JP2001241877A - 内面溝付管及びその製造方法 - Google Patents
内面溝付管及びその製造方法Info
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- B21C37/20—Making helical or similar guides in or on tubes without removing material, e.g. by drawing same over mandrels, by pushing same through dies ; Making tubes with angled walls, ribbed tubes and tubes with decorated walls
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内面溝を深く（フィン高さを高く）しなくて
も、より高性能で軽量小型化な内面溝付管及びその製造
方法を提供すること。 【解決手段】 内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋
状に形成され、前記溝１０は管軸方向に沿う溝幅Ｗ／溝
深さＨ＝１〜２であることを特徴とする。溝１０の管軸
に対するねじれ角θは２６〜３５°であるのが望まし
い。製造方法は、溝付プラグ２を素管１ａ内へ回転自在
に挿入し、素管１ａをその長さ方向の一方向へ引抜きな
がら、溝付プラグ２の挿入位置で素管１ａの外周を自転
しつつ公転する数個のボール３により素管１ａを溝付プ
ラグ２の周面に押し付ける伝熱管の製造方法において、
前記ボール３の数を２〜３個としたことを特徴とする。
も、より高性能で軽量小型化な内面溝付管及びその製造
方法を提供すること。 【解決手段】 内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋
状に形成され、前記溝１０は管軸方向に沿う溝幅Ｗ／溝
深さＨ＝１〜２であることを特徴とする。溝１０の管軸
に対するねじれ角θは２６〜３５°であるのが望まし
い。製造方法は、溝付プラグ２を素管１ａ内へ回転自在
に挿入し、素管１ａをその長さ方向の一方向へ引抜きな
がら、溝付プラグ２の挿入位置で素管１ａの外周を自転
しつつ公転する数個のボール３により素管１ａを溝付プ
ラグ２の周面に押し付ける伝熱管の製造方法において、
前記ボール３の数を２〜３個としたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機や空調機等
の熱交換器に伝熱管として用いられる内面溝付管及びそ
の製造方法に関するものであり、さらに具体的には、内
面に一定のピッチで平行な多数の微細な溝（又はフィ
ン）が螺旋状に形成された内面溝付管およびその製造方
法に関するものである。
の熱交換器に伝熱管として用いられる内面溝付管及びそ
の製造方法に関するものであり、さらに具体的には、内
面に一定のピッチで平行な多数の微細な溝（又はフィ
ン）が螺旋状に形成された内面溝付管およびその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】熱交換器については小型高効率化や省エ
ネルギー化が進められており、このような要請に応える
ための内面溝付管として、例えば特開平８−２１６９６
号公報には螺旋状の溝が深くかつフィン頂角がシャープ
なものが提案されている。
ネルギー化が進められており、このような要請に応える
ための内面溝付管として、例えば特開平８−２１６９６
号公報には螺旋状の溝が深くかつフィン頂角がシャープ
なものが提案されている。
【０００３】特開昭５４−３７０５９号公報には、内面
溝付管の製造方法として、溝付プラグを素管内へ回転自
在に挿入し、素管を一方向へ引抜きながら、溝付プラグ
の挿入位置で素管の外周を自転しつつ公転するように配
置した複数のロールにより、素管を溝付プラグの周面に
押し付け、ロール軸をホルダーで保持させてロール回転
を安定させる伝熱管の製造方法が記載されている。特開
昭５５−１０３２１５号公報には、内面溝付管を高速加
工するための方法として、溝付プラグを素管内へ回転自
在に挿入し、素管を一方向へ引抜きながら、溝付プラグ
の挿入位置で素管の外周を自転しつつ公転するように密
に配置したボールにより、素管を溝付プラグの周面に押
し付ける伝熱管の製造方法が記載されている。
溝付管の製造方法として、溝付プラグを素管内へ回転自
在に挿入し、素管を一方向へ引抜きながら、溝付プラグ
の挿入位置で素管の外周を自転しつつ公転するように配
置した複数のロールにより、素管を溝付プラグの周面に
押し付け、ロール軸をホルダーで保持させてロール回転
を安定させる伝熱管の製造方法が記載されている。特開
昭５５−１０３２１５号公報には、内面溝付管を高速加
工するための方法として、溝付プラグを素管内へ回転自
在に挿入し、素管を一方向へ引抜きながら、溝付プラグ
の挿入位置で素管の外周を自転しつつ公転するように密
に配置したボールにより、素管を溝付プラグの周面に押
し付ける伝熱管の製造方法が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開平８−２１６９６
号公報に記載されている内面溝付管は、螺旋状の溝が深
くかつフィン頂角がシャープであるため初期の目的を達
成できるものであったが、溝を深く（フィンを高く）形
成すれば、その深さに比例して管の肉厚を厚くする必要
があるため管の重量が増大するほか、管を熱交換器に組
み込む際の拡管（先端に綱球が付いた棒を管内に圧入し
て拡管し、管をアルミフィンに固定する。）時に管内に
形成されたフィンの潰れが大きくなり、溝を深く形成し
た効果を十分に発揮できないことが少なくなかった。
号公報に記載されている内面溝付管は、螺旋状の溝が深
くかつフィン頂角がシャープであるため初期の目的を達
成できるものであったが、溝を深く（フィンを高く）形
成すれば、その深さに比例して管の肉厚を厚くする必要
があるため管の重量が増大するほか、管を熱交換器に組
み込む際の拡管（先端に綱球が付いた棒を管内に圧入し
て拡管し、管をアルミフィンに固定する。）時に管内に
形成されたフィンの潰れが大きくなり、溝を深く形成し
た効果を十分に発揮できないことが少なくなかった。
【０００５】内面溝付管の製造方法のうち、前述の特開
昭５４−３７０５９号に記載されているように、溝付プ
ラグの位置で素管外周に軸がホルダーに保持された複数
のロールを遊星回転させる方法では、加工速度を上げる
ためロールを高速公転させる場合、ロールとロール軸と
の間に潤滑機構が必要になるほか、ホルダーを要するた
めロールの径も大きくなり構造も複雑になる。このこと
が公転数を増加させた場合のロールの公転及び自転軸の
安定性を阻害し、安定な公転軌道を保持することができ
ないため、溝加工（転造加工）速度の高速化は困難であ
った。この課題を解決するため、前述の特開昭５５−１
０３２１５号公報に記載されているように、引抜かれる
素管の溝付プラグ位置の外周にロールに代えてボールを
密に配置することが開発された。このようにボールを使
用すると、ボールと素管との接触状態は点接触となり、
安定かつより高速の加工が可能である。そして、通常は
ボールの数を増加させると、ボールがより短い周期で素
管外周を押圧した状態で公転することにより管内面に溝
が転造加工されるので、溝加工性がより向上するととも
に加工速度もより高速化させることができる。しかしな
がら、溝付プラグの溝の軸線に対するねじれ角が大きい
場合は、ボール数を増やしても加工中に素管が破断（引
きちぎれ）して高速化が阻害され、したがって、管軸に
対するねじれ角の大きい高性能の伝熱管を製造するには
限界があった。
昭５４−３７０５９号に記載されているように、溝付プ
ラグの位置で素管外周に軸がホルダーに保持された複数
のロールを遊星回転させる方法では、加工速度を上げる
ためロールを高速公転させる場合、ロールとロール軸と
の間に潤滑機構が必要になるほか、ホルダーを要するた
めロールの径も大きくなり構造も複雑になる。このこと
が公転数を増加させた場合のロールの公転及び自転軸の
安定性を阻害し、安定な公転軌道を保持することができ
ないため、溝加工（転造加工）速度の高速化は困難であ
った。この課題を解決するため、前述の特開昭５５−１
０３２１５号公報に記載されているように、引抜かれる
素管の溝付プラグ位置の外周にロールに代えてボールを
密に配置することが開発された。このようにボールを使
用すると、ボールと素管との接触状態は点接触となり、
安定かつより高速の加工が可能である。そして、通常は
ボールの数を増加させると、ボールがより短い周期で素
管外周を押圧した状態で公転することにより管内面に溝
が転造加工されるので、溝加工性がより向上するととも
に加工速度もより高速化させることができる。しかしな
がら、溝付プラグの溝の軸線に対するねじれ角が大きい
場合は、ボール数を増やしても加工中に素管が破断（引
きちぎれ）して高速化が阻害され、したがって、管軸に
対するねじれ角の大きい高性能の伝熱管を製造するには
限界があった。
【０００６】発明者らは、種々の試行錯誤を経て、内面
溝付管においては内面の溝の管軸方向（長さ方向）に沿
う幅と溝深さとが一定の関係にあるときその伝熱性能が
最も高くなることを見出し、本発明を提案するもので、
その目的とするところは、内面溝を深く（フィン高さを
高く）しなくても、より高性能で軽量小型化な内面溝付
管を提供することにある。本発明の他の目的は、前述の
目的が達成される伝熱管を破断させることなく円滑に高
速加工することができる内面溝付管の製造方法を提供す
ることにある。
溝付管においては内面の溝の管軸方向（長さ方向）に沿
う幅と溝深さとが一定の関係にあるときその伝熱性能が
最も高くなることを見出し、本発明を提案するもので、
その目的とするところは、内面溝を深く（フィン高さを
高く）しなくても、より高性能で軽量小型化な内面溝付
管を提供することにある。本発明の他の目的は、前述の
目的が達成される伝熱管を破断させることなく円滑に高
速加工することができる内面溝付管の製造方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る内面溝付管
は、前述の課題を解決するため以下のように構成したも
のである。すなわち、請求項１に記載の内面溝付管は、
内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋状に形成され、
前記溝１０は管軸方向に沿う溝幅Ｗ／溝深さＨ＝１〜２
であることを特徴としている。
は、前述の課題を解決するため以下のように構成したも
のである。すなわち、請求項１に記載の内面溝付管は、
内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋状に形成され、
前記溝１０は管軸方向に沿う溝幅Ｗ／溝深さＨ＝１〜２
であることを特徴としている。
【０００８】請求項２に記載の内面溝付管は、請求項１
の内面溝付管において、溝１０の管軸に対するねじれ角
θが２６〜３５°であることを特徴としている。
の内面溝付管において、溝１０の管軸に対するねじれ角
θが２６〜３５°であることを特徴としている。
【０００９】本発明に係る内面溝付管の製造方法は、前
述の課題を解決するため以下のように構成したものであ
る。すなわち、請求項３に記載の内面溝付管の製造方法
は、溝付プラグ２を素管１ａ内へ回転自在に挿入し、素
管１ａをその長さ方向の一方向へ引き抜きながら、溝付
プラグ２の挿入位置で素管１ａの外周を自転しつつ公転
する数個のボール３により素管１ａを溝付プラグ２の周
面に押し付ける伝熱管の製造方法において、前記ボール
３の数を２〜３個とすることを特徴としている。
述の課題を解決するため以下のように構成したものであ
る。すなわち、請求項３に記載の内面溝付管の製造方法
は、溝付プラグ２を素管１ａ内へ回転自在に挿入し、素
管１ａをその長さ方向の一方向へ引き抜きながら、溝付
プラグ２の挿入位置で素管１ａの外周を自転しつつ公転
する数個のボール３により素管１ａを溝付プラグ２の周
面に押し付ける伝熱管の製造方法において、前記ボール
３の数を２〜３個とすることを特徴としている。
【００１０】請求項４に記載の内面溝付管の製造方法
は、請求項３の内面溝付管の製造方法において、溝付プ
ラグ２の溝２０の軸線に対するねじれ角θ’が２６〜４
５°であることを特徴としている。
は、請求項３の内面溝付管の製造方法において、溝付プ
ラグ２の溝２０の軸線に対するねじれ角θ’が２６〜４
５°であることを特徴としている。
【００１１】請求項５に記載の内面溝付管の製造方法
は、請求項３又は４の内面溝付管の製造方法において、
ボール３の公転方向を溝付プラグ２の回転方向と一致さ
せることを特徴としている。
は、請求項３又は４の内面溝付管の製造方法において、
ボール３の公転方向を溝付プラグ２の回転方向と一致さ
せることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明に
係る内面溝付管とその製造方法の好ましい実施形態を説
明する。図１は本発明に係る内面溝付管の一実施形態を
示す部分拡大展開図、図２は本発明に係る内面溝付管の
製造方法の一実施形態を説明するための装置の概略断面
図である。
係る内面溝付管とその製造方法の好ましい実施形態を説
明する。図１は本発明に係る内面溝付管の一実施形態を
示す部分拡大展開図、図２は本発明に係る内面溝付管の
製造方法の一実施形態を説明するための装置の概略断面
図である。
【００１３】内面溝付管の実施形態 銅又は銅合金その他の熱伝導性のよい金属を材質とする
伝熱管１は、内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋状
に形成されている。各溝１０は、管軸方向Ｌに沿う溝幅
Ｗ／溝深さＨ＝１〜２となり、かつ、その管軸に対する
ねじれ角θが２６〜３５°となるように形成されてい
る。伝熱管１の外径が７ｍｍ程度である場合、溝底肉厚
Ｔ＝０．２〜０．３ｍｍ、溝深さＨ＝０．２〜０．３ｍ
ｍ、各溝１０相互間のフィン１１の頂角α＝１０〜３０
°であるのが好ましい。
伝熱管１は、内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋状
に形成されている。各溝１０は、管軸方向Ｌに沿う溝幅
Ｗ／溝深さＨ＝１〜２となり、かつ、その管軸に対する
ねじれ角θが２６〜３５°となるように形成されてい
る。伝熱管１の外径が７ｍｍ程度である場合、溝底肉厚
Ｔ＝０．２〜０．３ｍｍ、溝深さＨ＝０．２〜０．３ｍ
ｍ、各溝１０相互間のフィン１１の頂角α＝１０〜３０
°であるのが好ましい。
【００１４】この実施形態の内面溝付管は、第１に、内
面の溝１０の管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが溝深さＨの１〜
２倍であるので、冷媒の流れ（管軸方向への流れ）がフ
ィン１１に衝突するときに図１の矢印ａのように発生す
る渦巻きを十分に成長させ、その結果伝熱性能が向上す
る。すなわち、内面溝１０の管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが
溝深さＨの１〜２倍であることが、冷媒がフィン１１に
衝突して発生する渦巻きを十分に成長させ、溝内に冷媒
の渦巻きを充満させるための最適条件である。第２に、
溝内における冷媒の渦巻き効果により伝熱性能の向上を
図っているので、溝深さ（フィン高さ）Ｈを過大にする
必要がなく、伝熱管の軽量化が図られるとともに、熱交
換器に組み込む際の拡管工程においてフィンの潰れがよ
り小さくなる。
面の溝１０の管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが溝深さＨの１〜
２倍であるので、冷媒の流れ（管軸方向への流れ）がフ
ィン１１に衝突するときに図１の矢印ａのように発生す
る渦巻きを十分に成長させ、その結果伝熱性能が向上す
る。すなわち、内面溝１０の管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが
溝深さＨの１〜２倍であることが、冷媒がフィン１１に
衝突して発生する渦巻きを十分に成長させ、溝内に冷媒
の渦巻きを充満させるための最適条件である。第２に、
溝内における冷媒の渦巻き効果により伝熱性能の向上を
図っているので、溝深さ（フィン高さ）Ｈを過大にする
必要がなく、伝熱管の軽量化が図られるとともに、熱交
換器に組み込む際の拡管工程においてフィンの潰れがよ
り小さくなる。
【００１５】第３に、溝１０の管軸に対するねじれ角θ
が２６〜３５°であるので、管軸方向への冷媒の流れを
あまり阻害しないで冷媒とフィン１１との衝突が相対的
に大きくなり、溝内の冷媒の渦巻きの成長が一層促進さ
れ、伝熱性能がよりさらに向上する。各溝１０相互間の
フィン１１の頂角α＝１０〜３０°である場合、冷媒渦
巻きの成長空間（フィン頂部寄り空間）が最も適切にな
り、伝熱性能がより一層向上する。
が２６〜３５°であるので、管軸方向への冷媒の流れを
あまり阻害しないで冷媒とフィン１１との衝突が相対的
に大きくなり、溝内の冷媒の渦巻きの成長が一層促進さ
れ、伝熱性能がよりさらに向上する。各溝１０相互間の
フィン１１の頂角α＝１０〜３０°である場合、冷媒渦
巻きの成長空間（フィン頂部寄り空間）が最も適切にな
り、伝熱性能がより一層向上する。
【００１６】管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗ／溝深さＨが１未
満では、管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが狭過ぎるため溝１０
内の冷媒の渦巻きが十分に成長せず溝底まで達しないた
め、伝熱性能が低下する。他方、管軸方向Ｌに沿う溝幅
Ｗ／溝深さＨが２倍を超えると、溝１０内で成長した冷
媒渦巻きの大きさよりも溝幅Ｗが広過ぎて溝内に冷媒が
接しない空間が形成され、伝熱の促進が阻害される。
満では、管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが狭過ぎるため溝１０
内の冷媒の渦巻きが十分に成長せず溝底まで達しないた
め、伝熱性能が低下する。他方、管軸方向Ｌに沿う溝幅
Ｗ／溝深さＨが２倍を超えると、溝１０内で成長した冷
媒渦巻きの大きさよりも溝幅Ｗが広過ぎて溝内に冷媒が
接しない空間が形成され、伝熱の促進が阻害される。
【００１７】製造方法の実施形態 図２において、４は引抜ダイス、５はフローティングプ
ラグで、フローティングプラグ５の先端方向にはタイロ
ッド５０を介して小径な溝付プラグ２が回転自在に連結
されている。溝付プラグ２の周面には、軸線に対するね
じれ角θ’が２６〜４５°の微細な多数の溝２０が平行
に形成されている。溝付プラグ２の設置位置には、その
周囲を当該溝付プラグ２側へ押し付けられた状態で公転
しかつ自転するボール３が均一な角度間隔で２〜３個設
置されている。溝付プラグ２のさらに下流側位置には、
仕上げダイス６が設置されている。
ラグで、フローティングプラグ５の先端方向にはタイロ
ッド５０を介して小径な溝付プラグ２が回転自在に連結
されている。溝付プラグ２の周面には、軸線に対するね
じれ角θ’が２６〜４５°の微細な多数の溝２０が平行
に形成されている。溝付プラグ２の設置位置には、その
周囲を当該溝付プラグ２側へ押し付けられた状態で公転
しかつ自転するボール３が均一な角度間隔で２〜３個設
置されている。溝付プラグ２のさらに下流側位置には、
仕上げダイス６が設置されている。
【００１８】例えば外径１２．５ｍｍの銅合金からなる
素管１ａの先端部を引抜ダイス４内にセットし、素管１
ａの内部に図２の状態にフローティングプラグ５をセッ
トし、素管１ａ内のフローティングプラグ５の上流側部
分に粘度が比較的大きい潤滑油を供給する。次いで、素
管１ａを図の右方向に引抜き、素管１ａとボール３との
接触部に粘度が小さい潤滑油を連続供給しながら、素管
１ａの周面に各ボール３を押し付けた状態で１００００
／ｒｐｍ程度の速度で公転させる。ボール３の公転方向
は溝付プラグ２の回転方向と一致させる。素管１ａは、
先ず引抜きダイス４とフローティングプラグ５とによる
引抜加工により縮径され、次いで溝付プラグ２とボール
３とによる転造加工によりさらに縮径されながらその内
面に溝付プラグ２の溝２０が転写される。その後仕上げ
ダイズ６による空引き加工により、さらに外径７ｍｍ程
度まで縮径されて仕上げられる。
素管１ａの先端部を引抜ダイス４内にセットし、素管１
ａの内部に図２の状態にフローティングプラグ５をセッ
トし、素管１ａ内のフローティングプラグ５の上流側部
分に粘度が比較的大きい潤滑油を供給する。次いで、素
管１ａを図の右方向に引抜き、素管１ａとボール３との
接触部に粘度が小さい潤滑油を連続供給しながら、素管
１ａの周面に各ボール３を押し付けた状態で１００００
／ｒｐｍ程度の速度で公転させる。ボール３の公転方向
は溝付プラグ２の回転方向と一致させる。素管１ａは、
先ず引抜きダイス４とフローティングプラグ５とによる
引抜加工により縮径され、次いで溝付プラグ２とボール
３とによる転造加工によりさらに縮径されながらその内
面に溝付プラグ２の溝２０が転写される。その後仕上げ
ダイズ６による空引き加工により、さらに外径７ｍｍ程
度まで縮径されて仕上げられる。
【００１９】この実施形態において、溝付プラグ２の周
面の溝２０の軸線に対するねじれ角θ’が４５°である
場合、伝熱管１内の溝２０の管軸に対するねじれ角θは
θ’の逆方向の３５°程度となる。この製造方法におい
ては、管内に溝１０を加工した後仕上げダイス６に通さ
ない場合もあるが、この場合には、溝２０の管軸方向に
対するねじれ角θは溝付プラグ２の溝２０のねじれ角
θ’と同量で逆方向になる。
面の溝２０の軸線に対するねじれ角θ’が４５°である
場合、伝熱管１内の溝２０の管軸に対するねじれ角θは
θ’の逆方向の３５°程度となる。この製造方法におい
ては、管内に溝１０を加工した後仕上げダイス６に通さ
ない場合もあるが、この場合には、溝２０の管軸方向に
対するねじれ角θは溝付プラグ２の溝２０のねじれ角
θ’と同量で逆方向になる。
【００２０】この実施形態の製造方法によれば、ボール
３の数を２〜３個に限定したので、前記実施形態のよう
な構成の内面溝付管を破壊させることなく、円滑かつ高
速に製造することができる。ボール３の公転方向を溝付
プラグ２の回転方向と一致させることにより、内面溝付
管をさらに円滑かつ高速に製造することができる。その
理由を説明すると、例えば図３及び図４で示すように、
矢印ｂの方向へ素管１ａが引抜かれ、溝付プラグ２の溝
のねじれ方向が図のとおりである場合、溝付プラグ２は
素管１ａの引抜方向ｂへの移動とボール３の作動とによ
り矢印ｃのように回転する。このとき、ボール３の公転
方向が図３の矢印ｄのように溝付プラグ２の回転方向ｃ
の逆であると、素管１ａの移動とボール３の作動とによ
り、素管１ａのメタルフローは矢印ｆのようになり、そ
のメタルフローの方向ｆと溝付ブラグ２の溝２０との交
差角が大きく金属が溝２０内へ流れ込み難い。すなわ
ち、メタルフローに対する流動抵抗が大きい。これに対
して、ボール３の公転方向が図４の矢印ｅのように溝付
プラグ２の回転方向ｃと同じである場合には、素管１ａ
のメタルフローは矢印ｇのようになり、そのメタルフロ
ーの方向ｇと溝付プラグ２の溝２０との交差角が小さく
なって金属が溝２０内へ円滑に流れ込む。すなわち、メ
タルフローの流動抵抗が小さくなる。
３の数を２〜３個に限定したので、前記実施形態のよう
な構成の内面溝付管を破壊させることなく、円滑かつ高
速に製造することができる。ボール３の公転方向を溝付
プラグ２の回転方向と一致させることにより、内面溝付
管をさらに円滑かつ高速に製造することができる。その
理由を説明すると、例えば図３及び図４で示すように、
矢印ｂの方向へ素管１ａが引抜かれ、溝付プラグ２の溝
のねじれ方向が図のとおりである場合、溝付プラグ２は
素管１ａの引抜方向ｂへの移動とボール３の作動とによ
り矢印ｃのように回転する。このとき、ボール３の公転
方向が図３の矢印ｄのように溝付プラグ２の回転方向ｃ
の逆であると、素管１ａの移動とボール３の作動とによ
り、素管１ａのメタルフローは矢印ｆのようになり、そ
のメタルフローの方向ｆと溝付ブラグ２の溝２０との交
差角が大きく金属が溝２０内へ流れ込み難い。すなわ
ち、メタルフローに対する流動抵抗が大きい。これに対
して、ボール３の公転方向が図４の矢印ｅのように溝付
プラグ２の回転方向ｃと同じである場合には、素管１ａ
のメタルフローは矢印ｇのようになり、そのメタルフロ
ーの方向ｇと溝付プラグ２の溝２０との交差角が小さく
なって金属が溝２０内へ円滑に流れ込む。すなわち、メ
タルフローの流動抵抗が小さくなる。
【００２１】試験例１ 表１で示すように、管内の溝１０の管軸に対するねじれ
角θを変化させ、管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗ／溝深さＨ＝
１〜２である実施例の伝熱管 No.１〜７と、溝幅Ｗ／溝
深さＨが１未満及び２を超える比較例の伝熱管No. ８〜
１９とを製造し、それらの凝縮性能を測定した。比較例
の伝熱管No. ８の凝縮性能を（基準）１とした場合の凝
縮性能比を表１に示した。No. １７，１８以外の 各伝
熱管はいずれも外径１２ｍｍの銅管を素管とし、外径７
ｍｍに仕上げた。内面溝の管軸に対するねじれ角が４５
°を超える比較例 No.１７，１８は、前記実施形態のよ
うな転造加工では製造できないため、金属条の一面に溝
付ロールと平滑ロールとで圧延することにより溝を形成
し、当該金属条を溝形成面が内側になるように成形ロー
ル群により管状に成形し、その突き合わせ部を溶接して
造管し、外径７ｍｍに仕上げた。表１のように、実施例
の伝熱管は、比較例の伝熱管のうち最も凝縮性能が高い
No. １５よりも２７％以上高い凝縮性能を示した。特
に、実施例の伝熱管のうち、内面溝の管軸に対するねじ
れ角θが２６°以上のものがより高い凝縮性能を示し
た。
角θを変化させ、管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗ／溝深さＨ＝
１〜２である実施例の伝熱管 No.１〜７と、溝幅Ｗ／溝
深さＨが１未満及び２を超える比較例の伝熱管No. ８〜
１９とを製造し、それらの凝縮性能を測定した。比較例
の伝熱管No. ８の凝縮性能を（基準）１とした場合の凝
縮性能比を表１に示した。No. １７，１８以外の 各伝
熱管はいずれも外径１２ｍｍの銅管を素管とし、外径７
ｍｍに仕上げた。内面溝の管軸に対するねじれ角が４５
°を超える比較例 No.１７，１８は、前記実施形態のよ
うな転造加工では製造できないため、金属条の一面に溝
付ロールと平滑ロールとで圧延することにより溝を形成
し、当該金属条を溝形成面が内側になるように成形ロー
ル群により管状に成形し、その突き合わせ部を溶接して
造管し、外径７ｍｍに仕上げた。表１のように、実施例
の伝熱管は、比較例の伝熱管のうち最も凝縮性能が高い
No. １５よりも２７％以上高い凝縮性能を示した。特
に、実施例の伝熱管のうち、内面溝の管軸に対するねじ
れ角θが２６°以上のものがより高い凝縮性能を示し
た。
【００２２】
【表１】
【００２３】試験例２ 外径１２ｍｍの銅管からなる素管を使用し、溝深さＨ＝
０．２３ｍｍ、管軸方向に沿う溝幅Ｗ＝０．４６であっ
て、溝の管軸に対するねじれ角θが２０°の伝熱管と３
１°の伝熱管とを、仕上げダイスを使用せず、加工ボー
ルの数を２〜６の範囲で変化させ、他の製造条件を同一
にして製造し、両者の引抜力の変化を測定した。その結
果は横軸にボール数を、縦軸に引抜力比を表した図５で
示されている。同図のように、溝のねじれ角θが比較的
小さい（２０°）場合はボール数の増加に応じてほぼ一
定の割合で引抜力が増大するのに対して、溝のねじれ角
θが大きい（３１°）場合は、ボールの数が４個以上に
増加するとボール数が２〜３個の場合と比較して引抜力
が急激に増大した。
０．２３ｍｍ、管軸方向に沿う溝幅Ｗ＝０．４６であっ
て、溝の管軸に対するねじれ角θが２０°の伝熱管と３
１°の伝熱管とを、仕上げダイスを使用せず、加工ボー
ルの数を２〜６の範囲で変化させ、他の製造条件を同一
にして製造し、両者の引抜力の変化を測定した。その結
果は横軸にボール数を、縦軸に引抜力比を表した図５で
示されている。同図のように、溝のねじれ角θが比較的
小さい（２０°）場合はボール数の増加に応じてほぼ一
定の割合で引抜力が増大するのに対して、溝のねじれ角
θが大きい（３１°）場合は、ボールの数が４個以上に
増加するとボール数が２〜３個の場合と比較して引抜力
が急激に増大した。
【００２４】試験例３ 外径１２ｍｍの銅管からなる素管を使用し、実施例の伝
熱管 No.７（仕上げ抽伸前の溝のねじれ角θ＝３６°、
仕上げ抽伸後の溝のねじれ角θ＝３１°）と、比較例伝
熱管 No.１６（仕上げ抽伸前の溝のねじれ角θ＝２０
°、仕上げ抽伸後の溝のねじれ角θ＝１５°）とを、加
工ボール数を２〜６の範囲で変化させ、他の製造条件を
同一にして製造し、両者について限界（最高）溝加工速
度（引抜速度）を測定した。なお、実施例の伝熱管 No.
７はボールの公転方向を溝付プラグの回転方向と同じに
した場合と逆にした場合とで製造し、比較例伝熱管 No.
１６はボールの公転方向を溝付プラグの回転方向の逆に
して製造した。その結果は図６に示されているが、溝の
ねじれ角θが比較的小さい比較例 No.１６の製造では、
ボールの数が増えるのに比例して限界溝加工速度がほぼ
一定の割合で徐々に増大した。これに対して、実施例の
伝熱管 No.７の製造では、ボールの数を４個とした場
合、その数が３個の場合と同じ溝加工速度とすると管が
加工中に破断した。また、ボールの公転方向を溝付プラ
グの回転方向と同じにした場合は、両者が逆である場合
よりも限界加工速度が向上した。
熱管 No.７（仕上げ抽伸前の溝のねじれ角θ＝３６°、
仕上げ抽伸後の溝のねじれ角θ＝３１°）と、比較例伝
熱管 No.１６（仕上げ抽伸前の溝のねじれ角θ＝２０
°、仕上げ抽伸後の溝のねじれ角θ＝１５°）とを、加
工ボール数を２〜６の範囲で変化させ、他の製造条件を
同一にして製造し、両者について限界（最高）溝加工速
度（引抜速度）を測定した。なお、実施例の伝熱管 No.
７はボールの公転方向を溝付プラグの回転方向と同じに
した場合と逆にした場合とで製造し、比較例伝熱管 No.
１６はボールの公転方向を溝付プラグの回転方向の逆に
して製造した。その結果は図６に示されているが、溝の
ねじれ角θが比較的小さい比較例 No.１６の製造では、
ボールの数が増えるのに比例して限界溝加工速度がほぼ
一定の割合で徐々に増大した。これに対して、実施例の
伝熱管 No.７の製造では、ボールの数を４個とした場
合、その数が３個の場合と同じ溝加工速度とすると管が
加工中に破断した。また、ボールの公転方向を溝付プラ
グの回転方向と同じにした場合は、両者が逆である場合
よりも限界加工速度が向上した。
【００２５】試験例４ 外径１２ｍｍの銅管を使用し、溝深さＨ＝０．２３ｍ
ｍ、管軸方向に沿う溝幅Ｗ＝０．４６であって、溝のね
じれ角θ’が１０〜５０°の範囲内でそれぞれ異なる溝
付プラグを用い、加工ボールの数を２〜６の範囲で変化
させ、外径１０ｍｍ，長さ３０００ｍの伝熱管を仕上げ
の空引き加工を行わずに転造加工のみにより製造した。
図７には、それらについての限界（最高）加工速度での
ボール数が●により、限界加工速度よりも低下させた加
工速度でのボール数が○により、溝加工不能の場合（管
が加工過程で破断した場合）が×によりそれぞれ表示さ
れている。その結果、溝付プラグの溝のねじれ角θ’が
１０〜２５°のケースではボール数４〜６個で加工速度
が最高に達した。これに対して、溝付プラグの溝のねじ
れ角θ’が２６〜４５°のケースでは、ボール数２〜３
個で加工速度が最高に達するとともに、ボール数４個以
上では加工中に管が破断した。また、溝付プラグの溝の
ねじれ角θ’が４５°を超えると、加工速度を落として
も加工中に管が破断して加工不可能であった。
ｍ、管軸方向に沿う溝幅Ｗ＝０．４６であって、溝のね
じれ角θ’が１０〜５０°の範囲内でそれぞれ異なる溝
付プラグを用い、加工ボールの数を２〜６の範囲で変化
させ、外径１０ｍｍ，長さ３０００ｍの伝熱管を仕上げ
の空引き加工を行わずに転造加工のみにより製造した。
図７には、それらについての限界（最高）加工速度での
ボール数が●により、限界加工速度よりも低下させた加
工速度でのボール数が○により、溝加工不能の場合（管
が加工過程で破断した場合）が×によりそれぞれ表示さ
れている。その結果、溝付プラグの溝のねじれ角θ’が
１０〜２５°のケースではボール数４〜６個で加工速度
が最高に達した。これに対して、溝付プラグの溝のねじ
れ角θ’が２６〜４５°のケースでは、ボール数２〜３
個で加工速度が最高に達するとともに、ボール数４個以
上では加工中に管が破断した。また、溝付プラグの溝の
ねじれ角θ’が４５°を超えると、加工速度を落として
も加工中に管が破断して加工不可能であった。
【００２６】図５〜図７の結果から、前述の実施形態の
ような内面溝付管を転造によって製造するには、加工ボ
ールの数を２又は３個と従来よりも少なくすることによ
り、引抜力をあまり増大させることなく円滑に加工性よ
く量産できることが判る。
ような内面溝付管を転造によって製造するには、加工ボ
ールの数を２又は３個と従来よりも少なくすることによ
り、引抜力をあまり増大させることなく円滑に加工性よ
く量産できることが判る。
【００２７】
【発明の効果】請求項１の発明に係る内面溝付管によれ
ば、内面の溝１０の管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが溝深さＨ
の１〜２倍であるので、冷媒の流れ（管軸方向への流
れ）がフィン１１に衝突するときに図１の矢印ａのよう
に発生する渦巻きを十分に成長させ、その結果伝熱性能
が向上する。また、溝内における冷媒の渦巻き効果によ
り伝熱性能の向上を図っているので、溝深さ（フィン高
さ）Ｈを過大にする必要がなく、伝熱管の軽量化が図ら
れるとともに、熱交換器に組み込む際の拡管工程におい
てフィンの潰れがより小さくなる。
ば、内面の溝１０の管軸方向Ｌに沿う溝幅Ｗが溝深さＨ
の１〜２倍であるので、冷媒の流れ（管軸方向への流
れ）がフィン１１に衝突するときに図１の矢印ａのよう
に発生する渦巻きを十分に成長させ、その結果伝熱性能
が向上する。また、溝内における冷媒の渦巻き効果によ
り伝熱性能の向上を図っているので、溝深さ（フィン高
さ）Ｈを過大にする必要がなく、伝熱管の軽量化が図ら
れるとともに、熱交換器に組み込む際の拡管工程におい
てフィンの潰れがより小さくなる。
【００２８】請求項２の発明に係る内面溝付管によれ
ば、溝１０の管軸に対するねじれ角θが２６〜３５°で
あるので、管軸方向への冷媒の流れをあまり阻害しない
で冷媒とフィン１１との衝突が相対的に大きくなり、溝
内の冷媒の渦巻きの成長が一層促進され、伝熱性能がよ
りさらに向上する。
ば、溝１０の管軸に対するねじれ角θが２６〜３５°で
あるので、管軸方向への冷媒の流れをあまり阻害しない
で冷媒とフィン１１との衝突が相対的に大きくなり、溝
内の冷媒の渦巻きの成長が一層促進され、伝熱性能がよ
りさらに向上する。
【００２９】請求項３及び４の発明に係る内面溝付管の
製造方法によれば、ボール３の数を２〜３個に限定した
ので、本発明に係る内面溝付管を破壊させることなく、
円滑にかつ高速で製造することができる。
製造方法によれば、ボール３の数を２〜３個に限定した
ので、本発明に係る内面溝付管を破壊させることなく、
円滑にかつ高速で製造することができる。
【００３０】請求項５の発明に係る内面溝付管の製造方
法によれば、ボール３の公転方向を溝付プラグ２の回転
方向と一致させるたので、本発明に係る内面溝付管をさ
らに円滑にかつ高速で製造することができる。
法によれば、ボール３の公転方向を溝付プラグ２の回転
方向と一致させるたので、本発明に係る内面溝付管をさ
らに円滑にかつ高速で製造することができる。
【図１】本発明に係る内面溝付管の一実施形態を示す部
分拡大展開図である。
分拡大展開図である。
【図２】本発明に係る内面溝付管の製造方法の一実施形
態を説明するための装置の概略断面図である。
態を説明するための装置の概略断面図である。
【図３】本発明に係る内面溝付管の製造方法において、
ボールの公転方向が溝付プラグの回転方向とは逆である
場合の素管のメタルフローの方向を示す部分断面図であ
る。
ボールの公転方向が溝付プラグの回転方向とは逆である
場合の素管のメタルフローの方向を示す部分断面図であ
る。
【図４】本発明に係る内面溝付管の製造方法において、
ボールの公転方向が溝付プラグの回転方向と同じである
場合の素管のメタルフローの方向を示す部分断面図であ
る。
ボールの公転方向が溝付プラグの回転方向と同じである
場合の素管のメタルフローの方向を示す部分断面図であ
る。
【図５】内面溝付管の製造工程での内面溝の管軸方向に
対するねじれ角が小さい場合と大きい場合において、溝
加工のためのボールの数と引抜力との関係を示す図であ
る。
対するねじれ角が小さい場合と大きい場合において、溝
加工のためのボールの数と引抜力との関係を示す図であ
る。
【図６】本発明実施例の伝熱管と比較例伝熱管とを製造
した場合のボール数と溝加工速度（引抜速度）との関係
を示す図である。
した場合のボール数と溝加工速度（引抜速度）との関係
を示す図である。
【図７】内面溝付管の製造工程において、溝付プラグの
溝の軸線に対するねじれ角の変化とボール数と溝加工の
可否との関係を示す図である。
溝の軸線に対するねじれ角の変化とボール数と溝加工の
可否との関係を示す図である。
Ｈ 溝深さ Ｗ 管軸方向に沿う溝幅 Ｌ 管軸方向 θ 内面溝の管軸に対するねじれ角 θ’ 溝付プラグの溝の軸線に対するねじれ角 １ 伝熱管 １ａ 素管 １０ 溝 １１ フィン ２ 溝付プラグ ２０ 溝 ３ ボール ３０ ４ 引抜ダイス ５ フローティングプラグ ５０ タイロッド ６ 仕上げダイス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 康敏 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 橋爪 利明 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E028 HA03 HA04 4E096 EA18 FA23 HA15
Claims (5)
- 【請求項１】 内面に平行な多数の微細な溝１０が螺旋
状に形成され、前記溝１０は管軸方向に沿う溝幅Ｗ／溝
深さＨ＝１〜２であることを特徴とする、内面溝付管。 - 【請求項２】 溝１０の管軸に対するねじれ角θが２６
〜３５°であることを特徴とする、請求項１に記載の内
面溝付管。 - 【請求項３】 溝付プラグ２を素管１ａ内へ回転自在に
挿入し、素管１ａをその長さ方向の一方向へ引抜きなが
ら、溝付プラグ２の挿入位置で素管１ａの外周を自転し
つつ公転する数個のボール３により素管１ａを溝付プラ
グ２の周面に押し付ける伝熱管の製造方法において、前
記ボール３の数を２〜３個とすることを特徴とする、内
面溝付管の製造方法。 - 【請求項４】 溝付プラグ２の溝２０の軸線に対するね
じれ角θ’が２６〜４５°であることを特徴とする、請
求項３に記載の内面溝付管の製造方法。 - 【請求項５】 ボール３の公転方向を溝付プラグ２の回
転方向と一致させることを特徴とする、請求項３又は４
に記載の内面溝付管の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050090A JP2001241877A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 内面溝付管及びその製造方法 |
| PCT/JP2001/001389 WO2001063196A1 (fr) | 2000-02-25 | 2001-02-23 | Tube comportant des rainures sur sa surface interieure et procede de fabrication associe |
| MYPI20010837A MY138832A (en) | 2000-02-25 | 2001-02-26 | Method of making an internal grooved tube |
| US09/792,902 US20010027859A1 (en) | 2000-02-25 | 2001-02-26 | Internal grooved tube and manufacturing method thereof |
| US10/634,175 US6913074B2 (en) | 2000-02-25 | 2003-08-04 | Method of making an internal grooved tube |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000050090A JP2001241877A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 内面溝付管及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001241877A true JP2001241877A (ja) | 2001-09-07 |
Family
ID=18571923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000050090A Pending JP2001241877A (ja) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | 内面溝付管及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20010027859A1 (ja) |
| JP (1) | JP2001241877A (ja) |
| MY (1) | MY138832A (ja) |
| WO (1) | WO2001063196A1 (ja) |
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| CN103769831A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-05-07 | 江西理工大学 | 一种铝质高效传热管的生产工艺 |
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| CN112444154A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-03-05 | 龙口市龙蓬精密铜管有限公司 | 一种等效轻量化内螺纹铜管及其制备方法 |
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| WO2006105002A2 (en) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Wolverine Tube, Inc. | Tool for making enhanced heat transfer surfaces |
| CN100365370C (zh) * | 2005-12-20 | 2008-01-30 | 金龙精密铜管集团股份有限公司 | 一种内螺纹传热管 |
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| FR2912995B1 (fr) * | 2007-02-26 | 2009-05-22 | Alcatel Lucent Sas | Dispositif de controle thermique embarque a bord d'un engin spatial |
| EP2228149B1 (en) * | 2007-12-26 | 2017-02-01 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Production method of internally-ribbed steel pipe |
| CN102716936A (zh) * | 2012-05-03 | 2012-10-10 | 张起成 | 一种热交换内螺纹铝管的生产方法 |
| CN103769509B (zh) * | 2012-10-22 | 2015-09-23 | 宝山钢铁股份有限公司 | 内螺纹管内模的工作带长度的确定方法及控制方法 |
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| JPS5912365B2 (ja) | 1979-02-01 | 1984-03-22 | 日立電線株式会社 | 内面溝付金属管加工方法 |
| JPS55167091U (ja) * | 1979-05-16 | 1980-12-01 | ||
| JPS56117827A (en) * | 1980-02-19 | 1981-09-16 | Hitachi Cable Ltd | Working device for internally grooved metallic pipe |
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