(57)【要約】【課題】本発明は耐食性に優れた熱交換器とその製造方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明は、アルミニウム合金製のチューブとフィンとヘッダーパイプがろう付けされた熱交換器であって、前記チューブと前記フィンが第１のフィレット部により接合され、前記チューブと前記ヘッダーパイプが第２のフィレット部により接合され、前記第１のフィレット部および前記第２のフィレット部がそれぞれろう付け用塗布材料の溶融凝固物からなるとともに、前記第１のフレット部と前記第２のフィレット部との間に位置する前記チューブの表面に、前記ろう付け用塗布材料の溶融拡散層が前記第１のフレット部と前記第２のフィレット部に繋がるように形成され、前記チューブの前記溶融拡散層表面部分の電位が前記第１のフィレット部の電位より２０ｍＶ以上卑であることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ粉末：１〜５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックス：８．５〜２０ｇ／ｍ２、バインダー：０．２〜８．３ｇ／ｍ２からなるろう付用塗膜を表面に形成したアルミニウム合金製のチューブに対し、ろう付け用塗膜形成部分を介しヘッダーパイプとフィンを組み付け、ろう付け温度に加熱後に冷却して熱交換器を製造する方法であって、
ろう付け温度に加熱し前記ろう付け用塗膜を溶融させた後に冷却することで前記ヘッダーパイプと前記チューブの近接部分に第１のフィレット部を形成し、前記フィンと前記チューブの近接部分に第２のフィレット部を形成するとともに、
前記チューブ表面のろう付け用塗膜形成部分に前記第１のフィレット部と前記第２のフィレット部に繋がる溶融拡散層を形成し、前記溶融拡散層表面部分の電位を前記第１のフィレット部の電位より２０ｍＶ以上卑にすることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器の製造方法。
【請求項２】
前記チューブの肉厚方向において前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位を前記第１のフィレット部の電位より１０ｍＶ以上貴とすることを特徴とする請求項１に記載の耐食性に優れた熱交換器の製造方法。
【請求項３】
前記チューブにおいて前記溶融拡散層表面部分と前記チューブにおいて前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位差を６０ｍＶ以上にすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐食性に優れた熱交換器の製造方法。
【請求項４】
前記アルミニウム合金製のチューブとしてＣｕを０.１質量％未満含むアルミニウム合金製チューブを用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の耐食性に優れた熱交換器の製造方法。
【請求項５】
アルミニウム合金製のチューブとフィンとヘッダーパイプがろう付けされた熱交換器であって、前記チューブと前記ヘッダーパイプが第１のフィレット部により接合され、前記チューブと前記フィンが第２のフィレット部により接合され、前記第１のフィレット部および前記第２のフィレット部がそれぞれろう付け用塗布材料の溶融凝固物からなるとともに、前記第１のフレット部と前記第２のフィレット部との間に位置する前記チューブの表面に、前記ろう付け用塗布材料の溶融拡散層が前記第１のフレット部と前記第２のフィレット部に繋がるように形成され、前記チューブの前記溶融拡散層表面部分の電位が前記第１のフィレット部の電位より２０ｍＶ以上卑であることを特徴とする耐食性に優れた熱交換器。
【請求項６】
前記チューブの肉厚方向において前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位が前記第１のフィレット部の電位より１０ｍＶ以上貴であることを特徴とする請求項５に記載の耐食性に優れた熱交換器。
【請求項７】
前記チューブにおいて前記溶融拡散層表面部分と前記チューブにおいて前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位差が６０ｍＶ以上であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の耐食性に優れた熱交換器。
【請求項８】
前記アルミニウム合金製のチューブがＣｕを０.１質量％未満含むことを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれか一項に記載の耐食性に優れた熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性に優れたアルミニウム合金製熱交換器の製造方法とアルミニウム合金製熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
チューブ、フィン及びヘッダーパイプを主構成要素とし、これらのろう付によって製造されるアルミニウム合金製熱交換器では、これまで、表面にＺｎ溶射した押出チューブと、Ａｌ−Ｓｉ合金ろう材を両面にクラッド（３層積層）したブレージングシートからなるフィンとの組み合わせが広く使用されてきた。しかし、近年、Ｓｉ粉末とＺｎ含有フラックスとバインダーからなるろう付け用塗膜を表面に形成した押出チューブとフィンとを組み合わせることによって、安価で高品質、高性能な製品をグローバルに製造できるようになった。
【０００３】
前述の熱交換器は、ろう付用塗膜のフラックスに含まれるＺｎがろう付時に拡散し、チューブ表面に犠牲陽極層を形成するので、チューブに生じた腐食の進行を抑制し、チューブの腐食による冷媒漏れを防止している。
また、ろう付時にろう付用塗膜とチューブとの反応で形成する液相ろうがフィンとチューブの接合部へ流動し、フィレットを形成して両者を接合するので、高い熱交換性能が得られる。
【０００４】
以上の技術背景において本発明者らは、特許文献１においてアルミニウム粉末とＳｉ粉末とＺｎ粉末を含むろう付け用組成物を提案するとともに、特許文献２においてチューブの外表面に、Ｓｉ粉末の塗布量を１〜５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックスの塗布量を５〜２０ｇ／ｍ２としたＳｉ粉末とＺｎ含有フラックスとが含まれるろう付用塗膜を形成する熱交換器用チューブを提案した。
前記特許文献に記載の技術によれば、Ｓｉ粉末とＺｎ含有フラックスとが塗膜中で混合されているので、ろう付時にＳｉ粉末が溶融してろう液となり、このろう液にフラックス中のＺｎが均一に拡散し、チューブ表面に均一に広がる。ろう液のような液相内でのＺｎの拡散速度は固相内の拡散速度より著しく大きいので、チューブ表面のＺｎ濃度がほぼ均一となる。これによりチューブ表面に均一な犠牲陽極層が形成され、熱交換器用チューブの耐食性を向上させることができる。
【０００５】
また、従来から他の構成の熱交換器として、ブレージングシートを用いた熱交換器が知られている。以下の特許文献３に記載のように、対向するヘッダープレート間に複数のチューブが並列に配置され、フィン間にコルゲート型のフィンが挟み込まれた構造であり、前記ヘッダープレートとコルゲートフィンとがブレージングシートから構成された熱交換器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−８８６８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３３０２３３号公報
【特許文献３】特開２０１５−６７８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この種の熱交換器の性能では長期に渡り高い熱交換性能を維持することが重要であり、そのためには腐食による冷媒漏れの防止を図る必要がある。
この背景から従来の熱交換器の耐食性はチューブを腐食から守ることを主体に電位設計がなされており、チューブ自体の耐食性は良好であるものの、それ以外の箇所、特にヘッダーパイプとチューブ接合部の耐食性が懸念される。
従って熱交換器においては、チューブの耐食性に優れ、耐食寿命が長い上に、ヘッダーパイプとチューブ接合部の耐食性も良好であることが重要であるが、チューブの耐食性向上とヘッダーパイプとチューブ接合部の耐食性向上の両面において優れた特性を兼務することは難しい課題であった。
【０００８】
本願発明は、これらの背景に鑑み、チューブの耐食性に優れた上にヘッダーパイプとチューブ接合部の耐食性にも優れたアルミニウム合金製熱交換器の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の製造方法は前述の背景に基づき、Ｓｉ粉末：１〜５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックス：８．５〜２０ｇ／ｍ２、バインダー：０．２〜８．３ｇ／ｍ２からなるろう付用塗膜を表面に形成したアルミニウム合金製のチューブに対し、ろう付け用塗膜形成部分を介しヘッダーパイプとフィンを組み付け、ろう付け温度に加熱後に冷却して熱交換器を製造する方法であって、ろう付け温度に加熱し前記ろう付け用塗膜を溶融させた後に冷却することで前記ヘッダーパイプと前記チューブの近接部分に第１のフィレット部を形成し、前記フィンと前記チューブの近接部分に第２のフィレット部を形成するとともに、前記チューブ表面のろう付け用塗膜形成部分に前記第１のフィレット部と前記第２のフィレット部に繋がる溶融拡散層を形成し、前記溶融拡散層表面部分の電位を前記第１のフィレット部の電位より２０ｍＶ以上卑にすることを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記チューブの肉厚方向において前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位を前記第１のフィレット部の電位より１０ｍＶ以上貴とすることが好ましい。
本発明において、前記チューブにおいて前記溶融拡散層表面部分と前記チューブにおいて前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位差を６０ｍＶ以上にすることが好ましい。
本発明において、前記アルミニウム合金製のチューブとしてＣｕを０.１質量％未満含むアルミニウム合金製チューブを用いることが好ましい。
【００１１】
本発明の熱交換器は、アルミニウム合金製のチューブとフィンとヘッダーパイプがろう付けされた熱交換器であって、前記チューブと前記ヘッダーパイプが第１のフィレット部により接合され、前記チューブと前記フィンが第２のフィレット部により接合され、前記第１のフィレット部および前記第２のフィレット部がそれぞれろう付け用塗布材料の溶融凝固物からなるとともに、前記第１のフレット部と前記第２のフィレット部との間に位置する前記チューブの表面に、前記ろう付け用塗布材料の溶融拡散層が前記第１のフレット部と前記第２のフィレット部に繋がるように形成され、前記チューブの前記溶融拡散層表面部分の電位が前記第１のフィレット部の電位より２０ｍＶ以上卑であることを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記チューブの肉厚方向において前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位が前記第１のフィレット部の電位より１０ｍＶ以上貴であることが好ましい。
本発明において、前記チューブにおいて前記溶融拡散層表面部分と前記チューブにおいて前記溶融拡散層形成領域よりも深い部分の電位差が６０ｍＶ以上であることが好ましい。
本発明において、前記アルミニウム合金製のチューブがＣｕを０.１質量％未満含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアルミニウム合金製熱交換器の製造方法によれば、チューブとフィンとヘッダーパイプの電位バランスを良好な範囲に整えた熱交換器を得ることができるので、腐食環境下において長期間使用された場合であってもチューブにおいて腐食の進行が少なく、ヘッダーパイプとチューブ接合部の剥離が発生し難い熱交換器を提供できる。
【００１４】
また、本発明のアルミニウム合金製熱交換器によれば、腐食環境下においてもチューブの耐食性に優れ、ヘッダーパイプとチューブの接合部の耐食性も優れているため、チューブにおいて腐食の進行が少なく、ヘッダーパイプとチューブ接合部の剥離が発生し難い熱交換器を提供できる。
その結果、チューブの腐食寿命を従来よりも延ばすことが可能になるとともにヘッダーパイプとチューブ接合部の耐食性に優れさせることができ、両立が難しい２つの特性を満足させた熱交換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る熱交換器の構成の一例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る熱交換器において、ヘッダーパイプ、チューブ及びフィンを組み立ててろう付けした状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明に係る熱交換器において、ろう付け前にヘッダーパイプ、チューブ及びフィンを組み立てた状態を示す部分拡大断面図である。
【図４】ヘッダーパイプとチューブとフィンのろう付け後の状態の一例を示す断面図。
【図５】実施例において組成１〜組成５の塗膜を用いてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、ヘッダー／チューブ接合部とヘッダー近傍チューブ表面とヘッダー近傍チューブＲ部の部分をまとめて示す試料断面写真。
【図６】実施例において組成６〜組成８の塗膜を用いてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、ヘッダー／チューブ接合部とヘッダー近傍チューブ表面とヘッダー近傍チューブＲ部の部分をまとめて示す試料断面写真。
【図７】実施例において組成１〜組成５の塗膜を用いてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、チューブ表面とチューブＲ部とフィン／チューブ接合部の部分を拡大対比して示す試料断面写真。
【図８】実施例において組成６〜組成８の塗膜を用いてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、チューブ表面とチューブＲ部とフィン／チューブ接合部の部分を拡大して示す試料断面写真。
【図９】実施例において組成２、組成３、組成６の塗膜を用いてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、ヘッダー／チューブ接合部の部分を拡大対比して示す試料断面写真。
【図１０】実施例において組成１、組成２、組成６の塗料を用いてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、ヘッダーパイプ近傍のチューブ表面部分を拡大対比して示す試料断面写真。
【図１１】実施例においてチューブを観察した位置と方向及びそれらに対応して得られた断面写真の一部を示す説明図。
【図１２】実施例においてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、Ｚｎ含有フラックス量と位置毎の孔食電位の関係を示すグラフ。
【図１３】実施例においてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った結果において、ヘッダーと、チューブ内部と、ヘッダーチューブ接合部のフィレット部と、ヘッダー近傍のチューブ表面との孔食電位の関係を示すグラフ。
【図１４】実施例においてろう付けにより熱交換器を組み立て、ＳＷＡＡＴ４０日試験を行った試料における第２のフィレット部周りの試料断面写真。
【図１５】実施例において用いた塗膜中のＺｎ含有フラックス量と表面Ｚｎ濃度とチューブ表面電位、チューブ表面と内部の電位差および腐食形態の断面写真などを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係わる熱交換器の一例を示すものである。この熱交換器１００は左右に離間し平行に配置されたヘッダーパイプ１、２と、これらのヘッダーパイプ１、２の間に相互に間隔を保って平行に、かつ、ヘッダーパイプ１、２に対して直角に接合された複数の扁平状のチューブ３と、各チューブ３に付設された波形のフィン４を主体として構成されている。ヘッダーパイプ１、２、チューブ３及びフィン４は、後述するアルミニウム合金から構成されている。
【００１７】
より詳細には、ヘッダーパイプ１、２の相対向する側面に複数のスリット６が各パイプの長さ方向に定間隔で形成され、これらヘッダーパイプ１、２の相対向するスリット６にチューブ３の端部を挿通してヘッダーパイプ１、２間にチューブ３が架設されている。また、ヘッダーパイプ１、２間に所定間隔で架設された複数のチューブ３、３の間にフィン４が配置され、これらのフィン４がチューブ３の表面側あるいは裏面側にろう付されている。
即ち、図２に示す如く、ヘッダーパイプ１、２のスリット６に対してチューブ３の端部を挿通した部分においてろう材により第１のフィレット部８が形成され、ヘッダーパイプ１、２に対しチューブ３がろう付されている。また、波形のフィン４において波の頂点の部分を隣接するチューブ３の表面または裏面に対向させてそれらの間の部分に生成されたろう材により第２のフィレット部９が形成され、チューブ３の表面側と裏面側に波形のフィン４がろう付されている。
本実施形態の熱交換器１００は、後述する製造方法において詳述するように、ヘッダーパイプ１、２とそれらの間に架設された複数のチューブ３と複数のフィン４とを組み付けて図３に示す如く熱交換器組立体１０１を形成し、これを加熱してろう付けすることにより製造されたものである。なお、ろう付け時の加熱によってチューブ３の表面側と裏面側には後に詳述するＺｎ溶融拡散層３Ｅが形成されている。
【００１８】
ろう付前のチューブ３には、フィン４が接合される表面と裏面に、Ｓｉ粉末：１〜５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックス（ＫＺｎＦ３）：８．５〜２０ｇ／ｍ２、バインダー（例えば、アクリル系樹脂）：０．２〜８．３ｇ／ｍ２からなるろう付用塗膜７が塗布されている。
また、チューブ３の表面と裏面に、Ｓｉ粉末：１〜５ｇ／ｍ２、Ｚｎ含有フラックス（ＫＺｎＦ３）：８．５〜２０ｇ／ｍ２、非Ｚｎ含有フラックス：１〜１０ｇ／ｍ２、バインダー（例えば、アクリル系樹脂）：０．２〜８．３ｇ／ｍ２からなるろう付用塗膜７が形成されていてもよい。  
本実施形態のチューブ３は、その内部に複数の冷媒通路３Ｃが形成されるとともに、平坦な表面（上面）３Ａ及び裏面（下面）３Ｂと、これら表面３Ａ及び裏面３Ｂに隣接する側面とを具備する偏平多穴管として構成されている。一例として本実施形態にあっては、ろう付前のチューブ３の表面３Ａと裏面３Ｂにろう付用塗膜７が形成されている。
【００１９】
以下、ろう付用塗膜を構成する組成物について説明する。
＜Ｓｉ粉末＞
Ｓｉ粉末は、チューブ３を構成するＡｌと反応し、フィン４とチューブ３を接合するろうを形成するが、ろう付時にＳｉ粉末が溶融してろう液となる。このろう液にフラックス中のＺｎが拡散し、チューブ３の表面に均一に広がる。液相であるろう液内でのＺｎの拡散速度は固相内の拡散速度より著しく大きいので、チューブ３表面のＺｎ濃度がほぼ均一となり、これにより均一なＺｎ溶融拡散層３Ｅが形成され、チューブ３の耐食性を向上することができる。
【００２０】
Ｓｉ粉末塗布量：１〜５ｇ／ｍ２
Ｓｉ粉末の塗布量が１ｇ／ｍ２未満であると、ろう付性が低下する。一方、Ｓｉ粉末の塗布量が５ｇ／ｍ２を超えると、過剰なろう形成によりフィレットにＺｎが濃縮しやすくなり、未反応Ｓｉ残渣が発生するとともに、チューブの腐食深さが大きくなり、フィンの分離を防止しようとする目的の効果が得られない。このため、塗膜におけるＳｉ粉末の含有量は１〜５ｇ／ｍ２とする。好ましくは、塗膜におけるＳｉ粉末の含有量は、１．５〜４．５ｇ／ｍ２、より好ましくは２．０〜４．０ｇ／ｍ２である。ここで用いるＳｉ粉末の粒径は、一例としてＤ（９９）で１５μｍ以下である。Ｄ（９９）は小径粒側からの体積基準の積算粒度分布が９９％となる径である。
【００２１】
＜Ｚｎ含有フラックス、非Ｚｎ含有フラックス＞
Ｚｎ含有フラックスは、ろう付に際し、チューブ３の表面にＺｎ溶融拡散層３Ｅを形成し、耐孔食性を向上させる効果がある。また、ろう付時にチューブ３の表面の酸化物を除去し、ろうの広がり、ぬれを促進してろう付性を向上させる作用を有する。このＺｎ含有フラックスは、Ｚｎを含まないフラックスに比べ活性度が高いので、比較的微細なＳｉ粉末を用いても良好なろう付け性が得られる。
非Ｚｎ含有フラックスは、Ｋ３ＡｌＦ6＋ＫＡｌＦ４なる組成のものや、ＬｉＦ、ＫＦ、ＣａＦ２、ＡｌＦ３、Ｋ2ＳｉＦ6等のフッ化物系に加えて、ＫＣｌ、ＢａＣｌ、ＮａＣｌ等の塩化物系がある。市販されている商品（製品）では、例えば、フッ化物系フラックスあるいはフルオロアルミン酸カリウム系のフラックスがあり、４フッ化カリウムアルミニウムを主成分とするフラックスであり、添加物を加えた種々の組成が知られており、Ｋ３ＡｌＦ6＋ＫＡｌＦ４なる組成のものや、Ｃｓ（ｘ）Ｋ（ｙ）Ｆ（ｚ）などを例示できる。また、他に、ＬｉＦ、ＫＦ、ＣａＦ２、ＡｌＦ３、Ｋ２ＡｌＦ５・５Ｈ２Ｏ等のフッ化物を添加したフッ化物系フラックスあるいはフルオロアルミン酸カリウム系のフラックスを用いることもできる。
Ｚｎ含有フラックスを用いるか、Ｚｎ含有フラックスに加えてこれらの非Ｚｎ含有フラックスを添加することでろう付け性向上に寄与する。
【００２２】
「Ｚｎ含有フラックス塗布量：８．５〜２０ｇ／ｍ２」
Ｚｎ含有フラックスの塗布量が８．５ｇ／ｍ２未満であると、Ｚｎ溶融拡散層の形成が不十分になり、第１のフィレット部８の耐食性が低下する。一方、塗布量が２０ｇ／ｍ２を超えると、フィレット部におけるＺｎ濃縮が顕著になり、フィレット部の耐食性が低下して、フィン分離を加速する。このため、Ｚｎ含有フラックスの塗布量を８．５〜２０ｇ／ｍ２とする。
Ｚｎ含有フラックスは、ＫＺｎＦ３を主体として用いることが好ましいが、ＫＺｎＦ３に、必要に応じて、Ｋ１−３ＡｌＦ４−６、Ｃｓ０．０２Ｋ１−２ＡｌＦ４−５、ＡｌＦ３、ＫＦ、Ｋ２ＳｉＦ６などのＺｎを含有しないフラックスを混合した混合型のフラックスを用いても良い。塗布量はＺｎ含有フラックスが８．５〜２０ｇ／ｍ２の範囲であれば良い。
【００２３】
「非Ｚｎ含有フラックス塗布量：１〜１０ｇ／ｍ２」
非Ｚｎ含有フラックス塗布量が１ｇ／ｍ２未満であると、非Ｚｎ含有フラックスを添加した効果が得られず、非Ｚｎ含有フラックス塗布量が１０ｇ／ｍ２を超えると、ろうの流動性が過剰に向上する事によって想定以上のＺｎがフィレットに濃縮して、フィン剥離に繋がる問題がある。
【００２４】
＜バインダー＞
塗膜には、Ｓｉ粉末、Ｚｎ含有フラックス、非Ｚｎ含有フラックスに加えてバインダーを含む。また、非Ｚｎ含有フラックスは略しても良い。バインダーの例としては、好適にはアクリル系樹脂を挙げることができる。
バインダー塗布量：０．２〜８．３ｇ／ｍ２
バインダーの塗布量が０．２ｇ／ｍ２未満であると、塗膜硬度が低下し、加工性（耐塗膜剥離性）が低下する。一方、バインダーの塗布量が８．３ｇ／ｍ２を超えると、塗膜未反応によるフィレット未形成の影響でろう付性が低下する。このため、バインダーの塗布量は、０．２〜８．３ｇ／ｍ２とすることが好ましい。なお、バインダーは、通常、ろう付の際の加熱により蒸散する。
【００２５】
Ｓｉ粉末、Ｚｎ粉末、Ｚｎ含有フラックス及びバインダー、あるいはこれらに非Ｚｎ含有フラックスを添加したろう付組成物の塗布方法は、本発明において特に限定されるものではなく、スプレー法、シャワー法、フローコータ法、ロールコータ法、刷毛塗り法、浸漬法、静電塗布法などの適宜の方法によって行うことができる。また、ろう付組成物の塗布領域は、チューブ３の全表面としてもよく、また、チューブ３の一部表面または裏面とするものであってもよく、要は、少なくともフィン４をろう付するのに必要なチューブ３の表面領域または裏面領域に塗布されていればよい。また、前記ろう付け用組成物をチューブ３に塗布するために、前記ろう付け用組成物にイソプロピルアルコールなどの溶剤を適宜添加して粘度を調整し、上述の塗布法によって塗布できるようにすることが好ましい。
なお、チューブ３の表面と裏面にろう材組成物を塗布する場合、ろう材組成物がヘッダーパイプ１、２に達するように、かつ、ヘッダーパイプ１、２に最も近いフィン４の頂部近傍まで到達するようにろう材組成物を塗布することが好ましい。
【００２６】
チューブ３は、質量％で、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｃｕ：０．１％未満を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金などからなる。チューブ３は、これらのアルミニウム合金を押出し加工することによって作製されたものである。
以下、チューブ３を構成するアルミニウム合金の各構成元素の限定理由について説明する。
【００２７】
＜Ｓｉ：０．０５〜１．０％＞
ＳｉはＭｎと同様に強度向上効果を有する元素である。
Ｓｉの含有量が０．０５％未満では、強度向上の効果が不十分である。一方、Ｓｉが１．０％を超えて含有されると、押出性が低下する。従って本発明におけるチューブ３のＳｉ含有量は、０．０５〜１．０％に設定することが好ましい。
＜Ｍｎ：０．１〜１．５％＞
Ｍｎは、チューブ３の耐食性を向上するとともに、機械的強度を向上させる元素である。また、Ｍｎは、押出し成形時の押出性を向上する効果をも有する。更にＭｎは、ろうの流動性を抑制し、フィレットとチューブ表面のＺｎ濃度差を小さくする効果がある。
Ｍｎの含有量が０．１％未満では、耐食性及び強度向上の効果が不十分であり、ろうの流動性を抑制する効果も低下する。一方、Ｍｎを１.５％を超えて含有させると、押出圧力増により押出性が低下する。従って本発明におけるＭｎ含有量は、０．１〜１．５％にすることが好ましい。
【００２８】
＜Ｃｕ：０．１％未満＞
Ｃｕは、チューブ３の耐食性に影響を与える元素であり、０．１％未満では問題ないが０．１％以上含有させると自己腐食速度の増加により耐食性が低下し、チューブ表面の犠牲陽極層作製が困難になる傾向となる。
【００２９】
次に、フィン４について説明する。
チューブ３に接合されるフィン４は、質量％で、Ｚｎ：０．３〜５．０％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｆｅ：１．０％以下、Ｓｉ：１．５％以下を含有し、残部不可避不純物およびアルミニウムからなるアルミニウム合金からなることが好ましい。
フィン４は、上記組成を有するアルミニウム合金を常法により溶製し、熱間圧延工程、冷間圧延工程などを経て、波形形状に加工される。なお、フィン４の製造方法は、本発明としては特に限定をされるものではなく、既知の製法を適宜採用することができる。以下、フィン４を構成するアルミニウム合金の各構成元素の限定理由について説明する。
【００３０】
＜Ｚｎ：０．３〜５．０％＞
フィン４にＺｎを含有させることによってフィン４の電位を下げて、フィン４に犠牲防食効果を付与することができる。
フィン４におけるＺｎ含有量については、質量％において０．３％以上、５．０％以下とする必要がある。フィン４におけるＺｎ含有量が０．５％未満では犠牲防食効果が低減し、Ｚｎ含有量が５％を超えるようであると、自己耐食性が低下する傾向となる。
＜Ｍｎ：０．５〜２．０％＞
Ｍｎはフィン４の強度を向上させ、耐食性も向上させる。
Ｍｎの含有量が０．５％未満では、高温及び室温強度向上効果が不十分であり、一方、Ｍｎの含有量が２．０％を超えると、フィン４を作製する際に加工性が不足する。したがって、フィンを構成する合金におけるＭｎの含有量は、０．５〜２．０％にする。
【００３１】
＜Ｓｉ：１．５％以下＞
Ｓｉを含有することによって、Ｍｎとの化合物を形成し、強度向上効果を奏し得るようにする。Ｓｉ含有量が上記範囲を外れると、フィンの分離が発生し易くなる。
＜Ｆｅ：１．０％以下＞
Ｆｅはフィン４の強度を向上させるが、Ｆｅの含有量が１．０％を超えると、フィン４自身の自己腐食速度が増加するので耐食性が低下する。
【００３２】
「ヘッダーパイプ」
ヘッダーパイプ１、２を構成するアルミニウム合金は、Ａｌ−Ｍｎ系をベースとしたアルミニウム合金が好ましい。
例えば、Ｍｎ：０．０５〜１．５０％を含有することが好ましく、他の元素として、Ｃｕ：０．０５〜０．８％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５％を含有することができる。
【００３３】
次に、以上説明したヘッダーパイプ１、２チューブ３及びフィン４を主たる構成要素とする熱交換器１００の製造方法について説明する。
図３は、フィン４との接合面にろう付用塗膜７を塗布したチューブ３を使用して、ヘッダーパイプ１、２、チューブ３及びフィン４を組み立てた状態を示す熱交換器組立体１０１の部分拡大図であって、加熱ろう付けする前の状態を示している。図３に示す熱交換器組立体１０１において、チューブ３はその一端をヘッダーパイプ１に設けたスリット６に挿入し取り付けられている。また、ヘッダーパイプ１、２の芯材１１の表面側にろう材層１３が設けられている。
【００３４】
図３に示すように組み立てられたヘッダーパイプ１、２、チューブ３及びフィン４からなる熱交換器組立体１０１をろう材の融点以上の温度に加熱し、加熱後に冷却すると、ろう材層１３、ろう付用塗膜７が溶けた後に固化して図２に示すようにヘッダーパイプ１とチューブ３、チューブ３とフィン４が各々接合され、図１と図２に示す構造の熱交換器１００が得られる。この時、ヘッダーパイプ１、２の内周面のろう材層１３は溶融してスリット６近傍に流れ、第１のフィレット部８を形成してヘッダーパイプ１、２とチューブ３とが接合される。また、チューブ３の表裏面のろう付用塗膜７は溶融してＡｌ−ＳｉろうあるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｚｎろうとなり、毛管力によりフィン４近傍に流れ、第２のフィレット部９を形成してチューブ３とフィン４とが接合される。また、ヘッダーパイプ１、２の表面に設けられていたろう材層１３はろう付け後に僅かに表面に残留する。
【００３５】
ろう付に際し、不活性雰囲気などの適切な雰囲気で適温に加熱して、ろう付用塗膜７、ろう材層１３を溶解させる。そうすると、フラックスの活性度が上がって、フラックス中のＺｎが被ろう付材（チューブ３）表面側または下面側に析出し、その肉厚方面に拡散するのに加え、ろう材及び被ろう付材の双方の表面の酸化皮膜を破壊してろう材と被ろう付材との間のぬれを促進する。
ろう付の条件は特に限定されない。一例として、炉内を窒素雰囲気とし、熱交換器組立体１０１を昇温速度５℃／分以上でろう付温度（実体到達温度）５８０〜６２０℃に加熱し、ろう付温度で３０秒以上保持し、ろう付温度から４００℃までの冷却速度を１０℃／分以上として冷却してもよい。
【００３６】
ろう付に際し、チューブ３及びフィン４を構成するアルミニウム合金のマトリックスの一部がチューブ３に塗布されたろう付用塗膜７の組成物と反応してろうＡｌ−Ｓｉろう、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚｎろうのいずれか１種以上）となって濡れ拡がり、後にこれらのろうが冷却されて第２のフィレット部９が形成され、チューブ３とフィン４とがろう付される。
また、ヘッダーパイプ１、２とチューブ３を構成するアルミニウム合金のマトリックスの一部がチューブ３に塗布されたろう付け用塗膜７の組成物と反応してろうとなって濡れ広がり、後にこれらのろうが冷却されて第１のフィレット部８が形成され、チューブ３とヘッダーパイプ１、２がろう付けされる。
チューブ３の上面と下面ではろう付によってフラックス中のＺｎが拡散してチューブ３の表面側または下面側に溶融拡散層３Ｅが形成され、チューブ表面側または下面側でＺｎの拡散を受けている領域がチューブ３の肉厚方向の内部側（Ｚｎの拡散を受けていない領域）よりも卑になる。ここで、チューブ３の肉厚方向の内部側とは溶融拡散層３Ｅが形成されているチューブ３の表面領域あるいは裏面領域よりチューブ３の肉厚方向に深い領域を示す。また、チューブ３の表面側あるいは裏面側に形成されている溶融拡散層３Ｅの表面電位あるいは裏面電位と前記チューブ３の内部側との電位差は６０ｍＶ以上あることが望ましい。
【００３７】
第２のフィレット部９に含まれるＺｎ量は、ろう付け用塗膜７に含まれるＺｎ量とチューブ３に含まれるＺｎ量に応じて変化し、塗膜７からのＺｎの拡散とチューブ３からのＺｎの拡散に影響を受ける。フィン４にはＺｎが含まれているのでチューブ３より電位は低くなる。
チューブ３の上面または下面とヘッダーパイプ１、２が接近している部分ではろう付け用塗膜７の組成物とヘッダーパイプ１、２を構成するアルミニウム合金のマトリックスの一部とが反応して第１のフィレット部８が形成されている。ヘッダーパイプ１、２に近い位置のチューブ３の表面電位はＺｎの拡散を受けているので第１のフィレット部８の電位より低くなる。例えば、チューブ３の表面側に形成されている融拡散層３Ｅの表面電位は第１のフィレット部８の電位より２０ｍＶ以上卑とされていることが好ましい。
これらの電位関係から、一例として、チューブ３の肉厚方向内部側（溶融拡散層３Ｅを除くチューブ３の内部側）の孔食電位が−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、溶融拡散層３の表面部分の孔食電位が−８７０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥであるならば、第１のフィレット部８の孔食電位は−８４０〜−８５０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ１、２の孔食電位は−７１０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ１、２の表面側の残留したろう付け層表面部分の孔食電位は−７２５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥとなる。また、フィン４の孔食電位は−８４０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥとなる。
【００３８】
このような電位勾配を有した熱交換器１００であるならば、一番卑な部分から腐食が進行する。例えば、図４に示す第１のフィレット部８と第２のフィレット部９の間のチューブ３の表面から腐食が進行するが、ここでは、Ｚｎの拡散により生成された溶融拡散層３Ｅが形成され、チューブ３の肉厚方向の深い部分にはＺｎの拡散がなされていないので、腐食形態は孔食ではなく面食となる。このため、溶融拡散層３Ｅの部分が面食となって腐食してゆく。例えば、一例として第１のフィレット部８と第２のフィレット部９との間の領域及び第２のフィレット部９、９の間の領域が符号ｇで示すように薄く面食されてゆく。
【００３９】
しかし、チューブ３の深い部分の孔食電位は−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥであるので、面食はいずれ停止し、代わりに第１のフィレット部８の腐食が進行し、第１のフィレット部８の腐食が止まるまでチューブ３の腐食は進行しない。チューブ３の表面が腐食された後、チューブ表面近傍の電位バランスを見れば、第１のフィレット部８とチューブ３との電位差が小さいほど短期間で電位が逆転するので、第１のフィレット部８とチューブ３との電位差が大きい方が望ましい。例えば、電位差が２０ｍＶ以上あることが望ましい。
なお、一例として、ヘッダーパイプ１、２の表面に一部残留しているろう材層１３の表面の孔食電位は−７２５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ１、２自体の孔食電位は−７１０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥである。従って、これらの部分の腐食も進行し易いが、ヘッダーパイプ１、２の肉厚は約１.０〜１.２ｍｍであり、チューブ３の肉厚の約０.２〜０.３ｍｍよりも相当厚いので、ヘッダーパイプ１、２において貫通孔は簡単には形成されない。
【００４０】
本実施の形態によれば、ろう付に際して、Ｓｉ粉末の残渣もなく、良好なろう付がなされ、チューブ３とフィン４との間に確実に第２のフィレット部９が形成され、第２のフィレット部９も腐食され難くなる。
得られた熱交換器１００は、チューブ３の上面と下面に適度なＺｎ濃度の溶融拡散層３Ｅが形成されて孔食が防止され、第２のフィレット部９の腐食が抑制され、第２のフィレット部９の脱落が生じ難いので、長期に亘ってチューブ３とフィン４とが確実に接合されたままとなり、良好な熱交換性能が維持される。即ち、チューブ３に孔食が生じ難く、チューブ３自体の耐食性に優れるとともに、第２のフィレット部９の腐食抑制により第２のフィレット部９の脱落を生じ難い熱交換器１００を提供できる。
また、電位差の関係から、第１のフィレット部８の孔食電位よりチューブ３の内部側の電位の方が１０ｍＶ以上貴であることが好ましい。この観点からチューブ３の溶融拡散層表面とチューブ３の肉厚方向内部側の電位差が６０ｍＶ以上あることが望ましい。
【００４１】
以上説明のような電位関係とするためには、ろう付け用塗膜７に含まれているＺｎ量を増減することで実現できる。あるいはろう付け用塗膜７の塗布量の増減で実現できる。
一例として、前記構成の熱交換器１００の場合、Ｚｎフラックスの塗布量５.５ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８００ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８１１ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８０５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９３１ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
【００４２】
Ｚｎフラックスの塗布量８.０ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８１１ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８２５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８１３ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９３８ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
Ｚｎフラックスの塗布量８.５ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８１３ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８３３ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８２０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９４２ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
【００４３】
Ｚｎフラックスの塗布量９.０ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８１８ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８４０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８３０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９４７ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
Ｚｎフラックスの塗布量９.５ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８２３ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８４９ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８４０ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９４８ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
【００４４】
Ｚｎフラックスの塗布量１０.０ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８２１ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８４９ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８３８ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
【００４５】
Ｚｎフラックスの塗布量１２.０ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８３２ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−８６２ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８５１ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９４２ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
Ｚｎフラックスの塗布量１５.０ｇ／ｍ２の場合は、ヘッダーパイプ１、２の外側の孔食電位−７３６ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第１のフィレット部８の孔食電位−８４７ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、ヘッダーパイプ近傍の溶融拡散層３Ｅの表面の孔食電位−９０７ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、フィン間のチューブ表面の孔食電位−８７４ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、チューブ内部の孔食電位−７４５ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ、第２フィレット部の孔食電位−９６３ｍＶ ｖｓ ＳＣＥに調整することができる。
以上説明の如くＺｎフラックス塗布量の調整により各部の電位を調整できる。なお、これらの塗布量と電位の関係はＺｎフラックスに含まれているＺｎ量を調整することで適宜変更可能であり、上述の記載は一例に過ぎない。
【実施例】
【００４６】
Ａｌ合金から押出によりチューブを作製し、Ａｌ合金からフィンを作製した。
チューブ用Ａｌ合金を均質加熱処理後、熱間押出によりチューブ（肉厚ｔ：０．３ｍｍ×幅Ｗ：１８ｍｍ×全体厚Ｔ：１．３ｍｍ、１９穴の扁平状の押出多孔チューブを作製した。
フィン用Ａｌ合金を均質加熱処理後、熱間圧延、冷間圧延することにより、厚さ０．０８ｍｍの板材を得た。この板材をコルゲート加工することにより、フィンを作製した。
次に、チューブの表面に、後に示すろう材組成物をロール塗布し、１５０℃で３分間乾燥させた。
ここで用いたチューブ用Ａｌ合金は、Ｓｉ：０.３５％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０.２５％、Ｍｎ：０．３％、Ｃｕ：０．０５％、残部Ａｌと不可避不純物の組成のＡｌ合金である。
フィン用Ａｌ合金は、Ｓｉ：０.３５％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０.７％、Ｍｎ：１．３％、Ｚｎ：１．５％、Ｃｕ：０．０５％、残部Ａｌと不可避不純物の組成のＡｌ合金である。
ヘッダーパイプを構成するＡｌ合金は、ＪＩＳ３００３合金を用い、このヘッダーパイプの表面にろう材層（ＪＩＳ４０４５合金）を形成したものを用いた。
【００４７】
チューブ表面に塗布するろう材組成物は、Ｓｉ粉末（Ｄ（９９）粒度１５μｍ：Ｄ（９９）は小粒径側からの体積基準の積算粒度分布が９９％となる径である。）、Ｚｎ含有フラックス（ＫＺｎＦ３）及びバインダー（アクリル樹脂）と溶剤（イソプロピルアルコール等のアルコールを含む）からなる塗料である。このろう付組成物塗料として、以下の表１の塗膜組成のものを用いた。
【００４８】
【表１】
2019011922.tif 000003
【００４９】
次に、チューブ、ヘッダーパイプ及びフィンを図３に示すように熱交換器組立体の一部として組み立て、この組立品を加熱炉で６００℃まで加熱して２分間保持し、その後冷却する条件にてろう付を行った。なお、いずれもろう付は、窒素ガス雰囲気の炉中で行った。
ろう付け後のチューブ、ヘッダーパイプ及びフィンからなる熱交換器をＳＷＡＡＴ４０日の腐食試験に供し、試験後に熱交換器の各部に生じた腐食状態を観察した。これらの結果を図５〜図８にまとめて示す。
【００５０】
図５、図６では、ヘッダーパイプおよびチューブの接合部と、ヘッダーパイプ近傍のチューブ表面と、ヘッダーパイプ近傍のチューブＲ部について、Ｚｎ含有フラックス量５.５ｇ／ｍ２、８.０ｇ／ｍ２、８．５ｇ／ｍ２、９．０ｇ/ｍ２、９．５ｇ／ｍ２、１０.０ｇ／ｍ２、１２ｇ／ｍ２、１５ｇ／ｍ２により欄に分けて各々の腐食試験後の断面写真を示す。
図７、図８では、チューブ長さ方向中央部の表面と、チューブ長さ方向中央部に位置するＲ部と、フィンおよびチューブの接合部について、Ｚｎ含有フラックス量５.５ｇ／ｍ２、８.０ｇ／ｍ２、８．５ｇ／ｍ２、９．０ｇ/ｍ２、９．５ｇ／ｍ２、１０.０ｇ／ｍ２、１２ｇ／ｍ２、１５ｇ／ｍ２により欄に分けて各々の腐食試験後の断面写真を示す。
【００５１】
図５、図６に示すように、ヘッダーパイプおよびチューブの接合部と、ヘッダーパイプ近傍のチューブ表面と、ヘッダーパイプ近傍のチューブＲ部について、塗膜組成１、２を用いた試料は腐食生成物の発生により剥離が生じていた。即ち、Ｚｎ含有フラックス量５.５ｇ／ｍ２、８.０ｇ／ｍ２の塗膜では耐食性に問題を生じたが、Ｚｎ含有フラックス量８.５ｇ／ｍ２〜１５.０ｇ／ｍ２の塗膜組成３〜８の試料では耐食性について問題を生じなかった。
また、いずれの試料もヘッダーパイプ近傍のチューブ表面は面食となっているが、ヘッダーパイプ近傍のチューブＲ部においてＺｎ含有フラックス量５.５ｇ／ｍ２の塗膜、８.０ｇ／ｍ２の塗膜では腐食の進行が見られた。
図７、図８に示すように、チューブ表面はＺｎ含有フラックス量の増加とともに明瞭な面食となっており、Ｚｎ含有フラックス量の低い試料であっても腐食深さは小さかった。チューブＲ部について、Ｚｎ含有フラックス量の低い試料に腐食の進行が見られ、フィンおよびチューブの接合部についてもＺｎ含有フラックス量の低い試料に腐食の進行が見られたが、いずれも問題となるほど深い腐食ではなかった。
【００５２】
図５、図６に示すヘッダーパイプとチューブの腐食試験後の接合部断面の写真についてＺｎ含有フラックス量８.０ｇ／ｍ２、８．５ｇ／ｍ２、１０ｇ／ｍ２の断面写真を図９に比較して示す。図９に示すように塗膜組成２の試料においてヘッダーパイプとチューブの接合部において、孔が形成されているので、Ｚｎフラックス量が少ない場合は熱交換器として問題を生じるおそれがある。
図１０に図５、図６に示したヘッダー近傍チューブ表面試料（Ｚｎ含有フラックス量５.５ｇ／ｍ２、８．０ｇ／ｍ２、１０ｇ／ｍ２）の最大腐食深さを示すが、塗膜組成１を用いた試料は最大腐食深さが大きかったが特に問題となる腐食深さではなかった。
【００５３】
なお、図５〜図１０においてチューブ表面あるいはフィン／チューブ接合部と説明記載した断面写真の多くは、冷媒通路３Ｃを内柱３Ｄで仕切る構造の図１１に示す多穴管型のチューブ３において、冷媒通路３Ｃの幅方向中央部に対応するチューブ表面部分をチューブ３の長さ方向に沿う切断面に沿って観察した結果である。ただし、図７の塗膜組成１の場合のチューブ表面とフィン／チューブ接合部と説明記載した断面写真は、図１１に示すチューブ３の内柱３Ｄの１つに沿ってチューブ３の長さ方向に沿う切断面を策定し、その切断面に沿って観察した結果である。
図１１に示すチューブ３の下方に冷媒通路に沿った切断面の観察結果である写真と、内柱に沿った切断面の観察結果である写真を対比して示す。図１１に切断面の位置を明瞭とするために、鎖線で切断位置を示した。図１１に示すように冷媒通路３Ｃに沿った切断面の観察写真は冷媒通路３Ｃの上に薄い肉厚のチューブ上壁を観察することができ、内柱３Ｄに沿った切断面の観察写真は内柱部分の厚い肉厚の切断面を観察することができる。
【００５４】
図１２は各試料の第１のフィレット部（ヘッダーパイプ／チューブのフィレット部）の孔食電位と、ヘッダーパイプ近傍のチューブ表面孔食電位と、フィン間チューブ表面の孔食電位について、Ｚｎ含有フラックス量と孔食電位の関係を示すグラフである。
図１３は第１のフィレット部とチューブ表面の溶融拡散層表面部分の孔食電位を塗膜組成１〜８の試料（Ｚｎ含有フラックス量５．５ｇ／ｍ２、８．０ｇ／ｍ２、８．５ｇ／ｍ２、９．０ｇ／ｍ２、９．５ｇ／ｍ２、１０ｇ／ｍ２、１２．０ｇ／ｍ２、１５ｇ／ｍ２）毎に列記したグラフである。
【００５５】
図１３に示す結果から判るように、第１のフィレット部の孔食電位とチューブに形成されている溶融拡散層表面の電位差を見ると、電位差−１１ｍＶ〜−１４ｍＶの範囲（Ｚｎ含有フラックス量５．５〜８ｇ／ｍ２）ではフィレットが優先腐食し、−２０．０ｍＶ〜−６０ｍＶの範囲（Ｚｎ含有フラックス量８．５〜１５ｇ／ｍ２）ではチューブが優先腐食する。このため、腐食初期にチューブ側を優先的に確実に面食とするためには、電位差を−２０ｍＶ以上、望ましくは−２８ｍＶ以上にすることが重要と判断できる。
【００５６】
図１４は第２のフィレット部の孔食電位を−７８０ｍＶ  ｖｓ ＳＣＥに設定し、フィンの孔食電位を−７９０ｍＶ  ｖｓ ＳＣＥに設定した熱交換器について、ＳＷＡＡＴ４０日の腐食試験に供した場合の結果を示す断面写真である。
図１４に示すように第２のフィレット部とフィンとの間で孔食電位の電位差が１０ｍＶ以上あるならば、第２のフィレット部よりフィンの方が優先的に腐食されることが判る。
このことから、チューブ自体の内部電位を第１のフィレット部より１０ｍＶ以上貴にするならば、第１のフィレット部の方が優先的に腐食されることがわかる。
ここで熱交換器においてヘッダーパイプの肉厚は約１.０〜１.２ｍｍ程度あり、チューブの肉厚が約０.２〜０.３ｍｍであり、約４〜５倍の肉厚を有することを考慮すると、第１にチューブ表面の溶融拡散層を面食させた後、そのままチューブ自体を腐食させるよりも第１のフィレット部を優先的に腐食させた方が貫通孔生成までの時間を稼ぐことができる。このことから、チューブ内部の電位を第１のフィレット部の電位より１０ｍＶ以上貴にすることで、チューブ表面の溶融拡散層の腐食後に第１のフィレット部が腐食するような電位勾配にできることがわかる。
チューブ内部の電位と第１のフィレット部の電位差が１０ｍＶ未満の場合は、第１のフィレット部が優先腐食される可能性が低くなり、溶融拡散層の腐食終了後にチューブ内部の腐食進行と第１のフィレット部の腐食が同時進行し、先にチューブに貫通孔が形成される確率が高くなり、熱交換器としての腐食寿命が短くなる恐れがある。
【００５７】
以下の表２に、先に示した表１の塗膜組成１〜８の塗膜を用いて製造された熱交換器において、チューブ表面電位（溶融拡散層表面電位）と、第１フィレット部電位と、チューブ内部電位（チューブの肉厚において溶融拡散層より深い位置での電位）の測定値を例示するとともに、ヘッダーパイプのフィレット部耐食性とチューブ耐食性について評価した結果を一覧として示す。表１において、Ｎｏ.６の試料は塗膜組成１のＺｎ含有フラックス量を変量した試料であり、Ｎｏ.６はＺｎ含有フラックス層１.０ｇ／ｍ２の試料、Ｎｏ.７はＺｎ含有フラックス層２.０ｇ／ｍ２の試料である。
【００５８】
【表２】
2019011922.tif 000004
【００５９】
表２に示す如くチューブ表面電位を−８４９〜−９０７ｍＶ ｖｓ ＳＣＥの範囲に設定し、第１フィレット部の電位を−８２１〜−８４７ｍＶ ｖｓ ＳＣＥの範囲に設定することにより、耐食性に優れた熱交換器を提供できることがわかる。
特に、試料Ｎｏ.３〜５の熱交換器はチューブ表面電位（溶融拡散層表面の電位）と第１のフィレット部電位との電位差が２８ｍＶ、３０ｍＶ、６０ｍＶであるが、いずれも耐食性に優れた熱交換器を提供できていることがわかる。
【００６０】
図１５は熱交換器を製造する場合に適用する塗膜中のＺｎ含有フラックス量（ｇ／ｍ２）と、チューブ表面に形成される溶融拡散層における表面Ｚｎ濃度（％）と、チューブ表面の孔食電位（ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ）と、チューブ表面と内部の電位差（ｍＶ ｖｓ ＳＣＥ）の関係、並びにＳＷＷＴ４０日試験後のチューブの腐食形態を測定した結果を示す。
図１５に示すようにチューブ表面と内部の電位差を６５ｍＶ以上とすることでチューブ表面を確実に面食にできることがわかる。
即ち、チューブにおいて溶融拡散層表面部分とチューブにおいて溶融拡散層形成領域よりも深い内部側の電位差を６５ｍＶ以上に調整することがチューブ表面の腐食形態を面食とする上で重要であることがわかる。
この試験結果から、チューブにおいて溶融拡散層表面部分とチューブにおいて溶融拡散層形成領域よりも深い内部側の電位差を６０ｍＶ以上とすることが、チューブの腐食形態を面食とするために望ましいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、腐食環境下であってもヘッダーパイプとチューブの接合部分が剥離し難く、チューブの耐食寿命も長い耐食性に優れた熱交換器を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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