JP4728993B2 - アルミニウム製内面溝付管 - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍機や空調機器などの熱交換器に用いられる内面溝付管（伝熱管）に関するものである。
冷凍機や空調機器などの熱交換器に用いられる伝熱管には、管内面に多数の螺旋状のフィンを平行に形成した内面溝付管が多く使用されている。
このような伝熱管には、銅や銅合金などの銅系材料が使用されてきたが、熱交換器の小型化、軽量化の要求に伴いアルミニウムやアルミニウム合金などのアルミニウム系材料によるものが提案されてきている（特許文献１参照）。
特許文献１に提案される内面溝付アルミニウム管及びこの伝熱管を用いたオールアルミニウム製の熱交換器は、熱交換器の高品質化、高機能化を図ると共に、リサイクルや分解のしやすさを兼ね備えた環境負荷を低減するものである。
更に、特許文献２に開示されるような銅系材料を用いる内面溝付管においても、その内面に設けられるフィンの形状、フィンの設置条件などを考慮することにより、高性能化の傾向に対応しようとしてきている。
特開２００１−２８９５８５号公報 特開２００３−１６６７９４号公報
しかしながら、熱交換器の更なる高性能化の要求に対して、特許文献１などに提案される内面溝付アルミニウム管の構成では、要求される耐圧強度基準を十分には満足することができず、望まれる熱交換器に使用できないという問題が生じている。このような問題を解決するには、熱交換器に使用する伝熱管の肉厚を大きくすることが考えられるが、この伝熱管の肉厚が大きくなるにつれ、内面の溝付け加工、即ちフィンの形成が困難になるという新たな問題が生じてしまう。
更に、図３に示す従来のアルミニウム製伝熱管の形状では、内面溝付け加工後に管内に残渣としてアルミニウム粉が発生し、管内の洗浄が必要となるが、通常伝熱管は長さ数千メートルの単位でコイルに巻かれて出荷することから、洗浄は難しく、そのためアルミニウム粉を内部に残したままでの伝熱管への使用は、このアルミニウム粉がコンプレッサーの焼き付きや膨張弁の目詰まりなどの故障の原因となる恐れがある。
又、直管に加工してからの出荷は、管内の洗浄は容易になるが、直管への加工工程が加わることや輸送効率などの点からコスト高を招いてしまう。
そのために、内面溝付け加工後にアルミニウム粉を発生させずに、容易に溝付け加工が可能なアルミニウム製内面溝付管が望まれている。
本発明は、このような要求に対して、アルミニウム粉の発生を抑制し、溝付け加工によるフィンの形成が容易なアルミニウム製内面溝付管を提供するものである。
請求項１記載の発明は、螺旋状に多数のフィンを配してなるアルミニウム製内面溝付管であって、前記フィンの根元部の形状を、管軸に対して垂直な断面において直線で形成し、前記フィンとその隣接フィンとの間のフィン間部を、管軸に対して垂直な断面において前記内面溝付管内部に中心軸を有する曲率ｒ１の曲面で形成し、前記曲率ｒ １ を、管内径よりも小さい曲率であり、０．０８ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲としたアルミニウム製内面溝付管である。
請求項２記載の発明は、螺旋状に多数のフィンを配してなるアルミニウム製内面溝付管であって、前記フィンの根元部の形状を、管軸に対して垂直な断面において前記内面溝付管内部に中心軸を有し、曲率ｒ２の曲面で形成し、前記フィンとその隣接フィンとの間のフィン間部を、管軸に対して垂直な断面において前記内面溝付管内部に中心軸を有する曲率ｒ１の曲面で形成し、前記曲率ｒ １ を、管内径よりも小さい曲率であり、０．０８ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲とし、前記曲率ｒ ２ を、０．０７ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲とし、且つ、前記曲率ｒ １ よりも小さな値としたアルミニウム製内面溝付管である。
本発明に係るアルミニウム製内面溝付管は、管内面に設ける複数の螺旋状フィンの根元部の形状及び隣接するフィン間部の形状を適正にすることにより、内面溝付け加工時のフィン破断が生じることなく、更に内面溝付け加工時に生じるアルミニウム粉の発生を大きく抑制するもので、内面溝付管のフィン成形性を大きく向上させ、その生産性の向上に寄与するものである。
図を用いて本発明に係る螺旋状に多数のフィンを配してなるアルミニウム製内面溝付管を説明する。
図１は、アルミニウム製内面溝付管の第一の実施形態を示す断面図である。
図１において、１は内面溝付管、２はフィン、２ａはフィン根元部、３はフィン間部を示し、フィン間部の曲面の曲率をｒ１（ｍｍ）とする。
図１で示されるフィン２の根元部２ａは、管軸に対して垂直な断面において直線で構成され、根元部２ａから連続して形成されているフィン間部３は、管軸に対して垂直な断面において軸Ａを中心軸とする半径ｒ１（ｍｍ）の円柱の側面の一部である曲率ｒ１（ｍｍ）の曲面で構成されている。
隣接するフィン間の形状を図１のようにすることにより、内面溝付加工時にフィンが切断することなく、更にアルミニウム粉の発生も大幅に抑制することができる。
そのフィン間部３を構成する曲面の曲率ｒ１（ｍｍ）の値は、内面溝付加工時のフィンの切断が発生せず、アルミニウム粉の発生が少ないことから、０．０８ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲が望ましい。
テーパー状の平面で構成されるフィン根元部２ａと、この範囲内におけるフィン間部３とで形成されるフィンは、良好な成形性が得られると共に、高性能化を図ることができる。
図２は、アルミニウム製内面溝付管の第二の実施形態を示す断面図である。
図２において、１は内面溝付管、２はフィン、２ａはフィン根元部、３はフィン間部を示し、ｒ２はフィン根元部の曲面の曲率、ｒ１はフィン間部の曲面の曲率である。
図２に示されるフィン２の根元部２ａは、管軸に対して垂直な断面において軸Ｂを中心軸とする半径ｒ２（ｍｍ）の円柱の側面の一部である曲率ｒ２（ｍｍ）の曲面で構成され、根元部２ａと連結するフィン間部３は、管軸に対して垂直な断面において軸Ａを中心軸とする半径ｒ１（ｍｍ）の円柱の側面の一部である曲率ｒ１（ｍｍ）の曲面で構成されている。
隣接するフィン間の形状が図２に示す形状となることで、内面溝付け加工時に形成されるフィンを切断することなく、更にアルミニウム粉の発生も大きく抑制される。
フィン間部３を構成する曲面の曲率ｒ１（ｍｍ）の値は、内面溝付け加工時のフィンの切断が発生せず、アルミニウム粉の発生も少ないことから、０．０８ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲が望ましい。
フィン根元部を構成する曲面の曲率ｒ２（ｍｍ）の値は、０．０７ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下が望ましく、０．０７ｍｍ未満では溝付け加工時にフィンの切断が発生しやすくなり、アルミニウム粉の発生が増加してきてしまう。０．１５ｍｍを超えるとフィンの高さとの兼ね合いにより、内面溝付管としての性能を得ることができなくなってしまうことから限定している。
上記曲率ｒ２の曲面で構成されるフィン根元部２ａと、上記範囲内におけるフィン間部３とで形成されるフィンは、良好な成形性が得られると共に、伝熱管としての高性能化を図ることができる。
第一の実施形態に係る内面溝付管のフィンの断面斜視図である。 第二の実施形態に係る内面溝付管のフィンの断面斜視図である。 従来の内面溝付管のフィンの断面図である。
１ 内面溝付管
２ フィン
２ａ フィン根元部
３ フィン間部
Ａ フィン間部を構成する曲面の中心軸
ａ 中心軸Ａ上の中心点
Ｂ フィン根元部を構成する曲面の中心軸
ｂ 中心軸Ｂ上の中心点
１１ 従来の内面溝付管
１２ 従来のフィン
１２ａ フィン根元部
１３ フィン間部

Claims (2)

  1. 螺旋状に多数のフィンを配してなるアルミニウム製内面溝付管であって、
    前記フィンの根元部の形状を、管軸に対して垂直な断面において直線で形成し、前記フィンとその隣接フィンとの間のフィン間部を、管軸に対して垂直な断面において前記内面溝付管内部に中心軸を有する曲率ｒ１の曲面で形成し、
    前記曲率ｒ １ を、管内径よりも小さい曲率であり、０．０８ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲とした
    アルミニウム製内面溝付管。
  2. 螺旋状に多数のフィンを配してなるアルミニウム製内面溝付管であって、
    前記フィンの根元部の形状を、管軸に対して垂直な断面において前記内面溝付管内部に中心軸を有し、曲率ｒ２の曲面で形成し、
    前記フィンとその隣接フィンとの間のフィン間部を、管軸に対して垂直な断面において前記内面溝付管内部に中心軸を有する曲率ｒ１の曲面で形成し、
    前記曲率ｒ １ を、管内径よりも小さい曲率であり、０．０８ｍｍ以上０．２５ｍｍ以下の範囲とし、
    前記曲率ｒ ２ を、０．０７ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下の範囲とし、且つ、前記曲率ｒ １ よりも小さな値とした
    アルミニウム製内面溝付管。
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