JP2006064366A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 腐食後においても片面側のフィン強度が維持され、優れた強度を有する熱交換器を提供する。
【解決手段】 アルミニウム製のチューブ(10)とアルミニウム製のフィン(20)とが交互に積層されてろう付接合されたコア部(3)を有する熱交換器において、
前記フィン(20)は、幅方向の一端側(20a)の孔食電位が他端側(20b)よりも貴となされ、かつこれらの孔食電位差が４０〜２００ｍＶとなされていることを特徴とする。前記孔食電位差は、例えば、フィン(20)を構成するアルミニウム合金中のＺｎ濃度差によって形成されている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ろう付によって製作される熱交換器、特にフィンの腐食後においても良好なフィン強度を有する熱交換器およびその製造方法に関する。
なお、この明細書において、「アルミニウム」の語は、アルミニウムおよびその合金を含む意味で用いる。また、この明細書において、「Ａｌ」「Ｍｎ」「Ｚｎ」の表記は、各金属単体を意味する。
従来、自動車等の車輌空調用熱交換器として、扁平状チューブとフィンとを交互に積層配置されたコア部を有するアルミニウム製積層型熱交換器が汎用されている。車輌用熱交換器では、フィンが腐食した後も熱交換性能が必要とされるとともに、チッピング等に対する強度が必要とされる。さらに、腐食後に通常粒界腐食となり強度が低下する。
腐食後においても良好な材料強度を得るために、芯材と皮材の化学組成を規定することにより耐粒界腐食性が改善された熱交換器用のアルミニウム合金ブレージングシートは既に知られているところである。また、ろう付条件を調整することにより、フィンの粒界腐食を防止する手法も提案されている（特許文献１、２参照）。
特開平１１−１４０５７２号公報 特開２００３−３２６３５９号公報
しかしながら、これらの粒界腐食を防止する手法は、十分にフィンの自己耐食性を向上させるものではないため、ある一定の腐食環境よりも厳しい条件下では強度を維持することができなかった。
本発明は、上述した背景技術に鑑み、腐食後においても強度、特に耐チッピング性が必要とされる熱交換器コア部前面側からのフィン強度を有する熱交換器およびその製造方法の提供を目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の熱交換器は下記［１］〜［９］の各項に記載の構成を有する。
［１］ アルミニウム製のチューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を有する熱交換器において、
前記フィンは、幅方向の一端側の孔食電位が他端側よりも貴となされ、これらの孔食電位差が４０〜２００ｍＶとなされていることを特徴とする熱交換器。
［２］ 孔食電位差がフィンを構成するアルミニウム合金中のＺｎ濃度差によって形成されている［１］に記載の熱交換器。
［３］ Ｚｎ濃度差が０．４質量％以上である［２］に記載の熱交換器。
［４］ 隣り合うチューブ間に、孔食電位が貴となされた一端側フィンと孔食電位が卑となされた他端側フィンとが、チューブの長さ方向に沿って並行に配置されている［１］〜［３］のいずれか１項に記載の熱交換器。
［５］ 前記一端側フィンと他端側フィンのフィン間距離が３ｍｍ以下である［４］に記載の熱交換器。
［６］ 一端側フィンが、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：０．４〜２質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、他端側フィンが、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：１．５〜３質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されている［４］または［５］に記載の熱交換器。
［７］ 隣り合うチューブ間に、一端側と他端側とで孔食電位差が形成された１本のフィンが配置されている［１］〜［３］のいずれか１項に記載の熱交換器。
［８］ フィンの一端側が、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：０．４〜２質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、フィンの他端側が、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：１．５〜３質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されている［７］に記載の熱交換器。
［９］ フィンの厚さが１００μｍ以下である［１］〜［８］のいずれか１項に記載の熱交換器。
また、本発明の車両用の熱交換器は下記［１０］の各項に記載の構成を有する。
［１０］ ［１］〜［９］のいずれか１項に記載された熱交換器であって、孔食電位が貴となされたフィンの一端側が車輌の前面側に取り付けられ、卑となされた他端側が車輌の後面側に取り付けられることを特徴とする車輌用の熱交換器。
また、本発明の熱交換器の製造方法は、下記［１１］〜［１３］の各項に記載の構成を有する。
［１１］ アルミニウム製の扁平状チューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を具え、フィンの幅方向の一端側と他端側とで孔食電位差が形成された熱交換器の製造に際し、
孔食電位が貴となされた一端側フィンと卑となされた他端側フィンとを、チューブの長さ方向に沿って並行に配置し、かつこれらのフィンとチューブとを交互に積層配置してコア部を仮組みする工程と、
ろう付炉内において、仮組みされたコア部を加熱してチューブとフィンとをろう付接合する工程とを含むことを特徴する熱交換器の製造方法。
［１２］ アルミニウム製の扁平状チューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を具え、フィンの幅方向の一端側と他端側とで孔食電位差が形成された熱交換器の製造に際し、
チューブとフィンとを交互に積層配置してコア部を仮組みする工程と、
ろう付炉内において、仮組みされたコア部のフィン他端側近傍にＡｌ−Ｚｎ合金板を配置した状態で加熱し、チューブとフィンとをろう付接合する付工程とを含むことを特徴する熱交換器の製造方法。
［１３］ アルミニウム製の扁平状チューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を具え、フィンの幅方向の一端側と他端側とで孔食電位差が形成された熱交換器の製造に際し、
チューブとフィンとを交互に積層配置してコア部を仮組みする工程と、
仮組みされたコア部のフィン他端側にのみフラックスを塗布する工程と、
ろう付炉内において、フィン他端側にフラックスが塗布されたコア部を加熱してチューブとフィンとをろう付接合する工程とを含むことを特徴する熱交換器の製造方法。
［１］の発明にかかる熱交換器によれば、フィンの一端側が他端側により陰極防食されるために、フィン一端側の強度低下が抑制され、腐食後においても一端側では相応のフィン強度が維持される。
［２］の発明にかかる熱交換器によれば、Ｚｎ濃度差によって孔食電位差が形成されてフィン一端側の強度低下が抑制されたものとなし得る。また、フィン中のＺｎによってチューブも防食される。
［３］の発明にかかる熱交換器によれば、フィン一端側が十分に陰極防食される。
［４］の発明にかかる熱交換器によれば、２本のフィンを用いているために、フィン材料の組成調整によりろう付前においてもフィンの孔食電位差の調節が可能である。
［５］の発明にかかる熱交換器によれば、２本のフィンを用いた熱交換器において十分な陰極防食効果を得ることができる。
［６］の発明にかかる熱交換器によれば、２本のフィンを用いた熱交換器においてＺｎの含有により上述した陰極防食効果が得られるとともに、Ｍｎの含有により高温での耐座屈性に優れたものとなし得る。
［７］の発明にかかる熱交換器によれば、１本のフィンを用いた熱交換器において十分な陰極防食効果を得ることができる。
［８］の発明にかかる熱交換器によれば、１本のフィンを用いた熱交換器においてＺｎの含有により上述した陰極防食効果が得られるとともに、Ｍｎの含有により高温での耐座屈性に優れたものとなし得る。
［９］の発明にかかる熱交換器によれば、フィン強度、軽量性、放熱性を兼ね備えた熱交換器となし得る。
［１０］の発明にかかる車両用の熱交換器によれば、フィンの前面側が腐食後においても相応の強度を維持していることでチッピングよる損傷が低減される。
［１１］の発明にかかる熱交換器の製造方法によれば、２本のフィンの材料組成調整により一端側フィンと他端側フィンとで孔食電位差を有する熱交換器を製造できる。
［１２］の発明にかかる熱交換器の製造方法によれば、加熱時にＡｌ−Ｚｎ合金板から蒸発するＺｎがフィン中に拡散し、かつＡｌ−Ｚｎ合金板からの距離に応じてＺｎ濃度に勾配がつく。その結果、Ａｌ−Ｚｎ合金板に近いフィン他端側でＺｎ濃度が高く、遠いフィン一端側でＺｎ濃度が低くなり、これらのＺｎ濃度差に基づいて孔食電位差を有する熱交換器を製造できる。
［１３］の発明にかかる熱交換器の製造方法によれば、加熱時にフラックスを塗布したフィン他端側においてＺｎの蒸発が抑制されるために、一端側よりも相対的にＺｎ濃度が高くなる。そして、これらのＺｎ濃度差に基づいて孔食電位差を有する熱交換器を製造できる。
図１は、この発明の一実施形態に係る熱交換器を示す正面図である。この熱交換器(1)は、自動車用カーエアコンにおける冷凍サイクルのコンデンサとして用いられるものであって、マルチフロータイプの熱交換器を構成するものである。また、図２および図３は図１の要部拡大図であり、説明の都合上９０°回転させたろう付姿勢で示している。
即ち、この熱交換器(1)は、平行に配置された垂直方向に沿う左右一対の中空ヘッダー(2)(2)間に、熱交換管路としての水平方向に沿う多数本の扁平な熱交換チューブ(10)が並列に配置されるとともに、各熱交換器チューブ(10)の両端を両中空ヘッダー(2)(2)に連通接続した状態で、これら熱交換チューブ(10)の各間および最外側のチューブの外側にコルゲートフィン(20)が配置され、さらに最外側のコルゲートフィン(20)の外側にサイドプレート(4)が配置されている。
前記熱交換チューブ(10)は、図２に示すように、アルミニウムの中空押出材からなり、長さ方向に連続して延びる仕切壁(11)によって内部が複数本の冷媒流路(12)に区分けされている。
そして、熱交換器(1)は、前記熱交換チューブ(10)とフィン(20)とを交互に積層して組み付けるとともに、熱交換チューブ(10)の両端をヘッダー(2)の差込孔内に差し込んだ状態に仮組みしてコア部(3)を形成し、さらにサイドプレート(4)(4)等も一緒に仮組みし、これらを一括して炉内でろう付接合することにより製作される。
前記フィン(20)は、幅方向の一端側(20a)の孔食電位が他端側(20b)よりも貴となされ、フィン他端側(20b)を優先的に腐食させることによりフィン一端側(20a)が陰極防食されている。このような陰極防食により、フィン(20)の腐食がある程度進行してもフィン一端側(20a)の強度は維持される。
前記孔食電位差は４０〜２００ｍＶの範囲とする。４０ｍＶ未満では陰極防食が働かず、フィン一端側(20a)を防食することが困難である。一方、２００ｍＶを超えると短時間で腐食が進行してしまい、一端側(20a)までもが腐食してフィン強度が低下するためである。好ましい孔食電位差は５０〜１５０ｍＶである。
前記孔食電位差の形成方法としては、フィン(20)を構成するアルミニウム合金中のＺｎ濃度差による方法、即ちフィン他端側(20b)におけるＺｎ濃度をフィン一端側(20a)よりも相対的に高く設定する方法を推奨できる。この場合、Ｚｎ濃度差を０．４質量％以上とすることが好ましい。０．４質量％未満では孔食電位差が僅少であり十分な陰極防食がなされない。好ましいＺｎ濃度差は０．６質量％以上である。また、本発明はＺｎ濃度差の上限値を定めるものではないが、フィン他端側(20b)の腐食を過剰に促進させないために２．５質量％以下が好ましい。
上述した孔食電位差をつけたフィン組成として以下の組成を推奨できる。
フィン一端側(20a)においては、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：０．４〜２質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されていることが好ましい。一方、フィン他一端側(20b)においては、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：１．５〜３質量％を含み残部がaｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されていることが好ましい。
これらの合金組成において、Ｍｎは、フィン強度を高めて高温での耐座屈性を得るために必要な元素である。Ｍｎ濃度の限定理由は、０．８質量％未満では前記効果が乏しく、２質量％を超えると粗大な金属間化合物が生成して加工性が低下することによる。好ましいＭｎ濃度は、０．９〜１．７質量％である。
また、フィン(20)によってチューブ(10)を陰極防食するために、フィン一端側(20a)にも少量のＺｎを含有していることが好ましい。このため、フィン一端側(20a)におけるＺｎ濃度は０．４〜２質量％とする。０．４質量％未満ではチューブ(10)に対する陰極防食効果が乏しく、２質量％を超えるとフィン他端側(20b)との孔食電位差が少なくなってフィン一端側(20a)の陰極防食効果が乏しくなるためである。フィン一端側(20a)における好ましいＺｎ濃度は０．８〜１．８質量％である。一方、フィン他端側(20b)におけるＺｎ濃度は１．５〜３質量％とする。１．５質量％未満ではフィン一端側(20a)との濃度差が小さく所定の孔食電位差の確保が困難であり、３質量％を超えると短期に腐食が進行してフィン一端側(20a)までが腐食し、フィン強度が低下するためである。フィン他端側(20b)における好ましいＺｎ濃度は１．８〜２．７質量％である。
図２に例示したフィン(20)は、隣り合うチューブ(10)(10)間に配置された１本のフィンであり、１本のフィンの一端側(20a)と他端側(20b)とでＺｎ濃度に差をつけ、ひいては孔食電位に差をつけたものである。本発明の熱交換器においては、図３に示すように、隣り合うチューブ(10)(10)間に、Ｚｎ濃度差により孔食電位が貴となされた一端側フィン(21a)と孔食電位が卑となされた他端側フィン(21b)との２本のフィンを、チューブ(10)の長さ方向に沿って並行に配置しても良い。このとき、一端側フィン(21a)および他端側フィン(21b)を構成するアルミニウム合金の好適組成は、上述した１本のフィン(20)におけるフィン一端側(20a)およびフィン他端側(20b)に準じる。
上述した２本のフィン(21a)(21b)を配置する場合、フィン間距離（Ｄ）が広すぎると陰極防食が働かなくなるために３ｍｍ以下が好ましい。特に好ましいフィン間距離（Ｄ）は２ｍｍ以下である。
また、フィン(20)(21a)(21b)の厚さは、腐食後のフィン強度を確保するとともに、軽量性、放熱性、加工性等を確保するために、１００μｍ以下が好ましい。特に好ましいフィン(20)(21a)(21b)の厚さは、５０〜９０μｍである。
なお、本発明において、フィンの孔食電位が貴となされた部分と卑となされた部分に二分されている場合と、貴から卑へ徐々に変化する場合の両方を含むものとする。従って、Ｚｎ濃度についても、高濃度部分と低濃度部分が二分されている場合と、徐々に変化している場合とがあり、いずれも本発明の範疇である。
本発明にかかる熱交換器は、ある程度腐食が進行してもフィンの一端側が他端側よりも長期に亘ってフィン強度が維持されているため、コア部の片面に強度と耐久性が要求される場所に設置される熱交換器に適している。例えば、自動車等の車輌に取り付けられる熱交換器では、コア部の前面側においてチッピングが発生するため、フィンの前面側は後面側よりも高い強度が要求される。そこで、本発明の熱交換器を、コア部の一面側、即ち孔食電位が貴となされたフィンの一端側を車輌の前面側に向け、他端側を後面側に向けて取り付けることにより、チッピングによるフィン損傷に対処することができる。
本発明の熱交換器の製造に際し、フィンの幅方向の一端側と他端側とでＺｎ濃度に差をつける方法は種々あり、濃度差の付与方法は何ら限定されない。
ろう付後のフィンを構成するアルミニウム合金中のＺｎ濃度は、ろう付前のフィン組成の他、ろう付時に外部から供給されるＺｎ量、ろう付時の加熱によって蒸発減少するＺｎ量の総和によって決定される。
ろう付前のフィンの合金組成は材料の鋳造時に任意に調整できる。従って、図３に示した２本のフィン(21a)(21b)を用いる熱交換器においては、Ｚｎ濃度の低い一端側フィン(21a)およびＺｎ濃度の高い他端側フィン(21b)の２種類のフィンを製作し、２本のフィン(21a)(21b)をチューブ(10)の長さ方向に沿って並行に配置してコア部(3)を仮組みする。そして、この仮組みしたコア部(3)を周知の方法によりろう付接合すれば、フィンの幅方向の一端側と他端側とでＺｎ濃度の異なる熱交換器が製作される。
ろう付時に外部からＺｎを供給する方法としては、図２に示すように、チューブ(10)とフィン(20)とを交互に積層してコア部(3)を仮組みし、このコア部(3)のフィン他端側、即ち車輌取付け時に後面側となる面の近傍にＡｌ−Ｚｎ合金板、Ｚｎ板、Ｚｎ粉末等のＺｎ含有物を配置した状態でろう付加熱する方法を例示できる。図示例では、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)を用いている。この方法によれば、加熱によってＺｎ含有物からＺｎが蒸発し、蒸発したＺｎが加熱されたフィン(20)に付着し、さらにフィン(20)中に拡散される。付与されるＺｎ量はＺｎ含有物の表面積、Ｚｎ濃度、Ｚｎ含有物とコア部(3)との距離に影響されるため、フィン(20)中のＺｎ濃度はＺｎ含有物に近い他端側(20b)が高く、一端側(20a)方向に徐々に低くくなる。なお、このろう付加熱時にＺｎ含有物を溶融させたくない場合はＡｌ−Ｚｎ合金板を用いることが好ましく、特に５〜５０質量％のＺｎを含有するＡｌ−Ｚｎ合金板を用いることが好ましい。また、フィン(20)に付与するＺｎ量は、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)中のＺｎ含有量やコア部(3)からの距離によって適宜調整することができる。
なお、Ｚｎ溶射チューブ(10)を用いた場合、溶射層から蒸発したＺｎがフィン(20)に供給される。しかし、溶射層はチューブ(10)の幅方向で均一に付与されているため、フィンの幅方向で均一に供給され、孔食電位に影響を及ぼすことはあっても、一端側(20a)と他端側(20b)との孔食電位差の形成には殆ど影響を及ぼさないと考えられる。
また、ろう付前のフィン(20)に含まれるＺｎはろう付時の加熱によって蒸発減量する。従って、フィン他端側(20b)における蒸発Ｚｎ量を抑制することによっても、Ｚｎ濃度に差をつけることができる。具体的には、仮組みしたコア部(3)のフィン他端側(20b)にのみフラックスを塗布してろう付加熱する。フラックスに被覆されたフィン他端側(20b)ではフィン(20)中のＺｎの蒸発が抑制される結果、一端側(20a)においてＺｎ濃度が相対的に低くなり、他端側(20b)においてＺｎ濃度が高くなる。
また、前記フラックスとしては、ＫＦ−ＡｌＦ3の混合物、ＫＡｌＦ4，Ｋ2ＡｌＦ5，Ｋ3ＡｌＦ6，ＡｌＦ3，ＣｓＦ，ＢｉＦ3，ＬｉＦ、ＫＺｎＦ3、ＺｎＦ2、ＺｎＣｌ2等を例示できる。これらのうち、Ｚｎを含むフラックスを用いた場合は、フラックスに含まれるＺｎがフィン中に拡散するため、上述した蒸発抑制効果に加えてフィン中のＺｎ濃度を高める効果も得られる。なお、フラックスの塗布方法は限定されず、浸漬塗布、スプレー塗布等の周知の方法で適宜行う。
上述したろう付時のＺｎ付与またはフラックスの部分塗布によるＺｎ蒸発抑制は、それぞれ単独で実施する他、フラックスを部分塗布したコア部(3)に対してＡｌ−Ｚｎ合金板(30)を配置して加熱ろう付することもできる。また、上記例では隣り合うチューブ(10)(10)間に配置された１本のフィン(20)について説明したが、Ｚｎ濃度の等しい２本のフィンを用いた場合にも適用でき、これらの処理によってＺｎ濃度の低い一端側フィン(21b)とＺｎ濃度の高い他端側フィン(21b)を形成することができる。さらに、Ｚｎ濃度差のある２本のフィンに対してＺｎ付与および／またはＺｎ蒸発抑制を実施しても良く、Ｚｎ濃度差を拡大することができる。
本発明の熱交換器の製造方法において、Ａｌ−Ｚｎ合金板またはＺｎ含有フラックスを用いることによってフィンにＺｎを付与できるため、必ずしもろう付前のフィン材料にＺｎが含有されていなくても孔食電位差を形成することができる。しかし、所期するＺｎ濃度差を付け、ひいては所期する孔食電位差を形成するためには、Ｚｎ含有アルミニウム合金でフィンを作製した上で、上述した方法によりろう付時にＺｎ濃度の調整を行うことが好ましい。
本発明の熱交換器およびその製造方法において、前記チューブの材料としては、ＪＩＳ １０００系のアルミニウム合金、微量のＣｕ、Ｍｎを添加したアルミニウム合金、ＪＩＳ ３０００系のアルミニウム合金を推奨できる。また、前記アルミニウム合金を芯材としてろう材層を付与したチューブ、防食を目的とするＺｎ溶射チューブも任意に使用できる。また、フィンは、ろう材がクラッドされていないベアフィン、ろう材がクラッドされたブレージングフィンのいずれでも用いることができる。
次に、この発明の熱交換器の具体的実施例について説明する。
チューブ材料としてＡｌ−０．４質量％Ｃｕ−０．２質量％Ｍｎからなるアルミニウム合金を用い、図２，３に示す扁平状多穴チューブを押出し、押出直後のチューブの両平板部にＺｎを溶射してＺｎ溶射チューブ(10)を作製した。以下の各実施例および比較例において、前記Ｚｎ溶射チューブ(10)を共通に用いた。また、フィンは、ＺｎおよびＭｎを含む種々の組成のアルミニウム合金を厚さ８０μｍの芯材とし、これらの芯材の両面に厚さ１０μｍのＡｌ−Ｓｉ系合金ろう材をクラッドした合計厚さ１００μｍのブレージングフィンを用いた。
〈実施例１、比較例２，３〉
図３に示すように、隣り合うチューブ(10)(10)間に、フィン芯材組成の異なる一端側フィン(21A)と他端側フィン(21b)の２本のフィンを、フィン間距離（Ｄ）：１．５ｍｍを隔ててチューブ(10)の長さ方向をに沿って並行に配置し、コア部(3)を仮組みした。
そして、仮組みしたコア部(3)の全体にフラックスとしてＫＡｌ4をスプレー塗布し、ろう付炉内で６００℃×１０ｍｉｎの加熱を行い、チューブ(10)とフィン(21a)(21b)をろう付接合した。
後掲の表１に、ろう付後の一端側フィン(21a)と他端側フィン(21b)のフィン芯材組成およびこれらの組成におけるＺｎ濃度差を示す。
〈実施例２、５，６、８〉
図２に示すように、隣り合うチューブ(10)(10)間に、１本のフィン(20)を配置してコア部(3)を仮組みした。
そして、仮組みしたコア部(3)の全体にフラックスとしてＫＡｌ4をスプレー塗布し、ろう付炉内にコア部(3)の片面側に該コア部(3)から１０ｍｍ離れた位置にＡｌ−２０質量％Ｚｎ合金板(30)を配置し、６００℃×１０ｍｉｎの加熱を行い、チューブ(10)とフィン(20)をろう付接合した。このろう付加熱において、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)から蒸発したＺｎがフィン(20)に付着し、さらにフィン(20)中に拡散した。Ｚｎ拡散量は、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)からの距離が大きくなる程小さくなるため、フィン(20)の幅方向において、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)から離れたフィン一端側(20a)では相対的にＺｎ濃度が低く、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)に近いフィン他端側(20b)では相対的にＺｎ濃度が高くなった。
表１に、ろう付後のフィン一端側(20a)とフィン他端側(20b)におけるフィン芯材組成およびこれらの組成におけるＺｎ濃度差を示す。
〈実施例３，４〉
図３に示すように、隣り合うチューブ(10)(10)間に２本のフィン(21a)(21b)をフィン間距離（Ｄ）：１．５ｍｍで配置してコア部(3)を仮組みし、仮組みしたコア部(3)の全体にフラックスとしてＫＡｌ4をスプレー塗布した。
そして、ろう付炉内にコア部(3)の他端側フィン（21b）側の近傍にＡｌ−Ｚｎ合金板(30)を配置し（図２に準じる）、６００℃×１０ｍｉｎの加熱を行ってチューブ(10)とフィン(21a)(21b)をろう付接合した。
前記コア部(3)のろう付に際し、２本のフィンのろう付前の芯材組成、Ａｌ−Ｚｎ合金板(30)のＺｎ含有量およびコア部(3)からの距離を調節することにより、ろう付後の一端側フィン(21a)と他端側フィン(21b)のフィン芯材組成およびこれらの組成におけるＺｎ濃度差は表１に示すものとなった。
〈実施例７〉
図３に示すように、隣り合うチューブ(10)(10)間に２本のフィン(21a)(21b)をフィン間距離（Ｄ）：１．５ｍｍで配置してコア部(3)を仮組みした。
仮組みしたコア部(3)の他端側フィン(21b)にのみフラックスとしてＫＺｎＦ3とＫＡｌ4を混合したものスプレー塗布し、ろう付炉内で６００℃×１０ｍｉｎの加熱を行ってチューブ(10)とフィン(21a)(21b)をろう付接合した。
前記コア部(3)のろう付において、他端側フィン(21b)に塗布されたフラックスにより他端側フィン(21b)中のＺｎ蒸発が抑制されたため、ろう付後の一端側フィン(21a)と他端側フィン(21b)のフィン芯材組成およびこれらの組成におけるＺｎ濃度は表１に示すものとなった。
〈比較例１〉
図２に示すように、隣り合うチューブ(10)(10)間に、１本のフィン(20)を配置してコア部(3)を仮組みした。
そして、仮組みしたコア部(3)の全体にフラックスとしてＫＡｌ4をスプレー塗布し、ろう付炉内で６００℃×１０ｍｉｎの加熱を行い、チューブ(10)とフィン(20)をろう付接合した。
このろう付加熱により、ろう付後のフィン(20)の一端側(20a)および他端側(20b)における芯材組成は一様に表１に示すものとなった。
〈孔食電位差の測定方法〉
製作した各熱交換器について、フィンの幅方向における一端側(20a)(21a)と他端側(20b)(21b)の孔食電位差を測定した。２本のフィンを用いた実施例１，３，４，７，比較例２，３についてはそれぞれのフィンについて孔食電位を測定し、１本のフィンを用いた実施例２，５，６，８，比較例１については、図２中(22a)(22b)で示すフィン両端の非ルーバー部のみを露出させて孔食電位を測定し、これらの差を求めるものとした。孔食電位の測定は、いずれも２．６７％ＡｌＣｌ3水溶液中で電位掃引速度２０ｍＶ／ｍｉｎで行った。
表１に孔食電位差を示す。
〈腐食試験〉
製作した各熱交換器に対し、ＡＳＴＭ−Ｇ８５−Ａ３に規定されたＳＷＡＡＴ試験を実施した。試験条件は、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１による人工海水に酢酸を添加してｐＨ３に調製した腐食試験液を用い、腐食試験液を０．５時間噴霧−湿潤１．５時間を１サイクルとし、このサイクルを２００時間実施するものとした。
〈フィン強度の測定方法〉
前記腐食試験後、熱交換器をチューブの幅方向で２つに切断し、孔食電位が貴となされたフィン一端側(20a)または一端側フィン(21a)の引張強度を測定した。引張強度の測定は、チューブ(10)を拘束した状態で行った。そして、比較例１の引張強度を基準とし、引張強度が比較例１の１．０倍未満であったものを「×」、同じく１．０倍を越えて１．５倍未満であったものを「○」、１．５倍以上であったものを「◎」として相対的に評価した。評価結果を表１に示す。
Figure 2006064366
表１の結果、フィンの幅方向における一端側と他端側とで孔食電位差を形成することにより、腐食後においても孔食電位が貴となされた一端側のフィン強度低下を抑制でき、相応の強度を維持できることを確認した。
従って、各実施例の熱交換器を自動車空調用に用いる際に、強度の高いフィンの一端側を車輌の前面側に位置するように取り付けることにより、チッピングによるフィン損傷を回避または低減することができる。
本発明の熱交換器はフィンの一端側が陰極防食されているため、ある程度腐食が進行しても一端側のフィン強度は維持されている。このため、各種熱交換器、特に自動車等の車輌用熱交換器として好適に利用できる。
本発明の熱交換器の一実施形態を示す正面図である。 チューブと１本のフィンとを組み付けた状態を示す斜視図である。 チューブと２本のフィンとを組み付けた状態を示す斜視図である。
符号の説明
1…熱交換器
3…コア部
10…チューブ
20…フィン
20a…フィン一端側（車輌取り付け時の前面側）
20b…フィン他端側（車輌取り付け時の後面側）
21a…一端側フィン
21b…他端側フィン

Claims (13)

  1. アルミニウム製のチューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を有する熱交換器において、
    前記フィンは、幅方向の一端側の孔食電位が他端側よりも貴となされ、これらの孔食電位差が４０〜２００ｍＶとなされていることを特徴とする熱交換器。
  2. 孔食電位差がフィンを構成するアルミニウム合金中のＺｎ濃度差によって形成されている請求項１に記載の熱交換器。
  3. Ｚｎ濃度差が０．４質量％以上である請求項２に記載の熱交換器。
  4. 隣り合うチューブ間に、孔食電位が貴となされた一端側フィンと孔食電位が卑となされた他端側フィンとが、チューブの長さ方向に沿って並行に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
  5. 前記一端側フィンと他端側フィンのフィン間距離が３ｍｍ以下である請求項４に記載の熱交換器。
  6. 一端側フィンが、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：０．４〜２質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、他端側フィンが、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：１．５〜３質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されている請求項４または５に記載の熱交換器。
  7. 隣り合うチューブ間に、一端側と他端側とで孔食電位差が形成された１本のフィンが配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器。
  8. フィンの一端側が、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：０．４〜２質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成され、フィンの他端側が、Ｍｎ：０．８〜２質量％およびＺｎ：１．５〜３質量％を含み、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金で構成されている請求項７に記載の熱交換器。
  9. フィンの厚さが１００μｍ以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の熱交換器。
  10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載された熱交換器であって、孔食電位が貴となされたフィンの一端側が車輌の前面側に取り付けられ、卑となされた他端側が車輌の後面側に取り付けられることを特徴とする車輌用の熱交換器。
  11. アルミニウム製の扁平状チューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を具え、フィンの幅方向の一端側と他端側とで孔食電位差が形成された熱交換器の製造に際し、
    孔食電位が貴となされた一端側フィンと卑となされた他端側フィンとを、チューブの長さ方向に沿って並行に配置し、かつこれらのフィンとチューブとを交互に積層配置してコア部を仮組みする工程と、
    ろう付炉内において、仮組みされたコア部を加熱してチューブとフィンとをろう付接合する工程とを含むことを特徴する熱交換器の製造方法。
  12. アルミニウム製の扁平状チューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を具え、フィンの幅方向の一端側と他端側とで孔食電位差が形成された熱交換器の製造に際し、
    チューブとフィンとを交互に積層配置してコア部を仮組みする工程と、
    ろう付炉内において、仮組みされたコア部のフィン他端側近傍にＡｌ−Ｚｎ合金板を配置した状態で加熱し、チューブとフィンとをろう付接合する付工程とを含むことを特徴する熱交換器の製造方法。
  13. アルミニウム製の扁平状チューブとアルミニウム製のフィンとが交互に積層されてろう付接合されたコア部を具え、フィンの幅方向の一端側と他端側とで孔食電位差が形成された熱交換器の製造に際し、
    チューブとフィンとを交互に積層配置してコア部を仮組みする工程と、
    仮組みされたコア部のフィン他端側にのみフラックスを塗布する工程と、
    ろう付炉内において、フィン他端側にフラックスが塗布されたコア部を加熱してチューブとフィンとをろう付接合する工程とを含むことを特徴する熱交換器の製造方法。
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