エアコン用アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法
【課題】 フィン潰れが発生し難い小さな拡管力であっても、十分な接合状態を得ることのできるアルミニウム合金製内面溝付き管、またはその製造方法を提供する。
【解決手段】 内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管を用いる。または、アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法を用いる。
【解決手段】 内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管を用いる。または、アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内面溝付きアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法に関するものであり、特に、内面溝付け加工後にショットブラスト加工を実施することにより、拡管加工時のアルミニウム合金製フィン材との接合力を向上させたエアコン用内面溝付き配管材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製配管材とアルミニウム合金製フィン材で構成される熱交換器の接合方法としては、自動車用熱交換器材で利用されている扁平多穴管とフィン材をろう付け加工するものが良く知られている。一方、家庭用エアコンの熱交換器は、通常、クロスフィン型（別名フィンアンドチューブ型）の熱交換器が利用されている（特許文献１）。一般的に、クロスフィン型熱交換器は、アルミニウム放熱フィンに開口された挿通孔内に銅製の伝熱管を挿通し、次いでその伝熱管の内部にその内径より大きい外径を有する拡管用マンドレルを押込み、伝熱管の径を広げ（拡管加工）て伝熱管の外周面とアルミニウム合金製放熱フィンの挿通孔を密着させる。
【０００３】
近年、エアコンのリサイクルの観点から銅製の伝熱管をアルミニウム合金製にする動きがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０―８５０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、銅製伝熱管に比べ、アルミニウム合金製伝熱管は強度が劣るため、拡管加工時のマンドレルの挿入により、伝熱管の内面に形成された突起状のフィンが潰れ（フィン潰れ）、これにより熱交換性能が低下してしまう。従って、フィン潰れを発生させないためには拡管力を抑制する必要がある。一方、熱交換性能を高めるためには、伝熱管と放熱フィンとの十分な接合を行い、熱伝導性を確保する必要がある。そのためには、より外径の大きなマンドレルを用いることが好ましい。しかし、その場合、フィン潰れを回避することが困難となる。
【０００６】
このため、高い熱交換性能を確保するためには、フィン潰れを発生させないような小さな拡管力で、伝熱管と放熱フィンの十分な接合状態を得る必要があった。しかしながら、それを実現する方法は不明であった。
【０００７】
本発明は以上の問題に鑑み、フィン潰れが発生し難い小さな拡管力であっても、十分な接合状態を得ることのできるアルミニウム合金製内面溝付き管、またはその製造方法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】
【０００８】
本発明者らは上記課題に鑑み、小さな拡管力で伝熱管と放熱フィンとを接合させた場合でも、高い熱交換性能が得られる方法について鋭意検討を行ったところ、伝熱管の表面粗度が熱交換性能と強く相関していることを見出した。従来、伝熱管の表面粗度と熱交換性能との関連性は不明であり、強い相関性が見られたことは驚くべき結果であった。さらに、この相関関係は、単純に表面粗度を大きくする、または小さくすれば良いというものではなく、Ｒａで２μｍ〜１０μｍの範囲という特定の範囲にしたときのみ、熱交換性が良好になるというものであった。
【０００９】
即ち、請求項１に係る第１の発明は、内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管である。
【００１０】
請求項２に係る第２の発明は、請求項１に記載の内面溝付き管において、さらに管外側表面にＺｎ拡散層を有しており、上記アルミニウム合金製内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管である。
【００１１】
請求項３に係る第３の発明は、請求項１または２に記載の内面溝付き管において、底肉厚が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである、アルミニウム合金製内面溝付き管である。
【００１２】
請求項４に係る第４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載のアルミニウム合金製内面溝付き管を備える、エアコンである。
【００１３】
請求項５に係る第５の発明は、アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１４】
請求項６に係る第６の発明は、請求項５に記載の製造方法において、上記粗面化処理を行う工程が、上記内面溝付け加工を行う工程の後に行われる、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１５】
請求項７に係る第７の発明は、請求項５または６に記載の製造方法において、上記粗面化処理を行う工程が、ショットブラスト加工によって粗面化処理を行う工程である、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１６】
請求項８に係る第８の発明は、請求項５〜７いずれかに記載の製造方法において、上記粗面化処理を行う工程の後、さらにＺｎ溶射法を施し、その際に上記内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１７】
請求項９に係る第９の発明は、請求項５〜８に記載の製造方法において、上記内面溝付きアルミニウム合金製配管材が、エアコン用の内面溝付きアルミニウム合金製配管材である、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱交換性能に優れたアルミニウム合金製内面溝付き管が得られる。または、そのアルミニウム合金製内面溝付き管において、さらに耐食性に優れているアルミニウム合金製内面溝付き管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における熱交換器に使用されるアルミニウム配管材の円周方向断面図
【図２】本発明の実施形態における熱交換器に使用されるアルミニウム配管材の長手方向断面図
【図３】内面溝付き管の工程フローチャートの一例を表した図である。
【図４】押出工程の概略図である。
【図５】内面溝付け加工工程の概略図である。
【図６】ショットブラスト加工の概略図である。
【図７】Ｚｎ溶射加工の概略図である。
【図８】機械的接合機構図である。
【図９】接合性評価方法を表した図である。
【図１０】拡管前後の突状型フィンの変形状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態について詳細に述べる。
【００２１】
＜内面溝付き管＞
本発明は外径が３ｍｍ〜２０ｍｍ、底肉厚０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの内面溝付き管を、主な対象としたものである。ここで底肉厚とは図１に示すように、内面溝底部と管外表面との距離を示す。内面溝付き管の長手方向断面図は、図２のようになる。
【００２２】
本発明の一実施形態は、内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度が特定の範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管である。ここで、上記表面粗度は、Ｒａで２μｍ〜１０μｍの範囲を選択したときに、小さな拡管力でアルミニウム合金製内面溝付き管と放熱フィンとを接合させた場合でも、熱交換性能が良好であることが、後述する実施例で実証されている。従って、上記表面粗度としてはＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲が選択される。また、放熱フィンとの良好な接合状態の確保および生産性の観点からは、好ましくは３μｍ〜７μｍの範囲が良い。
【００２３】
また、本実施形態に係るアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法は特に限定しないが、例えば、アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法によって製造できる。
【００２４】
ここで、上記内面溝付け加工を行う工程と、上記粗面化処理を行う工程の順番は特に限定しないが、生産性の観点からは、上記粗面化処理を行う工程が、上記内面溝付け加工を行う工程の後に行われることが好ましい。また、上記粗面化処理を行う工程は特に限定せず、例えば、ショットブラスト加工、ブラッシング加工であってもよい。上記粗面化処理は、生産性の観点からは、ショットブラスト加工によって行うことが好ましいなお、Ｒａが２μｍ〜１０μｍの範囲において熱交換性能が良好になった理由は明確ではないが、実施例で得られた結果から、以下の理由が考えられる。
【００２５】
ショットブラスト後の表面粗度は、中心線平均高さ粗さであるＲａが２μｍ未満の場合、粗度が低すぎるため、内面溝付き管外表面と放熱フィンとの接触点数が多くなる。その場合、拡管加工時の圧力が分散してしまうため、内面溝付き管と放熱フィン材との接合状態を十分に得ようとすると、大きな拡管力が必要となる。このときの拡管力が増大すると、溝付き管内面のフィン潰れが発生し、熱交換性能の低下を招く。
【００２６】
一方、Ｒａが１０μｍを超える場合、内面溝付き管と放熱フィンとの接触点数が少なくなり、拡管時の圧力が集中し、内面溝付き管と放熱フィン材との接合性は十分に得られる。しかし、１０μｍを超える表面粗度を得るためには、ショットブラスト用のグリッドの形状を大きくしなければならない。グリッドを大きくした場合、内面溝付き管表面の単位面積当たりに衝突する単位時間当たりのグリッド数が低下するので、溝付き管の外表面全体を均一に粗面化するためには、加工時間を長くする、すなわち製品移動速度を遅くする必要があり、生産性が低下しコストアップに繋がる。また一方では、形状の大きなグリッドの衝突により、溝付き管外表面が加工硬化するため、放熱フィンとの接合時に大きな拡管力が必要となり、結果として突状型フィンの潰れが発生し、熱交換器性能の低下を招く。
【００２７】
突状型フィンの潰れを生じずに、大きな拡管力をかける方法としては、液圧拡管方式があるが、その場合、拡管加工時のシール性の確保や、拡管後の液体の処理が必要となり、熱交換器の生産性が低下し、コストアップに繋がる。
【００２８】
また、本実施形態に係るアルミニウム合金製内面溝付き管は、さらに管外側表面にＺｎ拡散層を有していてもよい。Ｚｎの付着量は、底部の肉厚をｔ（ｍ）、溶射範囲内でのＺｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）とした場合、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式が満たされるときに、管材の孔食が少なく、耐圧強度が良好になることが後述する実施例で実証されている。従って、Ｚｎの付着量は１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式が満たされる範囲であることが好ましい。
【００２９】
また、管外側表面にＺｎ拡散層を有している、上記アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法は特に限定しないが、例えば、上記粗面化処理を行う工程の後、さらにＺｎ溶射法を施し、その際に上記内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする製造方法によって製造できる。なお、上記の関係式が満たされる範囲において管材の孔食が少なく、耐圧強度が良好になる理由は明確ではないが、実施例で得られた結果から、以下の理由が考えられる。
【００３０】
Ｚｎ溶射により、Ｚｎが拡散したアルミニウム製内面溝付き管の外側表面の孔食電位は、Ｚｎが拡散していない内面溝付き管の内側の層より卑なため、Ｚｎが拡散した部分（Ｚｎ拡散層）は管材に対して犠牲防食層として働き、管材自身の貫通寿命を長くする。しかし、内面溝付き管の肉厚によっては、過剰なＺｎの付着により拡散熱処理後、底部肉厚方向に過度にＺｎが拡散し、自己腐食や、腐食による肉厚の減少に起因した耐圧性能の低下を招く。
【００３１】
Ｗが１５０００ｔ−１未満では、Ｚｎの付着量不足により犠牲防食層が十分に形成されない。一方、Ｗが３００００ｔを超えると、Ｚｎの過度の付着により、Ｚｎ拡散層が厚くなり過ぎ、腐食時の肉厚減量が増大し、耐圧強度が低下する。
【００３２】
Ｚｎの溶射方向については、溶射後の付着量が満足すれば、２ガンで１８０°対角配置、３ガンで１２０°位相配置、４ガンで９０°位相配置の何れでも良い。
【００３３】
内面溝付き管の外径は、上述の通りφ３ｍｍ〜２０ｍｍであっても良い。エアコン用として使用する場合、管の製造における生産性の観点からは、φ４ｍｍ以上が好ましい。また、熱交換器の小型化・軽量化の観点からはφ１０ｍｍ以下が好ましい。
【００３４】
内面溝付き管の底肉厚は、上述の通り０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであっても良い。耐圧強度の観点からは、０．３ｍｍ以上が好ましい。また、熱交換器の小型化・軽量化の観点からは０．６ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
内面溝付き管の材質としては、特に限定されるものではないが、加工性や耐食性を考慮した場合、ＪＩＳ Ａ１０５０等の純Ａｌ系合金、またはＪＩＳ Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金、またはＪＩＳ Ａ６０６３等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が選択される。また本明細書において「アルミニウム合金」とは、アルミニウムを主成分とする合金であれば特に限定されないが、例えば上記の合金であってもよい。
【００３６】
本実施形態において、ショットブラスト加工とは、例えば、粒体を加工物に衝突させ、加工物の加工等を行うことである。また本実施形態に係る内面溝付き管は、熱交換性能が良好であるため熱交換器として使用でき、例えばエアコン用として有用である。
【００３７】
＜熱交換器＞
本発明の他の実施形態は、上記の実施形態に係る内面溝付き管を備える熱交換器である。この熱交換器は、管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲の内面溝付き管を備えているため、熱交換性能に優れている。または、この熱交換器は管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲で、且つ１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たす内面溝付き管を備えているため、熱交換性能と同時に、耐食性に優れている。
【００３８】
＜エアコン＞
本発明の他の実施形態は、上記の実施形態に係る内面溝付き管、または熱交換器を備えるエアコン（空気調和機）である。このエアコンは、管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲の内面溝付き管を備えているため、熱交換性能に優れている。または、このエアコンは管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲で、且つ１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たす内面溝付き管を備えているため、熱交換性能と同時に、耐食性に優れている。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上記実施形態に記載の構成を組み合わせて採用することもできる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４１】
供試材としてＪＩＳ Ａ３００３のビレット８を作製し、これを加熱炉により３５０℃〜５５０℃に均熱し、図３および４に示すように、コンテナ７内に挿入して、ステム５によりブロック６を介して、ビレット８に加圧して、ダイスリング９内のポートホールメスダイス１０とポートホールオスダイス１１を通過させ、内面平滑管１ａを作製した。その後、２０％の断面減少率で抽伸加工および図５の内管溝付け加工を実施し、外径７ｍｍ、底肉厚０．５ｍｍ、突状型フィン高さ０．２５ｍｍ、リード角３０°の内面溝付き管１を作製した。その後、別ラインで図６のショットブラスト加工を０．５ＭＰａのエアー圧力で表１の粒径範囲のグリッドを使用して実施した。ここで、ショットブラスト加工はサンドブラスト装置（不二製作所社製）を用いて行った。また、中心線表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２に準拠した表面粗度測定装置（小坂研究所製）を用いて測定した。測定条件としては、測定基準長さ：２．５ｍｍ、測定速度：２ｍｍ／ｓｅｃ、低域カットオフ：０．８ｍｍで行った。
【００４２】
その後、図７のＺｎ溶射加工を実施し、Ｚｎ拡散のために、５００℃で２ｈｒの熱処理を行い、評価用の内面溝付き管１を作製した。ここで、Ｚｎ溶射加工はアーク式溶射装置（コーケンテクノ社製）を用いて行った。また、Ｚｎの平均付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）は、化学分析法であるＩＰＣ（誘導結合プラズマ）分析装置（ＶＡＲＩＡＮ社製：ＶＩＳＴＡ ＰＲＯ）を用いて測定した。測定条件としては、切断されたパイプ試料のサイズを測定後、（１＋１）ＨＮＯ３ ５０ｍＬを入れたビーカー中に入れ、４５℃のウォーターバス中で約３ｈｒ加温してＺｎを溶解させ、冷却後、溶液を全量フラスコ（２００ｍＬ）に移し入れ水で定容とし、この液５．０ｍＬを全量フラスコ（１００ｍＬ） に分取し、（１＋１）ＨＮＯ３ １５ｍＬを加えた後、水で定容として、ＩＣＰ測定により実施した。
【００４３】
次に外径φ７ｍｍの内面溝付き管１に対し、穴径がφ７．２ｍｍの放熱フィン材２３（古河スカイ製、プレコート１２００）を組み合わせた後、０．２ｍｍ間隔で外径φ５．８ｍｍ〜φ６．４ｍｍのマンドレル（拡管用工具）２４により、図８に示すように内面溝付き管１と放熱フィン２３の機械接合を行い、図９の接合性評価用サンプルおよび図１０の耐食性評価用のコアを作成した。
【００４４】
表１の各条件で拡管を行い、熱交換性能評価用サンプルコアを作製し、凝縮および蒸発性能を測定した。ここで、冷媒としてＲ４１０Ａを使用し、凝縮性能は、冷媒平均飽和温度４８℃、冷媒入口過熱度３５℃、冷媒入口過冷却度５℃での熱伝達率（ｋＷｈ／ｍ２Ｋ）を指標とした。蒸発性能は、冷媒平均飽和温度５℃、冷媒入口乾き度０．２１、冷媒出口過熱度５℃での熱伝達率（ｋＷｈ／ｍ２Ｋ）を指標とした。
【００４５】
【表１】
【００４６】
熱交換器性能の評価法としては、ショットブラスト加工を施していない内面溝付き管と放熱フィンを液圧拡管方式により、十分に密着させた基準コアを作製し、この基準コアの熱交換器性能を１００％とした場合の比率により判定した。熱交換器比率が９９．５％以上のものを合格として判定した。
【００４７】
一方、内面溝付き管１にＺｎ拡散のための熱処理を実施し、図１０に示すような方法で評価用のミニコアを作製した。ミニコアの内面溝付き管１の両端部をマスキングテープおよび接着材にて密閉した後に、ＪＩＳＨ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を２０００ｈｒまで行なった。今回の内面溝付き管１においては、腐食深さが５００μｍに達すると貫通孔食となった。
また、ＣＡＳＳ２０００ｈｒ後の内面溝付き管１に液圧をかけ、耐圧強度を測定した。破裂圧力≧５０ＭＰａの範囲は、製品化を考慮した場合に、特に良好な範囲である。
【００４８】
以上の結果、実施例１〜６においては、外径の小さな拡管工具２４を用いた場合でも、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性が良好となり、結果として、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）、および耐食性を満足した。このとき、表面粗度はＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であり、且つＺｎ付着量は１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たしていた（底肉厚が０．５ｍｍのため、適正溶射範囲は６．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２）。
【００４９】
実施例７および８においても、表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲内であり、外径の小さな拡管工具２４を用いた場合であっても、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）が良好であった。但し、実施例７においては、Ｚｎの付着量が上記適正溶射範囲の下限値以下であったために、十分な耐食性が確保できず、貫通孔食が発生した。また実施例８においては、Ｚｎが上記適正溶射範囲の上限値以上付着したため、熱処理後、Ｚｎが過剰に拡散したため、試験後の耐圧強度が低くなった。
【００５０】
一方、比較例１においては、ショットブラストによる粗面化処理後の表面粗度が不十分（Ｒａで２μｍ未満）であったため、実施例で良好であったφ５．９ｍｍの拡管工具２４では十分な密着性が得られなかったため、熱交換器性能が不十分であった。
【００５１】
比較例２〜３においては、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性を上げるために外径がφ６．０とφ６．１の拡管子を使用したが、密着性が向上する反面、突状型フィン２の変形が大きくなり、結果として、熱交換器性能が低下した。
【００５２】
比較例４においては、実施例と同等の製品速度で、粒径の大きなグリッドでショットブラスト加工したために、グリッドの衝突密度が粗く、Ｒａの値が小さくなったため（Ｒａで２μｍ未満）、実施例で良好であった拡管工具２４で拡管を行っても、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性が悪く、十分な熱交換器性能が得られなかった。
【００５３】
比較例５においては、十分な粗面化状態を得るために、ショットブラストの加工速度を下げたものであり、表面粗度はＲａで１０μｍを超えていた。この場合、実施例で良好であった拡管工具２４を使用しても、十分な熱交換器性能が得られなかった。この原因としては、例えば、大径グリッドで処理したために、内面溝付き管の外表面硬度が上昇したことが考えられる。
【００５４】
比較例６においては、比較例３と同様に大径の拡管工具２４を使用したものであり、表面粗度はＲａで１０μｍを超えていた。これも同様に、熱交換器性能が低下した。この理由としては、例えば、突状型フィンが変形したことが考えられる。
【００５５】
次に、上記の内面溝付き管１において、底肉厚を１．０ｍｍに代えたものを作製した。そして、表２の条件で評価した。
【００５６】
【表２】
【００５７】
実施例９〜１１においては、外径の小さな拡管工具２４を用いた場合でも、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性が良好となり、結果として、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）、および耐食性を満足した。このとき、表面粗度はＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であり、且つＺｎ付着量は１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たしていた（底肉厚が１．０ｍｍのため、適正溶射範囲は１４．０ｇ／ｍ２〜３０．０ｇ／ｍ２）。
【００５８】
実施例１２および１３においても、表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲内であり、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）が良好であった。但し、実施例１２においては、Ｚｎの付着量が上記適正溶射範囲の下限値以下であり、十分な耐食性が確保できなかった。また実施例１３においては、Ｚｎが上記適正溶射範囲の上限値以上付着したため、熱処理後、Ｚｎが過剰に拡散したため、試験後の耐圧強度が低くなった。
【００５９】
一方、比較例７においては、ショットブラストによる粗面化処理後の表面粗度が不十分（Ｒａで２μｍ未満）であったため、実施例で良好であったφ５．９ｍｍの拡管工具２４では十分な密着性が得られなかったため、熱交換器性能が不十分であった。
【００６０】
比較例８においては、十分な粗面化状態を得るために、ショットブラストの加工速度を下げたものであり、表面粗度はＲａで１０μｍを超えていた。この場合、実施例で良好であった拡管工具２４を使用しても、十分な熱交換器性能が得られなかった。この原因としては、例えば、大径グリッドで処理したために、内面溝付き管の外表面硬度が上昇したことが考えられる。
【００６１】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解され
るところである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 内面溝付きアルミニウム管
１ａ 内面平滑アルミニウム管
２ 突状型フィン
３ 底肉厚
４ リード角
５ ステム
６ ブロック
７ コンテナ
８ ビレット
９ ダイスリング
１０ ポートホールメスダイス
１１ ポートホールオスダイス
１２ ボビン
１３ アンコイラー
１４ フローティングプラグ
１５ 抽伸ダイス
１６ コネクティングロッド
１７ 転圧体
１８ 螺旋形成用プラグ
１９ ブラストガン
２０ グリッド
２１ 溶射ガン
２２ Ｚｎ溶融体
２３ 放熱フィン
２４ 拡管工具（マンドレル）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内面溝付きアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法に関するものであり、特に、内面溝付け加工後にショットブラスト加工を実施することにより、拡管加工時のアルミニウム合金製フィン材との接合力を向上させたエアコン用内面溝付き配管材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム合金製配管材とアルミニウム合金製フィン材で構成される熱交換器の接合方法としては、自動車用熱交換器材で利用されている扁平多穴管とフィン材をろう付け加工するものが良く知られている。一方、家庭用エアコンの熱交換器は、通常、クロスフィン型（別名フィンアンドチューブ型）の熱交換器が利用されている（特許文献１）。一般的に、クロスフィン型熱交換器は、アルミニウム放熱フィンに開口された挿通孔内に銅製の伝熱管を挿通し、次いでその伝熱管の内部にその内径より大きい外径を有する拡管用マンドレルを押込み、伝熱管の径を広げ（拡管加工）て伝熱管の外周面とアルミニウム合金製放熱フィンの挿通孔を密着させる。
【０００３】
近年、エアコンのリサイクルの観点から銅製の伝熱管をアルミニウム合金製にする動きがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０―８５０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、銅製伝熱管に比べ、アルミニウム合金製伝熱管は強度が劣るため、拡管加工時のマンドレルの挿入により、伝熱管の内面に形成された突起状のフィンが潰れ（フィン潰れ）、これにより熱交換性能が低下してしまう。従って、フィン潰れを発生させないためには拡管力を抑制する必要がある。一方、熱交換性能を高めるためには、伝熱管と放熱フィンとの十分な接合を行い、熱伝導性を確保する必要がある。そのためには、より外径の大きなマンドレルを用いることが好ましい。しかし、その場合、フィン潰れを回避することが困難となる。
【０００６】
このため、高い熱交換性能を確保するためには、フィン潰れを発生させないような小さな拡管力で、伝熱管と放熱フィンの十分な接合状態を得る必要があった。しかしながら、それを実現する方法は不明であった。
【０００７】
本発明は以上の問題に鑑み、フィン潰れが発生し難い小さな拡管力であっても、十分な接合状態を得ることのできるアルミニウム合金製内面溝付き管、またはその製造方法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】
【０００８】
本発明者らは上記課題に鑑み、小さな拡管力で伝熱管と放熱フィンとを接合させた場合でも、高い熱交換性能が得られる方法について鋭意検討を行ったところ、伝熱管の表面粗度が熱交換性能と強く相関していることを見出した。従来、伝熱管の表面粗度と熱交換性能との関連性は不明であり、強い相関性が見られたことは驚くべき結果であった。さらに、この相関関係は、単純に表面粗度を大きくする、または小さくすれば良いというものではなく、Ｒａで２μｍ〜１０μｍの範囲という特定の範囲にしたときのみ、熱交換性が良好になるというものであった。
【０００９】
即ち、請求項１に係る第１の発明は、内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管である。
【００１０】
請求項２に係る第２の発明は、請求項１に記載の内面溝付き管において、さらに管外側表面にＺｎ拡散層を有しており、上記アルミニウム合金製内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管である。
【００１１】
請求項３に係る第３の発明は、請求項１または２に記載の内面溝付き管において、底肉厚が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである、アルミニウム合金製内面溝付き管である。
【００１２】
請求項４に係る第４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載のアルミニウム合金製内面溝付き管を備える、エアコンである。
【００１３】
請求項５に係る第５の発明は、アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１４】
請求項６に係る第６の発明は、請求項５に記載の製造方法において、上記粗面化処理を行う工程が、上記内面溝付け加工を行う工程の後に行われる、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１５】
請求項７に係る第７の発明は、請求項５または６に記載の製造方法において、上記粗面化処理を行う工程が、ショットブラスト加工によって粗面化処理を行う工程である、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１６】
請求項８に係る第８の発明は、請求項５〜７いずれかに記載の製造方法において、上記粗面化処理を行う工程の後、さらにＺｎ溶射法を施し、その際に上記内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【００１７】
請求項９に係る第９の発明は、請求項５〜８に記載の製造方法において、上記内面溝付きアルミニウム合金製配管材が、エアコン用の内面溝付きアルミニウム合金製配管材である、アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、熱交換性能に優れたアルミニウム合金製内面溝付き管が得られる。または、そのアルミニウム合金製内面溝付き管において、さらに耐食性に優れているアルミニウム合金製内面溝付き管が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における熱交換器に使用されるアルミニウム配管材の円周方向断面図
【図２】本発明の実施形態における熱交換器に使用されるアルミニウム配管材の長手方向断面図
【図３】内面溝付き管の工程フローチャートの一例を表した図である。
【図４】押出工程の概略図である。
【図５】内面溝付け加工工程の概略図である。
【図６】ショットブラスト加工の概略図である。
【図７】Ｚｎ溶射加工の概略図である。
【図８】機械的接合機構図である。
【図９】接合性評価方法を表した図である。
【図１０】拡管前後の突状型フィンの変形状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態について詳細に述べる。
【００２１】
＜内面溝付き管＞
本発明は外径が３ｍｍ〜２０ｍｍ、底肉厚０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの内面溝付き管を、主な対象としたものである。ここで底肉厚とは図１に示すように、内面溝底部と管外表面との距離を示す。内面溝付き管の長手方向断面図は、図２のようになる。
【００２２】
本発明の一実施形態は、内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度が特定の範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管である。ここで、上記表面粗度は、Ｒａで２μｍ〜１０μｍの範囲を選択したときに、小さな拡管力でアルミニウム合金製内面溝付き管と放熱フィンとを接合させた場合でも、熱交換性能が良好であることが、後述する実施例で実証されている。従って、上記表面粗度としてはＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲が選択される。また、放熱フィンとの良好な接合状態の確保および生産性の観点からは、好ましくは３μｍ〜７μｍの範囲が良い。
【００２３】
また、本実施形態に係るアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法は特に限定しないが、例えば、アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法によって製造できる。
【００２４】
ここで、上記内面溝付け加工を行う工程と、上記粗面化処理を行う工程の順番は特に限定しないが、生産性の観点からは、上記粗面化処理を行う工程が、上記内面溝付け加工を行う工程の後に行われることが好ましい。また、上記粗面化処理を行う工程は特に限定せず、例えば、ショットブラスト加工、ブラッシング加工であってもよい。上記粗面化処理は、生産性の観点からは、ショットブラスト加工によって行うことが好ましいなお、Ｒａが２μｍ〜１０μｍの範囲において熱交換性能が良好になった理由は明確ではないが、実施例で得られた結果から、以下の理由が考えられる。
【００２５】
ショットブラスト後の表面粗度は、中心線平均高さ粗さであるＲａが２μｍ未満の場合、粗度が低すぎるため、内面溝付き管外表面と放熱フィンとの接触点数が多くなる。その場合、拡管加工時の圧力が分散してしまうため、内面溝付き管と放熱フィン材との接合状態を十分に得ようとすると、大きな拡管力が必要となる。このときの拡管力が増大すると、溝付き管内面のフィン潰れが発生し、熱交換性能の低下を招く。
【００２６】
一方、Ｒａが１０μｍを超える場合、内面溝付き管と放熱フィンとの接触点数が少なくなり、拡管時の圧力が集中し、内面溝付き管と放熱フィン材との接合性は十分に得られる。しかし、１０μｍを超える表面粗度を得るためには、ショットブラスト用のグリッドの形状を大きくしなければならない。グリッドを大きくした場合、内面溝付き管表面の単位面積当たりに衝突する単位時間当たりのグリッド数が低下するので、溝付き管の外表面全体を均一に粗面化するためには、加工時間を長くする、すなわち製品移動速度を遅くする必要があり、生産性が低下しコストアップに繋がる。また一方では、形状の大きなグリッドの衝突により、溝付き管外表面が加工硬化するため、放熱フィンとの接合時に大きな拡管力が必要となり、結果として突状型フィンの潰れが発生し、熱交換器性能の低下を招く。
【００２７】
突状型フィンの潰れを生じずに、大きな拡管力をかける方法としては、液圧拡管方式があるが、その場合、拡管加工時のシール性の確保や、拡管後の液体の処理が必要となり、熱交換器の生産性が低下し、コストアップに繋がる。
【００２８】
また、本実施形態に係るアルミニウム合金製内面溝付き管は、さらに管外側表面にＺｎ拡散層を有していてもよい。Ｚｎの付着量は、底部の肉厚をｔ（ｍ）、溶射範囲内でのＺｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）とした場合、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式が満たされるときに、管材の孔食が少なく、耐圧強度が良好になることが後述する実施例で実証されている。従って、Ｚｎの付着量は１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式が満たされる範囲であることが好ましい。
【００２９】
また、管外側表面にＺｎ拡散層を有している、上記アルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法は特に限定しないが、例えば、上記粗面化処理を行う工程の後、さらにＺｎ溶射法を施し、その際に上記内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする製造方法によって製造できる。なお、上記の関係式が満たされる範囲において管材の孔食が少なく、耐圧強度が良好になる理由は明確ではないが、実施例で得られた結果から、以下の理由が考えられる。
【００３０】
Ｚｎ溶射により、Ｚｎが拡散したアルミニウム製内面溝付き管の外側表面の孔食電位は、Ｚｎが拡散していない内面溝付き管の内側の層より卑なため、Ｚｎが拡散した部分（Ｚｎ拡散層）は管材に対して犠牲防食層として働き、管材自身の貫通寿命を長くする。しかし、内面溝付き管の肉厚によっては、過剰なＺｎの付着により拡散熱処理後、底部肉厚方向に過度にＺｎが拡散し、自己腐食や、腐食による肉厚の減少に起因した耐圧性能の低下を招く。
【００３１】
Ｗが１５０００ｔ−１未満では、Ｚｎの付着量不足により犠牲防食層が十分に形成されない。一方、Ｗが３００００ｔを超えると、Ｚｎの過度の付着により、Ｚｎ拡散層が厚くなり過ぎ、腐食時の肉厚減量が増大し、耐圧強度が低下する。
【００３２】
Ｚｎの溶射方向については、溶射後の付着量が満足すれば、２ガンで１８０°対角配置、３ガンで１２０°位相配置、４ガンで９０°位相配置の何れでも良い。
【００３３】
内面溝付き管の外径は、上述の通りφ３ｍｍ〜２０ｍｍであっても良い。エアコン用として使用する場合、管の製造における生産性の観点からは、φ４ｍｍ以上が好ましい。また、熱交換器の小型化・軽量化の観点からはφ１０ｍｍ以下が好ましい。
【００３４】
内面溝付き管の底肉厚は、上述の通り０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであっても良い。耐圧強度の観点からは、０．３ｍｍ以上が好ましい。また、熱交換器の小型化・軽量化の観点からは０．６ｍｍ以下が好ましい。
【００３５】
内面溝付き管の材質としては、特に限定されるものではないが、加工性や耐食性を考慮した場合、ＪＩＳ Ａ１０５０等の純Ａｌ系合金、またはＪＩＳ Ａ３００３等のＡｌ−Ｍｎ系合金、またはＪＩＳ Ａ６０６３等のＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金が選択される。また本明細書において「アルミニウム合金」とは、アルミニウムを主成分とする合金であれば特に限定されないが、例えば上記の合金であってもよい。
【００３６】
本実施形態において、ショットブラスト加工とは、例えば、粒体を加工物に衝突させ、加工物の加工等を行うことである。また本実施形態に係る内面溝付き管は、熱交換性能が良好であるため熱交換器として使用でき、例えばエアコン用として有用である。
【００３７】
＜熱交換器＞
本発明の他の実施形態は、上記の実施形態に係る内面溝付き管を備える熱交換器である。この熱交換器は、管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲の内面溝付き管を備えているため、熱交換性能に優れている。または、この熱交換器は管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲で、且つ１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たす内面溝付き管を備えているため、熱交換性能と同時に、耐食性に優れている。
【００３８】
＜エアコン＞
本発明の他の実施形態は、上記の実施形態に係る内面溝付き管、または熱交換器を備えるエアコン（空気調和機）である。このエアコンは、管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲の内面溝付き管を備えているため、熱交換性能に優れている。または、このエアコンは管表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲で、且つ１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たす内面溝付き管を備えているため、熱交換性能と同時に、耐食性に優れている。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。また、上記実施形態に記載の構成を組み合わせて採用することもできる。
【実施例】
【００４０】
以下、本発明を実施例によりさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４１】
供試材としてＪＩＳ Ａ３００３のビレット８を作製し、これを加熱炉により３５０℃〜５５０℃に均熱し、図３および４に示すように、コンテナ７内に挿入して、ステム５によりブロック６を介して、ビレット８に加圧して、ダイスリング９内のポートホールメスダイス１０とポートホールオスダイス１１を通過させ、内面平滑管１ａを作製した。その後、２０％の断面減少率で抽伸加工および図５の内管溝付け加工を実施し、外径７ｍｍ、底肉厚０．５ｍｍ、突状型フィン高さ０．２５ｍｍ、リード角３０°の内面溝付き管１を作製した。その後、別ラインで図６のショットブラスト加工を０．５ＭＰａのエアー圧力で表１の粒径範囲のグリッドを使用して実施した。ここで、ショットブラスト加工はサンドブラスト装置（不二製作所社製）を用いて行った。また、中心線表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９８２に準拠した表面粗度測定装置（小坂研究所製）を用いて測定した。測定条件としては、測定基準長さ：２．５ｍｍ、測定速度：２ｍｍ／ｓｅｃ、低域カットオフ：０．８ｍｍで行った。
【００４２】
その後、図７のＺｎ溶射加工を実施し、Ｚｎ拡散のために、５００℃で２ｈｒの熱処理を行い、評価用の内面溝付き管１を作製した。ここで、Ｚｎ溶射加工はアーク式溶射装置（コーケンテクノ社製）を用いて行った。また、Ｚｎの平均付着量Ｗ（ｇ／ｍ２）は、化学分析法であるＩＰＣ（誘導結合プラズマ）分析装置（ＶＡＲＩＡＮ社製：ＶＩＳＴＡ ＰＲＯ）を用いて測定した。測定条件としては、切断されたパイプ試料のサイズを測定後、（１＋１）ＨＮＯ３ ５０ｍＬを入れたビーカー中に入れ、４５℃のウォーターバス中で約３ｈｒ加温してＺｎを溶解させ、冷却後、溶液を全量フラスコ（２００ｍＬ）に移し入れ水で定容とし、この液５．０ｍＬを全量フラスコ（１００ｍＬ） に分取し、（１＋１）ＨＮＯ３ １５ｍＬを加えた後、水で定容として、ＩＣＰ測定により実施した。
【００４３】
次に外径φ７ｍｍの内面溝付き管１に対し、穴径がφ７．２ｍｍの放熱フィン材２３（古河スカイ製、プレコート１２００）を組み合わせた後、０．２ｍｍ間隔で外径φ５．８ｍｍ〜φ６．４ｍｍのマンドレル（拡管用工具）２４により、図８に示すように内面溝付き管１と放熱フィン２３の機械接合を行い、図９の接合性評価用サンプルおよび図１０の耐食性評価用のコアを作成した。
【００４４】
表１の各条件で拡管を行い、熱交換性能評価用サンプルコアを作製し、凝縮および蒸発性能を測定した。ここで、冷媒としてＲ４１０Ａを使用し、凝縮性能は、冷媒平均飽和温度４８℃、冷媒入口過熱度３５℃、冷媒入口過冷却度５℃での熱伝達率（ｋＷｈ／ｍ２Ｋ）を指標とした。蒸発性能は、冷媒平均飽和温度５℃、冷媒入口乾き度０．２１、冷媒出口過熱度５℃での熱伝達率（ｋＷｈ／ｍ２Ｋ）を指標とした。
【００４５】
【表１】
【００４６】
熱交換器性能の評価法としては、ショットブラスト加工を施していない内面溝付き管と放熱フィンを液圧拡管方式により、十分に密着させた基準コアを作製し、この基準コアの熱交換器性能を１００％とした場合の比率により判定した。熱交換器比率が９９．５％以上のものを合格として判定した。
【００４７】
一方、内面溝付き管１にＺｎ拡散のための熱処理を実施し、図１０に示すような方法で評価用のミニコアを作製した。ミニコアの内面溝付き管１の両端部をマスキングテープおよび接着材にて密閉した後に、ＪＩＳＨ８６０１に準じるＣＡＳＳ試験を２０００ｈｒまで行なった。今回の内面溝付き管１においては、腐食深さが５００μｍに達すると貫通孔食となった。
また、ＣＡＳＳ２０００ｈｒ後の内面溝付き管１に液圧をかけ、耐圧強度を測定した。破裂圧力≧５０ＭＰａの範囲は、製品化を考慮した場合に、特に良好な範囲である。
【００４８】
以上の結果、実施例１〜６においては、外径の小さな拡管工具２４を用いた場合でも、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性が良好となり、結果として、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）、および耐食性を満足した。このとき、表面粗度はＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であり、且つＺｎ付着量は１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たしていた（底肉厚が０．５ｍｍのため、適正溶射範囲は６．５ｇ／ｍ２〜１５．０ｇ／ｍ２）。
【００４９】
実施例７および８においても、表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲内であり、外径の小さな拡管工具２４を用いた場合であっても、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）が良好であった。但し、実施例７においては、Ｚｎの付着量が上記適正溶射範囲の下限値以下であったために、十分な耐食性が確保できず、貫通孔食が発生した。また実施例８においては、Ｚｎが上記適正溶射範囲の上限値以上付着したため、熱処理後、Ｚｎが過剰に拡散したため、試験後の耐圧強度が低くなった。
【００５０】
一方、比較例１においては、ショットブラストによる粗面化処理後の表面粗度が不十分（Ｒａで２μｍ未満）であったため、実施例で良好であったφ５．９ｍｍの拡管工具２４では十分な密着性が得られなかったため、熱交換器性能が不十分であった。
【００５１】
比較例２〜３においては、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性を上げるために外径がφ６．０とφ６．１の拡管子を使用したが、密着性が向上する反面、突状型フィン２の変形が大きくなり、結果として、熱交換器性能が低下した。
【００５２】
比較例４においては、実施例と同等の製品速度で、粒径の大きなグリッドでショットブラスト加工したために、グリッドの衝突密度が粗く、Ｒａの値が小さくなったため（Ｒａで２μｍ未満）、実施例で良好であった拡管工具２４で拡管を行っても、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性が悪く、十分な熱交換器性能が得られなかった。
【００５３】
比較例５においては、十分な粗面化状態を得るために、ショットブラストの加工速度を下げたものであり、表面粗度はＲａで１０μｍを超えていた。この場合、実施例で良好であった拡管工具２４を使用しても、十分な熱交換器性能が得られなかった。この原因としては、例えば、大径グリッドで処理したために、内面溝付き管の外表面硬度が上昇したことが考えられる。
【００５４】
比較例６においては、比較例３と同様に大径の拡管工具２４を使用したものであり、表面粗度はＲａで１０μｍを超えていた。これも同様に、熱交換器性能が低下した。この理由としては、例えば、突状型フィンが変形したことが考えられる。
【００５５】
次に、上記の内面溝付き管１において、底肉厚を１．０ｍｍに代えたものを作製した。そして、表２の条件で評価した。
【００５６】
【表２】
【００５７】
実施例９〜１１においては、外径の小さな拡管工具２４を用いた場合でも、内面溝付き管１と放熱フィン２３の接合性が良好となり、結果として、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）、および耐食性を満足した。このとき、表面粗度はＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であり、且つＺｎ付着量は１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たしていた（底肉厚が１．０ｍｍのため、適正溶射範囲は１４．０ｇ／ｍ２〜３０．０ｇ／ｍ２）。
【００５８】
実施例１２および１３においても、表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲内であり、熱交換器特性、生産性（ショットブラスト製品速度）が良好であった。但し、実施例１２においては、Ｚｎの付着量が上記適正溶射範囲の下限値以下であり、十分な耐食性が確保できなかった。また実施例１３においては、Ｚｎが上記適正溶射範囲の上限値以上付着したため、熱処理後、Ｚｎが過剰に拡散したため、試験後の耐圧強度が低くなった。
【００５９】
一方、比較例７においては、ショットブラストによる粗面化処理後の表面粗度が不十分（Ｒａで２μｍ未満）であったため、実施例で良好であったφ５．９ｍｍの拡管工具２４では十分な密着性が得られなかったため、熱交換器性能が不十分であった。
【００６０】
比較例８においては、十分な粗面化状態を得るために、ショットブラストの加工速度を下げたものであり、表面粗度はＲａで１０μｍを超えていた。この場合、実施例で良好であった拡管工具２４を使用しても、十分な熱交換器性能が得られなかった。この原因としては、例えば、大径グリッドで処理したために、内面溝付き管の外表面硬度が上昇したことが考えられる。
【００６１】
以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解され
るところである。
【符号の説明】
【００６２】
１ 内面溝付きアルミニウム管
１ａ 内面平滑アルミニウム管
２ 突状型フィン
３ 底肉厚
４ リード角
５ ステム
６ ブロック
７ コンテナ
８ ビレット
９ ダイスリング
１０ ポートホールメスダイス
１１ ポートホールオスダイス
１２ ボビン
１３ アンコイラー
１４ フローティングプラグ
１５ 抽伸ダイス
１６ コネクティングロッド
１７ 転圧体
１８ 螺旋形成用プラグ
１９ ブラストガン
２０ グリッド
２１ 溶射ガン
２２ Ｚｎ溶融体
２３ 放熱フィン
２４ 拡管工具（マンドレル）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管。
【請求項２】
前記アルミニウム合金製内面溝付き管が、さらに管外側表面にＺｎ拡散層を有しており、
前記アルミニウム合金製内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管。
【請求項３】
底肉厚が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである、請求項１または２に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載のアルミニウム合金製内面溝付き管を備える、エアコン。
【請求項５】
アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、
管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、
を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項６】
前記粗面化処理を行う工程が、前記内面溝付け加工を行う工程の後に行われる、
請求項５に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項７】
前記粗面化処理を行う工程が、ショットブラスト加工によって粗面化処理を行う工程である、
請求項５または６に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項８】
前記粗面化処理を行う工程の後、さらにＺｎ溶射法を施し、その際に前記内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、請求項５〜７いずれかに記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項９】
前記内面溝付きアルミニウム合金製配管材が、エアコン用の内面溝付きアルミニウム合金製配管材である、請求項５〜８に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項１】
内面長手方向に突状型フィンを有したアルミニウム合金製内面溝付き管において、管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする、アルミニウム合金製内面溝付き管。
【請求項２】
前記アルミニウム合金製内面溝付き管が、さらに管外側表面にＺｎ拡散層を有しており、
前記アルミニウム合金製内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管。
【請求項３】
底肉厚が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍである、請求項１または２に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載のアルミニウム合金製内面溝付き管を備える、エアコン。
【請求項５】
アルミニウム合金製の管に対して、内面溝付け加工を行う工程と、
管外側表面の表面粗度がＲａで２μｍ〜１０μｍの範囲となるように、粗面化処理を行う工程と、
を含む、内面長手方向に突状型フィンを有するアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項６】
前記粗面化処理を行う工程が、前記内面溝付け加工を行う工程の後に行われる、
請求項５に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項７】
前記粗面化処理を行う工程が、ショットブラスト加工によって粗面化処理を行う工程である、
請求項５または６に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項８】
前記粗面化処理を行う工程の後、さらにＺｎ溶射法を施し、その際に前記内面溝付き管の底肉厚をｔ（ｍ）、Ｚｎの平均付着量をＷ（ｇ／ｍ２）としたとき、１５０００ｔ−１≦Ｗ≦３００００ｔの関係式を満たすことを特徴とする、請求項５〜７いずれかに記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【請求項９】
前記内面溝付きアルミニウム合金製配管材が、エアコン用の内面溝付きアルミニウム合金製配管材である、請求項５〜８に記載のアルミニウム合金製内面溝付き管の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１４１９（Ｐ２０１３−１１４１９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５３１０（Ｐ２０１１−１４５３１０）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００１０７５３８）古河スカイ株式会社 (572)
【Ｆターム（参考）】
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