(57)【要約】【課題】配管部材にかしめ接合した場合にも、所期の領域を防食可能なアルミニウム合金製コネクタ及び該コネクタを備える熱交換器接続用配管部材、並びにこれらの製造方法を提供する。【解決手段】アルミニウム合金製コネクタを、Ｓｉ：０．２〜０．８％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｚｎ：ｘＺｎ％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金押出材で構成する。ここでｘＺｎは、｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２＋３４｝／３８≦ｘＺｎ≦２．０（配管部材がＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金製の場合）又は｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２＋１６｝／２４≦ｘＺｎ≦２．０（配管部材がＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金製の場合）を満たす。ただし、式中、Ｘは、かしめ接合されたコネクタから防食を要する領域の長さ方向端部までの距離（ｍｍ）、ｒは、配管部材の外径に対応する半径（ｍｍ）である。【選択図】  図４
2019011495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器に配管部材を接続するためのアルミニウム合金製コネクタであって、
該コネクタは、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金製の配管部材に対して、該配管部材における防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置にかしめ接合されるものであり、
前記コネクタは、Ｓｉ：０．２〜０．８％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｚｎ：ｘＺｎ％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金押出材であり、
前記ｘＺｎが、以下の関係式、
｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２＋３４｝／３８≦ｘＺｎ≦２．０
を満たすことを特徴とするアルミニウム合金製コネクタ。
【請求項２】
熱交換器に配管部材を接続するためのアルミニウム合金製コネクタであって、
該コネクタは、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金製の配管部材に対して、該配管部材における防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置にかしめ接合されるものであり、
前記コネクタは、Ｓｉ：０．２〜０．８％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｚｎ：ｘＺｎ％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金押出材であり、
前記ｘＺｎが、以下の関係式、
｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２＋１６｝／２４≦ｘＺｎ≦２．０
を満たすことを特徴とするアルミニウム合金製コネクタ。
【請求項３】
熱交換器接続用配管部材であって、
該配管部材は、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金製であり、
防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置に、請求項１に記載のアルミニウム合金製コネクタがかしめ接合されていることを特徴とする熱交換器接続用配管部材。
【請求項４】
熱交換器接続用配管部材であって、
該配管部材は、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金製であり、
防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置に、請求項２に記載のアルミニウム合金製コネクタがかしめ接合されていることを特徴とする熱交換器接続用配管部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器に配管部材を接続するためのアルミニウム合金製コネクタ及び該コネクタを備える熱交換器接続用配管部材、並びにこれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、熱交換器に配管部材を接続するためのコネクタには、犠牲陽極特性を有するアルミニウム合金が用いられてきた。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｓｉ：０．２〜０．８％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｚｎ：１．０〜３．５％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％を含有し、残部Ａｌと不可避的不純物からなる押出性及び犠牲陽極特性に優れた熱交換器に配管部材を接続するためのコネクタ用アルミニウム合金押出材が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、質量％で、Ｚｎ：２〜１０％、Ｓｉ：２〜７％を必須元素とし、さらにＦｅ：０．５〜１．５％及び／又はＭｎ：０．１〜１．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるコネクター用アルミニウム・ダイカスト合金が記載されている。
【０００５】
前記コネクタを配管部材に接続する方法として、従来は、ろう付けが用いられてきた。しかし、ろう付けは、接合の信頼性は高いものの接合コストが高いため、近時は、接合コスト抑制のため、ろう付けに代えて機械的なかしめ接合が主流になりつつある（特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５６３５８０６号公報
【特許文献２】特開２００７―９２１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、コネクタをかしめ接合した配管部材では、耐食性試験において、同じ材質のコネクタと配管部材とをろう付けした場合には問題とならなかった配管部材の腐食が確認された。
熱交換器における配管部材の腐食は、貫通孔又はクラックの形成につながり、配管内を流れる流体の漏出を引き起こす恐れがあるため、避ける必要がある。
そこで、本発明は、配管部材にかしめ接合した場合にも、所期の領域を防食可能なアルミニウム合金製コネクタ及び該コネクタを備える熱交換器接続用配管部材、並びにこれらの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、コネクタをかしめ接合した配管部材における腐食の発生原因を調査・検討したところ、コネクタを形成するアルミニウム合金中のＺｎ含有量と、該コネクタの接合によって防食される領域の面積（又は防食される箇所の該コネクタからの距離）との間には相関があること、該防食される面積又は距離は、コネクタからの単純な距離によって決まるのではなく、コネクタと配管部材とが接触している箇所からの距離によって決まること、及びかしめ接合の場合には、コネクタと配管部材との接触態様が点接触に近くなるため、ろう付けに比べて防食される面積又は距離が小さくなること、を見出した。そして、該知見に基づいて、配管部材におけるコネクタの接合位置に応じてアルミニウム合金中のＺｎ含有量を最適化することで、前記課題を解決できることを知得し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
（１）熱交換器に配管部材を接続するためのアルミニウム合金製コネクタであって、該コネクタは、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金製の配管部材に対して、該配管部材における防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置にかしめ接合されるものであり、前記コネクタは、Ｓｉ：０．２〜０．８％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｚｎ：ｘＺｎ％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金押出材であり、前記ｘＺｎが、以下の関係式、｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２＋３４｝／３８≦ｘＺｎ≦２．０を満たすことを特徴とするアルミニウム合金製コネクタ。
（２）熱交換器に配管部材を接続するためのアルミニウム合金製コネクタであって、該コネクタは、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金製の配管部材に対して、該配管部材における防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置にかしめ接合されるものであり、前記コネクタは、Ｓｉ：０．２〜０．８％（質量％、以下同じ）、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｚｎ：ｘＺｎ％、Ｔｉ：０．００１〜０．２％を含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金押出材であり、前記ｘＺｎが、以下の関係式、｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２＋１６｝／２４≦ｘＺｎ≦２．０を満たすことを特徴とするアルミニウム合金製コネクタ。
（３）熱交換器接続用配管部材であって、該配管部材は、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミニウム合金製であり、防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置に、前記（１）のアルミニウム合金製コネクタがかしめ接合されていることを特徴とする熱交換器接続用配管部材。
（４）熱交換器接続用配管部材であって、該配管部材は、外径に対応する半径がｒ（ｍｍ）であるＡｌ−Ｍｎ系アルミニウム合金製であり、防食を要する領域の長さ方向端部から距離Ｘ（ｍｍ）だけ離れた位置に、前記（２）に記載のアルミニウム合金製コネクタがかしめ接合されていることを特徴とする熱交換器接続用配管部材。
なお、上記課題を解決するために、前記（１）若しくは前記（２）に記載のアルミニウム合金製コネクタ、又は前記（３）若しくは前記（４）に記載の熱交換器接続用配管部材の製造方法を採用することもできる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱交換器接続用配管部材へのかしめ接合によって、該配管部材の所期の領域を防食可能なアルミニウム合金製コネクタ、及び該コネクタのかしめ接合によって防食された熱交換器接続用配管部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るコネクタの模式図
【図２】熱交換器接続用配管部材における防食を要する領域を説明する模式図
【図３】コネクタを配管部材にろう付けした場合の接触態様を示す模式図（（ａ）：配管部材の軸方向から見た図、（ｂ）：斜視図）
【図４】コネクタを配管部材にかしめ接合した場合の、各部材の位置関係を示す模式図
【図５】平均防食距離の算出方法を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」と記載する）を説明するが、本発明は該実施形態に限定されるものではない。また、以下に述べる作用機構については推定を含んでおり、その正否は、本発明を制限するものではない。
以下、本明細書においては、特に断らない限り、「％」は「質量％」を意味する。
【００１３】
［コネクタ用アルミニウム合金の組成］
本実施形態のコネクタは、アルミニウム合金の押出加工により製造される。このため、コネクタ材料であるアルミニウム合金には、強度等の機械的特性や犠牲陽極特性に加えて、高い押出性も要求される。本実施形態におけるアルミニウム合金の組成は、前記要求を鑑みて特定されたものである。以下に、本実施形態のコネクタ用アルミニウム合金の成分元素の添加理由及び添加量について説明する。
【００１４】
＜Ｓｉについて＞
Ｓｉは、Ｍｇと反応してＭｇ２Ｓｉ化合物を形成し、熱間成形、すなわち押出成形後の人工時効処理において強度を増大させたり、ＭｎやＦｅとともにＡｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系またはＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ系の微細な金属間化合物を形成したりする元素である。Ｓｉの含有量は、０．２〜０．８％である。含有量が少なすぎると、上述した作用効果が不十分となるおそれがあり、含有量が多すぎると、過度の時効硬化によって高温での成形性が低下し、押出性が低下するおそれがある。
【００１５】
＜Ｍｇについて＞
Ｍｇは、上述したように、Ｓｉと反応してＭｇ２Ｓｉ化合物を形成することで、押出成形後の人工時効処理において強度を増大させたり、アルミニウム母相中に固溶して固溶強化により強度を向上させたりする効果がある。Ｍｇの含有量は、０．４５〜０．９％である。含有量が少なすぎると、上述した作用効果が不十分となるおそれがあり、含有量が多すぎると、過度の時効硬化によって高温での成形性が低下し、押出性が低下するおそれがある。
【００１６】
＜Ｚｎについて＞
Ｚｎは、本実施形態のコネクタ用アルミニウム合金において特に重要な役割を担うものであって、コネクタの電位を、該コネクタをかしめ接合する配管部材に対して卑にする効果を持つ元素である。Ｚｎ含有量の下限値は、後述する式で決まる値であり、上限値は２．０％である。Ｚｎ含有量を前記範囲とすることで、配管部材に使用されるＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（例えば、ＪＩＳ６０６３合金）あるいはＡｌ−Ｍｎ系合金（例えば、ＪＩＳ３００３合金あるいはＪＩＳ３００４合金）に対して、コネクタの電位を卑にすることができ、犠牲陽極特性によって該配管部材の所期の領域を防食することが可能となる。
Ｚｎ含有量が少なすぎると、コネクタ用アルミニウム合金押出材の電位を、配管部材に対して十分に卑にすることができず、十分な犠牲陽極特性を得ることができないおそれがある。他方、Ｚｎ含有量が多すぎると、粒界腐食が発生するおそれがある。
なお、犠牲陽極効果を考慮した場合、Ｚｎ含有量は、１．５％以上とすることが好ましい。
【００１７】
＜Ｔｉについて＞
Ｔｉは、アルミニウム合金の鋳塊組織を微細化する作用を有するとともに、固溶強化により強度を向上させ、また耐食性を向上する機能を有している。Ｔｉの含有量は、０．００１〜０．２％であり、より好ましくは、０．０１〜０．０５％である。含有量が少なすぎると、上述した作用効果が不十分となるおそれがあり、含有量が多すぎると、粗大な金属間化合物の形成により加工性が低下するおそれがある。
【００１８】
＜不可避的不純物＞
不可避的不純物は、アルミニウム合金を鋳造する際に、地金、添加元素合金等様々な経路から混入する。特にＦｅはアルミニウム地金中に最も多く含まれる元素であり、０．３５％を超えると、鋳造時にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系の晶出物が形成され、加工性が低下するおそれがある。したがって、Ｆｅの含有量は０．３５％以下とする。その他の不可避的不純物は、単体で０．０５％以下、総量で０．１５％以下であれば、合金特性に対する影響が小さいため、含有しても良い。
【００１９】
［コネクタの形状］
本実施形態におけるコネクタ１０は、図１に示すように、前方後円墳型を呈しており、方形部１１には、固定手段としてのボルトを挿入するための第１の貫通孔１３が形成されており、円形部１２には、所定の配管部材を挿入するための第２の貫通孔１４が形成されている。なお、図１では、第２の貫通孔１４の形状として、内壁に２対の凸部が相対向するように形成された形状が示されているが、第２の貫通孔の形状はこれに限定されず、前記凸部を有さない形状であってもよい。
【００２０】
［コネクタの製造方法］
前記形状を有するコネクタは、以下の方法によって製造することができる。
【００２１】
＜溶解、鋳造、均質化熱処理＞
上述した組成範囲内に溶解調整されたアルミニウム合金溶湯を、連続鋳造圧延法、半連続鋳造法（ＤＣ鋳造法）等の通常の溶解鋳造法を適宜選択して鋳造する。次いで、前記鋳造されたＡｌ合金鋳塊に均質化熱処理を施す。均質化熱処理の温度としては、常法通り、５００℃以上で融点未満の温度が適宜選択される。
【００２２】
＜溶体化処理及び／又は焼入れ処理＞
本実施形態においては、必要に応じて溶体化処理及び／又は焼入れ処理を行うことができる。溶体化処理及び／又は焼入れ処理を行なうと、粗大なＭｇ２Ｓｉ金属間化合物を十分に固溶させることができる。溶体化処理後に、この粗大なＭｇ２Ｓｉ金属間化合物が固溶していない場合、人工時効処理後の強度低下の原因となる。前記溶体化処理は、５００〜５６０℃の温度範囲で行うことが好ましい。
【００２３】
溶体化処理に続く焼入れ処理では、冷却速度が遅いと、粒界上にＳｉ、Ｍｇ２Ｓｉ等が析出しやすくなる。粒界析出物は、成形時の割れの起点となり易いため、成形不良の原因となる。高い冷却速度を確保するために、焼入れ処理は、ファン等を使用した空冷、又はミスト、スプレー若しくは浸漬等による水冷を採用し、冷却速度を１０℃／秒以上とすることが好ましい。
【００２４】
＜押出加工＞
上述のようにＡｌ合金鋳塊を得た後、この鋳塊に対して押出加工を行い、目的とする形状及び寸法の押出材（本実施形態では、コネクタ）を得る。Ａｌ合金鋳塊に対する押出加工は、例えばポートホール法やマンドレル法などの方法を用いて行うことができる。
【００２５】
［配管部材］
前記コネクタと接合される配管部材としては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金又はＡｌ−Ｍｎ系合金等のアルミニウム合金製の部材が好適に用いられる。Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金の中では、ＪＩＳ６０６３合金（Ｓｉ：０．２０〜０．６％、Ｆｅ：０．３５％以下、Ｃｕ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以下、Ｍｇ：０．４５〜０．９％、Ｃｒ：０．１０％以下、Ｚｎ：０．１０％以下、Ｔｉ：０．１０％以下を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなる）がより好ましく、Ａｌ−Ｍｎ系合金の中では、ＪＩＳ３００３合金（Ｓｉ：０．６％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ：０．０５〜０．２０％、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｚｎ：０．１０％以下を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなる）又はＪＩＳ３００４合金（Ｓｉ：０．３０％以下、Ｆｅ：０．７％以下、Ｃｕ０．２５％以下、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｍｇ：０．８〜１．３％、Ｚｎ：０．２５％以下を含有し、残部がＡｌと不可避的不純物からなる）がより好ましい。
配管部材の形状及び寸法については、熱交換器の仕様に応じて適宜設定すればよい。
【００２６】
上述したとおり、前記配管部材にとって、腐食は避けるべきものである。特に、他の部材と接続する部分近傍は、該他の部材との接触によって応力がかかる箇所であるため、腐食を避ける必要がある。
本実施形態では、前記配管部材における、特に腐食を避ける必要がある箇所を、防食を要する領域と呼ぶ。前記防食を要する領域とは、具体的には、図２に示すように、コネクタ１０の接合箇所から、端部２１側に位置する他の部材３０と接触する箇所までの領域２２（図中の着色部分）をいう。また、前記防食を要する領域の長さ方向端部とは、該防食を要する領域のうち、前記コネクタ１０と反対側（前記他の部材３０側）の端部２３をいう（図２参照）。
【００２７】
［コネクタと配管部材との接合方法］
図１に示す前記コネクタ１０を配管部材にかしめ接合する際には、前記第２の貫通孔１４に対して前記配管部材を所定位置まで挿入した後、前記コネクタ１０をかしめることで配管部材に固定する。
【００２８】
［アルミニウム合金中のＺｎ含有量と防食可能な距離との関係］
従来、配管部材の防食の可否は、コネクタと配管部材との電位差、すなわち両者の材質のみによって決まる事項であり、コネクタの電位が配管部材に対してある程度以上卑となるように両者の材質を決定すれば、コネクタを配管部材に接合するだけで、その接合方法によらず、必要な領域全体を防食できると考えられていた。
しかし、上述したとおり、同じ材質のコネクタ及び配管部材を使用した場合でも、ろう付けによる接合では腐食が発生せず、かしめ接合では腐食が発生する場合があることが確認された。
【００２９】
本発明者は、かしめ接合における腐食発生の原因を調査する中で、コネクタのアルミニウム合金組成と該コネクタをかしめ接合した配管部材における腐食発生の有無との関係を調査・検討したところ、Ｚｎ含有量の比較的少ないアルミニウム合金で製造されたコネクタを接合した配管部材において、該コネクタから離れた位置に腐食が発生すること、そして前記Ｚｎ含有量が少ないほど、よりコネクタに近い位置に腐食が発生すること、を見出した。該事実からは、コネクタの犠牲陽極特性が及ぶ距離には限りがあること、及び該距離は、コネクタを形成するアルミニウム合金のＺｎ含有量と正の相関があること、が推定される。
【００３０】
更に詳細な調査により、コネクタからの長さ方向距離が等しい複数箇所について腐食の有無を比較したところ、コネクタと配管部材との接触箇所に近い位置には腐食は確認されず、該接触箇所から離れた位置に腐食が見られた。該事実からは、コネクタの接合によって防食可能な領域は、コネクタからの単純な距離によって決まるのではなく、コネクタと配管部材とが接触している箇所からの距離によって決まると推定される。
【００３１】
従来技術のように、コネクタを配管部材にろう付けした場合、図３（ａ）に示すように、コネクタ１０及び配管部材２０は、該配管部材２０の全周に亘って接することとなる。この場合、前記配管部材２０の外周面上に位置する任意の一点から前記コネクタ１０と前記配管部材２０との接触箇所までの、前記配管部材２０表面を通る最短距離Ｒは、該任意の一点から該コネクタ１０までの最短距離Ｘに常に一致する（図３（ｂ））。したがって、防食しようとする箇所から前記コネクタ１０までの最短距離Ｘを、該コネクタ１０の犠牲陽極特性が及ぶ距離（以下、「防食可能距離」と記載する）以下に設定しさえすれば、当該箇所は防食されることとなる。そうすると、前記配管部材２０において、防食を要する領域全体に犠牲陽極特性を及ぼすためには、該領域の長さ方向端部から前記コネクタ１０までの最短距離Ｘが防食可能距離以下となる位置に、前記コネクタ１０を接合すればよい。
【００３２】
他方、本実施形態のように、コネクタを配管部材にかしめ接合した場合、図４に示すように、コネクタ１０及び配管部材２０は、該コネクタ１０の第２の貫通孔１４の一部においてのみ接することとなる（図中では、この接触部分を４１としている）。この場合、前記配管部材２０の外周面上に位置する任意の一点から前記コネクタ１０と前記配管部材２０との接触箇所までの、前記配管部材２０表面を通る最短距離Ｒが、該任意の一点から該コネクタ１０までの最短距離Ｘよりも大きくなることがある。したがって、防食しようとする箇所から前記コネクタ１０までの最短距離Ｘを防食可能距離以下に設定した場合でも、該コネクタ１０と前記配管部材２０との接触箇所までの該配管部材２０表面を通る最短距離Ｒが、防食可能距離よりも長い場合には、当該箇所を防食することはできず、腐食が発生することとなる。そうすると、前記配管部材２０において、防食を要する領域全体に犠牲陽極特性を及ぼすためには、該領域の長さ方向端部に位置するあらゆる点から前記コネクタ１０と前記配管部材２０との接触箇所４１までの該配管部材２０表面を通る最短距離Ｒが、全て防食可能距離以下となる位置に前記コネクタ１０を接合する必要がある。
【００３３】
［アルミニウム合金中のＺｎ含有量の最適化］
前述のとおり、配管部材の所期の領域を防食するために、コネクタの接合位置を最適化することは、技術的には可能である。しかし、熱交換器接続用配管部材では、コネクタの接合位置及び防食を要する領域があらかじめ決められていることが多い。そこで、このような場合に配管部材の所期の領域を防食するために、上述した知見に基づいて、コネクタを形成するアルミニウム合金中のＺｎ含有量を最適化する方法について説明する。
【００３４】
コネクタを配管部材にかしめ接合する場合、図４に示すように、最低でも、コネクタ１０と配管部材２０とが対向する２点で接する必要があり、この接触態様が、前記配管部材２０の防食上最も不利となる。したがって、この接触態様において、前記コネクタ１０からの最短距離Ｘが等しい箇所のうち、該コネクタ１０と前記配管部材２０との接触箇所４１からの、該配管部材２０表面を通る最短距離Ｒが最も大きい箇所４２を防食することを考える。
【００３５】
前記配管部材２０の外径に対応する半径をｒ（ｍｍ）、前記コネクタ１０から前記防食しようとする箇所４２までの最短距離をＸ（ｍｍ）、前記接触箇所４１から前記防食しようとする箇所４２までの、前記配管部材２０表面を通る最短距離をＲ（ｍｍ）とし、該Ｒを直線距離と仮定した場合、ピタゴラスの定理より、前記Ｒは近似的に、
Ｒ＝（Ｘ２＋２ｒ２）１／２                （式１）
と表せる。
【００３６】
他方、コネクタ１０の防食可能距離ｙ（ｍｍ）がアルミニウム合金中のＺｎ含有量ｘＺｎに比例すると仮定した場合、該防食可能距離ｙは、
ｙ＝ａｘＺｎ＋ｂ（ただし、ａ、ｂは定数）                （式２）
と表せる。
【００３７】
ここで、前記定数ａ及びｂは、以下の方法で算出可能である。
Ｚｎ含有量ｘＺｎが異なる複数のコネクタ用アルミニウム合金材を準備し、これらを、配管部材と同じ組成を有し、面積が該合金材よりも十分に大きい板材の中央に配置してＣＡＳＳ試験に供する。試験後に、腐食が観察されない領域の面積を画像処理等によって測定し、該面積を有する円の半径（円相当径）を算出する。また、同様の方法で、前記コネクタ用アルミニウム合金材が前記板材に接触していた部分の面積を測定し、該面積を有する円の半径（円相当径）を算出する。そして、前記各円相当径の差を平均防食距離として算出する（図５参照）。算出された平均防食距離を、前記合金材中のＺｎ含有量に対してプロットし、近似直線の傾き及び切片を最小自乗法により求めることで、定数ａ及びｂを算出する。
【００３８】
防食のためには、前記接触箇所４１から前記防食しようとする箇所４２までの前記配管部材２０表面を通る最短距離Ｒが、防食可能距離ｙ以下である必要があるから、前記（式１）及び（式２）より、
（Ｘ２＋２ｒ２）１／２≦ａｘＺｎ＋ｂ                （式３）
を満たすこととなる。
この式を変形して、コネクタ１０から距離Ｘにある箇所を防食するためのアルミニウム合金中のＺｎ含有量ｘＺｎを、
ｘＺｎ≧｛（Ｘ２＋２ｒ２）１／２−ｂ｝／ａ                （式４）
と決定する。
【００３９】
前述した方法によって、コネクタ１０を形成するアルミニウム合金のＺｎ含有量を決定することで、コネクタ１０の接合位置を変更することなく、防食を要する領域全体に犠牲陽極特性を及ぼすことができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例をもって本実施形態をさらに具体的に説明する。なお、この実施例は、あくまで本実施形態の効果を説明するための例であり、本実施形態及びこれを含む本発明の技術的範囲は、この実施例により制限されない。
【００４１】
［ＪＩＳ６０６３合金に対する定数ａ及びｂの決定］
（参考例１〜３）
表１に示す組成の合金を、半連続鋳造法により作製し、その後５６５℃にて４時間の均質化処理を行った。このビレットを５００℃に加熱し、ポートホール押出により押出速度５ｍ／分にて押出し、図１に示す形状のコネクタ１０を作製した。
【００４２】
【表１】
2019011495.tif 000003
【００４３】
前記各コネクタを、ＪＩＳ６０６３合金製の板（１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍ）に樹脂製のネジで固定して試験体とし、該試験体に３００時間のＣＡＳＳ試験を実施した。試験終了後、上述した方法で各試験体の平均防食距離を算出し、該平均防食距離とコネクタ合金のＺｎ含有量との関係から、上記（式４）の定数ａ及びｂを算出したところ、ａ＝３８、ｂ＝−３４が得られた。
【００４４】
［ＪＩＳ３００４合金に対する定数ａ及びｂの決定］
（参考例４〜６）
コネクタを固定する合金板をＪＩＳ３００４合金製とした以外は、参考例１〜３と同様にして、定数ａ及びｂを算出した。その結果、ａ＝２４、ｂ＝−１６が得られた。
【００４５】
［防食可能距離の確認］
（実施例１、２）
上記参考例２、３で作製したコネクタをそれぞれ、ＪＩＳ６０６３合金製配管部材（外径２０ｍｍ）の端部からの距離が１０ｍｍの位置にかしめ接合して試験体とし、該試験体に３００時間のＣＡＳＳ試験を実施した。試験終了後、各試験体を目視観察したところ、配管部材に腐食の発生は確認されなかった。
【００４６】
（比較例１）
コネクタとして上記参考例１で作製したものを用いた以外は実施例１と同様にして、比較例１に係る試験体の作製及び耐食性試験を行った。試験終了後、試験体を目視観察したところ、配管部材の端部に腐食が確認された。
【００４７】
実施例１、２及び比較例１においては、配管部材の端部を防食するために必要なコネクタ中のＺｎ含有量は、上記（式４）及び上記参考例１〜３にて算出された定数ａ及びｂの値から、約１．４％と算出される。したがって、これよりもＺｎ含有量の多いコネクタを用いた実施例１、２では、配管部材の腐食は確認されなかったのに対し、これよりもＺｎ含有量の少ないコネクタを用いた比較例１では、配管部材の端部まで防食することができず、腐食が発生したものと解される。
【００４８】
（実施例３、４）
配管部材としてＪＩＳ３００４合金製のものを用いた以外は実施例１、２と同様にして、実施例３、４に係る試験体の作製及び耐食性試験を行った。試験終了後、試験体を目視観察したところ、配管部材に腐食の発生は確認されなかった。
【００４９】
（比較例２）
コネクタとして上記参考例１で作製したものを用いた以外は実施例３と同様にして、比較例２に係る試験体の作製及び耐食性試験を行った。試験終了後、試験体を目視観察したところ、配管部材の端部に腐食が確認された。
【００５０】
実施例３、４及び比較例２においては、配管部材の端部を防食するために必要なコネクタ中のＺｎ含有量は、上記（式４）及び上記参考例４〜６にて算出された定数ａ及びｂの値から、約１．４％と算出される。したがって、これよりもＺｎ含有量の多いコネクタを用いた実施例３、４では、配管部材の腐食は確認されなかったのに対し、これよりもＺｎ含有量の少ないコネクタを用いた比較例２では、配管部材の端部まで防食することができず、腐食が発生したものと解される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明によれば、熱交換器接続用配管部材にコネクタを接合する際に、接合コストの低いかしめ接合を採用しても、コネクタの接合位置を変更することなく配管部材の所期の領域を防食することができるため、熱交換器接続用配管部材の製造コストを低減しつつ信頼性を向上できる点で有用である。
【符号の説明】
【００５２】
１０  コネクタ
１１  方形部
１２  円形部
１３  第１の貫通孔
１４  第２の貫通孔
２０  配管部材
２１  端部
３０  他の部材
【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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