JP2577502B2

JP2577502B2 - 内面溝付き管の製造方法

Info

Publication number: JP2577502B2
Application number: JP2277260A
Authority: JP
Inventors: 晴夫幸野; 一郎木村; 一憲尾崎; 淳宮内
Original assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Shindoh Co Ltd
Priority date: 1990-10-16
Filing date: 1990-10-16
Publication date: 1997-02-05
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: JPH04157017A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、電縫管方式による内面溝付き管の製造方法
に係わり、特に、伝熱管の溶接部の落ち込み現象を防止
するための改良に関する。

「従来の技術」この種の内面溝付き管は、例えば空調装置や冷蔵庫等
の熱交換器において、蒸発管や凝縮管等の伝熱管として
主に使用されるものであり、最近では、内面に螺旋状等
の溝を形成したものも広く市販されている。

このように内面に溝を形成した伝熱管では、溝なし伝
熱管に比して次のような利点が得られる。

伝熱管を凝縮管として使用した場合には、凝縮管内
を流れる熱媒体の蒸気を溝の間の突条部により乱流に
し、さらに突条部を凝縮核として熱媒蒸気の凝縮効果を
高め、液化を促進する。また、凝縮した熱媒液体を、溝
内における表面張力によって効率的に伝熱管の長手方向
に流し、還流効果を増す。

蒸発管として使用した場合には、内面溝のエッジが
気泡を発するための蒸発核となり、沸騰を促進して熱媒
体の気化効率が向上する。また、溝内における表面張力
によって、熱媒体が伝熱管の長手方向に流れ、伝熱管の
内面に均一に分散される。

内面溝付き管を製造する方法としては、金属管に引き
抜きまたは転造加工を施す方法が一般的であるが、本発
明者らは、これら製造方法よりも生産性が高められる電
縫管方式の採用を検討している。

第４図は、電縫管方式による内面溝付き管の製造方法
の一例を示す図である。この方法ではまず、一定幅で長
尺の金属板条材１を溝形成ロール２および支持ロール３
により圧延し、その一面に多数の溝を形成する。

各ロール2,3の詳細を第５図に示す。溝形成ロール２
の外周面には、多数の突条2Aが周方向に対して一定角度
傾斜して形成されており、これら突条2Aにより、板条材
１の両端部を除く部分の表面には、長手方向に対して傾
斜した多数の溝1Aが形成される。

また、溝形成ロール２の両端には、耳部と称される両
端圧延部2Bが一定幅に亙ってそれぞれ設けられており、
第６図に示すように、これら両端圧延部2Bによって、板
条材１の両端には一定幅の平坦部1Bがそれぞれ形成され
る。これら平坦部1Bは、電縫工程における溶接の安定化
を図るためのものである。

次に、溝1Aおよび平坦部1Bが形成された板条材１は、
第４図に示すようにロール成形装置４に通され、複数対
の成形ロールにより溝形成面を内側にして管状に丸めら
れる。丸められた板条材５は電縫装置６に通され、突き
合わされた両側縁部が溶接されて管体７となる。管体７
はさらに縮径装置８に通され、所定の外径まで縮径され
て伝熱管９とされる。

「発明が解決しようとする課題」しかし、上記の製造方法では、第７図に示すように、
成形された伝熱管９の溶接部7Aが内側に凹む現象（以
下、落ち込みと称する）がしばしば生じ、問題となって
いた。

このような落ち込みが生じると、伝熱管９の美観を損
なうだけでなく、伝熱管９の外面に冷却フィンを固定す
る場合や、伝熱管９同士を接続するために端部にフレア
ー部を形成する場合などに、伝熱管９の内部に拡管プラ
グを通して外径を拡大する時に、プラグが入らなかった
り、落ち込み部分の溝形状が崩れる現象を生じ、不良品
が発生する原因となる。

そこで本発明者らは、前記落ち込み現象を詳細に検討
し、次のような新規な知見を得るに至った。

一面に溝1Aを形成した板条材１を成形装置４によっ
て丸めていく段階で、板条材１の両側縁部1Bが突き合わ
せ力を受けると、相対的に薄肉の両側縁部1Bの基端部
（イ）に応力が集中する。この結果、第８図に示すよう
に、両側縁部1Bは曲面状に曲がらず平板状のまま基端部
（イ）から屈曲し、溶接後の管体７の外周面には平坦部
（1B＋1B）が生じる。

次に、この管体７を縮径装置８に通し、縮径ロール
内を通して外径を縮小すると、第９図に示すように前記
平坦部（1B＋1B）が溶接部7Aを中心として基端部（イ）
から伝熱管９の内側へ座屈し、落ち込みを生じる。

上記の問題は、縮径装置８を通す前の管体７の突
き合わせ部分（1B＋1B）が、電縫加工後に第８図のよう
に平坦化することに起因しており、この部分が管体９の
外周面とほぼ一致した曲面であれば、落ち込みは発生し
ない。

以上の検討から、本発明者らは、電縫工程に至る前に
両側縁部1Bを曲面状に形成しておき、電縫工程が完了し
た段階で完全な円形になるようにすれば、落ち込みが生
じずに済むことを見出した。

「課題を解決するための手段」本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、板
条材を溝形成ロールで圧延し、この板条材の一面の幅方
向両端部を除く部分に多数の溝を形成するとともに、前
記両端部を相対的に薄肉に圧延する溝形成工程と、前記溝を形成した板条材を溝形成面を内側にして管状
に成形し、さらに前記両端部の突き合わせ部分を溶接し
て管体とする電縫工程とを具備する内面溝付き管の製造
方法において、前記溝形成ロールの、前記板条材の両端部を圧延する
両端圧延部のそれぞれを断面円弧状に形成することによ
り、前記板条材の両端部を溝形成面側に曲がる断面円弧
状に形成することを特徴としている。

以下、本発明に係わる内面溝付き管の製造方法を具体
的に説明する。

第１図は本発明における溝形成工程の一例を示す縦断
面図であり、10は溝形成ロール、12は支持ロールであ
る、溝形成ロール10は、円筒状の溝形成部10Aと、その
両端に同軸に固定された円板状の側縁圧延部10Bとから
構成されている。

溝形成部10Aの外周面には、全面に亙って突条14が多
数形成されている。これら突条14は互いに平行で、ロー
ル10の周方向に対して一定角度をなしている。突条14の
高さＨおよびピッチＰは、所望の溝1Aの深さおよびピッ
チに応じて決定される。具体的な数値を挙げると、例え
ば一般に使用される外径9.52mmの伝熱管用としては、伝
熱性能を高める点から、突条14の高さＨが0.01〜0.25mm
程度、突条14のピッチＰが0.35〜0.80mm程度とされる。

一方、両端圧延部10Bの外周面は、溝形成部10Aに近い
側が相対的に小さい曲率半径R1を有する曲面16A、遠い
側が相対的に大きな曲率半径R2を有する曲面16Bとさ
れ、これら曲面16A,16Bはなだらかに連続している。

曲面16Aの曲率中心は、溝形成部10Aと両端圧延部10B
との接合面10Cよりも両端側にそれぞれ設定されてい
る。曲面16Aの曲率半径R1は、成形すべき伝熱管の外径
の２〜８％とされることが望ましい。２％未満では、圧
延された板条材１を管状に丸める際に、板条材１の両端
部1Bの基端部に応力が集中して両端部1Bが平坦化しやす
くなる。また、８％より大では曲面16Aの端部が溝1Aの
高さＨよりも高くなるおそれがある。

一方、曲面16Bの曲率中心は、接合面10Cの近傍もしく
は接合面10C上に設定されており、その曲率半径R2は、
望ましくは成形すべき伝熱管の外径の40〜80％とされ
る。40％未満または80％より大では本発明の効果が得ら
れず、いずれの場合も伝熱管の溶接部に落ち込みが生じ
やすくなる。

各値の具体例を挙げると、外径9.52mmの伝熱管の場合
には、R1＝0.3〜0.6mm、R2＝4.5〜6.5mmが好適である。

これに対し、支持ロール12の外周面は従来と同様に単
純な円筒面とされている。

この方法では、上記のようなロール10,12を用いて板
条材１を連続圧延し、溝形成部10Aにより多数の溝1A
を、また両端圧延部10Bにより両端部1Bをそれぞれ形成
する。

すると板条材１は、溝形成ロール10側よりも支持ロー
ル12側で幅方向への伸びが大きいため、第１図に示すよ
うに両端部1Bが溝形成ロール10側へ反り返る。これによ
り、両端部1Bは支持ロール12から浮き上がっているにも
拘わらず、両端圧延部10Bにより圧延される。

この現象は、本発明者らが発見したものであり、後述
する第２図のように支持ロール20の外周面20Bを曲面に
形成しなくても、板条材１の両端部1Bを曲面状に圧延す
ることが可能で、その分、支持ロール12に要するコスト
が低減できる。

なお、両端部1Bの端面の厚さT3は、溝1A内における板
条材１の厚さT2の1.1〜1.5倍程度になるように寸法およ
び圧延条件が設定される。また、両端部1Bの幅Ｗは伝熱
管の外径の３〜12％程度が好ましい。３％未満では溶接
が不安定になり、12％より大であると落ち込みが生じや
すくなる。

さらに、両端部1Bの支持ロール12からの浮き上がり量
Ｘは、両端部1Bの下面が管体の外周面とほぼ一致するよ
うな値が好ましく、それに合わせて圧延条件が設定され
る。

以上のように溝形成工程を終えたら、従来法と同様に
管成形装置で板条材１を管状にロール成形する。すると
第３図に示すように、板条材１の両端部1Bは管体の外周
面とほぼ一致する円弧状に形成されているため、突き合
わ時の応力が両端部1Bの基端部に集中することがなく、
この両端部1Bが内側に屈折して平坦化することがない。

このため、さらにこの管体７を縮径する際に、突き合
わせ部分（1B＋1B）が内側に折れ曲がって落ち込みを生
じることがなく、伝熱管の外周面はほぼ完全な円周面と
なる。したがって、伝熱管の美観を高めることができる
だけでなく、伝熱管の外周に冷却フィンを固定する場合
に、拡管プラグが容易に挿入でき、溶接部近傍の溝1Aを
傷めるおそれがない。また、伝熱管の端部にフレアー部
を形成する場合にも、溶接部近傍に亀裂が入るおそれが
なく、信頼性を大幅に高められる。

また、この例では、第３図に示すように板条材１の両
端部1Bの基端部（イ）を突き合わせ端よりも肉厚に形成
しているため、基端部（イ）での屈折を一層防止するこ
とができる。

次に、第２図は本発明の第２例を示す図である。この
例では、支持ロール20の外周面の両端圧延部20Bを曲面
に形成し、この曲面20Bによって板条材１の両端部1Bの
下面を強制的に曲面状に圧延する。他の条件は第１図の
例と同様である。

前記支持ロール20の曲面20Bの曲率半径R3は、両端圧
延部10Bの前記曲率R2とほぼ等しくされている。具体的
には、外径9.52mmの伝熱管の場合、R3＝4.5〜6.5mm程度
が好ましい。

この実施例によれば、管体７の外周面となる板条材１
の両端部1Bの下面の形状が厳密にコントロールできるか
ら、前記実施例に比して最終的に得られる伝熱管の形状
精度を一層高めることができる。

なお、本発明は上記２種の例に限定されるものではな
く、細部の形状や寸法等は必要に応じて適宜変更してよ
い。

また、上記実施例では伝熱管の内面に螺旋溝を形成す
るものであったが、溝形成工程を２段階に分けて行い、
それぞれ板条材１の長手方向に対して傾斜角度の異なる
２種の溝を形成することにより、伝熱管の内面に交差溝
を形成してもよい。この場合、両端圧延部10Bは２段階
の溝形成工程のうちいずれか一方に設けるか、両方の工
程に設けることができる。このような交差溝を形成する
と、螺旋溝の場合に比して伝熱性能が高められる。

また、曲面16Aと曲面16Bは、必ずしも異なる曲率に形
成されていなくてもよく、場合によっては同一の円弧面
であってもよい。

「実施例」次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証する。

第１図または第２図に示した形状をなし、それぞれ両
端部の曲率が異なる数種の溝形成ロールおよび支持ロー
ルを用い、板条材を圧延した。溝形成ロールおよび支持
ロールの曲率R1〜R3を第１表に記す。表中「−」は外周
面が平坦であることを示している。

板条材は脱酸銅製で、その幅は33.0mm、厚さは0.46mm
である。形成した溝の深さは0.20mm、ピッチは0.5mmに
統一した。

次いで、一面に溝が形成された板条材に、通常のロー
ル成形加工、電縫加工および縮径加工を施し、伝熱管を
製造した。

一方、同じ板条材に、第５図に示した従来通りの溝形
成を行ない、前記と同一条件で伝熱管を製造した。伝熱
管の外径はいずれも9.52mmとなった。

得られた伝熱管の溶接部の落ち込み量を測定した。評
価基準は以下の通りである。

落ち込み量1.0mm以上……「×」落ち込み量0.1〜1.0mm……「△」上面が平坦化……「○」外周面が真円……「◎」また、伝熱管の一端を完全に封止し、他端から高圧空
気を吹き込んで、伝熱管が破裂した際のガス圧力により
溶接強度を評価した。評価基準は以下の通りである。

100kgf/cm²未満……「×」 100〜120kgf/cm²……「△」 120〜130kgf/cm²……「○」 140kgf/cm²以上……「◎」結果を第１表に示す。

上表に示す通り、この実験では例３と例６において良
好な結果が得られた。

「発明の効果」以上説明したように、本発明の内面溝付き管の製造方
法においては、溝形成ロールの板条材の両端部を圧延す
る両端圧延部のそれぞれを断面円弧状に形成しておくこ
とにより、板条材の幅方向の両端部が管体の外周面とほ
ぼ一致する円弧状に形成されるため、突き合わ時の応力
が両端部の基端部に集中することがなく、この両端部が
内側に屈折して平坦化することがない。これにより、さ
らにこの管体を縮径する際に、突き合わせ部分が内側に
折れ曲がって落ち込みを生じることがなく、管体の外周
面は良好な円周面となる。

したがって、伝熱管の美観を高めることができるとと
もに、伝熱管の外周に冷却フィンを固定する場合、ある
いは伝熱管の端部にフレアー部分を形成する場合など
に、伝熱管に拡管プラグを通して拡管を行なう時、プラ
グが入らなかったり、落ち込み部分の溝形状が崩れるお
それが低減でき、伝熱管の信頼性が大幅に高められる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる内面溝付き管の製造方法の一例
の溝形成工程を示す縦断面図、第２図はその変形例を示
す縦断面図、第３図は本発明の作用を示す伝熱管の断面
図である。一方、第４図は従来の内面溝付き管の製造方法を示す概
略図、第５図はその溝形成工程を示す縦断面図、第６図
は圧延された板条材の端部の断面図、第７図は従来技術
の問題点を示す伝熱管の断面図、第８図および第９図は
その原因を説明するための伝熱管の断面図である。１……板条材、1A……溝、1B……両端部、10……溝形成
ロール、10A……溝形成部、10B……両端圧延部、10C…
…接合面、12……支持ロール、14……突条、16A,16B…
…曲面、20……支持ロール、20B……曲面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮内淳福島県会津若松市扇町128―７三菱伸銅株式会社若松製作所内 (56)参考文献特開平２−112822（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】板条材を溝形成ロールで圧延し、この板条
材の一面の幅方向両端部を除く部分に多数の溝を形成す
るとともに、前記両端部を相対的に薄肉に圧延する溝形
成工程と、前記溝を形成した板条材を溝形成面を内側にして管状に
成形し、さらに前記両端部の突き合わせ部分を溶接して
管体とする電縫工程とを具備する内面溝付き管の製造方
法において、前記溝形成ロールの、前記板条材の両端部を圧延する両
端圧延部のそれぞれを断面円弧状に形成することによ
り、前記板条材の両端部を溝形成面側に曲がる断面円弧
状に形成することを特徴とする内面溝付き管の製造方
法。
【請求項２】前記溝形成ロールの前記両端圧延部の断面
の曲率半径を、前記電縫工程で成形される管体の外径の
40〜80％に設定することを特徴とする内面溝付き管の製
造方法。