JPS6231062B2 - - Google Patents
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- JPS6231062B2 JPS6231062B2 JP4297384A JP4297384A JPS6231062B2 JP S6231062 B2 JPS6231062 B2 JP S6231062B2 JP 4297384 A JP4297384 A JP 4297384A JP 4297384 A JP4297384 A JP 4297384A JP S6231062 B2 JPS6231062 B2 JP S6231062B2
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Description
本発明は、ろう付け接合により組立てた、熱交
換特性、すなわち熱交換率の優れたアルミニウム
合金製熱交換器に関するもので、特にフインの熱
伝導性を高め、熱交換性能を向上させた熱交換器
に関する。 ろう付け接合を採用したアルミニウム製熱交換
器は、例えばフレオン等の冷媒を通す通路と熱を
放散するフインとからなり、自動車用、航空機用
などに幅広く用いられている。 従来、このようなろう付けによるアルミニウム
熱交換器のフインには、Al−Mn系合金、例えば
3003合金（Al−0.15wt％Cu−1.1wt％Mn〔以下
wt％を単に％と略記〕）又は3203合金（Al−1.1
％Mn）を芯材として、その両面にAl−Si合金ろ
う材、例えば4343合金（Al−7.5％Si）又は4045
合金（Al−10％Si）等、又はAl−Si−Mg合金ろ
う材、例えば4004合金（Al−10％Si−1.5％Mg）
等を、両面にクラツドした厚さ0.1〜0.2mmの薄
板、いわゆるブレージングシートが使用されてい
る。 しかしながら、フインにおける芯材のAl−Mn
系合金は、熱伝導性が必ずしも最良とはいえず、
熱交換器の性能を高めるためにフインの熱伝導性
向上が要求されている。特に近年自動車用熱交換
器では、省資源及び省エネルギーを目指し、重量
軽減や小型化の方向にあり、フインの薄肉化、熱
交換器の性能向上、すなわち熱交換率の向上が求
められている。 こうした熱交換器のフインに要求される品質特
性としては、第１にろう付け接合の際に、フイン
が座屈しないこと、第２に、必要に応じてチユー
ブを保護するため、犠牲陽極効果を有すること、
第３にフインの熱伝導性が良いこと等である。 本発明はこのような事情に鑑み種々検討の結果
なされたもので、Fe0.2wt％以下、Si0.1wt％以
下で、Zr0.01〜0.3wt％、Zn0.05〜1.0wt％を含
み、残部がAl及び不可避不純物よりなるAl合金
を芯材とし、Al−Si系合金を皮材とするブレージ
ングシートのフインと、このフインより電位の貴
なAl合金よりなるチユーブとを接合してなるこ
とを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器を提
供するものである。 本発明の熱交換器は、従来のAl−Mn系合金を
芯材としたフインに代えて、耐座屈性を損なうこ
となく、熱伝導性を大幅に向上したフインを用い
ることにより、熱交換特性を大幅に向上させたも
のである。 以下に本発明の熱交換器に用いるブレージング
シートのフイン中の芯材Al合金について各成分
の作用、意義を説明する。 Fe、Siは熱伝導性と、結晶粒度に影響する。
Fe0.2％以下、Si0.1％以下に限定した理由は、
Fe、Si共上記範囲を超えると熱伝導性を低下さ
せるばかりでなくろう付け直前の再結晶粒が小さ
くなり、ろうが拡散しやすくなるため、フインが
座屈する現象が起るからである。 Zrの添加は、再結晶温度を高くし、ろう付け直
前の結晶粒を大きくしてろうの拡散を最小限に
し、それによつてフインの座屈を防ぐ効果を有す
る。その添加量を0.01〜0.3％としたのは、0.01％
未満では、フインの耐座屈性向上が期待できず、
0.3％を超えると粗大な金属間化合物を生成し塑
性加工性を低下させるばかりでなく、熱伝導性を
も低下させるからである。 Znはフインの電位を下げ、チユーブに対して
犠牲陽極となり、チユーブに孔食が発生するのを
抑制する効果を奏する。Znが、0.05％未満では、
所期の犠牲陽極効果が十分発揮出来ず、1.0％を
超えて添加すると、フインの熱伝導性が低下して
しまう。 なお、その他Cu、Mn、Mg、Cr、Ti等の不可
避不純物は熱伝導性を低下させない程度すなわち
各々0.03％以下にすることが望ましい。 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
より電位な貴なAl合金を用いる。このようなAl
合金としてはJISの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A1050あるいはA1100の純Al系が効果的
である。 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。 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ント
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ル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。 実施例 通常の溶解法により、第１表に示す組成のAl
合金を溶製、鋳造した。次いで、この鋳塊から常
法により圧延用芯材を作成した。なお同表に表示
しないがこれらのAl合金はいずれも不可避の不
純物としてCu0.02％以下（従来例22のみ0.15
％）、Ti0.03％以下、Mn0.03％以下（従来例21、
22のみ1.1％）を含んでいる。 次にこの芯材の両面にJIS BA4045合金板（Al
−10％Si）を片面当り約10％の比率でクラツド
し、常法により、熱間圧延、続いて冷間圧延、中
間焼鈍さらに冷間圧延により、厚さ0.16mmのブレ
ージングシート（半硬質）を試作した。これらの
フイン用ブレージングシート（0.16mm厚、幅100
mm）について、ろう付け温度に加熱（600℃、３
分）後の導電率（IACS％）を測定した。この結
果を同表に併記し、熱伝導性を評価した。 また、これらフイン材（0.16mm厚、幅100mm）
をコルゲート加工しこれを、熱間押出で作つた
JIS A1050の多穴偏平チユーブ（肉厚0.8mm、幅
100mm）を蛇行状に曲げ加工したものと、第３図
ロのように組み合せて治具で固定し、N2ガス雰
囲気中、610℃で、フラツクスとしてフルオロア
ルミン酸カリウム錯塩（KAlF4−K3AlF6）を少量
用いて、ろう付けを行つた。こうしてエバポレー
ターを試作した。 耐座屈性試験は、ろう付け時のフインの耐座屈
性を調べ、その結果を同表に記した。評価は、使
用に耐えない程変形したものを不良とした。 熱交換特性（冷房能力）は、風量350m3／Hrと
し、JIS Ｄ 1618（自動車用冷房機試験方法）に
準じて行つた。 また耐食性については、CASS試験を720時間
行い、チユーブに発生した孔食深さを測定した。
最大孔食深さを同表に併記した。0.1mm以下が耐
食性良好である。なお、本発明熱交換器の限定範
囲外の比較例と従来例についても同様に試験し、
その結果を同表に示した。
換特性、すなわち熱交換率の優れたアルミニウム
合金製熱交換器に関するもので、特にフインの熱
伝導性を高め、熱交換性能を向上させた熱交換器
に関する。 ろう付け接合を採用したアルミニウム製熱交換
器は、例えばフレオン等の冷媒を通す通路と熱を
放散するフインとからなり、自動車用、航空機用
などに幅広く用いられている。 従来、このようなろう付けによるアルミニウム
熱交換器のフインには、Al−Mn系合金、例えば
3003合金（Al−0.15wt％Cu−1.1wt％Mn〔以下
wt％を単に％と略記〕）又は3203合金（Al−1.1
％Mn）を芯材として、その両面にAl−Si合金ろ
う材、例えば4343合金（Al−7.5％Si）又は4045
合金（Al−10％Si）等、又はAl−Si−Mg合金ろ
う材、例えば4004合金（Al−10％Si−1.5％Mg）
等を、両面にクラツドした厚さ0.1〜0.2mmの薄
板、いわゆるブレージングシートが使用されてい
る。 しかしながら、フインにおける芯材のAl−Mn
系合金は、熱伝導性が必ずしも最良とはいえず、
熱交換器の性能を高めるためにフインの熱伝導性
向上が要求されている。特に近年自動車用熱交換
器では、省資源及び省エネルギーを目指し、重量
軽減や小型化の方向にあり、フインの薄肉化、熱
交換器の性能向上、すなわち熱交換率の向上が求
められている。 こうした熱交換器のフインに要求される品質特
性としては、第１にろう付け接合の際に、フイン
が座屈しないこと、第２に、必要に応じてチユー
ブを保護するため、犠牲陽極効果を有すること、
第３にフインの熱伝導性が良いこと等である。 本発明はこのような事情に鑑み種々検討の結果
なされたもので、Fe0.2wt％以下、Si0.1wt％以
下で、Zr0.01〜0.3wt％、Zn0.05〜1.0wt％を含
み、残部がAl及び不可避不純物よりなるAl合金
を芯材とし、Al−Si系合金を皮材とするブレージ
ングシートのフインと、このフインより電位の貴
なAl合金よりなるチユーブとを接合してなるこ
とを特徴とするアルミニウム合金製熱交換器を提
供するものである。 本発明の熱交換器は、従来のAl−Mn系合金を
芯材としたフインに代えて、耐座屈性を損なうこ
となく、熱伝導性を大幅に向上したフインを用い
ることにより、熱交換特性を大幅に向上させたも
のである。 以下に本発明の熱交換器に用いるブレージング
シートのフイン中の芯材Al合金について各成分
の作用、意義を説明する。 Fe、Siは熱伝導性と、結晶粒度に影響する。
Fe0.2％以下、Si0.1％以下に限定した理由は、
Fe、Si共上記範囲を超えると熱伝導性を低下さ
せるばかりでなくろう付け直前の再結晶粒が小さ
くなり、ろうが拡散しやすくなるため、フインが
座屈する現象が起るからである。 Zrの添加は、再結晶温度を高くし、ろう付け直
前の結晶粒を大きくしてろうの拡散を最小限に
し、それによつてフインの座屈を防ぐ効果を有す
る。その添加量を0.01〜0.3％としたのは、0.01％
未満では、フインの耐座屈性向上が期待できず、
0.3％を超えると粗大な金属間化合物を生成し塑
性加工性を低下させるばかりでなく、熱伝導性を
も低下させるからである。 Znはフインの電位を下げ、チユーブに対して
犠牲陽極となり、チユーブに孔食が発生するのを
抑制する効果を奏する。Znが、0.05％未満では、
所期の犠牲陽極効果が十分発揮出来ず、1.0％を
超えて添加すると、フインの熱伝導性が低下して
しまう。 なお、その他Cu、Mn、Mg、Cr、Ti等の不可
避不純物は熱伝導性を低下させない程度すなわち
各々0.03％以下にすることが望ましい。 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
より電位な貴なAl合金を用いる。このようなAl
合金としてはJISの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A1050あるいはA1100の純Al系が効果的
である。 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。 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ント
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ル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。 実施例 通常の溶解法により、第１表に示す組成のAl
合金を溶製、鋳造した。次いで、この鋳塊から常
法により圧延用芯材を作成した。なお同表に表示
しないがこれらのAl合金はいずれも不可避の不
純物としてCu0.02％以下（従来例22のみ0.15
％）、Ti0.03％以下、Mn0.03％以下（従来例21、
22のみ1.1％）を含んでいる。 次にこの芯材の両面にJIS BA4045合金板（Al
−10％Si）を片面当り約10％の比率でクラツド
し、常法により、熱間圧延、続いて冷間圧延、中
間焼鈍さらに冷間圧延により、厚さ0.16mmのブレ
ージングシート（半硬質）を試作した。これらの
フイン用ブレージングシート（0.16mm厚、幅100
mm）について、ろう付け温度に加熱（600℃、３
分）後の導電率（IACS％）を測定した。この結
果を同表に併記し、熱伝導性を評価した。 また、これらフイン材（0.16mm厚、幅100mm）
をコルゲート加工しこれを、熱間押出で作つた
JIS A1050の多穴偏平チユーブ（肉厚0.8mm、幅
100mm）を蛇行状に曲げ加工したものと、第３図
ロのように組み合せて治具で固定し、N2ガス雰
囲気中、610℃で、フラツクスとしてフルオロア
ルミン酸カリウム錯塩（KAlF4−K3AlF6）を少量
用いて、ろう付けを行つた。こうしてエバポレー
ターを試作した。 耐座屈性試験は、ろう付け時のフインの耐座屈
性を調べ、その結果を同表に記した。評価は、使
用に耐えない程変形したものを不良とした。 熱交換特性（冷房能力）は、風量350m3／Hrと
し、JIS Ｄ 1618（自動車用冷房機試験方法）に
準じて行つた。 また耐食性については、CASS試験を720時間
行い、チユーブに発生した孔食深さを測定した。
最大孔食深さを同表に併記した。0.1mm以下が耐
食性良好である。なお、本発明熱交換器の限定範
囲外の比較例と従来例についても同様に試験し、
その結果を同表に示した。
【表】
【表】
上記表の結果から判るように本発明による熱交
換器No.１〜13は、フインの導電率がいずれも50％
以上で、従来品No.21、22に比べて、導電率が25％
以上向上する。また熱交換器コアーでの冷房能力
もすべて3900Kcal／Hr以上で従来品よりも約９
％以上向上する。またフインの座屈もなく、さら
にチユーブに対して良好な犠牲陽極効果を有し、
孔食深さはいずれも0.1mm以下で、従来品に比べ
て数倍以上の耐久性を有する。なお比較例中、No.
14〜No.16、No.18、No.20はフインの導電率が50％以
下で、冷房能力も従来品とほとんど変らない。No.
17はフインが座屈を起し、No.19はチユーブに深い
孔食を発生するなど、いずれかの品質項目が目標
値を下回つた。 このように本発明のアルミニウム合金製熱交換
器は熱交換特性が優れるばかりでなく、フインの
耐座屈性の保持下で耐孔性が向上しており、省資
源、省エネルギー型熱交換器として極めて優れ
る。
換器No.１〜13は、フインの導電率がいずれも50％
以上で、従来品No.21、22に比べて、導電率が25％
以上向上する。また熱交換器コアーでの冷房能力
もすべて3900Kcal／Hr以上で従来品よりも約９
％以上向上する。またフインの座屈もなく、さら
にチユーブに対して良好な犠牲陽極効果を有し、
孔食深さはいずれも0.1mm以下で、従来品に比べ
て数倍以上の耐久性を有する。なお比較例中、No.
14〜No.16、No.18、No.20はフインの導電率が50％以
下で、冷房能力も従来品とほとんど変らない。No.
17はフインが座屈を起し、No.19はチユーブに深い
孔食を発生するなど、いずれかの品質項目が目標
値を下回つた。 このように本発明のアルミニウム合金製熱交換
器は熱交換特性が優れるばかりでなく、フインの
耐座屈性の保持下で耐孔性が向上しており、省資
源、省エネルギー型熱交換器として極めて優れ
る。
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。
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 (1)
- １ Fe0.2wt％以下、Si0.1wt％以下で、Zr0.01〜
0.3wt％、Zn0.05〜1.0wt％を含み、残部がAl及び
不可避不純物よりなる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シートのフイ
ンと、このフインより電位の貴なAl合金よりな
るチユーブとを接合してなることを特徴とするア
ルミニウム合金製熱交換器。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297384A JPS60187655A (ja) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | アルミニウム合金製熱交換器 |
| AU39033/85A AU582139B2 (en) | 1984-03-06 | 1985-02-21 | Aluminum and aluminum alloy for fin and heat exchanger using same |
| US06/706,140 US4749627A (en) | 1984-03-06 | 1985-02-27 | Brazing sheet and heat exchanger using same |
| DE19853507956 DE3507956A1 (de) | 1984-03-06 | 1985-03-06 | Aluminium und aluminiumlegierung fuer kuehlrippen und waermeaustauscher unter ihrer verwendung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4297384A JPS60187655A (ja) | 1984-03-08 | 1984-03-08 | アルミニウム合金製熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60187655A JPS60187655A (ja) | 1985-09-25 |
| JPS6231062B2 true JPS6231062B2 (ja) | 1987-07-06 |
Family
ID=12650978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4297384A Granted JPS60187655A (ja) | 1984-03-06 | 1984-03-08 | アルミニウム合金製熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60187655A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01217150A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱交換装置およびその製造方法 |
| JP3196961B2 (ja) * | 1989-03-10 | 2001-08-06 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金フィン材 |
-
1984
- 1984-03-08 JP JP4297384A patent/JPS60187655A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60187655A (ja) | 1985-09-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |