JP2021089131A - 熱交換器のチューブ - Google Patents

Abstract

【課題】薄肉化が可能でありながら、耐腐食性を確保することができる熱交換器のチューブを提供する。【解決手段】熱交換器のチューブ２０は、内部に冷却水が流れるアウターチューブ２１と、アウターチューブの内部に設けられるインナーフィン２２と、を備える。インナーフィン２２の最も卑な部位の電位がアウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりも低い。アウターチューブ２１の内面の表層、及びインナーフィン２２の表層の少なくとも一方にろう材層が形成されている。【選択図】図３

Description

本開示は、熱交換器のチューブに関する。

従来、下記の特許文献１に記載のシート材がある。特許文献１に記載のシート材は、ラジエータやヒータコア等において冷却水が流れるチューブとして用いられる。チューブは、アルミニウム合金からなる心材を有している。心材の外面にはろう材が被覆され、心材の内面には犠牲層が形成されている。犠牲層は、心材よりも電位的に卑な素材、具体的にはＺｎ（亜鉛）を所定の割合で含有するアルミニウム合金からなる。なお、ここでの電位は「孔食電位」を示す。このような構成によれば、冷却水によりチューブが腐食し易い環境下では、心材よりも犠牲層が優先的に腐食することにより、心材の腐食が進行し難くなる。結果として、チューブの耐腐食性を向上させることができる。

特許第５３３９５６０号公報

ところで、特許文献１に記載されるようなチューブでは、ろう付け時に加熱した際に、犠牲層に含まれているＺｎが心材に拡散する。心材にＺｎが拡散すると、心材の電位が低下するため、心材と犠牲層との間の電位差が小さくなる。これは、犠牲層が機能し難くなることを意味するため、心材が腐食する懸念が高まる。特に、チューブの板厚が薄い場合には、チューブの心材の内部までＺｎが拡散し易いため、心材と犠牲層との間の電位差が非常に小さくなることにより、心材が顕著に腐食するおそれがある。一方、心材の板厚を厚くすれば、仮に犠牲層に含まれているＺｎが心材に拡散したとしても、心材と犠牲層との間の電位差を維持し易くなるため、耐腐食性を確保することが可能である。しかしながら、心材の板厚を厚くすると、熱交換器の軽量化が困難になるという懸念がある。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄肉化が可能でありながら、耐腐食性を確保することができる熱交換器のチューブを提供することにある。

上記課題を解決する熱交換器のチューブは、内部に冷却水が流れるアウターチューブ（２１）と、アウターチューブの内部に設けられるインナーフィン（２２）と、を備える。インナーフィンの最も卑な部位の電位が、アウターチューブの心材（２１０）の最も貴な部位の電位よりも低い。アウターチューブの内面の表層、及びインナーフィンの表層の少なくとも一方にろう材層を有する。

この構成によれば、アウターチューブに対してインナーフィンが電位的に卑であるため、アウターチューブよりもインナーフィンの方が腐食し易くなる。よって、インナーフィンが実質的に犠牲陽極材として機能するようになるため、アウターチューブの耐腐食性を確保することができる。また、インナーフィンが実質的に犠牲陽極材として機能するのであれば、少なくともアウターチューブの心材の内面に犠牲層を形成する必要がなくなる。その結果、犠牲層と心材との間の電位差を確保するためにアウターチューブの心材の板厚を厚くする必要がなくなるため、アウターチューブを薄肉化することが可能となる。

なお、上記手段、特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

本開示の熱交換器のチューブによれば、薄肉化が可能でありながら、耐腐食性を確保することができる。

図１は、熱交換器の概略構成を示すブロック図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。 図３は、第１実施形態のアウターチューブ及びインナーフィンのそれぞれの部位と電位との関係を示すグラフである。 図４は、発明者らにより行われた実験結果を示す図表である。 図５は、第２実施形態のアウターチューブ及びインナーフィンの構成例を示す図表である。 図６は、発明者らにより行われた他の実験結果を示す図表である。 図７は、参考例のアウターチューブ及びインナーフィンのそれぞれの断面構造を示す断面図である。 図８は、第３実施形態のアウターチューブ及びインナーフィンのそれぞれの断面構造を示す断面図である。 図９は、発明者らにより行われた他の実験結果を示す図表である。 図１０は、発明者らにより行われた他の実験結果を示す図表である。 図１１は、発明者らにより行われた他の実験結果を示す図表である。

以下、熱交換器のチューブの一実施形態について図面を参照しながら説明する。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＞
はじめに、第１実施形態のチューブが用いられる熱交換器の概要について説明する。図１に示されるように、本実施形態の熱交換器１０は、複数のチューブ２０と、複数のアウターフィン３０と、タンク４０，４１とを備えている。

図２に示されるように、チューブ２０は、アウターチューブ２１と、インナーフィン２２とを有している。
アウターチューブ２１は、矢印Ｘで示される方向に直交する断面形状が偏平筒状に形成された部材からなる。図１に示されるように、複数のチューブ２０のそれぞれのアウターチューブ２１は、図中に矢印Ｚで示される方向に所定の間隔をあけて積層して配置されている。アウターチューブ２１は、図中に矢印Ｘで示される方向に延びるように形成されている。アウターチューブ２１の内部には冷却水が流れている。隣り合うアウターチューブ２１，２１の間の隙間には、矢印Ｙで示される方向に空気が流れている。

図２に示されるように、インナーフィン２２は、アウターチューブ２１の内部に配置されている。インナーフィン２２は、薄い金属板を波状に折り曲げることにより形成される、いわゆるコルゲートフィンである。インナーフィン２２の折り曲げ部分の先端部は、アウターチューブ２１の内面２１ａにろう付けにより接合されている。インナーフィン２２は、アウターチューブ２１の内部を流れる冷却水に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。

図１に示されるように、アウターフィン３０は、隣り合うアウターチューブ２１，２１の間の隙間に配置されている。アウターフィン３０もインナーフィン２２と同様にコルゲートフィンである。アウターフィン３０の折り曲げ部分の先端部は、アウターチューブ２１の外面にろう付けにより接合されている。アウターフィン３０は、隣り合うアウターチューブ２１，２１の間を流れる空気に対する伝熱面積を増加させるために設けられている。

タンク４０は、複数のアウターチューブ２１のそれぞれの一端部に接続されている。タンク４１は、複数のアウターチューブ２１のそれぞれの他端部に接続されている。タンク４０，４１は筒状に形成されている。タンク４０，４１は、各アウターチューブ２１に冷却水を分配する部分として、あるいは各アウターチューブ２１を流れた冷却水を集合させる部分として機能する。

熱交換器１０では、アウターチューブ２１の内部を流れる冷却水と、アウターチューブ２１の外部を流れる空気との間で熱交換が行われる。これにより、空気が冷却水の熱を吸収することにより冷却水を冷却したり、冷却水が空気の熱を吸収することにより冷却水を加熱したりすることが可能となっている。

次に、アウターチューブ２１及びインナーフィン２２の材質について詳しく説明する。
図３に示されるように、本実施形態のアウターチューブ２１は、心材２１０の外面に犠牲層２１１を有する構造からなる。心材２１０は、アルミニウム合金により形成されている。犠牲層２１１は、犠牲陽極材からなり、心材２１０よりも電位的に卑の素材、例えばＺｎを所定の割合で含むアルミニウム合金により形成されている。犠牲層２１１は、心材２１０よりも優先的に腐食することにより心材２１０を腐食し難くしている。アウターチューブ２１の外面２１ｂは例えば塩害腐食等の影響を受け易い。心材２１０の外面に犠牲層２１１が設けられることにより、塩害腐食等に対するアウターチューブ２１の外面側の耐腐食性が高められている。アウターチューブ２１の内面２１ａには、心材２１０が露出している。

インナーフィン２２は、アウターチューブ２１の心材２１０よりも電位的に卑の素材、例えばＺｎを所定の割合で含むアルミニウム合金からなる。これにより、冷却水によりアウターチューブ２１が腐食し易い環境下では、アウターチューブ２１よりもインナーフィン２２の方が優先的に腐食するため、アウターチューブ２１の内面２１ａ側の耐腐食性を高めることができる。

なお、アウターチューブ２１の内面２１ａとインナーフィン２２とを互いに接合するために、ろう付け工程が行われる前の時点で、アウターチューブ２１は、その内面２１ａにろう材層を有する。ろう材層は、例えばＳｉ（シリコン）を所定の割合で含むアルミニウム合金からなる。

発明者らは、アウターチューブ２１の心材２１０とインナーフィン２２との間の電位差を変化させた際のアウターチューブ２１の腐食状態を実験により求めた。その実験結果は図４に示される通りである。なお、この実験は以下の条件で行われた。
まず、板厚が３００［μｍ］の２枚のアウターチューブの間に、フィンピッチが３［ｍｍ］のインナーフィンを挟み込み、６００［℃］で３分間ろう付け熱処理に供した。これをアウターチューブの接合面とは反対側の面を絶縁樹脂によりマスキングしたものを試験サンプルとした。なお、各アウターチューブの心材の外面には犠牲層が形成され、その反対側の内面には犠牲層が形成されていない。この試験サンプルをサイクル腐食試験に３ヶ月供した。サイクル浸漬試験は、Ｃｌ⁻を５００［ｐｐｍ］、ＳＯ_４ ^２−を１００［ｐｐｍ］、Ｃｕ^２＋を１０［ｐｐｍ］を含有する８８［℃］の高温水中で８時間浸漬し、次いで室温で１６時間浸漬する工程を１サイクルとする試験である。サイクル腐食試験を行った後、濃硝酸への浸漬によって腐食生成物を除去し、チューブ平坦部に腐食貫通が生じていなかったものを耐腐食性で合格とし、腐食貫通が生じていたものを耐腐食性で不合格と判定した。また、腐食貫通が生じていないものの中で、腐食深さが１００［μｍ］以下のものを耐腐食性が良好なものと判定した。図４では、耐腐食性が合格のものに丸の印が記載され、耐腐食性が不合格のものにバツの印が記載され、耐腐食性が良好なものに二重丸の印が記載されている。なお、アウターチューブの心材としては、１０００番台のアルミニウム合金（純Ａｌ系）、３０００番台のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｎ系）、及び６０００番台のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）を用いた。また、孔食電位は、試験溶液として５％ＮａＣｌ水溶液（ｐＨ＝３、酢酸酸性）を用い、試験温度２５［℃］にて測定を行った。

図４の実験結果から明らかなように、１０００番台のアルミニウム合金及び３０００番台のアルミニウム合金がアウターチューブの心材として用いられている場合には、アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位を「Ｖｔ_ｍａｘ」とし、インナーフィンの最も卑な部位の電位を「Ｖｆ_ｍｉｎ」とするとき、電位Ｖｔ_ｍａｘ，Ｖｆ_ｍｉｎが次式ｆ１を満たす場合には、アウターチューブの耐腐食性を確保することができる。

Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧８０［ｍＶ］ （ｆ１）
特に、電位Ｖｔ_ｍａｘ，Ｖｆ_ｍｉｎが次式ｆ２を満たす場合には、アウターチューブの耐腐食性を更に高めることが可能となる。
Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧１００［ｍＶ］ （ｆ２）
また、６０００番台のアルミニウム合金がアウターチューブの心材として用いられている場合には、電位Ｖｔ_ｍａｘ，Ｖｆ_ｍｉｎが上記の式ｆ２を満たせば、同様にアウターチューブの耐腐食性を確保することが可能となる。

以上説明した本実施形態の熱交換器１０のチューブ２０によれば、以下の（１）〜（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）インナーフィン２２の最も卑な部位の電位が、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりも低くなっている。この構成によれば、インナーフィン２２が実質的に犠牲陽極材として機能するようになるため、アウターチューブ２１の耐腐食性を確保することができる。また、インナーフィン２２が実質的に犠牲陽極材として機能するのであれば、少なくともアウターチューブ２１の内面２１ａに犠牲層を設ける必要がなくなる。その結果、犠牲層と心材との間の電位差を確保するためにアウターチューブ２１の心材２１０の板厚を厚くする必要がなくなるため、アウターチューブ２１を薄肉化することができる。

（２）インナーフィン２２の最も卑な部位の電位Ｖｆ_ｍｉｎ、及びアウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘが上記の式ｆ１又は式ｆ２を満たしている。この構成によれば、より適切にアウターチューブ２１の耐腐食性を確保することができる。
（３）図４に示される発明者らの実験結果によれば、インナーフィンの最も卑な部位の電位Ｖｆ_ｍｉｎ、及びアウターチューブの心材の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘが上記の式ｆ２を満たす場合には、外面に犠牲層が設けられるアウターチューブの場合、３００［μｍ］の板厚を有するアウターチューブには腐食貫通が生じない。また、そのアウターチューブの腐食深さは１００［μｍ］以下となっている。よって、アウターチューブ２１の板厚Ｈｔは、１００［μｍ］の腐食深さを許容できる板厚が１２０［μｍ］であることを考慮すると、次式ｆ３の範囲で設定することが可能である。

１２０［μｍ］≦Ｈｔ≦３００［μｍ］ （ｆ３）
＜第２実施形態＞
次に、熱交換器１０のチューブ２０の第２実施形態について説明する。

第１実施形態のチューブ２０は、アウターチューブ２１の内面２１ａにろう材層を有し、インナーフィン２２の心材にＺｎを添加した構成であった。これに対し、本実施形態のチューブ２０は、インナーフィン２２にろう材層を有する構成である。
具体的には、本実施形態のアウターチューブ２１及びインナーフィン２２は、例えば図５に示されるパターンＰ１〜Ｐ６のいずれかで構成されている。なお、図５に示されるパターンＰ１〜Ｐ６は、ろう付けにより接合される前のアウターチューブ２１及びインナーフィン２２の構成を示す。図５において、「心材」と記載されている部分にはアルミニウム合金が用いられており、「心材（Ｚｎ）」と記載されている部分には、Ｚｎが添加されたアルミニウム合金が用いられている。また、「ろう材層」と記載されている部分には、Ｓｉが添加されたアルミニウム合金が用いられており、「ろう材層（Ｚｎ）」と記載されている部分には、Ｓｉ及びＺｎが添加されたアルミニウム合金が用いられている。

パターンＰ１及びＰ２は、図３に示されるインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂにろう材層が形成され、且つアウターチューブ２１の内面２１ａに心材２１０が露出している場合を示す。このような場合、パターンＰ１に示されるようにインナーフィン２２の心材及びその表層２２ａ，２２ｂを構成するろう材層の両方にＺｎが添加されていれば、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりもインナーフィン２２の最も卑な部位の電位の方が低くなる。あるいは、パターンＰ２に示されるように、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂを構成するろう材層にのみＺｎが添加されている場合であっても、ろう付け中にろう材層のＺｎがインナーフィン２２の心材に拡散するため、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりもインナーフィン２２の最も卑な部位の電位の方が低くなる。

パターンＰ３及びＰ４は、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂにろう材層が形成され、且つアウターチューブ２１の内面２１ａにも表層としてろう材層が形成されている場合を示す。このような場合、パターンＰ３に示されるようにインナーフィン２２の心材及びその表層２２ａ，２２ｂを構成するろう材層の両方にＺｎが添加されていれば、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりもインナーフィン２２の最も卑な部位の電位の方が低くなる。あるいは、パターンＰ４に示されるようにインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂを構成するろう材層にのみＺｎが添加されている場合であっても、ろう付け中にろう材層のＺｎがインナーフィン２２の心材に拡散するため、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりもインナーフィン２２の最も卑な部位の電位の方が低くなる。

パターンＰ５は、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂにろう材層が形成され、且つアウターチューブ２１の内面２１ａに心材２１０が露出している場合を示す。また、パターンＰ６は、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂにろう材層が形成され、且つアウターチューブ２１の内面２１ａにも表層としてろう材層が形成されている場合を示す。このような場合には、パターンＰ５及びＰ６に示されるように、インナーフィン２２の心材にＺｎが添加されていれば、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりもインナーフィン２２の最も卑な部位の電位の方が低くなる。

パターンＰ１〜Ｐ６を用いてアウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位よりもインナーフィン２２の最も卑な部位の電位の方を低くすることにより、アウターチューブ２１よりもインナーフィン２２の方が優先的に腐食するようになる。したがって、第１実施形態のチューブ２０と同一又は類似の作用及び効果を得ることが可能である。

＜第３実施形態＞
次に、熱交換器１０のチューブ２０の第３実施形態について説明する。以下、第１実施形態のチューブ２０との相違点を中心に説明する。
図３に示される第１実施形態のチューブ２０のように、インナーフィン２２を、アウターチューブ２１の心材２１０よりも電位的に卑の素材により形成すれば、アウターチューブ２１よりもインナーフィン２２の方が優先的に腐食するため、アウターチューブ２１の耐腐食性を高めることができる。しかしながら、この第１実施形態のインナーフィン２２をそのまま用いた場合、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂよりもインナーフィン２２の内部の方が優先的に腐食することにより、インナーフィン２２の強度が著しく低下するおそれがある。

具体的には、チューブ２０の製造工程では、アウターチューブ２１とインナーフィン２２とをろう付けにより接合させるために、それらが炉に投入されて加熱される。その際、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂに存在するＺｎが蒸発するため、インナーフィン２２では、その表層２２ａ，２２ｂにおけるＺｎの含有率よりも、その内部のＺｎの含有率の方が高くなり易い。これは、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位よりも、その板厚方向の中心の電位の方が低くなることを意味する。そのため、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの腐食が例えば穴状に進行して、その腐食がインナーフィン２２の内部に到達した場合、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂよりも、インナーフィン２２の内部の方が優先的に腐食してしまう。アウターチューブ２１の内部が冷却水で満たされている場合、アウターチューブ２１に対してインナーフィン２２が犠牲陽極材として機能する距離が長くなる。そのため、インナーフィン２２の内部が優先的に腐食すると、図７に示されるように、インナーフィン２２は、その表層２２ａ，２２ｂが残る一方、その内部に空間が形成される中抜け構造に至る。すなわち、インナーフィン２２が実質的に２枚に分かれることとなるため、その強度が著しく低下するおそれがある。また、強度の低下により、２枚に分かれたインナーフィン２２が破損した場合には、その破損した残骸が冷却水に含まれて流れることとなる。その残骸が、仮に冷却水を圧送するウォーターポンプまで流れるようなことがあると、ウォーターポンプに異常が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態のチューブ２０では、このようなインナーフィン２２の中抜け化を抑制するために、インナーフィン２２の板厚方向の中心の電位及び表層の電位をアウターチューブ２１の心材２１０の電位よりも低くするとともに、インナーフィン２２の板厚方向の中心の電位をインナーフィン２２の表層の電位以上にしている。

次に、本実施形態のチューブ２０の具体的な構造について説明する。
発明者らはインナーフィン２２の腐食形態を実験により求めた。この実験では、図８に示されるような構造を有するチューブ２０が用いられた。図８に示されるように、このチューブ２０では、アウターチューブ２１が、心材２１０の外面に犠牲層２１１を有し、且つ心材２１０の内面にろう材層２１２を有する構造からなる。また、インナーフィン２２は、その表層２２ａ，２２ｂに犠牲層を有する構造からなる。なお、図８に示されるアウターチューブ２１及びインナーフィン２２の構造は、ろう付け前のそれぞれの構造を示している。

発明者らは、図８に示されるチューブ２０において、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘ、インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ、及びインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆを変化させた際のインナーフィン２２の腐食形態を実験により求めた。なお、この実験では、板厚Ｈａが「２００［μｍ］」のアウターチューブ２１と、板厚Ｈｂが「１００［μｍ］」のインナーフィン２２が用いられた。各板厚Ｈａ，Ｈｂは、ろう付け前の板厚である。アウターチューブ２１及びインナーフィン２２のろう付け工程が行われると、それらがアウターチューブ２１のろう材層２１２を介してろう付けされるため、ろう材層２１２の厚さが若干薄くなる。具体的には、ろう材層２１２の厚さは、ろう付け前は「２０［μｍ］」程度であるが、ろう付け後は「１０［μｍ］」程度に減少する。

図９〜図１０は、発明者らにより行われた実験結果を示したものである。
図９は、アウターチューブ２１の心材２１０として、１０００番台のアルミニウム合金（純Ａｌ系）を用いた際の実験結果である。この実験では、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」と電位差「Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ」とを変化させつつ、アウターチューブ２１の耐腐食性及びインナーフィン２２の腐食形態を調査した。

なお、電位差「Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ」は、インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔと、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆとの差である。電位差「Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ」は、「−２０［ｍＶ］」、「０［ｍＶ］」、及び「２０［ｍＶ］」の範囲で変化させた。

また、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」は、アウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘと、インナーフィン２２において最も卑な部位の電位Ｖｆ_ｍｉｎとの差である。例えばインナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔがインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆよりも低ければ、電位Ｖｆ_ｍｉｎは電位Ｖｆ_ｃｅｎｔである。また、インナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆがインナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔよりも低ければ、電位Ｖｆ_ｍｉｎは電位Ｖｆ_ｓｕｒｆである。電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」は、「５０［ｍＶ］」、「８０［ｍＶ］」、「１００［ｍＶ］」、「１５０［ｍＶ］」、「２００［ｍＶ］」、「２５０［ｍＶ］」、「２７０［ｍＶ］」、及び「３００［ｍＶ］」の範囲で変化させた。

図９の「チューブ耐腐食性」の欄に関しては、図４と同様に、アウターチューブ２１の耐腐食性が合格のものに丸の印が記載され、不合格のものにバツの印が記載され、良好なものに二重丸の印が記載されている。
また、「インナーフィン腐食形態」の欄には、インナーフィン２２の腐食形態が層状腐食であるものに二重丸の印が記載され、ランダム腐食であるものに丸の印が記載され、中抜け腐食であるものに三角の印が記載され、腐食して無くなったものにバツの印が記載されている。層状腐食とは、表面が層状に剥がれるような腐食態様である。ランダム腐食とは、表面のランダムな箇所に穴が空くような腐食態様である。中抜け腐食とは、内部が無くなるような腐食態様である。腐食して無くなるとは、インナーフィンの全体が腐食してなくなる腐食態様である。

図９の実験結果から明らかなように、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」が「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧８０［ｍＶ］」を満たしている場合には、「チューブ耐腐食性」が合格又は良好となる。このアウターチューブ２１の耐腐食性に関しては、図４の「１０００番台アルミニウム合金（純Ａｌ系）」欄と同様の実験結果が得られている。

一方、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」が「２７０［ｍＶ］」以上であれば、電位差「Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ」が「０［ｍＶ］」及び「２０［ｍＶ］」であるときには、すなわちインナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔがインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆ以上であるときには、インナーフィンの腐食形態が層状腐食又はランダム腐食であるため、中抜け腐食よりも良好な結果を得ることができる。しかしながら、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」が「３００［ｍＶ］」以上になると、インナーフィン２２が腐食して無くなってしまう。すなわちインナーフィン２２の腐食が進行したときに最後に残るインナーフィン２２において最も電位的に貴な電位Ｖｆ_ｍａｘがアウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位Ｖｔｍａｘよりも「２８０ｍＶ」以上低くなると、インナーフィン２２が腐食して無くなってしまうため、好ましくない。

一方、図１０は、アウターチューブ２１の心材２１０として、１０００番台のアルミニウム合金（純Ａｌ系）に代えて、３０００番台のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｎ系）を用いた場合の実験結果である。この場合には、「チューブ耐腐食性」及び「インナーフィン腐食形態」に関して、図９に示される実験結果と同様の実験結果が得られた。

また、図１１は、アウターチューブ２１の心材２１０として、１０００番台のアルミニウム合金（純Ａｌ系）に代えて、６０００番台のアルミニウム合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系）を用いた場合の実験結果である。この場合には、「チューブ耐腐食性」に関しては、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」が「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧１００［ｍＶ］」を満たす必要があるものの、「インナーフィン腐食形態」に関しては、図９に示される実験結果と同様の実験結果が得られた。

図９及び図１０の実験結果に基づけば、アウターチューブ２１の耐腐食性を確保するためには、電位差「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ」が「Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧８０［ｍＶ］」を満たせば良い。ここで、「Ｖｆ_ｍｉｎ」は、インナーフィン２２において最も卑な部位の電位であるため、インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ及びインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆのうちのいずれか低い方の電位である。これに着目すれば、アウターチューブ２１の耐腐食性を確保するためには、電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ，Ｖｆ_ｓｕｒｆが、以下の式ｆ４，ｆ５のうちどちらか一方を満たせば良いことになる。

Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｃｅｎｔ≧８０［ｍＶ］ （ｆ４）
Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧８０［ｍＶ］ （ｆ５）
また、図９及び図１０の実験結果だけでなく、図１１の実験結果に更に基づくと、電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ，Ｖｆ_ｓｕｒｆは、より好ましくは以下の式ｆ６，ｆ７のうちどちらか一方を満たせば良い。

Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｃｅｎｔ≧１００［ｍＶ］ （ｆ６）
Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧１００［ｍＶ］ （ｆ７）
一方、図９〜図１１の実験結果に基づけば、インナーフィン２２の中抜け腐食を抑制するためには、インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔとインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆとが、以下の式ｆ８を満たせば良い。

Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧０［ｍＶ］ （ｆ８）
なお、上記の式ｆ８が満たされるとき、上記の式ｆ５が上記の式ｆ４を包含する関係になるとともに、及び上記の式ｆ７が上記のｆ６を包含する関係になる。
また、図９〜図１１の実験結果に基づけば、インナーフィン２２が腐食して無くならないようにするためには、インナーフィン２２において最も貴な部位の電位Ｖｆ_ｍａｘとアウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘとが以下の式ｆ９を満たせばよい。

Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍａｘ≦２５０［ｍＶ］ （ｆ９）
特に、インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔとインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆとが以下の式ｆ１０を満たせば、インナーフィン２２の腐食形態をより良好にすることが可能である。

Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧２０［ｍＶ］ （ｆ１０）
以上説明した本実施形態の熱交換器１０のチューブ２０によれば、以下の（４）〜（７）に示される作用及び効果を得ることができる。
（４）インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ及びインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆをアウターチューブ２１の心材２１０の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘよりも低くする。また、インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ及びインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆが上記の式ｆ８を満たすようにする。すなわち、電位Ｖｆ_ｃｅｎｔを電位Ｖｆ_ｓｕｒｆ以上にする。これにより、アウターチューブ２１の耐腐食性を確保することができるとともに、インナーフィン２２の中抜け腐食を抑制することができる。

（５）インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ及びインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆは上記の式ｆ４，またはｆ５を満たすことが好ましい。この構成によれば、アウターチューブ２１の耐腐食性を更に向上させることができる。

（６）インナーフィン２２の板厚方向の中心Ｃの電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ及びインナーフィン２２の表層２２ａ，２２ｂの電位Ｖｆ_ｓｕｒｆは上記の式ｆ１０を満たすことが好ましい。この構成によれば、インナーフィン２２の腐食をより好適に抑制することが可能となる。

（７）インナーフィン２２において最も貴な部位の電位Ｖｆ_ｍａｘ及びアウターチューブ２１の心材２１０の電位Ｖｔは上記の式ｆ９を満たすことが好ましい。この構成によれば、インナーフィン２２の腐食をより好適に抑制することが可能となる。

＜他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・アウターチューブ２１の外面には犠牲層２１１が設けられていなくてもよい。発明者らの実験結果によれば、インナーフィンの最も卑な部位の電位Ｖｆ_ｍｉｎ、及びアウターチューブの心材の最も貴な部位の電位Ｖｔ_ｍａｘが上記の式ｆ２を満たす場合には、外面に犠牲層が設けられていないアウターチューブの場合、図６に示されるように、２００［μｍ］の板厚を有するアウターチューブには腐食貫通が生じない。また、そのアウターチューブの腐食深さは１００［μｍ］以下である。よって、アウターチューブ２１の板厚Ｈｔは、１００［μｍ］の腐食深さを許容できる板厚が１２０［μｍ］であることを考慮して、次式ｆ４の範囲で設定することが可能である。

１２０［μｍ］≦Ｈｔ≦２００［μｍ］ （ｆ４）
・第３実施形態のチューブ２０では、アウターチューブ２１及びインナーフィン２２のそれぞれの板厚を変更してもよい。例えば、インナーフィン２２の板厚は、「１００［μｍ］」に限らず、「８０［μｍ］」から「２００［μｍ］」の範囲で設定可能である。
・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、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、及びその配置、条件、形状等は、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
２０：チューブ
２１：アウターチューブ
２２：インナーフィン
２１０：心材
２１１：犠牲層

Claims (10)

1. 内部に冷却水が流れるアウターチューブ（２１）と、
   前記アウターチューブの内部に設けられるインナーフィン（２２）と、を備え、
   前記インナーフィンの最も卑な部位の電位が、前記アウターチューブの心材（２１０）の最も貴な部位の電位よりも低く、
   前記アウターチューブの内面の表層、及び前記インナーフィンの表層の少なくとも一方にろう材層を有する
   熱交換器のチューブ。
2. 前記アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位を「Ｖｔ_ｍａｘ」とし、前記インナーフィンの最も卑な部位の電位を「Ｖｆ_ｍｉｎ」とするとき、電位Ｖｔ_ｍａｘ，Ｖｆ_ｍｉｎは、次式
   Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧８０［ｍＶ］
   を満たす
   請求項１に記載の熱交換器のチューブ。
3. 前記アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位を「Ｖｔ_ｍａｘ」とし、前記インナーフィンの最も卑な部位の電位を「Ｖｆ_ｍｉｎ」とするとき、電位Ｖｔ_ｍａｘ，Ｖｆ_ｍｉｎは、次式
   Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍｉｎ≧１００［ｍＶ］
   を満たす
   請求項１に記載の熱交換器のチューブ。
4. 前記アウターチューブの外面の表層には犠牲層（２１１）が設けられ、
   前記犠牲層を含む前記アウターチューブの板厚をＨｔとするとき、板厚Ｈｔは、次式
   １２０［μｍ］≦Ｈｔ≦３００［μｍ］
   を満たす
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器のチューブ。
5. 前記アウターチューブの外面の表層には犠牲層が設けられておらず、
   前記アウターチューブの板厚をＨｔとするとき、板厚Ｈｔは、次式
   １２０［μｍ］≦Ｈｔ≦２００［μｍ］
   を満たす
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器のチューブ。
6. 前記インナーフィンの板厚方向の中心の電位及び表層の電位が、前記アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位よりも低く、
   前記インナーフィンの板厚方向の中心の電位が前記インナーフィンの表層の電位以上であり、
   前記アウターチューブの内面の表層、及び前記インナーフィンの表層の少なくとも一方に、ろう材層が形成されている
   請求項１に記載の熱交換器のチューブ。
7. 前記インナーフィンの板厚方向の中心の電位を「Ｖｆ_ｃｅｎｔ」とし、前記インナーフィンの表層の電位を「Ｖｆ_ｓｕｒｆ」とし、前記アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位を「Ｖｔ_ｍａｘ」とするとき、電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ，Ｖｆ_ｓｕｒｆ，Ｖｔ_ｍａｘは、次式
   Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧８０［ｍＶ］
   を満たす
   請求項６に記載の熱交換器のチューブ。
8. 前記インナーフィンの板厚方向の中心の電位を「Ｖｆ_ｃｅｎｔ」とし、前記インナーフィンの表層の電位を「Ｖｆ_ｓｕｒｆ」とし、前記アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位を「Ｖｔ_ｍａｘ」とするとき、電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ，Ｖｆ_ｓｕｒｆ，Ｖｔ_ｍａｘは、次式
   Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧１００［ｍＶ］
   を満たす
   請求項６に記載の熱交換器のチューブ。
9. 前記インナーフィンの板厚方向の中心の電位を「Ｖｆ_ｃｅｎｔ」とし、前記インナーフィンの表層の電位を「Ｖｆ_ｓｕｒｆ」とするとき、電位Ｖｆ_ｃｅｎｔ，Ｖｆ_ｓｕｒｆは、次式
   Ｖｆ_ｃｅｎｔ−Ｖｆ_ｓｕｒｆ≧２０［ｍＶ］
   を満たす
   請求項６〜８のいずれか一項に記載の熱交換器のチューブ。
10. 前記インナーフィンの最も貴な部位の電位を「Ｖｆ_ｍａｘ」とし、前記アウターチューブの心材の最も貴な部位の電位を「Ｖｔ_ｍａｘ」とするとき、電位Ｖｆ_ｍａｘ，Ｖｔ_ｍａｘは、次式
    Ｖｔ_ｍａｘ−Ｖｆ_ｍａｘ≦２５０［ｍＶ］
    を満たす
    請求項６〜９のいずれか一項に記載の熱交換器のチューブ。

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