熱交換器及びその製造方法
【課題】組立が極めて容易で、且つ、製造コストの低い熱交換器およびその製造方法を提供する。
【解決手段】金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとのろう付けにより形成される熱交換器であって、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂが、互いの接触により各々の融点が低下する金属で構成され、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂが、相互のろう付け接合部が接触した状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器を提供する。
【解決手段】金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとのろう付けにより形成される熱交換器であって、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂが、互いの接触により各々の融点が低下する金属で構成され、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂが、相互のろう付け接合部が接触した状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器及びその製造方法に関するものであり、特に、フィンとプレート等、熱交換器を構成する部材同士をろう付けによって接合した熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器を製造する場合は、ステンレス板の片面又は両面にろう材としての機能を持つ銅をクラッドしたステンレス基クラッドろう材を用い、プレスによりステンレス基クラッドろう材を波型に成型してフィンとし、フィンと板状のステンレス基クラッドろう材とを相互に重ね合わせた状態で、少なくともその相互の接合部を銅の融点以上の温度に熱処理することによってろう付けしている。
また、熱交換器のその他の製造方法として、ステンレス鋼やニッケル基およびコバルト合金などで構成された交換器の部品を、耐食性に優れる各種のニッケルろう材を用いて接合し、一体化することも知られている。
さらに、ニッケルろう材として、粉末ニッケルろう材に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）のうち、選ばれた金属粉末を所定量添加することで、フィレット部内部の脆化相の連続した晶出を防止する技術も試みられている（特許文献１等）。
【特許文献１】特開２０００−１０７８８３号公報（ＥＧＲクーラ及び粉末ニッケルろう材について）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記したように、ステンレス基クラッドろう材では、ろう材の機能を持つ銅が、ステンレス板の片面又は両面にクラッドされており、基材とろう材とが一体化されているため、取扱い性に優れるといった利点がある。
【０００４】
しかし、基材であるステンレス板（ＳＵＳ）とろう材としての銅のクラッド化には、大掛かりな設備が必要であり、また、貼り合わせ作業に必要な労力、人件費を考慮すると、クラッド材は、製造コストが高い材料となってしまうという問題がある。
また、特許文献１記載のニッケルろう材、及びＪＩＳで規定されているニッケルろう材は、粉末状であるため、ろう付け接合部ごとに粉末ろう材を添付する作業が必要になるため、特殊な設備を必要とする他、ろう付けに多大な時間を費やし、製品の生産性が著しく低く、このために高コストとならざるを得ない。
【０００５】
また、ＪＩＳに規定されているアモルファスろう材は非常に脆いため、加工およびろう付け組立時の取り扱いが難しく、コスト高となるとなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、組立が極めて容易で、且つ、製造コストを低く抑えた熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとのろう付けにより形成される熱交換器であって、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂが、互いの接触により各々の融点が低下する金属で構成され、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂが、相互のろう付け接合部同士が互いに接触した状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器を提供するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる熱交換器を提供するものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の熱交換器において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる熱交換器を提供するものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の発明において、前記金属部材Ａがニッケル又はニッケル合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の発明において、前記金属部材Ａが銅又は銅合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の発明において、前記金属部材Ａがアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、前記金属部材Ｂが銅又は銅合金から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項３いずかに記載の熱交換器において、前記金属部材がチタン又はチタン合金から構成され、前記金属部材Ｂがステンレス鋼から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項７いずれかに記載の熱交換器において、前記金属部材Ａが熱交換器のフィン材として用いられ、前記金属部材Ｂが熱交換器のプレートとして用いられ、前記金属部材Ａの波型加工後に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂと交互に重ね合わされた状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器を提供するものである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとをろう付けすることにより熱交換器を形成するようにした熱交換器の製造方法であって、金属部材Ａ及び金属部材Ｂに、互いの接触により各々の融点が低下する金属を用い、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂの相互のろう付け接合部同士を互いに接触させた状態で熱処理することにより、これら金属部材Ａ及び金属部材Ｂ相互の接合部をろう付けするようにした熱交換器の製造方法を提供するものである。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる熱交換器の製造方法を提供するものである。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる熱交換器の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱交換器の製造の際に、基材とろう材とをクラッドしたクラッドろう材を用いることがないので、大掛かりな製造設備が不要となり、また、ろう材のクラッド
やろう材の粉体も用いることがない。このため、熱交換器の材料コスト、組み立てコストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、熱交換器の構成について種々検討した結果、構成部材そのものに基材としての機能と、ろう材としての機能とを併せ持つ材料を用い、この材料で組み立てて熱交換器を製造する。すなわち、本発明に係る好ましい態様では、金属部材Ａ，Ｂの接触部同士が接触されることによって、接合部の融点が低下する異種金属部材同士を組み合わせ、相互のろう付け接合部が合金となる最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満である温度で熱処理を行うことによりろう付けし、熱交換器を構成する。組み合わせとしては、例えば、ニッケル又はニッケル合金から構成された金属部材Ａと、チタン又はチタン合金から構成された金属部材Ｂの組み合わせが挙げられる。ニッケル金属単体は、融点が約１４５５℃と高いが、チタン又はチタン合金から構成された金属部材Ｂを接触させると、ろう層となる相互の接合部の低融点化が可能になる。ろう付けの際は、金属部材Ａと金属部材Ｂとの接合部では、これら二種類の金属部材Ａ，金属部材Ｂ同士の接触により融点が低下し、相互の接合部そのものがろう材として機能するため、金属部材Ａ単体、金属部材Ｂ単体の融点よりも低い温度で相互がろう付けされる。このろう付け温度で、金属部材Ａと金属部材Ｂの接触部には、一旦液相が生じるが、金属部材Ａの金属もしくは金属部材Ｂの金属の拡散により、その接合部の融点は上昇し、すぐに凝固するので、金属部材Ａ、金属部材Ｂが全て溶解してしまったり、接合部で金属部材Ａ又は金属部材Ｂが貫通してしまうことはない。このような製造方法は、基材とは別の材料、例えば、粉末のろう材又は基材とろう材をクラッドにより一体化したクラッドろう材を使用せず、クラッドろう材の成型のため等、製品の加工が大掛かりとならずに済むので、材料コスト、組み立てコストを大幅に低減することができる。
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、互いに異種金属の金属板材同士のろう付けによって製造した熱交換器の一例を示す。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱交換器は、金属部材Ａと金属部材Ｂとで構成される。金属部材Ａはろう付けの後は熱交換器のフィン材となり、金属部材Ｂは、ろう付けの後、熱交換器のプレートとなる。
【００２１】
前記金属部材Ａは、例えば、ニッケル又はニッケル合金から構成され、金属部材Ｂは、例えば、チタン又はチタン金板から構成される。フィン材となる金属部材Ａは、ろう付け前に、プレス成型又は曲げ成型により、例えば、凸部１と凹部２とを交互に有する波型プレート状に成形されている。
波形の金属部材Ａとプレート状の金属部材Ｂは、交互に重ね合わされた状態で、熱処理され、相互の接合部同士がろう付けにより一体化される。これにより、複数の金属部材Ａと複数の金属部材Ｂを交互に重ね合せてろう付けした熱交換器の熱交換部が得られる。ろう付けの際に、金属部材Ａと金属部材Ｂの界面に形成されるニッケル−チタンの想定される合金の融点の温度は９４２℃であり、ニッケル単体の融点は１４５５℃、チタン単体の融点の温度は１６７０℃であるので、この例では、金属部材Ａ、すなわち、ニッケルの融点９４２℃とニッケル単体の融点１４５５℃の間の温度である、例えば、９５５℃の処理温度、すなわち、ろう付け温度で金属部材Ａと金属部材Ｂとが熱処理され、相互の接合部をろう付けする。この方法は、固相−固相拡散によって接合する接合する方法とは異なって、ニッケルからなる金属部材Ａと、チタンからなる金属部材Ｂとの合金界面に、一旦、液相を形成して接合する方法であるため、信頼性が高い。なお、ろう付けの温度（ろう付け温度）やろう付けの時間は、金属部材Ａ、金属部材Ｂの材質、厚み、組み立て構造体である熱交換器の構造に対応して適宜、決定されるが、ろう付け温度は、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされるのが望ましい。それは、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成さ
れる合金の最も低い融点から１００℃を越えると金属部材Ａおよび金属部材Ｂの溶融が著しく、基材としての金属部材Ａおよび金属部材Ｂが貫通してしまうなどの不都合が生じるためである。
【００２２】
熱処理後、熱交換部には、アッパータンク、ロワータンク等、熱交換器を構成する構成部材が取り付けられ、熱交換器として組立てられるが、フィン、プレート以外の部品も前記したろう付け方法で接合し、一体化するようにしてもよい。
【００２３】
このように、本実施の形態では、フィンとなる金属部材Ａを波型成型した後、プレートとなる金属部材Ｂに対して、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付けの際に相互の接合部（接触部）に形成される合金の最も低い融点以上でかつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度で熱処理（ろう付け）を行うことにより、相互の接合部を溶融させて熱交換部を製造するが、金属部材Ａと金属部材Ｂとの組み合わせは、ニッケル、チタンに限定されるものではなく、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付けの際に、相互の接合部の融点がそれぞれ合金単体の融点未満に低下する金属部材同士を組み合わせればよい。
【００２４】
このような例としては、金属部材Ａに銅又は銅合金板を用い、金属部材Ｂにチタン又はチタン合金を用いる場合、金属部材Ａにアルミニウム又はアルミニウム合金を用い、金属部材Ｂに銅又は銅合金を用いる場合、金属部材Ａにチタン又はチタン合金を用い、金属部材Ｂにステンレス鋼を用いる場合が挙げられる。
【００２５】
いずれの例でも、本発明で用いるろう付けの際の熱処理温度は、基材とろう材とをクラッドした従来のクラッドろう材を使用する場合のように、ろう材全体を完全に溶融させる温度よりも、十分に低い温度でろう付けをすることができるので、製造コストを低減することができる。
また、基材とろう材とをクラッドしたクラッドろう材を用いることがないので、大掛かりな製造設備が不要となり、また、ろう材のクラッドやろう材の粉体も用いることがないので材料コスト、組み立てコストを大幅に低減することができる。
さらに、これらの例において、金属部材Ａ、金属部材Ｂを単一の材質の金属単体を用いた場合は組立後の製品の使用環境によって異種金属間の異種金属腐食（電食）が発生する虞があり、犠牲電極を設ける必要があるが、金属部材Ａ、Ｂにそれぞれ合金を用いてろう付けした場合は、異種金属間の電位差が軽減されるので、異種金属間の異種金属腐食（電食）を抑制できるという効果がある。
【００２６】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
図２は金属部材Ａ又は金属部材Ｂの少なくとも一方又は両方に、板状ではなく、棒状又はワイヤ（条）を用いて形成した熱交換器の熱交換部を示す。
図２に示すように、この例では、フィンとなる金属部材Ａがニッケル製のワイヤで、プレートとなる金属部材Ｂがチタン製の棒で形成している。熱交換部の製造の際は、前記したように、金属部材Ａを、凹部２、凸部１を有する波型に折り曲げ成型され、この後に、フィンとしての金属部材Ａとプレートとしての金属部材Ｂを交互に重ねた状態で、前記したろう付けによって相互の接合部がろう付される。なお、この実施の形態でも、金属部材Ａと金属部材Ｂとは、前記したよう相互の接触により、融点が低下する異種金属材料により形成され、金属部材Ａは折り曲げ成型の後に、ろう付けにより、金属部材Ｂに一体に接合される。
【００２７】
なお、本実施の形態では、熱交換器の熱交換部に適用した例を説明したが、熱交換器と同様な構造の構造体や構造体と他の部品との接合に本発明が適用されることは当然である。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
【００２９】
厚さ０．３ｍｍのＮｉ板（ニッケル板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＴｉ板（チタン板）を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９６０℃（ＮｉとＴｉで形成される合金の最も低い温度である９４２℃よりも１８℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例２］
【００３０】
厚さ０．３ｍｍのＮｉ−１０ｍａｓｓ％Ｃｒ板（ニッケル合金板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＴｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９７０℃（Ｎｉ−１０ｍａｓｓ％ＣｒとＴｉで形成される合金の最も低い温度である９４２℃よりも２８℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例３］
【００３１】
厚さ０．３ｍｍのＣｕ板（銅板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＴｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度８８０℃（ＣｒとＴｉで形成される合金の最も低い温度である８７５℃よりも５℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例４］
【００３２】
厚さ０．３ｍｍのＡｌ板（アルミニウム板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＣｕ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度５６０℃（ＡｌとＣｕで形成される合金の最も低い温度である５４８℃よりも１２℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例５］
【００３３】
厚さ０．３ｍｍのＴｉ板を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＳＵＳ３０４の板（ステンレス鋼板）を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９８０℃（ＴｉとＳＵＳ３０４で形成される合金の最も低い温度である９４２℃よりも３８℃高い温度）で５分間、加熱した。
［比較例１］
【００３４】
厚さ０．３ｍｍのＮｉ板を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＮｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９８０℃で５分間、加熱した。なお、ろう付けのための加熱設備は、真空加熱炉が好ましいが、他の加熱設備を用いるようにしてもよい。
［比較例２］
【００３５】
厚さ０．３ｍｍのＣｕ板を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＮｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処
理温度９８０℃で５分間、加熱した。
［比較例３］
実施例１と同様の方法で製作した金属部材Ａ及び金属部材Ｂを熱処理温度１０４５℃で５分間加熱した。
［比較例４］
実施例３と同様の方法で製作した金属部材Ａおよび金属部材Ｂを熱処理温度９８０℃で５分間加熱した。
［従来例１］
【００３６】
まず、ＳＵＳ条、Ｃｕ（銅条）を用い、圧延法により、Ｃｕ、ＳＵＳ、Ｃｕの順で積層したＣｕ／ＳＵＳ／Ｃｕの三層構造のろう材を製作し、これを金属部材Ｂとした。この場合、Ｃｕ層（銅層）の厚みは５０μｍとした。
次に、厚さ０．３ｍｍのＳＵＳ３０４の板を金属部材Ａとしてこれをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型し、その後、金属部材Ａと金属部材Ｂであるクラッドろう材とを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度１２００℃で５分間、加熱した。
［従来例２］
【００３７】
まず、ＳＵＳ板を金属部材Ｂとし、その両面に粉末ろう材として市販のＮｉ粉末ろう材を合成樹脂バインダで溶いたものを塗布し乾燥させた。次に、別のＳＵＳ３０４の板を金属部材Ａとしてこれをプレス加工によって図１で説明した波型に成型した。この後、金属部材Ａである波型のＳＵＳ３０４の板と、Ｎｉ粉末ろう材付きの金属部材Ｂとを交互に重ねて真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度１２００℃で５分間、加熱した。
【００３８】
図３は、これらの実施例１〜５、比較例１〜４、従来例１及び２により製造された各組立体としての熱交換部のろう付け接合部における強度、組立体の取り扱い性、材料コスト、製造コストの項目に従い、評価したものである。
ろう付け接合部の強度は、熱処理後の各組立材の一端部を万力で固定し、ろう付け接合部（ろう付け部）を含むもう一方の端部をプライヤにより引っ張ることによって評価した。
材料コストはニッケルやステンレス等、素材の価格だけでなく、例えば、クラッドろう材の場合には、圧延加工コスト、熱処理（ろう付け）に必要とするコストを考慮して評価した。
製造コストは、組み立てに使用する工程、例えば、粉末Ｎｉろう材の基材への塗布、乾燥工程にかかるコストなども考慮した。
【００３９】
図３によれば、実施例１、２、３及び５に示すように、本来、単体では、１０００℃を超える高融点のＮｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ（ＳＵＳ３０４）は、各々、融点が低下する他の金属部材に接触する状態で熱処理することにより、接触界面から反応を開始させることができ、接合が必要な所定の箇所、すなわち、金属部材Ａと金属部材Ｂとの相互の接合部のみで溶融を生じさせることができる。
また、二種の金属の溶融・混合、すなわち、合金化により、相互の接合部同士が完全に接合されるため、一体化した熱交換器の組立部品として取り扱うことができる。
また、実施例４に示すように、Ａｌ板（アルミニウム板）を金属部材Ａとして用いた場合は、６００℃の低温以下で接合が可能となるため、製造コストの低減が可能になる。
【００４０】
一方、比較例１に示すように、金属部材ＡにＮｉ板を用い、金属部材Ｂに同じＮｉ板を用いて熱処理した場合は、金属部材Ａと金属部材Ｂとの界面に液相が発生せず、相互を接合することができない。
また、金属部材ＡにＣｕ板を用い、金属部材ＢにＮｉ板を用いた比較例２の場合は、同じく、金属部材Ａと金属部材Ｂとの界面に液相が生じないため、固相−固相拡散反応による接合のみであるため、ろう付け接合部同士で十分な強度を得ることができず、評価を△とした。
比較例３、４では、ＮｉとＴｉ、ＣｕとＴｉで形成される合金の最も低い温度９４２℃、８７５℃よりもそれぞれ１００℃以上の温度でろう付けしたため、接合部で金属部材Ａの金属と金属部材Ｂの金属が著しく反応し、基材としての金属部材Ａおよび金属部材Ｂの厚さが部分的に減肉し、十分な強度を確保できなかった。
【００４１】
従来例１に示すようにＣｕ／ＳＵＳ／Ｃｕのクラッドろう材を使用した場合、従来例２に示すように、粉末Ｎｉろう材を使用した場合は、ろう材としてのＣｕ、あるいは、Ｎｉ粉末を完全に溶融させる温度まで加熱するため、ろう付け接合部の強度に関しては良好であった。
【００４２】
取り扱い性については、実施例１〜５、比較例１〜４、従来例１のいずれも優れている。
【００４３】
従来例２については、基材となる金属部材Ｂに塗布した粉末Ｎｉろう材が振動を付与すると剥離する等、取り扱いに難があると判断した。
【００４４】
材料コスト及び製造コストについては、実施例１〜５、比較例１〜４は、いずれも汎用的で加工の容易な材料の使用が可能であり、また、ろう材の塗布など煩雑な作業が無く、製品組立完了までのトータルコストに優れていると判断できた。
【００４５】
従来例１は、基材となる金属部材Ｂとろう材が予め一体化されており、組立製造が容易であるものの、部材としてのクラッドろう材を製作するのに大掛かりな設備を必要とし、多大な労力、時間がかかり、コストが大きくなるという問題がある。
【００４６】
粉末Ｎｉろう材を用いた従来例２は、材料自体のコストが高い上に、粉末Ｎｉろう材の塗布・乾燥工程のために設備投資や工程コストが極めて大きい。
【００４７】
従って、これらの結果を総合的に判断すると、本発明の実施例１〜５が比較例１〜４並びに従来例１及び２よりも遥かに優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係り、異種金属の板材同士のろう付けにより製造した熱交換器の一例を示す横断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係り、金属部材Ａ又は金属部材Ｂの少なくとも一方又は両方に、板状ではなく、棒状又はワイヤ（条）を用いた熱交換器の熱交換部を示す図である。
【図３】本発明に係る実施例１〜５、比較例１〜４、従来例１及び２により製造された各組立体（熱交換器）のろう付け接合部における強度、組立体の取り扱い性、材料コスト、製造コストの項目に従って評価した評価の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ 金属部材
Ｂ 金属部材
１ 凸部
２ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱交換器及びその製造方法に関するものであり、特に、フィンとプレート等、熱交換器を構成する部材同士をろう付けによって接合した熱交換器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱交換器を製造する場合は、ステンレス板の片面又は両面にろう材としての機能を持つ銅をクラッドしたステンレス基クラッドろう材を用い、プレスによりステンレス基クラッドろう材を波型に成型してフィンとし、フィンと板状のステンレス基クラッドろう材とを相互に重ね合わせた状態で、少なくともその相互の接合部を銅の融点以上の温度に熱処理することによってろう付けしている。
また、熱交換器のその他の製造方法として、ステンレス鋼やニッケル基およびコバルト合金などで構成された交換器の部品を、耐食性に優れる各種のニッケルろう材を用いて接合し、一体化することも知られている。
さらに、ニッケルろう材として、粉末ニッケルろう材に、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎｉ−Ｃｒ合金、ＳＵＳ（ステンレス鋼）のうち、選ばれた金属粉末を所定量添加することで、フィレット部内部の脆化相の連続した晶出を防止する技術も試みられている（特許文献１等）。
【特許文献１】特開２０００−１０７８８３号公報（ＥＧＲクーラ及び粉末ニッケルろう材について）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記したように、ステンレス基クラッドろう材では、ろう材の機能を持つ銅が、ステンレス板の片面又は両面にクラッドされており、基材とろう材とが一体化されているため、取扱い性に優れるといった利点がある。
【０００４】
しかし、基材であるステンレス板（ＳＵＳ）とろう材としての銅のクラッド化には、大掛かりな設備が必要であり、また、貼り合わせ作業に必要な労力、人件費を考慮すると、クラッド材は、製造コストが高い材料となってしまうという問題がある。
また、特許文献１記載のニッケルろう材、及びＪＩＳで規定されているニッケルろう材は、粉末状であるため、ろう付け接合部ごとに粉末ろう材を添付する作業が必要になるため、特殊な設備を必要とする他、ろう付けに多大な時間を費やし、製品の生産性が著しく低く、このために高コストとならざるを得ない。
【０００５】
また、ＪＩＳに規定されているアモルファスろう材は非常に脆いため、加工およびろう付け組立時の取り扱いが難しく、コスト高となるとなる問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、組立が極めて容易で、且つ、製造コストを低く抑えた熱交換器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとのろう付けにより形成される熱交換器であって、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂが、互いの接触により各々の融点が低下する金属で構成され、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂが、相互のろう付け接合部同士が互いに接触した状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器を提供するものである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる熱交換器を提供するものである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の熱交換器において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる熱交換器を提供するものである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の発明において、前記金属部材Ａがニッケル又はニッケル合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の発明において、前記金属部材Ａが銅又は銅合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項３いずれかに記載の発明において、前記金属部材Ａがアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、前記金属部材Ｂが銅又は銅合金から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項１〜請求項３いずかに記載の熱交換器において、前記金属部材がチタン又はチタン合金から構成され、前記金属部材Ｂがステンレス鋼から構成された熱交換器を提供するものである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項１〜請求項７いずれかに記載の熱交換器において、前記金属部材Ａが熱交換器のフィン材として用いられ、前記金属部材Ｂが熱交換器のプレートとして用いられ、前記金属部材Ａの波型加工後に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂと交互に重ね合わされた状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器を提供するものである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとをろう付けすることにより熱交換器を形成するようにした熱交換器の製造方法であって、金属部材Ａ及び金属部材Ｂに、互いの接触により各々の融点が低下する金属を用い、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂの相互のろう付け接合部同士を互いに接触させた状態で熱処理することにより、これら金属部材Ａ及び金属部材Ｂ相互の接合部をろう付けするようにした熱交換器の製造方法を提供するものである。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の発明において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる熱交換器の製造方法を提供するものである。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の発明において、前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる熱交換器の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱交換器の製造の際に、基材とろう材とをクラッドしたクラッドろう材を用いることがないので、大掛かりな製造設備が不要となり、また、ろう材のクラッド
やろう材の粉体も用いることがない。このため、熱交換器の材料コスト、組み立てコストを大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、熱交換器の構成について種々検討した結果、構成部材そのものに基材としての機能と、ろう材としての機能とを併せ持つ材料を用い、この材料で組み立てて熱交換器を製造する。すなわち、本発明に係る好ましい態様では、金属部材Ａ，Ｂの接触部同士が接触されることによって、接合部の融点が低下する異種金属部材同士を組み合わせ、相互のろう付け接合部が合金となる最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満である温度で熱処理を行うことによりろう付けし、熱交換器を構成する。組み合わせとしては、例えば、ニッケル又はニッケル合金から構成された金属部材Ａと、チタン又はチタン合金から構成された金属部材Ｂの組み合わせが挙げられる。ニッケル金属単体は、融点が約１４５５℃と高いが、チタン又はチタン合金から構成された金属部材Ｂを接触させると、ろう層となる相互の接合部の低融点化が可能になる。ろう付けの際は、金属部材Ａと金属部材Ｂとの接合部では、これら二種類の金属部材Ａ，金属部材Ｂ同士の接触により融点が低下し、相互の接合部そのものがろう材として機能するため、金属部材Ａ単体、金属部材Ｂ単体の融点よりも低い温度で相互がろう付けされる。このろう付け温度で、金属部材Ａと金属部材Ｂの接触部には、一旦液相が生じるが、金属部材Ａの金属もしくは金属部材Ｂの金属の拡散により、その接合部の融点は上昇し、すぐに凝固するので、金属部材Ａ、金属部材Ｂが全て溶解してしまったり、接合部で金属部材Ａ又は金属部材Ｂが貫通してしまうことはない。このような製造方法は、基材とは別の材料、例えば、粉末のろう材又は基材とろう材をクラッドにより一体化したクラッドろう材を使用せず、クラッドろう材の成型のため等、製品の加工が大掛かりとならずに済むので、材料コスト、組み立てコストを大幅に低減することができる。
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、互いに異種金属の金属板材同士のろう付けによって製造した熱交換器の一例を示す。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る熱交換器は、金属部材Ａと金属部材Ｂとで構成される。金属部材Ａはろう付けの後は熱交換器のフィン材となり、金属部材Ｂは、ろう付けの後、熱交換器のプレートとなる。
【００２１】
前記金属部材Ａは、例えば、ニッケル又はニッケル合金から構成され、金属部材Ｂは、例えば、チタン又はチタン金板から構成される。フィン材となる金属部材Ａは、ろう付け前に、プレス成型又は曲げ成型により、例えば、凸部１と凹部２とを交互に有する波型プレート状に成形されている。
波形の金属部材Ａとプレート状の金属部材Ｂは、交互に重ね合わされた状態で、熱処理され、相互の接合部同士がろう付けにより一体化される。これにより、複数の金属部材Ａと複数の金属部材Ｂを交互に重ね合せてろう付けした熱交換器の熱交換部が得られる。ろう付けの際に、金属部材Ａと金属部材Ｂの界面に形成されるニッケル−チタンの想定される合金の融点の温度は９４２℃であり、ニッケル単体の融点は１４５５℃、チタン単体の融点の温度は１６７０℃であるので、この例では、金属部材Ａ、すなわち、ニッケルの融点９４２℃とニッケル単体の融点１４５５℃の間の温度である、例えば、９５５℃の処理温度、すなわち、ろう付け温度で金属部材Ａと金属部材Ｂとが熱処理され、相互の接合部をろう付けする。この方法は、固相−固相拡散によって接合する接合する方法とは異なって、ニッケルからなる金属部材Ａと、チタンからなる金属部材Ｂとの合金界面に、一旦、液相を形成して接合する方法であるため、信頼性が高い。なお、ろう付けの温度（ろう付け温度）やろう付けの時間は、金属部材Ａ、金属部材Ｂの材質、厚み、組み立て構造体である熱交換器の構造に対応して適宜、決定されるが、ろう付け温度は、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされるのが望ましい。それは、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成さ
れる合金の最も低い融点から１００℃を越えると金属部材Ａおよび金属部材Ｂの溶融が著しく、基材としての金属部材Ａおよび金属部材Ｂが貫通してしまうなどの不都合が生じるためである。
【００２２】
熱処理後、熱交換部には、アッパータンク、ロワータンク等、熱交換器を構成する構成部材が取り付けられ、熱交換器として組立てられるが、フィン、プレート以外の部品も前記したろう付け方法で接合し、一体化するようにしてもよい。
【００２３】
このように、本実施の形態では、フィンとなる金属部材Ａを波型成型した後、プレートとなる金属部材Ｂに対して、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付けの際に相互の接合部（接触部）に形成される合金の最も低い融点以上でかつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度で熱処理（ろう付け）を行うことにより、相互の接合部を溶融させて熱交換部を製造するが、金属部材Ａと金属部材Ｂとの組み合わせは、ニッケル、チタンに限定されるものではなく、金属部材Ａと金属部材Ｂとのろう付けの際に、相互の接合部の融点がそれぞれ合金単体の融点未満に低下する金属部材同士を組み合わせればよい。
【００２４】
このような例としては、金属部材Ａに銅又は銅合金板を用い、金属部材Ｂにチタン又はチタン合金を用いる場合、金属部材Ａにアルミニウム又はアルミニウム合金を用い、金属部材Ｂに銅又は銅合金を用いる場合、金属部材Ａにチタン又はチタン合金を用い、金属部材Ｂにステンレス鋼を用いる場合が挙げられる。
【００２５】
いずれの例でも、本発明で用いるろう付けの際の熱処理温度は、基材とろう材とをクラッドした従来のクラッドろう材を使用する場合のように、ろう材全体を完全に溶融させる温度よりも、十分に低い温度でろう付けをすることができるので、製造コストを低減することができる。
また、基材とろう材とをクラッドしたクラッドろう材を用いることがないので、大掛かりな製造設備が不要となり、また、ろう材のクラッドやろう材の粉体も用いることがないので材料コスト、組み立てコストを大幅に低減することができる。
さらに、これらの例において、金属部材Ａ、金属部材Ｂを単一の材質の金属単体を用いた場合は組立後の製品の使用環境によって異種金属間の異種金属腐食（電食）が発生する虞があり、犠牲電極を設ける必要があるが、金属部材Ａ、Ｂにそれぞれ合金を用いてろう付けした場合は、異種金属間の電位差が軽減されるので、異種金属間の異種金属腐食（電食）を抑制できるという効果がある。
【００２６】
次に、本発明の他の実施の形態を説明する。
図２は金属部材Ａ又は金属部材Ｂの少なくとも一方又は両方に、板状ではなく、棒状又はワイヤ（条）を用いて形成した熱交換器の熱交換部を示す。
図２に示すように、この例では、フィンとなる金属部材Ａがニッケル製のワイヤで、プレートとなる金属部材Ｂがチタン製の棒で形成している。熱交換部の製造の際は、前記したように、金属部材Ａを、凹部２、凸部１を有する波型に折り曲げ成型され、この後に、フィンとしての金属部材Ａとプレートとしての金属部材Ｂを交互に重ねた状態で、前記したろう付けによって相互の接合部がろう付される。なお、この実施の形態でも、金属部材Ａと金属部材Ｂとは、前記したよう相互の接触により、融点が低下する異種金属材料により形成され、金属部材Ａは折り曲げ成型の後に、ろう付けにより、金属部材Ｂに一体に接合される。
【００２７】
なお、本実施の形態では、熱交換器の熱交換部に適用した例を説明したが、熱交換器と同様な構造の構造体や構造体と他の部品との接合に本発明が適用されることは当然である。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
【００２９】
厚さ０．３ｍｍのＮｉ板（ニッケル板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＴｉ板（チタン板）を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９６０℃（ＮｉとＴｉで形成される合金の最も低い温度である９４２℃よりも１８℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例２］
【００３０】
厚さ０．３ｍｍのＮｉ−１０ｍａｓｓ％Ｃｒ板（ニッケル合金板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＴｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９７０℃（Ｎｉ−１０ｍａｓｓ％ＣｒとＴｉで形成される合金の最も低い温度である９４２℃よりも２８℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例３］
【００３１】
厚さ０．３ｍｍのＣｕ板（銅板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＴｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度８８０℃（ＣｒとＴｉで形成される合金の最も低い温度である８７５℃よりも５℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例４］
【００３２】
厚さ０．３ｍｍのＡｌ板（アルミニウム板）を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＣｕ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度５６０℃（ＡｌとＣｕで形成される合金の最も低い温度である５４８℃よりも１２℃高い温度）で５分間、加熱した。
［実施例５］
【００３３】
厚さ０．３ｍｍのＴｉ板を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＳＵＳ３０４の板（ステンレス鋼板）を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９８０℃（ＴｉとＳＵＳ３０４で形成される合金の最も低い温度である９４２℃よりも３８℃高い温度）で５分間、加熱した。
［比較例１］
【００３４】
厚さ０．３ｍｍのＮｉ板を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＮｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度９８０℃で５分間、加熱した。なお、ろう付けのための加熱設備は、真空加熱炉が好ましいが、他の加熱設備を用いるようにしてもよい。
［比較例２］
【００３５】
厚さ０．３ｍｍのＣｕ板を金属部材Ａとし、厚さ０．８ｍｍのＮｉ板を金属部材Ｂとした。金属部材Ａをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型した後、金属部材Ａと金属部材Ｂとを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処
理温度９８０℃で５分間、加熱した。
［比較例３］
実施例１と同様の方法で製作した金属部材Ａ及び金属部材Ｂを熱処理温度１０４５℃で５分間加熱した。
［比較例４］
実施例３と同様の方法で製作した金属部材Ａおよび金属部材Ｂを熱処理温度９８０℃で５分間加熱した。
［従来例１］
【００３６】
まず、ＳＵＳ条、Ｃｕ（銅条）を用い、圧延法により、Ｃｕ、ＳＵＳ、Ｃｕの順で積層したＣｕ／ＳＵＳ／Ｃｕの三層構造のろう材を製作し、これを金属部材Ｂとした。この場合、Ｃｕ層（銅層）の厚みは５０μｍとした。
次に、厚さ０．３ｍｍのＳＵＳ３０４の板を金属部材Ａとしてこれをプレス加工によって、図１で説明した波型に成型し、その後、金属部材Ａと金属部材Ｂであるクラッドろう材とを交互に重ねた状態で真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度１２００℃で５分間、加熱した。
［従来例２］
【００３７】
まず、ＳＵＳ板を金属部材Ｂとし、その両面に粉末ろう材として市販のＮｉ粉末ろう材を合成樹脂バインダで溶いたものを塗布し乾燥させた。次に、別のＳＵＳ３０４の板を金属部材Ａとしてこれをプレス加工によって図１で説明した波型に成型した。この後、金属部材Ａである波型のＳＵＳ３０４の板と、Ｎｉ粉末ろう材付きの金属部材Ｂとを交互に重ねて真空加熱炉に入れ、真空加熱炉を減圧状態として、処理温度１２００℃で５分間、加熱した。
【００３８】
図３は、これらの実施例１〜５、比較例１〜４、従来例１及び２により製造された各組立体としての熱交換部のろう付け接合部における強度、組立体の取り扱い性、材料コスト、製造コストの項目に従い、評価したものである。
ろう付け接合部の強度は、熱処理後の各組立材の一端部を万力で固定し、ろう付け接合部（ろう付け部）を含むもう一方の端部をプライヤにより引っ張ることによって評価した。
材料コストはニッケルやステンレス等、素材の価格だけでなく、例えば、クラッドろう材の場合には、圧延加工コスト、熱処理（ろう付け）に必要とするコストを考慮して評価した。
製造コストは、組み立てに使用する工程、例えば、粉末Ｎｉろう材の基材への塗布、乾燥工程にかかるコストなども考慮した。
【００３９】
図３によれば、実施例１、２、３及び５に示すように、本来、単体では、１０００℃を超える高融点のＮｉ、Ｔｉ、Ｃｕ、ＳＵＳ（ＳＵＳ３０４）は、各々、融点が低下する他の金属部材に接触する状態で熱処理することにより、接触界面から反応を開始させることができ、接合が必要な所定の箇所、すなわち、金属部材Ａと金属部材Ｂとの相互の接合部のみで溶融を生じさせることができる。
また、二種の金属の溶融・混合、すなわち、合金化により、相互の接合部同士が完全に接合されるため、一体化した熱交換器の組立部品として取り扱うことができる。
また、実施例４に示すように、Ａｌ板（アルミニウム板）を金属部材Ａとして用いた場合は、６００℃の低温以下で接合が可能となるため、製造コストの低減が可能になる。
【００４０】
一方、比較例１に示すように、金属部材ＡにＮｉ板を用い、金属部材Ｂに同じＮｉ板を用いて熱処理した場合は、金属部材Ａと金属部材Ｂとの界面に液相が発生せず、相互を接合することができない。
また、金属部材ＡにＣｕ板を用い、金属部材ＢにＮｉ板を用いた比較例２の場合は、同じく、金属部材Ａと金属部材Ｂとの界面に液相が生じないため、固相−固相拡散反応による接合のみであるため、ろう付け接合部同士で十分な強度を得ることができず、評価を△とした。
比較例３、４では、ＮｉとＴｉ、ＣｕとＴｉで形成される合金の最も低い温度９４２℃、８７５℃よりもそれぞれ１００℃以上の温度でろう付けしたため、接合部で金属部材Ａの金属と金属部材Ｂの金属が著しく反応し、基材としての金属部材Ａおよび金属部材Ｂの厚さが部分的に減肉し、十分な強度を確保できなかった。
【００４１】
従来例１に示すようにＣｕ／ＳＵＳ／Ｃｕのクラッドろう材を使用した場合、従来例２に示すように、粉末Ｎｉろう材を使用した場合は、ろう材としてのＣｕ、あるいは、Ｎｉ粉末を完全に溶融させる温度まで加熱するため、ろう付け接合部の強度に関しては良好であった。
【００４２】
取り扱い性については、実施例１〜５、比較例１〜４、従来例１のいずれも優れている。
【００４３】
従来例２については、基材となる金属部材Ｂに塗布した粉末Ｎｉろう材が振動を付与すると剥離する等、取り扱いに難があると判断した。
【００４４】
材料コスト及び製造コストについては、実施例１〜５、比較例１〜４は、いずれも汎用的で加工の容易な材料の使用が可能であり、また、ろう材の塗布など煩雑な作業が無く、製品組立完了までのトータルコストに優れていると判断できた。
【００４５】
従来例１は、基材となる金属部材Ｂとろう材が予め一体化されており、組立製造が容易であるものの、部材としてのクラッドろう材を製作するのに大掛かりな設備を必要とし、多大な労力、時間がかかり、コストが大きくなるという問題がある。
【００４６】
粉末Ｎｉろう材を用いた従来例２は、材料自体のコストが高い上に、粉末Ｎｉろう材の塗布・乾燥工程のために設備投資や工程コストが極めて大きい。
【００４７】
従って、これらの結果を総合的に判断すると、本発明の実施例１〜５が比較例１〜４並びに従来例１及び２よりも遥かに優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施の形態に係り、異種金属の板材同士のろう付けにより製造した熱交換器の一例を示す横断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係り、金属部材Ａ又は金属部材Ｂの少なくとも一方又は両方に、板状ではなく、棒状又はワイヤ（条）を用いた熱交換器の熱交換部を示す図である。
【図３】本発明に係る実施例１〜５、比較例１〜４、従来例１及び２により製造された各組立体（熱交換器）のろう付け接合部における強度、組立体の取り扱い性、材料コスト、製造コストの項目に従って評価した評価の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ａ 金属部材
Ｂ 金属部材
１ 凸部
２ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとのろう付けにより形成される熱交換器であって、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂが、互いの接触により各々の融点が低下する金属で構成され、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂが、相互のろう付け接合部同士が互いに接触した状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器。
【請求項２】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記金属部材Ａがニッケル又はニッケル合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記金属部材Ａが銅又は銅合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記金属部材Ａがアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、前記金属部材Ｂが銅又は銅合金から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記金属部材がチタン又はチタン合金から構成され、前記金属部材Ｂがステンレス鋼から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記金属部材Ａが熱交換器のフィン材として用いられ、前記金属部材Ｂが熱交換器のプレートとして用いられ、前記金属部材Ａの波型加工後に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂと交互に重ね合わされた状態で熱処理によりろう付けされてなる請求項１〜請求項７いずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとをろう付けすることにより熱交換器を形成するようにした熱交換器の製造方法であって、金属部材Ａ及び金属部材Ｂに、互いの接触により各々の融点が低下する金属を用い、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂの相互のろう付け接合部同士を互いに接触させた状態で熱処理することにより、これら金属部材Ａ及び金属部材Ｂ相互の接合部をろう付けするようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる請求項９記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる請求項１０記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１】
金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとのろう付けにより形成される熱交換器であって、前記金属部材Ａ及び前記金属部材Ｂが、互いの接触により各々の融点が低下する金属で構成され、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂが、相互のろう付け接合部同士が互いに接触した状態で熱処理によりろう付けされてなる熱交換器。
【請求項２】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる請求項２記載の熱交換器。
【請求項４】
前記金属部材Ａがニッケル又はニッケル合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記金属部材Ａが銅又は銅合金から構成され、前記金属部材Ｂがチタン又はチタン合金から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記金属部材Ａがアルミニウム又はアルミニウム合金から構成され、前記金属部材Ｂが銅又は銅合金から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記金属部材がチタン又はチタン合金から構成され、前記金属部材Ｂがステンレス鋼から構成された請求項１〜請求項３いずれかに記載の熱交換器。
【請求項８】
前記金属部材Ａが熱交換器のフィン材として用いられ、前記金属部材Ｂが熱交換器のプレートとして用いられ、前記金属部材Ａの波型加工後に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂと交互に重ね合わされた状態で熱処理によりろう付けされてなる請求項１〜請求項７いずれかに記載の熱交換器。
【請求項９】
金属部材Ａとこの金属部材Ａに対して異種金属である金属部材Ｂとをろう付けすることにより熱交換器を形成するようにした熱交換器の製造方法であって、金属部材Ａ及び金属部材Ｂに、互いの接触により各々の融点が低下する金属を用い、前記金属部材Ａ及び金属部材Ｂの相互のろう付け接合部同士を互いに接触させた状態で熱処理することにより、これら金属部材Ａ及び金属部材Ｂ相互の接合部をろう付けするようにしたことを特徴とする熱交換器の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点以上で、かつ、金属部材Ａ及び金属部材Ｂ両部材単体の融点未満の温度でなされる請求項９記載の熱交換器の製造方法。
【請求項１１】
前記熱処理が、前記ろう付けの際に、前記金属部材Ａと前記金属部材Ｂとのろう付け接合部に形成される合金の最も低い融点から１００℃を超えない温度でなされる請求項１０記載の熱交換器の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１９２１９１（Ｐ２００９−１９２１９１Ａ）
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５９５４（Ｐ２００８−３５９５４）
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
【公開日】平成２１年８月２７日（２００９．８．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１８日（２００８．２．１８）
【出願人】（０００００５１２０）日立電線株式会社 (3,358)
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