JPH0483844A - ろう付け接合による熱交換器フィン材用Ａｌ合金 - 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】 本発明は、ろう付け接合によるＡＩ２製熱交換器のフィ
ン材用Ａｆｆ及びＡ２合金に関し、さらに詳しくは、要
求される性能のなかで、とりわけ熱伝導性を高め、熱交
換器の熱交換率（冷房能力）の向上を図ることのできる
ようにしたフィン材用へβ及びＡｌ２合金に関するもの
である。

一般にろう付け接合によるＡｊ２製熱交熱交換器水等の
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Ａβ−Ｓｉ系ろう材を
クラッドしたプレージングシートによる電縫偏平管が用
いられている。また、フィン材としては第１図に示すよ
うな、芯材１の両面にＡ℃−３ｉ系ろう材２をクラッド
してなるプレージングシート、又はろう材をクラッドし
ない裸のフィン材が用いられている。

ろう付けによるへρ製熱交換器の具体例は第２図に示さ
れる。第２図（イ）はエバポレーター（ロ）はコンデン
サーであり、いずれも押出偏平多穴管３と第１図のプレ
ージングシートのフィン材を組合せたものである。（ハ
）はラジェーターであり、片面にＡｊ２−３ｉ系ろう材
をクラッドしたプレージングシートで電縫偏平管３を製
作し、この管（管の外側にろう材がくる）と裸のフィン
材と組合せたものである。これらの熱交換器の管とコル
ゲートフィンは約６００℃前後の温度でフラックスろう
付け、真空ろう付け又は不活性ガス雰囲気ろう付けによ
り組立てられている。

ところで従来このようなろう付けによるＡＪＺ製熱交熱
交換器いてはフィン材４として耐座屈性の良いＡｇ−Ｍ
ｎ系合金、例えば３００３合金（Ａ　Ａ　−０，０５〜
０．２０ｗ　ｔ％Ｃｕ　−１，０〜１．５ｗｔ％Ｍｎ合
金〔以下ｗｔ％を単に％と略記〕）又は３２０３合金（
Ａ　ｆｌ　−１，０〜１．５％Ｍｎ合金）を芯材として
、その両面にＡｌ２−Ｓｉ合金ろう材（Ａｇ−５〜１２
％Ｓｉ合金）Ａｇ２．−Ｓｉ　−Ｍｇ合金ろう材（Ａｇ
２．−５〜１２％５ｉ−０，５〜２％Ｍｇ合金）等をク
ラッドした厚さ０．１〜０．２ｍｍの薄板（プレージン
グシート）、又は厚さ０．１〜０．２ｍｍの前記３００
３．３２０３合金からなる裸の薄板が使用されている。

しかしながら３００３合金、３２０３合金のようなＡｇ
−Ｍｎ系合金からなるフィン材４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くする原因とな
っていた。

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。

したがって、（１）熱伝導性が優れ（２）ブレージング
接合を行う際のフィンのへたりや変形がない−などの各
種性能を具備するフィン材の開発に対する要望が高まっ
ている。

本発明者らは、このような要求に合致するフィン材を開
発するため鋭意研究を重ねた結果、Ａｇ中のＦｅ及びＳ
ｉ成分の含有量を所定量以下に規制したＡｇ２を用いる
ことにより、フィン材の熱伝導性を向上し得ること、さ
らにはこれにＺｒもしくはＣｒを所定量添加することに
よりフィン材の耐座屈性を一層向上し得ることを見出し
た。本発明はこの知見に基づいてなされるに至ったもの
である。

すなわち本発明は （１）　Ｆｅ　０．２％以下、Ｓｉ０．１％以下で残部
がＡｌ及び不可避不純物からなることを特徴とするろう
付け接合による熱交換器フィン材用Ａｊ２（以下、第１
発明という）、 （２）　Ｆｅ　０．２％以下、Ｓｉ０．１％以下で、Ｚ
ｒ０．０１〜０．３％、Ｃｒ　０．０１〜０．３％のう
ち１種又は２種を含み、残部が八β及び不可避不純物か
らなことを特徴とするろう付け接合による熱交換器フィ
ン材用Ａｇ合金（以下、第２発明という）、を提供する
ものである。

以下本発明における各成分の作用とその含有量を上記の
如（限定した理由を記す。

（ａ）Ｆｅ、５ｉ Ｆｅを０．２０％以下、Ｓｉを０．１０％以下の範囲に
規制することにより、Ａｇの熱伝導性を高め、ろう付け
時の耐座屈性を著しく向上させることができる。Ｆｅ％
Ｓｉをこの範囲に抑えることにより、プレージングシー
トフィン材においてはろう付け直前の芯材の再結晶粒径
を大きくでき、ろう材中のＳｉの芯材粒界への拡散を低
減してフィン材の耐座屈性を向上させることができる。

Ｆｅ、Ｓｉの含有量が上記範囲を超えると熱伝導性、耐
座屈性が劣化する。

（ｂ）Ｚｒ、Ｃｒ Ｆｅ、Ｓｉ量を上記範囲に規制したＡｇにＺｒ０．０１
〜０．３％、Ｃｒ　０．０１＝０．３％を単独又は併用
で添加した合金は、熱伝導性を保持しながらさらに耐座
屈性を向上せしめたものとなる。この添加量が０．０１
％未満では耐座屈性の向上が十分でなく０．３％を超え
ると大きな金属間化合物が晶出して、塑性加工性が低下
するとともに熱伝導性能が低下する。

なお本発明においてＣｕ、Ｔｉ、Ｍｎ等の不可避の不純
物は１４２分９９％以上のＡｆｌ地金相当（Ｃｕ　０．
０２％以下、Ｔｉ、Ｍｎは各々０．０３％以下）であれ
ば問題ない。

本発明のフィン材用Ａｆｌ及びＡｇ合金を用いたフィン
材は、芯材の両面にろう材を被覆した合せ析（プレージ
ングシート）もしくは採板で、半硬質板として使用され
る。厚さは通常的０．１〜０．２ｍｍ、幅約２０〜１０
０１の範囲である。

本発明において第１発明のＡｎは第２図（イ）に示すよ
うなエバポレーター用フィン（通常、フィン幅約１００
ｍｍ）に適している。また第２発明のＡｊ２合金は、耐
座屈性がさらにすぐれるため、第２図（イ）のエバポレ
ーター用フィンはもちろん、第２図（ロ）及び（ハ）の
コンデンサーもしくはラジェーター用フィン（通常、フ
ィン幅２０〜４０ｎ＋ｍ）にも使用することができる。

フィン材の熱伝導特性の評価は、次のようにして行うこ
とができ、本発明の熱交換器フィン材用ＡＩ２及びＡβ
合金の熱伝導特性はこの方法に従って試験、評価した。

（１）材料の熱伝導度は電気伝導度に比例するので電気
伝導度の測定により、熱伝導特性を予測する。

（２）フィン材用薄板から実際にフィンを形成し、熱交
換器に組立て、熱交換率（冷房能力）を測定してその効
果を確認する。

本発明のＡρ及び１９合金板の製造方法には特に制限は
なく、通常の方法により作ることができる。まず各成分
を含有する鋳塊を作り、このようにして得られたＡｌ１
及びＡρ合金鋳塊は、均熱処理、熱間圧延され、続いて
冷間圧延され、必要に応じて中間焼鈍し、最終的に半硬
質程度の薄板に仕上げて使用される。

次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する。

実施例１ 通常の溶解法により、第１表に示す組成物のＡβ及びＡ
ｌ１．合金を溶製し、水冷鋳造して鋳塊とした。なお同
表に表示しないがこれらのＡ℃及びＡｎ合金はいずれも
不可避の不純物としてＣｕＯ９０２％以下、Ｔｉ０．０
３％以下、Ｍｎ０．０３％以下（従来合金のみ１．１％
）を含んでいる。

次にこの鋳塊を５５０℃の温度で３時間均熱処理を行っ
たのち両面を面側し、この両面にろう材４０４５　（Ａ
ｌ−９％Ｓｉ合金）板を合せ、これを５００℃の温度に
再度加熱して熱間圧延し、厚さ５ｍｍの合せ板とした。

これを０．２ａｍ厚まで冷間圧延し、次いで中間焼鈍（
３６０℃×２時間）し、０．１６ｍｍ厚（ろう材のクラ
ッド率；片面１０％）まで冷間圧延して合せフィン材の
試料を作成した。

この試料について、ろう付加熱（６１０℃×３分）後の
導電率、垂下量（耐座屈性）を測定した。その結果を第
２表に記した。

なお、導電率は純銅の導電率を１００として比較した場
合の値である。また垂下量の測定は、幅２２ｍｍＸ長さ
５０ｍｍの試料を切出し、第３図の如く一端を３０ｍｍ
突出させ他端を治具に固定し、加熱後の先端の垂下量を
測定して行った。垂下量（ｈ）が２■以下を０１２ａＩ
ＩＩ＋を超え５　ｍ　ｍ以下を○、５ｍｍを超えるもの
をＸで表示した。

なお、ろう材４０４５板を合せない裸の芯材のみによる
フィン材（圧さ０．１６ａ＋ｍ　、半硬質板）を試作し
、これについても上記と同様にして導電率垂下量を測定
した。その結果を第３表に示した。

第１表 第２表 第３表 実施例２ 実施例１で作成したフィン材用ＡＩ２及びＡｎ合金薄板
試料（Ｎｏ、１〜７（発明合金）及びＮｏ。

１３（従来合金））を使用して第２図（イ）に示すコル
ゲートフィンを有するエバポレーターを試作した（フィ
ンの幅１００ｍｍ；チューブは押出２０穴チユーブ、１
０５０の純Ａｇ、外周肉厚（１，８ｍｍ　；弗化物系フ
ラックスを用いた不活性ガスろう付）。

このコアについて、冷房能力、フィンの耐座屈性及び腐
食試験によるチューブの最大孔食深さを測定した。なお
冷房能力試験についてはフィン材試料Ｎｏ、１．３，５
．７及び１３について行った。

試験方法及び判定方法は次の通りである。

（１）冷房能力試験 ＪＩＳ　　Ｄ　　１６１８（自動車用冷房機試験方法）
に準じて行った。

（２）フィンの耐座屈性 ろう付時にフィンの座屈によるフィンと押出チューブの
ろう付不良のないことを前提とし、さらに曲げたチュー
ブの間隔（β：ろう付け前２２ｍｍ）をろう付前後で比
較し、減少量の０．３ｍｍ以下を耐座屈住良とした。

（３）腐食試験 １５Ｋｇ／ｃｒｒｒの圧力でＮ２ガスをコアに充填しキ
ャス試験を７２０Ｈｒ　（１ケ月）行い、圧洩れまでの
時間を比較した。圧洩れのない場合は、チューブに発生
した最大孔食深さを測定しこれを比較した。

その結果を第４表に記した。

実施例３ 実施例１で作成したフィン材用、６１合金薄板試料Ｎｏ
、４〜７．１３を使用して第２図（ロ）に示すコンデン
サーを試作した（フィン幅２２ｍｍ。

チューブは押出４穴チユース純アルミ１０５０、外周肉
厚０．８ｍｍ、弗化物系スラックスを用いた不活性ガス
ろう付）。このコアについて冷房能力、フィンの耐座屈
性を実施例２と同様にして試験した。

なお冷房能力試験についてはフィン材試料Ｎｏ。

４．６．１３について行った。その結果を第５表に記し
た。

第５表 このように本発明（第１発明）によれば、フィンのろう
何時のへたりや変形がなく、熱伝導性特性、耐座屈性を
向上したフィン材を得ることができる。したがって熱交
換器の放熱特性が向上するばかりか、その小型化、軽量
化が可能となる。

さらには、本発明（第２発明）によれば、さ〔に耐座屈
性のより優れたフィン材を提供するこＪができる。した
がって−層のフィン材の薄肉化１可能となり放熱特性に
優れた小型、軽量化したｆ交換器を製造することができ
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例を示す側断面
図、第２図（イ）、（ロ）、（ハ）はそれぞれＡβ製熱
交換器の一例を示すもので、（イ）はエバポレーター　
（ロ）はコンデンサー（ハ）はラジェーターを示す説明
図である。第３図は耐座屈性試験装置の一例を示す説明
図である。 １・・・フィン材 ２・・・ろう材 ３・・・チューブ ４・・・コルゲート状フィン ５・・・治具 ６・・・試料 第 図 第３図 第２図 （イ） （ハ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｆｅ０．２ｗｔ％以下、Ｓｉ０．１ｗｔ％以下で
   残部がＡｌ及び不可避不純物からなることを特徴とする
   ろう付け接合による熱交換器フィン材用Ａｌ。
2. （２）Ｆｅ０．２ｗｔ％以下、Ｓｉ０．１ｗｔ％以下で
   、Ｚｒ０．０１〜０．３ｗｔ％、Ｃｒ０．０１〜０．３
   ｗｔ％のうち１種又は２種を含み、残部がＡｌ及び不可
   避不純物からなることを特徴とするろう付け接合による
   熱交換器フィン材用Ａｌ合金。