JP7492181B2 - Heat exchanger manufacturing method - Google Patents
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Description
本開示は、熱交換器の製造方法に関するものである。 This disclosure relates to a method for manufacturing a heat exchanger.
特許文献１には、拡管プラグが開示されている。拡管プラグは、熱交換器の製造過程において用いられる。具体的には、伝熱管の外径を拡大させて伝熱管にフィンを固定する拡管工程において、拡管プラグが伝熱管に押し込まれる。 Patent Document 1 discloses a tube expansion plug. The tube expansion plug is used in the manufacturing process of heat exchangers. Specifically, the tube expansion plug is pushed into the heat transfer tube in the tube expansion process, in which the outer diameter of the heat transfer tube is expanded and fins are fixed to the heat transfer tube.
特許文献１には、伝熱管と拡管プラグの摩擦を低減するための潤滑油の使用量を削減するために、拡管プラグの表面にＤＬＣ（Diamond-Like Carbon）膜を形成することが開示されている。 Patent Document 1 discloses that a diamond-like carbon (DLC) film is formed on the surface of the expansion plug to reduce the amount of lubricant used to reduce friction between the heat transfer tube and the expansion plug.
ＤＬＣ膜には、比較的摩耗しやすいという特性がある。そのため、拡管プラグの交換頻度が高くなり、費用が嵩むという問題があった。また、拡管プラグの交換頻度を低く抑えると、ＤＬＣ膜が殆ど無くなった状態で拡管プラグを使用し続けることとなるため、拡管工程の前に伝熱管に塗布する潤滑油の量を殆ど削減できないという問題があった。 DLC films have the characteristic of being relatively susceptible to wear. This means that the expansion plugs need to be replaced more frequently, which increases costs. In addition, if the replacement frequency of the expansion plugs is kept low, the expansion plugs will continue to be used even when the DLC film is almost gone, which means that the amount of lubricant applied to the heat transfer tubes before the expansion process cannot be reduced much.
本開示の目的は、伝熱管の外径を拡大させる拡管工程のために使用される潤滑油の量を削減することにある。 The objective of this disclosure is to reduce the amount of lubricating oil used in the expansion process to increase the outer diameter of a heat transfer tube.
本開示の第１の態様は、板状のフィン（20）と、円管状の伝熱管（30）とを備えた熱交換器（10）の製造方法であって、上記フィン（20）に形成された貫通孔（21）に上記伝熱管（30）を挿し通す挿管工程と、上記伝熱管（30）に上記フィン（20）を固定するために、上記挿管工程において上記フィン（20）に挿し通された上記伝熱管（30）の外径を拡大させる拡管工程とを備える。上記拡管工程では、上記伝熱管（30）の外径を拡大させるために、超硬合金からなるプラグ本体（62）と、該プラグ本体（62）の表面を覆うダイヤモンド膜（64）とを備えた拡管プラグ（60）が、上記伝熱管（30）に押し込まれる。 The first aspect of the present disclosure is a manufacturing method for a heat exchanger (10) having a plate-shaped fin (20) and a circular tube-shaped heat transfer tube (30), comprising an insertion step of inserting the heat transfer tube (30) into a through hole (21) formed in the fin (20), and an expansion step of expanding the outer diameter of the heat transfer tube (30) inserted into the fin (20) in the insertion step in order to fix the fin (20) to the heat transfer tube (30). In the expansion step, in order to expand the outer diameter of the heat transfer tube (30), an expansion plug (60) having a plug body (62) made of cemented carbide and a diamond film (64) covering the surface of the plug body (62) is pushed into the heat transfer tube (30).
第１の態様では、プラグ本体（62）とダイヤモンド膜（64）とを備えた拡管プラグ（60）が、拡管工程において用いられる。ダイヤモンド膜（64）は、ＤＬＣ膜よりも固くて摩耗しにくいという特性を有する。そのため、拡管プラグ（60）の交換頻度を低く抑えることができる。更に、ダイヤモンド膜（64）を備えた拡管プラグ（60）を用いることによって、拡管工程中に伝熱管（30）と拡管プラグ（60）の接触部分を潤滑する潤滑油を不要とすることができる。また、拡管工程の前に伝熱管（30）の内面に潤滑油を塗布する場合は、塗布される潤滑油の量を削減できる。 In the first embodiment, a tube expansion plug (60) having a plug body (62) and a diamond film (64) is used in the tube expansion process. The diamond film (64) has the property of being harder and less prone to wear than a DLC film. Therefore, the frequency of replacing the tube expansion plug (60) can be reduced. Furthermore, by using the tube expansion plug (60) having the diamond film (64), it is possible to eliminate the need for lubricating oil to lubricate the contact portion between the heat transfer tube (30) and the tube expansion plug (60) during the tube expansion process. In addition, when lubricating oil is applied to the inner surface of the heat transfer tube (30) before the tube expansion process, the amount of lubricating oil applied can be reduced.
本開示の第２の態様は、上記第１の態様において、上記伝熱管（30）の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、上記伝熱管（30）は、内側面に複数の溝が形成された内面溝付管である。 A second aspect of the present disclosure is the first aspect, in which the heat transfer tube (30) is made of aluminum or an aluminum alloy, and the heat transfer tube (30) is an inner grooved tube having a plurality of grooves formed on the inner surface.
第２の態様では、熱交換器（10）を構成する伝熱管（30）が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる内面溝付管である。拡管工程では、この伝熱管（30）に拡管プラグ（60）が押し込まれる。 In the second embodiment, the heat transfer tube (30) constituting the heat exchanger (10) is an inner grooved tube made of aluminum or an aluminum alloy. In the tube expansion process, a tube expansion plug (60) is pushed into this heat transfer tube (30).
ここで、内面溝付管である伝熱管（30）に拡管プラグ（60）を押し込んだ場合は、伝熱管（30）の内側面の一部だけが拡管プラグ（60）と接触する。そのため、内側面に溝が形成されていない管に拡管プラグ（60）を押し込む場合に比べて、拡管プラグ（60）の外面に作用する面圧が高くなる。一方、第２の態様の製造方法において用いられる拡管プラグ（60）は、外面がダイヤモンド膜（64）によって構成される。そのため、伝熱管（30）が内面溝付管である場合であっても、拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量が低く抑えられる。 Here, when the expansion plug (60) is pushed into the heat transfer tube (30) that is an inner grooved tube, only a part of the inner surface of the heat transfer tube (30) comes into contact with the expansion plug (60). Therefore, the surface pressure acting on the outer surface of the expansion plug (60) is higher than when the expansion plug (60) is pushed into a tube that does not have a groove formed on the inner surface. On the other hand, the expansion plug (60) used in the manufacturing method of the second aspect has an outer surface formed of a diamond film (64). Therefore, even when the heat transfer tube (30) is an inner grooved tube, the amount of aluminum that adheres to the expansion plug (60) is kept low.
本開示の第３の態様は、上記第１又は第２の態様において、上記拡管工程において用いられる上記拡管プラグ（60）は、該拡管プラグ（60）の上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０２３μｍ以下である。 A third aspect of the present disclosure is the first or second aspect, wherein the expansion plug (60) used in the expansion step has an arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) of the expansion plug (60) of 0.023 μm or less.
第３の態様の製造方法において、拡管工程では、ダイヤモンド膜（64）の表面粗さが比較的小さい拡管プラグ（60）が、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる伝熱管（30）に押し込まれる。ダイヤモンド膜（64）は、アルミニウムとの親和性が比較的低いという性質を有する。特に、この態様では、拡管プラグ（60）に形成されたダイヤモンド膜（64）の表面粗さが比較的小さい。そのため、拡管工程において拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量が低減される。 In the manufacturing method of the third embodiment, in the tube expansion process, the tube expansion plug (60) having a diamond film (64) with a relatively small surface roughness is pressed into the heat transfer tube (30) made of aluminum or an aluminum alloy. The diamond film (64) has the property of having a relatively low affinity with aluminum. In particular, in this embodiment, the diamond film (64) formed on the tube expansion plug (60) has a relatively small surface roughness. Therefore, the amount of aluminum that adheres to the tube expansion plug (60) in the tube expansion process is reduced.
本開示の第４の態様は、上記第１又は第２の態様において、上記拡管工程の実行前における上記伝熱管（30）の内径が、拡管前内径であり、上記拡管プラグ（60）は、基端（60b）及び先端（60a）を有すると共に、上記基端（60b）と上記先端（60a）の中間に位置して外径が最も大きい第１部分（71）と、上記先端（60a）から上記第１部分（71）にわたる部分であって上記先端（60a）から上記第１部分（71）に向かって外径が次第に拡大する拡径部（76）と、上記拡径部（76）のうち外径が上記拡管前内径と等しい部分である第２部分（72）とを含み、上記第２部分（72）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが、上記第１部分（71）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａよりも小さい。 In a fourth aspect of the present disclosure, in the first or second aspect, the inner diameter of the heat transfer tube (30) before the expansion step is performed is the pre-expansion inner diameter, the expansion plug (60) has a base end (60b) and a tip end (60a), and includes a first portion (71) located midway between the base end (60b) and the tip end (60a) and having the largest outer diameter, an expanded diameter portion (76) extending from the tip end (60a) to the first portion (71) and having an outer diameter that gradually expands from the tip end (60a) to the first portion (71), and a second portion (72) of the expanded diameter portion (76) whose outer diameter is equal to the pre-expansion inner diameter, and the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is smaller than the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71).
第４の態様では、拡管プラグ（60）が第１部分（71）と第２部分（72）とを含む。拡管プラグ（60）を先端（60a）側から伝熱管（30）に挿し込んでゆくと、最初に第２部分（72）が伝熱管（30）の内面に接する。その後、伝熱管（30）に拡管プラグ（60）を更に挿し込むと、拡管プラグ（60）のうち第２部分（72）と第１部分（71）の間の領域によって、伝熱管（30）が径方向の外側に押し拡げられる。 In the fourth embodiment, the tube expansion plug (60) includes a first portion (71) and a second portion (72). When the tube expansion plug (60) is inserted into the heat transfer tube (30) from the tip (60a) side, the second portion (72) first comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube (30). When the tube expansion plug (60) is then further inserted into the heat transfer tube (30), the region between the second portion (72) and the first portion (71) of the tube expansion plug (60) expands the heat transfer tube (30) radially outward.
拡管プラグ（60）を伝熱管（30）に差し込む過程では、拡管プラグ（60）の第２部分（72）が最初に伝熱管（30）の内面に接する。第４の態様の拡管プラグ（60）では、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａよりも小さい。そのため、拡管プラグ（60）を伝熱管（30）に差し込む過程で最初に伝熱管（30）の内面に接する第２部分（72）の表面粗さが相対的に小さくなり、拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量が低く抑えられる。 In the process of inserting the expansion plug (60) into the heat transfer tube (30), the second portion (72) of the expansion plug (60) first comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube (30). In the fourth embodiment of the expansion plug (60), the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is smaller than the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71). Therefore, the surface roughness of the second portion (72), which first comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube (30) in the process of inserting the expansion plug (60) into the heat transfer tube (30), is relatively small, and the amount of aluminum adhering to the expansion plug (60) is kept low.
本開示の第５の態様は、上記第４の態様において、上記第１部分（71）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０２３μｍ以下である。 The fifth aspect of the present disclosure is the fourth aspect, in which the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) is 0.023 μm or less.
第５の態様では、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａの数値範囲が特定される。 In the fifth aspect, a numerical range of the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) is specified.
本開示の第６の態様は、上記第４の態様において、上記第２部分（72）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０１３μｍ以下である。 The sixth aspect of the present disclosure is the fourth aspect, in which the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is 0.013 μm or less.
第６の態様では、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａの数値範囲が特定される。 In the sixth aspect, a numerical range of the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is specified.
本開示の第７の態様は、上記第４の態様において、上記第１部分（71）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０２３μｍ以下であり、上記第２部分（72）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０１３μｍ以下である。 The seventh aspect of the present disclosure is the fourth aspect, wherein the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) is 0.023 μm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is 0.013 μm or less.
第７の態様では、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面と、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面のそれぞれについて、算術平均粗さＲａの数値範囲が特定される。 In the seventh aspect, a numerical range of the arithmetic mean roughness Ra is specified for each of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) and the surface of the diamond film (64) in the second portion (72).
本開示の第８の態様は、上記第１～第７のいずれか一つの態様において、上記拡管工程よりも前に行われる工程であって、上記伝熱管（30）の内面に潤滑油を塗布する塗布工程を備え、上記塗布工程において一本の上記伝熱管（30）の内側面に塗布される上記潤滑油の量が、上記伝熱管（30）の長さ１ｍあたり０．５ｇよりも少ない。 The eighth aspect of the present disclosure is any one of the first to seventh aspects, which includes a coating step performed prior to the tube expansion step, in which lubricating oil is applied to the inner surface of the heat transfer tube (30), and the amount of the lubricating oil applied to the inner surface of one heat transfer tube (30) in the coating step is less than 0.5 g per meter of the length of the heat transfer tube (30).
第８の態様では、塗布工程において、伝熱管（30）の内側面に所定量の潤滑油が塗布される。塗布工程は、拡管工程よりも前に行われる。塗布工程を行うタイミングは、拡管工程の直前とは限らない。 In the eighth aspect, in the application step, a predetermined amount of lubricating oil is applied to the inner surface of the heat transfer tube (30). The application step is performed before the tube expansion step. The timing of the application step is not necessarily immediately before the tube expansion step.
本開示の第９の態様は、上記第１～第７のいずれか一つの態様において、上記伝熱管（30）の内側面に潤滑油が塗布されていない状態で上記拡管工程を行う。 A ninth aspect of the present disclosure is any one of the first to seventh aspects, in which the tube expansion process is performed without applying lubricating oil to the inner surface of the heat transfer tube (30).
第９の態様では、拡管工程において、内側面に潤滑油が塗布されていない伝熱管（30）に、拡管プラグ（60）が押し込まれる。 In the ninth aspect, in the tube expansion process, a tube expansion plug (60) is pushed into a heat transfer tube (30) whose inner surface is not coated with lubricating oil.
本開示の第１０の態様は、上記第１～第９のいずれか一つの態様において、上記拡管工程では、上記伝熱管（30）の外径を、該拡管工程の前における上記伝熱管（30）の外径の１０４％以上１１２％以下にまで拡大させる。 A tenth aspect of the present disclosure is any one of the first to ninth aspects, in which, in the tube expansion process, the outer diameter of the heat transfer tube (30) is expanded to 104% or more and 112% or less of the outer diameter of the heat transfer tube (30) before the tube expansion process.
第６の態様では、拡管工程における伝熱管（30）の拡管率が４％以上１２％以下に設定される。 In the sixth aspect, the expansion ratio of the heat transfer tube (30) in the tube expansion process is set to 4% or more and 12% or less.
本実施形態は、熱交換器（10）の製造方法である。この製造方法では、拡管プラグ（60）を備えた拡管装置（50）が用いられる。 This embodiment is a method for manufacturing a heat exchanger (10). In this manufacturing method, a tube expansion device (50) equipped with a tube expansion plug (60) is used.
－熱交換器－
本実施形態の製造方法によって製造される熱交換器（10）は、いわゆるクロスフィン熱交換器である。この熱交換器（10）は、空気調和機等の冷媒回路に設けられ、冷媒を空気と熱交換させるために用いられる。
-Heat exchanger-
The heat exchanger (10) manufactured by the manufacturing method of the present embodiment is a so-called cross-fin heat exchanger. The heat exchanger (10) is provided in a refrigerant circuit of an air conditioner or the like, and is used for exchanging heat between a refrigerant and air.
図１に示すように、熱交換器（10）は、複数のフィン（20）と、複数の伝熱管（30）とを備える。なお、図１に示すフィン（20）及び伝熱管（30）の数と形状は、単なる一例である。 As shown in FIG. 1, the heat exchanger (10) includes a plurality of fins (20) and a plurality of heat transfer tubes (30). Note that the number and shapes of the fins (20) and heat transfer tubes (30) shown in FIG. 1 are merely examples.
フィン（20）は、長方形の板状に形成される。フィン（20）の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。複数のフィン（20）は、各フィン（20）の厚さ方向に一列に並んでいる。なお、フィン（20）には、伝熱促進用の切り起こし（例えば、ルーバーやスリット等）が形成されていてもよい。 The fins (20) are formed in a rectangular plate shape. The material of the fins (20) is aluminum or an aluminum alloy. The multiple fins (20) are arranged in a row in the thickness direction of each fin (20). The fins (20) may have cuts (e.g., louvers, slits, etc.) for promoting heat transfer.
フィン（20）には、複数の貫通孔（21）が形成される。図１に示すフィン（20）では、複数の貫通孔（21）が、フィン（20）の長辺に沿って一列に並んでいる（図５を参照）。 The fin (20) has a plurality of through holes (21). In the fin (20) shown in FIG. 1, the plurality of through holes (21) are arranged in a row along the long side of the fin (20) (see FIG. 5).
図２に示すように、フィン（20）には、貫通孔（21）と同数のカラー部（22）が形成される。カラー部（22）は、貫通孔（21）の周縁部に連続して形成された円筒状の部分である。 As shown in FIG. 2, the fin (20) is formed with the same number of collar portions (22) as the through holes (21). The collar portions (22) are cylindrical portions formed continuously around the periphery of the through holes (21).
伝熱管（30）は、ヘアピン状に形成された円管である。伝熱管（30）の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。伝熱管（30）は、一対の直管部（31）と、一つの曲管部（32）とを備える。図２に示すように、伝熱管（30）は、直管部（31）がフィン（20）の貫通孔（21）に挿し通される。なお、伝熱管（30）の形状は、ヘアピン状に限定されない。伝熱管（30）の形状は、例えば直管状であってもよい。 The heat transfer tube (30) is a circular tube formed into a hairpin shape. The material of the heat transfer tube (30) is aluminum or an aluminum alloy. The heat transfer tube (30) has a pair of straight tube portions (31) and one curved tube portion (32). As shown in FIG. 2, the straight tube portion (31) of the heat transfer tube (30) is inserted into the through hole (21) of the fin (20). The shape of the heat transfer tube (30) is not limited to a hairpin shape. The shape of the heat transfer tube (30) may be, for example, a straight tube shape.
図３に示すように、伝熱管（30）は、内側面に複数の溝が形成された内面溝付管である。具体的に、伝熱管（30）の内側面には、複数の溝部（33）と複数の山部（34）とが、伝熱管（30）の周方向に交互に形成される。溝部（33）と山部（34）のそれぞれは、伝熱管（30）の軸方向に向かって螺旋状に延びる。なお、溝部（33）と山部（34）のそれぞれは、伝熱管（30）の軸方向に向かって直線状に延びていてもよい。 As shown in FIG. 3, the heat transfer tube (30) is an inner grooved tube with multiple grooves formed on its inner surface. Specifically, multiple grooves (33) and multiple peaks (34) are alternately formed on the inner surface of the heat transfer tube (30) in the circumferential direction of the heat transfer tube (30). Each of the grooves (33) and peaks (34) extends helically in the axial direction of the heat transfer tube (30). Each of the grooves (33) and peaks (34) may extend linearly in the axial direction of the heat transfer tube (30).
なお、図１では図示を省略するが、熱交換器（10）には、隣り合う伝熱管（30）を接続するＵ字管などの部材が設けられる。 Although not shown in FIG. 1, the heat exchanger (10) is provided with components such as U-shaped tubes that connect adjacent heat transfer tubes (30).
－熱交換器の製造方法－
図４に示すように、熱交換器（10）の製造方法では、準備工程と、挿管工程と、拡管工程と、乾燥工程と、ロウ付け工程と、試験工程とが順に行われる。
-Heat exchanger manufacturing method-
As shown in FIG. 4, in the method for manufacturing the heat exchanger (10), a preparation step, a tube insertion step, a tube expansion step, a drying step, a brazing step, and a testing step are carried out in this order.
〈準備工程〉
準備工程では、フィン（20）と伝熱管（30）のそれぞれが所定の形状に形成される。
Preparation process
In the preparation step, the fins (20) and the heat transfer tubes (30) are each formed into a predetermined shape.
フィン（20）は、板材にプレス加工を施すことによって、貫通孔（21）とカラー部（22）とを有する長方形板状に形成される。また、準備工程では、複数のフィン（20）が、それぞれの厚さ方向に一列に並べられる。 The fins (20) are formed into a rectangular plate shape having a through hole (21) and a collar portion (22) by pressing a plate material. In the preparation process, the multiple fins (20) are aligned in a line in the thickness direction.
伝熱管（30）は、真っ直ぐな管に曲げ加工を施すことによって、ヘアピン状に形成される。この曲げ加工では、伝熱管（30）の内側面に加工用の油が付着する。 The heat transfer tube (30) is formed into a hairpin shape by bending a straight tube. During this bending process, processing oil adheres to the inner surface of the heat transfer tube (30).
〈挿管工程〉
図５に示すように、挿管工程では、準備工程において一列に並べられた複数のフィン（20）の貫通孔（21）に、伝熱管（30）の直管部（31）が挿し通される。挿管工程では、フィン（20）と伝熱管（30）からなる組立体（15）が形成される。挿管工程が終了した時点の組立体（15）では、フィン（20）のカラー部（22）と伝熱管（30）の間に隙間があり、フィン（20）は伝熱管（30）に固定されていない。
<Intubation process>
As shown in Fig. 5, in the tube insertion process, the straight tube portion (31) of the heat transfer tube (30) is inserted into the through holes (21) of the multiple fins (20) arranged in a row in the preparation process. In the tube insertion process, an assembly (15) consisting of the fins (20) and the heat transfer tube (30) is formed. In the assembly (15) at the end of the tube insertion process, there is a gap between the collar portion (22) of the fin (20) and the heat transfer tube (30), and the fin (20) is not fixed to the heat transfer tube (30).
〈拡管工程〉
拡管工程は、フィン（20）を伝熱管（30）に固定するために、伝熱管（30）の外径を拡大させる工程である。準備工程が終了してから拡管工程が終了するまでの間において、伝熱管（30）の内側面に潤滑油を塗布する工程は行われない。従って、拡管工程は、伝熱管（30）と拡管プラグ（60）の摩擦を低減するための潤滑油が伝熱管（30）の内側面に実質的に塗布されていない状態で行われる。
<Tube expansion process>
The tube expansion step is a step of expanding the outer diameter of the heat transfer tube (30) in order to fix the fins (20) to the heat transfer tube (30). A step of applying lubricating oil to the inner surface of the heat transfer tube (30) is not performed between the end of the preparation step and the end of the tube expansion step. Therefore, the tube expansion step is performed in a state where lubricating oil for reducing friction between the heat transfer tube (30) and the tube expansion plug (60) is not substantially applied to the inner surface of the heat transfer tube (30).
図６に示すように、拡管工程は、拡管装置（50）を用いて行われる。拡管装置（50）の構成は、後述する。 As shown in FIG. 6, the tube expansion process is performed using a tube expansion device (50). The configuration of the tube expansion device (50) will be described later.
拡管工程では、挿管工程において形成された組立体（15）が、拡管装置（50）に設置される。拡管装置（50）は、組立体（15）を構成する伝熱管（30）の直管部（31）に、拡管プラグ（60）を押し込む。拡管プラグ（60）は、最も太い部分の外径ｄｈが、拡管前の伝熱管（30）の直管部（31）の内径ｄｉよりも大きい。図７に示すように、伝熱管（30）の直管部（31）に拡管プラグ（60）を押し込むと、直管部（31）が拡管プラグ（60）によって押し広げられて塑性変形し、直管部（31）の外径が拡大する。 In the tube expansion process, the assembly (15) formed in the tube insertion process is placed in a tube expansion device (50). The tube expansion device (50) pushes a tube expansion plug (60) into the straight tube section (31) of the heat transfer tube (30) constituting the assembly (15). The outer diameter dh of the thickest part of the tube expansion plug (60) is larger than the inner diameter di of the straight tube section (31) of the heat transfer tube (30) before expansion. As shown in FIG. 7, when the tube expansion plug (60) is pushed into the straight tube section (31) of the heat transfer tube (30), the straight tube section (31) is expanded by the tube expansion plug (60) and plastically deformed, and the outer diameter of the straight tube section (31) is expanded.
本実施形態の拡管工程において、伝熱管（30）の外径の拡大率Ｒは、４％以上１２％以下である。拡大率Ｒは、（Ｄo－ｄo）／ｄoを百分率で表した値である。「ｄo」は、拡管前の伝熱管（30）の直管部（31）の外径である。「Ｄo」は、拡管後の伝熱管（30）の直管部（31）の外径である。従って、拡管後の直管部（31）の外径Ｄoは、拡管前の直管部（31）の外径ｄoの１０４％以上１１２％以下である。 In the tube expansion process of this embodiment, the expansion rate R of the outer diameter of the heat transfer tube (30) is 4% or more and 12% or less. The expansion rate R is a value obtained by expressing (Do-do)/do as a percentage. "Do" is the outer diameter of the straight tube portion (31) of the heat transfer tube (30) before expansion. "Do" is the outer diameter of the straight tube portion (31) of the heat transfer tube (30) after expansion. Therefore, the outer diameter Do of the straight tube portion (31) after expansion is 104% or more and 112% or less of the outer diameter do of the straight tube portion (31) before expansion.
拡管工程において伝熱管（30）の直管部（31）の外径が拡大すると、直管部（31）の外側面が、フィン（20）のカラー部（22）の内側面と密着する（図２を参照）。その結果、伝熱管（30）にフィン（20）が固定される。 When the outer diameter of the straight pipe section (31) of the heat transfer pipe (30) is expanded in the tube expansion process, the outer surface of the straight pipe section (31) comes into close contact with the inner surface of the collar section (22) of the fin (20) (see FIG. 2). As a result, the fin (20) is fixed to the heat transfer pipe (30).
〈乾燥工程〉
乾燥工程は、伝熱管（30）の内側面に付着した加工用の油を除去するための工程である。乾燥工程では、拡管工程を経た組立体（15）が加熱されると共に、組立体（15）の伝熱管（30）に空気等のガスが流される。伝熱管（30）の内側面に付着した油は、加熱されて蒸発し、伝熱管（30）を流れるガスによって伝熱管（30）の外部へ排出される。
Drying process
The drying process is a process for removing processing oil adhering to the inner surface of the heat transfer tube (30). In the drying process, the assembly (15) that has been subjected to the tube expansion process is heated, and a gas such as air is caused to flow through the heat transfer tube (30) of the assembly (15). The oil adhering to the inner surface of the heat transfer tube (30) is heated and evaporated, and is discharged to the outside of the heat transfer tube (30) by the gas flowing through the heat transfer tube (30).
〈ロウ付け工程〉
ロウ付け工程では、隣り合う伝熱管（30）を接続するＵ字管などの部材が、ロウ付けによって組立体（15）に取り付けられる。ロウ付け工程が終了すると、熱交換器（10）が完成する。
Brazing process
In the brazing process, components such as U-shaped tubes that connect adjacent heat transfer tubes 30 are attached to the assembly 15 by brazing. When the brazing process is completed, the heat exchanger 10 is completed.
〈試験工程〉
試験工程では、熱交換器（10）の気密試験が行われる。具体的に、試験工程では、伝熱管（30）に高圧のガスが供給され、伝熱管（30）からのガスの漏れの有無が検査される。
Testing process
In the testing process, an airtightness test is performed on the heat exchanger (10). Specifically, in the testing process, high-pressure gas is supplied to the heat transfer tube (30) and the presence or absence of gas leakage from the heat transfer tube (30) is checked.
－拡管装置－
図６に示すように、拡管装置（50）は、拡管プラグ（60）とロッド（51）とを複数ずつ備える。拡管装置（50）が備える拡管プラグ（60）の数は、組立体（15）に設けられた伝熱管（30）の数の二倍（言い換えると、組立体（15）に設けられた直管部（31）の数と同数）である。拡管装置（50）が備えるロッド（51）の数は、拡管プラグ（60）の数と同数である。また、拡管装置（50）は、連結ブロック（52）と、駆動部（53）と、保持ブロック（54）とを、一つずつ備える。
- Tube expansion device -
As shown in Fig. 6, the tube expansion device (50) includes a plurality of tube expansion plugs (60) and rods (51). The number of tube expansion plugs (60) included in the tube expansion device (50) is twice the number of heat transfer tubes (30) provided in the assembly (15) (in other words, the same number as the number of straight tube portions (31) provided in the assembly (15)). The number of rods (51) included in the tube expansion device (50) is the same as the number of tube expansion plugs (60). The tube expansion device (50) also includes one each of a connecting block (52), a driving portion (53), and a holding block (54).
拡管プラグ（60）は、先端に向かって次第に細くなる弾丸形状の部材である。拡管プラグ（60）の詳細は後述する。 The expansion plug (60) is a bullet-shaped member that gradually becomes thinner toward the tip. Details of the expansion plug (60) will be described later.
ロッド（51）は、鋼製の部材である。複数のロッド（51）のそれぞれは、一つの拡管プラグ（60）と対応する。各ロッド（51）の先端には、そのロッド（51）に対応する１つの拡管プラグ（60）が連結される。 The rods (51) are steel members. Each of the rods (51) corresponds to one expansion plug (60). The tip of each rod (51) is connected to one expansion plug (60) corresponding to that rod (51).
拡管プラグ（60）が連結された各ロッド（51）は、互いに所定の間隔をおいて平行に配置される。各ロッド（51）の間隔は、組立体（15）における直管部（31）の間隔と実質的に等しい。ロッド（51）は、拡管装置（50）に設置された組立体（15）の伝熱管（30）の直管部（31）と、実質的に同軸上に配置される。各ロッド（51）に取り付けられた拡管プラグ（60）は、対応する直管部（31）の開口端と向かい合う。 The rods (51) connected to the tube expansion plugs (60) are arranged parallel to each other at a predetermined interval. The interval between the rods (51) is substantially equal to the interval between the straight tube sections (31) in the assembly (15). The rods (51) are arranged substantially coaxially with the straight tube sections (31) of the heat transfer tubes (30) of the assembly (15) installed in the tube expansion device (50). The tube expansion plugs (60) attached to each rod (51) face the open end of the corresponding straight tube section (31).
連結ブロック（52）は、鋼製の細長い部材である。連結ブロック（52）は、その長手方向がロッド（51）の軸方向と直交するように配置される。連結ブロック（52）には、全てのロッド（51）の基端が連結される。 The connecting block (52) is a long, thin steel member. The connecting block (52) is positioned so that its longitudinal direction is perpendicular to the axial direction of the rods (51). The base ends of all the rods (51) are connected to the connecting block (52).
駆動部（53）は、連結ブロック（52）を駆動するための部材である。駆動部（53）は、例えば、送りねじと電動機とによって構成される。駆動部（53）は、連結ブロック（52）をロッド（51）の軸方向に往復動させるように構成される。駆動部（53）が連結ブロック（52）を駆動すると、拡管プラグ（60）がロッド（51）の軸方向に移動する。 The drive unit (53) is a member for driving the connecting block (52). The drive unit (53) is composed of, for example, a feed screw and an electric motor. The drive unit (53) is configured to reciprocate the connecting block (52) in the axial direction of the rod (51). When the drive unit (53) drives the connecting block (52), the expansion plug (60) moves in the axial direction of the rod (51).
保持ブロック（54）は、組立体（15）を保持するための鋼製の部材である。保持ブロック（54）は、組立体（15）を挟んで拡管プラグ（60）と向かい合うように配置される。保持ブロック（54）は、組立体（15）の伝熱管（30）の曲管部（32）を保持し、拡管中における組立体（15）の変位を規制する。 The holding block (54) is a steel member for holding the assembly (15). The holding block (54) is positioned to face the expansion plug (60) with the assembly (15) in between. The holding block (54) holds the curved tube portion (32) of the heat transfer tube (30) of the assembly (15) and regulates the displacement of the assembly (15) during expansion.
－拡管プラグ－
図８及び図９に示すように、拡管プラグ（60）は、金属部材（61）と、ダイヤモンド膜（64）とを備える。
- Tube expansion plug -
As shown in FIGS. 8 and 9, the expansion plug (60) includes a metal member (61) and a diamond film (64).
金属部材（61）は、頭部（62）と基部（63）とを備える。頭部（62）と基部（63）は、別体に形成される。頭部（62）と基部（63）は、例えばロウ付けやねじ締結によって、互いに接合される。 The metal member (61) has a head (62) and a base (63). The head (62) and the base (63) are formed separately. The head (62) and the base (63) are joined to each other by, for example, brazing or screw fastening.
頭部（62）は、プラグ本体である。頭部（62）の材質は、超硬合金である。超硬合金は、金属炭化物と鉄系金属で構成される合金である。超硬合金としては、WC-Co合金が例示される。 The head (62) is the plug body. The head (62) is made of a cemented carbide. A cemented carbide is an alloy composed of metal carbide and an iron-based metal. An example of a cemented carbide is a WC-Co alloy.
頭部（62）は、先端に向かって次第に細くなる弾丸形状の部分である。なお、図８及び図９に示す頭部（62）の形状は、単なる一例である。頭部（62）の形状としては、球形状、楕円球形状、円錐形状、多角錐状などが例示される。 The head (62) is a bullet-shaped portion that tapers toward the tip. Note that the shape of the head (62) shown in Figures 8 and 9 is merely an example. Examples of the shape of the head (62) include a sphere, an oval sphere, a cone, and a polygonal pyramid.
基部（63）は、短い円柱状の部分である。基部（63）の材質は、例えばクロムモリブデン鋼である。基部（63）は、頭部（62）の基端に接合される。基部（63）は、頭部（62）と同軸上に配置される。基部（63）の外径は、頭部（62）の外径の最大値ｄｈよりも小さい。 The base (63) is a short cylindrical portion. The material of the base (63) is, for example, chrome molybdenum steel. The base (63) is joined to the base end of the head (62). The base (63) is arranged coaxially with the head (62). The outer diameter of the base (63) is smaller than the maximum outer diameter dh of the head (62).
ダイヤモンド膜（64）は、金属部材（61）の頭部（62）の外面を覆うように設けられる。ダイヤモンド膜（64）は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によって形成された膜状のダイヤモンドである。ダイヤモンド膜（64）の厚さは、概ね８μｍである。 The diamond film (64) is provided so as to cover the outer surface of the head (62) of the metal member (61). The diamond film (64) is a film-like diamond formed by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method. The thickness of the diamond film (64) is approximately 8 μm.
拡管プラグ（60）の先端（60a）は、図８に示す拡管プラグ（60）の左端である。拡管プラグ（60）の基端（60b）は、図８に示す拡管プラグ（60）の右端である。 The tip end (60a) of the expansion plug (60) is the left end of the expansion plug (60) shown in FIG. 8. The base end (60b) of the expansion plug (60) is the right end of the expansion plug (60) shown in FIG. 8.
拡管プラグ（60）は、第１部分（71）を含む。第１部分（71）は、拡管プラグ（60）の中心軸と直交する円形の部分である。第１部分（71）は、拡管プラグ（60）の先端（60a）と基端（60b）の間に位置し、且つ拡管プラグ（60）の中で外径が最も大きい部分である。従って、第１部分（71）の外径は、頭部（62）の外径の最大値ｄｈと一致する。 The tube expansion plug (60) includes a first portion (71). The first portion (71) is a circular portion that is perpendicular to the central axis of the tube expansion plug (60). The first portion (71) is located between the tip end (60a) and base end (60b) of the tube expansion plug (60), and is the portion of the tube expansion plug (60) that has the largest outer diameter. Therefore, the outer diameter of the first portion (71) is equal to the maximum outer diameter dh of the head (62).
拡管プラグ（60）のうち頭部（62）とダイヤモンド膜（64）とによって構成された部分は、拡径部（76）と縮径部（77）とに区分される。拡径部（76）は、第１部分（71）よりも先端（60a）側の部分である。拡径部（76）の外径は、拡管プラグ（60）の先端（60a）から第１部分（71）に向かって次第に拡大する。縮径部（77）は、第１部分（71）よりも基端（60b）側の部分である。縮径部（77）の外径は、拡管プラグ（60）の第１部分（71）から基端（60b）に向かって次第に縮小する。 The portion of the tube expansion plug (60) that is formed by the head (62) and the diamond film (64) is divided into an expanded diameter portion (76) and a reduced diameter portion (77). The expanded diameter portion (76) is a portion closer to the tip (60a) than the first portion (71). The outer diameter of the expanded diameter portion (76) gradually increases from the tip (60a) of the tube expansion plug (60) toward the first portion (71). The reduced diameter portion (77) is a portion closer to the base end (60b) than the first portion (71). The outer diameter of the reduced diameter portion (77) gradually decreases from the first portion (71) of the tube expansion plug (60) toward the base end (60b).
拡管プラグ（60）は、第２部分（72）を含む。第２部分（72）は、拡管プラグ（60）の中心軸と直交する円形の部分である。第２部分（72）は、拡径部（76）の一部分である。第２部分（72）は、拡管プラグ（60）の先端（60a）と第１部分（71）の間に位置し、且つ外径が伝熱管（30）の拡管前内径ｄｉと等しい部分である。 The tube expansion plug (60) includes a second portion (72). The second portion (72) is a circular portion that is perpendicular to the central axis of the tube expansion plug (60). The second portion (72) is a part of the expanded diameter portion (76). The second portion (72) is located between the tip (60a) and the first portion (71) of the tube expansion plug (60), and has an outer diameter equal to the inner diameter di of the heat transfer tube (30) before expansion.
図１０に示すように、伝熱管（30）の拡管前内径ｄｉは、拡管工程において拡管される前の伝熱管（30）の内径の最小値である。より詳しく説明すると、伝熱管（30）の拡管前内径ｄｉは、伝熱管（30）管の中心軸に直交する断面における全ての山部（34）の頂部を通る仮想の円（図１０に二点鎖線で示す円）の直径である。 As shown in Figure 10, the inner diameter di of the heat transfer tube (30) before expansion is the minimum value of the inner diameter of the heat transfer tube (30) before it is expanded in the tube expansion process. More specifically, the inner diameter di of the heat transfer tube (30) before expansion is the diameter of an imaginary circle (shown by a two-dot chain line in Figure 10) that passes through the tops of all the peaks (34) in a cross section of the heat transfer tube (30) perpendicular to the central axis of the tube.
拡管工程において、拡管プラグ（60）は、その先端（60a）側から伝熱管（30）に挿し込まれる（図７を参照）。拡管プラグ（60）を伝熱管（30）に差し込む過程では、第２部分（72）が最初に伝熱管（30）の内面に接する。その後、拡管プラグ（60）を伝熱管（30）に更に挿し込むと、拡管プラグ（60）のうち第２部分（72）と第１部分（71）の間の領域によって、伝熱管（30）が径方向の外側に押し拡げられる。 In the tube expansion process, the tube expansion plug (60) is inserted into the heat transfer tube (30) from its tip (60a) side (see FIG. 7). In the process of inserting the tube expansion plug (60) into the heat transfer tube (30), the second portion (72) first comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube (30). When the tube expansion plug (60) is then further inserted into the heat transfer tube (30), the region between the second portion (72) and the first portion (71) of the tube expansion plug (60) expands the heat transfer tube (30) radially outward.
－拡管プラグの表面粗さ－
本実施形態の製造方法において用いられる拡管プラグ（60）では、ダイヤモンド膜（64）の表面に研磨加工が施されている。この拡管プラグ（60）において、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａは、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａよりも小さい。また、拡管プラグ（60）において、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａは０．０２３μｍ以下であり、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａは０．０１３μｍ以下である。
- Surface roughness of tube expansion plug -
In the tube expansion plug (60) used in the manufacturing method of this embodiment, the surface of the diamond film (64) is polished. In this tube expansion plug (60), the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is smaller than the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71). In the tube expansion plug (60), the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) is 0.023 μm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is 0.013 μm or less.
ダイヤモンド膜（64）の表面粗さの数値範囲について、表１を参照しながら説明する。表１は、供試体１～６のそれぞれについて行った拡管試験の結果を示す。供試体１～６は、ダイヤモンド膜（64）の表面粗さだけが互いに異なる拡管プラグ（60）である。 The numerical range of the surface roughness of the diamond film (64) is explained with reference to Table 1. Table 1 shows the results of the expansion tests performed on each of specimens 1 to 6. Specimens 1 to 6 are expansion plugs (60) that differ from each other only in the surface roughness of the diamond film (64).
拡管試験は、一本の直管状の伝熱管に拡管プラグ（60）を挿し通し、その伝熱管を拡管する試験である。拡管試験において用いた伝熱管は、アルミニウム合金製の内面溝付管である。この伝熱管は、外径が７ｍｍであり、長さが１５０ｍｍである。拡管試験における拡管率は、１０％である。拡管試験は、伝熱管の内面に０．０１ｇの潤滑油を塗布した状態で行った。 In the tube expansion test, a tube expansion plug (60) is inserted into a straight heat transfer tube to expand the tube. The heat transfer tube used in the tube expansion test is an aluminum alloy tube with an inner groove. This heat transfer tube has an outer diameter of 7 mm and a length of 150 mm. The tube expansion rate in the tube expansion test is 10%. The tube expansion test was performed with 0.01 g of lubricating oil applied to the inner surface of the heat transfer tube.
拡管試験では、伝熱管に供試体である拡管プラグ（60）を挿し通し、拡管後に伝熱管から引き抜いた拡管プラグ（60）に、伝熱管を構成するアルミニウムが凝着しているか否かを、目視で確認した。表１に示すように、供試体１,２,３のそれぞれについては、拡管プラグ（60）の表面に対するアルミニウムの凝着は、視認されなかった。一方、供試体４,５,６のそれぞれについては、拡管プラグ（60）の表面に対するアルミニウムの凝着が、視認された。 In the tube expansion test, the test specimen, a tube expansion plug (60), was inserted into the heat transfer tube, and the tube expansion plug (60) was pulled out of the heat transfer tube after tube expansion and was visually inspected to see whether or not the aluminum constituting the heat transfer tube had adhered to it. As shown in Table 1, for each of test specimens 1, 2, and 3, no adhesion of aluminum to the surface of the tube expansion plug (60) was visible. On the other hand, for each of test specimens 4, 5, and 6, adhesion of aluminum to the surface of the tube expansion plug (60) was visible.
拡管工程において拡管プラグ（60）にアルミニウムが凝着する場合は、拡管工程において伝熱管（30）が損傷していることになる。そのため、拡管工程では、拡管試験においてアルミニウムの凝着が生じなかった拡管プラグ（60）を用いる必要がある。 If aluminum adheres to the expansion plug (60) during the tube expansion process, it means that the heat transfer tube (30) has been damaged during the tube expansion process. Therefore, in the tube expansion process, it is necessary to use an expansion plug (60) that did not experience aluminum adhesion during the tube expansion test.
そこで、本実施形態の製造方法の拡管工程では、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０２３μｍ以下であり、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０１３μｍ以下である拡管プラグ（60）を用いる。その結果、本実施形態の製造方法の拡管工程では、拡管プラグ（60）に対するアルミニウムの凝着が実質的に生じない。 Therefore, in the tube expansion step of the manufacturing method of this embodiment, an expansion plug (60) is used in which the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) is 0.023 μm or less, and the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is 0.013 μm or less. As a result, in the tube expansion step of the manufacturing method of this embodiment, adhesion of aluminum to the expansion plug (60) does not substantially occur.
また、上述したように、拡管プラグ（60）を伝熱管（30）に差し込む過程では、第２部分（72）が最初に伝熱管（30）の内面に接する。そのため、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面には、ダイヤモンド膜（64）の表面のうちの他の部分に比べて、相対的に大きな荷重が作用する。従って、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面には、ダイヤモンド膜（64）の表面のうちの他の部分に比べて、伝熱管（30）を構成する材料（本実施形態では、アルミニウム）が凝着しやすい。 As described above, in the process of inserting the expansion plug (60) into the heat transfer tube (30), the second portion (72) comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube (30) first. Therefore, a relatively large load acts on the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) compared to other parts of the surface of the diamond film (64). Therefore, the material constituting the heat transfer tube (30) (aluminum in this embodiment) is more likely to adhere to the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) compared to other parts of the surface of the diamond film (64).
そこで、本実施形態の製造方法の拡管工程では、“第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａ”が“第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａ”よりも小さい拡管プラグ（60）を用いる。その結果、本実施形態の製造方法の拡管工程では、拡管プラグ（60）に対するアルミニウムの凝着が実質的に生じない。 Therefore, in the tube expansion step of the manufacturing method of this embodiment, a tube expansion plug (60) is used in which the "arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72)" is smaller than the "arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71)." As a result, in the tube expansion step of the manufacturing method of this embodiment, adhesion of aluminum to the tube expansion plug (60) does not substantially occur.
拡管試験では、供試体１～６のそれぞれについて、拡管推力を計測した。拡管推力は、供試体である拡管プラグ（60）を伝熱管に挿し通すために拡管プラグ（60）に作用させる必要がある力である。供試体１及び供試体３の拡管推力は、供試体２の拡管推力よりも大幅に小さい。このことから、第２部分（72）の表面粗さが拡管推力に影響を及ぼしていることが、推測される。そのため、本実施形態の拡管工程において用いる拡管プラグ（60）は、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０１０μｍ以下であるのが、更に望ましい。 In the tube expansion test, the tube expansion thrust was measured for each of specimens 1 to 6. The tube expansion thrust is the force that must be applied to the tube expansion plug (60) to insert the tube expansion plug (60) into the heat transfer tube. The tube expansion thrusts of specimens 1 and 3 are significantly smaller than that of specimen 2. This suggests that the surface roughness of the second portion (72) affects the tube expansion thrust. Therefore, it is even more desirable that the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) of the tube expansion plug (60) used in the tube expansion process of this embodiment is 0.010 μm or less.
－実施形態の特徴（１）－
本実施形態の熱交換器（10）の製造方法では、拡管工程において、金属部材（61）とダイヤモンド膜（64）とを備えた拡管プラグ（60）が用いられる。ダイヤモンド膜（64）は、ＤＬＣ膜よりも固くて摩耗しにくいという特性を有する。そのため、ダイヤモンド膜（64）を備えた拡管プラグ（60）を用いることによって、拡管プラグ（60）の交換頻度を低く抑えることができる。
--Features of the embodiment (1)--
In the manufacturing method of the heat exchanger (10) of this embodiment, a tube expansion plug (60) including a metal member (61) and a diamond film (64) is used in the tube expansion step. The diamond film (64) is harder and less prone to wear than a DLC film. Therefore, by using the tube expansion plug (60) including the diamond film (64), the frequency of replacing the tube expansion plug (60) can be reduced.
また、本実施形態の熱交換器（10）の製造方法では、ダイヤモンド膜（64）を備えた拡管プラグ（60）を用いているため、拡管工程中に伝熱管（30）と拡管プラグ（60）の接触部分を潤滑する潤滑油が不要となる。そのため、拡管工程の終了後に伝熱管（30）から潤滑油を除去する工程を省略することができ、熱交換器（10）の製造に用いられる設備を簡素化できると共に、熱交換器（10）の製造に要する時間を短縮できる。 In addition, in the manufacturing method of the heat exchanger (10) of this embodiment, since the tube expansion plug (60) having the diamond film (64) is used, lubricating oil is not required to lubricate the contact portion between the heat transfer tube (30) and the tube expansion plug (60) during the tube expansion process. Therefore, the process of removing the lubricating oil from the heat transfer tube (30) after the tube expansion process can be omitted, and the equipment used to manufacture the heat exchanger (10) can be simplified and the time required to manufacture the heat exchanger (10) can be shortened.
－実施形態の特徴（２）－
本実施形態の製造方法によって製造される熱交換器（10）において、伝熱管（30）は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる内面溝付管である。一方、本実施形態の製造方法の拡管工程では、ダイヤモンド膜（64）を備えた拡管プラグ（60）が用いられる。ダイヤモンド膜（64）は、アルミニウムとの親和性が比較的低いという性質を有する。従って、本実施形態によれば、拡管工程において拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量を低減でき、拡管プラグ（60）の寿命を延ばすことができる。
--Features of the embodiment (2)--
In the heat exchanger (10) manufactured by the manufacturing method of this embodiment, the heat transfer tube (30) is an inner grooved tube made of aluminum or an aluminum alloy. Meanwhile, in the tube expansion step of the manufacturing method of this embodiment, a tube expansion plug (60) having a diamond film (64) is used. The diamond film (64) has a property of having a relatively low affinity for aluminum. Therefore, according to this embodiment, the amount of aluminum adhering to the tube expansion plug (60) in the tube expansion step can be reduced, and the life of the tube expansion plug (60) can be extended.
ここで、内面溝付管である伝熱管（30）に拡管プラグ（60）を押し込んだ場合は、伝熱管（30）の内側面の一部だけが拡管プラグ（60）と接触する。そのため、内側面に溝が形成されていない管に拡管プラグ（60）を押し込む場合に比べて、拡管プラグ（60）の外面に作用する面圧が高くなる。一方、本実施形態の製造方法において用いられる拡管プラグ（60）は、外面がダイヤモンド膜（64）によって構成される。そのため、伝熱管（30）が内面溝付管である場合であっても、拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量が低く抑えられる。 Here, when the expansion plug (60) is pushed into the heat transfer tube (30) that is an inner grooved tube, only a part of the inner surface of the heat transfer tube (30) comes into contact with the expansion plug (60). Therefore, the surface pressure acting on the outer surface of the expansion plug (60) is higher than when the expansion plug (60) is pushed into a tube that does not have a groove formed on the inner surface. On the other hand, the outer surface of the expansion plug (60) used in the manufacturing method of this embodiment is formed of a diamond film (64). Therefore, even when the heat transfer tube (30) is an inner grooved tube, the amount of aluminum that adheres to the expansion plug (60) is kept low.
－実施形態の特徴（３）－
本実施形態の熱交換器（10）の製造方法において、拡管工程で使用される拡管プラグ（60）は、そのダイヤモンド膜（64）の表面粗さＲａが０．０２３μｍ以下である。つまり、本実施形態の拡管工程で使用される拡管プラグ（60）は、伝熱管（30）と接触するダイヤモンド膜（64）の表面粗さＲａが比較的小さい。そのため、本実施形態によれば、拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量を、一層低く抑えることができる。
--Feature of the embodiment (3)--
In the method for manufacturing the heat exchanger (10) of this embodiment, the tube expansion plug (60) used in the tube expansion step has a diamond film (64) with a surface roughness Ra of 0.023 μm or less. In other words, the tube expansion plug (60) used in the tube expansion step of this embodiment has a diamond film (64) with a relatively small surface roughness Ra that comes into contact with the heat transfer tube (30). Therefore, according to this embodiment, the amount of aluminum adhering to the tube expansion plug (60) can be further reduced.
－実施形態の特徴（４）－
本実施形態の熱交換器（10）の製造方法において、拡管工程で使用される拡管プラグ（60）は、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａよりも小さい。そのため、拡管プラグ（60）を伝熱管（30）に差し込む過程で最初に伝熱管（30）の内面に接する第２部分（72）の表面粗さが相対的に小さくなる。その結果、拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量を、低く抑えることができる。
--Feature of the embodiment (4)--
In the manufacturing method of the heat exchanger (10) of this embodiment, the tube expansion plug (60) used in the tube expansion step has an arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) smaller than the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71). Therefore, the surface roughness of the second portion (72) that first comes into contact with the inner surface of the heat transfer tube (30) during the process of inserting the tube expansion plug (60) into the heat transfer tube (30) becomes relatively small. As a result, the amount of aluminum adhering to the tube expansion plug (60) can be kept low.
更に、本実施形態の拡管工程で使用される拡管プラグ（60）は、第１部分（71）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０２３μｍ以下であり、第２部分（72）におけるダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０１３μｍ以下である。つまり、本実施形態の拡管工程で使用される拡管プラグ（60）は、伝熱管（30）と接触するダイヤモンド膜（64）の表面粗さＲａが比較的小さい。そのため、本実施形態によれば、拡管プラグ（60）に凝着するアルミニウムの量を、一層低く抑えることができる。 Furthermore, the tube expansion plug (60) used in the tube expansion process of this embodiment has an arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) of 0.023 μm or less, and an arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) of 0.013 μm or less. In other words, the tube expansion plug (60) used in the tube expansion process of this embodiment has a relatively small surface roughness Ra of the diamond film (64) that comes into contact with the heat transfer tube (30). Therefore, according to this embodiment, the amount of aluminum that adheres to the tube expansion plug (60) can be further reduced.
－実施形態の変形例－
本実施形態の熱交換器（10）の製造方法では、拡管工程の開始前に、塗布工程を行ってもよい。塗布工程は、伝熱管（30）の内側面に、拡管工程中に伝熱管（30）と拡管プラグ（60）の接触部分を潤滑する潤滑油を塗布する工程である。塗布工程では、全ての伝熱管（30）の内側面に、潤滑油が塗布される。
--Modifications of the embodiment--
In the manufacturing method of the heat exchanger (10) of this embodiment, a coating step may be performed before the start of the tube expansion step. The coating step is a step of coating the inner surface of the heat transfer tube (30) with lubricating oil for lubricating the contact portion between the heat transfer tube (30) and the tube expansion plug (60) during the tube expansion step. In the coating step, the lubricating oil is applied to the inner surfaces of all the heat transfer tubes (30).
この塗布工程において伝熱管（30）に塗布される潤滑油の量は、ダイヤモンド膜（64）を備えた拡管プラグ（60）を用いない従来の製造方法において伝熱管に塗布される潤滑油の量に比べて少ない。具体的に、本変形例の塗布工程において、一本の伝熱管（30）に塗布される潤滑油の量は、伝熱管（30）の長さ１ｍあたり０．５ｇよりも少ない。一本の伝熱管（30）に塗布される潤滑油の量は、伝熱管（30）の長さ１ｍあたり０．０７ｇ以下であるのが望ましい。この塗布工程では、一本の伝熱管（30）に塗布される潤滑油の量を、伝熱管（30）の長さ１ｍあたり０．０１ｇ以下にまで削減可能である。 The amount of lubricating oil applied to the heat transfer tube (30) in this application process is less than the amount of lubricating oil applied to the heat transfer tube in a conventional manufacturing method that does not use a tube expansion plug (60) with a diamond film (64). Specifically, in the application process of this modified example, the amount of lubricating oil applied to one heat transfer tube (30) is less than 0.5 g per 1 m of the length of the heat transfer tube (30). The amount of lubricating oil applied to one heat transfer tube (30) is preferably 0.07 g or less per 1 m of the length of the heat transfer tube (30). In this application process, the amount of lubricating oil applied to one heat transfer tube (30) can be reduced to 0.01 g or less per 1 m of the length of the heat transfer tube (30).
以上、実施形態および変形例を説明したが、特許請求の範囲の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。また、以上の実施形態、変形例、その他の実施形態に係る要素を適宜組み合わせたり、置換したりしてもよい。 Although the embodiments and modifications have been described above, it will be understood that various modifications of form and details are possible without departing from the spirit and scope of the claims. Furthermore, elements of the above embodiments, modifications, and other embodiments may be combined or substituted as appropriate.
以上説明したように、本開示は、熱交換器の製造方法について有用である。 As explained above, the present disclosure is useful for manufacturing methods of heat exchangers.
10 熱交換器
20 フィン
21 貫通孔
30 伝熱管
50 拡管装置
53 駆動部
60 拡管プラグ
62 頭部（プラグ本体）
64 ダイヤモンド膜
10 Heat exchanger
20. Finn
21 Through hole
30 Heat transfer tube
50 Tube expansion device
53 Drive unit
60 Tube expansion plug
62 Head (plug body)
64 Diamond Film
Claims (6)
上記フィン（20）に形成された貫通孔（21）に上記伝熱管（30）を挿し通す挿管工程と、
上記伝熱管（30）に上記フィン（20）を固定するために、上記挿管工程において上記フィン（20）に挿し通された上記伝熱管（30）の外径を拡大させる拡管工程とを備え、
上記拡管工程では、上記伝熱管（30）の外径を拡大させるために、超硬合金からなるプラグ本体（62）と、該プラグ本体（62）の表面を覆うダイヤモンド膜（64）とを備えた拡管プラグ（60）が、上記伝熱管（30）に押し込まれ、
上記伝熱管（30）の材質は、アルミニウムまたはアルミニウム合金であり、
上記伝熱管（30）は、内側面に複数の溝が形成された内面溝付管であり、
上記拡管工程において用いられる上記拡管プラグ（60）は、該拡管プラグ（60）の上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０２３μｍ以下である
熱交換器の製造方法。 A method for manufacturing a heat exchanger (10) including plate-like fins (20) and a cylindrical heat transfer tube (30), comprising the steps of:
a tube insertion step of inserting the heat transfer tube (30) into a through hole (21) formed in the fin (20);
a tube expanding step of expanding an outer diameter of the heat transfer tube (30) inserted into the fin (20) in the tube inserting step in order to fix the fin (20) to the heat transfer tube (30);
In the tube expansion step, in order to expand the outer diameter of the heat transfer tube (30), a tube expansion plug (60) including a plug body (62) made of cemented carbide and a diamond film (64) covering the surface of the plug body (62) is inserted into the heat transfer tube (30) ,
The heat transfer tube (30) is made of aluminum or an aluminum alloy.
The heat transfer tube (30) is an inner grooved tube having a plurality of grooves formed on its inner surface,
The tube expansion plug (60) used in the tube expansion step has an arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) of the tube expansion plug (60) of 0.023 μm or less.
A method for manufacturing a heat exchanger.
上記拡管プラグ（60）は、
基端（60b）及び先端（60a）を有すると共に、
上記基端（60b）と上記先端（60a）の中間に位置して外径が最も大きい第１部分（71）と、
上記先端（60a）から上記第１部分（71）にわたる部分であって上記先端（60a）から上記第１部分（71）に向かって外径が次第に拡大する拡径部（76）と、
上記拡径部（76）のうち外径が上記拡管前内径と等しい部分である第２部分（72）とを含み、
上記第２部分（72）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが、上記第１部分（71）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａよりも小さい
請求項１に記載の熱交換器の製造方法。 the inner diameter of the heat transfer tube (30) before the tube expansion step is performed is a pre-expansion inner diameter,
The tube expansion plug (60) is
A proximal end (60b) and a distal end (60a),
a first portion (71) located midway between the base end (60b) and the tip end (60a) and having the largest outer diameter;
an expanding diameter portion (76) extending from the tip (60a) to the first portion (71), the outer diameter of which gradually increases from the tip (60a) to the first portion (71);
a second portion (72) of the expanded diameter portion (76) whose outer diameter is equal to the inner diameter before expansion,
the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is smaller than the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71);
A method for manufacturing the heat exchanger according to claim 1 .
上記第２部分（72）における上記ダイヤモンド膜（64）の表面の算術平均粗さＲａが０．０１３μｍ以下である
請求項２に記載の熱交換器の製造方法。 the arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the first portion (71) is 0.023 μm or less;
The arithmetic mean roughness Ra of the surface of the diamond film (64) in the second portion (72) is 0.013 μm or less.
A method for manufacturing the heat exchanger according to claim 2 .
上記塗布工程において一本の上記伝熱管（30）の内側面に塗布される上記潤滑油の量が、上記伝熱管（30）の長さ１ｍあたり０．５ｇよりも少ない
請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法。 a coating step, which is carried out before the tube expanding step, of coating an inner surface of the heat transfer tube (30) with lubricating oil,
3. The method for manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein an amount of the lubricating oil applied to the inner surface of one of the heat transfer tubes (30) in the application step is less than 0.5 g per meter of the length of the heat transfer tube (30).
請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法。 3. The method for manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein the tube expanding step is performed in a state where no lubricating oil is applied to the inner surface of the heat transfer tube (30).
請求項１又は２に記載の熱交換器の製造方法。 3. The method for manufacturing a heat exchanger according to claim 1, wherein in the tube expansion process, the outer diameter of the heat transfer tube (30) is expanded to 104% or more and 112% or less of the outer diameter of the heat transfer tube (30) before the tube expansion process.
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