米乐yy易游体育.13　銅管

（アイル2003年1月掲載）

エアコンの部品や配管として、私たちの生活で大活躍している米乐yy易游体育。銅の塊から管状にしていく工程には、さまざまな技術が生かされています。今回は、この米乐yy易游体育がどのようにして作られているのかを勉強していきます。

押出・圧延・抽伸の3工程で、細い管状を形成

米乐yy易游体育

みなさんお久しぶりです！誌面で人気だった「やさしい技術」が、今回よりリニューアルしてスタートします。

アンサー氏

しばらくお休みしている間に、アイルはwebになったんだね。

米乐yy易游体育

そうですよぉ。ちゃんと時代の流れに乗っているんですから。

アンサー氏

前にも増して、たくさんの人に見てもらいたいね。

米乐yy易游体育

そうですね、みんなにどんどんアクセスして欲しいな。

アンサー氏

じゃあ気持ちも新たに、さっそく勉強をはじめよう。リニューアル第一弾のテーマは「米乐yy易游体育」だよ。それではまず、どうやって米乐yy易游体育が作られているかから話しをしよう。

米乐yy易游体育

はあい。

アンサー氏

原料は畳半分ほどの大きさの電気銅。これを溶解するところから作業は始まる。

米乐yy易游体育

シャフト炉と呼ばれる溶解炉でドロドロに溶かすんですね。

アンサー氏

それで、この段階で微量の「りん」を添加して「りん脱酸銅」を作るんだ。つまり、非常に酸化しやすい性質を持っている「りん」を使って、銅の中に溶け込んでいる酸素を取り除くんだよ。

米乐yy易游体育

それはなぜですか。

アンサー氏

銅に限らず、金属というのは水素が金属の中に拡散しやすい。そこで、例えば酸素を含んだ金属に何らかの形で水素が入ってきた場合、その水素と酸素が結合して水を作ってしまうんだ。そうすると、とてももろくなるんだね。

米乐yy易游体育

だから、後の工程で水素が入っても大丈夫なように、あらかじめ脱酸をしておくというわけですね。

アンサー氏

そう。そして、こうしてできあがった塊がインゴット。これを作業しやすいように短くカットすると、ビレットという呼び名に変わる。

米乐yy易游体育

これをまた加熱するんですか。

アンサー氏

850度ぐらいまで加熱をしてから、今度は押し出して形状を作っていく。押出プレス機のしくみは、出口にあるダイスと呼ばれる部分の中間にマンドレルという工具がある。ここに後ろからビレットを押し出していくと、ダイスとマンドレルのすき間を流れて、外に出たときには管状になっているんだよ。

米乐yy易游体育

まるで、トコロテンみたいですね。ここでできた米乐yy易游体育を、さらに細くしていくんでしょう？また加熱するんですか。

アンサー氏

いやいや、もう加熱はおしまい。銅は鉄と違って加工しやすい素材だから、後は延ばしたり、ひっぱったりして細くしていくんだ。

米乐yy易游体育

それで…次は圧延かあ。これは、さっきできた米乐yy易游体育の長さ方向にロールを転がして延ばしていくんですね。

アンサー氏

簡単にいうと、まさにそういうこと。チューブレデューサといって、素管の中に先ほども登場したマンドレルを入れておき、外側からロールを前後に往復運動させながら管だけを送り出していく。この時、管の厚さが均一になるように、一往復するたびに90度ずつまわしながらやっていくのがコツなんだよ。

米乐yy易游体育

なるほど。そして今度はこれをひっぱって細くする抽伸工程に移るのね。

アンサー氏

この米乐yy易游体育をブルブロックという“連続巻取抽伸機”にかける。これは米乐yy易游体育を伸ばしながら、回転ドラムにどんどん巻付けていく仕組みになっている。ここでは、マンドレルのかわりにフローティングプラグという工具を使うんだ。

米乐yy易游体育

これはマンドレルみたいに固定されていないんですね。だから、後ろの方が大きくなっていて、そこがダイス部分とうまくひっかかって、抜けないようになっているのか…なるほど。

アンサー氏

この作業は始めに米乐yy易游体育の中に潤滑油と一緒にフローティングプラグを入れる。そして先端をつぶして細くし、ダイスに通していく。これを口付けというんだよ。

米乐yy易游体育

ふふふ…“くちづけ”なんて、なんだかロマンチック。

アンサー氏

それでこの先端をドラム下方にあるチャックアームというところに固定して、あとはドラムの回転とともに米乐yy易游体育が引っぱられていくということになる。

米乐yy易游体育

ドラムの上の方まで巻かれると、あとは下のほうにどんどん落ちていくのね。この方法だと、いくらでも伸ばせちゃうわ。

アンサー氏

そう。フローティングプラグが固定されていないから、いくら長い米乐yy易游体育でも大丈夫。それがこの方法の最大メリットだよ。

加工硬化した米乐yy易游体育を加熱して、元の状態に戻す

米乐yy易游体育

次はいよいよ仕上げかあ。ニーズにあわせて形を整えていくんですね。

アンサー氏

米乐yy易游体育の仕上機にはいろいろあって、管連続仕上機では、ブルブロックでできた米乐yy易游体育を真っ直ぐにして決められた長さに仕上げ、リコイラーでは、蚊取り線香のようなコイル状に仕上げ、スプーラーでは、糸巻き状のコイル（レベルワウンドコイル）に仕上げるんだよ。

米乐yy易游体育

これであとは包装して、出荷をするんですね。

アンサー氏

ちょっと待った！その前に、もうひとつ「光輝焼鈍」という仕上げ加工をしなければならないんだ。先ほどの仕上げ機を出た状態の米乐yy易游体育は“加工硬化”状態なので、これを元通りに柔らかくするんだよ。それをしておかないと、曲げたり伸ばしたりして使えなくなるからね。

米乐yy易游体育

“加工硬化”というのは。

アンサー氏

米乐yy易游体育は針金を曲げたり伸ばしたりしたことはあるかな。

米乐yy易游体育

ええ。やっているうちにポキッて折れちゃいましたけど。

アンサー氏

それが“加工硬化”の状態なんだ。これは金属特有の現象で、材料を変形させていくうちに素材の結晶の中にひずみがたまっていって柔軟性がなくなり、ついにはポキッと折れる。つまり金属が硬くなって、ガラス棒のように折れ易くなってしまうんだよ。

米乐yy易游体育

へええ。それじゃあ、元の加工しやすい状態に戻すには、この結晶の中のひずみをとればいいんですね。それはどうしたらいいんですか。

アンサー氏

うん。これは加熱すればいいんだよ。加熱することでひずみがなくなり、新しい結晶ができる。

米乐yy易游体育

どのくらいの温度で焼くんですか。

アンサー氏

銅の場合だと400～450度ぐらいで充分。温度に関しては、銅は他の金属より比較的簡単に管理できる。

米乐yy易游体育

鉄みたいに、熱いところを急速に冷やすと固くなるというようなことはないんですか。

アンサー氏

銅にはそういう特性はない。でも、加熱した状態で自然冷却すると、冷めるまでの間もどんどん再結晶化が進んでいくから、やはりここではちょうど良い固さに仕上げるために急速冷却をしている。そして、この工程が終わった後の米乐yy易游体育は、ピカピカのきれいな色になるんだよ。

米乐yy易游体育

そうか。だから「光輝焼鈍」っていうんですね。

フローティングプラグ引き

通常品の2.5倍の伝熱性能を持つ溝付米乐yy易游体育

米乐yy易游体育

ここに模様のついている米乐yy易游体育もあるんですけど……。

アンサー氏

これは、内面溝付管といって、管内にねじれた突起が多数ついていて、管内表面積を大きくすると同時に中を通る冷媒（フロン）に旋回流を発生させて熱交換性能をよくするんだ。
平滑な米乐yy易游体育に比べると、管内の熱伝達率が約2.5倍にもなるので、世界中のエアコンに使用されているよ。

米乐yy易游体育

溝をつけただけで2.5倍も。最初にこのアイデアをだした人はすごいなあ。この溝はどうやってつけるんですか。

アンサー氏

中の溝は、円筒状プラグの表面に溝が彫ってある“溝付きプラグ”を使う。これを米乐yy易游体育の中に入れて、外側からボールをまわして押し付けていくんだ。

米乐yy易游体育

小さい頃、よく粘土に積み木を押し当て模様を作って遊んでたけど、あんな感じね。

アンサー氏

そうそう。外側のボールを回転させながら米乐yy易游体育を引っぱっていけば、連続的に溝ができるというわけ。プラグはボールに対して一定の位置になるよう保持されている。ボールは1個だけだと点々としか模様がついていかないんで、複数個を1分間に数万回転という速度でまわしている。

米乐yy易游体育

溝付管をいかに効率良く生産していくかは、このボールのまわしかたにかかっているんですね。それでは外側の溝の場合は？

アンサー氏

外側のフィンについた米乐yy易游体育は、大型の冷凍機の伝熱管に使用されていて、表面積を大きくして熱交換性能を良くしているんだ。米乐yy易游体育の外側に複数薄いディスクを回転しながら押付けてつくるんだけど、ディスクを米乐yy易游体育に対して少し角度をつけているため、米乐yy易游体育自体が回転しながら加工されるんだよ。

米乐yy易游体育

ネジをまわすのと同じ原理ですね。

アンサー氏

これらの溝付け加工を一般的に「転造加工」というんだよ。

小規模生産に適した、キャスト・アンド・ロール方式

米乐yy易游体育

そういえば最近、米乐yy易游体育の新しい製造方法があるって聞いたんですけど。

アンサー氏

うむ、従来の押出による造管とは異る、キャスト・アンド・ロール方法というのができたんだ。これは小規模生産に適していて、設備投資額も少なくてすむから、ここ数年間に新設された米乐yy易游体育工場ではほとんどこの方式が採用されているんだよ。

米乐yy易游体育

その方式では、具体的にどのようにして米乐yy易游体育を製造するんですか？

アンサー氏

原料は従来と同様に電気銅を使用し、シャフト炉で溶かすんだけど、鋳造が横型でホロー（パイプ状）に連続鋳造して押出工程を省略する、省エネタイプなんだ。また、圧延機がプラネタリー（遊星回転）型でロール回転させながら押付けて加工していくんだよ。このふたつの特徴から「キャスト・アンド・ロール」という名前がついたんだね。

ロール圧延（プラネタリーロール圧延）

米乐yy易游体育

それで、その方式で製造されたモノの品質は、従来のモノと比べてどうなんですか。

アンサー氏

最初の頃は鋳造技術や圧延技術に問題があったりしたけど、その後技術的な改善が進み、今ではエアコンなどにも使用されだしてきたよ。

米乐yy易游体育

じゃあ、押出法での製造は不利になっちゃったのね…。

アンサー氏

いや、押出法は規模が大きいと生産性が高いし、大口径も製造できるので、必ずしも不利になったとはいえないんだよ。とくに日本の米乐yy易游体育メーカーの設備は償却が進んでいるから、結構競争力があるんだ。

米乐yy易游体育

なるほど。この他にも米乐yy易游体育の製造方法ってありますか。

アンサー氏

銅板を溶接し米乐yy易游体育を製造する方法もあるけれど、全世界で米国の1社だけしか実施していない。

米乐yy易游体育

米乐yy易游体育の材質にはどんなものがありますか。

アンサー氏

米乐yy易游体育の材料は少なくて、主なものはりん脱酸銅と無酸素銅のふたつなんだ。エアコン、配管などに使用されているものはりん脱酸銅の比率が大きいし、無酸素銅は電気伝導度が良いから電気関係に限定的に使用されているんだよ。

米乐yy易游体育

米乐yy易游体育が使われているものというとエアコンを思いだすけれど、他にも何か新しい用途とかあるのかしら。

アンサー氏

ご存知の通り銅は非常に歴史の古い金属でいろいろな工業製品に使用されているけれど、新しい用途として最近注目されているのは炭酸ガスヒートポンプの給湯器用かな。

米乐yy易游体育

ひゃー、なんかややこしい名前だけど、それってどのようなものなんですか。

アンサー氏

湯沸器を電気式にしたようなもので、作動流体に自然冷媒の炭酸ガスを使用しているんだ。老齢化社会に向けた住まいや集合住宅などではオール電化の動きがあるけれど、それに対応した製品なんだよ。作動圧力が高く、厚肉の米乐yy易游体育が使用されるので、米乐yy易游体育メーカーが期待しているのさ。実は、今はエアコンの海外からの持ち帰りが増えて国内の米乐yy易游体育需要が減っているので、エアコンに替わる米乐yy易游体育用と開発が急がれているんだ。さあ、今日のお話しはここまで。米乐yy易游体育ができるまでのしくみや最近の米乐yy易游体育を取り巻く状況などわかってくれたかな。

米乐yy易游体育

はいっ、とても勉強になりました。次回の「やさしい技術」を楽しみにしていま～す！