JPH0567878B2

JPH0567878B2 -

Info

Publication number: JPH0567878B2
Application number: JP62229716A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishii; Yoshifusa Shoji; Zenichi Tanabe; Riki Hagiwara
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd; Sanden Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Sumitomo Light Metal Industries Ltd; Sanden Corp
Priority date: 1987-09-16
Filing date: 1987-09-16
Publication date: 1993-09-27
Also published as: JPS6475893A

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たアルミニウム合金製
熱交換器に関するものである。［従来の技術］従来、アルミニウム合金製熱交換器、例えば自
動車のエバポレータ、コンデンサ及びラジエータ
などは、フイン材にAA1050などの純Al材、
AA3003などのAl−Mn系材、及びAA7072材など
の裸材あるいはそれらにろう材をクラツドしたブ
レージングシートを用いて、フイン材と管材とを
組合せてクラツクスろう付け法、不活性ガス雰囲
気ろう付け法又は真空ろう付け法などにより製造
されている。アルミニウム合金製熱交換器のアルミニウム合
金フイン材には、高い熱伝導性と共に、ろう付け
時の加熱において変形しないように優れた耐垂下
性が求められる。また、フイン材には、ろう付け
後において管体に対する犠牲陽極効果が優れてい
ることも求められる。しかし、従来の純Al系フイン材は、フイン材
の熱伝導性は高いが管材に対する犠牲陽極効果は
小さく、またろう付け時の耐垂下性が劣るため、
ろう付け加熱においてフイン材が変形する場合が
ある。Al−Mn系のAA3003、AA3203などのフイ
ン材はろう付け時の耐垂下性は良いが、ろう付後
の管材に対する犠牲陽極効果が不十分で、管材に
腐蝕による貫通孔が発生する場合があり、また熱
伝導性が純Al材にくらべて低いため熱交換器の
熱交換率を低下させる原因となる。AA7072フイ
ン材は熱伝導性及び管材に対する犠牲陽極効果は
優れているがろう付け時の耐垂下性に劣り、フイ
ン材が変形する場合がある。また、AA3003、
AA3203にZnを1.0〜1.5％添加したフイン材があ
るが、これはろう付け時の耐垂下性及び犠牲陽極
効果には優れているが、熱伝導性はAA3003、
AA3203よりもさらに低下する。以上のように、従来のアルミニウム合金のフイ
ン材には、熱伝導性、耐垂下性及び犠牲陽極効果
のすべての特性を十分に満足するものはなく、し
たがつて従来の熱交換器には耐食性と熱交換特性
が共に優れたものはなかつた。しかし、最近の自動車用熱交換器は従来品に比
べ、さらに軽量、小型化される傾向にあり、熱交
換器としては特に熱交換性能の向上が求められて
いる。そこで本発明の目的は耐食性および熱交換特性
が共に優れた熱交換器を提供することにある。［問題点を解決するための手段］本発明者は従来より上記課題を解決するため研
究を重ねてきたが、熱交換器のフイン材として特
定組成のアルミニウム合金を用いることにより、
解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至
つた。すなわち、本発明は(1)Si0.03〜0.1％、Fe0.05〜
0.3％、Zr0.01〜0.3％、In0.001〜0.009％を含み、
残部が実質的にAlであるAl合金を芯材とし、Al
−Si系合金を皮材とするブレージングフインと、
これより貴な電位を有するAl合金チユーブとを
組合せてろう付接合させてなるアルミニウム合金
製熱交換器、および(2)Si0.03〜0.1％、Fe0.05〜
0.3％、Zr0.01〜0.3％、In0.001〜0.009％、Zn0.2
〜2.0％を含み、残部が実質的にAlであるAl合金
を芯材とし、Al−Si系合金を皮材とするブレー
ジングフインと、これより貴な電位を有するAl
合金チユーブとを組合せてろう付接合させてなる
アルミニウム合金製熱交換器である。次に本発明のAl合金製熱交換器で用いるブレ
ージングフインの芯材合金の成分組成範囲を上記
のとおりに限定した理由を説明する。 Si、 Fe：フイン材の強度を向上させる効果があり、
いずれもその添加量の下限値未満ではその効
果がなく、またその上限値を超えると熱伝導
性の低下が著しい。 Zr：フイン材の成形加工性と高温での耐垂下性
を向上させる。0.01％未満ではその効果が十
分でなく、0.3％を超えると巨大化合物を生
成させ、これにより逆に成形加工性を低下さ
せるとともに熱伝導性も低下させる。 In：フイン材の腐食電位を卑にして犠牲陽極効果
を高める。0.001％未満ではその効果がなく、
0.009％を超えると自己腐食性が高くなる。 Zn：Inによる犠牲陽極効果を追加的に向上させ
る。その添加量の下限値未満ではその効果が
なく、上限値を超えると高温での耐垂下性を
低下させるとともに自己腐食性が高くなる。
またZnはその上限値を超えると熱伝導性を
低下させる。次に、ブレージングシートの皮材としては非酸
化性雰囲気中でのろう付け、あるいは一般のろう
付けの場合には、上記芯材の両面にAl−Si合金、
例えばAl−7.5％Si（BA4343）やAl−10％Si
（BA4045）をクラツドし、真空中でのろう付け
の場合には、上記芯材の両面にAl−Si−Mg合
金、例えばAl−10％Si−1.5％Mg（BA4004）や
Al−10％ Si−1.5％Mg−0.1％Bi（AA4104）を
クラツドする。ブレージングシートは通常、厚さ0.13〜0.2mm
の薄板として、コルゲート状に加工して用いる。
このブレージングシートの製造は通常の方法によ
り行うことができる。本発明においてチユーブとしては、上記フイン
より電位の貴なAl合金を用いる。このようなAl
合金としてはJISのA1070、A1050、A1100、
A3003が一般的であるが、本発明では、熱交換器
全体の熱交換特性を向上させる目的で、望ましく
は熱伝導性のすぐれたA1070、A1050あるいは
A1100の純Al系が効果的である。第３図は本発明のアルミニウム合金製熱交換器
の例でありイ，ロはそれぞれ自動車用エアコンの
コンデンサー、エバポレーターを示す。同図から
明らかなように蛇行状に屈曲された第１図の偏平
多穴チユーブ１の屈曲部分間にコルゲート状に加
工した第２図のブレージングシートのフイン５が
ろう付けされている。このろう付けはコルゲート
フイン５の表面に予め被覆された皮材４により行
われる。図中、６，７はチユーブの両端に設けら
れた入口及び出口用のパイプである。矢印は冷媒
等の流れ方向を示す。なお、フイン幅は、具体的な熱交換器の種類に
より異なり、特に制限はないことはもちろんであ
るが、通常、エバポレーターは約80〜100mmでコ
ンデンサーは約18〜50mm程度である。チユーブとコルゲートフインからなるコアの組
立ては、真空中でのろう付け、フラツクスろう付
けその他の一般のろう付け法を採用して行うこと
ができるが、非酸化性雰囲気中、実用的にはN₂
ガス雰囲気中で、少量のフルオロアルミン酸カリ
錯塩を媒体にして、約600〜610℃でろう付けする
のが、ろう付け性、コストの点から最も好まし
い。このようにして組立てた熱交換器において、熱
交換特性の評価は、例えばフインの導電率を測定
することにより、その熱伝導特性を予測して行う
ことができる。あるいはまたフインをコルゲート
状に加工し、第３図のようなコアに組み立て、実
際に熱交換率（冷房能力）を測定することにより
行うことができる。次に本発明のアルミニウム合金製熱交換器の実
施例を図面を参照しながら、より詳細に説明す
る。第１図は熱交換器のチユーブの斜視図であり、
押出などにより成形した偏平多穴チユーブ１は冷
媒の通る複数の穴２を有する。第２図はフイン材の拡大縦断面図であり芯材３
の両面にAl−Si系ろう材の皮材４をクラツドし
たブレージングシートからなるフイン材５を示
す。［実施例］表１に示す各種Al合金を各々溶製して鋳塊を
つくり、この鋳塊を540℃で３時間均質化処理後、
この両面にAA4045ろう材板（Al−９％Si合金）
を重ね合せ（ろう材のクラツド率片面10％）、480
℃で熱間圧延して板厚３mmとした。これを冷間圧
延して板厚0.2mmにした後、360℃で１時間の中間
焼鈍を行い、さらにその後冷間圧延を行つて板厚
0.16mmのクラツドフイン材を作成した。これら合金のフイン材をそれぞれ用いてフラツ
クスろう付け条件での加熱を行つた。この加熱
は、フラツクスにフルオロアルミン酸カリウム錯
塩（KAlF₄−K₃AlF₆）を少量使用してN₂ガス雰
囲気鋳600℃、３分間保持により行つた。この加
熱後のフイン材について導電率を測定した。［な
お、Al合金の熱伝導度と導電率は正の相関関係
にあるため、導電率から熱伝導度が予測できる。
したがつて、フイン材の導電率が高いものほどそ
の熱伝導度も高く、実際の熱交換器の熱交換率
（放熱特性）も高いことを示す］。また、表１の各種合金のクラツドフイン材（板
厚0.16mm、幅100mm）をそれぞれコルゲート加工
し、これとAA1050の押出偏平多穴管（肉厚0.8
mm、幅100mm）を蛇行状に曲げ加工したものとを
第３図ロのように組み合せて治具で固定し、上記
と同じ条件でフラツクスろう付けを行つてエバポ
レータを試作した。耐座屈性試験はろう付け時にフインの耐座屈性
を調べ、使用に耐えない程変形したものを不良と
評価した。熱交換特性（冷房能力）は風量450m³／hrとし、
JIS−Ｄ−1618に準じて行つた。耐食性はCASS試験（JIS Ｄ 0201）を４週間
行い、偏平多穴管に発生した最大孔食深さを測定
した。表１には上記フイン材芯の合金組成、ブレージ
ングフイン材の導電率とともに試作熱交換器コア
の耐座屈性、耐食性、熱交換特性の結果をも併記
した。表１の結果から明らかなように本発明による熱
交換器No.１〜６はフイン材の導電率がいずれも52
％IACSとなり、Mnを含有した従来品No.12，13
の40％IACSに比べて導電率（熱伝導率）が25％
以上向上する。又、熱交換器コアの熱交換特性
（冷房能力）でも、本発明品はすべて4000Kcal／
hr以上で従来品の3600Kcal／hrよりも約10％以
上向上する。また本発明品のフインは座屈もな
く、さらにチユーブの最大孔食深さが0.24mm以下
となり、従来品の0.75〜0.80mmに比較し僅少であ
り、チユーブに対する犠牲陽極効果も優れてお
り、本発明熱交換器は従来品に比べて数倍以上の
耐久性を有する。一方比較品No.７、No.10はフイン
の導電率がいずれも45％IACSで、熱交換特性も
3700Kcal／hrと劣り、従来品と同程度である。
また比較品No.８はZrが添加されていないため、
フインの耐座屈性が悪い。比較品No.９はIn，Zn
が含有されていないので、チユーブの孔食深さが
0.73mmと大きく、フイン材の犠牲陽極効果は不充
分である。またNo.８、No.10では、Inが0.20％また
はZnが3.0％と高いためフインの自己腐食が激し
く、腐食試験中にフイン材が溶損消失するため長
期的にフイン材としての機能を示さない。即ち、
犠牲陽極効果を発揮することなく消失するため、
チユーブの孔食深さも大きくなつたものと推察さ
れる。

【表】［効果］以上の説明から明らかなように本発明によるア
ルミニウム合金製熱交換器は熱交換特性が優れて
いるだけでなく、フイン材の耐座屈性及び熱交換
器コアの耐食性が良好であり、省資源、省エネル
ギー型熱交換器として極めて優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出多穴チユーブの斜視図、第２図は
フイン用ブレージングシートの例を示す拡大縦断
面図、第３図のイ，ロはそれぞれ自動車用熱交換
器としてのコンデンサー及びエバポレーターを示
す斜視図である。１……押出多穴チユーブ、３……芯材、４……
皮材、５……フイン。

Claims

【特許請求の範囲】１ Si0.03〜0.1％、Fe0.05〜0.3％、Zr0.01〜0.3
％、In0.001〜0.009％を含み、残部が実質的にAl
であるAl合金を芯材とし、Al−Si系合金を皮材
とするブレージングフインと、これより貴な電位
を有するAl合金チユーブとを組合せてろう付接
合させてなるアルミニウム合金製熱交換器。２ Si0.03〜0.1％、Fe0.05〜0.3％、Zr0.01〜0.3
％、In0.001〜0.009％、Zn0.2〜2.0％を含み、残
部が実質的にAlであるAl合金を芯材とし、Al−
Si系合金を皮材とするブレージングフインと、こ
れより貴な電位を有するAl合金チユーブとを組
合せてろう付接合させてなるアルミニウム合金製
熱交換器。