JPS62218796A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は熱交換器に関するもので、特にフィンの耐食性
を向上し、長期にわたり熱交換機能を維持するようにし
たものである。

〔従来の技術〕

熱交換器としては、自動車のエンジシ冷却用のラジェー
タと暖房用ヒータなどがある。これらの熱交換器はいず
れも熱交換媒体を流通する複数本の銅製チューブ間に銅
製フィンを接合した銅製コアーを用い、このコアーの両
端にコアープレートを介してタンクを取りつけている。

熱交換器の一例を第１図に示す。第１図は自動車用のラ
ジェータである。この図に示すようにラジェータは熱交
換媒体を流通する上下方向の複数本のチューブ１間に、
コルゲート条フィン２をはんだ付けで接合してコアー３
を構成する。このコアー３のチューブ１の両端にコアー
プレー１・４を配し、コアープレート４にタンク５を取
りつけている。なお第１図において、符号６．７は熱交
換交媒体の入口、出口を示す。このようなラジェータの
銅製コアー３は、通常黄銅製チューブと調合金製のコル
ゲート状フィンを用い、チューブ間にフィンをコアー焼
きと称するはんだ付けにより接合している。フィンには
厚さ０．０２５〜０．０６　ｍの銅合金条を用い、強度
及び耐熱性を向上させるため、伝熱性を低下させない範
囲で錫（Ｓ　ｎ）、銀（、Ａｇ）、カドミウム（Ｃｄ）
、リン（Ｐ）などを少量添加している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

近年道路融雪などの目的で塩化ナトリウム（ＮａＣ１）
などの塩化物が多量に道路上に散布されるようになり、
これら塩化物による車体の腐食が重大視されている。こ
のような塩害地や高温多湿の？Ｎ　岸地方では、ラジェ
ータのフィンｌを構成する銅又は銅合金が酸化銅（Ｃｕ
ｚＯ）に変化し、フィン１の腐食が激しく進行するとい
う問題がある。

そこで、本発明者等はフィンの耐腐食性を向上させるた
めに、フィンの材料として銅−ニッケル合金などの耐食
合金を用いることを検討したが、伝熱性が劣るので、所
定の性能を得るためには厚肉化が必要となり、コスト高
と重量増加になるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点に鑑み、フィンの耐食性を向上さ
せると共に軽量化及び経済性の要件を満足する熱交換器
を得ることを目的とする。熱交換媒体を流通する複数個
のチューブ間に、銅又は銅合金系からなるフィンを接合
して銅製コアーを構成する熱交換器において、フィンの
表面部には亜鉛拡散層を形成し、亜鉛拡散層の脱亜鉛腐
食を抑制するため、亜鉛拡散層にリン（Ｐ）、ヒ素（Ａ
ｓ＞、アンチモン（Ｓｂ）のうち少なくともどれか一種
を０．０３〜０．０４ｗｔ％を含有させた。

〔作用〕

フィンの表面に亜鉛拡散層を形成することにより、特に
フィンの腐食の著しい塩素を含む環境において、フィン
の素材に対して表面部のみが電気化学的に著しく卑な電
位となり、いわゆる犠牲陽極効果によりフィンの腐食を
抑制する。

亜鉛拡散層に含有されるリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）アン
チモン（Ｓ、　ｂ　）のうち少なくとも一種は亜鉛拡散
層内の共存させることにより、亜鉛Ｚｎの優先的溶出速
度を抑制し、脱亜鉛腐食を防止する。

〔実施例〕

亜鉛拡散層の形成は、銅及び銅合金素材に亜鉛又は亜鉛
−錫、亜鉛−カドミウム、亜鉛−ニッケルなど、亜鉛合
金を電気メッキ溶融メッキミ蒸着、圧接等により銅又は
、銅合金素材と複合させ、そ（７）ｆｉ３００〜５００
℃で加熱拡散することにより、亜鉛拡散層を形成するこ
とができる。

また、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）又はアンチモン（Ｓｂ
）の脱亜鉛抑制元素は、あらかじめ亜鉛又は亜鉛合金に
所定量を含有させておくか、銅又は銅合金素材に所定量
を含有させ熱拡散処理時に亜鉛拡散層内に拡散含有させ
る。これにより脱亜鉛抑制元素を含むＺｎ拡散層が形成
できる。リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）又はアンチモン（Ｓ
　ｂ）の含有量は、いずれの成分も０．０３ｗｔ％未満
では効果がほとんど認められず、０．０４ｗｔ％以上で
は、フィンの放熱性を低下させるため、０．０３〜０．
０４ｗｔ％が適当である。

亜鉛拡散層の防食効果は、亜鉛拡散層の厚さと共に大き
くなるが、その厚さが０．０１５ｍｍを超えると効果は
飽和すると同時にフィンの放熱性を低下させる影響が大
きくなるので、０．　ＯＬ　５　ｓｍ以下で、好ましく
は０．００３〜０．０１ｍ−の範囲であることが望まし
い。尚、耐食性を向上させるため亜鉛拡散層を形成する
と、フィン自身の伝熱性が劣化する傾向が認められ、フ
ィン素材の伝熱性を改善することが望まれる。そこで、
本発明者等が種々の実験・検討が行った結果、銅に錫又
はマグネシウムを０．０１〜０．１３ｗｔ％含有した素
材を用いることにより、フィンとして充分な耐熱性、強
度及び伝熱性を得られることを見出した。錫又はマグネ
シウムの添加量を０．０１ｗｔ％以上としたのは０．０
１．ｗｔ％以下では耐熱性が充分でなく、０．１４ｗｔ
％以上では、フィンとして充分な伝熱性が得られないか
らである。

上述のようにして得られた耐食性と放熱特性の優れたフ
ィン材は、従来公知の方法によりコルゲート加工されて
チューブ間にはんだ付にて接合され、コアープレート及
びタンクを取付けることにより自動車用ラジェータが形
成される。

以下、本願発明の実施例を更に詳細に説明する。

高周波溶解炉を用いて木炭で湯面を覆いながら電気銅を
溶解し、所定の添加元素を加えて均一な合金溶湯を溶製
し、第１表に示すサンプル磁１〜１５まで１５種類の成
分を持つ鋳塊を鋳造した。

鋳塊表面を２．５　Ｉ１）面削により除去した後、８５
０°Ｃ×１時間加熱し、時間圧延により厚さ１（１＋ｍ
に圧延した。サンプルｌ１ｈｌ〜１０、及び１）ｍ１３
．１４は冷間圧延と焼鈍を繰返して厚さ０．０４５　ａ
ｍのフィン用素材とした。次にフィン用素材に電気メッ
キにて亜鉛を厚さ約１μｍメ・ンキし、３００℃×２時
間熱拡散処理を施した。その結果、フィン素材と亜鉛メ
ッキ層間での相互拡散により第１表に示す組成亜鉛合金
層を得た。

サンプル１）ｋＬ１）．１２及び比較例であるサンプル
陽１５は冷間圧延により厚さ２．　Ｏｍｍとし、同様に
して製造した０、０２ｗｔ％のリン（Ｐ）を含む銅−３
５％亜鉛合金条と冷間にて圧延し、４８０℃×１時間拡
散処理を施した。

（以下余白） このようにして得られたフィン用素条を用いて通常の方
法によりはんだ付により黄銅性チューブと接合し、更に
コアープレートタンクを組みつけ自動車用ラジェータを
製作した。得られたフィン素条及びラジェータを用いて
、導電率、耐熱性、放熱性、耐食性を比較した。その結
果も第１表に示す。

第１表中、耐熱硬さ）（ｖは、フィンを大気中３５０℃
で５分間加熱した後のビンカ一メ硬さを示し、放熱性は
サンプル１）ｈ１２の放熱性を１００としたときの相対
値を示す。また、耐食性は塩水噴霧による腐食試験を６
０日行った後の引張強さを示す。

第２図は上述の引張強さ測定する方法を示すもので、こ
の測定は波状に成形されたコルゲートフィン１の谷部及
び山部に係合するように引張棒８を係合させ、この引張
棒８を山部と谷部が離反する方向（第２図中矢印Ｆ方向
）に引張ることにより、その引張強さを測定する。

第３図は第１表に示すサンプルＩ’ｈ２，１）．１２の
引張強度が試験日数の経過によってどのように変化して
いくかを示している。

以上からサンプル隘１〜１）はいすも比較品に対して耐
熱硬さ、放熱性、耐食性においてきわめて良好であるこ
とがわかる。

尚、フィンの素材は、錫もしくはマグネシウムのうち少
なくとも一種を０．０１〜０．１３重量％含有し、さら
に、リン、ヒ素、アンチモンのうち少なくともどれか一
種を０．００３〜０．０４重量％含有する銅合金として
もよい。

（発明の効果） 以上実施例に基づいて詳細に説明したごとく、本願発明
の熱交換器は、高強度と高放熱性を維持しながら耐食性
を向上させることができ、熱交換器全体の小型軽量化が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車用ラジェータを示す正面図、第２図は引
張り試験方法を示す模式図、第３図はフィンの引張強度
を示す図である。 １・・・チューブ、２・・・フィン、３コアー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換媒体を流通させる複数本の銅製チューブと
   、 このチューブの間に配される銅もしくは銅合金よりなる
   フィンとを備え、 前記フィンの表面部には亜鉛拡散層が形成され、この亜
   鉛拡散層はリン、ヒ素、アンチモンのうち少なくともど
   れか一種を０．００３〜０．０４重量％含有することを
   特徴とする熱交換器。
2. （２）前記フィンは、錫もしくはマグネシウムのうち少
   なくとも一種を０．０１〜０．１３重量％含有する銅合
   金からなる特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。
3. （３）前記亜鉛拡散層の厚さは０．０１５ｍｍ以下であ
   る特許請求の範囲第１項記載の熱交換器。