(57)【要約】【課題】優れた表面品質を有し、挿入性に優れたクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を提供すること。【解決手段】銅又は銅合金からなる銅管１を、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるフィン２に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより銅管１とフィン２とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなるクロスフィンチューブ型熱交換器３用の銅管１である。銅管１は、銅管と別途準備した銅板との間の摩擦係数が荷重１５００ｇにおいて０．３を下回る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
銅又は銅合金からなる銅管を、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるフィンに設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより上記銅管と上記フィンとを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなるクロスフィンチューブ型熱交換器用の銅管であって、
上記銅管は、該銅管と別途準備した銅板との間の摩擦係数が荷重１５００ｇにおいて０．３を下回ることを特徴とするクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管。
【請求項２】
請求項１において、上記銅管の管軸方向の表面粗さが、Ｒａで０．１〜２．０μｍであることを特徴とするクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管。
【請求項３】
請求項１〜３のいずれか一項において、上記銅管は、コイル軸を垂直にして配置したレベルワウンドコイルの内面側からコイルを巻き解きながら銅管を引き出すというＥＴＳ方式によりアンコイルされ、切断され、曲げ加工を施されることにより製造されることを特徴とするクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロスフィンチューブ型熱交換器に用いられる銅管に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ルームエアコン等の空調機、冷蔵庫、冷凍庫等の冷凍機の熱交換器は、多数のフィンと伝熱管とを組み合わせて構成されるクロスフィンチューブより構成されている（特許文献１参照）。上記伝熱管には、伝熱性、加工性、耐食性に優れた銅及び銅合金からなる銅管（以下、銅管と称する）が用いられている。また、上記フィンは、アルミニウム板よりなる熱交換器用フィン材に、上記伝熱管を挿通して固定するための円筒状のカラー部を加工してなる。
【０００３】
熱交換器を製造する際は、上記フィンを多数重ね、上記銅管を、フィンに設けられた円筒状のカラー部内に挿入し、銅管を拡管することによって、上記銅管と上記フィンとを一体的に組み付ける。
【０００４】
上記銅管は、レベルワウンドコイルを巻き解いた後、所定の長さに切断、曲げ加工を施すことにより得ることができる。
上記レベルワウンドコイルは、一般的に、銅管の内面及び外面に潤滑油を供して、所定の寸法、内面形状になるよう抽伸加工を施し、数１０００ｍに及ぶ銅管を整列巻き取りし、その後、所定の調質になるように焼鈍処理を施すことにより形成される。
【０００５】
また、上記銅管は、上述したごとく、レベルワウンドコイルを巻き解いた後、所定の長さに切断、曲げ加工を施すことにより得られるものであるが、整列巻取り後の焼鈍時の銅管同士の凝着や、巻き解く際の銅管同士の摩擦により管表面に生じるすれキズ等が、銅管の表面品質を低下させるという問題があった。品質向上及び歩留まり向上の観点から、銅管表面には、焼きつき傷等がないことが強く要求されるようになっている。
【０００６】
また、上記フィンに銅管を挿入する際に、上記銅管の表面のすべりが悪い場合には、銅管が引っかかり、フィンが変形したり、銅管が折れ曲がる等の問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−３２９３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたものであって、優れた表面品質を有し、挿入性に優れたクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、銅又は銅合金からなる銅管を、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるフィンに設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより上記銅管と上記フィンとを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなるクロスフィンチューブ型熱交換器用の銅管であって、
上記銅管は、該銅管と別途準備した銅板との間の摩擦係数が荷重１５００ｇにおいて０．３を下回ることを特徴とするクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管にある（請求項１）。
【００１０】
本発明のクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管の最も注目すべき点は、その特定の荷重における摩擦係数を規定することにある。
【００１１】
本発明は、特定の荷重下で上述の摩擦係数を有する銅管表面が焼鈍後に形成されるように作製することによって、優れた表面品質を有し、挿入性に優れたクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を得ることができる。そして挿入性の向上によってクロスフィンチューブの生産性や品質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
上記クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管は、上述したように、上記銅管と別途準備した銅板との間の摩擦係数が荷重１５００ｇにおいて０．３を下回る。上記銅板は、ＪＩＳ  Ｈ３１００  Ｃ１２２０Ｐであって、面粗度がＲａで０．０４〜０．０６μｍのリン脱酸銅を、ヘキサンを用いて、超音波洗浄槽中で３分間脱脂したものを用いる。
上記摩擦係数が０．３より大きい場合には、上記銅管の表面品質が劣ったり、上記銅管をアルミニウムフィンに挿入する際の挿入性を向上させることが困難になる場合がある。
【００１３】
２本のクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を長手方向と平行に固定して配置し、その上に無処理の銅板を載置し、その上におもりを載せ、荷重Ｍをかけながら、銅板を銅管の長手方向と垂直方向に滑らせ、滑らせるのに要する力Ｆを計測する。そして、式Ｆ＝μＭより摩擦係数μを算出することができる。
【００１４】
また、上記銅管表面が、焼鈍後に特定の荷重下で上述の摩擦係数を有するようにクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を作製する方法としては、例えば、銅管の内面及び外面に潤滑油を供して、所定の寸法、内面形状になるよう抽伸加工を施し、銅管表面に、塗布量を調整して潤滑油を塗布した後、数１０００ｍに及ぶ銅管を整列巻き取りし、レベルワウンドコイルを作製し、その後、所定の調質になるように非酸化性雰囲気下で焼鈍処理を施し、その後、レベルワウンドコイルをアンコイルし、切断し、曲げ加工を施す方法等がある。そして、上記摩擦係数は、整列巻き取り前に行う潤滑油の塗布量によって焼鈍後の表面性状を調整して制御することができ、その最適量は、油の種類毎に実験によって求めることができる。
上記潤滑油としては、種々のものを用いることができる。例えば、エステル系、鉱物油系等がある。
【００１５】
また、上記銅管は、上記銅管の管軸方向の表面粗さが、Ｒａで０．１〜２．０μｍであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、特に、上記銅管表面を低摩擦にすることができ、銅管の挿入性をさらに向上することができる。
【００１６】
上記銅管の管軸方向の表面粗さは、銅管を作製する時の、抽伸加工における抽伸ダイスの粗さや抽伸速度がそのまま影響され、整列巻き取りや焼鈍処理、レベルワウンドコイルのアンコイル、切断、及び曲げ加工の前後においてほとんど変化することがない。従って、上記表面粗さは、抽伸加工における抽伸ダイスの粗さや抽伸速度の条件によって調整可能である。
【００１７】
上記表面粗さがＲａで０．１μｍ未満の場合には、粗さを低減するために、抽伸速度の低下による生産能率の悪化、あるいは抽伸ダイス表面研磨費用等が増大するおそれがある。一方、上記表面粗さがＲａで２．０μｍを超える場合には、銅管をフィンに設けられたカラー部内に挿入する際に、上記銅管と上記カラー部との間の摩擦が大きくなり、挿入性が低下するおそれがある。
【００１８】
また、上記銅管は、コイル軸を垂直にして配置したレベルワウンドコイルの内面側からコイルを巻き解きながら銅管を引き出すというＥＴＳ方式（Ｅｙｅ  ｔｏ  Ｔｈｅ  Ｓｋｙ）によりアンコイルされ、切断され、曲げ加工を施されることにより製造されることが好ましい（請求項３）。
【００１９】
上記ＥＴＳ方式は、生産能率向上及び歩留まり向上の観点から、巻き解き工程の簡略化のために、採用されているレベルワウンドコイルの巻き解き（アンコイル）方法である。
上記ＥＴＳ方式は、上記レベルワウンドコイルの内面側から銅管を引き出して、レベルワウンドコイルをその内面側から巻き解くものである。そのため、従来のアンコイル方法と比較して、能率が大幅に向上し、また、特別な設備も不要であり、歩留まりを向上することができる。
【００２０】
上記レベルワウンドコイルは、上述したように抽伸加工後の銅管を整列巻き取りし、その後、所定の調質になるように焼鈍処理が施されて形成される。上記焼鈍処理時に銅管同士が凝着すると、銅管同士の摩擦により管表面にすれキズが生じるという問題がある。
【００２１】
そこで、本発明のクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管は、優れた表面品質、及び優れた挿入性を有するように、焼鈍後に銅管表面が特定の荷重下で上述の摩擦係数を有するように作製されている。この場合には、焼鈍時に、銅管同士の凝着や銅管表面の変色がない。そのため、上記クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を優れた生産性で歩留まりを向上して得ることができる。
【実施例】
【００２２】
（実施例１）
本例は、本発明のクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管にかかる実施例及び比較例について説明する。
以下、これを詳説する。
【００２３】
まず、総重量５００ｋｇのリン脱銅管に対して転造加工を行い、銅管外径φ７．００ｍｍ、銅管内径φ６．３５ｍｍ、肉厚０．２５ｍｍ、長さ約５０００ｍとし、切断及び整列巻取りして重量２５０ｋｇのレベルワウンドコイルを作製した。
【００２４】
なお、上記転造加工では、フィン高さ０．２４ｍｍ、フィン頂角１０°、リード角３０°の条件で加工を行うことにより、内側に突出した多数のリップルフィンを有する断面形状に成形した。
また、転造加工のダイス表面の研磨程度を変化させて転造加工後の銅管の表面粗さを調整した。
【００２５】
また、上記整列巻取りの際には、銅管表面に潤滑油（トリメチロールプロパンラウリン酸トリエステル）を塗布した。その後、５２０℃で１時間、不活性ガス中で焼鈍を行った。
また、表１に示すように、上記潤滑油の塗布量を５０〜１０００ｍｇ／ｍ2で変化させた。
【００２６】
次に、得られたレベルワウンドコイルをＥＴＳ方式にて巻き解いた。レベルワウンドコイルのコイル軸を垂直にして配置し、レベルワウンドコイルの内面側からコイルを巻き解きながら銅管を引き出すことにより巻き解いた。その後、所定の長さに切断し、曲げ加工を施して、クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管（試料Ｅ１〜試料Ｅ５、試料Ｃ１）を作製した。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
次に、得られたクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管（試料Ｅ１〜試料Ｅ５、試料Ｃ１）について、以下に示す摩擦試験を行い、摩擦係数を測定した。結果を表１に合わせて示す。
【００２９】
＜摩擦試験＞
摩擦試験は、図１に示す試験装置４を用いて行った。同図に示すごとく、２本の長さ１００ｍｍのクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管１を長手方向に平行に固定し、その上に銅板４１を載置し、その上に銅板の重量を加えた合計荷重が１５００ｇになるように重り４２を載置した。銅板４１は、ワイヤー４３を介してロードセル４４と繋げられている。そして、銅板４１を荷重１５００ｇ、速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて、銅板４１を銅管１の長手方向と垂直方向である方向Ａに移動させ、ロードセル４４を用いて摩擦力を測定し、銅管１と銅板４１との間の摩擦係数を算出した。
上記銅板４１としては、厚さ０．５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅２０ｍｍの、ＪＩＳ  Ｈ３１００  Ｃ１２２０Ｐであって、面粗度がＲａで０．０５μｍのリン脱酸銅を、ヘキサンを用いて、超音波洗浄槽中で３分間脱脂したものを用いた。
【００３０】
表１より知られるごとく、試料Ｅ１〜試料Ｅ５は、摩擦係数が０．３以下であり、本発明の実施例である。また、試料Ｃ１は、摩擦係数が０．３を上回るため、本発明の比較例となる。
【００３１】
次に、上記試料Ｅ１〜試料Ｅ５及び試料Ｃ１について、表面粗さＲａを測定し、銅管挿入性、銅管外面の評価を行った。
【００３２】
＜表面粗さＲａ＞
表面粗さＲａの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準拠して行った。結果を表１に示す。
【００３３】
＜銅管挿入性＞
挿入穴を有するアルミニウムフィンを６００枚重ねて、長さ３５０ｍｍの銅管を、上記挿入穴に向けて垂直に落下させて銅管を挿入し、銅管が引っかかるか否かを観察し、銅管挿入性を評価した。銅管が引っかからない場合を合格（評価○）とし、銅管が引っかかった場合を不合格（評価×）とした。
【００３４】
＜銅管外面＞
次に、３００ｍｍ長さのクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管（試料Ｅ１〜試料Ｅ５、試料Ｃ１）をそれぞれ１０本採取し、表面を目視により観察し、銅管表面を評価した。評価が○の場合を合格とし、評価が×の場合を不合格とする。
【００３５】
（評価基準）
○：全ての銅管において、明瞭なキズや変色が認められない場合。
×：１０本中１本でも、明瞭なキズや変色が認められる場合。
【００３６】
表１より知られるごとく、本発明の実施例としての試料Ｅ１〜試料Ｅ５は、いずれの項目においても良好な結果を示した。
よって、本発明によれば、優れた表面品質を有し、挿入性に優れたクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管を得ることができる。
【００３７】
また、表１より知られるごとく、本発明の比較例としての試料Ｃ１は、摩擦係数が本発明の上限を上回る。そのため、焼鈍時に銅管同士の凝着が発生し、銅管同士の摩擦による表面キズが発生し、得られたクロスフィンチューブ型熱交換器用銅管は、挿入性及び銅管外面評価が不合格であった。
【００３８】
（実施例２）
本例は、図２に示すごとく、クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管１と、アルミニウムからなるフィン２に設けられた円筒状のカラー部内に挿入配設することにより、上記銅管１と上記フィン２とを一体的に組み付けてなるクロスフィンチューブからなる熱交換器３である。
【００３９】
上記熱交換器３を作製するに当たっては、具体的には、まず、熱交換器用アルミニウムフィン材に円筒状のカラー部をプレス成形しフィン２とした。そして、フィン２に設けられた円筒状のカラー部内に上記銅管１を挿入した。次いで、上記銅管１を拡張し、フィン２と銅管１とを固着することによりクロスフィンチューブ型熱交換器３を作製した。
上記クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管１としては、上記実施例１の試料Ｅ１を用いた。
上記熱交換器用アルミニウムフィン材としては、住友軽金属工業株式会社製の表面処理アルミニウム材ＣＣ５０９（板厚１００μｍ）を用いた。
【００４０】
以上のように、銅管として本発明の銅管１を採用したので、そのフィン２への挿入性が良好であるという特性が十分に生かされ、フィンの変形や銅管１の折れ曲がり等の不具合が生じることなく、容易にクロスフィンチューブ型熱交換器３を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１における、摩擦試験を示す説明図。
【図２】実施例２における、クロスフィンチューブ型熱交換器を示す説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１  クロスフィンチューブ型熱交換器用銅管
２  フィン
３  クロスフィンチューブ型熱交換器
【図１】
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【図２】
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