特許 6836887 伝熱管、熱交換器および伝熱管の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6836887

(24)【登録日】2021年2月10日

(45)【発行日】2021年3月3日

(54)【発明の名称】伝熱管、熱交換器および伝熱管の製造方法

(51)【国際特許分類】

   F28F 19/06 20060101AFI20210222BHJP

   F28F 1/12 20060101ALI20210222BHJP

   F28F 1/40 20060101ALI20210222BHJP

   F28F 21/08 20060101ALI20210222BHJP

   B21C 1/22 20060101ALI20210222BHJP

   C23C 4/08 20160101ALI20210222BHJP

   C23C 4/18 20060101ALI20210222BHJP

   C23C 10/28 20060101ALI20210222BHJP

   B21C 37/20 20060101ALN20210222BHJP

【ＦＩ】

   F28F19/06 A

   F28F1/12 E

   F28F1/40 D

   F28F21/08 A

   B21C1/22 Z

   C23C4/08

   C23C4/18

   C23C10/28

   !B21C37/20

【請求項の数】9

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2016-233686(P2016-233686)

(22)【出願日】2016年11月30日

(65)【公開番号】特開2018-91526(P2018-91526A)

(43)【公開日】2018年6月14日

【審査請求日】2019年9月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000176707

【氏名又は名称】三菱アルミニウム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100142424

【弁理士】

【氏名又は名称】細川 文広

(74)【代理人】

【識別番号】100140774

【弁理士】

【氏名又は名称】大浪 一徳

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(72)【発明者】

【氏名】中浦 祐典

(72)【発明者】

【氏名】波照間 勇樹

(72)【発明者】

【氏名】久米 淑夫

(72)【発明者】

【氏名】大川 拓弥

【審査官】 河野 俊二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−００３８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−００９８６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−０９７９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７８７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２４０１０８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２８Ｆ １９／０６

Ｂ２１Ｃ １／２２

Ｃ２３Ｃ ４／０８

Ｃ２３Ｃ ４／１８

Ｃ２３Ｃ １０／２８

Ｆ２８Ｆ １／１２

Ｆ２８Ｆ １／４０

Ｆ２８Ｆ ２１／０８

Ｂ２１Ｃ ３７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アルミニウム製の伝熱管であって、
外径が４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、
底肉厚が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、
内周面に長さ方向に沿って螺旋状に形成された複数のフィンが設けられ、
円形の外周面に長さ方向に沿って螺旋状に、かつ、外周面の５５〜７０％の領域に形成された筋状のＺｎ拡散層が設けられ、
外周面の全体の平均Ｚｎ濃度が３質量％以上１２質量％以下であり、
外周面の周方向に沿う一部位の最大Ｚｎ濃度が１５％以下であり、
０．３％Ｚｎ濃度の平均拡散深さが、８０μｍ以上２８５μｍ以下である、伝熱管。

【請求項2】

螺旋状に形成された前記Ｚｎ拡散層のリード角が、８°以上、２６．１°以下である、請求項１に記載の伝熱管。

【請求項3】

前記最大Ｚｎ濃度が１０〜１５％であり、前記平均拡散深さが９０μｍ以上２４０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の伝熱管。

【請求項4】

αを内周長とし、
βを底肉厚とし、
θ１を螺旋状の前記フィンのリード角とし、
θ２を前記Ｚｎ拡散層のリード角をしたとき、以下の式を満たす、請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝熱管。

【数1】

【請求項5】

所定間隔に平行に並ぶ複数の放熱板の挿通孔に挿通して管径を拡張することで前記放熱板に結合される、請求項１〜４の何れか一項に記載の伝熱管。

【請求項6】

内部を複数の流路に区画する隔壁を有し、
複数の前記流路のうち少なくとも一つの流路が、長さ方向に沿って螺旋状に延びる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の伝熱管。

【請求項7】

内周面に長さ方向に沿って直線的に延びる複数のフィンを有するアルミニウム製の素管の外周に、長さ方向に沿って直線的な筋状にＺｎ溶射を行うＺｎ溶射工程と、
前記素管に熱処理を行うことでＺｎを前記素管に拡散させてＺｎ拡散層を形成するＺｎ拡散工程と、
前記素管に捻りを付与して前記フィンおよび前記Ｚｎ拡散層を長さ方向に沿って螺旋状とする、捻り工程と、
捻りが付与された前記素管に熱処理を施すＯ材化工程と、を有し、
前記捻り工程は、
第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイスと、
前記第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイスと、
前記第１の引抜きダイスと前記第２の引抜きダイスの間において管材の管路を前記第１
の方向から前記第２の方向に反転させるとともに前記第１の引抜きダイスおよび前記第２
の引抜きダイスのうち何れか一方の周りを回転する公転フライヤと、を用いて、
内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が形成された前記素管を前記第１の引抜きダイスに
通過させ更に前記公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを
付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、
前記公転フライヤとともに回転する前記中間捻り管を前記第２の引抜きダイスに通過さ
せ縮径するとともに捻りを付与する第２の捻り引抜き工程と、を有する、
伝熱管の製造方法。

【請求項8】

内周面に長さ方向に沿って直線的に延びる複数のフィンを有するアルミニウム製の素管の外周に、長さ方向に沿って直線的な筋状にＺｎ溶射を行うＺｎ溶射工程と、
前記素管に捻りを付与して前記フィンおよびＺｎ溶射層を長さ方向に沿って螺旋状とする、捻り工程と、
捻りが付与された前記素管に熱処理を施すことで、Ｚｎを前記素管に拡散させてＺｎ拡散層を形成するとともに、前記素管をＯ材化する熱処理工程と、を有し、
前記捻り工程は、
第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイスと、
前記第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイスと、
前記第１の引抜きダイスと前記第２の引抜きダイスの間において管材の管路を前記第１
の方向から前記第２の方向に反転させるとともに前記第１の引抜きダイスおよび前記第２
の引抜きダイスのうち何れか一方の周りを回転する公転フライヤと、を用いて、
内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が形成された前記素管を前記第１の引抜きダイスに
通過させ更に前記公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを
付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、
前記公転フライヤとともに回転する前記中間捻り管を前記第２の引抜きダイスに通過さ
せ縮径するとともに捻りを付与する第２の捻り引抜き工程と、を有する、
伝熱管の製造方法。

【請求項9】

請求項１〜６の何れか一項に記載の伝熱管と、前記伝熱管に結合された前記放熱板と、を備える熱交換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアコン用の熱交換器に組み込まれる表層部にＺｎの犠牲陽極層を有する伝熱管と、熱交換器および伝熱管の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に空調機や冷凍機のフィンアンドチューブタイプ熱交換器には、等ピッチで並べられた放熱板の孔にヘアピン曲げした伝熱管を挿通し、拡管プラグで伝熱管を拡管することで、放熱板と伝熱管とを接合させる。そして、隣接するヘアピン管の管端に予め曲げ加工を施してあるＵベンド管を嵌合しろう付けすることにより組立製造される。

【0003】

従来、熱交換器の伝熱管には、銅合金からなるものが用いられてきたが、銅資源の枯渇や銅地金価格の高騰、リサイクル性の面から、軽量かつ安価でリサイクル性に優れるアルミニウム製の伝熱管が使用され始めている。

【0004】

熱交換器は、空気中に塩分を含む海岸などの地帯、あるいは空気中に腐食性のガスを含む工業地帯などの過酷な環境の下においても優れた耐食性が要求される。通常、アルミニウム合金は孔食型の腐食形態となることが知られている。上記環境下では腐食が促進され、伝熱管に早期に貫通孔が発生し、冷媒の漏れや耐圧強度が低下するなどの問題を生じ、熱交換器の機能が失われるおそれがある。そのため、アルミニウム合金を用いる場合は、管の外周面にＺｎ拡散層を形成した伝熱管が使用される。アルミニウム合金製の伝熱管表層部に内部より電位が卑な犠牲陽極層を付与し、拡散層におけるＺｎ の分布状態を制御することで伝熱管の耐食性を向上させることができる。例えば、外周面にＺｎ拡散層を付与し耐食性を向上させたアルミニウム製の伝熱管が特許文献１で提案されている。Ｚｎ拡散層は、一般的に伝熱管外周面のＺｎ溶射層に熱処理を行ない、Ｚｎを熱拡散させて形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−１１４１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

Ｚｎ溶射層は、伝熱管または伝熱管になる素管の外周面に溶射ガンでＺｎを溶射し形成される。その際、固定した溶射ガンの下を、伝熱管又は素管を長手方向に搬送し、その表面に溶射層がそれら管の長さ方向に沿って直線的な帯状に形成される。

【0007】

溶射ガンの配置は、伝熱管の周方向に沿って、２ガンで１８０°対角、３ガンで１２０°、４ガンで９０°と可能である。また、当然、溶射ガンの数が増えるとともに溶射被覆率は増加するものの設備費用が高くなる。本来、Ｚｎの溶射は溶射歩留が悪く、ガンの数が増えるとＺｎの使用量と溶射ロスが増加しコストアップになってしまう。そのため、少ない溶射ガンの数で使用されるケースが多く、２ガン、又は、３ガンが使用されるのが一般的である。２ガンでは円周方向に溶射層が２つ、３ガンでは溶射層が３つ形成され、溶射層と溶射層との間には未溶射層が存在する。溶射ガンを４つ使用すればほぼ円周方向の全周に溶射層を形成できるが、前述の理由で現実的では無く、どうしても外周面の一部にＺｎが溶射されない部分（未溶射部）が発生する。未溶射部にはＺｎが存在しないため、周辺に形成されるＺｎ拡散層で犠牲防食する必要があるが、未溶射部の範囲が広いと犠牲層の効果が及びにくくなる。また、伝熱管が熱交換器に組まれ使用される際、伝熱管が水平方向に配置される場合や傾斜して配置される場合は、雨水や結露水がたれて管の下側に溜りやすくなる。そのため、水が溜まりやすい下側長手方向にＺｎ未溶射部が平行に沿って位置する場合があり、その場合は耐食性が更に悪くなってしまうといった問題があった。更に、Ｚｎ溶射の場合、アークの安定性の問題から、溶射時に溶融化した飛沫が多く付着してしまう部位が形成されることもあり、その部位においては拡散後に表面のＺｎ濃度が増大し、溶射層でありながら逆に腐食が進んでしまう場合があった。

【0008】

本発明は、優れた耐食性を有する伝熱管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】

【0009】

本発明の一態様である伝熱管は、アルミニウム製の伝熱管であって、外径が４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、底肉厚が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下であり、内周面に長さ方向に沿って螺旋状に形成された複数のフィンが設けられ、円形の外周面に長さ方向に沿って螺旋状に、かつ、外周面の５５〜７０％の領域に形成された筋状のＺｎ拡散層が設けられ、外周面の全体の平均Ｚｎ濃度が３質量％以上１２質量％以下であり、外周面の周方向に沿う一部位の最大Ｚｎ濃度が１５％以下であり、０．３％Ｚｎ濃度の平均拡散深さが、８０μｍ以上２８５μｍ以下である構成を採用できる。

【0015】

また、上述の伝熱管において、螺旋状に形成された前記Ｚｎ拡散層のリード角が、８°以上、２６．１°以下である構成としても良い。
また、上述の伝熱管において、前記最大Ｚｎ濃度が１０〜１５％であり、前記平均拡散深さが９０μｍ以上２４０μｍ以下である構成としても良い。

【0016】

また、上述の伝熱管において、αを内周長とし、βを底肉厚とし、θ１を螺旋状の前記フィンのリード角とし、θ２を前記Ｚｎ拡散層のリード角をしたとき、以下の式を満たす構成としてもよい。

【0017】

【数1】

【0018】

また、上述の伝熱管において、所定間隔に平行に並ぶ複数の放熱板の挿通孔に挿通して管径を拡張することで前記放熱板と結合する構成としてもよい。

【0019】

また、上述の伝熱管において、内部を複数の流路に区画する隔壁を有し、前記隔壁が、長さ方向に沿って螺旋状に延びる構成としてもよい。

【0020】

本発明の一態様である伝熱管の製造方法は、内周面に長さ方向に沿って直線的に延びる複数のフィンを有するアルミニウム製の素管の外周に、長さ方向に沿って直線的な筋状にＺｎ溶射を行うＺｎ溶射工程と、前記素管に熱処理を行うことでＺｎを前記素管に拡散させてＺｎ拡散層を形成するＺｎ拡散工程と、前記素管に捻りを付与して前記フィンおよび前記Ｚｎ拡散層を長さ方向に沿って螺旋状とする、捻り工程と、捻りが付与された前記素管に熱処理を施すＯ材化工程とを有し、
前記捻り工程は、第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイスと、前記第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイスと、前記第１の引抜きダイスと前記第２の引抜きダイスの間において管材の管路を前記第１の方向から前記第２の方向に反転させるとともに前記第１の引抜きダイスおよび前記第２の引抜きダイスのうち何れか一方の周りを回転する公転フライヤと、を用いて、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が形成された前記素管を前記第１の引抜きダイスに通過させ更に前記公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、前記公転フライヤとともに回転する前記中間捻り管を前記第２の引抜きダイスに通過させ縮径するとともに捻りを付与する第２の捻り引抜き工程と、を有する。

【0021】

本発明の一態様である伝熱管の製造方法は、内周面に長さ方向に沿って直線的に延びる複数のフィンを有するアルミニウム製の素管の外周に、長さ方向に沿って直線的な筋状にＺｎ溶射を行うＺｎ溶射工程と、前記素管に捻りを付与して前記フィンおよびＺｎ溶射層を長さ方向に沿って螺旋状とする、捻り工程と、捻りが付与された前記素管に熱処理を施すことで、Ｚｎを前記素管に拡散させてＺｎ拡散層を形成するとともに、前記素管をＯ材化する熱処理工程と、を有し、
前記捻り工程は、第１の方向を引抜き方向とする第１の引抜きダイスと、前記第１の方向と反対の第２の方向を引抜き方向とする第２の引抜きダイスと、前記第１の引抜きダイスと前記第２の引抜きダイスの間において管材の管路を前記第１の方向から前記第２の方向に反転させるとともに前記第１の引抜きダイスおよび前記第２の引抜きダイスのうち何れか一方の周りを回転する公転フライヤと、を用いて、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝が形成された前記素管を前記第１の引抜きダイスに通過させ更に前記公転フライヤに巻き掛け公転回転させることで縮径するとともに捻りを付与し中間捻り管を形成する第１の捻り引抜き工程と、前記公転フライヤとともに回転する前記中間捻り管を前記第２の引抜きダイスに通過させ縮径するとともに捻りを付与する第２の捻り引抜き工程と、を有する。

【0023】

本発明の一態様である熱交換器は、上述の伝熱管と、前記伝熱管に結合された放熱板と、を備える。

【発明の効果】

【0024】

本願発明の伝熱管によれば、優れた耐食性を有しているため、海岸などの空気中に塩分を含む過酷な環境下でも、長期間使用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】第１実施形態の熱交換器の正面図である。

【図2】第１実施形態の熱交換器の部分斜視図である。

【図3】第１実施形態の熱交換器の製造工程である伝熱管の拡管工程を示す図である。

【図4】第１実施形態の伝熱管の横断面図である。

【図5】第１実施形態の伝熱管の縦断面図である。

【図6】第１実施形態の伝熱管の側面図である。

【図7】第１実施形態の製造方法における素管（直線溝付管）の縦断面図である。

【図8】第１実施形態の製造方法におけるＺｎ溶射工程を示す概略図である。

【図9】第１実施形態の製造方法において捻り工程を行う製造装置を示す正面図である。

【図10】図９における矢印Ｘ方向から見た浮き枠の平面図である。

【図11】第２実施形態の伝熱管の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。

【0027】

＜第１実施形態＞
［熱交換器］
図１および図２は、実施形態の熱交換器８０の概略図である。
熱交換器８０は、冷媒を通過させるチューブとして伝熱管８１を蛇行させて設け、この伝熱管８１の周囲に複数のアルミニウム製の放熱板８２を平行に配設した構造である。伝熱管８１は、平行に配設した放熱板８２を貫通するように設けた複数の挿通孔を通過するように設けられている。

【0028】

熱交換器８０において伝熱管８１は、放熱板８２を直線状に貫通する複数のＵ字状の主管８１Ａと、隣接する主管８１Ａの隣り合う端部開口同士をＵ字形のエルボ管８１Ｂで接続してなる。また、放熱板８２を貫通している伝熱管８１の一方の端部側に冷媒の入口部８７ａが形成され、伝熱管８１の他方の端部側に冷媒の出口部８７ｂが形成されることで熱交換器８０が構成されている。

【0029】

図３は、伝熱管８１の拡管工程を示す図である。
以下、本明細書において、拡管前の伝熱管を単に伝熱管１０と呼び拡管後の伝熱管を拡張管８１と呼び、その用語を使い分けるものとする。
図３に示す拡管工程は、所定間隔に平行に並設する複数の放熱板８２に形成された挿通孔８２ａに伝熱管１０を通した状態で、伝熱管１０に拡管プラグ９０を挿入して拡管し伝熱管１０の外周を放熱板８２の挿通孔８２ａのフィン３の頂面に密着させて熱交換器を製造する方法である。

【0030】

拡管プラグ９０は、軸部９２とその先端側に一体形成されたヘッド部９３とからなる。ヘッド部９３は、砲弾形状をなして軸部９２より径が大きくなるように膨出形成されている。ヘッド部９３の最大直径は伝熱管１０のフィン３の頂点を結ぶ円の直径より大きく形成されている。

【0031】

拡管プラグ９０を用いた拡管工程は、以下の手順で行われる。
まず、アルミニウム製の放熱板８２を複数重ねて放熱板集合体８６を構成する。それぞれの放熱板８２には、互いに重ねられた時に一直線上に並ぶように挿通孔８２ａが形成されている。

【0032】

また、予め伝熱管１０をＵ字状に曲げてヘアピンパイプを構成しておく。これにより伝熱管１０の開口部１０ｃは、一側にそろえられ他側にＵ字部１０ｄが形成される。このヘアピンパイプ（伝熱管１０）を必要本数だけ放熱板集合体１６の挿通孔８２ａに挿通する。各伝熱管１０の開口部１０ｃは放熱板集合体８６の一側に揃えておく。

【0033】

この状態において各伝熱管１０の開口部１０ｃから拡管プラグ９０を強制的に押し込む。これによって、開口部１０ｃから順にヘッド部９３の外周面に沿って伝熱管１０の拡管が行われる。拡管プラグ９０のヘッド部９３は、伝熱管１０のＵ字部１０ｄ近傍に到達するまでヘッド部９３を強制的に押込まれる。これにより、拡管プラグ９０のヘッド部９３が伝熱管１０を径方向外側に押し広げ塑性変形させ拡張管８１が形成される。拡張管８１は、放熱板８２の挿通孔８２ａを押し広げて結合する。最後に、拡管プラグ９０を拡張管８１から引き抜くことで拡管工程が完了する。

【0034】

［伝熱管］
次に上述の熱交換器８０の製造に用いられる拡管前の伝熱管１０について具体的に説明する。
図４は第１実施形態の伝熱管１０の横断面図であり、図５は縦断面図である。また、図６は、伝熱管１０の側面図である。

【0035】

伝熱管１０は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いることができる。伝熱管１０にアルミニウム合金を用いる場合は、そのアルミニウム合金に特に制限はなく、ＪＩＳで規定される１０５０、１１００、１２００等の純アルミニウム系、あるいは、これらにＭｎを添加した３００３に代表される３０００系のアルミニウム合金等を適用できる。また、これら以外にＪＩＳに規定されている５０００系〜７０００系のアルミニウム合金のいずれかを用いて伝熱管１０を構成しても良い。なお、本明細書において「アルミニウム」とは、アルミニウム合金および純アルミニウムからなるものを包含する概念とする。

【0036】

図４に示すように、伝熱管１０は、横断面の外形状が円形の管材である。伝熱管１０の外周面１０ａには、Ｚｎ濃度が比較的高い一対の高Ｚｎ領域７と、Ｚｎ濃度が比較的低い一対の低Ｚｎ領域８と、が設けられている。外周面１０ａにおいて高Ｚｎ領域７と低Ｚｎ領域８とは、周方向に沿って交互に設けられている。
また、図６に示すように、外周面１０ａにおいて、高Ｚｎ領域７は、長手方向に沿って螺旋状に設けられている。高Ｚｎ領域７において、Ｚｎは伝熱管１０の外周面１０ａから径方向内側に向かって拡散してＺｎ拡散層６を形成する。上述したように高Ｚｎ領域７は、長さ方向に螺旋状に、周方向に間隔をあけて筋状に形成されている。したがって、Ｚｎ拡散層６も同様に、外周面１０ａの長手方向に沿って螺旋を描きながら筋状に形成されている。

【0037】

Ｚｎ拡散層を形成するには、伝熱管または伝熱管の基となる素管の表面にＺｎ溶射によりＺｎを溶着させた後に拡散熱処理を行なうのが好ましい。しかし、伝熱管では溶射法では伝熱管の外周面の一部にＺｎが付着しない未溶射部が発生する。特にエアコン用の伝熱管として最適な外径（直径）が４ｍｍ以上１５ｍｍ以下の伝熱管においてこのＺｎが存在しない部位の耐食性をいかに確保するかが重要となる。そこで、伝熱管１０の外周面１０ａのＺｎ被覆率や濃度、拡散深さなどを最適化することを検討した。その結果、外径が４ｍｍ以上１５ｍｍ以下の伝熱管１０において外周面１０ａのＺｎ被覆率が５０％以上かつ外周面１０ａの平均Ｚｎ濃度が３．０質量％以上１２．０質量％以下で、更に外周面１０ａからの０．３％Ｚｎ濃度のＺｎ拡散層６の深さが８０μｍ以上２８５μｍ以下の範囲とし、更に、円周方向に２つ以上の帯状に分布するＺｎ拡散層６のリード角が８°以上と螺旋状化していれば十分な耐孔食性が確保できることを見出した。
すなわち、本実施形態の伝熱管１０は、長さ方向に沿って螺旋状に形成された筋状のＺｎ拡散層６が設けられている。伝熱管１０は、外周面１０ａの５０％以上の領域にＺｎ拡散層６が設けられている。伝熱管１０は、外周面１０ａの全体の平均Ｚｎ濃度が３質量％以上１２質量％以下である。伝熱管１０は、外周面１０ａの周方向に沿う一部位の最大Ｚｎ濃度が１５％以下である。伝熱管１０は、０．３％Ｚｎ濃度の平均拡散深さが、８０μｍ以上２８５μｍ以下である。伝熱管１０は、螺旋状に形成されたＺｎ拡散層６のリード角が、８°以上である。さらに、伝熱管１０は、外径が４ｍｍ以上１５ｍｍ以下であり、底肉厚が０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。

【0038】

図４および図５に示すように、伝熱管１０の内周面１０ｂには、長さ方向に沿って螺旋状に形成された複数のフィン（螺旋フィン）３が設けられている。また、フィン３の間には、螺旋溝４が形成されている。本実施形態において、フィン３は、例えば３０個〜６０個設けられている。フィン３の高さ（すなわち半径方向の寸法）は、０．１ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。また、伝熱管１０の底肉厚ｄ（すなわち、螺旋溝４の底部に対応する伝熱管１０の厚さ）は、０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。フィン３の頂角（フィン３の側面同士のなす角）は、１０°以上３０°以下である。

【0039】

後段において説明するように、本実施形態の伝熱管１０は、直線状に形成したフィン３とＺｎ拡散層６とを備える素管１０Ｂ（図７参照）に捻り加工を付与することにより形成されている。したがって、螺旋状のＺｎ拡散層６およびフィン３の螺旋ピッチは、一致する。また、図５に示すように、フィン３はリード角θ１の螺旋状に形成されている。一方で、図６に示すように、Ｚｎ拡散層６は、リード角θ２の螺旋状に形成されている。αを内周長とし、βを底肉厚としたとき、フィン３のリード角θ１とＺｎ拡散層６のリード角θ２は、以下の関係を満たす。

【0040】

【数2】

【0041】

上述したように、Ｚｎ拡散層６のリード角θ２は、８°以上である。Ｚｎ拡散層６のリード角θ２を８°未満とすると、伝熱管１０の外周面１０ａの長さ方向において、互いに隣り合うＺｎ拡散層６同士の距離が大きくなり、十分な耐食性を得ることができない場合がある。本実施形態によれば、Ｚｎ拡散層６のリード角θ２を８°以上とすることで、長さ方向に並ぶＺｎ拡散層６同士を十分に近接させて高い耐食性を有する伝熱管１０を提供できる。
なお、Ｚｎ拡散層６のリード角θ２は、筋状に延びるＺｎ拡散層６の幅方向の平均的な中心線Ｌ６のリード角θ２として把握される。

【0042】

高Ｚｎ領域７およびその径方向内側に形成されるＺｎ拡散層６は、後段に説明するように伝熱管１０の表面にＺｎを溶射し、さらに熱処理によりＺｎを拡散させることで形成される。Ｚｎ拡散層６の孔食電位は、Ｚｎが拡散していない伝熱管１０の内周面１０ｂ、並びに外周面１０ａにおいてＺｎ拡散層６が形成されない領域より卑となる。したがって、Ｚｎが拡散した部分（Ｚｎ拡散層６）は管材に対して犠牲陽極層として働き、孔食が生じることを防ぎ管材全体の寿命を長くする。

【0043】

次に、Ｚｎ拡散層６の各構成についてより詳細に説明する。
（ｉ）Ｚｎ被覆率
伝熱管１０は、外周面１０ａの５０％以上の領域にＺｎ拡散層６が設けられている。すなわち、Ｚｎ拡散層６の被覆率は、５０％以上である。
上述したように伝熱管１０のＺｎ拡散層６は、犠牲材として作用し、Ｚｎ未溶射部の防食や伝熱管１０の内部への孔食の進行を抑制する。外周面１０ａのＺｎ被覆率が５０％を下回る場合は伝熱管を防食することが困難となり、深い孔食が発生する。被覆率５０％の見極めは、Ｚｎ拡散層６を有した伝熱管を１０％硝酸水溶液に１０Ｓ浸漬させ、取出し洗浄した後に、拡散部の円周方向長さを計測し求めることができる。拡散部は硝酸水溶液との反応で黒色に変色し、目視による見極めが容易である。

【0044】

（ｉｉ）最大Ｚｎ濃度および平均Ｚｎ濃度
伝熱管１０の外周面１０ａの平均Ｚｎ濃度は、３．０質量％以上１２．０質量％以下とする。平均Ｚｎ濃度が３．０質量％未満では防食効果が小さく、伝熱管１０に短期間で貫通孔が発生するおそれがある。一方、平均Ｚｎ濃度が１２．０質量％を超えると腐食速度が増大し、伝熱管の肉厚低下が問題となる。ここで、Ｚｎ濃度が高い部位は上記のように腐食速度が増大する。したがって、周方向における最大Ｚｎ濃度をなるべく低くし、最大Ｚｎ濃度を１５．０％以下にすることが腐食速度の増大を防止する上で好ましい。
なお、低Ｚｎ領域８における最大表面Ｚｎ濃度は、３．０質量％未満であり０％であることが最も好ましい。すなわち、本明細書において、伝熱管１０の外周面１０ａのうち、Ｚｎ濃度が３．０質量％以上の領域を高Ｚｎ領域７と呼び、３．０質量％未満の領域を低Ｚｎ領域８と呼ぶ。

【0045】

外周側表面最大Ｚｎ濃度および平均Ｚｎ濃度は、以下のようにして求めることができる。
先ずは、ニッパで適当な長さの伝熱管の長手方向にカットし、カット面から材料を開いて展開し、プレスで水平に潰して板状にする。その後に、押出方向に垂直な断面が計測面になるように板状のサンプルをたてて樹脂埋めし、エメリー♯１０００までで研磨した後に、バフ研磨で仕上げる。Ｚｎ濃度の測定はＥＰＭＡ（Electron Probe Microanalyzer）分析機を用い、先ほどの計測面について等間隔に７２等分し、それぞれの伝熱管外周側の表層から内周側にむけて線分析し、５μｍピッチで７０点のＡｌ強度とＺｎ濃度を計測する。線分析は電流５０ｎＡ、加速電圧２０ｋＶ、測定時間５０ｍｓｅｃで行う。
得られた各測定位置のデータから、Ａｌ強度が１０００を超えた箇所を伝熱管表層部とし、最大Ｚｎ濃度とする。また、それらの円周方向７２点の平均値を平均Ｚｎ濃度とする。

【0046】

（ｉｉｉ）０．３％Ｚｎ濃度拡散深さ
Ｚｎ拡散処理を実施することで、Ｚｎが存在しない部位の面積率を低下させ、表面Ｚｎ濃度の均一化を図るとともに、表面Ｚｎ濃度低下により腐食速度も低減して、長期間耐食性を確保する効果が得られる。

【0047】

Ｚｎ拡散層６は、外周面１０ａから径方向内側に向かってＺｎがアルミニウムに拡散する層である。Ｚｎ拡散層６においてＺｎの濃度は、外周面１０ａ側から深部に向かうに従い徐々に低下する。Ｚｎ拡散層６の０．３％Ｚｎ拡散深さは、８０μｍ以上２８５μｍ以下とすることが好ましい。すなわち、０．３％以上Ｚｎが拡散してる領域は、外周面１０ａから深さ８０μｍ以上２８５μｍ以下の領域とすることが好ましい。０．３％Ｚｎ拡散深さが８０μｍ以上２８５μｍ以下とすることで、腐食速度を十分に低下させることができる。

【0048】

表層からの０．３％Ｚｎ拡散深さの計測は以下の方法で行なう。
平均Ｚｎ濃度の計測と同様に分析を実施した後、得られた各測定位置のデータから、Ａｌ強度が１０００を超えた箇所を伝熱管表層部とし、表層部から内周側深さ方向にＺｎ濃度を計測する。そして、０．３％Ｚｎ濃度の位置の深さを円周方向に調べ平均化した。伝熱管表面からの０．３％Ｚｎ濃度の拡散層の深さが８０μｍ未満だと、早期に拡散層が消耗してしまい、伝熱管を長期に防食することができない。一方、Ｚｎ拡散層６の深さが２８５μｍを超えると、Ｚｎ拡散層６を除く伝熱管母材に対して電位が卑なＺｎ拡散層６が、母材よりも優先的に腐食してしまう。そのため、伝熱管の肉厚が減少し、伝熱管の強度低下が問題となる。したがって、本発明における伝熱管表面からの０．３％Ｚｎ濃度の拡散層の深さは、８０μｍ以上２８５μｍ以下とする。

【0049】

本実施形態の伝熱管１０は、Ｚｎ拡散層６が螺旋状に形成されている。一般的に、また、伝熱管が熱交換器に組まれ使用される際、伝熱管が水平方向に配置される場合や傾斜して配置される場合は、雨水や結露水がたれて管の下側に溜りやすくなる。本実施形態によれば、伝熱管１０の外周面１０ａにおいて、Ｚｎ拡散層６が、長手方向に沿って一定間隔で断続的に配置される。したがって、雨水や結露水が、外周面１０ａの周方向の一部位に集中して溜る場合であっても、十分な耐食性を得ることができる。

【0050】

また、本実施形態によれば、拡管後の拡張管８１により結合された放熱板８２同士が密着するアベック現象や放熱板８２同士の間の間隙が不均一となる乱れ現象を抑制することが可能となる。伝熱管１０を構成するアルミニウム材料は、Ｚｎ拡散層６においてＺｎが拡散することで、引張強さが１０〜２０ＭＰａ程度高くなる。このため拡管工程において、Ｚｎ拡散層６が形成された部分が、他の部分と比較して変形し難くなる。本実施形態によれば、Ｚｎ拡散層６が設けられていることで拡管工程を行った際に変形し難い部分が螺旋状に形成される。これにより、拡管工程を行うことでＺｎ拡散層６が一方向に偏って変形することを抑制できる。本実施形態によれば、拡管後の拡張管８１により結合された放熱板８２同士が密着するアベック現象や放熱板８２同士の間の間隙が不均一となる乱れ現象を抑制することが可能となる。

【0051】

本実施形態によれば、伝熱管１０の内周面１０ｂに長さ方向に沿って螺旋状に形成された複数のフィン３が設けられている。内周面１０ｂに螺旋状のフィン３を形成することにより、伝熱管１０とその内部を流れる冷媒液との熱交換効率を高めることができる。螺旋状のフィン３を備えた伝熱管１０は、押出加工により長さ方向に直線状に延びるフィンを形成した素管１０Ｂに捻りを付与することで形成できる。また、捻りを付与する工程の前に、長さ方向に直線的な筋状に延びるＺｎ溶射を行うことで、捻りを付与した後に、螺旋状のＺｎ拡散層６を容易に形成することができる。

【0052】

［製造方法］
以下、本願発明に係る伝熱管１０の製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。伝熱管１０の製造方法は、押出成形工程と、Ｚｎ溶射工程と、Ｚｎ拡散工程と、捻り工程と、Ｏ材化工程と、を含む。なお、Ｚｎ拡散工程とＯ材化工程は、一度の熱処理工程において同時に行ってもよい。
以下、各工程の詳細を説明する。

【0053】

＜押出成形工程＞
まず、押出成形工程について説明する。
図７は、押出成形工程により成形された素管（直線溝付管）１０Ｂの縦断面図である。素管１０Ｂは、アルミニウム合金ビレットを半連続鋳造法によって作製し、熱間押出を行なうことで製造される。押出性の向上のためにビレットの均質化処理を行うことが好ましいが、実施可否を問わず、耐食性は良好な結果が得られる。なお、熱間押出前にビレットを加熱する工程は均質化処理を兼ねているとみなすことができる。押出される素管の内面には直溝を有している。図７に示すように、内面に長さ方向に沿う複数の直線溝４Ｂが周方向に間隔をおいて形成された素管１０Ｂを製造（直線溝付管押出工程）する。

【0054】

＜Ｚｎ溶射工程＞
次に、Ｚｎ溶射工程について説明する。伝熱管の外表面へＺｎ層を形成するには、Ｚｎ溶射を採用できる。Ｚｎ溶射の工程は、素管１０Ｂを押出成型した際の加工熱を利用し、押出成型直後の高温の素管１０Ｂに対してＺｎを溶射して表面に固着させることが好ましい。Ｚｎの溶射後に、素管はコイル状に巻き取られる。

【0055】

図８は、Ｚｎ溶射工程を示す概略図である。図８に示すように、Ｚｎ溶射工程では、素管１０Ｂをその長手方向に送りながら、素管１０Ｂを径方向両側から挟むように配置された二つのガンＧＮを用いて、Ｚｎを溶射する。これにより、素管１０Ｂの外周面には、長さ方向に沿って直線的な筋状にＺｎ溶射が行われる。Ｚｎ溶射工程において、Ｚｎの溶射が行われた素管１０Ｂの表面（ガンＧＮと対向する表面）が伝熱管１０の高Ｚｎ領域７となる。また、Ｚｎ溶射が行われなかった素管１０Ｂの表面が伝熱管１０の低Ｚｎ領域８となる。すなわち、素管１０Ｂの外周面において、Ｚｎの溶射方向と接線が略平行となる部位には、Ｚｎ付着量が少なくなり、未溶射層が形成される。この部位にもＺｎを付着させるためには、Ｚｎの溶射方向を左右方向とすればよいが、前述のようにＺｎの使用量および溶射ロスが増大し、さらなるコストアップの原因となる。したがって、少ないＺｎ溶射量でも最大限の効果が得られるＺｎ分布状態に制御することが望ましい。なお、Ｚｎ溶射法としては、一般的な線爆溶射法が適しているが、火炎溶射法、プラズマ溶射法、アーク溶射法なども適用できる。

【0056】

＜Ｚｎ拡散工程＞
次に、Ｚｎ拡散工程について説明する。
Ｚｎ拡散工程は、素管１０Ｂの外周面にＺｎ溶射工程により溶射されたＺｎを素管１０Ｂの厚さ方向に拡散させる熱処理工程である。Ｚｎ拡散層の深さは加熱温度と保持時間によって変化する。生産性およびロット間の温度のバラツキ等を考慮し、最適な条件を設定することが必要となる。Ｚｎ拡散処理の加熱温度は３５０℃以上５５０℃以下の範囲が望ましい。３５０℃未満ではＺｎの拡散が十分に行われず、５５０℃を超えるとＺｎ付着量が多い部位が局部溶融し、拡散深さの制御が困難となるからである。保持時間は目標とする拡散層の深さによって変化させるが、上記加熱温度で８０〜２８５μｍのＺｎ拡散層の深さを得るには、０．５〜１２時間保持する。Ｚｎ拡散処理の際の昇温は、伝熱管本体の均熱がある程度得られるように、２００℃／ｈｒ以下の速度で行うことが好ましい。また、Ｚｎ拡散処理後の冷却は、粒腐食抑制のため加熱温度から３００℃までは、５０℃／ｈｒ以上でできるだけ速やかに行なうことが好ましい。なお、Ｚｎ拡散処理は捻り加工の後に行っても良い。

【0057】

＜捻り工程＞
次に、捻り工程について説明する。
捻り工程は、引抜きを行いながら上述の素管１０Ｂに捻りを付与することで、Ｚｎ拡散層６、フィン３Ｂおよび直線溝４Ｂを螺旋状とする工程である。

【0058】

なお、本明細書において、捻りを付与する前の管材（すなわち上述の素管１０Ｂ）を「直線溝付管」と呼ぶ。また、捻りを付与した後の管材（すなわち上述の伝熱管１０）を「内面螺旋溝付管」と呼ぶ。また、直線溝付管から内面螺旋溝付管に至る過程において、内面螺旋溝付管と比較して半分程度の捻りが付与された中間形成品を「中間捻り管」と呼ぶ。更に、本明細書の「管材」とは、直線溝付管、中間捻り管および内面螺旋溝付管の上位概念であり、製造工程の段階を問わず、加工対象となる管を意味する。
本明細書において、「前段」および「後段」とは、管材の加工順序に沿った前後関係（すなわち、上流および下流）を意味し、装置内の各部位の配置を意味するものではない。
管材は内面螺旋溝付管の製造装置において、前段（上流）側から後段（下流）側に搬送される。前段に配置される部位は、必ずしも前方に配置されるとは限らず、後段に配置される部位は、必ずしも後方に配置されるとは限らない。

【0059】

＜捻り工程を行う製造装置＞
図９は、直線溝付管（素管）１０Ｂに２回の捻りを付与して内面螺旋溝付管（伝熱管）１０を製造する製造装置Ｍを示す正面図である。まず、製造装置Ｍについて説明した後に、製造装置Ｍを用いた捻り工程について説明する。

【0060】

製造装置Ｍは、公転機構３０と、浮き枠３４と、巻き出しボビン（第１のボビン）１１と、第１のガイドキャプスタン１８と、第１の引抜きダイス１と、第１の公転キャプスタン２１と、公転フライヤ２３と、第２の公転キャプスタン２２と、第２の引抜きダイス２と、第２のガイドキャプスタン６１と、巻き取りボビン（第２のボビン）７１と、を備える。
以下、各部の詳細について詳細に説明する。

【0061】

（公転機構）
公転機構３０は、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂを含む回転シャフト３５と、駆動部３９と、前方スタンド３７Ａと、後方スタンド３７Ｂと、を有している。
公転機構３０は、回転シャフト３５並びに、回転シャフト３５に固定された第１の公転キャプスタン２１、第２の公転キャプスタン２２および公転フライヤ２３を回転させる。
また、公転機構３０は、回転シャフト３５と同軸上に位置し回転シャフト３５に支持される浮き枠３４の静止状態を維持する。これにより、浮き枠３４に支持された巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス１の静止状態を維持する。

【0062】

前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂは、ともに内部が中空の円筒形状を有する。前方シャフト３５Ａと後方シャフト３５Ｂは、ともに公転回転中心軸Ｃ（第１引抜ダイスのパスライン）を中心軸とする同軸上に配置されている。前方シャフト３５Ａは、前方スタンド３７Ａに軸受３６を介し回転自在に支持され、前方スタンド３７Ａから後方（後方スタンド３７Ｂ側）に向かって延びている。同様に、後方シャフト３５Ｂは、後方スタンド３７Ｂに軸受を介し回転自在に支持され、後方スタンド３７Ｂから前方（前方スタンド３７Ａ側）に向かって延びている。前方シャフト３５Ａと後方シャフト３５Ｂとの間には、浮き枠３４が架け渡されている。

【0063】

駆動部３９は、駆動モータ３９ｃと直動シャフト３９ｆとベルト３９ａ、３９ｄ、プーリ３９ｂ、３９ｅとを有している。駆動部３９は、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂを回転させる。
駆動モータ３９ｃは、直動シャフト３９ｆを回転させる。直動シャフト３９ｆは、前方スタンド３７Ａおよび後方スタンド３７Ｂの下部において前後方向に延びている。
前方シャフト３５Ａの前方の端部３５Ａｂは、前方スタンド３７Ａを貫通した先端にプーリ３９ｂが取り付けられている。プーリ３９ｂは、ベルト３９ａを介し直動シャフト３９ｆと連動する。同様に、後方シャフト３５Ｂの後方の端部３５Ｂｂは、後方スタンド３７Ｂを貫通した先端にプーリ３９ｅが取り付けられ、ベルト３９ｄを介し直動シャフト３９ｆと連動する。これにより、前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂは、公転回転中心軸Ｃを中心に同期回転する。

【0064】

回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂ）には、第１の公転キャプスタン２１、第２の公転キャプスタン２２および公転フライヤ２３が固定されている。回転シャフト３５が回転することで、回転シャフト３５に固定されたこれらの部材は、公転回転中心軸Ｃを中心に公転回転する。

【0065】

（浮き枠）
浮き枠３４は、回転シャフト３５の前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂの互いに向かい合う端部３５Ａａ、３５Ｂａに軸受３４ａを介し支持されている。また、浮き枠３４は、巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス１を支持する。

【0066】

図１０は、図９における矢印Ｘ方向から見た浮き枠３４の平面図である。図９、図１０に示すように、浮き枠３４は、上下に開口する箱形状を有する。浮き枠３４は、前後に対向する前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃと、左右に対向するとともに前後方向に延びる一対の支持壁３４ｄと、を有する。

【0067】

前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃには貫通孔が設けられ、それぞれ前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂの端部３５Ａａ、３５Ｂａが挿入されている。端部３５Ａａ、３５Ｂａと前方壁３４ｂおよび後方壁３４ｃの貫通孔との間には、軸受３４ａが介在する。これにより、浮き枠３４には、回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａおよび後方シャフト３５Ｂ）の回転が伝達され難い。浮き枠３４は、回転シャフト３５が回転状態にあっても地面Ｇに対する静止状態を保つ。なお、公転回転中心軸Ｃに対し浮き枠３４の重心を偏らせる錘を設けて浮き枠３４の静止状態を安定させてもよい。

【0068】

図１０に示すように、一対の支持壁３４ｄは、巻き出しボビン１１、第１のガイドキャプスタン１８および第１の引抜きダイス１を左右方向（図１０紙面中の上下方向）両側に配置されている。一対の支持壁３４ｄは、巻き出しボビン１１を保持するボビン支持シャフト１２および第１のガイドキャプスタン１８の回転軸Ｊ１８を回転可能に支持する。また、支持壁３４ｄは、図示略のダイス支持体を介し第１の引抜きダイス１を支持する。

【0069】

（巻き出しボビン）
巻き出しボビン１１には、直線溝４Ｂが形成された直線溝付管１０Ｂ（図７参照）が巻き付けられている。巻き出しボビン１１は、直線溝付管１０Ｂを巻き出して後段に供給する。
巻き出しボビン１１は、ボビン支持シャフト１２に着脱可能に取り付けられている。

【0070】

図１０に示すように、ボビン支持シャフト１２は、回転シャフト３５と直交する方向に延びている。また、ボビン支持シャフト１２は、浮き枠３４に自転回転可能に支持されている。なお、ここで自転回転とは、ボビン支持シャフト１２自身の中心軸を中心として回転することを意味する。ボビン支持シャフト１２は、巻き出しボビン１１を保持し、巻き出しボビン１１の供給方向に自転回転することで、巻き出しボビン１１の管材５の繰り出しを補助する。

【0071】

巻き出しボビン１１は、巻き付けられた直線溝付管１０Ｂを全て供給した際に取り外され、他の巻き出しボビンに交換される。取り外された空の巻き出しボビン１１は、直線溝付管１０Ｂを形成する押出装置に取り付けられ、再び直線溝付管１０Ｂが巻き付けられる。巻き出しボビン１１は、浮き枠３４に支持され公転回転しない。したがって、巻き出しボビン１１に直線溝付管１０Ｂが乱巻されていても支障なく供給を行うことができ、巻き直しを行うことなく使用できる。また、巻き出しボビン１１の重量により製造装置Ｍにおいて管材５に捻りを付与するための公転回転の回転数は制限されない。したがって、巻き出しボビン１１に長尺の管材５が巻き付けることができる。これにより、長尺の管材５に対して、捻りを付与することができ、製造効率を高めることができる。

【0072】

ボビン支持シャフト１２には、ブレーキ部１５が設けられている。ブレーキ部１５は、浮き枠３４に対するボビン支持シャフト１２の自転回転に制動力を与える。すなわち、ブレーキ部１５は、巻き出しボビン１１の巻き出し方向の回転を規制する。ブレーキ部１５による制動力により、巻き出し方向に搬送される管材５には、後方張力が付加される。ブレーキ部１５としては、例えば、制動力としてのトルク調節が可能なパウダーブレーキ又はバンドブレーキを採用できる。

【0073】

（第１のガイドキャプスタン）
第１のガイドキャプスタン１８は、円盤形状を有している。第１のガイドキャプスタン１８には、巻き出しボビン１１から繰り出された管材５が１周巻き掛けられる。第１のガイドキャプスタン１８の外周の接線方向は、公転回転中心軸Ｃと一致する。第１のガイドキャプスタン１８は、管材５を第１の方向Ｄ１に沿って公転回転中心軸Ｃ上に誘導する。
第１のガイドキャプスタン１８は、自転回転自在に浮き枠３４に支持されている。また第１のガイドキャプスタン１８の外周には、自転回転自在のガイドローラ１８ｂが並んで配置されている。本実施形態の第１のガイドキャプスタン１８は、自身が自転回転するとともにガイドローラ１８ｂが転動するが、何れか一方が回転すれば、管材５をスムーズに搬送できる。なお、図１０において、ガイドローラ１８ｂの図示は省略されている。

【0074】

図１０に示すように、第１のガイドキャプスタン１８と巻き出しボビン１１との間には、管路誘導部１８ａが設けられている。管路誘導部１８ａは、例えば管材５を囲むように配置された複数のガイドローラである。管路誘導部１８ａは、巻き出しボビン１１から供給される管材５を第１のガイドキャプスタン１８に誘導する。

【0075】

なお、第１のガイドキャプスタン１８に代えて、巻き出しボビン１１と第１の引抜きダイス１との間にトラバース機能を有する誘導管を設けてもよい。誘導管を設ける場合には、巻き出しボビン１１と第１の引抜きダイス１との距離を短くすることができ、工場内のスペースを有効活用できる。

【0076】

（第１の引抜きダイス）
第１の引抜きダイス１は、管材５（直線溝付管１０Ｂ）を縮径する。第１の引抜きダイス１は、浮き枠３４に固定されている。第１の引抜きダイス１は、第１の方向Ｄ１を引抜き方向とする。第１の引抜きダイス１の中心は、回転シャフト３５の公転回転中心軸Ｃと一致する。また、第１の方向Ｄ１は、公転回転中心軸Ｃと平行である。
第１の引抜きダイス１には、浮き枠３４に固定された潤滑油供給装置９Ａにより潤滑油が供給される。これにより第１の引抜きダイス１における引抜力を軽減できる。
第１の引抜きダイス１を通過した管材５は、浮き枠３４の前方壁３４ｂに設けられた貫通孔を介して、前方シャフト３５Ａの内部に導入される。

【0077】

（第１の公転キャプスタン）
第１の公転キャプスタン２１は、円盤形状を有している。第１の公転キャプスタン２１は、中空の前方シャフト３５Ａの内外を径方向に貫通する横孔３５Ａｃに配置されている。第１の公転キャプスタン２１は、円盤の中心を回転軸Ｊ２１として、回転シャフト３５（前方シャフト３５Ａ）の外周部に固定された支持体２１ａに自転回転が自在な状態で支持されている。

【0078】

第１の公転キャプスタン２１は、外周の接線の１つが公転回転中心軸Ｃと略一致する。
第１の公転キャプスタン２１には、公転回転中心軸Ｃ上の第１の方向Ｄ１に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。第１の公転キャプスタン２１は、管材５を巻き掛けて前方シャフト３５Ａの内部から外部に引き出して公転フライヤ２３に誘導する。

【0079】

第１の公転キャプスタン２１は、公転回転中心軸Ｃの周りを前方シャフト３５Ａとともに公転回転する。公転回転中心軸Ｃは、第１の公転キャプスタン２１の自転回転の回転軸Ｊ２１と直交する方向に延びている。管材５は、第１の公転キャプスタン２１と第１の引抜きダイス１との間で捻りが付与される。これにより、管材５は、直線溝付管１０Ｂから中間捻り管１０Ｃとなる。

【0080】

第１の公転キャプスタン２１とともに、前方シャフト３５Ａには駆動モータ２０が設けられている。駆動モータ２０は、第１の公転キャプスタン２１を管材５の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動回転する。これにより、第１の公転キャプスタン２１は、管材５に第１の引抜きダイス１を通過するための前方張力を付与する。

【0081】

第１の公転キャプスタン２１および駆動モータ２０は、前方シャフト３５Ａの公転回転中心軸Ｃに重心が位置するように公転回転中心軸Ｃに対して互いに対称の位置に配置されることが好ましい。これにより、前方シャフト３５Ａの回転のバランスを安定させることができる。なお、第１の公転キャプスタン２１と駆動モータ２０の重量差が大きい場合は、錘を設けて重心を安定させてもよい。

【0082】

（公転フライヤ）
公転フライヤ２３は、第１の引抜きダイス１と第２の引抜きダイス２との間で、管材５の管路を反転させる。公転フライヤ２３は、第１の引抜きダイス１の引抜き方向である第１の方向Ｄ１に搬送される管材５を反転させ、搬送方向を第２の引抜きダイス２の引抜き方向である第２の方向Ｄ２に向ける。より具体的には、公転フライヤ２３は、第１の公転キャプスタン２１から第２の公転キャプスタン２２に管材５を誘導する。

【0083】

公転フライヤ２３は、複数のガイドローラ２３ａとガイドローラ２３ａを支持するガイドローラ支持体（図示略）とを有する。ここでは、煩雑さを解消するためガイドローラ支持体の図示を省略するが、ガイドローラ支持体は、回転シャフト３５に支持されている。ただし、フライヤの構造についてガイドローラは必須ではなく、単に管が通過するための板状の構造で、それに通過させるためのリングを取り付けた形状のものでも良い。このリングは板形状の部材に設けられても良い。このリングの一部はこの板形状の部材の一部で構成されてもよい。板形状の部材はガイドローラ支持体と同様に回転シャフト３５に支持されてもよい。
ガイドローラ２３ａは、公転回転中心軸Ｃに対し外側に湾曲する弓形状を形成して並んでいる。ガイドローラ２３ａ自身が転動して管材５をスムーズに搬送する。公転フライヤ２３は、公転回転中心軸Ｃを中心として、浮き枠３４並びに浮き枠３４内に支持された第１の引抜きダイス１および巻き出しボビン１１の周りを回転する。

【0084】

公転フライヤ２３の一端は、公転回転中心軸Ｃに対し第１の公転キャプスタン２１の外側に位置している。また、公転フライヤ２３の他端は、中空の後方シャフト３５Ｂの内外を径方向に貫通する横孔３５Ｂｃを通過して後方シャフト３５Ｂの内部に延びている。公転フライヤ２３は、第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けられて外側に繰り出された管材５を後方シャフト３５Ｂ側に誘導する。また、公転フライヤ２３は、管材５を後方シャフト３５Ｂの内部において、第２の方向Ｄ２に沿って公転回転中心軸Ｃ上に繰り出す。

【0085】

なお、本実施形態の公転フライヤ２３は、ガイドローラ２３ａにより管材５を搬送するものであるとして説明した。しかしながら公転フライヤ２３を、弓状に形成した帯板から形成して、管材５を帯板の一面を滑動させて搬送してもよい。
また、図９において、管材５がガイドローラ２３ａの外側を通過する場合を例示した。
しかしながら、公転フライヤ２３の回転速度が速い場合には、管材５が遠心力により公転フライヤから脱線するおそれがある。このような場合は、管材５の外側に更にガイドローラ２３ａを設けることが好ましい。
公転フライヤ２３と同等の重量を有し前方シャフト３５Ａから後方シャフト３５Ｂに延びて公転フライヤ２３と同期回転するダミーフライヤを複数設けてもよい。これにより、回転シャフト３５の回転を安定させることができる。

【0086】

（第２の公転キャプスタン）
第２の公転キャプスタン２２は、第１の公転キャプスタン２１と同様に、円盤形状を有する。第２の公転キャプスタン２２は、後方シャフト３５Ｂの端部３５Ｂｂの先端に設けられた支持体２２ａに自転回転が自在な状態で支持されている。また、第２の公転キャプスタン２２の外周には、自転回転自在のガイドローラ２２ｃが並んで配置されている。本実施形態の第２の公転キャプスタン２２は、自身が自転回転するとともにガイドローラ２２ｃが転動するが、何れか一方が回転すれば、管材５をスムーズに搬送できる。

【0087】

第２の公転キャプスタン２２は、外周の接線の１つが公転回転中心軸Ｃと略一致する。
第２の公転キャプスタン２２には、公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。第２の公転キャプスタン２２は、巻き掛けられた管材を公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に繰り出す。

【0088】

第２の公転キャプスタン２２は、公転回転中心軸Ｃの周りを後方シャフト３５Ｂとともに公転回転する。公転回転中心軸Ｃは、第２の公転キャプスタン２２の自転回転の回転軸Ｊ２２と直交する方向に延びている。第２の公転キャプスタン２２から繰り出された管材５は、第２の引抜きダイス２において縮径される。第２の引抜きダイス２は、地面Ｇに対し静止しているため、第２の公転キャプスタン２２と第２の引抜きダイス２との間で、管材５に捻りを付与できる。これにより、管材５は、中間捻り管１０Ｃから内面螺旋溝付管１０となる。

【0089】

第２の公転キャプスタン２２を支持する支持体２２ａは、公転回転中心軸Ｃに対し第２の公転キャプスタン２２と対称の位置に錘２２ｂを支持する。錘２２ｂは、後方シャフト３５Ｂの回転のバランスを安定させる。

【0090】

（第２の引抜きダイス）
第２の引抜きダイス２は、第２の公転キャプスタン２２の後段に配置される。第２の引抜きダイス２は、反対の第２の方向Ｄ２を引抜き方向とする。第２の方向Ｄ２は、公転回転中心軸Ｃと平行な方向である。第２の方向Ｄ２は、第１の引抜きダイス１の引抜き方向である第１の方向Ｄ１と反対である。管材５は、第２の方向Ｄ２に沿って第２の引抜きダイス２を通過する。第２の引抜きダイス２は、第２の引抜きダイス２は、地面Ｇに対して静止している。第２の引抜きダイス２の中心は、回転シャフト３５の公転回転中心軸Ｃと一致する。

【0091】

第２の引抜きダイス２は、例えば図示略のダイス支持体を介して架台６２に支持されている。また、第２の引抜きダイス２には、架台６２に取り付けられた潤滑油供給装置９Ｂにより潤滑油が供給される。これにより第２の引抜きダイス２における引抜力を軽減できる。
第２の引抜きダイス２における縮径および捻り付与により、管材５は、中間捻り管１０Ｃから内面螺旋溝付管１０となる。

【0092】

（第２のガイドキャプスタン）
第２のガイドキャプスタン６１は、円盤形状を有している。第２のガイドキャプスタン６１の外周の接線方向は、公転回転中心軸Ｃと一致する。第２のガイドキャプスタン６１には、公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に搬送される管材５が一周以上、巻き掛けられる。

【0093】

第２のガイドキャプスタン６１は、回転軸Ｊ６１を中心に架台６２に回転可能に支持されている。また、第２のガイドキャプスタン６１の回転軸Ｊ６１は、駆動モータ６３と駆動ベルト等を介し接続されている。第２のガイドキャプスタン６１は、駆動モータ６３により、管材５の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動回転する。なお、駆動モータ６３は、トルク制御可能なトルクモータを用いることが好ましい。

【0094】

第２のガイドキャプスタン６１が駆動することによって管材５には、前方張力が付与される。これにより管材５は、第２の引抜きダイス２における加工に必要な引抜き応力が付与され前方に搬送される。

【0095】

（巻き取りボビン）
巻き取りボビン７１は、管材５の管路の終端に設けられ、管材５を回収する。巻き取りボビン７１の前段には、誘導部７２が設けられている。誘導部７２は、トラバース機能を有し管材５を巻き取りボビン７１に整列巻きさせる。

【0096】

巻き取りボビン７１は、ボビン支持シャフト７３に着脱可能に取り付けられている。ボビン支持シャフト７３は、架台７５に支持され、駆動モータ７４に駆動ベルト等を介し接続されている。巻き取りボビン７１は、駆動モータ７４により駆動回転され、管材５を弛ませることなく巻き取る。巻き取りボビン７１は、管材５が十分に巻き付けられた場合に取り外され、他の巻き取りボビン７１に付け替えられる。

【0097】

＜捻り工程＞
上述した内面螺旋溝付管の製造装置Ｍを用いて、内面螺旋溝付管１０を製造する方法について説明する。
まず、予備工程として、直線溝付管１０Ｂを巻き出しボビン１１にコイル状に巻き付ける。更に、巻き出しボビン１１を製造装置Ｍの浮き枠３４にセットする。また、巻き出しボビン１１から管材５（直線溝付管１０Ｂ）を繰り出して、予め直線溝付管１０Ｂの管路をセットする。具体的には、管材５を、第１のガイドキャプスタン１８、第１の引抜きダイス１、第１の公転キャプスタン２１、公転フライヤ２３、第２の公転キャプスタン２２、第２の引抜きダイス２、第２のガイドキャプスタン６１、巻き取りボビン７１の順に、通過させて、セットする。

【0098】

内面螺旋溝付管１０の製造工程において、管材の搬送経路に沿って説明する。
まず、巻き出しボビン１１から管材５を順次繰り出していく。
次に、巻き出しボビン１１から繰り出された管材５を、第１のガイドキャプスタン１８に巻き掛ける。第１のガイドキャプスタン１８は、管材５を公転回転中心軸Ｃ上に位置する第１の引抜きダイス１のダイス孔に誘導する（第１の誘導工程）。

【0099】

次に、管材５を第１の引抜きダイス１に通過させる。更に、第１の引抜きダイス１の後段で管材５を第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けて前記回転軸の周りを回転させる。
これにより、管材５を縮径するとともに捻りを付与する（第１の捻り引抜き工程）。

【0100】

第１の捻り引抜き工程において、管材５には第１の公転キャプスタン２１を駆動する駆動モータ２０により、前方張力が付与される。また、同時に管材５には巻き出しボビン１１のブレーキ部１５により後方張力が付与される。このため、管材５に適度な張力を付与することが可能となり、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。

【0101】

管材５は、第１の引抜きダイス１に通された後に、公転回転する第１の公転キャプスタン２１に巻き掛けられる。管材５は、第１の引抜きダイス１により縮径されるとともに、第１の公転キャプスタン２１により捻りを付与される。これにより、管材５（直線溝付管１０Ｂ）の内面の直線溝４Ｂ（図７参照）に捻りが付与され内面に螺旋溝４が形成される。第１の捻り引抜き工程により直線溝付管１０Ｂは、中間捻り管１０Ｃとなる。中間捻り管１０Ｃは、内面螺旋溝付管１０の製造工程における中間段階の管材であり、内面螺旋溝付管１０の螺旋溝４より浅い捻り角の螺旋溝が形成された状態である。

【0102】

第１の捻り引抜き工程において、管材５には、捻りが付与されると同時に引抜きダイスによる縮径が行われる。すなわち、管材５は、捻りと縮径との同時加工による複合応力が付与させる。複合応力下においては、捻り加工のみを行う場合と比較して管材５の降伏応力が小さくなり、管材５の座屈応力に達する前に、管材５に大きな捻りを付与できる。これにより、管材５の座屈の発生を抑制しつつ大きな捻りを付与できる。

【0103】

第１の引抜きダイス１の前段には、第１のガイドキャプスタン１８が設けられており管材５の回転が規制されている。すなわち、管材５は、第１の引抜きダイス１の前段で、捻り方向の変形が拘束されている。管材５には、第１の引抜きダイス１と第１の公転キャプスタン２１との間で捻りが付与される。すなわち、第１の捻り引抜き工程において、管材５に捻りが付与される領域（加工域）は、第１の引抜きダイス１と第１の公転キャプスタン２１との間に制限される。
加工域の長さと、限界捻り角（座屈を生じないで捻ることができる最大捻り角）の関係には、相関関係があり、加工域を短くすることで、大きな捻り角を付与しても座屈が生じにくい。第１のガイドキャプスタン１８を設けることで、第１の引抜きダイス１の前段で捻りが付与されることがなく、加工域を短く設定できる。また、第１の引抜きダイス１と第１の公転キャプスタン２１との距離を近づけることで加工域を短く設定し、座屈を生じさせずに管材５に大きな捻りを付与できる。

【0104】

第１の引抜きダイス１による管材５の縮径率は、２％以上とすることが好ましい。限界捻り角と縮径率の間には相関が認められ、引抜き時の縮径率を大きくするにつれて限界捻り角が大きくなる傾向が認められる。すなわち、縮径率が小さ過ぎる場合は引抜きによる効果が乏しく、大きな捻り角を得ることが難しいので、２％以上とするのが好ましい。なお、同様の理由から縮径率を５％以上とすることがより好ましい。
一方で、縮径率が大きくなり過ぎると加工限界で破断を生じ易くなるので、４０％以下とするのが好ましい。

【0105】

次に、公転フライヤ２３に管材５を巻き掛けて、管材５の搬送方向を公転回転中心軸Ｃ上の第２の方向Ｄ２に向ける。更に、第２の公転キャプスタン２２に管材５を巻き掛けて、管材５を第２の引抜きダイス２に導入する（第２の誘導工程）。これにより、管材５の搬送方向は、第１の方向Ｄ１から第２の方向Ｄ２に反転し、第２の引抜きダイス２の中心に合わせられる。公転フライヤ２３は、浮き枠３４の周りを公転回転中心軸Ｃを中心として回転する。なお、第１の公転キャプスタン２１、公転フライヤ２３および第２の公転キャプスタン２２は、公転回転中心軸Ｃを中心として同期回転する。したがって、第１の公転キャプスタン２１から第２の公転キャプスタン２２の間で、管材５は相対的に回転せず捻りが付与されない。

【0106】

次に、第２の公転キャプスタン２２とともに回転する管材５を第２の引抜きダイス２に通過させる。これにより、管材５を縮径するとともに捻りを付与し、螺旋溝４の捻り角を更に大きくする（第２の捻り引抜き工程）。第２の捻り引抜き工程により中間捻り管１０Ｃは、内面螺旋溝付管１０となる。

【0107】

第２の捻り引抜き工程において、管材５には第２のガイドキャプスタン６１を駆動する駆動モータ６３により、前方張力が付与される。駆動モータ６３としては、トルク制御可能なトルクモータを用いた場合、第２のガイドキャプスタン６１は、管材５に付与する前方張力を調整できる。第２のガイドキャプスタン６１により前方張力を調整することで、第２の捻り引抜き工程において管材５に適度な張力を付与することが可能となる。これにより、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。

【0108】

管材５は、公転回転する第２の公転キャプスタン２２に巻き掛けられた後に第２の引抜きダイス２を通過する。管材５は、第２の引抜きダイス２により縮径されるとともに、第２の公転キャプスタン２２により管材５に捻りを付与される。これにより、管材５の内面の螺旋溝４に更に大きな捻りが付与され、螺旋溝４の捻り角が大きくなる。第２の捻り引抜き工程により中間捻り管１０Ｃは、内面螺旋溝付管１０となる。

【0109】

第２の引抜きダイス２の前段では、第２の公転キャプスタン２２に管材５が巻き掛けられている。第２の引抜きダイス２の後段では、第２のガイドキャプスタン６１が設けられ管材５の回転が規制されている。すなわち、管材５は第２の引抜きダイス２の前後で、捻り方向の変形が拘束されており、第２の公転キャプスタン２２と第２のガイドキャプスタン６１との間で、管材５に捻りが付与される。すなわち、第２の捻り引抜き工程において、管材５に捻りが付与される領域（加工域）は、第２の公転キャプスタン２２と第２の引抜きダイス２との間に制限される。上述したように、加工域を短くすることで、大きな捻り角を付与しても座屈が生じにくい。第２のガイドキャプスタン６１を設けることで、第２の引抜きダイス２の後段で捻りが付与されることがなく、加工域を短く設定できる。

【0110】

なお、本実施形態において、第２の公転キャプスタン２２は、後方スタンド３７Ｂの後方（第２の引抜きダイス２側）に設けられているが、第２の公転キャプスタン２２は、前方スタンド３７Ａと後方スタンド３７Ｂとの間に位置していてもよい。しかしながら、第２の公転キャプスタン２２を、後方スタンド３７Ｂに対し後方に配置して第２の引抜きダイス２に近づけることで、第２の捻り引抜き工程における加工域を短くすることができる。これにより、座屈の発生をより効果的に抑制できる。

【0111】

第２の捻り引抜き工程において、第１の捻り引抜き工程と同様に、捻りと縮径とが行われて、管材５には複合応力が付与させる。これにより、管材５の座屈応力に達する前に、管材に座屈の発生を抑制しつつ大きな捻りを付与できる。

【0112】

第２の引抜きダイス２による管材５の縮径率は、第１の捻り引抜き工程と同様に、２％以上（より好ましくは５％以上）４０％以下とすることが好ましい。
なお、第１の引抜きダイス１において、大きな縮径（例えば縮径率３０％以上の縮径）を行うと管材５が加工硬化するために、第２の引抜きダイス２での大きな縮径を行うことが困難になる。したがって、第１の引抜きダイス１の縮径率と第２の引抜きダイス２の縮径率との合計は、４％以上５０％以下とすることが好ましい。

【0113】

次に、管材５は、巻き取りボビン７１に巻き付けられ回収される。巻き取りボビン７１は、駆動モータ７４により、管材５の搬送速度と同期して回転することで、管材５を弛みなく巻き取ることができる。

【0114】

＜Ｏ材化工程＞
次に、Ｏ材化工程について説明する。
Ｏ材化工程は、捻り工程の後に行われる。Ｏ材化工程は、管材５に焼きなまし処理を施す熱処理工程である。Ｏ材化工程を行うことによって、アルミ材料の歪みを除去し、内部応力を除去できる。
Ｏ材化工程における温度、保持時間および冷却の条件は、管材５を構成するアルミニウム合金によって変化する。一例として、Ｏ材化処理の熱処理条件は、３００℃以上５００℃以下で、１時間〜３時間程度保持し、３０℃／ｈｒの冷却を行うことが好ましい。なお、後段において説明するように、Ｏ材化処理は、Ｚｎ拡散工程と同時に行ってもよい。

【0115】

＜作用効果＞
本実施形態の製造方法によれば、直線溝付管１０Ｂに直接的に捻りを付与することで、Ｚｎ拡散層６とフィン３とを同時に螺旋状にすることが可能となる。これにより、螺旋状のＺｎ拡散層６による拡管時の反り抑制の効果と、螺旋状のフィン３による熱交換率の向上の効果と、を同時に達成する内面螺旋溝付管１０を製造できる。すなわち、Ｚｎ拡散層６とフィン３とをそれぞれ螺旋状とするための個別の製造工程を必要としないため、製造コストを高めることなく付加価値の高い内面螺旋溝付管１０を製造できる。

【0116】

本実施形態の捻り工程は、上述の工程を経て形成された内面螺旋溝付管１０に対して、再び第１の捻り引抜き工程および第２の捻り引抜き工程を行い、更に大きな捻り角を付与してもよい。この場合には、上述の工程を経た内面螺旋溝付管１０に対して熱処理（焼きなまし）を行い、Ｏ材化する。更に巻き出しボビン１１に巻き付けて、この巻き出しボビン１１を適当な縮径率を有する第１の引抜きダイスおよび第２の引抜きダイスを有する製造装置Ｍに取り付ける。更に、製造装置Ｍにより上述の工程と同様の工程（第１の捻り引抜き工程および第２の捻り引抜き工程）を経ることで、更に大きな捻り角を付与した内面螺旋溝付管を製造できる。

【0117】

本実施形態の捻り工程によれば、捻りと同時に縮径を行っているため、出発材と最終製品の外径および断面積が異なる。また、管材に捻りと縮径の複合応力を付与する為に、捻り加工に必要なせん断応力を低減させることが可能となり、管材５の座屈応力に達する前に、管材５に大きな捻りを付与できる。したがって、リード角θ１の大きなフィン３を有するとともに、底肉厚が薄い伝熱管を、座屈を生じさせることなく製造することができる。内面螺旋溝付管１０は、リード角θ１を大きくすることで熱交換効率を高めることができる。また、内面螺旋溝付管１０は、底肉厚を薄くすることで、軽量化するとともに材料費を低減して安価とすることができる。すなわち、本実施形態によれば、軽量、安価かつ熱交換効率の高い内面螺旋溝付管１０を製造できる。
なお、本実施形態によれば、０．２ｍｍ以上０．８ｍｍ以下の底肉厚を有する内面螺旋溝付管１０を製造できる。また、本実施形態によれば、リード角θ１が１０°以上４５°以下のフィン３を有する内面螺旋溝付管１０を製造できる。

【0118】

本実施形態の捻り工程によれば、直線溝付管１０Ｂに対して捻りを付与するとともに、縮径を行うため、座屈発生を抑制しつつ大きな捻り角を付与できる。なお、本実施形態において、最終品である内面螺旋溝付管１０の外径に対し、素材となる直線溝付管１０Ｂの外径は１．１倍以上である。

【0119】

本実施形態の捻り工程によれば、第１の引抜きダイス１と第２の引抜きダイス２との間で第１の公転キャプスタン２１により、管材５に捻りを付与している。更に、第１の引抜きダイス１と第２の引抜きダイス２との引抜き方向が反転している。これにより、第１の捻り引抜き工程と、第２の捻り引抜き工程における、捻り方向を一致させて、管材５に捻りを付与できる。また、管材５の管路の始端である巻き出しボビン１１と管路の終端である巻き取りボビン７１を公転回転させる必要がない。ラインの速度は、回転速度に依存するため、重量物である巻き出しボビン１１又は巻き取りボビン７１を回転させない本実施形態の捻り工程では、回転速度を容易に高めることができる。すなわち、本実施形態によれば容易にライン速度を高速化できる。
更に、本実施形態において、巻き出しボビン１１を公転回転させることがないため、巻き出しボビン１１に長尺の直線溝付管１０Ｂ（管材５）を巻き付けることができる。このため、本実施形態の捻り工程によれば、巻き出しボビン１１を付け替えることがなく、一気通貫で長尺の管材５に捻りを付与することができる。すなわち、本実施形態によれば内面螺旋溝付管１０の大量生産が容易となる。

【0120】

本実施形態の捻り工程は、少なくとも２回の捻り引抜き工程を経て管材５に捻りを付与するものである。このため、各段階の捻り引抜き工程で付与する捻り角を積み上げて大きな捻り角を付与することができる。

【0121】

本実施形態の捻り工程によれば、第１の捻り引抜き工程および前記第２の捻り引抜き工程において、管材５に前方張力と後方張力が付与される。前方張力は、第２のガイドキャプスタン６１により管材５に付与され、後方張力は、巻き出しボビン１１を制動するブレーキ部１５によって管材５に付与される。これにより、加工対象の管材５に適切な張力を安定して付与することができる。管材５の管路に弛みが無く、直線溝付管１０Ｂが芯ずれせずに引抜きダイスに入るため、管材５に座屈・破断を生じさせることなく安定した捻り角を付与できる。

【0122】

本実施形態において、第１の引抜きダイス１および第２の引抜きダイス２ダイス孔の中心は、公転回転中心軸Ｃ上に位置している。これにより、ダイス孔を通過する管材５をダイス孔に対して直線的に配置できるため、管材５を均一に縮径して、捻り付与時の座屈を抑制できる。なお、第１の引抜きダイス１および第２の引抜きダイス２において、管材５が正常に縮径できる範囲であれば、公転回転中心軸Ｃに対するダイス孔の位置ズレは許容される。

【0123】

なお、本実施形態において、巻き出しボビン１１が浮き枠３４に支持され、巻き取りボビン７１が地面Ｇに設置されているものとして説明した。しかしながら、巻き出しボビン１１と巻き取りボビン７１のうち何れが浮き枠３４に支持されていてもよい。すなわち、図９において、巻き出しボビン１１と巻き取りボビン７１とを入れ替えて配置してもよい。この場合には、管材５の搬送経路が反転する。また、第１の引抜きダイス１および第２の引抜きダイス２が入れ替えて配置されるとともに、搬送方向に沿ってそれぞれの引抜きダイス１、２の引抜き方向を反転させて配置する。更に、引抜きダイス１、２の前後に位置するキャプスタンにおいて、引抜きダイスの後段に位置するキャプスタンを管材の巻き掛け方向（搬送方向）に駆動させ、引抜きダイスにおける引抜力に抗する前方張力を与える。

【0124】

上記、捻り工程にて引抜きと捻りの複合加工による塑性加工を２回行なう理由として、１回の加工時に引抜きダイス入側で曲げ加工が、そしてダイスアプローチ最後の部分で曲げ戻しによるせん断応力が付与される。２回行なうことで、曲げ・曲げ戻しが繰り返されることにより、管が加工硬化し、捻りを付与した際に座屈することなく安定して加工できるようになる。また、溶射されたＺｎ溶射層の厚さを円周方向に均一化するのに、２回の複合加工を実施し、ダイス入口で均す工程を繰り返すことが効果的であり、この効果は、拡散処理後に引抜き・捻り加工する工程よりも大きい。

【0125】

［各工程の順序について］
伝熱管１０の製造方法における各工程の順序について説明する。
ここでは、第１の製法Ａと、第２の製法Ｂについて説明する。

【0126】

＜第１の製法＞
第１の製法Ａは、以下の（Ａ１）〜（Ａ５）の順序で行う。
（Ａ１）押出成形工程。
（Ａ２）Ｚｎ溶射工程。
（Ａ３）Ｚｎ拡散工程。
（Ａ４）捻り工程。
（Ａ５）Ｏ材化工程。
第１の製法Ａによれば、Ｚｎ溶射工程の直後にＺｎ拡散工程を行うために、Ｚｎ溶射工程によって素管１０Ｂの表面に付着したＺｎが素管１０Ｂに定着した状態で、後段の捻り工程を行うことができる。したがって、第１の製法Ａでは、捻り工程によってＺｎ量が減少し難く、伝熱管１０の外周面１０ａのＺｎ濃度を高めやすいという利点がある。

【0127】

＜第２の製法＞
また、第２の製法Ｂは、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ４）の順序で行う。
（Ｂ１）押出成形工程。
（Ｂ２）Ｚｎ溶射工程。
（Ｂ３）捻り工程。
（Ｂ４）熱処理工程（Ｚｎ拡散工程およびＯ材化工程）。
第２の製法Ｂによれば、Ｚｎ拡散工程とＯ材化工程を同時に行うことができる。Ｚｎ拡散工程の熱処理条件とＯ材化工程の熱処理条件は、類似している。このため、１回の熱処理工程によって、Ｚｎ拡散工程の効果と、Ｏ材化の効果を同時に得ることができる。
また、第２の製法Ｂによれば、Ｚｎ溶射工程において過度に付着したＺｎ溶射層を捻り工程におけるダイスの通過で、平準化することができる。Ｚｎ溶射工程は、素管１０Ｂに対して、Ｚｎを噴射するために、素管１０Ｂの長さ方向に沿って、Ｚｎ溶射層の付着量が不均一になり易い。そのため、Ｚｎ溶射層には、局所的にＺｎ量が高い部分が形成されている場合がある。また、Ｚｎ量が極端に高い部分は、Ｚｎ拡散後に腐食しやすくなってしまう場合がある。第２の製法Ｂによれば、Ｚｎ溶射工程後に、Ｚｎ拡散させることなく捻り工程を行うため、捻り工程におけるダイス通過で、Ｚｎ量が局所的に高まった部分において、Ｚｎをそぎ落とし、Ｚｎ量を平準化できる。これにより、より耐食性の高い伝熱管１０の製造が可能となる。

【0128】

＜第２実施形態＞
図１１は、第２実施形態の多重捻り管（伝熱管）１５０の斜視図である。
本実施形態の多重捻り管１５０は、外管１５１と内管１５２を備え、内管１５２の周方向に所定の間隔で放射状に複数の隔壁１５３が形成され、これら隔壁１５３は外管１５１と内管１５２に一体的に接続してこれらの管の長さ方向に螺旋状に延在されている。
これらの隔壁１５３が螺旋状に延在されることで内管１５２の外側に外管１５１と内管１５２と隔壁１５３に区画された複数の捻り流路（第１の流路）１５４が形成されている。
また、内管１５２の内部には第２の流路１５５が形成されている。

【0129】

内管１５２の外側に形成されている隔壁１５３は、内管１５２の長さ方向に沿って所定の捻り角と螺旋ピッチで螺旋状に形成されているので、内管１５２の周囲を囲むように所定の螺旋ピッチと捻り角で螺旋状に複数の捻り流路１５４が形成されている。

【0130】

本実施形態において、内管１５２の周囲に６個の捻り流路１５４が形成されるとともに、内管１５２の直径は外管１５１の直径の半分程度に形成され、外管１５１の径方向に沿う捻り流路１５４の高さは内管１５２の半径程度に形成されている。

【0131】

本実施形態の外管１５１の外周面には、長さ方向に沿って螺旋状に形成された筋状のＺｎ拡散層１０６が設けられている。本実施形態の多重捻り管１５０によれば、螺旋状のＺｎ拡散層１０６を設けることによって、第１実施形態と同様に、雨水や結露水が、外周面の周方向の一部位に集中して溜る場合であっても、十分な耐食性を得ることができる。

【0132】

本実施形態の多重捻り管１５０は、先の第１実施形態と同様に、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。また、本実施形態の多重捻り管１５０は、外管と内管の間にこれら管の長さ方向に沿って帯板状に延在する螺旋状ではない隔壁を有する複合素管を押出加工で製造し、この複合素管を図９に示す製造装置Ｍで捻り加工することで製造することができる。

【0133】

本実施形態の多重捻り管１５０は、第１の流路１５４と第２の流路１５５をそれぞれ冷媒の流通路として用いることができる。この場合には、第１の流路１５４を流れる冷媒と、第２の流路１５５を流れる冷媒との間で効率的に熱交換を行うことが可能となる。この場合には、多重捻り管１５０は、それ自体が熱交換器として機能する。なお、第１および第２の流路１５４、１５５のうち、一方を往路として、他方を復路として適用することもできる。
なお、本実施形態における内管１５２および隔壁１５３を含めた内部の流路を区画する構造物（隔壁）の形状は、あくまで、一例である。長さ方向に沿って螺旋状に延びるような少なくとも一つの流路を形成する構造物（隔壁）を内部に有する伝熱管であれば、その構造は、限定されることはない。

【実施例】

【0134】

ＪＩＳ３００３合金を使用して作製したビレットを５９５℃×１２ｈｒの条件で均質化処理を実施した後に、５００℃で均熱し、伝熱管製造のための素管を熱間押出で行い製造した。素管の外径は９ｍｍで底肉厚は０．５ｍｍで、内周側のフィン高さは０．１６ｍｍで条数は４５条である。
熱間押出された素管に下記のようにしてＺｎ溶射を行った。
Ｚｎ溶射：素管の上下２方向から溶射を行い素管押出速度を２０〜６０ｍ／ｍｉｎとし、Ｚｎ溶射機の電流値を制御することで、Ｚｎ付着量やＺｎ被覆率を変量した種々の供試材を作製した。

【0135】

Ｚｎ溶射された素管に、製法Ａ（第１の製法Ａに対応）、製法Ｂ（第２の製法Ｂに対応）、捻りを付与しない製法Ｃに対応する。
製法Ａは、Ｚｎ溶射された素管に、下記の表１に示す各種条件でＺｎ拡散し、引抜き、捻り加工を付与した後、歪取りの熱処理を行う。
製法Ｂは、Ｚｎ溶射された素管に、引抜き、捻り加工を付与した後、下記の表１に示す各種条件でＺｎ拡散を行う。
製法Ｃは、Ｚｎ溶射された素管に、引抜きを付与した後、下記の表１に示す条件でＺｎ拡散を行う。

【0136】

その後、上記溶射まま素管に２回の引抜き・捻り加工を付与し、仕上げの引抜きを行なって、外径６．３５ｍｍ、内面リード角０〜２５°（Ｚｎ拡散リード角０〜２６．１°）の螺旋溝付管に加工した。加工はフライヤの回転速度１００ｒｐｍ一定のもと１度目の複合加工速度を６〜４５ｍ／ｍｉｎの範囲で変量した。内面リード角およびＺｎ拡散リード角０°の試料に関しては、フライヤ無回転のもと、１度目の引抜きダイスをライン速度１０ｍ／ｍｉｎで実施した。
捻り加工及び単に空引き加工の後、４００〜５００℃、３〜７ｈｒの拡散熱処理を実施した。

【0137】

【表1】

【0138】

＜評価について＞
表１に示した各種条件でＺｎ拡散を実施し、拡散処理後に以下の測定を行った。
Ｚｎ被覆率：溶射部円周長さ／円周×１００に基づいて算出した。
外周面のＺｎ濃度分布はＥＰＭＡで面分析を行い、円周方向７２の値を平均化した。０．３％Ｚｎ濃度の円周方向拡散深さを計測し、平均化した。
これら供試材について耐食性評価のためＡＳＴＭＧ８５−Ａ３で規定されているＳＷＡＡＴを２０００ｈｒ実施し、チューブの最大腐食深さと腐食速度を測定した。なお、製法Ｃ（空引き管）のものは未Ｚｎ溶射層が下側になるように配置した。その結果を表１に示す。

【0139】

表１から以下のことが判る。
（１）Ｚｎ被覆率が５０％未満になると防食効果が小さくなり、最大腐食深さが大きくなる。
（２）平均Ｚｎ濃度が低すぎると防食効果が小さくなり、最大腐食深さが大きくなる。一方、平均Ｚｎ濃度が高すぎると、腐食速度が速くなる。この傾向は、最大Ｚｎ濃度も同様である。
（３）Ｚｎ拡散深さが小さいと、早期にＺｎ拡散層が消耗するために、耐食性が不十分である。また、Ｚｎ拡散深さが大きいと、早期の穴あきが防止され耐食性は良好である。
（４）Ｚｎ拡散リード角が８°以上は耐食性が良好である。
（５）以上に対して、Ｚｎ被覆率、平均Ｚｎ濃度、Ｚｎ拡散深さが本発明の範囲内にあると、最大腐食深さ、腐食速度ともに、銅管と同等以上の耐食性を示している。

【0140】

以上に、本願発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本願発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本願発明は実施形態によって限定されることはない。

【符号の説明】

【0141】

１…引抜きダイス、１…第１の引抜きダイス、２…第２の引抜きダイス、３，３Ｂ…フィン、３、３Ｂ…フィン、４…螺旋溝、４Ｂ…直線溝、５…管材、６、１０６…Ｚｎ拡散層、１０…内面螺旋溝付管（伝熱管），８１…拡張管（伝熱管）、１０ａ…外周面、１０ｂ…内周面、１０Ｂ…直線溝付管（素管）、１０Ｃ…中間捻り管、２３…公転フライヤ、８０…熱交換器、８２…放熱板、８２ａ…挿通孔、１５０…多重捻り管（伝熱管）、ｄ…底肉厚、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】