專利名稱：熱交換器的制造方法及熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及把多個(gè)板構(gòu)件組合起來(lái)形成管的同時(shí)，在管內(nèi)釬焊接合內(nèi)翅片的熱交換器的制造方法以及由該制造方法形成的熱交換器。
背景技術(shù)：
在特開(kāi)2003-28586號(hào)公報(bào)中，公開(kāi)了在管內(nèi)設(shè)有內(nèi)翅片的熱交換器的制造方法的現(xiàn)有技術(shù)。該現(xiàn)有技術(shù)中，首先把形成管的截面呈大致U形的第1板和第2板，以在內(nèi)部夾入內(nèi)翅片并對(duì)置的形態(tài)嵌合。其后，將第1、第2板之間、以及第1、第2板與內(nèi)翅片之間，通過(guò)在第1板及第2板的表面涂敷的焊料膏進(jìn)行釬焊，形成在內(nèi)面接合有內(nèi)翅片的管。由此，可以容易向管內(nèi)設(shè)置內(nèi)翅片。
但是，在所述現(xiàn)有技術(shù)的熱交換器的制造方法中，有如下的問(wèn)題，即、有時(shí)在管內(nèi)的內(nèi)翅片釬焊的地方發(fā)生釬焊不良。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)了該釬焊不良是由于下述理由而發(fā)生的。
一般來(lái)講，焊料膏中，為使焊料成為膏狀而添加了有機(jī)成分。為了形成在內(nèi)面接合有內(nèi)翅片的管，把第1、第2板以及內(nèi)翅片的嵌合裝配體加熱升溫后，在第1板以及第2板的表面涂敷的焊料膏中的焊料開(kāi)始溶融之前，有機(jī)成分就會(huì)蒸發(fā)氣化。
該氣化了的有機(jī)成分由于第1板和第2板嵌合裝配在一起，而難以排出到裝配體的外部，容易滯留在內(nèi)部。于是，有時(shí)滯留在內(nèi)部的有機(jī)成分的一部分會(huì)附著到第1、第2板的內(nèi)面以及內(nèi)翅片的表面而形成皮膜。如果表面形成這樣的皮膜，則其后溶融的焊料的浸潤(rùn)性惡化，就有在應(yīng)該釬焊的地方發(fā)生釬焊不良的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題點(diǎn)而提出的，目的是提供一種能夠抑制發(fā)生管與內(nèi)翅片之間的釬焊不良的熱交換器的制造方法以及熱交換器。
本發(fā)明的制造方法，具有將在表面上形成有焊料膏層的截面呈大致U形的第1板構(gòu)件與第2板構(gòu)件，以在內(nèi)部配置內(nèi)翅片、并將截面呈大致U形的開(kāi)口側(cè)相互對(duì)向的狀態(tài)嵌合配置的配置工序，對(duì)在配置工序中嵌合配置的第1板構(gòu)件和第2板構(gòu)件的嵌合體進(jìn)行加熱，使焊料膏層中的有機(jī)成分蒸發(fā)的蒸發(fā)工序，和在蒸發(fā)工序之后，將嵌合體進(jìn)一步加熱、溶融焊料膏層中的焊料，在由第1板構(gòu)件和第2板構(gòu)件構(gòu)成的管內(nèi)釬焊接合內(nèi)翅片的接合工序，其特征在于，在配置工序中，在第1板構(gòu)件和第2板構(gòu)件之間形成間隙部，在蒸發(fā)工序中，將蒸發(fā)的有機(jī)成分從間隙部排出到外部。
由此，在蒸發(fā)工序蒸發(fā)的焊料膏層中的有機(jī)成分，難以在第1、第2板構(gòu)件內(nèi)面和內(nèi)翅片的表面形成皮膜。因此能夠抑制接合工序中的管和內(nèi)翅片之間的釬焊不良的發(fā)生。
另外，本發(fā)明的熱交換器，具有將截面呈大致U形的第1板構(gòu)件與第2板構(gòu)件，以截面呈大致U形的開(kāi)口側(cè)相互對(duì)向的狀態(tài)接合而成的管、和在管內(nèi)通過(guò)焊料膏釬焊接合的內(nèi)翅片，管具有間隙部形成構(gòu)件，該間隙部形成構(gòu)件直到第1板構(gòu)件和第2板構(gòu)件接合為止，在第1板構(gòu)件和第2板構(gòu)件之間形成間隙部。該熱交換器中，蒸發(fā)的焊料膏層中的有機(jī)成分不在第1、第2板構(gòu)件內(nèi)面和內(nèi)翅片的表面形成皮膜，所以抑制了釬焊不良的發(fā)生。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例中的中間冷卻器的整體構(gòu)成的概略正視圖。
圖2是圖1中的II-II線截面圖。
圖3(A)、圖3(B)、圖3(C)是中間冷卻器各工序主要部位的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式中，將本發(fā)明應(yīng)用于通過(guò)增壓器加壓后的空氣被吸入引擎前、進(jìn)行冷卻的熱交換器，即中間冷卻器100。圖1是表示中間冷卻器100的整體構(gòu)成的概略正視圖。圖2是圖1所示的中間冷卻器100II-II線的截面圖。另外，圖1只圖示了后面敘述的內(nèi)芯部120的局部、圖2只圖示了截面的局部。
如圖1所示，中間冷卻器100由內(nèi)芯部120以及圖中上下一對(duì)貯水箱110構(gòu)成。各貯水箱110由分別由銅合金形成的芯板111和箱體部112構(gòu)成，芯板111與箱體部112之間通過(guò)釬焊或者焊接接合，形成中空構(gòu)造。
圖中上方一側(cè)的貯水箱110上，與貯水箱110內(nèi)連通地設(shè)有進(jìn)水口接頭113。另一方面，圖中下方一側(cè)的貯水箱110上，與貯水箱110內(nèi)連通地設(shè)有出水口接頭114。再則，進(jìn)水口接頭113與未圖示的增壓器的排出側(cè)相連接；另外，出水口接頭114與未圖示的引擎吸入側(cè)相連接。
內(nèi)芯部120交互層疊有多個(gè)散熱片121以及管122，圖中左右最外側(cè)的散熱片121的更外側(cè)裝有作為加強(qiáng)構(gòu)件的側(cè)板124，釬焊成一體。
在內(nèi)芯部120的圖中上下部，即多個(gè)管122的長(zhǎng)度方向兩端部，沿與該長(zhǎng)度方向相交的方向延伸的貯水箱110分別與管122內(nèi)部連通設(shè)置。多個(gè)管122的兩端部嵌合并釬焊在在芯板111的省略了圖示的貫通孔中。
如圖2所示，扁平狀的管122，其截面分別呈大致U形的第1板122a及第2板122b以開(kāi)口側(cè)相互對(duì)向的形態(tài)組合嵌合、并釬焊接合而構(gòu)成。在管122內(nèi)，釬焊接合有內(nèi)翅片123；在管122外部釬焊接合有散熱片121。第1板122a是本實(shí)施方式中的第1板構(gòu)件，第2板122b是本實(shí)施方式中的第2板構(gòu)件。
散熱片121以及內(nèi)翅片123從熱傳導(dǎo)特性出發(fā)而由銅材料構(gòu)成，第1板122a、第2板122b以及側(cè)板124從強(qiáng)度特性和熱傳導(dǎo)特性等出發(fā)而由銅合金材構(gòu)成。另外，構(gòu)成第1、第2板122a、122b的銅合金中含有5重量％以上的鋅。
構(gòu)成內(nèi)芯部120的各構(gòu)件，與芯板111一起、通過(guò)配合、夾具固定等裝配、被臨時(shí)固定后，利用所需位置涂敷的膏狀的焊料釬焊成一體。然后，在芯板111上接合箱體部112，形成中間冷卻器100。
本實(shí)施方式的中間冷卻器100，管122的長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度(圖1中上下方向的長(zhǎng)度)約為800mm，與管122長(zhǎng)度方向垂直相交方向的長(zhǎng)度(圖2中上下的方向)約為60mm。管122的厚度(圖2中左右方向的長(zhǎng)度)約為6mm。
在本發(fā)明中，其特征在于構(gòu)成管122的第1、第2板122a、122b以及內(nèi)翅片123的構(gòu)造以及這些構(gòu)件之間的釬焊方法。下面利用圖3A、B、C對(duì)其詳細(xì)情況進(jìn)行說(shuō)明。這里，圖3A、B、C是各工序的主要部位的截面圖。
首先，如圖3A所示，把截面呈大致U形的第1板122a和第2板122b以在內(nèi)部夾持內(nèi)翅片123的形態(tài)配置，并將截面呈大致U形的開(kāi)口側(cè)雙方以對(duì)置狀態(tài)嵌合配置。這時(shí)，在第1板122a以及第2板122b的兩個(gè)面上涂敷膏狀的焊料，形成了約60～80μm厚度的焊膏層(焊料膏層)122c。
這里，在第1、第2板122a、122b上涂敷的焊膏，在本例中是采用如下的組成，即、將作為焊料成分的89重量％的Sn-P-Ni-Cu合金，作為構(gòu)成粘合劑及溶劑的有機(jī)成分的10重量％的脂肪族碳?xì)浠衔锛爸h(huán)族碳?xì)浠衔?，?重量％的聚異丁烯配合組成。
本實(shí)施方式中的管122，如前所述是長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度比較長(zhǎng)的扁平管，但是因?yàn)槟軌蛲ㄟ^(guò)在截面呈大致U形的第1板122a和第2板122b之間夾持而將內(nèi)翅板123配置在內(nèi)部，所以有如下的優(yōu)點(diǎn)，即、在向扁平筒狀的管內(nèi)插入內(nèi)翅片的情況下，不會(huì)損壞焊膏層122c。
另外，層疊的第1、第2板122a、122b和內(nèi)翅片123之間，以及第1、第2板122a、122b和散熱片121之間分別設(shè)置有焊膏層122c。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)焊膏層122c的涂敷厚度，能夠調(diào)節(jié)內(nèi)芯部120的寬度(圖1中左右方向的寬度)和管122(由第1板122a以及第2板122b構(gòu)成)的厚度，由此在組裝內(nèi)芯部120和芯板111的時(shí)候，就能較容易地把管122的端部裝配到所述的芯板111的省略了圖示的貫通孔中。
再則，在內(nèi)芯部120的寬度比在芯板111上裝配時(shí)的所定寬度大，管122的間距比上述貫通孔的間距較大的情況下，通過(guò)擠壓內(nèi)芯部120使之沿寬度方向壓縮，使散熱片121以及內(nèi)翅片123撓曲，就能夠調(diào)節(jié)管122的間距。在采用了扁平筒狀的管的情況下，即使向?qū)挾确较驍D壓內(nèi)芯部120，因?yàn)橹挥猩崞?21撓曲，本實(shí)施方式中能夠比較容易調(diào)節(jié)管122間距。
如圖3A所示，在第1板122a的截面呈大致U形的側(cè)壁部的內(nèi)側(cè)，形成有與第1板122a一體的突起部122d。該突起部122d在第1板122a的截面呈大致U形的兩側(cè)的側(cè)壁部的內(nèi)側(cè)，以規(guī)定的間距設(shè)置有多個(gè)。而且，該突起部122d的前端側(cè)與第2板122b的側(cè)壁部的外表面接觸，在形成有焊膏層112c的第1板122a與第2板122b之間形成有間隙部125。突起部122d是本實(shí)施方式中的間隙部形成構(gòu)件。
如圖3A所示，把第1板122a和第2板122b嵌合，組裝各構(gòu)件并臨時(shí)固定后，把該組裝體在加熱爐內(nèi)加熱升溫。該加熱爐內(nèi)回流有包含氫氣等還原氣體的氣體或者氮?dú)獾榷栊詺怏w，組裝體內(nèi)部也流過(guò)有氫氣。如果組裝體的溫度升溫到300～350℃，焊膏層122c中的有機(jī)成分會(huì)蒸發(fā)氣化。蒸發(fā)了的有機(jī)成分如圖3B中箭頭所示，穿過(guò)第1板122a與第2板122b之間的空隙部125排出到外部。
這時(shí)，雖然從第1、第2板122a、122b中，散發(fā)合金中的一部分鋅成分，但該散發(fā)的鋅成分也穿過(guò)間隙部125排到外部。
這些有機(jī)成分和鋅成分也通過(guò)從組裝體的一端開(kāi)口部向另一端開(kāi)口部送進(jìn)加熱爐內(nèi)氣體，而被排出到組裝體外部。
其后繼續(xù)加熱，升溫到約680℃。有機(jī)成分蒸發(fā)后的基本僅由焊料成分構(gòu)成的焊膏層122c在約600℃以上溶融。于是，如圖3C所示，溶融的焊料流到各構(gòu)成部件相互接近的部位，釬焊接合第1板122a與第2板122b之間，形成管122，并且在該管122的里面釬焊接合內(nèi)翅片、在管122的外面釬焊接合散熱片121。
圖3A所示的工序是本實(shí)施方式中的配置工序，圖3B所示的工序是本實(shí)施方式中的蒸發(fā)工序，圖3C所示的工序是本實(shí)施方式中的接合工序。
另外，在配置工序形成的間隙部125的間隙厚度(第1板122a的內(nèi)側(cè)的焊膏層122c表面與第2板122b外側(cè)的焊膏層122c表面的間隙)最好為0.05～0.2mm。如果間隙厚度低于0.05mm，在蒸發(fā)工序蒸發(fā)的有機(jī)成分就難以從間隙部125排出到外部。另一方面，如果間隙厚度超過(guò)0.2mm，在接合工序就難把第1板122a與第2板122b之間確實(shí)地釬焊接合。
根據(jù)上述的構(gòu)成與制造方法，在配置工序，在第1板122a與第2板122b之間形成間隙部125，在蒸發(fā)工序，能夠在焊膏層122c中的焊料成分溶融之前把蒸發(fā)的焊膏層122c中的有機(jī)成分以及各板構(gòu)件122a、122b中的散發(fā)的鋅成分，從間隙部125排出到外部。因此，在進(jìn)行釬焊接合之前，在第1、第2板122a、122b內(nèi)面和內(nèi)翅片123的表面就難以形成有機(jī)成分的皮膜和鋅成分的氧化皮膜。這樣，在接合工序，就能防止由于皮膜形成而引起的釬焊不良的發(fā)生。
本實(shí)施方式中的扁平狀的管122，相對(duì)寬度和厚度，其長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度是非常長(zhǎng)的。在這種結(jié)構(gòu)的管中，內(nèi)部氣化了的有機(jī)成分沿長(zhǎng)度方向排出是極其困難的。因此，在本實(shí)施方式中，能夠把內(nèi)部氣化了的有機(jī)成分從間隙125中排出到外部，其效用非常大。
另外，在接合工序中，如果溶融了的焊料流動(dòng)，則此前通過(guò)焊膏層122c相接的各板122a、122b和內(nèi)翅片123之間、以及各板122a、122b與散熱片121之間就會(huì)隔離。
不過(guò)，在配置工序擠壓內(nèi)芯部120而使之向?qū)挾确较驂嚎s了的情況下，內(nèi)翅片123和散熱片121撓曲。因此，在接合工序，隨著焊料的溶融，兩翅片121、123向復(fù)原方向產(chǎn)生變形，各板122a、112b與內(nèi)翅片123之間、以及各板122a、122b與散熱片121之間就會(huì)變得不隔離，而保持接觸，在這些部位確實(shí)地進(jìn)行釬焊。
另外，即使內(nèi)翅片123在配置工序沒(méi)有撓曲的情況下，在有散熱片121的復(fù)原應(yīng)力和臨時(shí)固定夾具的擠壓力時(shí)，也能夠通過(guò)這些應(yīng)力把第1板122a和第2板122b向與內(nèi)翅片123接觸的方向移動(dòng)，所以能夠確實(shí)地進(jìn)行內(nèi)翅片123的釬焊。
(其他實(shí)施方式)上述實(shí)施方式中，雖然通過(guò)一體設(shè)置在第1板122a上的突起部122d形成了間隙部125，不過(guò)，突起部也可以設(shè)置在第2板122b上，也可以設(shè)置在兩個(gè)板上。另外，也可以配置與各板122a、122b分開(kāi)的間隔體作為間隙部形成構(gòu)件，而形成間隙部。
另外，上述實(shí)施方式中，各個(gè)板122c、122b是由含有鋅的銅合金構(gòu)成的，但是不限定于此。即便由其他的金屬材料構(gòu)成，只要是用焊料膏釬焊構(gòu)成管的各板和內(nèi)翅片的結(jié)構(gòu)，即可利用本發(fā)明，在焊料溶融之前，向外部排出焊膏中的有機(jī)成分，從而能夠防止釬焊不良的發(fā)生。
另外，上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)使用中間冷卻器100作為熱交換器的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是不限于此，本發(fā)明也可以適用于使用油冷卻器等作為其他的熱交換器的情況。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器的制造方法，具有將在表面上形成有焊料膏層(122c)的截面呈大致U形的第1板構(gòu)件(122a)與第2板構(gòu)件(122b)，以在內(nèi)部配置內(nèi)翅片(123)、并將所述截面呈大致U形的開(kāi)口側(cè)相互對(duì)向的狀態(tài)嵌合配置的配置工序，對(duì)在所述配置工序中嵌合配置的所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)的嵌合體進(jìn)行加熱，使所述焊料膏層(122c)中的有機(jī)成分蒸發(fā)的蒸發(fā)工序，和在所述蒸發(fā)工序之后，將所述嵌合體進(jìn)一步加熱、溶融所述焊料膏層(122c)中的焊料，在由所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)構(gòu)成的管(122)內(nèi)釬焊接合所述內(nèi)翅片(123)的接合工序；其特征在于，在所述配置工序中，在所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)之間形成間隙部(125)，在所述蒸發(fā)工序中，將蒸發(fā)的所述有機(jī)成分從所述間隙部(125)排出到外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，在所述配置工序中，以使所述間隙部(125)的間隙厚度為0.05～0.2mm的方式配置所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板部件(122b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，在所述配置工序中，在所述間隙部(125)配置間隙部形成構(gòu)件(122d)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，將所述間隙部形成構(gòu)件(122d)與所述第1板構(gòu)件(122a)以及所述第2板構(gòu)件(122b)的至少任意一個(gè)一體形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，所述第1板構(gòu)件(122a)以及前述第2板構(gòu)件(122b)由含有鋅的銅合金構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，所述銅合金的鋅的含有率為5％重量以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，在所述蒸發(fā)工序中，所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)的嵌合體在包含還原氣體或者惰性氣體的氣氛中加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，在所述蒸發(fā)工序中，包含還原氣體或者惰性氣體的氣體在所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)之間回流。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器的制造方法，其特征在于，所述有機(jī)成分包含碳?xì)浠衔铩?br> 10.一種熱交換器，具有將截面呈大致U形的第1板構(gòu)件(122a)與第2板構(gòu)件(122b)，以所述截面呈大致U形的開(kāi)口側(cè)相互對(duì)向的狀態(tài)接合而成的管(122)、和在所述管(122)內(nèi)通過(guò)焊料膏釬焊接合的內(nèi)翅片(123)，其特征在于，所述管(122)具有間隙部形成構(gòu)件(122d)，該間隙部形成構(gòu)件(122d)直到第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)接合為止，在所述第1板構(gòu)件(122a)和所述第2板構(gòu)件(122b)之間形成間隙部(125)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，所述間隙部形成構(gòu)件(122d)，與所述第1板構(gòu)件(122a)以及所述第2板構(gòu)件(122b)的至少任意一方一體形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中所述的熱交換器，其特征在于，所述第1板構(gòu)件(122a)以及所述第2板構(gòu)件(122b)由含有鋅的銅合金構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱交換器，其特征在于，所述銅合金的鋅的含有率是5重量％以上。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱交換器，其特征在于，所述間隙部(125)設(shè)定為0.05～0.2mm。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱交換器的制造方法以及由該制造方法形成的熱交換器。提供由表面形成有焊膏層(122c)的第1板(122a)和第2板(122b)挾持內(nèi)翅片(123)時(shí)，利用突起部(122d)形成間隙部(125)。將其加熱，首先使焊膏層(122c)中的有機(jī)成分蒸發(fā)，從間隙部(125)向外部排出。其后進(jìn)一步加熱，溶融焊膏層(122c)中的焊料，將第1板(122a)與第2板(122b)釬焊接合、形成管(122)，并且釬焊接合管(122)內(nèi)的內(nèi)翅片(123)。
文檔編號(hào)F28D1/03GK1572407SQ200410060020
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月20日
發(fā)明者上田直樹(shù) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝