JP2002257485A - 熱交換器の製造方法 - Google Patents

熱交換器の製造方法

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JP2002257485A
JP2002257485A JP2001051826A JP2001051826A JP2002257485A JP 2002257485 A JP2002257485 A JP 2002257485A JP 2001051826 A JP2001051826 A JP 2001051826A JP 2001051826 A JP2001051826 A JP 2001051826A JP 2002257485 A JP2002257485 A JP 2002257485A
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heat transfer
tube
transfer tube
diameter
heat exchanger
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Masaki Sunada
正樹 砂田
Kazuhiro Kawanishi
一浩 川西
Masayuki Miyatou
正行 宮東
Kenji Ide
謙次 井手
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Matsushita Refrigeration Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱管の外周に螺旋状にフィンを巻き付けた
フィン付管において、熱交換効率の高い熱交換器を安価
に製造する方法を提供する。 【解決手段】 伝熱管1に螺旋状にプレートフィン2を
巻き付ける工程の後に、前記伝熱管1を拡径する工程を
追加することで、プレートフィン2と伝熱管1の外周と
の接触熱抵抗を低減することができ、溶接等の冶金的接
合を行わずとも、熱交換効率の高い熱交換器を安価に製
造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍冷蔵空調用に
用いられる単一の伝熱管にプレートフィンを螺旋状に巻
き付けたフィン付管を蛇行状に曲げ加工して形成するフ
ィンチューブ型熱交換器の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年、単一の伝熱管にプレートフィンを
螺旋状に巻き付けたフィン付管を蛇行状に曲げ加工して
形成するフィンチューブ型熱交換器を、例えば冷凍冷蔵
庫等の電化製品に凝縮器として用い、強制対流により凝
縮性能を向上させ、省エネやコスト低減が図られてき
た。
【0003】従来の熱交換器の製造方法としては、実公
昭49−11330号公報に示されるものがある。
【0004】以下、図面を参照しながら上記従来の熱交
換器の製造方法を説明する。
【0005】図4は、従来の製造方法を適用した熱交換
器を構成するフィン付管を示す断面模式図である。図5
は同製造方法を適用した熱交換器を示す平面模式図であ
る。
【0006】図4、図5において、1は伝熱管で、鉄、
ステンレス、銅、真鍮、アルミニウム等からなる金属製
円管でサーペンタイン状に形成されている。2はプレー
トフィンで、鉄、ステンレス、銅、真鍮、アルミニウム
等からなる金属製帯板である。3は、伝熱管1の外周に
プレートフィン2を巻き付けたフィン付管である。4は
フィン付管3の直管部、5はフィン付管3の曲管部であ
る。
【0007】まず、第1の工程として、単一の伝熱管1
の外周にプレートフィン2を一定の間隔で巻き付けてフ
ィン付管3を製作する。このとき、プレートフィン2と
伝熱管1の外周は、溶接等の冶金的接合はされていな
い。次に、第2の工程として、フィン付管3を直管部4
及び曲管部5が連続するよう蛇行状に加工し、フィンチ
ューブ型の熱交換器を製作する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成は、単一の伝熱管1の外周にプレートフィン2
を一定の間隔で巻き付けるだけで、フィン付管3を製作
するので、プレートフィンが2伝熱管1に強固に密着さ
れてはいない。つまり、プレートフィン2と伝熱管1の
外周との接触熱抵抗が高く、伝熱管1の内部を流れる冷
媒とフィン付管3の表面を流れる外気との熱交換効率が
充分高いとは言えない。また、接触熱抵抗を低くする方
法としては、溶接等の冶金的接合を施す策があるが、工
法上接合できる金属に制限があることや、歩留まり、設
備コストが高騰するなどの課題があった。したがって、
例えば冷凍冷蔵庫等の電化製品に凝縮器として用いた場
合、限られたスペースの中で引き出せる凝縮性能には限
界があり、よって従来の構成では省エネにも限界があっ
た。
【0009】本発明は従来の課題を解決するもので、溶
接等の冶金的接合を行わず、従来以上に熱交換効率の高
い熱交換器を安価に製造する方法を提供することを目的
とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、伝熱管の外周に螺旋状にプレートフィンを巻
き付ける第1の工程と、前記伝熱管を拡径する第2の工
程を含むことを特徴としたものである。
【0011】これにより、溶接等の冶金的接合を行わ
ず、プレートフィンと伝熱管の外周との接触熱抵抗を低
減することができ、金属の組み合わせに左右されず、従
来以上に熱交換効率の高い熱交換器を安価に製造するこ
とができる。
【0012】また、本発明は、水圧等の液圧により伝熱
管を拡径することを特徴としたものである。
【0013】これにより、機械的に伝熱管を拡径するよ
りも容易な方法で、且つ伝熱管が内面溝付管であって
も、水圧等の液圧により伝熱管を拡径する方法であるの
で、プレートフィンと伝熱管の外周との接触熱抵抗を低
減することが可能となり、よって、溶接等の冶金的接合
を行わず、金属の組み合わせに左右されず、従来以上に
熱交換効率の高い熱交換器を安価に製造することができ
る。
【0014】また、本発明は、管内に管内径より大きい
球形のボールを挿入し、水圧等の液圧により前記ボール
を挿通することで、伝熱管を拡径することを特徴とする
ものである。
【0015】これにより、水圧等の液圧のみで伝熱管を
拡径するよりも、低い圧力、つまり少ない力で伝熱管を
拡径することができ、且つ、プレートフィンと伝熱管の
外周との接触熱抵抗を低減することが可能となり、よっ
て、溶接等の冶金的接合を行わず、金属の組み合わせに
左右されず、従来以上に熱交換効率の高い熱交換器を安
価に製造することができる。
【0016】また、本発明は、伝熱管の外周に螺旋状に
プレートフィンを巻き付けフィン付管を製作する第1の
工程と、前記フィン付管を直管部及び曲管部が連続する
よう蛇行状に加工する第2の工程と、管内に管内径より
大きい球形のボールを挿入し、水圧等の液圧により前記
ボールを挿通することで、伝熱管を拡径する第3の工程
により製造することを特徴とするものである。
【0017】これにより、伝熱管を拡径したあとでフィ
ン付管を蛇行状に曲げ加工する場合は、伝熱管の外径が
大きくなることと加工硬化することで、曲げ加工ができ
る肉厚と曲げ半径に限度があったが、伝熱管の外径が大
きくなる前及び加工硬化する前に曲げ加工を行い、その
後で伝熱管を拡径することにより、伝熱管の肉厚をより
薄く、あるいは曲げ半径をより小さくすることが可能に
なり、溶接等の冶金的接合を行わず、金属の組み合わせ
に左右されず、従来以上に熱交換効率の高い熱交換器を
安価に製造することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明による熱交換器の製
造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明
する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付
して詳細な説明を省略する。
【0019】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1により製造された熱交換器を構成するフィン付管
の断面模式図である。
【0020】図1において、11は拡径されたサーペン
タイン状の伝熱管であり、好ましくは銅あるいはアルミ
ニウム製円管で、素管外径が4〜5mmで、拡管後外径は
4.1〜5.5mm程度である。12は螺旋状フィンであり、好
ましくは銅あるいはアルミニウム製帯板材にヒダ付けを
施した後、伝熱管1の外周に螺旋状に巻き付けたもの
で、帯巾が8〜10mmで、板厚は0.18〜0.35mm程度であ
る。13は管内側波形突起部で、拡径後二次的に形成さ
れるものである。14は管外側波形溝部で、同様に、拡
径後二次的に形成されるものである。
【0021】以下上記熱交換器の製造方法について、説
明する。
【0022】まず、第1の工程として、プレートフィン
2を一定の間隔で、単一の伝熱管1の外周に巻き付けて
螺旋状フィン12を形成したフィン付管3を製作する。
次に、第2の工程として、前記伝熱管1を拡径する。拡
径された伝熱管11の断面は、管内側波形突起部13と
管外側波形溝部14が形成されている。管外側波形溝部
14には螺旋状フィン12が強固に食い込み、プレート
フィン2と伝熱管1の外周との接触熱抵抗が低減し、熱
交換器効率が向上する。さらに、管内側波形突起部13
は螺旋状フィン12が巻き付けられた部分に形成され、
管内表面積の向上および、突起による冷媒の乱流促進効
果によっても熱交換器効率が向上する。
【0023】以上のように本実施例の熱交換器の製造方
法は、伝熱管1の外周に螺旋状にプレートフィン2を巻
き付ける第1の工程と、前記伝熱管を拡径する第2の工
程を含むことを特徴としたものであり、溶接等の冶金的
接合を行わず、プレートフィン2と伝熱管1の外周との
接触熱抵抗を低減することができ、金属の組み合わせに
左右されず、従来以上に熱交換効率の高い熱交換器を安
価に製造することができる。
【0024】(実施の形態2)図2は、本発明の実施の
形態2により製造された熱交換器を構成するフィン付管
の断面模式図である。
【0025】図2において、15は液圧により拡径され
た内面溝付伝熱管であり、好ましくは素管状態におい
て、銅あるいはアルミニウム製内面溝付円管が望まし
い。
【0026】以下上記熱交換器の製造方法について、説
明する。
【0027】実施の形態1同様に、第1の工程で、プレ
ートフィン2を一定の間隔で、単一の伝熱管1の外周に
巻き付けて螺旋状フィン12を形成したフィン付管3を
製作する。次に、第2の工程で、前記伝熱管1を水圧又
は揮発性オイル等の液圧により拡径する。水圧等の液体
を用いることで、伝熱管1の材質や形状に影響されるこ
となく、内部から均一に圧力をかけることができ、拡径
された内面溝付伝熱管15でも形成可能である。
【0028】以上のように本実施例の熱交換器の製造方
法は、機械的に伝熱管1を拡径するよりも容易な方法
で、且つ伝熱管1が内面溝付管であっても、水圧等の液
圧により伝熱管を拡径する方法であるので、プレートフ
ィン2と伝熱管1の外周との接触熱抵抗を低減すること
が可能となり、よって、溶接等の冶金的接合を行わず、
金属の組み合わせに左右されず、従来以上に熱交換効率
の高い熱交換器を安価に製造することができる。
【0029】(実施の形態3)図3は、本発明の実施の
形態3による熱交換機の製造方法を示すフィン付管の部
分断面模式図である。
【0030】図3において、16は拡管ボールで、伝熱
管1の内径よりも大きい外径で、好ましくは球体形状で
あり、伝熱管1の材質よりも硬度の高い材質を選択する
ほうが良い。
【0031】以下上記熱交換器の製造方法について、説
明する。
【0032】まず、実施の形態1同様に、第1の工程で
は、伝熱管1の外周に螺旋状にプレートフィン2を巻き
付け、フィン付管3を製作する。次に、第2の工程で、
前記フィン付管3を直管部4及び曲管部5が連続するよ
うサーペンタイン状に加工する。つぎに、第3の工程
で、管内に管内径より大きい球形のボール16を挿入
し、水圧等の液圧により前記ボール16を挿通すること
で、伝熱管1を拡径する。
【0033】上記製造方法によれば、水圧等の液圧のみ
で伝熱管1を拡径するよりも、低い圧力、つまり少ない
力で伝熱管1を拡径することができ、且つ、プレートフ
ィン2と伝熱管1の外周との接触熱抵抗を低減すること
が可能となる。また、伝熱管1を拡径したあとでフィン
付管3を蛇行状に曲げ加工する場合は、伝熱管1の外径
が大きくなることと加工硬化することで、曲げ加工がで
きる肉厚と曲げ半径に限度があったが、伝熱管1の外径
が大きくなる前及び加工硬化する前に曲げ加工を行い、
その後で伝熱管1を拡径するにより、伝熱管1の肉厚を
より薄く、あるいは曲げ半径をより小さくすることが可
能になり、溶接等の冶金的接合を行わず、金属の組み合
わせに左右されず、従来以上に熱交換効率の高い熱交換
器を安価に製造することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように請求項1記載の発明
は、単一の伝熱管と前記伝熱管の外周に螺旋状に巻き付
けたプレートフィンにより構成されるフィン付管であっ
て、直管部及び曲管部が連続する蛇行状に加工されたフ
ィンチューブ型の熱交換器の製造方法において、前記伝
熱管に螺旋状にプレートフィンを巻き付ける第1の工程
と、前記伝熱管を拡径する第2の工程を含むことを特徴
としたものであり、溶接等の冶金的接合を行わず、プレ
ートフィンと伝熱管の外周との接触熱抵抗を低減するこ
とができ、金属の組み合わせに左右されず、従来以上に
熱交換効率の高い熱交換器を安価に製造することができ
る。
【0035】また、請求項2又は3に記載の発明は、請
求項1に記載の発明に、さらに、水圧等の液圧により伝
熱管を拡径することを特徴としたものであり、機械的に
伝熱管を拡径するよりも容易な方法で、且つ伝熱管が内
面溝付管であっても、水圧等の液圧により伝熱管を拡径
する方法であるので、プレートフィンと伝熱管の外周と
の接触熱抵抗を低減することが可能となり、よって、溶
接等の冶金的接合を行わず、金属の組み合わせに左右さ
れず、従来以上に熱交換効率の高い熱交換器を安価に製
造することができる。
【0036】また、請求項4に記載の発明は、請求項1
に記載の発明に、さらに、管内に管内径より大きい球形
のボールを挿入し、水圧等の液圧により前記ボールを挿
通することで、伝熱管を拡径することを特徴とするもの
であり、水圧等の液圧のみで伝熱管を拡径するよりも、
低い圧力、つまり少ない力で伝熱管を拡径することがで
き、且つ、プレートフィンと伝熱管の外周との接触熱抵
抗を低減することが可能となり、よって、溶接等の冶金
的接合を行わず、金属の組み合わせに左右されず、従来
以上に熱交換効率の高い熱交換器を安価に製造すること
ができる。
【0037】また、請求項5に記載の発明は、請求項1
に記載の発明に、さらに、伝熱管の外周に螺旋状にプレ
ートフィンを巻き付け、フィン付管を製作する第1の工
程と、前記フィン付管を直管部及び曲管部が連続するよ
う蛇行状に加工する第2の工程と、管内に管内径より大
きい球形のボールを挿入し、水圧等の液圧により前記ボ
ールを挿通することで、伝熱管を拡径する第3の工程に
より製造することを特徴とするものであり、伝熱管を拡
径したあとでフィン付管を蛇行状に曲げ加工する場合
は、伝熱管の外径が大きくなることと加工硬化すること
で、曲げ加工ができる肉厚と曲げ半径に限度があった
が、伝熱管の外径が大きくなる前及び加工硬化する前に
曲げ加工を行い、その後で伝熱管を拡径するにより、伝
熱管の肉厚をより薄く、あるいは曲げ半径をより小さく
することが可能になり、溶接等の冶金的接合を行わず、
金属の組み合わせに左右されず、従来以上に熱交換効率
の高い熱交換器を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1により製造された熱交換
器を構成するフィン付管の断面模式図
【図2】本発明の実施の形態2により製造された熱交換
器を構成するフィン付管の断面模式図
【図3】本発明の実施の形態3による熱交換器の製造方
法を示すフィン付管の部分断面模式図
【図4】従来の製造方法を適用した熱交換器を構成する
フィン付管を示す断面模式図
【図5】同製造方法を適用した熱交換器を示す平面模式
【符号の説明】
1 伝熱管 2 プレートフィン 3 フィン付管 4 直管部 5 曲管部 11 拡径された伝熱管 12 螺旋状フィン 13 管内側波形突起部 14 管外側波形溝部 15 液圧により拡径された内面溝付伝熱管 16 拡管ボール
フロントページの続き (72)発明者 宮東 正行 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5号 松下冷機株式会社内 (72)発明者 井手 謙次 大阪府東大阪市高井田本通4丁目2番5号 松下冷機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サーペンタイン状に形成された伝熱管の
    外周に螺旋状にプレートフィンを巻き付ける第1の工程
    と、前記伝熱管を拡径する第2の工程を含むことを特徴
    とする熱交換器の製造方法。
  2. 【請求項2】 水圧等の液圧により伝熱管を拡径するこ
    とを特徴とする請求項1記載の熱交換器の製造方法。
  3. 【請求項3】 伝熱管は内面溝付管であって、水圧等の
    液圧により伝熱管を拡径することを特徴とする請求項1
    記載の熱交換器の製造方法。
  4. 【請求項4】 管内に管内径より大きい球形のボールを
    挿入し、水圧等の液圧により前記ボールを挿通すること
    で、伝熱管を拡径することを特徴とする請求項1記載の
    熱交換器の製造方法。
  5. 【請求項5】 伝熱管の外周に螺旋状にプレートフィン
    を巻き付け、フィン付管を製作する第1の工程と、前記
    フィン付管を直管部及び曲管部が連続するようサーペン
    タイン状に加工する第2の工程と、管内に管内径より大
    きい球形のボールを挿入し、水圧等の液圧により前記ボ
    ールを挿通することで、伝熱管を拡径する第3の工程に
    より製造することを特徴とする熱交換器の製造方法。
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