JPH04309795A - 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器 - Google Patents
耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐食性の改善されたろう
付接合によるアルミニウム製熱交換器に関するものであ
る。
付接合によるアルミニウム製熱交換器に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】一般にろう付により組み立てられるアル
ミニウム製熱交換器（本明細書では、アルミニウム材又
はアルミニウム合金材いずれを用いているものも包含す
る。）は、例えば冷媒の流路を形成するチューブと空気
側の冷却フィンからなり、通常、フィンにブレージング
シートを用いてろう付により接合している。このような
熱交換器、具体的には図１に示すようなサーペンタイン
タイプのカークーラー用コンデンサーやエバポレーター
では、ブレージングシートにＡ３００３合金（Ａｌ−０
．１５ｗｔ％、Ｃｕ−０．１２ｗｔ％Ｍｎ）や犠牲防食
を目的にＡ３００３合金に１ｗｔ％程度のＺｎを添加し
た合金を芯材とし、ろう材としてはＡ４３４３合金（Ａ
ｌ−７．５ｗｔ％Ｓｉ）を皮材としたクラッド板を用い
、チューブはＡ１０５０の純アルミニウム（純度９９．
５ｗｔ％以上の純Ａｌ）を熱間押出で図２に示すような
多穴形材に成形後、溶射やメッキ処理により外表面にＺ
ｎを被覆して用い、このチューブを図３に示す如く蛇行
状に折り曲げて、チューブ間に波型に成形したフィンを
装着してろう付により接合する。
ミニウム製熱交換器（本明細書では、アルミニウム材又
はアルミニウム合金材いずれを用いているものも包含す
る。）は、例えば冷媒の流路を形成するチューブと空気
側の冷却フィンからなり、通常、フィンにブレージング
シートを用いてろう付により接合している。このような
熱交換器、具体的には図１に示すようなサーペンタイン
タイプのカークーラー用コンデンサーやエバポレーター
では、ブレージングシートにＡ３００３合金（Ａｌ−０
．１５ｗｔ％、Ｃｕ−０．１２ｗｔ％Ｍｎ）や犠牲防食
を目的にＡ３００３合金に１ｗｔ％程度のＺｎを添加し
た合金を芯材とし、ろう材としてはＡ４３４３合金（Ａ
ｌ−７．５ｗｔ％Ｓｉ）を皮材としたクラッド板を用い
、チューブはＡ１０５０の純アルミニウム（純度９９．
５ｗｔ％以上の純Ａｌ）を熱間押出で図２に示すような
多穴形材に成形後、溶射やメッキ処理により外表面にＺ
ｎを被覆して用い、このチューブを図３に示す如く蛇行
状に折り曲げて、チューブ間に波型に成形したフィンを
装着してろう付により接合する。
【０００３】また最近では、図４に示すような複数のチ
ューブを並列状に配置するとともに、隣接したチューブ
間にフィンを配置しかつ各チューブの両端が一対のアル
ミニウム製中空ヘッダーに連通接続されてなるパラレル
フローまたはマルチフロータイプと称するコンデンサー
が普及してきているが、チューブとフィンの構成合金組
成はサーペンタインタイプと同様である。このような熱
交換器ではろう付加熱によりチューブ表面にＺｎの拡散
層を形成して犠牲防食による耐食性の向上を図っている
。チューブ表面に被覆するＺｎは、ろう付加熱により溶
融してチューブ材内部へ拡散してチューブ表面にＺｎ−
Ａｌの合金層を形成する。この合金層をＺｎ拡散層と称
し、Ｚｎを被覆したチューブの全周囲に形成しており、
Ｚｎ濃度はチューブ表面部で高く内部へ行くに従い低下
する分布となる。このＺｎ拡散層の厚さは加熱条件で異
なるが、通常のろう付条件では約１００μｍ前後になる
。
ューブを並列状に配置するとともに、隣接したチューブ
間にフィンを配置しかつ各チューブの両端が一対のアル
ミニウム製中空ヘッダーに連通接続されてなるパラレル
フローまたはマルチフロータイプと称するコンデンサー
が普及してきているが、チューブとフィンの構成合金組
成はサーペンタインタイプと同様である。このような熱
交換器ではろう付加熱によりチューブ表面にＺｎの拡散
層を形成して犠牲防食による耐食性の向上を図っている
。チューブ表面に被覆するＺｎは、ろう付加熱により溶
融してチューブ材内部へ拡散してチューブ表面にＺｎ−
Ａｌの合金層を形成する。この合金層をＺｎ拡散層と称
し、Ｚｎを被覆したチューブの全周囲に形成しており、
Ｚｎ濃度はチューブ表面部で高く内部へ行くに従い低下
する分布となる。このＺｎ拡散層の厚さは加熱条件で異
なるが、通常のろう付条件では約１００μｍ前後になる
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したフィン材にＺ
ｎを添加するなどして電位的に卑にして犠牲防食を図る
方法において、表面にＺｎを被覆したチューブを用いる
場合でもＺｎ拡散層が溶出した後の防食を目的に、電位
を卑にしたフィンが用いられる。発明者らはこのような
熱交換器を腐食環境に置き耐食試験を行ったところ、フ
ィンが形状を保っているのにも係らずチューブとの接合
部から剥がれ脱落する現象を認めた。防食作用を発揮す
る以前にフィンが脱落したのでは防食効果は得られず、
チューブ表面のＺｎ拡散層だけの効果に止まることによ
る不利益を生じる。
ｎを添加するなどして電位的に卑にして犠牲防食を図る
方法において、表面にＺｎを被覆したチューブを用いる
場合でもＺｎ拡散層が溶出した後の防食を目的に、電位
を卑にしたフィンが用いられる。発明者らはこのような
熱交換器を腐食環境に置き耐食試験を行ったところ、フ
ィンが形状を保っているのにも係らずチューブとの接合
部から剥がれ脱落する現象を認めた。防食作用を発揮す
る以前にフィンが脱落したのでは防食効果は得られず、
チューブ表面のＺｎ拡散層だけの効果に止まることによ
る不利益を生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】従来、Ａｌ−Ｓｉ合金の
ろう材は自然電極電位（以下単に電位という。）につい
てみて貴であることから、ろう付接合部は腐食環境にあ
っても最後まで残存すると考えられてきた。したがって
このようなフィンの脱落は全く予想外のことであった。 発明者らは、その原因について種々検討を重ねた結果、
Ｚｎはろう付加熱によりチューブ表面に拡散層を形成す
ると同時にろう付加熱で溶融したろう材が図５に示すよ
うなチューブとフィンの接合部で形成するろう溜まり（
以下フィレットと称する）にもＺｎが拡散していること
から、フィレットが従来考えられているよりも電位的に
卑となっていることを見い出した。
ろう材は自然電極電位（以下単に電位という。）につい
てみて貴であることから、ろう付接合部は腐食環境にあ
っても最後まで残存すると考えられてきた。したがって
このようなフィンの脱落は全く予想外のことであった。 発明者らは、その原因について種々検討を重ねた結果、
Ｚｎはろう付加熱によりチューブ表面に拡散層を形成す
ると同時にろう付加熱で溶融したろう材が図５に示すよ
うなチューブとフィンの接合部で形成するろう溜まり（
以下フィレットと称する）にもＺｎが拡散していること
から、フィレットが従来考えられているよりも電位的に
卑となっていることを見い出した。
【０００６】従って、フィレットの電位をフィンよりも
相対的に貴にすることにより、フィレットはフィンが犠
牲陽極効果により腐食してその機能を失うまで残存し、
熱交換器としての耐食寿命を延長することが可能となる
事実を見い出した。本発明はこの知見に基づいてなされ
たものである。
相対的に貴にすることにより、フィレットはフィンが犠
牲陽極効果により腐食してその機能を失うまで残存し、
熱交換器としての耐食寿命を延長することが可能となる
事実を見い出した。本発明はこの知見に基づいてなされ
たものである。
【０００７】すなわち本発明は、冷媒の流路となるチュ
ーブの外表面にＺｎを被覆形成後ろう付されるアルミニ
ウム合金製の熱交換器において、ろう付後のフィレット
の電位をフィンの電位よりも貴にすることを特徴とする
熱交換器を提供するものである。
ーブの外表面にＺｎを被覆形成後ろう付されるアルミニ
ウム合金製の熱交換器において、ろう付後のフィレット
の電位をフィンの電位よりも貴にすることを特徴とする
熱交換器を提供するものである。
【０００８】本発明において、ろう付後のフィレットの
電位をフィンの電位よりも貴にするには種々の方法があ
り、例えば、チューブ表面に被覆するＺｎ溶射層などの
濃度を低減してフィンの電位と相対的に貴とする方法、
フィン材中に添加するＺｎ量を多くする方法、ろう付加
熱により溶融してフィレットを形成するろう材中に電位
を貴とする元素としてＣｕを添加する方法がある。この
場合、ろう材としては、Ａ４３４３を一例とするＡｌ−
Ｓｉ系合金が用いられる。
電位をフィンの電位よりも貴にするには種々の方法があ
り、例えば、チューブ表面に被覆するＺｎ溶射層などの
濃度を低減してフィンの電位と相対的に貴とする方法、
フィン材中に添加するＺｎ量を多くする方法、ろう付加
熱により溶融してフィレットを形成するろう材中に電位
を貴とする元素としてＣｕを添加する方法がある。この
場合、ろう材としては、Ａ４３４３を一例とするＡｌ−
Ｓｉ系合金が用いられる。
【０００９】
【実施例】次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説
明する。
明する。
【００１０】実施例１（チューブ表面に被覆するＺｎ濃
度を変えた場合） チューブ材として用いるＡ１０５０合金は熱間押出によ
り多穴形材形状に成形し、押出直後にＺｎ溶射によりＺ
ｎを被覆する方法とし、チューブ表面の拡散Ｚｎ濃度は
表１に示す７水準とした。フィン材は芯としてＡ３００
３合金にＺｎを１．５ｗｔ％添加した合金を用い、ろう
材となる皮材はＡ４３４３合金として両者をクラッド圧
延してブレージングシートを製造しコルゲート加工によ
り波型に成形した。
度を変えた場合） チューブ材として用いるＡ１０５０合金は熱間押出によ
り多穴形材形状に成形し、押出直後にＺｎ溶射によりＺ
ｎを被覆する方法とし、チューブ表面の拡散Ｚｎ濃度は
表１に示す７水準とした。フィン材は芯としてＡ３００
３合金にＺｎを１．５ｗｔ％添加した合金を用い、ろう
材となる皮材はＡ４３４３合金として両者をクラッド圧
延してブレージングシートを製造しコルゲート加工によ
り波型に成形した。
【００１１】以上で製造したチューブ材とフィン材の各
組合せで熱交換器コアを作製するのに当たり、フラック
スにフッ化カリウム及びフッ化アルミニウムの混合物を
５ｗｔ％の濃度で付着し、次いでろう付は露点が−４０
℃のＮ２ ガス雰囲気中で３分間保持するＮＢろう付法
で行った。
組合せで熱交換器コアを作製するのに当たり、フラック
スにフッ化カリウム及びフッ化アルミニウムの混合物を
５ｗｔ％の濃度で付着し、次いでろう付は露点が−４０
℃のＮ２ ガス雰囲気中で３分間保持するＮＢろう付法
で行った。
【００１２】電位は、２５℃のＮａＣｌ水溶液中で飽和
カロメル電極基準で測定する方法とし、各コアでのフィ
レットとフィンの測定結果をチューブへの拡散Ｚｎ濃度
ごとに表１に示す。先ず組合せＮｏ．１からＮｏ．３は
チューブ表面の拡散Ｚｎ濃度を低下して、本発明である
フィレットの電位をフィンよりも貴にした場合には、貫
通孔食寿命は２０００時間以上となり効果を示している
。これに対して比較のＮｏ．６とＮｏ．７にてチューブ
表面の拡散Ｚｎ濃度が高く、フィレットの電位をフィン
よりも卑にした場合の貫通孔食寿命は１５００時間に止
まった。
カロメル電極基準で測定する方法とし、各コアでのフィ
レットとフィンの測定結果をチューブへの拡散Ｚｎ濃度
ごとに表１に示す。先ず組合せＮｏ．１からＮｏ．３は
チューブ表面の拡散Ｚｎ濃度を低下して、本発明である
フィレットの電位をフィンよりも貴にした場合には、貫
通孔食寿命は２０００時間以上となり効果を示している
。これに対して比較のＮｏ．６とＮｏ．７にてチューブ
表面の拡散Ｚｎ濃度が高く、フィレットの電位をフィン
よりも卑にした場合の貫通孔食寿命は１５００時間に止
まった。
【００１３】ここで、比較の組合せでＮｏ．７の方が貫
通孔食寿命が長いのは、両者ともフィレットの方が卑な
ためフィンが脱落し、チューブ表面の拡散Ｚｎ濃度に貫
通孔食寿命が支配されたためである。
通孔食寿命が長いのは、両者ともフィレットの方が卑な
ためフィンが脱落し、チューブ表面の拡散Ｚｎ濃度に貫
通孔食寿命が支配されたためである。
【００１４】
【表１】
【００１５】実施例２（フィン材のＺｎ添加量を種々変
えた場合） チューブ材として用いるＡ１０５０合金は熱間押出によ
り多穴形材形状に成形し、押出直後にＺｎ溶射によりＺ
ｎを被覆する方法とし、Ｚｎ濃度はチューブ表面の拡散
Ｚｎ濃度として１．５ｗｔ％一定になるようにした。フ
ィン材は、芯とするＡ３００３合金へのＺｎ添加量を表
２に示す５水準とした合金とし、ろう材となる皮材はＡ
４３４３合金として、各組合せをクラッド圧延してブレ
ージングシートを製造し、コルゲート加工により波型に
成形した。
えた場合） チューブ材として用いるＡ１０５０合金は熱間押出によ
り多穴形材形状に成形し、押出直後にＺｎ溶射によりＺ
ｎを被覆する方法とし、Ｚｎ濃度はチューブ表面の拡散
Ｚｎ濃度として１．５ｗｔ％一定になるようにした。フ
ィン材は、芯とするＡ３００３合金へのＺｎ添加量を表
２に示す５水準とした合金とし、ろう材となる皮材はＡ
４３４３合金として、各組合せをクラッド圧延してブレ
ージングシートを製造し、コルゲート加工により波型に
成形した。
【００１６】以上で製造したチューブとフィン材の各組
合せで熱交換器コアを作製するのに当たり、フラックス
にフッ化カリウム及びフッ化アルミニウムの混合物を５
ｗｔ％の濃度で付着し、次いでろう付は露点が−４０℃
のＮ２ガス雰囲気中で３分間保持するＮＢろう付法で行
った。
合せで熱交換器コアを作製するのに当たり、フラックス
にフッ化カリウム及びフッ化アルミニウムの混合物を５
ｗｔ％の濃度で付着し、次いでろう付は露点が−４０℃
のＮ２ガス雰囲気中で３分間保持するＮＢろう付法で行
った。
【００１７】電位は、２５℃のＮａＣｌ水溶液中で飽和
カロメル電極基準で測定する方法とし、各コアでのフィ
レットとフィンの測定結果をフィン芯材への添加Ｚｎ量
ごとに表２に示す。先ず組合せＮｏ．８からＮｏ．１０
は、フィン芯材への添加Ｚｎ量を多くして、本発明であ
るフィレットの電位をフィンよりも貴にした場合には、
貫通孔食寿命は２０００時間以上となり効果を示してい
る。 対して比較のＮｏ．１１とＮｏ．１２にてフィン芯材へ
の添加Ｚｎ量を少なくし、フィレットの電位をフィンよ
りも卑にした場合の貫通孔食寿命は１４００時間から１
５００時間に止まった。
カロメル電極基準で測定する方法とし、各コアでのフィ
レットとフィンの測定結果をフィン芯材への添加Ｚｎ量
ごとに表２に示す。先ず組合せＮｏ．８からＮｏ．１０
は、フィン芯材への添加Ｚｎ量を多くして、本発明であ
るフィレットの電位をフィンよりも貴にした場合には、
貫通孔食寿命は２０００時間以上となり効果を示してい
る。 対して比較のＮｏ．１１とＮｏ．１２にてフィン芯材へ
の添加Ｚｎ量を少なくし、フィレットの電位をフィンよ
りも卑にした場合の貫通孔食寿命は１４００時間から１
５００時間に止まった。
【００１８】ここで、比較のＮｏ．１１とＮｏ．１２に
てフィン芯材へのＺｎ添加量が異なるにも係らず貫通孔
食寿命が同じなのは、両者ともフィレットの方が電位的
に卑なためにフィンが脱落し、チューブ表面の拡散Ｚｎ
濃度に貫通孔食寿命が支配されたためである。
てフィン芯材へのＺｎ添加量が異なるにも係らず貫通孔
食寿命が同じなのは、両者ともフィレットの方が電位的
に卑なためにフィンが脱落し、チューブ表面の拡散Ｚｎ
濃度に貫通孔食寿命が支配されたためである。
【００１９】
【表２】
【００２０】実施例３（ろう材のＣｕ添加量を種々変え
た場合） チューブ材として用いるＡ１０５０合金は熱間押出によ
り多穴形材形状に成形し、押出直後にＺｎ溶射によりＺ
ｎを被覆する方法とし、Ｚｎ濃度はチューブ表面の拡散
Ｚｎ濃度として１．５ｗｔ％一定になるようにした。フ
ィン材は、芯とするＡ３００３へのＺｎ添加量は１．５
ｗｔとし、ろう材となる皮材はＡ４３４３にＣｕを表３
に示す６水準添加した合金として、各組合せをクラッド
圧延してブレージングシートを製造し、コルゲート加工
により波型に成形した。
た場合） チューブ材として用いるＡ１０５０合金は熱間押出によ
り多穴形材形状に成形し、押出直後にＺｎ溶射によりＺ
ｎを被覆する方法とし、Ｚｎ濃度はチューブ表面の拡散
Ｚｎ濃度として１．５ｗｔ％一定になるようにした。フ
ィン材は、芯とするＡ３００３へのＺｎ添加量は１．５
ｗｔとし、ろう材となる皮材はＡ４３４３にＣｕを表３
に示す６水準添加した合金として、各組合せをクラッド
圧延してブレージングシートを製造し、コルゲート加工
により波型に成形した。
【００２１】以上で製造したチューブとフィン材の各組
合せで熱交換器コアを作製するのに当たり、フラックス
にフッ化カリウム及びフッ化アルミニウムの混合物を５
ｗｔ％の濃度で付着し、次いでろう付は露点が−４０℃
のＮ２ガス雰囲気中で３分間保持するＮＢろう付法で行
った。
合せで熱交換器コアを作製するのに当たり、フラックス
にフッ化カリウム及びフッ化アルミニウムの混合物を５
ｗｔ％の濃度で付着し、次いでろう付は露点が−４０℃
のＮ２ガス雰囲気中で３分間保持するＮＢろう付法で行
った。
【００２２】電位は、２５℃のＮａＣｌ水溶液中で飽和
カロメル電極基準で測定する方法とし、各コアでのフィ
レットとフィンの測定結果をフィン皮材への添加Ｃｕ量
ごとに表３に示す。先ず組合せＮｏ．１３からＮｏ．１
７は、フィン皮材へＣｕを添加することにより、本発明
であるフィレットの電位をフィンよりも貴にした場合に
は、貫通孔食寿命は２０００時間以上となり効果を示し
ている。これに対して比較のＮｏ．１８はＣｕを添加せ
ずに、フィレットの電位をフィンよりも卑にした場合の
貫通孔食寿命は１５００時間に止まった。
カロメル電極基準で測定する方法とし、各コアでのフィ
レットとフィンの測定結果をフィン皮材への添加Ｃｕ量
ごとに表３に示す。先ず組合せＮｏ．１３からＮｏ．１
７は、フィン皮材へＣｕを添加することにより、本発明
であるフィレットの電位をフィンよりも貴にした場合に
は、貫通孔食寿命は２０００時間以上となり効果を示し
ている。これに対して比較のＮｏ．１８はＣｕを添加せ
ずに、フィレットの電位をフィンよりも卑にした場合の
貫通孔食寿命は１５００時間に止まった。
【００２３】
【表３】
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、アルミニウム製熱交換
器において、ろう付組立後のフィレットの優先的な腐食
を防止することにより、熱交換器の耐食性を向上するこ
とができる。
器において、ろう付組立後のフィレットの優先的な腐食
を防止することにより、熱交換器の耐食性を向上するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーペンタインタイプコンデンサーの一例を示
す正面図である。
す正面図である。
【図２】熱交換器チューブの一例を示す斜視図である。
【図３】サーペンタインタイプコンデンサーの部分を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】パラレルフロータイプコンデンサーの一例を示
す正面図である。
す正面図である。
【図５】熱交換器におけるチューブとフィンの接合部の
部分を示す断面図である。
部分を示す断面図である。
１ チューブ（折り曲げ部）
２ チューブ（平坦部）
３ フィン
４ 冷媒出入口金具
５ 中空ヘッダー
６ フィレット
Claims (1)
- 【請求項１】 冷媒の流路となるチューブの外表面に
Ｚｎを被覆形成後ろう付されるアルミニウム製の熱交換
器において、ろう付後のフィレットの自然電極電位をフ
ィンの自然電極電位よりも貴にすることを特徴とする耐
食性に優れたアルミニウム製熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9785091A JPH04309795A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9785091A JPH04309795A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309795A true JPH04309795A (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=14203217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9785091A Pending JPH04309795A (ja) | 1991-04-04 | 1991-04-04 | 耐食性に優れたアルミニウム製熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04309795A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040038A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-13 | Showa Denko K.K. | Heat exchanger, heat exchanger tube member, heat exchanger fin member and process for fabricating the heat exchanger |
| WO2018225477A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 株式会社デンソー | 積層型熱交換器、および、その積層型熱交換器の製造方法 |
| JP2019004140A (ja) * | 2017-06-09 | 2019-01-10 | 株式会社デンソー | 積層型熱交換器、および、その積層型熱交換器の製造方法 |
-
1991
- 1991-04-04 JP JP9785091A patent/JPH04309795A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004040038A1 (en) * | 2002-10-30 | 2004-05-13 | Showa Denko K.K. | Heat exchanger, heat exchanger tube member, heat exchanger fin member and process for fabricating the heat exchanger |
| CN100425939C (zh) * | 2002-10-30 | 2008-10-15 | 昭和电工株式会社 | 热交换器 |
| WO2018225477A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 株式会社デンソー | 積層型熱交換器、および、その積層型熱交換器の製造方法 |
| JP2019004140A (ja) * | 2017-06-09 | 2019-01-10 | 株式会社デンソー | 積層型熱交換器、および、その積層型熱交換器の製造方法 |
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