JPH10230333A - 拡管性が優れた熱交換器用アルミニウムフィン材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウムフィンの拡管時にアベック現象
が発生せず、拡管性が優れた熱交換器用アルミニウムフ
ィン材を提供する。 【解決手段】 拡管性が優れた熱交換器用アルミニウム
フィン材はバウデン・レーベル式付着滑り試験機で、荷
重を０.２ｋｇとし、移動速度を２００ｍｍ／分とした
場合の摩擦係数が０.０２乃至０.２０であり、表面の平
均粗さＲａが０.４０μｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器用アルミ
ニウムフィン材に関し、特に、熱交換器作製時のアルミ
ニウムフィンの拡管時にアベック現象が発生しない拡管
性が優れた熱交換器用アルミニウムフィン材に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱交換器はルームエアコン、パッケージ
エアコン、冷凍ショーケース、冷蔵庫、オイルクーラー
及びラジエーター等の種々の分野において利用されてい
る。これらの熱交換器はフィンプレスで加工されたアル
ミニウムプレートフィンを適長間隔をおいて複数個平行
に配置し、各フィンに設けた孔に銅管を挿入し、銅管を
拡管して各フィンと銅管とを一体に結合して組み立てら
れている。銅管の拡管においては、通常マンドレルの先
端に銅管の内径より大きいビュレットを取り付け、この
ビュレットを銅管に圧入することにより銅管を拡開して
銅管とアルミニウムフィンとを機械的に接合する。しか
し、拡管するときにフィンピッチが乱れるアベック現象
が発生することがあり、外観上好ましくないばかりでな
く、通風抵抗が大きくなり、熱効率が低下するという問
題点も生じる。

【０００３】そこで、本願発明者等は、従来のアルミニ
ウムフィン材が有する問題点を解決すべく鋭意研究を行
った結果、表面の平均粗さＲａを０.０３乃至０.３０μ
ｍ、プレス油との接触角度を１５°以下と規定すること
により、アベック現象が発生しないアルミニウムフィン
材を開発し、先に特許出願した（特開平１−１６９２９
９号公報）。このアルミニウムフィン材を使用した熱交
換器の製造においては、アルミニウムフィンをプレス加
工し、熱交換器を組み立てた後、フロン、塩素系溶剤等
で脱脂することにより、プレス油を除去する。

【０００４】しかし、このアルミニウムフィン材は所期
の目的は達成したものの、その後、フロンの規制が高ま
り、また、塩素系溶剤の環境への影響が問題となり、不
具合が生じるようになった。そこで、フロン、塩素系溶
剤等による脱脂が不要となる揮発性プレス油が開発さ
れ、使用されるようになったのだが、それまでのプレス
油に比べ潤滑性が劣っていた。

【０００５】そこで、本願出願人は、アルミニウムフィ
ン材の潤滑性を向上させた熱交換器用アルミニウムフィ
ン材を提案した（特開平３−２７９７９２号公報）。こ
の従来技術においては、アルミニウムフィン材表面の皮
膜の膜厚を規定すると共に、バウデン・レーベル式付着
滑り試験機による摩擦係数測定で、表面の摩擦係数を
０.３以下と規定している。このアルミニウムフィン材
によれば、良好な成形性が得られるので、高効率で熱交
換器を生産できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
熱交換器組立工程においては、アルミニウムフィンの表
面の摩擦係数が低い場合でも、表面の平均粗さＲａが高
いときには、アベック現象が発生してしまうという問題
点があることが判明した。一方、アルミニウムフィンの
表面の平均粗さＲａが低い場合にも、表面の摩擦係数が
高いときには、アベック現象が発生してしまう。更に、
近年では潤滑油として粘度が非常に低い揮発性プレス油
が使用され、熱交換器の熱交換効率を向上するために、
フィンピッチは小さく設定されると共に、アルミニウム
フィン材は薄肉化される傾向がある。その上、親水性、
耐食性、成形性等の観点から熱交換器用アルミニウムフ
ィン材には表面処理フィン材が多く用いられるようにな
り、アルミニウムフィン材の加工条件は厳しくなってき
ている。このために、拡管時にアベック現象が以前にも
増して発生し易くなっているという難点がある。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、アルミニウムフィンの拡管時にアベック現
象が発生せず拡管性が優れた熱交換器用アルミニウムフ
ィン材を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る拡管性が優
れた熱交換器用アルミニウムフィン材は、バウデン・レ
ーベル式付着滑り試験機により荷重が０.２ｋｇ、移動
速度が２００ｍｍ／分の条件で測定した摩擦係数が０.
０２乃至０.２０であり、表面の平均粗さＲａが０.４０
μｍ以下であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について添
付の図面を参照して説明する。

【００１０】図２（ａ）及び（ｂ）は拡管後のコアの断
面図である。図２（ａ）は正常なコアを示しており、フ
ィンピッチが一定である。一方、図２（ｂ）はアベック
現象が発生したコアを示しており、フィンピッチが乱れ
ている。このアベック現象は熱交換器内で部分的に発生
する場合もあるが、極端な場合には熱交換器全体に発生
することもある。

【００１１】拡管時にアベック現象が発生する要因とし
て、アルミニウムフィンの成形条件及び拡管条件等、種
々のものが挙げられる。本願発明者等は、アルミニウム
フィン拡管時にアベック現象が発生する原因を究明すべ
く、拡管中の熱交換器を高速度カメラで撮影してフィン
の動きを観察した。更に拡管を途中で停止させて拡管の
状況を分析した。その結果、以下に示す機構を見い出し
た。図１（ａ）及び（ｂ）はアベック現象が発生する機
構を示した模式図である。観察及び分析の結果、図１
（ａ）に示すように、矢印３の方向に銅管２が拡管され
る際に、アルミニウムフィン１は一旦矢印４のように下
方へ倒れ、拡管された後、矢印５のように上方へ回転し
て、図１（ｂ）に示すように、元に戻ることが判明し
た。そして、このアルミニウムフィン１が下方へ倒れた
後に、上方へ回転して元の位置に戻るという過程におい
て、アルミニウムフィン１と銅管２との間の滑りがアベ
ック現象に大きく影響していることを究明した。

【００１２】そこで、本願発明者等はアベック現象を防
止するためには、アルミニウムフィン１と銅管２との間
の滑りを良くすればよいことと想到し、アルミニウムフ
ィン材の表面の摩擦係数及び平面粗さＲａを規定するこ
とにより、アルミニウムフィン拡管時にアベック現象が
発生しない拡管性が優れたアルミニウムフィン材を得る
ことができた。

【００１３】以下、本発明におけるアルミニウムフィン
材について、更に説明する。摩擦係数の測定条件 アルミニウムフィン材の表面の摩擦係数は、測定方法に
より異なった値をとることがある。このため、測定条件
を規定しない場合には、摩擦係数によりアベック現象を
評価することが困難になる。そこで、本発明では測定条
件として、バウデン・レーベル式付着滑り試験機を用い
て摩擦係数の測定を行い、その際の荷重を０.２ｋｇ
と、移動速度を２００ｍｍ／分と規定する。

【００１４】摩擦係数：０.０２乃至０.２０ 摩擦係数が０.２０を超えると、アルミニウムフィンが
下方に倒れた後に、上方に回転して元の位置に戻るとい
う、アルミニウムフィンの拡管時の過程の際に、アルミ
ニウムフィンの変形が不均一になり、アベック現象が発
生し易くなる。一方、摩擦係数を０.０２未満とする
と、アルミニウムフィンと銅管とが滑り過ぎて、アルミ
ニウムフィンの拡管時の変形が不均一になり、アベック
現象が発生する。従って、摩擦係数は０.０２乃至０.２
０とする。

【００１５】表面の平均粗さＲａ：０.４０μｍ以下 表面の平均粗さＲａが０.４０μｍを超えると、摩擦係
数が０.２０を超えた場合と同様に、アルミニウムフィ
ンの拡管時に、アルミニウムフィンの変形が不均一にな
り、アベック現象が発生し易くなる。従って、表面の平
均粗さＲａは０.４０μｍ以下とする。

【００１６】なお、アルミニウムフィン材の表面の摩擦
係数を０.０２乃至０.２０に調整する方法及び表面の平
均粗さＲａを０.４０μｍ以下に調整する方法は、特に
限定されるものではない。

【００１７】表面の摩擦係数の調整方法としては、例え
ば、表面処理として、ケイ酸ソーダを塗装焼き付けした
皮膜等の無機系皮膜、ポリアクリルエチレン系樹脂皮
膜、四フッ化エチレン皮膜、四フッ化エチレンとエチレ
ンの共重合体の樹脂皮膜、フッ化ビニリデン樹脂皮膜、
フッ化ビニリデン樹脂とエチレンの共重合体の樹脂皮
膜、フッ化ビニル樹脂皮膜、フッ化ビニル樹脂とエチレ
ンの共重合体の樹脂皮膜等の有機系皮膜を使用すること
等が挙げられる。

【００１８】また、表面の平均粗さＲａの調整方法とし
ては、例えば、圧延時に平滑なロールを用いること等が
挙げられる。

【００１９】更に、アルミニウムフィンの成形方法（ド
ロー成形、ドローレス成形、コンビネーション）、アル
ミニウムフィン材の品種及び調質方法、プレス油の種類
（高粘度油、揮発油）も特に限定されるものではない。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、その特許請
求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説明す
る。先ず、供試材として板厚が０.１１ｍｍであるＪＩ
ＳＡ１１００−Ｈ２６に相当するアルミニウム合金（引
張強度；１３８Ｎ／ｍｍ２、耐力；１３４Ｎ／ｍｍ２、
伸び；１４％）の表面を下記表１に示す実施例１乃至３
及び比較例４乃至９の摩擦係数及び平均粗さＲａに調整
した。

【００２１】

【表１】

【００２２】なお、表面の摩擦係数はバウデン・レーベ
ル式付着滑り試験機で、荷重を０.２ｋｇとし、移動速
度を２００ｍｍ／分とし、測定温度を２５℃とし、３／
１６インチの鋼球を使用して測定した。

【００２３】次に、得られた合金を、フィン穴径を９.
８０ｍｍとし、成形速度を２５０ｓｐｍとし、カラーハ
イトを１.２５ｍｍとして、ドローレス成形した。更
に、別途ヘアピン加工された、外形が９.５２ｍｍであ
る銅管を差し込んで、拡管機でアルミニウムフィンを拡
管した。但し、拡管速度は６ｍ／分、拡管率はフィン孔
径基準で１.５％とした。

【００２４】各実施例及び比較例のアルミニウムフィン
について、コアの外観のアベック現象の発生状況を目視
により評価した。これらの評価結果を表２に示す。表２
において、○はアベック現象の発生状況が良好であった
場合、△はアベック現象の発生状況がやや不良であった
場合、×はアベック現象の発生状況が不良であった場合
を示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】上記表２に示すように、実施例１乃至３に
おいては、表面の摩擦係数及び平均粗さＲａが本発明で
規定した範囲内であったため、アベック現象が発生せ
ず、拡管性が優れていた。

【００２７】一方、比較例４及び５においては、表面の
平均粗さＲａが本発明範囲の上限を超えているので、拡
管時の銅管とアルミニウムフィンとの間の滑りが悪く、
アルミニウムフィンの変形が不均一になり、アベック現
象が発生した。

【００２８】比較例６及び７においては、表面の摩擦係
数が本発明範囲の上限を超えているので、比較例４及び
５と同様に、拡管時の銅管とアルミニウムフィンとの間
の滑りが悪く、アルミニウムフィンの変形が不均一にな
り、アベック現象が発生した。一方、比較例８において
は、表面の摩擦係数が本発明範囲の下限未満であるの
で、銅管とアルミニウムフィンとが滑り過ぎてしまい、
アルミニウムフィンの変形が不均一となり、アベック現
象が発生した。

【００２９】比較例９においては、表面の摩擦係数及び
平均粗さＲａが本発明範囲の上限を超えているので、拡
管時の銅管をアルミニウムフィンとの間の滑りが著しく
悪く、アベック現象が多く発生した。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
アルミニウムフィン材の表面の摩擦係数及び平均粗さＲ
ａを適切なものに規定したので、熱交換器コアを組立て
る際のアベック現象の発生を防止でき、外観が優れてい
ると共に、更に熱効率の低下も回避できる熱交換器を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アベック現象が発生する機構を示した模式図で
あり、（ａ）は拡管時のコアを示しており、（ｂ）は拡
管後のコアを示している。

【図２】拡管後のコアの断面図であり、（ａ）は正常な
コアを示しており、（ｂ）はアベック現象が発生したコ
アを示している。

【符号の説明】

１；アルミニウムフィン ２；銅管 ３乃至５；矢印

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バウデン・レーベル式付着滑り試験機に
   より荷重が０.２ｋｇ、移動速度が２００ｍｍ／分の条
   件で測定した摩擦係数が０.０２乃至０.２０であり、表
   面の平均粗さＲａが０.４０μｍ以下であることを特徴
   とする拡管性が優れた熱交換器用アルミニウムフィン
   材。