JPH01219136A - 高熱伝導性アルミニウム合金フイン材 - 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） 本発明はろう付接合される熱交換器用アルミニウム合金
フィン材に関し、より詳しくはろう付加熱において優れ
た耐垂下性を示し、かつ熱交換器の熱交換率（冷却効率
）の向上に好適な高熱伝導性を有するアルミニウム合金
フィン材に関する。

（従来の技術） 一般にろう付接合により組立てられるアルミニウム合金
製熱交換器は、水等の冷媒を通す通路（以下チューブと
いう）と熱を放散するフィンとからなり、チューブとし
ては、熱交換器の用途に応じて押出偏平多穴管、又はｋ
ｌ−８ｉ系ろ５材を皮材としてクラッドしたプレージン
グシートによるプレス成形プレートや電縫偏平管が用い
られている。又、フィン材としては第１図に示すような
、芯材１の両面に皮材２をクラッドしたプレージングシ
ート、又は皮材をクラッドしない裸のフィン材（ベア材
）が用いられている。

ろう付によるアルミニウム合金製熱交換器の具体例は第
２図及び第３図に示される。第２図はドロンカップエバ
ポレータであり、プレージングシートからなるプレス成
形プレート３を積層してチューブを形成させ、これにベ
ア材又はプレージングシートからなるコルゲートフィン
４を組合わせたものである。第３図（イ）はエバポレー
タであり、押出偏平多穴管１３とプレージングシートか
らなるコルゲートフィン１４を組合わせたものであり、
同図（ロ）はコンデンサであり、押出多穴管２３とコル
ゲートフィン２４を組合わせたものであり、同図（ハ）
はラジェータであり、片面にＡｌ−８Ｌ系ろう材をクラ
ッドしたプレージングシートで製作した電縫偏平管３３
（管の外側にろう材がくる）とベア材のフィン材３４と
組合わせたものである。これらの熱交換器のチューブと
コルゲートフィンは約６００℃前後の温度でフラックス
ろう付、真空ろう付又は不活性ガス雰囲気ろ５付等によ
り組立てられている。

ところで従来このようなろう付組立てによるアルミニウ
ム合金性熱交換器においてはフィン材として耐座屈性の
よいＡｇ　−Ｍｎ系合金、例えば３００３合金（Ａｌ−
０，０５〜０．２０ｗｔ％（’ｕ　−１，０〜１．５ｗ
ｔ％Ｍｎ合金〔以下ｗｔ％を単に％と略記〕）又は３２
０３合金（ｐ、ｌ−１，ｏ　〜ｓ、５％Ｍｎ合金）を芯
材として、その両面にＡＡ！−Ｓｉ合金ろう材（Ａｌ−
５〜１２％Ｓｉ合金）、ｈｌ−ｓＩ−Ｍｇ合金ろ５材（
Ａｊ？−５〜１２％５ｉ−０，５〜２％Ｍｇ合金）等を
クラッドした厚さ０．１〜０．２Ｈのプレージングシー
ト又は厚さ０．１〜０．２１１ｍの前記３００３．３２
０３合金からなるペア材が使用されている。

一方、熱交換器の中でも特に自動車用熱交換器は近年重
量軽減、小型化の方向にあり、フィンの薄肉化と共に熱
交換器の性能向上、すなわち熱交換率（冷房能力）の向
上が求められてきている。

従って、薄肉化しても耐高温座屈性が低下せず、かつ熱
伝導性の優れたフィン材の開発が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら３００３合金、３２０３合金のようなＡｌ
−Ｍｎ系合金からなるフィン材は、耐座屈性は優れるも
のの熱伝導性が必ずしも高いとは言えず、これがこのフ
ィン材を用いた熱交換器の放熱性を悪（する原因となっ
ていた。

又、熱伝導性を向上させるために純アルミニウムに近い
組成の合金のフィン材も近年提案されているが、そのよ
うな合金の場合フィン材の高温強度が低（、耐垂下性に
劣り、ろう付加熱時にフィンの変形を生じ易く、薄肉化
が困難であった。

従って、本発明の目的は薄肉化してもろう付加熱にオ６
いて優れた耐垂下性を有し、かつ高い熱伝導性を有し熱
交換器の熱効率を高めることのできるアルミニウム合金
フィン材を提供することにある。

（課題を解決するだめの手段） 本発明者らは、従来の技術の問題点を解決するため鋭意
研究を重ねた結果、ｋｌ　−Ｍｎ合金を芯材とし、Ｆｅ
又は、Ｚｒを所定量添加したＡｌ合金を皮材としてクラ
ッドしたアルミニウム合金フィン材が上記目的に合致す
ることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、必須成分としてＭｎ０．２％以上０
．６％未満を含有するＡｌ−Ｍｎ系合金の芯材の両面に
、必須成分としてＦｅａ、０３〜０．７％、及びＺｒ０
．０３〜０．３５％のうち１種又は２種を含有するＡｌ
合金皮材をクラッドしてなることを特徴とする高熱伝導
性アルミニウム合金フィン材を提供するものである。

（作　用） 本発明のアルミニウム合金フィン材の芯材及び皮材にお
ける各成分の作用とその含有量を限定した理由を以下に
述べる。

本発明のフィン材の芯材として用いられるアルミニウム
合金のＭｎ含有量は０．２％以上０．６％未満とする。

Ｍｎはアルミニウム合金の強度を向上させ、Ａ／　−Ｍ
ｎ系あるいはＡｌｌ　−Ｍｎ　−Ｆｅ系やＡｌ−Ｍｎ−
８ｉ系の析出物を生じ、ろう付加熱時の耐垂下性を向上
させる。Ｍｎ含有量が０．２％未満では、その効果が小
さく、０．６％以上では、熱伝導性（導電率）が低下す
るようになる。

本発明のフィン材の芯材として用いられるアルミニウム
合金はＭｎのほかに０．５％以下のＦｅ、Ｎｉ、０．５
％以下のＳｉ、０．５％以下のＣｕ及び０．３％以下の
Ｚｒを含有していてもよい。これらの元素は耐垂下性を
更に向上させる。又、鋳塊組織微細化のために０．１％
未満のＴ１又はＢを含有させてもよい。更に２．０％以
下のＺｎ及び０．５％以下のＣ＝１．０．１％以下のＳ
ｎやＩｎをフィン材として必要な犠牲陽極効果を持たせ
るために添加することができる。

本発明のフィン材の皮材として用いられるアルミニラム
合金のＦｅ含有量は０．０３〜０．７％とする。Ｆｅは
皮材の高温強度を高め、フィン材全体としての耐高温座
屈性を低下させない作用を有する。

Ｆｅ含有量が０．０３　％未満ではその作用が十分でな
（，０，７％を越えると熱伝導性が低下する。

本発明のフィン材の皮材として用いられるアルミニウム
合金のＺｒ含有量は、０．０３〜０．３５％とする。Ｚ
ｒは合金の熱伝導性を損なうことな（、耐高温座屈性を
大幅に向上させる。Ｚｒ含有量が０．０３％未満ではそ
の作用が十分でなく、０．３５％を越えるとＡｅ−ｚｒ
系の晶出物を生じ、フィン材としての成形性が悪くなる
。

本発明において皮材として用いられるアルミニウム合金
はＦｃ又はＺｒ、又はＦｅとＺｒの両方を含むほかに鋳
塊組織の微細化のために０．０５％以下のＴＩやＢを、
犠牲陽極効果を持たせるために０．１％以下の３ｎやｌ
ｎ又は０．５％以下のＺｎ、０．５％以下のＣａを、耐
垂下性を向上させるために０．３％以下のＣｕや０．５
％以下のＳｉやＭｎをそれぞれ添加してもよい。しかし
、これらの元素はフィン材の熱伝導性を低下させるので
、その量は少ないほど望ましい。

本発明のフィン材は上記の組成の芯材と皮材をクラッド
してなるが、この場合のクラツド率は片面あたり５〜３
０％が好ましい。本発明アルミニウム合金フィン材は耐
垂下性と高温強度に優れる芯材に熱伝導性のよい皮材を
クラッドすることにより熱伝導性を高めているのであり
、クラツド率が５゛−Ｃ未満の場合には熱伝導性が十分
に向上せず、３０％を越えろと芯材の割合が減少し、高
温強度が不足する。

（実施例） 次に本発明を実施例に基づき更に詳細に説明する。

第１表に示す組成を有するアルミニウム合金の芯材及び
皮材を同表に示すクラツド率で第１図に示すフィン材を
作製した。第１図において符号ｌは芯材、２は皮材であ
る。フィン材の作製は芯材イノゴツトに、皮材プレート
を溶接で仮止め後、均質化処理、熱間圧延、冷間圧延、
焼鈍の工程で行った。熱間圧延はいずれも３００〜３５
０℃で行い、終了板厚は３．５　ｍｍであった。焼鈍は
３６０〜４００℃で２時間行った。これらの工程により
最終板厚０．１０ｍのフィン材を得た。このようにして
得られたフィン材試料をコルゲートフィンとし、これを
用い第２図に示すドロンカップエバポレータを試作した
。第２図において符号３はプレスプレートであり、４は
コルゲートフィンである。

プレスプレート３は芯材３００３合金、ろう材４００４
合金（クラツド率両面１５％）からなる板厚０．６龍の
プレージングシートを用いた。フィン４の幅は１２０朋
とし、ろう付は真空ろう付法を用いた。得られたフィン
材については耐垂下性、エバポレータについては冷房能
力、フィンの耐座屈性を測定した。試験方法及び判定方
法は次の通りである。結果は第２表に示す。

■　冷房能力試験 ＪＩＳＤ１６１８（自動車用冷房機試験方法）に準じて
行った。

■　垂下性試験 幅２２属層、長さ５０＋ｏ＋のフィン材の試料片を切り
出し、一端を４０朋突出させ他端を固定した片持ち状態
で６１０℃で１０分間の加熱を行った後、突出前端の垂
下量（朋）を測定した。

垂下量の少ない方が耐垂下性が優れる。

■　耐座屈性試験 第２図のドロンカップエバポレータ作製ニオ６いてろう
何時にフィンの座屈によるフィンとプレスプレートのろ
う付不良がないことを前提とし、更にプレスプレートの
間隔（ろう付前１０朋）をろう付前後で比較し、減少量
０．３■以下を耐座屈住良とした。

第　　２　　表 第２表の結果から明らかなように、本発明のアルミニウ
ム合金フィン材（Ｎｌｋｌ〜５）は優れた耐垂下性と共
にエバポレータ用コルゲートフィンとして良好な耐座屈
性を有し、かつエバポレータの冷房能力を従来のエバポ
レータ（％９）よりも向上させる高熱伝導性を有してい
る。これに対し比較例（Ｎｎ　６〜８）は耐垂下性が劣
りエバポレータに組立てることができず、又かろうじて
組立てても耐座屈性が劣り、かつ冷房能力を低下させて
いる。

（発明の効果） 本発明によれば耐垂下性、高温座屈性が優れ、しかも高
熱伝導性を有するアルミニウム合金フィン材が得られる
。従って、本発明のアルミニウム合金フィン材により放
熱特性に優れ、小型、軽量化した熱交換器の製造が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフィン用プレージングシートの断面図、第２図
はドロンカップエバポレータの側面図であり、第３図（
イ）はエバポレータの斜視図、同図（ロ）はコンデンサ
ーの斜視図、同図ｅ椙まラジェータの側面図（一部破断
図）である。 符号の説明、ｌ・・・芯材　２・・皮材　３・・・プレ
スプレート　４・・コルケートフィン。 特許出願人　古河アルミニウム工業株式会社第２図 （イ） （ハ） 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　必須成分として、Ｍｎ０．２ｗｔ％以上０．６ｗｔ％
   未満を含有するＡｌ−Ｍｎ系合金の芯材の両面に、必須
   成分としてＦｅ０．０３〜０．７ｗｔ％、及びＺｒ０．
   ０３〜０．３５ｗｔ％のうち１種又は２種を含有するＡ
   ｌ合金皮材をクラツドしてなることを特徴とする高熱伝
   導性アルミニウム合金フィン材。