JPH04202646A

JPH04202646A - アルミニューム製熱交換器の熱処理炉及びその熱交換器の製造方法

Info

Publication number: JPH04202646A
Application number: JP33660790A
Authority: JP
Inventors: Soichiro Miyazaki; 宮崎　総一郎; Masashi Kaneko; 雅志金子; Masaru Nonaka; 優野中
Original assignee: Toyo Radiator Co Ltd
Current assignee: T Rad Co Ltd
Priority date: 1990-11-29
Filing date: 1990-11-29
Publication date: 1992-07-23
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: JP3277218B2

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〕本発明はアルミニューム製熱交換器のろう付及び時効硬
化を促進する熱処理炉及びそのアルミニューム製熱交換
器の製造方法に関する。

〔従来技術及びその問題点〕

アルミニューム製熱交換器は、−例として並列された多
数のチューブの両端を夫々チューブプレートの貫通孔に
挿通すると共に、各チューブ間にフィンを介装して組み
立てる。このとき互いに接合される少なくとも一方の部
品は、その外表面にろう材が被覆されたものを用いる。

そして、チューブの両端を拡開し、チューブプレートの
孔にチューブ端部を圧着させ熱交換器コアの組立体を形
成する。このようなコアを複数キャリアに収納し、トン
ネル状に各室が直列された真空炉内でろう付し、そのろ
う付後大気に取り出すものである。

〔解決しようとする課題］このような従来型熱処理装置は、ろう付室内が１０−３
〜１０−　’Ｔｏｒｒ程度の高真空に維持されるためア
ルミニューム製合金からなる熱交換器コアのうち特に板
圧の薄いフィン材（０，１５ａｎ〜０．２５鵬）中のＭ
ｇとＺｎ成分が炉内に多く飛散してしまう。

これらの残留成分が極めて少ないため、アルミニウム合
金中のＭｇ、Ｓｉ等の析出に伴う時効硬化を期待できな
い欠点があった。

そのため、ろう付された熱交換器コアの強度が弱い欠点
があった。

〔課題を解決するための手段〕

そこで本発明は上記欠点を取り除くため次の構成をとる
。

本発明の熱処理炉は、アルミニューム合金からなる熱交
換器コア１の部品表面に被覆されたろう材を０．０１〜
ｌ　Ｔｏｒｒ程度の低真空の下で溶融させる真空加熱炉
２を有し、該真空加熱炉２の下流に夫々気密な仕切り扉
４ｆ、４ｇ、４ｈを介して順次真空放冷室３と取出し室
５とを直列に配置する。そして、取出し室５の外側に大
気に開放された放冷空間６を介して内部が設定温度に維
持される保温用の調整室７を設ける。そして、各室を直
列に接続するコンベアライン８が設けられたことを特徴
とする。

又、本発明の方法は上記熱処理炉において、前記調整室
７が１５０〜２５０°Ｃに維持された状態で、前記大気
に開放された放冷空間６でコア１の温度が略２００°Ｃ
以下で室温以上に冷却された時、それが放冷空間６より
前記調整室７に挿入され、該調整室７で２０分〜６０分
保持されるように構成したものである。

〔作　　用〕

本装置は、高力アルミニューム合金（ＡＩ−Ｚｎ−Ｎｇ
）又は耐蝕アルミニューム合金（Ａ　Ｉ　−Ｎｇ−Ｓｉ
　）により形成された熱交換器コアがコンベアライン８
により真空加熱炉２に収納される。このとき真空加熱炉
２は低真空に維持され、アルミニューム合金中のＭｇの
飛散を可及的に少なくする。そして、コンベアライン８
により真空放冷室３．取出し室５を介し放冷空間６に取
り出され、そこで一定温度まで冷却すると直ちに調整室
７に収納される。そして、調整室７内でコア１は１５０
°Ｃ〜２５０°Ｃで２０分〜６０分程度保持され、時効
硬化させて調整室７から取り出される。

〔実　施　例〕

次に図面に基づいて本発明の実施例につき説明する。

第１図は本装置の平面的略図であり、第２図は真空炉に
おける各室の設定温度の一例を示し、第３図は同炉内の
各室の真空度の一例を示す。

この熱処理炉は、真空ろう付装置２６と放冷空間６と保
温用の調整室７とからなる。そして、真空ろう付装置２
６は真空加熱炉２が細長く形成され、この実施例では九
つのキャリア９が収納できる長さであるが、真空加熱炉
２内には最大上つのキャリア９を一つずつ順次搬出入す
る。

なお、真空加熱炉２の中間には扉が存在しない。そして
、真空加熱炉２の上流側に仕切り扉４ｅを介して第２予
熱室１２が設けられ、下流側に仕切り扉４ｆを介して真
空放冷室３が設けられている。

又、第２予熱室１２の上流側には夫々仕切り扉４ｄ、４
ｃ、４ｂを介して第１予熱室１１．脱脂室１０．準備室
２５が設けられている。さらに、真空放冷室３の下流側
には仕切り扉４ｇを介して取出し室５が設けられている
。

この実施例では脱脂室１０は六つのキャリア９が収納さ
れる長さを有し、この脱脂室１０及び真空加熱炉２を除
き各室部ち、準備室２５．第１予熱室１１．第２予熱室
１２．真空放冷室３．取出し室５の搬送長さはキャリア
９が一つのみ収納できる長さにされている。

又、準備室２５と取出し室５には外熱型のヒータ１３が
設けられ、真空放冷室３を除いてそれ以外の各室にはそ
の内面に反射板及びヒータ１３が設けられている。さら
に各室の上端には第４図に示す如く一例としてラックア
ンドピニオン型のオーバーヘンドコンヘアーが配置され
ている。

そして、第５図に示すような所定長さのハンガ本体１５
がそのオーハーヘソドコンベアーにより移動する。

即ち、ハンガ本体１５の上端にラック２３が設けられ、
そのラック２３に突設されたビン２２にスプロケット１
７が歯合する。このスプロケット１７は減速機付のモー
タ２４により回転及び停止を繰り返し、ハンガ本体１５
を断続的に下流側に移動させるものである。このハンガ
本体１５には一対のフック２０が垂下され、このフック
２０にキャリア９の係止部が係脱自在に係合する。なお
、キャリア９には多数のコア１の上端部が吊り下げられ
ている。そして、コア１の平面が進行方向に面すると共
に、その側面が炉の側壁に対面する。

そして、ヒータ１３からの輻射熱は各コア１間の隙間か
ら侵入し、コアＩの平面その他を乱反射しつつコアｌに
吸収される。この実施例ではキャリア９はその搬送方向
長さが幅方向長さよりも短く形成されている。

次に、ハンガ本体１５には複数のローラ１８が設けられ
、それが真空炉上端のレール２１に案内される。そして
、各室の上部に適宜間隔で複数のスプロケット１７が配
置され、それに歯合するハンガ本体１５を順送りに下流
側に搬送するものである。

次に、各室には夫々図示しない真空ポンプが連結されて
いる。そして、＄両室２５及び脱脂室１０には図示しな
い油回転ポンプ及びメカニカルブースターが連結され、
１０−’Ｔｏｒｒ程度の真空度に維持できる。又、他の
室にはそれに加えて拡散ポンプが設けられる。この拡散
ポンプを設けた室は１０−’〜１０−６Ｔｏｒｒ程度の
より高い真空度を維持できる。又、準備室、取出室には
ドライエアーが、脱脂室、加熱室、放冷室には窒素ガス
を導くバイブラインがバルブを介し連結されている。

次に各室の設定温度は一例として第２図に示す如く保持
される。なお、この設定温度は熱交換器の大きさその他
により適宜変更される。例えば、準備室２５及び取出し
室５は１００°Ｃ〜２００°Ｃ程度に、脱脂室１０は３
００°Ｃ〜４５０°Ｃに、第１予熱室１１．第２予熱室
１２は３５０°Ｃ〜５００°Ｃに、真空加熱炉２は４５
０°Ｃ〜６５０’Ｃに設定される。

なお、真空加熱炉２のヒータは上流側から下流側に沿っ
て複数のヒータに分割され、各ヒータの設定温度は下流
側に向かって上り階段状に高くなり、その終端部におい
て少し下り階段状に順次低くなるように設定されている
。

次に、取出し室５の外側にはファン１６及び放冷空間６
が設けられ、そこにトラバース１４が配置されている。

このトラバース１４は、真空ろう付装置２６の下流端と
調整室７の上流端とを連結するコンベアである。

次に調整室７は、その長手方向両端に仕切り扉４ｉ、４
ｊが設けられ、細長く形成されている。

この調整室７内には多数のキャリア９が収納できると共
に、そこに収納されあるいは、その調整室７から取り出
されるキャリア９のタクトタイム即ち、サイクルタイム
は、真空ろう付装置２６のそれに一致する。そして、夫
々のコア１が調整室７内に収納される時間が２０分〜６
０分程になるような長さに設定されている。調整室７の
内部にはヒータ１３が設けられ、内部を１５０°Ｃ〜２
５０°Ｃに維持している。それと共に、調整室７内にも
第４図に示すようなオーハーヘンドコンヘアが設けられ
ている。

なお、放冷空間６の下流部に第６図のように排熱回収装
置２７を設け、放冷空間６でキャリア９及びコア１を冷
却する際に発生した熱を回収し、それを調整室７の熱源
の一部として再利用することもできる。

次に本熱処理炉の使用方法につき述べる。まず準備室２
５．脱脂室１０．取出し室５を１０−’Ｔｏｒｒ程度の
低真空に維持すると共に、脱脂室１０．第１予熱室１１
．第２予熱室１２．真空加熱炉２．真空放冷室３を夫々
１Ｏ−３Ｔｏｒｒ〜１０−’Ｔｏｒｒ程度の真空度に保
持する。さらに各室の炉内温度を一例として第２図の如
く設定する。このようなｆ＄備の完了の後に真空加熱炉
２内にドライエアー又は窒素ガスを僅かに供給し、内部
を１０−’Ｔｏｒｒ程度の低真空に維持させる。

そこで、一定の時間毎に各界４８〜４ｈを順次開閉しつ
つ、キャリア９を準備室２５から脱脂室１０゜第１予熱
室１１．第２予熱室１２．真空加熱炉２゜真空放冷室３
．取出し室５へ順次断続的に移動させる。なお、準備室
２５内にキャリア９を収納するときには、予め準備室２
５にドライエアーを供給して内部を複圧する。そしてさ
らにリークバルブを一定時間開け、大気圧と炉内の圧力
を等しくしてから仕切り扉４ａを開放し、オーツλ−ヘ
ッドコンベアーによりキャリア９を準備室２５内に収納
する。そして、仕切り扉４ａを閉塞し、油回転真空ポン
プ、メカニカルブースターを順に作動させ、内部を１０
−１〜１０−　”Ｔｏｒｒ程度の圧力にする。

次いで、準備室２５と脱脂室１０との境界の仕切り扉４
ｂを開放し、キャリア９を脱脂室１０に収納し、仕切り
扉４ｂを閉塞する。脱脂室１０内ではキャリア９は低速
で下流側に搬送される。この脱脂室１０には順次キャリ
アが搬入され、合計穴つ収納される。そして、脱脂室１
０内で各コア１を加熱し、コア１表面の油分を蒸発させ
る。

次いで、脱脂室１０の先端部に達したキャリア９は仕切
り扉４ｃが開放された後に、第１予熱室１１に収納され
、該仕切り扉４ｃが閉塞される。

次いで、一定の時間毎にキャリア９は第１予熱室１１か
ら第２予熱室工２にさらに、第２予熱室１２から真空加
熱炉２に移動する。真空加熱炉２内では、脱脂室ＩＯと
同様にキャリア９が低速で下流側に搬送される。

下流側に行くに従って、真空加熱炉２は次第に温度上昇
し、熱交換器コアの部品表面に被覆されたろう材が溶融
する。

次いで、真空加熱炉２内の先端に達したキャリア９は真
空放冷室３に収納され、溶融したろう材が固化し各部品
間が一体的にろう付されると共に、急冷によりアルミニ
ューム製熱交換器を焼入れした後の時効処理が可能とな
る。

さらにキャリア９は取出し室５を通過し、トラバース１
４により外部に取り出される。そして、ファン１６によ
りさらに冷却され、そのコア１の温度が２５０°Ｃ以下
に低下したら、調整室７内に収納される。なお、２５０
°Ｃ以上に長時間保持すると、極めて短時間で硬化する
が、硬化後に再軟化してしまう欠点がある。調整室７に
収納されるサイクルタイムは取出し室５から取り出され
るサイクルタイムと同一である。

又、トラバースには一つのみのキャリア９が収納され、
１タクトタイム内に取出し室から調整室に収納される。

そして、調整室７内に収納されたコアｌは内部を低速で
搬送され、或いは断続的に下流側に移動し、調整室７の
下流端に達したキャリア９から外部に取り出される。調
整室７内はヒータ１３により１５０°Ｃ〜２５０°Ｃ程
度に保持されるが、最も好ましい温度は２００°Ｃ程で
ある。又、コアｌが調整室７内に収納される時間は２０
分〜６０分程度であるが、好ましくは３０分程である。

なお、これらの数値は合金成分の残留量や冷却速度によ
り多少変動する。そして、この調整室７内で時効硬化が
象、速に促進され、コアの強度が強くなる。

〔発明の効果〕

（１）本発明の熱処理炉は、低真空の下でろう付される
コア１が真空加熱炉２．真空放冷室３．取出し室５を通
過後放冷空間６にて急冷され、ついで調整室７により一
定温度に保温されるように構成したから、アルミニュー
ム製熱交換器の特にフィン材の時効硬化を促進し、強度
の高い熱交換器を提供し得る。

実験によれば、本発明によるフィンの硬度は従来のそれ
の２倍の硬度を得た。即ち、通常のアルミニウム製熱交
換器のフィン材は４３００３（ＡＩ−Ｍｎ系アルミニウ
ム合金）が用いられ、そのビッカース硬度は３５程度で
ある。これに対して、重量比で１．０％Ｍｎ−０，９％
５４−０．４％Ｍｇ−１，５Ｚｎ、残Ａ】のアルミニウ
ム合金を本発明の熱処理炉で処理した場合には、ピンカ
ース硬度が約７０となった。なお、この炉においてろう
付は後のフィン材の合金成分は０．３％Ｍｇ、０．４％
Ｚｎが残留し、ろう付は後のビッカース硬度が５０程度
であり、それを２００°Ｃで３０分加熱して、前記のビ
ッカース硬度７０を得た。

このようにして硬度が高くなると、熱交換器コアの引っ
張り強度はその硬度に比例して強くなる。それ故、本熱
処理炉を用いれば、従来のフィン材の厚みよりも、薄い
フィン材を使用することができ、熱交換器の軽量化と伝
熱性の向上とを同時に達成することができる。

（２）又本発明の製造方法によれば、放冷空間６でコア
ｌが所定温度以下に冷却された後番こ調整室７にそれが
挿入され、一定温度に保持されるから、調整室７の熱効
率が良くなり、結果としてアルミニューム製熱交換器の
製造コストを低下させることができる。それと共に強度
の高い熱交換器を迅速に生産することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本熱処理炉の平面的略図であり、第２図は真空
炉における各室の設定温度の一例を示し、第３図同真空
炉の各室の真空度の一例を示す。第４図は炉内コンヘア
の一例を示し、第５図はそのハンガの側面図、第６図は
本熱処理炉の調整室の他の実施例を示す。１・・・コア　　　　　　２・・・真空加熱炉３・・・
真空放冷室　　　４ａ〜４ｊ・・・仕切り扉５・・・取
出し室　　　　６・・・放冷空間７・・・３１４整室　
　　　　８・・・コンベアライン９・・・キャリア　　
　　１０・・・脱脂室１１・・・第１予熱室　　　１２
・・・第２予熱室１３・・・ヒータ　　　　　　１４・
・・トラバース１５・・・ハンガ本体　　　１６・・・
ファン１７・・・スプロケット　　１８・・・ローラ１
９・・・炉　　　　　　　２０・・・フック２１・・・
レール　　　　　２２・・・ピン２３・・・ラック　　
　　　２４・・・モータ２５・・・準備室　　　　　２
６・・・真空ろう付装置２７・・・排熱回収装置代理人　　弁理士　窪１）　卓美第５図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニューム合金からなる熱交換器コア１の部
品表面に被覆されたろう材を低真空の下で溶融させる真
空加熱炉２と、該真空加熱炉２の下流に夫々気密な仕切
り扉４ｆ，４ｇ，４ｈを介して順次直列に配置された真
空放冷室３と、取出し室５とを有し、前記取出し室５の
外側に大気に開放された放冷空間６を介して内部が設定
温度に維持される保温用の調整室７が設けられ、前記各
室を直列に接続するコンベアライン８が設けられたこと
を特徴とするアルミニューム製熱交換器の熱処理炉。
（２）アルミニューム合金からなる熱交換器コア１の部
品表面に被覆されたろう材を低真空の下で溶融させる真
空加熱炉２と、該真空加熱炉２の下流に夫々気密に仕切
り扉４ｆ，４ｇ，４ｈを介して順次直列に配置された真
空放冷室３と、取出し室５とを有し、前記取出し室５の
外側に大気に開放された放冷空間６を介して内部が設定
温度に維持される保温用の調整室７が設けられ、前記各
室を直列に接続するコンベアライン８が設けられ、前記
調整室７が１５０〜２５０℃に維持された状態で、前記
大気に開放された放冷空間６でコア１の温度が略２００
℃以下で室温以上に冷却された時、それが放冷空間６よ
り前記調整室７に挿入され、該調整室７で２０分〜６０
分保持されるように構成したアルミニューム製熱交換器
の製造方法。
（３）請求項第１項又は第２項において、熱交換器コア
１のフィン材がＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ系合金又はＡｌ−Ｍｇ
−Ｓｉ系合金或いはＡｌ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｓｉ系合金をベ
ースとしたアルミニューム合金からなるもの。
（４）請求項第２項又は第３項において、前記取出し室
５から前記調整室７に収納される時間が１タクトタイム
以内であるもの。