(57)【要約】【課題】  簡単かつ安価に製造でき、しかも十分な耐孔食性を有するアルミニウム製熱交換管およびその製造方法を提供する。【解決手段】  アルミニウム管熱交換管(4)を、Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成し、その導電率を３０〜４３％IACSとする。Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成された熱交換管素材を、大気雰囲気中または不活性ガス雰囲気中において５５０〜６００℃に加熱して１０〜６００分間保持し、ついで冷却することによって、アルミニウム製熱交換管(4)を製造する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成されており、導電率が３０〜４３％IACSであるアルミニウム製熱交換管。
【請求項２】
不可避不純物としてＣｕが含まれており、このＣｕの含有量が０．０５質量％以下である請求項１記載のアルミニウム製熱交換管。
【請求項３】
不可避不純物としてＦｅが含まれており、このＦｅの含有量が０．２５質量％以下である請求項１または２記載のアルミニウム製熱交換管。
【請求項４】
不可避不純物としてＳｉが含まれており、このＳｉの含有量が０．２５質量％以下である請求項１〜３のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管。
【請求項５】
Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成された管素材を、大気雰囲気中または不活性ガス雰囲気中において５５０〜６００℃に加熱して１０〜６００分間保持し、ついで冷却することを特徴とするアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【請求項６】
管素材を形成する合金に不可避不純物としてＣｕが含まれており、このＣｕの含有量が０．０５質量％以下である請求項５記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【請求項７】
管素材を形成する合金に不可避不純物としてＦｅが含まれており、このＦｅの含有量が０．２５質量％以下である請求項５または６記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【請求項８】
管素材を形成する合金に不可避不純物としてＳｉが含まれており、このＳｉの含有量が０．２５質量％以下である請求項５〜７のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【請求項９】
加熱の際の昇温速度が２０〜１３０℃／分である請求項５〜８のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【請求項１０】
加熱後の冷却速度が４７℃／分以上である請求項５〜９のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜４のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管が用いられている熱交換器。
【請求項１２】
圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、かつフロン系冷媒を使用する冷凍サイクルであって、コンデンサが請求項１１記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
【請求項１３】
圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を使用する冷凍サイクルであって、ガスクーラが請求項１１記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【請求項１４】
請求項１２または１３記載の冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアルミニウム製熱交換管およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、たとえばフロン系冷媒を使用するカーエアコンのコンデンサやエバポレータ、ＣＯ２冷媒等の超臨界冷媒を使用するカーエアコンのガスクーラやエバポレータなどの熱交換器に用いられるアルミニウム製熱交換管およびその製造方法に関する。
【０００２】
この明細書および請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。なお、当然のことながら、元素記号で表現された金属には、その合金は含まれない。
【背景技術】
【０００３】
たとえば、フロン系冷媒を使用する冷凍サイクルからなるカーエアコン用コンデンサとして、互いに間隔をおいて平行に配置された１対のアルミニウム製ヘッダと、両端がそれぞれ両ヘッダに接続された並列状のアルミニウム製偏平状熱交換管と、隣り合う熱交換管の間の通風間隙に配置されるとともに、両熱交換管にろう付されたアルミニウム製コルゲートフィンと、一方のヘッダに接続されたアルミニウム製入口管と、他方のヘッダに接続されたアルミニウム製出口管とを備えたものは知られている。
【０００４】
従来、上記コンデンサの熱交換管としては、Ｃｕを０．２〜１．０wt％を含有し、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金などにより形成されていた（特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、上述したようなカーエアコンにおけるコンデンサの熱交換管においては、耐食性を向上させる目的で、従来から表面にクロメート処理が施されていたが、その処理作業が面倒であった。また、Ｃｒ６＋は有害物質であり、廃液処理が面倒であった。したがって、熱交換管の製造作業が面倒であるという問題があった。しかも、ヨーロッパにおいては、近い将来Ｃｒ６＋の使用が禁止されることになっている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された熱交換管においても、クロメート処理を施さない場合には耐孔食性は期待できない。
【０００７】
また、クロメート処理を施す代わりに、耐孔食性を向上させる目的で、ろう付前の熱交換管の外周面にＺｎ溶射層を形成することも考えられるが、この場合も処理作業が面倒であるとともに、処理コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特公昭６０−２２２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、簡単かつ安価に製造でき、しかも十分な耐孔食性を有するアルミニウム製熱交換管およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために以下の態様からなる。
【００１０】
1)Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成されており、導電率が３０〜４３％IACSであるアルミニウム製熱交換管。
【００１１】
上記1)のアルミニウム製熱交換管において、Ｍｎは耐孔食性を向上させるとともに強度を向上させるという効果を奏するが、その含有量が０．９０質量％未満では上記効果が得られず、１．５０質量％を越えると強度向上の効果が飽和する一方、熱間加工時の変形抵抗が増大し、アルミニウム製熱交換管を成形する際の加工性、たとえば押出加工性が低下する。したがって、アルミニウム製熱交換管を形成する合金のＭｎ含有量は０．９０〜１．５０質量％とすべきであるが、１．０〜１．２質量％であることが好ましい。
【００１２】
また、上記1)のアルミニウム製熱交換管において、導電率が３０％IACS未満であるとＭｎ量が不足していることになって強度低下をまねき、４３％IACSを越えるとＭｎおよび不可避不純物のマトリックス中への固溶不足で耐食性が低下する。したがって、アルミニウム製熱交換管を形成する合金の導電率は３０〜４３％IACSとすべきであるが、３３〜３７％IACSであることが好ましい。
【００１３】
2)不可避不純物としてＣｕが含まれており、このＣｕの含有量が０．０５質量％以下である上記1)記載のアルミニウム製熱交換管。
【００１４】
上記2)のアルミニウム製熱交換管において、不可避不純物としてのＣｕは、微量の混入によってもアルミニウム製熱交換管の耐孔食性を低下させるおそれがある。したがって、このＣｕ含有量を０．０５質量％以下とするのがよい。
【００１５】
3)不可避不純物としてＦｅが含まれており、このＦｅの含有量が０．２５質量％以下である上記1)または2)記載のアルミニウム製熱交換管。
【００１６】
上記3)のアルミニウム製熱交換管において、不可避不純物としてのＦｅはＣｕほど影響は強くないものの、アルミニウム製熱交換管の耐孔食性を低下させるおそれがある。したがって、このＦｅ含有量を０．２５質量％以下とするのがよい。
【００１７】
4)不可避不純物としてＳｉが含まれており、このＳｉの含有量が０．２５質量％以下である上記1)〜3)のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管。
【００１８】
上記4)のアルミニウム製熱交換管において、不可避不純物としてのＳｉはＦｅと同様に、アルミニウム製熱交換管の耐孔食性を低下させるおそれがある。したがって、このＳｉ含有量を０．２５質量％以下とするのがよい。
【００１９】
5)Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成された管素材を、大気雰囲気中または不活性ガス雰囲気中において５５０〜６００℃に加熱して１０〜６００分間保持し、ついで冷却することを特徴とするアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【００２０】
上記5)のアルミニウム製熱交換管の製造方法において、管素材を所定温度に加熱して所定時間保持すると、管素材を形成する合金中のＭｎおよび不可避不純物がマトリックス中に固溶することにより、腐食発生の核となる材料中の晶出物、析出物が減少して耐食性が向上し、その結果導電率が低下して製造されたアルミニウム製熱交換管の耐孔食性が向上する。ここで、加熱温度を５５０〜６００℃とするのは、５５０℃未満であるとＭｎおよび不可避不純物のマトリックス中への固溶が不十分であり、６００℃を越えても経済的に効率が悪くなるだけで、Ｍｎおよび不可避不純物のマトリックス中への固溶効果が向上しないからである。また、加熱保持時間を１０〜６００分間とするのは、１０分間未満であるとＭｎおよび不可避不純物のマトリックス中への固溶が不十分であり、６００分間を越えても経済的に効率が悪くなるだけで、Ｍｎおよび不可避不純物のマトリックス中への固溶効果が向上しないからである。
【００２１】
6)管素材を形成する合金に不可避不純物としてＣｕが含まれており、このＣｕの含有量が０．０５質量％以下である上記5)記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【００２２】
7)管素材を形成する合金に不可避不純物としてＦｅが含まれており、このＦｅの含有量が０．２５質量％以下である上記5)または6)記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【００２３】
8)管素材を形成する合金に不可避不純物としてＳｉが含まれており、このＳｉの含有量が０．２５質量％以下である上記5)〜7)のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【００２４】
9)加熱の際の昇温速度が２０〜１３０℃／分である上記5)〜8)のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【００２５】
上記9)のアルミニウム製熱交換管の製造方法において、加熱の際の昇温速度を２０〜１３０℃／分としたのは、この昇温速度が２０℃／分未満であると経済的に効率が悪く、１３０℃／分を越えると同時に加熱する他のアルミニウム製部品の温度上昇にばらつきが生じるおそれがあるからである。
【００２６】
10)加熱後の冷却速度が４７℃／分以上である上記5)〜9)のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管の製造方法。
【００２７】
上記10)のアルミニウム製熱交換管の製造方法において、加熱後の冷却速度を４７℃／分以上にしたのは、この冷却速度が４７℃／分未満であるとマトリックス中に固溶したＭｎおよび不可避不純物の再析出が起こり、耐食性が低下するおそれがあるからである。
【００２８】
11)上記1)〜4)のうちのいずれかに記載のアルミニウム製熱交換管が用いられている熱交換器。
【００２９】
12)圧縮機、コンデンサおよびエバポレータを備えており、かつフロン系冷媒を使用する冷凍サイクルであって、コンデンサが上記11)記載の熱交換器からなる冷凍サイクル。
【００３０】
13)圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつ超臨界冷媒を使用する冷凍サイクルであって、ガスクーラが上記11)記載の熱交換器からなる超臨界冷凍サイクル。
【００３１】
14)上記12)または13)記載の冷凍サイクルがカーエアコンとして搭載されている車両。
【発明の効果】
【００３２】
上記1)のアルミニウム製熱交換管によれば、導電率が３０〜４３％IACSであるから、クロメート処理や亜鉛溶射処理を施すことなく、孔食の発生を防止することができる。しかも、Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成されているので、強度が向上するとともに優れた加工性が確保される。しかも、大気雰囲気中または不活性ガス雰囲気中において所定温度に加熱して所定時間保持し、ついで冷却するだけで製造することができるので、簡単かつ安価に製造することができる。  
上記2)〜4)のアルミニウム製熱交換管によれば、耐孔食性が一層向上する。
【００３３】
上記5)のアルミニウム製熱交換管の製造方法によれば、上述したアルミニウム製熱交換管を比較的簡単かつ安価に製造することができる。
【００３４】
上記6)〜8)のアルミニウム製熱交換管の製造方法によれば、それぞれ上記2)〜4)のアルミニウム製熱交換管を比較的簡単かつ安価に製造することができる。
【００３５】
上記9)および10)のアルミニウム製熱交換管の製造方法によれば、経済的効率が優れているとともに、製造されるアルミニウム製熱交換管の耐孔食性を確実に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００３７】
図１はこの発明によるアルミニウム製熱交換管が用いられているカーエアコン用コンデンサを示す。
【００３８】
図１において、フロン系冷媒を使用するカーエアコンに用いられるコンデンサ(1)は、互いに間隔をおいて平行に配置された１対のアルミニウム製ヘッダ(2)(3)と、両端がそれぞれ両ヘッダ(2)(3)に接続された並列状のアルミニウム押出形材製偏平状熱交換管(4)と、隣り合う熱交換管(4)の間の通風間隙に配置されるとともに、両熱交換管(4)にろう付されたアルミニウムブレージングシート製コルゲートフィン(5)と、第１ヘッダ(2)の周壁上端部に溶接されたアルミニウム押出形材製入口管(6)と、第２ヘッダ(3)の周壁下端部に溶接されたアルミニウム押出形材製出口管(7)と、第１ヘッダ(2)の中程より上方位置の内部に設けられた第１仕切板(8)と、第２ヘッダ(3)の中程より下方位置の内部に設けられた第２仕切板(9)とを備えている。
【００３９】
第１仕切板(8)よりも上方に配置された熱交換管(4)の本数、第１仕切板(8)と第２仕切板(9)の間に配置された熱交換管(4)の本数、および第２仕切板(9)よりも下方に配置された熱交換管(4)の本数がそれぞれ上から順次減少されて通路群を構成しており、入口管(6)から流入した気相の冷媒が、出口管(7)より液相となって流出するまでに、コンデンサ(1)内を各通路群単位に蛇行状に流れるようになされている。
【００４０】
熱交換管(4)は、Ｍｎ０．９０〜１．５０質量％を含み、残部Ａｌおよび不可避不純物からなる合金で形成されており、導電率が３０〜４３％IACSとなっている。図示は省略したが、熱交換管(4)には、複数の冷媒通路が並列状に形成されている。
【００４１】
熱交換管(4)を形成する合金に不可避不純物としてＣｕが含まれている場合、この不可避不純物としてのＣｕ含有量は０．０５質量％以下であることが好ましい。また、熱交換管(4)を形成する合金に不可避不純物としてＦｅが含まれている場合、不可避不純物としてのＦｅ含有量は０．２５質量％以下であることが好ましい。さらに、熱交換管(4)を形成する合金に不可避不純物としてＳｉが含まれている場合、不可避不純物としてのＳｉ含有量が０．２５質量％以下であることが好ましい。
【００４２】
熱交換管(4)は、たとえば次のようにして製造される。
【００４３】
すなわち、上述したような合金を用いて熱交換管素材を押出成形した後、熱交換管素材を、大気雰囲気中または不活性ガス雰囲気中において５５０〜６００℃に加熱して１０〜６００分間保持し、ついで冷却する。ここで、加熱の際の昇温速度は２０〜１３０℃／分であり、加熱後の冷却速度は４７℃／分以上であることが好ましい。こうして、熱交換管(4)が製造される。
【００４４】
熱交換管素材を所定温度に加熱して所定時間保持すると、熱交換管素材を形成する合金中のＭｎおよび不可避不純物がマトリックス中に固溶することにより、腐食発生の核となる材料中の晶出物、析出物が減少して耐食性が向上し、その結果導電率が低下して製造されたアルミニウム製熱交換管の耐孔食性が向上する。
【００４５】
また、熱交換管(4)の製造は、コンデンサ(1)の製造の際に、ヘッダ(2)(3)と熱交換管(4)、および熱交換管(4)とコルゲートフィン(5)のろう付と同時に行われることがある。
【００４６】
上述した実施形態においては、この発明によるアルミニウム製熱交換管は、フロン系冷媒を使用する冷凍サイクルからなるカーエアコンのコンデンサに用いられているが、前記カーエアコンのエバポレータに用いられることもある。
【００４７】
また、この発明によるアルミニウム製熱交換管は、圧縮機、ガスクーラ、エバポレータ、およびガスクーラから出てきた冷媒とエバポレータから出てきた冷媒とを熱交換させる中間熱交換器を備えており、かつＣＯ２冷媒等の超臨界冷媒を使用する冷凍サイクルからなるカーエアコンのガスクーラやエバポレータに用いられることもある。
【００４８】
以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに説明する。
【００４９】
実施例１〜４
表１に示す組成を有する４種類の合金を用いて、幅１６ｍｍ、高さ（厚み）２ｍｍ、冷媒通路の数１８、周壁の肉厚０．３ｍｍの熱交換管素材をそれぞれ押出成形した。
【表１】
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【００５０】
ついで、これらの熱交換管素材を、炉内温が５００℃に設定されている予熱炉内に入れて１０分間保持した後、炉内温が６０１℃に設定されている本加熱炉内に入れ、熱交換管素材の実体温度が６００℃となるように３分間保持された時点で、窒素ガスにより熱交換管素材の実体温度が５７０℃になるまで冷却し、その後本加熱炉から取り出した。加熱の際の昇温速度は３０℃／分、冷却速度は６０℃／分である。上記加熱パターンを図２に示す。
【００５１】
このようにして製造された熱交換管の導電率を測定した。その結果も表１に示す。
【００５２】
そして、各熱交換管にそれぞれSWAAT９６０hr試験を施してその腐食状況を調べた結果、各管における最大腐食深さは表１に示す通りであった。さらに、各熱交換管における腐食の発生状況、すなわち腐食の深さおよび腐食の個数は表２に示す通りであった。
【表２】
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【００５３】
比較例１〜４
表１に示す組成を有する４種類の合金を用いて、幅１６ｍｍ、高さ（厚み）２ｍｍ、冷媒通路の数１８、周壁の肉厚０．３ｍｍの熱交換管素材をそれぞれ押出成形した。そして、各熱交換管素材に加熱処理を施すことなく、それぞれSWAAT９６０hr試験を施してその腐食状況を調べた結果、周壁を貫通した孔食が発生していた。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明によるアルミニウム製熱交換管を備えており、かつフロン系冷媒を使用するカーエアコンに用いられるコンデンサを示す斜視図である。
【図２】実施例１〜４の加熱パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
(1)：コンデンサ（熱交換器）
(4)：熱交換管
【図１】
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【図２】
2006045667.tif 000006