JP2003181533A - フィン転造ロールおよび溝付伝熱管の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 背の高いフィンを効率よく形成する。 【解決手段】 フィン転造ロール４は、外周面にジグザ
グ形状をなすフィン転造溝４０が形成されたロール部材
３０Ｂ〜３０Ｅを具備し、これらロール部材３０Ｂ〜３
０Ｅの外周面は、フィン転造溝４０の入り口側内面４２
ａよりも粗い粗面４４とされている。粗面４４の面粗さ
は０．３〜６μｍＲａであり、入り口側内面４２ａの面
粗さは前記粗面化された部分の面粗さよりも小さくかつ
１．２μｍＲａ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フィン転造ロール
および溝付伝熱管の製造装置に関し、特に背の高いフィ
ンを効率よく形成するための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】溝付伝熱管は、内面または外面に微細な
溝およびフィンが形成された金属管であり、冷蔵庫や空
調装置などの熱交換器の部品として多用されている。こ
れら溝付伝熱管の製造方法の１種として電縫加工を用い
た方法がある。この方法では、外周面に溝が形成された
フィン転造ロールで帯状の金属板条材を転造加工するこ
とにより、板条材の表面に微細な溝およびフィンを形成
した後、この板条材に対してロールフォーミングを行
い、フィン形成面を内側または外側にして管状に丸め
る。さらに、丸めた板条材を誘導加熱コイルで加熱し、
板条材の両側縁を突き合わせて溶接することにより、溝
付伝熱管を形成する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
は、溝付伝熱管の熱交換効率をいっそう高める観点か
ら、溝付伝熱管の内面または外面に形成されたフィンの
幅を小さくすると共に、フィンの背を高くする改良を行
ってきた。しかし、フィン転造ロールの外周面に形成さ
れたフィン転造溝を狭く、深くするにつれ、転造時に金
属材料がフィン転造溝の奥まで流れ込みにくくなり、フ
ィンを細くかつ高くすることには限界があることが判明
した。特に、最近では、加工精度を高めるためにソリュ
ブルオイル等の潤滑油を用いずにフィン転造を行うこと
が望まれているが、その場合にはさらに転造時に金属材
料がフィン転造溝の奥まで流れ込みにくくなり、フィン
を細くかつ高く形成することが難しかった。

【０００４】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、転造時に金属材料がフィン転造溝の奥まで流れ
込みやすくすることにより、細く高いフィンを容易に形
成できるようにすることを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のフィン転造ロールは、外周面にフィン転造
用凹部が形成されたロール本体を具備し、このロール本
体の前記フィン転造用凹部を除く前記外周面の少なくと
も一部は、前記フィン転造用凹部の最大深さの１／２よ
りも浅い部分における前記フィン転造用凹部の内面より
も粗面化されている。

【０００６】本発明の第２の態様のフィン転造ロール
は、外周面に螺旋状をなすフィン転造溝が形成されたロ
ール本体を具備し、このロール本体の前記フィン転造溝
を除く前記外周面の少なくとも一部は、前記フィン転造
溝の最大深さの１／２よりも浅い部分における前記フィ
ン転造溝の内面よりもよりも粗面化されている。

【０００７】本発明の第３の態様のフィン転造ロール
は、外周面にジグザグ形状をなすフィン転造溝が軸線方
向に延びるように形成されたロール本体を具備し、この
ロール本体の前記フィン転造溝を除く前記外周面のう
ち、少なくとも一部のフィン屈折部の近傍領域は、前記
フィン転造溝の最大深さの１／２よりも浅い部分におけ
る前記フィン転造溝の内面よりもよりも粗面化されてい
る。

【０００８】前記粗面化された部分の面粗さは０．３〜
６μｍＲａであってもよく、前記フィン転造溝の最大深
さの１／２よりも浅い部分における前記フィン転造溝の
内面の面粗さは前記粗面化された部分の面粗さよりも小
さくかつ１．２μｍＲａ以下であってもよい。

【０００９】本発明の溝付伝熱管の製造装置は、金属製
の板条材を挟んで圧延することにより前記板条材の一面
にフィンを転造するフィン転造ロールおよび受けロール
と、前記フィンが形成された板条材を、前記フィンが内
周側または外周側に位置するように、管状に成形するた
めの複数のフォーミングロールと、管状に成形された前
記板条材の両端縁を加熱したうえ突き合わせて溶接する
ための溶接機構とを具備し、前記フィン転造ロールとし
て、前記いずれかのフィン転造ロールを使用する。

【００１０】前記ロール本体の外周面は、前記フィン転
造ロールの回転に伴って板条材上で個々のフィンが最後
に形成される領域と対向するフィン転造末端領域を除く
領域において、粗面化されていてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施形態を説明する。 ［第１実施形態］図１は、本発明に係る溝付伝熱管の製
造装置の第１実施形態を示す側面図である。装置の概要
を説明すると、図中符号１はアンコイラであり、一定幅
かつ一定厚の銅または銅合金製の板条材Ｔを連続的に繰
り出す。繰り出された板条材Ｔは一対の押さえロール２
を経て、対向して配置されたフィン転造ロール４および
受けロール６の間を通され、図６に示すように、板条材
Ｔの表面に、幅方向に連続したジグザグ形状（Ｗ字状）
のフィン５２および溝５４が形成され、板条材Ｔの裏面
は平滑のままに保たれる。この実施形態では、板条材Ｔ
を転造加工する際に潤滑液を供給していないが、フィン
転造ロール４の上流側に潤滑液ノズルを設け、図示しな
い潤滑液供給機構から板条材Ｔの転造面にソリュブルオ
イルなどの潤滑液を供給してもよい。

【００１２】フィン転造ロール４および受けロール６に
より転造加工された板条材Ｔは、図１に示す一対のロー
ル８を経て、複数対配列されたフォーミングロール１０
を通して徐々に管状に丸められる。内面溝付伝熱管を製
造する場合にはフィン転造面を内側にして板条材Ｔを丸
め、外面溝付伝熱管を製造する場合にはフィン転造面を
外側にして板条材Ｔを丸める。断面Ｃ字状に丸められた
板条材Ｔはローリングセパレータ１２により突き合わせ
るべき両端縁間の間隙量が一定に保たれたうえ、誘導加
熱コイル１４に通されて両側縁部が加熱される。さら
に、加熱された板条材Ｔは、一対のスクイズロール１６
を通され、両側方から押されることにより加熱された両
側縁部が突き合わされ、溶接される。こうして溶接され
た伝熱管Ｐの外周面には、膨出した材料によりビードが
形成されるので、このビードを切削除去するためのビー
ドカッタ１８が設けられている。

【００１３】ビードが切削された伝熱管Ｐは冷却槽２０
を通されて強制冷却されたうえ、複数対配列されたサイ
ジングロール２２を通され、所定の外径までに縮径され
る。さらに、縮径された伝熱管Ｐは、ラフコイラ２４で
巻き取られ、次工程へ送られる。

【００１４】次に、本発明の主特徴であるフィン転造ロ
ール４について説明する。図２および図３は、第１実施
形態のフィン転造ロール４を示す部分正面図および断面
図である。このフィン転造ロール４は、ロール軸３２
と、このロール軸３２に固定されたロール本体３０とを
具備し、このロール本体３０は、外周面にフィン転造溝
が形成されている４つの円環状をなすロール部材３０Ｂ
〜３０Ｅと、これらロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの両側に
配置された一対の円環状をなすサイドロール３０Ａとか
ら構成されている。

【００１５】図３に示すように、ロール軸３２の一端側
の外周面には円環状のフランジ部３４が一体的に形成さ
れ、他端側の外周面には雄ねじ部３８が形成されてい
る。フランジ部３４と雄ねじ部３８との間の外周面に
は、サイドロール３０Ａ、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅ、
および第２のサイドロール３０Ａが順に通され、ナット
３６を雄ねじ部３８に螺合することにより、ロール本体
３０がロール軸３２に対し同軸に固定されている。ロー
ル部材３０Ｂ〜３０Ｅの常温での内径をロール軸の外周
面の外径よりも僅かに小さくしておき、ロール部材３０
Ｂ〜３０Ｅを高温に加熱した上でロール軸３２の外周面
に焼き填めし、がたつきをさらに防止してもよい。

【００１６】各サイドロール３０Ａは、図６に示すよう
に、板条材Ｔの両側縁部にそれぞれ一定幅の平滑部５０
を形成する役割を果たす。これら平滑部５０は、溶接す
べき両端面の直線性を高め、溶接安定性を高める効果を
奏する。しかし、必要であれば、サイドロール３０Ａに
より平滑部５０を形成しない構成としてもよい。

【００１７】ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面には、
図２に示すように、全面に亘って螺旋状のフィン転造溝
４０が一定のピッチで平行に多数形成されている。この
実施形態では、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅ毎にフィン転
造溝４０の傾斜の向きが逆になり、フィン転造溝４０は
全体として、フィン転造ロール４の軸線方向に連続する
ジグザグ形状（Ｗ字状）をなしている。

【００１８】フィン転造溝４０がロール周方向に対して
なす角度αの絶対値は、伝熱管Ｐに求められる特性に応
じて決定される値であり、本発明では限定されないが、
一般的な溝付伝熱管では５〜２５゜程度であることが好
ましい。フィン転造溝４０の深さも限定されないが、一
般的には０．１〜０．３ｍｍ程度とされる。フィン転造
溝４０の開口幅が小さく、深さが大きいほど本発明によ
る効果が顕著となる。フィン転造溝４０の断面形状は限
定されず、断面三角形状（先端は丸みを帯びていても尖
っていてもよい）であってもよいし、台形状または半円
状をなしていてもよい。ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅ毎に
フィン転造溝４０の傾斜角度αの絶対値が異なっていて
もよい。

【００１９】この実施形態の主特徴は、図４に示すよう
に、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面全面がフィン転
造溝４０の最大深さＤ２の１／２（＝Ｄ３）よりも浅い
部分における内面４２ａ（すなわち内面４２の入り口側
部分）より粗面化されて、粗面４４とされていることに
ある。本発明では限定されないが、粗面４４の面粗さは
０．３〜６μｍＲａであることが好ましく、フィン転造
溝４０の入り口側内面４２ａの面粗さは前記粗面化され
た部分の面粗さよりも小さくかつ１．２μｍＲａ以下で
あることが好ましい。この範囲であると、背の高いフィ
ンを容易に形成しやすい。さらに好ましくは、粗面４４
の面粗さが０．３〜１．２μｍＲａとされ、フィン転造
溝４０の入り口側内面４２ａの面粗さは、粗面４４の面
粗さよりも小さくかつ０．６μｍＲａ以下とされる。フ
ィン転造溝４０の最大深さＤ２の１／２よりも深い部分
における内面（すなわち内面４２の奥部）は、フィン転
造溝４０への材料の進入しやすさにそれほど影響を与え
ないために、入り口側内面４２ａと同じであってもよい
し、入り口側内面４２ａより粗面であってもよい。

【００２０】ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面を、フ
ィン転造溝４０の入り口側内面４２ａよりも粗面化する
方法は限定されないが、例えば以下のような方法が可能
である。なお、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの材質として
は、Ｃｏおよび／またはＮｉを結合剤として含むＷＣ基
などの超硬合金が使用可能である。

【００２１】（１）ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの素材と
して、結晶粒径が通常より細かい超硬合金を使用したう
え、この素材にフィン転造溝４０を研削加工により形成
し、さらに素材の外周面を粗面化して粗面４４を形成す
る。結晶粒径が通常より細かい超硬合金とは、超硬合金
の種類は限定されないが、例えば、結晶平均粒径が１．
８μｍより小さい超硬合金であり、このような結晶粒径
が通常より細かい超硬合金にフィン転造溝４０を研削加
工で形成すると、フィン転造溝４０の入り口側内面４２
ａは０．８μｍＲａ以下の細かい表面粗さを有する平滑
面となる傾向がある。ただし、この場合にはロール素材
の外周面も同様に平滑になりやすいので、外周面に対し
て粗面化処理が必要となる。粗面化処理としては、フィ
ン転造溝４０にパラフィンや易溶性組成物などのマスキ
ング剤を充填してフィン転造溝４０内を保護した後、ロ
ール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面にブラスト処理等を施
してショットを衝突させて外周面を粗面化し、さらにフ
ィン転造溝４０に充填されたマスキング剤を溶融・溶解
等により除去してもよい。ブラスト処理の代わりに、放
電加工によって粗面化してもよいし、単純に荒い砥石に
より研削加工を行ってもよい。研削加工により粗面化す
る場合には、ロール軸方向に延びる条痕が生成するよう
な条件を採用すると、板条材Ｔの長手方向への伸びを防
止する効果がより高くなる。

【００２２】（２）上記（１）とは逆に、ロール部材３
０Ｂ〜３０Ｅの素材として、結晶粒径が通常より粗い超
硬合金を使用したうえ、この素材にフィン転造溝４０を
研削加工により形成し、さらにフィン転造溝４０の入り
口側内面４２ａに対して鏡面化処理を施す。結晶粒径が
通常より粗い超硬合金とは、超硬合金の種類は限定され
ないが、例えば、結晶平均粒径が３μｍ以上の超硬合金
であり、このような結晶粒径が通常より粗い超硬合金で
は、ロール素材の外周面も０．３〜６μｍＲａ程度の粗
面となり易い。ただし、この場合にはフィン転造溝４０
の入り口側内面４２ａも同様に粗面になり易いので、フ
ィン転造溝４０の内周面に対して鏡面化処理が必要とな
る。フィン転造溝４０内のみに対する鏡面化処理として
は、目の細かい砥石でフィン転造溝４０内を仕上研削す
る方法だけでなく、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面
にマスキングを施した後、キャビテーション噴流による
ピーニングを施す方法などが採用できる。キャビテーシ
ョン噴流によるピーニングとは、超高圧の流体（水な
ど）を開口径の小さいノズルからロール部材３０Ｂ〜３
０Ｅの外周面に高速で吹き付け、フィン転造溝４０内で
キャビテーション現象を生じさせ、キャビテーション気
泡の崩壊衝撃力により微細な凹凸を取り除く加工法であ
る。この方法によれば、ショットを使用しないためにフ
ィン転造溝４０の奥まで鏡面加工が行き届く利点を有す
る。

【００２３】（３）ロール素材の外周面にフィン転造溝
４０を形成した後、フィン転造溝４０内面全面およびロ
ール素材の外周面にダイヤモンドライクカーボン層を形
成し、その後、外周面のダイヤモンドライクカーボン層
のみを削り落として外周面を粗面化する。あるいは、フ
ィン転造溝４０を除いてロール素材の外周面をマスキン
グした後、ダイヤモンドライクカーボン層を気相成長さ
せることにより、フィン転造溝４０の内面４２にダイヤ
モンドライクカーボン層を形成する。マスキングの方法
としては、パーフルオロアルキルポリエーテルなどの気
相成長を阻害する物質または各種塗料を塗布する方法、
窒化チタンなどのダイヤモンドライクカーボン層の気相
成長を阻害する物質を被覆する方法などが挙げられる。
ダイヤモンドライクカーボン層を形成するには、例えば
高真空中でアーク放電プラズマを生成させ、このプラズ
マ中で炭化水素ガスを分解し、プラズマ中のイオンや励
起分子を基板に電気的に加速して衝突させる。荷電粒子
の衝突エネルギーは温度に換算して数万度に相当するた
め、局所的に高温高圧状態を作ることができ、特定の結
晶構造の炭素薄膜を形成することができる。特定の結晶
構造とは、長距離秩序を持たないアモルファス構造に、
１重結合や２重結合が混在したものと考えられており、
きわめて高い平滑性、耐摩耗性、および低摩擦性を有す
る。ダイヤモンドライクカーボン層の厚さは０．５〜３
μｍ程度が好ましく、あまり薄いと耐摩耗性が低下し、
厚すぎるとロール生産コストが高くなりすぎる。

【００２４】なお、ダイヤモンドライクカーボン層を形
成する場合には、下地となるフィン転造溝４０内面の変
形によりダイヤモンドライクカーボン層が剥離すること
を防止するために、熱処理や塑性変形によりフィン転造
溝４０の内面４２の硬度をＨＲＡ８０以上に高めておく
ことが好ましい。また、ダイヤモンドライクカーボン層
には残留引張応力が発生するため、残留引張応力に起因
する割れが生じる可能性がある。そこで、残留引張応力
を相殺するため、フィン転造溝４０の内面４２表層部に
は残留圧縮応力を付与しておいてもよい。残留圧縮応力
を付与するには、先に述べたキャビテーション噴流によ
るピーニングなどが好適に用いられる。

【００２５】本実施形態では、ロール部材３０Ｂ〜３０
Ｅの外周面がフィン転造溝４０の入り口側内面４２ａよ
りも粗面化されていることにより、フィン転造ロール４
が板条材Ｔの表面を圧迫してフィン５２を転造する際
に、ロール外周面である粗面４４と板条材Ｔとの間に働
く摩擦力を高めることができ、圧縮された板条材Ｔが長
手方向および幅方向に延びる現象を抑制できる。したが
って、その分、フィン転造溝４０への材料の充填圧力を
高めることができる。さらに、フィン転造溝４０の入り
口側内面４２ａは極めて高度の平滑面にされているか
ら、図４に示すように、転造圧力を過剰に高めなくと
も、フィン転造溝４０の奥まで材料が流れ込むようにな
り、背の高いフィン５２が容易に製造できる。

【００２６】これに対して、図５に示すように、フィン
転造溝Ｍ内およびロール外周面Ｇのいずれもが同様に平
滑であると、板条材Ｔがその平面方向、特に長手方向に
伸びる傾向が強まり、フィン転造溝Ｍへの材料の充填圧
力が十分に高まらず、フィン転造溝Ｍの奥まで材料が流
れ込みにくくなる。このため、背の低いフィンＦが形成
される傾向が強まり、フィンＦの背を高くするためには
転造圧力を過剰に高めなくてはならなくなる。転造圧力
を高めると、ロール細部の破損が生じやすく、ロール寿
命も短くなるおそれがある。

【００２７】図６は本実施形態の装置により製造された
溝付伝熱管Ｐの一例を示している。溝付伝熱管Ｐの寸法
は本発明では限定されないが、一般的な伝熱管での数値
を例示すると、その外径は３〜１５ｍｍ程度であり、溝
５４の底での管壁の厚さは０．１５〜０．５ｍｍ程度で
ある。また、板条材Ｔおよび溝付伝熱管Ｐの材質として
は、好ましくは銅または銅合金が採用され、その中でも
特に、りん脱酸銅（例えばＪＩＳ１２２０合金）や、無
酸素銅などが好適である。

【００２８】この溝付伝熱管Ｐでは、フィン転造溝４０
によりフィン５２が形成され、フィン転造溝４０同士の
間に対向して溝５４が形成されている。溝付伝熱管Ｐの
内面の一部には、溶接された両側縁部に沿って僅かに盛
り上がり軸線方向に連続した溶接部５１が形成されてい
る。板条材Ｔの両側縁には、サイドロール３０Ａにより
平滑部５０が形成されている。この実施形態ではＷ字状
のフィン５２が形成されているが、本発明の対象はこの
形状に限定されず、例えばＶ字状であってもよいし、Ｎ
字状であってもよいし、NV字状であってもよいし、VVV
字状であってもよい。さらには、後述するように、金属
管の内面又は外面に単純な螺旋形フィンを形成してもよ
いし、不連続な短い凸部をフィンとして形成することも
可能である。

【００２９】なお、図６に示す溝付伝熱管Ｐのように、
周方向に伸びるジグザグ形状のフィン５２を形成する場
合、転造方向に対するフィン屈折部の向きによって転造
加工条件が異なることが判明している。図６中矢印に示
す方向へ転造が進行した場合、図中Ｂで示す領域は、ジ
グザグ形状をなす個々のフィン５２の転造が開始される
領域であり、図中Ａで示す領域は個々のフィン５２の転
造が完了する領域となる。領域Ｂでは、転造方向下流側
へ向け、フィン転造溝４０に沿って材料が逃げるため、
フィン転造溝４０への材料の充填圧力が低下する傾向が
あり、フィン転造溝４０の奥まで材料が充填されにく
く、フィン５２が低く形成される傾向がある。

【００３０】これに対し、領域Ａはフィン転造溝４０に
沿って上流から流れてきた材料がフィン転造溝４０の屈
折部で行き止まり、フィン転造溝４０への材料の充填圧
力が過剰に高くなり、フィン転造溝４０の奥まで材料が
充填され、フィン５２が高く形成される傾向がある。フ
ィン５２が高く形成されることは攪拌効果を高める点で
は好ましいのであるが、フィン転造溝４０への材料の充
填圧力が高すぎると、フィン転造溝４０の領域Ａ内での
屈折点（連結点）でエッジ欠けが生じる確率が高くな
り、高価なロール４の寿命を短縮するおそれがある。

【００３１】前述の第１実施形態においても、ロール外
周面の粗面化によりフィン転造溝４０に沿った材料流れ
を抑制する効果は得られるから、転造ロールの外周面が
平滑な従来品に比べればフィン高さの不均一は抑制でき
るが、以下に述べる実施形態では、特に領域Ａ内でのエ
ッジ欠けをより軽減できる。

【００３２】［第２実施形態］図７は本発明の第２実施
形態のフィン転造ロール４を示す部分正面図である。こ
の実施形態では、各ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面
に、軸方向両端縁からそれぞれ一定幅の部分を除いて、
粗面４４が形成されている。すなわち、ロール部材３０
Ｂでは、サイドロール３０Ａ側の端縁から幅Ｗ１の領
域、およびロール部材３０Ｃ側の端縁から幅Ｗ２の領域
を除いた領域のみに、粗面４４が形成されている。ま
た、ロール部材３０Ｃでは、ロール部材３０Ｂ側の端縁
から幅Ｗ２の領域、およびロール部材３０Ｄ側の端縁か
ら幅Ｗ３の領域を除いた領域のみに、粗面４４が形成さ
れている。ロール部材３０Ｄ、３０Ｅについては、ロー
ル部材３０Ｃ、３０Ｂとそれぞれ同様である。

【００３３】幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の値は本発明では限定
はされない。幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３の値は互いに等しくて
もよいが、互いに異なっていてもよい。具体的には、幅
Ｗ１は１〜７ｍｍであることが好ましく、より好ましく
は２〜５ｍｍである。この幅Ｗ１の領域に粗面４４を形
成しないことにより、図６に示す平滑部５０寄りの部分
においてフィン５２の高さを低減できる。これにより、
溶接部５１の両側に相対的にフィン５２の背が低い領域
が形成され、内面溝付伝熱管Ｐ内を流れる熱媒液体の圧
力損失を低減することが可能である。溶接部５１はフィ
ン屈折部の一つに該当し、内面溝付伝熱管Ｐへ熱媒を流
す向きによっては、２方向からの熱媒液体が衝突する箇
所となる。したがって、フィン屈折部で局部的にフィン
５２を低くすることにより、圧力損失を低減する効果が
得られる。フィン屈折部でフィン５２が低く形成されて
も、フィン直線部におけるフィンの高さが十分に高けれ
ば、熱交換効率は十分に高めることができる。

【００３４】幅Ｗ２は１．３〜１．５ｍｍであることが
好ましく、より好ましくは０．５〜１．２ｍｍである。
幅Ｗ２の領域に粗面４４を形成しないことにより、前述
のように相対的にフィン５２が高く形成されやすい転造
終端領域における材料充填圧力を低減できる。これによ
り、図６に示した転造終端領域Ａにおけるロール部材３
０Ｂ〜３０Ｅのエッジ欠けが抑制でき、ロール寿命が延
長できる。また、図６に示すフィン屈折部Ａにおいて相
対的にフィン５２が低い領域を形成することができ、内
面溝付伝熱管Ｐ内を流れる熱媒液体の圧力損失を低減す
ることができる。

【００３５】幅Ｗ３は０．３〜１．５ｍｍであることが
好ましく、より好ましくは０．５〜１．２ｍｍである。
幅Ｗ３の領域に粗面４４を形成しないことにより、図６
に示す溶接部５１の両側に相対的にフィン５２が低い領
域を形成することができ、内面溝付伝熱管Ｐ内を流れる
熱媒液体の圧力損失を低減することができる。

【００３６】上記幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３のうち、フィン転
造ロール４の寿命延長に特に影響するのは幅Ｗ２であ
る。したがって、その効果のみを求める場合には、図７
において幅Ｗ１および／または幅Ｗ３内の領域にも粗面
４４を形成してよい。

【００３７】［第３実施形態］図８は本発明の第３実施
形態のフィン転造ロール４を示す部分正面図である。こ
の実施形態では、フィン転造ロール４の中央側のロール
部材３０Ｃ、３０Ｄにのみ粗面４４が形成され、しか
も、ロール部材３０Ｃのロール部材３０Ｂ側の一定幅Ｗ
２の部分、およびロール部材３０Ｄのロール部材３０Ｅ
側の一定幅Ｗ２の部分には、粗面４４が形成されていな
い。幅Ｗ２の値は前記実施形態と同様でよい。この実施
形態によれば、図６における転造開始領域Ｂにおいてフ
ィン５２を高くする一方、領域Ａではフィン５２が過剰
に高くならないようにコントロールすることが可能であ
る。

【００３８】［第４実施形態］図９は本発明の第４実施
形態のフィン転造ロール４を示している。この実施形態
は、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周面の径が一定では
なく、ロール部材３０Ｂとロール部材３０Ｃとの合わせ
面の近傍、およびロール部材３０Ｄとロール部材３０Ｅ
との合わせ面の近傍において、各ロール部材３０Ｂ〜３
０Ｅの外径がテーパ状に僅かに縮小されて縮径部４５が
形成されている点が異なる。これにより、フィン転造ロ
ール４の外周面には、板条材Ｔに個々のフィン５２が最
後に形成される領域Ａに対向して、２つの浅い凹部が形
成されている。

【００３９】さらに、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外周
面には、縮径部４５を除いた領域にのみ、粗面４４が形
成されている。他の構成は前述の実施形態と同様でよ
い。

【００４０】なお、フィン転造ロール４の軸線の向きを
逆にして転造を行った場合には、各Ｗ字型フィン５２の
両端部および中央部へ向けて材料流れが生じることにな
るが、その場合には、サイドロール３０Ａとロール部材
３０Ｂとの合わせ面の近傍、ロール部材３０Ｃとロール
部材３０Ｄとの合わせ面の近傍、並びにロール部材３０
Ｅとサイドロール３０Ａとの合わせ面の近傍において、
各ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの外径が相対的に縮小され
るべきである。ただし、各Ｗ字型フィン５２の両端部お
よび中央部へ向けて材料流れが生じる向きで転造を行っ
た場合、板条材Ｔの両側縁部に材料流れに起因する変形
が生じやすく、後の溶接に支障を来すおそれがある。そ
こで、一般には、図６に示す矢印の向き、すなわち、板
条材Ｔの両側縁部へ向けて材料流れが発生しない向きで
転造を行う方が好ましい。これはフィン５２をＷ字状で
はなく、Ｖ字状に形成する場合や、５回屈折した「VV
V」状に形成する場合も同様である。

【００４１】一対の縮径部４５により形成される凹部の
断面形状は、図９に示すように広いＶ字状であってもよ
いし、丸みを帯びた形状であってもよい。縮径部４５の
幅Ｗ４および縮径量Ｄ１は、フィン転造ロール４により
フィン５２の転造を行う際に、ロール部材３０Ｂとロー
ル部材３０Ｃとの合わせ面、およびロール部材３０Ｄと
ロール部材３０Ｅとの合わせ面へ向けて発生した材料流
れを、これら縮径部４５内で吸収できるように、かつ、
前記合わせ面に対応する領域で、フィン５２が局部的に
高くならないように設定されるべきである。

【００４２】この条件を満たす縮径部４５の幅Ｗ４およ
び縮径量Ｄ１は限定されないが、一般的な溝付伝熱管の
場合、縮径量Ｄ１は転造前の板条材Ｔの厚さの３〜２０
％であることが好ましく、より好ましくは５〜１０％程
度とされる。縮径部４５の縮径量Ｄ１が小さすぎると、
フィン転造末端側の領域でフィン５２が高くなる現象を
防止する効果が乏しくなる。逆に、縮径部４５の縮径量
Ｄ１が大きすぎると、対応する部分でフィン５２が低く
なりすぎ、攪拌性能に影響が生じる。縮径部４５の幅Ｗ
４は、板条材Ｔの幅の３％以上であることが好ましい。
あまり小さいと、フィン転造末端側の領域でフィン５２
が高くなる現象を防止する効果が低下する。

【００４３】この実施形態のフィン転造ロール４で転造
を行うと、フィン転造ロール４により図１０に示すよう
なフィン５２、溝５４、および平坦部５０が形成され
る。この転造過程においては、溝５４を形成するために
圧下された材料が、フィン転造開始側からフィン転造末
端側へ向けてフィン転造溝４０に沿って流れるが、フィ
ン転造ロール４の外周面のフィン転造末端側部分には縮
径部４５が形成され、その分加工量が小さいため、これ
らの部分で材料流れが吸収され、フィン転造溝４０の奥
まで過剰の金属材料が侵入することが防止できる。した
がって、領域Ａでフィン５２の高さが過剰に大きくなる
ことがなく、転造過程でのフィン５２とフィン転造溝４
０のエッジとの干渉を抑制でき、エッジの損傷をいっそ
う低減できる。

【００４４】フィン転造ロール４の縮径部４５と対応す
る箇所には、板条材Ｔの表面に、図１０に示すように僅
かな凸部５６が形成されてもよいが、これらの部分にお
ける板厚は転造前の板条材Ｔの厚さの７５％以下である
ことが望ましい。あまり大きいとこの部分が堅くなって
ロールフォーミングが困難になるからである。

【００４５】［第５実施形態］次に、図１１は本発明の
第５実施形態におけるフィン転造ロール４および受けロ
ール６を示している。この実施形態のフィン転造ロール
４は、図２のフィン転造ロール４と同じであるが、その
他にも図７、図８いずれかのフィン転造ロール４と同じ
でもよい。

【００４６】この実施形態の特徴は、受けロール６の外
周面に、ロール部材３０Ｂとロール部材３０Ｃとの合わ
せ面、およびロール部材３０Ｄとロール部材３０Ｅとの
合わせ面にそれぞれ対向する位置で、２つの縮径部４６
が全周に亘って形成されている。縮径部４６の幅Ｗ４お
よび縮径量Ｄ１は、先の縮径部４５と同様に設定されて
いる。

【００４７】このような実施形態によれば、フィン転造
ロール４によってフィン５２を転造する際に、板条材Ｔ
の一部が縮径部４６内へ弾性変形して逃げるため、縮径
部４６と対向する部分での加工量が相対的に低下する。
したがって、溝を形成する際に圧下された材料が、フィ
ン転造開始側からフィン転造末端側へ向けて流れたとし
ても、縮径部４６によって材料流れを吸収でき、これら
の領域でフィン５２が過剰に高くなることが防止され、
図１２に示すように高さがほぼ均一なフィン５２を転造
することが可能となる。したがって、フィン５２とフィ
ン転造溝４０のエッジとの干渉が減り、干渉によるエッ
ジの損傷が防止できるから、フィン転造ロール４の使用
寿命をいっそう延長することが可能である。

【００４８】［第６実施形態］図１３は本発明の第６実
施形態のフィン転造ロール４を示している。この実施形
態では、フィン転造ロール４は単一のロール部材３０Ｆ
を有し、このロール部材３０Ｆの外周面に単純な螺旋状
をなすフィン転造溝４０が形成されるとともに、フィン
転造溝４０を除くロール部材３０Ｆの外周面は粗面化さ
れて粗面４４が形成されていることを特徴としている。
このように、本発明は単純な螺旋溝の製造にも適用する
ことができ、板条材Ｔの伸びを抑制して、背の高いフィ
ン５２を形成することが可能である。フィン転造溝４０
の傾斜角度や断面形状、その他の構成などは前述の各実
施形態と同様でよい。

【００４９】以上、複数の実施形態を説明したが、本発
明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、例え
ば、ロール部材の外周面に形成される凹凸構造は溝でな
く多数の独立したディンプルであってもよいし、ロール
軸方向または周方向に直線的に延びる溝であってもよ
い。

【００５０】また、各実施形態の特徴点を適宜組み合わ
せてもよい。例えば、フィン転造ロール４に縮径部４５
を形成すると同時に、受けロール６にも縮径部４６を形
成してもよい。粗面４４の形成位置も必要に応じて適宜
調整してよい。例えば、粗面化の程度をロール部材の軸
方向に変化させてもよい。

【００５１】また、ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅは互いに
拡散接合されていてもよい。拡散接合を行うには、各ロ
ール部材３０Ｂ〜３０Ｅのフィン転造溝４０の位置を揃
えたうえ、これらを治具を用いて相互に加圧して密着さ
せ、全体を真空加熱炉に入れてロール材料である超硬合
金の再結晶温度付近まで加熱する。これにより、ロール
部材３０Ｂ〜３０Ｅの当接面において原子の拡散が生じ
て、各ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅが相互に接合される。
このようにロール部材３０Ｂ〜３０Ｅを拡散接合するこ
とにより、各ロール部材３０Ｂ〜３０Ｅの端面は全面に
亘って強固に接合され、フィン転造溝４０の屈折部にお
いて突き合わされた溝隔壁（フィン転造溝４０同士の間
の突条部分）の端面同士までもが一体的に連結される。
よって、材料流れによりフィン転造溝４０の屈折部に過
大な圧力がかかった場合にも、屈折部で突き合わされた
溝隔壁の末端が欠損しにくくなる利点がある。ロール部
材３０Ｂと３０Ｃ、３０Ｄと３０Ｅのみを拡散接合する
ことも可能である。この場合には、特に損傷しやすい転
造終端領域Ａと対向する部分のエッジ欠損のみを防止す
る効果が得られる。

【００５２】各サイドロール３０Ａがロール部材３０Ｂ
〜３０Ｅに対して拡散接合されていない場合、サイドロ
ール３０Ａの交換は容易に行える。サイドロール３０Ａ
は板条材Ｔの両側縁に一定幅の平滑部５０をそれぞれ形
成する作用を有し、これら平滑部５０の幅や厚さは電縫
溶接に多大な影響を与える。したがって、板条材Ｔの材
質や厚さ等が変更された場合には、平滑部５０の幅や厚
さを調整するためにサイドロール３０Ａの寸法や形状を
変更する必要が生じるが、本実施形態であれば、その変
更が容易に行える。予め、サイドロール３０Ａは寸法の
異なるものを数種類用意しておくとよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係るフィ
ン転造ロールおよび溝付伝熱管の製造装置によれば、ロ
ール本体のフィン転造用凹部を除く外周面の少なくとも
一部が、フィン転造用凹部の内面よりも粗面化されてい
るから、フィン転造ロールが板条材の表面を圧迫してフ
ィンを転造する際に、ロール外周面である粗面と板条材
との間に働く摩擦力を高めることができ、圧縮された板
条材が長手方向および幅方向に延びる現象を抑制でき
る。したがって、その分、フィン転造用凹部への材料の
充填圧力を高めることができる。さらに、フィン転造用
凹部の内面は平滑面にされているから、転造圧力を過剰
に高めなくとも、フィン転造用凹部の奥まで材料が滑ら
かに流れ込み、背の高いフィンが容易に形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る溝付伝熱管の製造装置の第１実
施形態を示す側面図である。

【図２】 同製造装置のフィン転造ロールを示す部分正
面図である。

【図３】 同製造装置のフィン転造ロールの断面図であ
る。

【図４】 同製造装置のフィン転造過程を示す断面拡大
図である。

【図５】 従来技術によるフィン転造過程を示す断面拡
大図である。

【図６】 同製造装置により得られた内面溝付伝熱管の
一部展開図である。

【図７】 他の実施形態のフィン転造ロールの部分正面
図である。

【図８】 他の実施形態のフィン転造ロールの部分正面
図である。

【図９】 他の実施形態のフィン転造ロールの部分正面
図である。

【図１０】 図９の実施形態のフィン転造ロールにより
転造された板条材を示す断面図である。

【図１１】 他の実施形態のフィン転造ロールの部分正
面図である。

【図１２】 図１１の実施形態のフィン転造ロールによ
り転造された板条材を示す断面図である。

【図１３】 他の実施形態のフィン転造ロールの部分正
面図である。

【符号の説明】

１ アンコイラ ４ フィン転造ロール ６ 受けロール Ｔ 板条材 １０ フォーミングロール １４ 誘導加熱コイル ３０ ロール本体 ３０Ａ サイドロール ３０Ｂ〜３０Ｅ ロール部材 ４０ フィン転造溝 ４２ フィン転造溝の内面 ４２ａ フィン転造溝の入り口側内面 ４４ 粗面 ４５，４６ 縮径部 ５２ フィン ５４ 溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２１Ｈ 8/02 Ｂ２１Ｈ 8/02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面にフィン転造用凹部が形成された
   ロール本体を具備し、このロール本体の前記フィン転造
   用凹部を除く前記外周面の少なくとも一部は、前記フィ
   ン転造用凹部の最大深さの１／２よりも浅い部分におけ
   る前記フィン転造用凹部の内面よりも粗面化されている
   ことを特徴とするフィン転造ロール。
2. 【請求項２】 外周面に螺旋状をなすフィン転造溝が形
   成されたロール本体を具備し、このロール本体の前記フ
   ィン転造溝を除く前記外周面の少なくとも一部は、前記
   フィン転造溝の最大深さの１／２よりも浅い部分におけ
   る前記フィン転造溝の内面よりも粗面化されていること
   を特徴とするフィン転造ロール。
3. 【請求項３】 外周面にジグザグ形状をなすフィン転造
   溝が軸線方向に延びるように形成されたロール本体を具
   備し、このロール本体の前記フィン転造溝を除く前記外
   周面のうち少なくとも一部は、前記フィン転造溝の最大
   深さの１／２よりも浅い部分における前記フィン転造溝
   の内面よりも粗面化されていることを特徴とするフィン
   転造ロール。
4. 【請求項４】 前記粗面化された部分の面粗さは０．３
   〜６μｍＲａであり、前記フィン転造溝の最大深さの１
   ／２よりも浅い部分における前記フィン転造溝の内面の
   面粗さは前記粗面化された部分の面粗さよりも小さくか
   つ１．２μｍＲａ以下であることを特徴とする請求項１
   〜３のいずれかに記載のフィン転造ロール。
5. 【請求項５】 金属製の板条材を挟んで圧延することに
   より前記板条材の一面にフィンを転造するフィン転造ロ
   ールおよび受けロールと、 前記フィンが形成された板条材を、前記フィンが内周側
   または外周側に位置するように、管状に成形するための
   複数のフォーミングロールと、 管状に成形された前記板条材の両端縁を加熱したうえ突
   き合わせて溶接するための溶接機構とを具備し、 前記フィン転造ロールとして、請求項１〜４のいずれか
   に記載されたフィン転造ロールを使用することを特徴と
   する溝付伝熱管の製造装置。
6. 【請求項６】前記ロール本体の外周面は、前記フィン転
   造ロールの回転に伴って板条材上で個々のフィンが最後
   に形成される領域と対向するフィン転造末端領域を除く
   領域の少なくとも一部において、粗面化されていること
   を特徴とする請求項５記載の溝付伝熱管の製造装置。