JP2004330266A

JP2004330266A - Manufacturing method of lamination type heat exchanger

Info

Publication number: JP2004330266A
Application number: JP2003131543A
Authority: JP
Inventors: Taketoshi Toyama; 猛敏外山; Yoshiharu Hasegawa; 義治長谷川; Takashi Hattori; 隆服部
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2003-05-09
Publication date: 2004-11-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of lamination type heat exchanger which does not cause a shrinkage of brazing material in a connection part between a heat exchanger tube and a tank, and can also gives reliable corrosion resistance in the part between a fin end and the tank. <P>SOLUTION: The manufacturing method of the lamination type heat exchanger is related to the aluminum heat exchanger with sacrificial anode effect by zinc on the heat exchanger tube. The heat exchanger tube 12 having heat conductive fins 14 in-between is inserted and connected to a connecting hole on the header tank 16. In this step, the distance S between the fin end and the tank is so apart that the shrinkage of the brazing material does not occur in the connection part between the heat exchanger tube and the tank. Then, the connection part 18 between the heat exchanger tube and the tank is coated with a zinc-containing flux or a mixture of zinc-containing flux and brazing material, and heated to conduct brazing. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサ、エバポレータ、ラジエータ等に適用されるいわゆる積層型熱交換器の製造方法に関する。特に、パラレルフロー型の熱交換器に好適な積層型熱交換器の製造方法に係る発明である。
【０００２】
【従来の技術】
パラレルフロー型の積層型熱交換器は、図１に示すように、チューブ形状（通常、断面扁平）の複数の伝熱管１２と、これらの伝熱管１２の間に接触して介在させる複数の伝熱フィン１４と、伝熱管１２の両端を結合させる一対のへッダタンク１６との各構成要素を備えたものである。
【０００３】
そして、各構成要素間、すなわち、伝熱管１２、伝熱フィン１４及びヘッダタンク１６の各部材の一体化（結合）は、生産的見地からろう付けが一般的である。
【０００４】
他方、これらの素材は、通常、伝熱性および軽量化の見地からアルミニウム（アルミニウム合金を含む。）製とされることが多い。
【０００５】
そして、上記伝熱管１２は、通常、ヘッダタンク１６（通常、１〜２ｍｍ）に比して薄肉（０．２〜０．３ｍｍ）であるため、耐食性を確保する見地から、例えば、伝熱管の表面に亜鉛接触層を形成して犠牲陽極効果による耐食性の付与を行っている（特許文献１〜３等参照）。なお、本来亜鉛は、アルミニウムに比してイオン化傾向が小さい（電極電位が高い。金属としてアルミニウムより貴である。）。ところが、アルミニウムは酸化皮膜を表面に有して、見かけ上、亜鉛より電極電位が高い。したがって、表面亜鉛層が犠牲陽極効果を有することとなる。
【０００６】
上記犠牲陽極効果を付与するための処理は、▲１▼チューブに亜鉛拡散層を形成する亜鉛含有塗膜を形成する、及び、▲２▼伝熱フィンの基材をＺｎ添加アルミニウム合金とする伝熱フィンを使用する、の一方又は双方で行っていた（前記特許文献等参照）。
【０００７】
しかし、上記▲２▼の方法の場合、伝熱フィンとタンク間の距離（以下「伝熱フィン／タンク間距離」）Ｓを短くする（例えば、５ｍｍ以下、望ましくは、２．５
ｍｍ以下）必要があるとされている（特許文献２
【００２８】参照）。
【０００８】
これは、伝熱フィンと伝熱管との接触による犠牲陽極効果の場合、フィン接触点１つで５ｍｍ（好ましくは２．５ｍｍ）の範囲内で耐食性を発揮するためである。
【０００９】
ところが、フィン端／タンク間距離Ｓが短いと、ろう付け時に、タンク／伝熱管結合部１８におけるろう材が引き寄せられて、該伝熱管のタンク根付け部２０にろう引けが発生し易いことを発見した。他方、ろう材のタンク／伝熱管結合部及びフイン／伝熱管結合部への移動により、亜鉛も同時にそれらの結合部側へ引き寄せられ、犠牲陽極効果を付与可能な高濃度亜鉛層を、フィン端／タンク間の伝熱管の表面に形成できない場合があることを発見した。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３５１０６２公報
【特許文献２】
特開平９−２０３５９７号公報
【特許文献３】
特開昭６１−２０２７７２号公報
【００１１】
【発明の課題】
本発明は、上記にかんがみて、伝熱管／タンク結合部にろう引けが発生せず、かつ、フィン端とタンクとの間に確実な耐食性を付与できる熱交換器の製造方法を提供することを課題
（目的）とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱交換器の製造方法は、上記目的を下記構成により達成するものである。
【００１３】
アルミニウム製でろう付けにより一体化され、伝熱管に亜鉛による犠牲陽極効果が付与される積層型熱交換器の製造方法であって、
伝熱フィンを介在させて前記伝熱管の両端をヘッダタンクの結合孔に挿入し、前記伝熱フィン端／タンク間距離が伝熱管／タンク結合部にろう引けが発生しない距離として組み付けた後、
亜鉛含有フラックス組成物を伝熱管／タンク結合部又はその近傍に塗布して、加熱によりろう付けを行うことを特徴とする。
【００１４】
上記の如く、フィン端／タンク間距離を、伝熱管のタンク根付部にろう引けが発生しない距離とし、かつ、亜鉛含有フラックス組成物を、伝熱管／タンク結合部又はその近傍に塗布することにより、伝熱フィン端／タンク間距離における伝熱管部位に耐食性に必要な高濃度亜鉛層を確保することが容易となる。
【００１５】
すなわち、従来においては、亜鉛含有塗膜層を伝熱管の全面に形成しておいても、ろう付け時にろう材が、毛管現象でフィン／伝熱管及び伝熱管／タンクの各接合部位に引き寄せられるときに、亜鉛含有塗膜層の亜鉛も同時に各接合部位に引き寄せられる。このため、耐食性を付与可能な犠牲陽極効果を付与可能なＺｎ濃度を有する亜鉛高濃度層を、フィン端／タンク間に形成し難い。しかし、本発明では、伝熱管／タンク結合部又はその近傍に、流れが良好な亜鉛含有フラックス組成物を塗布することにより、フィン端／タンク間に亜鉛が補給されて、伝熱管表面に亜鉛高濃度層が形成される（残存する）ものと推定される。
【００１６】
そして、上記伝熱管のタンク根付部２０にろう引けが発生しない距離とは、通常、フィン端／タンク間距離Ｓが１．５ｍｍ以上になるものとする。
【００１７】
また、亜鉛含有フラックス組成物としては、亜鉛フッ化物系フラックス、又はフッ化物系フラックスと亜鉛を含有するアルミニウム合金ろう材との混合物を使用することが望ましい。フッ化物系フラックスは、塩化物系フラックスの如く、アルミニウムに対して腐食性を有しないためである。
【００１８】
ここで、上記亜鉛を含有するアルミニウム合金ろう材としては、通常、Ｓｉ：５〜１５％、Ｚｎ：０．５〜３％のＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなるろう材を使用する。
【００１９】
亜鉛含有フラックス組成物の塗布により形成される塗膜中におけるＺｎ含有量は、１〜５ｇ／ｍ^２とすることが望ましい。塗膜中のＺｎ含有量が過少では、伝熱フィン端とタンク間における伝熱管部位に耐食性を付与し難く、逆に、過多では、タンク根付部２０に形成されるフィレット中のＺｎ含有量が過多となり、フィレットの腐食が局部的に進むおそれがある。
【００２０】
亜鉛含有フラックスの塗布は、液状バインダーを用いてスラリー状にして、伝熱管／タンク結合部に塗布することが望ましい。加圧塗布ガン等で塗布可能となり塗布作業性が良好となるとともに、被塗布面に対する密着性も確保し易くなる。
【００２１】
さらに、伝熱管／タンク結合部の近傍に対する塗布は、ヘッダタンクとして、亜鉛含有フラックス組成物を液状バインダーでスラリー状にして予め塗布したものを使用して行ってもよい。組付け後のろう付け加熱前の亜鉛含有フラックス組成物を塗布する手間が省ける。
【００２２】
上記のようにして製造した熱交換器は、下記のような構成となる。
【００２３】
アルミニウム製で、伝熱管に亜鉛による犠牲陽極効果が付与されてなる積層型熱交換器であって、
積層型熱交換器は、扁平チューブ形状の複数の伝熱管と、複数の伝熱フィンと、伝熱管の両端が挿入される結合孔を備えた一対のヘッダタンクとを備え、ろう付けにより一体化され、伝熱管に犠牲陽極効果を付与する処理がなされており、伝熱フィン端／タンク間距離が伝熱管／タンク結合部にろう引けが発生しない距離であるとともに、ろう付後に伝熱フィン端／タンク間の伝熱管部位の亜鉛含有層における亜鉛濃度が０．８質量％以上であり、伝熱管のタンク部根付部フィレットにおけるＺｎ濃度が４％以下であることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の熱交換器の製造方法の実施形態について説明する。以下の説明で、含有量を示す「％」及び「混合比」は、特に断らない限り、質量基準である。
【００２５】
パラレルフロー型の積層型熱交換器は、前述の如く、複数の伝熱管１２と、複数の伝熱フィン１４と、一対のへッダタンク１６との各構成要素を備え、ろう付けで一体化されるものである。各構成要素はアルミニウム製であるとともに、伝熱管の耐食性の見地から亜鉛による犠牲陽極効果が付与される。
【００２６】
犠牲陽極効果の付与の態様は、前述と同様、▲１▼チューブにろう付け加熱時に亜鉛拡散層となる亜鉛系塗膜を形成する、及び、▲２▼伝熱フィンの基材をＺｎ添加アルミニウム合金とする伝熱フィンを使用する、の双方又は一方により行うものである。
【００２７】
ここで、亜鉛系塗膜の形成態様としては、亜鉛溶射、後述の亜鉛系フラックス塗布等がある。
【００２８】
亜鉛溶射及び亜鉛系フラックスの双方とも、溶射層ないし塗膜中のＺｎ含有量が１〜５ｇ／ｍ^２、望ましくは２〜４ｇ／ｍ^２となるように塗布する。亜鉛量が過少では、耐食性に十分な犠牲陽極効果を伝熱管表面に付与できず、逆に、過多であると、伝熱管のタンク根付部フィレットの犠牲陽極効果が強すぎてフィレット自体が早期に自己腐食してしまうおそれがある。
【００２９】
ここで、上記伝熱フィン１４を形成する亜鉛添加アルミニウム合金としては、通常ＪＩＳのＡ３０００番台のＡｌ−Ｍｎ系合金（例えばＡ３００３）に亜鉛を０．５〜５．５％（例えば２．５％前後）添加したもので、肉厚０．０５〜０．１ｍｍ（例えば０．０７ｍｍ）のものを使用する。そして、通常、それらを心材としてろう材をクラッドしたブレージングシートを用いる。ろう材としては、ＪＩＳ番号の４３４３、４０４５等を使用可能である。
【００３０】
また、伝熱管１２は、ＪＩＳのＡ１０００番台の純アルミニウム系又はＣｕ―Ｍｎを微量に含むＡｌ−０．５Ｃｕ−０．１５Ｍｎ等の合金で、肉厚０．２〜０．３ｍｍのものを使用できる。
【００３１】
さらに、ヘッダタンク１６は、通常、ＪＩＳのＡ３０００番台のＡｌ−Ｍｎ系合金（例えばＡ３００３）で、肉厚１〜２ｍｍに押出たものを使用する。なお、タンクはブレージングシートを成型加工したものでもよい。
【００３２】
上記各構成要素のうち、タンク材に押出材を用いた場合、ろう付け（溶接）部位には、ろう材が付与されていないため、フラックスを含有させた固形ろう材を配置ないし液状ろう材を塗布する。
【００３３】
また、ブレージングシートには、通常、フラックスは配合されていないので、フラックスまたはフラックスとろう材の混合物（フラックス組成物）を、液状バインダーでスラリー状にして塗布する。ここで、フラックスとしては、塩素系フラックス等でもよいが、通常、アルミニウムに対して腐食作用のないふっ素系フラックスを用いる。ふっ素系フラックスとしては、ＫＡｌＦ_４、Ｋ_２ＡｌＦ_５・Ｈ_２Ｏ又はＫ_３ＡｌＦ_６等と使用可能である。このときの塗布量は、０．５〜１０ｇ／ｍ^２、望ましくは１〜８ｇ／ｍ^２とする。
【００３４】
そして、本実施の形態では、フィン端／タンク間距離Ｓを、伝熱管１２のタンク根付部（以下「タンク根付部」という。）２０に引けが発生しない距離とするとともに、さらに、伝熱管／タンク結合部又はその近傍に亜鉛含有フラックス組成物を塗布する。
【００３５】
通常、上記タンク根付部２０に引けが発生しない距離とは、ろう材の種類、配置態様（ブレージングシートを用いるか組付け後ろう材を配置するか、更には、ろう材の配置量）等により異なるが、通常、フィン端／タンク間距離Ｓが１．５ｍｍ以上になるものとする（表１比較例１〜５参照）。
【００３６】
ここで、亜鉛含有フラックス組成物としては、▲１▼亜鉛化合物フラックス（ＫＺｎＦ_３等）又は▲２▼亜鉛粉末とフラックス（▲１▼または前述のフッ化物系フラックス等）との混合物、更には、▲３▼これら▲１▼又は▲２▼とＡｌ合金ろう材との混合物を挙げることができる。特に、亜鉛フッ化物系フラックス、又はフッ化物系フラックスと亜鉛を含有するアルミニウム合金ろう材との混合物を使用することが望ましい。フッ化物系フラックスは、塩化物系フラックスの如く、アルミニウムに対して腐食性を有しないためである。
【００３７】
そして、上記Ａｌ合金ろう材としては、Ｓｉ：５〜１５％、Ｚｎ：０．５〜３％のＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金からなるろう材を好適に使用可能である。例えば、合金番号４Ｎ４３・４Ｎ４５等を使用可能である。
【００３８】
▲２▼の場合のフラックス／亜鉛粉末の混合質量比＝５／９５〜５０／５０、望ましくは、１０／９０〜４０／６０とする。また、ろう材を混合する場合の、ろう材／フラックスの混合比＝５／９５〜５０／５０、望ましくは１０／９０〜４０／６０とする。
【００３９】
なお、伝熱管／タンク結合部の近傍に直接、亜鉛亜鉛含有フラックス組成物を塗布する代わりに、タンク１６として、亜鉛含有フラックス組成物を、水系バインダーでスラリー状として、予め、表面に塗布したものを使用してもよい。フィン／伝熱管／タンク組付け後、伝熱管／タンク結合部１８のまたはその近傍に直接亜鉛含有フラックス組成物を直接塗布するのと同様の効果が得られる。
【００４０】
そして、これらの亜鉛含有フラックス組成物の塗布は、塗布に際して、熱可塑性のアクリル樹脂やブチル系ポリマー等をベースとする液状バインダー（水系ポリマー分散液又は溶剤溶液）と混合して、スラリー状として塗布することが望ましい。塗布粘度の調整が容易で、加圧塗布ガン等で塗布作業が可能となるとともに、被塗膜面に対する密着性が良好となる。なおバインダー（固形分）／フラックス類の混合比＝５／９５〜５０／５０、望ましくは１０／９０〜３０／７０とする。
【００４１】
塗布手段としては、通常、シーラント等当に使用されている加圧塗布ガンを使用するが、刷毛塗り、スプレー等であってもよい。
【００４２】
ここで、亜鉛含有フラックス組成物の塗布条件は、塗膜中のＺｎ含有量が約１〜５ｇ／ｍ^２、望ましくは、約２〜４ｇ／ｍ^２となるようなものとする。Ｚｎ含有量が過少であると、フィン端とタンクとの間の伝熱管表面に犠牲陽極効果を付与し難く、Ｚｎ含有量が過多であると、ろう付けにより形成されたタンク根付部２０のフィレットに多量の亜鉛（Ｚｎ）が残存して、当該フィレットがタンク根付部２０の腐食を促進させるおそれがある。
【００４３】
また、ろう付けの加熱条件は、通常、窒素雰囲気等の非酸化雰囲気下で、ろう材の種類、フラックス類の種類・混合比率等により異なるが、通常、６００℃前後×２〜１０分の範囲で適宜選定する。
【００４４】
このとき、伝熱管／タンク結合部１８に塗布した亜鉛含有フラックス組成物は、ろう材に比して融点が低くかつ流動性も良好であるため、ろう付け加熱時に、伝熱管１２のタンク根付部２０から伝熱フィン端１４ａ側に流れて、伝熱フィン端１４ａとタンク１６との間の伝熱管１２表面に、耐食に必要な亜鉛高濃度層２２が形成される。換言するなら、伝熱管１２の表面に予め、亜鉛層が形成されている場合は、タンク根付部２０に形成されたフィレットの外側に亜鉛高濃度層２２が残存することになる。
【００４５】
したがって、フィン端／タンク間距離Ｓが１．５ｍｍ以上と大きくても、後述の実施例で示す如く、伝熱フィン端１４ａとタンク１８との間の伝熱管に耐食性を付与できる。
【００４６】
【実施例】
以下、本発明の効果を確認するために行なった実施例について、比較例とともに説明をする。
【００４７】
下記各構成の材料で形成した伝熱管、伝熱フィン及びヘッダタンクを用いて、表１に示すフィン端／タンク間距離を有して組付け後、ろう材（Ａ４３４３）を、伝熱管／タンク結合部に配置した後、フラックス（ＫＡｌＦ４）を、伝熱管の全面に塗布後（塗布量１０ｇ／ｍ^２）、さらに、表示の亜鉛量となるように亜鉛含有フラックス組成物である亜鉛化合物フラックス（ＫＺｎＦ_３）を伝熱管／タンク結合部にＺｎ含有量が表示量となるように塗布した。
【００４８】
その後、窒素雰囲気中で、６００℃×３ｍｉｎの条件で加熱してろう付けを行った。
【００４９】
伝熱管…Ａｌ−０．５Ｃｕ−０．１５Ｍｎの合金材料で形成した肉厚０．２ｍｍの押出しチューブを用いた。なお、当該押出チューブには、フラックス（ＫＺｎＦ_３）を、バインダー（ブチル系）で希釈して１０ｇ／ｍ^２にとなるよう全面に塗布したものを使用した。
【００５０】
伝熱フィン…Ａ３００３にＺｎ２．５％を添加した合金材料を心材とし両面にＡ４３４３をクラッドしたブレージングシートを用いた。
【００５１】
ヘッダタンク…Ａ１０５０の合金材料で形成した肉厚１ｍｍの押出しチューブを用いた。
【００５２】
こうして調製した各実施例・比較例の熱交換器について、下記各項目の評価（測定）を行なった。
【００５３】
（１）タンク根付部ろう付け性：
タンク根付部（伝熱管／チューブ接合部）を目視観察して、未接合部の有無により評価した。評価基準は、ろう引け無し：○、ろう引け有り：×とした。
【００５４】
（２）伝熱管表面Ｚｎ濃度：
フィン端／タンク間のタンク面から０．５ｍｍの位置（比較例１・２の場合は中央位置）における伝熱管表面のＺｎ濃度を電子プローブＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）により測定した。評価基準は、Ｚｎ濃度０．８％以上：○、Ｚｎ濃度１％未満：×とした。
【００５５】
（３）タンク根付部フィレット中のＺｎ濃度：
タンク根付部フィレットのＺｎ濃度を、上記と同様にして測定した。評価基準は、Ｚｎ濃度４％未満：○、Ｚｎ濃度４％以上：×とした。
【００５６】
それらの結果を表１から下記のことが分かる。
【００５７】
フィン端／タンク間距離が長い場合は（１．５ｍｍ以上）は、タンク根付部にろう引けが発生しない（実施例１〜５参照）。これに対して、フィン端／タンク間距離が短い場合（１．５ｍｍ未満）、いずれもろう引けが発生する（比較例１〜５参照）。
【００５８】
また、Ｚｎ系フラックスの塗膜Ｚｎ含有量が、１〜５ｇ／ｍ^２の場合、フィン端／タンク間の伝熱間部位表面に、耐食に必要なＺｎ０．８％以上のＺｎ高濃度層が形成され、かつ、タンク根付部フィレットのＺｎ濃度も、フィレットの腐食が進み過ぎないＺｎ濃度４％未満に形成される（実施例１〜５参照）。
【００５９】
他方、Ｚｎ系フラックスの塗膜Ｚｎ含量が、１．５ｇ／ｍ^２未満の場合、フィン端／タンク間の伝熱間部位表面に、耐食に必要なＺｎ濃度０．８％以上のＺｎ高濃度層を得難い（比較例１・７参照）。また、１．５ｇ／ｍ^２を超える場合、タンク根付部フィレットのＺｎ濃度も、フィレットの腐食が進み過ぎるＺｎ濃度４％以上になり易い（比較例６・８参照）。
【００６０】
なお、実施例・比較例の同じＺｎ含量塗膜でも、距離が長くなると、相対的に伝熱間表面Ｚｎ濃度／根付部フィレットＺｎ濃度の比が小さくなり、伝熱管／タンク結合部に塗布されたＺｎフラックス類は、フィン端に向かって流れていることが伺える。例えば、実施例２と４では、距離がそれぞれ４ｍｍと７ｍｍに対して、濃度比がそれぞれ０．８０、０．６５である。また、比較例３、実施例１と実施例５では、距離がそれぞれ１ｍｍ、３ｍｍ、１０ｍｍに対して、濃度比がそれぞれ０．９５、０．８９、０．７９である。
【００６１】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する積層型熱交換器の概念図およびその拡大図である。
【符号の説明】
１２伝熱管
１４伝熱フィン
１６ヘッダタンク
１８伝熱管／タンク結合部
２０タンク根付部フィレット
２２亜鉛高濃度層
Ｓフィン端／タンク間距離[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a so-called stacked heat exchanger applied to a capacitor, an evaporator, a radiator, and the like. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a stacked heat exchanger suitable for a parallel flow heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 1, the parallel flow type stacked heat exchanger includes a plurality of tube-shaped (usually flat cross-section) heat transfer tubes 12 and a plurality of transfer tubes interposed between the heat transfer tubes 12 in contact therewith. Each of the components includes a heat fin 14 and a pair of header tanks 16 for connecting both ends of the heat transfer tube 12.
[0003]
In addition, brazing is generally performed between the components, that is, the integration (coupling) of the members of the heat transfer tube 12, the heat transfer fins 14, and the header tank 16 from the viewpoint of productivity.
[0004]
On the other hand, these materials are usually made of aluminum (including an aluminum alloy) from the viewpoint of heat conductivity and weight reduction.
[0005]
And since the said heat transfer tube 12 is thin (0.2-0.3 mm) normally compared with the header tank 16 (normally 1-2 mm), for example, from the viewpoint of ensuring corrosion resistance, for example, the heat transfer tube A zinc contact layer is formed on the surface to impart corrosion resistance by a sacrificial anode effect (see Patent Documents 1 to 3 and the like). Note that zinc originally has a lower ionization tendency than aluminum (the electrode potential is high. As a metal, zinc is more noble than aluminum). However, aluminum has an oxide film on its surface, and apparently has an electrode potential higher than that of zinc. Therefore, the surface zinc layer has a sacrificial anode effect.
[0006]
The treatment for imparting the sacrificial anode effect includes (1) forming a zinc-containing coating film for forming a zinc diffusion layer on the tube, and (2) transferring the base material of the heat transfer fin to a Zn-added aluminum alloy. Using one or both of the heat fins (see the above-mentioned patent documents).
[0007]
However, in the case of the above method (2), the distance S between the heat transfer fins and the tank (hereinafter referred to as “heat transfer fin / tank distance”) S is shortened (for example, 5 mm or less, preferably 2.5 mm or less).
mm or less) (Patent Document 2)
See).
[0008]
This is because in the case of the sacrificial anode effect due to the contact between the heat transfer fin and the heat transfer tube, one fin contact point exhibits corrosion resistance within a range of 5 mm (preferably 2.5 mm).
[0009]
However, if the fin end / tank distance S is short, the brazing material at the tank / heat transfer tube connecting portion 18 is drawn during brazing, and it is found that brazing tends to occur at the tank root portion 20 of the heat transfer tube. did. On the other hand, the movement of the brazing material to the tank / heat transfer tube joint and the fin / heat transfer tube joint also draws zinc to the joint side at the same time, thereby forming a high-concentration zinc layer capable of imparting a sacrificial anode effect to the fin end. / It was discovered that it could not be formed on the surface of the heat transfer tube between tanks.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2000-351062 A [Patent Document 2]
JP-A-9-203597 [Patent Document 3]
JP-A-61-202772
[Problems of the Invention]
In view of the above, the present invention provides a method of manufacturing a heat exchanger that does not cause soldering at a heat transfer tube / tank joint and that can provide reliable corrosion resistance between a fin end and a tank. Assignment (purpose).
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a heat exchanger of the present invention achieves the above object by the following constitution.
[0013]
A method of manufacturing a laminated heat exchanger in which aluminum is integrated by brazing and a heat transfer tube is provided with a sacrificial anode effect by zinc,
After inserting both ends of the heat transfer tube into the connection hole of the header tank with the heat transfer fins interposed, and assembling the distance between the heat transfer fin end and the tank as a distance at which the heat transfer tube / tank joint does not cause soldering,
The method is characterized in that the zinc-containing flux composition is applied to or near the heat transfer tube / tank joint, and brazing is performed by heating.
[0014]
As described above, the distance between the fin end and the tank is set to a distance at which no soldering occurs at the tank root of the heat transfer tube, and the zinc-containing flux composition is applied to the heat transfer tube / tank joint or the vicinity thereof. In addition, it becomes easy to secure a high-concentration zinc layer required for corrosion resistance at the heat transfer tube portion at the heat transfer fin end / tank distance.
[0015]
That is, in the related art, even if the zinc-containing coating layer is formed on the entire surface of the heat transfer tube, the brazing material is drawn to each joint portion of the fin / heat transfer tube and the heat transfer tube / tank by a capillary phenomenon at the time of brazing. Sometimes, the zinc of the zinc-containing coating layer is simultaneously drawn to each joint. For this reason, it is difficult to form a zinc high concentration layer having a Zn concentration capable of providing a sacrificial anode effect capable of providing corrosion resistance between the fin end and the tank. However, in the present invention, zinc is supplied between the fin end / tank by applying the zinc-containing flux composition having a good flow to or near the heat transfer tube / tank joint, so that the zinc surface is high on the heat transfer tube surface. It is presumed that a concentration layer is formed (remains).
[0016]
The distance at which no solder pulling occurs in the tank root portion 20 of the heat transfer tube is usually defined as a fin end / tank distance S of 1.5 mm or more.
[0017]
As the zinc-containing flux composition, it is desirable to use a zinc fluoride-based flux or a mixture of a fluoride-based flux and an aluminum alloy brazing material containing zinc. This is because the fluoride-based flux has no corrosiveness to aluminum, unlike the chloride-based flux.
[0018]
Here, as the aluminum alloy brazing material containing zinc, a brazing material composed of an Al—Si—Zn-based alloy containing 5% to 15% of Si and 0.5% to 3% of Zn is usually used.
[0019]
The Zn content in the coating film formed by applying the zinc-containing flux composition is desirably 1 to 5 g / m ² . If the Zn content in the coating film is too small, it is difficult to impart corrosion resistance to the heat transfer tube portion between the heat transfer fin end and the tank. Conversely, if the Zn content in the coating film is too large, the Zn content in the fillet formed in the tank root portion 20 is reduced. There is a possibility that the corrosion of the fillet will be excessively advanced locally.
[0020]
It is desirable that the zinc-containing flux is applied in a slurry state using a liquid binder and applied to the heat transfer tube / tank joint. Coating can be performed with a pressure coating gun or the like, and coating workability is improved, and adhesion to the surface to be coated is easily ensured.
[0021]
Further, the application to the vicinity of the heat transfer tube / tank joint may be performed by using a zinc-containing flux composition which has been previously applied in a slurry state with a liquid binder as a header tank. The trouble of applying the zinc-containing flux composition before brazing and heating after assembly can be omitted.
[0022]
The heat exchanger manufactured as described above has the following configuration.
[0023]
A laminated heat exchanger made of aluminum and provided with a sacrificial anode effect of zinc on a heat transfer tube,
The stacked heat exchanger includes a plurality of flat tube-shaped heat transfer tubes, a plurality of heat transfer fins, and a pair of header tanks having connection holes into which both ends of the heat transfer tubes are inserted, and is integrated by brazing. The heat transfer tube is treated so as to provide a sacrificial anode effect. The distance between the heat transfer fin end and the tank is a distance at which the soldering of the heat transfer tube / tank joint does not occur. / The zinc concentration in the zinc-containing layer at the heat transfer tube portion between the tanks is 0.8% by mass or more, and the Zn concentration in the tank root fillet of the heat transfer tube is 4% or less.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a heat exchanger of the present invention will be described. In the following description, “%” and “mixing ratio” indicating the content are based on mass unless otherwise specified.
[0025]
As described above, the parallel flow type stacked heat exchanger includes the components of the plurality of heat transfer tubes 12, the plurality of heat transfer fins 14, and the pair of header tanks 16, and is integrated by brazing. Things. Each component is made of aluminum and has a sacrificial anode effect of zinc from the viewpoint of corrosion resistance of the heat transfer tube.
[0026]
As described above, the mode of imparting the sacrificial anode effect is as follows: (1) forming a zinc-based coating film serving as a zinc diffusion layer at the time of brazing and heating the tube; And / or using heat transfer fins as an alloy.
[0027]
Here, as a formation mode of the zinc-based coating film, there are zinc spraying, zinc-based flux coating described later, and the like.
[0028]
Both zinc spraying and zinc-based flux, Zn content of the sprayed layer or the coating film is 1 to 5 g / ^{m 2,} desirably coated to a 2 to 4 g / ^{m 2.} If the amount of zinc is too small, a sufficient sacrificial anode effect for corrosion resistance cannot be imparted to the surface of the heat transfer tube.On the other hand, if the amount is too large, the sacrificial anode effect of the fillet at the root of the tank of the heat transfer tube is too strong and the fillet itself becomes early. There is a risk of self-corrosion.
[0029]
Here, as the zinc-added aluminum alloy forming the heat transfer fins 14, 0.5 to 5.5% (for example, 2.5%) of zinc is usually added to an Al-Mn alloy (for example, A3003) of JIS A3000 series. A material having a thickness of 0.05 to 0.1 mm (for example, 0.07 mm) is used. Usually, a brazing sheet clad with a brazing material is used as a core material. As the brazing material, JIS numbers 4343, 4045 and the like can be used.
[0030]
The heat transfer tube 12 is made of pure aluminum based on A1000 series of JIS or an alloy such as Al-0.5Cu-0.15Mn containing a trace amount of Cu-Mn and having a wall thickness of 0.2 to 0.3 mm. it can.
[0031]
Further, the header tank 16 is usually made of an JIS A3000 series Al-Mn alloy (for example, A3003) extruded to a thickness of 1 to 2 mm. The tank may be formed by processing a brazing sheet.
[0032]
When an extruded material is used for the tank material, the brazing (welding) portion is not provided with a brazing material, so that a solid brazing material containing a flux is disposed or a liquid brazing material is used. Apply.
[0033]
Further, since the brazing sheet generally does not contain a flux, the flux or a mixture of the flux and the brazing material (flux composition) is applied in a slurry state with a liquid binder. Here, the flux may be a chlorine-based flux or the like, but usually a fluorine-based flux having no corrosive action on aluminum is used. As the fluorine-based flux, KAlF ₄ , K ₂ AlF ₅ .H ₂ O, K ₃ AlF ₆ or the like can be used. The coating amount at this time is 0.5 to 10 g / m ² , preferably 1 to 8 g / m ² .
[0034]
In the present embodiment, the fin end / tank distance S is set to a distance at which no shrinkage occurs in a tank root portion (hereinafter, referred to as a “tank root portion”) 20 of the heat transfer tube 12. A zinc-containing flux composition is applied at or near the tank joint.
[0035]
Usually, the distance at which the shrinkage does not occur in the tank root portion 20 depends on the type of brazing material, the mode of disposition (whether a brazing sheet is used or the brazing material is mounted after assembling, and furthermore, the amount of brazing material disposed). Although different, the fin end / tank distance S is usually 1.5 mm or more (see Table 1 Comparative Examples 1 to 5).
[0036]
Here, the zinc-containing flux composition, ▲ 1 ▼ zinc compound flux (KZnF ₃₎ or ▲ 2 ▼ zinc powder and flux (▲ 1 ▼ or above fluoride-based flux, or the like) and mixtures, furthermore, (3) Mixtures of (1) or (2) with an Al alloy brazing filler metal. In particular, it is desirable to use a zinc fluoride-based flux or a mixture of a fluoride-based flux and an aluminum alloy brazing material containing zinc. This is because the fluoride-based flux has no corrosiveness to aluminum, unlike the chloride-based flux.
[0037]
And, as the Al alloy brazing material, a brazing material composed of an Al-Si-Zn-based alloy of Si: 5 to 15% and Zn: 0.5 to 3% can be suitably used. For example, alloy numbers 4N43 and 4N45 can be used.
[0038]
In the case of (2), the mixing mass ratio of flux / zinc powder = 5/95 to 50/50, preferably 10/90 to 40/60. When the brazing material is mixed, the mixing ratio of the brazing material / flux is set to 5/95 to 50/50, preferably 10/90 to 40/60.
[0039]
In addition, instead of applying the zinc-zinc-containing flux composition directly to the vicinity of the heat transfer tube / tank joint, the zinc-containing flux composition is applied as a tank 16 in the form of a slurry with an aqueous binder to the surface in advance. May be used. After assembling the fin / heat transfer tube / tank, the same effect as directly applying the zinc-containing flux composition directly to or near the heat transfer tube / tank joint 18 can be obtained.
[0040]
When applying the zinc-containing flux composition, the composition is mixed with a liquid binder (aqueous polymer dispersion or solvent solution) based on a thermoplastic acrylic resin or butyl-based polymer at the time of application, and is applied as a slurry. It is desirable to do. The coating viscosity can be easily adjusted, the coating operation can be performed with a pressure coating gun or the like, and the adhesion to the surface of the coating film is improved. The mixing ratio of binder (solid content) / fluxes is 5/95 to 50/50, preferably 10/90 to 30/70.
[0041]
As the application means, a pressure application gun which is normally used for a sealant or the like is used, but brushing, spraying or the like may be used.
[0042]
Here, the application conditions of the zinc-containing flux composition are such that the Zn content in the coating film is about 1 to 5 g / m ² , preferably about ² to 4 g / m ² . If the Zn content is too small, it is difficult to impart a sacrificial anode effect to the surface of the heat transfer tube between the fin end and the tank. If the Zn content is too large, the fillet of the tank root portion 20 formed by brazing is difficult. A large amount of zinc (Zn) may remain, and the fillet may accelerate corrosion of the tank root portion 20.
[0043]
The heating conditions for brazing usually vary in a non-oxidizing atmosphere such as a nitrogen atmosphere depending on the type of the brazing material, the type and the mixing ratio of the fluxes, etc., but are usually in the range of about 600 ° C. × 2 to 10 minutes. Select as appropriate.
[0044]
At this time, the zinc-containing flux composition applied to the heat transfer tube / tank joint 18 has a lower melting point and better fluidity than the brazing material. 20 flows to the heat transfer fin end 14a side, and on the surface of the heat transfer tube 12 between the heat transfer fin end 14a and the tank 16, a zinc high concentration layer 22 necessary for corrosion resistance is formed. In other words, when a zinc layer is previously formed on the surface of the heat transfer tube 12, the zinc high-concentration layer 22 remains outside the fillet formed in the tank root portion 20.
[0045]
Therefore, even if the distance S between the fin end and the tank is as large as 1.5 mm or more, it is possible to impart corrosion resistance to the heat transfer tube between the heat transfer fin end 14a and the tank 18, as will be described later in the embodiments.
[0046]
【Example】
Hereinafter, examples performed to confirm the effects of the present invention will be described together with comparative examples.
[0047]
Using a heat transfer tube, a heat transfer fin, and a header tank formed of the following materials, the brazing material (A4343) is assembled with the fin end / tank distance shown in Table 1 and the heat transfer tube / tank is removed. After arranging it at the joint portion, a flux (KAlF4) was applied to the entire surface of the heat transfer tube (application amount: 10 g / m ² ), and further, a zinc compound flux (a zinc-containing flux composition) such that the indicated zinc amount was obtained. KZnF ₃ ) was applied to the heat transfer tube / tank joint so that the Zn content was the indicated amount.
[0048]
Thereafter, brazing was performed by heating under a condition of 600 ° C. × 3 min in a nitrogen atmosphere.
[0049]
Heat transfer tube: An extruded tube having a thickness of 0.2 mm formed of an alloy material of Al-0.5Cu-0.15Mn was used. The extruded tube used was one in which flux (KZnF ₃ ) was diluted with a binder (butyl series) and applied to the entire surface to 10 g / m ² .
[0050]
Heat transfer fins: A brazing sheet having a core made of an alloy material obtained by adding 2.5% of Zn to A3003 and cladding A4343 on both surfaces was used.
[0051]
Header tank: An extruded tube having a thickness of 1 mm and made of an alloy material of A1050 was used.
[0052]
With respect to the heat exchangers of Examples and Comparative Examples thus prepared, the following items were evaluated (measured).
[0053]
(1) Brazing properties of the tank root:
The tank root portion (heat transfer tube / tube junction) was visually observed and evaluated based on the presence or absence of an unjoined portion. The evaluation criteria were as follows: No wax closing: ○, and wax closing: X.
[0054]
(2) Heat transfer tube surface Zn concentration:
The Zn concentration on the surface of the heat transfer tube at a position 0.5 mm from the tank surface between the fin end and the tank (the center position in Comparative Examples 1 and 2) was measured by an electron probe X-ray microanalyzer (EPMA). The evaluation criteria were: Zn concentration 0.8% or more: 、, Zn concentration less than 1%: X.
[0055]
(3) Zn concentration in fillet of tank root:
The Zn concentration of the tank root fillet was measured in the same manner as described above. The evaluation criteria were: Zn concentration less than 4%: 、, Zn concentration 4% or more: x.
[0056]
Table 1 shows the following results.
[0057]
When the distance between the fin end and the tank is long (1.5 mm or more), no solder pull occurs at the tank root portion (see Examples 1 to 5). On the other hand, when the distance between the fin end and the tank is short (less than 1.5 mm), soldering occurs in all cases (see Comparative Examples 1 to 5).
[0058]
When the Zn content of the Zn-based flux is 1 to 5 g / m ² , a Zn high-concentration layer of Zn 0.8% or more required for corrosion resistance is formed on the surface of the heat transfer portion between the fin end and the tank. The formed Zn concentration of the fillet of the tank root is also formed to a Zn concentration of less than 4% at which the corrosion of the fillet does not proceed excessively (see Examples 1 to 5).
[0059]
On the other hand, when the Zn content of the coating film of the Zn-based flux is less than 1.5 g / m ^{2, a} high Zn concentration of 0.8% or more required for corrosion resistance is formed on the surface of the portion between the fin end and the heat transfer between the tanks. It is difficult to obtain a layer (see Comparative Examples 1.7). In addition, when it exceeds 1.5 g / m ² , the Zn concentration of the fillet of the tank root portion is likely to be 4% or more of Zn concentration at which the fillet corrosion proceeds too much (see Comparative Examples 6.8).
[0060]
In addition, even with the same Zn content coating film of the example and the comparative example, as the distance becomes longer, the ratio of the heat transfer surface Zn concentration / the root portion fillet Zn concentration becomes relatively smaller, and the ratio is applied to the heat transfer tube / tank joint. It can be seen that the Zn fluxes flowing toward the fin ends. For example, in Examples 2 and 4, the density ratios are 0.80 and 0.65 for distances of 4 mm and 7 mm, respectively. In Comparative Example 3, Example 1 and Example 5, the concentration ratios are 0.95, 0.89, and 0.79 for distances of 1 mm, 3 mm, and 10 mm, respectively.
[0061]
[Table 1]

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a laminated heat exchanger to which the present invention is applied and an enlarged view thereof.
[Explanation of symbols]
12 heat transfer tube 14 heat transfer fin 16 header tank 18 heat transfer tube / tank joint 20 tank root fillet 22 zinc high concentration layer S fin end / tank distance

Claims

A method of manufacturing a laminated heat exchanger in which aluminum is brazed and integrated, and a sacrificial anode effect is provided to the heat transfer tube by zinc.
After inserting both ends of the heat transfer tube into the connection hole of the header tank with the heat transfer fins interposed, and assembling the distance between the fin end and the tank as a distance at which the soldering does not occur at the heat transfer tube / tank joint,
Applying a zinc-containing flux or a mixture of a zinc-containing flux and a brazing material (hereinafter referred to as a “zinc-containing flux composition”) to or near the heat transfer tube / tank joint and brazing by heating. A method of manufacturing a laminated heat exchanger, which is characterized by the following.

The method according to claim 1, wherein the distance between the heat transfer fin end and the tank is 1.5 mm or more.

The mode of imparting the sacrificial anode effect to the heat transfer tube is as follows: (1) forming a zinc-based coating film serving as a zinc diffusion layer on the tube; The method for producing a laminated heat exchanger according to claim 1, wherein the method is carried out by using both or one of heat fins.

The method for producing a laminated heat exchanger according to claim 1, wherein the zinc-containing flux composition is slurried with a liquid binder and applied to the heat transfer tube / tank joint.

The method for manufacturing a laminated heat exchanger according to claim 1, wherein the header tank is formed by applying the zinc-containing flux composition in advance using a liquid binder.

Laminate according to any one of claims 1 to 5, wherein the Zn content in the heat transfer tube / tank coupling part coating which had been formed on at the zinc-containing flux composition is 1 to 5 g / m ² Manufacturing method of heat exchanger.

The zinc-containing flux composition contains a brazing material made of an Al-Si-Zn-based alloy containing 5% to 15% of Si and 0.5% to 3% of Zn. 7. The method for manufacturing a laminated heat exchanger according to any one of 6.

A laminated heat exchanger made of aluminum and provided with a sacrificial anode effect of zinc on a heat transfer tube,
The laminated heat exchanger includes a plurality of flat tube-shaped heat transfer tubes, a plurality of heat transfer fins, and a pair of header tanks having coupling holes into which both ends of the heat transfer tubes are inserted. The heat transfer tube has been integrated, and a process of imparting a sacrificial anode effect to the heat transfer tube has been performed.
The distance between the fin end and the tank is a distance at which soldering does not occur at the heat transfer tube / tank joint, and the zinc concentration in the Zn diffusion layer formed at the heat transfer tube portion between the heat transfer fin end and the tank after brazing. Is 0.8% by mass or more, and a Zn concentration in a fillet of a root portion of the tank of the heat transfer tube is 4% or less.

The laminated heat exchanger according to claim 8, wherein the distance between the heat transfer fin end and the tank is 1.5 mm or more.