JP2024006307A - フレア加工用内面溝付管およびそれを備える熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】フレア加工による拡管によって割れが生じ難いフレア加工用内面溝付管の提供。【解決手段】内面に溝を有し、端部にフレア加工を施す継目無管であるフレア加工用内面溝付管であって、外径Ｄが２．０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であり、肉厚Ｔと外径Ｄとの比Ｔ／Ｄが０．０５７－０．００５Ｄ以上、０．０７５－０．００５Ｄ以下であり、内面の前記溝の捩れ角θが１５度以上、２７度以下であり、内面の前記溝を構成するフィンの先端部曲率半径ｒと、円周方向における前記フィンの数Ｎとが特定の式を満たし、前記先端部曲率半径ｒと、前記捩れ角θとが特定の式を満たす、フレア加工用内面溝付管。【選択図】図１

Description

本発明はフレア加工用内面溝付管およびそれを備える熱交換器に関する。

従来、ルームエアコン（ＲＡＣ）、パッケージエアコン（ＰＡＣ）、冷蔵庫、給湯機器等の熱交換器や、ＰＣ、スマートフォン、ゲーム機等の電子機器等には、内部に熱媒体を流通させて熱交換する銅管が内蔵されている。

例えばルームエアコンを組み立てる過程では、初めに直管状の銅管を複数用意し、各々、長手方向中央部に曲げ加工を施してＵ字状のヘアピン管とする。そして、各々の銅管をアルミ板が多数積層してなるアルミニウムフィンが有する貫通孔に挿通し、銅管の直管部を拡管して直管部の外面とアルミニウムフィンの貫通孔の内周面とを密着させた後、各銅管におけるアルミニウムフィンから突出した管端部について、その隣接するもの同士をＵ字状のベンド管または、分岐管で連結する。そうすると、連結された銅管はその内部に熱媒体が流通する１本乃至複数本の流路となる。そして、銅管内の熱媒体の熱をアルミニウムフィンへ伝え、アルミニウムフィンにおけるアルミ板の隙間に室内の空気等を流すことで、空気等の温度を調整することができる。

ここで、アルミニウムフィンの貫通孔の内周面に密着させるために銅管の直管部を拡管することを一次拡管という。また、Ｕ字状のベンド管を挿入するために各銅管の管端部を拡管することを二次拡管といい、二次拡管された部分を二次拡管部ともいう。
さらに、二次拡管部の最端は拡管される。この拡管を三次拡管またはフレア加工という。また、三次拡管またはフレア加工された部分をフレア加工部という。
ベンド管を、フレア加工部を通過して二次拡管部へ挿入し、ベンド管の外表面とフレア加工部の内面との隙間にリング状のろう材を挿入した後、ろう材を加熱して溶融し、凝固させることで、ベンド管と銅管の管端部とを接合する。このろう材を挿入するための隙間を確保するために、フレア加工部が形成される。

従来、このようなフレア加工を行うことによって、銅管の最端に割れが生じる場合があった。特に銅管の外径が小さく、例えば外径が６ｍｍ以下である場合、フレア加工によって割れてしまう場合があった。これは銅管の外径が小さくても、ろう材を挿入するための隙間には一定の大きさが求められるため、外径が大きい銅管と比べ、外径が小さい銅管の拡管率は相対的に大きくなることが主要因と考えられた。

これに対して特許文献１では、継目無管の管端部にフレア加工するフレア加工用銅又は銅合金管において、外径Ｄが２．０乃至５．５ｍｍであり、肉厚Ｔと外径Ｄとの比Ｔ／Ｄが（０．０５７－０．００５Ｄ）以上（０．０７５－０．００５Ｄ）以下であり、平均結晶粒径が３０μｍ以下であり、円周方向の伸びが３５％以上であることを特徴とするフレア加工用銅又は銅合金管が提案された。そして、このようなフレア加工用銅又は銅合金管は、継目無銅管の肉厚、平均結晶粒径及び延びを適切に設定したので、外径が２．０乃至５．５ｍｍの細径銅管を使用して、フレア加工した場合に、フレア加工部の拡管部に割れが発生することを防止することができると、特許文献１には記載されている。

特開２０１７－２００６３号公報

本発明は、フレア加工による拡管によって割れが生じ難いフレア加工用内面溝付管およびそれを備える熱交換器を提供する。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（I）～（IV）である。
（I）内面に溝を有し、端部にフレア加工を施す継目無管であるフレア加工用内面溝付管であって、
外径Ｄが２．０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であり、
肉厚Ｔと外径Ｄとの比Ｔ／Ｄが０．０５７－０．００５Ｄ以上、０．０７５－０．００５Ｄ以下であり、
内面の前記溝の捩れ角θが１５度以上、２７度以下であり、
内面の前記溝を構成するフィンの先端部曲率半径ｒと、円周方向における前記フィンの数Ｎとが下記式（１）を満たし、
前記先端部曲率半径ｒと、前記捩れ角θとが下記式（２）を満たす、フレア加工用内面溝付管。
式（１）：０．３２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１
式（２）：０．０４≦ｒ×（１／ｃｏｓθ）≦０．０５１
（II）前記先端部曲率半径ｒと、前記フィンの数Ｎとが、下記式（１´）を満たす、上記（I）に記載のフレア加工用内面溝付管。
式（１´）：０．５２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１
（III）銅または銅合金からなる、上記（I）または（II）に記載のフレア加工用内面溝付管。
（IV）上記（I）～（III）のいずれかに記載のフレア加工用内面溝付管を備える熱交換器。

本発明によれば、フレア加工による拡管によって割れが生じ難いフレア加工用内面溝付管およびそれを備える熱交換器を提供することができる。

図１（ａ）は直管状の本発明の溝付管の側面を示す概略図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ－Ａ線断面であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所のうちの１つ（Ｘ部分）を拡大した図である。 図２（ａ）は、本発明の溝付管から一部（長手方向にＬの長さの部分）を切り出した試験片１０を表す概略側面図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、その試験片１０を金属製の基板２０の表面上に置き、上方から荷重Ｐを加えた状態を示す概略側面図および概略端面図である。 図３（ａ）は荷重Ｐを加えたことで試験片１０が完全につぶれ、２枚の板が重なった状態となっていることを示す概略側面図であり、図３（ｂ）は、その２枚の板を切り離した状態を示す概略側面図であり、図３（ｃ）は、その２枚のうちの上側の板（１０ｂ）を取り除き、下側の板（１０ａ）を上方から見た概略図（概略正面図）である。 図１（ｃ）と同様、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所のうちの１つ（Ｘ部分）を拡大した図であって、フィンの高さ、頂角、フィン根元部曲率半径Ｒについて説明するための図（概略図）である。 図１（ｃ）と同様、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所のうちの１つ（Ｘ部分）を拡大した図であって、フィン根元部曲率半径Ｒについて説明するための図（概略図）である。 本発明の溝付管を製造するために用いる製造装置の例を示す図である。 本発明の溝付管を組み込んだフィンアンドチューブ型熱交換器の本発明の熱交換器６０を例示する一部破断正面図である。 図７の一部拡大図（概略斜視図）である。

本発明について説明する。
本発明は、内面に溝を有し、端部にフレア加工を施す継目無管であるフレア加工用内面溝付管であって、外径Ｄが２．０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であり、肉厚Ｔと外径Ｄとの比Ｔ／Ｄが０．０５７－０．００５Ｄ以上、０．０７５－０．００５Ｄ以下であり、内面の前記溝の捩れ角θが１５度以上、２７度以下であり、内面の前記溝を構成するフィンの先端部曲率半径ｒと、円周方向における前記フィンの数Ｎとが下記式（１）を満たし、前記先端部曲率半径ｒと、前記捩れ角θとが下記式（２）を満たす、フレア加工用内面溝付管である。
式（１）：０．３２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１
式（２）：０．０４≦ｒ×（１／ｃｏｓθ）≦０．０５１
このようなフレア加工用内面溝付管を、以下では「本発明の溝付管」ともいう。

また、本発明は、本発明の溝付管を備える熱交換器である。
このような熱交換器を、以下では「本発明の熱交換器」ともいう。

＜本発明の溝付管＞
本発明の溝付管について説明する。
本発明の溝付管は、内面に溝を有し、端部にフレア加工を施す継目無管であるフレア加工用内面溝付管である。
なお、本発明の溝付管はフレア加工を施す前のものであっても、フレア加工を施した後のものであってもよい。本発明の熱交換器が備える本発明の溝付管は、通常、フレア加工を施した後のものである。

本発明の溝付管の形状は特に限定されず、直管状のものであってよく、直管がコイル状に巻かれた状態のものであってもよく、直管が曲げ加工されてなるＵ字状のもの（ヘアピン管）であってもよい。
また、断面形状も特に限定されず、管の長手方向に垂直な方向の断面は楕円形や、三角形、四角形、その他多角形であってよいが、円形であることが好ましい。

本発明の溝付管の材質は特に限定されないが、銅または銅合金からなることが好ましい。
銅または銅合金としては、ＪＩＳ Ｈ ３３００に規定されるＣ１２２０（りん脱酸銅）、Ｃ１２０１（低りん脱酸銅）、Ｃ１０２０（無酸素銅）、Ｃ５０１０やＣ１８６２、Ｃ１５６５（高強度銅）などが挙げられる。

本発明の溝付管は、内面に溝を有する。
本発明の溝付管が内面に有する溝について、図１を用いて説明する。
図１（ａ）は直管状かつ断面が円形である場合の本発明の溝付管の側面を示す概略図である。図１（ａ）において、本発明の溝付管の中心軸をωと示している。
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ－Ａ線断面であり、管の長手方向（中心軸ωに平行な方向）に対して垂直な方向における断面を表す図（概略断面図）である。ここで、図１（ｂ）において点線の矩形で囲った８箇所は、後述する方法で外径Ｄ、肉厚Ｔ、フィン先端部曲率半径ｒを測定する箇所を示しており、これらの箇所は、図１（ｂ）に示す断面において周方向にほぼ均等間隔（ほぼ４５度間隔）に配置されている。後述するように、本発明の溝付管におけるこれらの値は、これら８箇所における測定結果の単純平均値を意味する。
図１（ｃ）は、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所のうちの１つ（Ｘ部分）を拡大した図である。

［外径Ｄ］
本発明の溝付管において、外径Ｄは２．０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であり、３．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。
外径Ｄは、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所において測定する。つまり、図１（ｂ）において、これら８箇所は中心軸ωを示す点を対称点として向かい合う４つのペアからなるが、この周方向にほぼ均等な８箇所（４ペア）において４つの外径の測定値を得た後、これら４つの測定値を単純平均した値を、本発明の溝付管における外径Ｄとする。
なお、外径はデジタルノギスを用いて測定する。

従来、フレア加工用の銅管として、外径が７～９．５２ｍｍであるものが主に利用されていた。しかし、近年、伝熱管の軽量化および性能向上のために小径化が要望されている。また、地球温暖化係数の低減のために、管内を通流する熱媒体（冷媒等）はＲ３２へ切り替わりつつあるが、Ｒ３２は微燃性のため使用量を低減することが求められており、これを達成するためにも小径化が要望されている。
本発明の溝付管の外径Ｄは上記のような範囲であるため、近年の小径化の要望を満たすものである。

［肉厚Ｔ］
本発明の溝付管において、外径Ｄと肉厚Ｔとの比（Ｔ／Ｄ）は、０．０５７－０．００５Ｄ以上、０．０７５－０．００５Ｄ以下であり、０．０５９－０．００５Ｄ以上、０．０７１－０．００５Ｄ以下であることが好ましい。

肉厚Ｔは０．０９～０．２７ｍｍであることが好ましく、０．１３～０．２５ｍｍであることがより好ましく、０．１７～０．２３ｍｍであることがより好ましく、０．１８～０．２１ｍｍであることがさらに好ましい。
近年の銅価格高騰等を背景に、熱交換器等に利用される内面溝付管には、耐圧強度を満足したうえで軽量化が要望されている。本発明の溝付管は前述のような外径Ｄおよび肉厚Ｔを備え、このような要望を満たすものである。

肉厚Ｔの測定方法について説明する。
初めに、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所について、レーザー顕微鏡（例えばキーエンス社製、ＶＫ－８５００）を用いて１０倍に拡大し、図１（ｃ）に示すような画像または写真を得る。次に、図１（ｃ）に示す８箇所の各々において、中心軸ωを中心とする放射線状の方向における最も薄くなる肉厚を測定する。そして、８カ所における測定値を単純平均して得られた値を、本発明の溝付管における肉厚Ｔとする。

［先端部曲率半径ｒ］
本発明の溝付管が内面に有する溝を構成するフィンの先端部曲率半径ｒは、０．０３０～０．０４５ｍｍであることが好ましく、伝熱性能を加味すると、０．０３０～０．０４０ｍｍであることが好ましい。さらに、生産性を重視すると、０．０３６～０．０４０ｍｍであることがより好ましい。

フィンの先端部曲率半径ｒの測定方法について、図１（ｂ）および図１（ｃ）を用いて説明する。
初めに、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所について、レーザー顕微鏡（例えばキーエンス社製、ＶＫ－８５００）を用いて１０倍に拡大し、図１（ｃ）に示すような画像または写真を得る。
次に、図１（ｃ）に示すような画像または写真において、測定対象となるフィン１と、その隣に存在する２つのフィン１ａ、１ｂとの３つのフィンの頂部に接する曲線Ｙを描く。この曲線Ｙは、通常、図１（ｂ）に示すωを中心とする円の円周にほぼ重なる。
次に、測定対象となるフィン１とその隣に存在するフィン１ａとの間に存在する溝底３ａを特定し、同様に、測定対象となるフィン１とその隣に存在するフィン１ｂとの間に存在する溝底３ｂとを特定し、その後、これらの両方に接する接線である直線Ｗを描く。
次に、図１（ｃ）において、フィン１の輪郭と直線Ｗ上の点とを結ぶ、直線Ｗに垂直な線であって、その長さが最も長くなるときのフィン１の輪郭上の点を頂点Ｖとする。頂部Ｖは、通常、フィン１の輪郭と曲線Ｙとの接点とほぼ一致する。そして、フィン１の頂点Ｖから直線Ｗに垂直な線を引く。
次に、その頂点Ｖから直線Ｗへ下ろされた垂直を二等分する点を特定し、この点を通り、直線Ｗに平行な線を引き、その線がフィン１の輪郭と交わった点を５ａ、５ｂとする。そして、点５ａを通りフィン１の輪郭に接する接線をＺａとし、同様に、点５ｂを通りフィン１の輪郭に接する接線をＺｂとする。
次に、頂点Ｖを通過し、接線Ｚａおよび接線Ｚｂに接する円を、頂点Ｖの外周側に描く。
このようにして描かれた円の半径を、フィンの先端部曲率半径ｒとする。

［フィンの数Ｎ］
本発明の溝付管が内面に有する溝を構成するフィン数のＮは、３６～６９個であることが好ましく、３７～５２個であることがより好ましい。

本発明の溝付管が内面に有する溝を構成するフィンの数Ｎは、図１（ｂ）のような断面において測定する。つまり、管の長手方向（中心軸ωに平行な方向）に垂直な方向における断面において、目視によって周方向に存在するフィンの数Ｎを計測する。

［捩れ角θ］
本発明の溝付管が内面に有する溝の捩れ角θは１５度以上、２７度以下であり、２０度以上２７度以下であることが好ましい。
捩れ角θが大きすぎると、管内を流れる熱媒体（冷媒等）の管内圧力損失が増加してしまい、エアコンユニット等における圧縮機の動力増大を招く可能性がある。その場合、機器の成績係数（ＣＯＰ）は低下する。また、一次拡管において、フィン倒れが発生する恐れがある。
捩れ角θが小さすぎると、フレア加工による拡管によって割れが生じやすくなる。また、管内熱伝達率が低下することによって、熱交換性能が低下する可能性がある。

捩れ角θの測定方法について、図２および図３を用いて説明する。
図２（ａ）は、本発明の溝付管から一部（長手方向にＬの長さの部分）を切り出した試験片１０を表す概略側面図である。また、図２（ｂ）および図２（ｃ）は、その試験片１０を金属製の基板２０の表面上に置き、上方から荷重Ｐを加えた状態を示す概略側面図および概略端面図である。また、図３（ａ）は荷重Ｐを加えたことで試験片１０が完全につぶれ、２枚の板が重なった状態となっていることを示す概略側面図であり、図３（ｂ）は、その２枚の板を切り離した状態を示す概略側面図であり、図３（ｃ）は、その２枚のうちの上側の板（１０ｂ）を取り除き、下側の板（１０ａ）を上方から見た概略図（概略正面図）を示している。

初めに、図２（ａ）に示すように、本発明の溝付管から一部を切り出して試験片１０を得る。具体的には長手方向の長さＬが１５～３０ｍｍとなるように切り出す。
次に、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、金属製の基板２０の表面上に試験片１０を置き、その上方から試験片１０へ荷重Ｐを加える。ここで荷重Ｐは約０．１４～０．２０ｋＮとする。
ここで金属製の基板２０は、試験片１０に荷重Ｐを加えたときに凹まない程度の硬度を備えるものであればよく、例えばステンレスからなる板であってよい。

上記のように試験片１０へ荷重Ｐを加えると、試験片１０は完全につぶれ、図３（ａ）に示すように、２枚の板（１０ａ、１０ｂ）が重なった状態となる。その後、図３（ｂ）に示すように、その２枚の板を切り離す。
ここで図３（ａ）に示した状態において、２つの板（１０ａおよび１０ｂ）はその両端部（図３（ａ）において基板２０の主面に平行な方向における両端部）がつながっている場合がある。そのような場合、つながっている部分を研磨紙等を用いて研磨することで、２つの板を切り離すことができる。
そうすると、下側の板１０ａが有するフィン１５に、上側の板１０ｂが有するフィンが押し付けられたことで形成（転写）された溝が現れる。その溝を直線でつなぐと、その直線（図３（ｃ）において点線で表す直線）は、図３（ａ）のように２枚の板（１０ａ、１０ｂ）が重なった状態において上側の板１０ｂが有するフィン１６が存在していた位置を意味することとなる。
そして、このようなフィン１５とフィン１６とがなす角を測定し、これを２θとする。また、それを２で除して得た値を捩れ角（θ）とする。

［式１］
本発明の溝付管は、上記のようなフィンの先端部曲率半径ｒと、円周方向におけるフィンの数Ｎとが、下記式（１）を満たす。
式（１）：０．３２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１

これらはさらに下記式（１´）を満たすことが好ましい。
式（１´）：０．５２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１

このような式（１）を満たすと、フレア加工による拡管によって割れが生じ難くなる。
式（１´）を満たすと、さらにその傾向が顕著になる。

図１（ｂ）および図１（ｃ）に示すように、本発明の溝付管の長手方向（中心軸ωに平行な方向）に垂直な方向における断面には、周方向において、溝が存在する部分とフィンが存在する部分とが交互に現れる。ここで後者の部分を(i)溝底肉厚部＋フィン、前者の部分を(ii)溝底肉厚部とする。ここでフレア加工を行う際、(i)の部分の材料伸び量は、(ii)と比較して小さい。つまり、(ii)の部分がより大きく伸ばされる。したがって、(ii)の部分での破断を抑制するためには、(ii)の部分の幅（後述する図４に示す溝底幅）を広くすることが必要になる。上記式（１）を満たすように、フィン数Ｎを減らす、またはフィンの先端部曲率半径ｒを小さくすると、(ii)の部分の幅を広くすることが可能となり、フレア加工の際の割れを抑制することができる。

また、フィンの数Ｎが多くなったり、フィンの先端部曲率半径ｒが大きくなったりすることで、フィン高さに対する溝底幅の割合（溝底幅／フィン高さ）が一定値以下であると、製造過程において溝付プラグが破損しやすくなる傾向がある。溝付プラグが破損すると、破損箇所のフィンの形成が不完全となる、または、破損箇所が抵抗となり、溝付管が破断する。すなわち、製品化ができなくなる。上記式（１）を満たすようにフィンの数Ｎおよびフィンの先端部曲率半径ｒを決定すれば、製造過程における溝付プラグの破損が発生し難くなる。

また、フィンの先端部曲率半径ｒを大きくし過ぎたり、フィンの数Ｎを多くし過ぎたりすると、内面溝付管の単位質量が重くなり、コストアップを招く。また、フィンの先端部曲率半径ｒを大きくし過ぎると、伝熱効果に寄与する内面溝付管の表面積が減少し、伝熱性能の低下を招く。上記式（１）を満たすようにフィンの数Ｎおよびフィンの先端部曲率半径ｒを決定すれば、このような問題は生じ難くなる。

［式２］
本発明の溝付管は、上記のようなフィンの先端部曲率半径ｒと、捩れ角θとが、下記式（２）を満たす。
式（２）：０．０４≦ｒ×（１／ｃｏｓθ）≦０．０５１

ここでｃｏｓθは内面溝付管内の任意のフィンと、それに隣り合うフィンとの管の長手方向（中心軸ωに平行な方向）における間隔を示している。
捩れ角θが小さく、ｃｏｓθの値が大きい場合、任意のフィンと、それに隣り合うフィンとの管の長手方向における間隔は大きい。フレア加工を行う際、最薄となる前述の(ii)溝底肉厚部がフレア加工割れに耐えなければならず、また、(ii)溝底肉厚部では管周方向への引張強度が最も低い。そのため、任意のフィンと、それに隣り合うフィンとの管の長手方向における間隔が大きいほど、(ii)溝底肉厚部においてフレア加工割れが発生しやすくなる。
一方、捩れ角θが大きく、ｃｏｓθが小さい場合、任意のフィンと、それに隣り合うフィンとの管の長手方向における間隔は小さいので、(ii)溝底肉厚部は狭くなる。この場合、フレア加工を行う工具を挿入する際、それが進行するにつれて、(ii)溝底肉厚部でフレア拡管割れが発生する前に、工具が(i)溝底肉厚部＋フィンに到達する。つまり、(ii)溝底肉厚部が破断に至る前にフィンに支えられることとなり、フレア加工割れを抑えることができる。
また、ｒ×（１／ｃｏｓθ）の値が大きすぎると、伝熱性能が低くなる傾向があり、また、生産性も低くなる傾向がある。
このような観点から、上記式（２）を満たす本発明の溝付管は、フレア加工による拡管によって割れが生じ難い。

［内面積］
本発明の溝付管における内面の表面積である内面積（ｍｍ²）は、９４～３３５ｍｍ²であることが好ましく、２４３～２５５ｍｍ²であることがより好ましい。
内面積がこのような範囲であると、伝熱性能に優れ、フレア加工割れがより生じ難くなるからである。内面積が大きすぎると転造加工が難しくなる傾向がある。

なお、内面積は、上記のようにして測定した外径Ｄ、肉厚Ｔ、捩れ角θ、フィン先端部曲率半径ｒおよびフィン数Ｎ、ならびにフィンの高さ、頂角およびフィン根元部曲率半径の数値から算出して求める。
ここでフィンの高さおよび頂角は図４に示す長さおよび角度を意味する。また、フィン根元部曲率半径Ｒは図４に示す箇所に接する円の半径Ｒを意味する。なお、図４は図１（ｃ）と同様、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所のうちの１つ（Ｘ部分）を拡大した図である。
フィンの高さは、図１（ｃ）に示す断面において、中心軸ωとフィンの頂点Ｖとの距離および肉厚Ｔを外径Ｄの半分である１／２Ｄから差し引いた値である。
また、頂角は図１（ｃ）に示した接線Ｚａと接線Ｚｂとがなす角度を意味する。

フィン根元部曲率半径Ｒの測定方法について、図５を用いて説明する。
図５は図１（ｃ）と同様、図１（ｂ）において点線で囲った８箇所のうちの１つ（Ｘ部分）を拡大した図（概略図）である。なお、図５と図１（ｃ）とにおいて、同じ部位には同じ符号を付している。
初めに、図１（ｃ）を用いて説明した直線Ｗとフィン１の輪郭との接点を点Ｑとする。
次に、接線Ｚａと直線Ｗの交点を点Ｏとする。そして、点Ｏを中心とし、フィン１の輪郭に接する円を描き、その円とフィン１の輪郭との接点を点Ｓとする。
次に、点Ｏを中心とし、点Ｑを通る円を描き、その円と接線Ｚａとの交点のうちフィン１の５ａに近い側の点を点Ｐとする。
そして、点Ｐ、点Ｑおよび点Ｓの３点を通る円を描き、その円の半径を「フィン根元部曲率半径Ｒ」とする。

このような本発明の溝付管は、フレア加工による拡管によって割れが生じ難い。

＜製造方法＞
本発明の溝付管の製造方法は特に限定されない。本発明の溝付管は、例えば、図６に示す製造装置を用いて製造することができる。
図６に示す製造装置について説明する。
図６は本発明の溝付管を製造可能な製造装置３０の概略断面図である。
製造装置３０は、素管３１の内部に挿入する保持プラグ３２を有する。ここで保持プラグ３２の形状は円錐台であり、径が小さい方が素管３１を引き抜く方向における下流側となるように挿入される。
また、保持プラグ３２の外周側の位置に保持ダイス３３を有し、保持プラグ３２と保持ダイス３３とによって素管３１を内側と外側とから挟むように配置される。素管３１は保持プラグ３２と保持ダイス３３とによって挟まれることで縮径加工される。
保持プラグ３２には棒状のプラグ軸３４を介して溝付プラグ３５が連結されている。この溝付プラグ３５の外周面には、素管３１の内周面に形成すべき形状の溝が形成されている。溝付プラグ３５はプラグ軸３４を軸として自在に回転することができる。
そして、この溝付プラグ３５の外周側の位置に複数の転造ボール３６を有し、溝付プラグ３５と転造ボール３６とによって素管３１を内側と外側とから挟む。転造ボール３６は素管３１の管軸（中心軸ωと同一）を中心として管円周方向に公転回転可能に配置されている。また、転造ボール３６は加工リング４０によって保持されている。各転造ボール３６は自転することができ、各転造ボール３６は素管３１の外面に接しながら、加工リング４０内を遊星回転することができる。溝付プラグ３５および転造ボール３６は転造部３７を構成する。さらに転造部３７における素管３１の引抜き方向下流側には、内面に溝が形成された素管３１の外径を所定の寸法に縮径加工する整形ダイス（図示せず）が設けられている。

次に、このような製造装置によって、本発明の溝付管を製造する方法について説明する。
初めに、素管３１を保持プラグ３２および保持ダイス３３により縮径加工する。
次に、この縮径加工された素管３１を、素管３１の外側を遊星回転する転造ボール３６によって押圧することによって縮径し、同時に素管３１の内面を溝付プラグ３５に押圧する。そうすると、素管３１の内面に溝付プラグ３５の溝が転写され、螺旋状に延びるフィン３９が形成される。このとき、溝付プラグ３５は、素管３１の内面に自らが形成したフィン３９によって回転する。
また、溝付プラグ３５はプラグ軸３４を介して保持プラグ３２に連結されており、この保持プラグ３２は素管３１の引抜きによる摩擦力および保持ダイス３３からの抗力によって、保持ダイス３３の内周側の位置に留まるため、溝付プラグ３５も転造ボール３６の内周側の位置に停止している。
次に、転造部３７を通過した、内面に溝が形成された素管３１は、整形ダイス（図示せず）によりさらに縮径され、本発明の溝付管となる。
このようにして転造加工された内面溝付管は、通常、巻取られて巻き取りコイルとなる。この巻き取りコイルは焼鈍された後、エアコンメーカ等に出荷される。

＜本発明の熱交換器＞
本発明の熱交換器について説明する。
本発明の熱交換器は、本発明の溝付管を備える熱交換器であれば特に限定されない。
例えば図７は本発明の溝付管を組み込んだフィンアンドチューブ型熱交換器の本発明の熱交換器６０を例示する一部破断正面図であり、図８はその一部拡大図（概略斜視図）である。
図７、図８に示すように、本発明の熱交換器６０では、本発明の溝付管５２はヘアピン管に加工されている。そして、平行に積層された複数のアルミフィン５０と、本発明の溝付管５２とを有し、アルミフィン５０に設けられた複数の孔のそれぞれに本発明の溝付管５２が挿入され、一次拡管されて固定されている。また、２本の本発明の溝付管５２の間をリターンベンド管５４が介在して、２本の本発明の溝付管５２同士を接続しており、本発明の溝付管５２は熱媒体が流れる距離の長い流路となっている。なお、リターンベンド管５４は、通常平滑管が使用されるが、本発明の溝付管をリターンベンド管に加工して用いても良い。空気等はアルミフィン５０の間を流れ、フロン系冷媒などの熱媒体を本発明の溝付管５２の内部に流すことによって、熱媒体と空気等との間で熱交換が行なわれる。

本発明について実施例を挙げて説明する。本発明は以下に説明する実施例の態様に限定されない。

表１に示す態様を備える実施例１～実施例７および比較例１～８に係るフレア加工用内面溝付管を製造した。いずれもＣ１０２０（ＪＩＳ Ｈ ３３００に規定される無酸素銅）からなる継目無銅管である。

表１に示した各々のフレア加工用内面溝付管における外径Ｄ、肉厚Ｔ、フィン先端部曲率半径ｒ、フィン数Ｎは、各々のフレア加工用内面溝付管をその管軸に垂直な方向で切断して得たリング状の切断面において、前述の方法によって測定して得た値である。また、内面積（ｍｍ²）についても、前述の方法によって測定し、算出して得た値である。
さらに、表１における捩れ角（θ）についても、前述の方法によって測定して得た値である。

このような実施例１～実施例７および比較例１～８に係るフレア加工用内面溝付管の各々について、押し広げ試験に供した。
押し広げ試験とは、円錐角６０度のフレア加工工具を用いて、各々のフレア加工用内面溝付管の端部を、フレア加工割れが発生するまで徐々に押し広げる試験である。
各々のフレア加工用内面溝付管を５個ずつ用意し、それらの端部を前記フレア加工工具を用いて徐々に押し広げ、フレア加工割れが発生したときの外径を、前述の外径Ｄを測定する場合と同様の方法で求めた。すなわち、フレア加工割れが発生したときの外径（拡径された最端の外径）を、デジタルノギスを用いて周方向にほぼ均等な８箇所（４ペア）において測定し、これら４つの測定値を単純平均して得た値として求めた。そして、５個の同じフレア加工用内面溝付管についての各々の外径（単純平均値）をさらに単純平均し、得られた値をそのフレア加工用内面溝付管における押し広げ後の外径Ｄ´とした。

そして、得られた外径Ｄ´と押し広げ前の外径Ｄとの関係から、そのフレア加工用内面溝付管の性能を評価した。
具体的には、Ｄ´－Ｄ≧２を満たさない場合は不合格（×）、Ｄ´－Ｄ≧２を満たす場合は合格（〇）とした。また、合格の中でも、さらにＤ´－Ｄ≧２．３２を満たす場合は、特に良好（◎）と判定した。

ここで、Ｄ´－Ｄ≧２で合格とする根拠を説明する。
リングろうの線径は通常φ１．４ｍｍである。外径Ｄがφ５．００ｍｍのフレア加工用内面溝付管へＵ字状のベント管を嵌合する際、ろう漏れを防ぐためには、リングろうの線径の７２％程度に相当する片側１．０ｍｍ程度、すなわち、外径７．０ｍｍにまでフレア加工部が拡管されていることが必要なためである。

１、１ａ、１ｂ フィン
３ａ、３ｂ 溝底
５ａ、５ｂ 点
１０、１０ａ、１０ｂ 試験片
１５ 試験片（板）１０ａが有するフィン
１６ 試験片（板）１０ｂが有するフィン
２０ 基板
３０ 製造装置
３１ 素管
３２ 保持プラグ
３３ 保持ダイス
３４ プラグ軸
３５ 溝付プラグ
３６ 転造ボール
３７ 転造部
３９ フィン
４０ 加工リング
５０ アルミフィン
５２ 本発明の溝付管
５４ リターンベンド管
６０ 本発明の熱交換器

Claims (4)

1. 内面に溝を有し、端部にフレア加工を施す継目無管であるフレア加工用内面溝付管であって、
   外径Ｄが２．０ｍｍ以上５．５ｍｍ以下であり、
   肉厚Ｔと外径Ｄとの比Ｔ／Ｄが０．０５７－０．００５Ｄ以上、０．０７５－０．００５Ｄ以下であり、
   内面の前記溝の捩れ角θが１５度以上、２７度以下であり、
   内面の前記溝を構成するフィンの先端部曲率半径ｒと、円周方向における前記フィンの数Ｎとが下記式（１）を満たし、
   前記先端部曲率半径ｒと、前記捩れ角θとが下記式（２）を満たす、フレア加工用内面溝付管。
   式（１）：０．３２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１
   式（２）：０．０４≦ｒ×（１／ｃｏｓθ）≦０．０５１
2. 前記先端部曲率半径ｒと、前記フィンの数Ｎとが、下記式（１´）を満たす、請求項１に記載のフレア加工用内面溝付管。
   式（１´）：０．５２≦１／（ｒ×Ｎ）≦０．６１
3. 銅または銅合金からなる、請求項１または２に記載のフレア加工用内面溝付管。
4. 請求項１または２に記載のフレア加工用内面溝付管を備える熱交換器。

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