[发明专利]铝合金制内面带槽传热管

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种铝制内面带槽传热管,其可作为家用空调机、商用空调机、热泵式热水器等的交叉翅片式热交换器的传热管而被使用。

【背景技术】

一般的交叉翅片式(别称为翅片管式)热交换器(图1)，是将传热管插入在铝散热翅片上开口的通孔内，之后向传热管内部塞进具有较其内径大的外径的扩管用芯棒对传热管的直径进行扩管，使传热管的外周面和铝散热翅片的通孔紧密接合(扩管加工，参照图2)，然后，将与铝散热翅片形成为一体的传热管弯曲成发夹形，将其它弯曲成U字形的传热管(U字管)以火焰钎焊进行接合来完成(非专利文献1)。

现有技术中有一种有关用于交叉翅片式热交换器的传热管的提案，即，通过使作为制冷剂的HFC等流过管内而进行热交换，在管内面使用具有截面形状为梯形或三角形的突条型翅片的铜制传热管(以下，称为内面带槽管。)，来实现热交换器的高效率化和节能化，并规定了如图4所示的突条型翅片间凹槽的深度、壁厚(突条型翅片基底部的壁厚)、翅片的形状(顶角等)，或是如图5所示的突条型翅片的导程角(相对于管长边方向的翅片排列的角度)的各种传热管(例如为专利文献1)。对于内面带槽管的传热性能出色，被认为是因为管内侧的表面积相较于平滑管增加，并且通过该凹槽在管内形成均匀的制冷剂液膜(非专利文献2)。

在内面带槽管的管内面，一般对管坯(平滑管)进行轧制加工来形成呈螺旋状连续排列的突条型的翅片。作为轧制加工方法，已知的有向管内插入自由旋转的带槽塞，并一边从管外推进自由旋转的滚子使其行星旋转，一边拔管的滚轧加工法(参照图3)，或代替滚子设置推球机构的球轧加工法(非专利文献1、专利文献2)。

截至目前，内面带槽管主要采用铜和铜合金等的铜系材料,但是为了适应降低材料费和轻量化的要求，正研究采用铝或铝合金等的铝系材料(以下，称为铝合金)。

但是，铝合金与铜系材料相比，推定铝合金的防蚀性较差。因此，例如在专利文献3中，提出了一种将传热管做成2层结构，其中，管内层采用Al-Mn系合金，外表面层上作为牺牲防蚀层而包覆Al-Zn系合金的内面带槽管的提案。

或者，在专利文献4中，有人提案使用传热管的内层采用A3003等的Al-Mn系合金，外表面层采用作为牺牲防蚀层包覆A7072等的Al-Zn系合金的内面带槽管及使用该内面带槽管的热交换器。

另一方面，除防蚀性问题以外，在对这些铝制内面带槽管进行扩管加工的情况下，由于会发生位于管内面的有的突条型翅片的顶部被破损的所谓“翅片破损”的现象、翅片形状损毁或铝散热翅片紧密接合不充分的现象，从而导致出现无法获得所期望的传热性能的问题。这是因为铝制或铝合金制的内面带槽管的材料强度较铜制的低。

为解决扩管加工时翅片破损的问题，专利文献5中提出了在铝管内面形成厚度为5μm以上的氧化膜的方案。

还有，专利文献6中提出了使用形成有突条型翅片的、内层由机械强度大的铝合金层构成，且在该铝合金层的外层包覆机械强度小的铝层的铝制内面带槽管的方案。作为具体的合金，举有内层采用A3003铝合金，外层采用A1050(纯铝)的例子。在同文献中，还揭示了由A1050构成的外周侧管底壁部最先变形使外径扩管，而由A3003构成的内周侧管底壁部的变形量小，因此即使进行扩管加工，也能将其内面的突起翅片的破损量控制在允许范围之内。

而且，在专利文献7中，提出了作为扩管加工性出色的内面带槽管，使用了在铝管的外层材料采用Al-Mn系合金(A3000系合金)中添加Zn的高强度的合金，在其内侧采用Al-Mn系合金(A3000系合金)，在更内侧的内层部件中采用高强度的Al-Mg-Si合金(A6000系合金)或Al-Mg系合金(A5000系合金)的3层包覆管的方案。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开2003-287383号公报

【专利文献2】日本特开平4-262818号公报

【专利文献3】日本特开2000-121270号公报

【专利文献4】日本特开2009-250562号公报

【专利文献5】日本特开2000-205782号公报

【专利文献6】日本特开平11-351791号公报

【专利文献7】日本特开2008-266738号公报