JPS6015064A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPS6015064A
JPS6015064A JP58122654A JP12265483A JPS6015064A JP S6015064 A JPS6015064 A JP S6015064A JP 58122654 A JP58122654 A JP 58122654A JP 12265483 A JP12265483 A JP 12265483A JP S6015064 A JPS6015064 A JP S6015064A
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服巻　孝
Katsuhiko Shioda
塩田　勝彦
Satoshi Ogura
小倉　慧
Takao Funamoto
舟本　孝雄
Satoru Tomita
冨田　哲
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、熱効率の高い、且り耐孔食性にすぐれた熱交
換器、特にＡ７又はＡ４合金製の熱交換器を非腐食性フ
ラックスを用いてろう付して作製した熱交換器に関する
。
〔発明の背景〕
熱又換器は、例えばルームエアコン、冷Ｍ、庫、カーエ
アコン等に用いられ、流体の接朋面倒ケ太きくした金属
性の流路の中葡、冷却媒体又は熱媒体として流体が流れ
るものである。流体の接触而積を大きくするために流路
を形成する金属の形状は複雑なものとなる。流体の接触
面積を大きくするためのフィンとチューブからなる熱交
換器では、フィンに設けられた穴や溝に対してチューブ
を配置し、チューブを機械力によシ拡管することによっ
てチューブとフィンとを接触固定させる。またチューブ
とチューブとの接続は、予め加工成形されたＵ型チュー
ブを、フィンに固定されたチューブの端部に連結し、そ
の連結部分をトーチろう付に使用するフラックスは塩化
物系であった。
このようにフィンとチューブからなる熱変換器はまずフ
ィンとチューブを機械的に接続固定させ、このチューブ
とＵ型チューブのろう付’に行５２段階の接続によシ作
製されている、機械的接続は微視的に見ればフィン及び
チューブの夫々の材料の酸化皮膜同志が接触しているこ
とになり、フィンとチューブとの間の熱伝達が低下する
。
また熱交換５？作製した後の運搬、熱交換器の運転中の
振動及び熱サイクル等によって機械的接続によるフィン
とチューブとの連結部分に間隙が生じやすく、この結果
熱伝達は著しく低下する欠点がある。更にはコルゲート
形熱変換器等において耐食性を必要とする場合には、Ｚ
ｎＣ７２を添加した７ラツクスが用いられているが、コ
ルゲート型熱交換器等には祷雑形状のフィンが用いられ
ているためろう付部の洗飴、酸洗と工程も多い上に、残
留ｚｎｃｔｔ　ｅ完全に除去できない欠点ケ有していた
。
このような欠点を解消する目的で用いられる弗化物系の
非腐食性フラックス、すなわちＫＦとＡｔＰｓとを溶融
させて得られるＫｓ　ＡｔＦ’ａとＫＡｌＦ３　゛の化
合物からなるフラックスの製造法が米国特許第３９５１
３２８号に提案されている。このような弗化物系の非腐
食性フラックスは吸湿性が小さいのでろう付部被接合面
に残る残漬フラックスの除去を必要としない利点がある
。しがし、残渣７ラツクスには腐食性成分はないが、熱
交換器の針孔食性の面では改善の金地があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、熱伝導率が高く耐孔食性に優れ、製作
工程を簡略にすることができる熱交換器紫提供すること
にある。
〔発明の概要〕
本発明者らはフィンとチューブの少なくとも一方をろう
材ケクラツドしたプレージングシートによって形成して
非腐食性の７ラツクスを用いてろう付する際に、非腐食
性スラックスが腐食抑制金属皮膜を形成しうる金属成分
を含有すると熱効率、耐孔食性等に極めて優れた特性を
示すことを見い出した。
本発明の熱交換器は、このような知見に基づいて実現さ
れたものであって、複数の金属部材がろう付されて構成
される熱変換器であって、互いにろう付によって接合さ
れる金属部材の少なくとも一方がろう材をクラッドした
プレージングシートによって形成され、ろう付部又は熱
交換器の全面に腐食抑制金属皮Ｍ’に形成する非腐食性
の弗化物フラックスを塗布されてろう付されていること
を特徴とする。
本発明において、フィンやチューブ等の熱交換器を構成
する金属部材は、Ａｔを主とするが、接続すべき金属部
材の一方’ｋＡ７とし、他方をｃｕ。
Ｔｉ及びｐｅ基から選ばれたものとしてもよい。
そして、接続すべき金屑部材の少なくとも一方は、表面
にろう材をクラッドしたプレージングシートによシ形成
される。
これらの金属部材のろう付に用いられるフラックスは腐
食抑制金属皮膜を形成しうる金属成分金倉む非腐食側の
弗化物スラックスである。このような弗化物７ラツクス
としてフィンやチューブ等の部材を構成する金属に対し
て卑である金属を含む７ラツクスがよい。フィンやチュ
ーブ等の部材がＡｔで構成される場合、７ラツクス中に
ｚ　ｎｐ。
を含有させると、Ｚｎｌ１＋”、はろう対温度で分解し
、金属Ｚｎがろう付部、あるいは熱変換器全面に被覆さ
れることによってＡｔの耐孔食性ケ向上させるものであ
る。ＺｎはＡｔに対して卑でめシ、周囲の腐食環境に対
して犠牲的に腐食されるためＡｔを保護することができ
る。またｚ、ｎＦ２の他に８ｎＦｗも同様な効果を有す
る。
’ｌ”Ｆｚ　ｋ含むフラックスとして、特にＫＦ−ＡＬ
Ｆｓ　Ｚ　ｎ　Ｆ　ｅ　Ｘはに、Ｆ−ｈｔＦ’３　Ｚｎ
Ｆｍ　ＬｉＦ等を含有するフラックスが熱効率、針孔食
性等に優れている。
本発明においで、Ｋ　Ｆ、ＡＡＦ３１ＺｎＦ２の成分範
囲は、重量で２５〜４０％ＫＦ、３８〜５４チＡＬＦａ
、３〜３０　％　ＺｎＦｚが良好であり、更にＬｉＦ、
ＮａＦ、ＭｇＦ、ＣａＦから選んだ少なくとも１種以上
を０．５〜９％添加しても有効でｂる。
ＬｉＦ、ＮａＦ、ム４ｇＦおよびＣａＦはろつ１寸時６
７６れ性全向上させろう付性を上けるのに有効であるが
、それらの泳加遺が重量で０，５φよりも少ないとＫｆ
Ｓれ性の向上に十分でなく、一方９％會超えると融点が
上がりすきる。フラックスの成分範囲として、特に１１
１値で３２〜３６−ＫＦ、４４〜５０％ＡｔＦ’３．７
〜１５％ＺｆｌＦｚ及び３〜６％ＬｉＦとした７ラツク
スの場合は６００Ｃ以下で溶融し、ろう付温度で著しく
活性化し好ｉしい。
またＮａｐ、ｆｖＩｇｌｉ”、ＣａＦの添加化合物は１
〜２％の範囲が特に好ましい。
このような組成を有する弗化物フラックスは行程な方法
で製造される。例えば所定組成となるように配合された
Ｋ　Ｆ　、　ＡｔＦｓ　、　ＺｎＦ”ｚ及び添加組成の
混合物を溶融後、冷却、固化させ°粉砕する方法が採用
可能である。またＫ　Ｆ”とＡ　ｔＦ３をあらかじめ溶
融した後、冷却固化させて粉砕したものと、ＺｎＦ’２
とＬｉＦをあらかじめ浴１以した後、冷却固化させて粉
砕したものと？混合する方法、更にはＫＦ　、　ＡｔＦ
ａ　、　Ｚ”Ｆ２及びＬｉｐ＊水の中で（覚拌してクリ
ーム状とし、乾燥して粉末とする方法等も採用可能であ
る。配合時の原料すなわちＫ　Ｐ’　。
ｋＬＦｓ　＋　Ｚ”Ｆｚ及びＬｉＦ′ｆｆ：使用した場
合、作製される弗化物７ラツクスの結晶構造は次のよう
になる。４者の成分を溶融して作製した粉末にはＩ（３
Ｚｎ２　Ｆ？　＋　ＫＡｌＦ４　、１’、ｓ　Ａ／Ｊ’
ｓ　、及びに２　Ｌ　ｉ　Ａ　＃Ｆ６等の化合物、また
ＫＦとＡ　Ｉ　Ｆａケ浴融したものとＺｎＦ２およびＬ
ＩＦをあらかじめ溶融したものと？攪拌混合した粉末に
はＫＡｌＦ３．　ｉ＜ｓ　Ａ’ｔＦ６ｒＺｎＦ２．Ｌ？
Ｆ等の化合物、更には４者の成分を水の中で撹拌しクリ
ーム状とし、乾燥した粉末にｖ＞Ｋ３ＡｊａＦ、、　Ｋ
２　ＬｉＡｔＦｌ、、　ＫＺｎＦ３．　ＺｎＦｚ　ｌＫ
Ｆ及びＬｉＦ３等の化合物が含有される。これら〜 の化合物は吸湿性が著しく低く、この特性は水分に対す
る耐腐食性金一層向上させる効果がおる。
これらのいずれかの方法で作製した弗化物フラックス忙
、フィンとチューブによって構成された熱変換器の全面
又は接続部に対して、重量比で６〜３０％濃度の水浴液
を塗布し、十分乾燥して水分を除去した後、露点’１−
１５Ｃ以下に調整した非酸化性ガス雰囲気の電気炉でろ
う付するとろう付性に優れた熱効率の高い熱交換器が得
られる。
ここでろう付写囲気の露点とフラックス濃度とは相関が
あシ、夫々の値は十分なろう付金有する範囲とすべきで
βる。フラックス全所定濃肛の水溶液として用いるのは
、熱交換器の表面に必ｇ量の犠牲的皮Ｎ’を形成するこ
と、価格が安価になるとと並びにろう付の仕上が９がき
れいになること等の利点が得られるためであるうこのよ
うにしてフラックス？塗布し、ろう付した後の熱交換器
の表面にｔｌＩ（ｚ　ＬｉＡｔＦ６　、　ＫＡｊａＦ４
　、　Ｚ　ｎおよびｚｎｕ等の化合物が認められた。
〔発明の実施例〕
実施例１ フィンとチューブから構成される熱交換器の実施例につ
いて第１図に従って述べる。複数枚の板体であるフィン
１には、各々、孔が穿けられてあり、これらの孔に各チ
ューブ２が挿入され接続されている。チューブ２の端部
においては各チューブ２を接続するためのＵ型チューブ
３が連結されている。フィンｌ及びＵ型チューフ３１″
：ｉ、Ａｔ’に主とする心材４０表面にｈｔ−ｓｉ系の
ろう材５奮クラッドしたプレージングシートによって形
成されている。フィンＨｊ：心材’ｋＡ３００３．ろう
材をＡ４３４３とし、寸法が４０°Ｘ　６０　Ｘ　Ｏ，
２節でろシ、チューブ２はＡ１０５０で寸法が８φ×１
閣、Ｉであシ、Ｕ型チューブ３は心材をＡ１０５０．ろ
う朋゛をＡ４３４３とするものである。これら各金属部
材全組合せたものを、フラックス濃度６〜３０嗟（重量
比）の水溶液に浸漬し、その後乾燥して水分を蒸発させ
た。続いてＮ２ガスの露点を一１５Ｃ以下とした電気炉
で６１５Ｃに加熱してろう付した。なおここで使用した
フラックスは重量で３７％１ぐＦ、４９％Ａ７Ｆ３．１
４％ＺｎＦ２組成のものである。
実す他側２ 他の形状の熱交換器として、フィンとチューブから桟成
される熱ｙ換器の実施例について第２図に示す。このよ
うな形状の熱交換器？コルゲート型熱父換器と呼んでい
る。すなわち偏平チューブ６と偏平チューブ６との間に
フィン７が配置され各々の接；・圧点が接続されること
になる。フィン７は、Ａｔ盆主とする心材（Ａ３００３
）８の表面にｈｔ−ｓｒ系のろう材（Ａ４３４３）９を
クラッドしたプレージングシートによって形成され、寸
法が５０Ｘ０．１７（−１而、フィン長：２０曜１）で
らシ、偏平チューブ６はＡ１０５０で寸法が、５０×４
穴×１（断面）のものである。そしてこれら各金属部制
？！：３段に組合せたものケ、フラックス礫度６〜３０
％（重量比）の水溶液に浸漬し、その後乾燥して水分を
蒸発させた。続いてＮ２ガスの縛点を一１５Ｃ以下とし
た′電気炉で６１５Ｃに加熱してろう付した。なおここ
で使用したフラックスは重量で３４％ＫＦ、４６チＡｔ
Ｆ３．１４　％ＺｎＦ＋　、６％ＬｉＦ組成したもので
ある。
複た、比較例として、実施例１で用いたものと同じ形状
の熱交＠器であって、フィン拉びチューブの材ｊＸＶＸ
、共にプレージングシートが形成されていないＡ１０５
０であり、チューブ同志の接続は塩化物スラックスを用
いてトーチろう付した熱交換器（比較例１）、並びに実
施例１で用いたものと同じ形状、同じ材質（プレージン
グシート使用）であり、異なる点は使用したスラックス
が電位で４６％ＫＦ　、　５４　％　ＡｔＦ３組成であ
るものを炉中ろう付によって製作した熱交換器（１６較
例２）について比較試験した。
フィンとチューブをろう付したものについては、接触箇
所に形成される隅肉の出来具合でろう付性を判定し、ま
た腐食試験はＪ　Ｉ　８　Ｈ８６０１のキャス試験で１
５′θ時間に亘って行った。
フラックス濃度とガスの露点ケ変化させたときろう付性
、並びに腐食抑制域の有無を第１表に示す。腐食抑制域
とは例えばステンレス鋼等に見られる不動態域にｔｈぼ
相当するものであって、腐食の進行が著しく減衰される
皮膜が形成されること全意味する。この測定は３％Ｎａ
Ｃ１水溶液中で行ったものである。なお試験片は熱交換
器の一部を切シ出して当てた。
第　１　表 ろう付性 △　フィレット形成やや不良 ○　〃　良好 腐食抑制域の有無 ×　腐食抑制域形成されない △　〃　わずかに形成される。
Ｏ〃　形成される。
その結果、フラックス＃　’ｒＬ　６　’ｉ’の場合、
ガスの露点−１５Ｃ以下でろう付性に俊れる。この結果
は比較例とほぼ［ｉコ」イ示である。しかしながら耐孔
食性の予測に実績がおる禍食抑制域については比較例の
ろうイ＝Ｊ法ではフラックス濃度及び炉内の露点全下げ
ても形成されない。それに対し本発明の実々（５例１及
び実施例２共に７シツクス濃度１０％、炉内の露点−３
０Ｃで腐食抑制域が形成され、耐孔食性に優れることが
期待される。
熱効率ケ熱伝辱度の値よシ推側するため、熱伝導度（ｃ
ａ　ｌ　／　ｃｔＡ／　ｃｍ／　ｓｅｃ／　’Ｃ）　ｋ
測定した。試料は各腐食時間（１１）で取り出して、各
々１枚ずつフィンケ切り出した。使用した試料は第１表
の１６３と比較例１の熱交換器であって、測定なそれぞ
れの熱交換器から授取した１２ケの試料の値である。測
定結果を第３図に示す。比較例１の熱交換器は初期から
れずかに熱伝導度が低く、腐食時りが長くなるに従って
低くなる。それに比較して実施例１の屋３の熱交換器は
初期値より茜＜、腐食時間を長くしても変化が少なく、
腐食の程度が小さいことがわかる。この結果から本発明
の熱交換器が熱効率に優れていることば明らかである。
また腐食試験１５０１１におけるチューブの孔食深さな
、比較例１のもので’ｒｌ　Ｏ，８〜１．　Ｏｒｒｕｎ
、第１表の比較例２の試料Ａ８のものでは０．７〜ｏ９
闘と深かったのに対し、第１表の実施例１の試料馬３お
よび試料扁６ではいずれも全体腐食の形態全庁し、わず
かに０．１〜０．３咽と浅かった。この結果から分かる
ように本発明の熱交換器は耐孔食性にすぐれていること
が明らかとなった。
本実施例における弗化物７ラツクスの塗布の方法μ、弗
化物７ラツクスの水溶液に金属部材ｋｆ漬して行うもの
であるため、熱交換器全体のろう伺が一体的にでき、量
産が可能となる。本発明において、このような浸漬の他
の７ラツクスの水浴液の吹付法やハケ等による塗布法ケ
適用することもできる。
また本発明の熱交換器は第１図および第２図に示す構成
に限らず、第４図〜第６図に示すような構成の熱交換に
も適用できる。第４図〜第６図において、整列され、多
数の孔が穿たれた矩形状の板状のフィン１１にＵ字型の
チューブ１２が多数本挿入固定された熱交換器となって
いる。なお図中１３は板状のフィン１１間ケ所定の間隙
？もって離間させるための突起部である。更に本発明は
多数の畑い金属板の間隙によって流体流路を形成するタ
イプの熱交換器にも適用できる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、熱交換器全体のろう付が
一体的にでき、ろう何部に間隙ができにくく、かつろう
イ」部の表面には腐食抑制ケ有する皮膜が形成されるの
で熱伝導率と耐孔食性に優れる。
更にはろう何時に塩化物フラックス全使用しないためろ
う付部の洗浄等の工程が不要となる。
【図面の簡単な説明】
第１図（ａ）は本発明の第１英施例に係る熱交換器の縦
断面図、第１図（ｂ）は第１図Ｃａ）のＡ部拡大図、第
１図（（Ｊは第１図Ｃａ）のＢ部拡大図、第２図（ａ）
は第２実施例に係る熱交換器の斜視図、第２図（りは第
２図（ａ）のＣ部拡大図、第３図は実施例と従来例との
熱又換器の比較実験の結果を表わすグラフ、第４図は本
発明の第３実施例に係る熱交換器の一部縦断１図、第５
因は第４図の熱交換器の全体斜視図、第６図は第４図の
安部拡大斜視図である。 ｌ・・・フィン、２・・・チューブ、３・・・Ｕ型チュ
ーブ、４・・・心材、５・・・ろう材、６・・・チュー
乙　７・・フィン、８・・・心材、９・・・ろう拐、１
１・・・フィン、１２・・・Ｕ型チューブ。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 茅　Ｉ　固 （リ　（幻　（０） 第２　固 築３　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、複数の全域部材がろう付されて構成される熱交換器
    であって、互いにろう付によって接合される金一部材の
    少なくとも一方がろう材ケクラツドしたプレージングシ
    ートによって形成され、ろう付部又μ熱父換器の全面に
    属食抑制金属皮膜を形成する非腐食性の弗化物フラック
    ス？塗布されて形成されていること全特徴とする熱交換
    器。 ２　前記金属部付が、フィンとチューブと０字チューブ
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    熱交換器。 ３、互いにろう付によって接合される金属部材の少なく
    とも一方がＡ７であり、他方がＡ７．　Ｃｕ。 ＴＩおよびＦｅ基から選ばれた１つり材料がらなろこと
    全特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 ４、前記弗化物フラックスがＺｆｌＦ２に含有すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。 ５、　前記弗化物フラックスは重量で２５〜４０チＫＦ
    、３８〜５４％ＡＬＦｇ、３〜３０％Ｚ　ｎ　Ｆ　２か
    ら成る特許請求の範囲第１項記４Ｒの熱交換器。 ６、弗化物７ラツクスは重量で２５〜４ｏチＫＦ、３８
    〜５４Ｉ％ｆｉ、ｔＦ３．３〜３０　％　Ｚｎ１（”２
    及びｌｉ　＋　Ｆ　。 ＮａＦ、　ＭｇＦ、ＣａＦから選んだ少なくとも１棟以
    上を０．５〜９チ有するも許請求の範囲第１項記載の熱
    交換器。
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