usually formed on both sides of the top of both sides of the groove 4. When effective bonding between the brazing sheet 10 and the Al core 6 is realized, the tops of both sides of the groove 4 have a flat surface as shown in FIG. 6B. In this case, it is possible to prevent the fillet 18 from being formed and to perform the so-called surface bonding between the grooved Al plate material 2 and the Al core material 6 only on the flat surface. .
さらに、本発明は、溝断面積が０．２ｍｍ2 以下の通路形成用溝４を形成してなる溝付きＡｌ板材２を用いて、通路断面積が０．２ｍｍ2 よりも小さな微細通路を有する熱交換器用Ａｌ板材を製造する際に、特に有利に採用されて、その特徴を効果的に発揮し得るものではあるが、溝断面積が０．２ｍｍ2 を超えるような溝付きＡｌ板材を用いる場合においても、本発明の如くして、大きな通路断面積のろう付け製品を得ることは、可能である。 Furthermore, the present invention using a grooved Al plate 2 which groove cross-sectional area by forming a 0.2 mm 2 or less of the passage-defining groove 4, cross-sectional area has a smaller fine passage than 0.2 mm 2 When manufacturing an Al plate material for heat exchangers, it is particularly advantageously employed, and its features can be effectively exhibited, but a grooved Al plate material having a groove cross-sectional area exceeding 0.2 mm 2 is used. Even in this case, it is possible to obtain a brazed product having a large cross-sectional area as in the present invention.
このように、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであって、そのような各種の実施の態様が、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないところである。 As described above, the present invention can be carried out in a mode to which various changes, modifications, improvements, etc. are added based on the knowledge of those skilled in the art. It goes without saying that it is included in the scope of the present invention.
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明の特徴を更に具体的に明らかにすることとするが、また、そのような実施例は、本発明の一実施態様を示すに過ぎないものであって、本発明が、そのような実施例にて、何等限定的に解釈されるものではないことが、理解されるべきである。 In the following, some examples of the present invention will be shown to clarify the features of the present invention more concretely. However, such examples only show one embodiment of the present invention. It should be understood that the invention is not to be construed as limiting in any way by such examples.
先ず、冷媒通路の形成を評価するために、図１に示される如き溝付きＡｌ板材（２）とブレージングシート（１０）の各種のものを準備した。具体的には、溝付きＡｌ板材（２）としては、板厚：１ｍｍのＪＩＳ Ａ３００３合金板材の片面に、機械加工（切削加工）によって、図７の（ａ）に示される如き、溝幅：０．８ｍｍ、溝深さ：０．４ｍｍの直角二等辺三角形断面形状の溝（溝断面積：０．１６ｍｍ2 ）を有する溝加工材Ｍと、図７の（ｂ）に示される如き、溝幅：０．４ｍｍ、溝深さ：０．２ｍｍの直角二等辺三角形断面形状の溝（溝断面積：０．０４ｍｍ2 ）を有する溝加工材Ｎを、それぞれ形成した。なお、このような微細な溝になると、機械加工でも、ロール加工でも、実質的に直角二等辺三角形に近い形状になるため、この実施例の形状は、現実的である。また、ブレージングシート（１０）については、芯材（６）として、Ｍｎ含有量が１．２質量％のＡｌ−Ｍｎ合金を用い、ろう材（８）として、下記表１に示される各種のＳｉ含有量のＡｌ−Ｓｉ合金ろうを用いて、従来と同様にクラッドして、下記表１に示される如き厚さのろう材層及び芯材層からなる各種の片面ブレージングシート（Ｎｏ．１〜９）を、それぞれ準備した。 First, in order to evaluate the formation of the refrigerant passage, various types of grooved Al plate (2) and brazing sheet (10) as shown in FIG. 1 were prepared. Specifically, as the grooved Al plate material (2), the groove width as shown in FIG. 7A by machining (cutting) on one side of a JIS A3003 alloy plate material having a plate thickness of 1 mm: A groove processed material M having a groove with a right isosceles triangle cross section with a groove depth of 0.4 mm and a groove depth of 0.4 mm (groove cross-sectional area: 0.16 mm 2 ), and a groove as shown in FIG. Groove processed materials N each having a groove with a right isosceles triangular cross section having a width of 0.4 mm and a groove depth of 0.2 mm (groove cross-sectional area: 0.04 mm 2 ) were formed. Note that such a fine groove has a shape that is substantially close to a right-angled isosceles triangle in both machining and roll machining, so the shape of this embodiment is realistic. For the brazing sheet (10), an Al—Mn alloy having a Mn content of 1.2 mass% is used as the core material (6), and various Si materials shown in Table 1 below are used as the brazing material (8). Various types of single-sided brazing sheets (Nos. 1 to 9) comprising a brazing filler metal layer and a core material layer as shown in the following Table 1 are clad in the same manner as in the past using an Al—Si alloy brazing filler. ) Were prepared respectively.
次いで、上記の如く準備した溝加工材Ｍ、ＮとブレージングシートＮｏ．１〜９とを、下記表２に示される如く組み合わせる一方、各ブレージングシートのろう材層側の表面に対して、フッ化物系フラックス（ノコロックフラックス）を、下記表２に示される割合に塗布して、それぞれ、溝加工材とブレージングシートとの積層物を形成せしめ、更に、それらを、窒素ガスを流した加熱炉中において、到達温度：６００℃に加熱して、ろう付け接合を実施した。なお、ろう付け雰囲気中の酸素濃度は、窒素ガスの流量を変化させることにより、下記表２に示される如き酸素濃度となるように調整した。 Next, the grooved materials M and N prepared as described above and the brazing sheet No. 1 to 9 are combined as shown in Table 2 below, and a fluoride-based flux (Noroclock flux) is applied to the brazing material layer side surface of each brazing sheet in the proportion shown in Table 2 below. Then, a laminate of the grooved material and the brazing sheet was formed, respectively, and further, they were heated to an ultimate temperature of 600 ° C. in a heating furnace in which nitrogen gas was passed, and brazing joining was performed. . The oxygen concentration in the brazing atmosphere was adjusted so as to have an oxygen concentration as shown in Table 2 below by changing the flow rate of nitrogen gas.
そして、かかる表２に示される溝加工材とブレージングシートとの組み合わせにおいて得られた各種のろう付け製品（１４）について、それぞれ、超音波検査及び断面調査を行ない、溝（通孔）の封止状況とフィレットの形成状況について調べ、以下の基準に基づいて評価し、その結果を、下記表３に示した。 And about various brazing products (14) obtained in the combination of the groove processing material and brazing sheet shown in Table 2, ultrasonic inspection and cross-sectional investigation are performed, respectively, and grooves (through holes) are sealed. The situation and fillet formation were examined and evaluated based on the following criteria, and the results are shown in Table 3 below.
＜溝の封止状況の評価基準＞
◎：溝が全く封止されていない合格レベル
○：一部の溝の断面積が狭くなっているが合格レベル
△：一部の溝に封止が生じた不合格レベル
×：多くの溝に封止が生じた不合格レベル
＜溝頂部のフィレット形成状況の評価基準＞
◎：全ての溝に均一にフィレットを形成した合格レベル
○：一部でフィレット形状の乱れはあるが合格レベル
△：一部でフィレット切れが発生した不合格レベル
×：フィレット切れが多く発生した不合格レベル
<Evaluation criteria for sealing condition of grooves>
◎: Pass level where no grooves are sealed ○: Cross section of some grooves is narrow, but pass level △: Fail level where some grooves are sealed ×: Many grooves Failure level at which sealing occurred <Evaluation criteria for fillet formation at groove top>
◎: Acceptance level where fillets are uniformly formed in all grooves ○: Acceptance level where some fillet shapes are disordered △: Failure level where some fillet breaks occur ×: Failure where many fillet breaks occur Pass level
かかる表３の結果から明らかな如く、試験例１〜１１は、何れも、溝の封止状況と溝頂部のフィレット形成状況において合格レベルにあることが認められたが、試験例１２、１３、１６及び１７は、溝に対するろう材の体積率が大きく、溝の封止状況が不合格レベルとなり、また試験例１４では、ろう材中のＳｉ量が低いため、フィレットがほとんど形成されず、更に試験例１５においては、ろう材中のＳｉが多く、溶融ろうの流動が過度に進行して、溝の封止状況が不合格レベルとなっていることを認めた。 As is clear from the results of Table 3, it was confirmed that all of Test Examples 1 to 11 were at acceptable levels in the groove sealing state and the groove top fillet formation state. 16 and 17, the volume ratio of the brazing material to the groove is large, the sealing state of the groove is a reject level, and in Test Example 14, the amount of Si in the brazing material is low, so that a fillet is hardly formed. In Test Example 15, it was confirmed that the amount of Si in the brazing material was large, the flow of the molten braze progressed excessively, and the sealing state of the groove was at a reject level.
そして、以上の結果よりして、断面積が０．１６ｍｍ2 である直角二等辺三角形の溝に対しては、ろう材厚さ：０．０４ｍｍ（溝体積の２０％）が、ろう材量の上限であることが確認され、またろう材厚さが０．０４ｍｍを超えるものでは、溶融ろうによる溝の封止が発生するようになるところから、溝の断面形状は異なるものの、かかる実施例の評価結果は、前記した図５に示される溝封止の限界モデルからの推定とおおよそ一致していることを認めた。 From the above results, for the right isosceles triangular groove having a cross-sectional area of 0.16 mm 2 , the brazing material thickness is 0.04 mm (20% of the groove volume). In the case where the upper limit is confirmed and the brazing material thickness exceeds 0.04 mm, the groove is sealed by melting brazing. It was recognized that the evaluation results are approximately in agreement with the estimation from the groove sealing limit model shown in FIG.
２ 溝付きＡｌ板材 ４ 通路形成用溝
６ Ａｌ芯材 ８ Ａｌろう材
１０ ブレージングシート １２ 積層物
１４ ろう付け製品 １６ 通孔
１８ フィレット ２０ ろう材層
2 Al plate with groove 4 Groove for passage formation 6 Al core material 8 Al brazing material 10 Brazing sheet 12 Laminate 14 Brazing product 16 Through hole 18 Fillet 20 Brazing material layer
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|---|---|---|---|---|
| JP2015021158A (en) * | 2013-07-19 | 2015-02-02 | 株式会社Uacj | HEAT EXCHANGER Al MEMBER COMPRISING FINE PATHS, AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
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2013
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