(57)【要約】【課題】親水性及び親水持続性に優れた熱交換器及びその製造方法を提供すること。【解決手段】金属管２と、アルミニウム製のフィン３と、これらが接続されたろう付け部４とを備える熱交換器１及びその製造方法である。フィン３の蛍光Ｘ線スペクトルにおいては、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが所定の関係を満足する。フィン３は、その表面から深さ１００ｎｍまでの範囲内に所定の高含有部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管と、
アルミニウム製のフィンと、
該フィンと上記金属管とが接続されたろう付け部と、を備え、
上記フィンの蛍光Ｘ線スペクトルにおいては、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが、０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足し、
上記フィンは、該フィンの表面から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、Ｓｉ原子含有率ＣSiａｔ％とＺｒ原子含有率ＣZrａｔ％との合計値ＣSi＋Ｃzrａｔ％が上記表面から深さ２００ｎｍの位置における上記合計値の２倍以上となる高含有部を有する、熱交換器。
【請求項２】
上記ピーク強度ＩSiと上記ピーク強度ＩZrと上記ピーク強度ＩFとが、０．１≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦５の関係を満足する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
上記金属管がアルミニウムからなる、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法において、
アルミニウム製のフィンと、金属管とを当接させる当接工程と、
上記フィンと上記金属管との当接部、及び上記フィンの表面に少なくともフッ化物系フラックスを含有するフラックス液を塗布する塗布工程と、
上記フィンと上記金属管とを上記当接部においてろう付けすることによって、上記ろう付け部を形成する接合工程と、を有し、
上記フラックス液及び上記フィンの表面の少なくとも一方は、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有する、熱交換器の製造方法。
【請求項５】
上記フィンは、表面に塗膜を有し、該塗膜が上記Ｓｉ源及び上記Ｚｒ源の少なくとも一方を含有する、請求項４に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項６】
上記塗膜中の上記Ｓｉ源がコロイダルシリカ由来の非晶質シリカである、請求項５に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項７】
上記塗膜中の上記Ｚｒ源がジルコニアである、請求項５又は６に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項８】
上記フラックス液中の上記Ｓｉ源はコロイダルシリカである、請求項４〜７のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【請求項９】
上記フラックス液中の上記Ｚｒ源はジルコニアである、請求項４〜８のいずれか１項に記載の熱交換器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属管と、アルミニウム製のフィンと、両者が接続されたろう付け部と、を備える熱交換器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱交換器は、冷媒が流れるアルミニウム等からなる金属管と、金属管の外側の空気との間で熱交換を行うためのアルミニウム製のフィンとを有しており、金属管とフィンとはろう付け部によって接続されている。熱交換器の熱交換性能にはフィンの親水性が大きく影響するため、表面に親水性の塗膜が形成されたフィンがよく用いられている。このような親水性の塗膜を有するフィンと金属管との接合には、例えばろう付け接合が利用される。
【０００３】
しかし、一般的な樹脂系又は無機系の塗膜は、ろう付け時の加熱温度で変質又は分解してしまうため、ろう付け後に十分な親水性を発揮できなくなるおそれがある。そこで、親水性の向上を目的として、例えば特許文献１には、塗膜がプレコートされたフィン材として、ケイ酸塩を主成分とする塗膜を有するフィン材が提案されている。また、特許文献２には、ろう付け前に、キシレン等の支持体やシリコーンオイル等の珪素系結合剤等を含む被膜を予め形成したフィンを用いて熱交換器を作製する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１３７１５３号公報
【特許文献２】特表２００８−５０８１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属管との接合前の状態のフィンが優れた親水性を有していたとしても、フィンと金属管との接合後に得られる熱交換器においては、フィンの親水性やその持続性が低下するおそれがある。上記のごとく、ケイ酸塩を主成分とする塗膜を有するフィン材を用いても、支持体や珪素系結合剤等を含む被膜を予め形成したフィンを用いても、接合後の熱交換器においては、フィンが十分な親水性及び親水持続性を発揮できなくなるおそれがある。そこで、親水性及びその持続性に優れた熱交換器の開発が望まれている。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、親水性及び親水持続性に優れた熱交換器及びその製造方法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】
【０００７】
本発明の一態様は、金属管と、
アルミニウム製のフィンと、
該フィンと上記金属管とが接続されたろう付け部と、を備え、
上記フィンの蛍光Ｘ線スペクトルにおいては、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが、０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足し、
上記フィンは、該フィンの表面から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、Ｓｉ原子含有率ＣSiａｔ％とＺｒ原子含有率ＣZrａｔ％との合計値ＣSi＋Ｃzrａｔ％が上記表面から深さ２００ｎｍの位置における上記合計値の２倍以上となる高含有部を有する、熱交換器にある。
【０００８】
本発明の他の態様は、上記熱交換器の製造方法において、
アルミニウム製のフィンと、金属管とを当接させる当接工程と、
上記フィンと上記金属管との当接部、及び上記フィンの表面に少なくともフッ化物系フラックスを含有するフラックス液を塗布する塗布工程と、
上記フィンと上記金属管とを上記当接部においてろう付けすることによって、上記ろう付け部を形成する接合工程と、を有し、
上記フラックス液及び上記フィンの表面の少なくとも一方は、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有する、熱交換器の製造方法にある。
【発明の効果】
【０００９】
上記熱交換器は、蛍光Ｘ線スペクトルにおける各ピーク強度が上記所定の関係を満足するフィンを有している。さらに、フィンは、その表面から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、深さ２００ｎｍの位置に比べて上記のごとくＳｉとＺｒとの合計含有率が高い高含有部を有している。そのため、熱交換器は、フィンが優れた親水性を示すと共に、その優れた親水性が長期間維持される。すなわち、熱交換器は、親水性及び親水持続性に優れている。
【００１０】
熱交換器は、上記のごとく、当接工程と塗布工程と接合工程とを行うことにより製造することができる。塗布工程においては、塗布工程において当接させた金属管とフィンとの当接部及びフィンの表面に、フッ化物系フラックスを含有するフラックス液を塗布する。このフッ化物系フラックスがＦ源となり、熱交換器のフィンにはＦが残存する。また、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方は、フラックス液及びフィンの少なくとも一方に含有されている。すなわち、例えばＳｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有するフラックス液を用いたり、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方が例えば塗膜等として表面に供給されたフィンを用いたりすることができる。これにより、熱交換器のフィンにはＳｉ及びＺｒお少なくとも一方が残存する。そして、上記のごとく各ピーク強度が上記所定の関係を満足し、高含有部を有するフィンを備えた熱交換器を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１における熱交換器の説明図。
【図２】実施例１における熱交換器のコア部の斜視図。
【図３】実施例１における熱交換器のコア部の断面図。
【図４】実施例１における、（ａ）熱交換器のフィンの拡大断面図、（ｂ）フィンの塗膜表面の拡大断面図。
【図５】実施例１における、（ａ）ろう付け前のフィンとチューブとの当接部の断面構造を示す説明図、（ｂ）フィンとチューブとのろう付け部の断面構造を示す説明図。
【図６】実施例２における、（ａ）熱交換器のフィンの拡大断面図、（ｂ）フィン表面の拡大断面図。
【図７】実験例における、試料Ｅ２の板材の表面からの深さ方向と、各元素の含有率との関係を示す図。
【図８】実験例における、試料Ｃ１の板材の表面からの深さ方向と、各元素の含有率との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、上記熱交換器及びその製造方法における好ましい実施形態について説明する。なお、本明細書において、「アルミニウム」は、純アルミニウムだけでなく、アルミニウム合金を含む概念である。具体的には、アルミニウムとしては、Ａ１０００系の純アルミニウム、Ａ３０００系のアルミニウム合金等を用いることができる。
【００１３】
熱交換器は、金属管、アルミニウム製のフィン、及びフィンと金属管とが接続するろう付け部を有する。金属管は、熱伝導性に優れた金属からなることが好ましく、このような金属としては、例えばアルミニウム、銅、銅合金等がある。より好ましくは、金属管はアルミニウムからなることがよい。
【００１４】
金属管としては、例えばブレージングシートを丸管形状又は扁平管形状に加工してなるチューブを用いることができる。ブレージングシートは、例えばアルミニウムからなる心材に、ろう材をクラッドしてなり、片面クラッドでも両面クラッドでもよい。このようなブレージングシートを加工してなる金属管を用いる場合には、フィンとの接続時に別途ろう材を使用する必要がなくなる。すなわち、金属管として、表面にろう材がクラッドされたクラッドチューブを用いることができる。心材にクラッドされるろう材としては、例えばＡｌ−Ｓｉ系合金粉末、Ｓｉ粉末、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎ系合金粉末等が用いられる。なお、ろう材の粉末のうち、Ｓｉ粉末は、ろう付け加熱時に、金属管及び／又はフィン中に含まれるＡｌとＡｌ−Ｓｉ系合金を形成することによりろう材としての機能を発揮することができる。また、上述のろう材には、フラックスやバインダ樹脂を混合することもできる。フラックスとしては、例えばフルオロアルミン酸カリウム、フルオロ亜鉛酸カリウム等のフッ化物系フラックス粉末等が用いられる。バインダ樹脂としては、例えばアクリル系樹脂等が用いられる。また、金属管としては、ろう材等がクラッドされていないベアチューブを用いることもできる。
【００１５】
フィンとしては、コルゲートフィン、プレートフィン、ピンフィン等の形状を採用することができる。熱交換性能の向上のため、フィンはスリットを有していてもよい。また、フィンとしては、表面にろう材がクラッドされたクラッドフィンを用いることもできるし、表面に塗膜が形成されたプレコートフィンを用いることもできるし、ろう材や塗膜等が形成されていないベアフィンを用いることもできる。クラッドフィンを用いる場合には、ろう材としては、上述の粉末と同様の材料を用いることができ、また、ろう材には上述のフラックス、バインダ樹脂を混合することもできる。クラッドフィンは片面クラッドでも両面クラッドでもよい。プレコートフィンを用いる場合には、塗膜は、例えばコロイダルシリカ及びジルコニアの少なくともいずれかを含む塗料を塗布し乾燥させることにより形成することができる。塗膜形成用の塗料は、さらに水ガラス及び／又は有機樹脂を含有していてもよい。プレコートフィンにおける塗膜は片面に形成されていても、両面に形成されていてもよい。塗膜は、基板の片面あたりに例えば付着量１００〜２０００ｍｇ／ｍ2で形成することができる。コロイダルシリカを含有する塗料を用いると、非晶質シリカ粒子が分散された塗膜を形成することができる。また、ジルコニアを含む塗料を用いると、ジルコニアが分散された塗膜を形成することができる。
【００１６】
塗膜は、さらに水ガラス及び／又は有機樹脂を含有することができる。この場合には、塗膜形成時の塗工性が向上すると共に、塗膜中の非晶質シリカ粒子の保持性が向上し、非晶質シリカ粒子の脱落を防止することができる。なお、水ガラスは、一般にはケイ酸塩の水溶液を示すが、塗膜中に含まれる上述の水ガラスは、水ガラスの固形分、即ちケイ酸塩のことである。
【００１７】
また、有機樹脂は、水溶性アクリル樹脂及び／又はポリオキシエチレンアルキレングリコール（ＰＡＥ）からなることが好ましい。この場合には、有機樹脂がろう付け時の加熱により分解され易く、塗膜中から有機樹脂を消失させることが可能になる。その結果、ろう付け後の塗膜中の有機樹脂が少なくなるため、ろう付け性が阻害されることを防止できる。
【００１８】
フィンは、アルミニウム製であり、表面に塗膜が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。また、フィンは、アルミニウムからなる基板と、塗膜との間に化成皮膜を有していてもよい。化成皮膜は、例えばリン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、ベーマイト処理などにより形成することができる。化成皮膜は、基板と塗膜との密着性を向上させることができる。
【００１９】
フィンは、その蛍光Ｘ線スペクトルにおいて、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが、０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足する。各ピーク強度は、ピークトップにおける強度のことである。この関係を満足しない場合には、フィンの親水性又は親水持続性が不十分になるおそれがある。また、（ＩSi＋ＩZr）／ＩF＞１０の場合には、ろう付け性が阻害されるおそれ、ろう付け部の強度が不十分になるおそれがある。（ＩSi＋ＩZr）／ＩF＜０．０５の場合には、親水持続性が不十分になるおそれがある。上記の関係においてＩSi又はＩZrのいずれかは０であってもよい。また、ＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係は、フィンの表面に所定量以上のＦが存在することを表しており、このようなＦは、例えばろう付け時に用いられるフッ化物系フラックス等に由来する。
【００２０】
また、ピーク強度ＩSiとピーク強度ＩZrとピーク強度ＩFとは、０．１≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦５の関係を満足することが好ましい。この場合には、フィンの親水持続性をより向上させることができる。
【００２１】
フィンは、表面から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、Ｓｉ原子含有率ＣSiａｔ％とＺｒ原子含有率ＣZrａｔ％との合計値が表面から深さ２００ｎｍの位置における上記合計値の２倍以上となる高含有部を有する。ＣSi又はＣZrのいずれかは０であってもよい。高含有部が存在しない場合、すなわち、上記合計値が２倍未満の場合には、親水性又は親水持続性が不十分になる。
【００２２】
上述のように０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足し、さらに高含有部を有するフィンは、例えばフィンの表面にＳｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方とＦ源とを供給し、これらの供給量を調整することにより実現できる。Ｓｉ源、Ｚｒ源、Ｆ源の供給は、種々のタイミング、及び方法によって行うことができる。例えばろう付け時に用いられるフラックス液にＳｉ源、Ｚｒ源、Ｆ源を含有させることもできるし、表面に塗膜を有するフィンを用いると共に塗膜中にＳｉ源、Ｚｒ源、Ｆ源を含有させることもできる。これらの供給方法については、下記の製造方法及び実施例においても説明する。
【００２３】
熱交換器の製造にあたっては、上記の通り、当接工程、塗布工程、接合工程を行う。当接工程においては、フィンと金属管とを当接させる。フィンとしては、上述のごとく、表面に塗膜が形成されたフィン（すなわち、プレコートフィン）を用いてもよいし、塗膜が形成されていないフィン（すなわち、ベアフィン）を用いてもよい。なお、ベアフィンは、表面に化成皮膜を有していてもよいし、有していなくてもよい。
【００２４】
プレコートフィンの場合には、塗膜は、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有することができる。この場合には、フィンの表面に塗膜由来のＳｉ及びＺｒの少なくとも一方が供給され、蛍光Ｘ線スペクトルにおける各ピーク強度が上述の関係を満足し、かつ高含有部を有するフィンを形成することが可能になる。塗膜中のＳｉ源、Ｚｒ源の含有量は適宜調整することができる。塗膜中のＳｉ源は、コロイダルシリカ由来の非晶質シリカであることが好ましい。この場合には、親水性及び親水持続性をより向上させることができる。Ｚｒ源としては、ジルコニアを含有することが好ましい。この場合にも親水性及び親水持続性をより向上させることができる。
【００２５】
塗布工程においては、フィンと金属管との当接部、及びフィンの表面に少なくともフッ化物系フラックスを含有するフラックス液を塗布する。この塗布工程においては、フッ化物系フラックスに由来するＦがフィンの表面に供給され、後述のろう付け加熱後においてもフィンの表面に残存させることができる。また、フラックス液は、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有することができる。この場合には、塗布工程においてフィンの表面にフラックス由来のＳｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方が供給され、後述のろう付け加熱後においてもフィンの表面に残存させることができる。これにより、蛍光Ｘ線スペクトルの各ピーク強度が上述の関係を満足し、かつ高含有部を有するフィンの形成が可能になる。フラックス液中のフッ化物系フラックス、Ｓｉ源、Ｚｒ源の含有量は適宜調整可能である。フラックス液中のＳｉ源は、コロイダルシリカであることが好ましい。この場合には、親水性及び親水持続性をより向上させることができる。フラックス液は、Ｚｒ源として、ジルコニアを含有することが好ましい。この場合にも親水性及び親水持続性をより向上させることができる。
【００２６】
接合工程においては、フィンと金属管とを当接部においてろう付けすることによって、ろう付け部を形成する。ろう付けは例えば加熱によって行うことができる。ろう付け時の加熱は、例えば５７０℃〜６１０℃の最高到達温度で行われる。この加熱により、フィンと金属管との当接部においてろう材が溶融し、その後の冷却により、溶融したろう材が硬化する。これにより、フィンと金属管とが接続したろう付け部が形成される。さらに、ろう付け時の加熱においては、塗布工程において供給されたＦ源をフィンの表面に焼き付けることができる。また、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有するフラックス液を用いた場合には、Ｓｉ源、Ｚｒ源をろう付け加熱時に焼き付けることができる。
【００２７】
接合工程においては、フッ化物系フラックスを含有するフラックス液を用いてろう付けを行うことが好ましい。この場合には、フラックス作用によりろう付け性がより向上し、フィンと金属管とが接続されたろう付け部の強度がより向上する。なお、フラックス作用を充分に得るためには、窒素雰囲気、水素雰囲気等の非酸化雰囲気中でろう付け加熱を行うことが好ましい。
【００２８】
フッ化物系フラックスとしては、例えばＫＡｌＦ4、Ｋ2ＡｌＦ5、Ｋ3ＡｌＦ6等のフルオロアルミン酸カリウムを用いることができる。また、フッ化物系フラックスとしては、ＫＺｎＦ3等のフルオロ亜鉛酸カリウムを用いることもできる。フッ化物系フラックスとしては、上述の化合物を単独で用いることもできるし、併用してもよい。フッ化物系フラックスとしては、例えば平均一次粒子径１〜５０ｎｍのものを用いることができる。フッ化物系フラックスの平均１次粒子径は、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における体積積算値５０％での粒径を意味する。
【００２９】
熱交換器は、フィンと、金属管と、これらを接続するろう付け部とからなるコア部を有する。熱交換器の具体例は、後述の実施例において図面を参照して説明するが、熱交換器は、コア部に、ヘッダ、サイドサポート、出入り口管等を組み付けることにより製造される。
【００３０】
熱交換器は、例えば、空調機、冷蔵庫に用いることができる。また、自動車のコンデンサ、エバポレータ、ラジエータ、ヒータ、インタークーラ、オイルクーラ等に用いることもできる。さらに、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動用モータを制御するインバータユニットに備えられたＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）等の発熱体を冷却するための冷却装置に用いることもできる。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
次に、実施例にかかる熱交換器について図１〜図５を参照して説明する。図１に例示されるように、熱交換器１は、金属管２と、フィン３と、これらが接続されたろう付け部４とを備えるコア部１０を多数有する。コア部１０は、コルゲート状のフィン３と、金属管２とを交互に多数積層してなり、フィン３と金属管２とがろう付け部４によって接続されている。
【００３２】
図２に例示されるように、各コア部１０は、金属管２とフィン３とを有し、コルゲート形状のフィン３が金属管２に挟まれている。なお、図２においては、フィン３のコルゲート形状を明示するために、フィン３を挟む２つの金属管２の一方を破線にて示してある。図２〜図４に例示されるように、フィン３は、例えばコルゲート状に成形されたアルミニウム板よりなるフィン材３１と、フィン材３１の両面に形成された塗膜３２とを有するプレコートフィンである。なお、図示を省略するが、フィン材３１と塗膜３２との間には、後述のリン酸クロメート処理によって形成された化成皮膜が存在している。
【００３３】
図２及び図３に例示されるように、金属管２は、例えばアルミニウム合金製の扁平多穴管からなる心材２１と、この心材２１の表面に形成されたろう材層２２とを有する。心材２１は、冷媒を流通させるための多数の冷媒流路２１１を有している。コア部１０においては、図５（ｂ）に例示されるように、フィン３と金属管２とがろう付けによって接続されており、両者の間にはろう付け部４が形成されている。
【００３４】
図１に例示されるように、熱交換器１において、金属管２の両端には、ヘッダ５が組み付けられており、コア部１０の積層方向における両端（最外側）には、サイドプレート６が組み付けられている。また、ヘッダ５には、タンク７が組み付けられている。これらのヘッダ５、サイドプレート６、及びタンク７は、上述の金属管２とフィン３との接合と同様に、例えばろう付けにより接合を行うことができる。
【００３５】
コア部１０は、次のようにして製造される。具体的には、まず、押出加工により、アルミニウム合金製の扁平多穴管からなる心材２１を作製した（図１及び図２参照）。そして、心材２１の表面にＳｉ粉末からなるろう材を塗布することにより、ろう材層２２を形成した。このようにして金属管２を得た。
【００３６】
また、ＪＩＳ規格のＡ１０５０組成のアルミニウム板材に対して、脱脂処理、リン酸クロメート処理を施した。脱脂処理は、日本ペイント株式会社製のＥＣ７６０の２質量％溶液を用い、温度６０℃で３０秒加熱することにより行った。リン酸クロメート処理は、日本パーカライジング株式会社製のアルクロム７０２ＳＫ／ＡＣＫの１．２質量％溶液を用い、温度４５℃、処理時間２０秒という条件で行った。次いで、バーコータを用いて、コロイダルシリカを含有する塗料を板材に塗布し、乾燥し、塗膜を形成した。その後、塗膜を形成した板材をコルゲート状に加工した。このようにして、フィン材３１の表面に形成された塗膜３２を有するコルゲート状のフィン３を得た（図２〜図４参照）。
【００３７】
次に、２つの金属管２の間に、コルゲート状のフィン３を挟み込んで組立品を作製した（図２及び図３参照）。このとき、各金属管２のろう材層２２を互いに対向させた状態で両者の間にフィン３を挟み込むことにより、コルゲート状のフィン３の各頂点３０とろう材層２２とを当接させた。次いで、図５（ａ）に示すごとく、フッ化物系フラックスを水に分散させて作製したフラックス液１０１を、金属管２とフィン３とからなる組立品の全体に噴霧した。
【００３８】
その後、窒素ガス雰囲気で温度６００℃の炉内に、組立品を３分間保持した後、室温（具体的には、２５℃）まで冷却した。この炉内での加熱時にろう材層２２が溶融し、冷却時に溶融したろう材層２２が硬化する。このろう材層２２の溶融と硬化により、金属管２とフィン３とが接続され、ろう付け部４が形成される（図５（ｂ）参照）。このようにして、図２及び図３に示すごとく、コア部１０が得られる。コア部１０を用いて、公知の組立方法等により、図１に例示される構成の熱交換器１を得ることができる。
【００３９】
本例においては、フィン３がコロイダルシリカ由来のＳｉ源を有する塗膜３２を有しており、ろう付け接合時にフッ化物系フラックスが用いられている。したがって、フィン３の表面には、塗膜３２由来のＳｉ源とフラックス由来のＦ源とが存在している。そして、後述の実験例の試料Ｅ１として示すように、本例のフィン３は、蛍光Ｘ線スペクトルにおいて、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足する。さらにフィン３は、表面３３から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、Ｓｉ原子含有率ＣSiａｔ％とＺｒ原子含有率ＣZrａｔ％の合計値が、表面３３から深さ２００ｎｍの位置におけるＣSiａｔ％とＣZrａｔ％との合計値の２倍以上となる高含有部３４を有する（図４（ｂ）参照）。なお、図４（ｂ）において、Ｄ1＝１００ｎｍであり、Ｄ2＝２００ｎｍであり、後述の実施例２において参照する図６（ｂ）においても同様である。高含有部３４は、フィン３の表３３面から深さ１００ｎｍの範囲に存在すればよく、表面３３に露出していてもよいし、少なくとも一部が露出せずに表面３３よりも深さ方向の内部に形成されていてもよい。
【００４０】
後述の実験例において詳説するが、ピーク強度が上記所定の関係を満足し、かつ高含有部を有するため、フィン３は、優れた親水性を示すと共に、その優れた親水性が長期間維持される。すなわち、本例の熱交換器１はフィン３の親水性及び親水持続性に優れている。
【００４１】
（実施例２）
本例は、表面に塗膜を有さないフィンを備え、ろう付け時にフッ化物フラックスだけでなく、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方を含有するフラックス液を用いて作製した熱交換器の例である。図６（ａ）及び（ｂ）に例示されるように本例の熱交換器におけるフィン３は、実施例１とは異なり、表面３３に塗膜を有していない。なお、図示を省略するが表面に化成皮膜は形成されている。本例の熱交換器は、塗膜を形成せずに作製したフィン３を用い、Ｓｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方と、フッ化物系フラックスとが水に分散されたフラックス液を用いた点を除いては、実施例１と同様にして作製される。
【００４２】
図６（ｂ）に例示されるように、フィン３は、表面３３に塗膜を有していないが、フィン３の表面には、フラックス液由来のＳｉ源及びＺｒ源の少なくとも一方とＦ源とが存在している。そして、後述の実験例の試料Ｅ２〜Ｅ４として示すように、本例のフィン３は、蛍光Ｘ線スペクトルにおいて、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足する。さらにフィン３は、表面３３から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、Ｓｉ原子含有率ＣSiとＺｒ原子含有率ＣZrとの合計値が、表面３３から深さ２００ｎｍの位置におけるＣSiとＣZrとの合計値の２倍以上となる高含有部３４を有する（図６（ｂ）参照）。
【００４３】
したがって、実施例１のフィンと同様に、本例の熱交換器におけるフィン３も、優れた親水性を示すと共に、その優れた親水性が長期間維持される。その詳細は、後述の実験例に示す。なお、実施例２において用いた符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一のものは、特に示さない限り、既出の実施例におけるものと同様の構成要素等を表す。
【００４４】
（実験例）
本例は、熱交換器用のフィンとして用いられる複数の板材サンプル（試料Ｅ１〜試料Ｅ４、試料Ｃ１〜試料Ｃ３）を作製し、これらの親水性及び親水持続性を評価する例である。
【００４５】
試料Ｅ１は、アルミニウム板と、その表面に形成された塗膜とを有する板材サンプルであり、次のようにして作製した。まず、ＪＩＳ規格のＡ１０５０組成のアルミニウム板材に対して、脱脂処理、リン酸クロメート処理を施した。脱脂処理は、日本ペイント株式会社製のＥＣ７６０の２質量％溶液を用い、温度６０℃で３０秒加熱することにより行った。また、リン酸クロメート処理は、日本パーカライジング株式会社製のアルクロム７０２ＳＫ／ＡＣＫの１．２質量％溶液を用い、温度４５℃、処理時間２０秒という条件で行った。次いで、バーコータを用いて塗料を板材に塗布し、乾燥し、塗膜を形成した。塗料は、ケイ酸塩、バインダ、コロイダルシリカを水に分散させて作製した。塗膜の付着量は５００ｍｇ／ｍ2である。次いで、ろう付け加熱を想定して、塗膜を形成した板材にフラックス液を塗布した後、窒素雰囲気中でこの板材を温度６００℃で３分間加熱した。このようにして得られたフィン用の板材サンプルを試料Ｅ１とする。なお、フラックス液は、フッ化物系フラックスを水に分散させて作製した。
【００４６】
試料Ｅ２〜試料Ｅ４は、塗膜を有していない板材サンプルであり、次のようにして作製した。まず、試料Ｅ１と同様に、ＪＩＳ規格のＡ１０５０組成のアルミニウム板材に対して、脱脂処理、リン酸クロメート処理を施した。次いで、ろう付け加熱を想定して、塗膜を形成した板材にフラックス液を塗布した後、窒素雰囲気中で板材を温度６００℃で３分間加熱した。試料Ｅ２の作製にあたっては、フッ化物系フラックスとコロイダルシリカとを水に分散させて作製したフラックス液を用いた。試料Ｅ３の作製にあたっては、フッ化物系フラックスとジルコニアとを水に分散させて作製したフラックス液を用いた。試料Ｅ４の作製にあたっては、フッ化物系フラックスとコロイダルシリカとジルコニアとを水に分散させて作製したフラックス液を用いた。
【００４７】
また、試料Ｅ１〜試料Ｅ４との比較用として、３種類の板材サンプルを作製した。これらの板材サンプルを試料Ｃ１〜試料Ｃ３とする。試料Ｃ１の作製にあたっては、まず、ＪＩＳ規格のＡ１０５０組成のアルミニウム板材を準備した。次いで、ろう付け加熱を想定して、板材にフラックス液を塗布した後、窒素雰囲気中で板材を温度６００℃で３分間加熱した。なお、フラックス液は、フッ化物系フラックスを水に分散させて作製した。
【００４８】
試料Ｃ２の作製にあたっては、まず、試料Ｅ１と同様に、ＪＩＳ規格のＡ１０５０組成のアルミニウム板材に対して、脱脂処理、リン酸クロメート処理を施した。次いで、ろう付け加熱を想定して、窒素雰囲気中で板材を温度６００℃で３分間加熱した。なお、試料Ｃ２においてはフラックス液を使用していない。
【００４９】
試料Ｃ３の作製にあたっては、まず、まず、試料Ｅ１と同様に、ＪＩＳ規格のＡ１０５０組成のアルミニウム板材に対して、脱脂処理、リン酸クロメート処理を施した。次いで、バーコータを用いて塗料を板材に塗布し、乾燥し、塗膜を形成した。塗料としては、試料Ｅ１と同様のものを使用した。塗膜の付着量は５００ｍｇ／ｍ2である。次いで、ろう付け加熱を想定して、窒素雰囲気中で板材を温度６００℃で３分間加熱した。なお、試料Ｃ３においてはフラックス液を使用していない。
【００５０】
各試料の作製にあたっては、フッ化物系フラックスとして、ソルベイ（ＳＯＬＶＡＹ）社製のＮＯＣＯＬＯＫを用い、フラックス液中のフッ化物フラックスの含有量は３質量％である。コロイダルシリカとしては、日揮触媒化成（株）製の非晶質コロイダルシリカであるＣａｔａｌｏｉｄ  ＳＩ−５５０を用いた。ジルコニアとしては、日研（株）製の水性コーティング剤であるＢ−２０００を用いた。
【００５１】
次に、各試料について表面の蛍光Ｘ線分析を行うことにより、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとの関係を求めた。具体的には、（ＩSi＋ＩZr）／ＩF、ＩSi／ＩF、ＩZr／ＩF、ＩF／ＩAlを求めた。各ピーク強度はピークトップにおける強度である。測定装置、測定条件は次の通りである。
測定装置：ＲＩＧＡＫＵ社製のＲｉｘ３１００
管電圧：３０〜５０ｋＶ
管電流：８０〜１３０ｍＡ
【００５２】
次に、グロー放電発光分析（ＧＤ−ＯＥＳ）により、各試料について表面から深さ方向における各元素の含有率を測定した。代表例として、試料Ｅ２の結果を図７に示し、試料Ｃ１の結果を図８に示す。なお、これらの図において、ＣAlはＡｌ原子の含有率を示し、ＣOはＯ原子の含有率を示し、ＣSiはＳｉ原子の含有率を示し、ＣNはＮ原子の含有率を示しており、ＣSiは１０倍で示されている。ＧＤ−ＯＥＳの測定装置、測定条件は次の通りである。
測定装置：ＲＩＧＡＫＵ社製のＧＤＡ７５０
スパッタリング用ガス：Ａｒガス
圧力：３．５ｈＰａ
アノード径：φ２．５ｍｍ
スパッタレート：２０ｎｍ／ｓ（アルミニウム金属を標準とした）
【００５３】
ＧＤ−ＯＥＳによって測定された深さ方向における各元素の含有率に基づいて、表面から深さ１００ｎｍの範囲内におけるＳｉ原子含有率ＣSiとＺｒ原子含有率ＣZrとの合計値ＣSi＋ＣZrの最大値（ＧＤ−ＯＥＳにおけるピークトップ）を求めた。これをＣmaxとする。さらに、表面から深さ２００ｎｍの位置におけるＳｉ原子含有率ＣSiとＺｒ原子含有率ＣZrとの合計値ＣSi＋ＣZrを求めた。これをＣ200とする。そしてＣmax／Ｃ200の比を算出し、その値をＣSi＋ＣZr比として表１に示す。同様にして、深さ２００ｎｍの位置に対する上述の最大値の位置におけるＳｉ原子含有率の比を算出し、その値を表１にＣSi比として示す。同様に、深さ２００ｎｍの位置に対する上述の最大値の位置におけるＺｒ原子含有率の比を算出し、その値を表１にＣZr比として示す。
【００５４】
各試料について、親水性及び親水持続性の評価を以下のようにして行った。その結果を表１に示す。
【００５５】
＜親水性＞
各試料上における水滴の接触角を測定することにより、親水性の評価を行った。接触角の測定は、協和界面化学株式会社製のＦＡＣＥ自動接触角計「ＣＡ−Ｚ」を用いて行った。具体的には、室温で、試料上に水滴を滴下し、３０秒後の水滴の接触角を測定した。接触角が２０°以下の場合を「Ａ」と評価し、２０°を超える場合を「Ｂ」と評価した。
【００５６】
＜親水持続性＞
各試料を純水に２分間浸漬した後、６分間風乾した。この浸漬と風乾とを合計３００サイクル繰り返し実施した。その後、上述の親水性の評価と同様にして水滴との接触角を測定した。３００サイクル後の接触角が２５°以下の場合を「Ａ」と評価し、２５°を超える場合を「Ｂ」と評価した。
【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１に示すように、試料Ｅ１〜試料Ｅ４は、Ｓｉ由来のピーク強度ＩSiと、Ｚｒ由来のピーク強度ＩZrと、Ｆ由来のピーク強度ＩFと、Ａｌ由来のピーク強度ＩAlとが、０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０、及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足している。さらに、試料Ｅ１〜試料Ｅ４は、ＣSi＋ＣZr比が２以上であり、フィンの表面から深さ１００ｎｍまでの範囲内に、Ｓｉ原子含有率ＣSiａｔ％とＺｒ原子含有率ＣZrａｔ％との合計値ＣSi＋ＣZrａｔ％が上記表面から深さ２００ｎｍの位置における上記合計値の２倍以上となる高含有部を有する。そのため、試料Ｅ１〜試料Ｅ４は、表１に示されるように、親水性及び親水持続性に優れている。なお、試料Ｅ１〜試料Ｅ４の表面に存在するコロイダルシリカ、ジルコニアは、加熱時に一部が還元されていると考えられる。
【００５９】
これに対し、試料Ｃ１においては、０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足しているが、試料Ｅ１〜試料Ｅ４のような高含有部が存在していない。そのため、親水持続性が不十分であった。また、試料Ｃ２及び試料Ｃ３においては、フッ化物系フラックスが用いられていないため、０．０５≦（ＩSi＋ＩZr）／ＩF≦１０及びＩF／ＩAl≧１×１０-4の関係を満足しておらず、試料Ｃ２においてはさらに高含有部も存在していない。その結果、親水性及び親水持続性のいずれも不十分であった。
【符号の説明】
【００６０】
１  熱交換器
２  金属管
３  フィン
３３  フィンの表面
３４  高含有部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018105572.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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