(57)【要約】  低コストであり、伝熱管の腐食を長期間に亘って抑制できる熱交換器（１）を提供する。熱交換器（１）は、アルミニウム管（２）と、アルミニウムフィン（３）と、導通部（１１）と、接着剤層（４）とを有している。アルミニウムフィン（３）は、アルミニウム管（２）が挿入される組み付け孔（３１）を有している。アルミニウム管（２）は、導通部（１１）においてアルミニウムフィン（３）に当接している。接着剤層（４）は、アルミニウム管（２）とアルミニウムフィン（３）との間に形成されている。アルミニウムフィン（３）の板厚方向から視た平面視において、接着剤層（４）の長さと導通部（１１）の長さとの和を１００％としたときの導通部（１１）の長さは５〜４０％である。アルミニウム管（２）の表面における自然電位は、アルミニウムフィン（３）の表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差が３０〜２００ｍＶである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム管と、
該アルミニウム管が挿入される組み付け孔を有するアルミニウムフィンと、
上記アルミニウム管と上記アルミニウムフィンとが当接している導通部と、
上記アルミニウム管と上記アルミニウムフィンとの間に形成された接着剤層とを有しており、
上記アルミニウムフィンの板厚方向から視た平面視において、上記接着剤層の長さと上記導通部の長さとの和を１００％としたときの上記導通部の長さが５〜４０％であり、
上記アルミニウム管の表面における自然電位は、上記アルミニウムフィンの表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差が３０〜２００ｍＶである、熱交換器。
【請求項２】
上記アルミニウム管は扁平管であり、該扁平管の幅方向における端部と上記アルミニウムフィンとが当接している、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
上記接着剤層は、上記扁平管の扁平表面と上記アルミニウムフィンとの間に形成されている、請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
上記アルミニウムフィンは、上記組み付け孔の周縁から突出したカラー部を有しており、該カラー部の高さは、２００μｍ以上、上記扁平管の厚さの１／２以下であり、上記カラー部の高さ方向における上記カラー部と上記接着剤層との接触長さが、２００μｍ以上、上記カラー部の高さ以下である、請求項２または３に記載の熱交換器。
【請求項５】
上記アルミニウム管及び上記アルミニウムフィンは、表面に化成皮膜を有している、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィン・アンド・チューブ型熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィン・アンド・チューブ型熱交換器は、冷媒が流通する伝熱管と、伝熱管に接合された多数のフィンプレートとを有している。この種の熱交換器は、例えば家庭用エアコンディショナーや業務用エアコンディショナー等に組み込まれていることが多い。【０００３】
フィン・アンド・チューブ型熱交換器のフィンプレートは、ろう付による金属接合や拡管加工による固着などの方法により、伝熱管に固定されている。これにより、フィンプレートと伝熱管とが電気的に接続されている。また、フィンプレートは、伝熱管の自然電位よりも自然電位が卑となるように構成されている。このように構成された従来の熱交換器においては、フィンプレートが犠牲陽極となることにより、伝熱管の腐食を長期間に亘って抑制することができる。【０００４】
しかし、フィンプレートと伝熱管とをろう付する場合には、フィンプレートと伝熱管とを窒素雰囲気下において比較的高い温度で加熱する必要があるため、製造コストを低減することが難しい。また、拡管加工は、例えば扁平多穴管等の内部に柱状構造を有する伝熱管に適用することが難しい。【０００５】
そこで、これらの問題を解決するために、接着剤を用いて伝熱管をフィンプレートに接合する技術が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１４−１５２９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、接着剤は導電性を有していないため、接着剤を用いて伝熱管をフィンプレートに接合しようとすると、伝熱管とフィンプレートとを電気的に接続することが難しい。それ故、伝熱管とフィンプレートとが接着剤により接合された熱交換器は、フィンプレートを犠牲陽極として作用させることが難しい。また、例えば接着剤にピンホール等の欠陥が存在している場合には、欠陥を起点として伝熱管の腐食が起こりやすい。【０００８】
フィンプレートを犠牲陽極として作用させるためには、例えば、接着剤に銀やカーボンなどの導電性フィラーを添加し、接着剤に導電性を付与する方法が考えられる。しかし、導電性フィラーを添加した接着剤は比較的高価であるため、熱交換器の製造コストの増大を招くという問題がある。【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、低コストであり、伝熱管の腐食を長期間に亘って抑制できる熱交換器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、アルミニウム管と、
該アルミニウム管が挿入される組み付け孔を有するアルミニウムフィンと、
上記アルミニウム管と上記アルミニウムフィンとが当接している導通部と、
上記アルミニウム管と上記アルミニウムフィンとの間に形成された接着剤層とを有しており、
上記アルミニウムフィンの板厚方向から視た平面視において、上記接着剤層の長さと上記導通部の長さとの和を１００％としたときの上記導通部の長さが５〜４０％であり、
上記アルミニウム管の表面における自然電位は、上記アルミニウムフィンの表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差が３０〜２００ｍＶである、熱交換器にある。
【発明の効果】
【００１１】
上記熱交換器は、上記アルミニウム管と、上記アルミニウムフィンとを有している。上記アルミニウム管は、上記導通部を介して上記アルミニウムフィンに電気的に接続されている。また、上記アルミニウム管の表面における自然電位は、上記アルミニウムフィンの表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差が３０〜２００ｍＶである。そのため、上記アルミニウムフィンが犠牲陽極となり、長期間に亘って上記アルミニウム管の腐食を抑制することができる。【００１２】
また、上記アルミニウム管と上記アルミニウムフィンとの間には、上記接着剤層が形成されている。そのため、上記アルミニウム管を上記アルミニウムフィンに接着する作業において、ろう付に比べて加熱温度を低くすることができるとともに、大気雰囲気下で加熱を行うことができる。さらに、上記アルミニウム管と上記アルミニウムフィンとが上記導通部において電気的に接続されているため、上記接着剤層に導電性フィラーを添加し、導電性を付与する必要がない。これらの結果、上記熱交換器は、従来の熱交換器に比べて安価に製造することができる。【００１３】
以上のように、上記熱交換器は、低コストであり、アルミニウム管の腐食を長期間に亘って抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１における、熱交換器の要部の斜視図である。
【図２】図１における、導通部近傍の一部拡大断面図である。
【図３】図１のIII−III線一部矢視断面図である。
【図４】実験例１における、接着性の評価に使用したテストピースの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上記熱交換器において、導通部は、アルミニウム管とアルミニウムフィンとの間に接着剤層が存在していない部分に形成されている。即ち、アルミニウム管は、その外表面に、アルミニウムフィンに当接している領域と、接着剤層により覆われた領域とを有している。
【００１６】
アルミニウムフィンの板厚方向から視た平面視において、接着剤層の長さと導通部の長さとの和を１００％としたときの導通部の長さは、５〜４０％とする。導通部の長さを５％以上とすることにより、アルミニウムフィンとアルミニウム管とが金属接触している面積を十分に広くすることができる。これにより、アルミニウムフィンとアルミニウム管とを確実に電気的に接続し、アルミニウム管の腐食を長期間に亘って抑制することができる。
【００１７】
また、導通部の長さを４０％以下とすることにより、アルミニウムフィンとアルミニウム管との接着面積を十分に広くすることができる。その結果、アルミニウムフィンとアルミニウム管との接着力をより高くすることができる。
【００１８】
従って、導通部の長さを５〜４０％とすることにより、アルミニウム管の腐食を抑制する効果を得つつアルミニウムフィンとアルミニウム管との接着力を高くすることができる。同様の観点から、導通部の長さを１０〜３０％とすることが好ましい。
【００１９】
アルミニウム管の表面における自然電位は、アルミニウムフィンの表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差は３０〜２００ｍＶである。両者の電位差を上記特定の範囲とすることにより、アルミニウムフィンを犠牲陽極として作用させることができる。その結果、アルミニウム管の腐食を長期間に亘って抑制することができる。
【００２０】
アルミニウム管の自然電位がアルミニウムフィンの自然電位よりも卑である場合には、アルミニウムフィンよりも先にアルミニウム管が腐食するため、かえってアルミニウム管の腐食が早まる。
【００２１】
両者の電位差が３０ｍＶ未満の場合には、アルミニウム管の腐食を抑制する効果が不十分となるおそれがある。かかる問題を回避する観点から、アルミニウム管表面の自然電位とアルミニウムフィン表面の自然電位との電位差は３０ｍＶ以上とする。同様の観点から、両者の電位差を６０ｍＶ以上とすることが好ましい。
【００２２】
一方、両者の電位差が２００ｍＶよりも大きい場合には、アルミニウムフィンの腐食速度が過度に大きくなるため、アルミニウムフィンによる犠牲陽極の作用が早期に損なわれるおそれがある。その結果、アルミニウム管の腐食を抑制する効果が不十分となるおそれがある。かかる問題を回避する観点から、アルミニウム管表面の自然電位とアルミニウムフィン表面の自然電位との電位差は２００ｍＶ以下とする。同様の観点から、両者の電位差を１５０ｍＶ以下とすることが好ましい。
【００２３】
アルミニウム管としては、丸管、楕円管及び扁平管などの種々の形状を有する管材を採用することができる。アルミニウム管は、押出加工により形成された押出形材であってもよく、管状に成形されたアルミニウム板をろう付などにより接合してなる成形板材であってもよい。なお、上述した扁平管には、管内部に複数本の流路を有する、いわゆる扁平多穴管が含まれる。
【００２４】
アルミニウム管が扁平管である場合、該扁平管の幅方向における端部と上記アルミニウムフィンとが当接していることが好ましい。即ち、扁平管の幅方向における端部に導通部が形成されていることが好ましい。アルミニウム管が扁平管である場合、組み付け孔に挿入した扁平管を幅方向に押圧することにより、比較的小さな押圧力で扁平管とアルミニウムフィンとを当接させることができる。それ故、この場合には、扁平管をアルミニウムフィンに接着する作業において、押圧に伴う扁平管やアルミニウムフィンの変形をより効果的に抑制することができる。
【００２５】
また、上記接着剤層は、扁平管の扁平表面とアルミニウムフィンとの間に形成されていることが好ましい。扁平管の扁平表面には、例えばロールコーター等を用いて容易に接着剤を塗布することができる。そして、予め扁平表面に接着剤を塗布した扁平管を組み付け孔に挿入することにより、アルミニウムフィンと扁平表面との間に接着剤層をより容易に形成することができる。それ故、この場合には、扁平管をアルミニウムフィンに接着する作業の作業性をより向上させることができる。
【００２６】
アルミニウム管の表面には、亜鉛の溶射皮膜が形成されていてもよい。この場合には、アルミニウム管の腐食をより長期間に亘って抑制することができる。亜鉛の溶射皮膜を形成する場合、アルミニウム管の表面への亜鉛の付着量は、３〜１２ｇ／ｍ2とすることが好ましい。
【００２７】
アルミニウム管は、アルミニウムから構成されていてもよく、アルミニウム合金から構成されていてもよい。アルミニウム合金としては、例えば、Ｍｎ（マンガン）、Ｓｉ（シリコン）、Ｆｅ（鉄）及びＣｕ（銅）を含み、残部がＡｌ（アルミニウム）及び不可避的不純物からなる化学成分を有するものを採用することができる。
【００２８】
Ｍｎの含有量は、０．１０〜１．５０質量％であることが好ましい。Ｍｎの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の量を多くすることができる。その結果、アルミニウム管の強度をより向上させることができる。また、ＭｎとＦｅとが共存している場合には、ＦｅがＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物中に取り込まれることにより、Ｆｅによる耐食性の低下を回避することができる。
【００２９】
また、Ｍｎは、アルミニウム管の自然電位を貴にすることができる。そのため、Ｍｎの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、アルミニウム管とアルミニウムフィンとの電位差を容易に大きくすることができる。その結果、アルミニウム管の耐食性をより向上させることができる。
【００３０】
一方、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の量が過度に多くなると、かえって押出性の低下を招くおそれがある。従って、押出性の低下を回避する観点から、Ｍｎの含有量を１．５０質量％以下とすることが好ましい。
【００３１】
Ｓｉの含有量は、０．１０〜０．６０質量％であることが好ましい。ＳｉとＭｎとが共存することにより、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物が生成される。これにより、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の生成量を低減することができる。それ故、Ｓｉの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の過度の生成を容易に回避することができ、ひいてはアルミニウム管の押出性の低下を容易に回避することができる。
【００３２】
一方、Ｓｉの含有量が過度に多くなると、かえって押出ダイスの寿命の低下や押出性の低下を招くおそれがある。従って、これらの問題を回避する観点から、Ｓｉの含有量を０．６０質量％以下とすることが好ましい。
【００３３】
Ｆｅの含有量は、０．１０〜０．８０質量％であることが好ましい。ＦｅとＭｎやＳｉとが共存することにより、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系金属間化合物やＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系金属間化合物が生成される。これにより、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の生成量を低減することができる。それ故、Ｆｅの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の過度の生成を容易に回避することができ、ひいてはアルミニウム管の押出性の低下を容易に回避することができる。
【００３４】
一方、Ｆｅの含有量が過度に多くなると、Ｆｅを含む金属間化合物がアルミニウム管の表面に晶出するため、耐食性の低下を招くおそれがある。また、この場合にはアルミニウム管の押出性が低下するおそれがある。従って、これらの問題を回避する観点から、Ｆｅの含有量を０．８０質量％以下とすることが好ましい。
【００３５】
Ｃｕの含有量は、０．０５０〜０．７０質量％であることが好ましい。Ｃｕは、アルミニウム管の自然電位を貴にすることができる。そのため、Ｃｕの含有量を０．０５０質量％以上とすることにより、アルミニウム管とアルミニウムフィンとの電位差を容易に大きくすることができる。その結果、アルミニウム管の耐食性をより向上させることができる。
【００３６】
一方、Ｃｕの含有量が過度に多い場合には、Ｃｕを含む金属間化合物が析出する場合がある。この金属間化合物は、カソード反応を促進させるため、腐食速度の増大を招く場合がある。従って、腐食速度の増大を回避する観点から、Ｃｕの含有量を０．７０質量％以下とすることが好ましい。
【００３７】
上記アルミニウム管に組み付けられるアルミニウムフィンは、通常、０．０７〜０．１５ｍｍの板厚を有している。また、アルミニウムフィンは、アルミニウム管を挿入する組み付け孔を有している。組み付け孔は、例えば円形、楕円形あるいは長円形などの、アルミニウム管の外形に対応した形状に形成されている。
【００３８】
上記組み付け孔は、上記アルミニウムフィンに設けられた切り欠きであってもよい。この場合には、上記切り欠きの開放部からアルミニウム管を圧入する、いわゆるカチコミ法により熱交換器を作製することができる。また、この場合には、切り欠きにアルミニウム管を圧入した後に、アルミニウムフィンとアルミニウム管とを容易に当接させることができる。その結果、導通部を容易に形成することができる。
【００３９】
切り欠きは、例えば、半円形、半楕円形あるいはＵ字形状などの、アルミニウム管の外形に対応した形状に形成されていることが好ましい。この場合には、アルミニウムフィンとアルミニウム管との電気的な接続をより容易に行うとともに、両者の接着力をより高くすることができる。
【００４０】
上記アルミニウムフィンは、上記組み付け孔の周縁から突出したカラー部を有していてもよい。この場合には、組み付け孔に挿入したアルミニウム管を、カラー部に容易に当接させることができる。その結果、導通部を容易に形成することができる。
【００４１】
アルミニウム管が扁平管である場合、カラー部の高さは、２００μｍ以上、上記扁平管の厚さの１／２以下であり、上記カラー部の高さ方向における上記カラー部と上記接着剤層との接触長さが、２００μｍ以上、上記カラー部の高さ以下であることが好ましい。
【００４２】
カラー部の高さを２００μｍ以上とすることにより、扁平管とカラー部との当接部分の面積をより広くすることができる。その結果、導通部を容易に形成することができる。一方、カラー部の高さが過度に高い場合には、アルミニウムフィンのピッチを広くする必要があるため、扁平管に取り付けられるアルミニウムフィンの枚数が少なくなる。その結果、熱交換器の冷却性能の悪化を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、カラー部の高さを扁平管の厚さの１／２以下とすることが好ましい。
【００４３】
また、カラー部と接着剤層との接触長さを２００μｍ以上とすることにより、扁平管とアルミニウムフィンとの接着力をより高くすることができる。なお、カラー部と接着剤層との接触長さは、構造上、カラー部の高さ以下となる。
【００４４】
アルミニウムフィンは、アルミニウムから構成されていてもよく、アルミニウム合金から構成されていてもよい。アルミニウム合金としては、例えば、Ｚｎ（亜鉛）、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）及びＳｎ（スズ）等の添加元素のうち１種以上が含まれており、残部がＡｌ及び不可避的不純物からなるものを採用することができる。
【００４５】
Ｚｎの含有量は、６．０質量％以下であることが好ましい。Ｚｎは、アルミニウムフィン表面の自然電位を卑化させることができる。Ｚｎの含有量を上記特定の範囲にすることにより、アルミニウムフィン表面の自然電位とアルミニウム管表面の自然電位との電位差の調整を容易に行うことができる。その結果、上記特定の範囲の電位差を容易に実現することができる。
【００４６】
一方、Ｚｎの含有量が過度に多い場合には、かえってアルミニウムフィンの自己耐食性の低下を招くおそれがある。かかる問題を回避する観点から、Ｚｎの含有量を６．０質量％以下とすることが好ましい。
【００４７】
Ｆｅの含有量は、０．１０〜０．８０質量％であることが好ましい。Ｆｅは、Ａｌマトリクス中に固溶し、固溶強化によりアルミニウムフィンの強度を向上させることができる。また、Ｆｅは、Ｆｅ系晶出物として母材中に分散し、分散強化によりアルミニウムフィンの強度を向上させることもできる。Ｆｅの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、固溶強化及び分散強化により、アルミニウムフィンの強度をより高くすることができる。
【００４８】
Ｆｅの含有量が過度に多くなると、Ｆｅを含む金属間化合物がアルミニウムフィンの表面に晶出するため、耐食性の低下を招くおそれがある。従って、耐食性の低下を回避する観点から、Ｆｅの含有量を０．８０質量％以下とすることが好ましい。
【００４９】
Ｍｎの含有量は、０．１０〜２．０質量％であることが好ましい。Ｍｎの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、Ａｌ−Ｍｎ系金属間化合物の量を多くすることができる。その結果、アルミニウム管の強度をより向上させることができる。また、ＭｎとＦｅとが共存している場合には、ＦｅがＡｌ−Ｍｎ系金属間化合物中に取り込まれることにより、Ｆｅによる耐食性の低下を回避することができる。
【００５０】
一方、Ｍｎの含有量が過度に多くなると、粗大な金属間化合物が形成され、かえって製造性の悪化を招くおそれがある。従って、製造性の悪化を回避する観点から、Ｍｎの含有量を２．０質量％以下とすることが好ましい。
【００５１】
Ｓｉの含有量は、０．１０〜１．５０質量％であることが好ましい。Ｓｉは、アルミニウムマトリクス中に固溶し、添加量に応じてアルミニウムフィンの強度を向上させる作用を有する。また、Ｓｉは、Ｍｎと共存することにより微細なＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系金属間化合物を析出させ、強度や加工性を向上させる作用を有する。Ｓｉの含有量を０．１０質量％以上とすることにより、これらの効果を得ることができる。
【００５２】
一方、Ｓｉの含有量が過度に多くなると、アルミニウムフィンの耐食性が低下するおそれがある。従って、耐食性の低下を回避する観点から、Ｓｉの含有量を１．５０質量％以下とすることが好ましい。
【００５３】
Ｃｕの含有量は、０．１０質量％以下であることが好ましい。Ｃｕの含有量が過度に多くなると、アルミニウムフィンの腐食速度の増大や、表面の自然電位の貴化を招くおそれがある。Ｃｕの含有量を０．１０質量％以下に規制することにより、これらの問題を容易に回避することができる。
【００５４】
また、アルミニウムフィンの強度や耐食性をより向上させるために、適宜Ｍｇ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ及びＳｎ等を添加してもよい。
【００５５】
アルミニウム管とアルミニウムフィンとの間には、接着剤層が形成されている。接着剤層としては、例えば、熱可塑性樹脂及びホットメルト接着剤等の熱溶融型接着剤；熱硬化性樹脂及び加熱硬化型接着剤等の反応型接着剤等の接着剤を使用することができる。加熱硬化型接着剤としては、具体的には、エポキシ系接着剤、ポリウレタン系接着剤及びフェノール系接着剤等の公知の接着剤を用いることができる。これらの接着剤は、単独で用いてもよく、複数種を併用してもよい。
【００５６】
接着剤層は、導通部を除くアルミニウム管の外表面全体を被覆していることが好ましい。この場合には、接着剤層の存在により、アルミニウム管の耐食性をより向上させることができる。
【００５７】
また、アルミニウム管及びアルミニウムフィンは、表面に化成皮膜を有していることが好ましい。アルミニウム管及びアルミニウムフィンの表面に化成皮膜を形成することにより、接着剤層の接着性をより高くすることができる。その結果、アルミニウム管とアルミニウムフィンとの接着力をより高くすることができる。
【００５８】
化成皮膜としては、例えば、リン酸クロメート処理、クロム酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、リン酸チタニウム処理等の反応型化成処理；塗布型クロメート処理、塗布型ジルコニウム処理等の塗布型化成処理；ベーマイト処理等の酸化皮膜系化成処理等の種々の処理によって形成された皮膜を採用することができる。
【実施例】
【００５９】
（実施例１）
上記熱交換器の実施例を、図を用いて説明する。図１に示すように、熱交換器１は、アルミニウム管２と、アルミニウムフィン３と、導通部１１と、接着剤層４とを有している。図１及び図３に示すように、アルミニウムフィン３は、アルミニウム管２が挿入される組み付け孔３１を有している。図１及び図２に示すように、アルミニウム管２は、導通部１１においてアルミニウムフィン３に当接している。図１〜図３に示すように、接着剤層４は、アルミニウム管２とアルミニウムフィン３との間に形成されている。【００６０】
また、アルミニウム管２は、導通部１１を介してアルミニウムフィン３に電気的に接続されている。そして、アルミニウム管２の表面における自然電位は、アルミニウムフィン３の表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差が３０〜２００ｍＶである。【００６１】
本例の熱交換器１は、図１に示すように、板厚方向に互いに間隔をあけて並べられた多数のアルミニウムフィン３と、アルミニウムフィン３の板厚方向に延びた複数のアルミニウム管２とを有している。アルミニウムフィン３は、板厚方向から視た平面視において略長方形状を呈している。【００６２】
図１に示すように、本例のアルミニウムフィン３における組み付け孔３１は、アルミニウムフィン３の外周縁部に設けられた切り欠き３１１である。切り欠き３１１は、アルミニウムフィン３の外周縁部から板幅方向に延びており、平面視においてＵ字状を呈している。また、切り欠き３１１は、アルミニウムフィン３の外周縁部に設けられた開放部３１２からアルミニウム管２を圧入することができるように構成されている。【００６３】
また、図１及び図３に示すように、本例のアルミニウムフィン３は、組み付け孔３１の周縁から突出したカラー部３２を有している。カラー部３２の高さは特に限定されないが、例えば、２００μｍ以上とすることができる。【００６４】
図１に示すように、本例のアルミニウム管２は、長手方向の断面が長円形を呈しており、内部に複数の流路２１１が形成された扁平多穴管２１である。扁平多穴管２１は、その幅方向と、フィンプレートの板幅方向とが平行になるように配置されている。また、図１及び図２に示すように、扁平多穴管２１は、その幅方向における一方の端部２１２、即ち表面が曲面状を呈している部分において、カラー部３２に当接している。そして、扁平多穴管２１の一方の端部２１２とカラー部３２のＵ字形状における先端部３２１とが導通部１１を構成している。【００６５】
図１に示すように、扁平多穴管２１の扁平表面２１３及び他方の端部２１４は、接着剤層４により覆われている。また、図２及び図３に示すように、接着剤層４は、扁平多穴管２１の扁平表面２１３とカラー部３２との間に形成されている。【００６６】
本例の熱交換器１は、例えば以下のようにして作製することができる。まず、常法により準備されたアルミニウムフィン３を、板厚方向に互いに間隔をあけて並べる。次に、常法により準備された扁平多穴管２１における扁平表面２１３及び他方の端部２１４に、ロールコーター等を用いて接着剤を塗布する。なお、この際、扁平多穴管２１の一方の端部２１２をマスキング材により被覆してもよい。この場合には、一方の端部２１２への接着剤の付着を確実に防止することができる。【００６７】
接着剤を塗布した後、アルミニウムフィン３の組み付け孔３１に扁平多穴管２１を圧入し、扁平多穴管２１の一方の端部２１２とカラー部３２の先端部３２１とを当接させる。これにより、導通部１１が形成される。その後、接着剤を加熱して硬化させることにより、接着剤層４を形成するとともにアルミニウムフィン３と扁平多穴管２１とを接着する。以上により、熱交換器１を作製することができる。【００６８】
次に、本例の熱交換器１の作用効果を説明する。熱交換器１は、アルミニウム管２としての扁平多穴管２１と、アルミニウムフィン３とを有している。扁平多穴管２１は、導通部１１を介してアルミニウムフィン３に電気的に接続されている。また、扁平多穴管２１の表面における自然電位は、アルミニウムフィン３の表面における自然電位よりも貴であり、かつ、両者の電位差が３０〜２００ｍＶである。そのため、アルミニウムフィン３が犠牲陽極となり、長期間に亘って扁平多穴管２１の腐食を抑制することができる。【００６９】
また、図２及び図３に示すように、扁平多穴管２１とアルミニウムフィン３との間には、接着剤層４が形成されている。そのため、扁平多穴管２１をアルミニウムフィン３に接着する作業において、ろう付に比べて加熱温度を低くすることができるとともに、大気雰囲気下で加熱を行うことができる。さらに、扁平多穴管２１とアルミニウムフィン３とが導通部１１において電気的に接続されているため、接着剤層４に導電性フィラーを添加し、導電性を付与する必要がない。これらの結果、熱交換器１は、従来の熱交換器１に比べて安価に製造することができる。【００７０】
以上のように、熱交換器１は、低コストであり、扁平多穴管２１の腐食を長期間に亘って抑制することができる。【００７１】
また、図１及び図２に示すように、本例においては、扁平多穴管２１の幅方向における一方の端部２１２の形状が、アルミニウムフィン３のカラー部３２の形状に対応している。そのため、導通部１１をより容易に形成することができる。【００７２】
また、アルミニウムフィン３は、カラー部３２が形成されているため、カラー部３２を有さないアルミニウムフィンに比べて高い剛性を有している。これにより、組み付け孔３１に扁平多穴管２１を圧入する作業等において、押圧に伴うアルミニウムフィン３の変形をより効果的に抑制することができる。【００７３】
また、図２及び図３に示すように、接着剤層４は、扁平多穴管２１の扁平表面２１３とアルミニウムフィン３との間に形成されている。そのため、予め扁平表面２１３に接着剤を塗布した扁平多穴管２１を組み付け孔３１に挿入することにより、アルミニウムフィン３と扁平表面２１３との間に接着剤層４をより容易に形成することができる。それ故、この場合には、扁平多穴管２１をアルミニウムフィン３に接着する作業の作業性をより向上させることができる。【００７４】
また、図１に示すように、本例の組み付け孔３１は、アルミニウムフィン３に設けられたＵ字状の切り欠き３１１である。そのため、切り欠き３１１の開放部３１２から扁平多穴管２１を圧入することにより、熱交換器１を容易に作製することができる。さらに、切り欠き３１１に扁平多穴管２１を圧入した後に、アルミニウムフィン３と扁平多穴管２１とを容易に当接させることができる。その結果、導通部１１を容易に形成することができる。【００７５】
また、アルミニウムフィン３は、組み付け孔３１の周縁から突出したカラー部３２を有している。この場合には、そのため、組み付け孔３１に挿入した扁平多穴管２１を、カラー部３２に容易に当接させることができる。その結果、導通部１１を容易に形成することができる。【００７６】
（実験例１）
本例は、熱交換器１の性能を評価した例である。評価に用いた試験体は、以下のようにして作製した。なお、以下において用いた符号のうち、実施例において用いた符号と同一のものは、特に説明のない限り実施例１と同様の構成要素等を示す。【００７７】
＜アルミニウムフィン３の準備＞
表１に示す化学成分を有するアルミニウム合金（合金Ａ１〜Ａ７）の鋳塊に、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍及び冷間圧延を順次行い、板厚０．１ｍｍのアルミニウム板を作製した。得られたアルミニウム板にプレス加工を施し、実施例１と同様の形状を有するアルミニウムフィン３を作製した。なお、本例のアルミニウムフィン３の長さは４０ｍｍ、板幅は２０ｍｍであり、カラー部３２の高さは１５０μｍである。また、アルミニウムフィン３には、３箇所の切り欠き３１１を等間隔に形成した。また、表１中の記号「Ｂａｌ．」は、残部を示す記号である。【００７８】
＜扁平多穴管２１の準備＞
Ｓｉ：０．１５質量％、Ｍｎ：０．１２質量％、Ｃｕ：０．４３質量％及びＦｅ：０．２０質量％を含有し、残部がＡｌ及び不純物からなる化学成分を有するアルミニウム合金の鋳塊に押出加工を行い、断面形状が長円形である扁平多穴管２１を作製した。なお、本例の扁平多穴管２１の長さは６０ｍｍ、幅は１４ｍｍ、厚さは１．５ｍｍであり、肉厚は０．３５ｍｍである。また、扁平多穴管２１は、０．５ｍｍ四方の正方形状を呈する流路２１１を１６本備えている。【００７９】
＜試験体の組み立て＞
導通部１１の長さが表２に示す値となるようにして、扁平多穴管２１の幅方向における一方の端部２１２及びその近傍をマスキング材で被覆した。次いで、扁平多穴管２１の扁平表面２１３及び他方の端部２１４にエポキシ系接着剤を塗布し、１００℃で１０分間加熱することにより接着剤を乾燥させた。その後、扁平多穴管２１からマスキング材を剥がし、アルミニウム合金を露出させた。【００８０】
次に、２０枚のアルミニウムフィン３を１．５ｍｍのピッチで並べた。これらのアルミニウムフィン３の組み付け孔３１に、扁平多穴管２１を一方の端部２１２から圧入し、当該端部２１２とカラー部３２の先端部３２１とを当接させた。その後、扁平多穴管２１とカラー部３２とが当接した状態を維持しつつ、これらを１７５℃で１５分間加熱した。これにより接着剤を硬化させ、厚さ１５〜２５μｍの接着剤層４を形成した。以上により、表２に示す試験体を作製した。【００８１】
以上により得られた試験体を用い、以下の項目について評価を行った。【００８２】
＜扁平多穴管２１とアルミニウムフィン３との電気的接触＞
導電率計（日本フェルスター社製「シグマテスト２．０６９」）の端子をアルミニウムフィン３及び扁平多穴管２１のそれぞれに接触させ、電気抵抗を測定した。その結果、電気抵抗値が０Ωを示した試験体については、表２中の「金属接触」の欄に「Ａ」と記載し、０Ωより大きな値を示した試験体については、同欄に「Ｂ」と記載した。【００８３】
＜自然電位＞
酢酸を用いてｐＨ３に調整した５％ＮａＣｌ水溶液を準備した。この水溶液を用い、アルミニウムフィン３表面の自然電位及び扁平多穴管２１表面の自然電位を室温下において測定した。その結果を表２に記載した。また、扁平多穴管２１の表面の自然電位からアルミニウムフィン３の表面の自然電位を差し引いた電位差を、表２中の「電位差」の欄に記載した。【００８４】
＜導通部１１の長さ＞
各試験体を、カラー部３２の高さ方向における中央で切断し、断面を露出させた。そして、この断面の光学顕微鏡像を取得した。得られた光学顕微鏡像に基づき、カラー部３２と接着剤層４とが接している部分の長さＬA［ｍｍ］及びカラー部３２と扁平多穴管２１とが接している部分の長さＬB［ｍｍ］を算出した。そして、ＬAを接着剤層４の長さとし、ＬBを導通部１１の長さとして、ＬB／（ＬA＋ＬB）×１００の値を計算した。その結果を表２に記載した。【００８５】
＜接着性＞
耐食性評価等に用いた試験体とは別に、図４に示すように、１本の扁平多穴管２１がアルミニウムフィン３に接着されたテストピースを準備した。このテストピースは、連結ピン５によりアルミニウムフィン３同士を連結するための貫通孔３３がアルミニウムフィン３に設けられている点、及び、扁平多穴管２１の数が１本である点以外は、耐食性評価等に用いた試験体と同様の構成を有している。なお、図４においては、流路２１１の本数を少なくすることにより、扁平多穴管２１を簡略化して示した。【００８６】
図４に示すように、貫通孔３３に連結ピン５を挿入してアルミニウムフィン３同士を連結した。そして、扁平多穴管２１を固定した状態で連結ピン５を引っ張り、扁平多穴管２１がアルミニウムフィン３から完全に引き抜かれるまでの最大荷重を測定した。そして、得られた最大荷重をアルミニウムフィン３の枚数で除した値を、扁平多穴管２１とアルミニウムフィン３との接着力とした。この接着力が４００Ｎ以上である場合には、表２中の「接着性」の欄に「Ａ＋」と記載し、３００Ｎ以上４００Ｎ未満である場合には、同欄に「Ａ」と記載し、３００Ｎ未満である場合には、同欄に「Ｂ」と記載した。【００８７】
＜耐食性＞
ＡＳＴＭ  Ｇ８５に準じた方法により、ＳＷＡＡＴ試験を３０００時間実施した。試験が完了した後、扁平多穴管２１の断面観察を行い、最大腐食深さを測定した。断面観察の結果、最大腐食深さが１００μｍ以内である場合には「Ａ＋」、最大腐食深さが１００μｍ越え３５０μｍ未満である場合には「Ａ」、扁平多穴管２１が腐食により貫通していた場合には「Ｂ」の記号を表２中の「耐食性」の欄に記載した。【００８８】
【表１】
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【００８９】
【表２】
2017141943.tif 000004
【００９０】
表１及び表２に示すように、試験体１〜２１は、導通部１１を有しており、扁平多穴管２１の表面の自然電位とアルミニウムフィン３の表面の自然電位との電位差が上記特定の範囲であった。そのため、接着性及び耐食性の両方に優れていた。【００９１】
また、両者の電位差が６０〜１５０ｍＶの範囲内にある試験体２〜３、６〜７、１０〜１２、１５〜１６及び１９〜２０は、特に優れた耐食性を示した。【００９２】
一方、試験体２２、２４及び２６は、上記電位差が小さかったため、アルミニウムフィン３による防食効果が不十分であった。また、試験体２３、２５及び２７は、上記電位差が大きかったため、アルミニウムフィン３の腐食速度が過度に大きくなった。その結果、アルミニウムフィン３による犠牲陽極の作用が早期に損なわれた。【００９３】
試験体２８〜３１は、導通部１１の長さが上記特定の範囲よりも小さかったため、扁平多穴管２１とアルミニウムフィン３との電気的な接続が形成されなかった。その結果、アルミニウムフィン３が犠牲陽極とならなかった。
試験体３２〜３５は、導通部１１の長さが上記特定の範囲よりも大きかったため、扁平多穴管２１とアルミニウムフィン３との接着性が低かった。【００９４】
（実験例２）
本例は、カラー部３２の高さを種々変更した場合の、アルミニウムフィン３とアルミニウム管２との接着性を評価した例である。本例においては、表３に示すようにカラー部３２の高さを変更した以外は、実験例１と同様の方法により試験体を作製した。そして、得られた試験体の接着性の評価を実施例２と同様の方法により行った。【００９５】
また、本例においては、以下の方法により、得られた試験体におけるカラー部３２と接着剤層４との接触長さを測定した。【００９６】
＜カラー部３２と接着剤層４との接触長さ＞
各試験体を、アルミニウムフィン３の板幅方向における中央で切断し、図３に示す断面を露出させた。そして、この断面の光学顕微鏡像を取得した。得られた光学顕微鏡像に基づき、カラー部３２と接着剤層４とが接している部分の長さを測定した。その結果を表３中の「カラー部３２と接着剤層４との接触長さ」の欄に記載した。【００９７】
【表３】
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【００９８】
表３に示すように、試験体３６及び３７は、カラー部３２の高さが２００μｍ以上、扁平多穴管２１の厚さの１／２以下であった。また、カラー部３２と接着剤層４との接触長さが２００μｍ以上、カラー部３２の高さ以下であった。そのため、カラー部３２の高さ及びカラー部３２と接着剤層４との接触長さが上記特定の範囲外である試験体３８に比べて接着性が良好であった。【００９９】
（実験例３）
本例は、化成皮膜を形成した場合のアルミニウムフィン３とアルミニウム管２との接着性について、テストピースを用いて評価を行った例である。本例においては、以下のようにしてテストピースを作製し、ＪＩＳ  Ｋ６８５０に規定された引張せん断試験を行った。【０１００】
＜基材及び被接着材＞
ＪＩＳ  Ａ１０５０アルミニウムからなる厚さ３．０ｍｍ、幅２５ｍｍ、長さ１００ｍｍの板材を複数枚準備し、脱脂処理を行った。その後、一部の板材にリン酸クロメート処理を行い、表面に化成皮膜を形成させた。リン酸クロメート処理におけるＣｒの付着量は２０ｍｇ／ｍ2とした。【０１０１】
＜テストピースの作製＞
上記により得られた板材を基材及び被接着材とし、以下の手順でテストピースを作成した。まず、基材の表面にエポキシ系接着剤を塗布し、１００℃で１０分間加熱を行って接着剤を乾燥させた。接着剤の厚みは１５〜２５μｍとした。次いで、表４に示す組み合わせで基材と被接着材とを重ね、１７０℃で１５分間の加熱を行った。基材と被接着材との重ね長さは１２．５ｍｍ±０．２５ｍｍとした。以上により基材と被接着材とを接着し、テストピースを作製した。【０１０２】
得られたテストピースを用いて引張せん断接着試験を行い、接着剤の破断形態を観察した。その結果を表４に示す。【０１０３】
【表４】
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【０１０４】
表４に示したように、基材及び被接着材の両方に化成皮膜を形成したテストピースＢ１の破断形態は、接着剤の凝集破壊であった。一方、試験体Ｂ２〜Ｂ４の破断形態は、いずれも、化成皮膜を有しない基材と接着剤との界面または化成皮膜を有しない被接着材と接着剤との界面における界面剥離であった。これらの結果から、接着剤層４と化成皮膜との接着性は接着剤層４とアルミニウムとの接着性よりも高いことが理解できる。それ故、アルミニウム管２及びアルミニウムフィン３の両方に化成皮膜を形成することにより、アルミニウム管２とアルミニウムフィン３との接着性をより高くできることが理解できる。【０１０５】
なお、本発明の熱交換器１は上述した実施例及び実験例の態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例１においては、アルミニウム管２の外表面における導通部１１以外の全面が接着剤層４に覆われた例を説明したが、アルミニウム管２の他方の端部２１４が接着剤層４に覆われておらず、アルミニウムが露出していてもよい。【０１０６】
また、実施例及び実験例においては、アルミニウム管２として扁平多穴管２１を用いた例を示したが、扁平多穴管２１に替えて丸管や楕円管等を用いることも可能である。また、実施例及び実験例においては、組み付け孔３１が切り欠き３１１である例を示したが、組み付け孔３１は、円形や楕円形、長円形などの、開放部３１２を有さない形状としてもよい。この場合には、予め表面に接着剤が塗布されたアルミニウム管２を、アルミニウムフィン３の板厚方向から組み付け孔３１に挿入することにより、熱交換器１を組み立てることができる。【０１０７】
また、アルミニウム管２の内部に形成された流路２１１は、要求される冷却性能に応じて適宜変更することができる。例えば、実施例及び実験例においては、正方形状の流路２１１を有する扁平多穴管２１の例を示したが、流路２１１の形状を三角形状にすることもできる。また、流路２１１の内部に、冷媒の流れを乱すための突起などを設けることも可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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