JP2569452B2 - 熱交換器の製造方法 - Google Patents
熱交換器の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気調和機等に使用す
る熱交換器、特に例えばアルミフィンと銅管とを組み合
わせたクロスフィンチューブ式の熱交換器の製造方法に
関するものである。
る熱交換器、特に例えばアルミフィンと銅管とを組み合
わせたクロスフィンチューブ式の熱交換器の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、熱交換器の製造では、金属管の
外径よりも若干大きな内径の孔を放熱フィンに形成して
おき、その孔に金属管を挿入した後、当該金属管を拡管
して放熱フィンと接合させる方法が採用されている。そ
して、金属管の拡管方法としては、金属管の一端からマ
ンドレルを押し込む方法、流路の一端を閉じて他端から
高圧の液体を注入する方法、金属管の一端から液体圧力
によって銅球（ボール）を押し込む方法等がある。この
ほか、金属管の外径より若干小さな内径の孔を放熱フィ
ンに形成しておき、プレス等によって強制的に金属管を
挿入する方法も採用されている。
外径よりも若干大きな内径の孔を放熱フィンに形成して
おき、その孔に金属管を挿入した後、当該金属管を拡管
して放熱フィンと接合させる方法が採用されている。そ
して、金属管の拡管方法としては、金属管の一端からマ
ンドレルを押し込む方法、流路の一端を閉じて他端から
高圧の液体を注入する方法、金属管の一端から液体圧力
によって銅球（ボール）を押し込む方法等がある。この
ほか、金属管の外径より若干小さな内径の孔を放熱フィ
ンに形成しておき、プレス等によって強制的に金属管を
挿入する方法も採用されている。
【０００３】ところで、ルームエアコンやパッケージ型
エアコンでは、アルミフィンと銅管とを組み合わせたク
ロスフィンチューブ式熱交換器が多く使用されている。
この種の熱交換器は、殆どの場合、マンドレル拡管法を
用いて製造するのが普通であるが、この方法には、次の
ような欠点がある。
エアコンでは、アルミフィンと銅管とを組み合わせたク
ロスフィンチューブ式熱交換器が多く使用されている。
この種の熱交換器は、殆どの場合、マンドレル拡管法を
用いて製造するのが普通であるが、この方法には、次の
ような欠点がある。
【０００４】 マンドレルと銅管内壁面との間の摩擦
軽減のために潤滑油を使用する必要がある。また、若干
の摩耗粉の発生が不可避であり、この摩耗粉が潤滑油と
混合して銅管の内壁面に付着するため、拡管作業終了
後、有機溶剤による洗浄が必要となる。
軽減のために潤滑油を使用する必要がある。また、若干
の摩耗粉の発生が不可避であり、この摩耗粉が潤滑油と
混合して銅管の内壁面に付着するため、拡管作業終了
後、有機溶剤による洗浄が必要となる。
【０００５】 最近は、内面溝付管が多用されている
が、この種の銅管は、内壁面に多数の螺旋状突起（フィ
ン）が形成されているため、平滑管の場合に比較して摩
耗粉の発生が起こり易い。また、マンドレルによって螺
旋状突起の先端が押し潰されて溝の深さが減少する結
果、冷媒（フロン）との間の熱伝達効率が低下する傾向
がある。
が、この種の銅管は、内壁面に多数の螺旋状突起（フィ
ン）が形成されているため、平滑管の場合に比較して摩
耗粉の発生が起こり易い。また、マンドレルによって螺
旋状突起の先端が押し潰されて溝の深さが減少する結
果、冷媒（フロン）との間の熱伝達効率が低下する傾向
がある。
【０００６】 拡管後に発生する銅管の縮み代が、拡
管条件の微妙なバラつきによって変化するため、より均
一な銅管特性が要求されるようになり、銅管の製造コス
トの増加を招いている。
管条件の微妙なバラつきによって変化するため、より均
一な銅管特性が要求されるようになり、銅管の製造コス
トの増加を招いている。
【０００７】このため、本発明者は、これらの問題点を
解決する有効な手段として先に特願平２−４０４４７号
明細書記載の熱交換器製造方法の発明をした。この発明
によれば、予め金属管挿入用の孔を形成した所要枚数の
放熱フィンを相互に適当なギャップを設けて積層し、当
該フィンに所要本数の金属管を挿入した後、各金属管を
相互に接合して熱媒体用の流路を形成し、当該流路内に
所定量の水を注入して流路の両端を密閉する。その後、
金属管及び放熱フィンからなる組立体の全体を所定の温
度に加熱することにより、水の蒸気圧を用いて金属管を
拡管し、当該金属管を放熱フィンに接合させる。
解決する有効な手段として先に特願平２−４０４４７号
明細書記載の熱交換器製造方法の発明をした。この発明
によれば、予め金属管挿入用の孔を形成した所要枚数の
放熱フィンを相互に適当なギャップを設けて積層し、当
該フィンに所要本数の金属管を挿入した後、各金属管を
相互に接合して熱媒体用の流路を形成し、当該流路内に
所定量の水を注入して流路の両端を密閉する。その後、
金属管及び放熱フィンからなる組立体の全体を所定の温
度に加熱することにより、水の蒸気圧を用いて金属管を
拡管し、当該金属管を放熱フィンに接合させる。
【０００８】この方法は、マンドレル拡管法の場合と異
なり潤滑油を必要としないこと、摩耗粉が発生しないた
め、拡管後の洗浄が不要であること、内面溝付管に適用
しても螺旋状突起の潰れが生じないこと等、多くの点で
優れている。しかも、熱媒体流路に注入した水は、組立
体全体が１００℃を超えている状態で流路端末を開放す
ることにより、水蒸気の状態で大気中に自力で噴出させ
ることが可能であるほか、熱媒体流路に残った水も、不
活性ガス等によるパージを行なうことによって排除する
ことが出来る。しかし、この方法は、残水の完全な排除
に手間が掛かること、若し流路内に水分が残った場合、
当該水分が熱媒体（例えばフロン等）と反応して金属管
腐食の原因となる等の点で若干の問題がある。
なり潤滑油を必要としないこと、摩耗粉が発生しないた
め、拡管後の洗浄が不要であること、内面溝付管に適用
しても螺旋状突起の潰れが生じないこと等、多くの点で
優れている。しかも、熱媒体流路に注入した水は、組立
体全体が１００℃を超えている状態で流路端末を開放す
ることにより、水蒸気の状態で大気中に自力で噴出させ
ることが可能であるほか、熱媒体流路に残った水も、不
活性ガス等によるパージを行なうことによって排除する
ことが出来る。しかし、この方法は、残水の完全な排除
に手間が掛かること、若し流路内に水分が残った場合、
当該水分が熱媒体（例えばフロン等）と反応して金属管
腐食の原因となる等の点で若干の問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、水の
蒸気圧を利用した前記製造方法の問題点を解消し、工業
生産的な取扱が極めて容易であり、かつ、残水による金
属管内面の腐食を伴うことのない更に改良された熱交換
器の製造方法を提供することにある。
蒸気圧を利用した前記製造方法の問題点を解消し、工業
生産的な取扱が極めて容易であり、かつ、残水による金
属管内面の腐食を伴うことのない更に改良された熱交換
器の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、水の蒸気圧
の代わりに気体の加熱に伴う圧力を金属管拡管のための
圧力として利用することによって解決することが出来
る。即ち、複数の金属管を相互に接合して形成した熱媒
体用流路内に拡管用気体を封入した後、流路両端を密閉
して金属管及び放熱フィンの全体を所定温度まで加熱す
るのである。この場合、封入気体の圧力Ｐは、温度上昇
に伴い次式に従って変化する。
の代わりに気体の加熱に伴う圧力を金属管拡管のための
圧力として利用することによって解決することが出来
る。即ち、複数の金属管を相互に接合して形成した熱媒
体用流路内に拡管用気体を封入した後、流路両端を密閉
して金属管及び放熱フィンの全体を所定温度まで加熱す
るのである。この場合、封入気体の圧力Ｐは、温度上昇
に伴い次式に従って変化する。
【数１】Ｐ＝（Ｔ／Ｔ0）Ｐ0 ・・・・・（１） 但し、Ｐ ：温度Ｔ(Ｋ)における封入気体の圧力(Pa) Ｐ0：温度Ｔ0(Ｋ)における封入気体の圧力(Pa)＝初期封
入圧力
入圧力
【００１１】式１は、常温（２０℃）で５ＭPaの気体を
金属管に封入して３００℃に加熱した場合、封入気体の
圧力Ｐが９．８ＭPaまで上昇することを表わしている。
もっとも、実際問題として拡管に必要な圧力は、金属管
の破裂圧力よりも小さなものであることが必要がある。
図２は、空気調和機用の伝熱管として一般的に使用され
ている外径９．５２mm、肉厚０．３４mmの銅管に常温
（２０℃）で４．８５ＭPaの拡管用気体を封入して加熱
した場合における封入気体の圧力変化と銅管の外径増大
量及び破裂圧力との関係を示す。同図から明らかなよう
に、銅管の温度が３００℃である場合、封入気体の圧力
と銅管の破裂圧力とがほぼ一致し、その値は約９．３Ｍ
Paであることが分かる。従って、この銅管の場合は、３
００℃よりも若干低い温度に加熱することにより、銅管
の破裂を伴うことなく、その外径を最大限に拡張させる
ことが出来る。
金属管に封入して３００℃に加熱した場合、封入気体の
圧力Ｐが９．８ＭPaまで上昇することを表わしている。
もっとも、実際問題として拡管に必要な圧力は、金属管
の破裂圧力よりも小さなものであることが必要がある。
図２は、空気調和機用の伝熱管として一般的に使用され
ている外径９．５２mm、肉厚０．３４mmの銅管に常温
（２０℃）で４．８５ＭPaの拡管用気体を封入して加熱
した場合における封入気体の圧力変化と銅管の外径増大
量及び破裂圧力との関係を示す。同図から明らかなよう
に、銅管の温度が３００℃である場合、封入気体の圧力
と銅管の破裂圧力とがほぼ一致し、その値は約９．３Ｍ
Paであることが分かる。従って、この銅管の場合は、３
００℃よりも若干低い温度に加熱することにより、銅管
の破裂を伴うことなく、その外径を最大限に拡張させる
ことが出来る。
【００１２】一方、温度による封入気体の圧力変化は、
式１より
式１より
【数２】ｄＰ／ｄＴ＝Ｐ0／Ｔ0 ・・・・・（２） の関係が成立するが、通常は（１／２９３）ＭPa／℃と
極めて小さいため、気体の加熱に伴う圧力を利用する本
発明の場合は、拡管の際に必要とする圧力制御が比較的
容易であり、工業生産的な取扱に適していることが分か
る。
極めて小さいため、気体の加熱に伴う圧力を利用する本
発明の場合は、拡管の際に必要とする圧力制御が比較的
容易であり、工業生産的な取扱に適していることが分か
る。
【００１３】金属管に封入する気体は、安価で不活性で
ある例えば窒素ガスを使用することが望ましいが、金属
管の酸化が問題にならない場合は、空気を利用すること
も可能である。拡管終了後は、金属管及び放熱フィンの
全体を冷却し、空気中における金属管の酸化が問題にな
らない程度まで温度が下がった状態で流路の端末を開放
すると、封入気体が自力で噴出する。なお、拡管の際
は、放熱フィンと金属管との界面に低融点金属を介在さ
せておくことが望ましい。このようにすると、加熱拡管
工程における熱によって当該低融点金属が溶融して放熱
フィンと金属管との間を完全に密着する結果、両者の界
面における熱抵抗が大幅に低下させることが出来る。
ある例えば窒素ガスを使用することが望ましいが、金属
管の酸化が問題にならない場合は、空気を利用すること
も可能である。拡管終了後は、金属管及び放熱フィンの
全体を冷却し、空気中における金属管の酸化が問題にな
らない程度まで温度が下がった状態で流路の端末を開放
すると、封入気体が自力で噴出する。なお、拡管の際
は、放熱フィンと金属管との界面に低融点金属を介在さ
せておくことが望ましい。このようにすると、加熱拡管
工程における熱によって当該低融点金属が溶融して放熱
フィンと金属管との間を完全に密着する結果、両者の界
面における熱抵抗が大幅に低下させることが出来る。
【００１４】
【実施例】以下、図１を参照して本発明方法の一実施例
を説明する。同図は、拡管作業中のクロスフィンチュー
ブ式熱交換器の部分断面を示したものである。アルミフ
ィン１には、プレス等の手段により、銅管２の外径より
も若干大きい内径の孔３を予め形成しておき、その孔に
銅管２を挿入する。銅管２の端末相互間は、Ｕベンド連
結管４を硬蝋付けすることによって連結し、全体として
一つの冷媒流路５を形成する。次に、冷媒流路５の一方
の端末部にキャップ７を、他方の端末部にフィルチュー
ブ８を被せて硬蝋付けした後、銅管２内に拡管用ガス
（窒素ガス等）を封入し、ピンチシールや硬蝋付け等の
手段を併用して固く密封する。なお、Ｕベンド連結管４
の代わりにヘアピンベンドを用いることも可能である。
を説明する。同図は、拡管作業中のクロスフィンチュー
ブ式熱交換器の部分断面を示したものである。アルミフ
ィン１には、プレス等の手段により、銅管２の外径より
も若干大きい内径の孔３を予め形成しておき、その孔に
銅管２を挿入する。銅管２の端末相互間は、Ｕベンド連
結管４を硬蝋付けすることによって連結し、全体として
一つの冷媒流路５を形成する。次に、冷媒流路５の一方
の端末部にキャップ７を、他方の端末部にフィルチュー
ブ８を被せて硬蝋付けした後、銅管２内に拡管用ガス
（窒素ガス等）を封入し、ピンチシールや硬蝋付け等の
手段を併用して固く密封する。なお、Ｕベンド連結管４
の代わりにヘアピンベンドを用いることも可能である。
【００１５】このようにした構成した組立品をバッチ炉
又はトンネル式連続炉等の加熱炉９の内部に装填して保
護雰囲気中で所定温度まで加熱する。加熱の結果、銅管
３が封入気体の圧力によって膨張して塑性変形し、アル
ミフィン１の孔３の内面に固く食い込んで密着する。加
熱拡管作業終了後は、組立品の全体を冷却し、銅に変色
（酸化）を起こさせない程度の温度になったとき、フィ
ルチューブ８を破壊する等の手段によって流路端末部を
開放して封入ガス６を排出し、拡管作業を終了する。
又はトンネル式連続炉等の加熱炉９の内部に装填して保
護雰囲気中で所定温度まで加熱する。加熱の結果、銅管
３が封入気体の圧力によって膨張して塑性変形し、アル
ミフィン１の孔３の内面に固く食い込んで密着する。加
熱拡管作業終了後は、組立品の全体を冷却し、銅に変色
（酸化）を起こさせない程度の温度になったとき、フィ
ルチューブ８を破壊する等の手段によって流路端末部を
開放して封入ガス６を排出し、拡管作業を終了する。
【００１６】アルミフィン１は、銅管２に比較して熱膨
張係数が大きいため、組立品の全体を常温まで冷却させ
た場合、銅管２よりも大きく収縮して当該銅管に強固に
密着する。なお、放熱フィンとして銅を使用した場合
は、その熱膨張係数は銅管２と同じであるが、拡管時の
残留歪が常温まで持ち越されるため、この場合も強固な
密着を得ることが出来る。また、銅製のフィンを使用す
る場合は、予めメッキ等の手段により、フィン１と銅管
２との界面のいずれか一方又は双方に半田などの低融点
金属を付着させておけば、加熱拡管工程における熱によ
って当該低融点金属が溶融し、放熱フィンと金属管との
間の密着度（金属接合の程度）を更に強化することが出
来る。
張係数が大きいため、組立品の全体を常温まで冷却させ
た場合、銅管２よりも大きく収縮して当該銅管に強固に
密着する。なお、放熱フィンとして銅を使用した場合
は、その熱膨張係数は銅管２と同じであるが、拡管時の
残留歪が常温まで持ち越されるため、この場合も強固な
密着を得ることが出来る。また、銅製のフィンを使用す
る場合は、予めメッキ等の手段により、フィン１と銅管
２との界面のいずれか一方又は双方に半田などの低融点
金属を付着させておけば、加熱拡管工程における熱によ
って当該低融点金属が溶融し、放熱フィンと金属管との
間の密着度（金属接合の程度）を更に強化することが出
来る。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、金属管の拡管工程を完
全に乾式化することが出来るため、好ましくない金属管
腐食を皆無とすることが可能となる。また、拡管の際の
気体圧力制御が比較的容易であるため、工業生産上の観
点から極めて好都合である。更に、本発明の製造方法
は、加熱炉とその付帯設備を追加するだけで、従来工程
を大幅に変更することなく熱交換器の量産ラインに適用
することが出来るほか、銅管の代わりにアルミ管を用い
た熱交換器にも適用することが可能である。
全に乾式化することが出来るため、好ましくない金属管
腐食を皆無とすることが可能となる。また、拡管の際の
気体圧力制御が比較的容易であるため、工業生産上の観
点から極めて好都合である。更に、本発明の製造方法
は、加熱炉とその付帯設備を追加するだけで、従来工程
を大幅に変更することなく熱交換器の量産ラインに適用
することが出来るほか、銅管の代わりにアルミ管を用い
た熱交換器にも適用することが可能である。
【図１】本発明製造方法の一実施例を説明するための熱
交換器の部分断面図
交換器の部分断面図
【図２】銅管の破裂圧力と封入気体の圧力との関係を示
す特性曲線図
す特性曲線図
１…アルミフィン ２…銅管 ３…孔 ４…Ｕベンド連結管 ５…冷媒流路 ６…封入気体 ７…キャップ ８…フィルチューブ ９…加熱炉
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 1/00 ３３０ Ｂ２３Ｋ 1/00 ３３０Ｊ // Ｂ２３Ｋ 101:14
Claims (2)
- 【請求項１】予め金属管挿入用の孔を形成した所要枚数
の放熱フィンを相互に適当なギャップを設けて積層し、
当該フィンに所要本数の金属管を挿入する工程と、各金
属管を相互に接合して熱媒体用の流路を形成し、当該流
路内に拡管用気体を封入した後、流路の両端を密閉する
工程と、封入気体が所定の圧力となる温度まで金属管及
び放熱フィンの全体を加熱し、封入気体の圧力によって
金属管を拡管して放熱フィンに接合させる工程とからな
ることを特徴とするクロスフィンチューブ式熱交換器の
製造方法。 - 【請求項２】放熱フィンと金属管との界面に低融点金属
を介在させておき、加熱拡管工程における熱を利用して
当該低融点金属を溶融させ、放熱フィンと金属管との密
着を改善することを特徴とする請求項１に記載の熱交換
器製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155273A JP2569452B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 熱交換器の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4155273A JP2569452B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 熱交換器の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH067873A JPH067873A (ja) | 1994-01-18 |
| JP2569452B2 true JP2569452B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=15602301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4155273A Expired - Fee Related JP2569452B2 (ja) | 1992-06-15 | 1992-06-15 | 熱交換器の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569452B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010085066A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Mitsubishi Alum Co Ltd | フィンチューブ型エアコン熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ |
| CN102527811A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-04 | 中山市微华机电科技有限公司 | 一种换热器的加工方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9727063D0 (en) * | 1997-12-23 | 1998-02-18 | Gkn Sankey Ltd | A hydroforming process |
| JP2011257084A (ja) * | 2010-06-10 | 2011-12-22 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | オールアルミニウム熱交換器 |
| CN102059296B (zh) * | 2010-10-26 | 2012-12-19 | 华南理工大学 | 一种高压气体管板胀接方法与装置 |
| CN102363186A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-02-29 | Tcl空调器（武汉）有限公司 | 一种换热器胀管装置及其胀管方法 |
| CN102921821A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-02-13 | 华南理工大学 | 一种翅片安装用高压液体胀管装置 |
| KR101531753B1 (ko) * | 2013-06-28 | 2015-06-25 | 신영창 | 냉장 냉동용 증발기의 파이프 접합 방법 |
| JP2016190252A (ja) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | 住友重機械工業株式会社 | 成形装置 |
| JP6771271B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2020-10-21 | 住友重機械工業株式会社 | 成形装置 |
-
1992
- 1992-06-15 JP JP4155273A patent/JP2569452B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010085066A (ja) * | 2008-10-02 | 2010-04-15 | Mitsubishi Alum Co Ltd | フィンチューブ型エアコン熱交換器用アルミニウム合金押出チューブ |
| CN102527811A (zh) * | 2012-02-08 | 2012-07-04 | 中山市微华机电科技有限公司 | 一种换热器的加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH067873A (ja) | 1994-01-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |