JP3813304B2 - 内面溝付伝熱管の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エアコン等の冷凍空調機器などの熱交換器に用いられる内面溝付伝熱管の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコンなどに用いられる熱交換器用伝熱管には、従来、内面が平滑な伝熱管が用いられていたが、近年、内面に微細ならせん溝を多数形成した内面溝付伝熱管が多く用いられるようになった。この内面溝付伝熱管は管内を流れる冷媒の流れが溝により攪乱されるため内面が平滑な伝熱管に較べて伝熱特性が大幅に改善される。
この内面溝付伝熱管の製造は、従来、平滑管内に溝付プラグを保持した状態で前記平滑管の外周を転造工具により押圧しながら引抜いて前記平滑管の内面に前記溝付プラグの溝を転写する引抜法により行われてきた。
【０００３】
しかし、この引抜法では溝が一方向にしか形成されず、従って冷媒の流れが単調となり、その伝熱特性の改善には限界があった。
そこで、金属帯板の片面に溝ロール圧延により溝を形成し、この金属帯板を溝形成面を内側にして丸めて管状体とし、この管状体の突合わせ端面を溶接し、ダイスを通して縮径する圧延溶接法が開発された（特開平４−１５８１９３号）。
この圧延溶接法では、図６（イ）（ロ）に示すような、同じ幅の溝付ロール22をそれぞれ４枚または６枚組合わせた溝付組合わせロール20で圧延することにより、金属帯板には方向の異なる溝が複数形成され、得られる伝熱管は管内の冷媒の流れが複雑に乱れて伝熱特性が向上する。そして、さらに高い伝熱特性を目指して溝をより深く形成することが求められている。
ところで、前記溝形成後の金属帯板の両端には平坦部が形成されており、この平坦部は、管状体の突合わせ端面の溶接が安定して行われるように溝形成部の底肉厚さより厚く形成されている（特開平６−１３７７７８号、特開平４−１５７０３６号など参照）。このため、この平坦部は圧下量が少なく、溝ロール圧延時に溝形成部から平坦部に材料が逃げ易く、図７に示すように、平坦部に近い箇所の溝深さ（フィン高さ）に変動（バラツキ）が生じ易くなる。この傾向は溝を深くする程強まり、その結果伝熱管の伝熱特性が低下して深溝の効果が十分に得られないという問題がある。
また、このように溝深さの変動が大きい伝熱管は、伝熱管をアルミフィンの穴に挿通し拡管して接合する熱交換器の組立工程で拡管が均一に行えずアルミフィンの穴との間に隙間が生じて、伝熱管とアルミフィンとの密着性が低下する（接合不良を生じる）。その結果、熱交換器の伝熱特性が低下する。
このようなことから、本発明者等は前記問題を解決するため鋭意研究を行い、平坦部への材料の逃げは、溝付組合わせロールの両端の溝付ロールの幅を狭めることにより抑制できることを知見し、さらに研究を進めて本発明を完成させるに至った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、溝が深くかつ溝深さ（フィン高さ）の変動が小さくて伝熱特性に優れ、しかも拡管が良好に行える内面溝付伝熱管の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、一定方向に繰り出される金属帯板の表面に、周面に多数の溝を形成した溝付ロールを複数個同軸方向に取付けて構成した溝付組合わせロールにより多数の溝を形成する工程、前記金属帯板を、溝形成面を内側にして順次幅方向に丸めて管状体に形成する工程、前記管状体の突合わせ端面を溶接する工程を含む内面溝付伝熱管の製造方法において、前記溝付組合わせロールの端部に位置する溝付ロールにより圧延される金属帯板の幅Ｍと溝形成部の全幅Ｌとの比Ｍ／Ｌを１／７未満にすることを特徴とする内面溝付伝熱管の製造方法である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記溝付組合わせロールを構成する複数の溝付ロール間に突起、溝、または突起と溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の内面溝付伝熱管の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、溝付組合わせロールの両端部に位置する溝付ロールにより圧延される金属帯板の幅Ｍと、溝形成部の全幅Ｌとの比Ｍ／Ｌを小さくすることにより溝圧延時の材料の平坦部への逃げを抑制し、以て深溝でかつ溝深さ（フィン高さ）が均一な内面溝付伝熱管の製造を可能にしたものである。
なお、前記比Ｍ／Ｌを小さくすることにより材料の平坦部への逃げが抑制されるのは、端部の溝付きロールの幅が狭くなると、圧延時に生じる材料を平端部へ移動させる圧力が減少するためと考えられる。
本発明において、前記比Ｍ／Ｌは、多くの実験に基づいて１／７未満に限定されたものである。
【０００８】
本発明では、溝付組合わせロールを構成する複数の溝付ロール間に突起、溝、または突起と溝を形成することにより溝付ロールを跨ぐ材料の流れがより効果的に抑制され、溝深さの変動が一段と小さくなる。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
図１に示すように、一定方向に繰り出される銅条（幅３０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）10を、外径１００ｍｍの溝付組合わせロール30と外径１２０ｍｍの平面ロール31からなる２段ロール圧延機にて圧延して、銅条10の表面に溝11を形成し、次いで溝形成後の銅条10をフォーミング装置40により溝加工面を内側にして管状体12に形成し、この管状体12の突合わせ端面を高周波溶接機50により連続的に溶接して素管（外径９．５５ｍｍ）13とし、この素管13を仕上げダイス60に通して内面溝付伝熱管（外径９．５３ｍｍ）14を製造した。
【００１０】
前記溝付組合わせロール30には、図２（イ）（ロ）（ハ）に示した、周方向に螺旋溝を形成した溝付ロールを同軸方向に複数個取付けたものを使用した。
図２（イ）に示す溝付組合わせロールは３個の溝付ロール32,33,34からなり、各溝付ロールはらせん溝の向きが隣接するロール同士で逆向きになるように取り付けられている。両端の溝付ロール32,34 の幅（Ｍ）は、得られる金属帯板の比Ｍ／Ｌが１／８になるように設定されている。なお、（Ｌ）は溝付組合わせロールの溝付ロール部分の全幅である。
図２（ロ）に示す溝付組合わせロールは６個の溝付ロールからなり、両端の溝付ロール32,34 の幅（Ｍ）は、得られる金属帯板の比Ｍ／Ｌが１／１０になるように設定されている。また、中央を除く各溝付ロール間には表面平滑ディスク（幅０．５ｍｍ）36が挟まれている。
図２（ハ）に示す溝付組合わせロールは幅（Ｍ）の等しい８個の溝付ロールからなり、両端の溝付ロール32,34 の幅（Ｍ）は、得られる金属帯板の比Ｍ／Ｌが１／８になるように設定されている。
図２（イ）（ロ）（ハ）では、左右両端の溝付ロール32,34 の幅（Ｍ）はそれぞれ同一としたが、これは成形加工を容易にするためで、必ずしも同一である必要はない。
【００１１】
（従来例１）
図６（イ）（ロ）に示した溝付組合わせロールを用いた他は、実施例１と同じ方法により内面溝付伝熱管（外径９．５３ｍｍ）を製造した。
【００１２】
なお、前記各々の伝熱管の拡大断面図を図３に示す。このものは、溝11の数が５０、溝11の深さＨが０．２８ｍｍ、溝11の底肉部15の厚さｔが０．３０ｍｍ、フィン16の頂角αが１０度の高性能形状である。
【００１３】
得られた各々の伝熱管の溝の深さを測定し、その分布図を図４に示した。
図２（イ）（ロ）（ハ）の溝付組合わせロールで圧延したもの▲１▼▲２▼▲３▼の溝深さは、いずれも中央部と端部でほぼ同等である。特に▲２▼はロール間にディスクを挟んだため材料の流れがより確実に抑えられ、中央部と端部の溝深さの差は０．０２ｍｍ程度と極めて小さくなった。
他方、従来品の▲４▼▲５▼はいずれも中央部と端部の溝深さの差は、０．２ｍｍと大きかった。
【００１４】
（実施例２）
図２（イ）（ロ）の溝付組合わせロールの端部の溝付ロールの幅Ｍを種々に変化させた他は、実施例１と同じ方法により銅条に溝を形成した。
得られた溝形成銅条について、比Ｍ／Ｌに対する溝深さの変動幅を調べた。変動幅は最大溝深さと最小溝深さの差で表示した。結果を図５に示す。
【００１５】
図５より明らかなように、比Ｍ／Ｌが１／７未満において、溝深さの変動幅ΔＨが小さくなる。特に溝付ロールの間にディスク（幅０．５ｍｍ）を挟むことにより、その効果が一段と発揮される。
【００１６】
（実施例３）
実施例２で得た溝形成銅条を用いて実施例１と同じ方法により伝熱管を製造し、この伝熱管をアルミフィンに拡管接合させ、この際の接合状況を調べた。
結果を表１に示す。伝熱管とアルミフィンとの間に隙間が生じないアルミフィンとの接合が良好なものを○、隙間が生じ接合が不十分なものを×で示した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１より明らかなように、本発明例品はいずれもアルミフィンとの接合が良好に行えた。これは溝深さの変動幅ΔＨが小さかったためである。
これに対し、従来品では伝熱管とアルミフィンとの間に隙間が生じた。
【００１９】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明により製造される伝熱管は、内面に深溝が均一な深さに形成されたもので、管自体の伝熱特性に優れ、かつ拡管が良好に行えて、アルミフィンとの間に隙間が生じなく、熱交換器に組立て後の伝熱特性も良好である。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内面溝付伝熱管の製造方法の例を示す説明図である。
【図２】（イ）は本発明の製造方法で用いる溝付組合わせロールの第１の例を示す部分正面図、（ロ）は第２の例を示す部分正面図、（ハ）は第３の例を示す部分正面図である。
【図３】高性能内面溝付管の拡大断面図である。
【図４】溝を形成した銅条の溝深さの分布図である。
【図５】溝を形成した銅条の溝深さの変動幅と、比Ｍ／Ｌとの関係を示す図である。
【図６】（イ）、（ロ）は従来の溝付組合わせロールの部分正面図である。
【図７】従来の溝形成後の金属帯板の横断面図である。
【符号の説明】
10…銅条
11…溝
12…管状体
13…素管
14…内面溝付伝熱管
15…溝の底肉部
16…フィン
22…端部の溝付ロール
30…溝付組合わせロール
31…平面ロール
32…端部の溝付ロール
34…端部の溝付ロール
33…溝付ロール
36…平滑ディスク
40…フォーミング装置
50…高周波溶接機
60…ダイス

Claims (2)

1. 一定方向に繰り出される金属帯板の表面に、周面に多数の溝を形成した溝付ロールを複数個同軸方向に取付けて構成した溝付組合わせロールにより多数の溝を形成する工程、前記金属帯板を、溝形成面を内側にして順次幅方向に丸めて管状体に形成する工程、前記管状体の突合わせ端面を溶接する工程を含む内面溝付伝熱管の製造方法において、前記溝付組合わせロールの端部に位置する溝付ロールにより圧延される金属帯板の幅Ｍと溝形成部の全幅Ｌとの比Ｍ／Ｌを１／７未満にすることを特徴とする内面溝付伝熱管の製造方法。
2. 前記溝付組合わせロールを構成する複数の溝付ロール間に突起、溝、または突起と溝が形成されていることを特徴とする請求項１記載の内面溝付伝熱管の製造方法。

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