JP2003010964A - アルミニウム熱交換器のろう付け方法およびアルミニウム部材ろう付け用溶液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム熱交換器のろう付け方法におい
て、Ｚｎをフラックス成分と同時にアルミニウム部材表
面に塗布して、Ｚｎ付着効率およびＺｎ付着の作業性を
向上させるとともに、溶液のゲル化による粘度上昇を抑
制する。 【解決手段】 ろう付けされる複数のアルミニウム部材
の少なくとも一方の表面に、フラックス成分、Ｚｎ、カ
ルボキシル基を有するバインダ、および前記Ｚｎと前記
カルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤を含む溶
液を塗布して、複数のアルミニウム部材間のろう付けを
行い、溶液の塗布されたアルミニウム部材の表面にＺｎ
拡散層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｚｎ（亜鉛）の拡
散層による犠牲腐食効果により耐食性の向上を図るアル
ミニウム熱交換器のろう付け方法、およびアルミニウム
部材ろう付け用溶液に関するもので、例えば、車両用空
調装置の凝縮器等のろう付け方法に用いて好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用のアルミニウム熱交換器に
おいては、車両エンジンの燃費向上等の目的のために軽
量化が求められている。この要求に応えるために、熱交
換器のチューブ等の構成材料の薄肉化が必要となってい
る。しかし、材料の薄肉化に伴ってアルミニウム材料の
穴あき腐食による流体（冷媒）洩れが発生するまでの期
間が短くなってしまうので、材料の薄肉化と耐食性の確
保との両立が重要な課題となる。

【０００３】車両用空調装置の凝縮器では、冷媒が流れ
る通路を構成するチューブを通常、アルミニウム材料の
押出加工により偏平多穴形状の断面形状に成形してい
る。この偏平多穴形状のチューブにおいては、外周面に
Ｚｎ溶射によりＺｎ拡散層を形成して耐食性の向上を図
ることが行われている。このＺｎ拡散層はチューブを構
成するアルミニウム材料より自然電位が卑となり、これ
により、アルミニウム材料よりもＺｎ拡散層の方が優先
的に腐食（犠牲腐食）して、アルミニウム製チューブの
穴あき腐食を防止するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術においては、チューブ外表面にＺｎを溶射にて付着さ
せるので、Ｚｎ付着量を少量に管理することが実際上困
難である。そのため、チューブとコルゲートフィンとの
ろう付け部にも高濃度のＺｎが存在する結果となり、ろ
う付け部が選択的に腐食しやすいので、コルゲートフィ
ンの脱落が発生しやすい。

【０００５】また、Ｚｎの溶射工程は、アルミニウム表
面へのＺｎの付着効率が非常に低い（２０％程度）の
で、アルミニウム熱交換器の製造コストを増加させる要
因となる。更には、チューブをアルミニウム材料の押出
加工により成形しているので、チューブ材料としてろう
材をクラッドしたクラッド材を使用できない。そのた
め、コルゲートフィンとしてろう材をクラッドしたクラ
ッド材を採用する必要が生じ、コストアップとなる。

【０００６】近年、米国特許第５１０００４８号明細書
では、非腐食性のフラックス（ノコロックフラックス）
にＳｉ粉末およびバインダを混合したフラックス溶液を
アルミニウム部材の表面に塗布し、ろう付け時の加熱に
よりＳｉがアルミニウムと反応してアルミニウムより融
点の低い共晶組成を形成し、この共晶組成によりアルミ
ニウム部材間をろう付けするろう付け方法が提案されて
いる。上記ろう付け方法によると、フィン材としてろう
材をクラッドしないアルミニウムベア材を使用でき、ア
ルミニウム熱交換器のコスト低減を図ることができる。

【０００７】上記ろう付け方法においてもチューブ外表
面にＺｎ溶射によりＺｎ拡散層を形成すれば、耐食性を
向上できるが、Ｚｎ溶射による上記不具合（Ｚｎ付着効
率の低下等）が発生する。

【０００８】そこで、本発明者らは、上記ろう付け方法
においてＺｎ粉末をフラックス溶液に混合してフラック
ス成分やＳｉ粉末と同時にＺｎをアルミニウム部材（チ
ューブ）表面に塗布してアルミニウム部材間をろう付け
するろう付け方法を検討してみた。

【０００９】ところが、このろう付け方法を実際に試行
してみると、Ｚｎがフラックスのバインダ成分と反応し
てゲル化が起こり、フラックス溶液の粘度が上昇してフ
ラックス溶液のアルミニウム部材への塗布が困難となる
ことが分かった。ここで、バインダは具体的にはカルボ
キシル基を有するアクリル系樹脂であり、このカルボキ
シル基が下記化学式１のようにＺｎと反応して、フラッ
クス溶液のゲル化が起こる。

【００１０】

【化１】Ｚｎ²⁺＋２ＣＯＯ^-→ｐｏｌｙｍｅｒ−ＣＯＯ
−Ｚｎ−ＯＣＯ−ｐｏｌｙｍｅｒ（ｇｅｌ） なお、バインダのカルボキシル基は、フラックス溶液塗
布後におけるチューブの整形、切断工程において使用さ
れる加工油に対する耐油特性を確保するため、および溶
液塗布後に簡単に水で洗浄できるようにするために必要
なものである。（特開２０００−６８７号公報参照）本
発明は上記点に鑑みて、Ｚｎをフラックス成分と同時に
アルミニウム部材表面に塗布して、Ｚｎ付着効率および
Ｚｎ付着の作業性を向上させるとともに、溶液のゲル化
による粘度上昇を抑制することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために以下の検討を行い、その検討結果に基づいて
案出されたものである。

【００１２】本発明者らは最初に、Ｚｎ粉末の代わりに
Ｚｎ弗化物の使用を検討してみた。これはＺｎ粉末（す
なわち、Ｚｎ金属単体の粉末）よりもＺｎ弗化物という
安定な金属化合物にして、Ｚｎ²⁺の生成を抑制するため
である。Ｚｎ弗化物の成分は具体的にはＫＺｎＦ₃であ
り、ＫＦ／ＺｎＦ₂＝４５／５５〜５０／５０（ｗｔ
％）からなるものである。なお、弗化物は金属に対する
腐食作用が低いという理由から選定している。

【００１３】そして、Ｚｎ弗化物：フラックス：Ｓｉ＝
１：１：１（重量比）で混合し、これに、カルボキシル
基を有するアクリル系樹脂のバインダを混合し、溶剤
（例えば、ＩＰＡ：イソプロピルアルコール）で希釈し
た溶液（塗布液）を作った。なお、フラックスは弗化物
系の非腐食性フラックス（ノコロックフラックス）であ
り、具体的にはＫＡｌＦ₄ 、あるいはＫＡｌＦ₄とＫ₃
ＡｌＦ₆ との混合物（モル比で、ＫＡｌＦ₄ ：９０に対
してＫ₃ ＡｌＦ₆ ：１０）、あるいはＫ₂ ＡｌＦ ₅ 等を
用いる。

【００１４】上記の溶液の粘度をＪＩＳ Ｋ１６０３
（５．２項）記載の測定方法により測定したところ、図
７のＡに示すように、溶液の作成後、３日程度の極めて
短期間の経過で溶液の粘度が１００００ｍＰａ・ｓ／２
５℃付近の高い値に上昇してしまい、実用に供すること
ができないことが分かった。これはＺｎ弗化物を用いて
も結局、Ｚｎのイオン化が次の化学式２のように起こっ
てしまい、溶液のゲル化が生じるためであると考えられ
る。

【００１５】

【化２】ＫＦ・ＺｎＦ₂＋３Ｈ₂Ｏ→Ｚｎ（ＯＨ）₂＋Ｋ
ＯＨ＋３ＨＦ そこで、本発明者らは次にバインダについて検討してみ
た。すなわち、バインダを構成するアクリル系樹脂で
は、耐油特性および水性化のために必要なカルボキシル
基がＺｎと反応して溶液のゲル化が生じるので、このカ
ルボキシル基とＺｎとの反応を抑制する反応抑制剤の添
加を検討した。この反応抑制剤として具体的にはジメチ
ルアミノエタノールを使用してみた。

【００１６】このジメチルアミノエタノールを溶液の固
形分に対して２ｗｔ％添加し、この反応抑制剤添加の溶
液の粘度変化を測定した。ここで、溶液は上述したＺｎ
弗化物：フラックス：Ｓｉ＝１：１：１（重量比）で混
合し、これに、カルボキシル基を有するアクリル系樹脂
のバインダを混合し、溶剤（上記ＩＰＡ）で希釈したも
のである。なお、溶液の固形分とは、Ｚｎ弗化物とフラ
ックスとＳｉとバインダ組成の固形分の合計である。

【００１７】上記の反応抑制剤添加の溶液の粘度変化を
測定したところ、図７のＢ特性に示すように６０日経過
後においても、溶液の粘度を１０００ｍＰａ・ｓ／２５
℃以下の値に抑えることができることが分かった。

【００１８】この６０日経過後における粘度の値は、Ｚ
ｎ弗化物と反応抑制を添加しない通常のフラックス溶液
（フラックス成分とバインダを混合し、溶剤で希釈した
もの）の粘度変化特性Ｃを若干上回る程度であり、十
分、実用に供することができるレベルである。

【００１９】なお、反応抑制剤の添加量を少なくする
と、カルボキシル基とＺｎとの反応抑制効果が低下し、
粘度抑制の効果も低下するので、溶液中の固形分成分に
対して反応抑制剤の添加量は１ｗｔ％以上とすることが
好ましい。また、反応抑制剤の添加量が多くなれば、粘
度抑制の効果が上がる反面、臭気が激しくなり、安全衛
生上好ましくないので、反応抑制剤の添加量は溶液中の
固形分成分に対して５ｗｔ％以下とすることが好まし
い。より好ましくは、反応抑制剤の添加量は溶液中の固
形分成分に対して１〜３ｗｔ％の範囲がよい。

【００２０】反応抑制剤としては、上記したジメチルア
ミノエタノールの他に、ジエチルアミノエタノール等の
３級アミノアルコールや、メチルアミノエタノール、エ
チルアミノエタノール等の２級アミノアルコール等が有
効である。これらのアミノアルコールでは、それらを構
成する分子中の窒素原子が不対電子対を持つためプロト
ン解離したカルボキシル基と電子的相互作用を形成して
いると考えられる。そのため、イオン化したＺｎ²⁺とカ
ルボキシル基との反応を抑制できるのである。

【００２１】なお、Ｚｎ弗化物（ＫＺｎＦ₃）は、それ
自身フラックス成分の元素（Ｋ、Ｆ）を有し、フラック
ス機能を果たすことができるので、溶液の作成に当た
り、上述したＺｎ弗化物：フラックス：Ｓｉ＝１：１：
１（重量比）で混合する代わりに、Ｚｎ弗化物：Ｓｉ＝
２：１（重量比）で混合して、フラックス成分単独の混
合を止めても同一作用の溶液を作ることができる。

【００２２】本発明は以上の実験検討の知見に基づくも
のであって、請求項１に記載の発明では、アルミニウム
熱交換器のろう付け方法において、ろう付けされる複数
のアルミニウム部材の少なくとも一方の表面に、フラッ
クス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバインダ、お
よびＺｎとカルボキシル基との反応を抑制する反応抑制
剤を含む溶液を塗布して、複数のアルミニウム部材間の
ろう付けを行い、溶液の塗布されたアルミニウム部材の
表面にＺｎ拡散層を形成することを特徴としている。

【００２３】これによると、アルミニウム部材の表面に
おけるＺｎ拡散層の形成により犠牲腐食作用を発揮して
アルミニウム部材の耐食性を向上できる。しかも、本発
明では、フラックス成分を含む溶液の塗布と同時にＺｎ
をアルミニウム部材の表面に付着でき、Ｚｎ付着の作業
性を向上できる。また、Ｚｎを溶液と同時にアルミニウ
ム部材の表面に塗布するから、溶射方式に比較してＺｎ
付着効率も大幅に向上できる。

【００２４】更に、耐油特性および水性化を確保するた
めのカルボキシル基を有するバインダを含む溶液中にＺ
ｎを混合しても、Ｚｎとカルボキシル基との反応を抑制
する反応抑制剤を混合しているから、溶液のゲル化を阻
止して溶液の粘度上昇を抑制できる。このため、粘度上
昇による溶液の塗布不能といった事態の発生を防止でき
る。

【００２５】請求項２に記載の発明のように、請求項１
において、フラックス成分およびＺｎはＺｎ弗化物とし
て溶液に混合することができる。このようにすれば、Ｚ
ｎ弗化物という金属化合物にして溶液に混合するので、
Ｚｎ金属単体で溶液に混合する場合に比較してＺｎが安
定化するとともに、弗化物の働きでフラックス機能を発
揮することもできる。

【００２６】なお、請求項１において、「フラックス成
分とＺｎを含む溶液」とは請求項２のようにＺｎ弗化物
を用いる場合に限らず、フラックス成分とＺｎを溶液に
対してそれぞれ独立に混合する場合、あるいは、後述の
請求項６のようにフラックス成分を独立に混合し、か
つ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金という形でＺｎを溶液に混合
させる場合等種々な態様でフラックス成分とＺｎを溶液
に混合してもよい。

【００２７】また、請求項３に記載の発明のように、請
求項１または２において、溶液にＳｉを混合しておき、
ろう付け時に、Ｓｉがアルミニウム部材と反応してアル
ミニウムより融点の低い共晶組成を形成し、この共晶組
成により複数のアルミニウム部材間をろう付けするよう
にしてもよい。

【００２８】特に、請求項３によると、ろう付けされる
複数のアルミニウム部材側にろう材をクラッドしておか
なくても、複数のアルミニウム部材間をろう付けできる
ので、複数のアルミニウム部材をともに安価なアルミニ
ウムベア材で成形でき、コスト低減上、極めて有利であ
る。

【００２９】請求項４に記載の発明では、請求項３にお
いて、複数のアルミニウム部材の１つは多穴チューブ
（１４）であり、複数のアルミニウム部材の他の１つは
多穴チューブ（１４）にろう付けされるコルゲートフィ
ン（１５）であり、多穴チューブ（１４）に前記溶液を
塗布して多穴チューブ（１４）とコルゲートフィン（１
５）との間をろう付けすることを特徴とする。

【００３０】これによると、多穴チューブ（１４）表面
のアルミニウムとＳｉとが共晶組成を形成して、多穴チ
ューブ（１４）とコルゲートフィン（１５）との間をろ
う付けできるので、多穴チューブ（１４）だけでなく、
コルゲートフィン（１５）も、ろう材をクラッドしてな
いベア材で成形でき、コスト低減、並びにコルゲートフ
ィン（１５）の薄肉化（軽量化）に有利である。

【００３１】請求項５に記載の発明のように、請求項１
または２において、複数のアルミニウム部材の少なくと
も一方の表面にろう材がクラッドされており、このろう
材を介在して複数のアルミニウム部材間のろう付けを行
うようにしてもよい。

【００３２】請求項６に記載の発明では、アルミニウム
熱交換器のろう付け方法において、ろう付けされる複数
のアルミニウム部材の少なくとも一方の表面に、Ａｌ−
Ｓｉ−Ｚｎ合金、フラックス成分、カルボキシル基を有
するバインダ、およびＺｎとカルボキシル基との反応を
抑制する反応抑制剤を含む溶液を塗布して、複数のアル
ミニウム部材間のろう付けを行い、溶液の塗布されたア
ルミニウム部材の表面にＺｎ拡散層を形成することを特
徴としている。

【００３３】これによっても、請求項１と同様の作用効
果を発揮できる。特に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金はそれ自
身Ａｌ−Ｓｉによるろう材成分を含んでいるから、ろう
材量の確保が容易である。

【００３４】請求項７に記載の発明では、ろう付け前に
アルミニウム部材に塗布される溶液であって、フラック
ス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバインダ、およ
び前記Ｚｎと前記カルボキシル基との反応を抑制する反
応抑制剤を含むことを特徴としている。

【００３５】これにより、請求項１の作用効果を発揮す
るアルミニウム部材ろう付け用溶液を提供できる。

【００３６】請求項８に記載の発明のように、請求項７
において、フラックス成分およびＺｎはＺｎ弗化物とし
て混合してよい。

【００３７】請求項９に記載の発明のように、請求項７
または８において、Ｓｉを含むようにすれば、アルミニ
ウム部材表面のアルミニウムとＳｉとが共晶組成を形成
してアルミニウム部材間をろう付けできる。

【００３８】請求項１０に記載の発明では、ろう付け前
にアルミニウム部材に塗布される溶液であって、Ａｌ−
Ｓｉ−Ｚｎ合金、フラックス成分、カルボキシル基を有
するバインダ、およびＺｎとカルボキシル基との反応を
抑制する反応抑制剤を含むことを特徴としている。

【００３９】これにより、請求項６の作用効果を発揮す
るアルミニウム部材ろう付け用溶液を提供できる。

【００４０】なお、本明細書において、「アルミニウ
ム」という用語はアルミニウム合金を含む意味で用いて
いる。また、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００４１】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）まず、第１実施
形態によるろう付け方法を説明する前に、第１実施形態
のろう付け方法を適用するアルミニウム熱交換器とし
て、車両用空調装置の凝縮器（コンデンサ）の概要を図
１、２により説明すると、凝縮器１０は車両用空調装置
の冷凍サイクルにおいて圧縮機（コンプレッサ、図示せ
ず）から吐出された高温高圧の過熱ガス冷媒を冷却して
凝縮させるものである。

【００４２】凝縮器１０は、所定間隔を開けて配置され
た第１、第２の一対のヘッダタンク１１、１２を有し、
この第１、第２ヘッダタンク１１、１２は上下方向に略
円筒状に延びる形状になっている。この第１、第２ヘッ
ダタンク１１、１２の間に熱交換用のコア部１３を配置
している。

【００４３】本例の凝縮器１０は、一般にマルチフロー
タイプと称されているものであって、コア部１３は第
１、第２ヘッダタンク１１、１２の間で、水平方向に冷
媒を流す偏平状のチューブ１４を上下方向に多数並列配
置し、この多数のチューブ１４の間にフィン１５を介在
して接合している。ここで、チューブ１４は図２に示す
ように多数の冷媒通路穴１４ａをアルミニウムの押し出
し加工で成形した押し出し多穴偏平チューブである。ま
た、フィン１５は波状に折り曲げ加工されたコルゲート
フィンである。

【００４４】チューブ１４の一端部は第１ヘッダタンク
１１内に連通し、他端部は第２ヘッダタンク１２内に連
通している。そして、第２ヘッダタンク１２の上方側に
冷媒の入口側配管ジョイント（冷媒入口部）１６を配置
し接合している。また、第２ヘッダタンク１２の下方側
に冷媒の出口側配管ジョイント（冷媒出口部）１７を配
置し接合している。

【００４５】さらに、本例においては、第２ヘッダタン
ク１２内において、入口側配管ジョイント１６と出口側
配管ジョイント１７との間の部位に１枚のセパレータ１
８を配置することにより、第２ヘッダタンク１２の内部
を上下方向に２つの空間１２ａ、１２ｂに仕切ってい
る。

【００４６】これにより、入口側配管ジョイント１６か
らの冷媒を第２ヘッダタンク１２の上側空間１２ａを通
してコア部１３の上側半分のチューブ１４に流入させた
後、冷媒を第１ヘッダタンク１１内でＵターンさせてコ
ア部１３の下側半分のチューブ１４に流入させ、しかる
のち、第２ヘッダタンク１２の下側空間１２ｂを通して
冷媒は出口側配管ジョイント１７へ流れるようになって
いる。

【００４７】熱交換用コア部１３の上下両側には、断面
Ｕ字形状に成形されたサイドプレート１９、２０が配置
され、このサイドプレート１９、２０は最も外側のコル
ゲートフィン１５および第１、第２ヘッダタンク１１、
１２に接合されるものであって、凝縮器１０の車体側へ
の取付部材の役割を果たす。

【００４８】第１、第２ヘッダタンク１１、１２は基本
的には同一構造であり、第１の凹状部材１１０、１２０
と第２の凹状部材１１１、１２１とを接合して、略円筒
状の中空タンク形状を形成するものである。第１、第２
ヘッダタンク１１、１２の上下両端部には円板状のキャ
ップ部材１１２、１２２が接合されて、第１、第２ヘッ
ダタンク１１、１２の上下両端の開口を閉塞している。

【００４９】第１、第２の凹状部材１１０、１２０、１
１１、１２１はいずれもアルミニウム板をプレス成形し
たものであり、第１の凹状部材１１０、１２０に設けら
れた偏平状のチューブ挿通穴（図示せず）にチューブ１
４の端部を挿通している。

【００５０】ところで、上記凝縮器において、チューブ
１４は図２に例示するように断面偏平状の多穴形状に押
し出し（または引き抜き）加工されたものであり、その
具体的材質はろう材をクラッドしてないアルミニウムベ
ア材からなり、例えば、０．４５ｗｔ％Ｃｕ−０．１５
ｗｔ％Ｍｎ−残部Ａｌである。この押し出し多穴チュー
ブ１４の表面には図２、図３に示すように後述のＺｎ弗
化物−Ｓｉ塗布層１４ｂが設けてある。

【００５１】一方、フィン１５もろう材をクラッドして
ないアルミニウムベア材からなり、具体的には、例え
ば、０．１５ｗｔ％Ｃｕ−１．２ｗｔ％Ｍｎ−２．５ｗ
ｔ％Ｚｎ−残部Ａｌである。

【００５２】次に、第１実施形態の熱交換器のろう付け
方法（製造方法）を図４に基づいて具体的に説明する。 （１）熱交換器の構成部品へのフラックス塗布工程およ
び各部品の成形工程 チューブ用塗布液ｘおよびその他の部品用塗布液ｙの
準備 （チューブ用塗布液ｘ）チューブ用塗布液ｘは、下記の
固形分に反応抑制剤を混合して、溶剤により希釈した溶
液である。

【００５３】塗布液固形分 Ｓｉ：３０ｗｔ％、Ｚｎ弗
化物（ＫＺｎＦ₃）：６０ｗｔ％、バインダ：１０ｗｔ
％である。

【００５４】なお、バインダーは具体的には、メタクリ
ル酸メチル、メタクリル酸イソブチル等のメタクリル酸
アルキルエステルとメタクリル酸との共重合物からなる
アクリル系樹脂を用いる。このバインダーはＳｉおよび
Ｚｎ弗化物をアルミニウム表面に一様に付着させるため
のものであり、そのために塗料のような粘着性をある程
度有しており、かつ、ろう付け温度より低い温度（例え
ば、３００〜４５０°Ｃ）で蒸発して、ろう付けの妨げ
にならないものがよい。上記アクリル系樹脂はこれらの
特性を満足するとともに、カルボキシル基を有すること
により前述の耐油特性および水性化の作用を発揮する。

【００５５】反応抑制剤はジメチルアミノエタノールで
あり、上記固形分に対して２ｗｔ％の割合で添加する。

【００５６】溶剤はイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）
であり、粉末状の上記固形分を溶液中に均一に溶け込ん
だ状態にする。溶剤の割合は、例えば、上記固形分：５
２ｗｔ％に対して、溶剤：４８ｗｔ％とする。

【００５７】（その他の部品用塗布液ｙ）塗布液ｙは、
下記の固形分を溶剤により希釈した溶液であり、反応抑
制剤は混合しない。

【００５８】塗布液固形分 弗化物系の非腐食性フラッ
クス（具体的には、ＫＡｌＦ₄ ）：９０ｗｔ％、バイン
ダ：１０ｗｔ％である。バインダは塗布液ｘと同一のも
のである。

【００５９】溶剤も塗布液ｘと同一であり、粉末状の上
記固形分に対する混合割合も塗布液ｘと同一で良い。図
５は上記の両塗布液ｘ、ｙの組成をまとめたものであ
る。但し、溶剤の表記は省略している。

【００６０】チューブ１４ チューブ１４はろう材をクラッドしてないアルミニウム
ベア材を押し出し加工したものからなり、具体的には、
図４に示すように、コイル状に巻回された押し出し多穴
チューブａを巻き戻して、その表面に、上記の塗布液ｘ
をロールコータ機ｂにて印刷転写により塗布し、その
後、チューブ表面の塗布液ｘを熱風の吹き付け等により
乾燥する。この際、溶液中のバインダーの作用にて押し
出し多穴チューブａのアルミニウム表面にＺｎ弗化物−
Ｓｉ塗布層１４ｂ（図２、図３）を均一の厚さで形成で
きる。

【００６１】しかるのち、押し出し多穴チューブａを所
定形状（寸法）に整形し、所定長さｃ（図１の左右方向
長さに相当）に定寸切断する。

【００６２】フィン１５ フィン１５はろう材をクラッドしてないアルミニウムベ
ア材の板材ｄからなり、コイル状に巻回された板材ｄを
巻き戻して所定の波形状に折り曲げ成形し、所定長さｅ
に定寸切断する。フィン１５には塗布液ｘ、ｙのいずれ
も塗布しない。

【００６３】第１、第２ヘッダタンク１１、１２ 第１、第２ヘッダタンク１１、１２はろう材をクラッド
したクラッド板材ｆからなり、コイル状に巻回されたク
ラッド板材ｆを巻き戻して、その表裏両面に、上記の塗
布液（非腐食性フラックス溶液）ｙをロールコータ機ｇ
にて印刷転写により塗布し、乾燥することにより、クラ
ッド板材ｆのアルミニウム表面にフラックス塗布層を均
一の厚さで形成する。

【００６４】しかるのち、クラッド板材ｆを所定の凹形
状にプレス成形して、両タンク１１、１２を構成する第
１、第２の凹状部材１１０、１２０、１１１、１２１を
得る。なお、塗布液ｙ中のバインダーとして、プレス加
工油と反応せず、良好な密着性を確保できるアクリル系
樹脂を選択しているので、フラックス塗布層を形成した
後に、プレス成形を行っても、フラックス塗布層の剥離
や割れ等の不具合は発生しない。

【００６５】サイドプレート１９、２０ サイドプレート１９、２０はろう材をクラッドしたクラ
ッド板材ｈからなり、コイル状に巻回されたクラッド板
材ｈを巻き戻して、上記の塗布液（非腐食性フラックス
溶液）ｙをロールコータ機ｉにて印刷転写により塗布
し、乾燥することにより、クラッド板材ｈのアルミニウ
ム表面にフラックス塗布層を均一の厚さで形成する。し
かるのち、クラッド板材ｈを断面Ｕ状の所定形状にプレ
ス成形する。

【００６６】キャップ部材１１２、１２２ キャップ部材１１２、１２２はろう材をクラッドしたク
ラッド板材ｊからなりコイル状に巻回されたクラッド板
材ｊを巻き戻して、上記の塗布液（非腐食性フラックス
溶液）ｙをロールコータ機ｋにて印刷転写により塗布
し、乾燥することにより、クラッド板材ｊのアルミニウ
ム表面にフラックス塗布層を均一の厚さで形成する。し
かるのち、クラッド板材ｊを所定の円形状にプレス成形
する。

【００６７】入口側配管ジョイント１６、出口側配管
ジョイント１７ 両配管ジョイント１６、１７はアルミニウムベア材の押
出材から切削加工等により所定のジョイント形状を加工
する。両配管ジョイント１６、１７には塗布液ｘ、ｙの
いずれも塗布しない。 （２）熱交換器組付工程 上記した各部品を図１に示す状態に組付ける。この組付
体の組付状態は図示しない適宜の治具にて保持する。な
お、図３はこの熱交換器組付工程で組付けた後のチュー
ブ１４とフィン１５の接触部を拡大して示す。 （３）ろう付け工程 上記組付体を治具にて保持してろう付け用加熱炉内に搬
入して、熱交換器の各部品間を一体ろう付けする。

【００６８】ここで、ろう付け条件の具体例としては、
ろう付け用加熱炉内雰囲気をＮ₂ ガス（または不活性ガ
ス）雰囲気とし、ろう付け温度を５９５°Ｃ〜６００°
Ｃとし、Ｚｎ拡散に有効な４５０℃以上の時間を５〜２
５分確保した加熱条件とする。

【００６９】チューブ１４の表面に形成されたＺｎ弗化
物−Ｓｉ塗布層１４ｂおよび各部品１１、１２、１９、
２０、１１２、１２２の表面に形成されたフラックス塗
布層のうち、バインダー成分は上記組付体がろう付け温
度まで昇温する過程（３５０℃〜４５０℃）において蒸
発し、飛散するので、ろう付け作用には何ら妨げとなら
ない。一方、Ｚｎ弗化物−Ｓｉ塗布層１４ｂおよびフラ
ックス塗布層のうち、非腐食性フラックス成分はろう付
け温度において溶融状態（液体状態）となって、各部品
間の接合面に均一に行き渡るので、各部品間の接合面の
酸化皮膜の除去並びにアルミニウム表面の再酸化防止を
良好に行うことができ、各部品間を良好にろう付けする
ことができる。

【００７０】ここで、チューブ１４においては、Ｚｎ弗
化物−Ｓｉ塗布層１４ｂ中のＳｉ成分がチューブ１４の
アルミニウムと反応してアルミニウムより融点の低い共
晶組成を形成し、この共晶組成部分が溶融することによ
りチューブ１４とフィン１５との間をろう付けする。

【００７１】また、その他の部品間においては、クラッ
ド材のろう材が溶融することによりろう付けを行うこと
ができる。

【００７２】以上の工程により熱交換器（凝縮器１０）
の製造を完了できる。

【００７３】なお、本実施形態では、熱交換器組付工程
の後に、組付体の全体にフラックスを塗布するというこ
とをせずに、また、表面積が熱交換器部品の中で最大と
なるフィン１５にフラックスを塗布せず、比較的表面積
の小さい、フラックス塗布の必要な部品（チューブ１
４、ヘッダタンク１１、１２、サイドプレート１９、２
０、キャップ部材１１２、１２２）に対してのみ、それ
単独の状態にてフラックス塗布を行っているから、従来
技術に比してフラックス使用量を大幅に減少できる。

【００７４】ところで、上記のようにして製造された凝
縮器１０においてチューブ１４の表面でのＺｎ拡散濃度
を分析したところ、Ｚｎ拡散濃度は０．９１〜１．１０
ｗｔ％の範囲であり、このように１ｗｔ％前後の濃度の
Ｚｎ拡散層がチューブ１４の表面に形成される結果、チ
ューブ１４の表面（Ｚｎ拡散層）の自然電位がチューブ
１４のアルミニウム母材に対する自然電位より卑な電位
となる。

【００７５】具体的には、照合（基準）電極として銀−
塩化銀電極を用いるとともに、電極に接する溶液として
５％ＮａＣｌ ｐＨ３を用いて、チューブ１４のアルミ
ニウム母材（０．４５ｗｔ％Ｃｕ−０．１５ｗｔ％Ｍｎ
−残部Ａｌ）、およびチューブ１４表面のＺｎ拡散層の
自然電位を測定したところ、アルミニウム母材の自然電
位＝−６８０ｍＶであるのに対して、チューブ１４表面
のＺｎ拡散層の自然電位＝−７７０〜７９０ｍＶであっ
た。

【００７６】このように、Ｚｎ拡散層の自然電位をアル
ミニウム母材に対して十分卑な電位にできるので、この
電位差に基づいてＺｎ拡散層が犠牲腐食作用を良好に発
揮でき、チューブ１４の耐食性を向上できることを確認
できた。

【００７７】（第２実施形態）第１実施形態では、第
１、第２ヘッダタンク１１、１２およびサイドプレート
１９、２０の素材としてクラッド板材ｆ、ｈを用い、こ
のクラッド板材ｆ、ｈの表面上に塗布液（非腐食性フラ
ックス溶液）ｙを塗布しているが、第２実施形態では第
１、第２ヘッダタンク１１、１２およびサイドプレート
１９、２０の素材として、ろう材をクラッドしてないア
ルミニウムベア材の板材を用いる。これに伴って、第
１、第２ヘッダタンク１１、１２およびサイドプレート
１９、２０に対する塗布液を次のように変更している。

【００７８】すなわち、第１、第２ヘッダタンク１１、
１２に対しては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金の粉末を含むろ
う材塗布液ｚを用いる。ここで、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金
の組成は具体的には、２０ｗｔ％Ｓｉ−７ｗｔ％Ｚｎ−
残部Ａｌである。このろう材塗布液ｚの固形分全体の組
成は図６の最下欄に示すように、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合
金：７０ｗｔ％、フラックス（ＫＡｌＦ₄）：２０ｗｔ
％、バインダ：１０ｗｔ％である。そして、ゲル化反応
抑制剤（ジメチルアミノエタノール）は、塗布液ｘと同
様に固形分に対して２ｗｔ％であり、また、溶剤（ＩＰ
Ａ）の割合も塗布液ｘと同様である。バインダは第１実
施形態と同じものである。

【００７９】第２実施形態では、ろう材塗布液ｚを用い
ることにより、第１、第２ヘッダタンク１１、１２に対
するろう材成分（Ａｌ−Ｓｉ）塗布と、フラックス塗布
と、Ｚｎ拡散層形成のためのＺｎ塗布とを同時に効率よ
く行うことができる。そして、ヘッダタンク１１、１２
においてもＺｎ拡散層による耐食性向上を図ることがで
きる。しかも、ゲル化反応抑制剤の添加により塗布液ｚ
の粘度上昇を僅少値に抑えることができる。

【００８０】なお、ろう材塗布液ｚ中に予めろう材成分
（Ａｌ−Ｓｉ）を含めているので、ろう材量の確保が容
易となる。そのため、クラッド材を使用せずにヘッダタ
ンク１１、１２とチューブ１４との接合部に十分なろう
材量を確保して、この接合部を良好にろう付けできる。

【００８１】また、第２実施形態では、サイドプレート
１９、２０に対しては、Ｓｉ入りの塗布液ｙ’を用い
る。このＳｉ入りの塗布液ｙ’は、フラックスにＳｉを
混合したフラックス溶液であり、具体的には、図６の上
から第２欄に示すように、Ｓｉ：３０ｗｔ％、フラック
ス（ＫＡｌＦ₄）：６０ｗｔ％、バインダ：１０ｗｔ％
である。バインダは第１実施形態と同じものであり、ま
た、溶剤（ＩＰＡ）の割合も第１実施形態と同じであ
る。

【００８２】このＳｉ入りの塗布液ｙ’をサイドプレー
ト１９、２０に塗布することにより、サイドプレート１
９、２０をベア材により構成しても、Ａｌ−Ｓｉの共晶
組成を形成してサイドプレート１９、２０とフィン１５
との間のろう付けを行うことができる。

【００８３】なお、第２実施形態においても、ベア材の
押出材からなるチューブ１４には第１実施形態と同じ塗
布液ｘを塗布し、また、クラッド板材からなるキャップ
部材１１２、１２２には第１実施形態と同じ塗布液（フ
ラックス溶液）ｙを塗布する。

【００８４】（他の実施形態）なお、第１実施形態にお
ける第１、第２ヘッダタンク１１、１２およびキャップ
部材１１２、１２２はそれぞれクラッド板材ｆ、ｊを用
いて、ろう付けを行っているが、このクラッド板材ｆ、
ｊからなるアルミニウム部品に、チューブ１４と同じ塗
布液ｘを塗布すれば、塗布液ｘの粘度上昇を抑えつつ、
且つ、Ｚｎ拡散層の形成による各部品の耐食性向上を図
ることができる。

【００８５】つまり、本発明方法はクラッド板材からな
るアルミニウム部材のろう付け方法、あるいはアルミニ
ウムベア材からなるアルミニウム部材のろう付け方法の
何れにも適用できる。

【００８６】また、第１、第２実施形態では、塗布液に
おける溶剤としてＩＰＡを用いる例について説明した
が、溶剤は塗布条件に応じて濃度、粘度を調整するもの
であり、ＩＰＡに限らず、３ＭＭＢ（３−メトキシ−３
−メチル−１−ブタノール）、水等のＯＨ^-基を持つも
のすべてが適用可能である。

【００８７】また、塗布液の塗布方法として図４では、
ロールコータ機にて塗布液をアルミニウム部材の表面に
印刷転写により塗布するする方法について説明したが、
塗布液をノズル（噴霧器）によりアルミニウム部材の表
面に吹き付けるようにしてもよい。

【００８８】また、本発明方法は凝縮器以外の熱交換器
にも適用できることはもちろんであり、更に、図１に示
したマルチフロータイプの熱交換器構成に限らず、押し
出し多穴チューブ１４を蛇行状に折り曲げ加工するサー
ペンタイプの熱交換器構成、あるいはチューブ１４を板
材の張り合わせにより形成する熱交換器構成等にも本発
明方法を適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用する熱交換器の正面図であ
る。

【図２】本発明方法によりＺｎ弗化物−Ｓｉ塗布層を形
成した押し出し多穴チューブの断面図である。

【図３】図２の押し出し多穴チューブとアルミニウムベ
ア材からなるコルゲートフィンとの組付状態を示す部分
断面図である。

【図４】本発明方法の第１実施形態の工程説明図であ
る。

【図５】本発明方法の第１実施形態に用いる塗布液の組
成を示す図表である。

【図６】本発明方法の第２実施形態に用いる塗布液の組
成を示す図表である。

【図７】溶液作成後の経過日数と粘度変化との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１１、１２…ヘッダータンク、１４…押し出し多穴チュ
ーブ、１４ｂ…Ｚｎ弗化物−Ｓｉ塗布層、１５…フィ
ン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:14 Ｂ２３Ｋ 101:14 (72)発明者 手島 聖英 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 滝 卓司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 谷中 一朗 兵庫県加古川市野口町水足671番地の４ ハリマ化成株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ろう付けされる複数のアルミニウム部材
   の少なくとも一方の表面に、フラックス成分、Ｚｎ、カ
   ルボキシル基を有するバインダ、および前記Ｚｎと前記
   カルボキシル基との反応を抑制する反応抑制剤を含む溶
   液を塗布して、前記複数のアルミニウム部材間のろう付
   けを行い、前記溶液の塗布された前記アルミニウム部材
   の表面にＺｎ拡散層を形成することを特徴とするアルミ
   ニウム熱交換器のろう付け方法。
2. 【請求項２】 前記フラックス成分および前記ＺｎがＺ
   ｎ弗化物として前記溶液に混合されていることを特徴と
   する請求項１に記載のアルミニウム熱交換器のろう付け
   方法。
3. 【請求項３】 前記溶液にＳｉを混合しておき、前記ろ
   う付け時に、前記Ｓｉが前記アルミニウム部材と反応し
   てアルミニウムより融点の低い共晶組成を形成し、前記
   共晶組成により前記複数のアルミニウム部材間をろう付
   けすることを特徴とする請求項１または２に記載のアル
   ミニウム熱交換器のろう付け方法。
4. 【請求項４】 前記複数のアルミニウム部材の１つは多
   穴チューブ（１４）であり、前記複数のアルミニウム部
   材の他の１つは前記多穴チューブ（１４）にろう付けさ
   れるコルゲートフィン（１５）であり、 前記多穴チューブ（１４）に前記フラックス溶液を塗布
   して前記多穴チューブ（１４）と前記コルゲートフィン
   （１５）との間をろう付けすることを特徴とする請求項
   ３に記載のアルミニウム熱交換器のろう付け方法。
5. 【請求項５】 前記複数のアルミニウム部材の少なくと
   も一方の表面にはろう材がクラッドされており、前記ろ
   う材を介して前記複数のアルミニウム部材間をろう付け
   することを特徴とする請求項１または２に記載のアルミ
   ニウム熱交換器のろう付け方法。
6. 【請求項６】 ろう付けされる複数のアルミニウム部材
   の少なくとも一方の表面に、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金、フ
   ラックス成分、カルボキシル基を有するバインダ、およ
   び前記Ｚｎと前記カルボキシル基との反応を抑制する反
   応抑制剤を含む溶液を塗布して、前記複数のアルミニウ
   ム部材間のろう付けを行い、前記溶液の塗布された前記
   アルミニウム部材の表面にＺｎ拡散層を形成することを
   特徴とするアルミニウム熱交換器のろう付け方法。
7. 【請求項７】 ろう付け前にアルミニウム部材に塗布さ
   れる溶液であって、 フラックス成分、Ｚｎ、カルボキシル基を有するバイン
   ダ、および前記Ｚｎと前記カルボキシル基との反応を抑
   制する反応抑制剤を含むことを特徴とするアルミニウム
   部材ろう付け用溶液。
8. 【請求項８】 前記フラックス成分および前記ＺｎがＺ
   ｎ弗化物として混合されていることを特徴とする請求項
   ７に記載のアルミニウム部材ろう付け用溶液。
9. 【請求項９】 Ｓｉを含んでいることを特徴とする請求
   項７または８に記載のアルミニウム部材ろう付け用溶
   液。
10. 【請求項１０】 ろう付け前にアルミニウム部材に塗布
    される溶液であって、 Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ合金、フラックス成分、カルボキシル
    基を有するバインダ、および前記Ｚｎと前記カルボキシ
    ル基との反応を抑制する反応抑制剤を含むことを特徴と
    するアルミニウム部材ろう付け用溶液。