JPH04131698A - 耐食性に優れたアルミニウム合金製積層型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野１ 本発明は耐食性に優れたアルミニウム合金製積層型熱交
換器に関する。

アルミニウム合金のプレージングシートは近年特に自動
車用の熱交換器に多用されるようになってきている。こ
れら熱交換器の内アルミニウム合金製積層型熱交換器は
優れた熱交換性能により「ドロンカップタイプ」と称さ
せるエバポレーターに専ら用いられている。かかるエバ
ポレータの全体図を第１１図の斜視図に示す、第１１図
に於て１．１′はコアプレート、２はフィン、３はタン
ク部、５はタンク部３を貫通する通路管、４は冷媒を通
す媒体通路管である。

〔従来の技術１ アルミニウム合金製積層熱交換器の構造は例えば特開昭
６３−９９４９６号公報に示されるように、アルミニウ
ム板をプレス形成した対称形の一対のコアプレート１．
１゛を接合してタンク部３に連通ずる冷媒通路部４を形
成してなるコアプレート接合体、即ち扁平管を構成し、
このようなコアプレート接合体とフィンとをそれぞれ多
数個積層して作製されている。

この構造においては第１２図に示す如くコアプレート１
．１′はコアプレートを積層した時にその形状が対称的
になるように成形されておりかつ芯材８の両面にろう材
９をクラッドしたプレージングシートを用いている。コ
アプレートｌとコアプレート１′とを組合せたセットに
したもの、すなわちコアプレート接合体をフィン２と交
互に積層して全体の構造が作られる。

ろう材としてはＡＪ２−３ｉ系合金が使用されており、
その例としてはＡＡ合金呼称４００３．４００４などが
ある。

上述のごとき従来の熱交換器の外面にはろう付後の残留
ろう材が露出することになり、このろう材層ではミクロ
的には共晶Ｓｌが局部的に存在するので、共晶ＳＩとＡ
Ｉ２マトリックスとの電蝕が避けられ得ず、ろう付後の
ろう材面は本質的には耐食性は劣っているので、熱交換
器外面は、塩分などの外囲雰囲気中の腐食性媒体により
侵食され易い。

熱交換器の外面がさらされる腐食性媒体に対する耐食性
の要求レベルはかなり厳しいものがあるため、従来のア
ルミニウム合金製積層型熱交換器は外部耐食性の要求に
応えることが難しかった。

この対策として（１）ろう付後防食のための表面処理を
行う：　（２）プレージングシートの芯材の電位をろう
材に対し５０〜１００ｍｖ責にしてろう材を犠牲腐食材
として作用させ芯材を防食する；　（３）上記（１）と
（２）とを組み合わせる等の手法が提案ないしは実施さ
れている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしこれら手法の（１）および（３）では耐食性は向
上するが表面処理のためのコストが高くなり、（２）お
よび（３）では耐食性は多少向上するものの、耐食性そ
のものが今一つ確実性に欠け、特にろう継手部でろうが
優先的に腐食されることに起因してプレージングシート
に貫通孔が発生するのみならず、接合強度が劣化すると
いう問題があった。

さらには、コストダウンのためプレージングシートの板
厚を薄くしようとしても、上記したように耐食性に問題
があるため板厚の減少が規制される問題もあった。

本発明は上記した従来技術の欠点を解消し、低コストで
かつ耐食性に優れたアルミニウム製積層型熱交換器を提
供する事を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の骨子は、外面にはろう材ではなく犠牲陽極層を
配置し、またプレージングシートの一対の接合を熱交換
器の内面のろう材でのみで行えるよう継手形状に工夫を
行ったところにある。

即ち、本発明の第１は、一端部の膨８部によりタンクエ
レメントを形成し、かつ残りの平坦部分に熱交換器媒体
通路を有するチューブエレメントを形成した２枚のコア
プレートを接合することにより、タンク部およびこれに
連通ずる熱交換器媒体通路管を構成したコアプレート接
合体と、ブレージングシートフィンとを交互に多数個積
層してなるアルミニウム合金製積層型熱交換器において
、 前記一対のコアプレートが、アルミニウム合金からなる
芯材と、該芯材より電位的に卑なアルミニウム合金から
なる外皮材と、前記熱交換器媒体通路管およびタンクの
内側に位置するアルミニウム合金ろう材からなる内皮材
とをクラッドした合わせ材から構成され、前記一対のコ
アプレートの外皮材どうしが積層される部分では少なく
とも一方のコアプレートが前記内皮材が相手面と対向す
るような曲面を有しており、この曲面で両コアプレート
が接合されていることを特徴とする耐食性にすぐれたア
ルミニウム合金製積層型熱交換器に関する。

本発明の第２は、一端部の膨出部によりタンクエレメン
トを形成し、かつ残りの平坦部分に熱交換器媒体通路を
有するチューブエレメントを形成した２枚のコアプレー
トを接合することにより、タンク部およびこれに連通ず
る熱交換器媒体通路管を構成したコアプレートの接合体
と、ブレージングシートフィンとを交互に多数個積層し
てなるアルミニウム合金製積層型熱交換器において、前
記一対のコアプレートの一方が、アルミニウム合金から
なる芯材と、該芯材より電位的に卑なアルミニウム合金
からなる外皮材をクラッドした第１の合わせ材から構成
され、コアプレートの他方が、アルミニウム合金からな
る芯材と、該芯材より電位的に卑なアルミニウム合金か
らなる外皮材と、前記熱交換器媒体通路管およびタンク
の内側に位置するアルミニウム合金ろう材からなる内皮
材とをクラッドした第２の合わせ材から構成され、前記
一対のコアプレートの外皮材どうしが積層される部分で
は第２のコアプレートが前記内皮材が相手面と対向する
ような曲面を有しており、この曲面で両コアプレートが
接合されていることを特徴とする耐食性にすぐれたアル
ミニウム合金製積層型熱交換器に関する。

ここで合わせ板の芯材用アルミニウム合金は、強度、成
形性、ろう付性等に優れたものであれば良く、特に限定
はされないが好ましくは、ＪＩＳＡ３００３，６９５１
．Ａｌ　−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ−
３ｉ系、Ａ　１−Ｍｇ−５Ｌ−Ｃｕ系、ＡｌＡｌ−Ｍｇ
−５ｉ−Ｃｕ−系等が適用できる。

熱交換器媒体通路管の外側に当る皮材用アルミニウム合
金は芯材より電位的に卑なアルミニウム合金であれば良
（、特に限定はされないが、好ましくは純Ａｌ系、Ａｌ
−Ｚｎ系、Ａｌ−５ｎ系、Ａｌ−Ｉｎ系およびこれら成
分系の組合わせ合金等が適用できる。

熱交換器媒体通路管の内側に当る内皮材用アルミニウム
合余ろう材は特に限定はされないが、ＪＩＳＡ４００３
，４００４，４００５゜４ＮＯ４，４１０４，４３４３
，４０４５等が好ましく適用できる。

ブレージングシートフィン（以下「フィン」という）材
は特に限定はされないが、好ましくはＪＩＳＢＡ４ＰＣ
，ＢＡＩＯＰＣ，ＢＡ１２ＰＣ。

ＢＡ１８ＰＣ等が適用できる。

本請求項１の熱交換器におけるろう付継手の合わせ面の
少な（とも一方の面にろう材面が位置する様にした継手
形状は、第３図〜第５図に例を示すが、特にこれらに示
される接合形状に限定はされるものではない、これらの
図に示すコアプレート１．１′は芯材８の内側にろう材
９を、外側に犠牲陽極となる外皮材７′をクラッドした
請求項１記載の合わせ板よりなる。ろう継手は１０．１
１．１２の３つの構造であるが、ろう継手１０．１２と
ろう継手１１は接合形状が異なっている。対称形状のコ
アプレートがコアプレートの積層部において面した部分
にろう材９があると、対称形状のろう継手１０．１２が
作られる。

方、ろう継手１１では、コアプレート１′とコアプレー
ト１が対称形状のままで積層すると、外皮材７′の犠牲
陽極材どうしが面して、接合ができなくなるので、コア
プレート１′を１と非対称形状にしかつ１′の先端６を
１８０度曲げ形状にして、ろう材９が外皮材７′とが接
合されるようにしている。

また、第２図、第３図に示すような種々のコアプレート
形状においてもコアプレート１′の先端に曲面形状を与
えて、そのろう材９がコアプレート１の外皮材７′と接
合されるようにしている。

第４〜第６図はそれぞれ第１〜第３図に対応し、同じ参
照符号を使用しているが、コアプレート１の代わりに、
ろう材よりなる内皮材を用いず、芯材８と外皮材７′　
（犠牲陽極）からなるコアプレート１″を使用した熱交
換器を示す、すなわち、内皮材にアルミニウム合金ろう
材を用いた第２の合わせ板と、内皮材にアルミニウム合
余ろう材を用いない第１の合わせ板とを交互に積層した
例を第４図〜第６図に示す。

又、第８図に示すように、両方のコアプレート１．１′
の尖端部６を曲面として、ろう材９′どうしを接合する
ろう継手を形成しても良い。

さらに第７図に示すように、ろう継手１０では外皮材に
よる犠牲防食効果をより有効にするため、コアプレート
１．１′を密着させても良い。

図示はされていないが、（内皮材にアルミニウム合金ろ
う材を用いない）第１の合わせ板は外皮材のアルミニウ
ム合金と同じ組成をもつか又はこの合金にＭｇ、Ｂｉ、
Ｂｅ等を２％以下含有させた合金からなる内皮材を用い
てもよい。

さらに複数のコアプレート接合体を重ねて仮組して治具
に保持する際にこれらコアプレート間で位置ずれを生じ
ないようにするためコアプレートの端部にバーリング部
を設けて嵌合孔との間にかしめを接合したりあるいはバ
ーリングの代わりにかしめ用舌片を形成しこの舌片を用
いて相手とかしめ接合してもよい。

〔作用〕

本発明の熱交換器が優れた耐食性を有する理由は熱交換
器のタンク部およびこれに連通ずる熱交換器媒体通路管
を構成したコアプレートの外面には犠牲腐食材を配して
いるため芯材および継手部は犠牲腐食材が消失するまで
完全に防食されるためである。

また上記内面のみにろう材を配した第２のコアプレート
と内面にろう材を配しない第１のコアプレートとを交互
に積層した状況でもろう継手を良好に形成させ得るのは
ろう付継手の合わせ面の一方の面にのみ上記ろう材面が
位置するようにした事にある。

即ちろう継手で形成される隅肉（フィレット）２２の大
きさは第９図に示すようにプレージングシート２０と非
プレージングシート２１との組合せ継手（一方の面のみ
にろう材がある場合）では第１０図に示すプレージング
シート２０どうじの組合せ継手より大きくなるためであ
る。この理由は現時点では必ずしも明確ではないがろう
の濡れ先端における固体の表面張力の有（第９図の場合
）無（第１０図の場合）の違いによるものと思われる。

即ち、フィレット部では固体の表面張力、固液界面の張
力および液体の表面張力が働き、これら力のバランスに
よりフィレット２２の大きさが決まる。第９図の組合せ
では固体の表面張力が大きいためにフィレット２２が太
き（なるのに対し第１Ｏ図の組合せでは固体の表面張力
が存在しないため第９図の組合せより小さくなるものと
思われる。

以下実施例により本発明を説明する。

［実施例］ 実施例１ 以下、第１図に基づいて請求項１の実施例を、また第４
図に基づいて請求項２の実施例を、説明する。

第１図は請求項１のコアプレートをフィンを介して積層
した断面図である。このコアプレート１．１′はその外
面の外皮材７に純アルミニウム１０７０を芯材８にはＡ
ｌ−ｌＭｎ−０゜３Ｃｕ合金を内面の内皮材９にはろう
材用合金４００４を各々有した合わせ板（板厚０゜４ｍ
ｍ、クラッド率各１０％）を用いている。またフィン２
は両面の皮材に４００４を芯材８には３００３のプレー
ジングシート（板厚０゜１６ｍｍクラッド率各１０％）
を用いている。このコアプレート１．１′をタンク部３
．３′タンク部を貫通する通路管５および冷媒を通す熱
交換媒体通路管４を形成するようにプレス加工する。

この際コアプレート１とコアプレート１′　とはタンク
部３とタンク部３′とが非対称で媒体通路管４が対称な
部材である。

そしてタンク部３′においてタンク部を貫通する通路管
５を形成する先端部６が外面に密着的げされておりコア
プレートｌとコアプレート１′　とを交互に積層した場
合にろう付継手１１の合わせ面の一方の面にろう材面（
９）がもう一方の面に外皮材７が位置するようにしてい
る。タンク３および熱交換器媒体通路管４を形成するろ
う付継手１０．１２では合わせ面の両面にろう材面（９
）が位置する様にした。

これらコアプレート１とコアプレート１゛を第３図に示
すように交互に積層してかつコアプレート間にはフィン
２を組み込み、この状態で真空ろう付（真空度５Ｘ　１
０−’ｔｏｒｒ、　６００℃×５分）により熱交換器を
作成した。

その後この熱交換器のろう継手部１０．１１．１２の断
面を調べたところいずれも良好に継手が形成されていた
。

さらにこの様にして得た熱交換器を耐食性試験（塩水噴
霧３５℃、４０００時間）により調べ、その結果を第１
表に示す。

尚比較用として、第１２図に示すようにコアプレートｌ
の形状が対称形であり、内外面とも皮材７．９がろう材
であるプレージングシート（板厚０　、６　ｍ　ｍ　、
　４００４　／　３００３　／　４００４　）を用いて
、ろう継手１０．１１．１２の合わせ面の両面にはろう
材面９が位置するようにし、かつフィン材２には非合わ
せ板の３００３　（板厚０゜１３ｍｍ）材を用いた以外
は上記発明例と同様にして熱交換器を製作した。

その後この熱交換器を防食のためにクロメート処理を行
い耐食性を同様に調べた。この結果を同じ第１表に示す
。

実施例２ 第４図に示すように実施例１と同様にコアプレート１’
　　　１″とフィン２とを積層した。この場合コアプレ
ート１にはその外面の皮材７に純アルミニウム１０７０
を芯材８にはＡｌ−ｌＭｎ−０，３Ｃｕ合金を各々用い
、内皮材を省略した合わせ板（板厚０．４ｍｍ、クラツ
ド率１０％）を用い、ろう継手１０．１２でもその一方
の面にのみろう材面が位置する様にした以外は実施例１
と同様にして熱交換器を作成した。

その後この熱交換器の漏れ試験を行ってその結果を第２
表に示す、なお漏れテストは熱交換器１００台の水圧テ
スト（１０気圧）を行い漏れ箇所の数で判定した。また
耐食性試験は実施例１と同じ条件になるので省略した。

尚比較用として実施例１と同様にして第１１図に示す熱
交換器を製作してその漏れ性を同様に調べた。この結果
を同じ第２表に示す。

（以下余白） ［発明の効果］ 以上実施例に示されたように本発明によれば■大幅な薄
肉化が可能になり■ろう付部の表面処理も省略でき■さ
らには■■の条件下でも耐食性に優れ■かつろう何部の
漏れ不良のないアルミニウム製積層型熱交換器を提供で
き、その結果大幅な性能向上とコストダウンを可能にす
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は請求項１の実施例に係る熱交換機の要
部を示す断面図、 第４図〜第６図は請求項２の実施例に係る熱交換機の要
部を示す断面図、 第７図は請求項１の別の実施例に係る熱交換機の要部を
示す断面図、 第８図は請求項２の別の実施例に係る熱交換機の要部を
示す断面図、 第９図はプレージングシートと非プレージングシートの
ろう接の説明図、 第１０図はプレージングシートとプレージングシートの
ろう接の説明図、 第１１図は積層型熱交換器の斜視図、 第１２図は従来の積層型熱交換器の要部の断面図である
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　一端部の膨出部によりタンクエレメントを形成し
   、かつ残りの平坦部分に熱交換器媒体通路を有するチュ
   ーブエレメントを形成した２枚のコアプレートを接合す
   ることにより、タンク部およびこれに連通する熱交換媒
   体通路管を構成したコアプレート接合体と、ブレージン
   グシートフィンとを交互に多数個積層してなるアルミニ
   ウム合金製積層型熱交換器において、 前記一対のコアプレートが、アルミニウム合金からなる
   芯材と、該芯材より電位的に卑なアルミニウム合金から
   なる外皮材と、前記熱交換器媒体通路管およびタンクの
   内側に位置するアルミニウム合金ろう材からなる内側皮
   材とをクラッドした合わせ材から構成され、前記一対の
   コアプレートの外皮材どうしが積層される部分では少な
   くとも一方のコアプレートが前記内皮材が相手面と対向
   するような曲面を有しており、この曲面で両コアプレー
   トが接合されていることを特徴とする耐食性にすぐれた
   アルミニウム合金製積層型熱交換器。
2. ２．　一端部の膨出部によりタンクエレメントを形成し
   、かつ残りの平坦部分に熱交換媒体通路を有するチュー
   ブエレメントを形成した２枚のコアプレートを接合する
   ことにより、タンク部およびこれに連通する熱交換器媒
   体通路管を構成したコアプレートの接合体と、ブレージ
   ングシートフィンとを交互に多数個積層してなるアルミ
   ニウム合金製積層型熱交換器において、 前記一対のコアプレートの一方が、アルミニウム合金か
   らなる芯材と、該芯材より電位的に卑なアルミニウム合
   金からなる外皮材をクラッドした第１の合わせ材から構
   成され、コアプレートの他方が、アルミニウム合金から
   なる芯材と、該芯材より電位的に卑なアルミニウム合金
   からなる外皮材と、前記熱交換器媒体通路管およびタン
   クの内側に位置するアルミニウム合金ろう材からなる内
   皮材とをクラッドした第２の合わせ材から構成され、前
   記一対のコアプレートの外皮材どうしが積層される部分
   では第２のコアプレートが前記内皮材が相手面と対向す
   るような曲面を有しており、この曲面で両コアプレート
   が接合されていることを特徴とする耐食性にすぐれたア
   ルミニウム合金製積層型熱交換器。
3. ３．　前記第１のコアプレートの芯材より電位的に卑な
   アルミニウム合金からなる内皮材を該芯材の内側にクラ
   ッドしたことを特徴とする請求項２記載の耐食性にすぐ
   れたアルミニウム合金製積層型熱交換器。