JP2638223B2 - 偏平溝付管及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内周面に複数の溝が形成された偏平溝付管
及びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 近年、伝熱管として用いられる金属管は、熱交換効率
を向上させるため、内面に複数の溝が形成されかつ偏平
状に形成された偏平溝付管が採用されてきている。

そして、この種の偏平溝付管は、押出により偏平管状
のものを成形することにより、溶接円管を偏平にロール
成形することにより、あるいは円筒状に形成されたもの
を単にダイスを通して引き抜いて偏平状に成形すること
により、製造されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の偏平溝付管は、偏平率や溝の形
状について、伝熱効率を十分考慮して製作されたもので
はないため、伝熱効率の点で未だ不満足な点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、よ
り伝熱効率の高い偏平溝付管を提供するとともに、該偏
平溝付管の製造方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明の偏平溝付管は、軸
線に直交する直交断面に対して交差する方向に延びる複
数の溝Ａが内周面に形成された偏平溝付管において、 前記直交断面における短寸方向の内周面間の寸法であ
る縦寸法が1mm以上5mm以下に形成されているとともに、
該直交断面の長寸方向の内周面間の寸法である縦寸法と
前記縦寸法との比である横／縦が３以上に形成され、 前記溝Ａは、その底壁の両側縁から立ち上がる各側壁
が該底壁から離れるるにしたがって互いに近接するよう
に形成されているとともに、隣接する前記溝Ａと溝Ａと
の間のピッチが0.25mm以上0.7mm以下に形成されている
ものである。

また、上記偏平溝付管の製造方法として、内周面に複
数の溝Ｂが形成された円筒状の被加工管を引抜ダイスで
縮径し、この引抜ダイスで縮径された被加工管内の縮径
部に一端部が保持されて他端部が引抜方向の下流側に延
在されたフローティングプラグの該他端部に形成された
偏平部に、前記被加工管を偏平加工ダイスで圧迫し、こ
れにより該被加工管を偏平状に成形するとともに、前記
内周面の溝Ｂと溝Ｂとの間の山の頂部を圧迫塑性変形し
て該山の頂部の幅を基端部の幅に比べて広く成形する方
法を提供する。

上記のように寸法を限定した理由について以下に説明
する。

短寸方向の内周面間の縦寸法を1mm以上5mm以下に形成
したのは、1mm未満ではフレオン等の熱媒体の通過抵抗
が高くなるからであり、5mmを越えると偏平管の心部を
通る熱媒体が蒸発しにくくなるからである。

長寸方向および短寸方向の内周面間の比である横／縦
を３以上に形成したのは、上記縦寸法を1mm以上5mm以下
に形成しているので、該横／縦を３以上にしないと熱媒
体の通過面積が小さくなって、該熱媒体の通過抵抗が増
大していまうからである。

溝間のピッチを0.25mm以下0.7mm以上に形成したの
は、0.25mm未満にした場合には溝が密集しすぎて熱媒体
が溝内に侵入しにくくなり、伝熱効率の向上が十分図れ
なくなるからであり、また0.7mmを超える場合には溝の
間隔が大きくなりすぎて、この場合も伝熱効率の向上が
十分図れなくなるからである。

［作用］ 本発明の偏平溝付管においては、溝Ａの側壁が底壁か
ら離れるにしたがって互いに近接するように形成されて
いるので、結局溝Ａ間に形成される山の頂部の表面積が
大きくなり、伝熱効率が向上する。

しかも、溝Ａ間のピッチが0.25mm以下0.7mmに形成さ
れているので、熱媒体が溝Ａ内へ抵抗なく侵入しながら
流れるようになり、溝Ａの側壁および底壁を介して効率
良く熱が伝わるようになる。

また、偏平溝付管の製造方法においては、フローティ
ングプラグに被加工管の内周面を圧迫しながら被加工管
を偏平状に成形するので、溝間の山の頂部の幅が基端部
の幅に比べて広くなる。すなわち、溝Ｂの側壁が底壁か
ら離れるにしたがって互いに近接するように成形され
る。

しかも、フローティングプラグで被加工管を内側から
保持しながら形成しているので、短寸方向の内周面間の
縦寸法が1mm以上5mm以下で横／縦が３以上の偏平率の大
きな場合でも、偏平部の壁面の平坦性の良好な偏平溝付
管を製造することができる。

［実施例］ 以下、第１図ないし第５図を参照して本発明の一実施
例を説明する。

第１図において、１は内周面に複数の溝Ａが形成され
た偏平溝付管であり、この偏平溝付管１は、厚さＴが0.
2mm以上0.6mm以下の例えば銅管によって形成されてい
る。

偏平溝付管１は、軸線方向Ｌに直交する方向の直交断
面において、その短寸方向の内周面間の寸法である縦寸
法Ｈが1mm以上5mm以下に形成されているとともに、長寸
方向の内周面間の寸法である横寸法Ｗが3mm以上50mm以
下に形成され、横寸法Ｗと縦寸法Ｈとの比である横縦比
（W/H）（横／縦）が３以上に形成されている。また、
溝Ａは、偏平溝付管１の軸線方向Ｌに対して０°以上30
°以下の角度で延在して螺旋状に形成されている。そし
て、この溝Ａは、第２図に示すように、溝Ａの延在方向
に直交する断面において、該溝Ａの底壁A1の幅（両側縁
間の寸法）Ｕが0.1mm以上0.4mm以下に形成され、該底壁
A1の両側縁から立ち上がる側壁A2が底壁A1から離れるに
したがって互いに接近するように傾斜され、該側壁A2の
底壁A1からの高さＶが0.1mm以上0.25mm以下に形成さ
れ、隣接する溝Ａ間のピッチＰが0.25mm以上0.7mm以下
に形成されている。

上記のように各寸法を規定した理由を以下に説明す
る。

まず、偏平溝付管１の厚さＴを0.2mm以上0.6mm以下に
形成したのは、0.2mm未満だと、内部を流れる熱媒体の
圧力に対して十分な強度が得られないためであり、0.6m
mを超えると、伝熱効率が低下するからである。

縦寸法Ｈを1mm以上5mm以下に形成したのは、1mm未満
になると、熱媒体の流体抵抗が極度に増大することにな
り、5mmを越えると管の心部を通るフレオン等の熱媒体
への熱の伝わり方が悪くなり、例えば心部の熱媒体が蒸
発しないで残ったりすることになるからである。

横縦比（W/H）を３以上に形成したのは、上記縦寸法
Ｈを1mm以上5mm以下に形成しているので、該横縦比（W/
H）を３以上にしないと熱媒体の通過抵抗が高くなって
しまうからである。

横寸法Ｗを3mm以上50mm以下に形成したのは、3mm以下
にすると、上記縦寸法Ｈを1mmにした場合、横縦費（W/
H）が３未満になってしまい熱媒体の通過抵抗が増大し
てしまうからであり、50mm以上にすると、横寸法Ｗ方向
での熱媒体の流れに偏りを生じてしまい、この結果、伝
熱効率の向上が図れなくなるからである。

溝Ａの底壁A1の幅Ｕを0.1mm以上0.4mm以下に形成した
のは、この範囲内にあると熱媒体が表面張力により溝Ａ
内に積極的に浸入するようになって伝熱効率が十分向上
するからである。すなわち、0.1mm未満であると、溝Ａ
の幅が狭くなりすぎて熱媒体が溝Ａに侵入しにくくな
り、また0.4mmを超えると、溝Ａの幅が広くなりすぎて
熱媒体が表面張力により溝Ａ内に浸入する力が小さくな
るからである。

溝Ａの壁面A2の底壁A1からの高さＶを0.1mm以上0.25m
m以下に形成したのは、0.1mm未満であると、溝Ａが浅す
ぎて伝熱効率の向上に寄与しなくなるからであり、また
反対に0.25mmを超えると、溝Ａの深さの増大に比して伝
熱効率の増加が鈍化してしまうからである。

溝Ａ間のピッチＰを0.25mm以下0.7mm以上に形成した
のは、0.25mm未満にすると、溝Ａが密集しすぎて該溝Ａ
内に熱媒体が侵入しにくくなって伝熱効率の向上が十分
図れなくなるからであり、また0.7mmを超えると溝Ａの
間隔が大きくなって、この場合も伝熱効率の向上が十分
図れなくなるからである。

上記のように構成された偏平溝付管１においては、溝
Ａの側壁A2が底壁A1から遠ざかるしたがって互いに近接
するように形成されているので、結局溝Ａ間に形成され
る山の頂部の表面積が大きくなり、熱媒体から偏平溝付
管１あるいは偏平溝付管１から熱媒体へ伝わる熱量が増
加する。すなわち、伝熱効率が向上することになる。

しかも、偏平溝付管11の厚さＴが0.2mm以上0.6mm以上
に形成され、縦寸法Ｈが1mm以上5mm以下に形成され、横
縦比（W/H）が３以上に形成され、横寸法Ｗが3mm以上50
mm以下に形成され、溝Ａの底壁A1の両側縁間の寸法Ｕが
0.1mm以上0.4mm以下に形成され、壁面A2の底壁A1からの
高さＶが0.1mm以上0.25mm以下に形成され、隣接する溝
Ａ間のピッチＰが0.25mm以下0.7mm以上に形成されてい
るから、熱媒体と偏平溝付管１との間で熱が効率よく移
動する。

したがって、上記偏平溝付管１によれば、従来の偏平
溝付管に比べて格段に伝熱効率を向上させることができ
る。

上記のように構成された偏平溝付管１は、第３図ない
し第５図に示す偏平溝付管製造装置によって製造され
る。

これらの図において、11は偏平溝付管１を加工するた
めに供給された被加工管である。

この被加工管11は、内周面に複数の溝Ｂが形成された
断面円形状のものであり、例えば圧延等により帯状の板
の表面に複数の溝Ｂを形成した後、ロールにより円筒状
に形成し、その継ぎ目部を溶接することにより連続して
製造される。

上記被加工管11は、偏平溝付管製造装置の引抜ダイス
12によって縮径され、その際、被加工管11に形成された
縮径段部11aには、被加工管11の引抜方向Ｆの上流側か
らフローティングプラグ13が係止されている。

フローティングプラグ13、第３図ないし第５図に示す
ように、円柱状に形成された本体14と、この本体14の一
端（引抜方向Ｆの上流側の端）にねじ等を介して同軸に
連結された頭部15とを備えたものである。

本体14は、他端部軸心に偏平部14aが形成され、この
偏平部14aの対向する各平面から本体14の外周面に向け
て各平面の間隔が広がる形状の傾斜面14bが形成された
ものである。また、本体14の外周面には、傾斜面14bに
沿っう部分および、偏平部14aの側縁に沿う部分に平面
状の切欠K1、切欠K2が形成されている。

一方、頭部15は、本体14の外周面よりわずかに大きな
径の胴部15aからテーパ面15bを介して外周面が膨出する
膨出部15cが形成されたものであり、この膨出部15cの端
面は球状に形成されている。

そして、上記フローティングプラグ13は頭部15のテー
パ面15bが被加工管１の縮径段部11aに係止されて、本体
14が引抜方向Ｆの下流側に延在するように設けられる。
すなわち、フローティングプラグ13の偏平部14aの位置
は、被加工管11に縮径段部11aを形成する引抜ダイス12
の位置によって規制されることになる。このフローティ
ングプラグ13の偏平部14a、傾斜部14bに対応する位置に
は、偏平加工ダイス16が設けられている。

偏平加工ダイス16は、引抜加工面16aがフローティン
グプラグ13の偏平部14aおよび傾斜部14bの周りを囲むよ
うに形成されており、該引抜加工面16a内に進入する被
加工管11の壁面を前記傾斜面14bおよび偏平部14aに圧迫
するようになっている。

次に、上記のように構成された装置で偏平溝付管１を
製造する方法を説明する。

まず、被加工管11を引抜ダイス12に挿入する。そうす
ると、引抜ダイス12によって被加工管11内に縮径段部11
aが生じ、この縮径段部11aの内面に、フローティングプ
ラグ13の頭部15のテーパ面15bが係止する。これによ
り、フローティングプラグ13は、引抜ダイス12で規制さ
れる位置に保持される。この際、内周面に形成された溝
Ｂ間の山の頂部は、フローティングプラグ13の頭部15に
よって押しつぶされ、基端部に比べて幅広になる。すな
わち、溝Ｂにおける対向する側壁が頂部に向かうほど近
接するようになる。

また、引抜ダイス12で縮径された被加工管11はフロー
ティングプラグ13の本体14の周りを通って偏平加工ダイ
ス16の引抜加工面16a内に進入する。そうすると、引抜
加工面16aによって、被加工管11は、フローティングプ
ラグ13の本体14の傾斜面14bから偏平部14aへ沿って圧迫
されながら移動する。このため、偏平加工ダイス16を通
過後の被加工管11は、その内周面がフローティングプラ
グ13の偏平部14aとほぼ同一の偏平状に形成され、これ
にともない、外周面も偏平状に均一に形成される。この
際、被加工管11の内周面は、本体14の傾斜面14bおよび
偏平部14aによってさらに押しつぶされ、溝Ｂ間の山の
頂部がより幅広になる。

以上により、被加工管11から溝Ａを有する偏平溝付管
１が連続して成形される。

上記偏平溝付管１の製造方法によれば、フローティン
グプラグ13の偏平部14aで被加工管11の内面を保持しな
がら該被加工管11を偏平状に加工することができるか
ら、短寸方向の内周面間の縦寸法Ｈが1mm以上5mm以下で
横縦比（W/H）が３以上の偏平率の大きな偏平溝付管１
を、偏平部の壁面の平坦性を損なうことなく製造するこ
とができる。

しかし、フローティングプラグ13に被加工管11の内周
面を圧迫するだけで、頂部に向かうにしたがって互いに
近接する側壁A2を簡単に成形することができる。

また、偏平溝付管１を、引抜ダイス12と、フローティ
ングプラグ13と、偏平加工ダイス16とを備えた簡単な製
造装置で製造することができる。

しかも、連続して偏平状に加工することができるか
ら、長尺の偏平溝付管１を極めて迅速にかつ簡単に製造
することができる。

また、フローティングプラグ13の傾斜面14bから偏平
部14aに沿って、被加工管11を圧迫しながら徐々に偏平
に加工するので、該被加工管11の引抜抵抗の低減を図る
ことができ、この点からも加工の迅速化を図ることがで
きる。

なお、上記実施例においては、銅製の偏平溝付管１お
よびその製造例について示したが、この偏平溝付管１と
してはアルミニウム管等の他の金属管で形成したもので
あってもよいことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の偏平溝付管によれば、
溝Ａの側壁が底壁から離れるにしたがって互いに近接す
るように形成されているので、結局溝Ａ間に形成される
山の頂部の表面積が従来に比べて広くなり、その分伝熱
効率が向上する。

しかも、溝Ａ間のピッチが0.25mm〜0.7mmに形成され
ているので、熱媒体が溝Ａ内へに入りやすくなり、この
点からも従来より伝熱効率が向上する。

さらに、短寸方向の内周面間の縦寸法が1mm以上5mm以
下で横／縦が３以上に形成されているので、管の心部に
流れる熱媒体に対しても熱の授受が十分行なわれるよう
になり、この点からも従来よりも伝熱効率が向上する。

したがって、従来の偏平溝付管に比べて、伝熱効率を
格段に向上させることができる。

また、上記偏平溝付管の製造方法によれば、フローテ
ィングプラグに被加工管の内周面を圧迫することによっ
て、溝Ｂと溝Ｂとの間の山の頂部を圧迫塑性変形して該
山の頂部の幅を基端部の幅に比べて広く成形することが
できる。

したがって、底壁から離れるにしたがって互いに近接
する側壁を簡単かつ迅速に成形することができる。

しかも、フローティングプラグで被加工管を内側から
保持しながら偏平状に形成しているので、短寸方向の内
周面間の縦寸法が1mm以上5mm以下で横／縦が３以上の偏
平率の大きな状態でも、偏平部の壁面の平坦性のよい偏
平溝付管を簡単に製造することができる。

また、被加工管を連続して引き抜くことにより該被加
工管から偏平溝付管を製造することができるから、長尺
の偏平溝付管を極めて迅速にかつ簡単に製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は軸線に直交する直交断面を図示した偏平溝
付管の斜視図、第２は第１図の要部IIを示した拡大図、
第３図は偏平溝付管の製造装置を示す断面図、第４図は
第３図のフローティングプラグのIV矢視図、第５図は第
４図のＶ−Ｖ線に沿う矢視図である。 １…偏平溝付管、11…被加工管、11a…縮径段部、12…
引抜ダイス、13…フローティングプラグ、14…本体、14
a…偏平部、14b…傾斜面、15…頭部、16…偏平加工ダイ
ス、Ａ…溝Ａ、A1…底壁、A2…側壁、Ｂ…溝Ｂ、Ｆ…引
抜方向、Ｈ…縦寸法、Ｌ…軸線方向、Ｗ…横寸法、W/H
…横縦比（横／縦）。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線に直交する直交断面に対して交差する
   方向に延びる複数の溝Ａが内周面に形成された偏平溝付
   管において、 前記直交断面における短寸方向の内周面間の寸法である
   縦寸法が1mm以上5mm以下に形成されているとともに、該
   直交断面の長寸方向の内周面間の寸法である横寸法と前
   記縦寸法との比である横／縦が３以上に形成され、 前記溝Ａは、その底壁の両側縁から立ち上がる各側壁が
   該底壁から離れるにしたがって互いに近接するように形
   成されているとともに、隣接する前記溝Ａと溝Ａとの間
   のピッチが0.25mm以上0.7mm以下に形成されていること
   を特徴とする偏平溝付管。
2. 【請求項２】内周面に複数の溝Ｂが形成された円筒状の
   被加工管を引抜ダイスで縮径し、この引抜ダイスで縮径
   された被加工管内の縮径部に一端部が保持されて他端部
   が引抜方向の下流側に延在されたフローティングプラグ
   の該他端部に形成された偏平部に、前記被加工管を偏平
   加工ダイスで圧迫し、これにより該被加工管を偏平状に
   成形するとともに、前記内周面の溝Ｂと溝Ｂとの間の山
   の頂部を圧迫塑性変形して該山の頂部の幅を基端部の幅
   に比べて広く成形することを特徴とする偏平溝付管の製
   造方法。