JPS62161465A

JPS62161465A - 熱交換器

Info

Publication number: JPS62161465A
Application number: JP351686A
Authority: JP
Inventors: Masazo Asano; 雅三麻野; Ken Toma; 当摩　建; Hajime Kudo; 元工藤; Isao Takeuchi; 竹内　庸
Original assignee: Mitsubishi Aluminum Co Ltd
Current assignee: MA Aluminum Corp
Priority date: 1986-01-13
Filing date: 1986-01-13
Publication date: 1987-07-17
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPH0677819B2

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、熱交換器に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

例えば、自動車又はその他各種の機器に用いられている
熱交換器として、その軽量性及び良好な熱伝導性の観点
より、アルミニウム又はアルミニウム合金（以下単にア
ルミニウム）材料よリナル押出扁平多穴管に、アルミニ
ウム材料よりなるフィンをＡｔ−５ｉ又はＡｔ−５１−
Ｍｇ合金等のろう材によって接合したものが提案されて
いる。

しかし、上記提案の熱交換器には、材料の変形とか、へ
たり等の問題点が、又、風圧等によってフィンが変形す
る等の問題点があると指摘されている。

又、熱交換器は、耐食性に富むことが必須の要件であり
、この為アルミニウム材料よりなる押出扁平多穴管の表
面にＡｔ−Ｚｎ合金の犠牲陽極材を貼り合わせたり、Ｚ
ロメツキ膜を設けることが提案されている。

ところが、押出扁平多穴管の表面＆ζＺｎ膜が設けられ
ていても、従来の熱交換器の耐食性は充分なものでない
と指摘されている。

〔発明の開示〕

本発明者は、前記の問題点に対する研究を押“し進めた
結果、熱交換器を構成する材料の変形やへたりの問題の
原因は、押出扁平多穴管とフィンとのろう寸時の温度が
約５７０〜６２０℃といったように高温になっているか
らであることを見い出し、又、押出扁平多穴管の表面に
犠牲陽極材としてのＺｎ膜が設けられていても、押出扁
平多穴管とフインとのろう寸時の温度が上記のように高
い為、ろう付によってＺｎが押出扁平多穴管の肉厚方向
において約１００〜２００　ｐｍの深さまで拡散してし
まい、この結果本来の犠牲陽極効果を発揮できず、耐食
性が不充分であることに気付いた。

そこで、本発明者は、ろう付の作業温度が低く、かつＺ
ｎが析出する例えばＺｎ（、ｔｔを用いる反応はんだ付
手段によって押出扁平多穴管とフィンとを接合組立てた
熱交換器は、作業温度が低温であることから、材料の変
形やへたりの問題を解決できると共に、反応はんだ付に
よって析出しなＺｎが熱交換器の材料を構成するＡｔよ
りも電気化学的に卑であることから、押出扁平多穴管の
表面にＺｎ膜が設けられていなくても耐食性が充分に確
保できるであろうとの確信を得、このような発想に基い
て、半速、表面にＺｎ膜が設けられてない押出扁平多穴
管とフィンとをＺｎＣ４ｚ　　を用いる反応はんだ付に
よって接合した熱交換器を試作してみた。

ところが、この試作になる熱交換器は、予想に反し、満
足できないものであった。

本発明者は、かかる原因についての研究を進めた結果、
ＺｎＣ４２を用いる反応はんだ付手段によって構成され
る熱交換器は、その作業温度が低いことから、材料の変
形やへたりの問題はなくなるものの、押出扁平多穴管と
フィンとの接合部に析出したＺｎは、犠牲陽極として働
く為、実用に供された場合に消耗が激しく、比較的短期
間のうちに溶解しつくされ、押出扁平多穴管とフィンと
の接合が確保できすくすり、熱交換性能が低下するので
あることを究明した。

又、Ｚｎ膜ムを用いる反応はんだ付によって余剰のＺｎ
が押出扁平多穴管の表面に不均一に付着し、この為押出
扁平多穴管に局部的な腐食が発生して貫通孔が形成され
るようになる等耐食性の面にも問題があることを究明し
たのである。

そして、本発明者は、熱交換器における押出扁平多穴管
とフィンとの接合分離の抑制の研究を進めているうちに
、この接合分離の抑制は、押出扁平多穴管に接合される
フィンの構成材料を勘案することによって達成できるこ
とを見い出し、又、驚くべきことに、これによって同時
に押出扁平多穴管の孔食発生といった問題も解決できる
ようになることを見い出したのである。

又、フィンの変形の問題についても、フィンの構成材料
を勘案することによって解決でき、しかもその際接合分
離の抑制及び押出扁平多穴管の孔食発生防止の効果を犠
牲にしなくてすむことを見い出したのである。

すなわち、このような研究結果より判明したことではあ
るが、フィンの構成材料としてＺｎが約０１３重量％以
上含有されたアルミニウム合金が用いられていると、こ
のものはＺｎを含まないアルミニウムのものよりも電気
化学的に卑なものになるので犠牲陽極的に作用するよう
になり、このフィンの犠牲陽極効果分だけフィンと押出
扁平多穴管との接合部におけるＺｎの溶解が抑制され、
特に、フィンは通常薄肉で表面積が著しく大きい為に極
めて有効な犠牲陽極として働くことが判り、この結果接
合部におけるＺｎの溶解を効果的に抑制でき、押出扁平
多穴管とフィンとの接合分離の問題を解決でき、さらＫ
は押出扁平多穴管の孔食の問題も解決できる″ようにな
ることを見い出したのである。

尚、フィンの構成材料としてＺｎが６．５重量％を越え
て含まれているアルミニウム合金が用いられても上記の
効果が喪失されることはないのであるが、Ｚｎをこれよ
り大巾に含んでいても効果増強程度はそれほどでもなく
、又、あまりに多量のＺｎを含むようになるとフィンへ
の加工性及びフィンを押出扁平多穴管に接合する場合の
ろう付性に問題が起きることより、Ｚｎの含有量は約６
．５重量％以下であることが重要である。

又、フィンの構成材料として約０．３〜６．５重量％の
Ｚｎが含有されるのみでなく、約０．１〜２．２　重量
％のＭｇが含有されていると、フィンと押出扁平多穴管
との接合部の溶解及び押出扁平多穴管の孔食といった問
題点を解決する上述のＺｎの効果を喪失させることなく
、ろう寸前及びろう付後にふ・けるフィンの変形といっ
た問題点を一挙に解決できることを見い出したのである
。

すなわち、研究の途中の段階において、Ｍｇ　が含有さ
れたアルミニウム合金を用いてフィンを構成すれば、こ
のフィンの機械的強度の向上が期待でき、その結果フィ
ンの変形の問題点が解決できるであろうとの啓示を得、
しかもＭｇを添加してもＺｎ含有による上記の効果を喪
失させることもないことを見い出したのである。

尚、フィンの構成材料としてＺｎ及びＭｇが共に必須成
分として用いられるので、Ｍｇを必須成分とする場合の
みよりも機械的強度の向上は一層良い。

又、Ｍｇの含有量が２．２重量％を越、えて多くなりす
ぎると、フィンへの加工性が悪くなり、さらにはフィン
の押出扁平多穴管へのろう付性が低下することより、Ｍ
ｇの含有量を約２．２重量％以下としておくことは重要
である。

さらに、フィンの構成材料として、上記的０．３〜６．
５重量％のＺｎ及び約０．１〜２．２重量％のＭｇのみ
でなく、例えば約０．１〜１重量％のＭｎ、約０．０３
〜０．３重量％のＣｒ、約０．０３〜０．２重量％のＺ
ｎの一種以とが含まれていると、ろう付後の結晶粒の調
整及び再結晶温度−の上昇の観点からより一層望ましい
ものであることがわかった。

本発明は、上記のような研究成果を基にしてなされたも
のであり、アルミニウム又はアルミニウム合金製の管と
、Ｚｎを約０．３〜６．５重量％及びＭｇを約０．１〜
２．２重量％含有するアルミニウム合金製のフィンとを
、例えばＺｎ膜ムのようなＺｎ化合物を用いる反応はん
だ付によって接合した熱交換器を提供するものである。

尚、熱交換器における押出扁平多穴管といった管を、Ｚ
ｎを約０．１〜３重量％含有するアルミニウム合金で構
成したり、又は熱交換媒体、作動流体の通路とな、るこ
の管の表面に約０．２〜１０／Ｊｍ厚のＺｎ膜を設けた
り、さらにはこれらの要件を同時に満たしたものとする
ことによって、熱交換器の耐食性を一層良好ならしめる
ことができる。

〔実施例１〜１５〕第１図（、）　、　（ｂ）は、本発明に係る熱交換器の
１実施例の説明図である。

同図中、１は、表に示す組成のアルミニウム合金を通常
の溶解鋳造法により鋳塊とし、これを均質化処理、固剤
の後熱間圧延で４顛厚の板とし、さらに適宜中間焼鈍を
施しなから冷間圧延を行ない、０．１３ｍｍ厚の薄板と
し、そしてこれを必要に応じてスリット加工した後、コ
ルゲート加工して構成したフィンである。

１ｉ、ＪＩＳ　　Ａ１０５０相当の純アルミニウムから
なる押出扁平多穴管であり、この押出扁平多穴管２の表
面には、必要に応じてＮａＯＨとＺｎＯの混合水溶液を
浴として電解手段により約０．２〜１０μｍ厚のＺｎメ
ッキ膜が設けられている。

そして、上記のように構成されたフィン１と押出扁平多
穴管２とを、図に示す如く組み合わせ、フィン１と押出
扁平多穴管２との間に、Ｚ　ｎ　ＣＬ　２、Ｚｎ粉末、
反応はんだ付を促進する添加物及び有機溶剤からなる混
合フラッフ予混濁液を満たし、そして４２０℃で反応は
んだ付を行ない、熱交換器３を組み立てる。

〔比較例１〜３〕実施例１におけるフィン１のアルミニウム合金の代りに
表に示す組゛成のアルミニウム合金を用いて同様に行な
い、熱交換器を組み立てる。

〔比較例４〕実施例１におけるフィン１のアルミニウム合金の代りに
ＪＩＳ　　Ａ１０５０相当の純アルミニウムを用い、又
、表面に１μｍのＺｎ膜が設けられた押出扁平多穴管２
を用い、そして両者をＡｔ−３ｉ合金のろう材を用いて
６００℃の条件でろう付し、熱交換器を組み立てる。

〔特性〕

フィン１をスリット加工した上記各側の熱交換器につい
て、７２０時間のＣＡＳＳ試験を行なって耐食性を調べ
たので、その結果を表に示す。

又、スリット加工していないフィン材を反応はんだ付工
程の中で焼成し、室温で約１週間経過した後に室温で抗
張力及び０．２％耐力を測定したので、その結果を表に
示す。

・表中、Ｘ印は溶解により分離、Δ印はやや腐食、○印
は腐食がほとんど認められずを示す。

この表かられかるように、Ｚｎを約０．３〜６．５重量
％含むアルミニウム合金でフィンが構成されていると、
フィンと押出扁平多穴管との接合部の耐食性は良く、か
つ押出扁平多穴管の孔食も浅く、耐食性が良いのに対し
、Ｚｎの含有量が極めて少ない比較例のものではフィン
と押出扁平多穴管との接合部が溶解して分離してしまう
等耐食性が悪いものであり、しかも押出扁平多穴管の孔
食深さも深く、耐食性が悪いものである。

尚、実施例２，１３，１４．１５及び比較例２を比べる
ことによって、フィンと押出扁平多穴管とをＺｎＣｔｔ
を用いる反応はんだ付で接合した場合に、フィンを構成
する材料中にＺｎが約０．３〜６．５重量％含有される
のみですく、押出扁平多穴管の表面に約０．２〜１０μ
ｍ厚のＺｎ膜が設けられていると、耐食性が一層向上し
ていることを理解することができる。

又、フィン焼成後の機械的強度の測定かられかるように
、Ｍｇを約０．１〜２．２重量％含むアルミニウム合金
でフィンが構成されていると、このものはろう付後の強
度は高く、従って組み立て作業中における予期せぬ変形
や、風圧による変形に対して極めて強いことが伺える。

〔効果〕

本発明に係る熱交換器は、アルミニウム又はアルミニウ
ム合金製の管と、Ｚｎを約０．３〜６．５重量％及びＭ
ｇを約０．１〜２．２重量％含有するアルミニウム合金
製のフィンとを、Ｚｎ化合物を用いる反応はんだ付によ
って接合したので、軽量でも材料の変形やへたりの問題
が解決されており、特に風圧によってフィンが変形する
といった問題が起きないものであり、耐久性に富み、し
かも熱交換器の組立作業に際してこれら部品の変形とい
った問題が起きないのでそれだけ組立作業能率が良く、
低コストで製造できるようになり、又、フィンと管との
ろう付性も良いものであり、さらにはフィンと管との接
合部が溶解して接合分離といった間ｍ及び管の孔食発生
といった問題を効果的に防止できていて、耐食性に富ん
でいる等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は、本発明に係る熱交換器の
実施例の説明図である。１・・・フィン、２・・・押出扁平多穴管、３・・・熱
交換器。（ａ）（ｂ）第１図手　　続　　補　　正　　書昭和６１年２月３日

Claims

【特許請求の範囲】

　アルミニウム又はアルミニウム合金製の管と、Ｚｎを
約０．３〜６．５重量％及びＭｇを約０．１〜２．２重
量％含有するアルミニウム合金製のフインとを、Ｚｎ化
合物を用いる反応はんだ付によって接合したことを特徴
とする熱交換器。