[发明专利]热交换器的制造方法,以及由该制造方法制造的热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及热泵式供热水机用的热交换器等、将制冷剂作为热源的热交换器的制造方法,以及由其制造的热交换器。

背景技术

将高温高压的CO₂制冷剂作为热源的热泵式供热水机,在制冷剂和水之间进行热交换,加热水,近年,普及得到扩大。作为这种热交换器的构成材料,一般使用传热特性及耐腐蚀性优异的铜合金管。但是,近年,以提高运送性或低成本化为目的,也提出制冷剂流路使用传热特性优异、轻量、低成本的铝合金管的热交换器。

在制冷剂流路及水流路使用铜合金管的以往的热交换器中,为了铜合金管之间接合,炉中钎焊或锡焊等各种接合方法得到确立,并实用化。但是,铝合金和铜合金的接合存在熔点接近400℃的差异、具有牢固的氧化膜等多个课题,非常困难,这为人们所公知。

在专利文献1记载的使用铝合金制冷剂管和铜合金水管的热交换器中,机械固定铝合金制冷剂管和铜合金水管。又,在专利文献2记载的热交换器中,通过钎料接合铝合金制冷剂管和铜合金水管。

在专利文献3中,记载着使用钎料钎焊铝合金和铜合金的方法。在钎料中,使用Si及/或Cu的合金元素的合计含有量为5～15质量%的Al-Si-Cu系合金,或Al-10质量%Si-4质量%Cu-10质量%Zn的合金,在600℃前后进行钎焊。又,在专利文献4中,记载着使用ZnAl系钎料钎焊铝合金和铜合金的方法。

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2002-107069号公报

【专利文献2】日本特开2010-255869号公报

【专利文献3】日本特开2000-117484号公报

【专利文献4】日本特开2006-341304号公报

在专利文献1的热交换器中,机械固定铝合金制冷剂管和铜合金水管。这种场合,若流动的水和制冷剂的温度差变大,则因两合金的热膨胀率不同,在接合部分产生热应力。其结果,在接合部分产生变形,不能维持均一的接合状态(密接状态),存在产生热交换效率降低的问题。

在专利文献2的热交换器中,没有公开钎料具体成份,担心因所用钎料产生烧蚀。在此,所谓烧蚀是图1所示那样的熔融钎料腐蚀被接合部件的现象。在图1中,符号2是铝合金制冷剂管,3是铜合金水管,4是钎料,用实线椭圆围住的部分1表示烧蚀发生部。

在用专利文献3所示方法进行钎焊场合,在铝合金和铜合金的共晶温度(548℃)以上的温度进行钎焊,因此,担心产生共晶熔融,被接合部件变形。在此,所谓共晶熔融是铝合金材料和铜合金材料的密接部局部熔化的现象,图2表示共晶熔融进展,被接合部件发生大变形的状态。在图2中,符号5是铝合金板,6是铜合金管,7是钎料,在钎焊后,铝合金板和铜合金管因熔化,形状发生显著变化。

又,在专利文献4记载的使用Zn-Al系钎料在铝合金和铜合金的共晶温度以下进行钎焊的方法中,Zn-Al系合金缺乏耐腐蚀性,因此,难以适用于具有暴露于严酷的腐蚀环境的可能性的热交换器。

发明内容

本发明就是以上述以往技术为背景而提出来的,适用于热泵式供热水机用的热交换器等、将制冷剂作为热源的热交换器。即,提供将作为制冷剂流路的铝合金管和作为水流路的铜合金管在比铝合金和铜合金的共晶温度(548℃)低的温度下钎焊、不发生共晶熔融或烧蚀等钎焊缺陷的热交换器的制造方法,以及由其制造的热交换器。

为了解决上述课题,本发明人进行研究结果,新发现通过合适地控制钎焊温度和钎料成分,能解决上述课题,完成了本发明。

即,本发明在技术方案(1)中,提出一种热交换器的制造方法,设有铝合金管的制冷剂流路和铜合金管的水流路,在各自流路内流动的制冷剂和水之间,进行热交换,其特征在于:在不足548℃的温度下钎焊上述铝合金管和铜合金管。本发明的铝合金包含纯铝,铜合金包含纯铜。

本发明技术方案(2)是在技术方案(1)中,使用Al-Cu-Si系合金或Al-Cu-Si-Zn系合金的钎料进行钎焊。

本发明技术方案(3)是在技术方案(2)中,上述Al-Cu-Si系合金或Al-Cu-Si-Zn系合金的钎料含有Cu:27质量%以下以及Si:5.5质量%以下的至少某一方。

在本发明中,上述“27质量%以下”包含27质量%(下文皆如此)。

本发明技术方案(4)是在技术方案(3)中,在上述Al-Cu-Si系合金或Al-Cu-Si-Zn系合金的钎料内生成的液相质量相对该钎料的全质量之比,在548℃为60%以上。