JPS5938599A - 熱交換器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換器に関し、１）にラジェターなどの熱
交換器の重東な構成部分であるフィンの耐食性を向上さ
Ｕｋものに関Ｊる。従来、熱交換器、例えばラジ士ター
の一ライン月料には、ラジェターの放熱特性及びフィン
接合時の熱に対りる耐熱性の観点から銅（Ｃｌ）にスズ
（Ｓｎ　）を０．１〜０．２ｗｔ％及び、リン（Ｐ）を
０．０５〜０，０２ｗｔ％添加しｌこ銅合金が採用され
ている。どころが、この銅合金からなるフィンをイ１り
る熱交換器は、融雪塩が散布される塩害地・１゛）気温
の高い尚岸地域にＪ５いてフィンの腐食が君しいという
欠点をイｊＭる。史には近年の人気汚染の増加に伴ない
前記地域以外にｄ３いても、フィンの腐食が加速さ４す
る傾向にある。腐食しｌこフィンは、はとｌυどが酸化
銅（ＣＬＩ２０）に変化１ノる。このためノ５ｒンの腐
食が進むと熱交換器の放熱特性が劣化づるど共に、フィ
ンの強度が低下りるため、ラジ］−ター製品の耐久強度
が低下する。゛ てこで本発明は、このような熱交換器に使用されるフィ
ンの耐食性を向上させるために、熱交換器の少なくとも
フィンの表面に銅原子と結合したベンゾトリアゾール又
はその５１１体の保護皮膜層を形成することにより、銅
Ｊ３　Ｊ：び銅合金からなるフィンの耐食性の向上を図
り、もって熱交換器の放熱特性及び強度劣化を大幅に改
善した熱交換器を提供づることを目的どづる。

従来ベンゾ１〜リラ７ゾール及びその誘導体は、インヒ
ビター即ら金属を腐食させる環境へ少量添加りることに
Ｊ、り腐食を抑制づる物質である環境処理剤、の１つと
し゛Ｃ利用されでいる。ベンゾ１−リアゾール【よ、例
えば、凍結防１１−剤と共にエンジンの冷ム１１水に、
又は、吸収式冷凍機の媒体中等の密閉系の循環冷Ａｌｌ
水中、或は、塗装材別中に、インヒビターとして少量添
加し、その容器の表面が液冷媒ど接触することにＪ、っ
て酸化づるのを防止Ｊるために使われているだ（）であ
った。従って、酸化防１１の効果は容器内部に閉じ込め
られている液媒体の作用と其に関係し、消散づるインヒ
ビターを随ｌ：Ｊ袖給りる必要があった。又、該インヒ
ビターの酸化防止の機構は従来、銅表面にベンゾ１〜す
／７ゾールが吸着りるためであると考えられ−Ｃ−いる
。

ところがベンゾ１−リアゾールの高１Ｉｉｉ！度の溶液
を使って銅又は、銅合金の表面に積極的に銅分子と結合
した銅ベンゾ［−リアゾールあるいは、銅ベンゾ１〜リ
アゾール誘導体の保護皮膜層を形成覆ることについては
、従来何ら実験及びＩＪＩ究がなされ−（−いなかった
。

イこで木発明者らは、フィンの耐食性を防出りる観点か
らさまざまなベンゾ１へリアゾール消液を用いて銅表面
に積極的な保護皮膜層を厚く形成ＣＪることに成功した
。本発明は、これを熱交換器の耐食性向上に応用したも
のである。

即〕う本発明は少なくとも銅又は銅合金から４ρるフィ
ン表面に、銅ベンゾ［〜リアゾール又は、銅ベンゾｉ〜
リアゾール誘ηη体からなる保護皮膜層を設【）たこと
を特徴とづる熱交換器から成る。

ここＣ銅合金どは、従来のフｒンの利石に使用され、イ
の放熱特性あるいは、引っ張り強度を強化づるＩζめに
近在した微粒原子即１う、スズ、リンあるいは避（）ら
れない不純物を含む合金である。

さらに、亜鉛、カドミニウム、三ツケル、鉄等の混合原
子を含む銅合金であっても良い。保８（皮膜層は、ベン
ゾ１−リアゾールの構成原子である水素と、銅原子との
共有結合、あるいは３位首の窒素１ｉ？’ｉ　−？−の
孤立電ｒ一対に配位結合を形成づる銅原子、どににり銅
表面に堅く結合しＩζ皮膜層で成るものど考えられる。

このために、本発明による保護皮膜層（Ｊ、容易に離１
脱することはなく耐食効果が著るしい。保護皮Ｉｌｌ！
　ｖは、ベンツ］〜リアゾール又はイの誘導体の溶液に
銅または銅合金を所定の峙間浸ａ’ＪＬ／−（−１形成
づることができる。溶媒は、水、■−デル１ルーｌ−ル
、１〜ル１ン、１：シレン等のｌ＼ンゾクレアゾールを
溶融しうるちの−（あれば溶媒として選定づることがで
゛さ゛る。また、ぞの濃度（、！一般に１０９６　Ｌス
−１が望ｉＬｌ、い。１度が高いほど保護゛皮膜層は厚
くなるものと考えられる。溶液の温度【よ、溶媒にＪ、
っ−で異なる。水の場合であれば８０°Ｃ，Ｊ−チル）
１ル−」−ル、１〜ル−１ニン（゛あれば／１０℃がｑ
！ましく、８濃度の溶媒を得るために一般的には、高ｉ
ｆ１？１にニジた方が望ましいムのど思われる。まｌご
、保護皮膜層の厚さは溶液のｐｌ−１濃度にも依存し、
一般にｌ）　Ｈ酸性温度が高いほうが保護皮膜層が１１
３＋くなる。

以上の様に保護皮膜層の厚さは、温度、ベンゾ１〜リア
ゾール濃度、浸漬時間及び溶液のｐＨに依存する。これ
らを適当に選定することによ−）て耐食性に顕著な効果
を有り−る保護皮１１％ｊ層の適ｊ１−厚さを１ｑるこ
とができる。また、同月の表面（３工、酸化銅の被ｌｌ
５ｉ層が存在リ−ればなＪ３右効Ｃあるど思われる。

本発明にＪ：れ（、■、保護皮膜層（，１少なくとし５
３０〜１４０　Ａの保護皮膜層が得られた。この様にＡ
＼発明は、熱交換器のフィンの表面ＩＪｉＦ］原子と堅
く結合したベンゾ１〜リアゾール保護皮ＩＩ！、！層を
１９り形成Ｊることににリフインの耐食性及び成熱’１
４ｊ竹を向上させることができる。

以下、実施例に基づい−ＣさらにＲＴシ＜述ｌ＼る。

第１図（ａ　）はフィンを右づる熱交換器の全体の構成
図である。第１図（１））は、−Ｊルゲー１〜型のフ、
ｒンをイｊリ−る」アの構成図である。

ます図面に基づいて構成を説明りる。

幅に比して十分に長いテープ状の平板合金を波形に形成
し、これを放熱フィン１とづる。放熱ツイン１はそれに
隣接して設（）られたヂコーブ２に波形のりへての拍部
が接合されている。この様にノインコどデー１−ブ２を
交Ｈに連接してコア８を形成１ノる。デー１−ｊ２の一
端は、前記コア上部に、ｉ！ｉｔうれた冷Ｎ１水り部タ
ンク３に開［Ｉ　Ｌ、ヂコーゾ２の他端は、前記−］ア
下部に設（）られた冷却水Ｆ部タンク７に間Ｄ　ｌ、で
いる。そして冷却水上部タンク３３の上面部には筒状の
注水口１が配設され、冷却水」一部タンク３の側壁には
円筒状の冷ＩＡ水人１」管５が【Ｊぼ垂直に設りられて
いる。また冷１１１１水ト部タンク７の側壁に１．Ｌ円
筒状の冷却水出１−」質６が、側壁にほぼ垂直に設りら
れている。

Ｊメ上の構成をイ１づるラジェーターを得るｌζめに、
ブーｊ−ノどツインあるいはタンク等のはんだづりを４
−ｉ　’、Ｅった１狡、ラジェーターを組立℃ベンゾ１
〜リアゾール溶液に浸漬し−て各種の実験を行なった。

その結果を表に承り。ここＣ浸油時間は３分Ｃあり、表
におい（導電率はＩΔＣ３（ｌ　ＩＩＬｅＮＩａローｏ
ｎａｌ　　ΔｎｅａｌｅｄＣｏｐｐｅｒ　３　ｔａｎｄ
ａｒｄ　）　−ｔＪなわら純銅の導電率を１００として
比較した場合の値である。導電率と熱伝導率は周知の様
に正の相関関係があるので導電率の値をフィンの熱伝０
　’？の大小の判定のためのｌｎＪとした。

放熱特性は、ＪＩＳＤ１６１／ｌＪ自勅車用放熱器放熱
性能試験方法」により測定し、腐食試験を行なう前の値
を１００％としてそれに対りる相り・１値〈％）で示し
た。

また、フィンの引張強度試験は第２図に承りようにヂコ
ーブに接合したフィン１を３ピツチだ目切り取り冶具１
０を使用して図示Ｊるノｊ向に引張り、その最大張力を
１ｌｔｌｌ定づる方法で行なった。

腸食試験は本発明者らが独白に考案した次の方法による
。

まり゛、上記試オ′ミ１を５０　’Ｃの温度に保持し、
５　％の食塩水を１時間噴霧した後、温度５０℃、相対
湿度８０％の条イ！１て２３時間保持りる。この１１」
の工程を１→ノイクルとしη、これを所定期間繰り返し
た後に」−記の様に放熱１Ｊ１性試験及びフィンの引張
強度試験を行ない、この測定値を腐食試験前のこれらの
値と比較りることにより耐食性を評価した。表の値は、
腐食試験前の値と腐食試験開始ＩＵ　３０１Ｅ＋を経過
したときの値を示したものである。

第３図は、腐食試験［」数を横軸にとりフィンの引張強
度を縦軸にど−＞ｋ場合の変化を承りグラフである。用
い１．、：試ｔ１は、Ｎｏ、３、ｔｌなわちベンゾ１へ
りＩゾール淵１良１０％の温水溶液に浸漬して得られた
もの、Ｎｏ、６．即ちベンゾトリアゾール′ｆ：Ｊ度１
０％の１デルアル−１−ル溶液に浸漬しＣ１！７られＩ
こもの、ＮＯ，９，即ちベンゾトリアゾール濃度１０％
のトルエン溶液に浸漬して得られたもの及びＮＯ，１１
、即ら保護皮膜層を右しない従来の製品である。同じく
第４図は、これらの試第３１について腐食口数に３＝Ｉ
−１６強１褒劣化量の初期値に対Ｊる％割合を表／ｊ〜
したしのである。これらの実験結果から分るにうに、実
験例で１ｑられた範囲Ｃはベンゾ１〜リアゾール濶度１
０％のトル１ン溶液にＪ３いで浸漬した場合が最も腐食
の程度が少ない。

この試料、即ちＮＯ，９の試料ににれば６０口を経過し
た時点においでも、初期値に対して１２％の劣化量を示
−りにすぎない。これに対して保護皮膜層を有しない従
来例のＮＯ，１１の試料は、初期値に対して８４％の劣
化量を示し、本発明の最も望ましい実施例（Ｎｏ９）に
対し１／７の強度を有しているに過ぎない。即ち完全に
腐食していることが良くわかる。又、Ｎｏ、６の試料で
ｔＪ、６０　ｒ、ｌ経過後にＪ３いて、強度劣化ｍの％
割合は４７％であり、Ｎｏ、３の試料については６０％
であることがわかる。これらのものも従来の保護皮膜層
を有しないものに比べて強度劣化量が少ないことがわか
る。ｊ、た、表かられかるように、ベンゾ］−リアゾー
ルｍ度が１％の場合、ＩＩＩ　１−５　Ｎ　＋１　、１
、Ｎｏ、４、Ｎｏ、７（７）そレソレノ試料ニｄ３　イ
”Ｃ１，１、フｒンの３０８経過後の引張強度は、はぼ
従来例と等しく、保護皮膜層が形成されていないか、形
成されていＣム同月との結合のごく弱いものが形成され
たものと思われる。又、表によればベンゾ１〜リアゾー
ルｉｌＪ度は、濃度が高くなるほど一ノｒンの引張強度
は強くなる。即ちＮｏ、１０の試オ′１１によれば、ベ
ンゾトリアゾール濃度２０％の渇水の場合にはフィンの
引張強度が６０ｋＭ３ビッヂを示し、１０％８１度の渇
水の場合に比べ、さらに強度が強くなることが４つかる
。これは、ベンゾｌ−リアゾールが最も溶解しつる飽和
潤度に達するほど保護皮膜層の形成層が厚くなるものと
思われる。

【図面の簡単な説明】

り１１図（ａ＞は本発明の具体的実施例に係る熱交換器
の構成を示し１．、：構成図、第１図（ｂ）は］ノ′の
部分拡大図で゛ある。第２図はフィンの引張強度試験を
行なう方法を示した方法説明図、第３図は腐食試験口数
に対りるフィンの引張強度の関係を示したグラフ、第１
図は同しく腐食試験日数（こ対りるフィンの引張強度の
劣化ｍの初期１的に対Ｊる％割合を示したグラフである
。 １・・・フィン、２・・・チューブ ３．７・・・冷却水タンク １０・・・引張弾痕試験冶具 特晶′（出願人　　［」木列装株式会社代理人　　弁理
士　　大川　宏 同　　　弁理上　　藤谷　修 同　　　弁理士　　丸山明夫 ＷＪ２図 １引５に方

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくども銅又は銅合金からなるフィン表面に、
   銅ベンゾ１−リアゾール又は、銅ベンゾ＋−リアゾール
   誘導体からなる保護皮膜層を設ｃノたことを特徴どりる
   熱交換器。 （２＞　１−記保思皮股層は、ベンゾ１〜リアゾール溶
   液又（よ、その誘導体溶液に浸漬して１９られる保護皮
   膜層Ｃ゛あることを特徴とする特Ｂｔ１請求のｆｌｕ　
   ＵＪＩ第１項記載の熱交換器。 （３）上記保護皮ＩＩ！層は、少なくどｂ　５０　Ａ以
   １−の肉厚をイーＩ′？することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の熱交換器。