熱交換器
【課題】クラッド材に防食効果を有する電位勾配層を確実に形成することができ、冷却水に対して優れた耐食性が得られるとともに、クラッド材どうしの接合部近傍で薄板クラッド材に腐食孔が発生することを抑制できる熱交換器の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の熱交換器１０は、薄板クラッド材２と、該薄板クラッド材２との間に通路４を画成するように配設され、前記薄板クラッド材２よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材１と、各クラッド材１、２どうしの間に収容されたインナフィン３とを有し、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２は、それぞれ、通路４側にＺｎを含有するろう材層１２、２２を有し、ろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が所定の条件を満たすように設定される。
【解決手段】本発明の熱交換器１０は、薄板クラッド材２と、該薄板クラッド材２との間に通路４を画成するように配設され、前記薄板クラッド材２よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材１と、各クラッド材１、２どうしの間に収容されたインナフィン３とを有し、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２は、それぞれ、通路４側にＺｎを含有するろう材層１２、２２を有し、ろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が所定の条件を満たすように設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車、各種電子機器回路等に搭載され、例えば半導体素子等の発熱素子を冷却する熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車、各種電子機器回路には、半導体素子のような発熱素子を冷却する熱交換器が搭載される。
図４に、この種従来の熱交換器の一例を示す。この熱交換器１００は、冷媒として冷却水を用いる水冷方式として構成されており、半導体素子などの被冷却体が取り付けられるアルミニウム合金板からなる天板１０２と、該天板１０２との間に通路１０４を画成するアルミニウム合金板の底板１０１と、これらアルミニウム合金板の間に収容されたインナフィン１０３とを有し、通路１０４内を流れる冷却水とインナフィン１０３との熱交換によって天板１０２を介して被冷却体を冷却する。この種の熱交換器１００では、冷却水と被冷却体との熱交換効率を高めるため、被冷却体が取り付けられる天板１０２は、底板１０１よりも十分薄い構造とされている。
また、近年では、天板１０２に、半導体素子（被冷却体）が接合される絶縁回路用基板（冷却素子基板）を取り付けたものも開発されている。この絶縁回路用基板は、ＡｌＮやＳｉ３Ｎ４などの熱伝導絶縁セラミックスの両面に純アルミニウム等の金属板を貼り合わせたものであり、半導体素子と天板１０２とを絶縁しつつ、半導体素子が発生する熱を効率良く天板１０２に伝導する機能がある。
【０００３】
上述の構成の熱交換器１００では、例えば、天板１０２および底板１０１を構成するアルミニウム合金板として、少なくとも通路１０４側の面にろう材層１０１Ｓ、１０２Ｓを有するクラッド材が用いられ、熱交換器１００を構成する天板１０２、底板１０１、インナフィン１０３は、先のろう材層１０１Ｓ、１０２Ｓによって互いにろう付されている。なお、以下の説明では、底板１０１となるクラッド材を「厚板クラッド材」と称し、天板１０２となるクラッド材を「薄板クラッド材」と称することがある。
【０００４】
ところで、近年の環境志向の高まりから、自動車の軽量化が図られており、これに搭載される熱交換器１００についても各構成部材の薄肉化が進行している。その一方で、半導体素子等の発熱量はより大きくなっており、これを冷却する熱交換器１００に対しては、より大きな冷却性能が求められるようになっている。
【０００５】
ここで、この種の熱交換器１００にあっては、エンジンに通常設けられているラジエータなどと同様の腐食環境となるが、冷却水を流すと、冷却水と各部材が接触する結果、各部材が腐食環境に曝され、熱交換器１００の構成部材にとって厳しい環境となる場合、特に薄肉化された天板１０２では、通路１０４側からの腐食が深さ方向に進行し、設計した寿命よりも早期に腐食孔が形成されるおそれがある。このため、熱交換器１００の薄肉化と冷却性能の向上を同時に達成するには、特に、薄板クラッド材である天板１０２の耐食性を改善することが必須となる。
従来、熱交換器１００の耐食性改善を目的としたブレージングシート（クラッド材）としては、芯材を、Ｚｎを添加したＡｌ−Ｓｉ系ろう材層もしくはＡｌ−Ｚｎ系合金からなる皮材層（犠牲材層）でクラッドしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
このうち、例えばろう材層を有するクラッド材を天板（薄板クラッド材）１０２として用い、ろう材層１０２Ｓが通路１０４側となるように熱交換器１００に組み付け、ろう付けを行うと、ろう付けに際する熱処理によって、ろう材層１０２Ｓに含まれるＺｎ成分が芯材中に拡散し、天板１０２の表面（通路１０４側の表面）１０２ａから深さ方向にＺｎ成分の濃度勾配が形成される。このＺｎの濃度勾配が生じることによって、薄板クラッド材からなる天板１０２の表面１０２ａから深さ方向に電位勾配が生じる。このような電位勾配層が形成された天板１０２では、冷却水による腐食が面方向に優先的に進行し、深さ方向への腐食が抑制されるため、腐食孔の発生を抑止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−４１８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記構成の熱交換器１００において薄板クラッド材からなる天板１０２に、電位勾配層によって防食性を付与しようとすると以下のような問題を生じることがあった。
すなわち、薄板クラッド材の天板１０２に対し、防食効果を有する電位勾配層が形成されることを狙って熱交換器１００を設計したとしても、ろう付後のクラッド材で狙った通りの電位勾配が形成されておらず、期待する防食効果が得られない場合があった。
【０００９】
この点について本発明者らが検討を行ったところ、ろう付の際には、厚板クラッド材の底板１０１および薄板クラッド材の天板１０２において各ろう材層１０１Ｓ、１０２Ｓが溶融し、ろう付に供されるが、このとき天板１０２に接触する位置に存在する底板１０１で溶融したろう材の一部は、表面張力によって天板１０２の表面側に引き寄せられ、該表面を経由してインナフィン１０３側に流動することが判明した。そして、この過程で、天板１０２のＺｎ成分が、底板１０１由来の溶融ろう材Ｌに溶け込んで希釈されるため、Ｚｎ成分による電位勾配が設計したパターンからずれてしまうものと考えられる。
【００１０】
一方、仮に、薄板クラッド材の天板１０２側に防食性を有する電位勾配層が形成されていたとしても、底板１０１と天板１０２どうしの接合部近傍１０６において、天板１０２の表面１０２ａが底板１０１の表面１０１ａよりも電位が低いと、各表面１０１ａ、１０２ａが接する接合部近傍で電池効果が生じ、天板１０２の腐食が優先的に進行する。これにより、天板１０２に目的とした耐用年数より早期に腐食孔が発生してしまう問題が生じる。
また、熱交換器１００の冷却の効率を向上させるために、冷却水の流速を上げることも検討されているが、冷却水の流速を早くしすぎると、乱流が発生してエロージョンまたはコロージョンが発生するなどの問題もある。
【００１１】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、熱交換器を構成する各クラッド材に防食効果を有する電位勾配層を確実に形成することができ、冷却水に対して優れた耐食性が得られるとともに、各クラッド材どうしの接合部近傍において薄板クラッド材が用いられていても腐食孔の発生を抑制できる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らが、熱交換器の耐食性を改善すべく検討を行った結果、板厚の異なるブレージングシートを組み合わせた場合の耐食性については、一方のブレージングシートの組成だけでなく、他方のブレージングシート側から流動してくるろう材の影響も考慮する必要があり、各ブレージングシートのろう付後の表面Ｚｎ量を規定することにより、ろう付条件に関わりなく、各ブレージングシートの耐食性が確実に改善されるとの知見を得るに至った。
本発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、以下の構成を有する。
【００１３】
本発明の熱交換器は、薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられた被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、前記厚板クラッド材および前記薄板クラッド材は、いずれも芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％、Ｚｎ：０．５〜６．０質量％、
前記インナフィンは、Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、Ｍｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％、
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする。
Ａ１：０．５〜３．０質量％、Ａ２：０．４〜２．０質量％、Ａ１＞Ａ２−０．５
【００１４】
また、本発明の熱交換器は、薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられた被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、前記厚板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％、Ｚｎ：０．５〜６．０質量％
前記薄板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆する犠牲材層を有し、前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、
前記犠牲材層は、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金犠牲材によって構成されており、
Ｚｎ：０．５〜５．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｍｎ：０．１〜１．１質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、
前記インナフィンは、芯材と、該芯材の薄板クラッド材側の片面あるいは両面を被覆するろう材層とを有するクラッド材であって、
Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、
Ｍｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％、
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、Ｓｉ：５．０〜１２．０質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする。
Ｂ１：０．５〜３．０質量％、Ｂ２：０．４〜２．０質量％、Ｂ１＞Ｂ２−０．５
【００１５】
また、本発明において、前記薄板クラッド材は、前記芯材の前記通路と反対側の面を被覆するろう材層を有し、前記ろう材層は、Ｓｉを５．０〜１２．６質量％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱交換器によれば、厚板クラッド材が、通路側にＺｎを含有するろう材層を有するとともに、薄板クラッド材が、通路側にＺｎを含有するろう材層もしくはＺｎを含有する犠牲材層を有するため、ろう付に際する熱処理によって各ろう材層もしくは犠牲材層に含まれるＺｎ成分が拡散し、厚板クラッド材および薄板クラッド材の各通路側に電位勾配層が形成される。また、厚板クラッド材および薄板クラッド材は、ろう付後の各通路側表面（電位勾配層表面）のＺｎ含有量Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が所定の条件を満たしていると、電位勾配層によって優れた防食効果が得られる。このため、本発明の熱交換器では、腐食が確実に抑制され、各クラッド材、特に、薄板クラッド材において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。また、冷却水の流速を速くした場合であっても、各クラッド材のエロージョンおよびコロージョンが確実に抑制され、各クラッド材、特に、薄板クラッド材において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。
【００１７】
また、薄板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ａ２、Ｂ２として、Ａ２−０．５、Ｂ２−０．５が厚板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ａ１、Ｂ１よりも小としていることにより、薄板クラッド材の通路側表面は、厚板クラッド材の通路側表面よりも電位が貴となる。これにより、各クラッド材どうしの接合部近傍で、電池効果による薄板クラッド材の腐食の進行が抑えられ、この接合部近傍での腐食孔の発生を抑止することができる。厚板クラッド材では、薄板クラッド材に比べて板厚が厚く、芯材からろう材表面へのＣｕ拡散量が少なくなる。Ｚｎ量の同量の場合、その表面の電位は薄板クラッド材よりも厚板クラッド材の方が卑になる。ろう材表面Ｚｎ量の比較をＡ１＞Ａ２−０．５、Ｂ１＞Ｂ２−０．５としたのは、これら関係による。
したがって、本発明の熱交換器は、冷却水の流速を上げても薄板クラッド材に腐食孔が発生し難く、各部材の薄肉化と冷却性能の向上を同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の熱交換器の第１実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の熱交換器の第３実施形態を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の熱交換器の第４実施形態を示す概略縦断面図である。
【図４】従来の熱交換器を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明にかかる熱交換器の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明にかかる熱交換器の第１実施形態を示す概略縦断面図である。
図１に示す熱交換器１０は、底板となる厚板クラッド材１と、インナフィン３と、天板となる薄板クラッド材２とがこの順に積層され、各クラッド材１、２の内側面に設けられた各ろう材層１２、２２により、各クラッド材１、２の被接合部１３、２３どうし、および、各表面１ａ、２ａとインナフィン３とがろう付接合されて構成されている。
【００２０】
厚板クラッド材（底板）１および薄板クラッド材（天板）２は、冷却水（冷媒）が流動する通路４を画成する。
厚板クラッド材１は、板状をなし、その所定の間欠位置に薄板クラッド材２の被接合部２３と接合される段差部（被接合部）１３が形成されている。厚板クラッド材１は、後述する薄板クラッド材２よりも厚い板厚とされ、具体的には１．０〜４．０ｍｍ程度の厚みに形成される。
薄板クラッド材２は、厚板クラッド材１と略同じ平面形状をなす板体であり、その所定の間欠位置に厚板クラッド材１の被接合部１３と接合される段差部（被接合部）２３が形成されている。薄板クラッド材２は、厚板クラッド材１よりも薄い板厚とされ、具体的には０．２〜２．０ｍｍ程度とされている。
厚板クラッド材１と薄板クラッド材２とは、各段差部１３、２３どうしがろう付接合されており、厚板クラッド材１と薄板クラッド材２との間には、段差部１３、２３の側壁によって囲まれた形状の冷媒の通路４が画成されている。
本実施形態において、厚板クラッド材１と薄板クラッド材２の複合構造とするのは、厚板クラッド材１を用いることで冷却器（熱交換器）としての剛性を確保するため、前述の厚さが必要であり、また、薄板クラッド材２を用いることで軽量化を図り、冷却性能を上げるためである。
【００２１】
インナフィン３は、蛇腹状をなし、通路４内に収容されている。インナフィン３は、各折曲部（被接合部）３３が、厚板クラッド材１または薄板クラッド材２の各表面（通路側の表面）１ａ、２ａにろう付されている。
この熱交換器１０では、薄板クラッド材２の外側面（通路４と反対側の面）２ｂに被冷却体が取り付けられ、該被冷却体を、通路４内を流動する冷却水などの冷媒によって、インナフィン３および薄板クラッド材２を介して冷却できるように構成されている。なお、通路４を流れる冷媒の流動方向は図１の紙面に垂直な方向であり、通路４の流入側と流出側は冷媒の循環器に接続されて通路４を介して冷媒が循環されるように構成されている。
【００２２】
以上のような熱交換器１０を製造するには、例えば、厚板クラッド材１、薄板クラッド材２およびインナフィン３にフッ化物系のフラックス（例えば、非腐食性のノコロックフラックスやＺｎ置換フラックス等）を塗布し、これらを組み立てた後、窒素ガス雰囲気等の不活性雰囲気となされた炉内で熱処理する。熱処理温度は５９０〜６２０℃程度とする。これにより、各クラッド材１、２のろう材層が溶融、流動し、その後、炉内の温度を降下させることによって、ろう材が固化する。その結果、各被接合部１３、２３、３３どうしがろう付接合され、熱交換器１０が得られる。
【００２３】
次に、熱交換器１０の各部構成および成分組成について説明する。
（１）厚板クラッド材
厚板クラッド材１は、芯材１１と、該芯材１１の通路４側の表面を被覆するろう材層１２とを有している。
芯材１１は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されている。各成分の含有量はＭｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％である。また、その作用は下記の通りである。
【００２４】
Ｍｎ：Ｍｎは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の厚板クラッド材１の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を形成することにより、アルミニウムマトリックスのＳｉ固溶度を低くし、マトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｍｎの含有量が０．４質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｍｎの含有量が１．５質量％を超えると、アルミニウム合金素材の鋳造性や加工性（圧延性）が低下してしまう。
Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物として分散あるいはアルミニウムマトリックスに固溶して存在し、芯材１１の強度を向上させる作用がある。
Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、芯材１１の融点が低下し、ろう付時に芯材１１が溶融する可能性がある。
【００２５】
Ｃｕ：Ｃｕは、マトリックス中に固溶して存在し、芯材１１の強度を向上させる作用がある。
Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｃｕの含有量が０．８質量％を超えると、ろう材表面へ拡散しＣｕは後述する電位勾配層の犠牲陽極効果を低減させ、その防食効果を損なってしまう。また、Ｃｕの含有量が多過ぎると、芯材１１の融点が低下し、ろう付時に芯材１１が溶融する可能性がある。また、強度が高くなり過ぎてプレス成形性が低下する。
Ｆｅ：Ｆｅは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の厚板クラッド材１の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物を形成することによって、アルミニウムマトリックス中のＭｎ固溶度およびＳｉ固溶度を低下させ、アルミニウムマトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｆｅの含有量が０．０５質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｆｅの含有量が０．５質量％を超えると、芯材１１の腐食速度が速くなってしまう。また、巨大晶出物が出現し、これによってアルミニウム合金素材の鋳造性や圧延性が低下してしまう。なお、Ｆｅの不可避不純物の範囲は０．０５％未満である。
【００２６】
Ｔｉ、Ｚｒ：ＴｉおよびＺｒは、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、厚板クラッド材１の強度を向上させる作用がある。
これらの含有率が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｔｉ含有率が０．２０質量％を超えた場合、あるいは、Ｚｒ含有率が０．１５質量％を超えた場合には、芯材１１の加工性が低下してしまう。なお、ＴｉおよびＺｒの不可避不純物の範囲は０．０５％未満である。
【００２７】
ろう材層１２は、被接合部１３、２３どうし、および、表面１ａとインナフィン３の折曲部３３とをろう付するろう材を供給する。
ＳｉおよびＺｎを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されている。ＳｉおよびＺｎの含有量はＳｉ：４．５〜１１．０質量％、Ｚｎ：０．５〜５．０質量％であり、その作用は下記の通りである。
【００２８】
Ｓｉ：Ｓｉは、ろう付工程の熱処理によって溶融、流動した後、固化することによって被接合部１３、２３どうし、および、表面１ａとインナフィン３の折曲部３３とをろう付接合する。Ｓｉは、ろう材の融点を低下させ、その溶融状態での流動性を高める作用がある。
Ｓｉの含有量が４．５質量％未満であると、ろう付性が不十分となる。また、Ｓｉ含有量が１２．６質量％を超えると、ろう材の芯材１１あるいは被接合部材２、３への侵食が激しくなる。
【００２９】
Ｚｎ：Ｚｎは、ろう付工程の熱処理によって芯材１１中に拡散し、厚板クラッド材１の表面１ａから深さ方向にＺｎの濃度勾配を形成する。そして、Ｚｎは、比較的電位が卑であるため、そのような濃度勾配が形成されることによって、厚板クラッド材１の表面１ａから深さ方向に電位勾配が生じる。
このような電位勾配層が形成された厚板クラッド材１では、通路４内が冷却水による腐食環境となったとき、電位勾配を形成するＺｎの犠牲陽極効果によって腐食が面方向に優先的に進行し、深さ方向への腐食の進行が抑制されるため、冷却水が流れる腐食環境下であっても優れた耐食性を得ることができる。また、厚板クラッド材１のろう材層１２がＺｎを含んでいると、その溶融ろう材が薄板クラッド材２の内側の表面２ａに沿って流動しても、薄板クラッド材２のＺｎ成分はほとんど希釈されない。このため、薄板クラッド材２側で防食効果に優れた電位勾配層を容易に形成することができる。
Ｚｎの含有量が０．５質量％未満であると十分な電位勾配が形成されず、また、Ｚｎの含有量が５．０質量％を超えると電位勾配層の自己腐食速度が速くなりすぎ、厚板クラッド材１の耐食性および耐エロージョンおよび耐コロージョン性を改善することができない。
【００３０】
また、以上のような耐食性を得るために、厚板クラッド材１は、ろう付後の通路側表面（電位勾配層の表面）１ａのＺｎ含有量Ａ１（以下、「ろう付後表面Ｚｎ量Ａ１」と言う。）が０．５〜３．０質量％であることが重要である。この理由については後に詳述する。
【００３１】
（２）薄板クラッド材
薄板クラッド材２は、芯材２１と、該芯材２１の通路４側の表面を被覆するろう材層２２とを有しており、その厚さが厚板クラッド材１の１／２未満とされるとともに、ろう付後の通路側表面２ａのＺｎ含有量Ａ２（以下、「ろう付後表面Ｚｎ量Ａ２」と言う。）が、０．４〜２．０質量％であって厚板クラッド材１のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１よりも小となるように規定されている以外は、前記厚板クラッド材１と同様の構成とされている。
【００３２】
ここで、薄板クラッド材２は厚さが薄いため、従来の構成では、冷却水による腐食の進行によって腐食孔が発生し易く、これが熱交換器１０に孔が開く原因になるおそれを有していた。
これに対して、本発明では、薄板クラッド材２が、通路４側にＺｎを含有するろう材層２２を有することにより、前述の厚板クラッド材１の場合と同様、薄板クラッド材２においても、ろう付に際する熱処理によってろう材層２２のＺｎ成分が芯材２１中に拡散して電位勾配層が形成される。これにより、深さ方向への腐食の進行が抑制されるため、薄板クラッド材２で特に問題となる腐食孔の発生を抑えることができる。
【００３３】
ただし、以上のような耐孔食性を得るには、各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が所定の条件を満たす必要がある。以下、この理由について説明する。
本発明では、前述のように厚板クラッド材１のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１を０．５〜３．０質量％に規定し、薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ２を０．４〜２．０質量％であってＡ１＞Ａ２−０．５となるように規定する。
各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２は、言い換えれば、ろう付の加熱処理によって形成された電位勾配層の表面Ｚｎ量である。表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が前記範囲の電位勾配層は、優れた防食効果を発揮し、各クラッド材１、２の冷却水に対する耐食性を大きく改善することができる。
【００３４】
ここで、ろう付前の各クラッド材について、防食効果が得られるようにＺｎ含有量を規定しても、Ｚｎ成分は、ろう付に際する熱処理によって拡散したり、他方のクラッド材から流動してきた溶融ろう材に溶け込んだりして分布が変化するため、設計した通りの防食効果を得るのが難しい。これに対して、本発明のように、ろう付後の各クラッド材１、２について、防食効果が得られるように表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２を規定すると、ろう付後はＺｎ分布が変化するような処理は行われないため、完成した熱交換器１０において目的の防食効果を得ることができる。
【００３５】
また、薄板クラッド材２の表面Ｚｎ量Ａ２から０．５を引いた濃度が厚板クラッド材１の表面Ｚｎ量Ａ１よりも小とすることにより、Ｚｎの影響により、薄板クラッド材２の通路側表面２ａは、厚板クラッド材１の通路側表面１ａよりも電位が貴となる。これにより、各クラッド材１、２どうしの被接合部１３、２３近傍で、電池効果による薄板クラッド材２の腐食の進行が抑えられ、その腐食孔の発生を抑止することができる。
ここで、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２は、各部１１、１２、２１、２２の成分組成、芯材１１、２１の板厚、ろう材層１２、２２のクラッド率、ろう付の条件等によって所定の範囲に制御することができる。
【００３６】
（３）インナフィン
本実施形態のインナフィン３は、Ｍｎ、Ｚｎを含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金のベア材によって構成されている。各成分の含有量はＭｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％である。また、その作用は下記の通りである。
【００３７】
Ｍｎ：Ｍｎは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後のインナフィン３の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を形成することにより、マトリックスのＳｉ固溶度を低くし、マトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｍｎの含有量が０．８質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｍｎの含有量が１．５質量％を超えると、アルミニウム合金素材の鋳造性や加工性（圧延性）が低下してしまう。
Ｚｎ：Ｚｎは、インナフィン３の電位を卑にして、各クラッド材１、２に対する犠牲陽極効果を向上させる作用がある。
Ｚｎの含有量が０．５質量％未満であると、この効果が十分に得られない。また、Ｚｎの含有量が３．０質量％を超えると、インナフィン３の自己腐食速度が速くなり過ぎ、自己耐食性が低下する。
【００３８】
Ｃｕ：Ｃｕは、マトリックス中に固溶して存在し、インナフィン３の強度を向上させる作用がある。
Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｃｕの含有量が０．３質量％を超えると、Ｃｕは電位が比較的貴であるため、インナフィン３の犠牲陽極効果を低減させてしまう。また、Ｃｕの含有量が多過ぎると、インナフィン３の融点が低下し、ろう付時にインナフィン３が溶融する可能性がある。なお、Ｃｕの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物として分散あるいはアルミニウムマトリックスに固溶して存在し、インナフィン３の強度を向上させる作用がある。
Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、インナフィン３の融点が低下し、ろう付時にインナフィン３が溶融する可能性がある。また、その熱伝導性が低下し、熱交換器の熱交換効率が低くなってしまう。なお、Ｓｉの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
【００３９】
Ｆｅ：Ｆｅは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後のインナフィン３の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物を形成することによって、マトリックス中のＭｎ固溶度およびＳｉ固溶度を低下させ、マトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｆｅの含有量が０．０５質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｆｅの含有量が０．５質量％を超えると、インナフィン３の腐食速度が速くなり過ぎてしまう。また、巨大晶出物が出現し、これによってアルミニウム素材の鋳造性や圧延性が低下してしまう。なお、Ｆｅの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
【００４０】
Ｔｉ、Ｚｒ：ＴｉおよびＺｒは、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、インナフィン３の強度を向上させる作用がある。
これらの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、これらの含有量が０．２０質量％を超えた場合には、インナフィン３の加工性が低下してしまう。なお、ＴｉおよびＺｒの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
【００４１】
以上のように、第１実施形態の熱交換器１０は、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２の各通路４側にＺｎを含有するろう材層１２、２２を有するとともに、各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が所定の条件を満たしているため、各クラッド材１、２の通路４側に防食効果に優れた電位勾配層を形成することができる。このため、この熱交換器１０では、冷却水が供給される構造を採用した場合でも、クラッド材１、２の腐食が確実に抑制され、特に、薄板クラッド材２において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。
【００４２】
また、薄板クラッド材２の表面Ｚｎ量Ａ２を、厚板クラッド材１の表面Ｚｎ量Ａ１よりも小としていることにより、薄板クラッド材２の通路側表面２ａは、厚板クラッド材１の通路側表面１ａよりも電位が貴となり、各クラッド材１、２どうしの被接合部１３、２３近傍で、電池効果による薄板クラッド材２の腐食の進行が抑えられ、その腐食孔の発生を抑止することができる。
したがって、この熱交換器１０は、冷却水を流しても薄板クラッド材２に腐食孔が発生し難く、薄板クラッド材２の薄肉化と冷却性能の向上、耐食性の向上効果を同時に達成することができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明にかかる熱交換器の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態においては、前記第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
第２実施形態の熱交換器は、先の実施形態の熱交換器１０に対し、薄板クラッド材２が、ろう材層２２の代わりに犠牲材層を有し、インナフィン３が、芯材と、該芯材の薄板クラッド材側の片面あるいは両面を被覆するろう材層とを有するクラッド材であること以外は、前記第１実施形態と同様に構成されている。
【００４４】
犠牲材層は、芯材２１の通路４側の表面を被覆するように設けられている。この犠牲材層は、Ｚｎを含有するとともに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されている。各成分の含有量は、Ｚｎ：０．５〜５．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｍｎ：０．１〜１．１質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％である。各成分の作用は以下の通りである。
【００４５】
Ｚｎ：Ｚｎは、ろう付工程の熱処理によって薄板クラッド材２の表面２ａから深さ方向にＺｎの濃度勾配を形成する。Ｚｎは、アルミニウムマトリックスに添加されると比較的電位が卑であるため、そのような濃度勾配が形成されることによって、薄板クラッド材２の表面２ａから深さ方向に電位勾配が生じる。
このような電位勾配層が形成された薄板クラッド材２では、その犠牲陽極効果によって、冷却水による腐食が面方向に優先的に進行し、深さ方向への腐食の進行が抑制される。このため、腐食孔の発生を抑えることができる。
Ｚｎの含有量が０．５質量％未満であると十分な電位勾配が形成されず、また、Ｚｎの含有量が５．０質量％を超えると電位勾配層の自己腐食速度が速くなりすぎ、天板２の深さ方向への腐食を十分に抑えることができない。
ただし、以上のような耐孔食性を得るには、前記第１実施形態と同様、各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ｂ１、Ｂ２が所定の条件を満たすことが重要である。
【００４６】
Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ：これらの成分は、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の天板２の強度および耐食性を向上させる作用がある。
各成分の含有量が上限より少ない場合には、これらの効果が十分に得られない。また、各成分の含有量が上限を超えると、犠牲材層の腐食速度が速くなりすぎ、芯材の腐食を十分に抑えることができない。
Ｔｉ、Ｚｒ：これらの成分は、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、天板２の強度を向上させる作用がある。
これらの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｔｉ含有量が０．２０質量％を超えた場合、あるいは、Ｚｒ含有量が０．１５質量％を超えた場合には、犠牲材層の自己耐食性および加工性が低下してしまう。
また、この熱交換器において、厚板クラッド材１のろう付後表面Ｚｎ量Ｂ１は０．５〜３．０質量％、薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ量Ｂ２は０．４〜２．０質量％であり、且つ、Ｂ２より０．５を引いた濃度が、Ｂ１より小となるように規定されている。
【００４７】
この第２実施形態の熱交換器では、厚板クラッド材１が、通路側にＺｎを含有するろう材層１２を有するとともに、薄板クラッド材２が、通路側にＺｎを含有する犠牲材層を有するため、ろう付に際する熱処理によってろう材層１２、犠牲材層に含まれるＺｎ成分が芯材１１、２１中に拡散し、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２の各通路４側に電位勾配層が形成される。また、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ含有量Ｂ１、Ｂ２が所定の条件を満たしていることにより、この電位勾配層は優れた防食効果を発揮する。このため、この熱交換器では、冷却水を流す構造とした場合でも、各クラッド材１、２の腐食が確実に抑制され、各クラッド材１、２、特に、薄板クラッド材２において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。
【００４８】
また、薄板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ｂ２より０．５を引いた濃度が、厚板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ｂ１よりも小としていることにより、薄板クラッド材２の通路側表面２ａは、厚板クラッド材１の通路側表面１ａよりも電位が貴となる。これにより、各クラッド材１、２どうしの接合部近傍で、電池効果による薄板クラッド材１の腐食の進行が抑えられ、この接合部近傍での腐食孔の発生を抑止することができる。
したがって、本発明の熱交換器は、冷却水の流速を上げても薄板クラッド材に腐食孔が発生し難く、各部材の薄肉化と冷却性能の向上を同時に達成することができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の熱交換器について説明する。なお、第３実施形態においては、前記第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
図２は、第３実施形態の熱交換器を示す概略縦断面図である。
第３実施形態の熱交換器２０は、薄板クラッド材２が、通路４と反対側にろう材層２４を有する３層構成とされている以外は、前記第１実施形態と同様の構成とされている。
【００５０】
ろう材層２４は、芯材２２の通路４側と反対側の表面２ｂを被覆するように設けられている。このろう材層２４は、Ｓｉを５．０〜１２．６質量％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されている、
【００５１】
この第３実施形態においても、前記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第３実施形態では特に、薄板クラッド材２が通路４と反対側にろう材層２４を有するため、このろう材層２４により、被冷却体を、熱交換器を構成する各部材のろう付工程と同じ工程で薄板クラッド材２の上にろう付接合することができる。これにより、熱交換器２０と被冷却体との冷却ユニット構造を短時間で形成できるという効果が得られる。
【００５２】
以上、本発明の熱交換器の実施形態について説明したが、前記熱交換器を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、第２実施形態の熱交換器において、薄板クラッド材２が、通路４と反対側にろう材層を有していてもよい。
＜第４実施形態＞
図３は第４実施形態の熱交換器４０を示すもので、本実施形態の熱交換器４０においては薄板クラッド材２が、通路４と反対側にろう材層２４と犠牲材層２５を有する４層構造とされている以外は第２実施形態の薄板クラッド材２と同等構造とされている。
本実施形態のろう材層２４は先の第３実施形態のろう材層２４と同等であり、犠牲材層２５は先の第２実施形態の犠牲材層と同等である。
本第４実施形態の構造においては、第２実施形態の熱交換器と同等の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本発明の熱交換器において、薄板クラッド材の通路と反対側に取り付けられる被冷却体は、特に限定されないが、半導体素子等の発熱素子や、冷却素子基板（例えばＡｌＮやＳｉ３Ｎ４等の熱伝導性セラミックスの両面にアルミニウム層を貼り合わせた絶縁回路用基板）の表面に発熱素子が接合された複合構造等が挙げられる。
これら被冷却体は、製造された熱交換器にろう付接合してもよく、熱交換器を構成する各部材のろう付工程と同じ工程でろう付接合してもよい。
【実施例】
【００５４】
以下に、本発明の具体的実施例について説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に示す合金成分の厚さ３ｍｍのアルミニウム合金芯材に表１に示す組成の厚さ１６０μｍのろう材層をクラッド圧着してなる図１に示す断面形状の底板を用意した。また、表２に示す合金成分の厚さ０．６ｍｍのアルミニウム合金芯材の表裏両面に表２に示す組成の厚さ７０μｍのろう材層をクラッド圧着してなる図１に示す断面形状の天板を用意した。表４に示す組成であって図１に示す波形の厚さ０．５ｍｍのフィン材を用意した。前記底板と天板とフィン材とからなる図１に示す熱交換器形状に組み付け、表５に示す如く５８０〜６１５℃に１〜１５分間加熱するろう付けにより熱交換器を得た。
また、表１に示す合金組成の底板と表３に合金組成を示す犠牲材層（厚さ７０μｍ）とろう材層（厚さ７０μｍ）付きの天板と表４に示す合金組成のインナフィン（ろう材層の厚さ４０μｍ）を用いて熱交換器形状に組み立て、表５に示す如き条件でろう付けを行い、熱交換器を得た。
それらの各熱交換器試料について、ろう付け条件、厚板クラッド材表面Ｚｎ量（Ａ１）、薄板クラッド材表面Ｚｎ量（Ａ２）、（Ａ１）と（Ａ２）の大小関係、腐食試験結果について、以下の表５、表６に示す。
腐食試験の条件については以下の通りである。
腐食液：イオン交換水＋（Ｃｌ−：１００ｐｐｍ ＳＯ４２−：３００ｐｐｍ Ｃｕ＋＋：５０ｐｐｍ） ＮａＣｌ、Ｎａ２ＳＯ４、ＣｕＣｌ２にて調整。
腐食試験：腐食液６０リットルをコア内を循環させる（８０℃×８ｈ）（循環）操作と、室温×１６ｈ、循環停止する処理を繰り返し、流量（リットル／ｍｉｎ）を変化させる。
評価：最大孔食部の深さを測定。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
本発明で規定した範囲に含まれる実施例Ａ〜Ｌはいずれも腐食試験に耐えることができ、漏れは発生しなかった。これに対し、Ａ１＞Ａ２−０．５の関係となる比較例ｄ、ｈ、ｉ、ｍの熱交換器試料は漏れが発生した。
【符号の説明】
【００６２】
１…厚板クラッド材、１ａ…通路側の表面、１１…芯材、１２…ろう材層、１３…被接合部、２…薄板クラッド材、２ａ…通路側の表面、２ｂ…通路と反対側の表面、２１…芯材、２２…ろう材層、２３…被接合部、２４…ろう材層、３…インナフィン、３３…折曲部、１０、２０…熱交換器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車やハイブリッド自動車、各種電子機器回路等に搭載され、例えば半導体素子等の発熱素子を冷却する熱交換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッド自動車、各種電子機器回路には、半導体素子のような発熱素子を冷却する熱交換器が搭載される。
図４に、この種従来の熱交換器の一例を示す。この熱交換器１００は、冷媒として冷却水を用いる水冷方式として構成されており、半導体素子などの被冷却体が取り付けられるアルミニウム合金板からなる天板１０２と、該天板１０２との間に通路１０４を画成するアルミニウム合金板の底板１０１と、これらアルミニウム合金板の間に収容されたインナフィン１０３とを有し、通路１０４内を流れる冷却水とインナフィン１０３との熱交換によって天板１０２を介して被冷却体を冷却する。この種の熱交換器１００では、冷却水と被冷却体との熱交換効率を高めるため、被冷却体が取り付けられる天板１０２は、底板１０１よりも十分薄い構造とされている。
また、近年では、天板１０２に、半導体素子（被冷却体）が接合される絶縁回路用基板（冷却素子基板）を取り付けたものも開発されている。この絶縁回路用基板は、ＡｌＮやＳｉ３Ｎ４などの熱伝導絶縁セラミックスの両面に純アルミニウム等の金属板を貼り合わせたものであり、半導体素子と天板１０２とを絶縁しつつ、半導体素子が発生する熱を効率良く天板１０２に伝導する機能がある。
【０００３】
上述の構成の熱交換器１００では、例えば、天板１０２および底板１０１を構成するアルミニウム合金板として、少なくとも通路１０４側の面にろう材層１０１Ｓ、１０２Ｓを有するクラッド材が用いられ、熱交換器１００を構成する天板１０２、底板１０１、インナフィン１０３は、先のろう材層１０１Ｓ、１０２Ｓによって互いにろう付されている。なお、以下の説明では、底板１０１となるクラッド材を「厚板クラッド材」と称し、天板１０２となるクラッド材を「薄板クラッド材」と称することがある。
【０００４】
ところで、近年の環境志向の高まりから、自動車の軽量化が図られており、これに搭載される熱交換器１００についても各構成部材の薄肉化が進行している。その一方で、半導体素子等の発熱量はより大きくなっており、これを冷却する熱交換器１００に対しては、より大きな冷却性能が求められるようになっている。
【０００５】
ここで、この種の熱交換器１００にあっては、エンジンに通常設けられているラジエータなどと同様の腐食環境となるが、冷却水を流すと、冷却水と各部材が接触する結果、各部材が腐食環境に曝され、熱交換器１００の構成部材にとって厳しい環境となる場合、特に薄肉化された天板１０２では、通路１０４側からの腐食が深さ方向に進行し、設計した寿命よりも早期に腐食孔が形成されるおそれがある。このため、熱交換器１００の薄肉化と冷却性能の向上を同時に達成するには、特に、薄板クラッド材である天板１０２の耐食性を改善することが必須となる。
従来、熱交換器１００の耐食性改善を目的としたブレージングシート（クラッド材）としては、芯材を、Ｚｎを添加したＡｌ−Ｓｉ系ろう材層もしくはＡｌ−Ｚｎ系合金からなる皮材層（犠牲材層）でクラッドしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
このうち、例えばろう材層を有するクラッド材を天板（薄板クラッド材）１０２として用い、ろう材層１０２Ｓが通路１０４側となるように熱交換器１００に組み付け、ろう付けを行うと、ろう付けに際する熱処理によって、ろう材層１０２Ｓに含まれるＺｎ成分が芯材中に拡散し、天板１０２の表面（通路１０４側の表面）１０２ａから深さ方向にＺｎ成分の濃度勾配が形成される。このＺｎの濃度勾配が生じることによって、薄板クラッド材からなる天板１０２の表面１０２ａから深さ方向に電位勾配が生じる。このような電位勾配層が形成された天板１０２では、冷却水による腐食が面方向に優先的に進行し、深さ方向への腐食が抑制されるため、腐食孔の発生を抑止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−４１８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記構成の熱交換器１００において薄板クラッド材からなる天板１０２に、電位勾配層によって防食性を付与しようとすると以下のような問題を生じることがあった。
すなわち、薄板クラッド材の天板１０２に対し、防食効果を有する電位勾配層が形成されることを狙って熱交換器１００を設計したとしても、ろう付後のクラッド材で狙った通りの電位勾配が形成されておらず、期待する防食効果が得られない場合があった。
【０００９】
この点について本発明者らが検討を行ったところ、ろう付の際には、厚板クラッド材の底板１０１および薄板クラッド材の天板１０２において各ろう材層１０１Ｓ、１０２Ｓが溶融し、ろう付に供されるが、このとき天板１０２に接触する位置に存在する底板１０１で溶融したろう材の一部は、表面張力によって天板１０２の表面側に引き寄せられ、該表面を経由してインナフィン１０３側に流動することが判明した。そして、この過程で、天板１０２のＺｎ成分が、底板１０１由来の溶融ろう材Ｌに溶け込んで希釈されるため、Ｚｎ成分による電位勾配が設計したパターンからずれてしまうものと考えられる。
【００１０】
一方、仮に、薄板クラッド材の天板１０２側に防食性を有する電位勾配層が形成されていたとしても、底板１０１と天板１０２どうしの接合部近傍１０６において、天板１０２の表面１０２ａが底板１０１の表面１０１ａよりも電位が低いと、各表面１０１ａ、１０２ａが接する接合部近傍で電池効果が生じ、天板１０２の腐食が優先的に進行する。これにより、天板１０２に目的とした耐用年数より早期に腐食孔が発生してしまう問題が生じる。
また、熱交換器１００の冷却の効率を向上させるために、冷却水の流速を上げることも検討されているが、冷却水の流速を早くしすぎると、乱流が発生してエロージョンまたはコロージョンが発生するなどの問題もある。
【００１１】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、熱交換器を構成する各クラッド材に防食効果を有する電位勾配層を確実に形成することができ、冷却水に対して優れた耐食性が得られるとともに、各クラッド材どうしの接合部近傍において薄板クラッド材が用いられていても腐食孔の発生を抑制できる熱交換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らが、熱交換器の耐食性を改善すべく検討を行った結果、板厚の異なるブレージングシートを組み合わせた場合の耐食性については、一方のブレージングシートの組成だけでなく、他方のブレージングシート側から流動してくるろう材の影響も考慮する必要があり、各ブレージングシートのろう付後の表面Ｚｎ量を規定することにより、ろう付条件に関わりなく、各ブレージングシートの耐食性が確実に改善されるとの知見を得るに至った。
本発明は、かかる知見に基づいて成されたものであって、以下の構成を有する。
【００１３】
本発明の熱交換器は、薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられた被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、前記厚板クラッド材および前記薄板クラッド材は、いずれも芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％、Ｚｎ：０．５〜６．０質量％、
前記インナフィンは、Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、Ｍｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％、
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする。
Ａ１：０．５〜３．０質量％、Ａ２：０．４〜２．０質量％、Ａ１＞Ａ２−０．５
【００１４】
また、本発明の熱交換器は、薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられた被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、前記厚板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％、Ｚｎ：０．５〜６．０質量％
前記薄板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆する犠牲材層を有し、前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、
前記犠牲材層は、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金犠牲材によって構成されており、
Ｚｎ：０．５〜５．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｍｎ：０．１〜１．１質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％、
前記インナフィンは、芯材と、該芯材の薄板クラッド材側の片面あるいは両面を被覆するろう材層とを有するクラッド材であって、
Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、
Ｍｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％、
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、Ｓｉ：５．０〜１２．０質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする。
Ｂ１：０．５〜３．０質量％、Ｂ２：０．４〜２．０質量％、Ｂ１＞Ｂ２−０．５
【００１５】
また、本発明において、前記薄板クラッド材は、前記芯材の前記通路と反対側の面を被覆するろう材層を有し、前記ろう材層は、Ｓｉを５．０〜１２．６質量％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の熱交換器によれば、厚板クラッド材が、通路側にＺｎを含有するろう材層を有するとともに、薄板クラッド材が、通路側にＺｎを含有するろう材層もしくはＺｎを含有する犠牲材層を有するため、ろう付に際する熱処理によって各ろう材層もしくは犠牲材層に含まれるＺｎ成分が拡散し、厚板クラッド材および薄板クラッド材の各通路側に電位勾配層が形成される。また、厚板クラッド材および薄板クラッド材は、ろう付後の各通路側表面（電位勾配層表面）のＺｎ含有量Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２が所定の条件を満たしていると、電位勾配層によって優れた防食効果が得られる。このため、本発明の熱交換器では、腐食が確実に抑制され、各クラッド材、特に、薄板クラッド材において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。また、冷却水の流速を速くした場合であっても、各クラッド材のエロージョンおよびコロージョンが確実に抑制され、各クラッド材、特に、薄板クラッド材において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。
【００１７】
また、薄板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ａ２、Ｂ２として、Ａ２−０．５、Ｂ２−０．５が厚板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ａ１、Ｂ１よりも小としていることにより、薄板クラッド材の通路側表面は、厚板クラッド材の通路側表面よりも電位が貴となる。これにより、各クラッド材どうしの接合部近傍で、電池効果による薄板クラッド材の腐食の進行が抑えられ、この接合部近傍での腐食孔の発生を抑止することができる。厚板クラッド材では、薄板クラッド材に比べて板厚が厚く、芯材からろう材表面へのＣｕ拡散量が少なくなる。Ｚｎ量の同量の場合、その表面の電位は薄板クラッド材よりも厚板クラッド材の方が卑になる。ろう材表面Ｚｎ量の比較をＡ１＞Ａ２−０．５、Ｂ１＞Ｂ２−０．５としたのは、これら関係による。
したがって、本発明の熱交換器は、冷却水の流速を上げても薄板クラッド材に腐食孔が発生し難く、各部材の薄肉化と冷却性能の向上を同時に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の熱交換器の第１実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の熱交換器の第３実施形態を示す概略縦断面図である。
【図３】本発明の熱交換器の第４実施形態を示す概略縦断面図である。
【図４】従来の熱交換器を示す概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の具体的な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明にかかる熱交換器の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明にかかる熱交換器の第１実施形態を示す概略縦断面図である。
図１に示す熱交換器１０は、底板となる厚板クラッド材１と、インナフィン３と、天板となる薄板クラッド材２とがこの順に積層され、各クラッド材１、２の内側面に設けられた各ろう材層１２、２２により、各クラッド材１、２の被接合部１３、２３どうし、および、各表面１ａ、２ａとインナフィン３とがろう付接合されて構成されている。
【００２０】
厚板クラッド材（底板）１および薄板クラッド材（天板）２は、冷却水（冷媒）が流動する通路４を画成する。
厚板クラッド材１は、板状をなし、その所定の間欠位置に薄板クラッド材２の被接合部２３と接合される段差部（被接合部）１３が形成されている。厚板クラッド材１は、後述する薄板クラッド材２よりも厚い板厚とされ、具体的には１．０〜４．０ｍｍ程度の厚みに形成される。
薄板クラッド材２は、厚板クラッド材１と略同じ平面形状をなす板体であり、その所定の間欠位置に厚板クラッド材１の被接合部１３と接合される段差部（被接合部）２３が形成されている。薄板クラッド材２は、厚板クラッド材１よりも薄い板厚とされ、具体的には０．２〜２．０ｍｍ程度とされている。
厚板クラッド材１と薄板クラッド材２とは、各段差部１３、２３どうしがろう付接合されており、厚板クラッド材１と薄板クラッド材２との間には、段差部１３、２３の側壁によって囲まれた形状の冷媒の通路４が画成されている。
本実施形態において、厚板クラッド材１と薄板クラッド材２の複合構造とするのは、厚板クラッド材１を用いることで冷却器（熱交換器）としての剛性を確保するため、前述の厚さが必要であり、また、薄板クラッド材２を用いることで軽量化を図り、冷却性能を上げるためである。
【００２１】
インナフィン３は、蛇腹状をなし、通路４内に収容されている。インナフィン３は、各折曲部（被接合部）３３が、厚板クラッド材１または薄板クラッド材２の各表面（通路側の表面）１ａ、２ａにろう付されている。
この熱交換器１０では、薄板クラッド材２の外側面（通路４と反対側の面）２ｂに被冷却体が取り付けられ、該被冷却体を、通路４内を流動する冷却水などの冷媒によって、インナフィン３および薄板クラッド材２を介して冷却できるように構成されている。なお、通路４を流れる冷媒の流動方向は図１の紙面に垂直な方向であり、通路４の流入側と流出側は冷媒の循環器に接続されて通路４を介して冷媒が循環されるように構成されている。
【００２２】
以上のような熱交換器１０を製造するには、例えば、厚板クラッド材１、薄板クラッド材２およびインナフィン３にフッ化物系のフラックス（例えば、非腐食性のノコロックフラックスやＺｎ置換フラックス等）を塗布し、これらを組み立てた後、窒素ガス雰囲気等の不活性雰囲気となされた炉内で熱処理する。熱処理温度は５９０〜６２０℃程度とする。これにより、各クラッド材１、２のろう材層が溶融、流動し、その後、炉内の温度を降下させることによって、ろう材が固化する。その結果、各被接合部１３、２３、３３どうしがろう付接合され、熱交換器１０が得られる。
【００２３】
次に、熱交換器１０の各部構成および成分組成について説明する。
（１）厚板クラッド材
厚板クラッド材１は、芯材１１と、該芯材１１の通路４側の表面を被覆するろう材層１２とを有している。
芯材１１は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されている。各成分の含有量はＭｎ：０．４〜１．５質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％である。また、その作用は下記の通りである。
【００２４】
Ｍｎ：Ｍｎは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の厚板クラッド材１の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を形成することにより、アルミニウムマトリックスのＳｉ固溶度を低くし、マトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｍｎの含有量が０．４質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｍｎの含有量が１．５質量％を超えると、アルミニウム合金素材の鋳造性や加工性（圧延性）が低下してしまう。
Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物として分散あるいはアルミニウムマトリックスに固溶して存在し、芯材１１の強度を向上させる作用がある。
Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、芯材１１の融点が低下し、ろう付時に芯材１１が溶融する可能性がある。
【００２５】
Ｃｕ：Ｃｕは、マトリックス中に固溶して存在し、芯材１１の強度を向上させる作用がある。
Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｃｕの含有量が０．８質量％を超えると、ろう材表面へ拡散しＣｕは後述する電位勾配層の犠牲陽極効果を低減させ、その防食効果を損なってしまう。また、Ｃｕの含有量が多過ぎると、芯材１１の融点が低下し、ろう付時に芯材１１が溶融する可能性がある。また、強度が高くなり過ぎてプレス成形性が低下する。
Ｆｅ：Ｆｅは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の厚板クラッド材１の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物を形成することによって、アルミニウムマトリックス中のＭｎ固溶度およびＳｉ固溶度を低下させ、アルミニウムマトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｆｅの含有量が０．０５質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｆｅの含有量が０．５質量％を超えると、芯材１１の腐食速度が速くなってしまう。また、巨大晶出物が出現し、これによってアルミニウム合金素材の鋳造性や圧延性が低下してしまう。なお、Ｆｅの不可避不純物の範囲は０．０５％未満である。
【００２６】
Ｔｉ、Ｚｒ：ＴｉおよびＺｒは、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、厚板クラッド材１の強度を向上させる作用がある。
これらの含有率が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｔｉ含有率が０．２０質量％を超えた場合、あるいは、Ｚｒ含有率が０．１５質量％を超えた場合には、芯材１１の加工性が低下してしまう。なお、ＴｉおよびＺｒの不可避不純物の範囲は０．０５％未満である。
【００２７】
ろう材層１２は、被接合部１３、２３どうし、および、表面１ａとインナフィン３の折曲部３３とをろう付するろう材を供給する。
ＳｉおよびＺｎを含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されている。ＳｉおよびＺｎの含有量はＳｉ：４．５〜１１．０質量％、Ｚｎ：０．５〜５．０質量％であり、その作用は下記の通りである。
【００２８】
Ｓｉ：Ｓｉは、ろう付工程の熱処理によって溶融、流動した後、固化することによって被接合部１３、２３どうし、および、表面１ａとインナフィン３の折曲部３３とをろう付接合する。Ｓｉは、ろう材の融点を低下させ、その溶融状態での流動性を高める作用がある。
Ｓｉの含有量が４．５質量％未満であると、ろう付性が不十分となる。また、Ｓｉ含有量が１２．６質量％を超えると、ろう材の芯材１１あるいは被接合部材２、３への侵食が激しくなる。
【００２９】
Ｚｎ：Ｚｎは、ろう付工程の熱処理によって芯材１１中に拡散し、厚板クラッド材１の表面１ａから深さ方向にＺｎの濃度勾配を形成する。そして、Ｚｎは、比較的電位が卑であるため、そのような濃度勾配が形成されることによって、厚板クラッド材１の表面１ａから深さ方向に電位勾配が生じる。
このような電位勾配層が形成された厚板クラッド材１では、通路４内が冷却水による腐食環境となったとき、電位勾配を形成するＺｎの犠牲陽極効果によって腐食が面方向に優先的に進行し、深さ方向への腐食の進行が抑制されるため、冷却水が流れる腐食環境下であっても優れた耐食性を得ることができる。また、厚板クラッド材１のろう材層１２がＺｎを含んでいると、その溶融ろう材が薄板クラッド材２の内側の表面２ａに沿って流動しても、薄板クラッド材２のＺｎ成分はほとんど希釈されない。このため、薄板クラッド材２側で防食効果に優れた電位勾配層を容易に形成することができる。
Ｚｎの含有量が０．５質量％未満であると十分な電位勾配が形成されず、また、Ｚｎの含有量が５．０質量％を超えると電位勾配層の自己腐食速度が速くなりすぎ、厚板クラッド材１の耐食性および耐エロージョンおよび耐コロージョン性を改善することができない。
【００３０】
また、以上のような耐食性を得るために、厚板クラッド材１は、ろう付後の通路側表面（電位勾配層の表面）１ａのＺｎ含有量Ａ１（以下、「ろう付後表面Ｚｎ量Ａ１」と言う。）が０．５〜３．０質量％であることが重要である。この理由については後に詳述する。
【００３１】
（２）薄板クラッド材
薄板クラッド材２は、芯材２１と、該芯材２１の通路４側の表面を被覆するろう材層２２とを有しており、その厚さが厚板クラッド材１の１／２未満とされるとともに、ろう付後の通路側表面２ａのＺｎ含有量Ａ２（以下、「ろう付後表面Ｚｎ量Ａ２」と言う。）が、０．４〜２．０質量％であって厚板クラッド材１のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１よりも小となるように規定されている以外は、前記厚板クラッド材１と同様の構成とされている。
【００３２】
ここで、薄板クラッド材２は厚さが薄いため、従来の構成では、冷却水による腐食の進行によって腐食孔が発生し易く、これが熱交換器１０に孔が開く原因になるおそれを有していた。
これに対して、本発明では、薄板クラッド材２が、通路４側にＺｎを含有するろう材層２２を有することにより、前述の厚板クラッド材１の場合と同様、薄板クラッド材２においても、ろう付に際する熱処理によってろう材層２２のＺｎ成分が芯材２１中に拡散して電位勾配層が形成される。これにより、深さ方向への腐食の進行が抑制されるため、薄板クラッド材２で特に問題となる腐食孔の発生を抑えることができる。
【００３３】
ただし、以上のような耐孔食性を得るには、各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が所定の条件を満たす必要がある。以下、この理由について説明する。
本発明では、前述のように厚板クラッド材１のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１を０．５〜３．０質量％に規定し、薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ２を０．４〜２．０質量％であってＡ１＞Ａ２−０．５となるように規定する。
各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２は、言い換えれば、ろう付の加熱処理によって形成された電位勾配層の表面Ｚｎ量である。表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が前記範囲の電位勾配層は、優れた防食効果を発揮し、各クラッド材１、２の冷却水に対する耐食性を大きく改善することができる。
【００３４】
ここで、ろう付前の各クラッド材について、防食効果が得られるようにＺｎ含有量を規定しても、Ｚｎ成分は、ろう付に際する熱処理によって拡散したり、他方のクラッド材から流動してきた溶融ろう材に溶け込んだりして分布が変化するため、設計した通りの防食効果を得るのが難しい。これに対して、本発明のように、ろう付後の各クラッド材１、２について、防食効果が得られるように表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２を規定すると、ろう付後はＺｎ分布が変化するような処理は行われないため、完成した熱交換器１０において目的の防食効果を得ることができる。
【００３５】
また、薄板クラッド材２の表面Ｚｎ量Ａ２から０．５を引いた濃度が厚板クラッド材１の表面Ｚｎ量Ａ１よりも小とすることにより、Ｚｎの影響により、薄板クラッド材２の通路側表面２ａは、厚板クラッド材１の通路側表面１ａよりも電位が貴となる。これにより、各クラッド材１、２どうしの被接合部１３、２３近傍で、電池効果による薄板クラッド材２の腐食の進行が抑えられ、その腐食孔の発生を抑止することができる。
ここで、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２は、各部１１、１２、２１、２２の成分組成、芯材１１、２１の板厚、ろう材層１２、２２のクラッド率、ろう付の条件等によって所定の範囲に制御することができる。
【００３６】
（３）インナフィン
本実施形態のインナフィン３は、Ｍｎ、Ｚｎを含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金のベア材によって構成されている。各成分の含有量はＭｎ：０．８〜１．５質量％、Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％、Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％である。また、その作用は下記の通りである。
【００３７】
Ｍｎ：Ｍｎは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後のインナフィン３の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物を形成することにより、マトリックスのＳｉ固溶度を低くし、マトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｍｎの含有量が０．８質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｍｎの含有量が１．５質量％を超えると、アルミニウム合金素材の鋳造性や加工性（圧延性）が低下してしまう。
Ｚｎ：Ｚｎは、インナフィン３の電位を卑にして、各クラッド材１、２に対する犠牲陽極効果を向上させる作用がある。
Ｚｎの含有量が０．５質量％未満であると、この効果が十分に得られない。また、Ｚｎの含有量が３．０質量％を超えると、インナフィン３の自己腐食速度が速くなり過ぎ、自己耐食性が低下する。
【００３８】
Ｃｕ：Ｃｕは、マトリックス中に固溶して存在し、インナフィン３の強度を向上させる作用がある。
Ｃｕの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｃｕの含有量が０．３質量％を超えると、Ｃｕは電位が比較的貴であるため、インナフィン３の犠牲陽極効果を低減させてしまう。また、Ｃｕの含有量が多過ぎると、インナフィン３の融点が低下し、ろう付時にインナフィン３が溶融する可能性がある。なお、Ｃｕの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
Ｓｉ：Ｓｉは、Ａｌ−Ｍｎ−Ｓｉ系化合物として分散あるいはアルミニウムマトリックスに固溶して存在し、インナフィン３の強度を向上させる作用がある。
Ｓｉの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｓｉの含有量が１．０質量％を超えると、インナフィン３の融点が低下し、ろう付時にインナフィン３が溶融する可能性がある。また、その熱伝導性が低下し、熱交換器の熱交換効率が低くなってしまう。なお、Ｓｉの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
【００３９】
Ｆｅ：Ｆｅは、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後のインナフィン３の強度を向上させる作用がある。また、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ系、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｎ−Ｆｅ−Ｓｉ系の化合物を形成することによって、マトリックス中のＭｎ固溶度およびＳｉ固溶度を低下させ、マトリックスの融点を向上させる効果がある。
Ｆｅの含有量が０．０５質量％未満であると、これらの効果が十分に得られない。また、Ｆｅの含有量が０．５質量％を超えると、インナフィン３の腐食速度が速くなり過ぎてしまう。また、巨大晶出物が出現し、これによってアルミニウム素材の鋳造性や圧延性が低下してしまう。なお、Ｆｅの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
【００４０】
Ｔｉ、Ｚｒ：ＴｉおよびＺｒは、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、インナフィン３の強度を向上させる作用がある。
これらの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、これらの含有量が０．２０質量％を超えた場合には、インナフィン３の加工性が低下してしまう。なお、ＴｉおよびＺｒの不可避不純物濃度範囲は０．０５％未満とする。
【００４１】
以上のように、第１実施形態の熱交換器１０は、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２の各通路４側にＺｎを含有するろう材層１２、２２を有するとともに、各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ａ１、Ａ２が所定の条件を満たしているため、各クラッド材１、２の通路４側に防食効果に優れた電位勾配層を形成することができる。このため、この熱交換器１０では、冷却水が供給される構造を採用した場合でも、クラッド材１、２の腐食が確実に抑制され、特に、薄板クラッド材２において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。
【００４２】
また、薄板クラッド材２の表面Ｚｎ量Ａ２を、厚板クラッド材１の表面Ｚｎ量Ａ１よりも小としていることにより、薄板クラッド材２の通路側表面２ａは、厚板クラッド材１の通路側表面１ａよりも電位が貴となり、各クラッド材１、２どうしの被接合部１３、２３近傍で、電池効果による薄板クラッド材２の腐食の進行が抑えられ、その腐食孔の発生を抑止することができる。
したがって、この熱交換器１０は、冷却水を流しても薄板クラッド材２に腐食孔が発生し難く、薄板クラッド材２の薄肉化と冷却性能の向上、耐食性の向上効果を同時に達成することができる。
【００４３】
＜第２実施形態＞
次に、本発明にかかる熱交換器の第２実施形態について説明する。なお、第２実施形態においては、前記第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
第２実施形態の熱交換器は、先の実施形態の熱交換器１０に対し、薄板クラッド材２が、ろう材層２２の代わりに犠牲材層を有し、インナフィン３が、芯材と、該芯材の薄板クラッド材側の片面あるいは両面を被覆するろう材層とを有するクラッド材であること以外は、前記第１実施形態と同様に構成されている。
【００４４】
犠牲材層は、芯材２１の通路４側の表面を被覆するように設けられている。この犠牲材層は、Ｚｎを含有するとともに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を含有し、残部がＡｌおよび不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されている。各成分の含有量は、Ｚｎ：０．５〜５．０質量％、Ｓｉ：０．１〜１．０質量％、Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％、Ｍｎ：０．１〜１．１質量％、Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％、Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％である。各成分の作用は以下の通りである。
【００４５】
Ｚｎ：Ｚｎは、ろう付工程の熱処理によって薄板クラッド材２の表面２ａから深さ方向にＺｎの濃度勾配を形成する。Ｚｎは、アルミニウムマトリックスに添加されると比較的電位が卑であるため、そのような濃度勾配が形成されることによって、薄板クラッド材２の表面２ａから深さ方向に電位勾配が生じる。
このような電位勾配層が形成された薄板クラッド材２では、その犠牲陽極効果によって、冷却水による腐食が面方向に優先的に進行し、深さ方向への腐食の進行が抑制される。このため、腐食孔の発生を抑えることができる。
Ｚｎの含有量が０．５質量％未満であると十分な電位勾配が形成されず、また、Ｚｎの含有量が５．０質量％を超えると電位勾配層の自己腐食速度が速くなりすぎ、天板２の深さ方向への腐食を十分に抑えることができない。
ただし、以上のような耐孔食性を得るには、前記第１実施形態と同様、各クラッド材１、２のろう付後表面Ｚｎ量Ｂ１、Ｂ２が所定の条件を満たすことが重要である。
【００４６】
Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ：これらの成分は、金属間化合物として晶出または析出し、ろう付後の天板２の強度および耐食性を向上させる作用がある。
各成分の含有量が上限より少ない場合には、これらの効果が十分に得られない。また、各成分の含有量が上限を超えると、犠牲材層の腐食速度が速くなりすぎ、芯材の腐食を十分に抑えることができない。
Ｔｉ、Ｚｒ：これらの成分は、ろう付後に微細な金属間化合物として分散し、天板２の強度を向上させる作用がある。
これらの含有量が０．０５質量％未満であると、このような効果が十分に得られない。また、Ｔｉ含有量が０．２０質量％を超えた場合、あるいは、Ｚｒ含有量が０．１５質量％を超えた場合には、犠牲材層の自己耐食性および加工性が低下してしまう。
また、この熱交換器において、厚板クラッド材１のろう付後表面Ｚｎ量Ｂ１は０．５〜３．０質量％、薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ量Ｂ２は０．４〜２．０質量％であり、且つ、Ｂ２より０．５を引いた濃度が、Ｂ１より小となるように規定されている。
【００４７】
この第２実施形態の熱交換器では、厚板クラッド材１が、通路側にＺｎを含有するろう材層１２を有するとともに、薄板クラッド材２が、通路側にＺｎを含有する犠牲材層を有するため、ろう付に際する熱処理によってろう材層１２、犠牲材層に含まれるＺｎ成分が芯材１１、２１中に拡散し、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２の各通路４側に電位勾配層が形成される。また、厚板クラッド材１および薄板クラッド材２のろう付後表面Ｚｎ含有量Ｂ１、Ｂ２が所定の条件を満たしていることにより、この電位勾配層は優れた防食効果を発揮する。このため、この熱交換器では、冷却水を流す構造とした場合でも、各クラッド材１、２の腐食が確実に抑制され、各クラッド材１、２、特に、薄板クラッド材２において腐食孔の発生を効果的に抑えることができる。
【００４８】
また、薄板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ｂ２より０．５を引いた濃度が、厚板クラッド材の通路側表面のＺｎ含有量Ｂ１よりも小としていることにより、薄板クラッド材２の通路側表面２ａは、厚板クラッド材１の通路側表面１ａよりも電位が貴となる。これにより、各クラッド材１、２どうしの接合部近傍で、電池効果による薄板クラッド材１の腐食の進行が抑えられ、この接合部近傍での腐食孔の発生を抑止することができる。
したがって、本発明の熱交換器は、冷却水の流速を上げても薄板クラッド材に腐食孔が発生し難く、各部材の薄肉化と冷却性能の向上を同時に達成することができる。
【００４９】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態の熱交換器について説明する。なお、第３実施形態においては、前記第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。
図２は、第３実施形態の熱交換器を示す概略縦断面図である。
第３実施形態の熱交換器２０は、薄板クラッド材２が、通路４と反対側にろう材層２４を有する３層構成とされている以外は、前記第１実施形態と同様の構成とされている。
【００５０】
ろう材層２４は、芯材２２の通路４側と反対側の表面２ｂを被覆するように設けられている。このろう材層２４は、Ｓｉを５．０〜１２．６質量％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されている、
【００５１】
この第３実施形態においても、前記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、第３実施形態では特に、薄板クラッド材２が通路４と反対側にろう材層２４を有するため、このろう材層２４により、被冷却体を、熱交換器を構成する各部材のろう付工程と同じ工程で薄板クラッド材２の上にろう付接合することができる。これにより、熱交換器２０と被冷却体との冷却ユニット構造を短時間で形成できるという効果が得られる。
【００５２】
以上、本発明の熱交換器の実施形態について説明したが、前記熱交換器を構成する各部は一例であって、本発明の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
例えば、第２実施形態の熱交換器において、薄板クラッド材２が、通路４と反対側にろう材層を有していてもよい。
＜第４実施形態＞
図３は第４実施形態の熱交換器４０を示すもので、本実施形態の熱交換器４０においては薄板クラッド材２が、通路４と反対側にろう材層２４と犠牲材層２５を有する４層構造とされている以外は第２実施形態の薄板クラッド材２と同等構造とされている。
本実施形態のろう材層２４は先の第３実施形態のろう材層２４と同等であり、犠牲材層２５は先の第２実施形態の犠牲材層と同等である。
本第４実施形態の構造においては、第２実施形態の熱交換器と同等の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本発明の熱交換器において、薄板クラッド材の通路と反対側に取り付けられる被冷却体は、特に限定されないが、半導体素子等の発熱素子や、冷却素子基板（例えばＡｌＮやＳｉ３Ｎ４等の熱伝導性セラミックスの両面にアルミニウム層を貼り合わせた絶縁回路用基板）の表面に発熱素子が接合された複合構造等が挙げられる。
これら被冷却体は、製造された熱交換器にろう付接合してもよく、熱交換器を構成する各部材のろう付工程と同じ工程でろう付接合してもよい。
【実施例】
【００５４】
以下に、本発明の具体的実施例について説明するが、本願発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
表１に示す合金成分の厚さ３ｍｍのアルミニウム合金芯材に表１に示す組成の厚さ１６０μｍのろう材層をクラッド圧着してなる図１に示す断面形状の底板を用意した。また、表２に示す合金成分の厚さ０．６ｍｍのアルミニウム合金芯材の表裏両面に表２に示す組成の厚さ７０μｍのろう材層をクラッド圧着してなる図１に示す断面形状の天板を用意した。表４に示す組成であって図１に示す波形の厚さ０．５ｍｍのフィン材を用意した。前記底板と天板とフィン材とからなる図１に示す熱交換器形状に組み付け、表５に示す如く５８０〜６１５℃に１〜１５分間加熱するろう付けにより熱交換器を得た。
また、表１に示す合金組成の底板と表３に合金組成を示す犠牲材層（厚さ７０μｍ）とろう材層（厚さ７０μｍ）付きの天板と表４に示す合金組成のインナフィン（ろう材層の厚さ４０μｍ）を用いて熱交換器形状に組み立て、表５に示す如き条件でろう付けを行い、熱交換器を得た。
それらの各熱交換器試料について、ろう付け条件、厚板クラッド材表面Ｚｎ量（Ａ１）、薄板クラッド材表面Ｚｎ量（Ａ２）、（Ａ１）と（Ａ２）の大小関係、腐食試験結果について、以下の表５、表６に示す。
腐食試験の条件については以下の通りである。
腐食液：イオン交換水＋（Ｃｌ−：１００ｐｐｍ ＳＯ４２−：３００ｐｐｍ Ｃｕ＋＋：５０ｐｐｍ） ＮａＣｌ、Ｎａ２ＳＯ４、ＣｕＣｌ２にて調整。
腐食試験：腐食液６０リットルをコア内を循環させる（８０℃×８ｈ）（循環）操作と、室温×１６ｈ、循環停止する処理を繰り返し、流量（リットル／ｍｉｎ）を変化させる。
評価：最大孔食部の深さを測定。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
【表３】
【００５８】
【表４】
【００５９】
【表５】
【００６０】
【表６】
【００６１】
本発明で規定した範囲に含まれる実施例Ａ〜Ｌはいずれも腐食試験に耐えることができ、漏れは発生しなかった。これに対し、Ａ１＞Ａ２−０．５の関係となる比較例ｄ、ｈ、ｉ、ｍの熱交換器試料は漏れが発生した。
【符号の説明】
【００６２】
１…厚板クラッド材、１ａ…通路側の表面、１１…芯材、１２…ろう材層、１３…被接合部、２…薄板クラッド材、２ａ…通路側の表面、２ｂ…通路と反対側の表面、２１…芯材、２２…ろう材層、２３…被接合部、２４…ろう材層、３…インナフィン、３３…折曲部、１０、２０…熱交換器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられる被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、
前記厚板クラッド材および前記薄板クラッド材は、いずれも芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、
前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウムＡｌ合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％
Ｚｎ：０．５〜６．０質量％
前記インナフィンは、Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、
Ｍｎ：０．８〜１．５質量％
Ｚｎ：０．５〜３．０質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする熱交換器。
Ａ１：０．５〜３．０質量％
Ａ２：０．４〜２．０質量％
Ａ１＞Ａ２−０．５
【請求項２】
薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられる被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、
前記厚板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、
前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％
Ｚｎ：０．５〜６．０質量％
前記薄板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆する犠牲材層を有し、
前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記犠牲材層は、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金犠牲材によって構成されており、
Ｚｎ：０．５〜５．０質量％
Ｓｉ：０．１〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｍｎ：０．１〜１．１質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記インナフィンは、芯材と、該芯材の薄板クラッド材側の片面あるいは両面を被覆するろう材層とを有するクラッド材であって、
Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、
Ｍｎ：０．８〜１．５質量％
Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、
Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：５．０〜１２．０質量％
Ｚｎ：０．５〜３．０質量％
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする熱交換器。
Ｂ１：０．５〜３．０質量％
Ｂ２：０．４〜２．０質量％
Ｂ１＞Ｂ２−０．５
【請求項３】
前記薄板クラッド材は、前記芯材の前記通路と反対側の面を被覆するろう材層を有し、前記ろう材層は、Ｓｉを５．０〜１２．６質量％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されていることを特徴とする請求項１および請求項２に記載の熱交換器。
【請求項１】
薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられる被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、
前記厚板クラッド材および前記薄板クラッド材は、いずれも芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、
前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウムＡｌ合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％
Ｚｎ：０．５〜６．０質量％
前記インナフィンは、Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、
Ｍｎ：０．８〜１．５質量％
Ｚｎ：０．５〜３．０質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ量をＡ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする熱交換器。
Ａ１：０．５〜３．０質量％
Ａ２：０．４〜２．０質量％
Ａ１＞Ａ２−０．５
【請求項２】
薄板クラッド材と、該薄板クラッド材との間に通路を画成するように配設され、該薄板クラッド材よりも厚い板厚を有する厚板クラッド材と、前記各クラッド材どうしの間に収容されたインナフィンとを有し、これら各部材の被接合部どうしがろう付接合されて構成され、前記薄板クラッド材の前記通路と反対側に取り付けられる被冷却体を、前記通路を流動する冷却水との熱交換によって冷却する熱交換器であって、
前記厚板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆するろう材層を有し、
前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：４．５〜１１．０質量％
Ｚｎ：０．５〜６．０質量％
前記薄板クラッド材は、芯材および該芯材の前記通路側の表面を被覆する犠牲材層を有し、
前記芯材は、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｓｉを下記の含有量で含有するとともに、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成され、
Ｍｎ：０．４〜１．５質量％
Ｃｕ：０．０５〜０．８質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記犠牲材層は、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金犠牲材によって構成されており、
Ｚｎ：０．５〜５．０質量％
Ｓｉ：０．１〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｍｎ：０．１〜１．１質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．１５質量％
前記インナフィンは、芯材と、該芯材の薄板クラッド材側の片面あるいは両面を被覆するろう材層とを有するクラッド材であって、
Ｍｎ、Ｚｎを下記の含有量で含有するとともに、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｚｒのうちから選ばれる少なくとも１種を下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金によって構成されており、
Ｍｎ：０．８〜１．５質量％
Ｚｎ：０．５〜３．０質量％、
Ｃｕ：０．０５〜０．３質量％
Ｓｉ：０．０５〜１．０質量％
Ｆｅ：０．０５〜０．５質量％
Ｔｉ：０．０５〜０．２０質量％
Ｚｒ：０．０５〜０．２０質量％
前記ろう材層は、ＳｉおよびＺｎを下記の含有量で含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されており、
Ｓｉ：５．０〜１２．０質量％
Ｚｎ：０．５〜３．０質量％
ろう付後における前記厚板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ１、ろう付後における前記薄板クラッド材の前記通路側表面のＺｎ含有量をＢ２としたとき、下記の条件を満たすことを特徴とする熱交換器。
Ｂ１：０．５〜３．０質量％
Ｂ２：０．４〜２．０質量％
Ｂ１＞Ｂ２−０．５
【請求項３】
前記薄板クラッド材は、前記芯材の前記通路と反対側の面を被覆するろう材層を有し、前記ろう材層は、Ｓｉを５．０〜１２．６質量％含有し、残部がＡｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金ろう材によって構成されていることを特徴とする請求項１および請求項２に記載の熱交換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−３６０９７（Ｐ２０１３−３６０９７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４１９２（Ｐ２０１１−１７４１９２）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００１７６７０７）三菱アルミニウム株式会社 (446)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００１７６７０７）三菱アルミニウム株式会社 (446)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
[ Back to top ]