JP2721253B2 - 伝熱管の製造方法 - Google Patents

伝熱管の製造方法

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JP2721253B2 JP1312046A JP31204689A JP2721253B2 JP 2721253 B2 JP2721253 B2 JP 2721253B2 JP 1312046 A JP1312046 A JP 1312046A JP 31204689 A JP31204689 A JP 31204689A JP 2721253 B2 JP2721253 B2 JP 2721253B2
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寛 川口
文男 郁
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    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、冷凍機、空調機などの熱交換器に用いられ
る伝熱管の製造方法に関するものである。
〔従来の技術とその課題〕
一般に空調機や冷凍機などに用いられる伝熱管は、管
内にフレオンなどの冷媒を蒸発または凝縮させて管外を
流れる流体との間で熱交換を行なうもので、熱交換器の
高効率化や、省エネルギー化の観点から内面溝付管の使
用が多くなっている。この内面溝付管は管内に断面が微
細な三角形や台形の溝を管軸に沿って直線状、もしくは
螺旋状に形成されたもので平滑管に比べ伝熱面積が増大
すると共に冷媒液を撹拌させる作用によって伝熱性能を
向上させることができる。この伝熱管は溝付プラグとこ
れに対向する位置で管外から公転しながら管を縮径する
転造ローラーもしくはボールとにより連続的に製造でき
る。
近年、特に空調機用熱交換器に対して高性能化や小型
軽量化の要求が強く、またヒートポンプ式エアコンの普
及に伴って伝熱管としては高性能化がより一層要求され
て来た。しかしながら前記の内面溝付管においては溝
数、リード角、溝形状などの改良は行われているものの
性能向上には限界があった。
一方、これらの要求に応えるべくいわゆる内面クロス
溝付管が開発され、伝熱管としての性能を向上させるこ
とができる。この製造方法は一方向へ第1溝を形成し、
これと交差する第2溝を加工するもので、二工程となる
ため製造コストが高くなる問題があった。
この解決策として例えば特開昭61−140321号公報のよ
うに一工程で加工する技術もあるが、加工時の荷重が大
きく薄肉管では破断するおそれがあるため加工速度を遅
くしなければならないので生産性が低くコスト高になる
問題があった。
そこで本発明者等はクロス溝ではない特殊な形状の伝
熱面を有する伝熱管を開発した(特願昭63−147627号、
昭和63年6月15日)。この伝熱管は、管内の直線状また
は螺旋状の溝間に上面が傾斜した突起を設けるか、もし
くは前記突起を設けると共に突起と逆方向に傾斜した溝
を設けたものである。
この伝熱管によれば、クロス溝付伝熱管と同等の伝熱
性能を有し、かつ製造方法も一工程で製造できるが、生
産性、コストなどの面でなお若干の問題があった。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明者等は上記の伝熱管の製造方法について、継続
的に検討の結果、生産性、コスト面、加工技術上の問題
がなく、高性能の伝熱面を有する伝熱管が容易に得られ
る製造方法を開発したものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明は、金属管内の所定の位置に保持された溝付プ
ラグと、溝付プラグに対向する位置で管外から公転しな
がら管材を押圧、縮径する転造部材とにより管内面に所
定の形状の伝熱面を連続的に形成する伝熱管の製造方法
において、転造部材と溝付プラグで管材をその長手方向
に沿い、螺旋状に強圧力と弱圧力を交互に加えて管内面
の各溝間に長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜して傾
斜部を有する所定長さの突起を繰返し形成することを特
徴とする伝熱管の製造方法であり、また金属管内の所定
の位置に保持された溝付プラグと、溝付プラグに対向す
る位置で管外から公転しながら管材を押圧、縮径する転
造部材とにより管内面に所定の形状の伝熱面を連続的に
形成する伝熱管の製造方法において、転造部材と溝付プ
ラグで管材をその長手方向に沿い螺旋状に強圧力と弱圧
力を交互に加えて管内面の各溝間に長手方向に沿い上面
に同一方向に傾斜した傾斜部を有する所定長さの突起を
繰返し形成し、前記各溝の底部には、前記突起との隣接
部毎に当該突起の傾斜部とは逆方向に傾斜面を長手方向
に繰返し形成することを特徴とする伝熱管の製造方法で
あり、さらに金属管内の所定の位置に保持された溝付プ
ラグと、溝付プラグに対向する位置で管外から公転しな
がら管材を押圧、縮径する転造部材とにより管内面に所
定の形状の伝熱面を連続的に形成する伝熱管の製造方法
において、転造部材と溝付プラグで管材をその長手方向
に沿い螺旋状に強圧力と弱圧力を交互に加えて管内面の
各溝間に長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜
部を有する所定長さの突起を繰り返し形成し、前記各溝
の底部には、前記突起との隣接部分毎に当該突起の傾斜
とは逆方向に傾斜し、かつその底部が登り傾斜方向の徐
々に巾狭くなる傾斜面を長手方向に繰り返し形成するこ
とを特徴とする伝熱管の製造方法である。
すなわち本発明は、管内の所定の位置に保持された溝
付プラグと溝付プラグに対向する位置で管外から公転し
ながら管材を押圧して縮径する例えばボールやローラー
などの転造部材により、管材をその長手方向に沿い、螺
旋状に強圧力と弱圧力を交互に加えて押圧される管材が
その長手方向に沿って螺旋状に強く押圧される部分と弱
く押圧される部分とが生じるように交互に繰返し加工す
ることにより、第1図〜第3図に示すような種々の形状
の伝熱面を有する伝熱管が得られるのである。
ここで本発明により得られる伝熱管の種々の伝熱面に
ついて説明する。
第1図はその一例を示す伝熱管の一部を展開した拡大
斜視図であり、伝熱管(1)の内面に形成した所定数の
螺旋状の溝(2)と所定の管軸に対するねじれ角(θ)
を有している。溝(2)相互の間には溝(2)の長手方
向に沿い、上面に一定の方向に傾斜した傾斜部(31)を
有する所定の長さ(l)の突起(3)が繰返し間断なく
形成され、突起(3)と隣接の突起(3)との間は段部
(32)により形成されている。各突起(3)の最高部の
高さ(h)は所定の寸法に形成されたものである。
また第2図に示す伝熱管は前記第1図の上面に一定の
方向に傾斜した傾斜部(31)を有する突起(3)と共に
溝(2)の各溝間の底部に突起との隣接部分毎に突起の
傾斜部(31)とは逆方向に傾斜する傾斜面(21)に形成
され、隣接の傾斜面(21)相互は各同じ高さの段部(2
2)によって区分された状態に形成された溝を有するも
のであり、さらに第3図に示す伝熱管は前記第2図の溝
巾(W)を傾斜面(21)の部分において第3図の溝
(W)のように登り傾斜方向に行く程徐々に狭くなるよ
うに形成されたものである。
前記の伝熱管は、転造部材と溝付プラグとにより強く
押圧された部分は内面に高い突起が形成され弱く押圧さ
れた部分は突起が低く形成され、これらの繰返しが螺旋
状に行なわれて第1図〜第3図に示す、突起と溝を有す
る伝熱面が得られるものである。
しかして本発明は、管材と転造部材の接触開始位置か
ら押圧が終了するまでの位置を管軸方向に投影した長さ
をl、転造公転数をN、転造部材数をS、引抜速度をV
とすると の関係を満すように加工を行なうと加工された伝熱管は
転造ローラーと溝付プラグで強く押圧される部分と弱く
押圧される部分が交互に螺旋状に繰返され、強圧力の部
分は深い溝が弱圧力の部分は浅い溝が形成されて全体と
して第1図〜第3図のような伝熱面が得られる。
そして前記のlがl≦1.5mmとなるように作製された
転造部材或いは溝付プラグを用いることにより管を破断
することなく良好な伝熱面が得られる。また溝付プラグ
として進行方向に径が縮少するテーパー状プラグを使用
したり、転造部材を溝付プラグの端部に位置するように
設定することにより、薄肉管や小径管においても容易に
加工ができる。
〔実施例〕
以下に本発明の一実施例について説明する。
第4図は、本発明の製造方法に使用する装置の一例を
示す概略断面図であり、(1)は伝熱管、(2)は溝、
(3)は突起である。
先ず金属管として銅管(11)を用い、これを縮径ダイ
ス(4)とフローティングプラグ(5)により縮径加工
を行ない、次に連結棒(8)を介してフローティングプ
ラグにより管内の一定の位置に保持された溝付プラグ
(6)と溝付プラグに対向する位置で管外から公転しな
がら銅管を縮径加工する他の転造ローラ(7)とにより
内面に溝(2)および突起(3)を形成して伝熱管
(1)とするものである。この際入口部がテーパー状で
管が転造ローラと接触する位置が転造ローラと溝付プラ
グで押圧が終了するまでの距離を管進行方向に投影した
長さがlである転造ローラを用いて加工を行なった。そ
して引抜速度をV、連造公転回数をN、転造部材の数
(本実施例では3個)をSとすると で定義される転造部材1個当りの管圧延送り巾(加工長
さ)がP≧l…(2式)となるようにして加工を行なう
と加工された伝熱管は、転造ローラと溝付プラグで強く
押圧される部分と弱く押圧される部分が交互に螺旋状に
繰り返され、強く押圧された部分は深い溝が弱く押圧さ
れた部分は浅い溝が形成され全体として第1図〜第3図
に示すような溝と突起を有する伝熱面が形成される。
前記の例のようにテーパー部と平行部とを有する転造
ローラはその継目がゆるやかになるように円弧で結ばれ
ているが、この部分の押圧力は平行部に比べて弱くな
り、前記の(2式)を満すような条件で加工が行なうと
弱く押圧された部分は、次の転造ローラが同一部分を押
圧することなく引抜かれるので第1図〜第3図のような
伝熱面となる。
本例では具体的には、転造ローラの公転回数15,000rp
m、引抜速度45m/min、l=1.0mmの条件で溝付加工後、
外径9.53mmφに縮径加工を行なった。
得られた伝熱管は、突起の高さ(h)が0.20mmで突起
の長さ(l)1mmの第1図に示す伝熱面が得られた。
本発明の他の例としては、第5図に示すように引抜き
方向に径が縮少する溝付プラグ(6)を用いる方法や、
第6図に示すようなlの長さの短い転造ローラ(7)を
使用する方法がある。この場合は前記の(2式)を満足
するようにして加工を行なうがl≦1.5mmとすると管が
薄肉であっても、また小径であっても破断しない。l>
1.5では引抜力が大きくなり、特に1回当りの圧延巾が
大きくなるので引抜力が管破断力を上まわるため破断す
る。
また第7図に示す方法は溝付プラグ(6)の端部に転
造ローラ(7)を位置させた例でこの場合は端部での押
圧量の差により内面に第1図〜第3図に示す伝熱面を形
成できる。さらに第8図に示すようにに溝付プラグ
(6)の長さ(X)を短くすることにより、lの長さを
調整したと同様の作用が得られ、伝熱管は強く押圧され
る部分と弱く押圧される部分が交互に繰り返されて第1
図〜第3図のような伝熱面が得られる。
以上に示した実施例においては、転造部材として全て
転造ローラの例を示し、テーパー状と平行部からなる転
造ローラの例であるが、本発明においては、これに限定
されるものではなく、押圧に強弱をつけることができる
転造部材であれば加工が可能であり、従来から用いられ
ているボールや円弧状のローラであっても、押圧の強弱
をつけるように例えば(2式)を満足する加工条件また
は、第7図に示すような溝付プラグの端部に転造部材を
位置させる加工方法によれば容易に第1図〜第3図に示
す伝熱面形状のものが得られる。
また縮径ダイスとフローティングプラグを用いずに連
結棒の一端を固定する場合は短尺品の加工となり同様に
容易に製造できる。
〔効果〕
以上に説明したように本発明によれば高性能の伝熱面
を有する伝熱管が、生産性よく、かつ薄肉、小径の管も
破断のおそれがなく能率的に製造できるものであり工業
上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明により得られる伝熱管の例を
示す部分拡大展開斜視図、第4図は本発明の製造方法に
使用する装置の一例を示す概略断面図、第5図乃至第8
図は本発明の製造方法に使用する溝付プラグと転造ロー
ラの異なる例を示す概略断面図である。 1……伝熱管、2……溝、21……傾斜面、22……段部、
3……突起、31……傾斜部、32……段部、4……縮径ダ
イス、5……フローティングプラグ、6……溝付プラ
グ、7……転造ローラ、8……連結棒、11……銅管。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属管内の所定の位置に保持された溝付プ
    ラグと、溝付プラグに対向する位置で管外から公転しな
    がら管材を押圧、縮径する転造部材とにより管内面に所
    定の形状の伝熱面を連続的に形成する伝熱管の製造方法
    において、転造部材と溝付プラグで管材をその長手方向
    に沿い、螺旋状に強圧力と弱圧力を交互に加えて管内面
    の各溝間に長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾
    斜部を有する所定長さの突起を繰返し形成することを特
    徴とする伝熱管の製造方法。
  2. 【請求項2】金属管内の所定の位置に保持された溝付プ
    ラグと、溝付プラグに対向する位置で管外から公転しな
    がら管材を押圧、縮径する転造部材とにより管内面に所
    定の形状の伝熱面を連続的に形成する伝熱管の製造方法
    において、転造部材と溝付プラグで管材をその長手方向
    に沿い螺旋状に強圧力と弱圧力を交互に加えて管内面の
    各溝間に長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜
    部を有する所定長さの突起を繰返し形成し、前記各溝の
    底部には、前記突起との隣接部毎に当該突起の傾斜部と
    は逆方向に傾斜面を長手方向に繰返し形成することを特
    徴とする伝熱管の製造方法。
  3. 【請求項3】金属管内の所定の位置に保持された溝付プ
    ラグと、溝付プラグに対向する位置で管外から公転しな
    がら管材を押圧、縮径する転造部材とにより管内面に所
    定の形状の伝熱面を連続的に形成する伝熱管の製造方法
    において、転造部材と溝付プラグで管材をその長手方向
    に沿い螺旋状に強圧力と弱圧力を交互に加えて管内面の
    各溝間に長手方向に沿い上面に同一方向に傾斜した傾斜
    部を有する所定長さの突起を繰り返し形成し、前記各溝
    の底部には、前記突起との隣接部分毎に当該突起の傾斜
    とは逆方向に傾斜し、かつその底部が登り傾斜方向の徐
    々に巾狭くなる傾斜面を長手方向に繰り返し形成するこ
    とを特徴とする伝熱管の製造方法。
  4. 【請求項4】管材と転造部材の接触開始位置から押圧が
    終了するまでの位置を管軸方向に投影した長さをl、転
    造公転数をN、転造部材数をS、引抜速度をVとする
    と、 の関係を満すように加工することを特徴とする請求項1
    〜3のいずれかに記載の伝熱管の製造方法。
  5. 【請求項5】溝付プラグとして管進行方向に径が縮少す
    るテーパー状プラグを使用することを特徴とする請求項
    1〜3のいずれかに記載の伝熱管の製造方法。
  6. 【請求項6】長さlがl≦1.5mmとなるように作製され
    た転造部材或いは溝付プラグを用いることを特徴とする
    請求項1〜3項のいずれかに記載の伝熱管の製造方法。
  7. 【請求項7】転造部材を溝付プラグの端部に位置するよ
    うに設定することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    に記載の伝熱管の製造方法。
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