JP2003287383A

JP2003287383A - 内面溝付管

Info

Publication number: JP2003287383A
Application number: JP2002089084A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Hosoki; 哲郎細木
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-10
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP3964244B2

Abstract

(57)【要約】【課題】非共沸混合冷媒を使用する熱交換器の伝熱管
として好適な、繰返し内圧疲労特性が優れた内面溝付管
を提供する。【解決手段】銅又は銅合金からなる内面溝付管４の内
面に螺旋状に延びる溝５を形成し、溝５間をフィン６と
する。溝５のリード角をａ（°）とし、底肉厚をｂ（ｍ
ｍ）とすると、リード角ａを１５°以上とし、ａ及びｂ
は下記数式を満たすようにする。また、フィン６の根元
部６ａの曲率半径をｒ、管軸直交断面における前記溝の
溝底幅をｗとするとき、（ｒ／ｗ）比を０．２８０以上
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はルームエアコン及び
パッケージエアコン等のヒートポンプ式冷凍空調機器の
熱交換器に使用する内面溝付管に関し、特に、耐繰返し
内圧疲労特性が優れ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ｃ等の非共
沸混合冷媒を使用する熱交換器の伝熱管として好適な内
面溝付管に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、ルームエアコン及びパッケージエ
アコンとしてフッ素系炭化水素（フロン）を冷媒とした
冷暖房兼用型のヒートポンプ式エアコンが主流となって
いる。このヒートポンプ式エアコン等に使用される熱交
換器用伝熱管として、熱伝導性及び加工性が優れた銅又
は銅合金製伝熱管（以下、伝熱管という）が使用されて
いる。前記熱交換器は、例えばこの伝熱管の周囲に複数
のアルミニウム合金製薄板フィン材を平行に配設したも
のであり、フィンチューブ型熱交換器と呼ばれている。

【０００３】図４（ａ）はフィンチューブ型熱交換器の
構成を示す側面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示
すフィンチューブ型熱交換器をヘアピン管２側から見た
斜視図である。また、図５（ａ）は図４（ａ）に示すフ
ィンチューブ型熱交換器をＵベンド管３側から見た斜視
図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の一部拡大図であ
る。図４（ａ）に示すように、軟質な銅又は銅合金から
なる伝熱管をその中央部でヘアピン状に曲げ加工してＵ
字形のヘアピン管２を作製する。そして、所定の間隔を
おいて相互に平行に配置したアルミニウム又はアルミニ
ウム合金製のフィン材１の穴（図示せず）にヘアピン管
２を挿通して両者を接合する。次に、隣り合うヘアピン
管２の管端に予め曲げ加工を施してあるＵベンド管３を
嵌合し、ヘアピン管２とＵベンド管３とをろう付けする
ことにより連結する。これにより、フィンチューブ型熱
交換器が製造される。

【０００４】また、伝熱管には、管内面に例えば螺旋状
の複数の平行溝を形成して熱伝達効率を向上させた内面
溝付管が使用される。近時、エアコンの価格競争が激化
し、熱交換器の資材価格における伝熱管の比率を低減す
る必要から、単重、即ち単位長さ当りの質量ができるだ
け小さい伝熱管が求められ、肉厚を薄くした薄肉銅管が
使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術には以下に示すような問題点がある。近時、
地球温暖化問題への対策として、その分子構造に塩素を
配するために温暖化係数が極めて高いとされるクロロジ
フルオロメタン（Ｒ２２）等の冷媒が規制対象となって
おり、西暦２０２０年以降にはその使用及び製造の中止
が決定されている。これらの冷媒の代替冷媒として、ル
ームエアコン及びパッケージエアコンには、Ｒ２２と比
較して潜熱、蒸気熱伝導率及び液熱伝導率が大きいジフ
ルオロメタン（Ｒ３２）に、Ｒ１２５又はＲ１３４ａを
混合したＲ４１０Ａ及びＲ４０７ｃが使用され始めてい
る。これらのように、沸点が異なる冷媒を混合して使用
する冷媒は非共沸混合冷媒と呼ばれる。

【０００６】しかしながら、Ｒ３２に所定の伝熱性能を
発揮させようとすると、その使用圧力をＲ２２の使用圧
力の１．６倍とする必要がある。そのため、Ｒ４１０Ａ
及びＲ４０７ｃのような非共沸混合冷媒を使用した熱交
換器において従来の冷媒を使用したものと同等の熱交換
性能を引き出すためには、より高い圧力で使用すること
が必要になり、その結果、伝熱管及び機内配管により高
い圧力が加わるようになる。

【０００７】エアコンの始動（電源入）−定常運転−停
止（電源切）のサイクルにおいて、定常運転時における
エアコン配管内の圧力変化は小さい。しかし、エアコン
配管内の圧力は、始動時には急上昇し、停止時には急激
に低下する。非共沸混合冷媒を使用すると、Ｒ２２等の
従来の冷媒を使用する場合と比較して、定常運転時のエ
アコン配管内の圧力はより大きくなり、始動及び停止時
の圧力変化もより大きくなる。このように、非共沸混合
冷媒を使用する場合、エアコン配管内に従来よりも大き
な圧力変化が繰返し発生する。

【０００８】一方、伝熱管を曲げ加工して、図４（ｂ）
に示すようなヘアピン管２を形成する場合、ヘアピント
ップ部において、張出部が発生する。図６は、ヘアピン
管を示す側面図である。図６に示すように、伝熱管の曲
げ加工に際して、曲げ加工部の外側１７には引張応力に
よる塑性変形が発生し、また曲げ加工部の内側１８には
圧縮応力による塑性変形が発生することにより伝熱管が
曲げられていき、ヘアピン管２が形成される。このと
き、ヘアピン管２の正面の周方向の中央を結ぶ線１９付
近においては、曲げ加工部の外側１７及び内側１８の加
工硬化により生じる拘束から、管周方向に圧縮応力が発
生する。そして、線１９付近は、外側１７及び内側１８
と比較して、曲げ加工時に作用する応力が小さいため、
加工硬化が小さくほぼ加工前の強度が維持される。この
ため、ヘアピン管２と曲げ加工に使用する当て金（図示
せず）との間のクリアランスが大きいと、線１９に沿っ
て伝熱管の外側に張出した張出し部７（図７及び図３参
照）を生じる。ヘアピン管２と当て金との間のクリアラ
ンスの大きさにより、張出し部７はヘアピン管２の片側
に発生したり、両側に発生したりする。

【０００９】図７は、図６に示すＡ−Ａ線による管軸直
交断面図であり、外径が７ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍの平
滑直管をヘアピン曲げ加工し、管軸直交断面における断
面の形状を撮影した写真をトレースした図である。曲げ
加工されたヘアピン管２における片側の線１９に沿って
張出し部７が形成されている。

【００１０】張出し部７を有する伝熱管を熱交換器に使
用する場合、エアコンの始動時に伝熱管内部の圧力が高
まると、伝熱管の形状が真円になろうとして、張出し部
７の曲率半径が変化する部分に応力が集中する。張出し
部７は、図６に示す外側１７及び内側１８のように加工
硬化を受けておらず、相対的に耐力が低く、また、ヘア
ピントップ部は熱交換器のアルミフィン材に接合されて
いないため外部からの拘束力が加えられず、内圧による
変形が生じ易い。

【００１１】また、内面溝付管の曲げ加工に伴い発生す
る管の扁平によっても、管内圧力が増加するときに管が
真円になろうとして、応力が発生し、変形する。

【００１２】このような繰返し印加される応力により、
応力集中部分で伝熱管の疲労破壊が発生しやすくなる。
即ち、伝熱管本来の耐圧強度よりも低い圧力により比較
的繰返し回数が少ない時期に疲労破壊が起こる所謂低サ
イクル疲労破壊が生じ、伝熱管の繰返し寿命を極端に低
下させる。この結果、伝熱管内の冷媒がリークする事故
が発生し、エアコンの耐用年数が極端に短くなってしま
うことがある。

【００１３】図８は疲労破壊が発生した伝熱管を示す部
分断面図である。ヘアピン管２の内面には、溝３１が形
成されており、溝３１間がフィン３２となっている。そ
して、フィン３２の根元部３２ａを起点として、管外面
に向かう方向にクラック３３が発生する。

【００１４】なお、伝熱管の肉厚を薄くすると、前記張
出し部及び扁平の大きさを、応力集中を生じないような
範囲内に制御することが極めて困難になる。特に、内面
溝付管においては、肉厚が薄い溝部と肉厚が厚いフィン
部とが断続的に設けられているため、張出し部の大きさ
を十分に小さくできるような高精度な加工を施すことが
困難である。また、このような高精度な加工を行おうと
すると、曲げ加工に際して加工条件の厳密な調整が必要
となるが、伝熱管の断面形状を非破壊で測定することが
困難であるため、加工条件を厳密に調整することも困難
である。

【００１５】このため、曲げ加工に伴って発生する張出
し部及び扁平の大きさを小さくしようとすると、底肉厚
を増加させざるを得なくなり、熱交換器の軽量化を阻害
すると共に、ユーザー側のコストを増加させてしまうと
いう問題を生じる。

【００１６】このように、使用圧力が大きい代替冷媒の
普及に伴い、伝熱管の耐圧疲労が問題となっている。冷
凍空調機器の寿命を維持するため、日本冷凍空調工業会
は伝熱管の耐圧疲労特性の基準として、最高圧力を使用
冷媒の設計圧力（Ｒ４１０Ａの場合４．１５ＭＰａ）、
最低圧力を０Ｐａとする内圧の変動を伝熱管に繰り返し
印加し、この内圧の変動を４．０×１０^５回以上加えて
も冷媒のリークが発生しないことを推奨している。エア
コンメーカーにおいてもこの基準を参考にして、メーカ
ー毎に独自の規格を制定する動きが広がっている。

【００１７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、非共沸混合冷媒を使用する熱交換器の伝熱
管として好適な、繰返し内圧疲労特性が優れた内面溝付
管を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る内面溝付管
は、熱交換器用の内面溝付管において、管内面に形成さ
れた溝のリード角をａ（°）、底肉厚をｂ（ｍｍ）とす
るとき、ａが１５°以上であり、前記ａ及びｂが下記数
式１を満たすことを特徴とする。

【００１９】

【数１】

【００２０】本発明者等は、前記課題を解決するために
鋭意実験研究を行った結果、底肉厚に対して溝のリード
角を大きくすることにより、ヘアピン加工後の内面溝付
管に張出し部及び扁平が生じている場合でも、内部圧力
の増加に伴い、内面溝付管がその断面形状が真円になる
ように変形しようとする際の剛性を高めることができる
ことを見出した。具体的には、管内面の溝のリード角及
び底肉厚を上記数式１を満たすように設定すれば、内面
溝付管の疲労破壊を防止できることを突き止め、本発明
を完成した。

【００２１】即ち、本発明においては、溝のリード角を
１５°以上とすると共に、底肉厚をリード角及び上記数
式１によって決まる所定の値以上とすることにより、ヘ
アピン加工により内面溝付管に張出し部又は扁平が生じ
ても、内部圧力が増加する際の変形に対する剛性を確保
し、疲労破壊の発生を防止することができる。これによ
り、熱交換器の使用に伴い、内面溝付管が破壊して冷媒
が漏洩することを防止し、エアコンの耐用年数を長くす
ることができる。

【００２２】本発明に係る他の内面溝付管は、熱交換器
用の内面溝付管において、管軸直交断面における管内面
に形成された溝間のフィンの根元の曲率半径をｒ、管軸
直交断面における前記溝の溝底幅をｗとするとき、（ｒ
／ｗ）比が０．２８０以上であることを特徴とする。

【００２３】本発明においては、前記（ｒ／ｗ）比を
０．２８０以上とし、溝底幅に対してフィンの根元の曲
率半径を大きくすることにより、フィンの根元に応力が
集中することを防止する。これにより、ヘアピン加工に
より内面溝付管に張出し部及び扁平が生じても、熱交換
器の使用に伴って疲労破壊が生じることを防止できる。

【００２４】本発明に係る更に他の内面溝付管は、熱交
換器用の内面溝付管において、管内面に形成された溝の
リード角をａ（°）、底肉厚をｂ（ｍｍ）、管軸直交断
面における前記溝間のフィンの根元の曲率半径をｒ、管
軸直交断面における前記溝の溝底幅をｗとするとき、ａ
が１５°以上であり、（ｒ／ｗ）比が０．２８０以であ
り、前記ａ及びｂが上記数式１を満たすことを特徴とす
る。

【００２５】また、前記内面溝付管は、銅又は銅合金か
らなることが好ましい。これにより、熱伝導性及び加工
性が優れた内面溝付管を得ることができる。

【００２６】更に、前記内面溝付管は、非共沸混合冷媒
を使用する熱交換器に組み込まれる伝熱管として好適で
ある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本実施例
に係る内面溝付管を示す部分断面図である。図１に示す
内面溝付管４は、例えば銅又は銅合金からなり、例え
ば、りん脱酸銅（ＪＩＳＨ３３００に記載されている合
金Ｃ１２２０）により形成されている。なお、内面溝付
管４は、例えば純銅、（Ｃｕ−０．１〜１．０質量％Ｓ
ｎ−０．０１〜０．０５質量％Ｐ）合金、又は（Ｃｕ−
０．１〜１．０質量％Ｓｎ−０．１〜１．０質量％Ｚｎ
−０．０１〜０．０５質量％Ｐ）合金により形成されて
いてもよい。また、内面溝付管４を形成する銅又は銅合
金の結晶粒径は、例えば３０μｍ以下である。更に、内
面溝付管４の外径は例えば６．００乃至９．５２ｍｍで
ある。

【００２８】図１に示すように、内面溝付管４の内面に
は螺旋状に延びる溝５が形成されており、溝５間がフィ
ン６となっている。溝５の数は例えば４５乃至７５であ
り、溝５の深さ、即ち、フィン６の高さは例えば０．１
５乃至０．２８ｍｍである。また、溝５のリード角、即
ち、内面溝付管の内面展開図（図示せず）における管軸
に平行な直線と溝５が伸びる方向とがなす角度は１５°
以上である。溝５のリード角をａ（°）とし、底肉厚を
ｂ（ｍｍ）とすると、ａ及びｂは上記数式１を満たして
いる。また、フィン６の根元部６ａの曲率半径をｒ、管
軸直交断面における前記溝の溝底幅をｗとするとき、
（ｒ／ｗ）比は０．２８０以上である。

【００２９】次に、本実施例に係る内面溝付管４の製造
方法について説明する。まず、りん脱酸銅を溶解し、ビ
レット鋳造し、熱間押出する。その後、水焼入れし、粗
圧延し、抽伸加工を施し、素管を製造する。次に、この
素管を高周波誘導加熱炉又はバッチ炉により焼鈍し、転
造加工により素管の内面に螺旋状の溝５を形成する。そ
の後、コイルに巻取り、焼鈍する。これにより、内面溝
付管４を製造する。

【００３０】この内面溝付管４をヘアピン管に加工すれ
ば、図４（ａ）及び（ｂ）に示すような熱交換器の伝熱
管とすることができる。本実施例の内面溝付管は、リー
ド角ａ（°）と底肉厚ｂ（ｍｍ）との関係が上記数式１
を満たしているため、内面溝付管４にヘアピン加工を施
す際に、張出し部及び扁平が生じても、管の内部圧力の
増加に伴う管の変形に対して高い剛性を得ることがで
き、変形を抑制し、疲労破壊を防止することができる。
また、本実施例の内面溝付管４は（ｒ／ｗ）比が０．２
８０以上であるため、溝底幅ｗに対してフィン６の根元
部６ａの曲率半径ｒが大きく、管の内部圧力が増加する
際に根元部６ａに応力が集中することを防止することが
できる。これにより、ヘアピン加工により内面溝付管に
張出し部及び扁平が生じた場合においても、疲労破壊を
防止することができる。即ち、本実施例に係る内面溝付
管４は、繰返し内圧疲労特性が優れている。

【００３１】このように、本実施例の内面溝付管４にヘ
アピン加工を施し、図４（ａ）及び（ｂ）に示す熱交換
器のヘアピン管２として使用することにより、耐久性が
優れ、寿命が長い熱交換器を製造することができる。

【００３２】

【実施例】以下、本発明の実施例の効果について、その
特許請求の範囲から外れる比較例と比較して具体的に説
明する。前述の方法により、外径が７．００ｍｍ及び
９．５２ｍｍの内面溝付管は各９種類製造した。外径が
同じ内面溝付管のフィン高さ、山頂角及びフィンの先端
半径は同一とし、内面溝のリード角、底肉厚、フィン根
元部の曲率半径及び溝底幅は、種類ごとに相互に異なら
せた。また、同じ種類の内面溝付管を各５本製造した。
即ち、内面溝付管を合計で（外径２水準）×（９種類）
×（５本）＝９０本製造した。

【００３３】表１に、外径が７．００ｍｍの内面溝付管
における内面溝のリード角、底肉厚、フィン根元部の曲
率半径及び溝底幅を示す。なお、外径が７．００ｍｍの
内面溝付管のフィン高さは０．２０ｍｍとし、山頂角は
２２°とし、フィンの先端半径は０．０３５ｍｍとし
た。また、表２に、外径が９．５２ｍｍの内面溝付管に
おける内面溝のリード角、底肉厚、フィン根元部の曲率
半径及び溝底幅を示す。なお、外径が９．５２ｍｍの内
面溝付管のフィン高さは０．２４ｍｍとし、山頂角は４
０°とし、フィンの先端半径は０．０５０ｍｍとした。

【００３４】次に、これらの内面溝付管にヘアピン曲げ
加工を施した。このとき、外径が７．００ｍｍの内面溝
付管の曲げピッチは２１．０ｍｍとし、外径が９．５２
ｍｍの内面溝付管の曲げピッチは２５．４ｍｍとした。

【００３５】図２はヘアピン曲げ加工を施した内面溝付
管を示す管軸直交断面図である。図２に示すように、ヘ
アピン曲げ加工を施した内面溝付管４には、張出し部７
が形成されている。張出し部７の張出し高さをｃとし、
張出し幅をｄとする。外径が７．００ｍｍの内面溝付管
の張出し高さｃの値は０．６５ｍｍであり、張出し幅ｄ
の値は１．９６ｍｍであった。また、外径が９．５２ｍ
ｍの内面溝付管の張出し高さｃの値は０．８８ｍｍであ
り、張出し幅ｄの値は２．６７ｍｍであった。

【００３６】そして、これらのヘアピン曲げ加工を施し
た内面溝付管の繰返し内圧疲労特性を評価した。以下、
繰返し内圧疲労特性の評価方法について説明する。繰返
し内圧疲労試験を自動的に行うために、繰返し内圧疲労
試験装置を作製した。図３は、この繰返し内圧疲労試験
装置の構成を示すブロック図である。この繰返し内圧疲
労試験装置は、１次圧をエアーとし、増圧器１１により
この１次圧を増圧して水又は鉱物油に２次圧を加え、こ
の加圧された水又は鉱物油により供試材（伝熱管）に圧
力を加えるものである。図３に示すように、この繰返し
内圧疲労試験装置においては、コンプレッサ（図示せ
ず）により供給されるエアーが導入されるエアー供給口
９、水又は鉱物油を貯える供給タンク１０、エアーの流
通経路上に配置されエアーの供給を制御する電磁弁１３
及びエアーの流通経路上における電磁弁１３の下流側に
配置され電磁弁１３を介して供給されたエアーの圧力を
増圧しこの圧力を水又は鉱物油に加える増圧器１１が設
けられている。また、水又は鉱物油の流通経路上に配置
され水又は鉱物油を供試材（図示せず）に対して供給す
る吐出口１２が設けられている。更に、水又は鉱物油の
流通経路上に配置され水又は鉱物油の圧力を測定する圧
力センサ１５が設けられ、増圧器１１には増圧器１１の
ピストンの進み過ぎにより働くリミットスイッチ１６が
設けられている。更にまた、圧力センサ１５及びリミッ
トスイッチ１６の出力信号が入力され、電磁弁１３の開
閉を制御するタイマを備え、供試材が破壊するまでの電
磁弁１３の開閉回数をカウントするカウンタを備えたコ
ントローラ１４が設けられている。

【００３７】この繰返し内圧疲労試験装置においては、
コンプレッサ（図示せず）により供給されたエアーが、
エアー供給口９を介して装置内に導入され、電磁弁１３
を通過して増圧器１１に到達し、増圧器１１により増圧
される。一方、供給タンク１０に貯えられた水又は鉱物
油が増圧器１１の２次側に供給され、エアーにより加圧
され、吐出口１２を介して供試材に供給され、供試材に
圧力を印加する。このとき、水又は鉱物油のロス分はタ
ンク１０より補充される。内圧の繰返しサイクルは、電
磁弁１３の開閉により増圧器１１が供試材に対して加圧
及び減圧を繰返すことにより作られる。コントローラ１
４は、内蔵されたタイマにより電磁弁１３の開閉を制御
し、同時に圧力センサ１５を介して供試材に印加される
圧力を検知する。コントローラ１４は圧力センサ１５に
より供試材の破壊に伴う昇圧不足を検知し、更に、供試
材の破壊に伴う増圧器１１のピストンの進み過ぎにより
働くリミットスイッチ１６の動作を検知し、圧力の印加
を停止する。また、コントローラ１４は電磁弁１３の開
閉信号を読み取り、コントローラ１４中のカウンタによ
り圧力の繰返し数をカウントし、供試材の破壊に伴い装
置が停止したときのカウンタ表示数を記録し、このカウ
ンタ表示数をその供試材の破壊繰返し数とする。

【００３８】この繰返し内圧試験装置を使用して繰返し
内圧疲労試験を行った。試験条件は、最高圧力を４．１
５ＭＰａ、最低圧力を０ＭＰａ、内圧繰返しサイクルを
約０．３３Ｈｚとし、規定繰返し数を４．０×１０^５回
とした。ヘアピン単管は各試験水準につき５本を使用
し、５本全てが破壊せずに規定繰返し数に到達すれば
「◎」、少なくとも１本が２．５×１０^５回を超えて
４．０×１０^５回以下で破壊し、残りが破壊せずに規定
繰り返し数に到達した場合は「○」、少なくとも１本が
２．５×１０^５回以下で破壊した場合は「×」とした。
内面溝付管の繰返し内圧疲労特性を表１及び表２に示
す。なお、表１及び２に示す「根元半径」とは、フィン
の根元部の曲率半径を示し、「疲労試験結果」とは、繰
返し内圧疲労特性の評価結果を示す。また、「ｂ≧１．
０４／ａ＋０．２０」の欄において、このａ及びｂの値
がこの数式を満たす場合は「○」、満たさない場合は
「×」とする。同様に、「（ｒ／ｗ）比≧０．２８」の
欄において、ｒ及びｗの値がこの数式を満たす場合は
「○」、満たさない場合は「×」とする。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】表１に示すＮｏ．１乃至７及び表２に示す
Ｎｏ．１１乃至１７は本発明の実施例である。実施例Ｎ
ｏ．１乃至６及び１１乃至１６は、リード角ａと底肉厚
ｂとの関係が上記数式１を満たすため、繰返し内圧疲労
特性が優れていた。また、実施例Ｎｏ．１乃至５及び７
並びに１１乃至１５及び１７は、フィン根元曲率半径ｒ
と溝底幅ｗとの比の値（ｒ／ｗ）が０．２８０以上であ
るため、繰返し内圧疲労特性が優れていた。特に、実施
例Ｎｏ．１乃至５及び１１乃至１５は、リード角ａと底
肉厚ｂとの関係が上記数式１を満たし、且つ、フィン根
元曲率半径ｒと溝底幅ｗとの比の値（ｒ／ｗ）が０．２
８０以上であるため、繰返し内圧疲労特性が極めて優れ
ていた。

【００４２】これに対して、表１に示すＮｏ．８及び９
及び表２に示すＮｏ．１８及び１９は比較例である。比
較例Ｎｏ．８、９、１８、１９は、リード角ａと底肉厚
ｂとの関係が上記数式１を満たしておらず、且つ、（ｒ
／ｗ）比が０．２８０未満であったため、繰返し内圧疲
労特性が劣っていた。

【００４３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
底肉厚をリード角によって決まる所定の値以上とするこ
とにより、ヘアピン加工により内面溝付管に張出し部又
は扁平が生じても、管の内部圧力の増加に伴う変形に対
する剛性を確保し、疲労破壊の発生を防止できる内面溝
付管を得ることができる。また、溝底幅に対してフィン
の根元の曲率半径を大きくすることにより、フィンの根
元に応力が集中することを防止し、ヘアピン加工により
内面溝付管に張出し部及び扁平が生じても、熱交換器の
使用に伴って疲労破壊が生じることを防止できる内面溝
付管を得ることができる。これにより、非共沸混合冷媒
を使用する熱交換器の伝熱管として好適な繰返し内圧疲
労特性が優れた内面溝付管を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る内面溝付管を示す部分断
面図である。

【図２】ヘアピン曲げ加工を施した内面溝付管を示す管
軸直交断面図である。

【図３】繰返し内圧疲労試験装置の構成を示すブロック
図である。

【図４】（ａ）はフィンチューブ型熱交換器の構成を示
す側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すフィンチューブ
型熱交換器をヘアピン管２側から見た斜視図である。

【図５】（ａ）は図４（ａ）に示すフィンチューブ型熱
交換器をＵベンド管３側から見た斜視図であり、（ｂ）
は（ａ）の一部拡大図である。

【図６】ヘアピン管を示す側面図である。

【図７】図６に示すＡ−Ａ線による管軸直交断面図であ
り、外径が７ｍｍ、肉厚が０．３ｍｍの平滑直管をヘア
ピン曲げ加工し、管軸直交断面における断面の形状を撮
影した写真をトレースした図である。

【図８】疲労破壊が発生した伝熱管を示す部分断面図で
ある。

【符号の説明】１；フィン材２；ヘアピン管３；Ｕベンド管４；内面溝付管５；溝６；フィン６ａ；フィン６の根元部７；張出し部９；エアー供給口１０；供給タンク１１；増圧器１２；吐出口１３；電磁弁１４；コントローラ１５；圧力センサ１６；リミットスイッチ１７；曲げ加工部の外側１８；曲げ加工部の内側１９；曲げ加工部の正面の周方向の中央を結ぶ線ａ；溝５のリード角（°）ｂ；底肉厚（ｍｍ）ｃ；張出し高さｄ；張出し幅ｒ；根元部６ａの曲率半径ｗ；溝底幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器用の内面溝付管において、管内
面に形成された溝のリード角をａ（°）、底肉厚をｂ
（ｍｍ）とするとき、ａが１５°以上であり、前記ａ及
びｂが下記数式を満たすことを特徴とする内面溝付管。
【請求項２】熱交換器用の内面溝付管において、管軸
直交断面における管内面に形成された溝間のフィンの根
元の曲率半径をｒ、管軸直交断面における前記溝の溝底
幅をｗとするとき、（ｒ／ｗ）比が０．２８０以上であ
ることを特徴とする内面溝付管。
【請求項３】熱交換器用の内面溝付管において、管内
面に形成された溝のリード角をａ（°）、底肉厚をｂ
（ｍｍ）、管軸直交断面における前記溝間のフィンの根
元の曲率半径をｒ、管軸直交断面における前記溝の溝底
幅をｗとするとき、ａが１５°以上であり、（ｒ／ｗ）
比が０．２８０以上であり、前記ａ及びｂが下記数式を
満たすことを特徴とする内面溝付管。
【請求項４】銅又は銅合金からなることを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の内面溝付管。
【請求項５】非共沸混合冷媒を使用する熱交換器に組
み込まれることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
１項に記載の内面溝付管。