(57)【要約】  本発明は、アルミニウム製の扁平チューブ２の表面に、Ｚｎ溶射層を形成したのち、このＺｎ溶射チューブをアルミニウム製のコルゲートフィンと組合わせてろう付け接合するアルミニウム製熱交換器の製造方法にを対象とする。ろう付け工程の前に、Ｚｎ溶射チューブ２に加熱によるＺｎ拡散処理を施し、チューブ表面にＺｎを拡散させたのち、ろう付けを行う。こうして製造された熱交換は、安定した犠牲腐食層を確実に得ることができ、耐腐食性に優れ、大幅な設備変更もなく効率良く安価に製造できる。
2007528297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム製の扁平チューブの表面に、Ｚｎ溶射層を形成したのち、このＺｎ溶射チューブをアルミニウム製のコルゲートフィンと組合わせてろう付け接合するアルミニウム製熱交換器の製造方法において、
前記ろう付け工程の前に、前記Ｚｎ溶射チューブに加熱によるＺｎ拡散処理を施し、チューブ表面にＺｎを拡散させたのち、前記ろう付けを行うことを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項２】
扁平チューブ表面へのＺｎの付着量を６〜１２ｇ／ｍ２の範囲に設定する請求項１に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項３】
Ｚｎ溶射チューブにおけるチューブ表面の、Ｚｎに覆われている領域の面積割合を５０％以上に設定する請求項１に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項４】
Ｚｎ拡散処理は、不活性ガス雰囲気中で４７０〜６２０℃×５分〜１０時間の加熱処理によって行う請求項１に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項５】
前記不活性ガス雰囲気が窒素ガス雰囲気である請求項４に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【請求項６】
アルミニウム製の扁平チューブの表面にＺｎ溶射層を形成したＺｎ溶射チューブをアルミニウム製のコルゲートフィンと組合わせてろう付け接合してなるアルミニウム製熱交換器において、
チューブとフィンとの接合部の隣り合う当該チューブ・フィン接合部間の、中間位置における平坦なチューブ表面部分の表面Ｚｎ濃度が０．５〜２．５質量％であり、かつ同チューブ・フィン接合部のフィレットの共晶部分における最大Ｚｎ濃度が１．０〜３．５質量％に形成されていることを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
【請求項７】
アルミニウム製の扁平チューブの表面にＺｎ溶射層を形成したのち、該Ｚｎ溶射チューブに加熱によるＺｎ拡散処理を施してなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器用チューブ。
【請求項８】
前記Ｚｎ溶射チューブにおけるチューブ表面のＺｎの付着量が６〜１２ｇ／ｍ２に設定されている請求項７に記載のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
【請求項９】
前記Ｚｎ溶射チューブにおけるチューブ表面の、Ｚｎに覆われている領域の面積割合が５０％以上に設定されている請求項８に記載のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チューブ表面にＺｎ溶射による犠牲腐食層を形成するようにした熱交換器及びその製造方法並びに熱交換器用チューブに関する。
【０００２】
なお、本明細書において、「アルミニウム」の語は、アルミニウム及びその合金を含む意味で用いている。
【背景技術】
【０００３】
アルミニウム製熱交換器として、複数本の扁平チューブが相互間にフィンを介在させた状態で厚さ方向に積層され、これらチューブの両端に中空ヘッダーが連通接続された構成のマルチフロータイプないしはパラレルフロータイプの熱交換器が周知である。このような熱交換器は、例えば、フィンやヘッダーが、ろう材がクラッドされたアルミニウムブレージングシートによって構成されており、仮組状態で炉中で一括ろう付けされることにより、全体が連結一体化されるものである。
【０００４】
また、アルミニウム製熱交換器では、腐食によるチューブの孔空き（孔食）の防止等、耐食性を確保するために、チューブ表面にＺｎ溶射層を形成して表面にＺｎを拡散させることによって犠牲腐食層を形成する技術が多く用いられている。
【０００５】
従来、チューブ表面にＺｎを溶射するに際し、Ｚｎの付着量を多くすると、Ｚｎがチューブとフィンとの間のろう付け部（フィレット）に多く拡散し、そのフィレットが優先的に腐食されてしまい、これによりフィンがチューブから剥離する、いわゆるフィン剥がれが発生してしまう。
【０００６】
従って、Ｚｎの付着量を低量に抑えることが好ましいが、低量側でのＺｎの溶射は不安定となり易く、チューブ表面にＺｎを均一に付着することが困難である。このため、チューブ表面にＺｎの付着部及び未付着部が混在し、チューブに孔食が発生する恐れがある。
【０００７】
このような技術背景の下、特開平４−１５４９６号（特許文献１）及び特開２００３−２２５７６０号（特許文献２）において、Ｚｎの付着量を低量側で精密に制御できるようにした熱交換器の製造方法が提案されている。
【０００８】
特許文献１に示す製法は、亜鉛含有率が３０〜９０重量％のアルミニウム−亜鉛合金を溶射することによってチューブ表面にＺｎ溶射層を形成するものであり、また特許文献２に示す製法は、チューブ表面に亜鉛置換反応を示す非腐食性フラックスを塗布した後、一括ろう付けを行って、そのろう付け時に、フラックスの亜鉛とチューブ側のアルミニウムとを置換させることによってチューブ表面にＺｎ拡散層を形成するものである。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に示す熱交換器の製造方法において、溶射するＡｌ−Ｚｎ合金は高価であるため、コストの増大を招くという問題があった。そればかりか、溶射によって、Ｚｎと共にＡｌがチューブ表面に付着するため、チューブ厚さが増大する恐れがあり、溶射層の厚さを、従来以上の高い精度で厳密に制御する必要がある。この高精度を維持するには、溶射処理時にライン速度を遅くして対応せざるを得ず、生産効率の低下を来すという問題が発生する。
【００１０】
上記特許文献２に示す熱交換器の製造方法は、塗布されるＺｎ置換反応を示す非腐食性フラックスが高価であり、上記と同様、コストの増大を招くという問題があった。更にフラックス内にバインダーとして樹脂が含有されるため、ろう付け時にバインダー樹脂を加熱分解する必要があり、温度管理が複雑になり、生産効率の低下を来すという問題が発生する。その上更に、熱分解された樹脂により炉内が汚染されるため、その汚染処理に対処するため、ろう付け用の加熱炉に、特殊な設備を追加したり、加熱炉全体を特殊な設備に変更する必要がある等、大幅な設備変更を余儀なくされ、この製法を実際に採用することは困難であるという問題を抱えている。
【００１１】
この発明は、上記従来技術の問題を解消し、安定した犠牲腐食層を確実に得ることができて、チューブの孔食やフィン剥がれを防止できて耐食性に優れる上更に、大幅な設備変更もなく効率良く安価に製造することができる熱交換器及びその製造方法並びに熱交換器用チューブを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
【００１３】
［１］  アルミニウム製の扁平チューブの表面に、Ｚｎ溶射層を形成したのち、このＺｎ溶射チューブをアルミニウム製のコルゲートフィンと組合わせてろう付け接合するアルミニウム製熱交換器の製造方法において、
前記ろう付け工程の前に、前記Ｚｎ溶射チューブに加熱によるＺｎ拡散処理を施し、チューブ表面にＺｎを拡散させたのち、前記ろう付けを行うことを特徴とするアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【００１４】
この発明のアルミニウム製熱交換器の製造方法においては、ろう付け工程前に、Ｚｎ溶射チューブに対し加熱によってＺｎを拡散させるものであるため、そのＺｎ拡散処理によって、Ｚｎがチューブ表面の所要領域に一様な濃度分布で含有されたＺｎ拡散層が形成される。従って、後のろう付け処理時に加熱された際に、Ｚｎ拡散層内のＺｎが、チューブ及びフィン間のフィレットに過剰に拡散することがなく、フィレットにおけるＺｎの濃化を抑制できて、フィレットに適度な濃度でＺｎを拡散させることができる。このためフィレットの耐食性を向上できて、フィレットの早期腐食によるフィン剥がれ等を確実に防止することができる。
【００１５】
しかも、Ｚｎ拡散層は、適度で一様な濃度分布でＺｎが含有されているため、その拡散層に基づいて、安定した所望の犠牲腐食層を確実に形成することができ、チューブの耐食性を向上させることができて、孔食等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。
【００１６】
また、本発明においては、高価なＡｌ−Ｚｎ合金を溶射したり、高価なＺｎ置換反応型フラックスを塗布するものではないため、材料コストの削減により、コストを削減することができる。
【００１７】
更にＺｎを溶射してから加熱拡散させるものであるため、その拡散処理によって、溶射時のＺｎ付着量のばらつき等をなくすことができて、均一な濃度分布を有するＺｎ拡散層を確実に形成することができる。換言すれば、Ｚｎ溶射時における付着量のコントロールを、ライン速度等を低下させずに簡単かつ高精度に行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【００１８】
また本発明においては、フラックスにバインダー樹脂が含有されるものでもないため、ろう付け時に、樹脂を熱分解させる必要がなく、樹脂による炉内の汚染を防止できる上更に、その汚染対策用に特殊な設備を設置する等、大幅な設備変更を行う必要もなく、既存の設備を利用して、効率良く製造することができる。
【００１９】
［２］  扁平チューブ表面へのＺｎの付着量を６〜１２ｇ／ｍ２の範囲に設定する前項１に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【００２０】
この発明によれば、より安定したＺｎ拡散層を形成することができ、より安定した犠牲腐食層を形成できて、より確実に耐食性を向上させることができる。
【００２１】
［３］  Ｚｎ溶射チューブにおけるチューブ表面の、Ｚｎに覆われている領域の面積割合を５０％以上に設定する前項１または２に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【００２２】
この発明によれば、十分な大きさのＺｎ拡散層を形成することができ、耐食性を一層向上させることができる。
【００２３】
［４］  Ｚｎ拡散処理は、不活性ガス雰囲気中で４７０〜６２０℃×５分〜１０時間の加熱処理によって行う前項１〜３のいずれか１に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【００２４】
この発明によれば、より一層安定したＺｎ拡散層を形成することができ、より一層確実に耐食性を向上させることができる。
【００２５】
［５］  前記不活性ガス雰囲気が窒素ガス雰囲気である前項４に記載のアルミニウム製熱交換器の製造方法。
【００２６】
この発明によれば、より一層耐食性を向上させることができる。
【００２７】
［６］  アルミニウム製の扁平チューブの表面にＺｎ溶射層を形成したＺｎ溶射チューブをアルミニウム製のコルゲートフィンと組合わせてろう付け接合してなるアルミニウム製熱交換器において、
チューブとフィンとの接合部の隣り合う当該チューブ・フィン接合部間の、中間位置における平坦なチューブ表面部分の表面Ｚｎ濃度が０．５〜２．５質量％であり、かつ同チューブ・フィン接合部のフィレットの共晶部分における最大Ｚｎ濃度が１．０〜３．５質量％に形成されていることを特徴とするアルミニウム製熱交換器。
【００２８】
この発明は、上記製法発明の実施により得られるアルミニウム製熱交換器の一態様を特定するものであり、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００２９】
［７］  アルミニウム製の扁平チューブの表面にＺｎ溶射層を形成したのち、該Ｚｎ溶射チューブに加熱によるＺｎ拡散処理を施してなることを特徴とするアルミニウム製熱交換器用チューブ。
【００３０】
この発明は、上記製法発明に用いられるアルミニウム製熱交換器用チューブの一態様を特定するものであり、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
［８］  前記Ｚｎ溶射チューブにおけるチューブ表面のＺｎの付着量が６〜１２ｇ／ｍ２ に設定されている前項７に記載のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
【００３２】
この発明によれば、より安定した犠牲腐食層を形成でき、耐食性を一層向上させることができる。
【００３３】
［９］  前記Ｚｎ溶射チューブにおけるチューブ表面の、Ｚｎに覆われている領域の面積割合が５０％以上に設定されている前項８または９に記載のアルミニウム製熱交換器用チューブ。
【００３４】
この発明によれば、十分な大きさの犠牲腐食層を形成でき、より確実に耐食性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３５】
以上のように、この発明によれば、安定した犠牲腐食層を確実に得ることができて、チューブの孔食やフィン剥がれを防止できて耐食性に優れる上更に、大幅な設備変更もなく効率良く安価に製造することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１はこの発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器（１）を示す正面図である。同図に示すように、この熱交換器（１）は、自動車用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。
【００３７】
この熱交換器（１）は、平行に配置された垂直方向に沿う一対の中空ヘッダー（４）（４）間に、熱交換管路として、水平方向に沿う多数本の扁平な熱交換器用チューブ（２）が、各両端を両中空ヘッダー（４）（４）に連通接続した状態で上下方向に並列に配置されるとともに、これらのチューブ（２）の各間及び最外側のチューブ（２）の外側にコルゲートフィン（３）が配置され、更に最外側のコルゲートフィン（３）の外側にサイドプレート（１０）が配置されている。
【００３８】
この熱交換器（１）は、チューブ（２）として、表面に溶射されたＺｎが加熱拡散されたＺｎ拡散チューブが用いられる。
【００３９】
またフィン（３）及びヘッダー（４）として、少なくとも片面にろう材がクラッドされたアルミニウムブレージングシート製のものが用いられており、チューブ（２）、フィン（３）、ヘッダー（４）及びサイドプレート（１０）を、熱交換器形状に仮組した後、その仮組製品を炉中にて一括ろう付けされることにより、全体が接合一体化されるものである。
【００４０】
チューブ（２）に形成されるＺｎ拡散層（２０）は、チューブ用材料としてのアルミニウム芯材の表面にＺｎを溶射して付着させ、そのＺｎをアルミニウム芯材に拡散させることによって得られるものである。
【００４１】
本実施形態において、チューブ（２）の表面にＺｎを溶射する方法は、特に限定されるものではないが、好ましくはアーク溶射機を用いるのが良い。例えばアーク溶射機の溶射ガンをワークに対し走査する方法や、コイル状に巻き取られたワークを巻き戻しながら溶射する方法、あるいはワークが押出材の場合には、押出ダイスの直後に溶射ガンを配置しておき、押出と溶射とを連続的に行う方法等を採用することができる。特に押出と溶射とを連続して行う場合には、生産効率を向上させることができる。
【００４２】
Ｚｎ溶射層は、ワークの片面のみに形成しても良く、ワークの上下両面に形成するようにしても良い。言うまでもなく、ワーク両面に溶射層を形成する場合には、ワークの上下両側に溶射ガンを配置するのが良い。
【００４３】
本実施形態においては、押出機の押出口の上下両側に溶射機の溶射ガンをそれぞれ配置しておき、押出機によりハモニカチューブと称される扁平な多孔チューブ（２）を押出成形するとともに、その押し出されたチューブ（２）の上下両側に溶射ガンによりＺｎを溶射するものであり、押出処理と溶射処理（付着処理）と連続して行っている。
【００４４】
ここで本実施形態において、溶射処理によるチューブ（２）へのＺｎ付着量は、６〜１２ｇ／ｍ２の範囲、より好ましくは、７〜１０ｇ／ｍ２の範囲に設定するのが良い。すなわちこの付着量が６ｇ／ｍ２未満の場合、所望の安定した犠牲腐食層を形成できず、チューブ（２）に孔食が生じる等、良好な耐食性を得ることが困難になる。逆に付着量が１２ｇ／ｍ２超過の場合、Ｚｎがチューブ（２）とフィン（３）との間のフィレット（５）に多く拡散し、フィレット（５）が優先的に腐食することによって、フィン剥がれが発生してしまうので、好ましくない。
【００４５】
なお本実施形態において、Ｚｎ付着量は、Ｚｎ溶射チューブ（チューブのＺｎ量は不純物として混入している程度である）を酸に溶解し、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）発光分光分析法により溶解したＺｎ量を測定し、この溶解したＺｎ量を、溶解したチューブ外側の表面積で割ることにより得られる単位面積当たりのＺｎ量によって特定される。
【００４６】
Ｚｎが溶射されるチューブ（２）において、チューブ全表面に対し、Ｚｎが溶射される領域の面積割合は、５０％以上、より好ましくは６０％以上に設定するのが良い。すなわちこの面積割合が少な過ぎる場合には、Ｚｎの未拡散領域が多くなり、十分な大きさの犠牲腐食層を形成することができず、チューブ（２）に孔食が生じる等、良好な耐食性を得ることが困難になるので、好ましくない。
【００４７】
本実施形態において、Ｚｎ溶射チューブ（２）は、上記したように、ろう付け処理を行う前に、加熱によるＺｎ拡散処理を施すものである。この加熱拡散処理によって、Ｚｎはチューブ表面をバランス良く均等に拡散していき、適度な濃度で均等にＺｎが含まれたＺｎ拡散層（２０）が、チューブ表面の所要領域に形成される。
【００４８】
Ｚｎ拡散処理においては、窒素等の不活性ガス雰囲気内で４７０〜６２０℃の範囲、より好ましくは４８０〜５９０℃の範囲の温度条件で行うのが良い。すなわち、この拡散温度が４７０℃未満の場合には、Ｚｎを十分に拡散させるために処理時間が長くなり、生産効率が低下する恐れがある。逆に拡散温度が６２０℃超過の場合には、Ｚｎの雰囲気中への蒸発量が増大し、Ｚｎ濃度のコントロールが困難になり、Ｚｎを十分に拡散できなくなるので、好ましくない。
【００４９】
またＺｎ拡散処理においては、拡散時間を５分〜１０時間、より好ましくは５時間以内に設定するのが良い。すなわちこの加熱時間が５分未満の場合には、Ｚｎ濃度のコントロールが困難になり、Ｚｎを十分に拡散できなくなる恐れがある。逆に加熱時間が１０時間超過の場合には、処理時間の長化により、生産効率が低下するので、好ましくない。
【００５０】
Ｚｎ拡散処理は、チューブ単独の状態で行っても良いし、Ｚｎ溶射チューブ（２）を用いて仮組された熱交換器仮組製品の状態で行うようにしても良い。また仮組状態でＺｎ拡散処理を行う場合には、Ｚｎ拡散処理と、次段のろう付け処理とを連続して行うようにしても良い。
【００５１】
なお当然のことながら、連続処理を行う場合には、拡散温度は、ろう材の溶融温度以下に設定するのが良い。更に拡散温度は、後述するフラックスが活性化する温度よりも低く設定するのが良い。
【００５２】
本実施形態においては、Ｚｎ拡散処理されたチューブ（２）を、中空ヘッダー（４）（４）、コルゲートフィン（３）及びサイドプレート（１０）と共に用いて、熱交換器形状に仮組し、この仮組製品にフラックスを塗布して乾燥した後、その仮組製品を窒素ガス雰囲気内の加熱炉において加熱し、これにより仮組製品の構成部材間を一括ろう付けして、全体を接合一体化するものである。
【００５３】
このろう付け処理においては、図３及び図４に示すように、コルゲートフィン（３）から溶出されたろう材によって、フィン（３）及びチューブ（２）間にフィレット（５）が形成されて、両者（２）（３）間がろう付け接合される。
【００５４】
更にフィレット（５）には、チューブ（２）及びフィン（３）との境界部に初晶α部（５ａ）が形成されるとともに、フィレット中間部には、チューブ（２）のＺｎ拡散層（２０）からＺｎが拡散されることによって、Ａｌ−Ｓｉの共晶部（５ｂ）が形成されるものである。
【００５５】
ここで本実施形態においては、以下に詳述するようにろう付け後の所定領域のＺｎ濃度を特有の範囲に調整するのが好ましい。
【００５６】
まず図３に示すように、チューブ（２）の片面（表面）におけるフィン（３）との接合部（２ａ）のうち、隣り合う接合部（２ａ）（２ａ）間の中間位置（２ｂ）における平坦なチューブ表面部分のＺｎ濃度（以下「チューブ表面Ｚｎ濃度」と称す）を、０．５〜２．５質量％、より好ましくは１〜２質量％に調整するのが好ましい。すなわち、表面Ｚｎ濃度が０．５質量％未満の場合には、安定した犠牲腐食層を形成できず、チューブ（２）に孔食が発生する等、良好な耐食性を得ることが困難になる。逆に表面Ｚｎ濃度が２．５質量％超過の場合には、犠牲腐食層が早期に消失してしまい、十分な耐食性を長期間維持することが困難になるので、好ましくない。
【００５７】
なお本実施形態において、チューブ表面Ｚｎ濃度は、Ｘ線マイクロアナライザー（株式会社島津製作所製「ＥＰＭＡ−８７０５」）によりチューブ表層から５μｍの位置にビームを照射して測定されるＺｎ濃度であり、任意の１０箇所で測定した測定値の平均値によって特定される。
【００５８】
また図４に示すように、チューブ（２）及びフィン（３）間の接合部（２ａ）におけるフィレット（５）の共晶部（５ｂ）の最大Ｚｎ濃度（以下「共晶部最大Ｚｎ濃度」と称す」を、１．０〜３．５質量％、より好ましくは、２〜３．５質量％に調整するのが好ましい。すなわち共晶部最大Ｚｎ濃度が、１．０質量％未満の場合には、フィレット（５）の電位がフィン（３）に対し貴となり、フィン（３）が優先的に腐食して、フィン剥がれが生じる等、良好な耐食性を得ることが困難になる。逆に共晶部最大Ｚｎ濃度が、３．５質量％超過の場合には、フィレット（５）の電位がフィン（３）に対し卑となり、フィレット（５）が優先的に腐食して、フィン剥がれが生じる等、良好な耐食性を得ることが困難になるので、好ましくない。
【００５９】
なお本実施形態において、図４に示すように、共晶部最大Ｚｎ濃度は、共晶部（５ｂ）を上記のＸ線マイクロアナライザーによって、同図矢符（Ｐ）方向に沿って２μｍピッチで線分析して測定した際の最大のＺｎ濃度であり、任意の１０箇所で測定した測定値の平均値によって特定される。ただしこの測定に際しては、共晶部（５ｂ）のうち、矢符（Ｐ）方向に可能な限り長い範囲で測定できる部分を、ＥＰＭＡによる線分析箇所としている。
【００６０】
また本実施形態においては、フィン（３）の芯材としては、Ｚｎの含有量が０．８〜２．６質量％のもの、より好ましくは、０．８〜１．５質量％のものを用いるのが良い。すなわちＺｎ含有量が０．８質量％未満の場合には、フィン（３）の電位がフィレット（５）に対し貴となり、フィレット（５）が優先的に腐食して、フィン剥がれが生じる等、良好な耐食性を得ることが困難になる。逆にＺｎ含有量が２．６質量％超過の場合には、フィン（３）の電位が卑となり、フィン自体の耐食性が低く早期に劣化してしまい、伝熱性能が低下する恐れがあるので、好ましくない。
【００６１】
以上のように、本実施形態の熱交換器の製造方法によれば、ろう付け工程前に、Ｚｎ溶射チューブ（２）に対し加熱によってＺｎを拡散させるものであるため、そのＺｎ拡散処理によって、Ｚｎがチューブ表面の所要領域に一様な濃度分布で含有されたＺｎ拡散層（２０）が形成される。従って、後のろう付け処理時に加熱された際に、Ｚｎ拡散層（２０）内のＺｎが、チューブ（２）及びフィン（３）間のフィレット（５）に過剰に拡散することがなく、フィレット（５）におけるＺｎの濃化を抑制でき、フィレット（５）に適度な濃度でＺｎを拡散させることができる。このためフィレット（５）の耐食性を向上できて、フィレット（５）の早期腐食によるフィン剥がれ等を確実に防止することができる。
【００６２】
しかも、Ｚｎ拡散層（２０）は、適度で一様な濃度分布でＺｎが含有されているため、その拡散層（２０）に基づいて、安定した所望の犠牲腐食層を確実に形成することができ、チューブ（２）の耐食性を向上させることができて、孔食等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。
【００６３】
また、本実施形態の製法においては、高価なＡｌ−Ｚｎ合金を溶射したり、高価なＺｎ置換反応型フラックスを塗布するものではないため、材料コストの削減により、コストを削減することができる。
【００６４】
更に本実施形態の製法においては、Ｚｎの溶射後に加熱拡散させるものであるため、その拡散処理によって、溶射時のＺｎ付着量のばらつき等をなくすことができて、均一な濃度分布のＺｎ拡散層を確実に形成することができる。つまり、Ｚｎ溶射時における付着量のコントロールを、ライン速度等を低下させずに簡単かつ高精度に行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【００６５】
また本実施形態の製法においては、フラックスにバインダー樹脂が含有されるものでもないため、ろう付け時に、樹脂を熱分解させる必要がなく、樹脂による炉内の汚染を防止できる上更に、その汚染対策用に特殊な設備を設置する等、大幅な設備変更を行う必要もなく、既存の設備を利用して、効率良く製造することができる。
実施例
以下、本発明に関連した実施例、及びその効果を検証するための比較例について説明する。
【実施例１】
【００６６】
Ａｌ合金（０．４wt％Ｃｕ−０．１５wt％Ｍｎ−残部Ａｌ）からなる押出材料を用いて、押出機により幅１６ｍｍ、高さ３ｍｍ、肉厚０．５ｍｍの扁平多孔チューブを押出成形する一方、押出機出口の上下に、アーク溶射機の溶射ガンを配置し、押出チューブの上下両面にＺｎの溶射を行い、Ｚｎ溶射層を形成した。
【００６７】
このとき、下表１に示すようにＺｎ溶射処理におけるＺｎ付着量は、６ｇ／ｍ２に調整し、チューブ表面全域に対する面積割合を６０％に調整した。
【００６８】
続いてこの溶射チューブ（２）を、加熱炉において窒素雰囲気下で４８０℃×２時間の加熱条件でＺｎ溶射層におけるＺｎの拡散処理を行って、Ｚｎ拡散層（２０）を形成した。
【００６９】
更にこのチューブ（２０）を用いて、上記実施形態に示すマルチフロータイプの熱交換器（図１参照）と同じ構成の熱交換器を仮組状態に組み立てた。
【００７０】
その後、この熱交換器仮組製品に、フラックスを水に懸濁させた懸濁液をスプレーにより塗布して、乾燥させた後、加熱炉において窒素雰囲気下で６００℃×１０分間の加熱条件でろう付け処理を行って、全体を接合一体化して、アルミニウム製熱交換器を作製した。
【００７１】
この熱交換器において、上記実施形態の測定方法に準拠してＺｎ濃度を測定したところ、下表１に示すようにフィン間表面のＺｎ濃度は、１．２質量％であり、フィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度は、１９質量％であった。
【００７２】
更にこの熱交換器に対し、下記のＣＣＴ、ＳＷＡＡＴの試験を行い、腐食状態を観察した。
【００７３】
＜ＣＣＴ（複合サイクル腐食試験）＞
５％ＮａＣｌ水溶液からなる腐食試験液を１時間噴霧して、２時間乾燥した後、湿潤状態で２１時間放置するという処理を１サイクルとして、１８０サイクル行った。
【００７４】
その後、各試料に対し、最大腐食深さを測定し、最大腐食深さが１５０μｍ未満のものを「◎」、最大腐食深さが１５０μｍ以上、２００μｍ未満のものを「○」、最大腐食深さが２００μｍ以上、２５０μｍ未満のものを「△」、最大腐食深さが２５０μｍ以上のものを「×」として評価した。その結果を下表１に併せて示す。
【００７５】
＜ＳＷＡＡＴ（Synthetic sea Water Acetic Acid salt spray Test）＞
ＡＳＴＭ  Ｄ１１４１による腐食試験液を０．５時間噴霧して、湿潤状態で１．５時間放置するというサイクルを、９６０時間繰り返し行った。
【００７６】
そして、各試料に対し、腐食試験後のフィン接合残存率を測定し、腐食試験後のフィン接合残存率が９５％以上のものを「◎」、腐食試験後のフィン接合残存率が７０％以上、９５％未満のものを「○」、腐食試験後のフィン接合残存率が５０％以上、７０％未満のものを「△」、腐食試験後のフィン接合残存率が５０％未満のものを「×」として評価した。その結果を下表１に併せて示す。なお腐食試験後のフィン接合残存率とは、腐食試験後における試料のチューブとフィンが接合されている割合を百分率で示したものである。
【００７７】
【表１】
2007528297.tif 000003
【実施例２】
【００７８】
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を７ｇ／ｍ２、面積割合を６５％として、上記と同様に拡散処理、ろう付け処理を行い、フィン間表面のＺｎ濃度及びフィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度を測定し、同様の試験を行った。
【実施例３】
【００７９】
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を８ｇ／ｍ２、面積割合を７０％として、上記と同様に拡散処理、ろう付け処理を行い、フィン間表面のＺｎ濃度及びフィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度を測定し、同様の試験を行った。
【実施例４】
【００８０】
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を９ｇ／ｍ２、面積割合を６０％として、上記と同様に拡散処理、ろう付け処理を行い、フィン間表面のＺｎ濃度及びフィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度を測定し、同様の試験を行った。
【実施例５】
【００８１】
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を１０ｇ／ｍ２、面積割合を６０％として、上記と同様に拡散処理、ろう付け処理を行い、フィン間表面のＺｎ濃度及びフィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度を測定し、同様の試験を行った。
【実施例６】
【００８２】
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を１２ｇ／ｍ２、面積割合を５０％として、上記と同様に拡散処理、ろう付け処理を行い、フィン間表面のＺｎ濃度及びフィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度を測定し、同様の試験を行った。
【００８３】
＜比較例１＞
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を５ｇ／ｍ２と過度に低くした以外は、上記実施例１と同様の処理を行った。
【００８４】
＜比較例２＞
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理における付着量を１３ｇ／ｍ２と過度に高くした以外は、上記実施例１と同様の処理を行った。
【００８５】
＜比較例３＞
表１に示すように、Ｚｎ溶射処理におけるＺｎ面積割合を３０％と過度に低くした以外は、上記実施例１と同様の処理を行った。
【００８６】
＜評価１＞
上表１から明らかなように、本発明に関連した実施例１〜６の熱交換器では、ＣＣＴ及びＳＷＡＡＴにおいて、満足な結果が得られ、耐腐食性に優れているのが判る。特に実施例２〜５のように、付着量が７〜１０のものは、一層優れた耐腐食性を有している。
【００８７】
これに対し比較例１〜３の熱交換器では、多少耐腐食性に劣っていた。
【実施例７】
【００８８】
下表２に示すように、Ｚｎ付着量１０ｇ／ｍ２、面積割合６０％のＺｎ溶射チューブを、４７０℃×６００分間の加熱条件でＺｎ拡散処理を行った以外は、上記実施例１と同様に、ろう付け処理を行い、フィン間表面のＺｎ濃度及びフィレット共晶部の最大Ｚｎ濃度を測定し、同様の試験を行った。    
【００８９】
【表２】
2007528297.tif 000004
【実施例８】
【００９０】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を４８０℃×５４０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例９】
【００９１】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を５００℃×４８０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１０】
【００９２】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を５００℃×４２０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１１】
【００９３】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を５５０℃×３６０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１２】
【００９４】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を５５０℃×２４０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１３】
【００９５】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を５８０℃×１８０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１４】
【００９６】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を５８０℃×６０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１５】
【００９７】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を６００℃×３０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１６】
【００９８】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を６１０℃×１０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【実施例１７】
【００９９】
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を６２０℃×５分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【０１００】
＜比較例４＞
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理を行わず、それ以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【０１０１】
＜比較例５＞ 
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を４５０℃×１２０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【０１０２】
＜比較例６＞ 
表２に示すように、Ｚｎ拡散処理の加熱条件を６３０℃×１２０分間とした以外は、上記実施例７と同様の処理を行った。
【０１０３】
＜評価２＞
上表１から明らかなように、本発明に関連した実施例７〜１７の熱交換器では、ＣＣＴ及びＳＷＡＡＴにおいて、満足な結果が得られ、耐腐食性に優れているのが判る。
【０１０４】
これに対し、比較例５、６の熱交換器は、耐食性に多少劣っていた。また本発明の要旨を逸脱する比較例４の熱交換器は、満足な結果が得られず、明らかに耐腐食性に劣っていた。
【０１０５】
ここで用いられた用語及び説明は、この発明に係る実施形態を説明するために用いられたものであって、この発明はこれに限定されるものではない。この発明は、請求の範囲内であれば、その精神を逸脱するものでない限りいかなる設計的変更をも許容するものである。
【０１０６】
この出願は、２００４年１月９日付で出願された日本国特許出願特願２００４−４５４２号及び２００４年１月２０日付で出願された米国仮出願６０／５３７，００６号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。
【０１０７】
この出願は、２００４年１月２０日付で米国特許法第１１１条（ｂ）の規定に基づいて出願された米国仮出願６０／５３７，００６号について、米国特許法第１１９条（ｅ）（１）による出願日の利益を主張し、米国特許法第１１１条（ａ）の規定に基づいて出願されたものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
この発明は、チューブ表面にＺｎ溶射による犠牲腐食層を形成するようにした熱交換器及びその製造方法並びに熱交換器用チューブに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】この発明の実施形態であるアルミニウム製熱交換器を示す正面図である。
【図２】実施形態の熱交換器におけるチューブとフィンとの接合部周辺を拡大して示す斜視図である。
【図３】実施形態の熱交換器におけるチューブとフィンとの接合部周辺を拡大して示す正面図である。
【図４】実施形態の熱交換器におけるチューブとフィンとの間のフィレット周辺を拡大して示す正面図である。
【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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