JP2019015492A - 熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブの内側におけるろう接を、フラックスを塗布することなく行う構成としながらも、接合不良の生じることの無い熱交換器を提供する。【解決手段】熱交換器１０は、熱媒体の通る流路ＦＰが内側に形成されたチューブ３００と、チューブ３００の内面にろう接された状態で、流路ＦＰに配置されたインナーフィン３２０と、を備える。チューブ３００とインナーフィン３２０とのうち少なくとも一方は、板状の心材層３２１と、心材層３２１の表面を覆うように形成されたろう材層３２２と、を有している。心材層３２１は、マグネシウムの含有量が０．１重量％以上０．３重量％未満のアルミニウム合金により形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は熱交換器に関する。

例えば車両用のラジエータとして用いられる熱交換器では、複数のチューブがタンクに接続されており、それぞれのチューブの内側にはインナーフィンが配置されている。熱交換器における熱交換が行われているときには、タンクからそれぞれのチューブに冷却水が供給される。それぞれのチューブでは、内側を通る冷却水と、外側を通る空気との間で熱交換が行われる。このような構成の熱交換器は、金属からなる複数の部材（例えば上記のチューブやインナーフィン等）が互いにろう接された構成となっている。

一般に、金属からなる部材同士をろう接する際には、部材の表面に形成された酸化被膜を予め除去するために、フラックスの塗布が行われる。しかしながら、熱交換器の用途によっては、チューブの内側にフラックスが残留してしまうことが好ましくない場合がある。

例えば、燃料電池システムにおいて冷却水の温度を下げるために用いられる熱交換器では、チューブの内側にフラックスが残留していると、循環する冷却水に当該フラックスが溶出し、冷却水の電気抵抗が低下してしまうことがある。燃料電池システムでは、高電圧のセルスタックにも冷却水が供給される。このため、フラックスの溶出に伴って冷却水の電気抵抗が低下すると、冷却水を介した漏電等の不具合が生じてしまう可能性がある。

尚、燃料電池システムには、循環する冷却水の純度を高めるためにイオン交換樹脂が設けられるのが一般的である。しかしながら、上記のように冷却水にフラックスが溶出してしまうと、これによりイオン交換樹脂の交換頻度が高くなってしまうという問題も生じ得る。

そこで、下記特許文献１に記載の燃料電池システム用ラジエータでは、ろう接の完了後において内部の洗浄を行い、チューブの内側に残留したフラックスを予め除去しておくこととしている。

特開２００５−２０３２０１号公報

しかしながら、フラックスを完全に除去するための洗浄には時間と手間がかかってしまうので、コストの上昇、及び生産性の低下という問題が生じてしまう。一方、チューブの内側におけるろう接を、従来通りの構成においてフラックス用いることなく行った場合には、一部における接合不良が生じてしまう可能性もある。

本開示は、チューブの内側におけるろう接を、フラックス用いることなく行う構成としながらも、接合不良の生じることの無い熱交換器を提供することを目的とする。

本開示に係る熱交換器（１０）は、熱媒体の通る流路（ＦＰ）が内側に形成されたチューブ（３００）と、チューブの内面にろう接された状態で、流路に配置されたインナーフィン（３２０）と、を備える。チューブとインナーフィンとのうち少なくとも一方は、板状の心材層（３２１，３０１）と、心材層の表面を覆うように形成されたろう材層（３２２，３２３，３０２，３０３）と、を有している。心材層は、マグネシウムの含有量が０．１重量％以上０．３重量％未満のアルミニウム合金により形成されている。

以上のような熱交換器では、心材層として０．１重量％以上のマグネシウムを含有させたアルミニウム合金を用いている。このような構成においては、部材の表面に形成された酸化被膜がマグネシウムによって除去される。このため、少なくともチューブとインナーフィンとの接合部分（つまりチューブの内側）においては、フラックスを用いなくても良好な接合を行うことができる。

ただし、発明者らが検討したところによれば、心材層におけるマグネシウムの含有量が０．３重量％を超えた場合には、上記のように酸化被膜を除去するマグネシウムの効果が低減されてしまうことが判明している。これは、０．３重量％を超えて余剰となったマグネシウムが、その周囲に存在するフラックスと反応してしまうためと考えられる。このため、心材層におけるマグネシウムの含有量は、上記のように０．１重量％以上であり且つ０．３重量％未満であることが好ましい。

本開示によれば、チューブの内側におけるろう接を、フラックスを塗布することなく行う構成としながらも、接合不良の生じることの無い熱交換器が提供される。

図１は、第１実施形態に係る熱交換器の全体構成を示す図である。 図２は、図１の熱交換器が備えるチューブの内部構成を示す断面図である。 図３は、図１の熱交換器が備えるインナーフィンの構成を示す断面図である。 図４は、図１の熱交換器のうち、チューブとタンクとの接合部分における構成を示す断面図である。 図５は、図４のチューブに拡大部を形成する方法を説明するための図である。 図６は、第２実施形態に係るチューブの構成を示す断面図である。 図７は、心材層の材料及びろう材層の材料と、接合率との関係を示す図である。 図８は、心材層の材料及びろう材層の材料と、接合率との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る熱交換器１０は、不図示の燃料電池車両に搭載されるラジエータとして構成されている。熱交換器１０は、燃料電池車両が備える不図示のセルスタックを通り高温となった冷却水を、空気との熱交換によって冷却するためのものである。このように、本実施形態では、熱交換器１０を通る熱媒体として冷却水が用いられる。

図１に示されるように、熱交換器１０は、一対のタンク１００、２００と、チューブ３００と、アウターフィン４００と、一対のサイドプレート５１０、５２０とを備えている。

タンク１００は、外部から熱交換器１０に供給された冷却水を内部に貯留し、当該冷却水を後述のチューブ３００に供給するための容器である。タンク１００は、細長い棒状の容器として形成されている。タンク１００は、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。

タンク１００は、タンクプレート１１０と、ヘッダプレート１２０とを有している。タンクプレート１１０は、樹脂によって形成された容器であって、その一方側（図１では右側）の部分が開放された形状となっている。当該部分は、次に述べるヘッダプレート１２０によって塞がれている。

ヘッダプレート１２０は、タンクプレート１１０のうち上記のように開放された部分を覆う板状の部材である。ヘッダプレート１２０は金属によって形成されている。ヘッダプレート１２０は、その一部が加締められることにより、タンクプレート１１０に対して固定されている。ヘッダプレート１２０とタンクプレート１１０との間には、樹脂によって形成された不図示のシール部材が挟み込まれている。これにより、タンク１００の外側に冷却水が漏出してしまうことが防止されている。

タンク１００のタンクプレート１１０には供給ポート１０１が形成されている。供給ポート１０１は、熱交換器１０の外部から供給される冷却水の入口となる部分であって、タンクプレート１１０のうち下方側部分に形成されている。

タンク２００は、タンク１００と略同一形状の容器である。タンク２００は、タンク１００から後述のチューブ３００を通って来た冷却水を受け入れて、当該冷却水を外部に向けて排出するためのものである。タンク２００は、タンク１００と同様に、その長手方向を上下方向に沿わせた状態で配置されている。

タンク２００は、タンクプレート２１０と、ヘッダプレート２２０とを有している。タンクプレート２１０は、樹脂によって形成された容器であって、その一方側（図１では左側）の部分が開放された形状となっている。当該部分は、次に述べるヘッダプレート２２０によって塞がれている。

ヘッダプレート２２０は、タンクプレート２１０のうち上記のように開放された部分を覆う板状の部材である。ヘッダプレート２２０は金属によって形成されている。ヘッダプレート２２０は、その一部が加締められることにより、タンクプレート２１０に対して固定されている。ヘッダプレート２２０とタンクプレート２１０との間には、樹脂によって形成された不図示のシール部材が挟み込まれている。これにより、タンク２００の外側に冷却水が漏出してしまうことが防止されている。

タンク２００のタンクプレート２１０には排出ポート２０１が形成されている。排出ポート２０１は、熱交換器１０から外部に排出される冷却水の出口となる部分であって、タンクプレート２１０のうち上方側部分に形成されている。

チューブ３００は、扁平形状の断面を有する細長い配管であって、熱交換器１０に複数備えられている。それぞれのチューブ３００はアルミニウム合金によって形成されている。チューブ３００の内側には、その長手方向に沿った流路ＦＰ（図２を参照）が形成されている。

それぞれのチューブ３００は互いに平行となっており、上下方向に沿って並ぶように積層されている。以下では、チューブ３００が積層されている方向のことを「積層方向」とも称する。

それぞれのチューブ３００は、その一端がタンク１００に接続されており、その他端がタンク２００に接続されている。このような構成により、タンク１００の内部に形成された空間と、タンク２００の内部に形成された空間とは、それぞれのチューブ３００の流路ＦＰによって連通されている。

アウターフィン４００は、金属板を波状に折り曲げることによって形成されたコルゲートフィンである。アウターフィン４００はアルミニウム合金によって形成されている。アウターフィン４００は複数設けられており、それぞれのチューブ３００の間に配置されている。波状に形成されたアウターフィン４００のそれぞれの頂部は、その上下両側に配置された一対のチューブ３００のそれぞれに対して当接しており、且つろう接されている。

熱交換器１０のうち、複数のチューブ３００及びアウターフィン４００が積層されている部分は、空気と冷却水との間で熱交換が行われる部分である。以下では、当該部分のことを「コア部ＣＲ」とも称する。

サイドプレート５１０、５２０は、いずれも、金属板を曲げ加工することによって形成された板状部材である。サイドプレート５１０、５２０は、コア部ＣＲの剛性を高めるために、コア部ＣＲを上下に挟み込むように設けられている。

サイドプレート５１０は、その長手方向をチューブ３００の長手方向に沿わせた状態で、コア部ＣＲのうち積層方向における一端部（具体的には上端部）となる位置に配置されている。同様に、サイドプレート５２０は、その長手方向をチューブ３００の長手方向に沿わせた状態で、コア部ＣＲのうち積層方向における他端部（具体的には下端部）となる位置に配置されている。

チューブ３００のうち最も上方側に配置されたものと、サイドプレート５１０との間にも、アウターフィン４００が配置されている。同様に、チューブ３００のうち最も下方側に配置されたものと、サイドプレート５２０との間にも、アウターフィン４００が配置されている。

冷却水の流れる経路について説明する。不図示のセルスタックを通り高温となった冷却水は、供給ポート１０１からタンク１００の内部に流入し貯留される。その後、冷却水はそれぞれのチューブ３００の流路ＦＰを流れてタンク２００の内部に到達し、排出ポート２０１から外部に排出される。

熱交換器１０の近傍には不図示の送風ファンが備えており、当該送風ファンによって車外から導入された空気が熱交換器１０に向けて送り込まれる。空気は、各チューブ３００の間を通過する。このとき、チューブ３００の流路ＦＰを通る冷却水の熱が空気に伝達されて（空気と冷却水との熱交換が行われて）、冷却水の温度が低下する。

また、冷却水の熱はアウターフィン４００を介しても空気に伝達される。つまり、通過する空気との接触面積がアウターフィン４００によって大きくなっており、冷却水と空気との熱交換が効率よく行われる構成となっている。

熱交換器１０の更に具体的な構成について説明する。図２には、チューブ３００を、その長手方向に対して垂直な面で切断した場合の断面が示されている。同図に示されるように、チューブ３００の内側に形成された流路ＦＰには、インナーフィン３２０が配置されている。インナーフィン３２０は、アウターフィン４００と同様に、金属板を波状に折り曲げることによって形成されたコルゲートフィンである。波状に形成されたインナーフィン３２０のそれぞれの頂部は、チューブ３００の内面に対して当接しており、且つろう接されている。つまり、インナーフィン３２０は、チューブ３００の内面にろう接された状態で流路ＦＰに配置されている。このようなインナーフィン３２０が設けられていることにより、流路ＦＰを通る冷却水の熱が、チューブ３００の外側を通る空気へと効率よく伝えられる。

図３には、インナーフィン３２０の断面が拡大して示されている。インナーフィン３２０は、心材層３２１と、ろう材層３２２と、ろう材層３２３とからなる３層構造の板状部材を折り曲げることによって形成されている。

心材層３２１は、インナーフィン３２０の大部分を占める層であって、上記３つの層のうち中央となる位置に形成された板状の層である。本実施形態の心材層３２１は、マグネシウムを含有するアルミニウム合金により形成されている。当該アルミニウム合金におけるマグネシウムの含有量は、０．１重量％以上であり、且つ０．３重量％未満となっている。

ろう材層３２２は、心材層３２１のうち一方側（図３では上方側）の表面の全体を覆うように形成された層である。本実施形態のろう材層３２２は、アルミニウムにシリコンを含有させたアルミニウム合金により形成されている。また、ろう材層３２２にはビスマスも含有されている。ろう材層３２２におけるビスマスの含有量は０．１重量％以下となっている。

ろう材層３２３は、心材層３２１のうち、上記のろう材層３２２が形成されている側とは反対側（図３では下方側）の表面の全体を覆うように形成された層である。本実施形態のろう材層３２３は、ろう材層３２２と同一の材料によって形成されている。

尚、本実施形態では、ろう材層３２２、３２３はマグネシウムを含有していないのであるが、ろう材層３２２、３２３のそれぞれが微量のマグネシウムを含有する層として形成されていてもよい。ただし、その含有量は、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量よりも少ないことが好ましい。

図４は、チューブ３００とタンク２００との接続部分における構造を示す断面図である。同図に示されるように、タンク２００のヘッダプレート２２０には、それぞれのチューブ３００に対応して貫通穴２２１が形成されている。チューブ３００は、その一端を貫通穴２２１からタンク２００の内部に挿通させた状態で、ヘッダプレート２２０に対してろう接されている。図４においてヘッダプレート２２０よりも右側の空間ＳＰは、タンク２００の内側に形成された空間である。図４において符号「ＯＰ」が付されているのは、チューブ３００の端部に形成された開口である。以下では、当該開口のことを「開口ＯＰ」とも表記する。

チューブ３００のうち、貫通穴２２１からタンク２００の内部に挿通されている部分には拡大部３１０が形成されている。拡大部３１０では、チューブ３００の外形が、チューブ３００のうちそれ以外の部分の外形よりも大きくなっている。

チューブ３００に拡大部３１０を形成する方法について、図５を参照しながら説明する。先ず、拡大部３１０が形成されていない状態のチューブ３００を、ヘッダプレート２２０の貫通穴２２１に挿通させた状態とする。その後、尖った先端部６０１を有する治具６００を、図５に示される矢印に沿って開口ＯＰに押し当てる。このとき、治具６００の先端部６０１が開口ＯＰの内側に入り込むことで、開口ＯＰが内側から押し広げられていく。

その結果、最終的には図４に示されるように、開口ＯＰの近傍に拡大部３１０が形成される。拡大部３１０がこのように形成されることにより、チューブ３００外面は、貫通穴２２１の内面に対して強く押し付けられた状態となっている。

尚、チューブ３００とタンク１００との接続部分における構成は、以上に説明したチューブ３００とタンク２００との接続部分における構成と同じである。このため、その具体的な図示や説明については省略する。

熱交換器１０を組み立てる方法について簡単に説明する。先ず、積層方向に沿って積層された複数のチューブ３００、アウターフィン４００、及びサイドプレート５１０、５２０を、いずれもヘッダプレート１２０とヘッダプレート２２０との間に挟み込まれた状態とする。このとき、それぞれのチューブ３００は、ヘッダプレート２２０に形成された貫通穴２２１にその一端が挿通されており、ヘッダプレート１２０に形成された不図示の貫通穴（貫通穴２２１と同形状のもの）にその他端が挿通された状態となっている。上記のような組み立て体が形成された後、それぞれのチューブ３００両端に、図４、５を参照しながら説明した拡大部３１０が形成される。

尚、アウターフィン４００の表面全体には、予めろう材層が形成された状態となっている。このろう材層は、ろう材層３２２、３２３と同様に、アルミニウムにシリコンを含有させたアルミニウム合金により形成されている。また、アウターフィン４００の外側にあるろう材層の表面には、酸化被膜を除去するためのフラックスが予め塗布されている。一方、チューブ３００の内側にはフラックスは一切塗布されていない。

尚、チューブ３００の外側におけるフラックスは、熱交換器１０の組み立て前の段階でアウターフィン４００等の各部品の外側表面に塗布されていてもよいのであるが、組み立て後に塗布されることとしてもよい。

例えば、積層方向に沿って積層された複数のチューブ３００、アウターフィン４００、及びサイドプレート５１０、５２０を、いずれもヘッダプレート１２０とヘッダプレート２２０との間に挟み込むことによって先ず組み立て体を作成する。その後、当該組み立て体を、その積層方向を水平面に沿わせた状態とした後、その上方側に配置された複数のノズルから、組み立て体に向けてフラックスを噴射する。このとき、ノズルの位置を固定し、組み立て体の位置を例えばベルトコンベアによって徐々に変化させて行けば、組み立て体の全体にフラックスを塗布することができる。

尚、ノズルから噴射されるフラックスは、液体状のものであってもよく、粉末状のものであってもよい。フラックスの塗布方法としては、以上のようなもののほか、従来と同様の様々な方法を採用することができる。

フラックスの塗布が完了した後、上記の組み立て体の全体を加熱炉の内部で加熱する。これにより、アウターフィン４００の表面に形成されたろう材層は溶融する。アウターフィン４００の近傍にあるチューブ３００の外表面、及びサイドプレート５１０、５２０の表面は、溶融したろう材層によって濡れた状態となる。

同様に、インナーフィン３２０の表面に形成されたろう材層３２２、３２３も溶融する。これにより、チューブ３００の内表面は、溶融したろう材層３２２、３２３によって濡れた状態となる。

加熱炉による加熱が完了すると、溶融したそれぞれのろう材層は再び凝固した状態となる。これにより、チューブ３００、アウターフィン４００、サイドプレート５１０、５２０、及びヘッダプレート１２０、２２０の全体が、ろう接され一体となる。その後、ヘッダプレート１２０がタンクプレート１１０に加締め固定され、ヘッダプレート２２０がタンクプレート２１０に加締め固定される。

チューブ３００の内側におけるろう接、すなわち、チューブ３００の内面とインナーフィン３２０との間のろう接は、上記のようにフラックスを用いることなく行われる。ただし、インナーフィン３２０の心材層３２１はマグネシウムを含有しているので、ろう接部分の表面（例えばろう材層３２２の表面）に形成されていた酸化被膜は、マグネシウムとの反応によって除去される。つまり、本実施形態では、心材層３２１が含有するマグネシウムがフラックスと同様の働きをするので、フラックスを用いなくても接合不良が生じることなく、良好な接合を行うことが可能となっている。

尚、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量が０．１重量％を下回ってしまうと、上記のような酸化被膜の除去が十分には行われなくなる。このため、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量は０．１重量％以上であることが好ましい。

一方、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量が０．３重量％を超えた場合には、上記のような酸化被膜の除去がやはり十分には行われなくなる。これは、０．３重量％を超えて余剰となったマグネシウムが、ろう接の加熱炉において空間を漂う微量のフラックスや、アウターフィン４００の部分から移動してきたフラックスと反応してしまうためと考えられる。

以上のような理由により、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量は、本実施形態のように０．１重量％以上であり且つ０．３重量％未満であることが好ましい。

ところで、加熱炉での加熱中に、インナーフィン３２０やチューブ３００の表面が周囲の酸素と反応すると、新たな酸化被膜が形成されてしまうので好ましくない。しかしながら、本実施形態ではろう材層３２２、３２３のそれぞれにビスマスを含有させているので、上記のような新たな酸化被膜の形成はビスマスによって抑制される。このような効果を得るためには、本実施形態のようにビスマスの含有量を０．１重量％以下としておくことが好ましい。

本実施形態では、インナーフィン３２０のうちマグネシウムを含有している部分が、内側に配置された心材層３２１となっている。このため、加熱時の部材表面においてマグネシウムの濃度が高くなってしまうことが無く、マグネシウムと、例えば周囲を漂うフラックスとの反応が抑制される。更に、心材層３２１にマグネシウムを含有させることにより、インナーフィン３２０の強度が高くなり熱交換器１０の耐久性が良くなるという利点も得られる。

心材層３２１及びろう材層３２２の材料を上記のように選定することの効果について説明する。図７、８のそれぞれに示される表のうち最も左側の列は、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量を重量％の単位で示すものである。図７、８のそれぞれに示される表のうち中央の列は、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量を重量％の単位で示すものである。

図７、８のそれぞれに示される表のうち最も右側の列は、心材層３２１及びろう材層３２２の材料を左列及び中央列のように選定した場合における接合率である。「接合率」とは、インナーフィン３２０とチューブ３００の内面とが互いに当接している部分（チューブ３００の長手方向に沿って直線状に伸びる接合部分）について、その長手方向に沿って本来接合されるべき長さに対する、実際に接合されている長さの割合のことである。

図７に示される例では、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量を０．０２重量％に固定した上で、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量を変化させている。同図に示されるように、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量が０．１重量％から０．３重量％までの範囲では、接合率は概ね１００％となっており、インナーフィン３２０とチューブ３３０との間で良好な接合が行われている。一方、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量を０．０５重量％まで少なくすると、接合率は僅かに低下して８６％となっている。このように、本発明者らが行った実験によれば、接合率を高くするためには、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量を０．１重量％から０．３重量％までの範囲とすることが有効であることが確認された。

図８に示される例では、心材層３２１におけるマグネシウムの含有量を０．２重量％に固定した上で、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量を変化させている。同図に示されるように、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量が０．１重量％以下の範囲では、接合率は概ね１００％となっており、インナーフィン３２０とチューブ３３０との間で良好な接合が行われている。このように、本発明者らが行った実験によれば、接合率を高くするためには、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量を０．１重量％以下することが有効であることが確認された。

ただし、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量を極端に少なくしてほぼ０重量％とすると、接合率は８０％まで低下する。図８に示されるように、ろう材層３２２におけるビスマスの含有量は、０．００５重量％以上であり、且つ０．１重量％以下の範囲とすることが好ましい。

以上に説明したように、本実施形態に係る熱交換器１０では、熱媒体である冷却水が通る部分、すなわちチューブ３００の内側におけるろう接が、フラックスを用いることなく行われている。このため、チューブ３００の内側からフラックスを除去するための洗浄を簡略化しても（又は全く行わなくても）、冷却水に溶出したフラックスによって冷却水の電気抵抗が低下してしまうような事態を防止することができる。このため、フラックス除去のためのコストや手間を低減しながらも、冷却水を介してセルスタックから漏電してしまうような事態を防止することができる。

従来行われていた、チューブ３００の内側へのフラックスの塗布方法について簡単に説明する。先ず、積層方向に沿って積層された複数のチューブ３００、アウターフィン４００、及びサイドプレート５１０、５２０を、いずれもヘッダプレート１２０とヘッダプレート２２０との間に挟み込むことによって先ず組み立て体を作成する。その後、ヘッダプレート１２０に治具を接続する。当該治具は、タンクプレート１１０と同様の形状の容器であって、その内部にフラックスを供給するための供給用配管が接続されたものである。

上記のように治具を接続した後、供給用配管から治具にフラックスを供給する。当該フラックスは、治具からそれぞれのチューブ３００の内部へと供給される。フラックスは、治具側の端部から各チューブ３００の内部へと流入し、チューブ３００の内部を通った後、チューブ３００の他端から外部へと排出される。これにより、チューブ３００の内面全体及びインナーフィン３２０の表面全体にフラックスが塗布される。

本実施形態では、チューブ３００に拡大部３１０が形成されているので、チューブ３００外面が貫通穴２２１の内面に対して強く押し付けられた状態となっている。このため、空中を漂っているフラックスや、アウターフィン４００に塗布されたフラックスが、貫通穴２２１から侵入して開口ＯＰに到達してしまうことが防止される。これにより、チューブ３００の内面にフラックスが付着してしまうことが更に防止される。

第２実施形態について、図６を参照しながら説明する。図６には、チューブ３００の断面が拡大して示されている。本実施形態では、チューブ３００が、心材層３０１と、ろう材層３０２と、ろう材層３０３とからなる３層構造の板状部材によって形成されている。一方、本実施形態におけるインナーフィン３２０は、心材層３２１のみを有する１層構造の板状部材によって形成されている。ただし、当該心材層３２１にはマグネシウムは含有されていない。

心材層３０１は、チューブ３００の大部分を占める層であって、上記３つの層のうち中央となる位置に形成された板状の層である。本実施形態の心材層３０１は、第１実施形態における心材層３２１と同一の材料により形成されている。つまり、マグネシウムの含有量が０．１重量％以上であり且つ０．３重量％未満のアルミニウム合金により形成されている。

ろう材層３０２は、心材層３０１のうち一方側（図６では上方側）の表面の全体を覆うように形成された層である。当該表面は、チューブ３００の内側の面であり、インナーフィン３２０がろう接される面となっている。本実施形態のろう材層３０２は、第１実施形態におけるろう材層３２２と同一の材料に対し、更に亜鉛を含有させた材料より形成されている。亜鉛の犠牲防食作用により、ろう材層３０２の電位が心材層３０１の電位よりも高くなってしまうことが防止される。このような犠牲防食作用を有するろう材層３０２は、「ろう犠材」ともいうことができる。

ろう材層３０３は、心材層３０１のうち、上記のろう材層３０２が形成されている側とは反対側（図６では下方側）の表面の全体を覆うように形成された層である。当該表面は、チューブ３００の外側の面であり、アウターフィン４００がろう接される面となっている。本実施形態のろう材層３０３は、第１実施形態におけるろう材層３２３と同一の材料によって形成されている。

本実施形態では、チューブ３００を上記のような３層構造の板状部材で形成することにより、第１実施形態で説明したものと同様の効果を奏する構成となっている。つまり、本実施形態でも、チューブ３００の内側におけるろう接を、フラックスを用いることなく行うことが可能となっている。

このように、ろう材層と心材層とを有する材料は、第１実施形態のようにインナーフィン３２０の材料として用いられてもよく、本実施形態のようにチューブ３００の材料として用いられてもよい。また、インナーフィン３２０及びチューブ３００の両方が、ろう材層と心材層とを有する材料によって形成された態様としてもよい。いずれの場合であっても、心材層は、マグネシウムの含有量が０．１重量％以上０．３重量％未満のアルミニウム合金により形成されていることが好ましい。

ところで、心材層３０１の電位をＶ１とし、ろう材層３０２の電位をＶ２とし、インナーフィン３２０の電位をＶ３とすると、チューブ３００における腐食を防止するためには、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係としておく必要が有る。しかしながら、心材層３０１にマグネシウムを含有させると、心材層３０１の電位Ｖ１は低下する傾向があるため、上記の関係が崩れてしまう可能性がある。

そこで、Ｖ１＞Ｖ２の関係が保たれるように、ろう材層３０２における亜鉛の含有量が調整されることが好ましい。更に、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係が保たれる様に、心材層３０１におけるマグネシウムの含有量、及びろう材層３０２における亜鉛の含有量が、それぞれ調整されることが好ましい。

本実施形態では、チューブ３００のうちアウターフィン４００と当接する方の面にろう材層３０３が形成されている。ただし、アウターフィン４００の表面に予めろう材層が形成されている場合には、チューブ３００にろう材層３０３が形成されないこととしてもよい。

以上に説明した例では、チューブ３００とインナーフィン３２０とが互いに接合されているろう接部、とは異なるろう接部の全部が、フラックスを用いることによりろう接されている。このような態様に替えて、チューブ３００とインナーフィン３２０とが互いに接合されているろう接部、とは異なるろう接部の一部又は全部が、フラックスを用いることなく接合されるような態様としてもよい。例えば、チューブ３００とアウターフィン４００との間のろう接、チューブ３００とヘッダプレート１２０との間のろう接、チューブ３００とヘッダプレート２２０との間のろう接についても、フラックスを用いることなく行われる態様としてもよい。この場合、熱交換器１０のろう接を、フラックスを一切用いることなく行うことができるので、チューブ３００の内側にフラックスが残留する可能性を更に小さくすることができる。

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

１０：熱交換器
３００：チューブ
３０１：心材層
３０２，３０３：ろう材層
３２０：インナーフィン
３２１：心材層
３２２，３２３：ろう材層
ＦＰ：流路

Claims (5)

1. 熱交換器（１０）であって、
   熱媒体の通る流路（ＦＰ）が内側に形成されたチューブ（３００）と、
   前記チューブの内面にろう接された状態で、前記流路に配置されたインナーフィン（３２０）と、を備え、
   前記チューブと前記インナーフィンとのうち少なくとも一方は、
   板状の心材層（３２１，３０１）と、前記心材層の表面を覆うように形成されたろう材層（３２２，３２３，３０２，３０３）と、を有しており、
   前記心材層は、マグネシウムの含有量が０．１重量％以上０．３重量％未満のアルミニウム合金により形成されている熱交換器。
2. 前記ろう材層におけるマグネシウムの含有量は、前記心材層におけるマグネシウムの含有量よりも少ない、請求項１に記載の熱交換器。
3. 前記前記ろう材層は、ビスマスの含有量が０．１重量％以下のアルミニウム合金により形成されている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
4. 前記チューブと前記インナーフィンとが互いに接合されているろう接部、とは異なるろう接部のうちの少なくとも一部は、フラックスを用いることによりろう接されている、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器。
5. 前記チューブが接続されたタンク（１００，２００）を更に備え、
   前記チューブのうち前記タンクの内側に挿通されている部分（３１０）の外形が、前記チューブのうちそれ以外の部分の外形よりも大きくなっている、請求項４に記載の熱交換器。

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